(57)【要約】【課題】ギャップへの電圧印加時において放電待ち時間のばらつきを抑制し、ひいては内燃機関の燃焼状態の安定化を図る。【解決手段】ＥＣＵ２０は、放電火花を生じさせるべく、中心電極１００に高電圧を印加する。１次コイル１２ａの通電遮断後において２次コイル１２ｂの出力電圧は、ツェナーダイオードによって、所定電圧以下に制限されている。点火プラグ１０において中心電極１００と接地電極１１０とはプラグ軸線方向に対向してその間がギャップＧとなっている。内燃機関は、圧縮行程において点火プラグ１０に対して所定方向の気流を生じさせる。接地電極１１０は、ハウジング４０から延びる脚部１１１と、その脚部１１１に交差する方向に延び中心電極１００に対向してギャップＧを形成する対向部１１２とを有する。脚部１１１は、圧縮行程における前記気流の流れ方向においてギャップＧよりも上流側となる位置に取り付けられている。【選択図】      図１
2014111920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに、前記内燃機関の燃焼室に中心電極（１００）と接地電極（１１０）とを突出させて取り付けられている点火プラグ（１０）と、互いに磁気結合された１次コイル（１２ａ）及び２次コイル（１２ｂ）を有する点火コイル（１２）と、を備え、前記点火プラグにおいて前記中心電極と前記接地電極とがプラグ軸線方向に対向しその間が放電火花を生じさせるギャップ（Ｇ）となっており、前記ギャップに放電火花を生じさせるべく前記１次コイルへの通電開始後に前記１次コイルへの通電が遮断されて前記中心電極に高電圧が印加される点火装置であって、
前記内燃機関は、圧縮行程において前記点火プラグに対して所定方向の気流を生じさせるものであり、
前記１次コイルの通電遮断後において前記２次コイルの出力電圧を所定電圧以下に制限する電圧制限手段（１８）を備えており、
前記接地電極は、前記点火プラグのハウジング（４０）から延びる脚部（１１１）と、その脚部に交差する方向に延び前記中心電極に対向して前記ギャップを形成する対向部（１１２）とを有し、
前記脚部は、前記圧縮行程における前記気流の流れ方向において前記ギャップよりも上流側となる位置に取り付けられていることを特徴とする点火装置。
【請求項２】
前記ギャップに放電火花を生じさせる際に前記中心電極に負の電圧が印加されるように、前記点火コイルに対して前記点火プラグが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
前記点火プラグの軸方向先端側から見て前記脚部の中心と前記中心電極の中心とを結ぶ線と、圧縮行程における混合気の気流の流れ方向とがなす角が３０度以下となるように、前記点火プラグが前記シリンダヘッドに取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の点火装置。
【請求項４】
前記点火プラグの軸方向先端側から見て前記脚部の中心と前記中心電極の中心とを結ぶ線と、圧縮行程における混合気の気流の流れ方向とがなす角が１０度以上となるように、前記点火プラグが前記シリンダヘッドに取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の点火装置。
【請求項５】
圧縮行程において前記燃焼室内で前記気流が生じる場合に、前記脚部の取り付け位置に応じて定まる前記ギャップでの混合気の流速のうち最大の流速を最大流速とし、
前記ギャップにおいて前記最大流速に対する混合気の流速の比である流速比が０．６以下となるように、前記点火プラグが前記シリンダヘッドに取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項６】
前記点火プラグは、前記ハウジングの外周にねじ部を（４０ｂ）有し、そのねじ部が前記シリンダヘッドにねじ入れられることで取り付けられるものであり、さらに、前記点火プラグの取り付け時に前記脚部が前記気流の流れ方向において前記ギャップの上流側となるようにプラグ回転方向の位置決めを行うための位置決め手段（５０）を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項７】
