(57)【要約】【課題】プラズマ点火装置において、チャンバを形成する絶縁体側壁の噴孔近傍の先端部の絶縁破壊を抑制する。【解決手段】絶縁体側壁２により形成されたチャンバ１と、チャンバの基端側に配置された中心電極３と、チャンバの先端側に配置された接地電極４とを具備し、中心電極と接地電極との間に電圧を印加して発生させた放電によってチャンバ内のガスをプラズマ化させ、接地電極に形成された噴孔５からチャンバ内のプラズマ化させたガスを噴射するプラズマ点火装置において、絶縁体側壁の先端部２ａ回りには、先端部を取り囲む金属製ハウジング４ａとの間に空気層８が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体側壁により形成されたチャンバと、前記チャンバの基端側に配置された中心電極と、前記チャンバの先端側に配置された接地電極とを具備し、前記中心電極と前記接地電極との間に電圧を印加して発生させた放電によってチャンバ内のガスをプラズマ化させ、前記接地電極に形成された噴孔から前記チャンバ内のプラズマ化させたガスを噴射するプラズマ点火装置において、前記絶縁体側壁の先端部回りには、前記先端部を取り囲む金属製ハウジングとの間に空気層が形成されていることを特徴とするプラズマ点火装置。
【請求項２】
前記接地電極に形成された前記噴孔は、円筒状の前記チャンバと同心の内径を有し、前記接地電極の噴孔回り部分は、前記噴孔から放射状に延在する少なくとも三本の切り込みにより少なくとも三分割され、外側へ弾性変形して前記絶縁体側壁の先端部の端面に当接することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、点火装置により気筒内全体の均質混合気又は気筒内の一部に存在する混合気を確実に着火させなければならない。しかしながら、点火ギャップに火花を発生させる一般的な点火装置は、混合気の一点を着火させるものであり、それほど高い着火性を有してはいない。
【０００３】
着火性に優れた点火装置として、プラズマジェットを噴射するプラズマ点火装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。プラズマ点火装置は、絶縁体側壁により形成されたチャンバと、チャンバの基端側に配置された中心電極と、チャンバの先端側に配置された接地電極とを具備し、中心電極と接地電極との間に電圧を印加して発生させた放電によってチャンバ内のガスをプラズマ化させ、こうしてチャンバ内の高温高圧のプラズマガスをプラズマジェットとしてチャンバと気筒内とを連通するように接地電極に形成された噴孔から噴射するものであり、噴射直後の比較的大きな表面積を有する略円筒状のプラズマジェットと接触する部分において混合気を同時に着火させることとなるために、高い着火性を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９４２５７
【特許文献２】特開２００８−１５３１９０
【特許文献３】特開２００８−１８６７４３
【特許文献４】特表２００７−５０７０６０
【特許文献５】米国特許第５３６７８７１
【特許文献６】特表２００８−５２９２２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のプラズマ点火装置において、チャンバを形成する絶縁体側壁の先端部は、接地電極に形成された噴孔の近傍に位置し、噴孔から噴射される直前にチャンバ内の全てのプラズマが必ず接触することとなる。それにより、絶縁体側壁の先端部は、基端部に比較して高温となって耐電圧性能が低下し、絶縁破壊が起こって貫通孔が形成される等の損傷が発生することがある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、プラズマ点火装置において、チャンバを形成する絶縁体側壁の噴孔近傍の先端部の絶縁破壊の発生を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による請求項１に記載のプラズマ点火装置は、絶縁体側壁により形成されたチャンバと、前記チャンバの基端側に配置された中心電極と、前記チャンバの先端側に配置された接地電極とを具備し、前記中心電極と前記接地電極との間に電圧を印加して発生させた放電によってチャンバ内のガスをプラズマ化させ、前記接地電極に形成された噴孔から前記チャンバ内のプラズマ化させたガスを噴射するプラズマ点火装置において、前記絶縁体側壁の先端部回りには、前記先端部を取り囲む金属製ハウジングとの間に空気層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明による請求項２に記載のプラズマ点火装置は、請求項１に記載のプラズマ点火装置において、前記接地電極に形成された前記噴孔は、円筒状の前記チャンバと同心の内径を有し、前記接地電極の噴孔回り部分は、前記噴孔から放射状に延在する少なくとも三本の切り込みにより少なくとも三分割され、外側へ弾性変形して前記絶縁体側壁の先端部の端面に当接することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による請求項１に記載のプラズマ点火装置によれば、絶縁体側壁の先端部回りには、先端部を取り囲む金属製ハウジングとの間に空気層が形成されているために、絶縁体側壁の先端部が高温となって耐電圧性能が低下しても、金属製ハウジングとの間の絶縁性は、空気層により高められているために、損傷をもたらす絶縁破壊の発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明による請求項２に記載のプラズマ点火装置は、請求項１に記載のプラズマ点火装置において、接地電極に形成された噴孔は、円筒状のチャンバと同心の内径を有し、接地電極の噴孔回り部分は、噴孔から放射状に延在する少なくとも三本の切り込みにより少なくとも三分割され、外側へ弾性変形して絶縁体側壁の先端部の端面に当接するようになっており、絶縁体側壁の先端部が高温となっても接地電極側への良好な放熱により高温に維持され難くなり、耐電圧性能の大幅な低下を防止することができ、絶縁体側壁の先端部における絶縁破壊の発生をさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるプラズマ点火装置の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のプラズマ点火装置のＰ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明によるプラズマ点火装置の実施形態を示す概略縦断面図である。