特許 6028955 多点点火エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6028955

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】多点点火エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 23/08 20060101AFI20161114BHJP

   F02P 15/02 20060101ALI20161114BHJP

   F02P 15/08 20060101ALI20161114BHJP

   H01T 13/46 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   F02B23/08 M

   F02P15/02

   F02P15/08 301D

   H01T13/46

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-128127(P2016-128127)

(22)【出願日】2016年6月13日

【審査請求日】2016年7月8日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】391007828

【氏名又は名称】ミヤマ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】南 克明

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２３９４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−１６１６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−４１３６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ １／００−２３／１０

Ｆ０２Ｐ １／００− ３／１２

Ｆ０２Ｐ ７／００−１７／１２

Ｈ０１Ｔ ７／００−２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多点点火エンジンであって、
シリンダヘッド、ヘッドガスケット、又はシリンダブロックに形成される挿入孔に挿入され、燃焼室内で圧縮された混合気に点火して燃焼させる多点点火プラグを備え、
前記多点点火プラグは、
扁平に形成されて先端部が前記燃焼室に臨むように前記挿入孔に挿入される本体部と、
前記先端部の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極と、
前記側方電極の前記間隙に設けられ、前記先端部の長手方向に沿って複数の点火ギャップを形成する中間電極と、を備えることを特徴とする多点点火エンジン。

【請求項2】

請求項１に記載の多点点火エンジンであって、
前記多点点火プラグは、前記燃焼室内における混合気の温度が低い箇所に設けられることを特徴とする多点点火エンジン。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の多点点火エンジンであって、
前記燃焼室の上部に設けられ、前記燃焼室内で圧縮された混合気に前記多点点火プラグと共に点火して燃焼させる点火プラグを更に備え、
前記多点点火プラグは、前記点火プラグから離間した位置に設けられることを特徴とする多点点火エンジン。

【請求項4】

請求項３に記載の多点点火エンジンであって、
前記多点点火プラグは、吸気バルブを挟んで前記点火プラグから離間した位置と、排気バルブを挟んで前記点火プラグから離間した位置と、にそれぞれ設けられることを特徴とする多点点火エンジン。

【請求項5】

請求項３に記載の多点点火エンジンであって、
前記多点点火プラグは、排気バルブを挟んで前記点火プラグから離間した位置にだけ設けられることを特徴とする多点点火エンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の点火ギャップを有する多点点火プラグを有する多点点火エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるヘッドガスケットに保持される複数の中間部材によって複数の点火ギャップを形成する多点点火装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−０４１３６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の多点点火装置では、点火プラグを交換する際には、ヘッドガスケットごと交換するので、シリンダブロックからシリンダヘッドを取り外す必要があった。

【0005】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、広い範囲での多点点火が可能であると共に多点点火プラグの交換が容易な多点点火エンジン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】

【0006】

本発明のある態様によれば、多点点火エンジンは、シリンダヘッド、ヘッドガスケット、又はシリンダブロックに形成される挿入孔に挿入され、燃焼室内で圧縮された混合気に点火して燃焼させる多点点火プラグを備え、前記多点点火プラグは、扁平に形成されて先端部が前記燃焼室に臨むように前記挿入孔に挿入される本体部と、前記先端部の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極と、前記側方電極の前記間隙に設けられ、前記先端部の長手方向に沿って複数の点火ギャップを形成する中間電極と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

この態様では、多点点火プラグの扁平に形成される本体部の先端部には、長手方向に沿って複数の点火ギャップが形成される。そのため、多点点火プラグによる広い範囲での多点点火が可能である。また、多点点火プラグの本体部は、先端部が燃焼室に臨むように多点点火エンジンのシリンダヘッド、ヘッドガスケット、又はシリンダブロックに形成される挿入孔に挿入される。よって、挿入孔から多点点火プラグを引き抜いて、新たな多点点火プラグを挿入するだけで、多点点火プラグを交換することができる。したがって、広い範囲での多点点火が可能であると共に多点点火プラグの交換が容易な多点点火エンジンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る多点点火エンジンの燃焼室を上面から見た図である。

【図2A】図２Ａは、図１における側面図である。

【図2B】図２Ｂは、多点点火プラグのエンジンへの他の取り付け状態を説明する側面図である。

【図3】図３は、多点点火プラグの斜視図である。

【図4】図４は、図３における平面図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態の変形例に係る多点点火エンジンの燃焼室を上面から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る多点点火エンジン（以下、単に「エンジン」と称する。）１について説明する。

