(57)【要約】【課題】より強力な点火を行うことができる高性能のエンジン点火システムを提供すること。【解決手段】ダイレクトイグニッションコイル（1）を点火プラグ（5）に接続するプラグキャップであって、芯線(2)又は点火プラグ装着金具（3）を絶縁体材料（9）で覆われた導電体（6）で囲繞し、芯線(2)又は点火プラグ装着金具（3）は前記導電体（6）に接合又は接触しており、絶縁体材料（9）の外周又は一部を負極となる導電体（8）で覆いアースした。前記導電体（6）は、導電金属やナノカーボンを混入した通電シリコンゴムである。【選択図】図１
2008008228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極になる芯線(2)に接続した点火プラグ装着金具（3）の周囲を、絶縁体材料（9）に覆われた導電体（6）で囲み、前記芯線(2)と点火プラグ装着金具（3）と前記導電体（6）とを短絡し、前記絶縁体材料（9）の外周を導電体(8)で覆いアースして負極としたことを特徴とするダイレクトイグニッションプラグキャップ。
【請求項２】
前記導電体（6）は、ナノカーボンを混入した通電シリコンゴム等の合成樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のダイレクトイグニッションプラグキャップ。
【請求項３】
前記導電体（6）は、１ｍｍ〜２５ｍｍの幅、１ｍｍ〜５ｍｍの肉厚である金属板であることを特徴とする請求項１に記載のダイレクトイグニッションプラグキャップ。
【請求項４】
ダイレクトイグニッション方式の内燃機関において、ダイレクトイグニッションコイル（1）を点火プラグ（5）に接続するプラグキャップであって、前記プラグキャップの正極になる芯線(2)に接続した点火プラグ装着金具（3）にナノカーボンを混入した通電シリコンゴムを所定幅でリング状に成型した導電体（6）を被せて接合又は接触させ、前記点火プラグ装着金具（3）及び導電体（6）を絶縁体材料（9）で覆い、前記絶縁体材料（9）の全外周又は一部を導電体(8)で覆いアースして負極としたことを特徴とするダイレクトイグニッションプラグキャップ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイレクトイグニッションコイルを点火プラグに接続するプラグキャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従前から自動車エンジンの点火システムとしてディストリビュータタイプのものが用いられている。すなわち、一つのコイルで増幅した電流をディストリビュータで各プラグに分配するという構成をとっている。
【０００３】
これに対して、近年、高性能エンジンに多く採用されるダイレクトイグニッション方式がある。
ダイレクトイグニッション方式とは、多気筒エンジンで各気筒のスパークプラグごとに、コンパクトなイグニッションコイルを独立して直付けする点火方式をいう。
【０００４】
ダイレクトイグニッション方式によれば、ディストリビュータ、ハイテンションコードが不要なため機械的にも電気的にもロスが少ない。
また、各プラグに専用のコイルが装着されるので、より強力な点火を正確なタイミングで行うことができる。
よって、最近のエンジンとしてはダイレクトイグニッション方式のものが比較的多く用いられるようになってきている。
【０００５】
従来のダイレクトイグニッションコイルは、図４に示すように、イグニッションコイル９の点火プラグ装着金具３に芯線２を接続した構成である。
ところで、本件出願人によって、燃料着火時に於ける点火ノイズをできるだけ出さずに点火火花を強化することを目的とする図５に開示の米国特許第６８７７４９６号がある。
【特許文献１】米国特許第６８７７４９６号
【０００６】
当該米国特許第６８７７４９６号で開示した技術は図５に示す通りで、次を内容としている。
イグニッションコイル９の点火プラグ装着金具３に接続した芯線２から、正極１３を引き出して絶縁体材料１４で囲繞して負極１１で囲繞しさらに絶縁体被覆１２した点火プラグコードである。
この構成により、燃料着火時に於ける点火ノイズをできるだけ出さずに点火火花を強くするというものである。
【０００７】
この米国特許第６８７７４９６号は、従来のダイレクトイグニッションコイルの構造は従来のままで、さらに点火力強化する外付けの手段を施すものであるために、コードであり、外付けのためにダイレクトイグニッションコイルを加工又は改造しなければならない。
しかし、できれば、ダイレクトイグニッションコイルの加工又は改造を極力少なくすることが好ましい。
加工や改造が少ない手段で、米国特許第６８７７４９６号の思想を実現できれば、機械的にも電気的にもロスが少なく、より強力な点火を正確なタイミングで行うことができるさらに高性能の点火システムを実現することができるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、この発明は、米国特許第６８７７４９６号と同じく、ノイズを発生しないで、かつダイレクトイグニッション方式のもとでの内燃機関用点火プラグの電圧強化装置を変えずに、点火火花が強くなる点火システムを最小限の加工又は改造で提供することを課題とするものである。
