(57)【要約】【課題】特別な電気的構成をすることなく、要求電圧の低減と点火性能の向上とを両立できるエンジン点火装置および点火プラグ、ならびにそれらを用いたエンジンを提供する。【解決手段】中心電極１１と接地電極１２とから構成されるギャップに電圧を印加して火花放電を生じさせるようになされた点火装置３であって、中心電極１１とは別に、中心電極１１と同極性または逆極性の電圧を印加する補助電極１３が設けられ、当該補助電極１３は、中心電極１１と接地電極１２との間に印加される電圧以下で、かつ、火花放電を生じない電圧が印加され、この印加される電圧によって生じる補助電極１３と接地電極１２との間の電界Ｅｆ２、または補助電極１３と中心電極１１との間の電界Ｅｆ３が、前記ギャップに及ぶように位置決めされ、補助電極１３に電圧を印加している時間が、中心電極１１と接地電極１２との間に電圧を印加している時間を含むように制御される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と接地電極とから構成されるギャップに電圧を印加して火花放電を生じさせるようになされた点火装置であって、
中心電極とは別に、中心電極と同極性または逆極性の電圧を印加する補助電極が設けられ、
当該補助電極は、中心電極と接地電極との間に印加される電圧以下で、かつ、火花放電を生じない電圧が印加され、この印加される電圧によって生じる補助電極と接地電極との間の電界、または補助電極と中心電極との間の電界が、前記ギャップに及ぶように位置決めされ、
補助電極に電圧を印加している時間が、中心電極と接地電極との間に電圧を印加している時間を含むように制御されることを特徴とする点火装置。
【請求項２】
接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、中心電極からの距離と接地電極からの距離とがそれぞれ遠くなる位置に補助電極が設けられ、中心電極と補助電極との間または接地電極と補助電極との間に印加される電圧は、接地電極と中心電極との間に印加される電圧より早くまたは同時に印加されるようになされた請求項１記載の点火装置。
【請求項３】
接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、接地電極からの距離が遠くなる位置に補助電極が設けられ、当該補助電極に印加される電圧は、中心電極に印加する電圧の供給源から取る構成となされ、中心電極と補助電極とに同時に同電位の電圧が印加されるようになされた請求項１記載の点火装置。
【請求項４】
接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、中心電極からの距離が遠くなる位置に補助電極が設けられるとともに、中心電極と補助電極とが逆極性となされ、中心電極に印加される電圧は、中心電極と接地電極との間および中心電極と補助電極との間に印加されるようになされた請求項１記載の点火装置。
【請求項５】
請求項３記載の点火装置に用いられる点火プラグであって、
中心電極と補助電極とが同電位で設けられ、
当該補助電極は、接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、接地電極から補助電極までの距離が遠くなり、かつ、印加される電圧によって生じる電界が、前記ギャップに及ぶ位置に設けられたことを特徴とする点火プラグ。
【請求項６】
中心電極から分岐して補助電極が設けられることによって同電位となされた請求項５記載の点火プラグ。
【請求項７】
電気放電用導体が分岐され、当該分岐した電気放電用導体に、中心電極および補助電極が設けられることによって同電位となされた請求項５記載の点火プラグ。
【請求項８】
請求項４記載の点火装置に用いられる点火プラグであって、
中心電極の電気放電用導体と、補助電極の電気放電用導体とがそれぞれ独立して設けられ、
補助電極は、接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、中心電極から補助電極までの距離が遠くなり、かつ、印加される電圧によって生じる電界が、前記ギャップに及ぶ位置に設けられたことを特徴とする点火プラグ。
【請求項９】
請求項１ないし４の何れか１に記載の点火装置を備えたエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関におけるエンジンの点火装置と、それに用いることができる点火プラグ、ならびにそれらを用いたエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関における混合気の点火装置として、主電極とは別に、補助電極を持つものが知られている。
【０００３】