【0010】

まず、図１，図２Ａ，及び図２Ｂを参照して、エンジン１の構成について説明する。

【0011】

図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック２内に形成されるシリンダ２ａと、シリンダ２ａ内を往復動するピストン２ｂと、シリンダブロック２に取り付けられてシリンダ２ａの頂部を閉塞するシリンダヘッド３（図２Ａ参照）と、を備える。エンジン１には、シリンダ２ａとピストン２ｂとシリンダヘッド３とによって燃焼室４が形成される。エンジン１は、燃焼室４内で圧縮された混合気に点火プラグ７と多点点火プラグ１００とが共に点火して燃焼させることによって動力を得る火花点火内燃機関である。点火プラグ７は、燃焼室４の上部に設けられ、多点点火プラグ１００は、点火プラグ７から離間した位置に設けられる。

【0012】

エンジン１は、多点点火プラグ１００を挿入するための一対の挿入孔５を有する。図２Ａに示すように、挿入孔５は、シリンダヘッド３に形成される。これに限らず、図２Ｂに示すように、挿入孔５を、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間のヘッドガスケット６に形成してもよい。また、図示しないが、挿入孔５を、シリンダブロック２に形成してもよい。即ち、挿入孔５は、エンジン１のいずれかの部分に多点点火プラグ１００を挿入可能なように形成される。

【0013】

挿入孔５は、多点点火プラグ１００の本体部１０に対応する扁平な丸角長方形の貫通孔である。エンジン１では、挿入孔５は、燃焼室４における吸気バルブ８側と排気バルブ９側との点火プラグ７から離れた位置（燃焼室４の下端部）にそれぞれ形成される。これにより、多点点火プラグ１００は、吸気バルブ８を挟んで点火プラグ７から離間した位置と、排気バルブ９を挟んで点火プラグ７から離間した位置と、にそれぞれ設けられる。エンジン１では、点火プラグ７に加えて多点点火プラグ１００によっても点火が行われるので、燃焼による火炎流動を発生させることができる。その結果、スキッシュエリアを設けることなく急速燃焼を実現でき、冷却損失を減少させることができる。

【0014】

なお、これに限らず、挿入孔５を、燃焼室４において点火プラグ７から離間しており、かつ混合気の温度が低い箇所、即ちノッキングが発生しやすい箇所に形成してもよい。また、挿入孔５を、燃焼室４の一箇所のみに形成してもよく、三箇所以上の複数箇所に形成してもよい。このように、燃焼室４の形状に応じて挿入孔５を形成することで、任意の数の多点点火プラグ１００を設けることができる。

【0015】

次に、図３及び図４を参照して、多点点火プラグ１００の構成について説明する。

【0016】

多点点火プラグ１００は、扁平に形成されて先端部１１が燃焼室４に臨むようにシリンダヘッド３の挿入孔５に挿入される本体部１０と、先端部１１の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極１２と、一対の側方電極１２の間隙に設けられ、先端部１１の長手方向に沿って複数の点火ギャップ１４を形成する中間電極１３と、先端部１１から燃焼室４内に突出し側方電極１２及び中間電極１３を保持する電極保持部としての碍子１５と、本体部１０と比較して大きく形成されてシリンダヘッド３に取り付けられる取付部としてのフランジ部２０と、を備える。

【0017】

本体部１０は、挿入孔５の形状に対応する角丸長方形の断面形状を有し、挿入孔５に対応した長さに形成される。本体部１０は、アルミニウム等の金属によって形成される。本体部１０が扁平に形成されることによって、複数の点火ギャップ１４を形成する電極１７を有すると共に本体部１０を扁平に形成しない場合と比較して、燃焼室４内における多点点火プラグ１００が占める面積を小さくすることができる。したがって、燃焼室４内における多点点火プラグ１００の配置の自由度を向上させることができる。

【0018】

図４に示すように、本体部１０には、挿入孔５との隙間を閉塞する第１シール材としてのメタルガスケット１６が巻装される。メタルガスケット１６については、後で詳細に説明する。

【0019】

先端部１１は、燃焼室４の内周と同じ形状に形成されて、燃焼室４の内周の一部を構成する。即ち、先端部１１は、半球型の燃焼室４を有するシリンダヘッド３に多点点火プラグ１００が取り付けられる場合には、半球型の燃焼室４と同一の半径を有する球面形状に形成される。また、先端部１１は、ヘッドガスケット６に多点点火プラグ１００が取り付けられる場合には、シリンダ２ａの内周と同一の半径を有する曲面形状に形成される。

