专利名称：火花塞一体型多功能点火装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在汽车等的发动机的点火装置中，直接安装于独立 点火方式的发动机的盖罩的点火装置。
背景技术：
最近，随着汽车的高性能化需要，由于4艮多的传感器等电器产品被 安装在发动机周围，所以需要有效地确保发动机室内的空间。因此，包 括使内燃机自身小型化在内，缩小内燃机的设置空间已成为设计上的一 个很大的问题。以往的独立点火方式的燃烧装置中，火花塞、点火线團、 直喷喷嘴都集中在狭小的范围内，故而降低了气缸盖周围的设计自由 度，对发动机的高效率燃烧设计造成妨碍。因此，通过使这些部件一体 化，来试图缩小空间。
例如，专利文献1 "火花塞一体型电磁式燃料喷射阀"以提供一种 火花塞一体型的电磁式燃料喷射阀为目的，其体型不大，可对喷射量进 行微小调整，提高了生产率以及安全可靠性，并且喷射量随着时间的变
化很小，该火花塞一体型的电磁式燃料喷射阀结构如图6所示，收容有 阀针，该阀针可随着电磁力的消失、发生而在其轴方向上进退，且利用 阀针的前进来封闭喷孔，利用后退来打开喷孔，以便在使燃料微粒化而 向燃烧室喷射的喷嘴的下方形成火花塞电极的放电空隙，借助上述阀针 来诱导高电压，其特征在于，具有喷射量调整部件，其经第l导电弹 性部件与上述阀针串联配置，通过在轴方向上改变位置，来借助上述第 1导电弹性部件而调整向上述阀针的上述前进方向作用的作用力，从而 可调整燃料的喷射量；第2导电弹性部件，其在压缩状态下，被夹设于 高电压入口侧设置的部件与上述喷射量调整部件之间，这样，从上述高 电压入口侧部件到上述火花塞电极的高电压路径由上述第2导电弹性部 件、喷射量调整部件、第l导电弹性部件、以及阀针构成。根据这种方 式，由于燃料喷射喷嘴兼作火花塞电极，故而体型不大，喷射量随着时 间的变化也很小。然而，因点火线團没有内藏在框体内，因此，存在必
须另外准备点火线團的问题。
另外，专利文献2 "线圏一体型火花塞"以提供一种线圏一体型火 花塞为目的，其具有闭合磁路，且可以充分满足对于小型化的需要，利 用上述的闭合磁路，因磁通量的泄漏所造成的供向火花塞部的供给电压 的损失会很小，可进行良好的火花放电，如图5所示，线圏一体型火花 塞构成如下，具有点火线圏部，其具有线團磁芯，该线團磁芯是由具 有中心磁芯部和外部磁芯部的强磁性体材料组成，上述中心磁芯部是缠 绕初级线圏和次级线圏而成，上述外部磁芯部位于该中心磁芯部的外 侧；火花塞部，其具有内有轴孔、且在该轴孔内插设有中心电极的绝缘 体和嵌装该绝缘体的主体金属件，其中上述点火线圏部与上述火花塞部 被不可转动地制成一体化，同时由该点火线闺部的上述线團磁芯与该火 花塞部的上述主体金属件形成闭合磁路。虽然通过将点火线團与火花塞 装入一个框体内而实现了小型化，但是如图所示，在该装置中，次级线 團的高压输出部与火花塞的中心电极直接连接，接地电极经主体金属件 与兼作线圏外壳的外周磁芯直接连接。如果采用这种方式，虽然可以实 现小型化，但不具有燃料喷射功能，因此，存在需要另外准备燃料喷射 装置的问题。
另外，在上述专利文献l、 2中所公开的装置，均是火花塞不可拆 卸地与外壳成一体的构造，在伴随着火花塞的电极的磨耗而施行更换 时，不得不对没有耐久性问题的燃料喷射装置等其他的功能部件进行更 换，因此维修性很差，且产生了浪费。
专利文献1:日本专利特开平8-14138号公报"火花塞一体型电 磁式燃料喷射阀"平成8年1月16日公开
专利文献2:日本专利特开2000-252040号公报"线團一体型点 火线團"平成12年9月14日公开
