(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料空気混合物の一部をイオン化してコロナ放電（２４）を生じるように高周波電圧を受けて高周波電界を発する点火装置（２０）であって、
高周波電圧を受けるための電極端子端部（４８）から電極着火端部（５０）へ電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する電極本体部分（５２）を含む電極（２６）を備え、
前記電極（２６）は、高周波電界を発するための着火先端部（２８）を電極着火端部（５０）に近接して含み、
前記着火先端部（２８）は、前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する平面（５４）に関して非対称であり、
前記着火先端部（２８）は、燃料スプレーの外側縁（３０）にコロナ放電（２４）を形成するために、前記燃料スプレーの前記外側縁（３０）から予め定められた距離に配置され、
前記着火先端部（２８）は、前記平面（５４）の一方側の第１表面領域（Ａ１）と前記平面（５４）の対向側の第２表面領域（Ａ２）を現し、前記第１表面領域（Ａ１）は前記第２表面領域（Ａ２）より大きく、
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は０インチと０．０１０インチの間の第１球面半径（ｒ１）を示し、前記着火先端部（２８）の前記第２表面領域（Ａ２）は前記第１球面半径（ｒ１）より大きな第２球面半径（ｒ２）を示す、点火装置。
【請求項２】
前記第１表面領域（Ａ１）は、前記第２表面領域（Ａ２）より少なくとも２倍大きい、請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
前記着火先端部（２８）の前記表面領域（Ａ１，Ａ２）は複数の突出部（６０）を現し、前記第１表面領域（Ａ１）は前記第２表面領域（Ａ２）より多い突出部（６０）を現す、請求項１または請求項２に記載の点火装置。
【請求項４】
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は前記電極中心軸（ａｅ）から離れる第１距離（ｄ１）まで延在し、前記着火先端部（２８）の前記第２表面領域（Ａ２）は前記電極中心軸（ａｅ）から離れる第２距離（ｄ２）まで延在し、前記第１距離（ｄ１）は前記第２距離（ｄ２）より大きい、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項５】
前記電極本体部分（５２）は、前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する前記平面（５４）に関して対称的である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項６】
前記電極本体部分（５２）は、前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する前記平面（５４）に関して対称的である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項７】
前記着火先端部（２８）は、前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する前記平面（５４）に垂直な面に関して対称的であり、前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する前記平面（５４）に関して非対称である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項８】
前記着火先端部（２８）は、複数の分割部分（６４）を含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項９】
前記電極本体部分（５２）は前記電極中心軸（ａｅ）に垂直な電極直径（Ｄｅ）を有し、前記着火先端部（２８）は前記電極直径（Ｄｅ）より大きな先端直径（Ｄｔ）を有している、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の点火装置。
【請求項１０】
内燃エンジンの燃焼室（２２）内で燃料空気混合物の一部をイオン化して燃料空気混合物に点火するコロナ放電（２４）を生じる高周波電界を与えるコロナ点火システムであって、
空間の周りで円周状に延在するシリンダブロック（３２）と、
前記シリンダブロック（３２）を横切って延在するシリンダヘッド（３８）と、
前記シリンダブロック（３２）内で前記シリンダヘッド（３８）から隔てられて配置されてそれらの間に燃焼室（２２）を与えるピストン（４０）と、
前記燃焼室（２２）内へ延在していて前記燃焼室内へ燃料をスプレーするための燃料噴射器（４２）と、
前記燃料空気混合物をイオン化してコロナ放電（２４）を形成するように高周波電圧を受けて高周波電界を発するために前記燃焼室（２２）内へ延在する点火装置（２０）とを備え、
前記点火装置（２０）は前記燃料噴射器（４２）と前記シリンダブロック（３２）との間に配置されており、
高周波電圧を受ける電極端子端部（４８）から電極着火端部（５０）へ電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する電極本体部分（５２）を含む電極（２６）をさらに備え、
前記電極（２６）は高周波電界を発するために前記電極着火端部（５０）に近接する着火先端部（２８）を含み、
前記着火先端部（２８）は前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する平面（５４）に関して非対称であり、
前記着火先端部（２８）は、燃料スプレーの外側縁（３０）にコロナ放電（２４）を形成するために、燃料スプレーの前記外側縁（３０）から予め定められた距離に配置され、
前記平面（５４）は全体として前記燃料噴射器（４２）に向いて面する噴射器側（５６）と全体として前記シリンダブロック（３２）に向いて面する対向壁側（５８）を有し、
前記着火先端部（２８）は前記平面（５４）の前記噴射器側（５６）の第１表面領域（Ａ１）と前記平面（５４）の前記対向壁側（５８）の第２表面領域（Ａ２）を現し、前記第１表面領域（Ａ１）は全体として前記燃料噴射器（４２）に向いて面し、前記第２表面領域（Ａ２）は全体として前記シリンダブロック（３２）に向いて面し、前記第１表面領域（Ａ１）は前記第２表面領域（Ａ２）より大きく、
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は第１球面半径（ｒ１）を有する突出部（６０）を現し、前記着火先端部（２８）の第２表面領域（Ａ２）は第２球面半径（ｒ２）示す外向き表面（６２）を形成し、前記第１表面領域（Ａ１）から発せられる高周波電界が前記第２表面領域（Ａ２）から発せられる高周波電界より大きくなるように前記第１球面半径（ｒ１）は前記第２球面半径（ｒ２）より小さい、コロナ点火システム。
