(57)【要約】【課題】内燃機関の点火を行う点火装置において、放電電圧の上昇を抑制しつつ、耐久性に優れた点火装置を提供する。【解決手段】中心電極１１０と接地電極１３０との間に中間電極１５０を設け、少なくとも中心電極１１０と中間電極１５０との間に形成される第１の静電容量ＣＳ１と中間電極１５０と接地電極１３０との間に形成される第２の静電容量ＣＳ２とを異なる容量に形成することにより、一方がその放電ギャップの絶縁耐圧以上の電圧に達したときに他方が低い電位に維持されるため、従来よりも遙かに低い放電電圧で、中心電極放電部１１０と中間電極１５０との間で発生する第１のトリガ放電ＴＲＧ１と中間電極１５０と接地電極１３０との間で発生する第２のトリガ放電ＴＲＧ２とのいずれか一方が開始され、次いで他方が連続的に開始される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に装着され、中心電極と接地電極と絶縁体とを含み、該中心電極と該接地電極との間に放電空間を有する点火プラグと、上記放電空間の絶縁を破壊するトリガ放電と大電流の放出とを行う高エネルギ電源とを具備し、上記内燃機関の点火を行う点火装置において、
上記中心電極と接地電極との間に中間電極を設け、少なくとも上記中心電極と上記中間電極との間に形成される第１の静電容量ＣＳ１と上記中間電極と上記接地電極との間に形成される第２の静電容量ＣＳ２とを異なる容量に設定したことを特徴とする点火装置。
【請求項２】
上記第１の静電容量ＣＳ１と上記第２の静電容量ＣＳ２との関係において、下記式１を満たす範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
ＣＳ１＜ＣＳ２・・・式１
【請求項３】
上記第１の静電容量ＣＳ１と上記第２の静電容量ＣＳ２との関係において、下記式２を満たす範囲に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の点火装置。
２．５・ＣＳ１＜ＣＳ２・・・式２
【請求項４】
上記中心電極と上記中間電極との最短距離は、上記中間電極と上記接地電極との最短距離よりも長く設定したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項５】
上記中間電極は、略環状に形成し、その内周壁を上記放電空間に露出せしめた中間電極放電部と、該中間電極放電部に延設して、外周方向に広がる略平板状の中間電極平板部とを具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項６】
上記中間電極平板部の外周縁に縁設して、軸方向基端側に向かって筒状に伸びる中間電極筒部を具備することを特徴とする請求項５に記載の点火装置。
【請求項７】
上記中間電極を複数設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項８】
上記複数の中間電極において、先端側に位置する中間電極ほど面積を大きく設定したことを特徴とする請求項７に記載の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火に用いられる点火装置の耐久性向上並びに小型化に関する。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼機関等の難着火性内燃機関の点火に用いられる着火性に優れた点火装置として、点火プラグの内側に区画した放電空間内に高電圧電源から高電圧の印加と大電流の供給とを行って該放電空間内の気体を高温、高圧のプラズマ状態にして機関燃焼室内に噴射して混合気の点火を行うプラズマ式点火装置について種々提案されている（例えば特許文献１、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９４２５７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、近年、燃費向上のため過給器による混合気の高過給化が図られており、高過給化に伴い圧縮混合気の絶縁耐圧が上昇し、点火装置の要求放電電圧が高くなる傾向にある。このため、電源容量の増大、配線容量の増大、絶縁性確保のための点火プラグの大型化等、点火装置の体格増加を招くが虞がある。また、放電電圧の上昇により、点火プラグの電極消耗が促進され、耐久性の低下を招く虞もある。
