(57)【要約】  複合点火装置は、その上に形成された尖端を有する正電極を含み、これは、第１絶縁がいしと結合して発火用円錐組立体を形成する。第２絶縁がいしは、中に埋め込まれた負の容量性素子を有し、発火用円錐組立体に付けられている。正の容量性素子は、第２絶縁がいし中に配置され、負の容量性素子から第２絶縁がいしにより隔離されている。正の容量性素子は、正電極と連結されている。正の容量性素子と負の容量性素子とは、キャパシタを形成する。抵抗器は、正の容量性素子に連結されている。電気コネクタは、抵抗器と連結され、第２絶縁がいしに付けられている。外殻は、その上に形成された尖端を有する負電極を含み、第２絶縁がいしと、発火用円錐組立体とに付けられ、負の容量性素子に連結されている。負の電極の尖端は、正電極の尖端から距離をあけている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁がいしと結合して、発火用円錐組立体を形成し、その一端に形成された尖端を有する正電極と、
前記発火用円錐組立体に付けられ、中に埋め込まれた負の容量性素子を有する第２絶縁がいしと、
前記第２絶縁がいし中に配置され、前記負の容量性素子から前記第２絶縁がいしにより隔離され、かつ前記正電極と連結された正の容量性素子であって、前記正の容量性素子と前記負の容量性素子とが、キャパシタを形成するような正の容量性素子と、
抵抗器の絶縁がいし中に配置され、抵抗器コネクタにより前記正の容量性素子に連結される抵抗器と、
前記抵抗器と連結され、前記第２絶縁がいしに付けられている電気コネクタと、
前記第２絶縁がいしと、前記発火用円錐組立体とに付けられ、前記負の容量性素子に連結されている外殻であって、前記外殻は、その上に形成された尖端を有する負電極を含み、前記正電極の尖端からは距離をあけているような外殻と
を有する内燃機関用の複合点火装置。
【請求項２】
前記第２絶縁がいしは、前記発火用円錐組立体に付けられ、前記負の容量性素子は、射出成形により前記第２絶縁がいしに埋め込まれている前記請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２絶縁がいしは、前記発火用円錐組立体に付けられ、前記負の容量性素子は、挿入成形により前記第２絶縁がいしに埋め込まれている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第２絶縁がいしは、設計されたポリマーを有する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記設計されたポリマーは、液晶ポリマーを含む請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記設計されたポリマーは、ポリエーテルエーテルケトンを含む請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記設計されたポリマーの誘電定数は、約５〜約１０の間である請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記第１絶縁がいしは、アルミナ材料を有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記アルミナ材料は、約８８％〜約９９％の純粋アルミニナを有する請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記抵抗器コネクタは、バネ部材を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記正電極尖端と前記負電極尖端とは、焼結されたレニウムおよびタングステン材料を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記材料は、約５０％のレニウムと、約５０％のタングステンとから形成されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記材料は、約７５％のレニウムと、約２５％のタングステンとから形成されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記正電極は、さらにその外面上に導電性インク被膜を有し、前記被膜は、所定の厚さを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記導電性インクは、貴金属または貴金属合金を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記キャパシタは、約３０〜約１００ｐｆの範囲の所定の電気容量を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記正の容量性素子は、締まりばめにより前記正電極に連結されている請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
内燃機関の点火装置用の回路であって、
前記回路を断続的に活性化させるために稼動可能な電源と、
一端に尖端を有する正電極と、
接地に接続されており、一端に尖端を有する接地電極であり、前記接地電極の尖端は、所定のスパークギャップ分だけ、前記正電極の尖端から距離をあけているような接地電極と、
前記電源と前記正電極とに直列接続されている少なくとも１つの抵抗器と、
前記抵抗器と直列接続され、前記正電極と接地とに並列接続されている少なくとも１つのキャパシタと
を有する内燃機関の点火装置用の回路。
【請求項１９】
前記回路が活性化されている際、前記少なくとも１つの抵抗器は、無線周波数妨害（ＲＦＩ）を減じる請求項１８に記載の回路。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのキャパシタは、前記回路が活性化されている際、前記スパークギャップへのピーク電流を大きくする請求項１８に記載の回路。
【請求項２１】
前記正電極尖端と前記負電極尖端とは、焼結されたレニウムおよびタングステン材料を有する請求項１８に記載の回路。
【請求項２２】
前記材料は、約５０％のレニウムと、約５０％のタングステンとから形成されている請求項２２に記載の回路。
【請求項２３】
前記材料は、約７５％のレニウムと、約２５％のタングステンとから形成されている請求項２２に記載の回路。
【請求項２４】
前記抵抗器は、約２Ｋオーム〜約２０Ｋオームの間の所定の抵抗を有する請求項１８に記載の回路。
【請求項２５】
前記キャパシタは、約３０〜約１００ｐｆの範囲の所定の電気容量を有する請求項１８に記載の回路。
【請求項２６】
内燃機関用の複合点火装置用を形成する方法であって、
発火円錐組立体を形成するために、上に尖端が形成された正電極を、第１絶縁がいしに結合する工程と、
第２絶縁がいしに負の容量性素子を埋め込み、前記第２絶縁がいしを前記発火用円錐組立体に付ける工程と、