【請求項１１】
前記第１表面領域（Ａ１）は、前記第２表面領域（Ａ２）より少なくとも２倍大きい、請求項１０に記載のコロナ点火システム。
【請求項１２】
前記電極本体部分（５２）は、前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する前記平面（５４）に関して対称的である、請求項１０または請求項１１に記載のコロナ点火システム。
【請求項１３】
前記着火先端部（２８）は前記燃料噴射器（４２）と前記燃料スプレーとに関して予め定められた位置に配置され、前記コロナ放電（２４）は前記着火先端部（２８）と前記シリンダブロック（３２）との間でなくて前記点火装置（２０）と前記燃料噴射器（４２）との間に形成される、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載のコロナ点火システム。
【請求項１４】
前記点火装置（２０）は前記燃料噴射器（４２）、前記ピストン（４０）および前記シリンダブロック（３２）から予め定められた距離に配置される、請求項１０〜請求項１３のいずれか１項に記載のコロナ点火システム。
【請求項１５】
前記燃料噴射器（４２）は前記シリンダブロック（３２）と平行に配置され、前記点火装置（２０）は前記燃料噴射器（４２）および前記シリンダブロック（３２）に関して予め定められた角度で配置される、請求項１０〜請求項１４のいずれか１項に記載のコロナ点火システム。
【請求項１６】
内燃エンジンの燃焼室（２２）内で燃料空気混合物の一部をイオン化してコロナ放電（２４）を生じる高周波電界を与えるコロナ点火システムであって、
シリンダー中心軸（ａｃ）の周りで円周状に延在する側壁（３４）を有して円筒形状を有する空間を与えるシリンダブロック（３２）を備え、
前記側壁（３４）は前記シリンダー中心軸（ａｃ）から予め定められた距離に配置されており、
前記側壁（３４）は上部開口を囲む上端部（３６）を有し、
前記シリンダブロック（３２）の前記上部開口を横切って延在して前記上端部（３６）上に配置されたシリンダヘッド（３８）と。
内燃エンジンの作動中に前記側壁（３４）に沿って摺動するように前記シリンダブロック（３２）の前記円筒状空間内で前記側壁（３４）に沿って配置されたピストン（４０）とをさらに備え、
前記ピストン（４０）は前記シリンダヘッド（３８）から隔てられており、
前記シリンダブロック（３２）、前記シリンダヘッド（３８）および前記ピストン（４０）はそれらの間に燃焼室（２２）を提供し、
前記燃焼室（２２）内へ燃料をスプレーするために前記シリンダヘッド（３８）内に配置されて前記燃焼室（２２）内へ横切って延在する燃料噴射器（４２）をさらに備え、前記燃料は微細に霧状化されたスプレーの形態であり、前記燃料スプレーは円錐形状を現す外側縁（３０）を有し、
前記シリンダヘッド（３８）は前記燃料噴射器（４２）を受ける噴射器穴（４４）を与え、
前記燃料噴射器（４２）は前記シリンダー中心軸（ａｃ）に沿って長手方向に延在しており、
前記燃料空気混合物の一部をイオン化してコロナ放電（２４）を形成するように高周波電圧を受けて高周波電界を発するために前記シリンダヘッド（３８）内に配置されて前記燃焼室（２２）内へ横切って延在する点火装置（２０）をさらに備え、
前記シリンダヘッド（３８）は前記点火装置（２０）を受ける点火装置穴（４６）を与え、
前記点火装置（２０）は前記燃料噴射器（４２）と前記シリンダブロック（３２）との間に配置されており、
前記点火装置（２０）は前記燃料噴射器（４２）、前記シリンダブロック（３２）および前記ピストン（４０）から予め定められた距離に配置され、
前記点火装置（２０）は前記燃料噴射器（４２）、前記シリンダヘッド（３８）、前記シリンダブロック（３２）および前記ピストン（４０）に関して予め定められた角度で配置され、
前記点火装置（２０）は前記燃料スプレーの前記外側縁（３０）に関して予め定められた位置に配置され、
前記点火装置（２０）は高周波電圧を受ける電極端子端部（４８）から電極着火端部（５０）へ電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する電極中心軸（ａｅ）を有する電極（２６）を含み、
前記電極（２６）は前記電極端子端部（４８）から前記電極着火端部（５０）へ前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する第１導電性材料で形成された電極本体部分（５２）を含み、
前記電極本体部分（５２）の前記第１導電性材料はニッケルを含み、
前記電極本体部分（５２）は前記電極中心軸（ａｅ）に垂直な電極直径（Ｄｅ）を有し、
前記電極本体部分（５２）は前記電極中心軸（ａｅ）に関してかつ前記電極中心軸（ａｅ）を通って長手方向に延在する平面（５４）に関して対称的であり、前記平面（５４）は全体として前記燃料噴射器（４２）に向いて面する噴射器側（５６）と全体として前記シリンダブロック（３２）の前記側壁（３４）に向いて面する対向壁側（５８）とを有しており、
前記電極（２６）は前記燃焼室（２２）内の前記燃料空気混合物の一部をイオン化して前記燃焼室（２２）内の前記燃料スプレーの前記外側縁（３０）に前記コロナ放電（２４）を与えるように高周波電界を発するために前記電極着火端部（５０）に近接してそれを囲う着火先端部（２８）を含み、
前記着火端部（２８）は第２導電性材料で形成されており、
前記第２導電性材料は元素周期表の４−１２族から選択された少なくとも一つの元素を含み、
前記着火先端部（２８）は前記電極本体部分（５２）の前記電極直径（Ｄｅ）より大きな先端直径（Ｄｔ）を有し、
前記着火先端部（２８）は前記燃料噴射器（４２）、前記シリンダブロック（３２）、
前記シリンダヘッド（３８）、および前記ピストン（４０）から予め定められた距離に配置され、
前記着火先端部（２８）は前記燃料噴射器（４２）、前記シリンダブロック（３２）、
前記シリンダヘッド（３８）、および前記ピストン（４０）に関して予め定められた角度で配置され、
前記着火先端部（２８）は前記燃料スプレーの前記外側縁（３０）に関して予め定められた位置に配置され、
前記着火先端部（２８）は前記電極本体部分（５２）に関して非対称であり、
前記着火先端部（２８）は前記平面（５４）の前記噴射器側（５６）の第１表面領域（Ａ１）と前記平面（５４）の前記対向壁側（５８）の第２表面領域（Ａ２）を現し、前記第１表面領域（Ａ１）は全体として前記燃料噴射器（４２）向かって面して外側へ延在し、前記第２表面領域（Ａ２）は全体として前記シリンダブロック（３２）に向かって面しているが外側へ延びてはおらず、
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は、前記着火先端部（２８）が前記平面（５４）に関して非対称になるように、前記着火先端部（２８）の前記第２表面領域（Ａ２）より大きく、