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种火花塞一体型多功能点火装置， 对于该火花塞一体型的燃烧装置，是将火花塞、点火线圏、以及燃料喷 射装置装入到一个框体内形成一体，从而节省空间，并可实现发动机的 高效率燃烧设计的同时，还可对火花塞的电极进行更换，避免了火花塞 维《务时的浪费。
为了解决上述课题，本发明所涉及的多功能点火装置是，含有与内 燃机的发动机的火花塞顶直接连接的点火线圏在内的点火装置，其采用
如下构成，即将该点火线團、燃料喷射阀、以及燃料喷射喷嘴装入到 一个框体内，且在框体的下端可拆卸地安装火花塞的中心电极与接地电 极。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，采用如下构成，即燃料喷射用喷嘴兼作火花塞的中心电极, 且该喷嘴前端的电极头被可拆卸地安装。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，釆用如下构成，即控制点火线團与燃料喷射阀的控制线与 配置在上述框体的单一的连接器内的各端子相连。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，釆用如下构成，即上述框体形成为可插入塞孔内的圆筒状， 并且在构成该框体的外壳内设置有通至燃料喷射阀的供给通路。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，将上述框体作为由金属形成的圆筒状的外壳，同时在该外壳 的下端使火花塞的接地电极一体地构成。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，在上述外壳的一端上设置失火检测机构，来提高点火时的可 靠性，同时，将其输出线配线到在该外壳上配置的连接器的规定的端子 上。
此外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，使上述失火检测机构至少具有燃烧压力传感器、或离子电流 传感器。
本发明的火花塞一体型多功能点火装置，将配置在内燃机的发动机 的气缸盖周边位置上的点火线圏、燃料喷射装置(燃料喷射阀以及燃烧 喷射喷嘴)、火花塞、燃烧压力传感器或者离子电流传感器装入到一个 框体内，同时将该框体的形状做成可直接插入到发动机的盖罩上的塞孔 中，由于各装置的控制线(电源、点火信号、燃料喷射指示信号、接地 线等)与配置在该框体上的连接器的各端子相连，故而可以集中从ECU
(Electronic Control Unit)的输入输出部到该连接器的各个控制线，实 现了配线的简明化，从而可以提高气缸盖周围的设计的自由度。另夕卜，
由于燃料喷射用喷嘴兼作火花塞的中心电极，且该喷嘴前端的电极头被 可拆卸地安装，故而在更换火花塞的时候，仅进行电极头更换即可，从 而可以提高维<务性。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，由于采用了 燃料喷射用喷嘴兼作火花塞的中心电极，且该喷嘴前端电极头被可拆卸 地安装这样的构成，故而根据燃料对电极的冷却作用，而具有了抑制电 极头磨耗的效果，同时，由于在对电极进行维修的时候，仅对电极头进 行更换即可，故而可以避免浪费。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，由于采用了 将控制点火线團和燃料喷射阀的控制线与配置在上述框体上的单一的
连接器内的各端子相连接这样的构成，故而无需从ecu分别单独连接 控制线到各燃烧装置，且由于可以集中从ecu的输入输出部到上述单 一的连接器的控制线，故而实现了配线的简明化。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，由于采用了 将上述框体形成为可插入塞孔内的圆筒状，并在构成该框体的外壳内设 置有通至燃料喷射阀的燃料供给通路这样的构成，故而可以获得与点火 线團的高压侧沿面放电路径，同时也可以在冷却该框体方面发挥良好的 效果。
