(57)【要約】      （修正有）【課題】難着火性燃焼機関の点火を行うプラズマ点火装置において、点火時期に任意のタイミングで複数回の着火源の発生を可能にして、空燃比の高い極希薄混合気中の燃料濃度の高い部分への着火確率を高めて、確実に点火を行うことができる信頼性の高いプラズマ点火装置を提供する。【解決手段】内燃機関の運転状況に応じて複数の点火信号ＩＧｔｎと必要ならば充放電切換信号ＴｎＧとを発信する電子制御装置ＥＣＵと、多重トリガ放電手段２０として、点火信号ＩＧｔｎを駆動電圧に変換する駆動電圧調整手段２１と、点火信号ＩＧｔｎにしたがって駆動される少なくとも１以上の高電圧発生手段２２とを設け、多重プラズマ電流供給手段３０として少なくとも１以上のプラズマ電流を蓄積するプラズマ電流蓄積手段３２と、充放電切換信号ＴｎＧにしたがってプラズマ電流蓄積手段３２の充電と放電とを切り換える充放電切換手段３１を少なくとも１以上設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体を介して配設された中心電極と接地電極との間に放電空間を区画したプラズマ点火プラグと高電圧を印加するトリガ放電用電源と大電流を供給するプラズマ電流用電源とを具備し、上記プラズマ点火プラグに高電圧の印加と大電流の供給とを行って、上記放電空間内の気体を高温高圧のプラズマガスとして内燃機関の燃焼室内に噴射して点火を行うプラズマ点火装置において、
上記内燃機関の運転状況に応じて１の基準点火信号を算出し、該基準点火信号に基づいて所定の間隔を設けて複数の点火信号と充放電切換信号とを発信する電子制御装置と、
多重トリガ放電手段として、上記点火信号を駆動電圧に変換する駆動電圧調整手段と、上記駆動電圧調整手段によって変換された駆動電圧によって駆動され、上記点火信号にしたがって高電圧を発生する高電圧発生手段とを少なくとも１以上を設けると共に、
多重プラズマ電流供給手段として、少なくとも１以上のプラズマ電流を蓄積するプラズマ電流蓄積手段を設け、上記充放電切換信号にしたがって上記プラズマ電流蓄積手段の充電と放電とを切り換える充放電切換手段を設けたことを特徴とするプラズマ点火装置。
【請求項２】
上記充放電切換手段が、上記プラズマ電流蓄積手段の充電方向の電流を許可し放電方向の電流を阻止する充電用整流素子と、該充電用整流素子に対して並列に接続して、上記充放電切換信号によって駆動され、停止時には導通せず駆動時には導通する充放電切換素子と、を具備する請求項１に記載のプラズマ点火装置。    
【請求項３】
上記プラズマ電流蓄積手段が少なくともキャパシタを含み、
上記充電用整流素子がダイオードであり、
上記充放電切換素子がＰＮＰＮ型制御素子であって、ＰＵＴ（プログラマブルユニジャンクショントランジスタ）又は、ｎゲートサイリスタ、双方向サイリスタ、若しくはＰＮＰＮ型制御素子と等価なトランジスタ回路のいずれかである請求項１又は２に記載のプラズマ点火装置。
【請求項４】
上記プラズマ電流蓄積手段が少なくともキャパシタを含み、
上記充放電切換素子がｐチャネルＭＯＳＦＥＴであって、
該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間に不可避的に形成される寄生ダイオードを上記充電用整流素子として用いる請求項１又は２に記載のプラズマ点火装置。
【請求項５】
上記高電圧発生手段が誘導放電型高電圧発生電源又は容量放電型高電圧発生電源である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。
【請求項６】
絶縁体を介して配設された中心電極と接地電極との間に放電空間を区画したプラズマ点火プラグと、点火時期にて複数回のエネルギの投入より上記放電空間内の気体を高温高圧のプラズマガスとし、１回の燃焼行程において、内燃機関の燃焼室内に連続していない複数のプラズマガスとして放出するプラズマ点火装置
【請求項７】
１００μｓ以上の噴射間隔で複数回の上記プラズマガスを噴射する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。
【請求項８】
５０μｓ以内に複数回に分割したエネルギを投入して１回に噴射される上記プラズマガスを発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。
【請求項９】
燃焼が上記燃焼室全体に広がる前までに、少なくとも２つ以上のプラズマガスを放出する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。
【請求項１０】
上記燃焼室内に強い筒内気流を形成する請求項１ないし９のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。
【請求項１１】
１つのエネルギ蓄積手段に蓄積したエネルギを複数回に分割して取り出し、上記プラズマ点火プラグに供給して複数回のプラズマガスを放出する請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。
【請求項１２】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置の制御方法であって、
上記点火信号の立ち上がりに同期して第１の点火信号を発信し、該第１の点火信号の立ち下がりに同期して上記高電圧発生手段から上記プラズマ点火プラグに第１の高電圧を印加し、これをトリガとして上記プラズマ電流蓄積手段からの第１のプラズマ電流の放電を行い、第１のプラズマガスを噴射し、
上記第１の点火信号の立ち上がりから所定時間を設けて第２の点火信号を発信し、該第２の点火信号の立ち下がりに同期して上記高電圧発生手段から上記プラズマ点火プラグに第２の高電圧を印加し、これをトリガとすると共に、上記第２の点火信号の立ち下がりに同期して上記充放電切換信号を発信し、該充放電切換信号によって上記プラズマ電流蓄積手段の充電と放電とを切り換えて上記プラズマ電流蓄積手段からの第２のプラズマ電流の放電を行い、第２のプラズマガスを噴射するプラズマ点火装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項６ないし１１のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置の制御方法であって、
上記プラズマ点火プラグに、上記内燃機関の運転状況に応じた所定の点火時期において複数回のエネルギ投入を行って上記放電空間内の気体を高温高圧のプラズマガスとし、１回の燃焼行程において、内燃機関の燃焼室内に連続していない複数のプラズマガスとして放出するプラズマ点火装置の制御方法。
【請求項１４】
上記所定時間を１００μｓ以上とし、上記第１のプラズマガスの噴射から上記第２のプラズマガスの噴射までの間隔を１００μｓ以上とする請求項１２又は１３に記載のプラズマ点火装置の制御方法。
【請求項１５】
１回に噴射される上記プラズマガスの発生を５０μｓ以内に複数回に分割した高電圧の印加と大電流の放出とによって行う請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難着火性燃焼機関の点火に用いられるプラズマ点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車エンジン等の燃焼機関において燃焼排気中に含まれる環境負荷物質の低減やさらなる燃費の向上のため、燃料の希薄化、高過給化等が図られている。
一般に、希薄燃焼機関や、高過給燃焼機関は難着火性であるため、より着火性に優れた点火装置が望まれている。
従来のスパークプラグを用いた火花放電では着火が困難な、極希薄燃焼機関や、高過給燃焼機関等の難着火性燃焼機関においても安定した点火を実現可能な次世代の点火装置として、燃焼室内に高温高圧のプラズマ状態となった気体を噴射して点火を行うプラズマ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、特許文献３等参照）。
【０００３】
特許文献１にあるようなプラズマ点火装置では、内部に放電空間を区画したプラズマ点火プラグの対向する電極対間に高電圧を印加して放電空間内の絶縁を破壊するブレイク放電を行うと共に、ブレイク放電をトリガとして放電空間に大電流を供給することにより、ブレイク放電により形成された放電経路周辺の気体を高温・高圧のプラズマ状態となして燃焼室内に噴射して、燃焼室内に容積的に大きな火炎核を発生させ、難着火性燃焼機関の着火を行うことができると期待されている。
【０００４】
また、特許文献２には、中心電極と接地電極との間で形成される火花放電間隙の少なくとも一部の周囲を包囲して放電空間を形成したキャビティを有し、そのキャビティに設けられた開口部から、前記火花放電間隙における火花放電に伴い前記キャビティ内で形成されるプラズマを噴出するプラズマジェット点火プラグが組み付けられた吸気・圧縮・膨張・排気の４工程を有する４サイクル内燃機関のための点火を制御する方法であって、前記４サイクル内燃機関の圧縮工程時若しくは膨張工程時に前記プラズマジェット点火プラグにおける第１の放電を行い、前記キャビティ内にてプラズマが形成されるように制御すると共に、前記第１の放電後から次の吸気工程の終了時までに、少なくとも前記キャビティ内にて第２の放電を行うように制御することを特徴とするプラズマジェット点火プラグの点火制御方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、さらなる燃費向上を図るべく、圧縮空気と燃料との混合比を従来の限界空燃比よりも高くした極希薄燃内燃機関では、燃焼室内の混合気に濃度分布が発生している。
このため、このような極希薄内燃機関において従来のプラズマ点火装置を用いて点火を試みた場合、プラズマ点火プラグから噴射された高温のプラズマガスがタイミング良く燃料濃度の高い部分に当たると速やかに火炎燃焼が広がり着火に至るが、プラズマガスがタイミング良く燃料濃度の高い部分に当たらなければ、燃焼室内に形成されている強力な筒内気流によってプラズマガスが流され、極めて寿命の短いプラズマガスの高エネルギ状態が失われ点火できなくなる虞がある。
【０００６】
また、特許文献２にあるような従来のプラズマ点火装置においては、トリガ放電を行う放電用電源には、いわゆるＣＤＩ型の電源回路や、フルトランジスタ式、ポイント式等の火花放電点火に一般的に用いられている放電用電源が用いられ、放電空間内に発生した火花放電に対して高エネルギを供給してプラズマを発生させるためのプラズマ電流供給用電源には、キャパシタとキャパシタを充電するための高電圧電源とキャパシタから放電される電流の方向を規制するダイオードとによって構成されたものが用いられている。
【０００７】
このような構成の電源を使用する場合、一旦放電した後再度放電を行うためには、点火コイルやキャパシタ等に放電に必要なエネルギを蓄積するための期間が必要となる。このため、特許文献２にあるように燃焼工程中の圧縮行程と排気行程との離れた工程であれば放電に必要なエネルギを蓄積する十分な期間が得られるので燃焼工程中に複数回の放電をすることは可能であるが、タイミング良く極希薄混合気中の燃料濃度の高い部分にプラズマガスが噴射されず、１回の放電により着火できなかった場合に、圧縮行程内で連続して再度放電を行うために必要な充電期間を確保することが困難なため失火に至る虞がある。
【０００８】
また、特許文献３にあるように、大電流供給手段にチョークコイル等の遅延手段を設けて１回のトリガ放電に対して大電流を複数回に分けて供給することにより、１回目のエネルギの供給により放電空間内に発生したプラズマガスに対して重畳的にエネルギを供給しより大きな火炎核を発生させ、着火の安定化を図ることができると期待されている。
ところが、１回のトリガ放電に対してプラズマ電流供給用電源に設けられた複数のキャパシタから供給できるエネルギの総量は一定であり、また、遅延手段によって複数のキャパシタからの放電を遅延できる間隔が固定されているため、機関の運転状況によって変化する燃焼室中の混合気に存在する濃度分布の変化に対して十分対応できない虞もある。
さらに、トリガ放電によって発生した放電経路が維持されるのは極めて短い期間であり、一旦、放電経路がとぎれるとプラズマ電流供給用電源に蓄えられたエネルギは放出されなくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、極希薄燃焼機関等の難着火性燃焼機関の点火を行うプラズマ点火装置において、点火時期に任意のタイミングで複数回の着火源の発生を可能にして、空燃比の高い極希薄混合気中の燃料濃度の高い部分への着火確率を高めて燃焼変動を抑制し、確実に点火を行うことができる信頼性の高いプラズマ点火装置とその制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明では、絶縁体を介して配設された中心電極と接地電極との間に放電空間を区画したプラズマ点火プラグと高電圧を印加するトリガ放電用電源と大電流を供給するプラズマ電流用電源とを具備し、上記プラズマ点火プラグに高電圧の印加と大電流の供給とを行って、上記放電空間内の気体を高温高圧のプラズマガスとして内燃機関の燃焼室内に噴射して点火を行うプラズマ点火装置において、
上記内燃機関の運転状況に応じて１の基準点火信号を算出し、該基準点火信号に基づいて所定の間隔を設けて複数の点火信号と充放電切換信号とを発信する電子制御装置と、
多重トリガ放電手段として、上記点火信号を駆動電圧に変換する駆動電圧調整手段と、上記駆動電圧調整手段によって変換された駆動電圧によって駆動され、上記点火信号にしたがって高電圧を発生する高電圧発生手段とを少なくとも１以上を設けると共に、
多重プラズマ電流供給手段として、少なくとも１以上のプラズマ電流を蓄積するプラズマ電流蓄積手段を設け、上記充放電切換信号にしたがって上記プラズマ電流蓄積手段の充電と放電とを切り換える充放電切換手段を設ける（請求項１）。
【００１１】
第２の発明では、上記充放電切換手段が、上記プラズマ電流蓄積手段の充電方向の電流を許可し放電方向の電流を阻止する充電用整流素子と、該充電用整流素子に対して並列に接続して、上記充放電切換信号によって駆動され、停止時には導通せず駆動時には導通する充放電切換素子と、を具備する（請求項２）。    
【００１２】
第３の発明では、上記プラズマ電流蓄積手段が少なくともキャパシタを含み、上記充電用整流素子がダイオードであり、上記充放電切換素子がＰＮＰＮ型制御素子であって、ＰＵＴ（プログラマブルユニジャンクショントランジスタ）又は、ｎゲートサイリスタ、双方向サイリスタ、若しくはＰＮＰＮ型制御素子と等価なトランジスタ回路のいずれかである（請求項３）。
【００１３】