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は、前記燃料スプレーの前記外側縁（３０）に前記コロナ放電（２４）を形成するように、前記燃料噴射器（４２）および前記燃料スプレーの前記外側縁（３０）から予め定められた距離に配置され、
前記第１表面領域（Ａ１）は前記第２表面領域（Ａ２）より少なくとも２倍以上大きく、
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は０インチと０．０１０インチの間の第１球面半径（ｒ１）を示し、前記着火先端部（２８）の前記第２表面領域（Ａ２）は前記第１球面半径（ｒ１）より大きな第２球面半径（ｒ２）を示し、
前記シリンダヘッド（３８）内において前記電極本体部分（５２）の周りで管状に長手方向に沿って配置された絶縁体（６６）をさらに備え、これは前記電極（２６）の前記電極着火端部（５０）および前記着火先端部（２８）から隔てられた絶縁体下端部（７６）へ絶縁体上端部（７４）から延在し、前記電極着火端部（５０）と前記着火先端部（２８）は前記絶縁体下端部（７６）の外側へ配置され、
前記絶縁体（６６）は電気的絶縁材料で形成された母相を含み、
前記電気的絶縁材料はアルミナを含み、
前記電気的絶縁材料は電荷を保持し得る誘電率を有し、
前記電気的絶縁材料は前記電極本体部分（５２）および前記着火先端部（２８）の前記導電性材料の導電率より小さな導電率を有し、
前記絶縁材料（６６）は、前記シリンダヘッド（３８）内に配置されかつ前記絶縁体上端部（７４）から前記絶縁体下端部（７６）に向けて延在する絶縁体本体領域（７８）を含み、
前記絶縁体本体領域（７８）は、前記長手方向の電極本体部分（５２）に対して概略垂直な絶縁体本体直径（Ｄｉ）を示し、
前記絶縁体本体領域（７８）は前記燃焼室（２２）へ露出されておらず、
前記絶縁体（６６）は、前記燃焼室（２２）内に配置されかつ前記絶縁体本体領域（７８）から前記絶縁体下端部（７６）へ延在する絶縁体ノーズ領域（８０）を含み、
前記絶縁体ノーズ領域（８０）は、前記長手方向の電極本体部分（５２）に対して概略垂直な絶縁体ノーズ直径（Ｄｎ）を示しかつ前記絶縁体下端部（７６）へ先細になっており、
前記絶縁体ノーズ直径（Ｄｎ）は前記絶縁体本体直径（Ｄｉ）より小さく、
端子ワイヤへ電気的に接続されて電源へ電気的に接続されるために前記絶縁体内に収容された端子（６８）をさらに備え、これは電源から高周波電圧を受けて前記電極（２６）へ高周波電圧を伝達するための前記電極（２６）と電気的に通じており、
前記端子（６８）は、第１端子端部（８２）から、前記電極端子端部（４８）へ電気的に接続された第２端子端部（８４）へ延在しており、
前記端子（６８）は導電性材料で形成されており、
前記端子（６８）から前記電極（２６）へエネルギを与えるために前記端子（６８）の前記第２端子端部（８４）と前記電極端子端部（４８）との間に配置されてそれらを電気的に接続する導電性シール層（７０）をさらに備え、
前記導電性シール層（７０）は導電性材料で形成されており、
前記シリンダヘッド（３８）内において前記絶縁材料（６６）の周りで管状に配置されたシェル（７２）をさらに備え、
前記シェル（７２）は前記絶縁体（６６）に沿ってシェル上端部（８６）からシェル下端部（８８）へ長手方向に延在し、前記絶縁体ノーズ領域（８０）は前記シェル下端部（８８）から外側へ突出しており、
前記シェル（７２）は、前記シリンダヘッド（３８）の前記噴射器穴（４４）に係合する複数のねじ山を含んでいて、前記シリンダヘッド（３８）へ前記点火装置（２０）を固定し、
前記シェル（７２）は金属材料で形成されている、コロナ点火システム。
【請求項１７】
燃料空気混合物の一部をイオン化してコロナ放電（２４）を与えるために高周波電圧を受けて高周波電界を発する点火装置（２０）を形成する方法であって、
電極端子端部（４８）から電極着火端部（５０）へ電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する電極本体部分（５２）を設けるステップと、
前記電極着火端部（５０）に近接しかつ前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する平面（５４）に関して非対称に着火先端部（２８）を前記電極本体部分（５２）へ配置するステップを含み、
前記着火先端部（２８）は、燃料スプレーの外側縁（３０）にコロナ放電（２４）を形成するために、前記燃料スプレーの前記外側縁（３０）から予め定められた距離に配置され、
前記着火先端部（２８）は、前記平面（５４）の一方側の第１表面領域（Ａ１）と前記平面（５４）の対向側の第２表面領域（Ａ２）を現し、前記第１表面領域（Ａ１）は前記第２表面領域（Ａ２）より大きく、
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は０インチと０．０１０インチの間の第１球面半径（ｒ１）を示し、前記着火先端部（２８）の前記第２表面領域（Ａ２）は前記第１球面半径（ｒ１）より大きな第２球面半径（ｒ２）を示す、方法。
【請求項１８】
内燃エンジンの燃焼室（２２）内で燃料空気混合物の一部をイオン化して燃料空気混合物に点火するコロナ放電（２４）を与えるように高周波電界生じるためのコロナ点火システムを形成する方法であって、
空間の周りに延在するシリンダブロック（３２）を設け、
前記シリンダブロック（３２）を横切ってシリンダヘッド（３８）を延在させ、
前記シリンダブロック（３２）内で前記シリンダヘッド（３８）から隔ててピストン（４０）を配置して、それらの間に燃焼室（２２）を設け、
前記燃焼室（２２）内へ燃料をスプレーするために前記燃焼室（２２）内へ燃料噴射器（４２）を配置し、
点火装置（２０）を設けて、燃料空気混合物をイオン化してコロナ放電（２４）を形成するように高周波電圧を受けて高周波電界を発するために前記点火装置（２０）を前記燃焼室（２２）内へ配置し、
前記点火装置（２０）を配置するステップは、電極端子端部（４８）から電極着火端部（５０）へ電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する電極本体部分（５２）を設けて、前記電極着火端部（５０）に近接しかつ前記電極中心軸（ａｅ）を含み、前記電極中心軸（ａｅ）に沿って長手方向に延在する平面（５４）に関して非対称に着火先端部（２８）を前記電極本体部分（５２）へ配置することによって電極（２６）を形成することを含み、
前記点火装置（２０）を配置するステップは、前記燃料噴射器（４２）と前記シリンダブロック（３２）との間に点火装置（２０）を配置することを含み、
前記着火先端部（２８）は、燃料スプレーの外側縁（３０）にコロナ放電（２４）を形成するために、燃料スプレーの前記外側縁（３０）から予め定められた距離に配置され、