另外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，由于将上述框体作为一种由金属形成的圆筒状的外壳，同时， 在该外壳的下端将火花塞的接地电极一体地构成，故而可以将该外壳直 接插入发动机的盖革上的塞孔中，同时，如果将突设在该点火装置上的 安装臂固定在盖革上的话，就可以无需另外准备火花塞来构筑点火装 置。
另夕卜，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，由于在上述 外壳的一端上设置失火检测机构，来提高点火时的可靠性性，同时，使 其输出线配线到在该外壳上所配置的连接器的规定的端子上，故而，不 需要单独将失火检测机构的输出线连接到ecu,且由于可以集中从
ecu的输入输出部到上述连接器的控制线，故而实现了配线的简明化。 此外，本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置，在上述构成 的基础上，由于使上述失火检测机构至少具有燃烧压力传感器、或离子 电流传感器，故而可以很容易地将下述传感器的输出引出到塞孔外，而
向ECU—侧进行配线，上述传感器可高效率地检测燃料的燃烧状态， 并警告未处理燃气的排放等。
图1为表示本发明的火花塞一体型多功能点火装置的全体构成的图。 图2为表示兼作喷射喷嘴的火花塞电极部的构成的局部放大图。 图3为表示将可更换的火花塞电极部从本体分离开的方式的图。 图4为表示在喷射喷嘴的前端部可独自更换中心电极的方式的图。 图5为说明以往的火花塞一体型电磁式燃料喷射阀的构成的图。 图6为说明以往的线團一体型火花塞的构成的图。 图中
A...点火线團部；B...燃料喷射阀部；C...喷射喷嘴部(火花塞电极部); l...金属外壳；2…外部磁芯；3…初级线團；4…次级线圏； 5…中心磁芯；6…连接器；7…燃料通路；8a、 8b…绝缘体； 9…多极电极；10…喷嘴(10a:中心电极)；11…壁； 12...下方开口部；13…底部；14…绕线骨架；15…线圏；16…气缸套； 18...传感器(18a:燃烧压力传感器，18b:离子电流传感器)； 20...点火单元；21…高压保护罩；30…喷射阀；30a…阀针；
具体实施例方式
图1为表示本发明所涉及的火花塞一体型多功能点火装置的1个实 施方式中的纵向剖视图的图。在该实施方式中，在形成为圆筒状的金属 外壳1的上部配置有点火线圏部A,在金属外壳1的下部配置有电磁式 的燃料喷射部B，在燃料喷射部B的下部配置有作为兼作喷射喷嘴的火 花塞C的中心电极10a，此外，还以包围该中心电极10a的方式，配置 有成为多极的多个接地电极9。另外，燃烧压力传感器18a、或离子电 流传感器18b被夹持在2个垫團之间，并由螺栓紧固配置在金属外壳1 的底部13的外壁上。
将金属外壳1形成为圆筒状，以使之可直接插入到发动机的塞孔 (plug hole)中，在本实施方式中，在金属外壳1的壁11内连通有通 至燃料喷射阀的燃料通路7。之所以将燃料通路7配置在构成该框体的 外壳1的最外壁之中，是为了从后述的点火线圏的高压侧尽量确保沿面 放电路径(creeping distance),并确保对高压的耐久性，这也是一种安全对策。
在点火线圏部A中，次级绕线4被缠绕在次级绕线骨架上，该次级 绕线骨架是通过嵌入成形层叠有多块硅素钢板的I字形的中心磁芯5而 成的，该次级绕线骨架成同轴状地被插入在初级绕线骨架的内侧，初级 绕线3被缠绕在初级绕线骨架上。这些初级线圏以及次级线圏被配置在 外部磁芯2的内侧。之所以将初级线圏3配置在次级线團4的外侧是为 了加大高压部与燃料通路7的沿面放电路径，从而可以确保安全性。另 一方面，控制点火的点火单元20被配置在连接器6的一端，点火单元 20的端子与连接器6规定的端子通过电阻焊接等方式相连接。