前記電圧制限手段は、前記点火プラグ又は前記点火コイルに内蔵されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火コイルと、内燃機関の燃焼室に突出した中心電極及び接地電極を有する点火プラグとを備え、中心電極及び接地電極の間隙であるギャップに放電火花を生じさせるべく高電圧を印加する点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用の点火プラグとしては、外周に取付用ネジ部を設けたハウジングと、そのハウジングの内側に保持されるプラグ碍子と、そのプラグ碍子の内側に保持される中心電極と、その中心電極の先端部との間にギャップを形成する接地電極とを備えたものが知られている。例えば、接地電極は略Ｌ字状をなし、プラグ軸線方向において中心電極の先端部に対向するように設けられている。中心電極に電圧を印加することで、中心電極と接地電極の対向部に形成されるギャップにおいて電子なだれ現象が生じ、自由電子及びプラスイオンの密度が増加する。その結果、絶縁破壊が生じ、ギャップに放電火花が生じる。
【０００３】
内燃機関の燃焼室内では、圧縮行程に際し、例えば吸気ポートの位置やピストン上面の形状等に応じて所定方向の気流が生じる。ここで、燃焼室内において点火プラグのギャップに対する混合気の流れが妨げられると、着火性が低下することが懸念される。そこで、接地電極による混合気の流れの妨げを防止して着火性を向上させるために、接地電極を混合気の気流を妨げない位置に設ける技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９９６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、走行距離の増加等によって点火プラグの電極の消耗が進みギャップが広がると、放電火花を発生させるために必要なギャップへの印加電圧が上昇する。そしてこれにより、ギャップへの印加電圧がプラグ碍子の絶縁破壊電圧を超えるおそれが生じ、点火プラグの信頼性が低下することが懸念される。
【０００６】
こうした問題に対処すべく、ツェナーダイオードやバリスタ等の定電圧素子を用いて、中心電極に印加する電圧を所定電圧で制限する技術がある。印加電圧を所定電圧で制限した場合であっても、電極間のギャップにおいては、中心電極に電圧を印加し続けることで自由電子及びプラスイオンの密度が増加して絶縁破壊が生じ、ギャップに放電火花が生じる。これにより、中心電極への印加電圧が過度に高くなることを回避でき、点火プラグの信頼性の低下を抑制することができる。
【０００７】
中心電極への印加電圧を所定電圧で制限すると、点火プラグを保護できる反面、その制限がない場合と比較して、中心電極に電圧を印加してから放電火花が生じるまでの時間（放電待ち時間）が長くなる。このため、放電待ち状態において、圧縮行程における混合気の気流によって、ギャップに生じたプラスイオンが流される確率が高くなる。この結果、気流の状態によっては、中心電極への電圧印加を開始してから、放電火花が生じるまでの時間がばらつくという不都合がある。
【０００８】
本発明は、ギャップへの電圧印加時において放電待ち時間のばらつきを抑制し、ひいては内燃機関の燃焼状態の安定化を図ることができる点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、内燃機関のシリンダヘッドに、前記内燃機関の燃焼室に中心電極（１００）と接地電極（１１０）とを突出させて取り付けられている点火プラグ（１０）と、互いに磁気結合された１次コイル（１２ａ）及び２次コイル（１２ｂ）を有する点火コイル（１２）と、を備え、前記点火プラグにおいて前記中心電極と前記接地電極とがプラグ軸線方向に対向しその間が放電火花を生じさせるギャップ（Ｇ）となっており、前記ギャップに放電火花を生じさせるべく前記１次コイルへの通電開始後に前記１次コイルへの通電が遮断されて前記中心電極に高電圧が印加される点火装置である。
【００１０】
さらに、前記内燃機関は、圧縮行程において前記点火プラグに対して所定方向の気流を生じさせるものであり、前記１次コイルの通電遮断後において前記２次コイルの出力電圧を所定電圧以下に制限する電圧制限手段（１８）を備えており、前記接地電極は、前記点火プラグのハウジング（４０）から延びる脚部（１１１）と、その脚部に交差する方向に延び前記中心電極に対向して前記ギャップを形成する対向部（１１２）とを有し、前記脚部は、前記圧縮行程における前記気流の流れ方向において前記ギャップよりも上流側となる位置に取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、内燃機関の燃焼室内において、圧縮行程で生じる混合気の気流に対してギャップよりも上流側の位置に接地電極の脚部が配置されており、ギャップ付近では、接地電極の脚部によって混合気の気流の勢いが弱められる。そのため、ギャップに生じたプラスイオンが混合気の気流によって拡散されるといった不都合を抑制することができる。したがって、中心電極への印加電圧を所定電圧に制限することによる放電待ち時間が生じる点火装置において、プラスイオンの拡散に伴う電子なだれ現象の遅延を抑制し、放電待ち時間のばらつきを抑制することができる。その結果、内燃機関の燃焼状態の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における点火装置の構成図。