前記平面（５４）は全体として前記燃料噴射器（４２）に向いて面する噴射器側（５６）と全体として前記シリンダブロック（３２）に向いて面する対向壁側（５８）を有し、
前記着火先端部（２８）は前記平面（５４）の前記噴射器側（５６）の第１表面領域（Ａ１）と前記平面（５４）の前記対向壁側（５８）の第２表面領域（Ａ２）を現し、前記第１表面領域（Ａ１）は全体として前記燃料噴射器（４２）に向いて面し、前記第２表面領域（Ａ２）は全体として前記シリンダブロック（３２）に向いて面し、前記第１表面領域（Ａ１）は前記第２表面領域（Ａ２）より大きく、
前記着火先端部（２８）の前記第１表面領域（Ａ１）は第１球面半径（ｒ１）を有する突出部（６０）を現し、前記着火先端部（２８）の第２表面領域（Ａ２）は第２球面半径（ｒ２）示す外向き表面（６２）を形成し、前記第１表面領域（Ａ１）から発せられる高周波電界が前記第２表面領域（Ａ２）から発せられる高周波電界より大きくなるように前記第１球面半径（ｒ１）は前記第２球面半径（ｒ２）より小さい、方法。
【請求項１９】
前記燃料噴射器（４２）と前記シリンダブロック（３２）とに関して予め定められた位置に前記着火先端部（２８）を配置することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記燃料噴射器（４２）と前記シリンダブロック（３２）とに関して予め定められた角度で前記着火先端部（２８）を配置することを含む、請求項１８または請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１１年１２月１４日に提出された米国仮出願番号第６１/４２２，８４９号の利益を主張する。
【０００２】
この発明は、一般的に非熱的プラズマを発する点火装置を含むコロナ放電点火システムに関し、より特定的には点火装置の着火先端部に関する。
【背景技術】
【０００３】
コロナ放電点火システムの一例は、Ｆｒｅｅｎに与えられた米国特許第６，８８３，５０７号に開示されている。コロナ放電点火システムは、高周波電位に充電されて燃焼室内に強い高周波電界を生じる電極を備えた点火装置を含んでいる。その電界は、燃焼室内の燃料と空気の混合物の一部をイオン化させて誘電破壊を開始させ、燃料空気混合物の燃焼を促進させる。電界は、燃料空気混合物が誘電特性を維持し、非熱的プラズマとも言及されるコロナ放電が生じるように、好ましく制御される。燃料空気混合物のイオン化された部分は火炎前面を形成し、そしてこれが自立して、燃料空気混合物の残りの部分を燃焼させる。好ましくは、電界は燃料空気混合物が誘電特性の全てを喪失しないようにも制御され、そのような全喪失は熱的プラズマを生じさせて、シリンダ壁、ピストン、または点火装置の他の部分と電極との間にパワーアーク放電として言及される電気的アークを生じさせるであろう。
【０００４】
コロナ放電点火システムの点火装置は、典型的には、高周波電圧を受ける電極端子端部から電極着火端部まで電極中心軸に沿って長手方向に延在する電極本体を有する電極を含んでいる。電極は、高周波電界を発する電極着火端部に近接して着火先端部を含み得る。その着火先端部は、電極中心軸に関して対称的である。コロナ放電点火システムの点火装置は、着火先端部にごく近接して接地された何らの電極要素をも含まない。むしろ、接地は、内燃エンジンのシリンダ壁またはピストンによって与えられる。対称的な着火先端部を備えたコロナ点火装置の一例は、ＬｙｋｏｗｓｋｉとＨａｍｐｔｏｎによる米国特許出願公開第ＵＳ２０１０/００８３９４２号に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃エンジンシステム、特に、ガソリン直接点火システムのような非均一燃焼システムにおいて、燃料空気混合物に対する点火源の配置は健全な燃焼に重要である。或るエンジン応用においては、燃料はスプレーとして燃焼室へ供給されるが、そのスプレーは通常は直接点火するには燃料リッチであり過ぎて、燃料が燃焼室内の空気と混合するスプレーの外側縁のみが燃焼可能であり得る。したがって、点火装置は、燃料スプレーの外側縁に対して所定の位置に着火先端部が配置されるように、燃料噴射器から離されなければならない。点火装置は、燃料スプレーに起因する浸食と腐食を防ぐためにも、燃料スプレーから離されることが好ましい。しかし、点火装置がシリンダ壁またはピストンに近過ぎれば、シリンダ壁またはピストンと着火先端部との間にパワーアーク放電が起こり得て、それはコロナ放電を排除して燃焼に対する弊害となるであろう。さらに、燃料噴射器はしばしば燃焼室内の中心位置から移動させることがでず、このことがシステム設計をさらに複雑化させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様は、燃料空気混合物の一部をイオン化させてコロナ放電を生じるように、高周波電圧を受けて高周波電界を発する点火装置を提供する。点火装置は、高周波電圧を受ける電極端子端部から電極着火端部まで電極中心軸に沿って長手方向に延在する電極本体部分を含む電極を備えている。電極はまた、高周波電界を発する電極着火端部に近接して着火先端部をも含んでいる。この着火先端部は、電極中心軸に関して非対称である。
【０００７】
本発明のもう一つの態様は、点火装置を形成する方法を提供する。この方法は、電極端子端部から電極着火端部へ電極中心軸に沿って延在する電極本体部分を与えるステップを含んでいる。次にこの方法は、着火端部に近接してかつ電極中心軸に関して非対称に着火先端部を電極本体部分に配置することを含んでいる。
【０００８】
本発明のさらにもう一つの態様は、燃料空気混合物の一部をイオン化する高周波電界を与えるコロナ点火システムを含み、内燃エンジンの燃焼室内の燃料空気混合物を点火するコロナ放電を提供する。そのコロナ点火システムは、或る空間を円周状に囲んで延在するシリンダブロックと、そのシリンダブロックを横切って延在するシリンダヘッドとを含んでいる。ピストンがシリンダブロック内でシリンダヘッドから隔てられて配置され、それらの間に燃焼室を形成する。燃料噴射器が、燃焼室内に延在し、燃焼室内へ燃料をスプレーする。非対称な着火先端部を備えた点火装置が、燃焼室内へ延在し、燃料噴射器とシリンダブロックとの間に配置される。点火装置は、高周波電圧を受けて、燃料空気混合物をイオン化してコロナ放電を形成する高周波電界を発する。
【０００９】
本発明のさらにもう一つの態様は、コロナ点火システムを形成する方法を提供する。この方法は、空間を囲って延在するシリンダブロックと、そのシリンダブロックを横切って延在するシリンダヘッドとを提供することを含む。次にこの方法は、シリンダブロック内にピストンを配置して、シリンダヘッドからピストンを隔てて、それらの間に燃焼室を提供することを含む。方法は、燃焼室内へ燃料噴射器を配置して、燃焼室内へ燃料をスプレーすることを含む。方法はさらに、点火装置を設けて、燃焼室内にその点火装置を配置して高周波電圧を受けて高周波電界を発し、そして燃料空気混合物をイオン化してコロナ放電を形成することを含む。点火装置を設けるステップは、電極端子端部から電極着火端部へ長手方向に延在する電極本体部分を与えることによって電極を形成することを含む。また、点火装置を設けるステップは、電極着火端部に近接してかつ電極中心軸に関して非対称に着火先端部を電極本体部分に配置することを含む。燃焼室内に点火装置を配置するステップは、燃料噴射器とシリンダブロックとの間に点火装置を配置することを含む。
