(57)【要約】【課題】  耐久性に優れ、安定した着火を実現可能なプラズマ点火装置を提供する。【解決手段】放電空間１４０内の気体を高温・高圧のプラズマ状態にして燃焼室４００内に噴射して点火を行うプラズマ点火装置１において、点火プラグ１０は、中心電極１１と、中心電極１１を覆う略筒状で内側に放電空間１４０を区画せしめた放電空間形成部１２０を有する絶縁体１２と、絶縁体１２の外周を覆う略筒状のハウジング１３と、ハウジング１３に連なる略環状で内側に放電空間１４０に連通する接地電極内プラズマ形成空間１４１を区画せしめた接地電極１３と、接地電極内空間部１４１の先端側の一部又は全部を覆うプラズマガス噴射分離手段１５０と、を具備し、プラズマガス噴射分離手段１５０は放電空間１４０と燃焼室４００とを連通し、プラズマガスの一部又は全ての噴出方向を変える少なくとも２以上のプラズマ噴射孔１５１を具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に装着される点火プラグと、該点火プラグに高エネルギを供給する高エネルギ電源とを具備し、該高エネルギ電源から高電圧の印加と大電流の供給とによって上記点火プラグ内部に形成された放電空間内の気体を高温・高圧のプラズマガスとして上記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、
上記点火プラグは、略長軸状の中心電極と、該中心電極の周囲を覆いつつ上記中心電極の先端から上記燃焼室側に向かって伸びる略筒状の絶縁体と、該絶縁体の外周を覆う略筒状のハウジングと、該ハウジングの先端側に延設して略環状に形成した接地電極とからなり、
上記絶縁体の内側に上記中心電極の先端面と上記絶縁体の内周壁とによって区画した空間に上記中心電極の先端面と上記接地電極の内周縁とを対向せしめて放電空間となし、
上記接地電極の内側に上記放電空間に連通する接地電極内空間部を区画し、
上記接地電極内空間部の一部又は全部を覆うプラズマガス噴射分離手段を設け、
該プラズマガス噴射分離手段は、上記放電空間と上記燃焼室とを連通し、上記プラズマガスの一部又は全ての噴出方向を変える少なくとも２以上のプラズマ噴射孔を具備することを特徴とするプラズマ点火装置。
【請求項２】
上記接地電極の内周縁上端から上記プラズマガス噴射分離手段までの上記接地電極内空間部の長さを０．５ｍｍ以上の範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ点火装置。
【請求項３】
上記接地電極の内周縁上端から上記プラズマガス噴射分離手段までの上記接地電極内空間部の長さを３．５ｍｍ以下の範囲に設定したことを特徴とする１又は２に記載のプラズマ点火装置。
【請求項４】
上記プラズマガス噴射分離手段は、上記接地電極内空間部側に向かって突出し、上記プラズマ噴射孔の穿設方向に沿うように先端先細りに形成した尖突部を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ点火装置。
【請求項５】
上記接地電極の内周縁上端から上記尖突部の先端までの距離を０．５ｍｍ以上の範囲に設定することを特徴とする請求項４に記載のプラズマ点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は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ものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車エンジン等の燃焼機関においては、燃焼排気中に含まれる、窒素酸化物、二酸化炭素等の環境負荷物質の更なる低減を図るため、更なる燃費の向上、希薄燃焼化が望まれている。
機関の燃焼効率の向上と環境負荷の低減とを同時に実現可能な機関として、機関燃焼室内に高温・高圧のプラズマ状態にした気体を噴射して、従来の火花放電による点火プラグでは火炎伝播できないような希薄な混合気を効率的に燃焼させるプラズマ点火装置が注目されている（特許文献１等参照）。