第４の発明では、上記プラズマ電流蓄積手段が少なくともキャパシタを含み、上記充放電切換素子がｐチャネルＭＯＳＦＥＴであって、該ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間に不可避的に形成される寄生ダイオードを上記充電用整流素子として用いる（請求項４）。
【００１４】
第５の発明では、上記高電圧発生手段が誘導放電型高電圧発生電源又は容量放電型高電圧発生電源である（請求項５）。
【００１５】
第６の発明では、絶縁体を介して配設された中心電極と接地電極との間に放電空間を区画したプラズマ点火プラグと、点火時期にて複数回のエネルギの投入より上記放電空間内の気体を高温高圧のプラズマガスとし、１回の燃焼行程において、内燃機関の燃焼室内に連続していない複数のプラズマガスとして放出する（請求項６）。
【００１６】
第７の発明では、１００μｓ以上の噴射間隔で複数回の上記プラズマガスを噴射する（請求項７）。
【００１７】
第８の発明では、５０μｓ以内に複数回に分割したエネルギを投入して１回に噴射される上記プラズマガスを発生する（請求項８）。
【００１８】
第９の発明では、燃焼が上記燃焼室全体に広がる前までに、少なくとも２つ以上のプラズマガスを放出する（請求項９）。
【００１９】
第１０の発明では、上記燃焼室内に強い筒内気流を形成する（請求項１０）。
【００２０】
第１１の発明では、１つのエネルギ蓄積手段に蓄積したエネルギを複数回に分割して取り出して上記プラズマ点火プラグに供給して複数回のプラズマガスを放出する（請求項１１）。
【００２１】
第１２の発明では、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置の制御方法であって、
上記点火信号の立ち上がりに同期して第１の点火信号を発信し、該第１の点火信号の立ち下がりに同期して上記高電圧発生手段から上記プラズマ点火プラグに第１の高電圧を印加し、これをトリガとして上記プラズマ電流蓄積手段からの第１のプラズマ電流の放電を行い、第１のプラズマガスを噴射し、
上記第１の点火信号の立ち上がりから所定時間を設けて第２の点火信号を発信し、該第２の点火信号の立ち下がりに同期して上記高電圧発生手段から上記プラズマ点火プラグに第２の高電圧を印加し、これをトリガとすると共に、上記第２の点火信号の立ち下がりに同期して上記充放電切換信号を発信し、該充放電切換信号によって上記プラズマ電流蓄積手段の充電と放電とを切り換えて上記プラズマ電流蓄積手段からの第２のプラズマ電流の放電を行い、第２のプラズマガスを噴射する（請求項１２）。
【００２２】
第１３の発明では、上記プラズマ点火プラグに、上記内燃機関の運転状況に応じた所定の点火時期において複数回のエネルギ投入を行って上記放電空間内の気体を高温高圧のプラズマガスとし、１回の燃焼行程において、内燃機関の燃焼室内に連続していない複数のプラズマガスとして放出する（請求項１３）。  
【００２３】
第１４の発明では、上記所定時間を１００μｓ以上とし、上記第１のプラズマガスの噴射から上記第２のプラズマガスの噴射までの間隔を１００μｓ以上とする（請求項１４）。
【００２４】
１回に噴射される上記プラズマガスの発生を５０μｓ以内に複数回に分割した高電圧の印加と大電流の放出とによって行う（請求項１５）。
【００２５】
本発明によれば、多重トリガ放電手段と多重プラズマ電流供給手段とによって、１回の点火に際して複数回のトリガ放電とプラズマ電流の供給とを任意のタイミングで行うことが可能となり、所望のタイミングで複数回のプラズマガスを噴射することにより、燃焼室内の混合気に濃度分布があっても、混合気中の燃料濃度の高い部分への着火確率を高くして安定した点火の実現が可能となる。
【００２６】
また、本発明者等の鋭意試験により、エネルギを複数回に分けて供給することにより、同一のエネルギを一度に供給した場合に比べて、噴射されるプラズマガスの噴射距離は長くなり、形成される火炎核の容積は大きくなり、複数回のプラズマガスを５０μｓ以内の間隔で行うと一体のプラズマガスとして噴射され、５０μｓより長い間隔で行うと複数に分離したプラズマガスとして噴射され、さらに１００μｓ以上の間隔で複数回のプラズマガスの噴射を行うと、火炎核の成長速度が速くなり速やかに着火できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のプラズマ点火装置の全体構成概要を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置のプラズマ噴射間隔を長くした場合の作動を示すタイムチャート。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置のプラズマ噴射間隔を短くした場合の作動を示すタイムチャート。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるプラズマ点火装置の作動を示すタイムチャート。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるプラズマ点火装置の作動を示すタイムチャート。
【図９】本発明の第４の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図１０】本発明の第４の実施形態におけるプラズマ点火装置の作動を示すタイムチャート。
【図１１】本発明の第５の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図１２】本発明の第５の実施形態におけるプラズマ点火装置の作動を示すタイムチャート。
【図１３】本発明の第６の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図１４】本発明の第７の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図１５】本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図１６】本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置の作動を示すタイムチャート。
【図１７】本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置の最適な制御条件を求めるための試験結果を示し、（ａ〜ｄ）は、断面模式図、（ｅ）は特性図。
【図１８】第１の実施形態におけるプラズマ点火装置を用いて１００ｍＪのエネルギを投入した極希薄燃焼試験におけるプラズマガスの火炎成長を示す図面代用写真。
【図１９】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置を用いて、２００ｍＪのエネルギを短い噴射間隔で投入した極希薄燃焼試験におけるプラズマガスの火炎成長を示す図面代用写真。
【図２０】本発明の第８実施形態におけるプラズマ点火装置を用いた極希薄燃焼試験において、１００ｍＪのエネルギを１００μｓの間隔で２回行った場合のプラズマガスの火炎成長を示す図面代用写真。
【図２１】比較例１として示す従来のスパークプラグを用いた内燃機関の点火過程を示す模式図。
【図２２】比較例２として示す従来のスパークプラグを複数用いた内燃機関の点火過程を示す模式図。
【図２３】実施例１として示す本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置を用いた内燃機関の点火過程を示す模式図。
【図２４】実施例２として示す本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置を用いた内燃機関の点火過程を示す模式図。
【図２５】実施例２として示す本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置を用いた強い筒内気流を有する内燃機関の点火過程を示す模式図。
【図２６】比較例と共に、本発明のプラズマ点火装置の燃焼速度に対する効果を示す模式図。
【図２７】（ａ）〜（ｃ）に本発明のプラズマ点火装置の変形例を示す要部構成図。
【図２８】本発明の第９の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成図。
【図２９】本発明の第９の実施形態におけるプラズマ点火装置の作動を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１について図１を参照して説明する。プラズマ点火装置１は、自動車エンジン等の内燃機関５０において燃焼排気中に含まれる環境負荷物質の低減や燃費の向上のため、燃料の極希薄化、高過給化等が図られた難着火性の燃焼機関の点火に好適なものである。
プラズマ点火装置１は、詳述略の内燃機関５０の気筒毎に燃焼室５００内に先端が露出するようにプラグホール５１０内に装着されるプラズマ点火プラグ１０と、トリガ放電用電源として多重トリガ放電手段２０と、プラズマ電流用電源として多重プラズマ電流供給手段３０と、内燃機関５０の運転状況に応じて内燃機関５０の駆動を制御すると共に、多重トリガ放電手段２０及び多重プラズマ電流供給手段３０との駆動を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）４０とによって構成されている。
【００２９】
ＥＣＵ４０には、エンジン水温ＴＷ、クランク角ＣＡ、スロットル開度ＳＬ、燃焼室内圧力ＰＣＹＬ等の内燃機関５０の運転状況を検出する運転状況得検出手段として設けられた図略のセンサ類ＳＥＮ６０から、運転状況を示す様々な情報が伝達されている。
ＥＣＵ４０は、センサ類ＳＥＮ６０によって検知された運転状況に応じて予め用意された進角マップによって、基準点火信号ＩＧｔの発信時期を決定すると共に、基準点火信号ＩＧｔに応じて多重トリガ放電手段２０に設けられた少なくとも１以上の駆動電圧調整手段２１（１）、２１（２）、２１（ｎ）のそれぞれに対応する点火信号ＩＧｔ１、ＩＧｔ２、ＩＧｔｎを算出し、多重トリガ放電手段２０に発信すると共に、多重プラズマ電流供給手段３０に設けられた少なくとも１以上のプラズマ電流蓄積手段３２（１）、３１（２）、３１（ｎ）の充電と放電とを切り換える充放電切換手段３１（１）、３１（２）、３１（ｎ）のそれぞれに対して発信される充放電切換信号Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇ、ＴｎＧを算出し、多重プラズマ電流供給手段３０に発信する。
なお、充放電切換信号Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇ、ＴｎＧは、点火信号ＩＧｔ１、ＩＧｔ２、ＩＧｔｎから多重プラズマ電流供給手段３０などの中で作成してもよい。
【００３０】
多重トリガ放電手段２０は、少なくとも１以上（（ｎ−１）個、又は、ｎ個）の駆動電圧調整手段２１（１）、２１（２）、２１（ｎ）と、少なくとも１以上（（ｎ−１）個、又は、ｎ個）の高電圧発生手段２２（１）、２２（２）、２２（ｎ）とによって構成されている。
駆動電圧調整手段２１（１）、２１（２）、２１（ｎ）は、ＥＣＵ４０から内燃機関５０の運転状況に応じて発信された点火信号ＩＧｔ１、ＩＧｔ２、ＩＧｔｎを駆動電圧ＶＴＧ１、ＶＴＧ２、ＶＴＧｎに変換して高電圧発生手段２２（１）、２２（２）、２２（ｎ）に伝達する。
高電圧発生手段２２（１）、２２（２）、２２（ｎ）は、駆動電圧調整手段２１（１）、２１（２）、２１（ｎ）を経由して駆動電圧ＶＴＧ１、ＶＴＧ２、ＶＴＧｎに変換された点火信号ＩＧｔ１、ＩＧｔ２、ＩＧｔｎにしたがって開閉駆動され、プラズマ点火プラグ１０に高電圧を印加する。
【００３１】
多重プラズマ電流供給手段３０は、少なくとも１以上（ｎ−１個、又は、ｎ個）のプラズマ電流蓄積手段３２（１）、３２（２）、３２（ｎ）とＥＣＵ４０から内燃機関５０の運転状況に応じて発信された充放電切換信号Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇ、ＴｎＧにしたがってプラズマ電流蓄積手段３２（１）、３２（２）、３２（ｎ）の充電と放電とを切り換える少なくとも１以上（（ｎ−１）個、又は、ｎ個）の充放電切換手段３１（１）、３１（２）、３１（ｎ）とによって構成されている（但し、ｎは１以上の自然数。）。
【００３２】
本発明のプラズマ点火装置は、上記内燃機関の運転状況に応じて算出された基準点火信号ＩＧｔから複数の点火信号ＩＧｔｎと充放電切換信号ＴｎＧとを発信する電子制御装置ＥＣＵと、点火信号ＩＧｔｎにしたがって駆動される多重トリガ放電手段２０として、少なくとも１以上の高電圧発生手段２２と駆動電圧調整手段２１とを設け、多重プラズマ電流供給手段３０として少なくとも１以上のプラズマ電流を蓄積するプラズマ電流蓄積手段３２と充放電切換信号ＴｎＧにしたがってプラズマ電流蓄積手段３２への充電と放電とを切り換える充放電切換手段３１を少なくとも１以上設けることによって、１回の点火に際して複数回のトリガ放電とプラズマ電流の供給とを任意のタイミングで行うことが可能となる。
点火時にプラズマ点火プラグ１０から複数回に渡って高温高圧のプラズマガスを燃焼室５００内に噴射することにより、燃焼室５００内の混合気に濃度分布があっても、混合気中の燃料濃度の高い部分への着火確率を高くして安定した点火の実現を図るものである。
なお、充放電切換信号ＴｎＧは点火信号ＩＧｔｎからプラズマ点火装置内で発生させてもよい。
【００３３】
本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１に用いられるプラズマ点火プラグとして典型的な構造のプラズマ点火プラグ１０について簡単に説明する。
プラズマ点火プラグ１０は、導電性金属材料からなる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を覆う略筒状の金属からなるハウジング１３とハウジング１３の先端に連なる略環状の接地電極１３０とによって構成されている。
【００３４】
中心電極１１の先端側には、例えばイリジウム、イリジウム合金等の耐熱性導電性材料によって細軸状に形成された中心電極放電部１１０が設けられ、中心電極放電部１１０は、鉄鋼材料、銅等の良電導性で高熱伝導性の金属材料からなる中心電極中軸部１１１と接続されている。中心電極中軸部１１１の基端側には、多重プラズマ電流供給手段２０及び多重プラズマ電流供給手段３０に接続される中心電極ターミナル部１１２が形成されている。
【００３５】
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からなり、中心電極１１の外周を覆いつつ、先端側には、中心電極放電部１１０の先端から下方に向かって伸びる筒状の絶縁体基部１２０が形成され、中腹にはハウジング１３の内側に係止し、ハウジング１３によって加締め固定される径大部１２１が形成され、基端側には、コルゲート状の絶縁体頭部１２２が形成され、中心電極ターミナル部１１２とハウジング１３との電気絶縁性を確保している。絶縁体基部１２０の内側は、放電空間１４０が形成され、中心電極放電部１１０と接地電極１３０とからなる電極対間で放電可能となっている。