【発明の効果】
【００１０】
非対称の着火先端部を含む本発明のコロナ点火装置は、対称の着火先端部を含むコロナ点火装置のような他の設計のものに比べて多くの有利性を提供する。この点火装置は、コロナ放電が点火のための最適位置に形成されて他の位置では形成されないように、燃料噴射器とシリンダブロックに関して所定の位置に配置され得る。例えば、非対称の着火先端部のうちで大きな表面積を有して高い電界強度を生じる部分が燃料スプレーに近く配置され得る一方で、小さな表面積を有して低い電界強度を生じる着火先端部の部分はシリンダブロックに近く配置される。したがって、高周波電界は、コロナ放電が最適に燃料スプレーの外側縁に形成されるように、燃料スプレーに近接する表面領域のみから発せられる。非対称の着火先端部はまた、その着火先端部とシリンダブロックとの間のパワーアーク放電を防止する。したがって、本発明のコロナ点火装置は、対称の着火先端部または他の設計を含むコロナ点火装置に比べて、改善された性能を提供する。
【００１１】
本発明の点火装置は、ガソリン直接噴射システムのような不均一な点火システムにおいて特に有益である。非対称の着火先端部は、燃料噴射器が燃焼室内で中央に維持されるべき場合に、特に有利である。この点火装置は、浸食と腐食を減ずるように燃料スプレーから離され得て、かつ着火先端部とシリンダブロックとの間に有害なパワーアーク放電を招くことなくシリンダブロックに近づけられ得る。さらに、非対称の着火先端部はシリンダヘッドと平行にまたはそこから離れるように突出するコロナ放電を生じるように配置され得るので、点火装置はシリンダヘッドに近づきかつ燃料スプレーから離れるように移動させられ得る。本発明のもう一つの有利性は、改善されたエネルギ効率である。なぜならば、コロナ放電はそれが有効に点火を生じ得る場所のみに生成されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の他の優位性は、以下の詳細な説明が添付の図面と関連してよりよく理解されることによって、容易に評価され得るであろう。
【図１】本発明の一態様による点火装置を含むコロナ点火システムの断面図である。
【図２Ａ】図１中の点火装置の断面図であって、影付された第１の表面領域を備えている。
【図２Ｂ】図１中の点火装置の着火先端部の上面図であって、影付された第１の表面領域を備えている。
【図３Ａ】図１中の点火装置の断面図であって、影付された第２の表面領域を備えている。
【図３Ｂ】図１中の点火装置の着火先端部の上面図であって、影付された第２の表面領域を備えている。
【図４Ａ】本発明のもう一つの実施例による着火先端部の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの着火先端部の上面図である。
【図５Ａ】本発明のさらにもう一つの実施例による着火先端部の側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの着火先端部の上面図である。
【図６Ａ】本発明のさらにもう一つの実施例による着火先端部の側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの着火先端部の上面図である。
【図７Ａ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｃ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｄ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｅ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｆ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｇ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｈ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｉ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｊ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｋ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｌ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図７Ｍ】本発明の他の実施例による着火先端部の上面図である。
【図８】図１から図３中の着火先端部の拡大された上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一態様は、図１に示されているように、内燃エンジンの燃焼室２２内に配置された点火装置２０を含むコロナ点火システムを提供する。コロナ点火装置２０は、燃料空気混合物の一部をイオン化させる高周波電界を発して、燃焼室２２内にコロナ放電２４を生じる。コロナ点火システムの点火装置２０は、図１に示されているように、非対称の着火先端部２８を備えた電極２６を含んでいる。非対称の着火先端部２８は、点火に最適の位置で好ましくは燃料が空気と混ざるところである燃料スプレーの外側縁３０のみにコロナ放電２４が形成されることを可能にする。したがって、コロナ点火システムの点火装置２０は、パワーアーク放電の防止および改善されたエネルギ効率を含む多くの利益を提供する。
【００１４】
コロナ点火システムは、典型的には、自動車の内燃エンジン内に組入れられる。図１に示されているように、そのシステムは、シリンダ中心軸ａｃの周りで円周状に延在して円筒形状を有する空間を提供する側壁３４を有するシリンダブロック３２を含んでいる。その側壁３４は、円筒状空間に沿って、最上部開口を囲む最上端部３６まで上方に延在している。この最上端部３６上にはシリンダヘッド３８が配置され、これはシリンダブロック３２の最上部開口を横切って延在している。
【００１５】
内燃エンジンの作動中に側壁３４に沿って摺動するように、シリンダブロック３２の側壁３４に沿って円筒状空間内にピストン４０が配置されている。ピストン４０はシリンダヘッド３８から隔てられているので、シリンダブロック３２、シリンダヘッド３８およびピストン４０は、全体として、それらの間に燃焼室２２を提供する。