前記第２絶縁がいし中で、正の容量性素子を前記正電極に連結させる工程であって、前記正の容量性素子は、前記負の容量性素子から、前記第２絶縁がいしにより隔離され、前記正の容量性素子および負の容量性素子がキャパシタを形成する工程と、
抵抗器を、抵抗器絶縁がいしに設ける工程と、
前記抵抗器を、抵抗器コネクタにより、前記正の容量性素子に連結する工程と、
電気コネクタを、前記抵抗器に連結する工程と、
前記電気コネクタを、前記第２絶縁がいしに付ける工程と、
前記第２絶縁がいしと前記発火用円錐組立体とに前記外殻をつける工程であって、前記外殻は、上に尖端が形成された負電極を有し、前記負電極の尖端は、前記正電極の尖端から距離をあけている工程と、
前記外殻を前記負の容量性素子に連結する工程と
を有する内燃機関用の複合点火装置を形成する方法。
【請求項２７】
前記電極の上部を前記絶縁がいし内に密閉する工程をさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記正電極を前記第１絶縁がいしに結合する前記工程の前に、前記正電極を導電性インクで被覆する工程をさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記導電性インクは、貴金属または貴金属合金を含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２絶縁がいしと前記発火用円錐組立体とに外殻をつける前記工程は、前記外殻を前記第２絶縁がいしと前記発火用円錐組立体とに対して縮ませる工程を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記外殻を前記負の容量性素子に連結する前記工程は、前記外殻を前記負の容量性素子に対して縮ませる工程を含む前記請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記正電極と前記第１絶縁がいしとを結合する前記工程は、前記正電極と前記第１絶縁がいしとを、所定の時間の間、所定の温度で加熱する工程を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記所定の温度は、約摂氏７５０℃〜約摂氏９００℃である請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記所定の時間は、約１０分〜約６０分である請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
第２絶縁がいしに負の容量性素子を埋め込み、前記第２絶縁がいしを前記発火用円錐組立体に付ける前記工程は、射出成形工程を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
第２絶縁がいしに負の容量性素子を埋め込み、前記第２絶縁がいしを前記発火用円錐組立体に付ける前記工程は、挿入成形工程を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
前記第２絶縁がいしは、設計されたポリマーを有する請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
前記設計されたポリマーは、液晶ポリマーを含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記設計されたポリマーは、ポリエーテルエーテルケトンを含む請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記設計されたポリマーの誘電定数は、約５〜約１０の間である請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１絶縁がいしは、アルミナ材料を有する請求項２６に記載の方法。
【請求項４２】
前記アルミナ材料は、約８８％〜約９９％の純粋アルミニナを有する請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記抵抗器コネクタは、バネ部材を有する請求項２６に記載の方法。
【請求項４４】
焼結材料を形成するためにレニウムおよびタングステンを焼結することにより、前記正電極尖端と前記負電極尖端とを形成する工程をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項４５】
前記材料は、約５０％のレニウムと、約５０％のタングステンとから形成されている請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記材料は、約７５％のレニウムと、約２５％のタングステンとから形成されている請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記キャパシタは、約３０〜約１００ｐｆの範囲の所定の電気容量を有する請求項２６に記載の方法。
【請求項４８】
正の容量性素子を前記正電極に連結させる前記工程は、前記正の容量性素子に締まりばめをすることにより行われる請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパーク点火内燃機関において、燃料に点火するために用いられるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、米国特許仮出願６０/７９９、９２６号（２００６年５月１２日出願、名称「複合スパークプラグ」）の優先権を主張し、かつこの利益を主張する。この出願の明細書を本願中に参照として取り入れる。
【０００３】
今日のスパークプラグ技術は、１９５０年代前半に遡るが、スパークギャップ電極の材料および構成を除いて、画期的な設計の変更は見られない。プラチナおよびイリジウムなどの相対的に新しい電極材料は、寿命を延ばすための試みにおいて、全てのスパークプラグ電極に共通する腐食を緩和するために、設計に組み込まれてきた。これらの材料は、確かに、通常の低電力放電（ピーク放電流が１アンペア未満）のスパークプラグでは、電極腐食を減じ、１０９サイクルの要件を達成するが、高電力放電（ピーク放電流が１アンペアを上回る）の高いクーロン伝達には持ちこたえることができない。さらに、スパークプラグに高い電気容量を作る、または既存のスパークプラグに対して並列にキャパシタを付ける試みが多くなされてきた。これは、確かに、スパークの放電力を高めるが、設計が非効率的で、複雑で、高電力放電による加速的な腐食に対応するものではない。モジュール組立体中に異なる材料を用いたスパークプラグの絶縁がいしを作る試みはなされてこなかった。
【０００４】
特許文献１、特許文献２および特許文献３は、スパーク電力を上昇させるためのキャパシタまたはコンデンサを用いる点について議論している。放電電力を決定するキャパシタの電気サイズに関する開示はない。さらに、キャパシタの容量が十分大きければ、点火変圧器の出力とスパークギャップとの間の電圧降下により、ギャップのイオン化とスパーク発生とが妨げられることがありうる。
