エンジンの点火装置
【課題】エンジンの圧縮工程によって生じる噴口から副室内へ流入する混合気の流れを用いて、電極間距離の小さい電極対から大きい電極対へと混合気を安定的に供給できるエンジンの点火装置を提供する。
【解決手段】電極間距離Ｇ１・Ｇ２の異なる複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を備え、エンジンの燃焼室１００に前記電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を挿入し、電極間距離の小さな電極対（第一電極対５１・６１）から電極間距離の大きな電極対（第二電極対５２・６２）へと順に点火エネルギー（電気）を供給する点火装置１であって、前記点火装置１は、前記複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を収容する副室１０１を形成するとともに、前記複数の電極間を結ぶ線Ｌ１の延長上に前記燃焼室１００と前記副室１０１とを連通可能とする噴口７１が形成される噴射カバー７を備える。
【解決手段】電極間距離Ｇ１・Ｇ２の異なる複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を備え、エンジンの燃焼室１００に前記電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を挿入し、電極間距離の小さな電極対（第一電極対５１・６１）から電極間距離の大きな電極対（第二電極対５２・６２）へと順に点火エネルギー（電気）を供給する点火装置１であって、前記点火装置１は、前記複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を収容する副室１０１を形成するとともに、前記複数の電極間を結ぶ線Ｌ１の延長上に前記燃焼室１００と前記副室１０１とを連通可能とする噴口７１が形成される噴射カバー７を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の点火装置の技術に関する。詳細には点火装置の点火プラグを覆う噴射カバーの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンエンジンなどの内燃機関用の点火装置は、中心電極と接地電極とを有し、中心電極に高電圧が印加されることで、それらの電極間に放電がなされ、混合気が点火される。この構成を基本として、より効率のよい混合気の点火を実現化するための様々な技術が公知となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示す点火プラグは、陰極（接地電極）とそれに対応する電極間距離の異なる第一および第二の陽極（中心電極）を二つ備え、先ず、電極間距離の短い第一の陽極に電圧を印加して陰極へと放電することで混合気を励起（活性化）させる。その後、第二の陽極に電圧を印加するように切替えて陰極へと放電することでイオン化された混合気を利用して安定した火炎核を形成する。
【０００４】
また、特許文献２に示す点火プラグは、補助電極と主電極の二つの電極対を備えており、各電極が高圧電極（中心電極）と接地電極とを有する。補助電極間は、主電極間よりも長く形成され、先ず、電極間距離の短い補助電極間に電圧を印加することで混合気からプラズマ雰囲気を生成させる。その後、電極間距離の長い主電極間に電圧を印加することでアーク放電を起こし、プラズマ雰囲気となった混合気によって着火性を確保する。
【０００５】
しかしながら、現行の内燃機関の燃焼室は、空気と燃料を混合して点火性のよい混合気とするため、強流動状態としている。そのため、電極間距離の短い電極対でイオン化された混合気を電極間距離の長い電極対に留めておいたり供給したりすることは困難である。
【０００６】
イオン化された混合気を電極間距離の長い電極対に供給するために、特許文献３に示すような電極を覆うカバーを配置することが考えられる。
特許文献３に示すカバーは、点火プラグの先端の電極を覆うことで、その電極側の空間を副室として形成する。電極間で放電がなされることで副室の混合気が点火され、カバーに形成された噴口から主室（燃焼室）へとトーチ状の火炎を噴出することで、燃焼室の混合気の点火を促進させることができる。
【０００７】
しかし、特許文献３に示すようなカバーの噴口は、副室から燃焼室へのトーチ状の火炎を効率的に点火させるために形成されている。そのため、特許文献１および特許文献２に示す点火プラグの電極を特許文献３のカバーで覆うことで副室を形成した場合、エンジンの圧縮工程によって生じる噴口から副室内への流れは、電極間距離の短い電極対から電極間距離の長い電極対の方へと混合気が流れるように噴口が形成されておらず、イオン化された混合気を効果的に利用し副室内で点火することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７２４４１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２３４９号公報
【特許文献３】特開２００９−２０９９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、エンジンの圧縮工程によって生じる噴口から副室内へ流入する混合気の流れを用いて、電極間距離の小さい電極対から大きい電極対へと混合気を安定的に供給できるエンジンの点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、電極間距離の異なる複数の電極対を備え、シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、前記点火装置は、前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、前記複数の電極間を結ぶ線の延長上に前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備えるものである。
【００１２】
請求項２においては、電極間距離の異なる複数の電極対を備え、シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、前記点火装置は、前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備え、前記噴射カバーは、前記複数の電極間を結ぶ線と平行な軸心を有する噴口と、当該軸心を噴射カバーの中心点を中心に所定角度回転した平行な位置に少なくとも一つの噴口とが形成されるものである。
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、圧縮工程の際に生じる噴口から副室内に流入する混合気の流れを用いることで、電極間距離の短い電極対で活性化された混合気が、電極間距離の長い電極対へと安定的に供給することができ、副室内の混合気の点火性が向上する。
【００１５】
請求項２においては、複数の噴口の流れが作用しあって電極間を混合気が流れ、電極間距離の短い電極対でイオン化された混合気が、電極間距離の長い電極対へと安定的に供給され、副室内の混合気の点火性が向上する。また、副室で点火された混合気が、複数の噴口を介して、燃焼室内へと噴出するため、燃焼室全体へ火炎が効率的に伝播される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る点火装置の点火プラグがエンジンに配置された状態を示す部分側断面図。
【図２】本発明の第一実施形態および第二実施形態に係る点火装置の構成を模式的に示す図。
【図３】本発明の第一実施形態に係る点火装置の点火プラグの全体的な構成を示す部分側断面図。
【図４】同じく電極対の周辺を示す図。（ａ）は側面図、（ｂ）は図４の（ａ）中に示すＡ方向矢視における底面図。
【図５】同じくエンジンの圧縮工程における混合気の流れおよび点火の状態を示す部分断面図。
【図６】同じくエンジンの燃焼・膨張工程における混合気の流れを示す部分断面図。
【図７】本発明の第二実施形態に係る点火装置の点火プラグがエンジンに配置された状態を示す部分側断面図。
【図８】同じく点火装置の電極対の周辺を示す図。（ａ）は側面図、（ｂ）は図８の（ａ）中に示すＢ方向矢視における底面図。
【図９】同じく点火装置の電極対の周辺の混合気の流れを示す図。（ａ）は側面図、（ｂ）は図８の（ａ）中に示すＢ方向矢視における底面図。