【００１６】
シリンダヘッド３８の噴射器穴４４内には燃料噴射器４２が配置され、これは燃焼室２２内へ横断して延在している。燃料噴射器４２は、典型的には微細に霧状化されたスプレーの形態で、燃焼室２２内へ燃料を提供する。一実施例では、燃料噴射器４２によって与えられた燃料スプレーは、図１に示されているように、円錐形状を形成する外側縁３０を現す。燃料噴射器４２は、典型的にはシリンダ内で中央に位置決めされ、シリンダ中心軸ａｃに沿って長手方向に延在している。しかし、燃料噴射器４２は代替的に空気ガイドまたは壁ガイドされてもよく、燃料噴射器４２の位置は燃焼システムのタイプに依存して変化し得る。多くの内燃エンジンの応用においては、燃料噴射器４２はシリンダブロック３２に関して中央に位置決めされなければならず、燃料噴射器４２を移動させることは不可能である。
【００１７】
シリンダヘッド３８は、コロナ点火装置２０を受入れるために、燃料噴射器４２とシリンダブロック３２との間に点火装置穴４６をも含んでいる。点火装置２０は、シリンダ中心軸ａｃに関して平行にまたは或る角度で燃焼室２２内へ延在し得る。点火装置２０は、高周波電圧を受けて、燃料空気混合物の一部をイオン化させる高周波電界を発してコロナ放電２４を形成する。
【００１８】
点火装置２０の正確な位置は、燃焼システムに依存して変化する。点火装置２０の位置は、米国特許出願公開第２０１０/００８３９４２号に開示された整列方法または他の方法によって定められ得る。点火装置２０は、シリンダブロック３２、燃料噴射器４２、シリンダヘッド３８、およびピストン４０に関して予め定められた位置に配置され、燃焼に最適な位置にコロナ放電２４が形成されることを可能にする。例えば、点火装置２０は、燃料噴射器４２、シリンダブロック３２およびピストン４０から予め定められた距離に配置され得て、燃料噴射器４２、シリンダヘッド３８およびシリンダブロック３２に関して予め定められた角度で配置され得る。点火装置２０はまた、燃料スプレーの外側縁３０に関して予め定められた位置に配置される。例えば、点火装置２０は、着火先端部２８が燃料スプレーの外側縁に近接した最適位置に配置されかつ点火装置２０の他の部分が燃料スプレーによって形成される厳しい環境から遠く隔てられるように、図１に示されているように、燃料噴射器４２に関して約３０度の角度で配置され得る。
【００１９】
図２Ａと図３Ａに示されているように、点火装置２０の電極２６は、高周波電圧を受ける電極端子端部４８から電極着火端部５０へ長手方向に延在する電極中心軸ａｅを有している。電極２６は、電極端子端部４８から電極着火端部５０へ電極中心軸ａｅに沿って長手方向に延在する第１の導電性材料で形成された電極本体部分５２を含んでいる。一実施例では、電極本体部分５２の第１の導電性材料は、ニッケルまたはニッケル合金を含んでいる。電極本体部分５２は、電極中心軸ａｅに対して垂直な電極直径Ｄｅを有している。図２Ａと図３Ａに示されているように、電極本体部分５２は、電極中心軸ａｅに関して対称的である。電極本体部分５２はまた、図２Ｂと図３Ｂに示されているように、電極中心軸ａｅを通って長手方向に延在する仮想平面５４に関しても対称的である。平面５４は、図１の燃料噴射器４２に面する噴射器側５６と、その反対側であって図１のシリンダブロック３２の側壁３４に面する壁側５８を有している。
【００２０】
コロナ点火システムの電極２６は、燃焼室２２内の燃料空気混合物の一部をイオン化させる高周波電界を発するために電極着火端部５０に近接してそれを囲む着火先端部２８を含み、コロナ放電２４を提供する。着火先端部２８は、第２の導電性材料で形成されており、好ましくは元素周期表の４-１２族から選択された少なくとも一つの元素を含む。着火先端部２８は典型的には先端直径Ｄｔを有し、これは電極本体部分５２の電極直径Ｄｅより大きい。
【００２１】
点火装置２０の着火先端部２８は、シリンダブロック３２、燃料噴射器４２、シリンダヘッド３８、およびピストン４０に関して予め定められた位置に配置され、コロナ放電２４が燃料のための最適位置に形成されることを可能にする。例えば、着火先端部２８は、燃料噴射器４２、シリンダブロック３２、シリンダヘッド３８、およびピストン４０から予め定められた距離に配置されかつ燃料噴射器４２、シリンダブロック３２、シリンダヘッド３８、およびピストン４０に関して予め定められた角度で配置され得る。着火先端部２８はまた、燃料スプレーの外側縁３０に関して予め定められた位置に配置される。好ましい一実施例では、着火先端部２８は、図１に示されているように、コロナ放電２４が燃料スプレーの外側縁３０に形成されるように、燃料スプレーに近接して配置される。燃料噴射器４２と燃料スプレーに関して着火先端部２８の位置を決定するために、米国特許出願公開第２０１０/００８３９４２号の方法または他の方法が用いられ得る。着火先端部２８は非対称であるので、点火装置２０は、先行技術のコロナ点火システムに比べて、着火先端部２８とシリンダブロック３２との間にパワーアーク放電を生じることなく、シリンダブロック３２の側壁３４に近接して配置され得る。したがって、点火装置２０の大部分は燃料スプレーから遠く隔てられ得て、燃料スプレーによって生ぜられる厳しい環境による浸食と腐食の影響を受けにくい。
【００２２】
着火先端部２８は電極本体部分５２に関して非対称であるので、コロナ放電２４は点火のための最適位置に形成され得る。図２Ｂと図３Ｂに示されているように、電極中心軸ａｅを通って長手方向に延在する平面５４に関して、非対称の着火先端部２８は平面５４の噴射器側５６に第１の表面領域Ａ１を現し、中心平面５４の反対側の壁側５８に第２の表面領域Ａ２を現す。表面領域Ａ１、Ａ２は、燃焼室に露出された着火先端部２８の全ての外向き表面の全領域を含み、上面、下面および側面を含む。一実施例では、着火先端部２８の第１の表面領域Ａ１は全体として燃料噴射器４２に向かって面して外側へ延びており、着火先端部２８の第２の表面領域Ａ２は全体としてシリンダブロック３２に向かって面しているが外側へ延びてはいない。着火先端部２８が平面５４に関して非対称になるように、着火先端部２８の第１の表面領域Ａ１は、着火先端部２８の第２の表面領域Ａ２より大きい。図２Ａと図２Ｂは一実施例による着火先端部２８を示していて第１の表面領域の一部が影付されており、図３Ａと図３Ｂは影付された第２の表面領域Ａ２の一部とともに同じ着火先端部２８を示していている。着火先端部２８の表面領域Ａ１、Ａ２は、当該技術分野で知られている任意の表面領域測定技術によって決定され得る。
【００２３】
好ましい一実施例では、燃焼室２２の最適領域内にコロナ放電２４が形成され得るように、コロナ点火システムの燃料噴射器４２に面する第１の表面領域Ａ１から発せられた高周波電界は、シリンダブロック３２に面する第２の表面領域Ａ２から発せられた高周波電界より強い。例えば、好ましい一実施例では、コロナ放電２４が燃料スプレー内または燃料スプレーの外側縁３０に沿った可燃領域内で最適に形成されるように、電界は第１の表面領域Ａ１から発せられて、第２の表面領域Ａ２からの電界放射はない。したがって、コロナ点火システムは燃料空気混合物の強い燃焼を提供し、着火先端部２８の第２の表面領域Ａ２とシリンダブロック３２との間において燃焼を妨げるであろうパワーアーク放電を生じない。