接着，使与点火单元20相连的连接器6卡合配置在初级绕线骨架 的规定位置上。接着，由于在初级绕线骨架上，设置有向初级线團3传 递来自点火单元20的输入信号的连接用端子，故而与上述方法相同， 通过电阻焊接与点火单元20进行连接。另外，在次级绕线骨架上还配 置有次级端子，其是为了与次级线圏4的绕线终端(高压侧)、以及火 花塞的中心电极10a侧连接而设置的。(下面，用"耦合线圏"来标记 此时状态)
该次级端子卡合有板簧，且该板簧是为了将该次级端子与气缸套16 的上端进行电连接而设置的，其中气缸套16包含有兼作火花塞的中心 电极的燃料喷射喷嘴IO，通过将上述的耦合线圏从金属外壳1的上方开 口部处插入，即可使上述板簧与气缸套16的上端机械地接触，并可使 次级线團的高压输出与上述中心电极的电连接保持在稳定状态下。
另外，对于耦合线圏在上下方向的定位，需通过嵌合金属外壳1的 开口端和连接器6来进行。并且，此时，通过初级绕线骨架的突边与金 属外壳1的内壁来保持耦合线團的相对于轴线的垂直度。
接着，在金属外壳1的底部13的外壁上，如前所述，配置有燃烧 压力传感器18a、或离子电流传感器18b，如图2放大表示的那样，该 传感器18a (18b)的输出线19穿过突向金属外壳1外部的配线线路， 被引入到金属外壳1的内部。并且，输出线19的终端为了从连接器6 向控制部输出，而被延伸设置直到金属外壳1的上部开口端。
另外，在金属外壳1的底部13附近，配置有燃料喷射装置B。该 燃料喷射装置，用电磁驱动的方式来驱动喷射岡。燃料喷射装置由缠绕
在绕线骨架14上的线圏15、喷射阀(电磁阀)30、以及收容该喷射阀 30的气缸套16等构成。在气缸套16的大约中间位置开设有经由金属外 壳1的壁11内的燃料通路7而流来的燃料的入射口 17,并将气缸套16 的前端部设为喷射燃料的喷嘴(中心电极10a )。为了开关连通喷嘴的燃 料通路，在上述喷射阀30的前端处设置有前端呈圆锥状的阀针30a，当 燃料被以规定的压力向该阀针30a的附近的入射口 17供给时，虽然根 据该所施加压力，在喷射阀30上作用有使之向轴方向的上部移动的力， 但是根据未图示的弹簧等的弹性力而总被作用为关阀，因此将保持关阀 状态。 一旦向线圏15供给电压，由于电磁力的作用喷射阀30在轴方向 上升起而成为开阀状态，受到加压的燃料被向喷嘴方向输送，最后被点 火装置C点火燃烧。在本实施方式中，虽然釆取了通过来自ECU的控 制信号使电磁阀动作，并通过喷嘴10喷射燃料的方式，但是对于燃料 喷射来说，即使是其他的驱动方式当然也不会有问题。
火花塞C的构成如上述那样，是使喷射喷嘴10的前端部成为作为 火花塞的中心电极10a，并以包围该中心电极10a的方式，配置有形成 了多极的多个接地电极9。在图2所示的例子中，则采用了这样的构成 以包围兼作喷射喷嘴的中心电极10a的方式，隔着绝缘体8a配置有4 根L字状的多极电极。图2的上一部分为火花塞部的剖视图，下一部分 为从喷嘴开口侧所看到的其端面部的图。由于该火花塞的电极频繁地放 电，故而是磨损比较快的部件，对于像本发明这样将点火线圏、燃料喷 射阀、以及燃料喷射喷嘴制为一体构造，因为其磨损而把整体都更换掉， 比较浪费成本。因此，本发明是将该磨损部件作为可更换的构成，来处 理该问题。根据该可更换的构成，提高了火花塞更换时的维修性。
图3为表示分离该磨损部件亦即兼作喷射喷嘴的火花塞电极部的 图。将由多极电极9、绝缘体8a、以及中心电极10a所形成一体的喷射 喷嘴C以嵌合的方式，通过螺栓可更换地安装在收纳于上方的金属外 壳1内的点火线圏与燃料喷射阀的端部的环状垫圏上。