【図１０】同じくエンジンの圧縮工程における混合気の流れおよび点火の状態を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る点火装置１は、ガスエンジンやガソリンエンジンの燃焼室内に混合気が吸い込まれて圧縮されたときに混合気を点火させるためのものである。
【００１８】
先ず、本実施形態の点火装置１の点火プラグ１３が配置される燃焼室１００の周辺の構成について図１から図３を用いて説明する。
【００１９】
エンジン本体においては、シリンダブロック８２上にシリンダヘッド８１が配置される。シリンダブロック８２には、複数のシリンダ８３が上下方向に形成される。各シリンダ８３内には、それぞれピストン８４が上下に摺動可能に収容される。
このシリンダ８３とシリンダヘッド８１とピストン８４とで囲まれた空間が、燃焼室１００とされる。
【００２０】
また、シリンダヘッド８１には、ピストン８４の上面に対向する位置に、点火装置１の点火プラグ１３が配置される。さらに、シリンダヘッド８１には、点火プラグ１３を挟む位置に吸気ポート８５および排気ポート８６が配置される。吸気ポート８５と燃焼室１００との間には、吸気バルブ８７が設けられ、排気ポート８６と燃焼室１００との間には、排気バルブ８８が設けられる。
【００２１】
燃焼室１００の吸気および排気は、吸気バルブ８７および排気バルブ８８を適宜昇降することによって行われる。また、吸気の際は、吸気ポート８５の中途部に配置されたインジェクタ（図示省略）が吸気ポート８５へと燃料を供給し、この燃料と吸気ポート８５内の空気とが燃焼室１００内に混合気として供給される。
【００２２】
以下において、第一実施形態に係る点火装置について、図２から図４を用いて説明する。
【００２３】
点火装置１は、主として蓄電池１０から供給される低電圧を高電圧へと変換するイグニッションコイルを有する電圧変換部１１と、当該高電圧を適切なタイミングで点火プラグ１３に印加するディストリビュータを有する配電部１２と、この高電圧が印加されることにより放電する点火部（以下、点火プラグ１３とする）とによって構成される。
【００２４】
図３に示すように、点火プラグ１３は、その先端に設けられる後述する複数の電極対（第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２）を燃焼室１００内に突出するように挿入してエンジンに配置される。
【００２５】
点火プラグ１３は、主としてハウジング２、碍子３、ターミナル部４、電極対（中心電極部５、および接地電極部６）によって構成される。
【００２６】
ハウジング２は、点火プラグ１３全体をシリンダヘッド８１に固定しエンジンに設置するための部材である。ハウジング２は、略円筒状とし、その上部はナット部が形成され、その下部の外周にはネジ部２１が形成される。当該ネジ部２１をエンジンのシリンダヘッド８１に螺設することで、点火プラグ１３の先端部が燃焼室１００内に配置されるようにエンジンに固定される。
【００２７】
碍子３は、その内部の中心電極部５とその外周のハウジング２との間を絶縁する部材である。
碍子３は、陶磁器等の絶縁部材で、その上部が略円柱状となるように形成され、その下部が上部よりも半径が小さな略円柱状となるように形成される。さらにその下部からは、略円柱状で上下方向の長さの異なる二本の円柱部３１・３２が形成される。当該円柱部３１・３２は水平方向に所定の間隔を空けて下方に突出するように形成される。円柱部３１は、円柱部３２よりも下方に長く延設される。
碍子３は、円柱部３１・３２の軸心方向にそれぞれ挿入孔３３・３４が形成される。挿入孔３３・３４は、後述する二本のターミナル４１・４２および中心電極５１・５２が挿入可能となるように、碍子３の上下方向を貫通するよう形成される。
【００２８】
ターミナル部４は、二本のターミナル（第一ターミナル４１および第二ターミナル４２）によって構成される。
第一ターミナル４１および第二ターミナル４２は、配電部１２（図２参照）からの電流を後述する二本の中心電極（第一中心電極５１および第二中心電極５２）へと伝達するための部材である。第一ターミナル４１および第二ターミナル４２は、略円柱状の部材であって、碍子３の挿入孔３３・３４の上部から中途部まで挿入され、その上端部が碍子３の上部よりも突出するように配置される。第一ターミナル４１および第二ターミナル４２の上端は、配電部１２とそれぞれ別途の導線１４・１４等を介して、電気的に接続される。ターミナル４１・４２の下端には、レジスターシール４３・４４の上端が当接される。当該レジスターシール４３・４４は放電時に点火ノイズを軽減するための部材であって、挿入孔３３・３４内にそれぞれ挿入される。
【００２９】
図３および図４に示すように、中心電極部５は、ターミナル（第一ターミナル４１または第二ターミナル４２）からの高電圧が印加されたときに、その先端部と接地電極部６との間で放電をする部材である。中心電極部５は、第一中心電極５１および当該第一中心電極５１よりも上下方向の長さが短い第二中心電極５２によって構成される。
【００３０】
第一中心電極５１および第二中心電極５２は、碍子３の挿入孔３３・３４にそれぞれ内挿され、それらの上端は、レジスターシール４３・４４の下端と接触するように配置される。第一中心電極５１の下端部は、碍子３の円柱部３１の下端から突出するように配置される。また、第二中心電極５２の下端部は、円柱部３２の下端から突出するように配置される。
【００３１】
接地電極部６は、中心電極部５からの放電を受けるためのものである。接地電極部６は、第一接地電極６１および第二接地電極６２によって構成される。第一接地電極６１および第二接地電極６２は、第一中心電極５１および第二中心電極５２とともに第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２をなす。
【００３２】
第一接地電極６１および第二接地電極６２は、略板状の部材を適宜曲折することによって形成される。第一接地電極６１および第二接地電極６２は、ハウジング２の下端面の一部から下方に延設される垂直部１ａ・２ａと、当該垂直部の下端から水平に伸びる水平部１ｂ・２ｂとを有し、側面視においてその全体が略Ｌ字状に形成される。また、第一接地電極６１および第二接地電極６２は、その垂直部１ａ・２ａの上端とハウジング２の下端へと水平方向に所定の間隔を空けて溶接等によって固設される。なお、垂直部１ａ・２ａは後述する仮想線Ｌ１と交差しない位置に配設され、気流または火炎の流れが乱れないように配置される。
【００３３】
第一接地電極６１の水平部１ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第一電極間距離Ｇ１とする）を空けて、第一中心電極５１の下端面と対向するように配置される。また、第二接地電極６２の水平部２ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第二電極間距離Ｇ２とする）を空けて第二中心電極５２の下端面と対向するように配置される。第一電極間距離Ｇ１は、第二電極間距離Ｇ２よりも短くなるように第一接地電極６１および第二接地電極６２は形成される。
【００３４】
噴射カバー７は、強流動状態である燃焼室１００から電極対（第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２）を隔離するためのものである。
噴射カバー７は、有底の円筒状に形成され、その上部は、ハウジング２の下端部の外側面に外嵌されることで、点火プラグ１３に取り付けられる。
噴射カバー７によって、燃焼室１００内に突出した（挿入された）点火プラグ１３の第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２は覆われ、当該両電極対５１・６１・５２・６２側に副室１０１が形成される。
【００３５】
噴射カバー７には、第一電極間距離（第一ギャップ）Ｇ１と第二電極間距離（第二ギャップ）Ｇ２のそれぞれの略中心を結ぶ仮想線Ｌ１の下方延長上であって、第一電極対５１・６１に近い側に、噴口７１が形成される。当該噴口７１は、前記仮想線Ｌ１を中心軸として噴射カバー７に略円筒状の開口部を形成したものである。混合気は、当該噴口７１を介して、燃焼室１００と副室１０１とを連通可能とされる。
【００３６】
第一実施形態における第一電極対５１・６１と第二電極対５２・６２の位置関係では、図４に示す噴口７１の角度および位置となっている。しかしながら、電極間の配置によっては、噴口が噴射カバーの底面に形成されることもある。