【０００４】
そこで、本願発明は、かかる実情に鑑み、内燃機関に装着され、内燃機関の点火を行う点火装置において、放電電圧の上昇を抑制しつつ、耐久性に優れた点火装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明では、内燃機関に装着され、中心電極と接地電極と絶縁体とを含み、中心電極と接地電極との間に放電空間を有する点火プラグと、上記放電空間の絶縁を破壊するトリガ放電と大電流の放出とを行う高エネルギ電源とを具備し、上記内燃機関の点火を行う点火装置において、上記中心電極と接地電極との間に中間電極を設け、少なくとも上記中心電極と上記中間電極との間に形成される第１の静電容量ＣＳ１と上記中間電極と上記接地電極との間に形成される第２の静電容量ＣＳ２とを異なる容量に設定する。
【０００６】
請求項１の発明によれば、上記第１の静電容量ＣＳ１に蓄積された電荷から上記中心電極と上記中間電極との間に形成された第１の放電ギャップにおける放電と、上記第２の静電容量ＣＳ２に蓄積された電荷から上記中間電極と上記接地電極との間に形成された第２の放電ギャップにおける放電とのいずれか一方の放電が先に開始され、他方の放電が僅かに遅れて開始される。
上記中間電極を介して上記中心電極から上記接地電極までの放電経路が２段階で形成される。このため、上記中心電極と上記接地電極との間で放電する場合に比べ遙かに低い放電電圧におけるトリガ放電によって上記放電空間内の絶縁が破壊され、次いで上記高エネルギ電源から大電流が放出され、上記放電空間内の気体を極めて高い温度のプラズマ状態化して上記内燃機関が点火される。
また、上記放電空間内における放電経路は長いほどプラズマ化される放電空間内の気体が多くなり、より高い温度、圧力でエネルギが内燃機関内に噴射され、本発明によれば、総放電経路の距離を長く維持して高い着火性を維持したまま、放電電圧を低減できる。
放電電圧の大幅な低減により、上記トリガ電源が小さくでき、さらに、高電圧に対する絶縁距離も短くできるので、点火装置の小型化が可能となる。
また、放電電圧の大幅な低減により、電極の消耗が抑制され、点火装置の耐久性が向上する。加えて、たとえ電極が消耗して電極間の距離が徐々に広がり、放電電圧が上昇してきたとしても、もともとの放電電圧を低い電圧で使い始めていることから、電源の放電能力を超えるまでに、長い時間にわたり使用できることになる。すなわち、トリガ放電の低電圧化、プラグ寿命の向上を図ることが可能となる。
従来、このような点火装置においては、電極が少しでも消耗したら点火プラグの寿命に達してしまうものと考えられていたが、本発明によれば、電極の消耗が開始しても安定した着火を持続でき、耐久性について、消耗を前提とした設計を行うことも可能となる。
【０００７】
請求項２の発明では、上記第１の静電容量ＣＳ１と上記第２の静電容量ＣＳ２との関係において、下記式１を満たす範囲に設定する。
ＣＳ１＜ＣＳ２・・・式１
【０００８】
請求項２の発明によれば、上記第１の静電容量ＣＳ１に蓄積された電荷が先に上記第１の放電空間に放電され、次いで上記第２の静電容量ＣＳ２に蓄積された電荷が上記第２の放電空間に放電される。したがって、放電電圧を小さくして、小型化が容易で耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【０００９】
より好ましくは、請求項３の発明のように、上記第１の静電容量ＣＳ１と上記第２の静電容量ＣＳ２との関係において、下記式２を満たす範囲に設定するのが望ましい。
