マルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット

【目的】長期にわたって、有機材料としてのシール性、絶縁性、機械強度等の優れた特性を維持することのできるマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットを提供する。
【構成】平面的に形成された電気配線2と、その両面にそれぞれ順に積層された、有機材料シート4及び導電性の高熱伝導率シート5と、電気配線2からシリンダの穴部側に突出する先端部3aと導電性の高熱伝導率シート5の穴部側の縁部又はこれらに接続された耐熱金属によって構成される複数の放電間隙3とを有し、電気配線2及び導電性の高熱伝導率シート5を介して放電間隙に高電圧を印加可能に構成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチポイント点火方式の内燃機関に用いられるマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチポイント点火方式のエンジン（特許文献１）は、燃費効率が良く、出力が高く、排気ガス中の環境汚染成分が少ないなどの優れた特長を有すると言われているが、このエンジンに要求される各種特性を備えた点火プラグ内蔵のガスケットの製造が困難なため、その商業化はいまだ実現されていない。
【０００３】
一般に、ガスケットには、高温の燃焼ガスに曝されるため４００℃前後の高温耐熱性が必要とされる上に、燃焼ガス、潤滑油、冷却水等の圧力、温度、粘性などの異なる流体に対するシール性が必要とされ、さらに、シリンダーヘッドとシリンダーブロックが強い力で締め付けられるため、この締め付け力に耐えるだけの機械強度、すなわち耐へたり性が必要とされる。
【０００４】
このような要求特性を満たすガスケット材料として、従来から、人造繊維、グラファイト、メタルなどが用いられている。
【０００５】
一方、点火プラグ内蔵型のガスケットの場合には、ガスケット内に高電圧の電気配線が配設されるため、これらの特性の他に高い電気絶縁性が要求される。
しかし、前述した従来のガスケット材料は、導電性であるか、あるいは電気絶縁性が低いため、点火プラグ内蔵型のガスケットに用いた場合には、必要な放電電圧が印加できないという問題がある。
【０００６】
電気絶縁性やシール性等に優れた材料として、合成樹脂のような有機材料が知られているが、有機材料は、最も耐熱性のよいポリイミド樹脂やフッ素系樹脂でも、４００℃前後の高温にさらされると熱劣化を起こして、電気絶縁性、シール性等が損なわれて実稼動に耐える設計は非常に困難である。
【特許文献１】米国特許第５，０４６，４６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、従来のガスケット材料は、人造繊維、グラファイト、メタルなどの導電性や電気絶縁性が低いものであったため、点火プラグ内蔵型のガスケットに用いた場合、必要な放電電圧が印加できないという問題があった。
【０００８】
また、電気絶縁性やシール性に優れた材料としては、合成樹脂のような有機材料が知られているが、有機材料は、最も耐熱性のよいポリイミド樹脂やフッ素系樹脂でも、４００℃前後の高温に長時間曝されると熱劣化を起こしてしまい、前記絶縁性やシール性等が損なわれて、長期使用に対する耐久性が無く、実稼動に耐える設計は非常に困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題を解消すべくなされたもので、ガスケット材料として、電気絶縁性やシール性に優れた有機材料を使用するとともに、これらの材料と接するように高熱伝導率シートを配設して放熱性を改善することにより、長期にわたって、有機材料としてのシール性、絶縁性、機械強度等の優れた特性を維持することのできるマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット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】
第１の発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有する積層型のガスケットにおいて、前記ガスケットは、平面的に形成された電気配線と、前記電気配線の両面にそれぞれ順に積層された、有機材料シート及び導電性の高熱伝導率シートと、前記電気配線から前記穴部側に突出する先端部と前記導電性の高熱伝導率シートの穴部側の縁部又はこれらに接続された耐熱金属によって構成される複数の放電間隙とを有し、前記電気配線及び前記導電性の高熱伝導率シートを介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明における有機材料シートに用いる材料としては、ポリイミド樹脂やフッ素系樹脂などの可使温度が３００℃以上の合成樹脂や、熱硬化性樹脂にマイカやシリカなどの電気絶縁性の良好な充填剤を配合した硬化性の合成樹脂組成物が挙げられる。
【００１２】
この発明における導電性の高熱伝導率シートに用いられる材料としては、銅、銅合金などの電気導体用の導電金属やグラファイトなどが挙げられる。
【００１３】
放電電極は、特に高温に曝されるので、通常のスパークプラグに用いられる耐熱合金その他の高融点金属が適している。
