專利名稱：內(nèi)燃機的火花塞的安裝構造的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種為了檢測出爆震等檢測燃燒室內(nèi)流動的離子電流的內(nèi)燃機火花塞的安裝構造。
以往的汽車的內(nèi)燃機，當點火后的燃燒室內(nèi)形成離子電流，通過利用該離子電流來判斷爆震的發(fā)生和低混合度燃燒運轉(zhuǎn)的界限等。這個離子電流通過在火花塞的中心電極與外側(cè)電極之間加上高電壓形成放電時從中心電極和外側(cè)電極測出。這時，為了獲得離子電流，把火花塞的中心電極加上正電壓，把外側(cè)電極加上負電壓。由于使外側(cè)電極成為負極，燃燒室的全體內(nèi)壁全為負極，增加了電極面積，能夠吸附大量的帶正電電核的離子，可以準確地測出微弱的離子電流。
作為檢測這樣的離子電流的火花塞，人們所知道的有例如如特開平5-118266號公報所述的那樣，為了提高離子電流的測出精度，拓寬中心電極的表面面積的形式和如特開平9-317618號公報所述的加長中心電極及設置在其周圍的外側(cè)電極的長度的形式等。
如上所述，在使用作為為了檢測出流過火花塞的中心電極及外側(cè)電極的離子電流的電極的場合，由于高電壓的放電加大了各個電極的損耗，為了改善損耗，理想的是使用設有多個外側(cè)電極的火花塞。然而，例如對于設有2個外側(cè)電極并與中心電極形成對置的2極火花塞，在根據(jù)離子電流測出發(fā)生爆震的場合，其檢測流向安裝在缸體頂部的外側(cè)電極的離子電流的精度往往不夠。
一般在暖機后的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，排氣閥旁的燃燒室內(nèi)壁溫度升高。當混合氣接觸到溫度升高的燃燒室內(nèi)壁時，由于內(nèi)周壁的高溫使混合氣自行燃燒，結(jié)果發(fā)生爆震。另外，在吸氣及壓縮時從吸氣口吸入的混合氣通過與吸氣口對面的排氣口的旁邊，再通過活塞的上部然后又回到吸氣口形成在汽缸內(nèi)的循環(huán)。也就是混合氣沿著燃燒室的頂部從吸氣口被吸入后，沿著與吸氣口對面的缸體內(nèi)周面、活塞的上面、缸體的內(nèi)周面在缸體內(nèi)循環(huán)。由于形成這樣的混合氣的流動，在點火時吸氣閥一側(cè)的混合氣的燃燒慢于其他部分，并且由于吸氣閥一側(cè)部分的壓力上升，在遲燃燒期間混合氣的溫度上升，該部分產(chǎn)生自行燃燒，結(jié)果發(fā)生爆震。在由于這些原因發(fā)生爆震時，燃燒室內(nèi)發(fā)生壓力波，當與該壓力波的波動方向直角交叉的方向位于多個外側(cè)電極和中心電極的同一條直線上時，外側(cè)電極妨礙了離子電流的擴散，降低了離子電流的測出精度。
本發(fā)明的目的是排除這樣的不良的狀態(tài)。
本發(fā)明為了達到這樣的目的，采取了下面的構成。即，本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機火花塞的安裝構造是，使在中心電極的周圍設置有多個外側(cè)電極的火花塞，把外側(cè)電極的位置避開當發(fā)生爆震時與壓力波的行進方向的交叉位置，另外，當1個外側(cè)電極位于壓力波的行進方向交叉的位置的場合，其余的外側(cè)電極不設置在以中心電極為中心的對稱位置上。
本發(fā)明使用具有中心電極和分離設置在該中心電極周圍的多個外側(cè)電極的火花塞，檢測在進氣口及排氣口在燃燒室開口的內(nèi)燃機燃燒室中經(jīng)點火后所形成的離子電流的內(nèi)燃機火花塞的安裝構造，這個安裝構造是，在火花塞和進氣口開口部之間及火花塞和排氣口開口部之間的被限定的各個區(qū)域內(nèi)的進氣口開口部側(cè)及/或排氣口開口部側(cè)的區(qū)域內(nèi)配置所有的外側(cè)電極，或在上述限定的區(qū)域外至少設置1個外側(cè)電極的場合，在與該外側(cè)電極形成夾住火花塞的中心電極的相對位置上不設置其余的外側(cè)電極。
