(57)【要約】【課題】通常のスパーク放電に比して少ないエネルギーで点火可能であり、点火プラグの放電電極の消耗が少なく、燃費が向上し、排出される窒素酸化物及び二酸化炭素（ＣＯ2）量が少ない内燃機関の点火方法を提供する。【解決手段】大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、パルスストリーマ放電を１００μｓ以下の間隔で複数回繰り返し引き起こしてバースト発生させる内燃機関の点火方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（１）を満たすパルスストリーマ放電を１００μｓ以下の間隔で複数回繰り返し引き起こしてバースト発生させる内燃機関の点火方法。
［条件（１）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて２番目の第２変曲点から３番目の第３変曲点までの間に発生するパルス放電。
【請求項２】
前記パルスストリーマ放電を引き起こす前に、下記条件（２）を満たすファインパルスストリーマ放電及び／又はグロー放電を引き起こす請求項１に記載の内燃機関の点火方法。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【請求項３】
大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（２）を満たすファインパルスストリーマ放電を１００μｓ以下の間隔で繰り返し引き起こし、バースト発生させる内燃機関の点火方法。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【請求項４】
大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（２）を満たすファインパルスストリーマ放電を１００μｓ以下の間隔で繰り返し引き起こしておくと同時に、点火タイミングに合わせて下記条件（１）を満たすパルスストリーマ放電を引き起こし、バースト発生させる内燃機関の点火方法。
［条件（１）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて２番目の第２変曲点から３番目の第３変曲点までの間に発生するパルス放電。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【請求項５】
大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（２）を満たす１回以上のファインパルスストリーマ放電と、前記ファインパルスストリーマ放電に続く下記条件（１）を満たす１回以上のパルスストリーマ放電との組み合わせを１組以上引き起こし、バースト発生させる内燃機関の点火方法。
［条件（１）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて２番目の第２変曲点から３番目の第３変曲点までの間に発生するパルス放電。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【請求項６】
前記パルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が３〜１５ｋＶ／ｍｍであるとともに、
前記パルスストリーマ放電の立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が５０ｋＶ／μｓ以上である請求項１、２、４、及び５のいずれか一項に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項７】
前記パルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が５〜１０ｋＶ／ｍｍである請求項６に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項８】
前記パルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が７〜１０ｋＶ／ｍｍである請求項６に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項９】
前記ファインパルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が５〜１３ｋＶ／ｍｍである請求項２〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１０】
前記ファインパルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が７〜１３ｋＶ／ｍｍである請求項９に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１１】
前記ファインパルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が７〜１１ｋＶ／ｍｍである請求項９に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１２】
静電誘導型サイリスタをスイッチングデバイスとするパルス電源により電気パルスを発生させて放電させる請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１３】
前記パルス電源が、誘導エネルギー蓄積型電源回路である請求項１２に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１４】
前記パルス電源を用いて発生させる電気パルスの電圧を、誘導エネルギー蓄積時間により制御する請求項１２又は１３に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１５】
前記パルス電源を用いて発生させる電気パルスの、電圧、間隔、回数、及びこれらの組み合わせを、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）により制御する請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１６】
