(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火ギャップを構成する電極対を複数備え、前記複数の電極対をエンジンのシリンダ開口部の周囲に配置する多点点火装置において、
前記複数の電極対は前記エンジンの燃焼室の側壁から突出しており、
前記点火ギャップと前記燃焼室の側壁との距離を前記複数の電極対の長さを変えることによって前記複数の電極対の位置によって異ならせることで、各点火ギャップから成長する火炎の伝播速度を均一にした、
ことを特徴とする多点点火装置。
【請求項２】
前記複数の電極対の突出量を異ならせることで、前記点火ギャップと前記燃焼室の側壁との距離を前記複数の電極対の位置によって異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の多点点火装置。
【請求項３】
前記燃焼室の側壁の前記点火ギャップに対向する位置に窪みを形成し、
前記窪みの深さを異ならせることで前記点火ギャップと前記燃焼室の側壁との距離を前記複数の電極対の位置によって異ならせたことを特徴とする請求項１または２に記載の多点点火装置。
【請求項４】
前記燃焼室の壁面による消炎作用が他の部位よりも大きな部位に配置される電極対については、その点火ギャップと前記燃焼室の側壁との距離を前記他の部位に配置される電極対よりも大きくしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の多点点火装置。
【請求項５】
前記エンジンは燃焼室がペントルーフ型のエンジンであり、
前記燃焼室の壁面による消炎作用が他の部位よりも大きな部位に配置される電極対が、前記燃焼室のペントルーフの稜線近傍に配置される電極対であることを特徴とする請求項４に記載の多点点火装置。
【請求項６】
前記燃焼室の壁面による消炎作用が他の部位よりも小さな部位に配置される電極対については、その点火ギャップと前記燃焼室の側壁との距離を前記他の部位に配置される電極対よりも小さくしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の多点点火装置。
【請求項７】
前記エンジンは前記燃焼室内にスキッシュエリアを有するエンジンであり、
前記燃焼室の壁面による消炎作用が他の部位よりも小さな部位に配置される電極対が、前記スキッシュエリア内に配置される電極対であることを特徴とする請求項６に記載の多点点火装置。
【請求項８】
前記燃焼室の壁面による消炎作用が他の部位よりも小さな部位に配置される電極対が、前記エンジンの排気側に配置される電極対であることを特徴とする請求項６に記載の多点点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼室一つにつき複数の点火ギャップを配置する多点点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２は、点火ギャップを構成する電極対をシリンダ開口部の周囲に複数配置し、複数の点火ギャップから燃焼室内の混合気に点火する多点点火装置を開示している。
【０００３】
この装置によれば、燃焼室中央のみから点火を行う従来の点火プラグと比べ、燃焼室周縁部における混合気の燃焼を促進することができ、エンジンの出力、燃費を向上させることが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１２３２８１号公報
【特許文献２】特開平１−１９３０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
着火後の火炎を速やかに燃焼室全体に伝播させ、燃焼室内の混合気を短時間のうちに燃焼させるには、各点火ギャップから成長する火炎の伝播速度を均一にするのが理想的である。
【０００６】
しかしながら、各点火ギャップから成長する火炎の伝播速度は、燃焼室の壁面による冷却の影響（消炎作用）を受ける。消炎作用は燃焼室の壁面の位置によって異なるため、消炎作用が大きい場合は火炎の伝播に用いられるエネルギーが減少して火炎の伝播速度が遅くなり、逆に消炎作用が小さい場合は火炎の伝播速度が速くなり、火炎の伝播速度がばらつく原因となる。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、多点点火装置において、各点火ギャップから成長する火炎の伝播速度を均一にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る多点点火装置では、複数の電極対をエンジンの燃焼室の側壁から突出させ、点火ギャップと燃焼室の側壁との距離を前記複数の電極対の長さを変えることによって複数の電極対の位置によって異ならせることで、各点火ギャップから成長する火炎の伝播速度を均一にした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、着火後の火炎を速やかに燃焼室全体に伝播させ、燃焼室内の混合気を短時間のうちに燃焼させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る多点点火装置７を備えたエンジン１の概略構成を示している。エンジン１は、一つの燃焼室２に対して２つの吸気バルブ３と２つの排気バルブ４を備えた４バルブエンジンである。燃焼室２はいわゆるペントルーフ（三角屋根）型であり、燃焼室２の吸気側及び排気側の隅部には燃焼室２の高さが他の部分よりも低いスキッシュエリアＳが形成される。
