(57)【要約】  内燃機関のための点火プラグワイヤーは、細長い導体に則して配置されたプログラム可能なコンデンサーモジュールを備えた細長い導体を有する。プログラム可能なコンデンサーモジュールは、点火コイルにより通常供給される点火電圧を上げるかあるいはプラズマ電圧に変換するように構成される。進歩性のある点火プラグは、絶縁体内に囲まれた陽極が、点火電圧をプラズマ電圧に変換するように設計された電圧変換モジュールを含むか、あるいはそれによって置き換えられるように構成される場合がある。電圧変換モジュールは、半導体回路、合成半導体材料あるいはコンデンサーから成る。【選択図】図８
2020515754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグワイヤーであって：
点火コイルへの接続のために構成された第１の端部および点火プラグへの接続のために構成された第２の端部を有する、細長い導体であって、
上記細長い導体は上記点火コイルから上記点火プラグへと点火電圧を送達するように構成される、細長い導体；および、
第１の端部と第２の端部との間で細長い導体に則して配置されたプログラム可能なコンデンサーモジュールであって、上記プログラム可能なコンデンサーモジュールは上記点火電圧をプラズマ電圧に変換するように構成される、プログラム可能なコンデンサーモジュールを含む、点火プラグワイヤー。
【請求項２】
点火電圧は１５，０００ボルトから２０，０００ボルトの範囲である、請求項１に記載の点火プラグワイヤー。
【請求項３】
プラズマ電圧は５００，０００ボルトより高い、請求項１に記載の点火プラグワイヤー。
【請求項４】
上記プログラム可能なコンデンサーモジュールは、上記細長い導体に則するコンデンサーに接続されたメモリーチップを含む、請求項１に記載の点火プラグワイヤー。
【請求項５】
上記メモリーチップは、上記コンデンサーの制御ための、並びに上記コンデンサーがどのように上記点火電圧を上記プラズマ電圧に変換するかのプログラムを記憶するように構成される、請求項４に記載の点火プラグワイヤー。
【請求項６】
上記プログラム可能なコンデンサーモジュールは交流から直流に上記点火電圧を変換するように構成される、請求項１に記載の点火プラグワイヤー。
【請求項７】
上記直流はプラス方向を有しており、時計回りを有するプラズマ場を発生する、請求項６に記載の点火プラグワイヤー。
【請求項８】
上記直流はマイナス方向を有しており、反時計回りを有するプラズマ場を発生する、請求項６に記載の点火プラグワイヤー。
【請求項９】
プラズマ点火プラグであって、
円筒状の陰極内でほぼ同心状に配置された陽極；
陽極と陰極との間に配置された絶縁体；および、
絶縁体内かつ電気的に陽極に則して配置される電圧変換モジュールであって、上記電圧変換モジュールは上記点火電圧をプラズマ電圧に変換するように構成される、プラズマ点火プラグ。
【請求項１０】
上記電圧変換モジュールは半導体回路を含む、請求項９に記載のプラズマ点火プラグ。
【請求項１１】
上記半導体回路は酸化金属半導体電界効果トランジスターを含む、請求項１０に記載のプラズマ点火プラグ。
【請求項１２】
上記半導体回路は、半導体回路の制御ため及び半導体回路が上記点火電圧を上記プラズマ電圧にどのように変換するかのプログラムを記憶するように構成されたメモリーチップを更に含む、請求項１０に記載のプラズマ点火プラグ。
【請求項１３】
上記点火電圧は１５，０００ボルトから２０，０００ボルトの範囲であり、上記プラズマ電圧は５００，０００ボルトより高い、請求項９に記載のプラズマ点火プラグ。
【請求項１４】
上記電圧変換モジュールはコンデンサーから成る、請求項９に記載のプラズマ点火プラグ。
【請求項１５】
上記電圧変換モジュールは陽極の代わりに合成半導体材料を含む、請求項９に記載のプラズマ点火プラグ。
【請求項１６】
上記合成半導体材料は金属酸化物材料を含む、請求項１５に記載のプラズマ点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は内燃機関で使用のためのイグニッションソースが対象とされる。より具体的に、本発明は点火プラグに取って代わるように設計されたプラズマ点火プラグが対象とされる。進歩性のある点火プラグによって発生したプラズマは、発熱を減少させ、馬力を増大させ、および排気プロファイルの完全に近い改善を伴って、事実上１００％の燃焼が達成されるように、燃料の分子解離を増加させる。
【０００２】
本発明の目的は、プラズマの伝播によって石油ベース燃料の燃焼を生じさせる内燃機関における使用のための装置を作ることである。プラズマ点火の特性は、スパークプラグなどの従来のスパーク点火デバイスによって現在のところ提供されていない。スパーク式デバイスの分野は、１，０００を超える特許になったスパークエミッターとプラズマ伝播デバイスとで飽和状態である。プラズマアーク点火装置システムの分野もまた飽和状態であるが、大部分は内燃機関に関連のない用途に分類される。すべてのそのような装置は、下記のように典型的には構成される。（ｂ）様々なタイプのガラス体またはグラシンセラミックから構成された絶縁体の磁器材料の（ａ）中心を通って長手方向に挿入される陽極棒、（ｃ）ぴったり合うように作られた金属性の陰極材料であって、様々な戦略と手法を駆使してセラミック製の絶縁材料に貼られる様々な材料で構成され、（ｄ）それはすべて、陽極棒の先端から分離した単純なスパーク棒から、ケージ、プレート、または点火サイクル中にエンジンのシリンダーに放射されたスパークの効果を増幅または増強することを意図した他の戦略に至るまでの多種多様な火花ギャップの形状を組み込む。
【０００３】
本発明は、同じクラスのすべての先行技術デバイスから、下記によって区別される。（ａ）その設計に組み入れられた材料、（ｂ）その点火チップの幾可学的形状、及び（ｃ）その電子および電気的性質。点火プラグの独特な欠点と普遍的な欠点は一般に、その製造に組み入れられる金属要素が、異常爆発段階の間にシリンダー内に圧縮される大気と燃料の液滴を、有限の限界を超えて効率的に点火する点火ギャップにわたってスパークを放射することができないということである。現在の‘スパークエミッター’デバイスの制限は、（ａ）金属要素の不十分な導電性の製品（ｂ）金属要素によって実証された電気的な持続性、及び（ｃ）磁器セラミック絶縁材によって提供される電気的な飽和に対する有限の限界である。
【０００４】
