(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔内に収容すると共に当該中心電極を保持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、
前記主体金具に電気的に接続され、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極と、
前記絶縁碍子の先端部にて、前記火花放電間隙における火花放電の経路が第１開口部を通過し、その第１開口部によって凹部形成され、火花放電の際にその内部において形成されるプラズマが軸線方向に伸びるフレーム状に噴出される第１キャビティと、
前記絶縁碍子の先端部にて、前記火花放電間隙における火花放電の経路が前記第１開口部とは異なる第２開口部を通過し、その第２開口部によって凹部形成され、前記火花放電の際にその内部において形成される火種が噴出される第２キャビティと
を備えたことを特徴とするプラズマジェット点火プラグ。
【請求項２】
前記第２キャビティ内で形成され前記第２開口部より噴出される火種の噴出方向が、前記第１キャビティの前記第１開口部よりフレーム状に噴出されるプラズマの噴出方向に対し、指向性を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項３】
前記第１キャビティの前記第１開口部は、前記絶縁碍子の先端面に前記軸孔によって形成された開口部であって、前記第１キャビティは、前記第１開口部から連続する前記軸孔の内周面と、前記中心電極の先端面とを自身の境界として有する凹部状に形成され、
前記第２キャビティの前記第２開口部は、前記第１キャビティの径方向周囲に形成された前記第２キャビティの開口部として構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項４】
前記第２キャビティは、前記第１キャビティを取り巻く円環状の凹部として形成されていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項５】
中央に貫通孔が形成され、前記主体金具の先端側から前記接地電極を覆って保護する絶縁性の保護部材を備え、
前記保護部材の前記貫通孔の内径は、前記第１開口部の内径よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを形成して混合気への点火を行う内燃機関用のプラズマジェット点火プラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車のエンジン等、内燃機関の点火プラグには、火花放電により混合気への着火を行うスパークプラグが使用されている。近年、エンジンの高出力化や低燃費化が求められており、燃焼の広がりが速く、空燃比（Ａ／Ｆ）のより高い希薄混合気に対しても確実に着火できる着火性の高い点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが知られている。
【０００３】
このようなプラズマジェット点火プラグは、中心電極と接地電極との間の火花放電間隙の周囲をセラミックス等の絶縁材で包囲して、キャビティと称する小さな容積の放電空間を形成した構造を有している。そして、中心電極と接地電極との間に高電圧を印加して火花放電を行い、このときに生じた絶縁破壊によって比較的低電圧で電流を流すことができるようになるため、さらにエネルギーを供給することで放電状態を遷移させ、これによりキャビティ内で形成されるプラズマを開口部（噴出孔）から噴出させて、混合気への着火を行うものである（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
例えば、プラズマの幾何学的な形状のひとつとして、開口部より火柱状に吹き出す形態のものがある（以下、このようなプラズマの形態を、「フレーム状」という。）。このフレーム状のプラズマは噴出方向に伸びるため、混合気との接触面積が大きく着火性が高いという特徴を持つ。このようなフレーム状のプラズマを形成するプラズマジェット点火プラグの着火性をより向上するには、火花放電間隙に供給するエネルギーの量を増やし、より大きなフレーム状のプラズマを形成させるとよい。このようにすれば消炎作用を奏する燃焼室内の壁から、より離れた位置での着火が可能となるため、燃焼の燃え広がりが速くなり着火性が向上する。