【０００３】
プラズマ点火装置は、短い時間に極めて高いエネルギを混合気に付与するので、着火性に優れている反面、高エネルギ火炎の噴射に要する消費電力が大きい上に、電極の消耗が激しいという問題があり、自動車エンジン等の周期的に燃焼サイクルが繰り返される燃焼機関では実用化に至っていない。
【０００４】
このような課題に対して、特許文献２には、一つ以上のオリフィスにより外部と連通したキャビティを区画するセラミックスよりなるハウジングと、該キャビティに突出して配置された中心電極と、該キャビティに突出して配置された接地電極と、を有することを特徴とする内燃機関用点火装置が開示されており、プラズマを発生させる放電空間を熱伝導性の低いセラミックスよりなるハウジングで区画することによって、キャビティ内に発生したプラズマのエネルギがハウジングを介して外部に流出するのを抑制して点火に要するエネルギの低減を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献２にあるような従来の点火装置では、キャビティを区画する絶縁性のセラミックスの内側に突出するように中心電極と接地電極とが配設されているので、中心電極と接地電極との間に高電圧を印加したときの放電は気中放電が支配的となり、絶縁体の表面を這うように形成される沿面放電に比べて放電空間内の絶縁を破壊するために必要な電圧が高くなる虞があることが判明した。
また、接地電極がキャビティ内に突出するように形成されているため、電極の消耗位置が集中し早期に電極の消耗を引き起こす虞もある。
【０００６】
そこで、本願発明は、かかる実情に鑑み、耐久性に優れ、安定した着火を実現可能なプラズマ点火装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明では、内燃機関に装着される点火プラグと、該点火プラグに高エネルギを供給する高エネルギ電源とを具備し、該高エネルギ電源から高電圧の印加と大電流の供給とによって上記点火プラグ内部に形成された放電空間内の気体を高温・高圧のプラズマガスとして上記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、上記点火プラグは、略長軸状の中心電極と、該中心電極の周囲を覆いつつ上記中心電極の先端から上記燃焼室側に向かって伸びる略筒状の絶縁体と、該絶縁体の外周を覆う略筒状のハウジングと、該ハウジングの先端側に延設して略環状に形成した接地電極とからなり、上記絶縁体の内側に上記中心電極の先端面と上記絶縁体の内周壁とによって区画した空間に上記中心電極の先端面と上記接地電極の内周縁とを対向せしめて放電空間となし、上記接地電極の内側に上記放電空間に連通する接地電極内空間部を区画し、上記接地電極内空間部の一部又は全部を覆うプラズマガス噴射分離手段を設け、該プラズマガス噴射分離手段は、上記放電空間と上記燃焼室とを連通し、上記プラズマガスの一部又は全ての噴出方向を変える少なくとも２つ以上のプラズマ噴射孔を具備する（請求項１）。
【０００８】
本発明のプラズマ点火装置を用いれば、上記工エネルギ電源から上記中心電極と上記接地電極との間に高電圧が印加されたときに、上記放電空間形成部の下端面と上記接地電極の内周縁上端との境界に電界集中が起こるため、上記中心電極の下端面と上記接地電極との間に発生するトリガ放電は、上記放電空間形成部の内周壁表面を這うように発生する沿面放電が支配となり、上記中心電極と上記プラズマ噴射孔の内周端縁との間で上記放電空間を貫通するような気中放電が起こる虞がない。気中放電に比べて低い放電電圧で放電可能な沿面放電を維持することによって要求電圧の上昇を抑制することができる。
【０００９】