【００３６】
ハウジング１３は、略筒状のハウジング基部１３１が形成され、絶縁体基部１２０を覆っている。ハウジング基部１３１の外周には内燃燃焼機関５０のシリンダヘッド５１に螺結するためのネジ部１３２が形成され、ハウジング１３の基端側外周には、ネジ部１３２をネジ締めするための六角部１３４が形成されている。絶縁体径大部１２１は、加締め部１３３によって封止部材等を介して加締め固定されている。
【００３７】
接地電極１３０は、放電空間１４０に連通する接地電極開口部を有す略環状に形成されている。接地電極１３０を含むハウジング１３は、ニッケル、鉄等の金属材料によって形成されている。
プラズマ点火プラグ１０は、図略の燃焼機関５０の各気筒に対して燃焼室５００内に接地電極開口部が開口するようにシリンダヘッド５１に装着されると共に、接地電極１３０がシリンダヘッド５１に電気的に接地された状態となっている。
なお、本発明のプラズマ点火装置１に用いられるプラズマ点火プラグ１０は、本実施形態に限定するものではなく、中心電極と接地電極との間に区画した放電空間内に高電圧の印加と大電流の供給とにより放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態とし、燃焼室内にプラズマガスを噴射させることのできる公知のプラズマ点火プラグを適宜採用することが可能であり、任意のタイミングでプラズマガスを複数回噴射して着火性の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
図２を参照して本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１の具体的な構成例について説明する。本実施形態においては、１回の点火に対して２回のトリガ放電と２回のプラズマ電流供給放電とを行うことができる構成となっている。
図２（ａ）に示すように、イグニションキー７１は、車載バッテリ、オルタネータ等の電源７０から、多重トリガ放電手段２０、多重プラズマ電流供給手段３０、ＥＣＵ４０への電力供給を開閉している。
ＥＣＵ４０は、本発明のプラズマ点火装置１の制御方法を決定するものであり、センサ類ＳＥＮ６０によって検知された運転状況に応じて予め用意された進角マップによって、点火コイル１次電流通電開始時期と通電終了を決定して基準点火信号ＩＧｔを発信すると共に、基準点火信号ＩＧｔに応じて多重トリガ放電手段２０に設けられた第１の駆動電圧調整手段２１（１）と第２駆動電圧調整手段２１（２）とに対応する第１の点火信号ＩＧｔ１と第１の点火信号ＩＧｔ１に対して所定の期間ｔ１だけ遅れて発信される第２の点火信号ＩＧｔ２とを算出して多重トリガ放電手段２０に発信する。
さらに、ＥＣＵ４０は、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して多重プラズマ電流供給手段３０に設けられた第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）の充電と放電とを切り換える第２の充放電切換手段３１（２）に対して発信される第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇを算出して多重プラズマ電流供給手段３０に発信する。なお、充放電切換信号Ｔ２Ｇは  第２の点火信号ＩＧｔ２から多重プラズマ電流供給手段内で発生させてもよい。
【００３９】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態における多重トリガ放電手段２０は、第１の高電圧発生手段２２（１）と、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１を第１の高電圧発生手段２２（１）を駆動する第１の駆動電圧ＶＴＧ１に変換する第１の駆動電圧調整手段２１（１）と、第１のトリガ放電整流素子２３（１）と、第２の高電圧発生手段２２（２）と、ＥＣＵ４０から発信された第２の点火信号ＩＧｔ２を第２の高電圧発生手段２２（２）を駆動する第２の駆動電圧ＶＴＧ２に変換する第２の駆動電圧調整手段２１（２）と、第２のトリガ放電整流素子２３（２）とノイズ吸収抵抗２４とによって構成されている。
【００４０】
一方、本実施形態における多重プラズマ電流供給手段３０は、エネルギ蓄積手段として設けた第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）と、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）と、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）の充電と放電とを所定のタイミングで切り換える第２の充放電切換手段３１（２）と、第１の充電電流調整抵抗３６（１）と、第２の充電電流調整抵抗３６（２）と、大容量整流素子３３と、電源７０から供給されたバッテリ電圧＋Ｂを昇圧して供給するＤＣ電源３７とによって構成されている。
【００４１】
本実施形態においては、第１、第２の高電圧発生手段２２（１）、２２（２）としていわゆる誘導放電型の高電圧発生電源が用いられている。
第１の高電圧発生手段２２（１）は、電源７０から供給されたバッテリ電圧＋Ｂを高電圧に昇圧する第１の点火コイル２２１（１）と、第１の点火コイル２２１（１）を駆動する第１のパワー制御素子２２２（１）とによって構成されている。
第１のパワー制御素子２２２（１）は、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１にしたがって第１の駆動電圧調整手段２１（１）によって調整された第１の駆動電圧ＶＴＧ１によって開閉駆動されるＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、トランジスタ等のスイッチング素子を含み、第１のパワー制御素子２２２（１）の開閉により、第１の点火コイル２２１（１）の１次コイルに発生した磁界を変化させ、第１の点火コイル２２１（１）の２次コイルに高電圧を発生させ、プラズマ点火プラグ１０に印加することができる。
【００４２】
第２の高電圧発生手段２２（２）は、電源７０から供給されたバッテリ電圧＋Ｂを高電圧に昇圧する第１の点火コイル２２１（２）と、第２の点火コイル２２１（２）を駆動する第２のパワー素子２２２（２）とによって構成されている。
第２のパワー素子２２２（２）は、ＥＣＵ４０から発信された第２の点火信号ＩＧｔ２にしたがって第２の駆動電圧調整手段２１（２）によって調整された第２の駆動電圧ＶＴＧ２によって開閉駆動されるＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、トランジスタ等のスイッチング素子を含み、第２のパワー制御素子２２２（２）の開閉により、第２の点火コイル２２１（２）の１次コイルに発生した磁界を変化させ第２の点火コイル２２１（２）の２次コイルに高電圧を発生させ、プラズマ点火プラグ１０に印加することができる。
第１の高電圧発生手段２２（１）によって発生する第１のトリガ放電と第２の高電圧発生手段２２（２）によって発生する第２のトリガ放電との間隔は、ＥＣＵ４０から発信される第１の点火信号ＩＧｔ１と第２の点火信号ＩＧｔ２との発信間隔ｔ１の調整によって任意に変更可能である。  
【００４３】
第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）は、プラズマ点火プラグ１０に対して並列に配設された第１のキャパシタ３２０（１）と、プラズマ点火プラグ１０と第１のキャパシタ３２０（１）との間に直列に介装された整流素子３２１（１）とによって構成されている。
第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）は、プラズマ点火プラグ１０に対して並列に配設された第２のキャパシタ３２０（２）とプラズマ点火プラグ１０と第２のキャパシタ３２０（２）との間に直列に介装された整流素子３２１（２）とによって構成されている。
【００４４】
第２の充放電切換手段３１（２）は、第２のキャパシタ３２０（２）の充電時においてＤＣ電源３７からの充電電流を許容し、第２のキャパシタ３２０（２）からの放電を阻止する第２のキャパシタ充電用整流素子３１０（２）と、ＥＣＵ４０から発信される第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇにしたがって駆動され所定のタイミングで第２のキャパシタ充電用整流素子３１０（２）をバイパスして第２のキャパシタ３２０（２）からの放電を可能とする第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）とによって構成され、第２のキャパシタ３２０（２）と接地との間に配設されている。
【００４５】
本実施形態において、第２のキャパシタ充電用整流素子３１０（２）には、ダイオードが用いられ、第２のキャパシタ３２０（２）の充電方向の電流は許容し、第２のキャパシタ３２０（２）の放電方向の電流は阻止している。
第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）には、プログラマブルユニジャンクショントランジスタ（ＰＵＴ）又はＮゲートサイリスタと称されるＰＮＰＮ型制御素子が用いられ、第２のキャパシタ充電用整流素子３１０（２）と第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）とが並列に接続されている。
第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）は、アノード電位とゲート電位が等しい停止時にはアノードＡとカソードＫとの間が導通せず、第２のキャパシタ３２０（２）からの放電が阻止され、アノード電位よりゲート電位が低い駆動時にはアノードＡとカソードＫとの間が導通し、第２のキャパシタ３２０（２）からの放電が許容される。
このため、第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇによって、第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）のゲートＧに負の電位が加えられると接地状態のアノード電位よりも相対的にゲート電位が低くなりアノードＡとカソードＫとの間が導通し、第２のキャパシタ３２０（２）に蓄積されたエネルギが放電可能となる。
【００４６】
なお、第１のキャパシタ３２０（１）及び第２のキャパシタ３２０（２）から放電がなされたときにＤＣ電源３７への逆流を阻止するために第１のキャパシタ放電逆流防止用整流素子３５（１）及び第２のキャパシタ放電逆流防止用整流素子３５（２）を設けても良い。
【００４７】
さらに、本実施形態において、第２の充放電切換手段３１（２）と同様にダイオードとＰＵＴとを組み合わせた構成によって、第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）の充電と放電との切り換えを制御する第１の充放電切換手段３１（１）を設けても良いし、本実施形態のように第１の充放電切換手段３１（１）を省略した構成としても良い。
また、容量の小さいキャパシタをノイズ吸収用キャパシタ３４として、例えばプラグホール５１０内等のプラズマ点火プラグ１０にできる限り近い位置に設けても良い。さらに、第１のトリガ放電整流素子２３（１）と、第２のトリガ放電整流素子２３（２）と、ノイズ吸収抵抗２４と、大容量整流素子３３とノイズ吸収用キャパシタ３４とをまとめてプラグホール５１０内に載置することによって、プラグホール５１０が電磁シールドとして作用し外部へのノイズの放出を防ぐこともできる。
【００４８】
なお、本実施形態において、第１のキャパシタ３２０（１）、第２のキャパシタ３２０（２）には、０．１〜５μＦの容量のものが用いられ、ノイズ吸収用キャパシタ３４には、０．００１〜０．１μＦの容量が用いられている。また、第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）として、耐圧２ｋＶ、３００ＡのＰＵＴが用いられている。
また、本実施形態においては、プラズマ点火プラグ１０の中心電極放電部１１０が正極となり、接地電極１３０が負極となるように各整流素子２３（１）、２３（２）、３２１（１）、３２１（２）、３３、３５（１）、３５（２）が配設されている。
【００４９】
図３を参照して、第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１の作動について説明する。図３（ａ）に示すように、ＥＣＵ４０から第１の点火信号ＩＧｔ１が発信される。第１の点火信号ＩＧｔ１にしたがってパワー制御素子２２２（１）が開閉されると、図３（ｄ）に示すように点火コイル２２１（１）の２次側に第１のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ１が発生し、これが中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間の絶縁耐圧を超えると、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間で第１のトリガ放電が開始される。
【００５０】
一方、図３（ｅ）に示すように、第１のキャパシタ３２０（１）はＤＣ電源３７からの電力供給によって充電され、第１の充電電圧ＶＣ３２（１）に達しており、第１のトリガ放電によって急上昇した放電空間１４０の電位が低下し、第１の充電電圧ＶＣ３２（１）に等しくなると第１のキャパシタ３２０（１）からの放電が開始され、図３（ｈ）に示すように第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が流れ、放電空間１４０内の気体が高温・高圧のプラズマ状態となり、第１のプラズマガスとして燃焼室５００内に噴射される。
このとき、第２のキャパシタ３２０（２）は、第２の充放電切換手段３１（２）によって放電が阻止されているので、第１のトリガ放電によって第２のキャパシタ３２０（２）に蓄積されたエネルギが消費されることはない。
【００５１】