【０００５】
特許文献４は、スパークプラグ体に補助的なギャップを取り入れることにより、主スパークギャップのエネルギーを増加させる点を特許請求している。燃料デリバリーおよびスパークのタイミングを制御するために電子処理を利用しているいずれのスパーク点火内燃機関において、燃料に点火するために、１つのスパークプラグ中に２つのスパークギャップを用いることは、２つのスパークギャップにより放射されるＥＭＩ／ＲＦＩが中央演算処理ユニットを誤動作させうるので、エンジンの作動にとって致命的でありうる。
【０００６】
特許文献５で開示されたキャパシタは、抵抗器のないスパークプラグに付けられている。電気容量は開示されていず、抵抗器のないスパークプラグにより発生させられる電磁妨害および無線周波妨害についての言及はいずれにもない。抵抗器のないスパークプラグは、ＥＭＩ／ＲＦＩ放射に対して適切な遮蔽がされない場合は、中央演算処理ユニットを止めてしまい、あるいは永久的な損害をも引き起こしうる。
【０００７】
特許文献６は、スパークプラグの正電極および負電極の領域において、磁場を導入することによりスパークを大きくするという点が開示されている。この発明は、モノリシック電極、統合型コイル（integrated coil）およびキャパシタを作ることも特許請求しているが、種々の電気部品を作るモノリシック導電性パスの比抵抗値は開示していない。電気部品の導電性パスは、適切な機能を確保するために、１.５−１.９Ω／ｍの比抵抗値があるように設計されている。サーメットインク固有のセラミック製材料の移動によりパスがいずれの形で劣化することにより、電気装置の効率および操作を低下させる。さらに、モノリシック部品の逆に負荷された導電性パスを隔離する絶縁性媒体の電圧ホールドオフに関する言及もない。スパークプラグ絶縁がいしに、アルミナ８６％などの標準的なセラミック材料を用いれば、絶縁耐力または電圧ホールドオフは２００ボルト／ｍｉｌとなる。スパーク点火内燃機関中のスパークプラグ用の標準的な稼動（operating）電圧は、最近の自動車点火モデルで見ると、５Ｋｖ〜２０Ｋｖであり、ピークは４０Ｋｖであり、これでは、このレベルの電圧に対して、モノリシック電極、統合型コイルおよびキャパシタを絶縁しえない。
【０００８】
特許文献７および特許文献８は、スパークプラグの稼動による磨耗に耐性を設けるために、種々の方法および手段により、プラチナ、イリジウムまたはその他の貴金属からなる電極および／または電極尖端を適用する点に関して述べている。この適用は、おそらくは、高電力放電に伴う電極磨耗に耐性を設けるには十分ではない。電極が磨耗するので、スパークギャップをイオン化し、スパークを発生させるために必要な電圧は上昇する。点火変圧器またはコイルでは、スパークプラグにデリバーされる電圧量は限定されている。加速的な腐食および磨耗によるスパークギャップの増大は、変圧器から利用可能な電圧よりも高くなりうり、これが、不点火や触媒コンバータの損傷を引き起こしうる。
【０００９】
特許文献９は、スパークのフラッシュオーバーを防ぐ方法を開示しており、したがって、電極磨耗またはスパーク放電力の増大に関する問題を解決していない。
【００１０】
特許文献１０は、ベース電極材料として、熱耐性がより高いＮｉ合金を使用することを取り上げており、これには、溶接により貴金属が付けられている。主請求項は、Ｎｉベースのベース電極材料が特許請求され、これにより、溶接の統合性が確保されるとしている。この組み合わせにより、電極の腐食を減らすことができるとしているが、高電力放電における腐食を減じる点や、スパーク電力を上昇させる点を特許請求してはいない。
【００１１】
特許文献１１は、スパークプラグに関して、接地電極の温度を下げる点について特許請求しているが、電極の腐食を減じる点や、スパーク電力を上昇させる点は特許請求していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第３、６８３、２３２号明細書
【特許文献２】米国特許第１、１４８、１０６号明細書
【特許文献３】米国特許第４、７５１、４３０号明細書
【特許文献４】米国特許第４、５４９、１１４号明細書
【特許文献５】米国特許第５、２７２、４１５号明細書
【特許文献６】米国特許第５、５１４、３１４号明細書
【特許文献７】米国特許第５、８６６、９７２号明細書
【特許文献８】米国特許第６、５３３、６２９号明細書
【特許文献９】米国特許第６、７７１、００９号明細書
【特許文献１０】米国特許第６、７９８、１２５号明細書
【特許文献１１】米国特許第６、８１９、０３０号明細書
【発明の概要】
【００１３】
本発明の内燃機関用の複合点火装置は、その一端に形成された尖端を有する正電極を有し、これが第１絶縁がいしと結合して、発火用円錐組立体を形成する。この点火装置は、発火用円錐組立体に付けられ、中に埋め込まれた負の容量性素子を有する第２絶縁がいしを有する。正の容量性素子は、第２絶縁がいし中に配置され、負の容量性素子から、第２絶縁がいしにより隔離されている。正の容量性素子は、正電極と連結されている。正の容量性素子と負の容量性素子とが、キャパシタを形成する。抵抗器絶縁がいし中に配置されている抵抗器は、抵抗器コネクタにより正の容量性素子に連結される。電気コネクタは、抵抗器と連結され、第２絶縁がいしに付けられている。外殻は、第２絶縁がいしと、発火用円錐組立体とに付けられ、負の容量性素子に連結されている。外殻は、その上に形成された尖端を有する負電極を含み、正電極の尖端からは距離をあけている。
【００１４】
あるいは、第２絶縁がいしは、発火用円錐組立体に付けられ、負の容量性素子は、射出成形によりまたは挿入成形により、第２絶縁がいしに埋め込まれている。あるいは、第２絶縁がいしは、設計されたポリマーを有する。設計されたポリマーは、液晶ポリマーまたはポリエーテルエーテルケトンを含んでもよく、設計されたポリマーの誘電定数は、約５〜約１０の間であってもよい。
【００１５】
あるいは、第１絶縁がいしは、アルミナ材料を有する。このアルミナ材料は、約８８％〜約９９％の純粋アルミニナを有しうる。あるいは、抵抗器コネクタは、バネ部材を有する。あるいは、正電極尖端と負電極尖端とは、焼結されたレニウムおよびタングステン材料を有する。この材料は、約５０％のレニウムと、約５０％のタングステンとから形成されていてもよいし、あるいは、約７５％のレニウムと、約２５％のタングステンとから形成されていてもよい。あるいは、正電極は、さらにその外面上に導電性インク被膜を有し、被膜は、所定の厚さを有する。導電性インクは、貴金属または貴金属合金を含みうる。あるいは、キャパシタは、約３０〜約１００ｐｆの範囲の所定の電気容量を有する。あるいは、正の容量性素子は、締まりばめにより正電極に連結されている。
【００１６】
