(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の中心電極（３０）と、
軸孔（２１）を有し、前記軸孔から前記中心電極の先端部（３２）が露出するように前記中心電極を前記軸孔に固定した絶縁碍子（２０）と、
開口した一端面（１１）を有する管状構造になっており、前記絶縁碍子のうちの前記先端部側の外表面（２２）が管内に露出するように前記絶縁碍子を固定したハウジング（１０）と、
前記ハウジングの前記一端面に一端部（４１）が結合され、他端部（４２）が放電ギャップ（４３）を隔てて前記中心電極と対向するように配置された接地電極（４０）と、
前記絶縁碍子のうちの前記外表面及び前記軸孔を構成する内表面（２３）のいずれか一方または両方に施されたコーティング（５０）と、
を備え、
前記コーティングは、第８族から第１０族に含まれる金属で構成されたコア部（５１）が、ポーリングの電気陰性度が１．７以下である元素を少なくとも１つ含んだ塩基性酸化物で構成されたシェル部（５２）によって覆われることで前記コア部が絶縁化されたコアシェル構造を有する点火プラグ。
【請求項２】
前記塩基性酸化物は、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｈｆのいずれかを含んで構成された請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記金属は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈのいずれかを含んで構成された請求項１または２に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記コーティングは、前記外表面のうち前記ハウジングの管内に露出した領域において前記絶縁碍子の周方向に途切れなく施されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記絶縁碍子は、前記先端部側が前記ハウジングの前記一端面から突出するように前記ハウジングに固定されており、
前記コーティングは、前記絶縁碍子の前記外表面のうち前記一端面から突出した領域に施されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の点火プラグ。
【請求項６】
前記絶縁碍子は、前記先端部側が前記ハウジングの前記一端面から突出するように前記ハウジングに固定されており、
前記コーティングは、前記絶縁碍子の前記外表面のうち前記ハウジングの管内から前記先端部側にわたって途切れなく施されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の点火プラグ。
【請求項７】
前記絶縁碍子は、前記先端部側が前記ハウジングの前記一端面から突出するように前記ハウジングに固定されており、
前記コーティングは、前記絶縁碍子の前記外表面のうち前記ハウジングの管内から前記先端部側にわたって連続して施されていると共に、前記接地電極に対向する領域に縦長状に施されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記コーティングは、前記内表面において前記絶縁碍子の軸方向に開口したスリット（５４）を一つ以上有する請求項１ないし７のいずれか１つに記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記コーティングは、前記絶縁碍子の前記先端部側に向かって前記金属の密度が低くなっている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の点火プラグ。  
【請求項１０】
前記塩基性酸化物は、ランタノイド元素を含んでいる請求項１ないし９のいずれか１つに記載の点火プラグ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の点火プラグと、
前記点火プラグへの通電を許可または遮断する点火ユニット（１１０）と、
吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、及び排気工程が繰り返される内燃機関の動作のうちの前記圧縮工程において前記点火ユニットを制御することにより、前記点火プラグの前記放電ギャップに放電を起こさせる放電制御を行う制御装置（１２０）と、
を備え、