【図２】２次電圧の推移を示す図。
【図３】点火プラグの構造図。
【図４】混合気の気流がギャップの気体の状態に及ぼす影響を示す図。
【図５】点火プラグをプラグ先端側から見た図。
【図６】接地電極の位置と流速比との関係を示すグラフ。
【図７】エンジン回転速度と電圧維持時間との関係を示すグラフ。
【図８】第２の実施形態における点火装置の構成図。
【図９】第３の実施形態における点火装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる点火装置を車載火花点火式エンジンに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。
【００１４】
図示されるように、点火装置は、点火プラグ１０及び点火コイル１２を備えて構成されている。詳しくは、点火プラグ１０は、中心電極１００と接地電極１１０とを備えて構成され、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられ、燃焼室に放電火花を生じさせる機能を有する。
【００１５】
点火コイル１２は、１次コイル１２ａと、同コイル１２ａに磁気結合された２次コイル１２ｂとを備えて構成されている。２次コイル１２ｂの両端のうち一端は、低圧側経路Ｌ１を介してバッテリ１４の正極側（基準となる電位を有する部材に相当）に接続され、他端は、接続経路Ｌ２を介して中心電極１００に接続されている。そして、バッテリ１４の負極側は接地されている。なお、本実施形態では、バッテリ１４として、１２Ｖの端子電圧Ｖｂを有する鉛蓄電池を用いており、接地電位を「０Ｖ」としている。
【００１６】
１次コイル１２ａの両端のうち一端は、バッテリ１４の正極側に接続され、他端は、電子制御式の開閉手段であるスイッチング素子１６の入出力端子を介して接地されている。本実施形態では、スイッチング素子１６として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００１７】
上記接続経路Ｌ２には、一端が接地された定電圧用経路Ｌ３が接続されている。定電圧用経路Ｌ３には、電圧制限手段として定電圧素子であるツェナーダイオード１８が備えられている。詳しくは、ツェナーダイオード１８のアノードは、接続経路Ｌ２側に接続され、カソードは接地部位側に接続されている。
【００１８】
電子制御装置（以下、ＥＣＵ２０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、点火装置を制御対象とする。ＥＣＵ２０は、点火プラグ１０に放電火花を生じさせるべく、スイッチング素子１６の開閉制御端子（ゲート）に対して点火信号ＩＧｔを出力する。
【００１９】
ここで、ＥＣＵ２０による点火制御について説明すると、まず、スイッチング素子１６のゲートに入力される点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされることでスイッチング素子１６がオン状態とされる。これにより、バッテリ１４から１次コイル１２ａへと電流の流通が開始され、点火コイル１２への磁気エネルギの蓄積が開始される。ちなみに、本実施形態では、１次コイル１２ａに通電される場合、２次コイル１２ｂの両端のうち中心電極１００側の極性が正とされ、低圧側経路Ｌ１側の極性が負とされる。
【００２０】
そして、１次コイル１２ａへの通電後、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされることでスイッチング素子１６がオフ状態とされると、２次コイル１２ｂの両端の極性が反転されるとともに２次コイル１２ｂに高電圧が誘起される。これにより、点火プラグ１０の中心電極１００と接地電極１１０との間隙であるギャップＧに高電圧が印加される。
【００２１】