別の実施形態では、本発明は、内燃機関用の点火装置用の回路を提供し、これは、回路を断続的に活性化させるために稼動可能な電源と、一端に尖端を有する正電極と、接地に接続されており一端に尖端を有する接地電極とを有する。接地電極の尖端は、所定のスパークギャップ分だけ、正電極の尖端から距離をあけている。この回路は、また、電源と正電極とに直列接続されている少なくとも１つの抵抗器と、抵抗器と直列接続され、正電極と接地とに並列接続されている少なくとも１つのキャパシタとを有する。
【００１７】
あるいは、回路が活性化されている際、少なくとも１つの抵抗器は、無線周波数妨害（ＲＦＩ）を減じる。あるいは、少なくとも１つのキャパシタは、回路が活性化されている際、スパークギャップへのピーク電流を大きくする。あるいは、正電極尖端と負電極尖端とは、焼結されたレニウムおよびタングステン材料を有する。この材料は、約５０％のレニウムと約５０％のタングステンとから、あるいは、約７５％のレニウムと約２５％のタングステンとから形成されてもよい。あるいは、抵抗器は、約２Ｋオーム〜約２０Ｋオームの間の所定の抵抗を有する。あるいは、キャパシタは、約３０〜約１００ｐｆの範囲の所定の電気容量を有する。
【００１８】
別の実施形態では、本発明は、内燃機関用の複合点火装置用を形成する方法を提供しているが、これは、発火円錐組立体を形成するために、上に尖端が形成された正電極を、第１絶縁がいしに結合する工程と、第２絶縁がいしに負の容量性素子を埋め込み、第２絶縁がいしを発火用円錐組立体に付ける工程と、第２絶縁がいし中で、正の容量性素子を正電極に連結させる工程とを含む。正の容量性素子は、負の容量性素子から、第２絶縁がいしにより隔離され、正の容量性素子および負の容量性素子がキャパシタを形成する。この方法は、抵抗器を、抵抗器絶縁がいしに設ける工程と、抵抗器を抵抗器コネクタにより正の容量性素子に連結する工程と、電気コネクタを、抵抗器に連結する工程と、電気コネクタを、第２絶縁がいしに付ける工程と、外殻を負の容量性素子に連結する工程とを有する。外殻は、上に尖端が形成された負電極を有し、負電極の尖端は、正電極の尖端から距離をあけている。
【００１９】
あるいは、この方法は、さらに、電極の上部を絶縁がいし内に密閉する工程をさらに含む。あるいは、正電極を第１絶縁がいしに結合する工程の前に、正電極を導電性インクで被覆する工程をさらに含む。導電性インクは、貴金属または貴金属合金を含んでもよい。あるいは、第２絶縁がいしと発火用円錐組立体とに外殻をつける工程は、外殻を第２絶縁がいしと発火用円錐組立体とに対して縮ませる工程を含む。あるいは、外殻を負の容量性素子に連結する工程は、外殻を負の容量性素子に対して縮ませる工程を含む。
【００２０】
あるいは、正電極を第１絶縁がいしに結合する工程は、正電極と第１絶縁がいしとを、所定の時間の間、所定の温度で加熱する工程を含む。所定の温度は、約摂氏７５０℃〜約摂氏９００℃であってもよいし、所定の時間は、約１０分〜約６０分であってもよい。
【００２１】
あるいは、第２絶縁がいしに負の容量性素子を埋め込み、第２絶縁がいしを発火用円錐組立体に付ける工程は、射出成形工程または挿入成形工程を含む。あるいは、第２絶縁がいしは、設計されたポリマーを有する。この設計されたポリマーは、液晶ポリマーまたはポリエーテルエーテルケトンを含んでもよく、設計されたポリマーの誘電定数は、約５〜約１０の間であってもよい。
【００２２】
あるいは、第１絶縁がいしは、アルミナ材料を有する。このアルミナ材料は、約８８％〜約９９％の純粋アルミニナを有してもよい。あるいは、抵抗器コネクタは、バネ部材を有する。あるいは、この方法は、焼結材料を形成するためにレニウムおよびタングステンを焼結することにより、正電極尖端と負電極尖端とを形成する工程をさらに含む。この材料は、約５０％のレニウムと、約５０％のタングステンとから、あるいは、約７５％のレニウムと、約２５％のタングステンとから形成されてもよい。あるいは、キャパシタは、約３０〜約１００ｐｆの範囲の所定の電気容量を有する。あるいは、正の容量性素子を正電極に連結させる工程は、正の容量性素子に締まりばめをすることにより行われる。
【００２３】
本発明は、スパーク点火内燃機関用の点火装置またはスパークプラグを提供するが、これは、スパーク事象のストリーマ段階中に、電流をピーク値にし、したがってスパークの電力をピーク値にするために、絶縁がいしと共にまたはこれと一体的に形成された容量性素子またはキャパシタを有する。スパーク電力をさらに上げることにより、より大きい火炎核をつくり、サイクル毎にクランク角に対して相対的に一貫した点火を確保する。回路を適切にすることにより、スパークギャップの絶縁破壊電圧は変化せず、スパーク事象のタイミングも変化せず、スパークの全期間に渡っていかなる変化も生じない。
【００２４】
稼動時に、点火パルスがスパークギャップにさらされ、スパークプラグのキャパシタにも同時にさらされるが、これは、キャパシタが、回路に並列接続されているからである。スパークギャップの抵抗に打ち勝つために、コイルの電圧は誘導的に上昇するにしたがい、キャパシタ中の抵抗は、スパークギャップ中の抵抗よりも小さいので、エネルギーはキャパシタ中に蓄えられる。イオン化によりスパークギャップ中で抵抗が打ち勝たれると、スパークギャップとキャパシタとの間での抵抗に逆転が生じ、キャパシタは、蓄えられていたエネルギーを非常に迅速に、すなわち１〜１０ナノ秒で、スパークギャップを横断する形で放電させられ、電力をピーク値にし、したがってスパークの電力もピーク値にする。
【００２５】
キャパシタは、スパークギャップを絶縁破壊するのに必要とされる電圧レベルまで充電を行う。エンジン負荷が高まり、真空が小さくなり、スパークギャップにおける空気圧が高まる。圧力が高まるにしたがって、スパークギャップを絶縁破壊するのに必要とされる電圧が大きくなり、キャパシタはより高い電圧まで充電を行う。その結果生じる放電は、より高い電力値でピークとなる。キャパシタは、コイル電圧の上昇と同時に充電を行っているので、タイミング的な遅延はない。
【００２６】
容量性素子は、好ましくは、２つの逆方向に充電される導電性の円筒状の板を有し、このうち、接地板（ground plate）は、挿入またはオーバーモールド工程において、設計されたポリマー中に完全に包まれる。陰極板は、複合絶縁がいしの主径の小さい周囲領域において露出し、スパークプラグの導電性鋼製の外殻と接触している。この露出により、物理的、機械的および電気的な接触が可能になり、したがって、電気系の接地回路中で、板を効果的に位置づけることができる。
【００２７】
容量性素子の陽極板は、スパークプラグの中心導体でもあり、抵抗器または誘導器を介して、点火コイルからの高圧線に接続され、あるいはコイルに直接接続されている。この導体は、締まりばめにより、成形工程で形成された複合絶縁がいしの中心空洞中に挿入される。導電性板の関係を固定し、これにより一貫した電気容量値を得るためには、好ましくは、０.０００５"〜０.００１"の締まりばめが必要とされる。中心導体を挿入することにより、スパークギャップの中心電極との電気的および機械的な接触を確立することもできる。