【特許文献１】特開昭５７−１５３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、火花放電間隙に供給するエネルギーの量を増やすと、そのエネルギー源であるバッテリー等のエネルギー消費を速めることとなり、バッテリーに充電するのにより多くのエネルギーが必要となるため、機関全体としてのエネルギー効率がかえって低下する虞があった。また、プラズマのエネルギーを高めるほどキャビティ内は高温となり、中心電極や接地電極の消耗を速め、耐久性が低下する虞があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、消費エネルギーを抑えたまま着火性を向上させることができるプラズマジェット点火プラグ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔内に収容すると共に当該中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記主体金具に電気的に接続され、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極と、前記絶縁碍子の先端部にて、前記火花放電間隙における火花放電の経路が第１開口部を通過し、その第１開口部によって凹部形成され、火花放電の際にその内部において形成されるプラズマが軸線方向に伸びるフレーム状に噴出される第１キャビティと、前記絶縁碍子の先端部にて、前記火花放電間隙における火花放電の経路が前記第１開口部とは異なる第２開口部を通過し、その第２開口部によって凹部形成され、前記火花放電の際にその内部において形成される火種が噴出される第２キャビティとを備えている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第２キャビティ内で形成され前記第２開口部より噴出される火種の噴出方向が、前記第１キャビティの前記第１開口部よりフレーム状に噴出されるプラズマの噴出方向に対し、指向性を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記第１キャビティの前記第１開口部は、前記絶縁碍子の先端面に前記軸孔によって形成された開口部であって、前記第１キャビティは、前記第１開口部から連続する前記軸孔の内周面と、前記中心電極の先端面とを自身の境界として有する凹部状に形成され、前記第２キャビティの前記第２開口部は、前記第１キャビティの径方向周囲に形成された前記第２キャビティの開口部として構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記第２キャビティは、前記第１キャビティを取り巻く円環状の凹部として形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項４に記載の発明の構成に加え、中央に貫通孔が形成され、前記主体金具の先端側から前記接地電極を覆って保護する絶縁性の保護部材を備え、前記保護部材の前記貫通孔の内径は、前記第１開口部の内径よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、第１キャビティから噴出されるプラズマがフレーム状であるため、混合気との接触面積を大きくすることができ、着火性を向上させることができる。これに加え、第２キャビティからも火種を噴出させることで混合気への着火機会を増やすことができるので、プラズマに供給するエネルギーを増加させ従来より大きなフレーム状のプラズマを形成しなくとも、着火性をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、第２キャビティから噴出される火種が第１キャビティからフレーム状に噴出されるプラズマに対する指向性を有しているので、第２キャビティの火種を第１キャビティのプラズマに衝突させることができる。すると第１キャビティのプラズマやそのプラズマによって着火した混合気からなる燃焼ガスは火種の噴出方向に押し出され、消炎作用を奏する燃焼室の壁面やプラズマジェット点火プラグ本体から、より離れた位置に到達することができる。これにより、燃え広がる混合気が消炎されにくく、着火性を向上させることができる。また、燃焼室の中央により近い位置にて着火することができることとなり、着火した混合気が燃え広がる際には、周囲に障害物や消炎作用を奏するものがないため燃焼が妨げられず、混合気が燃焼室内全体に燃え広がる速度が速まり、より高い着火性を得ることができる。さらに、第１キャビティから噴出されるプラズマがフレーム状であるため、混合気との接触面積が大きく、着火限界を高めることができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、絶縁碍子の軸孔を利用して第１キャビティを形成したことで、絶縁碍子の構造や火花放電間隙における放電経路を簡易な構成とすることができる。また、第２キャビティより噴出される火種としては、第２キャビティ内で膨張により圧力の増加した燃焼ガスが噴出されてもよいし、高エネルギーにより生じたプラズマが噴出されてもよい。あるいはその双方が噴出されてもよい。この火種を第２開口部から噴出させることで、火種は、消炎作用を奏する燃焼室の壁面やプラズマジェット点火プラグから離れた位置で混合気に着火することが可能となる。このような火種を第１キャビティからのフレーム状のプラズマと併用して噴出させれば、混合気との接触面積の大きいフレーム状のプラズマにより着火限界を高めることができると共に、そのプラズマやプラズマによって着火した燃焼ガスを燃焼室の中央により近い位置に向けて押し出すことができる。