さらに、図３（ｂ）に示すように、第１の点火信号ＩＧｔ１から所定の間隔ｔ１だけ遅れて、第２の点火信号ＩＧｔ２が発信され、第２の点火信号ＩＧｔ２にしたがってパワー制御素子２２２（２）が開閉されると、図３（ｆ）に示すように点火コイル２２１（２）の２次側に第２のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ２が発生し、これが、第１のプラズマガスの噴射後における中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間の絶縁耐圧を超えると、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間で第２のトリガ放電が開始される。
【００５２】
一方、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して、図３（ｃ）に示すように、第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇが発信される。
第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇの立ち下がりにしたがって、第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）のゲートＧに負の電位が印加されるとアノードＡとカソードＫとの間が導通状態となり、第２のキャパシタ３２０（２）からの放電が可能となる。
このとき、第２のトリガ放電によって、急上昇した放電空間１４０の電位が低下し、第２の充電電圧ＶＣ３２（２）に等しくなると第２のキャパシタ３２０（２）からの放電が開始され、図３（ｈ）に示すように第２のプラズマ電流ＩＰＬ２が流れ、放電空間１４０内の気体が再び高温・高圧のプラズマ状態となり、第２のプラズマガスとして燃焼室５００内に噴射される。
【００５３】
第１の点火信号ＩＧｔ１と第２の点火信号ＩＧｔ２との間隔ｔ１は、任意に設定可能で、第２のトリガ放電によって、再び放電経路が形成されるので、第１の点火信号ＩＧｔ１と第２の点火信号ＩＧｔ２との間隔ｔ１が長くても、第２のプラズマ電流ＩＰＬ２がとぎれることはない。
このようにして、正規点火時期近辺の短い期間に複数回のプラズマガスを噴射することが可能となるため極希薄燃焼機関５０の燃焼室５００内の混合気に濃度分布が生じていても、着火確率を高くして安定した点火の実現が可能となる。
【００５４】
また、第１の点火信号ＩＧｔ１と第２の点火信号ＩＧｔ２との間隔ｔ１は、任意に設定可能で、図４に示すように、第１の点火信号ＩＧｔ１と第２の点火信号ＩＧｔ２との間隔ｔ１を極短く設定すれば、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２とを重ね合わせて流すことも可能である。
このような場合には、放電空間１４０内に発生したプラズマガスに重畳的に大電流を供給することにより、１塊の大きなエネルギを持ったプラズマガスとして燃焼室５００内に噴射させることができる。
さらに、このように極めて短期間に連続して第１のプラズマ電流ＩＰＬ１と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２とを流す場合には、第１のトリガ放電によって形成された放電経路が残っているので、第２のトリガ放電を行わず、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇを発信させて第２の充放電切換手段３１（２）を駆動させて第１のプラズマ電流ＩＰＬ１に重ねて第２のプラズマ電流ＩＰＬ２を流すようにすることも可能である。
本発明者等の鋭意試験により、放電空間１４０内に第１のプラズマ電流ＩＰＬ１と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２とを合わせたエネルギを１度に供給するよりも、所定時間ｔ１をこのように短い期間に設定し、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２との複数回に分割してエネルギを供給すると、より大きなプラズマガスが噴出することが判明した。
本発明のプラズマ点火装置１は、極めて自由度が高く、内燃機関５０の運転状況に応じて、第１のプラズマガスの噴射時期と第２のプラズマガスの噴射時期とを任意のタイミングで調整し、最も安定した点火状態を維持することができると期待される。
【００５５】
図５を参照して本発明の第２の実施形態におけるプラズマ点火装置１ａについて説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態と同一の構成については、同じ符号を付したので詳細な説明を省略し、それぞれの実施例の特徴的な部分について説明する。
本実施形態においては、第１の実施形態と同様の構成を基本とし、第１、第２、第３の高電圧発生手段２２（１）、２２（２）、２２（３）と、それぞれに駆動電圧を印加する第１、第２、第３の駆動電圧調整手段２１（１）、２１（２）、２１（３）との３回路とからなる多重トリガ放電手段２０ａと、第２、第３のプラズマ電流蓄積手段の充電と放電とを切り換える第２、第３の充放電切換手段３１（２）、３１（３）と、第１、第２、第３のプラズマ電流蓄積手段３２（１）、３２（２）、３２（３）と、大容量整流素子３３ａと、ノイズ吸収用キャパシタ３４ａと、第１、第２、第３のキャパシタ放電逆流防止用整流素子３５（１）、３５（２）、３５（３）と、第１、第２、第３の充電電流調整用抵抗３６（１）、３６（２）、３６（３）と、ＤＣ電源３７ａとからなる多重プラズマ電流供給手段３０ａとによって構成することにより、１回の点火に対して３回のプラズマガスの噴射を可能にした点が上記実施形態と相違する。
【００５６】
図６を参照し、第２の実施形態におけるプラズマ点火装置１ａの作動について説明する。なお、トリガ放電及びプラズマ電流供給用放電の原理は上記実施形態と同様であるので、本実施形態における特徴的な部分について簡単に説明する。
図６（ａ）に示すように、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１の高側から低側への立ち下がりに、上記実施形態と同様に第１のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ１が印加され、放電空間１４０内に第１のトリガ放電経路が形成され、これをトリガとして、第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）から図６（ｆ）に示すように第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が流れ、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第１のプラズマガス噴射がなされる。
【００５７】
さらに、図６（ｂ）に示すように、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１の低側から高側への立ち上がり時期から所定の時間ｔ１だけ遅れて発信された第２の点火信号ＩＧｔ２の高側から低側への立ち下がりにおいて、上記実施形態と同様に第２のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ２が印加され、放電空間１４０内に第２のトリガ放電経路が再び形成される。
これをトリガとすると共に、図６（ｄ）に示すように、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇが発信され、第２の充放電切換手段３１（２）の切り換えにより第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）からの放電が可能となり、本図（ｆ）に示すように第２のプラズマ電流ＩＰＬ２が流れ、再度、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第２のプラズマガス噴射がなされる。
【００５８】
さらに、図６（ｃ）に示すように、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１の低側から高側への立ち上がり時期から所定の時間ｔ２だけ遅れて発信された第３の点火信号ＩＧｔ３の高側から低側への立ち下がりに、上記実施形態と同様に第３のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ３が印加され、放電空間１４０内にトリガ放電経路が再び形成され、これをトリガとすると共に、図６（ｅ）に示すように、第３の点火信号ＩＧｔ３の立ち下がりに同期して第３の充放電切換信号Ｔ３Ｇが発信され、第３の充放電切換手段３１（３）の切り換えにより第３のプラズマ電流蓄積手段３２（３）からの放電が可能となり、第３のプラズマ電流蓄積手段３２（３）から図６（ｆ）に示すように第３のプラズマ電流ＩＰＬ３が流れ、再度、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第３のプラズマガス噴射がなされる。
このようにして、ＥＣＵ４０から発信される１組の点火信号ＩＧｔに対して、正規点火時期近辺の短い期間内にエンジンの低回転時のみならず高回転時においても３回のプラズマガスの噴射を行うことが可能となり、燃焼室５００内の極希薄な混合気への着火確率が上昇し安定した点火を実現できる。
【００５９】
図７を参照して本発明の第３の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｂについて説明する。本実施形態においては、多重トリガ放電手段２０は第１の実施形態と同様の構成であるが、多重プラズマ電流供給手段３０ｂとして、第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）と、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）と、大容量整流素子３３ｂと、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂと、第１、第２のキャパシタ放電逆流防止用整流素子３５（１）、３５（２）と、第１、第２の充電電流調整用抵抗３６（１）、３６（２）と、ＤＣ電源３７ｂに加えて、第１、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（１）、３２（２）への充電電圧の低電圧化を図るべく、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂを容量の小さい予備放電用キャパシタとして利用し、短期間でノイズ吸収用キャパシタ３４ｂを充電することのできる予備充電手段３８と、予備充電手段３８を駆動する予備充電手段駆動電圧調整手段３９とを多重プラズマ電流供給手段３０ｂに設けた点が相違する。
【００６０】
予備充電手段３８は、電源電圧＋Ｂを例えば１ｋＶ程度の高電圧に昇圧する昇圧コイル３８１と、昇圧コイル３８１を開閉駆動する開閉素子３８２と、他の回路から昇圧コイル３８３への電流の逆流を阻止しつつ、昇圧コイル３８１から放電される予備充電電流を整流する整流素子３８３とによって構成されている。
予備充電手段駆動電圧調整手段３９には、ＥＣＵ４０から予備充電信号ＩＧｔＰが発信され、予備充電信号ＩＧｔＰに基づいて開閉素子３８２を駆動する開閉素子駆動電圧ＶＩＧＰを発生する。予備充電信号ＩＧｔＰが高レベルから低レベルに立ち下がるときに、開閉素子３８２が開閉され昇圧コイル３８１の２次側に高電圧が発生し、これにより容量の小さいノイズ吸収用キャパシタ３４ｂが瞬間的に充電される。
【００６１】
上記実施形態においては、トリガ放電によって発生する中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間の電位が、第１のキャパシタ３２０（１）の電位ＶＣ３２０（１）より高い時期であっても、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂは、例えば１ｋＶ以上の高い充電電圧ＶＣ３４ｂによって充電されているので、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂからは、比較的高い電圧において放電を開始し、極めて寿命の短いトリガ放電経路を維持することが可能となり、その分、第１のキャパシタ３２０（１）及び第２のキャパシタ３２０（２）の充電電圧を低くすることが可能となる。
【００６２】
図８を参照して第３の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｂの作動について説明する。本図（ａ）に示すように、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１が発信される。同時に第１の点火信号ＩＧｔ１の立ち上がりに同期して図８（ｄ）に示すように、ＥＣＵ４０からノイズ吸収用キャパシタ３４ｂを充電すべく予備充電信号ＩＧｔＰが発信される。
【００６３】
さらに、図８（ｂ）に示すように第１の点火信号ＩＧｔ１の立ち上がりから所定の間隔ｔ１だけ遅れて、第２の点火信号ＩＧｔ２が発信される。
予備充電信号ＩＧｔＰは、第１の点火信号ＩＧｔ１の立ち下がりの直前に高レベルから低レベルに立ち下がると、図８（ｅ）に示すように、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂを充電する予備充電電圧ＶＣ３４ｂが高い電圧に上昇し、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂが瞬時に充電される。
第１の点火信号ＩＧｔ１が高レベルから低レベルに立ち下がると、第１のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ１が発生し、これが中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間の絶縁耐圧を超えると、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間で第１のトリガ放電が開始される。
【００６４】
一方、図８（ｅ）に示すように、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂは高い電位に充電されており、第１のトリガ放電の放電電圧が比較的高い内から、これをトリガとして、ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂからの放電が開始され、放電空間１４０内の気体のプラズマ化が開始される。
さらに、図８（ｆ）に示すように、第１のキャパシタ３２０（１）はＤＣ電源３７からの電力供給によって充電され、第１の充電電圧ＶＣ３２0（１）に達している。