依照這樣的構成，在發(fā)生爆震時在與產(chǎn)生的壓力波垂直交叉方向上的夾住中心電極的對面位置上不存在外側(cè)電極。即，如上所述的那樣，爆震起因于在進氣口側(cè)及排氣口側(cè)自行點火引起的異常燃燒。所以，由于異常燃燒所產(chǎn)生的壓力波從進氣口開口部向排氣口開口部或從排氣口開口部向進氣口開口部行進或擴散，外側(cè)電極和中心電極被設置在該壓力波的行進方向上的限定的區(qū)域內(nèi)，或在錯開限定區(qū)域的場合，夾住中心電極的對面位置不設置其余外側(cè)電極，壓力波對離子電流的影響被抑制到最小。因此，能夠容易地檢測出離子電流，提高該檢測精度，從而提高了檢測重疊在離子電流中的爆震成分的爆震檢測精度。
作為具有外側(cè)電極的火花塞，理想的是所有的外側(cè)電極全都設置在以中心電極為中心的不對稱的位置上的火花塞。具體的是，在以中心電極為中心的圓周方向上以120°間隔分隔設置3個外側(cè)電極的火花塞。這樣被設置外側(cè)電極的火花塞，在錯開外側(cè)電極的設置位置上盡管設置至少1個外側(cè)電極，由于在夾住中心電極對面的位置上未設置外側(cè)電極，能夠容易地確定外側(cè)電極的位置。
下面對附圖進行簡單的說明。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的主要部分的放大截面圖。
圖2是同一實施例的火花塞的正視圖。
圖3是圖1的Ⅲ-Ⅲ線方向的視圖。
圖4是表示同一實施例的離子電流檢測結(jié)果的棒式圖表。
圖5是表示與同一實施例的離子電流的檢測結(jié)果進行比較例的離子電流的檢測結(jié)果的棒式圖表。
圖6是相當于圖3的比較例的視圖。
圖7是相當于圖3的本發(fā)明實施例2的視圖。
圖8是相當于圖3的本發(fā)明實施例3的視圖。
圖9是相當于圖3的本發(fā)明實施例4的視圖。
以下，參照附圖對本發(fā)明的一個實施例進行說明。
在圖1中把安裝火花塞1的部分進行放大表示的內(nèi)燃機構的發(fā)動機EG雙氣門(DOHC)式的發(fā)動機，進氣口2的開口2a及排氣口3的開口3a安裝在燃燒室5的頂部靠近中央的位置，并以火花塞為中心對置，一個氣筒各有2處開口(圖3)。即，這個發(fā)動機EG安裝在缸座4上，形成燃燒室5的頂部的缸體頂部6上對進氣側(cè)和排氣側(cè)分別安裝有凸輪7、8。缸體頂部6的進氣口2通過凸輪7的轉(zhuǎn)動而反復動作的進氣筏9來開閉，排氣口3的排氣閥10來開閉排氣口3。夾在進氣口2和排氣口3之間的部分安裝有兼用檢測離子電流的火花塞1。
這個實施例的火花塞1，如圖2所示，是具有中心電極1a和多個外側(cè)電極1b即2個外側(cè)電極1b的2極火花塞。即，火花塞1的中心電極1a貫穿圓柱形的絕緣子或絕緣體1c，絕緣體1c的下半部通過未圖示的墊圈嵌入金屬制的外殼1d內(nèi)，與外殼1d的下端面上形成夾住中心電極1a且對置狀態(tài)的2個外側(cè)電極1b形成一體。中心電極1a的上端從絕緣體1c的上端突出，在該上端上形成連接未圖示的高壓線的接線柱1aa，從該下端的外殼1d下端部的螺扣部分的下端形成規(guī)定長度的絕緣突出部分。另外，各個外側(cè)電極1b的側(cè)面呈L字型，并規(guī)定其水平部的側(cè)端面面向中心電極1a的下端部的側(cè)圓周面，其水平部的下端面與中心電極1a的下端基本在一個平面上。