例えば、従来より、このような補助電極を有する点火装置としては、放電のための電気的構成である中心電極および接地電極と、マイクロ波の導入および放射のための電気的構成であるマイクロ波放射アンテナとを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の点火装置としては、電気放電用の陰極と、当該陰極に対する電極間距離の異なる第一陽極および第二陽極とを具備し、陰極との電極間距離が短い第一陽極との間に電圧を印加して電気放電を検出した後、陰極との電極間距離が長い第二陽極との間に電圧を印加し、これによって陰極から第二陽極までの長い電極間距離において放電できるように構成されたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、他の点火装置としては、アーク放電を起こすための主高圧電極および主接地電極と、アーク放電前に放電領域にプラズマ雰囲気を生成させておくための補助電極とを備えたものが提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３８０２６号公報
【特許文献２】特開平５−２７２４４１号公報
【特許文献３】特開２００７−３２３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の特許文献1記載の点火装置の場合、放電のための電気的構成とは別に、マイクロ波を発生させるための電気的構成が必要となり、システム全体が煩雑となってしまう。
【０００８】
また、上記従来の特許文献２および特許文献３記載の点火装置の場合、主電極と補助電極とに電圧を印加するタイミングが異なるため、電界の効果が利用できておらず、要求電圧の低減効果が十分に果たせていない。また、火炎核の周辺には冷却損失を発生させる電極構造体が存在し、スムーズな火炎成長を妨げている。
【０００９】
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、要求電圧の低減と点火性能の向上および燃焼性（火炎伝播速度）の向上とを両立させることができるエンジン点火装置および点火プラグ、ならびにそれらを用いたエンジンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係る点火装置は、中心電極と接地電極とから構成されるギャップに電圧を印加して火花放電を生じさせるようになされた点火装置であって、中心電極とは別に、中心電極と同極性または逆極性の電圧を印加する補助電極が設けられ、当該補助電極は、中心電極と接地電極との間に印加される電圧以下で、かつ、火花放電を生じない電圧が印加され、この印加される電圧によって生じる補助電極と接地電極との間の電界、または補助電極と中心電極との間の電界が、前記ギャップに及ぶように位置決めされ、補助電極に電圧を印加している時間が、中心電極と接地電極との間に電圧を印加している時間を含むように制御されるものである。
【００１１】
上記点火装置は、接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、中心電極からの距離と接地電極からの距離とがそれぞれ遠くなる位置に補助電極が設けられ、中心電極と補助電極との間または接地電極と補助電極との間に印加される電圧は、接地電極と中心電極との間に印加される電圧より早くまたは同時に印加されるようになされたものであってもよい。
【００１２】
上記点火装置は、接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、接地電極からの距離が遠くなる位置に補助電極が設けられ、当該補助電極に印加される電圧は、中心電極に印加する電圧の供給源から取る構成となされ、中心電極と補助電極とに同時に同電位の電圧が印加されるようになされたものであってもよい。
【００１３】
上記点火装置は、接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、中心電極からの距離が遠くなる位置に補助電極が設けられるとともに、中心電極と補助電極とが逆極性となされ、中心電極に印加される電圧は、中心電極と接地電極との間および中心電極と補助電極との間に印加されるようになされたものであってもよい。
【００１４】
上記課題を解決するための本発明の点火プラグは、上記点火装置に用いられる点火プラグであって、中心電極と補助電極とが同電位で設けられ、当該補助電極は、接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、接地電極から補助電極までの距離が遠くなり、かつ、印加される電圧によって生じる電界が、前記ギャップに及ぶ位置に設けられたものである。
【００１５】