ノイズ吸収用キャパシタ３４ｂから比較的高い予備放電電圧ＶＣ３４ｂにおいて開始された予備放電によって、トリガ放電経路が維持され、この電位が第１の充電電圧ＶＣ３２0（１）に等しくなると第１のキャパシタ３２０（１）からの放電が開始され、図８（ｈ）に示すように第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が流れ、放電空間１４０内の気体が高温・高圧のプラズマ状態となり、第１のプラズマガスとして燃焼室５００内に噴射される。
このとき、第２のキャパシタ３２０（２）は、第２の充放電切換手段３１（２）によって放電が阻止されているので、第１のトリガ放電によって第２のキャパシタ３２０（２）に蓄積されたエネルギが消費されることはない。
【００６５】
さらに、図８（ｂ）に示すように、第２の点火信号ＩＧｔ２にしたがって第２のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ２が発生し、これが、第１のプラズマガスの噴射後における中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間の絶縁耐圧を超えると、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間で第２のトリガ放電が開始される。
一方、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して、図８（ｃ）に示すように、第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇが発信される。
また、図８（ｇ）に示すように、第２のキャパシタ３２０（２）はＤＣ電源３７ｂからの電力供給によって充電され、第２の充電電圧ＶＣ３２0（２）に達している。
第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇの立ち下がりにしたがって、第２のキャパシタ放電切換用素子３１１（２）のゲートＧに負の電位が印加されるとアノードＡとカソードＫとの間が導通状態となり、第２のキャパシタ３２０（２）からの放電が可能となる。
【００６６】
このとき、第２のトリガ放電によって、急上昇した放電空間１４０の電位が低下し、第２の充電電圧ＶＣ３２0（２）に等しくなると第２のキャパシタ３２０（２）からの放電が開始され、図８（ｈ）に示すように第２のプラズマ電流ＩＰＬ２が流れ、放電空間１４０内の気体が再び高温・高圧のプラズマ状態となり、第２のプラズマガスとして燃焼室５００内に噴射される。
このようにして、正規点火時期近辺の短い期間に複数回のプラズマガスを噴射することが可能となるため極希薄燃焼機関５０の燃焼室５００内の混合気に濃度分布が生じていても、着火確率を高くして安定した点火を実現できると推察される。
【００６７】
図９を参照して第４の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｃについて説明する。上記実施形態においては、点火コイル２２１（１）、２２１（２）、２２１（ｎ）に放電エネルギを蓄積して高電圧を印加する誘導放電型高電圧発生電源を多重トリガ放電手段２０、２０ａとして用いた例を示したが、本実施形態では、キャパシタ２２４（１）、２２４（２）、２２４（ｎ）に放電エネルギを蓄積して高電圧を印加するＣＤＩ型（容量放電型高電圧発生電源）を多重トリガ放電手段２０ｃとして用いている点が相違する。  
【００６８】
さらに、上記実施形態においては、電源電圧＋Ｂを直接点火コイル２２１（１）、２２１（２）、２２１（ｎ）で昇圧する構成例を示したが、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２５によって予め昇圧して用いている点が相違する。
多重トリガ放電手段２０ｃは、第１の駆動波形成形手段２１（１）ｃと第１のトリガ放電手段２２（１）ｃと第１のトリガ電流整流素子２３（１）と、第２の駆動波形成形手段２１（２）ｃと第２のトリガ放電手段２２（２）ｃと第２のトリガ電流整流素子２３（２）とノイズ吸収抵抗２４とによって構成されている。
【００６９】
第１の高電圧発生手段２２（１）ｃは、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２２５（１）と第１のＣＤＩスイッチング素子２２２（１）ｃと第１のＣＤＩキャパシタ２２４（１）と第１のＣＤＩ整流素子２２３（１）と第１のＣＤＩコイル２２１（１）ｃとによって構成され、  第２の高電圧発生手段２２（２）ｃは、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２２５（２）と第２のＣＤＩスイッチング素子２２２（２）ｃと第２のＣＤＩキャパシタ２２４（２）と第２のＣＤＩ整流素子２２３（２）と第２のＣＤＩコイル２２１（２）ｃとによって構成されている。
【００７０】
第１、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２２５（１）、２２５（２）は、第１、第２のＤＣＤＣキャパシタ２２６（１）、２２６（２）と第１、第２のＤＣＤＣスイッチング素子２２８（１）、２２８（２）と第１、第２のＤＣＤＣ昇圧コイル２２７（１）、２２７（２）と第１、第２のＤＣＤＣ整流素子２２９（１）、２２９（２）とによって構成されている。
また、上記実施形態においは、多重プラズマ電流供給手段３０、３０ａ、３０ｂにバッテリ電圧＋Ｂを昇圧して供給するＤＣ電源３７、３７ａ、３７ｂを用いたが、本実施形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータを含むＤＣ−ＤＣ電源３７ｃを用いている点が相違する。
ＣＤＩ型の多重トリガ放電手段２０ｃを用いることによって、トリガ放電の放電時間を短くしてトリガ放電時の電極消耗を抑制しつつ、放電電流を大きくすることができる。
なお、本実施形態において、第１のＣＤＩコイル２２１（１）ｃと第２のＣＤＩコイル２２１（２）ｃを一つのＣＤＩコイルで兼用した構成とすることも可能である。
【００７１】
図１０を参照して第４の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｃの作動について説明する。図１０（ａ）に示すように、ＥＣＵ４０から第１の波形整形手段２１（１）ｃには、第１の点火信号ＩＧｔ１が発信され、本図（ｂ）に示すように、ＥＣＵ４０又はＤＣ-ＤＣコンバータ２２５（１）内から第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２２５（１）には、第１のＤＣＤＣスイッチング素子２２８（１）を開閉する第１の駆動電圧ＧＶ２２８（１）が発信され、図１０（ｃ）に示すように、ＥＣＵ４０から第２の波形整形手段２１（２）ｃには、第１の点火信号ＩＧｔ１から所定の間隔ｔ１だけ遅れて第２の点火信号ＩＧｔ２が発信され、図１０（ｄ）に示すように、ＥＣＵ４０又は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２５（２）内から第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２２５（２）には、第２のＤＣＤＣスイッチング素子２２８（２）を開閉する第２の駆動電圧ＧＶ２２８（２）が発信され、図１０（ｅ）に示すように、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して充放電切換信号Ｔ２Ｇが発信されている。
第１、第２のＤＣＤＣスイッチング素子２２８（１）、２２８（２）の開閉により、第１、第２のＤＣＤＣ昇圧コイル２２７（１）、２２７（２）によって昇圧された電荷によって第１、第２のＣＤＩキャパシタ２２４（１）、２２４（２）が充電される。
【００７２】
第１の点火信号ＩＧｔ１にしたがって第１の波形整形手段２１（１）ｃによって第１のＣＤＩスイッチング素子２２２（１）ｃが開閉駆動されると、第１の点火信号ＩＧｔ１の高側から低側への立ち下がりに同期して、第１のＣＤＩキャパシタ２２４（１）に蓄えられた電荷が放電され図１０（ｆ）に示すように、第１の点火コイル２２１（１）ｃに高電圧が発生し、第１のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ１が印加され、放電空間１４０内に第１のトリガ放電経路が形成され、これをトリガとして、第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）から図１０（ｈ）に示すように第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が流れ、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第１のプラズマガス噴射がなされる。
【００７３】
さらに、第２の点火信号ＩＧｔ２の高側から低側への立ち下がりに同期して、第２のＣＤＩキャパシタ２２４（２）に蓄えられた電荷が放電され、図１０（ｇ）に示すように、第２の点火コイル２２１（２）ｃに高電圧が発生し、第２のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ２が印加され、放電空間１４０内に第２のトリガ放電経路が再び形成される。
これをトリガとすると共に、図１０（ｅ）に示すように、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇが発信され、第２の充放電切換手段３１（２）の切り換えにより第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）からの放電が可能となり、本図（ｈ）に示すように第２のプラズマ電流ＩＰＬ２が流れ、再度放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第２のプラズマガス噴射がなされる。
このようにして、ＥＣＵ４０から発信される１組の点火信号ＩＧｔに対して、正規点火時期近辺の短い期間内に２回のプラズマガスの噴射を行うことが可能となり、燃焼室５００内の極希薄な混合気への着火確率が上昇し安定した点火を実現できる。
【００７４】
図１１を参照して第５の実施形態として本発明のプラズマ点火装置１ｄを複数の気筒からなる内燃機関の各気筒に設けた例について説明する。
本実施形態においては、各気筒Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにプラズマ点火プラグ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと多重トリガ放電手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが設けられ、多重プラズマ電流供給手段３０ｃが全気筒に対して共有されている。さらに各気筒に大容量整流素子３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ及びノイズ吸収用キャパシタ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄが設けられている。
なお、各多重トリガ放電手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ及び多重プラズマ電流供給手段３０ｃは、上記実施形態と同様の構成が適宜採用できる。
【００７５】
図１２を参照して第５の実施形態として本発明のプラズマ点火装置１ｄを複数の気筒からなる内燃機関の各気筒に設けた場合の作動について説明する。
本実施形態においては、気筒Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順で並んだ４気筒エンジンであり、クランク角が１８０°でＡ、Ｂ、Ｄ、Ｃ、又は、Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｂの順に１／２回転毎に点火されるものを例としている。
図１２（ａ）に示すように、気筒Ａに装着されたプラズマ点火装置１Ａに発信された第１の点火信号ＩＧｔ１Ａにしたがって第１のトリガ放電が起こり、次いで第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）から図１２（ｍ）に示すように、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１Ａが流れ、第１のプラズマガスが気筒Ａの燃焼室内に噴射される。
【００７６】
次いで、図１２（ｂ）に示すような第１の点火信号ＩＧｔ１Ａから所定期間ｔ１だけ遅れて発信される第２の点火信号ＩＧｔ２Ａにしたがって第２のトリガ放電が起こり、図１２（ｃ）に示すように第２の点火信号ＩＧｔ２Ａの立ち下がりに同期して充放電切換信号Ｔ２ＧＡが発信され、第２の充放電切換手３１（２）によって第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）からの放電が可能となり、図１２（ｍ）に示すように、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）から第２のプラズマ電流ＩＰＬ２Ａが流れ、気筒Ａの燃焼室内に第２のプラズマガスが噴射される。
【００７７】
気筒Ａに発信された第１の点火信号ＩＧｔ１Ａから１８０°ＣＡ分だけ遅れて気筒Ｂに装着されたプラズマ点火装置１Ｂに第１の点火信号ＩＧｔ１Ｂが発信され、第１の点火信号ＩＧｔ１Ｂにしたがって第１のトリガ放電が起こり、次いで第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）から図１２（ｎ）に示すように、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１Ｂが流れ、第１のプラズマガスが気筒Ｂの燃焼室内に噴射される。
次いで、図１２（ｄ）に示すような第１の点火信号ＩＧｔ１Ｂから所定期間ｔ１だけ遅れて発信される第２の点火信号ＩＧｔ２Ｂにしたがって第２のトリガ放電が起こり、図１２（ｆ）に示すように第２の点火信号ＩＧｔ２Ｂの立ち下がりに同期して充放電切換信号Ｔ２ＧＢが発信され、第２の充放電切換手段３１（２）によって第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）からの放電が可能となり、図１２（ｎ）に示すように、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）から第２のプラズマ電流ＩＰＬ２Ｂが流れ、気筒Ｂの燃焼室内に第２のプラズマガスが噴射される。気筒Ａと気筒Ｂとの点火間隔は１８０°ＣＡ分だけ離れているので、この間に第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）と第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）との充電を完了することができる。
