JP2010218768A - Plasma type ignition plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温ガス燃焼室内に噴出して混合気への着火を行なう内燃機関用のプラズマ式点火プラグに関するものである。 The present invention relates to a plasma ignition plug for an internal combustion engine that ejects into a hot gas combustion chamber and ignites an air-fuel mixture.
火花放電によって混合気に着火するスパークプラグとは別に、特許文献1に開示される、高温ガスを発生させて混合気に着火するプラズマ式の点火プラグが知られている。 In addition to a spark plug that ignites an air-fuel mixture by spark discharge, a plasma-type ignition plug that is disclosed in Patent Document 1 and generates a high-temperature gas to ignite the air-fuel mixture is known.
具体的に、プラズマ式の点火プラグは、中心電極、中心電極を保持する絶縁碍子、絶縁碍子を保持する接地電極、および中心電極の先端面と絶縁碍子によって囲まれてなる放電空間(以下、チャンバーと称す。)を備える。チャンバーは燃焼室に向かって開口する開口部を備え、中心電極と接地電極との間の火花放電およびプラズマ放電によって発生する高温ガスを、開口部から噴出させて混合気に着火する。ここで、高温ガスとは、数千℃以上の高温で、正イオンと電子とに電離した状態で、電気的中性を示すプラズマガスを含むガスを指す。 Specifically, a plasma spark plug includes a center electrode, an insulator that holds the center electrode, a ground electrode that holds the insulator, and a discharge space (hereinafter referred to as a chamber) surrounded by the tip surface of the center electrode and the insulator. Provided). The chamber includes an opening that opens toward the combustion chamber, and high-temperature gas generated by spark discharge and plasma discharge between the center electrode and the ground electrode is ejected from the opening to ignite the mixture. Here, the high-temperature gas refers to a gas containing a plasma gas exhibiting electrical neutrality at a high temperature of several thousand degrees C. or higher and ionized into positive ions and electrons.
このようなプラズマ式の点火プラグでは、スパークプラグと比べて容積の大きい高温域が発生すること、また、高温ガスが略閉空間のチャンバー内で生成されることから、燃焼室内の混合気の気流に影響を殆ど受けることなく火炎核(プラズマ)が形成されるため、リーンバーンエンジン等に対して好適である。また、火炎核がチャンバー内で生成されることから、燃焼室内で放電するスパークプラグと比べて、燃焼室内に発生する気流によって火炎核が吹き消えにくく、過給時においても安定して混合気に着火することができる。 In such a plasma ignition plug, a high-temperature region having a larger volume than that of a spark plug is generated, and high-temperature gas is generated in a chamber in a substantially closed space. Since flame nuclei (plasma) are formed almost without being affected by the above, it is suitable for a lean burn engine or the like. In addition, since flame nuclei are generated in the chamber, flame nuclei are less likely to be blown out by the air flow generated in the combustion chamber compared to a spark plug that discharges in the combustion chamber, and the mixture is stably mixed even during supercharging. Can ignite.
しかしながら、図7に示すように、プラズマ式の点火プラグでは、混合気に着火させる度に、たとえば100mJもの高エネルギーが点火プラグに印加されることから、チャンバー内に発生する熱により中心電極511または接地電極513の溶融、飛散、スパッタリング等、溶損による電極の消耗が激しい。このようにして消耗が進むと、中心電極511と接地電極513との離間距離が増大するため点火プラグ50の着火性が低下するだけでなく、着火性を安定させるために火花放電のための放電電圧を増加させた場合には、点火プラグ50の寿命低下を招く。
However, as shown in FIG. 7, in the plasma type spark plug, a high energy of, for example, 100 mJ is applied to the spark plug every time the air-fuel mixture is ignited, so that the heat generated in the chamber causes the
そこで、本発明はかかる実情に鑑み、プラズマ式点火プラグの寿命を向上することを目的とする。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention aims to improve the life of a plasma spark plug.
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式点火プラグは、中心電極と、中心電極を外側から保持する筒状の絶縁碍子と、絶縁碍子の外側側面および先端面を取り囲み、先端側に開口部を有する接地電極と、中心電極の先端面、絶縁碍子の内側側面、および絶縁碍子の内側側面と連接する接地電極の内側側面とで囲まれ、開口部にて開口するチャンバーとを備えるプラズマ式点火プラグにおいて、接地電極の先端には、中心電極の軸方向基端側に突出する突出部が設けられる。 In order to achieve the above object, a plasma ignition plug of the invention according to claim 1 surrounds a center electrode, a cylindrical insulator holding the center electrode from the outside, an outer side surface and a tip surface of the insulator, A chamber that is surrounded by a ground electrode having an opening on the tip side, a tip surface of the center electrode, an inner side surface of the insulator, and an inner side surface of the ground electrode connected to the inner side surface of the insulator; In the plasma ignition plug having the above-described configuration, a protruding portion that protrudes toward the axially proximal end of the center electrode is provided at the tip of the ground electrode.