同図において、１は点火装置の軸線方向に延在するように絶縁体２の側壁により形成されてプラズマを生成する円筒状のチャンバであり、３はチャンバ１の基端側に配置された中心電極であり、４はチャンバ１の先端側に位置して金属製のハウジング４ａと一体の接地電極である。もちろん、接地電極４はハウジング４ａと別部材としてハウジング４ａに電気的及び機械的に一体化するようにしても良い。５はチャンバ１と気筒内とを連通する噴孔であり、チャンバ１と同一内径Ｄを有して接地電極４に形成されている。
【００１３】
中心電極３及び接地電極４は、耐熱性と高い導電性とを有する金属、例えば、ステンレス等の鉄系金属、ニッケル系金属、又は、イリジウム系金属又はイリジウム合金とすることができる。中心電極３に対して接地電極４を絶縁するための絶縁体２の材質は、セラミックス（例えばアルミナセラミックス）とすることが好ましい。６は中心電極３へ電圧を印加するための導体であり、７は導体６と中心電極３との間を電気的に接続するための導電性接着剤である。
【００１４】
チャンバ１内のガスをプラズマ化させるには、先ずは、中心電極３と接地電極４との間に高電圧を印加し、絶縁体２の側壁内面上に沿面放電Ｓ１を発生させる。こうして、チャンバ１内の沿面放電近傍のガス（混合気）がプラズマ化されてイオン及び電子が生成されると、プラズマ化されたガスを通って比較的低い電圧での気中放電が可能となり、次いで、この気中放電Ｓ２を発生させる。
【００１５】
こうして、気中放電Ｓ２によってチャンバ１内のガスの大部分がプラズマ化されると、チャンバ１内のガスは高温高圧となってプラズマジェットとして噴孔５から噴射され、気筒内の混合気を着火させる。もちろん、このように沿面放電及び気中放電を併用してチャンバ１内をプラズマ化させるのではなく、沿面放電又は気中放電だけによりチャンバ１内のガスをプラズマ化させるようにしても良い。
【００１６】
ところで、チャンバ１を形成する絶縁体側壁の先端部２ａは、接地電極４に形成された噴孔５の近傍に位置し、噴孔５から噴射される直前にチャンバ内の全てのプラズマが必ず接触することとなる。それにより、絶縁体側壁の先端部２ａは、基端部に比較して高温となって耐電圧性能が低下し、絶縁破壊が起こって貫通孔が形成される等の損傷が発生することがある。
【００１７】
本実施形態のプラズマ点火装置において、絶縁体側壁の先端部２ａ回りには、先端部２ａを取り囲む金属製ハウジング４ａとの間に周方向に延在する空気層８が形成されている。それにより、絶縁体側壁の先端部２ａが高温となって耐電圧性能が低下しても、金属製ハウジング４ａとの間の絶縁性は、空気層８により高められているために、絶縁体側壁の先端部２ａの内面から金属製ハウジング４ａへの絶縁破壊の発生を抑制することができる。
【００１８】
また、図１のＰ矢視図に示すように、接地電極４に形成された噴孔５は、円筒状のチャンバ１と同心の内径Ｄを有しており、接地電極４の噴孔回り部分４ｂは、噴孔５から等角度間隔で放射状に延在する八本の切り込み５ａにより八分割され、こうして切り込み５ａにより八分割された各部は、両側の切り込み５ａの先端の間を根元として外側へ弾性変形し易くなっている。本実施形態において、切り込み５ａは、等角度間隔で八本としたが、等角度間隔でなくても少なくとも三本の切り込みを形成して、二本の切り込みの間の角度をいずれも１８０度より小さくすれば、分割された各部を両側の切り込みの先端の間を根元として外側へ弾性変形し易くすることができる。
【００１９】
本実施形態において、絶縁体２は中心電極３近傍において切頭円錐外面２ｂを有し、この切頭円錐外面２ｂはハウジング４ａの切頭円錐内面４ｃと対向しており、これらの間には金属シール９が配置されて絶縁体２とハウジング４ａとの間の隙間がシールされる。
【００２０】
このような構成において、一般的には、金属シール８を絶縁体２の切頭円錐外面２ｂとハウジング４ａの切頭円錐内面４ｃとにより十分に押圧可能とするために、絶縁体２とハウジング４ａと一体の接地電極４とは当接させないようになっており、絶縁体２の先端部２ａが高温となっても、接地電極４へは放熱し難くなっている。
【００２１】
しかしながら、本実施形態においては、切り込み５ａによって接地電極４の噴孔回り部分４ｂは外側へ弾性変形し易くなっており、金属シール９が絶縁体２の切頭円錐外面２ｂとハウジング４ａの切頭円錐内面４ｃとにより十分に押圧された時には、絶縁体２の先端部２ａの端面が接地電極４に当接して噴孔回り部分４ｂを外側へ弾性変形させるようになっている。それにより、絶縁体２の先端部２ａと接地電極４とは密着しており、絶縁体側壁の先端部２ａが高温となれば、接地電極４側への良好な放熱が実現され、先端部２ａは高温に維持され難くなり、耐電圧性能が大きく低下することを防止することができる。
【００２２】
ところで、チャンバ１内の沿面放電及び気中放電においては、接地電極４のエッジ部が使用される。それにより、噴孔５の内径Ｄをチャンバ１の内径より小さくして、切り込み５ａの噴孔側部分をチャンバ１内に露出させれば、放電に使用される接地電極４のエッジ部を長くして、放電によるエッジ部の消耗を分散させることができるために、接地電極４の寿命を長くすることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１    チャンバ
２    絶縁体
３    中心電極
４    接地電極
５    噴孔
５ａ    切り込み
８    空気層
【図１】
2010182536.tif 000003
【図２】
2010182536.tif 000004