前記制御装置は、前記放電制御とは異なるタイミングで前記点火ユニットを制御することにより、前記点火プラグに電場を印加する電場制御を行う内燃機関用点火装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記吸気工程において前記電場制御を行う請求項１１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記電場制御において、前記電場として、直流電圧、交流電圧、直流電圧と交流電圧との重ね合わせの電圧のいずれかを印加する請求項１１または１２に記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグ及び内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、柱状の中心電極と、この中心電極の外周に設けられた絶縁碍子と、を備えた点火プラグが、例えば特許文献１で提案されている。絶縁碍子の外表面には、金属酸化物、貴金属、後周期遷移金属、またはこれら金属のうちの２以上の組合せを含んだコーティングが施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５４５２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、金属と金属との間にデポジットが堆積することで絶縁碍子に電流パスが形成される可能性がある。このため、絶縁不良となり、失火してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、絶縁碍子の絶縁性を向上させることで失火を抑制することができる点火プラグ及び内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、点火プラグは、柱状の中心電極（３０）を備えている。また、点火プラグは、軸孔（２１）を有し、軸孔から中心電極の先端部（３２）が露出するように中心電極を軸孔に固定した絶縁碍子（２０）と、開口した一端面（１１）を有する管状構造になっており、絶縁碍子のうちの先端部側の外表面（２２）が管内に露出するように絶縁碍子を固定したハウジング（１０）と、を備えている。
【０００７】
さらに、点火プラグは、ハウジングの一端面に一端部（４１）が結合され、他端部（４２）が放電ギャップ（４３）を隔てて中心電極と対向するように配置された接地電極（４０）と、絶縁碍子のうちの外表面及び軸孔を構成する内表面（２３）のいずれか一方または両方に施されたコーティング（５０）と、を備えている。
【０００８】
そして、コーティングは、第８族から第１０族に含まれる金属で構成されたコア部（５１）が、ポーリングの電気陰性度が１．７以下である元素を少なくとも１つ含んだ塩基性酸化物で構成されたシェル部（５２）によって覆われることでコア部が絶縁化されたコアシェル構造を有する。
【０００９】
これによると、コア部とシェル部との界面部（５３）において発生する極性のある活性気相成分によって付着力の高い極性のある官能基を選択的に活性化することができる。すなわち、デポジットの分子量を変えること無く極性の小さい官能基に変化させることができる。これにより、絶縁碍子へのデポジットの付着を抑制しつつ、デポジットの分解を促進することができる。また、デポジットが分解されるので、絶縁碍子においてデポジットによる電流パスの形成を抑制することができる。したがって、絶縁碍子の絶縁性が向上し、ひいては失火を抑制することができる。
【００１０】
請求項１１に記載の発明では、内燃機関用点火装置は、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の点火プラグと、点火プラグへの通電を許可または遮断する点火ユニット（１１０）と、吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、及び排気工程が繰り返される内燃機関の動作のうちの圧縮工程において点火ユニットを制御することにより、点火プラグの放電ギャップに放電を起こさせる放電制御を行う制御装置（１２０）と、を備えている。また、制御装置は、放電制御とは異なるタイミングで点火ユニットを制御することにより、点火プラグに電場を印加する電場制御を行う。
【００１１】
これによると、コーティングに電場が印加されるので、コーティングからラジカル種が発生しやすくなると共に、内燃機関の筒内にラジカル種が発生しやすくなる。これにより、筒内に発生した導電性カーボン等のデポジットの分解を促進することができる。また、点火プラグへのデポジットの付着が抑制される。したがって、放電制御における失火を抑制することができる。
【００１２】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る点火プラグの一部を示した断面図である。