つまり、突出部によって、放電が行われる中心電極と接地電極との離間距離が短縮されるため、プラズマ式点火プラグの使用によって中心電極または接地電極が溶損したとしても、従来にはない構成要素である突出部が溶損する期間の分だけプラズマ式点火プラグの寿命を従来と比して向上することができる。 In other words, since the distance between the center electrode and the ground electrode where the discharge is performed is shortened by the protruding portion, even if the center electrode or the ground electrode is melted away by using the plasma spark plug, the component is not present Thus, the life of the plasma spark plug can be improved as compared with the prior art by the period during which the protruding portion melts.
請求項2に記載の発明は、絶縁碍子の内側側面と突出部の内側側面とを同一平面上に設けられるものである。これにより、火花放電が絶縁碍子の内側側面に沿う沿面放電が発生し易くなるため、要求される放電電圧が低下し、絶縁碍子の溶損を抑制することができる。 According to a second aspect of the present invention, the inner side surface of the insulator and the inner side surface of the protrusion are provided on the same plane. Thereby, since the spark discharge is likely to generate creeping discharge along the inner side surface of the insulator, the required discharge voltage is reduced, and the insulator can be prevented from being melted.
請求項3に記載の発明によると、絶縁碍子の先端面、接地電極の内面、および突出部の外側側面によって囲まれる閉空間が形成される。該閉空間は、プラズマ式点火プラグの製造時に形成されるものであって、空気層よりなる。閉空間は、接地電極等と比べて熱伝導率が低く、プラズマ式点火プラグの使用時には接地電極と比べて低温となる。したがって、チャンバー内に発生するジュール熱の影響を直接受けて高温となる接地電極の温度上昇を比較的低温である閉空間により抑制することができる。これにより、接地電極の溶損が抑制され、プラズマ式点火プラグの寿命を向上することができる。 According to invention of Claim 3, the closed space enclosed by the front end surface of an insulator, the inner surface of a ground electrode, and the outer side surface of a protrusion part is formed. The closed space is formed when the plasma spark plug is manufactured, and is formed of an air layer. The closed space has a lower thermal conductivity than the ground electrode or the like, and becomes a lower temperature than the ground electrode when the plasma spark plug is used. Therefore, the temperature rise of the ground electrode that is directly affected by the Joule heat generated in the chamber can be suppressed by the closed space having a relatively low temperature. Thereby, the melting loss of a ground electrode is suppressed and the lifetime of a plasma-type spark plug can be improved.
請求項4に記載の発明は、中心電極と突出部との距離を1.0mm以上2.0mm以下とするものである。すなわち、火花放電が発生する中心電極と突出部との離間距離を最適化することで、プラズマ式点火プラグの着火性を損ねることなく、火花放電に必要な放電電圧を低減することができる。これにより、中心電極または接地電極の溶損の進行を遅らせて、プラズマ式点火プラグの寿命を向上することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the distance between the center electrode and the protruding portion is 1.0 mm or more and 2.0 mm or less. That is, by optimizing the distance between the center electrode where the spark discharge occurs and the protrusion, the discharge voltage required for the spark discharge can be reduced without impairing the ignitability of the plasma ignition plug. Thereby, the progress of the melting loss of the center electrode or the ground electrode can be delayed, and the life of the plasma spark plug can be improved.
以下、本発明を具体化したプラズマ式点火プラグの実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明に係るプラズマ式点火プラグ(以下、点火プラグ10とする。)に高温ガスを発生させるためのプラズマ式点火装置の回路図である。 Embodiments of a plasma ignition plug embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a plasma ignition device for generating a high-temperature gas in a plasma ignition plug (hereinafter referred to as an ignition plug 10) according to the present invention.