【００１２】
多点点火装置７は、図２に示すように、エンジン１のヘッドガスケット８と一体となっている。多点点火装置７がエンジン１のシリンダヘッド９とシリンダブロック１０の間に挟持されると、シリンダブロック１０の上面に開口するシリンダ開口部１４の周囲に点火ギャップＧ１〜Ｇ８を構成する複数の電極対Ｐ１〜Ｐ８が略等間隔に配置される。電極対Ｐ１〜Ｐ８は、それぞれ通電電極と、これに微小間隔をおいて対向するアース電極からなり、既存のエンジンの点火プラグの電極と同様にニッケルや白金等の耐熱性の高い金属で構成される。
【００１３】
ヘッドガスケット８には複数の開口が形成されており、中央の最も大きな開口１３はシリンダ開口部１４と略同径で、シリンダ開口部１４に重ねて配置される。開口１３の内周面は燃焼室２の側壁を構成する。開口１３の周囲に配置される複数の開口１５は、シリンダヘッド９、シリンダブロック１０に形成される冷却水通路に接続する水穴である。
【００１４】
電極対Ｐ１〜Ｐ８には、導電性材料で構成される中間部材１６がそれぞれ接続し、隣接する電極対は中間部材１６によって接続される。中間部材１６は電極対Ｐ１〜Ｐ８と同じ材質、例えばニッケルで構成されるが、銅等の異なる材質で構成してもよい。中間部材１６はヘッドガスケット８内に埋設、保持され、これによって、電極対Ｐ１〜Ｐ８がヘッドガスケット８に保持される。
【００１５】
中間部材１６は電極対Ｐ１〜Ｐ８を保持する機能のほか、電極対Ｐ１〜Ｐ８を電気的に直列に接続する機能も有している。これにより、ターミナル２０に高圧の二次電圧を印加すると、まず、ターミナル２０に接続する電極対Ｐ１の点火ギャップＧ１で放電が起こり、続いて、これに隣接する電極対Ｐ２の点火ギャップＧ２でも放電が起こる。放電はターミナル２０側から順に連鎖的に起こり、最終的には、アース端子２１に接続する電極対Ｐ８の点火ギャップＧ８でも放電が起こる。
【００１６】
ここで電極対Ｐ１〜Ｐ８の点火ギャップＧ１〜Ｇ８と燃焼室２の側壁、すなわち、ヘッドガスケット８の開口１３の内周面との距離ｌは、点火ギャップＧ１〜Ｇ８から成長する火炎の伝播速度が均一となるように、電極対Ｐ１〜Ｐ８の位置によって異なっている。具体的には、ペントルーフの稜線近傍に配置される電極対Ｐ２、Ｐ６の開口１３への突出量ｈ（図３参照）を電極対Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７よりも大きくし、スキッシュエリアＳ内に配置される電極対Ｐ４、Ｐ８の開口１３への突出量を電極対Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７よりも小さくしている。
【００１７】
これは、ペントルーフの稜線近傍は燃焼室２の高さが他の部位よりも高いため、火炎と燃焼室２の壁面との接触面積が大きく、燃焼室２の壁面による消炎作用が他の部位よりも大きいためである。このため、電極対Ｐ２、Ｐ６については、突出量ｈを増やして点火ギャップＧ２、Ｇ６と燃焼室２の側壁との距離ｌを増大させることで燃焼室２の壁面による消炎作用を受けにくくし、点火ギャップＧ２、Ｇ６から成長する火炎の伝播速度が消炎作用によって他の点火ギャップから成長する火炎に比べて遅くならないようにしている。
【００１８】
逆に、スキッシュエリアＳ内は燃焼室２の高さが他の部位より低いため、火炎と燃焼室２の壁面との接触面積が小さく、燃焼室２の壁面による消炎作用が他の部位よりも小さいためである。このため、電極対Ｐ４、Ｐ８についは、突出量ｈを減らして点火ギャップＧ４、Ｇ８と燃焼室２の側壁との距離ｌを減少させることで燃焼室２の壁面による消炎作用を受けやすくし、点火ギャップＧ４、Ｇ８から成長する火炎の伝播速度が他の点火ギャップから成長する火炎の伝播速度に比べて速くなるのを抑えている。
【００１９】
さらにこの状態から、燃焼室２の排気側に配置される電極対Ｐ３〜Ｐ５の突出量ｈを減らすようにしてもよい。これは、燃焼室２の排気側は、高温の排気、排気バルブ４、そのバルブシートから受ける熱によって壁面温度が吸気側よりも高く、その分、燃焼室２の壁面による消炎作用が小さいからである。燃焼室２の排気側に配置される電極対Ｐ３〜Ｐ５の突出量ｈを減らすことで、燃焼室２の壁面による消炎作用を受けやすくし、点火ギャップＧ１〜Ｇ８から成長する火炎の伝播速度をさらに均一にすることができる。