加えて、上記プラズマガス噴射分離手段を金属で形成した場合でも、上記接地電極内空間部が形成されているので、中心電極と上記プラズマガス噴射分離手段との間で放電が起こる虞がなく、上記プラズマガス噴射分離手段に穿設された上記プラズマ噴射孔が放電により消耗することがない。したがって、長期の使用に渡り上記プラズマ噴射孔の形状を維持し、プラズマの噴射方向を一定の状態に保つことができる。
【００１０】
さらに、高エネルギ電源から高電圧の印加に引き続いて大電流が上記点火プラグに印加され、上記放電空間内に放出されると、上記放電空間及び上記接地電極内空間部内の気体が高温・高圧のプラズマ状態となり、これが、上記プラズマガス噴射分離手段の上記プラズマ噴射孔を通過する際に、プラズマガス噴射が複数に分離されて、上記燃焼室内に噴射される。
このため、燃焼室内に存在する混合気に濃度分布が生じていても、従来のプラズマガスの噴出口が単孔のプラズマ点火装置のようにプラズマガスが一塊で噴射される場合に比べ、燃焼室内の混合気との接触機会が増えるので着火性が向上する。
【００１１】
第２の発明では、上記接地電極の内周縁上端から上記プラズマガス噴射分離手段までの上記接地電極内空間部の長さを０．５ｍｍ以上の範囲に設定する（請求項２）。
【００１２】
本発明者等の鋭意試験により、上記接地電極内空間部の長さを０．５ｍ以上に形成することにより、上記中心電極と上記プラズマガス噴射分離手段との間で放電が起こらなくなり、確実に上記プラズマ噴孔の消耗を抑制できることが判明した。
【００１３】
第３の発明では、上記接地電極の内周縁上端から上記プラズマガス噴射分離手段までの上記接地電極内空間部の長さを３．５ｍｍ以下の範囲に設定する（請求項３）。
【００１４】
本発明者等の鋭意試験により、上記接地電極内空間部の長さを３．５ｍ以下に形成することにより、確実に上記プラズマ噴孔の消耗を抑制しつつ、上記放電空間内に発生したプラズマガスが上記プラズマ噴射孔から噴出するまでの圧力低下を起こすことなく、良好な着火性を維持するのに必要な上記燃焼室内への十分な飛び出し距離を確保する貫徹力が維持できることが判明した。
【００１５】
第４の発明では、上記プラズマガス噴射分離手段は、上記接地電極内空間部側に向かって突出し、上記プラズマ噴射孔の穿設方向に沿うように先端先細りに形成した尖突部を具備する（請求項４）。
【００１６】
上記放電空間及び上記接地電極内空間部に発生したプラズマガスが上記尖突部によって整流され、上記プラズマガス噴射分離手段を通過する際の抵抗が少なくなるので、上記プラズマガスの噴射速度の低下が抑制され、更なる着火性の向上が期待できる。
【００１７】
第５の発明では、上記接地電極の内周縁上端から上記尖突部の先端までの距離を０．５ｍｍ以上の範囲に設定する（請求項５）。
【００１８】
一般に、電極の角部では電界集中が起こり易くなり、上記接地電極と電気的に接続している上記プラズマガス噴射分離手段に上記尖突部を形成すると、該尖突部への電界集中により上記中心電極との間で放電が起こり易くなる虞がある。
しかし、本発明のように、上記接地電極の内周縁上端から上記尖突部の先端までの距離を０．５ｍｍ以上に設定することにより、上記中心電極の先端から上記尖突部の先端までの絶縁耐圧が上記中心電極の先端から上記接地電極内周縁上端までの絶縁耐圧に比べて充分に高くなり、このような電界集中の影響を排除し、確実に上記中心電極と上記接地電極内周縁上端との間で放電し、上記中心電極と上記尖突部との間の放電を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置の全体構成を示す断面図、（ｂ）はその下面図。
【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に利用可能な高エネルギ電源の例を示す等価回路図。
【図３】（ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置の要部断面図、（ｂ）は、プラズマ噴射時の状態を示す模式図。
【図４】電極消耗時における本発明の効果を示す要部断面図。