【図２】コーティングを構成するコアシェル構造を示した断面図である。
【図３】触媒作用によってニトロ基がアミノ基に変化する内容を示した図である。
【図４】コアシェル構造によって電流パスが形成されないことを説明するための図である。
【図５】時間経過に対するデポジット重量減少率の変化を示した図である。
【図６】各触媒のデポジット重量減少率を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る点火プラグの一部を示した断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る点火プラグの一部を示した断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る点火プラグの一部を示した断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る点火プラグの一部を示した断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る絶縁碍子のうちの先端部側を絶縁碍子の軸方向に垂直な面で切断した断面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る内燃機関用点火装置の構成図である。
【図１３】内燃機関の動作を示した図である。
【図１４】セリアに電場が印加された際の酸素の挙動を示した図である。
【図１５】くすぶり汚損試験による失火率を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る点火プラグは、内燃機関に適用されるものである。
【００１６】
図１に示されるように、点火プラグ１は、ハウジング１０、絶縁碍子２０、中心電極３０、接地電極４０、及びコーティング５０を備えて構成されている。
【００１７】
ハウジング１０は、開口した一端面１１を有する管状構造の部品である。ハウジング１０は、炭素鋼等の金属材料から形成されている。また、ハウジング１０は、外周部に取付ネジ部１２を有している。これにより、ハウジング１０は、エンジンの燃焼室を区画形成するエンジンヘッドに設けられたネジ穴に固定される。ハウジング１０は、グランド電位に接続される。
【００１８】
絶縁碍子２０は、軸孔２１を有する筒状の部品である。軸孔２１は、ハウジング１０の軸方向、すなわち絶縁碍子２０の軸方向に沿って設けられている。また、絶縁碍子２０は、ハウジング１０の内部に固定されている。絶縁碍子２０は、例えばアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁材料で形成されている。
【００１９】
中心電極３０は、柱状の部品である。中心電極３０は、本体部の先端に円板状のチップ３１が固定されて構成されている。そして、中心電極３０は、このチップ３１側の先端部３２が軸孔２１から当該先端部３２が露出するように、絶縁碍子２０の軸孔２１に固定されている。したがって、中心電極３０は、絶縁碍子２０を介してハウジング１０に絶縁保持されている。
【００２０】
さらに、絶縁碍子２０は、当該絶縁碍子２０のうちの先端部３２側の外表面２２がハウジング１０の管内に露出するように、ハウジング１０に固定されている。また、絶縁碍子２０は、先端部３２側がハウジング１０の一端面１１から突出するようにハウジング１０に固定されている。
【００２１】
そして、絶縁碍子２０の軸孔２１内においては、中心電極３０のうちの先端部３２とは反対側が、導電性ガラスシール材６０を介して抵抗体７０に電気的に接続されている。抵抗体７０は導電性ガラスシール材６０を介して図示しない端子電極に電気的に接続されている。
【００２２】
接地電極４０は、一端部４１がハウジング１０の一端面１１に抵抗溶接等で結合された棒状の部品である。接地電極４０の他端部４２は、放電ギャップ４３を隔てて中心電極３０と対向するように配置されている。このような接地電極４０は、平板形状の本体部のうち中心電極３０のチップに対向する位置に円板状のチップが埋め込まれている。
【００２３】
コーティング５０は、絶縁碍子２０のうちの外表面２２及び軸孔２１を構成する内表面２３の全体に施されている。コーティング５０は、絶縁碍子２０に設けられることで、燃焼時に発生するデポジットの付着力を抑制しつつ、デポジットの分解を促進する役割を果たす。
【００２４】
図２に示されるように、コーティング５０は、コア部５１がシェル部５２によって覆われることでコア部５１が絶縁化されたコアシェル構造を有している。コア部５１は、金属で構成されている。また、シェル部５２は、塩基性酸化物で構成されている。