従来のデバイスに支持される通常の空気対燃料の比は、一般に１４．７：１と認められる。２２：１のより高い比で作動する新しいエンジンが最近製造されている。空気対燃料の混合物のこの高いレベルは、従来の点火プラグで許容可能な電流の量（多くの可変入力特性を含  む）が、パフォーマンスのこのレベルを超えることができないため、従来の内燃エンジンデバイスにおける操作性の上限を表わす。より高い比で燃料空気混合物を効率的に爆発させるために、点火源は、任意の現在利用可能なデバイスにより支持することができるよりもはるかに高い電流レベル、速い切り替え時間、および高いピーク振幅を許容するように設計されなければならない。
【０００５】
本発明はこれらのニーズを満たし、他の関連する利点を提供する。
【発明の概要】
【０００６】
内燃機関のためのプラズマ点火システムは、点火ための電気エネルギーパルスを分散するための内燃機関内にディストリビューターを典型的には含む。イグニッションプラグも含まれており、スパーク点火プラグあるいはプラズマ点火プラグの形状をしてる場合がある。スパーク点火プラグは本分野で公知である。プラズマ点火プラグは、環状の火花ギャップを画定する一般にトロイダル型陰極内に配置されたほぼ半球の陽極を有する。プラズマ点火プラグの半球の陽極およびトロイダル型陰極は、絶縁体によって分離される。環状の火花ギャップは絶縁体の遠端部に対する隣接し、及び共通の棒点火プラグと比較した際に、増加された火花表面積を提供する。プラグワイヤーは点火プラグを点火コイル、またはコイルから点火プラグへと点火電圧で電気エネルギーパルスを伝えるためのディストリビューターに、接続される。
【０００７】
本発明は、内燃機関内の標準スパーク点火プラグあるいはプラズマ点火プラグで使用する点火プラグワイヤーに関する。点火プラグワイヤーは、点火コイルへの接続のために構成された第１の端部および点火プラグへの接続のために構成された第２の端部を有する、細長い導体を含む。細長い導体は点火コイルから点火プラグへと点火電圧を送達するように構成される。進歩性のある点火プラグワイヤーは細長い導体に則してプログラム可能なコンデンサーモジュールを含む。プログラム可能なコンデンサーモジュールは、導体の第１の端部と第２の端部との間に配置され、点火電圧をプラズマ電圧に変換するように構成される。典型的な点火電圧は２０，０００ボルトから１５，０００ボルトの範囲である。進歩性のある点火プラグワイヤーによって発生したプラズマ電圧は、５００，０００ボルトより高く、好ましくは５００，０００ボルトと６００，０００ボルトの間である。
【０００８】
プログラム可能なコンデンサーモジュールは、細長い導体に則するコンデンサーに接続されたメモリーチップを好ましくは含む。メモリーチップは、コンデンサーがどのように点火電圧をプラズマ電圧に変換するかと同様に、コンデンサーの制御ためのプログラムを記憶するように好ましくは構成される。プログラム可能なコンデンサーモジュールは更に、プラズマ電圧も直流になるように、始動電圧を交流から直流に変換するように好ましくは構成される。直流は、反時計回りを有するプラズマ場を発生させるようにマイナスの方向の値を、あるいは時計回りを有するプラズマ場を発生させるようにプラス方向の値を有してもよい。
【０００９】
進歩性のあるプラズマ点火プラグは、円筒状の陰極内でほぼ同心状に配置された陽極と、陽極と陰極との間に配置された絶縁体を含み、先行技術の点火プラグに類似する。進歩性のあるプラズマ点火プラグは更に、絶縁体内および陰極に電気的即して配置された電圧変換モジュールを含む。電圧変換モジュールは点火電圧をプラズマ電圧に変換するように構成される。
【００１０】
進歩性のあるプラズマ点火プラグの第１の実施形態において、電圧変換モジュールは、酸化金属半導体電界効果トランジスターのような半導体回路である。金属酸化膜材料は絶縁ゲート材料によって橋渡しされ、これは両方ともｐｎ接合によって接続される。半導体回路は、半導体回路の制御のためおよび半導体回路が点火電圧をプラズマ電圧にどのように変換するかのプログラムを記憶するように構成されたメモリーチップをさらに含む。上述されるように、点火電圧は典型的に１５，０００ボルトから２０，０００ボルトの範囲であり、プラズマ電圧は好ましくは５００，０００ボルトより高い。
【００１１】
第２の実施形態において、電圧変換モジュールはコンデンサーのみを含む。コンデンサーは、記述されるように、点火電圧をプラズマ電圧に変換するために設計されかつ構成される。
【００１２】
第３の実施形態において、電圧変換モジュールは、陽極の位置に複合半導体材料を含む。複合半導体材料は金属酸化膜を含む。複合半導体材料は、単独で複合半導体材料の静電容量効果に依存するように、完全にタングステン陽極を好ましくは置換する。また、複合半導体材料は、タングステン材料が複合半導体材料を閉じ込める及び／又はそれと混合するために直径をあるいは表面積を拡大するように、タングステン陽極の中途部分を置換してもよい。
【００１３】
本発明の他の特徴および利点は、一例として本発明の原理を例証する、添付図面と関連付けられた、以下のより詳細な説明から明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付図面は本発明を例証している。そのような図面では：
【図１】本発明のプラズマ点火プラグの斜視図である；
【図２】本発明のプラズマ点火プラグの正面図である；
【図３】本発明のプラズマ点火プラグの分解組立図である；
【図４】本発明のプラズマ点火プラグの接環状のギャップの近図である；
【図５】進歩性のあるプラズマ点火プラグを含むＯＥＭシステムの概略図である；
【図６】進歩性のあるプラズマ点火プラグと共に使用される一体型のプラグとワイヤーの組み込み部品の概略図である；
【図７】進歩性のあるプラズマ点火プラグとの使用のための組み込みシステムの概略図である；
【図８】本発明の代替点火プラグシステムの実施形態の概略図である；
【図９】本発明の組み込み半導体回路を組み込む進歩性のある点火プラグの実施形態の概略図である；
【図１０】図９の組み込み半導体回路の概略図である；
【図１１】本発明の組み込みコンデンサーモジュールを組み込む進歩性のある点火プラグの実施形態の概略図である；
【図１２】本発明の複合半導体材料を組み込む進歩性のある点火プラグの実施形態の概略図である；
【発明を実施するための形態】
【００１５】