なお電気配線としては、高抵抗金属の薄板等を用いることができる。
【００１４】
この発明のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットは、たとえば、予め所定の形状に成形された2枚の有機材料シートで予め成形された電気配線を挟持し、さらにその外側を導電性の高熱伝導率シートで挟持するように積層して、加熱加圧により一体化させて得られる。
【００１５】
この発明では、導電性の高熱伝導率シートが、放電間隙を構成する一方の放電電極に対する給電路として機能する。この導電性の高熱伝導率シートは、必要に応じて片面だけとすることも可能である。
【００１６】
第２の発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有する積層型のガスケットにおいて、前記ガスケットは、有機材料シートと、前記有機材料シートの両面にそれぞれ順に積層された、平面的に形成された電気配線と高熱伝導率シートと、前記各電気配線から前記穴部側に突出する先端部の対向面に突設された耐熱金属によって構成される複数の放電間隙とを有し、
前記各電気配線を介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明における有機材料シート、高熱伝導率シート、放電電極、電気配線等は、としては、第1の発明におけると同じものを使用できるが、高熱伝導率シートは、必ずしも良導電性である必要はない。
【００１８】
この発明においても、導電性の高熱伝導率シートは、必要に応じて片面だけとすることも可能である。
【００１９】
第３の発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有するガスケットにおいて、前記ガスケットは、周縁部から前記穴部に至る複数の溝部が形成された高熱伝導率シートと、前記各溝部に有機材料を介して配設された互いに絶縁された少なくとも一対の電気配線と、前記各電気配線から前記穴部側に突出する金属導体によって構成される複数の放電間隙とを有し、前記各電気配線を介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットは、高熱伝導率シートの溝部に、例えば一対の絶縁電線を配置し、その周囲に、無機充填剤を配合した液状の熱硬化性樹脂を充填し、その上に有機材料シートを配置し、加熱硬化させて形成される。
【００２１】
これらの絶縁電線の穴部側の端部は、例えば放電間隙を構成する高融点金属からなる放電電極に接続され、これらの高融点金属により放電間隙が形成される。
【００２２】
第４の発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有するガスケットにおいて、前記ガスケットは、周縁部から前記穴部にかけて複数に分割された高熱伝導率シートと、前記高熱伝導率シートの分割部分を一体に接合するほぼ一定幅の有機材料からなる接合部と、前記前記接合部に埋設された互いに絶縁された少なくとも一対の電気配線と、前記各電気配線から前記穴部側に突出する金属導体によって構成される複数の放電間隙とを有し、前記各電気配線を介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明では、高熱伝導率シートは、例えば中心から放射方向に複数に分割され分割片を所定の間隔をおいてガスケットの形状に配置し、各分割片の間に絶縁電線を配置した後、分割部に、例えば無機充填剤を配合した液状の熱硬化性樹脂を充填して一体に硬化させて形成される。
【００２４】
なお、各発明においては放電間隙の近辺は高温の燃焼ガスに曝されるので、穴部に露出する部分は、耐熱材料で構成することが望ましい。また、セラミックや耐熱合金板で有機材料の穴部に臨む部分を覆って高温の燃焼ガスに対する遮熱部を設けることが望ましい。さらに、高熱伝導率シートの穴部側の縁部を内側に曲げたり、放電間隙以外の部分を高熱伝導率シート又は他の耐熱性の金属板で覆って有機材料に対する燃焼ガスの影響を緩和するようにしてもよい。またさらに、有機材料が熱硬化型の合成樹脂である場合には、穴部に臨む部分をマイカを高充填して耐熱度を高くするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、点火用の電気配線を有機材料で絶縁するように構成したので、高い絶縁耐力が得られ、また、有機材料に伝わる熱は、高熱伝導率シートにより、エンジンブロック本体に逃がすようにしたので、有機材料の温度を３００℃以下に下げることが可能であり、長期にわたって、良好な電気絶縁性とシール性を維持し、長期間のエンジン稼動に耐えるマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係るマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、５０ccの２サイクルエンジン用のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット(印加電圧２０〜２５ｋＶ)についての例であるが、他のエンジン用にも適用できることは勿論である。
【００２７】
実施例１
図１〜５は、第１の発明の実施形態を説明するための図である。