【００２５】
コア部５１とシェル部５２との接触部は、金属と塩基性酸化物との界面部５３を構成している。燃焼室の雰囲気がコアシェル構造の隙間部に入り込んで界面部５３まで導かれる。そして、この界面部５３が触媒作用を発生させる。すなわち、塩基性酸化物と金属との界面から発生する活性気相成分がデポジットに対して作用する。
【００２６】
コア部５１を構成する金属は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ等の第８族から第１０族に含まれる金属である。コア部５１はこれらの金属のいずれかまたはその組み合わせによって構成されている。本実施形態では、金属はＡｇである。また、コア部５１はＡｇのナノ粒子によって構成されている。
【００２７】
シェル部５２を構成する塩基性酸化物は、ポーリングの電気陰性度が１．７以下である元素を少なくとも１つ含んだ酸化物である。ここで、「ポーリングの電気陰性度が１．７以下である元素」とは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｈｆ等である。シェル部５２は、これらの元素のいずれかまたはその組み合わせによって構成されている。
【００２８】
本実施形態では、塩基性酸化物はＣｅを含んだ酸化物、すなわち酸化セリウムである。セリウムは＋２〜＋４までの価数をとることが知られており、ＣｅＯ２、Ｃｅ２Ｏ３等の量比を持って酸素と結合する。酸化セリウムはこれらの総称であり、以降は、代表的にＣｅＯ２と記載する。
【００２９】
シェル部５２は、ＣｅＯ２のナノ粒子で構成されている。すなわち、コーティング５０の最表面が塩基性酸化物であるＣｅＯ２で構成されている。したがって、界面部５３は銀セリアを構成している。
【００３０】
そして、コーティング５０は、絶縁碍子２０の先端部３２側に向かって金属の密度が低くなるように、絶縁碍子２０に設けられている。金属の密度は、コア部５１の径を変化させるか、あるいはコア部５１の量を変化させることで調整される。
【００３１】
これによると、絶縁碍子２０のうち高温になりやすい先端部３２側のコーティング５０の金属密度が低いので、コーティング５０の熱劣化が起きにくくなる。したがって、絶縁碍子２０の絶縁性を確保することができる。
【００３２】
絶縁碍子２０へのコーティング５０の固定方法としては、スパッタリングの方法等を採用することができる。また、コアシェル構造を含んだバインダを絶縁碍子２０に塗布する方法でも良い。以上が、本実施形態に係る点火プラグ１の構成である。
【００３３】
次に、コーティング５０がデポジットにもたらす作用について説明する。まず、内燃機関の燃焼室内では、ガソリン燃料、含酸素燃料、含水素燃料等の燃料が劣化することでデポジットが発生する。例えば、デポジットは、炭化水素、オレフィン、カルボン酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩など多様な成分を含む。これらのうち、２重結合等の重合しやすい部位を活性化すると、重合が促進され、高分子量の難燃成分となりやすいという性質がある。
【００３４】
例えば、デポジットの一種であるニトロ化合物は、付着力が高い極性であるニトロ基（ＮＯ２）を持っている。このため、このニトロ基が、デポジットを燃焼室の壁面等に付着させてしまう。このような状況において、燃焼室内に存在する水素分子を含んだ雰囲気が本実施形態に係るコーティング５０のコアシェル構造の隙間部に入り込んだとした場合に界面部５３に接触すると、水素分子がＡｇとＣｅＯ２との界面に作用してＨ＋、Ｈ−等の極性のある活性気相成分が発生すると考えられる。この活性気相成分が、図３に示されるようにニトロ基を選択的にアミノ基（ＮＨ２）に還元すると推定される。
【００３５】
すなわち、コーティング５０は、付着力の高い極性のある官能基を選択的に活性化し、デポジットの分子量を変えることなく、極性の小さい官能基へと変化させることができる。これにより、燃焼室の壁面等に対するデポジットの付着抑制が可能となる。
【００３６】
ここで、図３に示されるように、二重結合部位を保持したまま、言い換えるとＣ＝Ｃの二重結合部を壊さずに極性が強いニトロ基が極性の弱いアミノ基に変化する。二重結合部が反応してしまうと、重合が進み、分子量の大きいものが生成されてしまい、分解が困難になるが、そのような反応がほぼ起こらない。したがって、デポジットを高分子量の難燃成分に変化させずに、デポジットの付着力を低下及び分解を促進させることができる。また、コア部５１がシェル部５２によって絶縁化されているので、図４に示されるように、デポジットが付着したとしてもデポジットによる電流パスの形成を抑制することができる。