前記可燃性物質が、メタン、プロパン、ガソリン、軽油、植物由来燃料、水素、及び合成化学燃料からなる群より選択される少なくとも一種である請求項１〜１５のいずれか一項に記載の内燃機関の点火方法。
【請求項１７】
前記支燃性ガスが、空気及び／又は酸素であるとともに、
窒素、二酸化炭素、及び燃焼排ガスからなる群より選択される少なくとも一種の希釈ガスが前記可燃性気体に含まれる請求項１〜１６のいずれか一項に記載の内燃機関の点火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少ないエネルギーで点火可能な内燃機関の点火方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、燃焼室内部で燃料を燃焼させて動力を取り出す機械で、熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する熱機関の一種に分類されるものであり、例えばピストンエンジンがこれにあたる。ピストンエンジンの一種であるガソリンエンジンは、ガソリン機関とも呼ばれ、可燃性ガスであるガソリンと空気の混合気をピストンで圧縮した後に点火、燃焼、及び膨張させることによってピストンを往復運動させる内燃機関である。
【０００３】
ガソリンエンジンの燃焼は、通常、ガソリンを含む混合気に、スパーク放電により点火（着火）させる役割を有する点火プラグを用いて開始される。可燃性ガスの点火には、このスパーク放電が主として用いられている。スパーク放電は、簡便な放電回路を用いて点火可能である点において優れている。しかしながら、放電領域が点火プラグの電極近傍に限られるため、電極直近の熱伝導で熱が奪われる領域において火炎の核形成が行われる。リーン運転や希釈運転時には、火炎の核形成領域が更に小さくなるため、点火後、火炎伝播するまでに失火してしまう場合が多いという不都合がある。
【０００４】
自動車用ガソリンエンジンにおいては、このような不都合を回避すべく、イリジウム等耐久性の高い材料を放電電極とすることにより電極体積を最小に抑え、電極による吸熱及び放熱を小さくして火炎の冷却を防いでいる。また、火炎伝播を確実にすべく、スパーク放電のために大きなエネルギーを付与し、放電を維持させる試みもなされている。
【０００５】
但し、点火プラグから大きな電流を流す必要があるため、蓄電容量を大きくする必要がある。このため、蓄電するのに約１ｍｓもの時間を必要としている。また、気流の影響によって、混合気の濃度が点火プラグの放電部近傍において変化する場合がある。このため、放電部近傍における混合気が点火時に希薄状態となっているような場合には、失火するおそれがあった。これらの問題を解消すべく、点火の度にスパーク放電を複数回行い、点火を確実にする試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。一方、火炎伝播そのものを助長する試みも行われている。例えば、レーザーを用いる点火方式（例えば、特許文献２参照）や、高いパルス電圧を印加して大きな電流を流さずに放電点火させる試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７９４５８号公報
【特許文献２】特表平８−５０５６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のガソリンエンジンにおける空気対燃料質量比（空燃比、Ａ／Ｆ）は、ほぼ１４．７であり、酸素と燃料が過不足なく燃焼する理論空燃比に近いものであった。従って、発生する三種類の有害ガス（炭化水素、一酸化炭素、及び窒素酸化物）を除去する三元触媒を機能させるためには、酸素リッチのリーンバーン（希薄燃焼）を採用することは困難であった。ところが、近時開発される自動車に対しては、地球温暖化防止のために燃費の向上、及び排出される二酸化炭素（ＣＯ2）量の低減が要求されており、これらの要求を満足すべくリーンバーンエンジンが再び注目されつつある。
【０００８】
一方、発生する三種類の有害ガス（炭化水素、一酸化炭素、及び窒素酸化物）を除去するためには三元触媒が必要であり、三元触媒を機能させるためには理論空燃比近傍の酸素分圧の低い排ガス組成が必須である。したがって従来の空燃比が十分大きくないリーンバーン（希薄燃焼）運転では燃焼温度がまだ高いため窒素酸化物が発生し、酸素リッチであるため三元触媒だけで還元することができず、燃費が向上し難いとともに、酸化雰囲気で使用可能な触媒を過剰に搭載しなければならないためにコスト高になるという問題もあり、リーンバーン（希薄燃焼）エンジンを採用することは困難であった。
【０００９】
しかしながら、空燃比を十分高め（当量比を十分に下げ）、燃焼温度を大きく下げることができれば、燃費の向上のみならず、窒素酸化物の発生を抑制することができ、還元触媒が不要になるため、高トルク・高回転で用いる理論空燃比近傍混合気燃焼排ガス浄化用三元触媒の搭載だけで済み、コスト低減にもなる。
【００１０】
従来のアーク放電点火では、混合気の流れを強力にスワール又はタンブルさせ、主として火炎伝播を工夫することで混合気を燃焼させていた。即ち、混合気の温度を高めて燃焼の立ち消えを防止せざるを得ないために、火炎が高温となってしまい、窒素酸化物が多量に発生してしまうという問題があった。
【００１１】
また、アーク放電点火では、アーク放電の寸前にわずかな放電でガスの活性化を行う。しかしながら、パルスの立ち上がりが遅いために十分な活性状態には至らない場合がほとんどであり、その効果はほとんど無視できるレベルであった。このため、電流を如何に多く流せるかによって、アーク放電による点火が支配されると考えられている。また、特許文献１で開示されたような、点火の度にスパーク放電を複数回行う方式によれば、アーク放電の電流を供給する充電のために平均で約１ｍｓもの時間を必要としていた。このため、点火最適時点で２回以上のアーク放電を繰り返し行うことは極めて困難であった。また、アーク放電点火では電流値が大きいため、点火プラグの放電電極の消耗も激しかった。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、通常のスパーク放電に比して少ないエネルギーで点火可能であり、点火プラグの放電電極の消耗が少なく、燃費が向上し、排出される窒素酸化物及び二酸化炭素（ＣＯ2）量が少ない内燃機関の点火方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることによって上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、本発明によれば、以下に示す内燃機関の点火方法が提供される。