對于這樣的火花塞1構成，在檢測離子電流時，在利用具有中心電極1a和與該中心電極1a的周邊保持一定的距離所設置的多個外側(cè)電極1b的火花塞1來檢測發(fā)動機EG的燃燒室5內(nèi)的點火后的離子電流的場合，如圖3所示，在火花塞1和進氣口2開口部之間及火花塞1和排氣口3開口部之間的被限定的各個區(qū)域內(nèi)的進氣口開口部側(cè)及/或排氣口開口部側(cè)的區(qū)域內(nèi)配置所有的外側(cè)電極1b，或在上述限定的區(qū)域外至少設置1個外側(cè)電極的場合，在與該外側(cè)電極1b形成夾住火花塞1的中心電極1a的對面位置上不設置其余的外側(cè)電極1b，按照以上的條件進行火花塞的安裝。這里，所謂火花塞1與進氣口2開口部之間被限定的進氣口2開口部區(qū)域是指火花塞1的中心和2個進氣口2開口部2a的旁邊部分背對一側(cè)的周圍被連線(圖3用點畫線表示)所包圍的從火花塞1向進氣口2一側(cè)擴展的區(qū)域，即，圖3所示的進氣口區(qū)域IA。與其相同，所謂火花塞1與排氣口3開口部之間被限定的排氣口3開口部區(qū)域是指火花塞1的中心和2個排氣口2開口部3a的旁邊部分背對一側(cè)的周圍被連線(圖3用點畫線表示)所包圍的從火花塞1向排氣口2一側(cè)擴展的區(qū)域，即，圖3所示的排氣口區(qū)域EA。
參照圖3對外側(cè)電極1b的位置和進氣口區(qū)域IA及排氣口區(qū)域EA的關系進行說明。圖3是示意表示放大的燃燒室5的頂部的在圖1中沿Ⅲ-Ⅲ線的視圖。在圖3中，裝配火花塞1形成以火花塞1為中心，通過該圖中的虛線區(qū)分的進氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA的區(qū)域內(nèi)設置外側(cè)電極1b的狀態(tài)。所以這個實施例的具有2個外側(cè)電極1b的火花塞1，形成在進氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA內(nèi)設置所有的外側(cè)電極1b，在夾在進氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA中間的特定區(qū)域OA內(nèi)不存在外側(cè)電極1b。在安裝火花塞1的場合，先把安裝火花塞1的套筒扳手的朝向與外側(cè)電極1b的朝向調(diào)整一致，再進行火花塞1的安裝操作，這樣通過確認套筒扳手的朝向，在看不到外側(cè)電極1b的朝向的情況下也可以把外側(cè)電極1b設置在所希望的位置上。
為了通過這個火花塞1來檢測點火后燃燒室5內(nèi)流動的離子電流，把中心電極1a作為正極、外側(cè)電極1b作為負極加上高電壓。通過加上高電壓，中心電極1a與外側(cè)電極1b之間產(chǎn)生放電，在由放電而燃燒的氣體中所包含的H3O+離子形成離子電流。這個離子電流通過中心電極1a和包括缸簡內(nèi)周壁的外側(cè)電極1b被檢測出來。在檢測這個離子電流時如果爆震發(fā)生，爆震所產(chǎn)生的壓力波從進氣口2一側(cè)向排氣口3一側(cè)或從排氣口3一側(cè)向進氣口2一側(cè)行進或擴散。受這個壓力波的影響，不同外側(cè)電極1b的位置對離子擴散狀態(tài)的檢測性能不同，但在外側(cè)電極1b位于進氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA的場合，由于與該擴散方向大體一致，使與離子電流重疊的爆震成分更為明顯。