【００２８】
設計されたポリマーを用いた成形工程により、セラミック製の燃焼用円錐体を整列させ、これを保護するが、この燃焼用円錐体は、スパークギャップの中心電極を、スパークプラグの容量性素子の陰極板まで収容している。当業者には理解されるであろうが、成形工程は射出成形工程または挿入工程で行われるのが好ましい。中心導体を挿入することにより、キャパシタは完成し、スパークプラグと点火コイルとの間の接続が得られる。電気容量は、１０ピコファラッド〜１００ピコファラッドまで、板の形状、板間の距離および絶縁性の設計されたポリマーの誘電定数に依存して変りうる。
【００２９】
キャパシタ板の端部は、板の端部で電界が高まることを防ぐようにオフセットされることが好ましいが、これは、設計されたポリマーの絶縁耐力と妥協することがありえ、スパークプラグの突発故障を起こしうる。点火の電荷は、この点で絶縁がいしを絶縁破壊し、パルスが直接接地に向かい、スパークギャップをバイパスして、スパークプラグの永久的な故障を引き起こしうる。
【００３０】
本発明は、スパーク点火内燃機関用のスパークプラグも提供するが、電極の材料として、タングステンで焼結されたレニウムを主に有する。焼結化合物の％は、５０％レニウム５０％タングステン〜７５％レニウム２５％タングステンの範囲でありうる。純粋なタングステンは、その導電性と密度とから、非常に望ましい電極材料でありうるが、内燃機関での適用には良い選択ではない。なぜならば、純粋タングステンは、化石燃料の燃焼温度より低い温度で酸化するからである。さらに、より新しいエンジンでは、希薄燃焼を採用した設計がなされ、この場合、燃焼温度がより高くなり、タングステンは電極材料として、より容認できなくなる。酸化工程では、タングステンは、酸化温度での揮発性により、より加速的に腐食し、これにより寿命が短くなる。タングステンをレニウムで焼結することにより、タングステンを酸化から守り、高電力放電用途において、腐食を減少させて所望の効果を得ることができる。
【００３１】
電極に貴金属を使用するのは、連邦政府指針に沿うものとして現在業界で実践されているが、高スパーク電力稼動において要求される燃費要件では存続できないであろう。放電電力がより大きくなることにより、貴金属電極の腐食率が高まり、不点火が生じる。不点火の例では全て、触媒コンバータに損傷または破壊が生じるであろう。
【００３２】
レニウム／タングステン焼結化合物を用いることにより、酸化腐食の問題は解決されるが、スパーク放電の電力が非常に高いので、まだ、電極は従来の点火よりもずっと速い速度で、腐食される。絶縁がいし中に電極を置く、すなわち絶縁がいし中に完全に電極を埋め込み、電極の最も端部のみと、電極の正面のみとを露出させることにより、電子クリープと称するスパークの現象の利点を生かす。絶縁がいし中に埋め込まれた電極が新しければ、この埋め込まれた電極と、陰極板の接地ストラップに付けられたレニウム／タングステン尖端またはボタンとの間で、スパークは直接生じる。埋め込まれた電極は、高電力放電下での使用により腐食するので、電極は、絶縁がいしの表面から後退または侵食され始める。この状況で、イオン化が起こり、スパークが作られると、点火パルスからの電子が、陽極板から放射され、露出された電極空洞の側部を這い上がり、陰極板に飛びつく。
【００３３】
電極空洞の内側を電子が這っていくまたはイオン化するのに必要な電圧は、非常に小さい。この設計により、電極は、点火システムの稼動限界を超えて腐食するが、電極間でずっと小さいギャップの絶縁破壊電圧を維持することができる。このようにして、高電力放電を耐えた稼動により侵食された、より大きなギャップは、電圧レベルが点火システムの出力電圧を上回らず、したがって要求される燃費のための不点火を防ぐという点で、元のギャップと同じように機能する。
【００３４】
本発明は、高電力放電をもたらし、かつ、通常高電力放電に伴う無線周波妨害を抑える機構も提供する。スパークギャップを横断する形で並列接続されたキャパシタを用いて、スパークプラグの絶縁破壊電圧を充電させ、その後、スパークのストリーマ段階中に非常に迅速に放電を行うことにより、従来の点火のスパーク電力に比して、点火スパークの電力を指数関数的に高めることができる。この主な理由は、点火の二次回路における全抵抗である。
【００３５】
コイルとスパークプラグとの間の高圧伝達線を省き、かつ電気伝達効率をより高めることができるようシリンダー毎に１つのコイルを用いることにより、点火の二次回路を改善した。しかし、スパークプラグ内には、まだ、通常の自動車の点火の伝達効率を１％未満にする有意な抵抗が存在する。抵抗器スパークプラグを、０抵抗の抵抗器に置き換えることにより、点火エネルギーの電気伝達効率は、約１０％にまで上昇する。適切なサイズのキャパシタを加えることにより、伝達効率は、さらに５０％を越えるまで上昇する。電気伝達効率が大きいほど、蓄積燃料につながれる点火エネルギー量が大きくなり、燃焼効率が大きくなり、これにより、非常に高い伝達効率を可能にする抵抗器なしのスパークプラグの使用がおそらく必要となりうる。抵抗器なしのスパークプラグの使用は、しかし、無線周波数妨害および電磁妨害（ＲＦＩ）を生じさせ、これが、キャパシタの非常に激しい放電により拡大される。このレベルのＲＦＩおよび周波数は、自動車のコンピュータの稼動と両立しないので、容認できない。抵抗器スパークプラグが、元の器械メーカーにより普遍的に用いられているのはこういう理由である。
【００３６】
本発明では、いずれの高周波電気雑音をも抑制する一方で、高電力放電に悪影響を及ぼさない、好ましくは５ＫΩの抵抗器を有する回路も提供している。ＲＦＩの抑制にとって重要であるのは、点火システムの二次回路内のキャパシタ付近に、抵抗器を置くことである。抵抗器の一端は、キャパシタに直接接続され、他端は直接端子に接続され、この端子が、コイルオンプラグ型のコイルに、あるいはコイルからの高圧線に接続されている端子に接続されている。これにより、駆動負荷回路はいずれの抵抗からも隔離される。ここで駆動部はキャパシタであり、負荷はスパークギャップである。放電されると、キャパシタ中の抵抗はスパークギャップの抵抗よりも大きいために、コイルパルスは、キャパシタをバイパスし、直接スパークギャップへと向かう。この配置により、高圧パルス全体が、スパーク期間に影響を与えずにスパークギャップを通過することができる。
【００３７】