図1に示すプラズマ式点火装置100は、たとえば4サイクル、4気筒の車両のエンジンに搭載され、高温ガス(図示せず)を発生して混合気に着火するための点火プラグ10と、バッテリーに接続されて点火プラグ10に高温ガスを発生するための点火エネルギーを供給する点火制御回路20と、点火制御回路20に接続され、点火プラグ10の着火時期とインジェクタ(図示せず)の燃料噴射時期とを制御する電子制御装置30とからなる。なお、本実施形態においては、点火プラグ10および点火制御回路20は、エンジンの気筒毎に設けられ、電子制御装置30は一つのエンジンに対して一つ設けられる。
A
ここで、点火プラグ10について、図2を用いて説明する。図2は、点火プラグ10の要部を破断した正面図であり、点火プラグ10は、中心電極11と、中心電極11と図示しない点火コイルとを接続する中軸111と、中心電極11および中軸111を外側から保持する絶縁碍子12と、絶縁碍子12の先端面12aおよび外側側面12cを取り囲む接地電極13と、中心電極11の先端面11a、絶縁碍子12の内側側面12b、および絶縁碍子12の内側側面12bと連接する接地電極13の内側側面13bとで囲まれる開空間であるチャンバー14とからなる。なお、チャンバー14のうち、中心電極11と接地電極13との間で後述する火花放電が発生する経路を放電ギャップ15と定義する。
Here, the
また、点火プラグ10は、絶縁碍子12の軸孔に中心電極11を保持した状態で、絶縁碍子12を接地電極13の内側に挿入し、その後加締め等によって、絶縁碍子12と接地電極13とを互いに固定することにより製造される。
In addition, the
この点火プラグ10に接続される点火制御回路部20は、図1に示すように、たとえばCDI型の電源回路からなり、中心電極11と接地電極13との間の放電ギャップ15に火花放電を発生させるための火花放電回路部21と、該火花放電をトリガーとしてチャンバー14内に高温ガスを発生させるためのプラズマ放電回路部22とで構成される。なお、本実施形態においては、中心電極11を負極、接地電極13を正極としている。
As shown in FIG. 1, the ignition
火花放電回路部21は、点火プラグ10の中心電極中軸111に電気的に接続され、且つ電子制御装置30によって制御され、放電ギャップ15に、たとえば、15〜25kVの放電電圧を印加して、放電ギャップ15を絶縁破壊させて火花放電を発生させる電源回路部である。
The spark
具体的に、火花放電回路部21は、一次コイル211および一次コイル211に接続される一次側回路と、二次コイル212および二次コイル212に接続される二次側回路とから構成され、二次コイル212に発生する二次電流を点火プラグ10に通電し、放電ギャップ15に火花放電を発生させる。ここで、本実施形態における火花放電とは、中心電極11から接地電極13に向かって絶縁碍子12の内側側面12b上で放電する沿面放電、および中心電極11から接地電極13に向かって気中で放電する気中放電の双方、またはいずれか一方を指す。
Specifically, the spark
一次コイル211は、たとえば直径が0.3mm〜0.8mmのエナメル線を100〜222ターン巻回して形成される。一方、二次コイル212は、たとえば直径が30μm〜50μmのエナメル線を10000〜21000ターン巻回して形成される。一次コイル211には、後述する電子制御装置30から伝達される点火パルス信号に基づいて一次電流が通電される。そして、一次電流が一次コイル211に通電されたときの磁束変化によって生じる相互誘導作用によって、二次コイル212に二次電流が発生し、点火プラグ10に10〜40kVの放電電圧を印加する。
The primary coil 211 is formed, for example, by winding an enameled wire having a diameter of 0.3 mm to 0.8 mm for 100 to 222 turns. On the other hand, the secondary coil 212 is formed, for example, by winding an enamel wire having a diameter of 30 μm to 50 μm for 10,000 to 21,000 turns. The primary coil 211 is energized with a primary current based on an ignition pulse signal transmitted from the
一次コイル211に一次電流を通電する一次側回路は、火花放電用コンデンサ213、火花放電用電源214、サイリスタ215、およびダイオード216等で構成される。
A primary side circuit for supplying a primary current to the primary coil 211 includes a