上記点火プラグは、中心電極から分岐して補助電極が設けられることによって同電位となされたものであってもよい。
【００１６】
上記点火プラグは、電気放電用導体が分岐され、当該分岐した電気放電用導体に、中心電極および補助電極が設けられることによって同電位となされたものであってもよい。
【００１７】
上記点火プラグは、上記点火装置に用いられる点火プラグであって、中心電極の電気放電用導体と、補助電極の電気放電用導体とがそれぞれ独立して設けられ、補助電極は、接地電極から中心電極までのギャップの距離よりも、中心電極から補助電極までの距離が遠くなり、かつ、印加される電圧によって生じる電界が、前記ギャップに及ぶ位置に設けられたものであってもよい。
【００１８】
上記課題を解決するための本発明に係るエンジンは、上記点火装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、中心電極とは別に、中心電極と同極性または逆極性の電圧を印加する補助電極を設け、当該補助電極からは、中心電極と接地電極との間に印加される電圧以下で、かつ、火花放電を生じない電圧を印加し、この印加される電圧によって生じる補助電極と接地電極との間の電界、または補助電極と中心電極との間の電界が、前記ギャップに及ぶように位置決めし、補助電極に電圧を印加している時間が、中心電極と接地電極との間に電圧を印加している時間を含むように制御しているので、補助電極による電界が発生しているところに、中心電極から接地電極への火花放電が行われることとなる。したがって、火花放電時に中心電極に必要とされる要求電圧の低下を図ることができ点火性の改善を図ることができると同時に、冷却損失の大きな火花ギャップ構造体から（帯電した）火炎核をすみやかに移送することが可能となり、燃焼限界を向上させることができる。また、点火後の火炎伝播速度も増加する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る点火プラグの全体構成の概略を示す部分断面図である。
【図２】図１に示す点火プラグの電極部の部分拡大図である。
【図３】本発明に係るエンジンを示す部分断面図である。
【図４】本発明に係る点火装置の全体構成の概略を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る点火プラグの構成を示す概略図である。
【図６】本発明のさらに他の構成に係る点火プラグを用いた点火装置の全体構成の概略を示すブロック図である。
【図７】（ａ）ないし（ｅ）は本発明における補助電極の電圧の設定を説明するグラフであって、（ａ）は補助電極への印加電圧とシリンダ内圧力との関係を示し、（ｂ）は補助電極への印加電圧と要求電圧との関係を示し、（ｃ）ないし（ｅ）は同図（ａ）（ｂ）の各状態Ａ，Ｂ，Ｃにおける放電時間と要求電圧との関係を示している。
【図８】エンジンの各圧力状態において、補助電界の有無によるシリンダ内圧力の変化を示すグラフである。
【図９】本発明のさらに他の構成に係る点火装置の全体構成の概略を示すブロック図である。
【図１０】図９における点火プラグの電極部の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１および図２は本発明に係る点火プラグ１を示し、図３は同点火プラグ1を用いたエンジン２を示し、図４は同点火プラグ１を用いた点火装置３を示している。
【００２３】
本発明に係る点火プラグ１は、中心電極１１と接地電極１２との間に電圧を印加して火花放電を生じさせるようになされたものであって、中心電極１１から分岐して補助電極１３が設けられ、接地電極１２から中心電極１１までのギャップの距離Ｔ１よりも、接地電極１２から補助電極１３までの距離Ｔ２が遠くなる位置に、当該補助電極１３が設けられたものである。
【００２４】
点火プラグ１は、電圧ターミナル１４からの電圧を、電気放電用導体１５を介して中心電極１１に印加するようになされている。電気放電用導体１５の外周は絶縁体碍子１６によって保護されている。絶縁体碍子１６の中心電極１１側の下半部は、接地電極１２を備えた主体金具１７が設けられており、この接地電極１２と中心電極１１とのギャップで火花放電するようになされている。
【００２５】
中心電極１１は、電圧ターミナル１４から電気放電用導体１５を介して電気的に接続されており、点火プラグ１の一端の略中心から突出するように設けられている。
【００２６】
接地電極１２は、主体金具１７の周縁から立ち上げられ、約直角に屈曲してその先端部１２ａが中心電極１１の直上の位置に来るようになされている。この接地電極１２の先端部１２ａと中心電極１１の先端部１１ａとのギャップで、放電するように構成されている。
【００２７】