【００３７】
次に、前記の構成での「副室１０１への混合気の流れ」および「放電に伴う混合気の点火」について、図１から図６を用いて説明する。ただし、図中の白抜き矢印は混合気の流れを示し、太矢印（塗りつぶし矢印）は火炎の流れを示し、点の集合は混合気が活性化した状態を示す。説明を容易とするため図４は噴射カバー７を仮想として図示し、図５は噴射カバー７の側面の一部を切り欠いた状態で示している。
【００３８】
ピストン８４が上方へと移動するエンジンの圧縮工程において、燃焼室１００内の混合気は、ピストン８４の押し込み作用によって、噴射カバー７の噴口７１を介して、副室１０１内へと供給される。この副室１０１内に導入される混合気は、燃焼室１００が強流動状態であったとしても、噴射カバー７によって遮られ、前述した噴口７１の軸心方向の角度および位置によって、第一電極対５１・６１から第二電極対５２・６２へ流れる（図５の上部参照）。
【００３９】
図２に示す点火装置１において、配電部１２による電圧は、図３に示す第一ターミナル４１からレジスターシール４３を介して、第一中心電極５１に印加される。第一中心電極５１に電圧が印加されることによって、図５の上部に示すように、第一中心電極５１から第一接地電極６１の水平部１ｂへと放電がなされる。
この第一電極対５１・６１間での放電によって、電気エネルギーが熱エネルギーに変化され、その熱によって混合気の活性化（イオン化、ラジカル化）が行われる（図５の中央参照）。
【００４０】
第一電極対５１・６１間での放電から所定の時間経過後に、図２に示す配電部１２による電圧が、図３に示す第二ターミナル４２からレジスターシール４４を介して、第二中心電極５２に印加される。第二中心電極５２に電圧が印加されることによって、図５の下部に示すように、第二中心電極５２から第二接地電極６２へと放電がなされる。
【００４１】
このとき、第二電極対５２・６２間には、第一電極対５１・６１間の活性化された混合気が、副室１０１内の混合気の流れによって誘導される。したがって、第二電極対５２・６２間において、活性化された混合気に放電がなされ、第一電極対５１・６１間よりも距離の長い第二電極対５２・６２間で火炎核の形成が可能となる。
この第二電極対５２・６２での火炎核が、混合気の流れとともに、副室１０１内の混合気全体を点火させることとなる。
【００４２】
その後、副室１０１内の火炎は、噴口７１を介して、トーチ状の火炎となって燃焼室１００へと噴出し、図６に示すように、燃焼室１００の混合気へと爆発的に伝播される。この燃焼行程においてその爆発力は、ピストン８４を下方へと移動させる膨張行程への原動力となる。
【００４３】
なお、本実施形態において、点火プラグ１３に電極対を二箇所設けているが、電極間距離の小さいものから大きいものへと順に放電できれば、点火プラグに電極対を三箇所以上設置してもよい。
【００４４】
以上の如く、第一実施形態の点火装置１は、
電極間距離Ｇ１・Ｇ２の異なる複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を備え、
シリンダ８３とシリンダヘッド８１とピストン８４とにより形成されるエンジンの燃焼室１００に前記電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を挿入し、
電極間距離の小さな電極対（第一電極対５１・６１）から電極間距離の大きな電極対（第二電極対５２・６２）へと順に点火エネルギー（電気）を供給する点火装置１であって、
前記点火装置１は、
前記複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を収容する副室１０１を形成するとともに、
前記複数の電極間を結ぶ線（仮想線Ｌ１）の延長上に前記燃焼室１００と前記副室１０１とを連通可能とする噴口７１が形成される噴射カバー７を備えるものである。
【００４５】
このように構成することにより、圧縮工程の際に生じる噴口７１から副室１０１内に流入する混合気の流れを用いることで、電極間距離の短い電極対（第一電極対５１・６１）で活性化された混合気が、電極間距離の長い電極対（第二電極対５２・６２）へと安定的に供給することができ、副室１０１内の混合気の点火性が向上する。
【００４６】
次に、第一実施形態の電極（中心電極部５と接地電極部６）の配置位置が異なる第二実施形態の点火装置２０１の点火プラグ２１３について電極（中心電極２５１・２５２、接地電極２５３・２５４）周辺を中心に図２および図７から図１０を用いて説明する。ただし、第一実施形態と同じ構造および形状であるものは、同じ符号を付す。
【００４７】
図７に示すように、点火プラグ２１３は、その先端に設けられる後述する複数の電極対（第一電極対２５１・２６１および第二電極対２５２・２６２）を燃焼室１００内に突出するように挿入してエンジンに配置される。
【００４８】
第二実施例の中心電極部は、第一中心電極２５１および当該第一中心電極２５１よりも上下方向の長さが短い第二中心電極２５２によって構成される。
【００４９】
第二実施形態の中心電極の位置は、図８の（ｂ）に示すように底面視において円形の碍子２０３の略同一半径上にあって、第一中心電極２５１および第二中心電極２５２と碍子２０３の中心点Ｃ１とがなす角度は本実施形態では略９０度となるように配置される。なお、この角度は限定するものではなく、略１５度以上１８０度未満の間の角度で可能である。したがって、レジスターシールおよびターミナル２４１・２４２（図２参照）は、碍子２０３の底面視における半円側に第一中心電極２５１および第二中心電極２５２が所定間隔を空けて配置される。
【００５０】
第一中心電極２５１および第二中心電極２５２は、図８に示すように、碍子２０３の挿入孔２３３・２３４にそれぞれ内挿され、それらの上端は、レジスターシールの下端と接触するようにそれぞれ配置される。第一中心電極２５１の下端部は、碍子２０３の円柱部２３１の下端から突出するように配置される。また、第二中心電極２５２の下端部は、円柱部２３２の下端から突出するように配置される。
【００５１】
接地電極部は、第一接地電極２６１および第二接地電極２６２によって構成される。第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は、第一中心電極２５１および第二中心電極２５２とともに第一電極対２５１・２６１および第二電極対２５２・２６２をなす。
【００５２】
第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は、略板状の部材を適宜曲折することによって形成される。第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は、ハウジング２の下端面の一部から下方に延設される垂直部６１ａ・６２ａと、当該垂直部６１ａ・６２ａの下端から水平に伸びる水平部６１ｂ・６２ｂとを有し、側面視においてその全体が略Ｌ字状に形成される。また、第一接地電極２６１の垂直部６１ａは、第二接地電極２６２の垂直部６２ａと略対向するように配置され、さらに、第一接地電極２６１および第二接地電極２６２の上端は、ハウジング２の下端周面へと溶接等によって固設される（図８の（ｂ）参照）。
【００５３】
第一接地電極２６１の水平部６１ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第一電極間距離Ｇ２１とする）を空けて、第一中心電極２５１の下端面と対向するように配置される。また、第二接地電極２６２の水平部６２ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第二電極間距離Ｇ２２とする）を空けて第二中心電極２５２の下端面と対向するように配置される。
第一電極間距離Ｇ２１は、第二電極間距離Ｇ２２よりも短くなるように第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は形成される。
【００５４】
図７および図９に示すように、噴射カバー２０７は、有底の円筒状に形成され、その上部は、ハウジング２の下端部の外側面に外嵌されることで、点火プラグ２１３に取り付けられる。
噴射カバー２０７によって、燃焼室１００内に突出した（挿入された）点火プラグ２１３の第一電極対２５１・２６１および第二電極対２５２・２６２は覆われ、当該両電極対２５１・２６１・２５２・２６２側に副室２１１が形成される。
【００５５】