そして、燃焼室の中央により近い位置で着火した混合気が燃え広がる際には、周囲に障害物や消炎作用を奏するものがないため燃焼が妨げられず、混合気が燃焼室内全体に燃え広がる速度が速まり、より高い着火性を得ることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、第１キャビティを取り巻く円環状の凹部として第２キャビティを形成することで、第２キャビティの構成を簡易にすることができ、プラズマジェット点火プラグの製造過程における手間を軽減することができる。また、軸線を中心とする筒状体に形成される絶縁碍子がこのような第１キャビティおよび第２キャビティの構造を有しても、容易に製造することができる。
【００１６】
また、請求項５に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、保護部材により接地電極の露出を減らすことで、燃焼室内において、燃焼ガスや混合気が直接、接地電極に接触する機会を減らすことができ、これにより、冷熱サイクルの影響が低減されて、接地電極を消耗から保護することができる。また、第２キャビティから噴出される火種の噴出方向の調整を、保護部材の貫通孔の大きさを調整することにより行うことができる。つまり、第２キャビティから噴出される火種に第１キャビティから噴出されるプラズマに向けた指向性を持たせ、第１キャビティからのプラズマやそのプラズマにより着火した燃焼ガスを押し出すための構成を容易に得ることができる。
【００１７】
なお、軸線Ｏ方向において、第１開口部が第２開口部よりも前方に配置されていれば、第１開口部の周壁と保護部材の貫通孔との間を通路として、第２キャビティから噴出される火種を案内すれば、簡易な構成で火種の噴出方向に指向性を持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化したプラズマジェット点火プラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、本発明にかかるプラズマジェット点火プラグの一例として、プラズマジェット点火プラグ１００の構造について説明する。図１は、プラズマジェット点火プラグ１００の部分断面図である。図２は、プラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。なお、図１において、プラズマジェット点火プラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をプラズマジェット点火プラグ１００の先端側もしくは前方、上側を後端側もしくは後方として説明する。
【００１９】
図１に示すように、プラズマジェット点火プラグ１００は、概略、絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端部５９に設けられた接地電極３０と、その接地電極３０の先端側に配設された保護部材３５と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とから構成されている。
【００２０】
絶縁碍子１０は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸線Ｏ方向に軸孔９０を有する筒状の絶縁部材である。軸線Ｏ方向の略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、これより後端側には後端側胴部１８が形成されている。また、鍔部１９より先端側には後端側胴部１８より外径が小さな先端側胴部１７と、その先端側胴部１７よりも先端側で先端側胴部１７よりもさらに外径の小さな脚長部１３とが形成されている。この脚長部１３と先端側胴部１７との間は段状に形成されている。
【００２１】
図２に示すように、絶縁碍子１０の先端部１１には、その先端に先端中央部１２と先端周縁部１５とが軸線Ｏを中心とする二重環状をなすように形成されている。脚長部１３の内周は軸孔９０に連なり、軸孔９０よりも小径の電極収容孔９１として形成されている。さらに、先端中央部１２の内周は、電極収容孔９１よりも小径の先端小径孔９３として形成されている。そして、電極収容孔９１内に中心電極２０が保持され、その先端部２１の先端面２６（後述するが、より具体的には、中心電極２０と一体となった電極チップ２５の先端面２６）の周縁が、径の異なる電極収容孔９１と先端小径孔９３との間の段部９２に当接された状態となっている。これにより、先端中央部１２内には、中心電極２０の先端面２６と先端小径孔９３とで有底筒状のキャビティ６０が構成されている。キャビティ６０は、自身の開口部６１から噴出させるプラズマを形成するため小空間であり、開口部６１は先端周縁部１５よりも軸線Ｏ方向前方に突出した位置にある。なお、キャビティ６０は、その内径よりも深さ（軸線Ｏ方向の長さ）の方が長くなるように構成されている。