進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）は、適切に設計された電源およびスイッチシステムにさらされた時高度にエネルギーを与えられたアークで駆動されるプラズマフィールドを放出するために個別のテストで示される、特に設計されたプラズマエミッターを提供するように設計されている。図１−４に示されるようなデバイスは次で構成される。（ａ）トリウム合金タングステン棒ストックから作られた陽極〈１２）、（ｂ）窒化ホウ素などのガラス質の切削可能なセラミックス材料から作られた絶縁体（１４）、（ｃ）チタンから作られた半球のフィールドエミッター（１６）、および（ｄ）ベリリウム合金銅あるいはバナジウム合金銅のいずれかから作られた陰極スリーブ（１８）。陽極（１８）はエミッター（１６）の近くにトーラス形状のリング（２０）を有する。陰極（１８）の本体は、典型的な内燃機関において点火プラグを受けるように構成されたエンジンポートに適合するように、好ましくは加工され（ｔｏｏｌｅｄ）且つねじ山が刻設される（２２）。端子又は点火入力用のキャップ（２４）は、陰極（１８）に対向する陽極（１２）の端部にプレス嵌めされる。
【００１６】
進歩性のあるプラズマ点火プラグはナノ秒のバーストの点火サイクルよりはるかに高い電流を送る。単に点弧アークを生み出す代わりに、進歩性のあるプラズマプラグが非常に強力なプラズマを生み出すので、大気中の水分子を分離し、光り輝くアークでそれらを燃焼する。進歩性のあるプラズマ点火プラグのプラズマ場に晒されると、ガソリン分子は、単一のイオンのラジカルに分解され、その後、等しく強力なアークにより点火される。その結果、１０億分の２．５未満の量で事実上除去されている炭化水素粒子で燃料分子が完全に燃焼される。加えて、一酸化炭素は完全に除去され、全体の排気プロファイル全体が回復される。２ストロークオイルアディティブ車において使用された場合、そのようなエンジンによって典型的に生産された６つの発癌性の排気汚染物質は完全に排除される。本発明による、プラズマ点火プラグと共にテストされた車は、馬力出力及び燃費効率の著しい増大を実証する。そのような車で行なわれた排気ガス放出テストは、最も危険な排気汚染物質の著しい減少または完全な除去を実証する。付加的な構成要素は、進歩性のあるプラズマ点火プラグで使用可能であり、放電レベルを増加させ、切り替え速度を制御し、再度点火時調整を較正し、再度空気率を較正する。
【００１７】
本発明は、次の設計特徴を取り入れることによって先行技術点火プラグの根本的な問題を解決する：
【００１８】
トリウム合金タングステン陽極：精細に制御された電子システムを伝播するデバイスにおける合金として有用であり、なぜならば、トリウムの２３２同位体が、原子核崩壊に関連した他の排出生成物の何れかの放出を示すことなく、自由電子（平方ｃｍ／秒当たり６．０２×１０１７）を連続的に排出するからである。進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）において、トリウム−２３２によって供給された自由電子は、エミッターにより実際の電子出力の量を７３．９１％まで増加させる。この増幅機能は、本発明を同様の構造あるいは用途の任意の既知のデバイスより機能的に優れたものにする。陽極（１２）は、トリウム合金タングステン（３％）から好ましくは作られる。トリウム合金タングステン陽極のロッドは、非常に低い抵抗での非常に速い切り替えを可能にする。材料は、事実上０の残留電荷持続性で自由電子場の飽和を可能にする。
【００１９】
ベリリウム合金銅陰極：従来の鉄ベースの金属は、１３０年間以上点火プラグ陰極システムにおいて使用されている。鋼陰極は強固で、比較的低価格であり、かつ普遍的に利用可能であるため、この従来品（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ）が採用されてきた。点火プラグの用途における鉄材料の短所は、所望の入力値がこの種の材料により許容され得る許容閾値を超える場合にのみ、重要になる。本発明は従来の鉄カソード材料の代わりにベリリウム合金銅を用いることによって、この問題を解決する。ベリリウムを有する銅の合金は、（ａ）銅の抗張力を高める、（ｂ）銅の軟化点を増加する、及び（ｃ）高温環境における銅の導電性を増幅する影響を有する。陰極（１８）は、ベリリウム合金銅あるいはバナジウム合金銅から好ましくは作られる。ベリリウム合金銅陰極は、増幅された誘電電位及び銅と比較して、優れた抗張力で極めて高い導電率を提供する。
【００２０】
チタンプラズマエミッター：すべての火花エミッター型デバイスにおいて最も劣化に晒される点は、スパーク放出陽極の先端部である。材料テクノロジーの最近の進歩は、白金及びイリジウムなどの材料で薄く被覆される陽極先端部を生み出した。そのようなコーティング材料のテストデータが調査される場合、利用可能なエネルギーの形式の仕事関数の実出力が、これらの上塗り材料の追加によって改善されないことは明らかである。さらに従来の入力解除インパルスに晒された陽極先端部の平均寿命が、この修正によって延長される場合があるが、白金またはイリジウムで被覆された従来の陽極先端部は、プラズマバーストの連続系列を引き起こしかつ伝播するのに必要な入力レベルに晒された場合、破局的に１５秒以内あるいはより少ない時間内に突発的に機能しなくなる。
【００２１】
本発明は、球状の伝播要素あるいは高純度チタンで構成されたエミッター（１６）の置換によって、この問題を解決する。エミッター（１６）は好ましくは直径が約１／４インチであり、球体または半球のいずれかのように表される。トリウム合金タングステン陽極棒（１２）は、プラズマ生成ために意図されたレベルでの連続操作下の劣化に対し基本的に抵抗力のある強固で、高度な導電性成分を構成するように、チタンエミッター（１６）へプレス嵌めされる。陰極（１８）で組み立てられた場合、球体であろうと半球であろうとエミッター（１６）のアークは、トーラス（２０）の端部を越えて突き出る。チタンが極めて低い静電容量を残留電荷の持続の形で示すという事実は、チタンをこの特殊な用途にとって理想的にする。高電圧陽極として用いられた場合、チタンはまた劣化に基本的に強い。チタンプラズマエミッターは、非常に低い残留電荷の持続で高電圧／高いアンペア数の劣化に対し極めて高い抵抗、極めて低い抵抗、高い表面積幾何学的形状、および極めて高い許容温度／圧力を提供する。
【００２２】