噴射カバー２０７には、第一電極間距離Ｇ２１と第二電極間距離Ｇ２２のそれぞれの略中心を結ぶ仮想線Ｌ２と略平行な軸心Ａ１を有し、第一電極対２５１・２６１に近い側に、噴口２７１が形成される。当該噴口２７１は、前記仮想線Ｌ２を中心軸として噴射カバー２０７に略円筒状の開口部を形成したものである。
【００５６】
図８の（ｂ）に示すように、当該軸心Ａ１を噴射カバー２０７の中心点Ｃ１を中心に９０度、１８０度および２７０度回転した位置にそれぞれ噴口２７２・２７３・２７４が形成される。また、図８の（ａ）に示すように、噴口２７２・２７４は開口位置を他の噴口２７１・２７３よりも下方に軸心を平行にずらして（移動して）開口される。
したがって、混合気は、噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、燃焼室１００と副室２１１とを連通可能とされる。
【００５７】
第二実施形態における第一電極対２５１・２６１と第二電極対２５２・２６２の位置関係では、図８に示す噴口２７１・２７２・２７３・２７４の軸心Ａ１・Ａ２・Ａ３・Ａ４の角度および位置となっている。しかしながら、電極間の位置関係によっては、噴口が噴射カバーの底面に形成されることもある。
【００５８】
次に、前記の構成での「副室２１１への混合気の流れ」および「放電に伴う混合気の点火」について、図６から図１０を用いて説明する。ただし、図中の白抜き矢印は混合気の流れを示し、点の集合は混合気が活性化した状態を示し、太い矢印は火炎の流れを示す。説明を容易とするため、図８および図９は噴射カバー２０７を仮想として図示し、図１０は噴射カバー７の側面の一部を切り欠いた状態で示している。
【００５９】
図７および図８に示すピストン８４が上方へと移動するエンジンの圧縮工程において、燃焼室１００内の混合気は、ピストン８４の押し込み作用によって、噴射カバー２０７の噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、副室２１１内へと供給（導入）される。
混合気は各噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介してのみ副室２１１内へと供給されるため、燃焼室１００が強流動状態であったとしても、副室２１１内での影響は少ない。
【００６０】
詳細には、副室２１１内での噴口２７１からの上向きの気流は、噴口２７２からの上向きの気流によってさらに上方へと押される。続いて、その上向きの気流は、噴口２７３付近の点火プラグ２１３の下端に当接することで、下方に向きが変えられるとともに噴口２７３からの下方の気流が加えられる。そして、その気流は、噴口２７４の近傍付近において噴射カバー２０７の内壁へと当接するとともに、当該噴口２７４からさらに上向きの気流が加えられる。
したがって、図９に示すような副室２１１内を循環する混合気の流れ（気流）が形成される。その流れの一部が第一電極対２５１・２６１から第二電極対２５２・２６２への流れとなる。
【００６１】
点火装置２０１において、配電部１２による電圧は、第一ターミナル２４１からレジスターシール２４３を介して、第一中心電極２５１に印加される（図２参照）。第一中心電極２５１に電圧が印加されることによって、図１０の上部に示すように、第一中心電極２５１から第一接地電極２６１の水平部６１ｂへと放電がなされる。
この第一電極対２５１・２６１間での放電によって、電気エネルギーが熱エネルギーに変化され、その熱によって混合気の活性化（イオン化、ラジカル化）が行われる（図１０の中央参照）。
【００６２】
第一電極対２５１・２６１間での放電から所定の時間経過後に、配電部１２による電圧が、第二ターミナル２４２からレジスターシールを介して、第二中心電極２５２に印加される（図２参照）。第二中心電極５２に電圧が印加されることによって、図１０の下部に示すように、第二中心電極２５２から第二接地電極２６２へと放電がなされる。
【００６３】
このとき、第二電極対２５２・２６２間には、第一電極対２５１・２６１間の活性化された混合気が、副室２１１内の混合気の流れによって誘導される。したがって、第二電極対２５２・２６２間において、活性化された混合気に放電がなされ、第一電極対２５１・２６１間よりも距離の長い第二電極対２５２・２６２間で火炎核の形成が可能となる。
この第二電極対２５２・２６２での火炎核が、混合気の流れとともに、副室２１１内の混合気全体を点火させることとなる。
【００６４】
その後、副室２１１内の火炎は、噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、四方に分散したトーチ状の火炎となって燃焼室１００へと噴出し、燃焼室１００の混合気へと爆発的に伝播される。この燃焼行程においてその爆発力は、ピストン８４を下方へと移動させる膨張行程への原動力となる。
【００６５】
なお、本実施形態において、点火プラグ１３に電極対を二箇所設けているが、電極間距離の小さいものから大きいものへと順に放電できれば、点火プラグに電極対を三箇所以上設置してもよい。加えて、噴口は、その配置位置が三箇所以上であってもよい。
【００６６】
以上の如く、第二実施形態の点火装置２０１は、
電極間距離Ｇ２１・Ｇ２２の異なる複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を備え、
シリンダ８３とシリンダヘッド８１とピストン８４とにより形成されるエンジンの燃焼室１００に前記電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を挿入し、
電極間距離の小さな電極対（第一電極対５１・６１）から電極間距離の大きな電極対（第二電極対５２・６２）へと順に点火エネルギーを供給する点火装置２０１であって、
前記点火装置２０１は、
前記複数の電極対（第一電極対２５１・２６１、第二電極対２５２・２６２）を収容する副室２１１を形成するとともに、
前記燃焼室１００と前記副室２１１とを連通可能とする噴口２７１・２７２・２７３・２７４が形成される噴射カバー２０７を備え、
前記噴射カバー２０７は、
前記複数の電極（第一電極対２５１・２６１、第二電極対２５２・２６２）間を結ぶ線（仮想線Ｌ２）と平行な軸心を噴口２７１と、
当該軸心Ａ１を噴射カバー２０７の中心点を中心に所定角度回転した位置に少なくとも一つの噴口２７２・２７３・２７４とが形成されるものである。
【００６７】
このように構成することにより、複数の噴口２７１・２７２・２７３・２７４の流れが作用しあって電極（第一電極対２５１・２６１、第二電極対２５２・２６２）間を混合気が流れ、電極間距離の短い電極対（第一電極対２５１・２６１）でイオン化された混合気が、電極間距離の長い電極対（第二電極対２５２・２６２）へと安定的に供給され、副室２１１内の混合気の点火性が向上する。また、副室２１１で点火された混合気が、複数の噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、燃焼室１００内へと噴出するため、燃焼室１００全体へ火炎が効率的に伝播される。
【符号の説明】
【００６８】
１ 点火装置
７ 噴射カバー
５１ 第一中心電極（第一電極対の一部）
５２ 第二中心電極（第二電極対の一部）
６１ 第一接地電極（第一電極対の一部）
６２ 第二接地電極（第二電極対の一部）
７１ 噴口
８１ シリンダヘッド
８３ シリンダ
８４ ピストン
１００ 燃焼室
１０１ 副室
２０１ 点火装置
２０７ 噴射カバー
２１１ 副室
２５１ 第一中心電極（第一電極対の一部）
２５２ 第二中心電極（第二電極対の一部）
２６１ 第一接地電極（第一電極対の一部）
２６２ 第二接地電極（第二電極対の一部）
２７１ 噴口
２７２ 噴口
２７３ 噴口
２７４ 噴口
Ａ１ 軸心
Ａ２ 軸心
Ａ３ 軸心
Ａ４ 軸心
Ｇ１ 第一電極間距離
Ｇ２ 第二電極間距離
Ｇ２１ 第一電極間距離
Ｇ２２ 第二電極間距離
Ｌ１ 線（仮想線）
Ｌ２ 線（仮想線）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の点火装置の技術に関する。詳細には点火装置の点火プラグを覆う噴射カバーの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンエンジンなどの内燃機関用の点火装置は、中心電極と接地電極とを有し、中心電極に高電圧が印加されることで、それらの電極間に放電がなされ、混合気が点火される。この構成を基本として、より効率のよい混合気の点火を実現化するための様々な技術が公知となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示す点火プラグは、陰極（接地電極）とそれに対応する電極間距離の異なる第一および第二の陽極（中心電極）を二つ備え、先ず、電極間距離の短い第一の陽極に電圧を印加して陰極へと放電することで混合気を励起（活性化）させる。その後、第二の陽極に電圧を印加するように切替えて陰極へと放電することでイオン化された混合気を利用して安定した火炎核を形成する。