本実施形態では、定電圧用経路Ｌ３にツェナーダイオード１８が備えられている。このため、点火プラグ１０のギャップの印加電圧（２次電圧Ｖ２）がツェナーダイオード１８のブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする場合、ツェナーダイオード１８にてブレークダウン電圧Ｖｚ分の電圧降下が生じ、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚで制限される。すなわち、図２に実線にて示すように、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする期間（時刻ｔ１〜ｔ２）において、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに維持されることとなる。
【００２２】
そして、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚで維持される期間において、ギャップに存在する荷電粒子の密度、すなわち自由電子及びプラスイオンの密度が所定値を超えると、ギャップに放電火花が生じ、接地電極１１０から中心電極１００へと放電電流Ｉｓが流れることとなる。こうした構成によれば、ツェナーダイオード１８及び定電圧用経路Ｌ３を備えていない点火装置における放電電圧（図中一点鎖線にて表記）とは異なり、点火プラグ１０の放電電圧が過度に高くなることを回避できる。
【００２３】
図２において時刻ｔ０は、中心電極１００への電圧印加が開始されるタイミングであり、そのｔ０からｔ２（放電火花が生じるタイミング）までの時間Ｔｃが放電待ち時間である。放電待ち時間には、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに維持されている期間（時刻ｔ１〜ｔ２）が含まれ、ブレークダウン電圧Ｖｚの維持期間が長くなるほど、放電待ち時間が長引くこととなる。
【００２４】
図３に点火プラグ１０の構造を示す。点火プラグ１０は、エンジンの燃焼室Ｃに中心電極１００と接地電極１１０とを突出させた状態でエンジンのシリンダヘッドＨに取り付けられるものである。燃焼室Ｃでは、圧縮行程において、吸気ポートの位置やピストン上面の形状等に応じて所定方向の気流が生じ、図３では図の左側から右側に向けて（例えば吸気ポート側から排気ポート側に向けて）混合気が流れるようになっている。
【００２５】
中心電極１００は絶縁碍子３０によって保持されている。中心電極１００と接地電極１１０とは、その絶縁碍子３０によって絶縁されている。また、中心電極１００の先端部は、絶縁碍子３０に保持されている胴部より細く形成されている。
【００２６】
接地電極１１０は略Ｌ字状をなしており、その脚部１１１は、ハウジング４０の下端面に溶接固定されている。接地電極１１０の脚部１１１は、ハウジング４０の下端面から中心電極１００の略軸線方向に沿って延びる。接地電極１１０の対向部１１２は、脚部１１１に交差する方向に延び中心電極１００と対向する。そして、中心電極１００と接地電極１１０の対向部１１２との間にギャップＧが形成されている。
【００２７】
ハウジング４０は金属体よりなり、その外周に雄ねじ部４０ａを有している。そして、雄ねじ部４０ａがシリンダヘッドＨの雌ねじ部にねじ入れられることで、点火プラグ１０がシリンダヘッドＨに取り付けられている。点火プラグ１０がシリンダヘッドに取り付けられることで、ハウジング４０及び接地電極１１０の電位は接地電位となる。
【００２８】
図４に、ギャップＧにおける気体の状態の推移を示す。詳しくは、図４（ａ）は、ギャップＧに高電圧が印加される前の気体の状態を示し、図４（ｂ）〜図４（ｅ）は、ギャップＧに高電圧が印加されている場合の気体の状態を示す。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、ギャップＧには自由電子が存在する。ギャップＧに高電圧を印加すると、図４（ｂ）に示すように、その自由電子が電界で加速されて、気体分子と衝突する。このため、図４（ｃ）に示すように、気体分子から自由電子が放出されてプラスイオンが生成される（α作用）。また、こうして生成されたプラスイオンは、負の電圧が印加されている中心電極１００に引きつけられ、この中心電極１００に衝突することで、中心電極１００から自由電子が放出される（γ作用）。
【００３０】