【００３７】
発明者らは、様々な材料でコーティング５０を製造し、これらの触媒のデポジット分解効果を調べた。まず、各種の触媒について説明する。
【００３８】
（１）銀セリアコアシェル触媒
本実施形態に係る触媒である。銀セリアコアシェル触媒は以下のように逆ミセル法により合成した。まず、シクロヘキサン４０ｍＬを溶媒として界面活性剤ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル１６ｍＬを加え、銀アンミン錯体水溶液４ｍＬ（０．１５Ｍ）を滴下し、１５分撹拌した。なお、以下ではこの工程を共通工程という。
【００３９】
次に、アルゴン中で硝酸セリウム水溶液２ｍＬ（０．１０Ｍ）を滴下し、撹拌の後、６０℃で１時間静置した。この後、エタノールを滴下し、沈殿物を遠心分離で回収した。回収物を１２時間真空乾燥後、大気中で５００℃で３時間焼成した。合成した粉末をＴＥＭ・ＥＤＸ観察し、粒径１０〜６０ｎｍ、銀コア層１０ｎｍ程度、セリア層０．３〜２０ｎｍ程度の銀セリアコアシェル触媒構造を確認した。
【００４０】
（２）銀セリアプラセオジアコアシェル触媒
本実施形態に係る触媒である。銀セリアプラセオジアコアシェル触媒は以下のように逆ミセル法により合成した。まず、上記の共通工程を実施した。次に、アルゴン中でＣｅとＰｒのモル比が９：１になるよう調製した硝酸セリウムと硝酸プラセオジウムの混合水溶液４ｍＬ（０．１０Ｍ）を滴下し、撹拌の後、６０℃で１時間静置した。この後、エタノールを滴下し、沈殿物を遠心分離で回収した。回収物を１２時間真空乾燥後、大気中で５００℃で３時間焼成した。
【００４１】
（３）銀セリアアルミナコアシェル触媒
銀セリアアルミナコアシェル触媒は以下のように逆ミセル法により合成した。上記の共通工程を実施した。次に、アルゴン中で硝酸セリウム水溶液２．８ｍＬ（０．１０Ｍ）を滴下後、硝酸アルミニウムの水溶液１．２ｍＬ（０．１０Ｍ）を滴下し、撹拌の後、６０℃で１時間静置した。この後、エタノールを滴下し、沈殿物を遠心分離で回収した。回収物を１２時間真空乾燥後、大気中で５００℃で３時間焼成した。
【００４２】
そして、実燃料から回収したデポジットと各種触媒を重量比１：１０の割合になるように混合し、乳鉢で５分程度均一混合した。また、そのうちの２．０ｍｇを回収し、熱重量測定装置（日立ハイテク社製ＴＧ／ＤＴＡ−６３００）で燃焼分解によるデポジットの重量減少率を測定した。具体的には、３００℃で３時間加熱した後の重量減少率と、さらに３５０℃で３時間加熱した後つまり加熱を開始してから６時間後の重量減少率と、をそれぞれ測定した。その結果を図５及び図６に示す。
【００４３】
図５では、銀セリアコアシェル触媒、セリア触媒、触媒なしについてのデポジット重量減少率が示されている。時間経過と共にデポジット重量減少率はそれぞれ変化している。触媒なしの場合はデポジット重量減少率の変化が小さいが、銀セリア触媒及びセリア触媒のデポジット重量減少率は加熱開始後に大きく増加した。なお、図５の（１）〜（３）は、上記の（１）〜（３）の各触媒に対応している。
【００４４】
また、図６に示されるように、加熱開始から３時間後のデポジット重量減少率を見てみると、セリア触媒ではデポジット重量減少率は９０．５％であったが、銀セリアコアシェル触媒、銀セリアプラセオジアコアシェル触媒、及び銀セリアアルミナコアシェル触媒ではデポジット重量減少率は１００％であった。つまり、金属である銀を含んだ触媒は、デポジットをほぼ分解できたと言える。なお、３５０℃で３時間加熱した後では、セリア触媒のデポジット重量減少率が９８．１％まで上昇したが１００％にはならなかった。
【００４５】
以上のように、コーティング５０をコアシェル構造で構成することで、デポジットの付着力を弱めるだけでなく、デポジットの分解を促進することができる。また、デポジットによる電流パスの形成が抑制されるので、絶縁碍子２０の絶縁性が向上する。したがって、点火プラグ１の失火を抑制することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図７に示されるように、コーティング５０は、絶縁碍子２０の外表面２２のうちハウジング１０の管内に露出した領域において、絶縁碍子２０の周方向に途切れなく施されている。つまり、コーティング５０は絶縁碍子２０の周方向に連続して設けられている。
【００４７】
これにより、絶縁碍子２０の外表面２２の一部にコーティング５０が施されているが、絶縁碍子２０を周方向に一周するように設けられているので、どの方向においても絶縁碍子２０の絶縁性を確保することができる。特に、絶縁碍子２０のうちの先端部３２側から