この実施例のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットは、図１に示すように、本体部分１が、内燃機関のシリンダーヘッドとシリンダーブロックの接合面と同じく、四角形の中央部１ａに内径３０mmの円形の穴部１ｂを設けた形状をしており、中央部１ａの四隅からは、それぞれ高電圧回路に接続される接続端子２ａが突設され、穴部１ｂの内周壁には、四個の放電間隙３が形成されている。
【００２８】
本体部分１は、図２に断面を拡大して示すように、高電圧を放電間隙３の一方の放電電極３ａに印加する電気配線２を挟んで、その両側にポリイミドのような３００℃以上の可使温度を持つ厚さ０．３mmの有機材料シート４と銅板のような厚さ０．４mmの導電性の高熱伝導率シート５が順に積層され加熱加圧により一体化されて全体の厚さが１．８mmに形成されている。
【００２９】
本体部分１の穴部１ｂの内壁面は、高温の燃焼ガスに曝されるため、図３に示すように、穴部１ｂを巡って有機材料シート４と等しい厚さの耐熱リング６を配設したり、図４に示すように、放電間隙３以外の部分を高熱伝導率シートと同じ材料で覆うようにしてもよい。
【００３０】
電気配線２は、図５に示されるように、厚さ０．４mmの環状の高抵抗金属の薄板から形成されており、本体部分１の外周の四隅に対応する部分には接続端子２ａが突設され、穴部に臨む内側部分からは、放電間隙３を構成する一方の放電電極３ａが突設されている。
【００３１】
放電間隙３は、本体部分１の外層の高熱伝導率シート５の内周縁５ａと電気配線２の放電電極３ａによって構成されるが、必要に応じて高熱伝導率シート５の穴部側に別に放電電極となる高融点金属を接続することも可能である。
【００３２】
実施例２
図６〜９は、第２の発明の実施形態を説明するための図である。
この実施形態のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットは、図６に示すように、有機材料シート４を２枚の電気配線２，２で挟み、さらにその上を高熱伝導率シート５で挟むように配置して加熱加圧により一体化させて形成される。このマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットの放電間隙３は、電気配線２，２の対向面に突設された高融点金属からなる突起６，６間に形成される。
【００３３】
この発明の場合も、高温の燃焼ガスによる劣化を避けるために、図７に示すように、有機材料シート４の穴部側に、穴部１ｂを巡ってセラミックからなるリング７を配設することができる。なお、高融点金属からなる突起６，６は、図８に示すように、電気配線２，２がへたっても互いに接触し難いように水平方向の位置をずらして形成することもできる。
【００３４】
このマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットにおける環状の電気配線２は、図９に示すように、接続端子２ａが１箇所から導出され、電気配線２，２の穴側寄りの所定位置に放電電極となる高融点金属からなる突起６が形成される。
【００３５】
実施例３
図１０〜１３は、第３の発明の実施形態を説明するための図である。
この実施形態のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットは、図１０に示すように、所定のガスケットの形状に形成したほぼ矩形の銅板１１ａに、この銅板１１ａをほぼ四分割するように、穴部の中心で直交する方向に溝１１ｂを形成し、この溝１１ｂに平型導体にポリイミド絶縁被覆を施した絶縁電線１２を配設し、マイカのような無機充填剤を配合したフェノール系樹脂１３を充填し上部にポリイミドフィルム１４を被覆して加熱硬化させて形成されている。
【００３６】
この実施形態では、穴側のフェノール系樹脂の燃焼ガスによる劣化から保護するために、図１１に示すように、穴側に向けて順にマイカの配合量を多くしたり（１３ａ，１３ｂ，１３ｃと順にマイカの配合量が多くなっている。）、図１２に示すように、穴側にセラミックの遮熱部材１５を配設するようにしてもよい。
図１３は、図１０のXIII−XIIIの断面を示したものである。
【００３７】
実施例４
図１４は、第４の発明の実施形態を説明するための図である。
この実施形態のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケットは、平面から見た形態は図１０と同一の形態をなしているが、底面は、図１４に示されるように、銅板１１ａ´が四分割され無機充填剤を配合したフェノール系樹脂により一体に接合されている。
【００３８】
この実施形態は、銅板１１ａの溝部の連結部分を完全に除去して四分割し、四分割された銅板１１ａ´を溝部の間隔をおいて元の銅板１１ａの形状に配置し、各分割片の間に絶縁電線を配置し、分割部に、例えば無機充填剤を配合したフェノール系樹脂１３を充填して一体に硬化させて形成される。
【００３９】
この実施形態でも、穴側のフェノール系樹脂１３の燃焼ガスによる劣化から保護するために、図１１に示すように、穴側に向けて順にマイカの配合量を多くしたり、図１２に示すように、穴側にセラミックの遮熱部材１５を配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の発明の平面図。