２．５・ＣＳ１≦ＣＳ２・・・式２
【００１０】
請求項３の発明によれば、中間電極を介さず中心電極と接地電極との間で放電する場合における放電電圧の７０％以下の放電電圧でトリガ放電が実施可能となる。したがって、放電電圧を小さくして、小型化が容易で耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【００１１】
請求項４の発明のように、上記中心電極と上記中間電極との最短距離は、上記中間電極と上記接地電極との最短距離よりも長く設定しても良い。
【００１２】
請求項４の発明によれば、上記第２の静電容量ＣＳ２を上記第１の静電容量ＣＳ１よりも大きくすることができ、上記第１の静電容量ＣＳ１に蓄積された電荷が先に上記第１の放電空間に放電され、次いで上記第２の静電容量ＣＳ２に蓄積された電荷が上記第２の放電空間に放電される。したがって、放電電圧を小さくして、小型化が容易で耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【００１３】
また、請求項５の発明のように、上記中間電極は、略環状に形成し、その内周壁を上記放電空間に露出せしめた中間電極放電部と、該中間電極放電部に延設して、外周方向に広がる略平板状の中間電極平板部とを具備する構成としても良い。なお、上記中間電極平板部は、上記中間電極放電部の上端縁側に延設しても良いし、上記中間電極放電部の下端縁側に延設しても良い。
【００１４】
請求項５の発明によれば、上記第２の静電容量ＣＳ２を上記第１の静電容量ＣＳ１よりも大きくすることができ、上記第１の静電容量ＣＳ１に蓄積された電荷が先に上記第１の放電空間に放電され、次いで上記第２の静電容量ＣＳ２に蓄積された電荷が上記第２の放電空間に放電される。したがって、放電電圧を小さくして、小型化が容易で耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【００１５】
さらに、請求項６の発明のように、上記中間電極平板部の外周縁に縁設して、軸方向基端側に向かって筒状に伸びる中間電極筒部を具備する構成としても良い。なお、上記中間電極筒部は、上記中間電極平板部の上方基端側に向かって伸びるように延設しても良いし、上記中間電極平板部の下方先端側に向かって伸びるように延設しても良い。
【００１６】
請求項６の発明によれば、上記第１の静電容量ＣＳ１と上記第２の静電容量ＣＳ２との静電容量差を大きくし、さらに放電電圧を低減することができる。したがって、さらに耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【００１７】
請求項７に発明では、上記中間電極を複数設ける。
【００１８】
請求項７の発明によれば、それぞれの電極間の放電距離がさらに短くなり、それぞれの電極間の絶縁耐圧が下がり、さらに放電電圧を低減できる。したがって、さらに耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【００１９】
請求項８の発明では、上記複数の中間電極において、先端側に位置する中間電極ほど面積を大きく設定する。
【００２０】
請求項８の発明によれば、先端側ほど電極間に形成される静電容量が大きくなり、電極間に電圧分布が発生し、各静電容量に応じた電位で順次放電が起こるためさらに放電電圧を低減することができる。したがって、さらに耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態における点火装置１について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における点火装置１の概要を示す構成図、図２（ａ）は、点火プラグ１０の要部を示す断面図、（ｂ）は、点火プラグ１０の要部を示す等価回路図、図３は本発明の第１の実施形態における点火装置１に用いられる高エネルギ電源３０及び内燃機関２０の具体例を示す構成図である。なお、以下の説明において、図の上側を基端側、下側を先端側と称す。