ハウジング１０に固定された部分に至るリーク経路に対して有効である。
【００４８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図８に示されるように、コーティング５０は、絶縁碍子２０の外表面２２のうちハウジング１０の一端面１１から突出した領域に施されている。ここで、コーティング５０は、当該突出した領域の全体に施されている。つまり、コーティング５０は、絶縁碍子２０の周方向に途切れなく施されている。
【００４９】
これによると、絶縁碍子２０のうち高温になりやすい先端部３２側でデポジットの付着を防止することができる。特に、ハウジング１０の一端面１１では電界集中が起こりやすいので、絶縁碍子２０のうちの先端部３２側からハウジング１０の一端面１１側に至るリーク経路に対して有効である。
【００５０】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。図９に示されるように、コーティング５０は、絶縁碍子２０の外表面２２のうちハウジング１０の管内から先端部３２側にわたって絶縁碍子２０の軸方向に途切れなく施されている。ここで、コーティング５０は、絶縁碍子２０の周方向に途切れなく施されている。
【００５１】
これによると、絶縁碍子２０のうち接地電極４０へ横飛火しやすい部分へのデポジットの付着を防止することができる。また、第３実施形態と同様のリーク経路に対して有効である。
【００５２】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。図１０に示されるように、コーティング５０は、絶縁碍子２０の外表面２２のうちハウジング１０の管内から先端部３２側にわたって連続して施されていると共に、接地電極４０に対向する領域に縦長状に施されている。これによると、第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
（第６実施形態）
本実施形態では、第１〜第５実施形態と異なる部分について説明する。図１１に示されるように、コーティング５０は、絶縁碍子２０の内表面２３において絶縁碍子２０の軸方向に開口したスリット５４を有している。言い換えると、絶縁碍子２０の内表面２３にはコーティング５０が施されていない部分がある。絶縁碍子２０の周方向におけるスリット５４の範囲は０度よりも大きく、３６０度未満である。これは、点火プラグ１に対して燃料の気流上流側にデポジットが付着しやすいためである。
【００５４】
なお、スリット５４は、絶縁碍子２０の軸方向に沿ってコーティング５０の一部に設けられていても良い。スリット５４は、コーティング５０のうちの絶縁碍子２０の軸方向の全体に設けられていても良い。さらに、スリット５４はコーティング５０に二つ以上設けられていても良い。
【００５５】
これによると、絶縁碍子２０のうちの先端部３２側からのデポジットの詰まりを抑制することができる。また、絶縁碍子２０のうちコーティング５０が覆われていない領域にはコーティング５０の応力が掛からない。すなわち、絶縁碍子２０の内部からの割れ応力が緩和されるので、絶縁碍子２０の割れを防止することができる。さらに、コーティング５０にスリット５４を設けることでコーティング５０の量を節約することができる。したがって、点火プラグ１のコストダウンとなる効果が見込める。
【００５６】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、シェル部５２を構成する塩基性酸化物にＰｒ元素等のランタノイド元素が含まれている。
【００５７】
例えば、セリア中のＣｅ原子の位置にイオン半径の異なるＰｒ等のランタノイド元素を置換することで周辺のＣｅ−Ｏの原子間距離が変わり、Ｃｅの酸化数にも影響を与えることで格子中の酸素が出やすくなり低温燃焼を促進させる効果がある。さらに、シェル部５２がセリア（ＣｅＯ２）で構成されている場合、セリアが持つエネルギーギャップを反映した光吸収が起きることによってコーティング５０は黄色に見える。このシェル部５２に例えばＰｒ元素が添加されることでエネルギーバンドギャップ内に添加元素による局在準位ができる。これにより、光吸収の範囲が低エネルギー側で起こり、コーティング５０は赤色になる。
【００５８】
以上のように、シェル部５２を構成する塩基性酸化物に添加元素を加えることでコーティング５０の色を変化させることができる。上記のように波長が長い色に変化させることで、コーティング５０が実効的に吸収できる光の波長領域が増える。このため、コーティング５０が吸収する熱量が増えるので、低温での燃焼を促進させる効果がある。