補助電極１３は、中心電極１１の基端部から分岐して設けられている。この補助電極１３は、略コ字状に形成されており、中心電極１１の基端部から、当該中心電極１１から遠ざかる方向に延出された後、中心電極１１の先端方向と同方向に屈曲され、中心電極１１の先端部１１ａの付近で、当該中心電極１１に近づく方向に屈曲され、その先端部１３ａが、中心電極１１と接地電極１２とのギャップに対峙するように設けられている。この補助電極１３は、中心電極１１との一体成型品であってもよいし、中心電極１１に溶接固定することによって形成したものであってもよい。
【００２８】
この補助電極１３の先端部１３ａと接地電極１２の先端部１２ａとの距離Ｔ２は、中心電極１１の先端部１１ａと接地電極１２の先端部１２ａとのギャップの距離Ｔ１よりも遠くなるように設けられる。補助電極１３は、中心電極１１から分岐して設けているので、中心電極１１と補助電極１３とには、同電位の電圧が印加される。
【００２９】
この際、中心電極１１で得られる電界Ｅｆ１の電界強度（Ｖ／Ｔ１）に対し、補助電極１３で得られる電界Ｅｆ２（以下、この電界を補助電界という。）の電界強度（Ｖ／Ｔ２）は、距離Ｔ１よりも距離Ｔ２の方が長いので、中心電極１１の電界強度（Ｖ／Ｔ１）が補助電極１３の電界強度（Ｖ／Ｔ２）よりも大きくなる。そして、補助電極１３の電界強度（Ｖ／Ｔ２）は、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）よりも小さくなるが、中心電極１１の電界強度（Ｖ／Ｔ１）は、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）と同じかそれ以上となるように（Ｖ／Ｔ１≧Ｅｓ＞Ｖ／Ｔ２）、それぞれの距離Ｔ１，Ｔ２が設定される。
【００３０】
また、補助電界Ｅｆ２は、中心電極１１と接地電極１２とのギャップに及ぶような位置に設けられる。この補助電界Ｅｆ２が中心電極１１と接地電極１２とのギャップに及ぶような位置とは、補助電極１３の形状と、当該補助電極１３に印加する電圧から補助電界Ｅｆ２をシュミレーションできるので、この補助電界Ｅｆ２が、中心電極１１に印加する電圧からシュミレーションされる電界Ｅｆ１と一部重なり合うような位置であれば良い。
【００３１】
なお、補助電極１３は、略コ字状に形成されているが、上記したように、先端部１３ａと接地電極１２の先端部１２ａとの距離Ｔ２が、中心電極１１の先端部１１ａと接地電極１２の先端部１２ａとのギャップの距離Ｔ１よりも遠くなるように設けられ、かつ、補助電界Ｅｆ２が、中心電極１１と接地電極１２とのギャップに及ぶような位置に設けられていれば、その形状としては特に上記した略コ字状に形成されたものに限定されるものではない。例えば、中心電極１１の基端部から、当該中心電極１１から遠ざかる方向に延出された後、中心電極１１の先端方向と同方向に屈曲された略Ｌ字状のものであってもよいし、中心電極１１の基端部から斜めに延出された直線状のものであってもよい。
【００３２】
このようにして構成される点火プラグ１は、図３に示すように、一般的なスパークプラグと同様にエンジン２に取り付けられる。図３において、２０はシリンダ、２１は吸気弁、２２は排気弁、２３はピストンである。
【００３３】
この点火プラグ１は、図４に示すように、一般的な点火装置３を介して点火される。この点火装置３は、バッテリ３１からの電気を点火コイル３２によって高電圧化し、制御装置３３によって点火プラグ１に印加するようになされている。
【００３４】
この点火装置３によって電圧を印加された点火プラグ１は、中心電極１１から分岐して補助電極１３を設けているので、中心電極１１に電圧が印加される同じタイミングで、中心電極１１と補助電極１３とに同時に同電位の電圧が印加されることとなる。
【００３５】
この際、補助電極１３から印加される電圧による補助電界Ｅｆ２が、中心電極１１と接地電極１２とのギャップ付近に発生することとなるので、中心電極１１に同電位の電圧が印加されると、火花放電は容易に行われることとなる。すなわち、補助電界Ｅｆ２が、中心電極１１と接地電極１２とのギャップ付近に、ある程度の電界強度（Ｖ／Ｔ２）を有して存在するため、中心電極１１に印加される電圧による電界Ｅｆ１は、前記した補助電界Ｅｆ２と相俟って、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）を容易に超えることとなる。つまり、中心電極１１に印加される電圧による電界Ｅｆ１が有する電界強度（Ｖ／Ｔ１）は、それ単独でも火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）と同じかそれ以上となるように距離Ｔ１を設定しているので、ここに補助電界Ｅｆ２の電界強度（Ｖ／Ｔ２）が加わることで、電圧が十分に印加しなくても、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）を超えることとなる。したがって、この点火プラグ１を用いた場合、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）を形成するために要する要求電圧の低減を図ることができることとなる。