一般的な点火プラグでは、中心電極と接地電極との対向部分において中心電極の面積が接地電極の面積より小さい。例えば、図３に示す構成では、中心電極１００が針電極として働き、接地電極１１０が平板電極として働くようになっている。このため、中心電極１００付近の空間において電界の集中が生じる。これにより、図４（ｄ）に示すように、α作用が中心電極１００付近の空間において集中的に生じ、その結果、中心電極１００付近においてプラスイオンの密度が高くなる。中心電極１００付近においてプラスイオンの密度が高くなると、負に帯電した中心電極１００と中心電極１００付近に存在するプラスイオンとの間で電界が強化される。これにより、電子なだれ現象が促進され、ギャップＧに放電火花が生じることとなる。
【００３１】
ここで、ギャップＧに高電圧を印加してから放電火花が生じるまでの期間において、図４（ｅ）に示すように、ギャップＧに混合気の流れ（気流）が生じると、中心電極１００付近のプラスイオンがギャップＧの空間外へと流される。プラスイオンが流されると、中心電極１００付近における電界が弱まることで、ギャップＧに電圧を印加してから放電火花が生じるまでの放電待ち時間のばらつき幅が大きくなると考えられる。
【００３２】
本実施形態では、上述のとおりツェナーダイオード１８により２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚで制限（維持）されるようになっていることから、放電待ち時間が長くなりがちとなる。このため、中心電極１００付近のプラスイオンが圧縮過程における混合気の気流によって拡散されやすくなり、放電待ち時間のばらつき幅が大きくなると考えられる。そこで、放電待ち時間のばらつき幅を低減するべく、混合気の気流によるプラスイオンの拡散を抑制することが考えられる。
【００３３】
図３に示す点火プラグ１０は、接地電極１１０が、ギャップＧに流れ込む混合気の気流の勢いを弱めるための部材として機能するようにして、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている。より具体的には、接地電極１１０の脚部１１１が、圧縮行程における気流の流れ方向において、ギャップＧよりも上流側となるように、点火プラグ１０がシリンダヘッドに取り付けられている。これにより、混合気の気流によるプラスイオンの拡散が抑制され、放電待ち時間のばらつき幅を低減することが可能となっている。
【００３４】
図５に、中心電極１００及び接地電極１１０を中心電極１００の軸線方向から見た状態を示す。線Ａは接地電極１１０の脚部１１１の中心と、中心電極１００の中心とを結ぶ線である。気流Ｆと線Ａとがなす角度αによって、接地電極１１０の位置を表す。角度αが０度のとき、圧縮行程における気流の流れ方向において、脚部１１１がギャップＧからちょうど上流側に位置し、ギャップＧに流れ込もうとする気流の勢いを最も効果的に弱めることができる。
【００３５】
図６に、接地電極１１０の位置を表す角度α及び接地電極１１０の幅と、ギャップＧにおける気流の流速比との対応関係を示す。ここで、ギャップＧにおける気流の流速比とは、ギャップ間で生じる混合気の最大流速に対する各取り付け角度αにおいてギャップＧに生じる混合気の流速の比である。角度αが４５度とされた場合においてギャップＧに生じる混合気の流速がその最大流速となる。流速比が小さいほど、接地電極１１０によって、ギャップＧに流れ込む気流の勢いが弱められていることを意味する。なお、角度α及び接地電極１１０の幅と流速比との対応関係は、エンジン回転速度を一定（３５００ｒｐｍ）に固定して、シミュレーションによって得られたものである。
【００３６】
図６では、角度αが−３０度〜３０度となる範囲において流速比が大きく減少している。そして、角度αが−３０度〜３０度となる範囲において、角度αの絶対値が小さくなるほど、流速比が減少している。また、角度αが−３０度〜３０度となる範囲において、接地電極１１０の幅が大きくなるほど、気流の勢いが接地電極１１０によって弱められるために流速比が小さくなっている。つまり、気流の勢いは、角度α（絶対値）を小さくすること以外に、接地電極１１０の幅を大きくすることによっても弱められることが分かる。
【００３７】
ここで、混合気の気流によるプラスイオンの拡散を抑制し、放電待ち時間のばらつき幅を低減するには、流速比を０．６以下にすることが望ましいと考えられる。ゆえに、流速比が０．６以下になるように、接地電極１１０の幅及び位置（角度α）を決定することが望ましい。
【００３８】