【００１５】
［１］大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（１）を満たすパルスストリーマ放電を１００μｓ以下の間隔で複数回繰り返し引き起こしてバースト発生させる内燃機関の点火方法（以下、「第一の点火方法」ともいう）。
［条件（１）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて２番目の第２変曲点から３番目の第３変曲点までの間に発生するパルス放電。
【００１６】
［２］前記パルスストリーマ放電を引き起こす前に、下記条件（２）を満たすファインパルスストリーマ放電及び／又はグロー放電を引き起こす前記［１］に記載の内燃機関の点火方法。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【００１７】
［３］大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（２）を満たすファインパルスストリーマ放電を１００μｓ以下の間隔で繰り返し引き起こし、バースト発生させる内燃機関の点火方法（以下、「第二の点火方法」ともいう）。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【００１８】
［４］大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（２）を満たすファインパルスストリーマ放電を１００μｓ以下の間隔で繰り返し引き起こしておくと同時に、点火タイミングに合わせて下記条件（１）を満たすパルスストリーマ放電を引き起こし、バースト発生させる内燃機関の点火方法（以下、「第三の点火方法」ともいう）。
［条件（１）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて２番目の第２変曲点から３番目の第３変曲点までの間に発生するパルス放電。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【００１９】
［５］大気圧以上の正圧下、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、下記条件（２）を満たす１回以上のファインパルスストリーマ放電と、前記ファインパルスストリーマ放電に続く下記条件（１）を満たす１回以上のパルスストリーマ放電との組み合わせを１組以上引き起こし、バースト発生させる内燃機関の点火方法（以下、「第四の点火方法」ともいう）。
［条件（１）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて２番目の第２変曲点から３番目の第３変曲点までの間に発生するパルス放電。
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、前記ピーク電界強度と前記ピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【００２０】
［６］前記パルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が３〜１５ｋＶ／ｍｍであるとともに、前記パルスストリーマ放電の立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が５０ｋＶ／μｓ以上である前記［１］、［２］、［４］、及び［５］のいずれかに記載の内燃機関の点火方法。
【００２１】
［７］前記パルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が５〜１０ｋＶ／ｍｍである前記［６］に記載の内燃機関の点火方法。
【００２２】
［８］前記パルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が７〜１０ｋＶ／ｍｍである前記［６］に記載の内燃機関の点火方法。
【００２３】
［９］前記ファインパルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が５〜１３ｋＶ／ｍｍである前記［２］〜［６］のいずれかに記載の内燃機関の点火方法。
【００２４】
［１０］前記ファインパルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が７〜１３ｋＶ／ｍｍである前記［９］に記載の内燃機関の点火方法。
【００２５】
［１１］前記ファインパルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度が７〜１１ｋＶ／ｍｍである前記［９］に記載の内燃機関の点火方法。
【００２６】
［１２］静電誘導型サイリスタをスイッチングデバイスとするパルス電源により電気パルスを発生させて放電させる前記［１］〜［１１］のいずれかに記載の内燃機関の点火方法。
【００２７】
［１３］前記パルス電源が、誘導エネルギー蓄積型電源回路である前記［１２］に記載の内燃機関の点火方法。
【００２８】
［１４］前記パルス電源を用いて発生させる電気パルスの電圧を、誘導エネルギー蓄積時間により制御する前記［１２］又は［１３］に記載の内燃機関の点火方法。
【００２９】
［１５］前記パルス電源を用いて発生させる電気パルスの、電圧、間隔、回数、及びこれらの組み合わせを、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）により制御する前記［１２］〜［１４］のいずれかに記載の内燃機関の点火方法。
【００３０】
［１６］前記可燃性物質が、メタン、プロパン、ガソリン、軽油、植物由来燃料、水素、及び合成化学燃料からなる群より選択される少なくとも一種である前記［１］〜［１５］のいずれかに記載の内燃機関の点火方法。
【００３１】