【００２０】
このように、本発明に係る多点点火装置７においては、電極対Ｐ１〜Ｐ８の点火ギャップＧ１〜Ｇ８と燃焼室２の側壁との距離ｌを電極対Ｐ１〜Ｐ８の位置によって異ならせたことにより、点火ギャップＧ１〜Ｇ８から成長する火炎の伝播速度を均一にすることができ、燃焼室２全体に火炎を速やかに伝播させ、燃焼室２内の混合気を短時間のうちに燃焼させることができる。
【００２１】
なお、この実施例では、電極対Ｐ１〜Ｐ８の突出量ｈを異ならせることで点火ギャップＧ１〜Ｇ８と燃焼室２の側壁との距離ｌを電極対Ｐ１〜Ｐ８の位置によって異ならせているが、突出量ｈを異ならせる代わりに、あるいは、これに加えて、燃焼室２の側壁、すなわちヘッドガスケット８の開口１３の内周面の点火ギャップＧ１〜Ｇ８に対向する位置に、図４に示すように、椀状の窪み１９を形成し、この窪み１９の深さｄを異ならせることで点火ギャップＧ１〜Ｇ８と燃焼室２の側壁との距離ｌを電極対Ｐ１〜Ｐ８の位置によって異ならせてもよい。この場合、点火ギャップＧ１〜Ｇ８と燃焼室２の側壁との距離ｌは、電極対Ｐ１〜Ｐ８の突出量ｈと窪み１９の深さｄとの和になる。
【００２２】
窪み１９の深さｄを大きくすれば燃焼室２の壁面による消炎作用を受けにくくなって火炎の伝播速度を増大させることができ、逆に、窪み１９の深さｄを小さする、あるいは、窪み１９をなくせば燃焼室２の壁面による消炎作用を受けやすくなって火炎の伝播速度を減少させることができる。
【００２３】
このような窪み１９の形成は、電極対Ｐ１〜Ｐ８の突出量ｈを増大させるとともに窪み１９の形成することで、点火ギャップＧ１〜Ｇ８と燃焼室２の側壁との距離ｌをさらに増大させる場合のみならず、電極対Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７のように突出量ｈを増大させていくと吸気バルブ３あるいは排気バルブ４と干渉するために突出量ｈの増大が制限される場合にも有効である。
【００２４】
さらに、図５は、電極対Ｐ１〜Ｐ８の突出量ｈを変更する代わりに窪み１９の深さｄのみを電極対Ｐ１〜Ｐ８の位置によって異ならせることで、点火ギャップＧ１〜Ｇ８から成長する火炎の伝播速度を均一にした例である。
【００２５】
この例では、ペントルーフの稜線近傍に配置される電極対Ｐ２、Ｐ６の点火ギャップＧ２、Ｇ６に対向する窪み１９の深さｄを点火ギャップＧ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７に対向する窪み１９の深さｄよりも大きくし、また、スキッシュエリアＳ内に配置される電極対Ｐ４、Ｐ８の点火ギャップＧ４、Ｇ８に対向する窪み１９の深さｄを点火ギャップＧ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７に対向する窪み１９の深さｄよりも小さくしている。
【００２６】
さらにこの状態から、燃焼室２の排気側に配置される点火ギャップＧ３〜Ｇ５に対向する窪み１９の深さｄを減らしてもよい。上記の通り、燃焼室２の壁面による消炎作用は壁面温度の違いにより吸気側よりも排気側のほうが小さいので、点火ギャップＧ３〜Ｇ５に対向する窪み１９の深さｄを減らすことで、点火ギャップＧ１〜Ｇ８から成長する火炎の伝播速度をさらに均一にすることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記具体的構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかる多点点火装置を備えたエンジンの概略構成である。
【図２】多点点火装置の概略構成図である。
【図３】電極対の拡大図である。
【図４】電極対の拡大図である。
【図５】別構成の多点点火装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ｓ          スキッシュエリア
Ｐ１〜Ｐ８  電極対
Ｇ１〜Ｇ８  点火ギャップ
２          燃焼室
９          シリンダヘッド
１０        シリンダブロック
１４        シリンダ開口部
１９        窪み
【要約】
【課題】多点点火装置において、各点火ギャップから成長する火炎の伝播速度を均一にする。
【解決手段】複数の電極対Ｐ１〜Ｐ８をエンジンの燃焼室２の側壁から突出させ、点火ギャップＧ１〜Ｇ８と燃焼室２の側壁との距離を複数の電極対Ｐ１〜Ｐ８の位置によって異ならせる。
【選択図】      図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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