【0020】

側方電極１２は、碍子１５を介して本体部１０に保持される。側方電極１２は、碍子１５から燃焼室４内に更に突出する。側方電極１２は、先端部１１からＬ字状に突出して形成される。一方の側方電極１２は、本体部１０及びフランジ部２０を貫通して、後述する入力端子２２まで延設される。同様に、他方の側方電極１２は、本体部１０及びフランジ部２０を貫通して、後述する接続端子２３まで延設される。一対の側方電極１２は、互いの先端が対向するように設けられる。一方の側方電極１２には、入力端子２２を介してイグニッションコイル（図示省略）からの点火電流が入力される。

【0021】

中間電極１３は、対向する一対の側方電極１２の間に一対設けられる。中間電極１３は、碍子１５を介して本体部１０に保持される。中間電極１３は、碍子１５から燃焼室４内に更に突出する。中間電極１３は、側方電極１２とは異なり本体部１０を貫通せずに、本体部１０に一部のみが挿入されて保持される。

【0022】

中間電極１３は、対向する一対の側方電極１２の間に三つの点火ギャップ１４を等間隔に形成するように直線状に配置される。このように、扁平に形成される本体部１０の先端部１１には、長手方向に沿って複数の点火ギャップ１４が形成されるので、燃焼室４内における広い範囲での多点点火が可能である。

【0023】

中間電極１３は、一つのみ設けられてもよく、三つ以上の複数設けられてもよい。中間電極１３の数は、本体部１０の先端部１１の長手方向の寸法や、設計上の点火ギャップ１４の数などに応じて任意に設定される。

【0024】

中間電極１３は、先端部１１からＴ字状に突出して形成される。これにより、イグニッションコイルから一方の側方電極１２に入力された点火電流を、点火ギャップ１４を直線状に通過して他方の側方電極１２に流すことができる。よって、確実に点火ギャップ１４にて火花を発生させることができる。

【0025】

碍子１５は、側方電極１２及び中間電極１３と本体部１０との間を絶縁する。側方電極１２を保持する碍子１５は、先端部１１から一部が突出すると共に、本体部１０及びフランジ部２０を貫通する長さに形成される。中間電極１３を保持する碍子１５は、先端部１１から一部が突出すると共に、その一部が本体部１０の内部に挿入される大きさに形成される。

【0026】

図１に示すように、メタルガスケット１６は、多点点火プラグ１００の本体部１０を挿入孔５に挿入する際に、本体部１０の外周に装着される。これにより、多点点火プラグ１００が取り付けられると、メタルガスケット１６が本体部１０と挿入孔５との間の隙間をシールする。メタルガスケット１６は、金属材料によって形成される。メタルガスケット１６は、外周に突出するビード部１６ａを有する。

【0027】

フランジ部２０は、本体部１０の全周にわたり本体部１０から外周に突出して形成される。フランジ部２０は、アルミニウム等の金属によって、本体部１０と一体に形成される。フランジ部２０は、一対の締結孔２５ａを有する。フランジ部２０は、締結孔２５ａを挿通する一対のボルト２５によって、シリンダヘッド３の外面に締結される。フランジ部２０には、シリンダヘッド３との当接面をシールする第２シール材としてのＯリング２１が設けられる。

【0028】

Ｏリング２１は、フランジ部２０における本体部１０に臨む面に環状に形成されるＯリング溝２０ａに挿入される。Ｏリング２１は、ゴム材料によって形成される。

【0029】

Ｏリング２１は、ボルト２５の締結力によってシリンダヘッド３との間で押しつぶされる。これにより、フランジ部２０がシリンダヘッド３に締結されると、Ｏリング２１が本体部１０と挿入孔５との隙間をシールする。

【0030】

なお、エンジン１では、多点点火プラグ１００の本体部１０とエンジン１の挿入孔５との隙間を、メタルガスケット１６とＯリング２１とによって二重にシールしているが、メタルガスケット１６とＯリング２１とのいずれか一方のみによってシールしてもよい。

【0031】

フランジ部２０には、一方の側方電極１２に接続され、イグニッションコイルからの点火電流が入力される入力端子２２と、他方の側方電極１２に接続され、他の多点点火プラグ１００の入力端子２２に接続される接続端子２３と、が設けられる。

【0032】

これにより、一つの燃焼室４に設けられる一対の多点点火プラグ１００を、プラグコード（図示省略）を介して直列に接続して同時に点火を行うことが可能である。また、一対の多点点火プラグ１００の先に、プラグコード（図示省略）を介して点火プラグ７を更に直列に接続して同時に点火を行うことも可能である。このとき、点火プラグ７の接地電極７ａ（図２Ａ参照）がシリンダヘッド３に接触してアースとされる。