【００２２】
図１に示すように、点火装置１は、内燃機関２０に装着される点火プラグ１０と、点火プラグ１０に電気エネルギを印加する高エネルギ電源３０とを具備し、高エネルギ電源３０から点火プラグ１０に供給された電気エネルギを内燃機関２０の燃焼室２００内に放出して内燃燃機関２０の点火を行う。
【００２３】
点火プラグ１０は、長軸状に伸びる中心電極１１と、中心電極１１の外周を覆う略筒状の絶縁体１２と、絶縁体１２の外周を覆う略筒状のハウジング１３と、ハウジング１３の先端に連なる接地電極１３０と中心電極１１と接地電極１３との間に高エネルギ電源３０からの供給された電気エネルギを放出する放電空間１４０が区画され、中心電極１１と接地電極１３０との間には本発明の要部である中間電極１５０が形成されている。
【００２４】
中心電極１１は、略長軸状に形成され、先端側には中心電極放電部１１０が形成され、基端側には、高エネルギ電源３０に接続される中心電極端子部１１２が形成され、中心電極放電部１１０と中心電極端子部１１２とは中心電極中軸部１１１によって接続されている。中心電極放電部１１０は、例えばイリジウム、イリジウム合金等の耐熱性に優れた導電性材料によって形成されている。中心電極中軸部１１１、中心電極端子部１１２は、鉄鋼材料、銅、ニッケル等の良電導性で高熱伝導性の金属材料によって形成されている。
【００２５】
絶縁体１２は、耐熱性、機械的強度、高温における絶縁耐力、熱伝導率などに優れた高純度のアルミナ等の絶縁性セラミック材料を用いて略筒状に形成された絶縁体１２０によって構成され、内側に中心電極１１を保持している。絶縁体基体１２０の基端側は、コルゲート状に形成され延面距離を長くした絶縁体頭部１２３が形成され、中心電極端子部１１２とハウジング１３との電気絶縁性を確保している。絶縁体基体１２０の中腹には、外径大となる絶縁体係止部１２１が形成され封止部材等を介して、ハウジング１３内に固定されている。絶縁体基体１２０の先端側には、中心電極放電部１１０の先端よりも下方に伸びる絶縁体先端部１２３が延設され、中心電極放電部１１０の先端面と絶縁体先端部１２３の内周壁と接地電極１３０の内周壁とによって放電空間１４０が区画されている。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、絶縁体先端部１２３の中心電極放電部１１０の先端から接地電極１３０の先端に至る放電ギャップＧＰ０の中間位置には、中間電極１５０が形成されている。中間電極１５０は、中心電極放電部１１０と同様のイリジウムなどの耐久性に優れた金属材料を用いて略環状に形成されている。さらに、中間電極１５０の先端側には中間電極１５０に接続してドーナツ円盤状の中間電極平板部１５１が形成され、さらに、中間電極平板部１５１の外周縁に接続して基端側に筒状に伸びる中間電極筒部１５２が形成されている。中間電極平板部１５１と中間電極筒部１５２とは、銅等の導電性、伝熱性に優れた金属材料が用いられている。なお、本実施形態において、中間電極平板部１５１は、中間電極１５０の上端縁側に延設しても良いし、中間電極１５０の下端縁側に延設しても良い。さらに、中間電極筒部１５２は、中間電極平板部１５１の上方基端側に向かって伸びるように延設しても良いし、中間電極平板部１５１の下方先端側に向かって伸びるように延設しても良い。
【００２７】
なお、中間電極１５０、中間電極平板部１５１、中間電極筒部１５２は、絶縁体先端部１２３を二重筒状に形成し、その内側に導電性材料で形成した中間電極１５０、中間電極平板部１５１、中間電極筒部１５２を収納する構造としても良い。
また、二重筒の内側に配設した筒状部の先端外周面にメッキ、印刷、蒸着等により中間電極１５０、中間電極平板部１５１、中間電極筒部１５２を形成した後、その外側を覆うように筒状部材を嵌着し基端側を封止部材１６０で固着する構造としても良い。
