無駄なスパークシステム

ウェイストスパークシステムは、一部の4ストロークサイクル内燃エンジンで使用される点火システムの一種です。ウェイストスパークシステムでは、スパークプラグは2つ1組で点火し、1つのプラグは圧縮行程のシリンダーで、もう1つのプラグは排気行程のシリンダーで点火します。排気行程中の余分なスパークは効果がなく、「無駄」になります。この設計により、一般的な点火システムに必要な部品の数が半分になり、余分なスパークは、大幅に減少した誘電抵抗と相まって、現代の点火部品の寿命にほとんど影響を与えません。^[1]一般的なエンジンでは、排気行程でシリンダーを点火するのに必要な電圧はわずか2～3 kVです。残りのコイルエネルギーは、圧縮行程（通常は約8～12 kV）でシリンダー内のスパークプラグを点火するために使用できます。

おそらく、このシステムの最大の利点は、単一のコイルとディストリビュータのシステムと比較して、高圧ディストリビュータが不要になることです。^[2]従来のシステムでは、多くの問題が雨や結露による湿気、汚れの蓄積、絶縁材の経年劣化によってディストリビュータが影響を受けることによって引き起こされるため、信頼性が大幅に向上します。プラグトップコイルシステムも後にこの同じ利点を提供するようになりましたが、それが利用できるようになるまでにはさらに30年かかりました。プラグトップシステムでは必要なコイルの数が増え、これらのコイルが耐えなければならない熱も増加するため、日常的な使用に耐えるにはより高度で高価な材料が必要になります。

ウェイストスパークシステムでは、依然としてクランクシャフトからのタイミング信号が必要です。従来の 4 ストロークエンジンでは、この信号はクランクシャフトに対するカムシャフトの位相も監視する必要があるため、コンタクトブレーカーは通常、カムシャフトとディストリビュータードライブから駆動されます。ウェイストスパークでは、システムが両方の上向きストロークで点火するため、代わりにクランクシャフトを使用できます。ディストリビュータードライブがなく、コンタクトブレーカーカムをクランクシャフトに固定できるため、機械的な配置が簡素化されます。カムシャフトとバルブを操作するには 2:1 減速ギアが依然として必要ですが、このドライブの精度はそれほど重要ではなくなりました (エンジン性能にとって、点火タイミングはバルブタイミングよりも重要です)。カムシャフトドライブが摩耗し、タイミングが不正確であっても、エンジンは適切に動作し続けます。

このシステムは、MG MG6 1.8T エンジン、三菱エボリューション 4G63 エンジン、フィアット 126 エンジン、メルセデスベンツ 直列 6 気筒(M104.94x、M104.98x、M104.99x)、ビュイック 3800エンジン (LN3 以降)、ハーレーダビッドソン V ツイン、空冷式BMW オートバイ、シトロエン 2CV、マツダ B エンジン、クライスラー V10、GY6 エンジン、フォルクスワーゲン ゴルフ Mk3 2.8 VR6 (2.0 以外)、サターン コーポレーション4 気筒、トヨタ 5VZ-FE V6、トヨタ 5E-FE、クライスラー 1.8、2.0、2.4 エンジンなどのエンジンで広く使用されています。一部のフォードエンジンでも採用されています。ホンダやカワサキの多くのオートバイやPWCエンジンも同様の設計を採用しており、限られたスペース内で、より少数のより強力なコイルで、より多数の小型コイルを置き換えることができます。

実用上、V-6 エンジンには 6 個ではなく 3 個のコイル パックしか必要ありません。コイル パックは 2 つのシリンダーのスパーク プラグを同時に点火するため、たとえば 1 番と 4 番、2 番と 5 番、3 番と 6 番のシリンダーが同時に点火し、圧縮行程にある 1 つのシリンダーのスパーク プラグから電力が供給され、排気行程にあるもう 1 つのシリンダーのスパーク プラグは何もしません。無駄なスパーク システムのコイルはパック形式の場合もあれば、コイル オン プラグ (COP) 形式の場合もあります。この場合、各 COP ユニットにはスパーク プラグ ケーブルが接続され、別のスパーク プラグに接続されます。

ほとんどの単気筒 [4 ストローク] エンジンは、フライホイール マグネトーのシンプルさと信頼性を活かすために、無駄なスパーク システムを使用しています。これらのエンジンをスムーズに動作させるにはフライホイールが必要であり、強力な電流生成磁石が推進力を提供し、点火システムにメンテナンス不要の駆動力を提供します。クランクシャフトの端にボルトで固定されたこのフライホイールは、圧縮ストロークごとに 2 回転します。

このシステムには、軽量化とメンテナンスの利点だけでなく、チューニングの利点もあります。クランクシャフトの端に直接取り付けられているため、スパーク生成によってカムシャフト チェーン (または他の特殊目的の半速ドライブ) にかかるすべてのストレスが回避され、チェーンやギアに依存するシステムで点火タイミングを必然的に低下させる負担も事実上ありません 。

前述のマルチシリンダー システム (両端コイルから 2 つのプラグを同時に点火する) とは異なり、このシステムのコイルには 1 つのプラグにつながる 1 つのHTリード線しかありません。フライホイール マグネトーは、ほとんど追加コストや重量をかけずに直流バッテリー充電電力を供給するように簡単に構築できるため、小型バイクなどで他の用途にも使用できます。

現代の状況では、この方法は車両の整備間隔の長さや個々の部品の寿命にほとんど影響を与えません。現代の点火システムにはブレーカーポイントがなく、ブレーカーポイントはほぼ完全に電子システムに置き換えられています。現代の点火コイルは車両の他のほとんどの部品よりも長持ちし、現代のスパークプラグは優れた耐用年数を備えていますが、中心電極の侵食に関しては2つのプラグ間でわずかな違いがあります。スパークはコンパニオンプラグ上で反対方向にジャンプするため、一方のバンクは中心電極をより侵食し、もう一方のバンクは接地電極をより侵食します。廃スパークシステムで使用されるスパークプラグは、交換が必要になるまでの平均整備間隔を長くするために、中心電極と接地電極の両方にプラチナやイリジウムなどの貴金属を使用する必要があります。^[3]

最も初期のガソリン エンジン以来、ツイン スパーク システムが使用されており、各シリンダーに 2 つのスパーク プラグが付いています。各プラグ セットは別々に供給されます。その理由としては、信頼性 (特に航空機エンジンのフェイルセーフとして)、始動性の向上、対向するポイントで同時に火炎面を開始することで燃焼性能が向上すること (例: Alfa Romeo ) などがあります。これらのスパークはすべて、排気行程で「無駄」になるのではなく、有効な圧縮行程の後に発生するため、無駄なスパーク システムとは見なされません。