【0033】

次に、多点点火プラグ１００の交換作業について説明する。

【0034】

多点点火プラグ１００を交換する際には、まず、一対のボルト２５を取り外して、本体部１０をエンジン１の挿入孔５から引き抜く。次に、新たな多点点火プラグ１００の本体部１０にメタルガスケット１６を巻装し、Ｏリング溝２０ａにＯリング２１を挿入して、エンジン１の挿入孔５に挿入する。そして、一対のボルト２５を締結孔２５ａに挿通させて締結すれば、多点点火プラグ１００の交換が完了する。

【0035】

このように、エンジン１の挿入孔５から多点点火プラグ１００を引き抜いて、新たな多点点火プラグ１００を挿入するだけで、多点点火プラグ１００を交換することができるので、多点点火プラグ１００の交換が容易である。

【0036】

また、このとき、点火プラグ７とは異なり、多点点火プラグ１００自体を回転させてシリンダヘッド３の雌ねじに螺合させることがないため、側方電極１２及び中間電極１３を燃焼室４内の規定の位置に確実に配置することができる。よって、多点点火プラグ１００を交換しても点火ギャップ１４の位置が変化することはないので、設計したとおりに混合気を燃焼させることができる。

【0037】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0038】

エンジン１では、多点点火プラグ１００の扁平に形成される本体部１０の先端部１１には、長手方向に沿って複数の点火ギャップ１４が形成される。そのため、点火プラグ７と多点点火プラグ１００とによる広い範囲での多点点火が可能である。また、多点点火プラグ１００の本体部１０は、先端部１１が燃焼室４に臨むようにエンジン１のシリンダヘッド３、ヘッドガスケット６、又はシリンダブロック２に形成される挿入孔５に挿入される。よって、挿入孔５から多点点火プラグ１００を引き抜いて、新たな多点点火プラグ１００を挿入するだけで、多点点火プラグ１００を交換することができる。したがって、広い範囲での多点点火が可能であると共に多点点火プラグ１００の交換が容易なエンジン１を提供することができる。

【0039】

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の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0040】

例えば、図５に示すように、排気バルブ９を挟んで点火プラグ７から離間した位置にだけ多点点火プラグ１００を設けてもよい。この場合、排気バルブ９の近傍にて多点点火プラグ１００による点火が行われることで、混合気の燃焼における窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）等の発生量を削減することができる。

【0041】

また、上記実施形態では、燃焼室４内の混合気に点火プラグ７と多点点火プラグ１００とが共に点火する構成であるが、点火プラグ７を設けずに多点点火プラグ１００のみを設けてもよい。例えば、燃焼室４の内径（ボア径）が比較的小さい場合には、多点点火プラグ１００のみによる点火でも、上記実施形態と同様に急速燃焼を実現することができる。

【0042】

また、上記実施形態では、本体部１０とフランジ部２０とがアルミニウム等の金属によって一体に形成され、そこにセラミック等の絶縁性を有する材料によって形成される碍子１５が挿入されている。これに代えて、本体部１０と碍子１５とをセラミック等の絶縁性を有する材料によって一体に形成し、そこにアルミニウム等の金属によって形成されるフランジ部２０を取り付けてもよい。

【符号の説明】

【0043】

１ 多点点火エンジン（エンジン）
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ 燃焼室
５ 挿入孔
６ ヘッドガスケット
７ 点火プラグ
８ 吸気バルブ
９ 排気バルブ
１０ 本体部
１１ 先端部
１２ 側方電極
１３ 中間電極
１４ 点火ギャップ
１５ 碍子（電極保持部）
１００ 多点点火プラグ

【要約】

【課題】広い範囲での多点点火が可能であると共に多点点火プラグの交換が容易な多点点火エンジン提供する。
【解決手段】エンジン１は、シリンダヘッド３、ヘッドガスケット６、又はシリンダブロック２に形成される挿入孔５に挿入され、燃焼室４内で圧縮された混合気に点火プラグ７と共に点火して燃焼させる多点点火プラグ１００を備え、多点点火プラグ１００は、扁平に形成されて先端部１１が燃焼室４に臨むように挿入孔５に挿入される本体部１０と、先端部１１の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極１２と、側方電極１２の間隙に設けられ、先端部１１の長手方向に沿って複数の点火ギャップ１４を形成する中間電極１３と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】