【００３６】
また、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）を形成するために要する要求電圧の低減を図ることができるので、電圧が十分に印加すると、要求電圧を超えた分だけ長時間にわたって強力な火花放電が得られることとなる。したがって、この点火プラグ１を使用することで、初期燃焼における火炎核の成長を促進し、点火性能の向上を図ることができると同時に、冷却損失の大きな火花ギャップ構造体から（帯電した）火炎核をすみやかに移送することが可能となり、希薄燃焼限界を向上させることができる。また、点火後の火炎伝播速度も増加する。
【００３７】
また、この点火プラグ１は、特別な点火装置３を要することなく、中心電極１１に印加される電圧と同電位の電圧をそのまま補助電極１３に印加しているだけなので、エンジン２に使用されている既存のプラグと差し替えるだけで構成することができる。
【００３８】
図５は、本発明の他の実施の形態に係る点火プラグ１ａを示している。
【００３９】
すなわち、この点火プラグ１ａは、電圧ターミナル１４から、電気放電用導体１５が二つに分岐するように構成されており、各電気放電用導体１５，１５の端部に、中心電極１１と補助電極１３とが設けられている。中心電極１１と接地電極１２と補助電極１３の距離Ｔ１，Ｔ２の関係は、上記した点火プラグ１の場合と同様に構成されている。
【００４０】
この点火プラグ１ａは、上記した点火プラグ１において中心電極１１から分岐して補助電極１３を設けていた構成を、電気放電用導体１５を分岐させた構成に変更しただけで、上記した点火プラグ１と同様に使用することができ、当該点火プラグ１と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
図６は、本発明のさらに他の実施の形態に係る点火プラグ１ｂと、当該点火プラグ１ｂを作動させる点火装置３とを示している。
【００４２】
すなわち、この点火プラグ１ｂは、中心電極１１の電気放電用導体１５と、補助電極１３の電気放電用導体１５とがそれぞれ独立して設けられており、この点火プラグ１ｂに電圧を印加する点火コイル３２は、二つある電気放電用導体１５，１５に対応して、二つのターミナルケーブル３２１，３２１が設けられている。中心電極１１と接地電極１２と補助電極１３の距離Ｔ１，Ｔ２の関係は、上記した点火プラグ１の場合と同様に構成されている。
【００４３】
この点火プラグ１ｂは、点火装置３によって、上記した点火プラグ１と同様に、ターミナルケーブル３２１，３２１から電気放電用導体１５，１５を介して中心電極１１および補助電極１３に同電位の電圧を印加するものであってもよい。この場合、上記した点火プラグ１と同様の作用効果が得られる。
【００４４】
また、この点火装置３は、点火プラグ１ｂの二つある電気放電用導体１５，１５に対応して二つのターミナルケーブル３２１，３２１を有する点火コイル３２を設けているため、点火装置３によって、中心電極１１と補助電極１３とに異なった電圧を印加するものであってもよい。この場合、補助電極１３への電圧の印加は、火花放電のためではなく、中心電極１１へ印加される電圧によって発生する火花放電をアシストするための補助電界Ｅｆ２を発生させるためのものである。したがって、補助電極１３へは、上記したように中心電極１１と補助電極１３を同電位に構成して同じ電圧を印加するか、中心電極１１へ印加する電圧よりも低い電圧を印加するように制御する。
【００４５】
ただし、中心電極１１に電圧を印加する際には、火花放電をアシストするための補助電界Ｅｆ２が発生しておく必要があるので、補助電極１３へ電圧を印加する時間は、中心電極１１へ電圧を印加する時間を含むように制御する。例えば、火花放電のタイミングに合わせて、中心電極１１と補助電極１３とに同時に電圧を印加するものであってもよいし、補助電極１３に常時電圧を印加しておき、火花放電のタイミングに合わせて中心電極１１に電圧を印加するものであってもよい。
【００４６】
また、中心電極１１へ印加される電圧によって発生する火花放電をアシストするためには、補助電極１３に印加する電圧が低くなりすぎると、十分な電界強度の補助電界Ｅｆ２が得られないこととなる。したがって、補助電極１３に印加する電圧は、中心電極１１へ印加される電圧によって発生する火花放電をアシストするだけの電界強度を得ることができる電圧となるように設定しなければならない。