此类可更换的电极部构造不只局限于上述例子，如图4放大表示的 那样，也可以使喷射喷嘴前端部为能够通过螺紋结构来取得的构造，并 将中心电极10a和多极电极分开而以可自由装卸的螺合安装构成等适当 的自由装卸的形态进行更换。
接着，关于上述实施方式的组装工序如下所述。在将燃料喷射装置
部B装入金属外壳1时，将气缸套16插入到由陶瓷制成的绝缘体8b 中，并从上方稍微压入金属外壳1的下方开口部12而予以固定。接着， 通过从金属外壳1的上方将已被绕线的绕线骨架14向下方插入，来对 绕线骨架14进行定位并且使之与气缸套16成同轴状。另外，这时，线 圏15的终端为了与后述的连接器6连接，而被引出至金属外壳l的上 方开口端附近。然后在已设置好燃料喷射装置部B的金属外壳1的上方 位置，装入点火线圏部A,最后如图3所示，在金属外壳l的开口端部 安装火花塞C。
接着，将被引出至上述金属外壳l的上方开口端附近的、燃料喷射 阀的控制用线圏15的终端以及燃烧压力传感器18a、或离子电流传感器 18b的输出线19通过电阻焊接的方式等连接到连接器6的规定端子上。 这时，如图l所示，为了方便与ECU连接，连接器6处于一种从金属 外壳1的上部开口端突出的状态。
接着，将注模用的环氧剂从金属外壳1的开口端上方注入，并使之 固化，从而得到火花塞一体型多功能点火装置。此外，还以配合金属外 壳l上部的凹凸的方式，卡合有耐热橡胶制的高压保护罩21。在该状态 下，从发动机盖上部使点火线圏装置卡合在火花塞上。另外，在金属外 壳1上突设有未加图示的安装用臂，将螺栓穿过设置在安装用臂上的安 装用孔使该安装用臂固定在发动机盖上。
权利要求
1.一种火花塞一体型多功能点火装置，是含有与内燃机的发动机的火花塞顶直接连接的点火线圈的点火装置，其特征在于，将该点火线圈、燃料喷射阀、以及燃料喷射喷嘴装入于一个框体。
2. 根据权利要求1所述的火花塞一体型多功能点火装置，其特征 在于，上述点火装置中的燃料喷射用喷嘴兼作火花塞的中心电极，且该 喷嘴前端的电极头被可拆卸地安装。
3. 根据权利要求1或2所述的火花塞一体型多功能点火装置，其 特征在于，控制上述点火线團与燃料喷射阀的控制线与配置在上述框体 的单一连接器内的各端子相连接。
4. 根据权利要求1到3中任意一项所述的火花塞一体型多功能点 火装置，其特征在于，将上述框体形成为可插入塞孔内的圆筒状，同时 在构成该框体的外壳内设置通至燃料喷射阀的燃料的供给通路。
5. 根据权利要求1到4中任意一项所述的火花塞一体型多功能点 火装置，其特征在于，上述框体呈由金属形成的圆筒状的外壳，且在该 外壳的一端可拆卸地安装有火花塞的接地电极。
6. 根据权利要求1到5中任意一项所述的火花塞一体型多功能点 火装置，其特征在于，上述点火装置，在火花塞的附近设置有失火检测 机构，并且该机构的输出线与上述连接器的规定的端子相连接。
7. 根据权利要求1到6中任意一项所述的火花塞一体型多功能点 火装置，其特征在于，上述失火检测机构至少具有燃烧压力传感器、或 离子电流传感器。
全文摘要
本发明的课题在于提供一种火花塞一体型多功能点火装置，在该火花塞一体型的燃烧装置中，将火花塞、点火线圈、以及燃料喷射装置装入到一个框体内形成一体，从而节省了空间，并可实现发动机的高效率燃烧设计，同时可以对火花塞的电极进行更换，避免了火花塞维修时的浪费。本发明所涉及的多功能点火装置为，包含与内燃机的发动机的火花塞顶直接连接的点火线圈在内的点火装置，采用了如下构成，即将该点火线圈、燃料喷射阀、以及燃料喷射喷嘴装入到一个框体内，且在框体的下端可拆卸地安装火花塞的中心电极与接地电极。
文档编号F02P13/00GK101169094SQ20071016732
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月22日 优先权日2006年10月25日
发明者酒卷诚 申请人:东洋电装株式会社