【００７８】
同様にして、気筒Ｄ、気筒Ｃに対しても図１２（ｐ）、（ｏ）に示すように、それぞれ第１のプラズマ電流ＩＰＬ１Ｄ、第２のプラズマ電流ＩＰＬ２Ｄ、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１Ｃ、第２のプラズマ電流ＩＰＬ２Ｃとを連続的に流すことができる。
したがって、複数の気筒Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる内燃機関に対しても、ＥＣＵ４０からそれぞれの気筒Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに設けたプラズマ点火装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに対して発信される各１組の点火信号ＩＧｔに対して、正規点火時期近辺の短い期間内に２回のプラズマガスの噴射を行うことが可能となり、燃焼室５００内の極希薄な混合気への着火確率が上昇し安定した点火を実現できる。
【００７９】
図１３を参照して第６の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｅについて説明する。
上記実施形態においては、プラズマ点火プラグ１０の中心電極１１が陽極となり、接地電極１３０が陰極となるよう整流された例を示したが、本実施形態においては、プラズマ点火プラグ１０の中心電極１１が陰極となり、接地電極１３０が陽極となるように、多重トリガ放電手段２０ｅと多重プラズマ電流供給手段３０ｅとによって構成した点が相違する。なお、本実施形態においては、ＤＣ−ＤＣ３７ｅは上記実施形態と同様＋出力のものを用いれば良い。
【００８０】
多重トリガ放電手段２０ｅは、第１、第２の高電圧発生手段２２（１）、２２（２）と、第１、第２の駆動電圧調整手段２１（１）、２１（２）と、第１、第２のトリガ放電電流整流素子２３（１）ｅ、２３（２）ｅと、ノイズ吸収用抵抗２４とによって構成されているが、プラズマ点火プラグ１０の中心電極１１が陰極となり、接地電極１３０が陽極となるように、第１、第２のトリガ放電電流整流素子２３（１）ｅ、２３（２）ｅが上記実施形態とは逆向きに配設されている。さらに点火コイル２２１（１）ｅ、２２１（２）ｅの１次巻線と２次巻線の位相が＋放電と逆になるよう配置されている。
【００８１】
一方、多重プラズマ電流供給手段３０ｅは、第１、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（１）ｅ、３２（２）ｅと、充放電切換手段３１（１）ｅ、３１（２）ｅと、第１、第２の大容量整流素子３３（１）ｅ、３３（２）ｅと、ノイズ吸収用キャパシタ３４（１）ｅ、３４（２）ｅ、第１、第２のキャパシタ放電逆流防止用整流素子３５（１）、３５（２）と、ＤＣ−ＤＣ３７ｅとによって構成されているが、プラズマ点火プラグ１０の中心電極１１が陰極となり、接地電極１３０が陽極となるように、第１、第２の大容量整流素子３３（１）ｅ、３３（２）ｅが上記実施形態とは逆向きに配設されている。
【００８２】
さらに、第１、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（１）ｅ、３２（２）ｅがそれぞれプラズマ点火プラグ１０とＤＣ−ＤＣ３７ｅとの間に直列に接続されている。
加えて、第１、第２のプラズマ電流蓄積手段３２（１）ｅ、３２（２）ｅのそれぞれに対して並列に第１、第２の充放電切換手段３１（１）ｅ、３１（２）ｅが接続されている。
第１、第２のキャパシタ３２０（１）ｅ、３２０（２）ｅの上流側には、それぞれ第１、第２の充放電切換素子３１１（１）、３１１（２）のアノードＡが接続され、第１、第２のキャパシタ３２０（１）ｅ、３２０（２）ｅの下流側には、それぞれ第１、第２の充電用整流素子３１０（１）、３１０（２）のアノードＡが接続され、第１、第２の充放電切換素子３１１（１）、３１１（２）のカソードＫと第１、第２の充電電流整流素子３１０（１）、３１０（２）のカソードＫとが接地されている。
【００８３】
第１の点火信号ＩＧｔ１にしたがって第１の高電圧発生手段２２（１）が開閉されると、プラズマ点火プラグ１０には、負の高電圧が印加され、第１のトリガ放電が開始される。第１の点火信号ＩＧｔ１の立ち下がりに同期して、第１の充放電切換信号Ｔ１Ｇが発信されると、第１のキャパシタ３２０（１）ｅからの放電が許可され、第１のプラズマ電流として負の電流が流れる。この時ＤＣ-ＤＣ３７ｅの動作を止める。
同様に、第２の点火信号ＩＧｔ２にしたがって高電圧発生手段２２（２）が開閉されると、プラズマ点火プラグ１０には、負の高電圧が印加され、第２のトリガ放電が開始される。第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して、第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇが発信されると、第２のキャパシタ３２０（２）ｅからの放電が許可され、第２のプラズマ電流として負の電流が流れる。この時ＤＣ-ＤＣ３７ｅの動作を止める。
【００８４】
このような構成によっても、ＥＣＵ４０から発信される点火信号ＩＧｔに対して、正規点火時期近辺の短い期間内に２回のプラズマガスの噴射を行うことが可能となり、燃焼室５００内の極希薄な混合気への着火確率が上昇し安定した点火を実現できる。本回路ではキャパシタ充電時にプラグにキャパシタ電圧が印加されない特徴がある。
本実施形態のように、プラズマ点火プラグ１０の中心電極１１側を陰極とし、接地電極１３０側を陽極とするか、上記実施形態のように、プラズマ点火プラグ１０の中心電極１１側を陽極とし、接地電極１３０側を陰極とするかを適宜選択することができる。
【００８５】
図１４を参照して本発明の第７の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｆについて説明する。本実施形態においては、第２の実施形態に用いた多重トリガ放電手段２０ａと同様のものが用いられているが、多重プラズマ電流供給手段３０ｆとして、ＤＣ−ＤＣ３７ｆが負出力となっており、第１、第２、第３の充電電流整流素子３５（１）ｆ、３５（２）ｆ、３５（３）ｆの整流方向がＤＣ−ＤＣ３７ｆに向かう方向の流れを許容し、第１、第２、第３のプラズマ電流蓄積手段３２（１）ｆ、３２（２）ｆ、３２（３）ｆに向かう電流が阻止されるように配設され、第１、第２、第３のプラズマ電流蓄積手段３２（１）ｆ、３２（２）ｆ、３２（３）ｆがそれぞれプラズマ点火プラグ１０とＤＣ−ＤＣ３７ｆとの間に直列に接続されている。
【００８６】
さらに、第１、第２、第３のプラズマ電流蓄積手段３２（１）ｆ、３２（２）ｆ、３２（３）ｆのそれぞれに対して並列に第１、第２、第３の充放電切換手段３１（１）ｆ、３１（２）ｆ、３１（３）ｆが接続されている。
第１、第２、第３のキャパシタ３２０（１）ｆ、３２０（２）ｆ、３２０（３）ｆの上流側には、それぞれ第１、第２、第３の充放電切換素子３１１（１）、３１１（２）３１１（３）のカソードＫが接続され、第１、第２、第３のキャパシタ３２０（１）ｆ、３２０（２）ｆ、３２０（３）ｆの下流側には、それぞれ第１、第２、第３の充電用整流素子３１０（１）、３１０（２）、３１０（３）のカソードＫが接続され、第１、第２、第３の充放電切換素子３１１（１）、３１１（２）、３１１（３）のアノードＡと第１、第２の充電電流整流素子３１０（１）、３１０（２）、３１０（３）のアノードＡとが接地されている。
【００８７】
さらに、第１、第２、第３の大容量整流素子３３（１）ｆ、３３（２）ｆ、３３（３）ｆは、プラズマ点火プラグ１０の中心電極１１側が陽極となり、接地電極１３０側が陰極となるように配設されている。本回路ではキャパシタ充電時にプラグにキャパシタ電圧が印加されない特徴がある。
このような構成によっても、第２の実施形態と同様に、ＥＣＵ４０から発信される１組の点火信号ＩＧｔに対して、正規点火時期近辺の短い期間内に３回のプラズマガスの噴射を行うことが可能となり、燃焼室５００内の極希薄な混合気への着火確率が上昇し安定した点火を実現できる。
【００８８】
図１５を参照して本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇについて説明する。本実施形態においては、第１の実施形態と同様の構成を基本とし、第１、第２、第３、第４の高電圧発生手段２２（１）、２２（２）、２２（３）、２２（４）と、それぞれに駆動電圧を印加する第１、第２、第３、第４の駆動電圧調整手段２１（１）、２１（２）、２１（３）、２１（４）との４回路とからなる多重トリガ放電手段２０ｇと、第２、第３、第４のプラズマ電流蓄積手段の充電と放電とを切り換える第２、第３、第４の充放電切換手段３１（２）、３１（３）、３１（４）と、第１、第２、第３、第４のプラズマ電流蓄積手段３２（１）、３２（２）、３２（３）、３２（４）と、大容量整流素子３３と、第１、第２、第３、第４のキャパシタ放電逆流防止用整流素子３５（１）、３５（２）、３５（３）、３５（４）と、第１、第２、第３、第４の充電電流調整用抵抗３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）と、ＤＣ電源３７とからなる多重プラズマ電流供給手段３０ｇとによって構成することにより、１回の点火に対して４回のプラズマガスの噴射を可能にした点が上記実施形態と相違する。  
【００８９】
図１６を参照して第８の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇの作動について説明する。なお、トリガ放電及びプラズマ電流供給用放電の原理は上記実施形態と同様であるので、本実施形態における特徴的な部分について簡単に説明する。
図１６（ａ）に示すように、ＥＣＵ４０で算出された基準点火信号ＩＧｔに基づいて第１の点火信号ＩＧｔ１が発信され、第１の点火信号ＩＧｔ１の高側から低側への立ち下がりに、上記実施形態と同様に第１のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ（１）が印加され、放電空間１４０内に第１のトリガ放電経路が形成され、これをトリガとして、図１６（ｊ）に示すように第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）に蓄積された第１のプラズマ電圧Ｖ３２（１）からの放電が可能となり、第１のプラズマ電流蓄積手段３２（１）から図１６（ｑ）に示すように第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が流れ、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第１のプラズマガスの噴射がなされる。
【００９０】
さらに、図１６（ｂ）に示すように、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１の低側から高側への立ち上がり時期から所定の時間ｔ１だけ遅れて第２の点火信号ＩＧｔ２が発信され、図１６（ｋ）に示すように、第２の点火信号ＩＧｔ２の高側から低側への立ち下がりにおいて、第２のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ（２）が印加され、放電空間１４０内に第２のトリガ放電経路が再び形成される。
これをトリガとすると共に、図１６（ｄ）に示すように、第２の点火信号ＩＧｔ２の立ち下がりに同期して第２の充放電切換信号Ｔ２Ｇが発信され、図１６（ｌ）に示すように、第２の充放電切換手段３１（２）の切り換えにより第２のプラズマ電流蓄積手段３２（２）に蓄積された第２のプラズマ電圧Ｖ３２（２）からの放電が可能となり、図１６（ｑ）に示すように第２のプラズマ電流ＩＰＬ２が流れ、再度、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第２のプラズマガスの噴射がなされる。
この時、所定時間ｔ１を５０μｓ以下に設定すると、第１のプラズマガスの噴射と第２のプラズマガスの噴射とが重なり、一体のプラズマガスＰＬＧ１となって噴出する。
また、本発明者らの鋭意試験により、例えば２００ｍＪのエネルギを供給する場合、１度に全エネルギを供給するよりも、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１として１００ｍＪ、第２のプラズマ電流ＩＰＬ２として１００ｍＪを供給する方が、放電空間１４０内の気体がより多くプラズマ化され、より大きな火炎核を形成し、早期に点火できることが判明した。
なお、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が流れている間に第２のプラズマ電流ＩＰＬ２を流す場合には、プラズマ電流により点火プラグ１０のギャップ間電圧は十分下がっているので第２のトリガ放電回路２１（２）、２２（２）、２３（２）を省略した構成とするか、第２のトリガ放電回路２１（２）、２２（２）、２３（２）からの放電を停止する構成としても良い。
【００９１】
さらに、図１６（ｅ）に示すように、ＥＣＵ４０から発信された第１の点火信号ＩＧｔ１の低側から高側への立ち上がり時期から所定の時間ｔ２だけ遅れて第３の点火信号ＩＧｔ３が発信され、図１６（ｍ）に示すように、第３の点火信号ＩＧｔ３の高側から低側への立ち下がりに、第３のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ（３）が印加され、放電空間１４０内にトリガ放電経路が再び形成され、これをトリガとすると共に、図１６（ｆ）に示すように、第３の点火信号ＩＧｔ３の立ち下がりに同期して第３の充放電切換信号Ｔ３Ｇが発信され、第３の充放電切換手段３１（３）の切り換えにより第３のプラズマ電流蓄積手段３２（３）からの放電が可能となり、第３のプラズマ電流蓄積手段３２（３）から図１６（ｑ）に示すように第３のプラズマ電流ＩＰＬ３が流れ、再度、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第３のプラズマガス噴射がなされる。
【００９２】
さらに、図１６（ｇ）に示すように、ＥＣＵ４０から発信された第３の点火信号ＩＧｔ３の低側から高側への立ち上がり時期から所定の時間ｔ１だけ遅れて第４の点火信号ＩＧｔ４が発信され、図１６（ｏ）に示すように、第４の点火信号ＩＧｔ４の高側から低側への立ち下がりにおいて、第４のトリガ放電電圧ＶＴＲＧ（４）が印加され、放電空間１４０内に第４のトリガ放電経路が再び形成される。