フィールド伝播マッピング：内燃機関タイプデバイスにおける点火源としての電気アークの十分な量は、（ａ）ソース電荷振幅、（ｂ）ソース電荷持続時間、（ｃ）エミッターの先端部の幾可学的形状、および（ｄ）陽極と陰極の要素との間で作用する表面積の機能である。従来の点火プラグデバイスにおいて、およそ０．１２５”の直径の単一棒は、典型的に０．０３０”の＋／―の範囲にある間隔によって陰極要素から分離される。最も高い効率のデバイス（例えば、ＮＡＳＣＡＲとＦｏｒｍｕｌａ  １  ｒａｃｉｎｇ  ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎにより承認されるようなもの）が、３つ以上のカソードチップに囲まれた単一の白金コーティングを施したスパーク棒先端部から成る。この構成はスパークアークが作用可能である表面積を効果的に増加させるため、取り入れられてきた。
【００２３】
本発明は、およそ０．０３０インチの間隔によりベリリウム合金銅あるいはバナジウム合金銅陰極（１８）のトーラス（２０）から分離される球状の陽極エミッター（１６）の使用によって、幾何学的な構成要素及び表面積要素の両方の関係を最適化する。エミッター半球の先端部はおよそ０．０２０インチまでトーラス（２０）の端部を越えて突き出る。ガラス状の切削可能なセラミック絶縁体（１４）は、陰極トーラス（２０）の露出表面の０．０３０インチ以内に位置される。材料のこの組み合わせは、湾曲した幾何学的な部分と密に固定された絶縁床と共に、高性能ＮＡＳＣＡＲレーシング型点火プラグより少なくとも２５倍大きい導電性面エリアをもたらす。さらに、プラズマ点火プラグ（１０）の構成は、プラズマ場を伝播デバイスの先端部からピストンのヘッドの方へと遠ざける。拡大された表面積の組み合わせは、内燃機関システムを燃焼する典型的な４つのサイクルのガソリンの下の同様な試験的応用においてＮＡＳＣＡＲ型点火プラグと比較された場合、６８％以上まで燃焼有効性及び効率を改善すると示されている。
【００２４】
高い振幅パルスが陽極（１２）に駆動されると、結果として生じるアークは同時に２４を超える地点で環状の間隙（２６）にわたって及ぶ。標準オルタネータおよび点火システムからの従来の入力の下（直流１３．５ボルト及び３０アンペアでの２５００ｒｐｍ、直流５０，０００ボルト及び０．００３６アンペアへ変換される）、進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）は、従来の点火プラグより２５倍多くの点火の火炎前面を生み出す。点火レベルが１，８００倍拡大されると（直流７５，０００ボルト及び６．５のアンペア）、スパーク前面はプラズマにより置き換えられる。従来の点火プラグは、このような電流入力レベルに耐えることができる。これらの状態で、進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）は分子解離を熱の減少、馬力の増加、及び排気プロファイルの完全な改善に近づけることで約１００％の燃焼まで増加する。
【００２５】
燃焼効率：ガソリンベース燃料空気混合物は、プラズマ場と比較して、従来の点火プラグの存在下において点火された場合、基本的に異なる排気プロファイルを生み出す。燃焼ダイナミックスにおけるプラズマ場が及ぼす効果の増加は、プラズマにより燃料を含む長鎖炭化水素分子の上で誘発された分子解離からの結果として本質的には生じる。従来の燃焼は、（ａ）熱、（ｂ）圧力、（ｃ）効果的な均質の燃料及び空気分子の混合および（ｄ）燃焼によって炭化水素分子を酸化させるための発火源の組み合わせに依存する。加圧環境における石油ベース燃料の燃焼は、典型的には従来の内燃機関動作中に４５０−５５０ｐｓｉの範囲でシリンダーヘッド圧力を生み出す。これに対して、プラズマに誘発された燃料燃焼は、同様な状態下で１１２０ｐｓｉの範囲においてシリンダーヘッド圧力を生み出すために、ｔｈｅ  Ｒｕｓｓｉａｎ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅにより示された。
【００２６】
プラズマに誘発された燃焼サイクルの使用の利点は、典型的な内燃機関システムで通常消費される燃料質量の半分が、変化のない他のすべての変数である同じ仕事関数出力値を生み出すために酸化することができるということである。
【００２７】
進歩性のあるプラズマ点火プラグは、あるいはエミッター内で単原子の金の超伝導体あるいは軌道的に再整理された単調要素（ＯＲＭＥ）を含んでもよい。そのようなＯＲＭＥは、単原子の遷移群１１族の金属粉末、即ち銅、銀、及び金を含んでもよい。これらのパウダーは、ＥＭ場における高電圧の存在下において２種類の超導電性を示し、近接する銅・銅合金における１種類の超導電性を誘発する。
【００２８】
切り替え速度の制御は１つのパルス当たり６００ナノ秒において、１０万までの毎分サイクル数の最大切り替えスピードに依存する好ましくは、達成可能な切り替え速度、５０ナノ秒の立上り時間のプラズマ場の伝播、２００ナノ秒のプラズマ場の持続性、５０ナノ秒の立下り（ｓｈｕｔｏｆｆ）弁別器、５０ナノ秒の立上り時間の燃焼アーク、１００倍の表面積における２００ナノ秒の燃焼アークの持続時間、および５０ナノ秒の立下り弁別器を含む。増大した放電レベルは、好ましくは１００アンペアで直流１３．５ボルトから、７．５アンペアで直流７５０００ボルトまでの操作範囲を有する。プラズマ場は、好ましくは２００ナノ秒でパルスされた４１０００および６６０アンペアで直流１３．５ボルトより低い。燃焼アークは、好ましくは２００ナノ秒でパルスされた７．５のアンペアで直流７５０００ボルトより低い。空気：燃料比は、１４：７−１から１４：４０−１まで好ましくは調節される。点火時調節は、上死点前で４０度へと好ましくはデジタル制御される。
【００２９】
進歩性のあるプラズマ点火プラグと同時に、放電サイクルも、点火スイッチング、変換器コイルおよび点火プラグワイヤリングハーネスにおける進歩により改善される。変換器コイルは、ナノ結晶の電磁芯材から作られた新規の電磁気のコアを含む。そのようなナノ結晶材料は、電流レベルにかかわらずロード下０パーセントのヒステリシスを示す。ドイツ、ハーナウのＶａｃｕｕｍ  Ｓｃｈｍｅｌｚｅ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．により製造されたＶｉｔｒｏｐｅｒｍ（登録商標）は使用されたナノ結晶材料の好ましい例である。
【００３０】