図６の関係からすれば、接地電極１１０の幅が１．３ｍｍの場合には、流速比の最小値は０．６よりも大きい（流速比＝約０．８）。このため、接地電極１１０の幅が１．３ｍｍの場合には、プラスイオンの拡散を抑制する効果が不十分となっている。これに対し、接地電極１１０の幅が２．０ｍｍ、２．２ｍｍ、２．４ｍｍ、２．６ｍｍの各場合には、角度αが−３０度〜３０度の範囲のときに流速比が０．６以下となっている。つまり、角度αが−３０度〜３０度の範囲であり、かつ接地電極１１０の幅が２．０ｍｍ以上の場合には、プラスイオンの拡散を抑制する効果が十分に得られるものとなっている。
【００３９】
また、ギャップＧに存在するプラスイオンの拡散をより一層好適に抑制するには、流速比を０．５以下にすることが望ましいと考えられる。この点、図６の関係からすれば、例えば、接地電極１１０の幅を２．０ｍｍ以上とした上で、角度αを−２０度〜２０度の範囲のいずれかにするとよい。
【００４０】
さらに、流速比を０．２以下にすることが考えられる。この点、図６の関係からすれば、例えば、接地電極１１０の幅を２．４ｍｍ以上とした上で、角度αを−２５度〜２５度の範囲のいずれかにするとよい。
【００４１】
ところで、角度α（絶対値）を小さくし、流速比を所定値以下（例えば０．６以下）にすると、プラスイオンの拡散抑制の効果が得られる反面、ギャップＧに流れ込む混合気の流速が遅くなることで、放電火花による着火後の燃焼火炎の広がりが悪化することが懸念される。そこで、ギャップＧに流れ込む混合気の流速が過剰に遅くなることを抑制すべく、流速比の下限値を定めておくことが望ましい。具体的には、流速比の下限値を０．１とする。この場合、流速比が０．１以上、０．６以下となるように、接地電極１１０の幅及び角度αを適合させるとよい。接地電極１１０の角度αで言えば、気流の方向に対する傾きの上限値（−３０度、３０度）に加え、下限値（−１０度、１０度）を規定しておくとよい。これにより、放電待ち時間のばらつき幅を低減しつつ、失火の発生を抑制することが可能となる。
【００４２】
本実施形態では、接地電極１１０の脚部１１１の幅を２．４ｍｍにし、角度αが２０度となるように点火プラグ１０をシリンダヘッドに取り付けることとしている。
【００４３】
本実施形態では、上記のとおり点火プラグ１０の電極の向きを燃焼室内における気流の方向に対応させたものにしているが、燃焼室内の状況はエンジン外部から視認できないため、エンジン外部からも点火プラグ１０の電極の向きを把握できる構成にするのが望ましい。そこで、点火プラグ１０に、プラグ回転方向の位置決めを行うための位置決め手段を設けることしている。具体的には、図３に示すように、点火プラグ１０においてシリンダヘッドへの取り付け後にもエンジン外部から視認可能な位置に、接地電極１１０の脚部１１１の位置を示す位置表示部５０を設ける。例えば、絶縁碍子３０の上部に位置表示部５０を設けておき、図３の上方から視認可能にするとよい。この位置表示部５０は、例えば矢印や文字など特定の表記が行われるマーキングである。ここで、位置表示部は、点火プラグ１０においてシリンダヘッドへの取り付け後もエンジン外部から視認可能な位置に設けられていればよく、例えば点火プラグ１０のターミナルの上端面に設けられていてもよい。
【００４４】
点火プラグ１０をシリンダヘッドに取り付ける際には、雄ねじ部４０ａがシリンダヘッドにねじ入れられ、点火プラグ１０が所定の締付トルクで取り付けられた状態で、位置表示部５０を見ながらの作業により接地電極１１０の位置決めがなされる。
【００４５】
なお、位置決め手段として、他の手段を採用することも可能である。例えば、点火プラグ１０の雄ねじ部４０ａに回り止め部を設けておき、その回り止め部により点火プラグ１０の回転（ねじ込み）が制限されることで、接地電極１１０の位置決めがなされるようになっていてもよい。回り止め部は、例えば雄ねじ部４０ａに凸状部が設けられることで構成され、点火プラグ１０が所定の締付トルクで取り付けられた状態で回り止めの機能が発揮されるものであるとよい。
【００４６】
図７に、角度αが０度及び９０度の各場合における、エンジン回転速度と電圧維持時間との関係を示す。電圧維持時間は、中心電極１００への電圧印加後において２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに維持されている状態の継続時間（図２の時刻ｔ１〜ｔ２）である。
【００４７】