さらに、絶縁体先端部１２３を成形する際に、絶縁材料中に導電性材料を中間電極１５０、中間電極平板部１５１、中間電極筒部１５２に相当する部分に埋め込んで一体的に焼成した構造でも良い。
【００２８】
ハウジング１３は、炭素鋼（例えばＳ１５Ｃ）等の金属を用いて略筒状に形成されている。ハウジング１３の先端側には絶縁体先端部１２３を覆うように接地電極１３０が形成されている。さらに接地電極１３０には、絶縁体先端部１２３内側に設けられた放電空間１４０に連通する接地電極開口部１３１が形成され、絶縁体先端部１２３の下端縁との界面に、イリジウム等の耐久性に優れた金属からなる接地電極放電部１５２が形成されている。接地電極１３０に連なるハウジング１３の先端部は側面電極１３２を構成し、側面電極１３２の外周には、内燃機関２０に固着するためのネジ部１３３が形成されている。ハウジング１３の基端側外周には、ネジ部１３３をネジ締めするためのナット部１３４が形成され、さらに基端側には、絶縁体１２を固定する加締め部１３５が形成されている。
【００２９】
中心電極放電部１１０の先端から中間電極１５０の基端側端部までの距離を第１の放電ギャップＧＰ１とし、中間電極１５０の先端側端部から接地電極放電部１５２の基端側端部までの距離を第２の放電ギャップＧＰ２としたとき、本実施形態においては、第１の放電ギャップＧＰ１と第２の放電ギャップＧＰ２とが等しく設定されている。
絶縁体先端部１２３は絶縁性を有するとともに、所定の比誘電率εを有しており、中心電極放電部１１０と中間電極１５０との間には、第１の静電容量ＣＳ１が形成され、中間電極平板部１５１と接地電極放電部１５３との間には、第２の静電容量ＣＳ２が形成されている。これを等価回路で示すと図２（ｂ）のようになり、第１の放電ギャップＧＰ１と第２の放電ギャップＧＰ２とが直列に接続され、第１の放電ギャップＧＰ１と並列に第１の静電容量ＣＳ１が接続され、第２の放電ギャップＧＰ２と並列に第２の静電容量ＣＳ２が接続された状態となっている。
なお、中間電極筒部１５２の外周縁と側面電極１３２との間を絶縁する絶縁体１２３の肉厚ｔＩＮＳは、両電極間で絶縁リークしない耐圧限界まで薄くすることによって中間電極１５０と接地電極１３０との間に形成される第２の静電容量ＣＳ２を大きくするのが望ましい。
【００３０】
本実施形態において、高エネルギ電源３０は、図３に示すように、第１の電源３１０と、第１の電源３１０を開閉するイグニションスイッチ３１１と、電源３１０の電圧を昇圧する点火コイル３１２と、点火コイル３１２を開閉駆動するスイッチング素子を含むイグナイタ３１３と、イグナイタ３１３を駆動制御するＥＣＵ４０と、点火コイル３１２に発生するニ次電圧を整流する整流素子３１４と、ノイズ低減用抵抗３１５とによって構成されるトリガ放電用高電圧回路と、抵抗３２１を介してコンデンサ３２２を充電する第２の電源３２０とコンデンサ３２２から放電される大電流を整流する整流素子３２３とによって構成されるプラズマ発生用電流回路とによって構成されている。
【００３１】
本実施形態において、内燃機関２０は、過給混合燃焼機関であり、排気筒２２０から排出される燃焼排気によって回転するタービンによって高速回転する過給器ＴＲＢによって圧縮された空気が吸気されている。
シリンダヘッド２０１とシリンダ２０２とシリンダ２０２内を昇降するピストン２０２とによって燃焼室２００が区画され、吸気筒２１１を開閉する吸気バルブ２１０と排気筒２２１を開閉する排気バルブ２２０とが設けられ、過給器ＴＲＢによって圧縮された空気はインタークーラＣＬＩＮＴによって冷却され、吸気筒２１１に送られ、燃焼排気の一部は、ＥＧＲクーラーＣＬＥＧＲを経てＥＧＲバルブＶＥＧＲの開閉によって吸気筒２１１へ環流し、燃焼効率を向上している。
燃焼室２００内には図略の燃料噴射弁から高圧燃料が噴射される。