【０００４】
また、特許文献２に示す点火プラグは、補助電極と主電極の二つの電極対を備えており、各電極が高圧電極（中心電極）と接地電極とを有する。補助電極間は、主電極間よりも長く形成され、先ず、電極間距離の短い補助電極間に電圧を印加することで混合気からプラズマ雰囲気を生成させる。その後、電極間距離の長い主電極間に電圧を印加することでアーク放電を起こし、プラズマ雰囲気となった混合気によって着火性を確保する。
【０００５】
しかしながら、現行の内燃機関の燃焼室は、空気と燃料を混合して点火性のよい混合気とするため、強流動状態としている。そのため、電極間距離の短い電極対でイオン化された混合気を電極間距離の長い電極対に留めておいたり供給したりすることは困難である。
【０００６】
イオン化された混合気を電極間距離の長い電極対に供給するために、特許文献３に示すような電極を覆うカバーを配置することが考えられる。
特許文献３に示すカバーは、点火プラグの先端の電極を覆うことで、その電極側の空間を副室として形成する。電極間で放電がなされることで副室の混合気が点火され、カバーに形成された噴口から主室（燃焼室）へとトーチ状の火炎を噴出することで、燃焼室の混合気の点火を促進させることができる。
【０００７】
しかし、特許文献３に示すようなカバーの噴口は、副室から燃焼室へのトーチ状の火炎を効率的に点火させるために形成されている。そのため、特許文献１および特許文献２に示す点火プラグの電極を特許文献３のカバーで覆うことで副室を形成した場合、エンジンの圧縮工程によって生じる噴口から副室内への流れは、電極間距離の短い電極対から電極間距離の長い電極対の方へと混合気が流れるように噴口が形成されておらず、イオン化された混合気を効果的に利用し副室内で点火することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７２４４１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２３４９号公報
【特許文献３】特開２００９−２０９９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、エンジンの圧縮工程によって生じる噴口から副室内へ流入する混合気の流れを用いて、電極間距離の小さい電極対から大きい電極対へと混合気を安定的に供給できるエンジンの点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、電極間距離の異なる複数の電極対を備え、シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、前記点火装置は、前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、前記複数の電極間を結ぶ線の延長上に前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備えるものである。
【００１２】
請求項２においては、電極間距離の異なる複数の電極対を備え、シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、前記点火装置は、前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備え、前記噴射カバーは、前記複数の電極間を結ぶ線と平行な軸心を有する噴口と、当該軸心を噴射カバーの中心点を中心に所定角度回転した平行な位置に少なくとも一つの噴口とが形成されるものである。
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、圧縮工程の際に生じる噴口から副室内に流入する混合気の流れを用いることで、電極間距離の短い電極対で活性化された混合気が、電極間距離の長い電極対へと安定的に供給することができ、副室内の混合気の点火性が向上する。
【００１５】
請求項２においては、複数の噴口の流れが作用しあって電極間を混合気が流れ、電極間距離の短い電極対でイオン化された混合気が、電極間距離の長い電極対へと安定的に供給され、副室内の混合気の点火性が向上する。また、副室で点火された混合気が、複数の噴口を介して、燃焼室内へと噴出するため、燃焼室全体へ火炎が効率的に伝播される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る点火装置の点火プラグがエンジンに配置された状態を示す部分側断面図。
【図２】本発明の第一実施形態および第二実施形態に係る点火装置の構成を模式的に示す図。
【図３】本発明の第一実施形態に係る点火装置の点火プラグの全体的な構成を示す部分側断面図。
【図４】同じく電極対の周辺を示す図。（ａ）は側面図、（ｂ）は図４の（ａ）中に示すＡ方向矢視における底面図。
【図５】同じくエンジンの圧縮工程における混合気の流れおよび点火の状態を示す部分断面図。
【図６】同じくエンジンの燃焼・膨張工程における混合気の流れを示す部分断面図。
【図７】本発明の第二実施形態に係る点火装置の点火プラグがエンジンに配置された状態を示す部分側断面図。
【図８】同じく点火装置の電極対の周辺を示す図。（ａ）は側面図、（ｂ）は図８の（ａ）中に示すＢ方向矢視における底面図。
【図９】同じく点火装置の電極対の周辺の混合気の流れを示す図。（ａ）は側面図、（ｂ）は図８の（ａ）中に示すＢ方向矢視における底面図。
【図１０】同じくエンジンの圧縮工程における混合気の流れおよび点火の状態を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る点火装置１は、ガスエンジンやガソリンエンジンの燃焼室内に混合気が吸い込まれて圧縮されたときに混合気を点火させるためのものである。
【００１８】
先ず、本実施形態の点火装置１の点火プラグ１３が配置される燃焼室１００の周辺の構成について図１から図３を用いて説明する。
【００１９】
エンジン本体においては、シリンダブロック８２上にシリンダヘッド８１が配置される。シリンダブロック８２には、複数のシリンダ８３が上下方向に形成される。各シリンダ８３内には、それぞれピストン８４が上下に摺動可能に収容される。
このシリンダ８３とシリンダヘッド８１とピストン８４とで囲まれた空間が、燃焼室１００とされる。
【００２０】
また、シリンダヘッド８１には、ピストン８４の上面に対向する位置に、点火装置１の点火プラグ１３が配置される。さらに、シリンダヘッド８１には、点火プラグ１３を挟む位置に吸気ポート８５および排気ポート８６が配置される。吸気ポート８５と燃焼室１００との間には、吸気バルブ８７が設けられ、排気ポート８６と燃焼室１００との間には、排気バルブ８８が設けられる。
【００２１】
燃焼室１００の吸気および排気は、吸気バルブ８７および排気バルブ８８を適宜昇降することによって行われる。また、吸気の際は、吸気ポート８５の中途部に配置されたインジェクタ（図示省略）が吸気ポート８５へと燃料を供給し、この燃料と吸気ポート８５内の空気とが燃焼室１００内に混合気として供給される。
【００２２】
以下において、第一実施形態に係る点火装置について、図２から図４を用いて説明する。
【００２３】
点火装置１は、主として蓄電池１０から供給される低電圧を高電圧へと変換するイグニッションコイルを有する電圧変換部１１と、当該高電圧を適切なタイミングで点火プラグ１３に印加するディストリビュータを有する配電部１２と、この高電圧が印加されることにより放電する点火部（以下、点火プラグ１３とする）とによって構成される。
【００２４】
図３に示すように、点火プラグ１３は、その先端に設けられる後述する複数の電極対（第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２）を燃焼室１００内に突出するように挿入してエンジンに配置される。
【００２５】
点火プラグ１３は、主としてハウジング２、碍子３、ターミナル部４、電極対（中心電極部５、および接地電極部６）によって構成される。
【００２６】