ナノ結晶の電磁芯材と組み合わせて、進歩性のあるプラズマ点火プラグと組み合わせて放電サイクルのために設計されたシステムは、交流及び直流の両方を伝えるように設計された特別なタイプのケーブルまたはワイヤーを使用する。ワイヤーは、約１メガヘルツまでの周波数で使用される導体における「表皮効果」あるいは「近接効果」の欠損を減らすように構築される。そのような多くの細線から成る二重の電流ワイヤーは、個々に絶縁されかつ撚り合わせられ、また大抵はいくつかの層あるいはレベルに関するいくつか明確な規定パターンのうちの１つにおいて共に織り合わせられる。線材ストランドのいくつかのレベルあるいは層は、互いに撚り合わせられたワイヤーの群を指す。そのような特定の巻きパターンは、ストランドが各導体の外表面にわたって置かれる全長の割合を等しくする。そのような二重の電流ワイヤーは超伝導を示さないが、それらは本明細書に説明された範囲において、ＶＤＣ電流の迅速なパルスに対し極めて低い抵抗性で操作する。変換器コイル用の一次巻線材料として使用された場合、この二重の電流ワイヤーは、抵抗損、逆渦流電流、およびＶＤＣ回線の変形に関する他の欠損をほぼ完全に除去する。そのような二重の電流ワイヤーは頻繁にリッツ線と指され、交流を伴うためにエレクトロニクスにおいて本来使用される。
【００３１】
放電サイクルに衝突する進歩性のあるシステムにおいて使用される他の新規の材料は、高純度の銅の巻線に間に差し込まれたテルル（１２８）を組み入れる密な心線合金ソリッドコアテルル−銅ワイヤーである。このプロダクトの特定のバージョンは、英国のＴｅｌｌｕｒｉｕｍ−Ｑ  Ｌｔｄ．により製造された、Ｔｅｌｌｕｒｉｕｍ−Ｑ（登録商標）の名で通っている。アンプ及びスピーカーの要素間の位相歪みを除去するために、この密な心線は本来、高性能なオーディオファイルシステムでの使用のために開発された。点火プラグワイヤーとの置き換えとして使用される際、そのような密な心線は、事実上０の抵抗並びに位相歪みの完全な欠如を伴って、変換器及び切り替えシステムから、進歩性のあるプラズマ点火プラグへの電流送達をもたらす。これは、プラズマ点火プラグにソースで生み出された信号を劣化なく、絶えず送ることができることを意味する。
【００３２】
Ｖｉｔｒｏｐｅｒｍ（登録商標）及びリッツ線などのナノ結晶の電磁芯材はオルタネータにより送られた電流を変化するために組み合わせられる場合、それらは点火変換器コイルを各ワイヤーの中へ直接組込むように設計された一体型ワイヤーハーネスを生み出すことを可能にする。各ワイヤーは、各プラズマ点火プラグに接続される直前にその端部へ直接取り付けられる分離した点火コイル及び切り替えモジュールを有する。これらの一体型ワイヤーハーネス要素は、耐性及びヒステリシスの影響による熱損失が要素自体により事実上除去されるので、単に可能である。同様のことをする先の試み、すなわちドラッグレーサー、Ｆｏｒｍｕｌａ  １（登録商標）において使用される高性能エンジンは、時に出力パラメーターが点火プラグに過度に負荷しないことを確かにするために、デジタル出力制御装置を使用して、分離した点火コイルに各点火プラグワイヤーを接続する。それらは帰還回路及びワイヤレス監視システムに結び付けられたセンサーを更に含む。進歩性のあるシステムで、各プラズマ点火プラグはそれ自身の変換器に結び付けられ、切り替えモジュールはワイヤー自体の中へ正当に構築される。
【００３３】
さらに、ワイヤーハーネス、インライン変換器およびインライン切り替えシステムを覆うために、新規のワイヤーハーネス被覆材は進歩性のあるシステムで利用される。直径断面が０．５ミクロンである溶かされた溶岩（玄武岩）から押し出されたファイバは、スプールに集められ、相互に織り込まれ、かつ様々な先端技術の用途のために使用される。玄武岩繊維材料の利点は、それらが摂氏１２００度の軟化温度を有しているということであり、これは溶岩の融点である。そのような材料は、同じ直径のホウ素ドープ炭素繊維より３倍強固であり、並びに柔軟な絶縁材料を生み出すために相互に接合され、電気的な飽和に対して極めて高い抵抗を示し、熱によって劣化されない。また、そのような材料は完全に非伝導性であり、磁界に晒されると０の静電気を示す。そのような玄武岩繊維の覆いは、密な心線、インライン変換器、およびデジタル切り替えモジュールを含むワイヤーハーネス要素を、持続的な使用において事実上不滅かつ極めて永続的にする。
【００３４】
図５は、概略的に進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）を使用する純正取付装備品製品（ＯＥＭ）エンジンにおけるシステムを例示する。ＯＥＭシステム（３０）は、点火スイッチ（３６）に順に電気的に接続されるヒューズ（３４）に電気的に接続された車両バッテリー（３２）を含む。点火スイッチ（３６）は、ディストリビューターモジュール（４０）に電力を供給するオルタネータ（３８）に接続される。この点まで、ＯＥＭシステム（３０）は非常に先行技術設計に似ている。ディストリビューターモジュール（４０）からの出力は、プラグワイヤー（４６）をプラズマ点火プラグ（１０）まで送るタイミング制御装置（４４）に順に接続するスパーク制御装置（４２）に接続する。スパーク制御装置（４２）、タイミング制御装置（４４）およびプラグワイヤー（４６）は、本明細書に記載された通りである。このＯＥＭシステム（３０）の全ての要素は、示されるような適切なアース接続部（４８）を有する。
【００３５】
図６は、進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）との使用ための一体型プラグおよびワイヤー組み込みシステム（５０）を概略的に例証する。この組み込みシステム（５０）において、プラグワイヤー（４６）はディストリビューターモジュール（４０）から延びる。プラグワイヤー（４６）は集積回路ボード（ＩＣＢ）切り替え要素（５２）と変換器（５４）と一体である。ＩＣＢ切り替え要素（５２）は、変換器（５４）に接続される高速でデジタル制御されたスイッチである。変換器（５４）は、ナノ結晶材料ＥＭトーラス（５６）及び二重の電流ワイヤー、すなわちリッツ線、の第１および第２の巻線（５８）から成る。切り替え要素（５２）及び変換器（５４）は、初めは高いアンペア数で、次に高電圧に切り替えられるパルスを出力するように組み合わせる。変換器（５４）からの出力は、プラズマ点火プラグ（１０）に直接接続するように構成された差込みプラグ（６０）に接続する。さらに、要素の各々は、示されるような適切なアース接続（４８）を有する。好ましくは、ＩＣＢスイッチング要素（５２）はプログラム可能なマイクロプロセッサーによって制御可能である。プログラム可能なマイクロプロセッサーは、ＩＣＢ切り替え要素（５２）あるいは、ＩＣＢ切り替え要素（５２）に接続され、同様に制御することができる分離した要素と一体化されてもよい。
【００３６】