圖4所示的棒式圖表表示出在這個實施例中發(fā)動機EG中速運轉(zhuǎn)時的未發(fā)生爆震的爆震電平0的場合和爆震電平2的發(fā)生了爆震的場合的離子電流的檢測結(jié)果。另外，圖5所示的棒式圖表如圖6所示，是表示與在把外側(cè)電極1b設置在進氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA的外側(cè)，即，夾在進氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA中間的特定區(qū)域OA內(nèi)的設置狀態(tài)的比較結(jié)果。
爆震成分的檢測是把點火時間角度調(diào)整到能夠發(fā)生所希望爆震電平的爆震，在爆震發(fā)生的時刻將點火后的中心電極1a和外側(cè)電極1b加上高電壓，形成離子電流，然后把離子電流測出，再把重疊在被測出的離子電流中的爆震成分(爆震頻率的電流)檢測出來。但是，爆震電平0是檢測與未發(fā)生爆震的場合的爆震成分近似的離子電流中的重疊電流(由噪聲引起的電流)的檢測結(jié)果。通常，檢測出的離子電流的值(波峰值)越高，相應的爆震成分就越大。對于這個離子電流進行多次檢測，例如進行100次，然后把測出的重疊在離子電流中的爆震成分進行積分運算，把該積分值的平均值及最大值用棒式圖表表示。另外，這里說明的檢測結(jié)果是在發(fā)動機EG中速運轉(zhuǎn)場合下的結(jié)果，在低速運轉(zhuǎn)及高速運轉(zhuǎn)的情況下也得到了大致相同的檢測結(jié)果。
從這個實驗結(jié)果可以得知，在把外側(cè)電極1b設置在進氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA內(nèi)的本實施例的場合，與比較例比較最大值的檢測可以提高大約3倍的電平，平均值的檢測可以提高大約2倍的電平。并且，在本實施例的場合，與爆震電平0的場合比較爆震電平2的檢測結(jié)果比未發(fā)生爆震時的平均值約大4倍、最大值約大5倍，所以，能夠容易地測出爆震的發(fā)生，提高檢測精度。
另外，本發(fā)明不限于以上說明的實施例。
例如，可以使用3個或4個或者5個外側(cè)電極的火花塞。如果是具有3個外側(cè)電極101b的火花塞101，如圖7所示，只要是外側(cè)電極101b形成在以中心電極101a為中心的圓周上的相隔120°的位置上的火花塞即可。在這樣的3極式火花塞101中，例如其中1個外側(cè)電極101b設置在進氣口區(qū)域IA內(nèi)，其余的外側(cè)電極101b的設置形成跨入特定區(qū)域OA的狀態(tài)?？缛胩囟▍^(qū)域OA的2個外側(cè)電極101b由于相隔120°，不在夾住中心電極101a的對面位置，即，外側(cè)電極101b未被設置在受發(fā)生爆震時的壓力波影響的位置上，所以，能夠檢測出離子電流，提高爆震的檢測精度。
在5極式火花塞201中，如圖8所示，只要是以中心電極201a為中心相隔72°的位置形成各個外側(cè)電極201b的火花塞201即可。另外，對于具有4個外側(cè)電極301b的火花塞301，如圖9所示，在裝配外側(cè)電極301b時，為了使在進氣口區(qū)域IA及排氣口區(qū)域EA以外的區(qū)域所設置的外側(cè)電極301b形成夾住中心電極301a的對面位置上不出現(xiàn)外側(cè)電極301b的狀態(tài)，在中心電極301a的圓周方向不要以90°等間隔設置，而進行非等間隔的設置。這樣非等間隔設置的外側(cè)電極301b在進氣口區(qū)域IA及排氣口區(qū)域EA之間的特定區(qū)域OA內(nèi)即使設有1個外側(cè)電極301b，也可以避免在夾住中心電極301a的對面位置上形成外側(cè)電極301b，不會象比較例那樣形成檢測精度低下的外側(cè)電極的設置。