【図５】（ａ）は、本発明の実施例として示す分離部消耗放電抑制空間長さを０．５ｍｍ以上に形成した場合の要部断面図、（ｂ）は、比較例として示す分離部消耗放電抑制空間長さを０．５ｍｍより短く形成した場合の要部断面図。
【図６】比較例と共に本発明の効果を示し、（ａ）は、分離部消耗放電抑制空間長さに対する分離部への放電確率を示す特性図、（ｂ）は、分離部消耗放電抑制空間長さに対する失火限界空燃比を示す特性図。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置の変形例を（ａ）から（ｄ）に示す下面図。
【図８】（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるプラズマ点火装置の要部断面図、（ｂ）は、その下面図。
【図９】（ａ）は、本発明の第３の実施形態におけるプラズマ点火装置の要部断面図、（ｂ）は、その下面図。
【図１０】（ａ）は、本発明の第４の実施形態におけるプラズマ点火装置の要部断面図、（ｂ）は、その下面図。
【図１１】（ａ）は、本発明の第５の実施形態におけるプラズマ点火装置の要部断面図、（ｂ）は、その下面図。
【図１２】本発明の第６の実施形態におけるプラズマ点火装置の要部を示し、（ａ）は、一部切り欠き斜視図、（ｂ）は、その下面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１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の概要について説明する。なお、以下の説明において、図の上方を基端側、下方を先端側と称す。
プラズマ点火装置１は、内燃機関４０に装着されるプラズマ点火プラグ１０とプラズマ点火プラグ１０に高エネルギを印加する高エネルギ電源２０と高エネルギ電源２０を内燃機関４０の運転状況に応じて駆動する電子制御装置（ＥＣＵ）３０とによって構成されている。
【００２１】
プラズマ点火プラグ１０は、点火プラグ内部に放電空間１４０を有し、放電空間１４０の先端側の一部又は全部を覆い放電空間１４０内に発生したプラズマの一部又は全ての噴出方向を変えて燃焼室内に噴射するプラズマガス噴射分離手段１５０を有している。
プラズマ点火プラグ１０は、略長軸状に形成された中心電極１１と、中心電極１１の周囲を覆いつつ中心電極１１の先端から燃焼室４００側に向かって伸びる略筒状に形成され内側に放電空間１４０の区画された絶縁体１２と、絶縁体１２の外周を覆う略筒状のハウジング１３と、ハウジング１３の先端側に延設して略環状に形成され、内側に放電空間１４０に連通する接地電極内空間部１４１の区画された接地電極１３０とによって構成され、接地電極１３０の開口部１３１には、本発明の要部であるプラズマガス噴射分離手段１５０が設けられ、プラズマガス噴射分離手段１５０には、放電空間１４０と内燃機関４０の燃焼室４００とを連通する少なくとも２以上のプラズマ噴射孔１５１が穿設されている。なお、接地電極１３０の内周縁上端からプラズマガス噴射分離手段１５０までの距離、即ち、接地電極空間部１４１の長さＡは、０．５ｍｍ以上とするのが望ましい。また、接地電極空間部１４１の長さＡは、噴出ガスの噴出力を考慮し３．５ｍｍ以下とするのが望ましい。
【００２２】
中心電極１１は、導電性金属材料によって形成され、先端側には、イリジウム、イリジウム合金、タングステン、タングステン合金等の耐熱性金属材料によって形成された中心電極放電部１１０が形成され、中心電極放電部１１０の基端側には銅、鉄鋼材料等の高熱電導性の金属材料からなる中心電極中軸部１１１が形成され、さらに、その基端側には高エネルギ電源２０に接続される端子部１１２が形成されている。
【００２３】
絶縁体１２は、耐熱性、機械的強度、高温における絶縁耐力、熱伝導性等に優れた高純度のアルミナ等によって略筒状に形成されている。
絶縁体１２の先端側は、中心電極放電部１１０の下方に伸びるように略筒状に延設された放電空間形成部１２０が形成され、放電空間形成部１２０の内側には、中心電極１１の中心電極放電部１１０の先端面と絶縁体１２０の内周壁とによって区画した空間に中心電極放電部１１０の先端面と接地電極１３０の内周縁とが対向した放電空間１４０が区画されている。