一般的に、上述されるパルス切り替えは、２００ｎ秒のパルス持続時間の合計で、初めにディストリビューターモジュール（４０）からの出力を高いアンペア数パルスすなわち３０のアンペアで直流１３．５ボルトへと、その後高圧パルスすなわち０．００３６のアンペアで直流５０，０００−７５，０００ボルトへと変換する。切り替えられたパルスの目的はプラズマ点火プラグ（１０）の利点を完全に利用することである。プラズマ点火プラグ（１０）は、高いアンペア数（２００ｎ秒の持続時間の方形波）の非常に速い（５０ｎ秒）ハイライズのバースト（ｈｉｇｈ−ｒｉｓｅ  ｂｕｒｓｔ）でパルス化されると、空気燃料混合物はプラズマ場における、個々のラジカル及びイオンのへと分子解離される。電荷のソースが終結した場合でさえ、プラズマ場は持続的である。ソース電荷が十分に終結された速度は解離機能の有効性に重大であるため、したがって、スイッチはプラズマ場を（５０−１００ｎ秒）点火場に非常に素早く変換しなければならない。構成するラジカルおよび個々のイオンは依然として解離されたプラズマ状態にあるが、高電圧点火源の導入は、極めて高性能な酸化リアクションを刺激する役目をする。全体のフィールドはここでプラズマにおける単独着火点として作動するので、これは火炎前面なしで作動する。
【００３７】
すべての構成物質がプラズマ場で一時的に中断されることは珍しい状況を生み出す。細かく分けた燃料液滴を、定義によれば圧縮中に二桁のミクロン範囲にある距離だけ離された完全な空気分子と単に混合する代わりに、成分イオンと及びラジカルは原子の接近に保持される。その後、これにより、先行技術の燃料／空気混合物よりも５桁と６桁の間で接近している空間的関係に至り、その一方で同時に、同様に指数関数的な増加による表面積の接触を増加させる。これは、完全燃焼、すなわちすべての構成物質のすべてのイオンおよびラジカル、ための状態に寄与する１つの要素である。それは、プラズマ場が残存する間に、高電圧の導入に際して瞬間的に影響するこれらの構成物質のすべてを結果としてもたらす。構成物質が燃料を酸化させるために相互に作用すると、点火条件が根本的に改められたので、解放されたエネルギー量は先行技術の点火プラグおよび点火システムのものよりも高い。これらの改善は、６８％−７３％までの負荷を駆動するための燃料の量の減少、８０ｏ  Ｆと同じくらいまでエンジン動作温度の低下、排気プロファイルの根本的な変更、およびプラズマ点火プラグ（１０）の高耐久性を実験的に実証した。
【００３８】
代替的な組み込みシステム（６２）が図７において示される。この代替の組み込みシステム（６２）は、バッテリー（３２）、ヒューズ（３４）、点火スイッチ（３６）、オルタネータ（３８）およびディストリビューターモジュール（４０）を含む初期のシステムで示されるものと同様の構造を有する。このシステムは、またオルタネータ（３８）に電気的に接続された点火モジュール（６４）を含む。点火モジュール（６４）はパワートランジスタとして働く。代替物組み込みシステム（６２）において、プラグワイヤー（４６）は、ディストリビューターモジュール（４０）から直接延び、並びに直列スパーク変換器（６６）及び進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）に接続された直列デジタルスイッチ（６８）を含む。再び適切な構成要素は示されるようなアース接続（４８）を有する。組み込みは、本来の点火プラグワイヤーを、プラズマ点火プラグ（１０）に加えて、直流変換器（６６）及びデジタルスイッチ（６８）を含む、新しいプラグワイヤー（４６）に置き換える。
【００３９】
特に好ましい実施形態において、４サイクルエンジンで使用される進歩性のあるプラズマ点火プラグは、次の原動力を提供する。燃料は、直径０．０５６センチメートルの燃料噴射器／気化器ジェットにおいて空気と混合された０．４マイクロメーターの液滴に微粒化する。空気及び燃料はシリンダーに噴出され、及び１４：７−１の比で混合される。プラズマ伝播が、５０ナノ秒の立上り時間、２００ナノ秒の持続時間、および４１０００および６６０アンペアの直流１３．５ボルトで５０ナノ秒の立ち下り持続時間における伝播されたプラズマ場で上死点の前に２２度の点火点で起こる。これらの値では、長連鎖炭化水素分子を個々のイオンに分離し、圧力下で原子スケールにおいて近接して均一に分散する。次の点火アークは、入射点火インパルスは５０ナノ秒の立ち下り持続時間に続いて２００ナノ秒に渡って７．５アンペアの直流７５０００ボルトでプラズマ場の崩壊の５０ナノ秒後に起こる。パワーストロークは、従来の燃焼以上である６０パーセントまでの炭素燃料及び酸素イオンの組換え並びに酸化により駆動される。排気行程の排出は４２パーセントまでの低い炭素（２．５ＰＰＭ）、調整されたＮＯ２、調整されたＳＯ２、及び一酸化炭素と二酸化炭素の実質上の除去を示す。このプラズマは、シリンダーヘッド温度を華氏約８０から１２０度まで低下し、かつ華氏約６０から８０度まで温度を排出するためにナノ秒タイミング間隔でより多くの点火プラグ完全燃焼を生み出す。点火時調整が上死点の前に３５度から３８度に調節されると、馬力はエンジンタイプ及び燃料混合に左右されて、約１５から２２パーセントまで増加する。空気対燃料比が４０：１に調節されると、ブレーキ（ｂｒｅａｋ）馬力出力は燃料消費量の減少につれて６２．１パーセントまで全体として増加する。
【００４０】
進歩性のあるプラズマ点火プラグは、２ストロークエンジンにおいて同様の利点を生む。２ストローク排出ガスは典型的にはベンゼン、１，３−ブタジエン、ベンゾ（ａ）ピレン、ホルムアルデヒド、アクロレインおよび他のアルデヒドを含む。発癌物質は、そのような排出に関連した炎症及び健康リスクを悪化させる。潤滑剤が燃料と混合されているように、２ストロークエンジンには専用潤滑装置がなく、結果として負荷サイクルおよび平均寿命を短くする。進歩性のあるプラズマ点火プラグを使用して、通常のマグネト出力（１０アンペアで直流１５０００ボルト）がトリウム合金タングステン陽極の力によって１４アンペアの約４倍の６００００ボルトまで増幅される場合、２ストロークエンジンは点火増幅を経験する。火花放電表面積は、1つのスパーク棒（０．０１８１平方インチ）からハローエミッター（０．０７４５平方インチ）まで、４．１６９倍増大される。合計の火花放電密度の増大は２３．２５１倍である。２ストロークエンジンにおける排出ガスプロファイルは、約８７パーセントまで炭化水素微粒子の減少、一酸化炭素の除去、ＮＯ２へのＮＯＸの変換、ＳＯ２へのＳＯＸの変換、ベンゼンの除去、８４パーセントまで１，３ブタジエンの低下、ホルマリンの除去、およびアルデヒドの除去を示す。馬力は１２．４パーセントまで増加し、エンジン温度は、６０００ＲＰＭで華氏２６０度から華氏約１８７度まで低下する。