［１７］前記支燃性ガスが、空気及び／又は酸素であるとともに、窒素、二酸化炭素、及び燃焼排ガスからなる群より選択される少なくとも一種の希釈ガスが前記可燃性気体に含まれる前記［１］〜［１６］のいずれかに記載の内燃機関の点火方法。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の内燃機関の点火方法は、通常のスパーク放電に比して少ないエネルギーで点火可能であり、点火プラグの放電電極の消耗が少なく、燃費が向上し、排出される窒素酸化物及び二酸化炭素（ＣＯ2）量が少ないといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。
【図２】本発明の第一の点火方法の他の実施形態を模式的に示す概念図である。
【図３】本発明の第二の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。
【図４】本発明の第三の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。
【図５】本発明の第四の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。
【図６】ＩＥＳ回路の構成を示す回路図である。
【図７】ＩＥＳ回路の動作を示す模式図である。
【図８】放電の状態を示す模式図である。
【図９】ピーク電界強度とピーク電流密度の関係を示すグラフである。
【図１０】パルスストリーマ放電発生時における、ピーク電界強度とピーク電流密度の経時変化を示すグラフである。
【図１１】アーク放電発生時における、ピーク電界強度とピーク電流密度の経時変化を示すグラフである。
【図１２】パルス電源とプラグの電極対との第１の電気的な接続の形態を示す模式図である。
【図１３】パルス電源とプラグの電極対との第２の電気的な接続の形態を示す模式図である。
【図１４】パルス電源とプラグの電極対との第２の電気的な接続の形態を示す模式図である。
【図１５】空燃比（Ａ／Ｆ）に対してＩＭＥＰ変動率（％）をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００３５】
［１］内燃機関の点火方法：
［１−１］第一の点火方法：
図１は、本発明の第一の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。第一の点火方法においては、大気圧以上の正圧下（例えば１ＭＰａ以下）、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、パルスストリーマ放電ＰＳを１００μｓ以下の間隔で複数回繰り返し引き起こしてバースト発生させ、内燃機関に点火する。なお、図１〜図５中、「Ｔ」は点火間隔（ｍｓ）を示す。例えば、内燃機関が回転数Ｎ（ｒｐｍ）のエンジンである場合、点火間隔Ｔ＝（１０００／Ｎ）×２×６０＝１２００００／Ｎ（ｍｓ）と算出することができる。
【００３６】
パルスストリーマ放電は、下記条件（１）を満たす非平衡放電である。内燃機関の燃焼室内において対向配置された電極間に電気パルス（パルス電圧）を印加してパルスストリーマ放電を所定の間隔で繰り返し引き起こすことにより、高エネルギー電子を効率的に発生させ、可燃性気体である混合気を励起させることができるとともに、活性種ラジカルの発生を促進させることができる。
【００３７】
［条件（１）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、ピーク電界強度とピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて２番目の第２変曲点から３番目の第３変曲点までの間に発生するパルス放電。
【００３８】
第一の点火方法における複数回のパルスストリーマ放電どうしの間隔は、１００μｓ以下であり、好ましくは１０〜９０μｓ、更に好ましくは３０〜５０μｓである。エネルギー注入が不足する、或いはパルスストリーマ放電どうしの間隔が１０μｓ未満であると、ミスアーク電流通電時にパルス電源破壊が生ずる場合がある。
【００３９】
図２は、本発明の第一の点火方法の他の実施形態を模式的に示す概念図である。図２に示すように、第一の点火方法においては、パルスストリーマ放電ＰＳを引き起こす前に、下記条件（２）を満たすファインパルスストリーマ放電ＦＰＳ、又はグロー放電を引き起こすことが好ましい。なお、ファインパルスストリーマ放電とグロー放電を適宜組み合わせて引き起こすことも好ましい。これにより、投入エネルギーの適正化と電極の長寿命化が可能となる。
【００４０】
［条件（２）］：パルス幅、温度、電圧、電流、及び気圧を一定とした状態で点火プラグの電極間にパルス電圧を印加し、横軸にピーク電界強度、及び縦軸にピーク電流密度をそれぞれプロットして得られるグラフにおいて、ピーク電界強度とピーク電流密度のいずれかが急激に変化する変曲点のうち、放電開始から数えて１番目の第１変曲点から２番目の第２変曲点までの間に発生するパルス放電。
【００４１】
［１−２］第二の点火方法：
図３は、本発明の第二の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。第二の点火方法においては、大気圧以上の正圧下（例えば、１ＭＰａ以下）、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、前記条件（２）を満たす非平衡放電であるファインパルスストリーマ放電ＦＰＳを１００μｓ以下の間隔で繰り返し引き起こしてバースト発生させ、内燃機関に点火する。
【００４２】
内燃機関の燃焼室内において対向配置された電極間に電気パルス（パルス電圧）を印加してファインパルスストリーマ放電を所定の間隔で繰り返し引き起こすことにより、高エネルギー電子を効率的に発生させ、可燃性気体である混合気を励起させることができるとともに、活性種ラジカルの発生を促進させることができる。
【００４３】
第二の点火方法における複数回のファインパルスストリーマ放電どうしの間隔は、１００μｓ以下であり、好ましくは１０〜９０μｓ、更に好ましくは３０〜５０μｓである。エネルギー注入が不足する、或いはファインパルスストリーマ放電どうしの間隔が１０μｓ未満であると、ミスアーク電流通電時にパルス電源破壊が生ずる場合がある。
【００４４】
［１−３］第三の点火方法：