火花放電用コンデンサ213は、たとえば、1〜3μFの電気容量を有するものであって、車両に搭載されるバッテリーに接続されるDC−DCコンバータ等からなる火花放電用電源24に接続され、所定の電圧、たとえば210〜300Vに充電される。
The
火花放電用電源214と火花放電用コンデンサ213の正極(図1中、左方の電極)との間には、スイッチング素子であるサイリスタ215がグランドに対して順方向に設けられており、後述する電子制御装置30から伝達される点火パルス信号に基づいてオンされる。そして、サイリスタ215がオンしたときには、所定の電気量が蓄えられた火花放電用コンデンサ213は、サイリスタ215を介して放電し、一次コイル211に一次電流が通電される。火花放電用コンデンサ213の負極に接続されるダイオード216は、この一次電流を整流し、後述する二次コイル212に所望の二次電圧を発生させる。
A
次いで、二次コイル212に二次電流を通電する二次側回路は、ダイオード217、電気抵抗218等で構成される。一次コイル211と二次コイル212との相互誘導作用によって、二次コイル212に発生する二次電流は、ダイオード217および電気抵抗218を介して点火プラグ10に通電される。ダイオード217は、後述するプラズマ放電回路部22からプラズマ電流が二次コイル212側に流れることを防止し、一方、ダイオード217の下流側に設けられる電気抵抗218は、後述するプラズマ放電回路部22を流れる電流に起因するノイズを除去する。
Next, a secondary circuit that supplies a secondary current to the secondary coil 212 includes a
プラズマ放電回路部22は、点火プラグ10の中心電極11に電気的に接続され、且つ電子制御装置30によって制御され、放電ギャップ15での火花放電の発生をトリガーとして、放電ギャップ15に高エネルギーを供給して、チャンバー14内に高温ガスを発生させるための電源回路部である。なお、プラズマ放電回路部22は、エンジンの複数の気筒毎に一つ、たとえば、二つの火花放電回路部21に対して一つのプラズマ放電回路部22を設ける構成としてもよい。
The plasma
具体的に、プラズマ放電回路部22は、プラズマ放電用コンデンサ221、プラズマ放電用電源222、および二つのダイオード223、224等で構成され、点火プラグ10にプラズマ電流を通電し、チャンバー14に高温ガスを発生させる。
Specifically, the plasma
プラズマ放電用コンデンサ221は、たとえば、0.2〜4μFの電気容量を有するものであって、バッテリーに接続されるDC−DCコンバータ等からなるプラズマ放電用電源222により所定の電圧、たとえば400〜900Vが印加される。プラズマ放電用コンデンサ221の充電は、たとえば、一次電流の通電開始時(点火パルス信号がサイリスタ215に伝達された時)にプラズマ放電用電源222をオフすることで終了する。その後、点火プラグ10に発生する火花放電によって放電ギャップ15の電圧が降下し、プラズマ放電用コンデンサ31の電圧を下回ると同時にプラズマ放電用コンデンサ221から点火プラグ10に、たとえば150A、100mJのプラズマ電流が通電される。二つのダイオード223、224は、火花放電回路部21の二次電圧がプラズマ放電用コンデンサ221及びプラズマ放電用電源222に印加されて破壊する事を防止している。
The
電子制御装置30は、図略のCPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを主体に構成され、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転条件に応じて点火制御等を行なう。点火制御として具体的に、電子制御装置30は、図略のエンジンのクランク軸近傍に取り付けられたクランク角センサや、吸気管圧力センサ等から随時入力される各種の検出信号に基づいて点火タイミング(点火時期、燃料噴射時期)を演算し、その演算結果に基づいてサイリスタ215に点火パルス信号を出力し、インジェクタの駆動回路(図示せず)に燃料噴射パルス信号を出力する。
The
また、電子制御装置30は、プラズマ放電用電源222を駆動制御することで、プラズマ放電用コンデンサ31を充電する。詳しくは、電子制御装置30は、点火タイミングから所定の待機時間が経過し、プラズマ放電が完了した時点でプラズマ放電用電源222をオンにし、プラズマ放電用コンデンサ221の充電を開始し、次回の点火タイミング前のある時期、たとえば、一次コイル211への通電開始時にてプラズマ放電用電源222をオフすることでプラズマ放電用コンデンサ221の充電を停止する。つまり、プラズマ放電用コンデンサ221では、点火タイミング間での充電と点火タイミングでの放電とが繰り返し実行される。
Further, the
以下、本発明の点火プラグ10について、図2および図3に基づいて詳述する。なお、図2および図3において、点火プラグ10の上方を基端側、下方を先端側、さらに、径方向外側を外側、径方向内側を内側として説明する。
Hereinafter, the