【図２】図１のII−II線に沿う拡大断面図。
【図３】図２で示した要部の他の形態を示す拡大断面図。
【図４】図２で示した要部の他の形態を示す拡大断面図。
【図５】第１の発明の電気配線を示す平面図。
【図６】第２の発明の要部の拡大断面図。
【図７】第２の発明の他の実施形態の要部の拡大断面図。
【図８】第２の発明の他の実施形態の要部の拡大断面図。
【図９】第２の発明の電気配線を示す平面図。
【図１０】第３の発明の平面図。
【図１１】第３の発明の要部の拡大縦断面図。
【図１２】第３の発明の他の実施形態の要部の拡大縦断面図。
【図１３】第３の発明の要部の横断面図。
【図１４】第４の発明の要部の横断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１……本体部分、１ａ……中央部、１ｂ……穴部、２……電気配線、２ａ……接続端子、２ｂ……放電電極、３……放電間隙、３ａ……放電電極、４……有機材料シート、５……高熱伝導率シート、６……耐熱リング、６ａ……突起、１１ａ，１１ａ´……銅板、１１ｂ……溝、１２……絶縁電線、１３……フェノール系樹脂、１４……ポリイミドフィルム、１５……遮熱部材。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有する積層型のガスケットにおいて、
前記ガスケットは、
平面的に形成された電気配線と、
前記電気配線の両面にそれぞれ順に積層された、有機材料シート及び導電性の高熱伝導率シートと、
前記電気配線から前記穴部側に突出する先端部と前記導電性の高熱伝導率シートの穴部側の縁部又はこれらに接続された耐熱金属によって構成される複数の放電間隙とを有し、
前記電気配線を介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とするマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。
【請求項２】
内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有する積層型のガスケットにおいて、
前記ガスケットは、
有機材料シートと、
前記有機材料シートの両面にそれぞれ順に積層された、平面的に形成された電気配線と高熱伝導率シートと、
前記各電気配線から前記穴部側に突出する先端部の対向面に突設された耐熱金属によって構成される複数の放電間隙とを有し、
前記各電気配線を介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とするマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。
【請求項３】
内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有するガスケットにおいて、
前記ガスケットは、
周縁部から前記穴部に至る複数の溝部が形成された高熱伝導率シートと、
前記各溝部に有機材料を介して配設された互いに絶縁された少なくとも一対の電気配線と、
前記各電気配線から前記穴部側に突出する金属導体によって構成される複数の放電間隙とを有し、
前記各電気配線を介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とするマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。
【請求項４】
内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に挟着されて用いられるシリンダの内壁に対応する穴部を有するガスケットにおいて、
前記ガスケットは、
周縁部から前記穴部にかけて複数に分割された高熱伝導率シートと、
前記高熱伝導率シートの分割部分を一体に接合するほぼ一定幅の有機材料からなる接合部と、
前記前記接合部に埋設された互いに絶縁された少なくとも一対の電気配線と、
前記各電気配線から前記穴部側に突出する金属導体によって構成される複数の放電間隙とを有し、
前記各電気配線を介して前記放電間隙に高電圧を印加可能に構成されていることを特徴とするマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。
【請求項５】
前記穴部側に突出する金属導体は、高融点金属からなることを特徴とする請求項３又は４記載のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。
【請求項６】
前記電気配線は、平型導体を前記有機材料シートより電気絶縁性の高い絶縁材料で被覆された平型絶縁電線からなることを特徴とする請求項３又は４記載のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。
【請求項７】
前記放電間隙の基部には、有機材料シートを燃焼ガスから保護する耐熱材料からなる遮熱部が形設されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。
【請求項８】
前記遮熱部は、セラミックス材料からなることを特徴とする請求項７記載のマルチポイント点火プラグ内蔵ガスケット。

【図１】