ハウジング２は、点火プラグ１３全体をシリンダヘッド８１に固定しエンジンに設置するための部材である。ハウジング２は、略円筒状とし、その上部はナット部が形成され、その下部の外周にはネジ部２１が形成される。当該ネジ部２１をエンジンのシリンダヘッド８１に螺設することで、点火プラグ１３の先端部が燃焼室１００内に配置されるようにエンジンに固定される。
【００２７】
碍子３は、その内部の中心電極部５とその外周のハウジング２との間を絶縁する部材である。
碍子３は、陶磁器等の絶縁部材で、その上部が略円柱状となるように形成され、その下部が上部よりも半径が小さな略円柱状となるように形成される。さらにその下部からは、略円柱状で上下方向の長さの異なる二本の円柱部３１・３２が形成される。当該円柱部３１・３２は水平方向に所定の間隔を空けて下方に突出するように形成される。円柱部３１は、円柱部３２よりも下方に長く延設される。
碍子３は、円柱部３１・３２の軸心方向にそれぞれ挿入孔３３・３４が形成される。挿入孔３３・３４は、後述する二本のターミナル４１・４２および中心電極５１・５２が挿入可能となるように、碍子３の上下方向を貫通するよう形成される。
【００２８】
ターミナル部４は、二本のターミナル（第一ターミナル４１および第二ターミナル４２）によって構成される。
第一ターミナル４１および第二ターミナル４２は、配電部１２（図２参照）からの電流を後述する二本の中心電極（第一中心電極５１および第二中心電極５２）へと伝達するための部材である。第一ターミナル４１および第二ターミナル４２は、略円柱状の部材であって、碍子３の挿入孔３３・３４の上部から中途部まで挿入され、その上端部が碍子３の上部よりも突出するように配置される。第一ターミナル４１および第二ターミナル４２の上端は、配電部１２とそれぞれ別途の導線１４・１４等を介して、電気的に接続される。ターミナル４１・４２の下端には、レジスターシール４３・４４の上端が当接される。当該レジスターシール４３・４４は放電時に点火ノイズを軽減するための部材であって、挿入孔３３・３４内にそれぞれ挿入される。
【００２９】
図３および図４に示すように、中心電極部５は、ターミナル（第一ターミナル４１または第二ターミナル４２）からの高電圧が印加されたときに、その先端部と接地電極部６との間で放電をする部材である。中心電極部５は、第一中心電極５１および当該第一中心電極５１よりも上下方向の長さが短い第二中心電極５２によって構成される。
【００３０】
第一中心電極５１および第二中心電極５２は、碍子３の挿入孔３３・３４にそれぞれ内挿され、それらの上端は、レジスターシール４３・４４の下端と接触するように配置される。第一中心電極５１の下端部は、碍子３の円柱部３１の下端から突出するように配置される。また、第二中心電極５２の下端部は、円柱部３２の下端から突出するように配置される。
【００３１】
接地電極部６は、中心電極部５からの放電を受けるためのものである。接地電極部６は、第一接地電極６１および第二接地電極６２によって構成される。第一接地電極６１および第二接地電極６２は、第一中心電極５１および第二中心電極５２とともに第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２をなす。
【００３２】
第一接地電極６１および第二接地電極６２は、略板状の部材を適宜曲折することによって形成される。第一接地電極６１および第二接地電極６２は、ハウジング２の下端面の一部から下方に延設される垂直部１ａ・２ａと、当該垂直部の下端から水平に伸びる水平部１ｂ・２ｂとを有し、側面視においてその全体が略Ｌ字状に形成される。また、第一接地電極６１および第二接地電極６２は、その垂直部１ａ・２ａの上端とハウジング２の下端へと水平方向に所定の間隔を空けて溶接等によって固設される。なお、垂直部１ａ・２ａは後述する仮想線Ｌ１と交差しない位置に配設され、気流または火炎の流れが乱れないように配置される。
【００３３】
第一接地電極６１の水平部１ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第一電極間距離Ｇ１とする）を空けて、第一中心電極５１の下端面と対向するように配置される。また、第二接地電極６２の水平部２ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第二電極間距離Ｇ２とする）を空けて第二中心電極５２の下端面と対向するように配置される。第一電極間距離Ｇ１は、第二電極間距離Ｇ２よりも短くなるように第一接地電極６１および第二接地電極６２は形成される。
【００３４】
噴射カバー７は、強流動状態である燃焼室１００から電極対（第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２）を隔離するためのものである。
噴射カバー７は、有底の円筒状に形成され、その上部は、ハウジング２の下端部の外側面に外嵌されることで、点火プラグ１３に取り付けられる。
噴射カバー７によって、燃焼室１００内に突出した（挿入された）点火プラグ１３の第一電極対５１・６１および第二電極対５２・６２は覆われ、当該両電極対５１・６１・５２・６２側に副室１０１が形成される。
【００３５】
噴射カバー７には、第一電極間距離（第一ギャップ）Ｇ１と第二電極間距離（第二ギャップ）Ｇ２のそれぞれの略中心を結ぶ仮想線Ｌ１の下方延長上であって、第一電極対５１・６１に近い側に、噴口７１が形成される。当該噴口７１は、前記仮想線Ｌ１を中心軸として噴射カバー７に略円筒状の開口部を形成したものである。混合気は、当該噴口７１を介して、燃焼室１００と副室１０１とを連通可能とされる。
【００３６】
第一実施形態における第一電極対５１・６１と第二電極対５２・６２の位置関係では、図４に示す噴口７１の角度および位置となっている。しかしながら、電極間の配置によっては、噴口が噴射カバーの底面に形成されることもある。
【００３７】
次に、前記の構成での「副室１０１への混合気の流れ」および「放電に伴う混合気の点火」について、図１から図６を用いて説明する。ただし、図中の白抜き矢印は混合気の流れを示し、太矢印（塗りつぶし矢印）は火炎の流れを示し、点の集合は混合気が活性化した状態を示す。説明を容易とするため図４は噴射カバー７を仮想として図示し、図５は噴射カバー７の側面の一部を切り欠いた状態で示している。
【００３８】
ピストン８４が上方へと移動するエンジンの圧縮工程において、燃焼室１００内の混合気は、ピストン８４の押し込み作用によって、噴射カバー７の噴口７１を介して、副室１０１内へと供給される。この副室１０１内に導入される混合気は、燃焼室１００が強流動状態であったとしても、噴射カバー７によって遮られ、前述した噴口７１の軸心方向の角度および位置によって、第一電極対５１・６１から第二電極対５２・６２へ流れる（図５の上部参照）。
【００３９】
図２に示す点火装置１において、配電部１２による電圧は、図３に示す第一ターミナル４１からレジスターシール４３を介して、第一中心電極５１に印加される。第一中心電極５１に電圧が印加されることによって、図５の上部に示すように、第一中心電極５１から第一接地電極６１の水平部１ｂへと放電がなされる。
この第一電極対５１・６１間での放電によって、電気エネルギーが熱エネルギーに変化され、その熱によって混合気の活性化（イオン化、ラジカル化）が行われる（図５の中央参照）。
【００４０】
第一電極対５１・６１間での放電から所定の時間経過後に、図２に示す配電部１２による電圧が、図３に示す第二ターミナル４２からレジスターシール４４を介して、第二中心電極５２に印加される。第二中心電極５２に電圧が印加されることによって、図５の下部に示すように、第二中心電極５２から第二接地電極６２へと放電がなされる。
【００４１】
このとき、第二電極対５２・６２間には、第一電極対５１・６１間の活性化された混合気が、副室１０１内の混合気の流れによって誘導される。したがって、第二電極対５２・６２間において、活性化された混合気に放電がなされ、第一電極対５１・６１間よりも距離の長い第二電極対５２・６２間で火炎核の形成が可能となる。
この第二電極対５２・６２での火炎核が、混合気の流れとともに、副室１０１内の混合気全体を点火させることとなる。
【００４２】
その後、副室１０１内の火炎は、噴口７１を介して、トーチ状の火炎となって燃焼室１００へと噴出し、図６に示すように、燃焼室１００の混合気へと爆発的に伝播される。この燃焼行程においてその爆発力は、ピストン８４を下方へと移動させる膨張行程への原動力となる。
【００４３】