図７において、エンジン回転速度が速いほど、圧縮行程における混合気の流速が速くなり、ギャップＧに流れる気流が速くなる。そして、ギャップＧに生じたプラスイオンが流され易くなる。このため、エンジン回転速度が速いほど、電圧維持時間（放電待ち時間も同様）が長くなる。また、角度αを０度にした場合には、角度αを９０度にした場合と比べて、プラスイオンの拡散が抑制されるため、電圧維持時間が短くなる。さらに、エンジン回転速度が速いほど、角度αを０度にした場合と９０度にした場合とで、電圧維持時間の差が大きくなる。つまり、エンジン回転速度が速く混合気の流速が速いほど、接地電極１１０の脚部１１１がギャップＧの上流側にあることで生じるプラスイオンの拡散抑制の効果が大きくなると言える。
【００４８】
以下、本実施形態の奏する効果を述べる。
【００４９】
圧縮行程において燃焼室内で生じる混合気の気流に対して、接地電極１１０の脚部１１１がギャップＧよりも上流側となるようにして、点火プラグ１０をエンジンのシリンダヘッドに取り付けるようにした。これにより、接地電極１１０の脚部１１１によって混合気の気流の勢いが弱められ、その気流によってギャップＧにおいてプラスイオンが拡散されることを防ぐことができる。したがって、中心電極１００への印加電圧を所定電圧に制限することによる放電待ち時間が生じる点火装置において、プラスイオンの拡散に伴う電子なだれ現象の遅延を抑制し、放電待ち時間のばらつきを抑制することができる。その結果、エンジンの燃焼状態の安定化を図ることができる。
【００５０】
点火プラグ１０において中心電極１００に負の電圧が印加されるように構成した。この場合、中心電極１００は接地電極１１０に比べてギャップＧにおける対向面積が小さいことも相俟って、中心電極１００の付近の空間においてプラスイオンの密度が上昇して、電界が強化される結果、放電待ち時間の短縮を図ることができる。こうして電界強化により放電待ち時間を短縮すれば、放電待ち時間のばらつき抑制の効果を高めることができる。
【００５１】
点火プラグ１０の取り付け状態として、接地電極１１０の位置を示す角度αを−３０度〜３０度の範囲とした。また、接地電極１１０の幅を２．０ｍｍ以上とした。これにより、ギャップＧにおける気流の流速比を所望の値（０．６以下）にすることができ、プラスイオンの拡散を好適に抑制することができる。
【００５２】
接地電極１１０の位置を示す角度αとして、気流の方向に対する傾きの上限値（−３０度、３０度）に加え、下限値（−１０度、１０度）を規定するようにした。これにより、ギャップＧに流れ込む混合気の流れを制限しつつ、放電火花による混合気の着火後において燃焼火炎の広がりが悪化することを抑制できる。つまり、放電待ち時間のばらつきの抑制と、燃焼性低下の抑制との両立を図ることが可能となる。
【００５３】
点火プラグ１０に位置決め手段としての位置表示部５０を設けたため、燃焼室内における接地電極１１０の位置（角度α）を容易に所望の位置に調整できる。そのため、上記のとおり放電待ち時間のばらつきの抑制を図る上で、好都合な構成を実現できる。
【００５４】
（第２の実施形態）
本実施形態では、点火プラグ１０に、ツェナーダイオードを内蔵する。
【００５５】
図８に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。なお、図８において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。また、図８では、ＥＣＵ２０の図示を省略している。
【００５６】
図示されるように、本実施形態では、中心電極１００及び接地電極１１０を接続する定電圧用経路Ｌ３ｃと、定電圧用経路Ｌ３ｃに設けられたツェナーダイオード１８ｃとが点火プラグ１０に内蔵されている。ツェナーダイオード１８ｃは、アノードが中心電極１００側、カソードが接地電極１１０側となる向きに設けられている。
【００５７】
こうした構成によれば、点火プラグ１０の中心電極１００及び接地電極１１０のそれぞれと、ツェナーダイオード１８ｃとを接続する経路を短くすることができる。このため、定電圧用経路Ｌ３ｃを含む高電圧が印加される電気経路を短くすることができ、中心電極１００及び接地電極１１０間の電圧をツェナーダイオード１８ｃのブレークダウン電圧Ｖｚで精度よく制限できる。中心電極１００及び接地電極１１０間の電圧の制限値の精度が向上するため、放電待ち時間のばらつきを抑制することができ、エンジンの燃焼状態の安定化を図ることができる。
【００５８】
