專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的火花塞的安裝構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(dòng)的離子電流的內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)造。
以往的汽車的內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)點(diǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)的界限等。這個(gè)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(shí)從中心電極和外側(cè)電極測出。這時(shí)，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(fù)電壓。由于使外側(cè)電極成為負(fù)極，燃燒室的全體內(nèi)壁全為負(fù)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(zhǔn)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(hào)公報(bào)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(hào)公報(bào)所述的加長中心電極及設(shè)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(gè)電極的損耗，為了改善損耗，理想的是使用設(shè)有多個(gè)外側(cè)電極的火花塞。然而，例如對(duì)于設(shè)有2個(gè)外側(cè)電極并與中心電極形成對(duì)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(jī)后的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，排氣閥旁的燃燒室內(nèi)壁溫度升高。當(dāng)混合氣接觸到溫度升高的燃燒室內(nèi)壁時(shí)，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(shí)從吸氣口吸入的混合氣通過與吸氣口對(duì)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(duì)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(dòng)，在點(diǎn)火時(shí)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(shí)，燃燒室內(nèi)發(fā)生壓力波，當(dāng)與該壓力波的波動(dòng)方向直角交叉的方向位于多個(gè)外側(cè)電極和中心電極的同一條直線上時(shí)，外側(cè)電極妨礙了離子電流的擴(kuò)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(dá)到這樣的目的，采取了下面的構(gòu)成。即，本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)造是，使在中心電極的周圍設(shè)置有多個(gè)外側(cè)電極的火花塞，把外側(cè)電極的位置避開當(dāng)發(fā)生爆震時(shí)與壓力波的行進(jìn)方向的交叉位置，另外，當(dāng)1個(gè)外側(cè)電極位于壓力波的行進(jìn)方向交叉的位置的場合，其余的外側(cè)電極不設(shè)置在以中心電極為中心的對(duì)稱位置上。
本發(fā)明使用具有中心電極和分離設(shè)置在該中心電極周圍的多個(gè)外側(cè)電極的火花塞，檢測在進(jìn)氣口及排氣口在燃燒室開口的內(nèi)燃機(jī)燃燒室中經(jīng)點(diǎn)火后所形成的離子電流的內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)造，這個(gè)安裝構(gòu)造是，在火花塞和進(jìn)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(gè)區(qū)域內(nèi)的進(jìn)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(shè)置1個(gè)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(duì)位置上不設(shè)置其余的外側(cè)電極。
依照這樣的構(gòu)成，在發(fā)生爆震時(shí)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(duì)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(jìn)氣口側(cè)及排氣口側(cè)自行點(diǎn)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(jìn)氣口開口部向排氣口開口部或從排氣口開口部向進(jìn)氣口開口部行進(jìn)或擴(kuò)散，外側(cè)電極和中心電極被設(shè)置在該壓力波的行進(jìn)方向上的限定的區(qū)域內(nèi)，或在錯(cuò)開限定區(qū)域的場合，夾住中心電極的對(duì)面位置不設(shè)置其余外側(cè)電極，壓力波對(duì)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(shè)置在以中心電極為中心的不對(duì)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(shè)置3個(gè)外側(cè)電極的火花塞。這樣被設(shè)置外側(cè)電極的火花塞，在錯(cuò)開外側(cè)電極的設(shè)置位置上盡管設(shè)置至少1個(gè)外側(cè)電極，由于在夾住中心電極對(duì)面的位置上未設(shè)置外側(cè)電極，能夠容易地確定外側(cè)電極的位置。
下面對(duì)附圖進(jìn)行簡單的說明。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主要部分的放大截面圖。
圖2是同一實(shí)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(shí)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(shí)施例的離子電流的檢測結(jié)果進(jìn)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(dāng)于圖3的比較例的視圖。
圖7是相當(dāng)于圖3的本發(fā)明實(shí)施例2的視圖。
圖8是相當(dāng)于圖3的本發(fā)明實(shí)施例3的視圖。
圖9是相當(dāng)于圖3的本發(fā)明實(shí)施例4的視圖。
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。