【００５９】
変形例として、Ｐｒ元素以外のランタノイド元素がシェル部５２を構成する塩基性酸化物に添加されても良い。
【００６０】
（第８実施形態）
本実施形態では、第１〜第７実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、内燃機関（エンジン）において、上記各実施形態で示された点火プラグ１に対する電場の印加を制御する構成となっている。
【００６１】
図１２に示されるように、内燃機関用点火装置１００は、点火プラグ１、点火ユニット１１０、及び制御装置１２０を備えている。点火プラグ１及び点火ユニット１１０は、気筒毎に設けられている。
【００６２】
点火ユニット１１０は、点火プラグ１への通電を許可または遮断する部品である。点火ユニット１１０は、図示しないが、点火コイル及びイグナイタを有して構成されている。点火コイルは、例えば、棒状の鉄心の外周に１次巻線が巻かれ、当該１次巻線の外周に２次巻線が巻かれた構成になっている。１次巻線はバッテリ等の電源に接続されている。
【００６３】
イグナイタは、点火コイルに通電を行うことにより点火プラグ１に放電電流を流す部品である。イグナイタは、制御装置１２０から入力する点火信号に基づいて点火コイルの２次巻線とグランドとの接続を許可または遮断するスイッチング素子を有している。
【００６４】
制御装置１２０は、プログラムに従って各気筒の点火タイミングを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置１２０は点火プラグ１に点火を起こさせるための点火信号を生成し、各点火ユニット１１０に対してそれぞれ所定のタイミングで点火信号を出力する放電制御を行う。
【００６５】
具体的には、図１３に示されるように、制御装置１２０は、吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、及び排気工程が繰り返される内燃機関の動作のうちの圧縮工程において、点火ユニット１１０を制御する。これにより、制御装置１２０は、点火プラグ１の放電ギャップ４３に放電を起こさせる。この放電により、着火期間に燃料に点火し、筒内に燃焼が起こる。なお、燃焼工程及び排気工程がカーボン発生期間に対応する。燃焼工程でのカーボン発生が多く、排気工程の終盤ではカーボンの発生は少なくなる。
【００６６】
また、制御装置１２０は、放電制御とは異なるタイミングで点火ユニット１１０を制御することにより、点火プラグ１に電場を印加する電場制御も行う。放電制御とは異なるタイミングとは、例えば吸気工程である。制御装置１２０は、吸気工程において電場制御を行う。制御装置１２０は、電場として、直流電圧、交流電圧、直流電圧と交流電圧との重ね合わせの電圧のいずれかを印加する。
【００６７】
図１３に示されるように、電場制御は吸気工程における燃料流入の前に行われるので、電場印加時には筒内に燃料が無い。したがって、電場は放電を起こさせる電圧でも良いし、放電を起こさせない電圧でも良い。
【００６８】
次に、電場制御の効果について説明する。例えば、コーティング５０のシェル部５２がセリア（ＣｅＯ２）で構成されている場合、図１４（ａ）に示されるように、酸素原子はセリウム原子が構成する格子に囲まれた構造をしている。セリア等の塩基性酸化物では、原子種によって電荷の偏りがあり、酸素原子は負に帯電し、セリウム原子は正に帯電している。この構造に電場制御による電場が印加されると、図１４（ｂ）に示されるように、負に帯電した酸素原子が電場印加前の安定位置から動きやすくなり、さらにセリウム原子同士の反発により格子が歪みやすくなる。これにより、負に帯電した格子酸素がセリウム原子の格子の外に出やすくなり、触媒の作用を高める役割を果たす。
【００６９】
また、コーティング５０に含まれる反応性の高い格子酸素の他に、筒内中にある水、空気、燃料、燃焼後のガスが触媒に吸着することでそれらに起源をもつラジカル種が発生しやすくなる。したがって、電場の印加は、例えば、Ｏ２−、Ｏ２２−、ＯＨ−、Ｈ−、Ｈ＋、ＮＯラジカル、一重項酸素、原子状酸素、原子状水素等のラジカル種の発生を促進する。これらがカーボン発生期間で発生した導電性カーボンデポジットの分解を促進する。これにより、点火プラグ１へのデポジットの付着が抑制され、デポジットそのものも分解されるので、放電制御における失火を抑制することができる。
【００７０】
特に、吸気工程で電場が印加されると、筒内に酸素や水分が吸入された状態になっているので、Ｏ２−等の酸素ラジカルやＯＨラジカルが発生しやすくなる。このため、コーティング５０の触媒効果をさらに高めることができる。
【００７１】