イグニションスイッチ３１１が閉じられると、点火コイル３１２の一次側に電源３１０の電圧が印加され、ＥＣＵ４０からの点火信号に従って、イグナイタ３１３が開閉されると、電磁誘導により点火コイル３１２の二次側に高電圧が発生し、点火プラグ１０に印加され、放電空間１４０内の絶縁を破壊する放電電圧に達するとトリガ放電が開始される。
トリガ放電と同時に、第２の電源３２０からコンデンサ３２２に蓄えられたエネルギが放電空間１４０内に一気に放出され、放電空間１４０内の気体が高温・高圧のプラズマ状態ＰＬＺとなり、放電空間１４０の先端に設けられた開口部１３１から噴射され、燃焼室２００内の混合気が点火される。
【００３２】
このとき、図３に示すような過給混合エンジンでは、燃焼室２００内の圧力が高くなり、絶縁耐圧が上昇する。しかしながら本発明の点火プラグ１０によれば、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間に中間電極１５０が形成されているので放電電圧の上昇が抑制される。
かかる本発明の効果について、図４(ａ)、（ｂ）に示す比較例１、比較例２と対比しながら説明する。
図４（ａ）は、比較例１として、従来の点火プラグ１０ｚの要部断面図を示す。比較例１では、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間に本発明の要部である中間電極が形成されていない。
図４（ｂ）は、比較例２として、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間に中間電極１５０が設けられ、中心電極放電部１１０と中間電極１５０との間の第１の静電容量ＣＳ１ｘと、中間電極１５０と接地電極１３０との間の第２の静電容量ＣＳ２ｘとを等しく設定した点火プラグ１０ｘの要部断面図を示す。
中心電極放電部１１０の下端から中間電極１５０上端までの最短距離ＧＰ１と中間電極１５０の下端から接地電極１３０の上端までの最短距離ＧＰ２とが等しくなるように、例えば１．５ｍｍに設定してある。
【００３３】
過給混合機関２０の燃焼室２００内の単位絶縁耐圧ρが６．７ｋＶ／ｍｍであるとした場合、図５（ａ）に比較例１として示すように、従来の点火プラグ１０ｚでは、放電電圧Ｖ０ｚは、６．７×３．５＝２３．４５ｋＶとなっている。
一方、図５（ａ）に比較例２として示すように、中心電極放電部１１０から中間電極１５０までの第１の放電電位Ｖ１ｘと中間電極１５０から接地宴曲１３０までの第２の放電電位Ｖ２ｘとは等しく、それぞれ、６．７×１．５＝１０ｋＶとなっており、第１の静電容量ＣＳ１と第２の静電容量ＣＳ２とが等しい場合、高エネルギ電源３０から点火プラグ１０ｘに高電圧が印加されると、第１のトリガ放電ＴＲＧ１と第２のトリガ放電ＴＲＧ２とは同時に発生するので、放電電位Ｖ０ｘ＝Ｖ１ｘ＋Ｖ２ｘは２０ｋＶとなる。比較例２では、中間電極１５０の厚み分だけ放電距離が短くなるので比較例１に比べて僅かに放電電位が降下する。
【００３４】
本発明の第１の実施形態において、放電空間１４０の内径φＤ１は、１．３ｍｍに形成され、絶縁体先端部１２３の外径φＤ２は、５．８ｍｍに形成され、中心電極放電部１１０から接地電極放電部１５３までの距離ＧＰ０は、３．５ｍｍに形成され、第１の放電ギャップＧＰ１、第２の放電ギャップＧＰ２は、どちらも１．５ｍｍに形成されており、中間電極１５０に連なる中間電極筒部１５２の内径はφ４．８ｍｍに形成されている。また、第１の静電容量ＣＳ１は約１．５ｐＦであり、第２の静電容量ＣＳ２は約３．０ｐＦとなるように中間電極平板部１５１、中間電極筒１５２の寸法を設定してあり、本発明の点火プラグ１０を用いた場合の効果を実施例１として図５（ｂ）に比較例1と共に示す。
【００３５】
第１の静電容量ＣＳ１に蓄積される電荷Ｑと第2の静電容量ＣＳ２に蓄積される電荷Ｑとは等しく、第１の静電容量ＣＳ１の電位Ｖ１が第1の放電ギャップＧＰ１の絶縁を破壊する電位、即ち、６．７×１．５＝１０ｋＶに達したとき、第２の静電容量ＣＳ２の電位Ｖ２は（ＣＳ１／ＣＳ２）・Ｖ１、即ち、（１．５／３．０）×１０＝５ｋＶとなり、高エネルギ電源３０から印加された放電電圧Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２＝１５ｋＶに達すると中心電極放電部１１０から中間電極１５０までの絶縁が破壊され第１のトリガ放電ＴＲＧ１が開始される。