これをトリガとすると共に、図１６（ｈ）に示すように、第４の点火信号ＩＧｔ４の立ち下がりに同期して第４の充放電切換信号Ｔ４Ｇが発信され、図１６（ｐ）に示すように、第４の充放電切換手段３１（４）の切り換えにより第４のプラズマ電流蓄積手段３２（４）に蓄積された第４のプラズマ電圧Ｖ３２（４）からの放電が可能となり、図１６（ｑ）に示すように第４のプラズマ電流ＩＰＬ４が流れ、再度、放電空間１４０内の気体がプラズマ化され、第４のプラズマガスの噴射がなされる。
この時、所定時間ｔ１を５０μｓ以下に設定すると、第３のプラズマガスの噴射と第４のプラズマガスの噴射とが重なり一体のプラズマガスＰＬＧ２として噴射される。
なお、第３のプラズマ電流ＩＰＬ３が流れている間に第４のプラズマ電流ＩＰＬ４を流す場合には、プラズマ電流により点火プラグ１０のギャップ間電圧は十分下がっているので第４のトリガ放電回路２１（４）、２２（４）、２３（４）を省略した構成とするか、第４のトリガ放電回路２１（４）、２２（４）、２３（４）からの放電を停止する構成としても良い。
【００９３】
このようにして、ＥＣＵ４０から発信される１組の点火信号ＩＧｔに対して、正規点火時期近辺の短い期間内にエンジンの低回転時のみならず高回転時においても４回のプラズマガスの噴射を行うことが可能となり、燃焼室５００内の極希薄な混合気への着火確率が上昇し安定した点火を実現できる。
さらに、本発明者等の鋭意試験により、このとき、第１のプラズマガスの噴射と第２のプラズマガスの噴射とが一体のプラズマガスＰＬＧ１となって噴射され、第３のプラズマガスの噴射と第４のプラズマガスの噴射とが一体のプラズマガスＰＬＧ２となって噴射される。
これらの２つのプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２の噴射間隔ｔ２を５０μｓ以上に設定すると、２つのプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２は分離して、燃焼室５００内に噴射され、さらに、噴射間隔ｔ２を１００μｓ以上に設定することにより、プラズマガスが燃焼室５００内に噴射された後の火炎核の成長速度を速くし、早期に点火できることが判明した。
【００９４】
ここで、図１７、１８、１９、２０を参照して、本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを用いて、複数回のプラズマガスの噴射を行う場合の噴射間隔と噴射されるプラズマガスの大きさとの関係について行った本発明者らの試験結果について説明する。
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、極希薄燃焼機関の燃焼室を模して、空燃比をλ＝０．６に調整したプロパン希薄混合気を充填し、１ａｔｍに調整した耐圧容器に、本発明のプラズマ点火装置１ｇを装着して、プラズマ電流蓄積手段３２（１）、３２（２）、３２（３）、３２（４）として、１μＦのキャパシタを用い、投入エネルギを１００ｍＪずつ、２回のプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２を噴射するように供給し、２回目のエネルギ投入後から３６μｓ後のプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２の位置と大きさについて、第１、第２のトリガ放電ＶＴＲＧ（１）、ＶＴＲＧ（２）、及び、第１、２のプラズマ電流ＩＰＬ１、ＩＰＬ２によって一体的に形成される第１のプラズマガスＰＬＧ１と、第３、第４のトリガ放電ＶＴＲＧ（３）、ＶＴＲＧ（４）、及び、第３、第４のプラズマ電流ＩＰＬ３、ＩＰＬ４によって一体的に形成される第２のプラズマガスＰＬＧ２との噴射間隔ｔ２を変化させたときの様子を観察した結果を模式的に表したものである。
図１７（ｅ）は、第１のプラズマガスＰＬＧ１と第２のプラズマガスＰＬＧ２の中心間距離の変化を示す特性図であり、図１７（ｅ）中に、対応する試験結果を、それぞれ、ａ、ｂ、ｃ、ｄとして示す。
本図（ｅ）に示すように、所定時間ｔ２を５０μｓより短い間隔とすると、プラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２は一体のプラズマガスとして挙動し、所定時間ｔ２を５０μｓ以上に設定すると、燃焼室内に噴射されたプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２が分離し、燃焼室内の複数箇所で、火炎成長が起こることが判明した。
【００９５】
図１８〜２０は、極希薄燃焼機関の燃焼室を模した、空燃比λ＝０．６に調整したプロパン混合気を充填した耐圧容器中に、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１又は第７の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを用いて、複数回のプラズマガスを噴射させたときの火炎核の成長の過程を撮影した連続写真である。本試験において、プラズマ点火プラグ１０として、放電空間１４０の内径φ１．３ｍｍ、中心電極１１０と接地電極１３０との距離３．０ｍｍに形成したものを用いた。
図１８は、第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１を用いてキャパシタに蓄積された合計１００ｍＪのエネルギを第１のプラズマ電流ＩＰＬ１と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２として５０μｓ以内に供給した場合の火炎核の成長過程を撮影したものである。
本図に示すように、プラズマ点火プラグ１０から燃焼室内に噴射された略球状のプラズマガスは、一体の火炎核となって略球状に成長しながら燃焼室内を移動する。このとき、プラズマガスの噴射から１５ｍｓ後におけるプラズマ点火プラグ１０の先端から火炎核の中心まで移動距離は、約３２ｍｍで、火炎核の大きさは直径約φ２７ｍｍであった。
【００９６】
図１９は、第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１を用いてキャパシタに蓄積された合計２００ｍＪのエネルギを第１のプラズマ電流ＩＰＬ１と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２として５０μｓ以内に供給した場合の火炎核の成長過程を撮影したものである。
本図に示すように、プラズマ点火プラグ１０から燃焼室内に噴射された略球状のプラズマガスは、一体の火炎核となって略球状に成長しながら燃焼室内を移動する。このとき、プラズマガスの噴射から１５ｍｓ後におけるプラズマ点火プラグ１０の先端から火炎核の中心まで移動距離は、約３８ｍｍで、火炎核の大きさは直径約φ３３ｍｍであった。          
【００９７】
図２０は、第８の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを用いてキャパシタに蓄積された１００ｍＪのエネルギを第１のプラズマ電流ＩＰＬ１と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２として５０μｓ以内に供給し、さらに、１００μｓ後に、キャパシタに蓄積された１００ｍＪのエネルギを第３のプラズマ電流ＩＰＬ３と第４のプラズマ電流ＩＰＬ４として５０μｓ以内に供給した場合の火炎核の成長過程を撮影したものである。
本実施形態によれば、本図に示すように、２体のプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２として燃焼室内の２カ所で火炎成長する。
このとき、最初のプラズマガスＰＬＧ１の噴射から１５ｍｓ後におけるプラズマ点火プラグ１０の先端から最初の火炎核の中心まで移動距離は、約４０ｍｍで、大きさは直径約φ２８ｍｍで、２発目のプラズマガスＰＬＧ２による火炎核の中心までの距離は、約１２ｍｍで、大きさは直径約φ２６ｍｍであった。
図１９に示した場合と総エネルギ投入量は同じでありながら、複数回のプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２の噴射を行う場合に、１００μｓ以上の間隔を開けることにより火炎核の成長が速くなり、より広範囲に火炎が広がり易くなることが判明した。
【００９８】
図２１〜２６を参照して、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１及び第８の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇをガソリンエンジンの点火に用いた場合の点火速度に対する効果について、比較例と共に説明する。
図２１は、比較例１として、従来のスパークプラグ１０ｚによる点火を行った場合の火炎核の成長の様子を表した模式図であり、図２２は、比較例２として、従来のスパークプラグ１０ｚを２個配設して点火を行った場合の火炎核の成長の様子を表した模式図であり、図２３は、本発明の実施例１として、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１を用いて、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１の供給から第２のプラズマ電流ＩＰＬ２の供給までの所定時間ｔ１＜５０μｓとして、２００ｍＪのエネルギを２回に分けて供給し、一体のプラズマガスＰＬＧ１として噴射した場合の火炎核の成長の様子を表した模式図であり、図２４は、本発明の実施例２として本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを用いて、１００ｍＪのエネルギを所定時間ｔ１≦５０μｓとし、第１のプラズマガスＰＬＧ１の噴射と第２のプラズマガスＰＬＧ２の噴射までの間隔ｔ２を１００μｓとして供給した場合の火炎核の成長の様子を表した模式図であり、図２５は、実施例３として、同条件のプラズマ点火装置１ｇを燃焼室５００内に強いタンブル渦ＴＭＢを形成した内燃機関５０に適用した場合の火炎核の成長の様子を表した模式図であり、図２６は、実施例１、２、３と比較例１、２の点火開始から完爆までの経時変化をまとめて示した模式図である。
【００９９】
図２１（ａ）〜（ｃ）、及び、図２６（ａ）に比較例１として示す従来のスパークプラグ１０ｚを用いた点火では、スパークプラグ１０ｚへの高電圧の印加により、中心電極１１０ｚと接地電極１３０ｚとの間にアーク放電が形成され、これが周囲の混合気に着火し、微少な火炎核ＦＫを形成するまでに、約１．０ｍｓ程度の時間を要し、そこから火炎核が成長し、燃焼室５００内全体に燃え広がり、完爆に至るまでに凡そ２．５ｍｓ程度の時間を要する。
【０１００】
図２２（ａ）〜（ｃ）、及び、図２６（ｂ）に比較例２として示すように、従来のスパークプラグを２個用いた点火では、スパークプラグ１０ｚへの高電圧の印加により、中心電極１１０ｚと接地電極１３０ｚとの間にアーク放電が形成され、これが周囲の混合気に着火し、微少な火炎核ＦＫを形成するまでの時間は比較例１と同様に、約１．０ｍｓ程度の時間を要する。２カ所同時に火炎核ＦＫが形成され、そこから火炎核ＦＫが成長し、燃焼室５００内全体に燃え広がるので、火炎核ＦＫが形成されてから完爆に至るまでの時間は、比較例１の凡そ半分に短縮され、全体としては、２．０ｍｓ程度の時間を要する。
比較例１に比べ、比較例２でも、０．５ｍｓ程度燃焼時間を短縮することができる。しかしながらスパークプラグ１０ｚを２個設けるため搭載スペースの確保が必要となり、近年の燃焼効率の向上を図るべくバルブが大型化された機関には不向きである。
【０１０１】
図２３（ａ）〜（ｃ）、及び、図２６（ｃ）に示すように、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１では、多重トリガ放電回路２０からプラズマ点火プラグ１０への第１のトリガ放電ＶＴＲＧ１により、中心電極１１０と接地電極１３０との間にアーク放電が形成され、これをトリガとして、多重プラズマ電流供給回路３０から第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が供給され、引き続き第２のトリガ放電ＶＴＲＧ２により、中心電極１１０と接地電極１３０との間にアーク放電が形成され、これをトリガとして、多重プラズマ電流供給回路３０から第２のプラズマ電流ＩＰＬ２が供給される。
第１のプラズマ電流ＩＰＬ１及び、第２のプラズマ電流ＩＰＬ２は、それぞれ１０μｓ程度の極めて短い期間に１００ｍＪのエネルギの放電を完了し、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１の供給と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２の供給との間隔は所定時間ｔ１を５０μｓ以下とする短い期間に行われ、合計２００ｍＪのエネルギが極短い時間に放電空間１４０内に投入され、一体のプラズマガスＰＬＧとして噴射される。
従来のスパーク点火では、放電を始めてもすぐに燃焼が広がる事はなく、初めに約１ｍｓ程度の時間をかけて火炎核ＦＫが作られ、これが形成されることを待ってから燃焼が広がりはじめる。
【０１０２】
一方、プラズマ点火では比較的容積の大きなプラズマガスＰＬＧの包含するエネルギが高く、プラズマガスＰＬＧの噴出とほぼ同時に燃焼が広がり始める。
したがってプラズマ点火では、スパーク点火にて火炎核を作るために必要であった約１ｍｓの時間がほぼ不要となり、燃焼速度が格段に速くなる。
本発明のプラズマ点火装置１では、比較例として示した従来のスパーク点火に比べ、形成されるプラズマガスが容積的に大きく火炎核様のエネルギの塊であることから、約１．４ｍｓの短い時間で、燃焼室５００内全体に広がることが可能である。
１本のスパーク点火では火炎核形成に約１ｍｓを要し、さらにその後の燃焼室全体に広がるのに約１．５ｍｓを要していたことに対し、プラズマ点火では、火炎核の形成にほとんど時間が掛からないのに加え、燃焼室全体に火炎が広がるための燃焼時間も０．１ｍｓほど短出される。
【０１０３】
プラズマ点火は、容積的に大きな高温のプラズマガスＰＬＧを燃焼室５００内に噴出する。プラズマガスＰＬＧ自体が大きなエネルギを持った気体であるので、アーク放電によって混合気に火炎核を形成する従来のスパークプラグに比べ遙かに速い時間で混合気に着火し、凡そ１．４ｍｓ程度の時間で燃焼室５００内に火炎が広がり完爆に至る。
本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１を用いることにより、比較例１に比べて１．１ｍｓ程度の燃焼時間の短縮が可能となることが判明した。
なお、スパーク点火では、燃焼を広げる元となる火炎核を一つ作ることに約１ｍｓ程度の時間を要し、例えば、同一のプラグで続けて２つ目の火炎核を作ろうとすると、そこから更に１ｍｓ必要となる。