【００４７】
この電圧の設定は、図７に基づいて説明する。
【００４８】
図７（ａ）および（ｂ）は、この補助電極１３に印加する電圧が違う場合のエンジン２のシリンダ２０内における、中心電極１１の火花放電に要する電圧（要求電圧）の変化、放電限界圧力の変化を示し、図７（ｃ）ないし（ｅ）は補助電極１３に印加する各印加電圧における放電状態を示している。
【００４９】
すなわち、図7（ｂ）に示す補助電極１３への印加電圧が低い状態Ａ，Ｂの場合、図7（ｃ），（ｄ）に示すように、中心電極１１による火花放電は発生しているものの、火花放電に要する電圧（要求電圧）が高く、火花放電も瞬間的なものとなっているため、補助電極１３へ印加した電圧によって得られる補助電界Ｅｆ２の電界強度では、中心電極１１へ印加する電圧によって発生する火花放電をアシストしていないことがわかる。これに対して図７（ｂ）に示す補助電極１３への印加電圧が高い状態Ｃの場合、図7（ｅ）に示すように、中心電極１１による火花放電は、状態Ａ，Ｂよりも電圧（要求電圧）が低くても発生しており、火花放電の時間も長く継続している。これは、補助電極１３に印加した電圧によって得られる補助電界Ｅｆ２が、中心電極１１へ印加する電圧によって発生する火花放電をアシストしていることを示している。この図７（ｅ）に示すグラフを見ても分かるように、図7（ｃ），（ｄ）に示す状態Ａ，Ｂのグラフと比較しても、火花放電に要する要求電圧が低く、長い放電時間が得られていることが確認できる。また、図７（ａ）に示すように、これら各状態Ａ，Ｂ，Ｃにおけるシリンダ内の放電限界圧力を比較しても、状態Ａ，Ｂと比較して状態Ｃの場合には、より高圧となっている。これは、シリンダ内の燃料ガスが十分に燃焼した結果、より高圧になったことを示し、燃焼効率が向上していることを証明している。
【００５０】
このシリンダ内の放電限界圧力は、エンジン２の使用環境や使用時の負荷や回転数によって変化する。そこで、エンジン２のシリンダ２０内を想定した容器内に、異なった圧力状態を再現し、補助電界Ｅｆ２を形成した場合と、形成しなかった場合とで、中心電極１１による火花放電を発生させ、容器内の放電限界圧力を比較した。図８に示すように、何れの圧力状態でも、補助電界Ｅｆ２を形成して火花放電を行った場合は、補助電界Ｅｆ２を形成せずに火花放電を行った場合よりも容器内の圧力を高圧にすることができ、燃焼効率が向上していることを確認できた。したがって、補助電極１３に印加する電圧を、中心電極１１に印加する電圧と別に制御する場合には、上記図７で示したように、火花放電をアシストできる補助電界Ｅｆ２が得られるだけの電圧を印加でき、かつ、図８で示したように、季節や負荷などによって変化する異なった圧力状態でも効果を発揮するような電圧を印加できるように制御する。この制御は、制御装置３３によって処理することができる。
【００５１】
なお、図６に示す点火プラグ１ｂにおいて、中心電極１１と接地電極１２と補助電極１３の距離Ｔ１，Ｔ２の関係は、上記した点火プラグ１の場合と同様に構成しているが、本点火プラグ１ｂの場合、上記したように、点火装置３の制御によって、中心電極１１と補助電極１３に印加する電圧が異なるように制御することができるので、この点火装置３によって中心電極１１と補助電極１３とに印加する電圧を制御する場合は、補助電極１３と接地電極１２との距離Ｔ２は、中心電極１１と接地電極１１との距離Ｔ１よりも長くする必要はない。ただし、補助電界Ｅｆ２と中心電極１１による電界Ｅｆ１とが相俟って、当該中心電極による火花放電をアシストできるように、補助電極１３は、中心電極１１と接地電極１２とのギャップに補助電界Ｅｆ２が及ぶような位置となるように位置決めしなければならない。
【００５２】
この場合、中心電極１１と接地電極１２とのギャップに補助電界Ｅｆ２が及ぶような位置とは、上記した点火プラグ１の場合と同様である。補助電極１３の形状と、当該補助電極１３に印加する電圧から補助電界Ｅｆ２をシュミレーションできるので、この補助電界Ｅｆ２が、中心電極１１に印加する電圧からシュミレーションされる電界Ｅｆ１と一部重なり合うような位置にしておけば良い。
【００５３】
図９は、本発明のさらに他の実施の形態に係る点火装置３を示し、図１０は同点火装置３に使用する点火プラグ１ｃを示している。
【００５４】