図４は、本発明の第三の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。第三の点火方法においては、大気圧以上の正圧下（例えば１ＭＰａ以下）、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、前記条件（２）を満たす非平衡放電であるファインパルスストリーマ放電ＦＰＳを１００μｓ以下の間隔で繰り返し引き起こしておくと同時に、点火タイミングに合わせて前記条件（１）を満たす非平衡放電であるパルスストリーマ放電ＰＳを引き起こしてバースト発生させ、内燃機関に点火する。即ち、第三の点火方法では、ファインパルスストリーマ放電ＦＰＳを所定の間隔で常時引き起こしておく。そして、任意のタイミングでパルスストリーマ放電ＰＳを引き起こして点火する。
【００４５】
ファインパルスストリーマ放電を所定の間隔で常時引き起こしておくことで、高エネルギー電子を効率的に発生させ、可燃性気体である混合気を励起させることができるとともに、活性種ラジカルの発生を促進させることができる。また、このように常時ファインパルスストリーマ放電をバックグラウンドで立てた状態とすれば、アーク放電を引き起こすのに要する高電圧を印加せずに効率的にプラズマを発生させ、任意のタイミングで点火することができる。
【００４６】
第三の点火方法において繰り返し引き起こされるファインパルスストリーマ放電どうしの間隔は、１００μｓ以下であり、好ましくは１０〜９０μｓ、更に好ましくは３０〜５０μｓである。エネルギー注入が不足する、或いはファインパルスストリーマ放電どうしの間隔が１０μｓ未満であると、ミスアーク電流通電時にパルス電源破壊が生ずる場合がある。
【００４７】
［１−４］第四の点火方法：
図５は、本発明の第四の点火方法の一実施形態を模式的に示す概念図である。第四の点火方法においては、大気圧以上の正圧下（例えば、１ＭＰａ以下）、可燃性物質と支燃性ガスを含む可燃性気体の存在下において、前記条件（２）を満たす１回以上のファインパルスストリーマ放電ＦＰＳと、このファインパルスストリーマ放電ＦＰＳに続く、前記条件（１）を満たす１回以上のパルスストリーマ放電ＰＳとの組み合わせを１組以上引き起こし、バースト発生させて内燃機関に点火する。
【００４８】
ファインパルスストリーマ放電が複数回引き起こされる場合において、複数回のファインパルスストリーマ放電どうしの間隔は、１００μｓ以下であることが好ましく、１０〜９０μｓであることが更に好ましく、３０〜５０μｓであることが特に好ましい。エネルギー注入が不足する、或いはファインパルスストリーマ放電どうしの間隔が１０μｓ未満であると、ミスアーク電流通電時にパルス電源破壊が生ずる場合がある。
【００４９】
また、パルスストリーマ放電が複数回引き起こされる場合において、複数回のパルスストリーマ放電どうしの間隔は、１００μｓ以下であることが好ましく、１０〜９０μｓであることが更に好ましく、３０〜５０μｓであることが特に好ましい。エネルギー注入が不足する、或いはパルスストリーマ放電どうしの間隔が１０μｓ未満であると、ミスアーク電流通電時にパルス電源破壊が生ずる場合がある。
【００５０】
［２］パルス電源：
本発明の内燃機関の点火方法においては、所定のパルス幅を有するパルス電圧波形を示す電気パルスを電極間に印加して特定種類の放電を発生させる。所定のパルス幅を有するパルス電圧波形を示す電気パルスを発生させて電極間に印加するには、静電誘導型サイリスタ（以下、「ＳＩＴｈｙ」ともいう）をスイッチングデバイスとする誘導エネルギー蓄積型電源回路（以下、「ＩＥＳ回路」ともいう）のパルス電源を採用することが好ましい。ＩＥＳ回路は、ＳＩＴｈｙのクロージングスイッチ機能の他、オープニングスイッチング機能を用いてターンオフを行い、このターンオフによりＳＩＴｈｙのゲート・アノード間に高圧を発生させている。なお、ＩＥＳ回路の詳細は、飯田克二、佐久間健：「誘導エネルギー蓄積型パルス電源」，第１５回ＳＩデバイスシンポジウム（２００２）に記載されている。
【００５１】
図６を参照して、ＩＥＳ回路（パルス電源）の構成について説明する。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を備えている。低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは、ＩＥＳ回路１３が発生させる電気パルスの電圧のピーク値より著しく低いことが許容される。例えば、後述するインダクタ１３３の両端に発生させる電圧ＶLのピーク値ＶLPが数ｋＶに達しても、低電圧直流電源１３１の電圧Ｅは数１０Ｖであることが許容される。電圧Ｅの下限は後述するＳＩＴｈｙ１３４のラッチング電圧以上で決定される。ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１を電気エネルギー源として利用可能であるので、小型・低コストに構築可能である。
【００５２】
ＩＥＳ回路１３は、低電圧直流電源１３１に並列接続されるコンデンサ１３２を備えている。コンデンサ１３２は、低電圧直流電源１３１のインピーダンスを見かけ上低下させることにより低電圧直流電源１３１の放電能力を強化する。
【００５３】
更に、ＩＥＳ回路１３は、インダクタ１３３、ＳＩＴｈｙ１３４、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（以下、「ＦＥＴ」ともいう）１３５、ゲート駆動回路１３６、及びダイオード１３７を備えている。ＩＥＳ回路１３では、低電圧直流電源１３１の正極とインダクタ１３３の一端とが接続され、インダクタ１３３の他端とＳＩＴｈｙ１３４のアノードとが接続され、ＳＩＴｈｙ１３４のカソードとＦＥＴ１３５のドレインとが接続され、ＦＥＴ１３５のソースと低電圧直流電源１３１の負極とが接続されている。また、ＩＥＳ回路１３では、ＳＩＴｈｙ１３４のゲートとダイオード１３７のアノードとが接続され、ダイオード１３７のカソードとインダクタ１３３の一端（低電圧直流電源１３１の正極）とが接続される。ＦＥＴ１３５のゲート及びソースには、ゲート駆動回路１３６が接続される。
【００５４】
ＳＩＴｈｙ１３４は、ゲート信号に応答して、ターンオン及びターンオフが可能である。
【００５５】