これでは、１つ目の火炎核による燃焼がほほ燃焼室全体に広がったときに２つ目が形成されることから、タイミングが遅すぎる。そこで、比較例２として示したスパーク点火を用いた機関では、２本のプラグで燃焼速度の向上に対応している。
【０１０４】
すでに述べたように、プラズマ点火では、プラズマガスの噴出と同時に燃え広がり、スパーク点火にあるような火炎核を作る時間（約１ｍｓ）をほとんど必要としない。
よって、１本のプラグでも、短期間に多数回のプラズマガスを噴出させれば、燃焼室内の複数の部位にすぐに燃え広がる熱源を打ち出すことができる。
これより、１本のプラズマ点火プラグでも複数の部位から同時に燃焼が広がるので燃焼速度が高速化し、比較例２よりもさらに燃焼効率が向上する。
【０１０５】
次に、１本のプラズマ点火プラグに対して間隔をあけて電源からエネルギを加え２回プラズマガスを噴出させた場合について述べる。
図２４（ａ）〜（ｃ）、及び、図２６（ｄ）に示すように、本発明の第８の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを用いた場合では、第１の点火信号ＩＧｔ１にしたがって多重トリガ放電回路２０ｇからプラズマ点火プラグ１０への第１のトリガ放電ＶＴＲＧ１により、中心電極１１０と接地電極１３０との間にアーク放電が形成され、これをトリガとして、多重プラズマ電流供給回路３０ｇから第１のプラズマ電流ＩＰＬ１が供給され、引き続き、第２の点火信号ＩＧｔ２にしたがって第２のトリガ放電ＶＴＲＧ２により、中心電極１１０と接地電極１３０との間にアーク放電が形成され、これをトリガとして、多重プラズマ電流供給回路３０から第２のプラズマ電流ＩＰＬ２が供給される。
第１のプラズマ電流ＩＰＬ１及び、第２のプラズマ電流ＩＰＬ２は、１０μｓ程度の極めて短い期間で放電が完了し、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１の供給と第２のプラズマ電流ＩＰＬ２の供給との間隔は所定時間ｔ１を５０μｓ以下とする短い期間に行われ、合計１００ｍＪのエネルギが極短い時間に放電空間１４０内に投入され、一体の第１のプラズマガスＰＬＧ１として噴射される。
【０１０６】
さらに、第１の点火信号ＩＧＴ１から噴射間隔時間ｔ２として１００μｓ遅れて発信される第３の点火信号ＩＧｔ３にしたがって、多重トリガ放電回路２０ｇからプラズマ点火プラグ１０への第３のトリガ放電ＶＴＲＧ３により、中心電極１１０と接地電極１３０との間にアーク放電が形成され、これをトリガとして、多重プラズマ電流供給回路３０ｇから第３のプラズマ電流ＩＰＬ３が供給され、引き続き、第４の点火信号ＩＧｔ４にしたがって第４のトリガ放電ＶＴＲＧ４により、中心電極１１０と接地電極１３０との間にアーク放電が形成され、これをトリガとして、多重プラズマ電流供給回路３０から第２のプラズマ電流ＩＰＬ４が供給される。
第３のプラズマ電流ＩＰＬ３及び、第４のプラズマ電流ＩＰＬ３は、１０μｓ程度の極めて短い期間で放電が完了し、第３のプラズマ電流ＩＰＬ３の供給と第４のプラズマ電流ＩＰＬ４の供給との間隔は所定時間ｔ１を５０μｓ以下とする短い期間に行われ、合計１００ｍＪのエネルギが極短い時間に放電空間１４０内に投入され、一体の第２のプラズマガスＰＬＧ２として噴射される。
点火直後から容積的に大きなプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２が燃焼室５００内に噴出する。第１のプラズマガスＰＬＧ１の噴射と第２のプラズマガスＰＬＧ２の噴射との間は１００μｓだけ離れており、燃焼室５００内の２カ所でほぼ同時に燃焼が広がり始めるので、さらに燃焼速度が速くなり、凡そ０．９ｍｓ程度で燃焼室５００内に火炎が広がり完爆に至る。
【０１０７】
本発明の第７の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを用いることにより、比較例１に比べて０．６ｍｓ程度の燃焼時間（燃焼が拡大する時間）の短縮が可能となることが判明した。
２つのスパークプラグを使った比較例２に比べてもが燃焼が拡大する時間が０．１ｍｓほどさらに短縮する。
２つの放出されたプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２において、繋がっている部位があると、２つのプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２が繋がっている部位の内部では、既に燃焼しており、プラズマガスが繋がっている分だけ表面積も小さくなっているため、燃焼の広がりに寄与しない部分が生じる。
一方、２つのプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２が離れていれば、表面積が大きく、各々、空間的に全ての方向に燃焼が広がるので燃焼効率がよくなる。
よって、２つのプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２は、燃焼室５００の中において、お互いに離れるように放出されることが好ましい。
２つのプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２は、５０μｓほどの間隔を開けてエネルギをプラグに投入することにより、離れ始め、１００μｓほどの間隔を開けることで、完全に独立することが判明した。
【０１０８】
図２５（ａ）〜（ｃ）、及び、図２６（ｄ）に示すように、本発明の第７の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを燃焼室内５００に強力なタンブル渦が形成された機関に用いた場合、上述と同様の火炎核ＦＫの形成過程に加え、燃焼室５００内に噴射されたプラズマガスＰＬＧ１、ＰＬＧ２が、タンブル渦ＴＭＢによって、混合気と撹拌され、燃焼速度はさらに向上し、凡そ０．８ｍｓ程度で燃焼室５００内に火炎が広がり完爆に至る。
燃焼室５００内に強いタンブル渦等の筒内気流のあるエンジンでは、複数の噴出したプラズマガスが燃焼室５００の一部に固まることなく広く分布して燃焼が広がることから、燃焼速度向上の効果が大きくなる。
本発明の第７の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇを燃焼室内５００に強力なタンブル渦が形成された機関に用いることにより、比較例１に比べて０．７ｍｓ程度の燃焼時間（燃焼が拡大する時間）の短縮が可能となることが判明した。
２つのスパークプラグを使った方法に比べても燃焼が拡大する時間が０．２ｍｓほど短縮する。
なお、燃焼ばらつきを考えロバスト性向上のため１回の燃焼行程中にプラズマガスを複数回放出させてもよい。
また、点火エネルギの節約を重視する場合には、プラズマガスの放出は、燃焼がエンジンの燃焼室全体に広るタイミングまでとしても良い。
【０１０９】
上記実施形態においては、充放電切換素子３１１としてＰＵＴ又はＮ―ゲートサイリスタを用いた例を示したが、近年、ＰＵＴは生産数が減少しており入手が困難な点もあるため、図２７にいくつかの変形例を示す。
図２７（ａ）に示すように、充放電切換素子３１１（ｎ）ｈとしてトライアック（双方向サイリスタ）を充電用整流素子３１０（ｎ）に対して並列に配設して充放電切換手段３１（ｎ）ｈとしたものを用いても良い。この場合、充放電切換信号ＴｎＧによってトライアックのゲートＧとグランドとの間にゲート電流が流れると、Ｔ１からＴ２に向かう電流が許容されキャパシタ３２０（ｎ）からの放電が可能となる。
【０１１０】
図２７（ｂ）に示すように、ＰＵＴ又はｎゲートサイリスタに変えてＰＮＰＮ４重構造のＰゲートサイリスタを用いても良い。この場合、ゲートＧからカソードＫに電流を流すことによりアノードＡとカソードＫとの間に電流を流すことができる。
ただし、Ｐゲートサイリスタを用いる場合には、アノードＡ側が接地され、カソードＫ側がフローティングとなっているので、ゲートＧとカソードＫとの間に電流を流すためには、充放電切換信号ＴｎＧを絶縁するパルストランス３１５（ｎ）ｉ、整流素子３１２（ｎ）ｉ、３１４（ｎ）ｉ、抵抗３１３（ｎ）ｉ等を設けて充放電切換信号ＴｎＧの入力に対して、ゲートＧよりもカソードＫ側が高電位となる駆動電圧が印加されるように構成する必要がある。
【０１１１】
図２７（ｃ）に示すように、ＰＮＰ型トランジスタ３１１（ｎ）ｊとＮＰＮ型トランジスタ３１２（ｎ）ｊとを組み合わせてＰＵＴと等価なトランジスタ回路を構成して充放電切換素子として、充電用整流素子３１０（ｎ）に対して並列に配設して充放電切換手段３１（ｎ）ｊとしても良い。
【０１１２】
図２８、図２９を参照して、本発明の第９の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｋについて説明する。
上記実施形態においては、充放電切換手段３１として、ＰＵＴ、又は、ＰＵＴと類似のスイッチング素子を用いた例を示したが、本実施形態においては、プラズマ電流蓄積手段として、大容量のキャパシタ３２ｋを用い、充放電切換手段としてソース・ゲート間に負の電圧からなる充放電切換信号Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇが入力されたときにドレイン・ソース間が導通するｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）３１ｋを使用し、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｋのドレイン・ソース間に不可避的に形成される寄生ダイオード３１１ｋをキャパシタ３２ｋの充電用整流素子として用いた点が相違する。
ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｋのゲート・ソース間に負の電圧が印加されていない場合、ドレン・ソース間は、開放され不導となっている。
しかし、ドレイン・ソース間に不可避的に形成される寄生ダイオード３１１ｋによってドレイン・ソース間がバイパスされ、ドレインからソース方向への電流の導通が許容されているので、ＤＣ電源３７によるキャパシタ３２ｋの充電が可能となり、キャパシタ３２ｋからの放電は阻止される。
充放電切換信号Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇとしてゲート・ソース間に負の電圧が印加されと、ドレイン・ソース間が導通し、キャパシタ３２ｋに蓄積されたエネルギの放電が可能となる。
キャパシタ３２ｋとして静電容量の大きなものを用いることによって、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ３１ｋを充放電切換信号Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇにしたがって開閉すると、キャパシタ３２ｋから任意のタイミングでプラズマ電流ＩＰＬ１、ＩＰＬ２を放出できる。このとき、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴを閉じて、導通可能とする導通時間ｔ３、ｔ４を設定することにより、キャパシタ３２ｋからプラズマ点火プラグ１０に所望の電流量を供給可能となる。
本実施形態においては、第１の実施形態と同様の効果を発揮できる。
なお、キャパシタ３２ｋからの第２のプラズマ電流ＩＰＬ２を放出する時間ｔ４は、第１のプラズマ電流ＩＰＬ１を放出した後にキャパシタ３２ｋに残存するエネルギを放出し切るのに十分な時間に設定すれば良い。
【０１１３】
本発明は上記実施形態に限定するものではなく、（１）プラズマ点火プラグの放電極性について中心電極側を正とするか負とするか、（２）充電抵抗３６を含むＤＣ電源を用いるか、ＤＣ−ＤＣ電源を用いるか、（３）多重プラズマ電流供給手段を気筒毎に独立して設けるか、エンジン当たりｎ気筒分に対してまとめて１つの多重プラズマ電流供給手段を使用するか、（４）多重プラズマ電流供給手段からプラズマ点火プラグへの充電電圧の印加が常時行われるようにするか、点火直前に印加するか、（５）多重プラズマ電流供給手段のキャパシタへの充電を定電圧電源と充電抵抗でおこなうか、外部信号でオン／オフできるＤＣ−ＤＣ電源を用いるか、（６）多重トリガ放電手段として、容量放電型（ＣＤＩ）の高電圧発生手段を用いるか、誘導放電型の高電圧発生手段を用いるのか、（７）１組の点火信号に対してプラズマ電流を何回発生させるのかを適宜組み合わせて構成することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１  プラズマ点火装置
１０  プラズマ点火プラグ
１１０  中心電極
１２０  絶縁体
１３０  接地電極
１４０  放電空間
２０  多重トリガ放電手段
２１（１）、２１（２）、２１（ｎ）  駆動電圧調整手段
２２（１）、２２（２）、２２（ｎ）  高電圧発生手段
２２１（１）、２２１（２）、２２１（ｎ）  昇圧手段（点火コイル）
２２２（１）、２２２（２）、２２２（ｎ）  駆動手段（パワー制御素子）
２３  トリガ電流整流素子（ダイオード）
２４  ノイズ吸収抵抗
３０  多重プラズマ電流供給手段
３１（１）、３１（２）、３１（ｎ）  充放電切換手段
３１０（１）、３１０（２）、３１０（ｎ）  充電用整流素子（ダイオード）
３１１（１）、３１１（２）、３１１（ｎ）  充放電切換素子（ＰＵＴ、ｎ−ゲートサイリスタ）
３２（１）、３２（２）、３２（ｎ）  プラズマ電流蓄積手段
３２０（１）、３２０（２）、３２０（ｎ）  プラズマ電流蓄積手段（キャパシタ）
３２１（１）、３２１（２）、３２１（ｎ）  整流素子
３３  大容量プラズマ電流整流素子
３４  ノイズ吸収用キャパシタ（予備放電用キャパシタ）
３５（１）、３５（２）、３５（ｎ）  整流素子
３６（１）、３６（２）、３６（ｎ）  充電抵抗
３７  ＤＣ電源
４０  電子制御装置（ＥＣＵ）
５０  内燃機関
５００  燃焼室
ＩＧｔ１、ＩＧｔ２、ＩＧｔｎ  点火信号
Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇ、ＴｎＧ  充放電切換信号
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１５】
【特許文献１】特開２００８−１７７１４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０３７１号公報
【特許文献３】特開２００９−９７５００号公報
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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