【００２４】
着火先端部２８の表面領域Ａ１、Ａ２から発せられる電界の強度は、部分的に中心軸ａeからの距離に依存する。図２Ｂに示されているように、第１の表面領域Ａ１は電極中心軸ａｅから離れる第１の距離ｄ１まで延在し、第２の表面領域Ａ２は電極中心軸ａｅから離れる第２の距離ｄ２まで延在している。好ましくは、第１の距離ｄ１は第２の距離ｄ２より大きい。その大きな距離は、シリンダブロック３２に面する第２の表面領域Ａ２に比べて、燃料噴射器４２に面する第１の表面領域Ａ１から発せられる強い高周波電界を提供する助けとなる。
【００２５】
着火先端部２８の設計は変化し得て、着火先端部２８の複数例が図１から図８に開示されている。一実施例では、第１の表面領域Ａ１は第２の表面領域Ａ２に比べて少なくとも２倍大きく、または少なくとも３倍大きく、または少なくとも４倍大きく、または４倍より大きい。図４から図６の実施例のように、数個の実施例では、着火先端部２８、典型的には影付された第１の表面領域Ａ１は、電極本体部分５２から離れるように延在して第１の表面領域Ａ１の一部を現す少なくとも一つの突出部６０を含んでいる。一実施例では、着火先端部２８の第１と第２の表面領域Ａ１、Ａ２の両方が少なくとも一つの突出部または複数の突出部６０を現し、第１の表面領域Ａ１は第２の表面領域Ａ２より多い突出部を現す。着火先端部２８の突出部６０は、好ましくは電極２６の本体部分から外向きおよび下向きに離れるように延在する。図１の実施例では、点火装置２０は、着火先端部２８の突出部６０が燃料スプレーに向かって延在するように配置される。
【００２６】
第１の表面領域Ａ１の突出部６０は好ましくは尖った端部を含み、高周波電界の放射と最適位置のコロナ放電２４を促進する。第１の表面領域Ａ１と異なって、第２の表面領域Ａ２は、好ましくは少ないまたは尖ってない端部を含み、そして高周波電界の放射を防ぐとともに、第２表面領域Ａ２とシリンダブロック３２との間のパワーアーク放電を防止する。第２の表面領域Ａ２の不可避の端部のいずれも、好ましくは実際上できるだけ丸められる。図２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、および６Ｂに示されているように、着火先端部２８は、尖った端部がなくて第２の表面領域Ａ２の一部を現す外向き表面６２を含んでいる。
【００２７】
着火先端部２８の特定点の鋭さは、球状半径ｒで規定され得る。図８に示されているように、着火先端部２８の表面領域Ａ１、Ａ２の一つに沿った一特定点における球状半径ｒは、その特定点において半径ｒを有する仮想の三次元球を用いて決定される。その球状半径ｒは、三次元の球の半径である。０から０．０１０インチの球状半径ｒは、鋭い端部として述べられ得る。
【００２８】
図８は、図１−３の着火先端部２８の部分で現された球状半径ｒ１、ｒ２を示している。影付された第１の表面領域Ａ１の一部を形成する突出部６０は、第２の表面領域Ａ２の外側表面６２で現される球状半径ｒ２より小さな球状半径ｒ１を示す。したがって、第１の表面領域Ａ１の小さな球状半径ｒ１に起因して、第１の表面領域Ａ１から発せられる高周波電界は、第２の表面領域Ａ２から発せられる高周波電界より大きい。好ましい一実施例では、第２の表面領域Ａ２を現す外向きの表面６２は丸型である。
【００２９】
図２と３において最もよく示されているように、着火先端部２８は電極中心軸ａｅおよびこの電極中心軸ａｅに沿って延在する平面５４に関して非対称である。一実施例では、着火先端部２８はそれ自体に関して対称的であるが、着火先端部２８が電極中心軸ａｅに関して非対称になるように電極本体部分５２へ非対称に配置される。図７の上面図は種々の可能な着火先端部２８を図解しており、これらは単に例示であって、本発明の可能な設計を限定するものではない。一実施例では、着火先端部２８は四辺形状を示す。
【００３０】
さらにもう一つの実施例では、図４−６に示されているように、着火先端部２８は分岐しており、または第１の表面領域Ａ１と第２の表面領域Ａ２を現す複数の分割部分６４を含む。図４Ａ、５Ａおよび６Ａは分岐した着火先端部２８の側面図を示し、図４Ｂ、５Ｂおよび６Ｂは同じ着火先端部２８の上面図を示す。着火先端部２８は、二つの分割部分６４を含んでもよく、または非対称の着火先端部を一緒に形成する複数の分割部分６４を含んでもよい。一実施例では、図４Ａに示されているように、着火先端部２８は、その着火先端部２８と電極２６とがそれらの間に９０度の角度を形成するように、電極本体部分５２に関して垂直に配置される。もう一つの実施例では、図５Ａと６Ａに示されているように、着火先端部２８は、その着火先端部２８と電極２６とがそれらの間に９０度以外の角度を形成するように、電極本体部分５２に関して或る角度で配置される。
【００３１】
本発明のもう一つの態様は、点火装置２０を形成する方法を提供する。この方法は、電極端子端部４８から電極着火端部５０へ電極中心軸ａｅに沿って長手方向に延在する電極本体部分５２を設けるステップを含む。設けられた電極本体部分５２は、電極中心軸ａｅに関して対称的である。次に方法は、着火先端部２８が電極中心軸ａｅに関して非対称になるように、着火端部５０に近接して電極本体部分５２へ着火先端部２８を配置することを含む。
【００３２】
コロナ点火システムの点火装置２０は、コロナ点火装置２０内で典型的に見られる絶縁体６６、端子６８、導電性シール層７０、およびシェル７２のような他の要素を含んでいる。絶縁体６６は、シリンダヘッド３８内において、電極本体部分５２の周囲で長手方向の管状に配置されている。図１に示されているように、絶縁体６６は、電極着火端部５０と着火先端部２８が絶縁体下端部７６の外側へ配置されるように、電極着火端部５０から隔てられた絶縁体下端部７６へ絶縁体上端部７４から延在している。絶縁体６６は、アルミナのような電気的絶縁材料で形成された母相を含んでいる。電気的絶縁材料は、電荷を保持し得る誘電率を有している。その絶縁材料はまた、電極本体部分５２および着火先端部２８の導電率より低い導電率を有している。
【００３３】
一実施例では、絶縁体６６はシリンダヘッド３８内に配置されていて、絶縁体上端部７４から絶縁体下端部７６へ延在する絶縁体本体領域７８を含んでいる。絶縁体本体領域７８は、長手方向の電極本体部分５２に対して概略垂直な絶縁体本体直径Ｄｉを示す。絶縁体６６はまた、絶縁体本体領域７８から絶縁体下端部７６へ延在する絶縁体ノーズ領域８０をも含んでいる。絶縁体ノーズ領域８０は、長手方向の電極本体部分５２に対して概略垂直でかつ絶縁体下端部７６へ先細になっている絶縁体ノーズ直径Ｄｎを示す。図２Ａと図３Ａに示されているように、絶縁体ノーズ直径Ｄｎは、絶縁体本体直径Ｄｉより小さい。絶縁体本体領域７８はシリンダヘッド３８内に配置されていて燃焼室２２内へ露出されていないが、絶縁体ノーズ領域８０は燃焼室２２内へ延在している。一実施例では、絶縁体ノーズ領域８０は、図５Ａに示されているように、シリンダヘッド３８に関して予め定められた角度で配置されている。もう一つの実施例では、絶縁体ノーズ領域８０は、図４Ａと６Ａに示されているように、シリンダヘッド３８に対して垂直に延在している。