絶縁体１２の中腹には、絶縁体係止部１２１が形成されている。
ハウジング１３から露出する絶縁体１２の基端側には、コルゲート状の絶縁体頭部１２２が形成されている。
【００２４】
ハウジング１３は、鉄鋼材料等の金属材料によって略筒状に形成されている。ハウジング１３の先端側には、放電空間形成部１２０の外周を覆うように筒状に伸びる側面電極１３２が延設されている。側面電極１３２の外周には、内燃機関４０のシリンダヘッド４１に固定するためのネジ部１３３が形成されている。ハウジング１３の外周には、ネジ部１３３を締めつけるための六角部１３５が形成されている。ハウジング１３の基端側には、加締め部１３６が形成され、所定の封止部材を介してハウジング１３の内側に絶縁体係止部１２１を加締め固定している。
【００２５】
側面電極１３２の先端側に延設して、放電空間形成部１２０の底面を覆いつつ、放電空間１４０に連通する接地電極内空間部１４１を区画するように略環状の接地電極１３が形成されている。接地電極１３０の開口部１３１は、本発明の要部であるプラズマガス噴射分離手段１５０によって覆われ、プラズマガス噴射分離手段１５０には、少なくとも２以上のプラズマ噴射孔１５１が穿設されている。本実施形態においては、プラズマ噴射孔１５１は、先端側に向かって外側方向に広がるようにプラズマ点火プラグ１０の中心軸に対して斜めに穿設されている。
なお、プラズマガス噴射分離手段１５０は、図１に示すように、別体で形成したものを接地電極１３０の下端に貼り合わせても良いし、接地電極１３０を有底筒状に形成し、プラズマ噴射孔１５１を穿設することによって、接地電極１３０とプラズマガス噴射分離手段１５０とを一体的に形成してもよい。
さらに、プラズマガス噴射分離手段１５０を例えばアルミナ等の絶縁体で形成し、接地電極１３０の下端面に保持固定する構成としても良い。
【００２６】
図２を参照して本発明のプラズマ点火装置１に用いられる高エネルギ電源２０の典型例について説明する。なお、本発明において、高エネルギ電源２０は、本実施形態に限定するものではなく、プラズマ点火プラグ１０に高電圧の印加と大電流の供給とを行うことができれば、公知のプラズマ点火装置に用いられる高エネルギ電源を適宜し得るものである。
高エネルギ電源２０は、バッテリ等の電源２１と、ＤＣ―ＤＣコンバータ等を含む電源２１の電圧を調整する電圧調整手段２２と、電源２１から供給された電圧を昇圧する点火コイル２３と、ＥＣＵ３０からの点火信号にしたがって点火コイル２３を開閉駆動するスイッチング素子を含むイグナイタ２４と、コンデンサ２７の高電圧をブロックするダイオード２５と、点火ノイズを吸収するノイズ吸収抵抗２６と、電圧調整手段２２から印加された電荷を蓄えてプラズマ電流として放出するコンデンサ等のエネルギ蓄積手段２７と、コイル２３からの高電圧をブロックするダイオード２８と、によって構成されている。
電源２１の電圧が、ＥＣＵ３０からの点火信号によってイグナイタ２４が開閉されると、点火コイル２３に高電圧が発生し、プラズマ点火プラグ１０に印加され、放電空間１４０内の絶縁耐圧を超えると、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間にアーク放電が発生し、これをトリガとして、エネルギ蓄積手段２７に蓄えられた電気エネルギが大電流としてプラズマ点火プラグ１０に流れ、放電空間１４０内に放出され、放電空間１４０内の気体が高温・高圧のプラズマ状態となって、内燃機関４０の燃焼室４００内に噴射され、燃焼室４００内の混合気が点火される。  
【００２７】
図３（ａ）を参照して、本実施形態におけるプラズマ点火プラグ１０の具体的な形状について説明する。