【００４１】
進歩性のあるプラズマ点火プラグの連続するテストは、（ａ）故意に誘発された属性で制御された真空を生み出すように、（ｂ）テストの結果を視覚的に観察し、経験的に測定するように、（ｃ）漸増的に制御された蒸発した水の量を基に一連のテストを行なうように、及び（ｄ）各セグメントで試験結果をデジタル記録するように設計された。プラズマ点火プラグ（１０）のデザインと一致する試験装備が構築された。プロトタイプのプラズマ点火プラグのテストにおいて、３．０アンペアの交流７５，０００ボルトを生み出すフライバック式変換器は、明確に可視できるプラズマ場を生み出した。従来のネビュライザーにより発生した、冷たいイオン化された水蒸気は、外気においてプラズマ場中へ排出された。水蒸気は外気において分離され、イオン化され、爆破された。
【００４２】
点火プラグと及び点火プラグシステムに対するさらなる改善として、出願人は次の付加的な進歩性のある改善を開示する。
【００４３】
図８は、点火プラグ（７８）の先端部（７８ａ）を嵌合するように構成された点火コイル（７４）とコネクタプラグ（７６）との間に一直線にプログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）を有する細長い導体（７１）を含む、進歩性のある点火プラグワイヤー（７０）を図示する。使用において、細長い導体（７１）は、１つの端部で点火コイル（７４）に直接あるいはディストリビューター（図示せず）などの他のエンジン要素を経由して接続される。細長い導体（７１）は、第２の端部でコネクタプラグ（７６）に接続され、これは点火プラグ（７８）の先端部の（７８ａ）に接続する。点火プラグ（７８）は、標準の点火プラグあるいは本明細書に記載されるようなプラズマ点火プラグ（１０）であってもよい。
【００４４】
プログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）は、ほぼ樽状か類似した３次元のシリンダーであるハウジング（８０）を含む。ハウジング（８０）は、点火プラグワイヤー（７０）が通過する好ましくは丸くなったまたは湾曲した端部（８０ａ）を有する。上記の好ましい型にもかかわらず、ハウジング（８０）は、エンジンコンパートメントでぴったりと嵌り、下記成分に適応するあらゆる型で形成されてもよい。
【００４５】
プログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）のハウジング（８０）は、ハウジング（８０）を通過する点火プラグワイヤー（７０）に電気的に従うプリント回路基板（８２）を囲む。プリント回路基板（８２）は少なくともコンデンサー（８４）、メモリーチップ（８６）および入力ポート（８８）を含む。全体として、プログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）は、入力ポート（８８）とインタフェースすることによってコンピューティングデバイス（図示せず）を使用して、プログラムされてもよく、これは目的をプログラムするためのメモリーチップ（８６）へのアクセスを提供するように、好ましくはマイクロＵＳＢポートあるいは類似した共通インタフェースである。
【００４６】
プログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）は、上に記載されるようなプラズマ点火場を発生させるために点火コイル（７４）によって送達されたいかなる電圧も十分に高い電圧のへと変換するように好ましくはプログラムされる。内燃機関のための典型的な点火電圧は、概して約１５，０００ボルトから２０，０００ボルトの範囲であるが、他のエンジン設計は、この範囲外である電圧値を使用してもよい。そのような電圧は先行技術の点火スパークプラグ中の空隙にわたって「スパーク」を発生させるのに通常十分であり、空隙は絶縁体として働く。燃焼室の燃料／空気混合物が空隙に入ると、点火電圧は空隙にわたってスパークするのに十分になる。
【００４７】
プログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）は、５００，０００ボルトを超える電圧で、点火電圧を上げるかあるいはプラズマ電圧に変換するように構成される。概して、そのようなプラズマ電圧は５００，０００ボルトから６００，０００ボルトまでの範囲である。上に記載されるように、そのようなプラズマ電圧は、燃焼室の炭化水素をより完全に燃焼するプラズマエネルギ場を生み出すのに十分であり、燃焼室および／またはピストン形シリンダーの壁に蓄積した残余の炭化水素残留物を含む。
【００４８】
加えて、プログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）は電流を交流（ＡＣ）から直流（ＤＣ）に変換してもよい。直流に切り替えるという利点は、プラス方向あるいはマイナス方向に電流を有するという能力である。プラス方向における直流では、単一のプラズマ点火プラグ（１０）により発生したプラズマ場は時計回りを有する。反対に、マイナス方向の直流では、単一のプラズマ点火プラグ（１０）により発生したプラズマ場は反時計回りを有する。
【００４９】
ピストン形シリンダーにおいて、右回りあるいは反時計回りのいずれかの回転でプラズマ場は、シリンダーに渦を生み出す。発明者は、シリンダー中のプラズマ渦がシリンダーにしばらくの間蓄積されていたかもしれない燃焼されていない炭化水素の実質上すべてを一掃する、付加的な能力を有していると考える。そのようなクリーニングは、そのような燃焼されていない炭化水素の燃焼、及びシリンダーの中へ導入されたあらゆる新しい燃料のより完全な燃焼を結果として生じる。より完全な燃焼が、触媒コンバーターあるいは他の排気ガスシステム構成要素が不必要なポイントに対して排出を低下させる付加的な影響がある。
【００５０】
そのようなプラズマ渦及び増大された燃焼効率は、内燃機関ための典型的な空気／燃料混合物中の調節を可能にする。内燃機関ための典型的な空気／燃料混合物は約１４．７から１である。プラズマ渦は単一の気筒エンジンにおいて４０から１と同じくらい高い空気／燃料混合物を可能にする。特に好ましい実施形態において、空気／燃料混合物は約３０から１である。空気／燃料混合物におけるそのような変化は、単に進歩性のあるプログラム可能なコンデンサーモジュール（７２）の使用によって、燃費を２倍程にし、および排出を削減する。
【００５１】