【００２２】
また、絶縁碍子１０の先端部１１には、先端中央部１２と先端周縁部１５の間に、軸線Ｏを中心とする円環状のキャビティ７０が溝状に形成されている。また、後述する円環状の接地電極３０が、キャビティ７０の一部を覆うようにして先端周縁部１５の先端面１６に当接されている。
【００２３】
次に、中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のＮｉ系合金等で形成された円柱状の電極棒で、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。先端部２１には、例えばＰｔ，Ｉｒ，Ｒｈなどの貴金属またはそれらの合金やＷ等、耐火花消耗性に優れた円盤状の電極チップ２５が、中心電極２０と一体となるように溶接されている。前述したように中心電極２０は、電極チップ２５の先端面２６の外周縁を軸孔９０の段部９２に当接させ、キャビティ６０内に一部を露出させた状態で、電極収容孔９１内に保持されている。中心電極２０の後端側は鍔状に拡径されており、この鍔状の部分が軸孔９０において電極収容孔９１の起点となる段状の部位に当接して位置決めされている。
【００２４】
また図１に示すように、中心電極２０は、軸孔９０の内部に設けられた金属とガラスの混合物からなる導電性のシール体４を経由して、後端側の端子金具４０に電気的に接続されている。このシール体４により、中心電極２０および端子金具４０は、軸孔９０内で固定されると共に導通される。そして端子金具４０にはプラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、図示外の点火装置から高電圧が印加されるようになっている。
【００２５】
次に、図２に示す接地電極３０は耐火花消耗性の高い環状の金属や貴金属またはそれらの合金からなるチップより構成されており、一例としてＷやＰｔ，Ｉｒ，Ｒｈ等が用いられる。この接地電極３０は、主体金具５０の内径と略同径の外径を有する円形板状に形成されており、中央に、絶縁碍子１０の先端中央部１２の外径より大きな内径を有する貫通孔３１が孔設されている。接地電極３０は主体金具５０の筒孔５８内で、その厚み方向を軸線Ｏ方向として絶縁碍子１０の先端面１６に当接した状態で、貫通孔３１内に先端中央部１２が位置するように配設されている。また、接地電極３０の外周面は主体金具５０の筒孔５８の内周面に対し密着状態に係合され、主体金具５０と接地電極３０とが電気的に接続されている。
【００２６】
さらに、接地電極３０よりも軸線Ｏ方向先端側には、接地電極３０と同様に中央に貫通孔３６が設けられた円形板状で絶縁性を有する保護部材３５が配設されている。保護部材３５の貫通孔３６は、その内径ｂがキャビティ６０の開口部６１の内径ａよりも大きく構成されている。また、貫通孔３６は接地電極３０側で拡径されており、接地電極３０の貫通孔３１に連続している。そして、保護部材３５により接地電極３０の軸線Ｏ方向前方側の面が覆われ保護されている。
【００２７】
そして、この保護部材３５によりキャビティ７０の軸線Ｏ方向前方側へ向けた開放部分は覆われ、絶縁碍子１０の先端中央部１２の外周と、保護部材３５の貫通孔３６とで、キャビティ７０の内部からプラズマジェット点火プラグ１００の外方へと繋がる間隙の狭い開口部７１が構成されている。
【００２８】
そして、絶縁碍子１０のキャビティ７０は開口部７１、貫通孔３１および貫通孔３６を介し、また、キャビティ６０は開口部６１、貫通孔３１および貫通孔３６を介して共に外部に連通されている。このとき、キャビティ７０内の略中央の位置を基準として、接地電極３０の貫通孔３１の内周面と、絶縁碍子１０の先端中央部１２の外表面とで形成される開口部７１の開口位置は、軸線Ｏ方向先端側で内周寄りの位置にある。また、保護部材３５の貫通孔３６は、接地電極３０の貫通孔３１よりも小径に形成されている。このため、キャビティ７０内の略中央の位置から、開口部７１を介し、保護部材３５の貫通孔３６を通じてプラズマジェット点火プラグ１００の外方へと向かう方向Ｒ（図２において矢印で示す。）は、軸線Ｏ方向前方に向けて軸線Ｏに近づいていく指向性を有する。
【００２９】
ここで指向性を有するとは、より具体的には、軸線Ｏを含むプラズマジェット点火プラグ１００の断面においてキャビティ７０より噴出される火種の噴出方向が、キャビティ６０から噴出されるフレーム状のプラズマに近づく方向成分と、そのプラズマの噴出方向に向けた方向成分とを有することをいう。すなわち、キャビティ７０より噴出される火種はキャビティ６０から噴出されるフレーム状のプラズマの噴出方向に進みつつ、そのプラズマに衝突する方向性を有している。このため、キャビティ７０から噴出される火種の噴出方向が軸線Ｏ方向と平行のみの場合や、軸線Ｏ方向と直交する方向のみの場合は含まれない。
【００３０】