ＦＥＴ１３５は、ゲート駆動回路１３６から与えられるゲート信号Ｖcに応答してドレイン・ソース間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＦＥＴ１３５のオン電圧又はオン抵抗は低いことが望ましい。また、ＦＥＴ１３５の耐圧は低電圧直流電源１３１の電圧Ｅより高いことを要する。
【００５６】
ダイオード１３７は、ＳＩＴｈｙ１３４のゲートに正バイアスを与えた場合に流れる電流を阻止するため、即ち、ＳＩＴｈｙ１３４のゲートに正バイアスを与えた場合にＳＩＴｈｙ１３４が電流駆動とならないようにするために設けられる。
【００５７】
インダクタ１３３は、自己インダクタンスを有する誘導性素子として機能しており、その両端には、負荷１３９（ここでは、電極対）が並列接続される。なお、昇圧トランスの１次側をインダクタ１３３として用いて、昇圧トランスの２次側の両端に負荷１３９を接続すれば、電圧のピーク値がより高い電気パルスを得ることができる。
【００５８】
続いて、図７を参照して、ＩＥＳ回路の動作について説明する。図７においては、上から順に、ＦＥＴに与えられるゲート信号Ｖc、ＳＩＴｈｙの導通状態、インダクタに流れる電流ＩL、インダクタの両端に発生する電圧ＶL、ＳＩＴｈｙのアノード・ゲート間の電圧ＶAG（縦軸）の時間（横軸）に対する変化が示されている。
【００５９】
まず、時刻ｔ0にゲート信号ＶcがＯＦＦからＯＮに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間は導通状態となる。これにより、ＳＩＴｈｙ１３４のゲートがカソードに対して正バイアスされるので、ＳＩＴｈｙ１３４のアノード・カソード間は導通状態となり（図中の「Ａ−Ｋ導通」）、電流ＩLが増加し始める。
【００６０】
電流ＩLがピーク値ＩLPに達するあたりの時刻ｔ1にゲート信号ＶcがＯＮからＯＦＦに切り替わると、ＦＥＴ１３５のドレイン・ソース間が非導通状態となり、ＳＩＴｈｙ１３４のアノード・ゲート間が導通状態となる（図中の「Ａ−Ｇ導通」）。これにより、時刻ｔ2から時刻ｔ3にかけて、ＳＩＴｈｙ１３４における空乏層の拡大に同期して（図中の「空乏層拡大」）、電流ＩLが減少するとともに、電圧ＶL及び電圧ＶAGが急激に上昇する。
【００６１】
そして、時刻ｔ3において電圧ＶL及び電圧ＶAGが、それぞれピーク値ＶLp及びピーク値ＶAGpに達して電流ＩLの向きが反転した後は、時刻ｔ3から時刻ｔ4にかけて、ＳＩＴｈｙ１３４における空乏層の縮小に同期して（図中の「空乏層縮小」）、電流ＩLが増加するとともに、電圧ＶL及び電圧ＶAGが急激に低下する。
【００６２】
そして、時刻ｔ4においてＳＩＴｈｙ１３４が非導通状態となると（図中の「非導通」）、時刻ｔ5に向かって電流ＩLが減少するとともに、電圧ＶL及び電圧ＶAGは０になる。
【００６３】
ＩＥＳ回路により電気パルスを発生させて放電させる構成とすることにより、印加する電気パルスのパルス波形、パルス頻度を適宜変更することかできる。このため、可燃性気体の圧力変化、温度変化、又は組成変化等に応じて放電条件を最適化することができる。従って、内燃機関の燃焼室内部における、有限な寿命を有する活性種ラジカルの濃度を可能な限り高めた状態で点火することができる。なお、ＩＥＳ回路は、極めて小型に構成することが可能な回路である。具体的には、ＩＥＳ回路の体積は１００〜１０００ｍｌ程度と極めて小型であることから、車載用のパルス電源としても好適である。
【００６４】
また、ＩＥＳ回路のパルス電源は、放電に必要なエネルギーを蓄電するのに必要な時間は短く、概ね１０μｓ以下である。即ち、従来の回路に比して、単位時間当たりの放電回数を多くすることが可能であるため、最適なタイミングで点火することができ、点火の確実性を向上させることが可能である。ＩＥＳ回路が発生する電気パルスの電圧は、誘導性素子であるインダクタ１３３への誘導エネルギー蓄積時間、すなわち、ＦＥＴ１３５のオン時間で制御される。
【００６５】
なお、パルス電源を用いて発生させる電気パルスの電圧、間隔、回数、及びこれらの組み合わせは、放電条件に応じて任意に変更することができる。即ち、予めプログラミングされたアルゴリズムに従って、内燃機関の運転条件に応じてエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）からの信号により、最適な波形のパルス電圧列を印加することが可能である。
【００６６】
［３］放電の種類：
パルスストリーマ放電、及びファインパルスストリーマ放電は、いずれも放電の均一性に優れた非平衡放電である。このため、これらの放電の繰り返し数等を制御すれば、可燃性気体（混合気）の温度を従来の点火方法における点火温度まで上昇させることなく、活性種ラジカルを多量に含有する非熱平衡プラズマを、アーク放電を引き起こすのに要する高電圧を印加せずに効率的に発生させることができる。なお、電極の具体例としては、一般的な点火プラグを構成する電極である中心電極、及び外側（接地）電極等を挙げることができる。
【００６７】
本発明の内燃機関の点火方法を採用すれば、空燃比（Ａ／Ｆ）を大きく設定した混合気に点火した場合であっても、安定した状態でリーン燃焼させることができる。従って、本発明の内燃機関の点火方法は、リーンバーンエンジン等の内燃機関の点火方法として好適であり、燃費の向上、及び排出される二酸化炭素（ＣＯ2）量の低減にも寄与するものである。
【００６８】
図８は、電極対への電気パルスの印加によって引き起こされる放電の状態を示す模式図である。
【００６９】
図８に示すように、電気パルスのパルス幅が所定の値に達すると、正イオンが陰極８２に衝突する際に放出された２次電子によって新たな正イオンを発生させるグロー放電が引き起こされる。
【００７０】
一方、電気パルスの立ち上がり時の電圧Ｖの上昇率（電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ））が概ね３０〜５００ｋＶ／μｓである場合、陽極８１から陰極８２へ向かうストリーマ８３の成長が始まる。そして、ストリーマ８３の成長は、陽極８１と陰極８２との間に短いストリーマ８３が散点する初期段階で終了する。一方、パルス幅が更に広くなると、ストリーマ８３が本格的に成長し、陽極８１と陰極８２との間に枝分かれした長いストリーマ８３が存在する状態となる。本発明の内燃機関の点火方法では、ストリーマ８３の成長が進んで陽極８１と陰極８２とが導通してしまわないように、ストリーマ８３の成長の初期段階で放電を停止する。