すなわち、この点火装置３は、図６に示す点火装置３において、中心電極１１と同極性の電圧を印加するように構成していた補助電極１３を、中心電極１１と逆極性の電圧を印加するように変更し、中心電極１１と補助電極１３との間で、火花放電をアシストするための補助電界Ｅｆ３を発生させるように構成したものである。ここでは、図６に示す点火装置３との相違点についてのみ説明し、同部材には同符号を付して説明を省略する。この点火装置３は、例えば、中心電極１１にマイナスの電圧を印加する場合、補助電極１３にはプラスの電位が印加されることとなる。補助電極１３に電圧を印加するのは、火花放電をアシストするためのものであるため、当該補助電極１３に電圧を印加するタイミングは、中心電極１１に電圧を印加するタイミングと同じか、早く印加する。
【００５５】
点火プラグ１ｃは、補助電極１３の先端部１３ａと中心電極１１の先端部１１ａとの距離Ｔ３が、中心電極１１の先端部１１ａと接地電極１２の先端部１２ａとのギャップの距離Ｔ１よりも遠くなるように設けられている。
【００５６】
補助電極１３は、中心電極１１までの距離Ｔ３が中心電極１１から接地電極１２までの距離Ｔ１よりも長く設定されている。一方、補助電極１３には、中心電極１１と逆極性の電圧を印加しているため、接地電極１２と補助電極１３との電位差の差分（ΔＶ）だけ、中心電極１１と接地電極１２との間の電位差（Ｖ）よりも、中心電極１１と補助電極１３との間の電位差（Ｖ＋ΔＶ）が大きくなる。この状況において、中心電極１１で得られる電界Ｅｆ１の電界強度（Ｖ／Ｔ１）は火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）と同じかそれ以上となるが、補助電極１３で得られる電界Ｅｆ３の電界強度（（Ｖ＋ΔＶ）／Ｔ３）は、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）よりも小さくなるように（Ｖ／Ｔ１≧Ｅｓ＞（Ｖ＋ΔＶ）／Ｔ３）、それぞれのＴ１，Ｔ３が設定され、かつ、補助電極１３に印加する電圧が設定される。
【００５７】
また、補助電界Ｅｆ３は、中心電極１１と接地電極１２とのギャップに及ぶような位置に設けられる。この補助電界Ｅｆ３が中心電極１１と接地電極１２とのギャップに及ぶような位置とは、補助電極１３の形状と、当該補助電極１３および中心電極１１に印加する電圧から補助電界Ｅｆ３をシュミレーションできるので、この補助電界Ｅｆ３が、中心電極１１に印加する電圧からシュミレーションされる電界Ｅｆ１と一部重なり合うような位置であれば良い。
【００５８】
この点火装置３によると、中心電極１１と補助電極１３との間に印加される電圧による補助電界Ｅｆ３が、中心電極１１と接地電極１２とのギャップ付近に発生することとなるので、中心電極１１に印加される電圧による電界Ｅｆ１と相俟って、火花放電に必要な電界強度（Ｅｓ）を容易に超えることとなり、前記した図６に示す点火装置３と同様の作用効果が得られることとなる。
【００５９】
なお、本実施の形態に示す点火装置３の場合、点火プラグ１ｃは、補助電極１３と中心電極１１との距離Ｔ３が、中心電極１１と接地電極１２とのギャップの距離Ｔ１よりも遠くなるように設けられている。この条件に加えて、点火プラグ１ｃは、補助電極１３と接地電極１２との距離Ｔ２が、中心電極１１と接地電極１２とのギャップの距離Ｔ１よりも遠くなるように設けられていてもよい。
【００６０】
この場合、使用条件によっては、図６に示す点火装置３のように、中心電極１１と同極性の電圧を補助電極１３に印加するように使用することもできるし、図９に示すように、中心電極１１と逆極性の電圧を補助電極１３に印加するように使用することもできる。
【００６１】
このようにして構成される点火プラグ１、1ａ、１ｂ，１ｃと、当該点火プラグ１，１ａ，１ｂ，１ｃを用いた点火装置３を備えたエンジン２としては、特に限定されるものではなく、この種の点火プラグを用いる各種エンジン２に使用することができる。希薄燃焼限界の向上を図ることができるので、エンジン２は低燃費の実現を図ることができる。また、燃焼効率が良いので、燃料精製技術が未熟で燃料濃度のバラつきを生じるような地域においても、エンジン２を使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る点火装置および点火プラグは、エンジンの他、火花放電による点火を要する各種着火装置等にも使用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  点火プラグ
１ａ  点火プラグ
１ｂ  点火プラグ
１ｃ  点火プラグ
１１  中心電極
１２  接地電極
１３  補助電極
１５  電気放電用導体
２  エンジン
３  点火装置
Ｔ１  距離
Ｔ２  距離
Ｔ３  距離
Ｅｆ２  電界（補助電界）
Ｅｆ３  電界（補助電界）
【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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