電場制御に際し、直流電圧を扱うことでセリウム原子への静的なひずみを与える効果があり、格子酸素を出しやすくすることができる。また、電場制御を簡便に行うことができる。一方、交流電圧を扱うことで酸素を囲むセリウム原子の格子を動的にひずませ、絶縁物に対しても容量性カップリングにより電場をかけることができ、格子酸素をセリウム原子の格子から出しやすくすることができる。他方、直流電圧と交流電圧との重ね合わせの電圧を扱うことで、セリウム原子の格子を静的かつ動的にひずませつつ、格子酸素を出しやすくすることができる。
【００７２】
なお、制御装置１２０は、電場として、直流電圧、交流電圧、直流電圧と交流電圧との重ね合わせの電圧のいずれか一種類の電圧だけではなく、直流電圧と交流電圧とを交互に印加するように、異なる電圧を組み合わせて印加する制御を行っても良い。これにより、筒内のデポジットの発生状況に応じた電場制御の実施が可能になる。
【００７３】
さらに、電場制御の効果としては、電場印加時にコーティング５０での誘電損失、誘導電流によるジュール熱発生により、コーティング５０付近が加熱される。このため、放電制御時の燃焼を良くすることができるというメリットもある。
【００７４】
発明者らは、上記の内燃機関用点火装置１００を用いたくすぶり汚損試験（ＪＩＳ  Ｄ  １６０６）を実施し、アイドル時失火率を調べた。試料は次のものを用意した。まず、水に触媒とバインダを固形比０．２になるように混合し、触媒スラリを作製した。続いて、点火プラグ１の絶縁碍子２０に触媒スラリ塗布し、１１０℃で１０分乾燥させた。さらに、スラリ塗布と乾燥を１０回繰り返し、最後に５００℃で６時間焼成することでコーティング５０を形成した。
【００７５】
そして、くすぶり汚損試験では、９０秒間のアイドリング期間中における全点火回数に対する失火回数を失火率として求めた。その結果を図１５に示す。なお、サイクル数とは、ＪＩＳ  Ｄ１６０６で定める所定の運転パターンと計測のアイドル期間を１サイクルとしたサイクルの回数である。
【００７６】
図１５に示されるように、コーティング５０が設けられていないベース品は、サイクル数の増加に伴って失火率が上昇した。ベース品に対して電場制御を実施した場合、ベース品よりも失火率は低下した。
【００７７】
一方、ベース品にコーティング５０が設けられたものは、ベース品及びベース品に電場が印加された場合よりも失火率が低下した。これはコーティング５０の触媒効果が現れた結果であると言える。さらに、ベース品にコーティング５０が設けられ、さらに電場が印加された場合の失火率は０％になった。このように、コーティング５０及び電場制御の組み合わせにより、筒内の失火をほぼ無くすことができる。
【００７８】
なお、電場制御の変形例として、吸気工程以外で電場制御が行われても良い。すなわち、圧縮工程、燃焼工程、及び排気工程のいずれかで電場制御が行われても良い。電場制御は筒内に燃料が無い状態で行われれば良いので、例えば、放電制御後の燃焼工程や排気工程で行われても良い。
【００７９】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された点火プラグ１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、絶縁碍子２０の内表面２３に施されるコーティング５０は、外表面２２に対応する位置に配置されていても良い。一方、絶縁碍子２０の外表面２２と内表面２３とでコーティング５０の位置や塗布範囲が必ずしも対応していなくても良い。
【００８０】
また、コーティング５０は、絶縁碍子２０の外表面２２のみに設けられていても良いし、内表面２３のみに設けられていても良い。コーティング５０は、外表面２２及び内表面２３のいずれか一方または両方に施されていれば良い。さらに、コーティング５０は、絶縁碍子２０の先端部３２側に向かって金属の密度が低くなっていなくても良い。つまり、コーティング５０は金属の密度が均一になっていても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１  点火プラグ、１０  ハウジング、１１  一端面、２０  絶縁碍子、２１  軸孔、２２  外表面、２３  内表面、３０  中心電極、３２  先端部、５０  コーティング、５１  コア部、５２  シェル部、１００  内燃機関用点火装置、１１０  点火ユニット、１２０  制御装置
【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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