在圖1中把安裝火花塞1的部分進(jìn)行放大表示的內(nèi)燃機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)EG雙氣門(DOHC)式的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)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(duì)置，一個(gè)氣筒各有2處開口(圖3)。即，這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)分別安裝有凸輪7、8。缸體頂部6的進(jìn)氣口2通過凸輪7的轉(zhuǎn)動(dòng)而反復(fù)動(dòng)作的進(jìn)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(jìn)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(gè)實(shí)施例的火花塞1，如圖2所示，是具有中心電極1a和多個(gè)外側(cè)電極1b即2個(gè)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(duì)置狀態(tài)的2個(gè)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(gè)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(gè)平面上。
對(duì)于這樣的火花塞1構(gòu)成，在檢測離子電流時(shí)，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(shè)置的多個(gè)外側(cè)電極1b的火花塞1來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)EG的燃燒室5內(nèi)的點(diǎn)火后的離子電流的場合，如圖3所示，在火花塞1和進(jìn)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(gè)區(qū)域內(nèi)的進(jìn)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(shè)置1個(gè)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(duì)面位置上不設(shè)置其余的外側(cè)電極1b，按照以上的條件進(jìn)行火花塞的安裝。這里，所謂火花塞1與進(jìn)氣口2開口部之間被限定的進(jìn)氣口2開口部區(qū)域是指火花塞1的中心和2個(gè)進(jìn)氣口2開口部2a的旁邊部分背對(duì)一側(cè)的周圍被連線(圖3用點(diǎn)畫線表示)所包圍的從火花塞1向進(jìn)氣口2一側(cè)擴(kuò)展的區(qū)域，即，圖3所示的進(jìn)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(gè)排氣口2開口部3a的旁邊部分背對(duì)一側(cè)的周圍被連線(圖3用點(diǎn)畫線表示)所包圍的從火花塞1向排氣口2一側(cè)擴(kuò)展的區(qū)域，即，圖3所示的排氣口區(qū)域EA。
參照?qǐng)D3對(duì)外側(cè)電極1b的位置和進(jìn)氣口區(qū)域IA及排氣口區(qū)域EA的關(guān)系進(jìn)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(jìn)氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA的區(qū)域內(nèi)設(shè)置外側(cè)電極1b的狀態(tài)。所以這個(gè)實(shí)施例的具有2個(gè)外側(cè)電極1b的火花塞1，形成在進(jìn)氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA內(nèi)設(shè)置所有的外側(cè)電極1b，在夾在進(jìn)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(jìn)行火花塞1的安裝操作，這樣通過確認(rèn)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(shè)置在所希望的位置上。
為了通過這個(gè)火花塞1來檢測點(diǎn)火后燃燒室5內(nèi)流動(dòng)的離子電流，把中心電極1a作為正極、外側(cè)電極1b作為負(fù)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(gè)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(gè)離子電流時(shí)如果爆震發(fā)生，爆震所產(chǎn)生的壓力波從進(jìn)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(jìn)氣口2一側(cè)行進(jìn)或擴(kuò)散。受這個(gè)壓力波的影響，不同外側(cè)電極1b的位置對(duì)離子擴(kuò)散狀態(tài)的檢測性能不同，但在外側(cè)電極1b位于進(jìn)氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA的場合，由于與該擴(kuò)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(gè)實(shí)施例中發(fā)動(dòng)機(jī)EG中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(shè)置在進(jìn)氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA的外側(cè)，即，夾在進(jìn)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(shè)置狀態(tài)的比較結(jié)果。
爆震成分的檢測是把點(diǎn)火時(shí)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(shí)刻將點(diǎn)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(yīng)的爆震成分就越大。對(duì)于這個(gè)離子電流進(jìn)行多次檢測，例如進(jìn)行100次，然后把測出的重疊在離子電流中的爆震成分進(jìn)行積分運(yùn)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(dòng)機(jī)EG中速運(yùn)轉(zhuǎn)場合下的結(jié)果，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)及高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下也得到了大致相同的檢測結(jié)果。