【００７１】
なお、パルス幅が更に拡大すると、局部的な電流集中がおき、最終的にアーク放電が引き起こされる。
【００７２】
上述の説明で、電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）の範囲について「概ね」としているのは、これらは、陽極８１と陰極８２の間隔、陽極８１及び陰極８２の構造等の点火プラグの具体的構成に依存して変化するためである。従って、ファインパルスストリーマ放電となっているか否かは、立ち上がり時の電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）だけでなく、実際の放電を観察して判断すべきである。
【００７３】
図９は、ピーク電界強度とピーク電流密度の関係を示すグラフである。放電状態は、通常、パルス幅の長短、温度の高低、電圧の高低、電流の高低、及び気圧の高低の影響を受けて変化する。なお、図９に示すグラフは、金属電極放電ギャップ：１．５ｍｍ、プラグ陽極面積：φ２ｍｍ、プラグ陰極面積：２×３ｍｍ、圧力：１０気圧、温度：６０℃の条件下で放電を行って作成したものである。図９に示すように、電極間に電圧を印加していくと、あるピーク電界強度からグロー放電による電流が徐々に流れ始める。更に電圧を高めると、ピーク電流密度が急激に上昇する変曲点（第１変曲点）を経てファインパルスストリーマ放電に移行して、ピーク電流密度の上昇率が大きくなる。更に電圧を高めると、ピーク電界強度が徐々に減少し始める変曲点（第２変曲点）を経てパルスストリーマ放電に移行して、ピーク電流密度は増大する。更に電圧を高めると、ピーク電界強度はほとんど変化せずにピーク電流密度のみが高くなる変曲点（第３変曲点）を経てアーク放電に移行することとなる。
【００７４】
本明細書においては、放電開始から第１変曲点までの間に発生する放電を「グロー放電」、第１変曲点から第２変曲点までの間に発生する放電を「ファインパルスストリーマ放電」、第２変曲点から第３変曲点までの間に発生する放電を「パルスストリーマ放電」、第３変曲点以降に発生する放電を「アーク放電」という。
【００７５】
図１０は、パルスストリーマ放電発生時における、ピーク電界強度とピーク電流密度の経時変化を示すグラフである。また、図１１は、アーク放電発生時における、ピーク電界強度とピーク電流密度の経時変化を示すグラフである。図１０及び図１１に示すように、いずれの放電発生時においても、ピーク電界強度の上昇に伴ってピーク電圧密度も上昇する。但し、ピーク電圧密度の最大値は、アーク放電の場合は数〜１０Ａ／ｃｍ2にも達するのに対し、パルスストリーマ放電の場合は０．数〜数Ａ／ｃｍ2程度である。また、いずれの放電発生時においても、ピーク電界強度の下降に伴ってピーク電圧密度も下降する。しかしながら、アーク放電の場合はピーク電界強度の消失以降も引き続きピーク電流密度が観測されるのに対し、パルスストリーマ放電の場合はピーク電界強度が消失する前にピーク電流密度は観測されなくなる（消失する）。ピーク電流密度の半値幅を比較してみると、アーク放電の場合は数μｓ〜数ｍｓにもなるのに対し、パルスストリーマ放電の場合は２００ｎｓ以下と極めて短い。
【００７６】
本発明の内燃機関の点火方法においては、ピーク電流密度の半減値（消失裾引き）が、アーク放電に比して極端に短いパルスストリーマ放電、或いはファインパルスストリーマ放電を利用し、混合気の温度を従来の点火方法における点火温度まで上昇させることなく、活性種ラジカルを多量に含有する非熱平衡プラズマを、アーク放電を引き起こすのに要する高電圧を印加せずに効率的に発生させている。
【００７７】
パルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度は、３〜１５ｋＶ／ｍｍであることが好ましく、５〜１０ｋＶ／ｍｍであることが更に好ましく、７〜１０ｋＶ／ｍｍであることが更に好ましい。電気パルスの電界強度を上記範囲内とすることで、高効率なラジカル発生を実現することができる。
【００７８】
また、パルスストリーマ放電の立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）は、５０ｋＶ／μｓ以上であることが好ましく、１００〜５００ｋＶ／μｓであることが更に好ましく、２００〜３００ｋＶ／μｓであることが特に好ましい。電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）を上記範囲内とすることで、高効率なラジカル発生を実現することができる。
【００７９】
なお、ファインパルスストリーマ放電を引き起こす電気パルスの電界強度は、５〜１３ｋＶ／ｍｍであることが好ましく、７〜１３ｋＶ／ｍｍであることが更に好ましく、７〜１１ｋＶ／ｍｍであることが特に好ましい。電気パルスの電界強度を上記範囲内とすることで、高効率なラジカル発生を実現することができる。
【００８０】
［４］可燃性物質：
内燃機関で燃焼させる可燃性気体（混合気）には、可燃性物質と支燃性ガスが含有される。可燃性物質としては、一般的な内燃機関において燃焼させる従来公知のものを採用することができる。可燃性物質の具体例としては、メタン、プロパン、ガソリン、軽油、植物由来燃料、水素、及び合成化学燃料からなる群より選択される少なくとも一種を挙げることができる。
【００８１】
［５］支燃性ガス：
可燃性気体（混合気）に含有される支燃性ガスとしては、一般的な内燃機関において燃焼させる可燃性気体に含有されることのある、従来公知のものを採用することができる。支燃性ガスの具体例としては、空気、酸素、及びこれらの混合ガスを挙げることができる。
【００８２】
［６］希釈ガス：
可燃性気体（混合気）には、可燃性物質及び支燃性ガス以外の成分として、希釈ガスを含有させてもよい。希釈ガスとしては、一般的な内燃機関において燃焼させる可燃性気体に含有されることのある、従来公知のものを採用することができる。希釈ガスの具体例としては、窒素、二酸化炭素、及び燃焼排ガスからなる群より選択される少なくとも一種を挙げることができる。なお、本発明の内燃機関の点火方法においては、燃焼排ガスを循環させる（排ガス循環（ＥＧＲ））させることにより、窒素や二酸化炭素のリッチな不活性な希釈ガスを混合気に含有させた場合であっても安定した点火状態とすることができるといった利点がある。
【００８３】