【００３４】
絶縁体本体領域７８は典型的にはシリンダヘッド３８に点火装置２０を固定するシェル７２によって包まれており、絶縁体ノーズ領域８０は燃焼室２２内へシェル７２から外側に延在している。絶縁体６６とシェル７２は、典型的には図１−６に示されているように、電極中心軸ａｅおよび互いに対して長手方向に整列した中心軸を含んでいる。
【００３５】
絶縁体６６は、コロナ放電２４が最適位置に形成され得るように、燃料噴射器４２、燃料スプレー、シリンダヘッド３８、およびシリンダブロック３２に関して予め定められた位置に配置される。着火先端部２８が非対称であるので、点火装置２０は、着火先端部２８とシリンダブロック３２との間にパワーアーク放電を招くことなく、先行技術のコロナ点火システムの点火装置に比べて、シリンダブロック３２の側壁３４に近く配置され得る。したがって、点火装置２０の絶縁体６６は、燃料噴射器４２から遠く離され得て、燃料噴射器４２の周囲の厳しい環境による浸食と腐食の影響を受けにくい。
【００３６】
図１に示されているように、点火装置２０はまた、絶縁体６６内に受け入れられた導電材料で形成された端子６８をも含んでいる。端子６８は、電源（図示せず）へ電気的に接続された端子ワイヤ（図示せず）へ電気的に接続された第１の端子端部８２を含んでいる。第１の端子端部８２は電源から高周波電圧を受けて、第２の端子端部８４を通して電極２６へ高周波電圧を伝達する。端子６８は、導電材料で形成された導電性シール層７０によって、電極端子端部４８へ電気的に接続されている。導電性シール層７０は、端子６８から電極２６へエネルギを提供するために、第２端子端部８４と電極端子端部４８との間に配置されてそれらを電気的に接続する。
【００３７】
点火装置２０のシェル７２は、シリンダヘッド３８内で絶縁体６６の周りに環状に配置された金属材料で形成されている。シェル７２は、図１、２Ａおよび３Ａに示されているように、絶縁体ノーズ領域８０がシェル下端部８８の外側へ突出するように、シェル上端部８６からシェル下端部８８へ絶縁体６６に沿って長手方向に延在している。シェル７２は、シリンダヘッド３８の点火装置穴４６と係合してシリンダヘッド３８へ点火装置２０を固定する複数のねじ山を含み得る。
【００３８】
本発明のもう一つの態様は、コロナ点火システムを形成する方法を提供する。この方法は、円筒状の空間の周りに円周状に延在するシリンダブロック３２を設けることと、そのシリンダブロック３２を横切ってシリンダヘッド３８を延在させることを含む。次に方法は、シリンダブロック３２内にピストン４０を配置することと、シリンダヘッド３８からピストンを隔ててそれらの間に燃焼室２２を設けることを含む。方法はさらに、燃焼室２２内へ燃料をスプレーするために、燃焼室２２内に燃料噴射器４２を配置することを含む。
【００３９】
次に方法は、点火装置２０を設けて、燃料空気混合物をイオン化してコロナ放電２４を形成するために、高周波電圧を受けて高周波電界を発する点火装置２０を燃焼室２２内に配置することを含む。点火装置を設けるステップは、電極端子端部４８から電極着火端部５０へ電極中心軸ａｅに沿って長手方向に延在しかつ電極中心軸ａｅに関して対称的な電極本体部分５２を設けることによって電極２６を形成することを含む。点火装置２０を設けるステップはまた、着火先端部２８が電極中心軸ａｅに関して非対称になるように、電極着火端部５０に近接して電極本体部分５２に着火先端部２８を配置することを含む。燃焼室２２内に着火先端部２８を配置するステップは、燃料噴射器４２とシリンダブロック３２との間に点火装置２０を配置することを含む。一実施例では、方法は、燃料噴射器４２とシリンダブロック３２とに関して予め定められた位置に着火先端部２８を配置することを含む。もう一つの実施例では、方法は、燃料噴射器４２とシリンダブロック３２とに関して予め定められた角度で着火先端部２８を配置することを含む。
【００４０】
コロナ点火システムの作動中において、点火装置２０の電極２６は高周波電位に充電されて、燃焼室２２内に高周波電界を生成する。その電界は、燃焼室２２内の燃料空気混合物が誘電特性を保つように制御される。電極２６は、燃焼室２２内の燃料空気混合物の一部をイオン化させるように、コロナを形成するイオンの多重流れを含む非熱的プラズマを発する。
【００４１】
非対称の着火先端部２８を備えた本発明のコロナ点火システムは、特にガソリン直接噴射システムのような不均一な燃焼システムにおいて、非対称な着火先端部２８を備えていないような異なる設計を有する他のコロナ点火システムに比べて多くの利益を提供する。非対称な着火先端部２８は、燃料空気混合物の健全な燃焼を生じる最適配置された点火源を提供し得る。非対称な着火先端部２８はシリンダヘッド３８と平行にまたは離れるように突出するコロナ放電２４を生じるように配置され得るので、点火装置２０は燃料スプレーによる浸食と腐食を軽減するように燃料スプレーから離れてシリンダヘッド３８近くに移動され得る。点火装置２０はまた、有害なパワーアーク放電を生じることなく、燃料スプレーから離れてシリンダブロック３２近くに移動され得る。本発明はまた、対称的な着火先端部または他の設計を備えた点火装置を含むシステムより効率的にエネルギを使用する。好ましくは、電界放射とコロナ放電２４は着火先端部２８のうちで燃料スプレーに面する側のみに形成され、着火先端部２８の両側に形成される場合よりも有用に点火を生じ、両側の場合には電界放射のかなりの量が点火に寄与しなくて浪費のエネルギとなるであろう。
【００４２】
明らかに、本発明の多くの部分的修正および変更が上記の教示に照らして可能であり、添付の特許請求の範囲内において、具体的に述べられた以外の実施が可能であろう。これらの先行する既述は、発明の新規性が有用性を発揮する任意の組合せをカバーすると解釈されるべきである。さらに、特許請求の範囲における参照番号は、単に参考のためであって、如何なる意味においても限定するものと読まれるべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図７Ｌ】
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【図７Ｍ】
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【図８】
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