本実施形態において、中心電極放電部１１０の先端から、接地電極１３０の内周縁上端までの距離Ｌ（ｍｍ）、接地電極１３０の内周縁上端からプラズマガス噴射分離手段１５０までの接地電極内空間部１４１の長さＡ（ｍｍ）、中心電極放電部１１０の直径φＤ（ｍｍ）、プラズマ噴射孔１５１の中心軸に対する角度θ（度）としたとき、本実施形態においては、φＤ＝１．５ｍｍ、Ｌ＝２．０ｍｍ、Ａ＝０．８ｍｍ、θ＝４５度に設定してある。プラズマ噴射孔１５１の中心軸に対する角度θは、本発明の効果を発揮する上で特に限定を要するものではないと推察されるが、２０度から７０度の範囲で設定可能である。なお、接地電極内空間部１４１の長さＡは後述する本発明者等の鋭意試験により、０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下に設定するのが望ましいことが判明した。
【００２８】
このような構成とした、本発明のプラズマ点火装置１を用いれば、図３（ｂ）に示すように、中心電極１１と接地電極１３０との間に高電圧が印加されると、放電空間形成部１２０の下端面と接地電極１３０の内周端縁との境界に電界集中が起こるため、中心電極放電部１１０と接地電極１３０との間に発生するトリガ放電ＴＲＧは、放電空間形成部１２０の内周壁表面を這うように発生する沿面放電が支配となり、中心電極放電部１１０とプラズマ噴射孔１５１の内周端縁との間で放電空間１４０を貫通するような気中放電が起こる虞がない。
【００２９】
加えて、プラズマガス噴射分離手段１５０を金属で形成した場合でも、接地電極内空間部１４１が０．５ｍｍ以上の深さで形成されているので、中心電極放電部１１０とプラズマガス噴射分離手段１５０との間で放電が起こる虞がないので、プラズマガス噴射分離手段１５０に穿設されたプラズマ噴射孔１５１が放電により消耗することがなく、長期の使用に渡りプラズマの噴射方向を一定の状態に保つことができる。
【００３０】
トリガ放電ＴＲＧに続いてエネルギ蓄積手段２７に蓄えられた電気エネルギが大電流としてプラズマ点火プラグ１０に流れ、放電空間１４０内に放出されると、放電空間１４０及び接地電極内空間部１４１内の気体が高温・高圧のプラズマ状態となり、これが、プラズマガス噴射分離手段１５０のプラズマ噴射孔１５１を通過する際に、複数に分離されたプラズマガス噴射ＰＬＧとなって、燃焼室４００内に噴射される。
このため、燃焼室４００内に存在する混合気に濃度分布が生じていても、従来のプラズマ点火装置のようにプラズマ状態となった気体が一塊で噴射される場合に比べ、燃焼室４００内の混合気との接触機会が増えるので、着火性が向上する。
【００３１】
さらに、燃焼室４００内にタンブル渦等の強い筒内気流が発生している場合でも、高温・高圧のプラズマ状態となった気体が複数に分離されて噴射されるので、筒内気流によって吹き消される確率が下がり、より安定した着火を実現可能となる。また、複数のプラズマ噴射によって発生した火炎核が相互に燃焼成長を促進し、より大きな火炎へと広がるため、燃焼速度の高い着火を実現可能となる。
また、噴射された燃料がプラズマ点火プラグ１０の先端に付着し、デポジットを形成し易い状態であっても、複数のプラズマ噴射孔１５１が穿設されているため、デポジットによって孔詰まりを起こす確率も低減される。
【００３２】
図４に示すように、接地電極１３０と放電空間形成部１２０との境界で放電による接地電極の消耗が起こり得るが、接地電極１３０の内周縁全体に渡って放電位置が変わることによって放電電圧の上昇を招くことなく長期の使用が可能となる。
また、長期の使用によって接地電極１３０と放電空間形成部１２０との境界では接地電極の消耗が避けられないが、プラズマガス発生空間（放電空間１４０及び接地電極内空間部１４１）の容積に比べて、放電空間１４０の長さＬを短くできるので、その分放電電圧を低くすることが可能となり、耐久性の向上を図ることができる。
【００３３】
本発明の実施例として、図５（ａ）に示すように、プラズマ点火プラグ１０では接地電極内空間部１４１の長さＡを０．５ｍｍ以上に設定し、比較例として図５（ｂ）に示すように、プラズマ点火プラグ１０ｚでは、接地電極内空間部１４１ｚの長さＡを０．５ｍｍ以下に設定してある。