このとき、中間電極１５０と接地電極１３０との間の電位は５ｋＶであるので放電は起こらず、中心電極放電部１１０と中間電極１５０との間に放電経路が形成され、等電位となり、高エネルギ電源３０から中間電極１５０と接地電極１３０との間に高電圧が印加され中間電極１５０と接地電極１３０との間の電位が１０ｋＶに達するとこの間で第２のトリガ放電ＴＲＧ２が開始される。
したがって、比較例１に比べて３０％以上低い放電電圧によって、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間の絶縁が中間電極１５０を介して破壊され、トリガ放電が極短い時間で段階的になされ、引き続き高エネルギ電源３０から大電流の放出がなされ、放電空間１４０内の気体が高温高圧のプラズマ状態となって機関燃焼室２００内に放出され、機関２０の点火が行われる。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、放電電圧Ｖ０は第２の静電容量ＣＳ２を第１の静電容量ＣＳ１に比べて大きくすることによって低減できることが判明した。
また、図６（ｂ）に示すように、中心電極放電部１１０から接地電極１３０までの放電ギャップＧＰ０を固定し、第１の放電ギャップＧＰ１を大きくし、第２の放電ギャップＧＰ２を小さくすると、中心電極放電部１１０から中間電極１５０までの第１の絶縁耐圧は上昇し、中間電極１５０から接地電極１３０までの第２の絶縁耐圧は下降する。したがって、第１の放電ギャップＧＰ１を所定の値（例えば１．２６ｍｍ）に設定したとき、第１の絶縁耐圧と第２の絶縁耐圧は等しくなり、この時放電電圧Ｖ０が最も小さくなる。
【００３７】
図７（ａ）に本発明の第２の実施形態における点火プラグ１０ａの要部断面図を示し、（ｂ）に、本実施形態の効果を示す。
本実施形態においては、絶縁体１２３の先端側の一部を窪ませ、その分、接地電極１３０の一部を隆起させた接地電極隆起部１３６を形成し、中間電極平板部１５１と接地電極隆起部１３６との距離を短くすることによって第２の静電容量ＣＳ２ａをさらなる拡大を図っている。
本実施形態においては、第１の静電容量ＣＳ１（１．５ｐＦ）に対して第２の静電容量ＣＳ２（４．２５ｐＦ）が約２．５倍となっており、本図（ｂ）に実施例２として示すように、比較例１に対して４０％以上の放電電圧低減が可能となっている。
【００３８】
図８（ａ）に、本発明の第３の実施形態における点火プラグ１０ｂの要部を示す。本実施形態のように中間電極平板部１５１の一部を接地電極１３０側に屈曲させることによって、第１の放電ギャップＧＰ１、第２の放電ギャップＧＰ２を一定に保ったまま、第２の静電容量ＣＳ２を増加させることもできる。
また、図８（ｂ）に、本発明の第４の実施形態における点火プラグ１０ｃの要部を示す。本実施形態のように中間電極１５０を中心電極放電部１３０側に近づけて第１の放電ギャップＧＰ１ｃを短くし、第２の放電ギャップＧＰ２ｃを短くした構成でも良い。本実施形態にいては、第１の絶縁耐圧と第２の絶縁耐圧は等しくなり、この時、放電電圧Ｖ０が最も小さくなる。
【００３９】
図９（ａ）に、本発明の第５の実施形態における点火プラグ１０ｄの要部を示す。本実施形態のように中間電極１５０ｄと中間電極平板部１５１ｄとを一体で形成し、さらに中間電極平板部１５１ｄの肉厚を外周方向に向かって徐々に薄くしても良い。このような構成でも上記実施形態と同様に、第１の静電容量ＣＳ１ｄと第２の静電容量ＣＳ２ｄとの間に容量差が発生し、第１のトリガ放電ＴＲＧ１と第２のトリガ放電ＴＲＧ２とのタイミングをずらせて放電電圧Ｖ０を低減することができる。
【００４０】