本発明は、キャパシタの陰極板と接地回路との接続も行っている。キャパシタ接続中のいずれのインダクタンスまたは抵抗も、放電効率を下げ、蓄積燃料に結合されるエネルギーを減少させる。成形工程中、円筒状の板の周囲のリングは、絶縁がいしの主径の位置で、露出されたままになっている。このリングは、スパークプラグの外殻と機械的および電気的に接触する。金属製の導電性外殻には、適切なねじ山が設けられ、内燃機関のヘッド中に設置されうる。ヘッドが、機械的にエンジンブロックに付けられるので、エンジンブロックは、静電気防止用ストラップにより、バッテリーの負端子に接続され、キャパシタの陰極板の接地は、スパークプラグ外殻への正の機械的な接触により有用に達成される。
【００３８】
本発明では、キャパシタの陽極板への接続も提供され、これにより、点火パルスから、スパークギャップの中心正電極へ抵抗のないパスが提供される。これは、陽極板としてスパークプラグの中心導体を利用することにより達成される。中心導体は、好ましくは、管状で、アルミニウムまたは銅などの高導電性材料から構成され、締まりばめを用いて絶縁がいしの中心空洞へと挿入され、これが完全に挿入されると、正電極の伸張部と噛合する。
【００３９】
本発明は、燃焼行程により生じるガスおよび圧力に対する、スパークプラグの内部部品のための積極的なガス密閉部も提供する。燃焼室に露出する絶縁がいしのセラミック製円錐体には、中心核部が備えられ、この中に、中心電極が位置づけられる。この電極は、燃焼室に露出している端部とは逆の側で伸張部を備え、これがキャパシタの中心導体および陽極板と噛合する。伸張部の底部には、円状の突起またはフランジがあり、これがセラミック製円錐体に適合し、セラミックエポキシ、銅ガラスフリットまたはその他の適切な高温封止剤を用いて、電極を燃焼ガスに対して密閉する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のスパーク点火内燃機関用の点火装置の１実施形態の断面図である。
【図２Ａ】スパークプラグの絶縁がいしを作るために、設計されたポリマーでオーバーモールドされる各部品を、部分的に露出させた断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａで示した容量性素子の平面図である。
【図３】本発明の複合絶縁がいしの断面図である。
【図４】容量性素子の陽極板および中心電極組立体を含む各部品を部分的に露出させた断面図である。
【図５】本発明の点火装置の絶縁がいし組立体の断面図である。
【図６】本発明の点火装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
ここで、図面とりわけ図１を参照し、本発明によるスパーク点火内燃機関用のスパークプラグまたは点火装置を、全体として参照符号１で示す。スパークプラグまたは点火装置１は、好ましくは、金属製のハウジングまたは外殻１５からなる。このハウジングまたは外殻１５は、実質的に円筒状の底部４４を有し、これは、この上に形成された外側ねじ山１８を有してもよく、このねじ山１８がスパーク点火内燃機関（不図示）のシリンダーヘッド（不図示）と噛合する。スパークプラグ外殻の円筒状の底部４４の面は、スパークプラグ１の長軸に垂直で、かつ全体的に平坦な面であり、これに対して、好ましくは従来の溶接により接地電極１６が付けられている。本発明の１実施形態では、接地電極１６の尖端は、好ましくは、レニウム／タングステン焼結化合物からなる、丸い尖端４５であり、これは、高電力放電による電極１６の腐食に対して耐性を有する。この点については、本願中でさらに開示する。
【００４２】
スパークプラグまたは点火装置１は、好ましくは空洞の複合絶縁がいし４を有する。この絶縁がいし４は、外殻１５内でこれと同心で配置され、好ましくはセラミックなどで形成された燃焼用円錐体５を組み入れている。中心電極ないし正電極７は、このセラミック製円錐体５内に、これと同心で配置され、エンジン（不図示）に入れられた際には、燃焼室内に配置される。
【００４３】
中心電極７は、非常に抵抗値の小さい熱伝導性および導電性を有する材料、例えば、限定されるのではないが、銅または銅合金から作られるのが好ましく、外側被覆あり／なしで、好ましくはニッケル合金の耐食肉盛またはめっきを有するのが好ましい。中心電極７は、溶接またはこれ以外の適切な付着方法によりこの上に形成された電極尖端１７を有するのが好ましく、この尖端１７はレニウム／タングステン合金（レニウムが５０％〜７５％）から構成されるのが好ましく、これは、高電力放電下で腐食に対して高い耐性を有する。この点については、本願中でさらに開示する。
【００４４】
スパークプラグ１は、容量性素子の中心導体組立体および陽極板４３の一部品である、高導電性バネ１０を有する。バネ１０は、一端が、好ましくは５ＫΩ（または、適切な抵抗）の抵抗器または誘導器１１と連結され、電気的および機械的にキャパシタの陽極板４３と接触し、この陽極板４３中への電極７の鋲９（stud）の締まりばめによって、中心電極７に接続されている。抵抗器または誘導器１１は、高圧端子１３に接続され、端子１３を貫通するロッド１４により点火コイル（不図示）にさらに接続される。この点に関して、本願中さらに開示する。
【００４５】
当該業界では一般的な方法であるが、スパークプラグの複合絶縁がいし４は外殻１５中に入れられ、好ましくは積極的に整列させるために縮められ、燃焼ガスに対して密閉する。絶縁がいし４を作るオーバーモールド工程中で、陰極板２のフランジ３が露出されたままであるのが好ましい。キャパシタ２の陰極板の露出されたフランジ３は、当該業界では一般的な方法を用いて、外殻１５が絶縁がいし１上に側方および下方圧力で縮まされた際に、スパークプラグの導電性の外殻１５と物理的および電気的に接触する。エンジン点火回路の接地回路と電気的に接触している外殻１５とキャパシタの陰極板２とが機械的に接触することにより、確実に、陰極板２を点火システムの接地回路に電気的に接続させることができるので有用である。
【００４６】
次に、図２を参照すると、陰極板は、全体として参照符号２で示され、少なくとも１つのフランジ２０が、これから伸張している。成形工程において、スパークプラグ（不図示）の外殻と機械的および電気的に接触するために、陰極板２は、絶縁がいし４の設計されたポリマー内に入れられ、フランジ２０の尖端が露出されたままになり、これにより、陰極板２は、点火システムの接地に電気的に接続される。フランジ２０のスキャロップ２１により、成形工程中、板１９の周りを絶縁がいし４の設計されたポリマーが完全に流れるようにし、陰極板２をセラミック製円錐体５に対して同心となるように、包み込み、かつ位置づけるようにする。
【００４７】
好ましくはセラミック製である円錐体５は、一体形成された同心のロック戻り止め２７を有し、成形工程中、絶縁がいし４の設計されたポリマーがこの中に流れ込み、円錐体５を、陰極板２に対して相対的にロックし、位置づけ、陰極板２から隔離する。セラミック製円錐体５中の同心空洞２６は、中心または正電極７を横たえるために形成される。
【００４８】
中心電極７は、突起２３、鋲９および高電力放電に耐性を有する電極尖端１７を備えている。中心電極７の突起２３は、円錐体５中に備えられている空洞２６中に入っている。