本発明の実施例においては、図５（ａ）に示すように、中心電極放電部１１０の先端と接地電極１３０の内周縁上端との間で、絶縁体１２０の内周壁表面を這うように沿面放電ＴＲＧ（ＳＦ）が発生するが、図５（ｂ）に示すように、比較例１０ｚにおいては、プラズマガス噴射分離手段１５０ｚまでの距離が短いので、中心電極放電部１１０ｚの表面とプラズマガス噴射分離手段１５０ｚの最短距離で気中放電ＴＲＧ（ＡＲ）が発生する虞がある。このため、比較例においては、放電によりプラズマガス噴射分離手段１５０が消耗する虞があり、また、沿面放電よりも気中放電ＴＲＧ（ＡＲ）が支配的になり、要求電圧の上昇を招く虞もある。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、本発明者等の鋭意試験により、比較例においては、中心電極放電部１１０ｚとプラズマガス噴射分離手段１５０ｚとの間に放電する確率が２０％〜６０％と高く、実施例のように接地電極内空間部１４１の長さＡを０．５ｍｍ以上に設定することにより、確実に中心電極放電部１１０とプラズマガス噴射分離手段１５０との間の放電が抑制することができることが判明した。
また、図６（ｂ）に示すように、本発明者等の行った着火性評価試験により、Ａ≧３．５ｍｍとするのが望ましいことが判明した。これは、Ａが３．５ｍｍより大きいと、プラズマ点火プラグ１０の先端から燃焼室４００内に噴射されるプラズマガスの噴出力が弱まり着火性が低下するためと考えられる。
なお、本試験では、排気容量１８００ｃｃ、回転数１６００ｒｐｍ、回転トルク３０Ｎｍの条件における失火限界空燃比Ａ／Ｆの比較を行った。
【００３５】
上記実施形態では、プラズマ噴射孔１５１を２個穿設した例を示したが、図７（ａ）から（ｄ）に示すように、プラズマ点火プラグ１０の中心軸から等距離の位置に穿設するプラズマ噴射孔１５０の数を３個から６個まで、使用する内燃機関の燃焼特性に応じて、適宜変更することができる。このとき、上述したように、プラズマ噴射孔の内径φｄをプラズマ噴射孔１５０の数ｎに応じて、適宜変更することもできる。
【００３６】
本発明の第２の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｅは、上記実施形態と同様の構成を基本とし、プラズマ点火プラグ１０ｅの形状を図８に示すように、接地電極１３０ｅの基端側の開口径は、放電空間１４０と同一に形成し、先端側から開口径を階段状に拡径して設けると共に、この開口部をプラズマガス噴射分離手段１５０ｅによって覆いつつ、プラズマ噴射孔１５１ｅをプラグの中心軸に対して平行に形成した点が相違する。
このように形成することによって、上記実施形態と同様の効果に加え、プラズマガス噴射分離手段１５０ｅから高温・高圧のプラズマガスが噴射されるときに、噴流に乱れが発生し、燃焼室４００内の混合気との撹拌状態が良好となり、さらに、着火性の向上が図れるものと期待できる。
【００３７】
本発明の第３の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｆは、上記実施形態と同様の構成を基本とし、プラズマ点火プラグ１０ｆの形状を図９に示すように、接地電極開口部１３１ｆを三本矢状に形成したプラズマガス噴射分離手段１５０ｆによって部分的に覆うことによって、プラズマ噴射孔１５１ｆを形成している点が相違する。このような形状としても、上記第１の実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３８】
本発明の第４の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｇは、上記実施形態と同様の構成を基本とし、プラズマ点火プラグ１０ｇの形状を図１０に示すように、接地電極開口部１３１ｇを架橋するように形成したプラズマガス噴射分離手段１５０ｇによって部分的に覆うことによって、プラズマ噴射孔１５１ｇを形成している点が相違する。このような形状としても、上記第１の実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３９】