次に、図１に示す主体金具５０は、図示外の内燃機関のエンジンヘッドにプラズマジェット点火プラグ１００を固定するための円筒状の金具であり、絶縁碍子１０を取り囲むようにして筒孔５８内に保持している。主体金具５０は鉄系の材料より形成され、図示外のプラズマジェット点火プラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、図示外の内燃機関上部に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部５２とを備えている。
【００３１】
図２に示すように、ねじ部５２より先端側の先端部５９は、その先端面５７の内周側が内側に向けて鍔状に突出され、係止部４９として構成されている。この係止部４９には、前述した、主体金具５０の後端側から筒孔５８内に挿入される保護部材３５が、厚み方向を軸線Ｏ方向に揃えた状態で係止され、さらに保護部材３５に層状に連ねるように、接地電極３０が配設される。この状態で絶縁碍子１０が主体金具５０の後端側より筒孔５８内に挿入されると、先端中央部１２が貫通孔３１内に収容されると共に、先端面１６が接地電極３０に当接される。
【００３２】
また、工具係合部５１から加締め部５３にかけての主体金具５０と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７の間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。工具係合部５１より後端側には加締め部５３が設けられており、この加締め部５３を加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介して絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、脚長部１３と先端側胴部１７との間の段状の部位が、主体金具５０の内周面に突設された係止部５６に環状のパッキン８０を介して支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。さらに主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密はパッキン８０によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、工具係合部５１とねじ部５２との間には鍔部５４が形成されており、ねじ部５２の後端側近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット５が嵌挿されている。
【００３３】
ところで、本実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００において、接地電極３０と中心電極２０との間にて形成される火花放電間隙は、接地電極３０の貫通孔３１の内周面と、絶縁碍子１０の先端中央部１２の外表面との間、すなわち開口部７１にて空気層に絶縁破壊が生ずることによって放電が発生する気中放電間隙と、この気中放電間隙の絶縁碍子１０側の起点、すなわち、先端中央部１２の外表面上で接地電極３０との間で火花放電が行われる位置から、開口部６１を介し、中心電極２０にに至るまでの部分で、絶縁碍子１０の表面に沿って放電が行われる沿面放電間隙とから構成される。
【００３４】
また、本実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００は上記したように２種類のキャビティ６０，７０を有し、上記火花放電間隙における火花放電に伴ってキャビティ７０から噴出される火種は、その形態が、キャビティ６０で形成され噴出されるプラズマの形態とは異なる。キャビティ６０は、図２に示すように、その内径よりも、その深さ（軸線Ｏ方向の長さ）の方が長くなるように構成されている。このような有底筒形状のキャビティ６０内で生ずるプラズマは、キャビティ６０内で膨張しつつキャビティ６０の形状に誘導されて、開口部６１から軸線Ｏ方向に伸びる火柱状（フレーム状）となって噴出される。一方、キャビティ７０は、軸線Ｏを含むプラズマジェット点火プラグ１００の断面において、内部空間が大きく開口部７１が小さい構成となっている。こうした形状のキャビティ７０では、開口部７１が小さいことから着火した混合気がキャビティ７０内での膨張により内圧が高められ、火種として開口部７１から勢いよく噴出される。また、その火種の有するエネルギーによって、プラズマ状態に遷移する場合もある。
【００３５】
次に、図３を参照し、プラズマジェット点火プラグ１００による混合気への着火の際の動作について説明する。図３は、プラズマジェット点火プラグ１００における点火の過程を模式的に示す断面図である。
【００３６】
内燃機関の稼働に伴い本実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００による混合気への点火が行われる際には、図示外のＥＣＵから受信した点火タイミングの情報に基づき、図示外の点火装置によって火花放電間隙に高電圧が印加され、絶縁破壊による火花放電が生ずる。さらに、絶縁破壊により絶縁抵抗が小さくなった状態の火花放電間隙に対し、例えばあらかじめコンデンサに蓄えておいた静電エネルギーなどの高エネルギーが供給される。