［７］パルス電源と点火プラグの電極対との電気的な接続：
図１２、図１３及び図１４は、パルス電源と点火プラグの電極対との電気的な接続の形態を示す模式図である。
【００８４】
図１２に示す第１の電気的な接続の形態においては、パルス電源１０００と点火プラグ１００６の電極対１０１２とが直接的に接続される。例えば、パルス電源１０００の正出力端１００２が点火プラグ１００６の陽極１００８に接続され、パルス電源１０００の負出力端１００４が点火プラグ１００６の陰極１０１０に接続される。パルス電源１０００の負出力端１００５及び点火プラグ１００６の陰極１０１０が接地されていてもよい。
【００８５】
しかし、図１２に示す第１の電気的な接続の形態は、図１１に示すアーク放電を発生させやすい。そこで、図１１に示すアーク放電を抑制し図１０に示すパルスストリーマ放電を専ら発生させるために、望ましくは、図１３に示す第２の電気的な接続の形態又は図１４に示す第３の電気的な接続の形態が採用される。
【００８６】
図１３に示す第２の電気的な接続の形態及び図１４に示す第３の電気的な接続の形態においては、パルス電源１１００，１２００と点火プラグ１１０６，１２０６の電極対１１１２，１２１２とが抵抗を介して接続される。例えば、パルス電源１１００，１２００の正出力端１１０２，１２０２が抵抗１１１４，１２１４を介して点火プラグ１１０６，１２０６の陽極１１０８，１２０８に接続され、パルス電源１１００，１２００の負出力端１１０４，１２０４が点火プラグ１１０６，１２０６の陰極１１１０，１２１０に接続される。パルス電源１１００，１２００の負出力端１１０４，１２０４及び点火プラグ１１０６，１２０６の陰極１１１０，１２１０が接地されていてもよい。
【００８７】
抵抗１１１４，１２１４は、図１３に示すように、パルス電源１１００と点火プラグ１１０６とを接続する接続ケーブルに内蔵されていてもよいし、図１４に示すように、点火プラグ１２０６に内蔵されていてもよい。
【００８８】
「抵抗」は、レジスタンス成分を含んでいればよく、リアクタンス成分を含まない純抵抗である必要はない。当該レジスタンス成分の抵抗値は、５００〜２０００オームであることが望ましく、１０００オーム程度であることがさらに望ましい。抵抗値がこの範囲を下回ると、アーク放電を抑制する効果が得られにくくなり、抵抗値がこの範囲を上回ると、損失が大きくなりすぎるからである。
【００８９】
「点火プラグ」は、少なくとも陽極及び陰極を備え、望ましくは陽極及び陰極を固定する基体等も備える電極構造体である。本発明の内燃機関の点火方法には、公知の点火プラグを採用しうるが、公知の点火プラグとは構造が異なる点火プラグも採用しうる。
【実施例】
【００９０】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９１】
（実施例１）
点火プラグを備えたスパーク点火（ＳＩ）エンジンを使用し、以下に示す点火条件（１）（ＰＲＤ）に従い、回転数を１０００ｒｐｍに固定するとともに、空燃比（空気／燃料質量比、Ａ／Ｆ）を理論空燃質量比（Ａ／Ｆ＝１４．７〜２６．７）の範囲内で可変とし、かつ、点火タイミングをＭｉｎｉｍｕｍ  Ａｄｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｂｅｓｔ  Ｔｏｒｑｕｅ（ＭＢＴ）として点火を行った。なお、以下に示す運転モード（１）と運転モード（２）の両方を行った。
【００９２】
＜点火条件（１）（ＰＲＤ）＞
・全入力エネルギー：可変
・電気パルスの入力エネルギー制御法：ゲート時間幅による蓄積エネルギー制御
・電気パルスの入力パターン：ゲートパルス幅が３μｓ（半値幅＝２００ｎｓ）の電圧パルスを８回電極間に印加してパルスストリーマ放電を引き起こした。次いで、ゲートパルス幅が５．５μｓ（半値幅＝２００ｎｓ）の電圧パルスを２回電極間に印加してパルスストリーマ放電を引き起こした。なお、パルスストリーマ放電どうしの間隔は４０μｓとした。
・電源の一次側入力電圧：１５０Ｖ
・スパークギャップ（中心電極−外側（接地）電極間の距離）：１．５ｍｍ
【００９３】
＜運転モード（１）＞
吸引圧力を７０ｋＰａに維持して運転する運転モードであり、吸引空気総量を制御しつつ運転するモードである。
【００９４】
＜運転モード（２）＞
平均有効圧（ＩＭＥＰ）を４４０ｋＰａに維持して運転する運転モードであり、エンジン負荷を制御しつつ運転するモードである。
【００９５】
（比較例１）
以下に示す点火条件（２）（ＣＩＣ）に従うこと以外は、前述の実施例１と同様の操作により点火を行った。
【００９６】
＜点火条件（２）（ＣＩＣ）＞
・従来回路型点火を実施した。
・スパークギャップ（中心電極−外側（接地）電極間の距離）：０．５ｍｍ
【００９７】
（評価結果（１））
図１５に示す結果から、比較例１では、ＩＭＥＰ変動率が５％未満の安定領域で点火（運転）可能な最大空燃比（Ａ／Ｆ）は２０であるのに対し、実施例１では、最大空燃比（Ａ／Ｆ）２３まで安定に点火（運転）可能であることが明らかである。
【００９８】
即ち、本発明の内燃機関の点火方法は、実験容器のみならず、実際の内燃機関（エンジン）に点火する場合であっても有効であることが見出された。但し、従来の点火方法であっても、高エネルギーを負荷すれば希薄限界を伸ばせることはよく知られている。そこで、実施例１で用いた回路への供給エネルギーを、この回路における瞬時電圧と電流を測定することによって見積もったところ、約１４０ｍＪ／サイクルであり、従来の点火方法で供給されるエネルギーとほぼ同等であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、ガソリンエンジンをはじめとする内燃機関の点火方法として好適である。
【符号の説明】
【０１００】
８１：陽極、８２：陰極、８３：ストリーマ、１３：ＩＥＳ回路、１３１：低電圧直流電
源、１３２：コンデンサ、１３３：インダクタ、１３４：ＳＩＴｈｙ、１３５：ＦＥＴ、
１３６：ゲート駆動回路、１３７：ダイオード、１３９：負荷、ＰＳ：パルスストリーマ
放電、ＦＰＳ：ファインパルスストリーマ放電
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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