【０００９】
また、米国特許第６８７７４９６号の核心部分をダイレクトイグニッションに適用しやすいよう工夫し、さらに点火力を安定化し強力化する必要があることから、導電体の素材・設置箇所・設置方法など構造的特徴に改良を加えて、内燃機関の省スペース化を実現し、火花放電の増大安定を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するために、本発明は、ダイレクトイグニッション方式の内燃機関において、ダイレクトイグニッションコイル（1）を点火プラグ（5）に接続するプラグキャップであって、正極になる芯線(2)に接続した点火プラグ装着金具（3）の周囲を絶縁体材料（9）で覆いその絶縁体材料（9）の外周を導電体（6）で覆い、さらに絶縁体材料（9）で覆い、その状態で前記芯線(2)と点火プラグ装着金具（3）と前記導電体（6）とを短絡し、前記絶縁体材料（9）の全外周又は一部外周又は外周の一部など一部を導電体（8）で覆い負極としてアースして、ダイレクトイグニッションのプラグキャップ（4）とする構成をとした。
つまり、正極になる芯線(2)に接続した点火プラグ装着金具（3）の周囲を、絶縁体材料（9）に覆われた導電体（6）で囲み、前記芯線(2)と点火プラグ装着金具（3）と前記導電体（6）とを短絡し、前記絶縁体材料（9）の外周を導電体(8)で覆いアースして負極としたことを特徴とするダイレクトイグニッションプラグキャップである。
【００１１】
これは、従来の内燃機関用ダイレクトイグニッションの技術が抱えていた問題点に鑑みてなされたものである。
すなわち、従来の内燃機関用ダイレクトイグニッションの技術によれば、イグニッションコイルの容量を大きくすることで点火火花を強くすることは可能だが、省スペース化という目的とは相反する課題が競合するものである。
また決められたスペースに無理にコイルを巻くことによる発熱等の問題が有り、内燃トラブルの要因になることがあった。
【００１２】
そこで、この発明は、既存のプラグキャップの構造を生かしたまま点火火花を強くするという要請に答えて、内燃機関用ダイレクトイグニッションの電圧強化装置を変えることはせずに、導電体（6）をプラグキャップに設置することをもって、課題解決のための手段とした。
【００１３】
また、点火プラグ放電現象でのさらなる増大安定化のために、前記導電体（6）は、ナノカーボンを混入した通電シリコンゴムとしたことも重要である。
この導電体（6）の存在及び組成と設置形態が本発明の不可欠な構成である。
【００１４】
金属の表面は一見平らなように見えても、ナノレベルで見てみると、実は凸凹の状態である。
一方、ナノカーボンに含まれる炭素はナノメートル（10のマイナス9乗メートル）の大きさの直径を持つ微粒子である。
当該ナノカーボンの微粒子が電気接点部の凸凹に入り込むことにより金属の表面は「点接触」から「面接触」に変わる。
このような仕組みによって整流作用が期待でき、点火プラグの安定放電が実現できると考えられるのである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明に係るダイレクトイグニッションのプラグキャップは、導電体（6）の働きにより点火火花を強くし、他の電源を付加したり電圧強化装置を変えたりせずに点火火花を強くすることができる。
点火火花の安定強化によって、エンジンの燃焼効率が良くなり、燃費の向上や排出ガスの削減につながる効果がある。
【００１６】
導電体（6）はプラグキャップ内に内蔵させれば、省スペース化を実現することができ、余計な線やコードを要することもなく、回路上の複雑化をもたらすこともない。
使用方法としては点火プラグ（5）を点火プラグ装着金具（3）に装着するだけでよいため、容易に火花放電の安定増大化が図れるのである。
【００１７】
また、抵抗値を小さくすることによって点火火花を強くする方法によらないため、点火系等から電波障害が発生してエンジンコントロールコンピュータやオーディオに点火ノイズが入ってしまう、というようなこともない。
【００１８】
従来のダイレクトイグニッションの技術に見受けられるような、イグニッションコイルの容量を大きくすることで点火火花を強くする方法でもないため、発熱等の内燃トラブルの発生を防ぐこともできる。
【００１９】
このように、この発明によって、機械的にも電気的にもロスが少なく、より強力な点火を正確なタイミングで行うことができるというダイレクトイグニッション方式のメリットを生かしつつ、より高性能の点火システムが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態を実施例１〜実施例３に基づいて説明する。