【００３７】
すると、キャビティ６０内ではプラズマが形成され、図３の第１過程に示すように、容積が小さく開口部６１が大きいためキャビティ７０より先に内圧が臨界に達し、開口部６１から、プラズマが、前述したようにフレーム状となって軸線Ｏ方向先端側に向けて噴出される（噴出されるプラズマの形態を図中プラズマＳとして模式的に示す。）。そして、このプラズマの周囲の混合気に着火する（混合気に着火した状態を図中燃焼ガスＴとして模式的に示す。）。
【００３８】
一方、キャビティ７０では、キャビティ６０より容積が大きく開口部７１が小さいため、少し遅れたタイミングに内圧が臨界に達し、開口部７１から火種が噴出される。このとき、前述したように、キャビティ７０内の略中央の位置から外方へと向かう方向には軸線Ｏに近づいていく指向性があるため、キャビティ７０から噴出される火種は、図３の第２過程に示すように、軸線Ｏの周囲から軸線Ｏに向かって集束する方向に向かう（図中矢印Ｐで示す。）。
【００３９】
すると、キャビティ６０から噴出されたプラズマは、キャビティ７０から噴出された火種に衝突される。このとき、キャビティ６０からのプラズマ（プラズマＳ）や、そのプラズマにより着火された燃焼ガス（燃焼ガスＴ）の一部が、キャビティ７０からの火種の噴出方向に押し出される（押し出された燃焼ガスの部分を図中膨出部Ｕとして模式的に示す。）。
【００４０】
さらに図３の第３過程に示すように、押し出された燃焼ガスの部分（膨出部Ｕ）が成長する際には、キャビティ７０からの火種による押し出し効果により、燃焼室内のより中央に近い位置に移動する。このため、消炎作用を奏する燃焼室の壁面やプラズマジェット点火プラグ１００本体から、より離れた位置にて混合気が燃え広がる。また、周囲に障害物の無い空間へと押し出されるため、着火した混合気が燃え広がる際には、周囲に障害物や消炎作用を奏するものがないため燃焼が妨げられず、燃え広がりの速さ（燃焼速度）が向上する。一方、キャビティ６０から噴出されるプラズマがフレーム状であるので、混合気との接触面積が広く、着火初期の段階において火種が消火されにくい。また、第３過程に模式的に示す、プラズマＶのように、キャビティ７０から噴出される火種のエネルギーにより保護部材３５の表面上に広がるプラズマが形成される場合もあり、その周囲の混合気にも着火する。このように、プラズマの持つ高いエネルギーによる混合気への着火や、着火した燃焼ガスやプラズマの押し出しに伴う消炎作用の低減が行われるので、本実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００では着火限界となる空燃比をより高くすることができ、さらなる高い着火性を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、キャビティ７０は、本実施の形態では、軸線Ｏを中心としてキャビティ６０の開口部６１の径方向周囲を取り巻く円環状で溝状の凹部として形成したが、円環状でなくともよく、複数の凹部の集合体であってもよいし、単一の凹部であってもよい。こうした場合に軸線Ｏに対し対称となる位置に対となるキャビティを形成し、キャビティ６０からのプラズマや着火した燃焼ガスを軸線Ｏ方向前方に押し出せば、燃焼室の壁面から離れる方向に効率よく押し出せ好適である。もっとも、噴出されるプラズマや着火した燃焼ガスが任意の方向に対し押し出されるように構成してもよく、例えば、燃焼室内のインジェクタから噴出される燃料に向けて押し出されるように、キャビティ７０から噴出される火種の噴出方向を調整してもよい。上記のように指向性を有すれば、キャビティ７０から噴出される火種もまたフレーム状のプラズマであってもよい。また、接地電極３０は、本実施の形態では円形板状で中央に貫通孔３１を有したが、棒状のものであってもよい。また、プラズマジェット点火プラグ１００への点火方式は任意であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】プラズマジェット点火プラグ１００の部分断面図である。
【図２】プラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。
【図３】プラズマジェット点火プラグ１００における点火の過程を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    絶縁碍子
１２    先端中央部
２０    中心電極
３０    接地電極
３５    保護部材
３６    貫通孔
５０    主体金具
６０，７０  キャビティ
６１，７１  開口部
９０    軸孔
１００    プラズマジェット点火プラグ
【図１】
0004685608.tif 000002
【図２】
0004685608.tif 000003
【図３】
0004685608.tif 000004