另外，對于具有2個外側(cè)電極的火花塞也可以使用不同于上述實施例說明的那樣設置在夾住中心電極的對面位置上的火花塞。同樣，3極式及5極式火花塞也可以設置成不同角度間隔的狀態(tài)，可以使用以中心電極為中心并以各種角度間隔設置外側(cè)電極的火花塞。也就是說，只要是構成在夾住中心電極的對面位置上沒有設置外側(cè)電極構造的火花塞就可以。這樣構成的火花塞在安裝的過程中能夠容易的確定外側(cè)電極的位置。
另外，上述實施例是對進氣口及排氣口各自具有臨近的2處開口的發(fā)動機進行的說明，不過，本發(fā)明不限定進氣口開口及排氣口開口的數(shù)量，也可以是各自只有1個開口的形式。另外也可以是有2個進氣口開口，而只有1個排氣口開口的形式。
其他各部分的構成也不限定于圖示例的范圍，在本發(fā)明的原理所涉及的范圍內(nèi)可以有各種的設計變化。
如上所述，依照本發(fā)明由于安裝的火花塞使在火花塞和進氣口開口部之間及火花塞和排氣口開口部之間的被限定的各個區(qū)域內(nèi)的進氣口開口部側(cè)及/或排氣口開口部側(cè)的區(qū)域內(nèi)配置所有的外側(cè)電極，或在上述限定的區(qū)域外至少設置1個外側(cè)電極的場合，在與該外側(cè)電極形成夾住火花塞的中心電極的對面位置上不設置其余的外側(cè)電極，在發(fā)生爆震的場合，在與生成的壓力波大致直角交叉的方向上夾住中心電極的對面未設置外側(cè)電極，能夠把離子電流在流動時對壓力波的離子電流的影響抑制到最小。從而使離子有效地擴散，容易地檢測出離子電流，根據(jù)重疊在離子電流中的爆震成分，能夠高精度地檢測出爆震的發(fā)生。
如果使用所有的外側(cè)電極以中心電極為中心形成不對稱設置的具有多個外側(cè)電極的火花塞，在錯開外側(cè)電極的設置位置上盡管設置至少1個外側(cè)電極，由于在夾住中心電極對面的位置上未設置外側(cè)電極，能夠容易地確定外側(cè)電極的位置。
權利要求
1，一種內(nèi)燃機火花塞的安裝構造，是一種使用具有中心電極和分離設置在該中心電極周圍的多個外側(cè)電極的火花塞，檢測在進氣口及排氣口在燃燒室開口的內(nèi)燃機燃燒室中經(jīng)點火后所形成的離子電流的內(nèi)燃機火花塞的安裝構造，其特征在于，在火花塞和進氣口開口部之間及火花塞和排氣口開口部之間的被限定的各個區(qū)域內(nèi)的進氣口開口部側(cè)及/或排氣口開口部側(cè)的區(qū)域內(nèi)配置所有的外側(cè)電極，或在上述限定的區(qū)域外至少設置1個外側(cè)電極的場合，在與該外側(cè)電極形成夾住火花塞的中心電極的相對位置上不設置其余的外側(cè)電極。
2，權利要求1所述的內(nèi)燃機火花塞的安裝構造，其特征在于，使用所有的外側(cè)電極全都設置在以中心電極為中心的不相對的位置上的火花塞。
3，權利要求1所述的內(nèi)燃機火花塞的安裝構造，其特征在于，使用以中心電極為中心在圓周方向上以120°間隔分隔設置3個外側(cè)電極的火花塞。
全文摘要
一種內(nèi)燃機火花塞的安裝構造是,在火花塞和進氣口開口部之間及火花塞和排氣口開口部之間的被限定的各個區(qū)域內(nèi)的進氣口開口部側(cè)及/或排氣口開口部側(cè)的區(qū)域內(nèi)配置所有的外側(cè)電極,或在上述限定的區(qū)域外至少設置1個外側(cè)電極的場合,在與該外側(cè)電極形成夾住火花塞的中心電極的相對位置上不設置其余的外側(cè)電極。
文檔編號F02P13/00GK1312182SQ0110435
公開日2001年9月12日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權日2000年3月7日
發(fā)明者淺野守人, 伊藤篤, 前田成規(guī), 市原照仁, 福村義之, 泉光宏 申請人:大發(fā)工業(yè)株式會社, 鉆石電機股份有限公司