図１は本発明に係る実施例１を示す説明図である。
図２は本発明に係る実施例2を示す説明図である。
図３は本発明に係る実施例３を示す説明図である。
【実施例１】
【００２１】
この発明に係るダイレクトイグニッションプラグキャップ（4）の実施例１を、図１に基づいて説明する。
プラグキャップ（4）は、ダイレクトイグニッション方式の内燃機関において、ダイレクトイグニッションコイル（1）を点火プラグ（5）に接続するプラグキャップであって、前記プラグキャップに絶縁体材料（9）で覆われた導電体（6）を設け、点火プラグ装着金具（3）は前記導電体（6）に接合又は接触しており、絶縁体材料（9）の全外周又は一部を導電体（8）で覆い負極としてアースした構成である。
【００２２】
本発明のダイレクトイグニッションプラグキャップ（4）は、ダイレクトイグニッションコイル（1）に装着スプリング又は点火プラグ装着金具（3）とを接続する芯線（2）及び点火プラグ装着金具（3）を備えたキャップ部があり、その下方にあたる点火プラグ装着金具（3）付近に新たな構成を案出したプラグキャップ（4）である。
【００２３】
図４に示した従来のダイレクトイグニッション方式のプラグキャップからみると、「絶縁体材料（9）で覆われた導電体（6）、点火プラグ装着金具（3）と前記導電体（6）とを接合する導線、その外周を導電体(8)で覆い負極としてアースする導線を取り付けた構成」が相違する。
【００２４】
そしてこの部分の構成が、本発明に係るプラグキャップ（4）の特徴になっている。
絶縁体材料（9）で覆われた導電体（6）は導電性の材料又は電気抵抗を持つ材料で、導線によって点火プラグ装着金具（3）と接続され正極（7）とする。
【００２５】
一方、点火プラグ装着金具（3）・導電体（6）・絶縁体材料（9）の外周を導電体(8)で覆い負極とし、内燃機関の接地へ接合又は接触させてアースする。
この負極となる導電体(8)は外周を覆ってもよいし、その一部だけを覆ってアースのための導線としてもよい。
装着スプリング又は点火プラグ装着金具（3）の周囲に絶縁された導電体(6)を囲繞配置することで、電流が安定し過不足無く連続して強く火花を発する現象が起きる。
【００２６】
このように単に所定構成の点火プラグ（5）を、プラグキャップ（4）に接続するのみで火花強化のための点火システムを提案できるものであり、外観的にも大きな変造はないので、従来の点火プラグにそのまま応用できる。
【００２７】
そして、導電体（6）の長さ又は抵抗値、絶縁体材料（9）の厚さ、長さ、幅、抵抗値などの組み合わせを変えることにより、点火火花の強さを変えることができるのである。
そのために導電体（6）及び絶縁体材料（9）の調整のみで、エンジン各気筒ごとの火花の大きさを調整でき、火花を均一に調整し、適正なエンジン作動を行うことができる。
【００２８】
導電体（6）は、一例としては導電性の金属板である。
その導電体（6）は、１ｍｍ〜２５ｍｍの幅、１ｍｍ〜５ｍｍの肉厚であれば顕著にその効果は検知できる。
金属の種類及び形状の設定により、その効果に特徴を付けることも可能である。
高速自動車レースにおける点火装置では、膨大なデータから最適な導電体(6)
を作成し設定する。
【実施例２】
【００２９】
図２は実施例２を示す説明図であるが、この実施例２では、前記導電体（6）は、ナノカーボンを混入した通電シリコンゴムを用いている。
実施例２は、ダイレクトイグニッションコイル（1）を点火プラグ（5）に接続するプラグキャップであって、前記プラグキャップの正極になる芯線(2)に接続した点火プラグ装着金具（3）にナノカーボンを混入した通電シリコンゴムを所定幅でリング状に成型した導電体（6）を被せ、前記点火プラグ装着金具（3）及び導電体（6）を絶縁体材料（9）で覆い、前記絶縁体材料（9）の全外周又は一部を導電体(8)で覆いアースして負極としたことを特徴とするダイレクトイグニッションプラグキャップである。
【００３０】
導線を用いて導電体（6）と点火プラグ装着金具（3）を接続するのではなく、接触による方法を採っている。
これはナノカーボンに含まれる微粒子を最大限に生かして電気の整流作用を促すために、導電体（6）と点火プラグ装着金具（3）とを面接触させている。
この場合絶縁体材料（9）は、導電体（6）のみならず、点火プラグ装着金具（3）および芯線（2）まで含めて覆っている。
なお、導電体(6)を絶縁体材料（9）で覆って配置するときは、導電体(6)に錆が発生しにくいし長期間安定した性能が維持できる。
【００３１】
実施例２の導電体（6）は、ナノカーボンを混入した通電シリコンゴムであるが、ナノカーボンは、例えば単層カーボンナノチューブ（SWCNT）を５０分間位、過酸化水素水で酸化処理して、半導体性SWCNTを除去し、金属性SWCNTの含有量を７０％〜８０％まで濃縮して、導電性を高めたナノカーボン素材などがある。
さらに、金属ナノ粒子とインクジェット技術の組み合わせで、点火プラグ装着金具（3）の周囲内面に導電層パターンを印刷しても良い。