從這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，在把外側(cè)電極1b設(shè)置在進(jìn)氣口區(qū)域IA和排氣口區(qū)域EA內(nèi)的本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例。
例如，可以使用3個(gè)或4個(gè)或者5個(gè)外側(cè)電極的火花塞。如果是具有3個(gè)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(gè)外側(cè)電極101b設(shè)置在進(jìn)氣口區(qū)域IA內(nèi)，其余的外側(cè)電極101b的設(shè)置形成跨入特定區(qū)域OA的狀態(tài)?？缛胩囟▍^(qū)域OA的2個(gè)外側(cè)電極101b由于相隔120°，不在夾住中心電極101a的對(duì)面位置，即，外側(cè)電極101b未被設(shè)置在受發(fā)生爆震時(shí)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(gè)外側(cè)電極201b的火花塞201即可。另外，對(duì)于具有4個(gè)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(shí)，為了使在進(jìn)氣口區(qū)域IA及排氣口區(qū)域EA以外的區(qū)域所設(shè)置的外側(cè)電極301b形成夾住中心電極301a的對(duì)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(shè)置，而進(jìn)行非等間隔的設(shè)置。這樣非等間隔設(shè)置的外側(cè)電極301b在進(jìn)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(shè)有1個(gè)外側(cè)電極301b，也可以避免在夾住中心電極301a的對(duì)面位置上形成外側(cè)電極301b，不會(huì)象比較例那樣形成檢測精度低下的外側(cè)電極的設(shè)置。
另外，對(duì)于具有2個(gè)外側(cè)電極的火花塞也可以使用不同于上述實(shí)施例說明的那樣設(shè)置在夾住中心電極的對(duì)面位置上的火花塞。同樣，3極式及5極式火花塞也可以設(shè)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(shè)置外側(cè)電極的火花塞。也就是說，只要是構(gòu)成在夾住中心電極的對(duì)面位置上沒有設(shè)置外側(cè)電極構(gòu)造的火花塞就可以。這樣構(gòu)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(shí)施例是對(duì)進(jìn)氣口及排氣口各自具有臨近的2處開口的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的說明，不過，本發(fā)明不限定進(jìn)氣口開口及排氣口開口的數(shù)量，也可以是各自只有1個(gè)開口的形式。另外也可以是有2個(gè)進(jìn)氣口開口，而只有1個(gè)排氣口開口的形式。
其他各部分的構(gòu)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(shè)計(jì)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(jìn)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(gè)區(qū)域內(nèi)的進(jìn)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(shè)置1個(gè)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(duì)面位置上不設(shè)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(duì)面未設(shè)置外側(cè)電極，能夠把離子電流在流動(dòng)時(shí)對(duì)壓力波的離子電流的影響抑制到最小。從而使離子有效地?cái)U(kuò)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(duì)稱設(shè)置的具有多個(gè)外側(cè)電極的火花塞，在錯(cuò)開外側(cè)電極的設(shè)置位置上盡管設(shè)置至少1個(gè)外側(cè)電極，由于在夾住中心電極對(duì)面的位置上未設(shè)置外側(cè)電極，能夠容易地確定外側(cè)電極的位置。
權(quán)利要求
1，一種內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)造，是一種使用具有中心電極和分離設(shè)置在該中心電極周圍的多個(gè)外側(cè)電極的火花塞，檢測在進(jìn)氣口及排氣口在燃燒室開口的內(nèi)燃機(jī)燃燒室中經(jīng)點(diǎn)火后所形成的離子電流的內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)造，其特征在于，在火花塞和進(jìn)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(gè)區(qū)域內(nèi)的進(jìn)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(shè)置1個(gè)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(duì)位置上不設(shè)置其余的外側(cè)電極。
2，權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)造，其特征在于，使用所有的外側(cè)電極全都設(shè)置在以中心電極為中心的不相對(duì)的位置上的火花塞。
3，權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)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(shè)置3個(gè)外側(cè)電極的火花塞。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)火花塞的安裝構(gòu)造是,在火花塞和進(jìn)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(gè)區(qū)域內(nèi)的進(jìn)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(shè)置1個(gè)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(duì)位置上不設(shè)置其余的外側(cè)電極。
文檔編號(hào)F02P13/00GK1312182SQ0110435
公開日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:大發(fā)工業(yè)株式會(huì)社, 鉆石電機(jī)股份有限公司