図９及び１０は、概略的に進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）の代替の実施形態を図示する。本実施形態において、陽極（１２）は静電容量回路（９０）を含み、好ましくは半球のフィールドエミッター（１６）及び点火入力キャップ（２４）との間に静電容量回路（９０）を単独で含む。図９に示されるように、タングステン陽極棒（１２）は、エミッター（１６）及び入力キャップ（２４）に対し静電容量回路（９０）の反対端部でコネクターとしてツーピースの形状に含まれてもよい。代替的に、静電容量回路（９０）がエミッター（１６）及び入力キャップ（２４）に直接接続するように、タングステン陽極棒（１２）が省略されてもよい。そのような静電容量回路（９０）は好ましくは中へ組み込まれるか、あるいは図１０の切断図に示されるようなセラミック絶縁体（１４）により囲まれる。静電容量回路（９０）はさらに、標準の点火プラグまたは点火プラグ（７８）に含まれてもよい。
【００５２】
静電容量回路（９０）は、供給された電圧に依存する導電性を有するように設計された酸化金属半導体電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）として好ましくは構成される。ＭＯＳＦＥＴはシリコンウェーファー（９２）あるいはプリント回路基板などの類似した構造上に構築され、かつ対応する１対のｐｎ接合部（９８ａ）、（９８ｂ）により１対の金属酸化物端子（９６ａ）、（９６ｂ）を接続する絶縁ゲート（９４）から成る。絶縁ゲート（９４）の電圧は、回路（９０）の導電性を判定する。ドレイン端子（１０２）が他のｐｎ接合（９８ｂ）に接続される一方、ソース端子（１００）は１つのｐｎ接合（９８ａ）に接続される。代替的な実施形態に、静電容量回路（９０）は、シリコンウェーファー（９２）上に据え付けされ、かつ電気的に接続された１つ以上のコンデンサーから成ってもよく、セラミック絶縁体（１４）にまた埋め込まれている。
【００５３】
ＭＯＳＦＥＴあるいは上に記載されるような表面を据え付けたコンデンサーに加えて、静電容量回路（９０）は好ましくはメモリーチップ（８６）を含んでもよい。メモリーチップ（８６）は、回路（９０）の導電性がゲート（９４）に供給された電圧に依存する角度を変更するように設計されたプログラムのフラッシュメモリーアップロードを受け取ることができる。メモリーチップ（８６）は絶縁体（１４）に埋め込まれている回路（９０）に先立って予めプログラムされてもよい。
【００５４】
さらに、プラズマ点火プラグ（１０）は上に記載されるような入力ポート（８８）を含んでもよい。入力ポート（８８）は点火入力キャップ（２４）の端部に含まれてもよい。このように、メモリーチップ（８６）は、入力ポート（８８）に、例えばラップトップ、タブレット、スマートフォンなど（図示せず）のコンピューティング端子を接続するように明確に意図された、例えばマイクロのＵＳＢ、ＵＳＢなどの、既存のイグニッションコード経由あるいは分離したワイヤーを介してプログラムされてもよい。
【００５５】
図１１は、概略的に進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）の代替の実施形態を図示する。本実施形態において、陽極（１２）は、半球のフィールドエミッター（１６）と点火入力キャップ（２４）との間に組み込まれたコンデンサー（１０４）を含む。図１１に示されたように、タングステン陽極棒（１２）は、エミッター（１６）及び入力キャップ（２４）に対しコンデンサー（１０４）の反対端部でコネクターとしてツーピースの形状に含まれてもよい。代替的に、コンデンサー（１０４）はエミッター（１６）及び入力キャップ（２４）に直接接続するように、タングステン陽極棒（１２）が省略されてもよい。そのようなコンデンサー（１０４）は好ましくは中へ組み込まれるか、あるいは図１１の切断図に示されるようなセラミック絶縁体（１４）により囲まれる。コンデンサー（１０４）は更に、標準の点火プラグまたは点火プラグ（７８）に含まれてもよい。
【００５６】
図１２は、進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）の代替の実施形態を概略的に図示する。本実施形態において、陽極棒（１２）は、セラミック絶縁体（１４）で囲まれた、合成半導体材料１０６により置き換えられるかもしれない。合成半導体材料（１０６）の好ましい形状は、半導体システムで典型的に見られるような金属酸化物を含む。合成半導体材料（１０６）は、タングステン棒（１２）あるいは他の陽極導体の材料からの抵抗なしで半導体１０６の静電容量効果の最適化をするために、好ましくはエミッター（１６）及び入力キャップ（２４）に直接接続する。代替的に、タングステン棒（１２）も、タングステン陽極棒（１２）の中途部分を交換して、合成半導体材料（１０６）でおよび／または混合をカプセルに入れるのに十分な拡張した直径または表面積で含まれているかもしれない。
【００５７】
合成半導体材料（１０６）は好ましくは、金属酸化物あるいは類似する既知の半導体であり、及び、それが晒される電圧に左右される可変静電容量を持つ。合成半導体材料（１０６）は、好ましくは交流で、エミッターに対し望ましい高さの出力電圧まで入力電圧を上げる。最も好ましくは、電圧の高さは約１から５ミリアンペアの小さなアンペア数で５００，０００ボルトと同じ高さである。これは、約１７，０００ボルトの低い電圧での５０−７０ミリアンペアの範囲のアンペア数で作動する先行技術の点火プラグと対比される。
【００５８】
いかなる既存のエンジンも、効率及び動作における徹底的な改善を達成するために、本明細書に記載された進歩性のあるプラズマ点火プラグ（１０）あるいは進歩性のある点火プラグワイヤー（７０）を使用して作動することがある。既存の点火コイルによって供給された、例えば約１５，０００から２０，０００ボルトの常規電圧を、進歩性のあるシステムを使用して、より高い電圧まで上げる事ができる。上げられた電圧は約５００，０００ボルトより高い場合がある。
【００５９】
様々な実施形態は例の用途のために詳細に記述されたが、様々な修飾が本発明の範囲内のおよび精神から外れずになされてもよい。したがって、本発明は添付の請求項による場合を除けば、限定されないものとする。
【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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【国際調査報告】
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