本発明の第５の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｈは、上記実施形態と同様の構成を基本とし、プラズマ点火プラグ１０ｈの形状を図１１に示すように、接地電極開口部１３１ｈを有底筒状に形成し、底部を先端側に向かって円錐台形状に突出させ一体的にプラズマガス噴射分離手段１５０ｈを形成し、プラズマ噴射孔１５１ｈを穿設して、接地電極１０ｈとプラズマガス噴射分離手段１５０ｈとを一体的に形成している点が相違する。このような形状としても、上記第１の実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４０】
本発明の第６の実施形態におけるプラズマ点火装置１ｉでは、上記実施形態と同様の構成を基本とし、プラズマ点火プラグ１０ｉの形状を図１２（ａ）、（ｂ）に示すように形成した点が相違する。
本実施形態においては、中心電極放電部１１０ｉを略角柱状に形成し、放電空間１４０ｉ及び接地電極内空間部１４１ｉを矩形に区画し、プラズマ噴射孔１５１ｉを断面矩形に穿設し、尖突部１５２ｉをプラズマ噴射孔１５１ｉの穿設方向に沿うような斜面を有し、接地電極空間部１４１ｉ側に向かって先端先細りとなる三角柱状に形成してある。
このような形状とすることにより、放電空間１４０ｉ及び接地電極内空間部１４１ｉ内に発生した高温高圧のプラズマガスが、プラズマ噴射孔１５１ｉから噴出する際に、尖突部１５２ｉの斜面によって整流され、プラズマガス噴射分離手段１５０ｉを通過する際の抵抗をさらに小さくし、着火性を向上できると期待される。
なお、本実施形態においては、放電空間１４０ｉを矩形に区画形成した例を示したが、尖突部１５２ｉをプラズマ噴射孔１５１ｉの穿設方向に沿うような斜面に形成することが重要であり、矩形にすることにより、尖突部１５２ｉの整流効果がより大きくなると推察されるが、放電空間１４０ｉの形状を矩形に限定するものではなく、上記実施形態と同様に、略円柱状に区画形成した場合にも、尖突部１５２ｉの斜面を利用してプラズマガス噴射分離手段１５０ｉを通過する際の抵抗をさらに小さくし、着火性を向上できると期待される。
【符号の説明】
【００４１】
１  プラズマ点火装置
１０  点火プラグ
１１  中心電極
１１０  中心電極放電部
１２  絶縁体
１２０  放電空間形成部
１３  ハウジング
１３０  接地電極
１３１  接地電極開口部
１４０  放電空間
１４１  接地電極内空間部
１５０  プラズマガス噴射分離手段
１５１  プラズマ噴射孔
２０  高エネルギ電源
３０  電子制御装置（ＥＣＵ）
４０  内燃機関
４００  燃焼室
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特開２００６−２９４２５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４８６７号公報
【図１】
2011018593.tif 000003
【図２】
2011018593.tif 000004
【図３】
2011018593.tif 000005
【図４】
2011018593.tif 000006
【図５】
2011018593.tif 000007
【図６】
2011018593.tif 000008
【図７】
2011018593.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011018593.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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