製造工程中、空洞２６は、設置された中心電極７およびその突起２３の上で、銅ガラス、セラミックエポキシまたはその他の適切な永続的な密閉材料により充填されるのが好ましく、これが、スパークプラグ１の内部を燃焼圧力から保護するガス密閉部となる。電極７の鋲９は、キャパシタの組み立てられた陽極板(図４中、参照符号４３)と締まりばめで噛合するために備えられ、これにより点火回路の正の側が完成する。
【００４９】
次に、図３を参照すると、中心電極７には、耐腐食性電極尖端１７が備えられ、これは、レニウムを約５０％〜７５％含むレニウム／タングステン合金により形成されるのが好ましい。高耐腐食性電極尖端１７（resistive、resistantも同じ）の端部は、セラミック製円錐体５の端部３０と同一平面上にあることが好ましい。
【００５０】
点火またはスパークギャップパルス電力産業においては、スパークの電力（ワット）を高めることにより電極の腐食率を高め、スパーク放射（emanate）電極が、スパーク受信電極よりも早く腐食することが周知である。通常の点火電力での電極の腐食を減じるために、金、銀、プラチナおよび最近ではイリジウムなどの貴金属を、電極金属の選択肢として用いるのが業界標準となっている。しかし、これらの金属を用いても、本発明の高電力放電における電極腐食速度の上昇を抑えるのには十分ではない。質量の約５０％〜７５％であるレニウムが、タングステンと焼結された、好ましくは径が０.０２５″−０.０６０″で、長さが、０．１００″である円筒状の形状を有する焼結化合物の電極尖端１７を、プラズマ、摩擦溶接もしくは電子溶接、または、その他の適切な方法を用いて中心電極７に付けるのが好ましく、これにより、低抵抗接合を行いつつ、永続性が得られる。
【００５１】
スパークギャップでの用途において、好ましい耐腐食性材料として、純粋なタングステンを電極に用いることは、パルス電力業界内の文献によく記載されている。しかし、燃焼温度がタングステンの酸化温度を超える内燃機関中に用いると、この電極は、貴金属に比較してより速く腐食するので不都合である。タングステンは、燃焼室内にある酸素に対してタングステンを隔離することにより、自動車用途における電極の材料として用いられうる。これは、部分的には、タングステンをレニウムおよび適切な結合剤（これに限定されないが、レニウムおよびタングステン以下の温度で融解する非酸化金属）と焼結させることにより行われる。焼結工程により、２つの好ましくは粉末状である卑金属を結合剤と混合し、耐火性プロセス中で結合剤を融解させ、このベース材料を、結合剤により結合される形態に焼結する。この形態は、長方形であることが好ましいが、これが、径０.０２５″〜０.０６０″のワイヤに押し出され、電極尖端１７・４５を形成する。結合剤は、レニウムと接触していないタングステンの部分を覆うことにより、タングステン成分の酸化を防ぐ。
【００５２】
これにより、タングステンは酸化からいくらか保護されるが、結合金属は、高電力放電工程において腐食し、電極尖端１７・４５の未加工のタングステンを、燃焼室中の周囲酸素にさらし、これによりタングステンの腐食が加速する。しかし、結合剤の使用により、酸素にさらされることによる腐食速度は有意に低下する。さらに、タングステンが腐食するので、レニウムは対向する負電極に近くなり、近さと電界効果とが、スパークが放射される所に影響を与えるので、レニウム（これも、高出力腐食に対して高耐性を有する）が、スパークストリーマ源となる。
【００５３】
さらに、電極尖端１７をセラミック製円錐体５に対して位置づけることにより、タングステンを自動車用途における電極の材料として用いてもよい。この位置づけにより、電極尖端１７の最も端部のみが、燃焼室内の成分にさらされる。円筒状の電極尖端１７の残りの部分はセラミック製円錐体５に結合され、酸素を含むいずれの燃焼ガスに対しても電極尖端１７を密閉する。このようにして、本発明の高電力放電下において、電極尖端１７の最も端部のみが腐食する。
【００５４】
電極尖端１７が次第に磨耗するので、点火パルスからの電子が、切り欠かれた電極尖端１７から放射し、スパークギャップ（不図示）をイオン化し、接地電極１６にスパーク（不図示）を発生させる前に、セラミック製円錐体の壁３１をイオン化し、セラミック製円錐体５の縁３０を這う。腐食している電極尖端１７のすぐ上で、セラミック製円錐体の壁３１をイオン化するのに必要とされる電圧は、非常に小さく、その結果、スパークギャップを絶縁破壊するおよびスパークを作るのに必要な全電圧を、元の腐食されていないスパークギャップで絶縁破壊するのに必要な電圧に比して、最小限にすることができる。
【００５５】
このようにして、電極尖端１７は、接地電極１６から中心または正電極尖端１７までの距離が二倍になる点まで腐食することができ、この二倍の距離のギャップで絶縁破壊するのに必要な電圧は、元のスパークギャップの絶縁破壊電圧よりもわずかに大きいだけであり、元の装置のメーカーの点火システムで利用できる電圧よりも十分低い値である。これにより、最低スパークプラグ１０９サイクルまたはこれと等価である１００、０００マイルの間、エンジンを適切に作動させることができるので有用である。
【００５６】
再度図３を参照すると、成形した複合絶縁がいし組立体全体を参照符号１９で示す。この組立体１９を形成するのは、耐腐食性尖端１７を備えた中心電極７と、セラミック製円錐体５と、結合および絶縁のために設計されたポリマー４とである。ここで、図３の複合絶縁がいし１９および中心電極７と、図４の中心導体４３とを参照すると、空洞の中心導体４３が、複合絶縁がいし１９の空洞３２中に入れられると、中心電極７の鋲９が、中心導体の小さな孔４６と噛合し、点火コイル出力（不図示）からスパークプラグギャップ（不図示）までの、高導電性パスができる。一度中心電極７に接続されると、中心導体４３は容量性素子の陽極板になり、図５中、全体として参照符号２８で示されるキャパシタまたは容量性素子が、以下の定義により形成される。すなわち、キャパシタは、逆の電荷を有する２つの導電性の板（板４３および板２）であり、これらは、設計されたポリマー４である誘電体（dielectric）により隔離される。
【００５７】
電気容量は、以下の式により数学的に得られる。
Ｃ＝１．４１２２×ＤＣ／［Ｌｎ（Ｄｉ／Ｄｏ）］
ここで、Ｃは円筒状の板のインチ毎の電気容量であり、ＤＣはポリマー４の誘電定数であり、Ｌｎは自然対数であり、Ｄｉは陰極板２の内径であり、Ｄｏは図４の陽極板４３の外径である。電気容量は、逆の電荷を有する板４３および板２との分離距離を小さくすることにより大きくでき、あるいは、板４３および板２の表面面積を大きくすることにより、大きくできる。電気容量は、設計されたポリマーの誘電定数（dielectric constat）にも影響を受けうる。誘電定数は、選択した材料により、４から１２を越えるまで変化しうる。
【００５８】