なお、本実施形態において、点火プラグ１３に電極対を二箇所設けているが、電極間距離の小さいものから大きいものへと順に放電できれば、点火プラグに電極対を三箇所以上設置してもよい。
【００４４】
以上の如く、第一実施形態の点火装置１は、
電極間距離Ｇ１・Ｇ２の異なる複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を備え、
シリンダ８３とシリンダヘッド８１とピストン８４とにより形成されるエンジンの燃焼室１００に前記電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を挿入し、
電極間距離の小さな電極対（第一電極対５１・６１）から電極間距離の大きな電極対（第二電極対５２・６２）へと順に点火エネルギー（電気）を供給する点火装置１であって、
前記点火装置１は、
前記複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を収容する副室１０１を形成するとともに、
前記複数の電極間を結ぶ線（仮想線Ｌ１）の延長上に前記燃焼室１００と前記副室１０１とを連通可能とする噴口７１が形成される噴射カバー７を備えるものである。
【００４５】
このように構成することにより、圧縮工程の際に生じる噴口７１から副室１０１内に流入する混合気の流れを用いることで、電極間距離の短い電極対（第一電極対５１・６１）で活性化された混合気が、電極間距離の長い電極対（第二電極対５２・６２）へと安定的に供給することができ、副室１０１内の混合気の点火性が向上する。
【００４６】
次に、第一実施形態の電極（中心電極部５と接地電極部６）の配置位置が異なる第二実施形態の点火装置２０１の点火プラグ２１３について電極（中心電極２５１・２５２、接地電極２５３・２５４）周辺を中心に図２および図７から図１０を用いて説明する。ただし、第一実施形態と同じ構造および形状であるものは、同じ符号を付す。
【００４７】
図７に示すように、点火プラグ２１３は、その先端に設けられる後述する複数の電極対（第一電極対２５１・２６１および第二電極対２５２・２６２）を燃焼室１００内に突出するように挿入してエンジンに配置される。
【００４８】
第二実施例の中心電極部は、第一中心電極２５１および当該第一中心電極２５１よりも上下方向の長さが短い第二中心電極２５２によって構成される。
【００４９】
第二実施形態の中心電極の位置は、図８の（ｂ）に示すように底面視において円形の碍子２０３の略同一半径上にあって、第一中心電極２５１および第二中心電極２５２と碍子２０３の中心点Ｃ１とがなす角度は本実施形態では略９０度となるように配置される。なお、この角度は限定するものではなく、略１５度以上１８０度未満の間の角度で可能である。したがって、レジスターシールおよびターミナル２４１・２４２（図２参照）は、碍子２０３の底面視における半円側に第一中心電極２５１および第二中心電極２５２が所定間隔を空けて配置される。
【００５０】
第一中心電極２５１および第二中心電極２５２は、図８に示すように、碍子２０３の挿入孔２３３・２３４にそれぞれ内挿され、それらの上端は、レジスターシールの下端と接触するようにそれぞれ配置される。第一中心電極２５１の下端部は、碍子２０３の円柱部２３１の下端から突出するように配置される。また、第二中心電極２５２の下端部は、円柱部２３２の下端から突出するように配置される。
【００５１】
接地電極部は、第一接地電極２６１および第二接地電極２６２によって構成される。第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は、第一中心電極２５１および第二中心電極２５２とともに第一電極対２５１・２６１および第二電極対２５２・２６２をなす。
【００５２】
第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は、略板状の部材を適宜曲折することによって形成される。第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は、ハウジング２の下端面の一部から下方に延設される垂直部６１ａ・６２ａと、当該垂直部６１ａ・６２ａの下端から水平に伸びる水平部６１ｂ・６２ｂとを有し、側面視においてその全体が略Ｌ字状に形成される。また、第一接地電極２６１の垂直部６１ａは、第二接地電極２６２の垂直部６２ａと略対向するように配置され、さらに、第一接地電極２６１および第二接地電極２６２の上端は、ハウジング２の下端周面へと溶接等によって固設される（図８の（ｂ）参照）。
【００５３】
第一接地電極２６１の水平部６１ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第一電極間距離Ｇ２１とする）を空けて、第一中心電極２５１の下端面と対向するように配置される。また、第二接地電極２６２の水平部６２ｂの上面は、所定の電極間距離（以下、第二電極間距離Ｇ２２とする）を空けて第二中心電極２５２の下端面と対向するように配置される。
第一電極間距離Ｇ２１は、第二電極間距離Ｇ２２よりも短くなるように第一接地電極２６１および第二接地電極２６２は形成される。
【００５４】
図７および図９に示すように、噴射カバー２０７は、有底の円筒状に形成され、その上部は、ハウジング２の下端部の外側面に外嵌されることで、点火プラグ２１３に取り付けられる。
噴射カバー２０７によって、燃焼室１００内に突出した（挿入された）点火プラグ２１３の第一電極対２５１・２６１および第二電極対２５２・２６２は覆われ、当該両電極対２５１・２６１・２５２・２６２側に副室２１１が形成される。
【００５５】
噴射カバー２０７には、第一電極間距離Ｇ２１と第二電極間距離Ｇ２２のそれぞれの略中心を結ぶ仮想線Ｌ２と略平行な軸心Ａ１を有し、第一電極対２５１・２６１に近い側に、噴口２７１が形成される。当該噴口２７１は、前記仮想線Ｌ２を中心軸として噴射カバー２０７に略円筒状の開口部を形成したものである。
【００５６】
図８の（ｂ）に示すように、当該軸心Ａ１を噴射カバー２０７の中心点Ｃ１を中心に９０度、１８０度および２７０度回転した位置にそれぞれ噴口２７２・２７３・２７４が形成される。また、図８の（ａ）に示すように、噴口２７２・２７４は開口位置を他の噴口２７１・２７３よりも下方に軸心を平行にずらして（移動して）開口される。
したがって、混合気は、噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、燃焼室１００と副室２１１とを連通可能とされる。
【００５７】
第二実施形態における第一電極対２５１・２６１と第二電極対２５２・２６２の位置関係では、図８に示す噴口２７１・２７２・２７３・２７４の軸心Ａ１・Ａ２・Ａ３・Ａ４の角度および位置となっている。しかしながら、電極間の位置関係によっては、噴口が噴射カバーの底面に形成されることもある。
【００５８】
次に、前記の構成での「副室２１１への混合気の流れ」および「放電に伴う混合気の点火」について、図６から図１０を用いて説明する。ただし、図中の白抜き矢印は混合気の流れを示し、点の集合は混合気が活性化した状態を示し、太い矢印は火炎の流れを示す。説明を容易とするため、図８および図９は噴射カバー２０７を仮想として図示し、図１０は噴射カバー７の側面の一部を切り欠いた状態で示している。
【００５９】
図７および図８に示すピストン８４が上方へと移動するエンジンの圧縮工程において、燃焼室１００内の混合気は、ピストン８４の押し込み作用によって、噴射カバー２０７の噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、副室２１１内へと供給（導入）される。
混合気は各噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介してのみ副室２１１内へと供給されるため、燃焼室１００が強流動状態であったとしても、副室２１１内での影響は少ない。
【００６０】
詳細には、副室２１１内での噴口２７１からの上向きの気流は、噴口２７２からの上向きの気流によってさらに上方へと押される。続いて、その上向きの気流は、噴口２７３付近の点火プラグ２１３の下端に当接することで、下方に向きが変えられるとともに噴口２７３からの下方の気流が加えられる。そして、その気流は、噴口２７４の近傍付近において噴射カバー２０７の内壁へと当接するとともに、当該噴口２７４からさらに上向きの気流が加えられる。