また、図９（ｂ）に、本発明の第６の実施形態における点火プラグ１０ｅの要部を示す。本実施形態のように中間電極１５０ｅを複数設けても良い。なお、本実施形態においては、中間電極１５０ｅは、先端側ほど中間電極平板部１５１ｅが大きくなるように形成され、第１の静電容量ＣＳ１ｅ、第２の静電容量ＣＳ２ｅ、第３の静電容量ＣＳ３ｅが徐々に大きくなっている。さらに、中間電極平板部１５１ｅと側面電極１３２との間を絶縁する絶縁体１２３の肉厚が最も薄くなるｔＩＮＳ２においても絶縁破壊しない厚みが確保されている。
【００４１】
さらに、上記実施形態においては、絶縁体１２内部に放電空間を形成して、放電空間内の気体をプラズマ状態にして噴射する点火プラグについて説明したが、図１０に示すように、本発明の第７の実施形態における点火プラグ１０ｆは、長軸状に伸びる中心電極放電部１１０ｆの外周を筒状の絶縁体先端部１２３ｆで覆い、さらにその外周を筒状の側面電極１３２ｆ及び接地電極１３０ｆで覆い、絶縁体先端部１２３ｆの下面側に放電空間１４０ｆを形成し、中心電極放電部１１０ｆと接地電極１３０ｆとの間に段付き筒状の中間電極１５０ｆを形成している。
点火プラグ１０ｆは、いわゆる沿面放電プラグを構成し、絶縁体先端部１２３ｆの下端面に形成された略環状の放電空間１４０ｆでトリガ放電が発生し、次いで大電流が放出され、放電空間１４０ｆ近傍の気体をプラズマ化して点火を行うことができる。このような点火プラグ１０ｆにおいても中間電極１５０ｆを介して第１のトリガ放電ＴＲＧ１と第２のトリガ放電ＴＲＧ２とがごく短い間に２段階で発生するため、放電電圧が低減され、耐久性に優れた点火装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】は、本発明の第１の実施形態における点火装置１の概要を示す構成図。
【図２】（ａ）は、本発明の第1の実施形態における点火プラグの詳細を示す要部断面図、（ｂ）は、その等価回路図。
【図３】は、本発明の第１の実施形態における点火装置に用いられる高エネルギ電源及び内燃機関の具体例を示す構成図。
【図４】（ａ）は、比較例として示す従来の点火プラグの要部断面図、（ｂ）は、比較例として示す中間電極を有する点火プラグの要部断面図。
【図５】（ａ）は、比較例として示す従来の点火プラグと中間電極を有する点火プラグの特性図、（ｂ）は、比較例と共に本発明の効果を示す特性図。
【図６】（ａ）は、本発明の第１の実施形態における静電容量比に対する放電電圧低減効果を示す特性図、（ｂ）は、放電距離の最適条件を示す特性図。
【図７】（ａ）は、本発明の第２の実施形態における点火プラグの要部断面図、（ｂ）は、その効果を示す特性図。
【図８】（ａ）は、本発明の第３の実施形態における点火プラグの要部断面図、（ｂ）は、本発明の第４の実施形態における点火プラグの要部断面図。
【図９】（ａ）は、本発明の第５の実施形態における点火プラグの要部断面図、（ｂ）は、本発明の第６の実施形態における点火プラグの要部断面図。
【図１０】は、本発明の第７の実施形態における点火プラグの要部断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１  点火装置
１０  点火プラグ
１１  中心電極
１１０  中心電極放電部
１２  絶縁体
１２３  絶縁体先端部
１３  ハウジング
１３０  接地電極
１４０  放電空間
１５０  中間電極
１５１  中間電極平板部
１５２  中間電極筒部
２０  内燃機関
２００  燃焼室
３０  高エネルギ電源
ＧＰ１  第1の放電ギャップ
ＧＰ２  第２の放電ギャップ
ＣＳ１  第１の静電容量
ＣＳ２  第２の静電容量
ＴＲＧ１  第１のトリガ放電
ＴＲＧ２  第２のトリガ放電
【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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