ここで、図３中の中心または正電極７と、この電極７が同心状に埋め込まれるセラミック製円錐体５の空洞２６に注意されたい。電極７が、セラミック製円錐体５に挿入されると、この空洞２６にセラミックエポキシ、銅ガラスまたはその他の適切な高温封止剤を完全に充填することにより、圧力またはガス密閉が行われる。
【００５９】
ここで図４を参照すると、中心導体組立体は、全体を参照符号３３で示されるが、これは、管状陽極板または導体４３、抵抗器１１、導電性のバネコネクタ１０、端子（terminal）挿入部１２、および高圧線またはコイル端子（coil terminal）１３からなる。抵抗器１１は、端子挿入部１２の空洞４１に入れられ、高温セラミックエポキシまたはその他の高温接着剤（エンジン作動中に抵抗器１１を適所に保つのに適したもの）を用いて、保持されることが好ましい。高圧線またはコイル端子１３は、端子１３のねじ山４８により、端子挿入部１２のねじ山付き空洞部４０中につけられ、端子挿入部１２に付く。端子１３が、端子挿入部１２にねじ止めされることにより設置されると、端子１３の先がとがった（pointed）シャフト４７は、抵抗器１１と物理的および電気的に接触する。端子１３に対向する抵抗器１１の端部は、導電性のバネ１０と物理的および電気的に接触し、中心導体組立体が、図３の複合絶縁がいし１９中に挿入されると、このバネ１０は、圧縮される。
【００６０】
抵抗器１１と対向するバネ１０の端部は、管状陽極板または導体４３と機械的および電気的に接触し、点火パルス用の正の回路が完結する。スパークプラグ１の容量性素子の陽極板４３の前に、正の回路中に抵抗器１１を設置することにより、キャパシタ２８が、非常に高い伝達効率で放電し、非常に高い％、すなわち９５％より高い％で蓄積エネルギーを蓄積燃料に渡すことができる。通常、この激しいエネルギーの蓄積は、異常な量の無線周波数または電磁妨害（electromagnetic interference）を生じさせ、これは、自動車エンジン管理コンピュータの作動と両立しない。回路中、キャパシタ２８の前に抵抗器１１をおくことにより、電磁妨害を消しつつ、蓄積を可能にしている。
【００６１】
図６に、本発明の点火装置１の例となる回路３０を示す。この図中、点火コイルなどのコイル３５が、二次回路３７を介して抵抗器１１に接続されている。キャパシタ２８は抵抗器１１に接続され、二次（secondary）回路３７と接地３４とに並列接続されている。抵抗器１１は、回路３０が発生させる高周波電気雑音を有用に抑制し、一方では、キャパシタ２８の高電力放電に悪影響を与えない。
【００６２】
従来の実験は多く存在し、これに関連する結果も多く示されている。自動車技術会（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）の論文０２ＦＦＦＬ−２０４、題目「自動車点火伝達効率（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）」には、点火の伝達効率を高め、それにより、より多くの電気エネルギーを蓄積燃料につなぐために、点火システムの回路３０・３７のような高圧回路と並列に配線された、キャパシタ２８のようなピーキングキャパシタを使用する点に関する記載がなされている。より多くの電気エネルギーを蓄積燃料につなぐことにより、クランク角に対して相対的に一貫した点火が行われ、ピーク燃焼圧力のサイクル毎の変化が減り、エネルギー効率が高まる。ピーキングキャパシタ２８を並列接続する別の利点は、結果として、キャパシタ２８の放電において頑健な火炎核が得られるという点である。頑健な火炎核により、より一貫した点火が得られ、より完全な燃焼が得られ、その結果、また、エンジン性能がよりよくなる。エンジン性能を改善するためにピーキングキャパシタ２８を利用する利点の１つは、極めて希薄な条件下で、燃料を点火することができる点である。今日、ますます多くのエンジンが、ますます多くの排出ガスを、エンジンの吸入口にいれ、排出を減らし、燃料節約を改善している。ピーキングキャパシタ２８を使用することにより、自動車メーカーが、現在の自動車点火の能力を超えてさらに排出ガスのレベルを増やして、空気：燃料の割合を希薄にすることができる。
【００６３】
次に図５を参照すると、この図では、完全に組み立てられた複合絶縁がいし組立体が、全体を参照符号６として示されるが、これは、セラミック製円錐体５を備えたオーバーモールドされた絶縁がいし１９と、耐腐食性電極尖端１７を備えた中心電極７と、容量性素子２８の陰極板２と、絶縁性の設計されたポリマー４とからなる。図４に示された、完全に組み立てられた中心導体組立体３３の部品列の断面も示されている。この部品列は、キャパシタまたは容量性素子２８の管状陽極板または導体４３、抵抗器１１、導電性のバネコネクタ１０、端子挿入部１２、および、高圧線またはコイル端子１３からなる。この図には、図１のスパークプラグ外殻４４に挿入され縮まされる前の段階の、完全に組み立てられた複合絶縁がいし組立体６が示されている。
【００６４】
図５のガス密閉および接地コンタクトワッシャー２２は、図１の外殻１５中に位置づけられ、径が変る位置で止まり、陰極板４３が外殻１５と接触し、本発明の容量性素子の接地回路が完結する。
【００６５】
本発明のスパークプラグまたは点火装置１の１実施形態では、異なる材料の複合体である絶縁がいし４・５を有するスパークプラグを提供している。このスパークプラグまたは点火装置１の１実施形態は、ある材料製の非常に細い断面の電極尖端１７・４５を有し、高電力放電が一般的なスパークギャップ装置中で、電極尖端１７・４５の腐食を有効に減じるように設計されている。スパークプラグまたは点火装置１のある実施形態では、絶縁がいし４は、点火システムの高圧回路３０と並列するキャパシタ２８を作り、スパークの高電力放電に関して妥協をせずに、スパークプラグ１からの電磁放射または無線周波数放射を適切に遮蔽するように、抵抗器または誘導器１１がスパークプラグの電気回路３０中に構成されている。スパークプラグまたは点火装置１の１実施形態では、キャパシタ２８と点火システムの高圧回路３０とを完結し、スパークプラグ１の電極１７に対して、高電力放電用パスを提供している。
【００６６】
本発明は、これらの好適な実施形態に関して、詳細に具体的に参照して説明を行ったが、他の実施形態でも同じ結果が得られる。本発明の変形および修正は、当業者には明らかであり、これらの修正および均等物も本発明には含まれることを意図している。上で引用したおよび／または添付中の全ての参照文献、出願、特許および刊行物、ならびに、対応出願の全開示は、参考として本願中に取り込まれる。
【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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【国際調査報告】
2009537067.tif 000009
2009537067.tif 000010