また、高電圧が印加される電気経路と接地部位（ボディーアース）との電気的絶縁の信頼性を高めることができる。また、中心電極１００及び接地電極１１０のそれぞれと、ツェナーダイオード１８ｃとを接続する経路を短くすることができる。このため、分布容量を小さくすることができ、ギャップＧに高電圧が印加される場合に生じるノイズ（電磁波）を抑制することができ、点火装置及びこの装置の周囲に配置された電子機器の誤作動を回避することなどもできる。更に、定電圧用経路Ｌ３ｃ等の配線インダクタンスを低下させることができ、点火コイル１２に蓄えられる磁気エネルギの低下を抑制することもできる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図９に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。なお、図９において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。また、図９では、ＥＣＵ２０の図示を省略している。
【００６０】
図示されるように、本実施形態では、低圧側経路Ｌ１の両端のうち２次コイル１２ｂ側と、接続経路Ｌ２とが定電圧用経路Ｌ３ｂによって接続されている。定電圧用経路Ｌ３ｂには、ツェナーダイオード１８ｄが備えられている。ツェナーダイオード１８ｄは、カソードが低圧側経路Ｌ１側、アノードが接続経路Ｌ２側となる向きに設けられている。こうした構成において、点火信号ＩＧｔがオン点火信号からオフ点火信号に切り替えられる場合、２次コイル１２ｂの誘起電圧がツェナーダイオード１８ｄのブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとすると、上記誘起電圧がブレークダウン電圧Ｖｚで制限される。すなわち、ギャップＧの印加電圧がブレークダウン電圧Ｖｚに維持される。
【００６１】
更に、本実施形態では、ツェナーダイオード１８ｄが点火コイル１２に内蔵されている。こうした構成によれば、２次コイル１２ｂと点火プラグ１０の中心電極１００とを接続する経路を短くできることから、中心電極１００及び接地電極１１０間の電圧をツェナーダイオード１８ｄのブレークダウン電圧Ｖｚで精度よく制限できる等、上記第２の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、接地電極１１０の位置を示す角度αとして、気流の方向に対する傾きの上限値（−３０度、３０度）に加え、下限値（−１０度、１０度）を規定するようにしたが、下限値を規定せず、角度αが０度であってもよい。
【００６４】
・電圧制限手段としての定電圧素子は、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、自身の端子間電圧が規定電圧となる場合にアバランシェ降伏が生じるアバランシェダイオードであってもよい。また、例えば、ツェナーダイオードやアバランシェダイオード以外の素子であってかつこれらと同様の機能を有する素子であってもよい。
【００６５】
・電圧制限手段は、１次コイル１２ａに流れる電流を制御することで２次コイルの出力電圧を制限するものであってもよい。例えば、上記の実施形態で点火信号ＩＧｔをオフ点火信号とする期間において、オン点火信号の電圧レベル（例えば５Ｖ）より低い所定の電圧をスイッチング素子１６の開閉制御端子に印加する構成とする。これにより、スイッチング素子１６が半導通状態となり、１次コイル１２ａに所定の電流が流れ、２次コイル１２ｂの出力電圧である２次電圧Ｖ２を所定の電圧以下に制限することができる。
【００６６】
・点火プラグ１０は、シリンダヘッドのプラグ取付部に押し込まれることで取り付けられるものであってもよい。押し込み式の取り付け構造であれば、接地電極１１０のギャップＧに対する向きを容易に調整することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…点火プラグ、１２…点火コイル、１２ａ…１次コイル、１２ｂ…２次コイル、１８…ツェナーダイオード、４０…ハウジング、１００…中心電極、１１０…接地電極、１１１…脚部、１１２…対向部、Ｇ…ギャップ。
【図１】
2014111920.tif 000003
【図２】
2014111920.tif 000004
【図３】
2014111920.tif 000005
【図４】
2014111920.tif 000006
【図５】
2014111920.tif 000007
【図６】
2014111920.tif 000008
【図７】
2014111920.tif 000009
【図８】
2014111920.tif 000010
【図９】
2014111920.tif 000011