したがって、図９に示すような副室２１１内を循環する混合気の流れ（気流）が形成される。その流れの一部が第一電極対２５１・２６１から第二電極対２５２・２６２への流れとなる。
【００６１】
点火装置２０１において、配電部１２による電圧は、第一ターミナル２４１からレジスターシール２４３を介して、第一中心電極２５１に印加される（図２参照）。第一中心電極２５１に電圧が印加されることによって、図１０の上部に示すように、第一中心電極２５１から第一接地電極２６１の水平部６１ｂへと放電がなされる。
この第一電極対２５１・２６１間での放電によって、電気エネルギーが熱エネルギーに変化され、その熱によって混合気の活性化（イオン化、ラジカル化）が行われる（図１０の中央参照）。
【００６２】
第一電極対２５１・２６１間での放電から所定の時間経過後に、配電部１２による電圧が、第二ターミナル２４２からレジスターシールを介して、第二中心電極２５２に印加される（図２参照）。第二中心電極５２に電圧が印加されることによって、図１０の下部に示すように、第二中心電極２５２から第二接地電極２６２へと放電がなされる。
【００６３】
このとき、第二電極対２５２・２６２間には、第一電極対２５１・２６１間の活性化された混合気が、副室２１１内の混合気の流れによって誘導される。したがって、第二電極対２５２・２６２間において、活性化された混合気に放電がなされ、第一電極対２５１・２６１間よりも距離の長い第二電極対２５２・２６２間で火炎核の形成が可能となる。
この第二電極対２５２・２６２での火炎核が、混合気の流れとともに、副室２１１内の混合気全体を点火させることとなる。
【００６４】
その後、副室２１１内の火炎は、噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、四方に分散したトーチ状の火炎となって燃焼室１００へと噴出し、燃焼室１００の混合気へと爆発的に伝播される。この燃焼行程においてその爆発力は、ピストン８４を下方へと移動させる膨張行程への原動力となる。
【００６５】
なお、本実施形態において、点火プラグ１３に電極対を二箇所設けているが、電極間距離の小さいものから大きいものへと順に放電できれば、点火プラグに電極対を三箇所以上設置してもよい。加えて、噴口は、その配置位置が三箇所以上であってもよい。
【００６６】
以上の如く、第二実施形態の点火装置２０１は、
電極間距離Ｇ２１・Ｇ２２の異なる複数の電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を備え、
シリンダ８３とシリンダヘッド８１とピストン８４とにより形成されるエンジンの燃焼室１００に前記電極対（第一電極対５１・６１、第二電極対５２・６２）を挿入し、
電極間距離の小さな電極対（第一電極対５１・６１）から電極間距離の大きな電極対（第二電極対５２・６２）へと順に点火エネルギーを供給する点火装置２０１であって、
前記点火装置２０１は、
前記複数の電極対（第一電極対２５１・２６１、第二電極対２５２・２６２）を収容する副室２１１を形成するとともに、
前記燃焼室１００と前記副室２１１とを連通可能とする噴口２７１・２７２・２７３・２７４が形成される噴射カバー２０７を備え、
前記噴射カバー２０７は、
前記複数の電極（第一電極対２５１・２６１、第二電極対２５２・２６２）間を結ぶ線（仮想線Ｌ２）と平行な軸心を噴口２７１と、
当該軸心Ａ１を噴射カバー２０７の中心点を中心に所定角度回転した位置に少なくとも一つの噴口２７２・２７３・２７４とが形成されるものである。
【００６７】
このように構成することにより、複数の噴口２７１・２７２・２７３・２７４の流れが作用しあって電極（第一電極対２５１・２６１、第二電極対２５２・２６２）間を混合気が流れ、電極間距離の短い電極対（第一電極対２５１・２６１）でイオン化された混合気が、電極間距離の長い電極対（第二電極対２５２・２６２）へと安定的に供給され、副室２１１内の混合気の点火性が向上する。また、副室２１１で点火された混合気が、複数の噴口２７１・２７２・２７３・２７４を介して、燃焼室１００内へと噴出するため、燃焼室１００全体へ火炎が効率的に伝播される。
【符号の説明】
【００６８】
１ 点火装置
７ 噴射カバー
５１ 第一中心電極（第一電極対の一部）
５２ 第二中心電極（第二電極対の一部）
６１ 第一接地電極（第一電極対の一部）
６２ 第二接地電極（第二電極対の一部）
７１ 噴口
８１ シリンダヘッド
８３ シリンダ
８４ ピストン
１００ 燃焼室
１０１ 副室
２０１ 点火装置
２０７ 噴射カバー
２１１ 副室
２５１ 第一中心電極（第一電極対の一部）
２５２ 第二中心電極（第二電極対の一部）
２６１ 第一接地電極（第一電極対の一部）
２６２ 第二接地電極（第二電極対の一部）
２７１ 噴口
２７２ 噴口
２７３ 噴口
２７４ 噴口
Ａ１ 軸心
Ａ２ 軸心
Ａ３ 軸心
Ａ４ 軸心
Ｇ１ 第一電極間距離
Ｇ２ 第二電極間距離
Ｇ２１ 第一電極間距離
Ｇ２２ 第二電極間距離
Ｌ１ 線（仮想線）
Ｌ２ 線（仮想線）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間距離の異なる複数の電極対を備え、
シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、
電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、
前記点火装置は、
前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、
前記複数の電極間を結ぶ線の延長上に前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備えることを特徴とするエンジンの点火装置。
【請求項２】
電極間距離の異なる複数の電極対を備え、
シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、
電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、
前記点火装置は、
前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、
前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備え、
前記噴射カバーは、
前記複数の電極間を結ぶ線と平行な軸心を有する噴口と、
当該軸心を噴射カバーの中心点を中心に所定角度回転した平行な位置に少なくとも一つの噴口とが形成されることを特徴とするエンジンの点火装置。
【請求項１】
電極間距離の異なる複数の電極対を備え、
シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、
電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、
前記点火装置は、
前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、
前記複数の電極間を結ぶ線の延長上に前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備えることを特徴とするエンジンの点火装置。
【請求項２】
電極間距離の異なる複数の電極対を備え、
シリンダとシリンダヘッドとピストンとにより形成されるエンジンの燃焼室に前記電極対を挿入し、
電極間距離の小さな電極対から電極間距離の大きな電極対へと順に点火エネルギーを供給する点火装置であって、
前記点火装置は、
前記複数の電極対を収容する副室を形成するとともに、
前記燃焼室と前記副室とを連通可能とする噴口が形成される噴射カバーを備え、
前記噴射カバーは、
前記複数の電極間を結ぶ線と平行な軸心を有する噴口と、
当該軸心を噴射カバーの中心点を中心に所定角度回転した平行な位置に少なくとも一つの噴口とが形成されることを特徴とするエンジンの点火装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２２５１５（Ｐ２０１１−１２２５１５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０７３３（Ｐ２００９−２８０７３３）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
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