導電体の素材は、カーボンナノチューブのほか、ナノホーン、カーボンマイクロコイル、ナノコイルといったナノ材料を利用することができる。
導電体（6）は、装着スプリング又は点火プラグ装着金具（3）の周囲に形成するので、リング状の導電体(6)はその分の幅があることが好ましい。
前記ナノカーボンを混入した通電シリコンゴムの導電体（6）は、１ｍｍ〜２５ｍｍの幅、０，１ｍｍ〜５ｍｍの肉厚であれば顕著にその効果は検知できる。
この数値は、限定的なものではない。
【実施例３】
【００３２】
図３は実施例３を示す説明図である。
この実施例３では、前記導電体（6）は、ダイレクトイグニッションコイル（1）に近い側で点火プラグ装着金具（3）の上方に設けられている。
正極になる芯線(2)の周囲を、絶縁体材料（9）に覆われた導電体（6）で囲み、前記芯線(2)と点火プラグ装着金具（3）と前記導電体（6）とを短絡し、前記絶縁体材料（9）の外周を導電体(8)で覆いアースして負極としたことを特徴とするダイレクトイグニッションプラグキャップである。
【００３３】
導電体（6）は実施例１又は実施例２の導電性金属又は導電性合成樹脂や印刷などでも形成できる。
点火プラグ装着金具（3）付近に導電体（6）を設置せずに、導電体（6）を含む一定の長さのプラグキャップをいわば接ぎ足すように設けているため、図４に示す従来のダイレクトイグニッションの構造をおおむねそのまま生かすことが可能である。
つまり従前の商品の形態や寸法を変えないかたちで、本発明の構成を組み込むことが可能であり、他のエンジン部分の設計に影響なく実施できる。
よって、なるべく従来の構造を変えずにこの発明を実施したい場合にはこの構造配置での実施が簡易である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この発明は、点火プラグの火花強化安定化を図る発明として、内燃機関においてダイレクトイグニッション方式のものが主流になってきたという技術背景に適った発明である。
従来の点火プラグキャップの構造を変えずに容易に実施することもでき、エンジンの燃焼効率が良くなり、燃費の向上や排出ガスの削減につながる効果もあることから、省エネや環境問題からの観点からも、広くさまざまな目的で、内燃機関の点火システムとして導入することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るダイレクトイグニッションプラグキャップの実施例１を示す説明図である。
【図２】本発明に係るダイレクトイグニッションプラグキャップの実施例2を示す説明図である。
【図３】本発明に係るダイレクトイグニッションプラグキャップの実施例３を示す説明図である。
【図４】ダイレクトイグニッションの従来技術を示す説明図である。
【図５】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・・ダイレクトイグニッションコイル
２・・・・芯線
３・・・・点火プラグ装着金具
４・・・・プラグキャップ
５・・・・点火プラグ
６・・・・導電体
７・・・・正極（点火プラグ装着金具3と導電体6を接続している）
８・・・・負極となる導電体（接地している）
９・・・・絶縁体材料
【図１】
2008008228.tif 000003
【図２】
2008008228.tif 000004
【図３】
2008008228.tif 000005
【図４】
2008008228.tif 000006
【図５】
2008008228.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月13日(2006.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008008228.tif 000008
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図４に示した従来のダイレクトイグニッション方式のプラグキャップと比較してみると、本発明を示す図１は「絶縁体材料（9）で覆われた導電体（6）、点火プラグ装着金具（3）と前記導電体（6）とを接合する導線、その外周を導電体（８）で覆い負極としてアースする導線を取り付けた構成」が相違する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2008008228.tif 000009
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
当該米国特許第６８７７４９６号で開示した技術は図５に示す通りで、次を内容としている。
イグニッションコイル９の点火プラグ装着金具３に接続した芯線２から、正極１３を引き出して絶縁体材料１４で囲繞して負極１１で囲繞しアース端子１０を設け、さらに絶縁体被覆１２した点火プラグコードである。
この構成により、燃料着火時に於ける点火ノイズをできるだけ出さずに点火火花を強くするというものである。