図2を用いて説明したように、本発明の点火プラグ10は、導電性金属材料からなる柱状の中心電極11と、中心電極11を絶縁保持する略筒状の絶縁碍子12と、絶縁碍子12を覆う略筒状の金属からなる接地電極13と、によって構成されている。
As described with reference to FIG. 2, the
中心電極11の先端側は、例えばイリジウム、イリジウム合金等の導電性材料によって長軸状に形成され、内部には鉄鋼材料、銅等の良電導性で高熱伝導性の金属材料からなる中心電極中軸111が形成され、その基端側は絶縁碍子12から露出し、火花放電回路部21およびプラズマ放電回路部22と電気的に接続されている。
The front end side of the
絶縁碍子12は、たとえば高純度のアルミナ等の耐熱性、機械的強度、高温における絶縁耐力、熱伝導率などに優れた材料からなり、先端側は、中心電極11と接地電極13との電気絶縁性を確保し、基端側は中心電極中軸111と後述のハウジング部133との電気絶縁性を確保している。
The
接地電極13には、その先端側中央部に燃焼室(図示せず)に向かって開口する丸孔である開口部131が形成されている。一方、基端側には、絶縁碍子12を収納保持するハウジング部133、およびハウジング部133の外側に、エンジンと螺結するネジ部132をネジ締めするための六角部134がネジ部132の基端側に配設されている。なお、接地電極13を含むハウジング部133は、ニッケル、鉄等の金属材料によって形成されており、ハウジング部133はエンジンにアースされる。
The
図3は、図2中のA部拡大図である。図3に示すように、絶縁碍子12の内側には、中心電極11の先端面11a、絶縁碍子12の内側側面12b、および絶縁碍子12の内側側面12bと連接する接地電極13の内側側面13bとで囲まれた開空間であるチャンバー14が形成される。チャンバー14の先端には、上記の接地電極13の開口部131が位置し、チャンバー14内に発生する高温ガスは、開口部131から燃焼室に向かって噴出される。
FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG. As shown in FIG. 3, on the inner side of the
ここで、本発明の点火プラグ100の特徴部分について以下説明する。
Here, the characteristic part of the
接地電極13の開口部131近傍における基端側端面13cの内側には、中心コア11の軸方向基端側に突出する環状の突出部135が設けられている。また、絶縁碍子12の先端面12aと内側側面12bとが交わる部分には、一部基端側および外側に凹んだ係合部121が設けられており、該係合部121は突出部135と係合する。突出部135は、接地電極13と連成しており、該突出部135の内側側面135bは、絶縁碍子12の内側側面12bと連接している。接地電極13の先端から基端側に突出する突出部135により、該突出部135の無い従来の点火プラグと比べて、中心電極11と接地電極13との間の放電ギャップ15が短くなる。図4に示すように、点火プラグ10の長期に亘る使用により、接地電極13の突出部135が溶損し、従来と同等の放電ギャップ15となるが、点火プラグ10はこの時点から従来と同等の寿命および耐消耗性を有する。つまり、突出部135が溶損するまでの期間の分だけ、点火プラグ10の寿命が従来よりも向上する。
An annular projecting
また、突出部135が溶損するまでの期間において、放電ギャップ15が従来よりも短いため、火花放電回路部21によって火花放電を発生する際の放電電圧を、たとえば10kVまで低減し、中心電極11または接地電極13の消耗を抑制することができる。このとき、突出部135の基端側端面135aから中心電極11の先端面11aまでの放電ギャップ15を1.0〜2.0mm、中でも、1.5mmがより好ましい。なお、放電ギャップ15が1.0mm未満の場合には、エンジン運転時に燃料、エンジンオイル、水滴などがチャンバー14に浸入した場合、中心電極11と接地電極13間の絶縁抵抗が低下して漏電が発生し、火花放電が不発となる可能性が高くなるため、不適であり、また、放電ギャップ15が2.0mmよりも大きい場合には、火花放電の放電電圧を低減することによる効果が得られないため好ましくない。すなわち、放電電圧を低減するとともに、好適な放電ギャップ15を規定することによって、点火プラグ10の着火性を確保しつつ、点火プラグ10の寿命を向上することができる。
In addition, since the
また、本実施形態に係る点火プラグ10は、製造工程において、絶縁碍子12を接地電極13内に挿入固定する際、突出部135と係合部121とが係合すると同時に、絶縁碍子12の先端面12a、接地電極13の基端側端面13c、および突出部135の外側側面135cとの間に空気層である環状の閉空間16が形成される。空気層よりなる閉空間16は、金属よりなる接地電極13等と比べて熱伝導率が低く、点火プラグ10使用時には接地電極13と比べて低温となる。この比較的低温となる閉空間16により、チャンバー14内にジュール熱の影響を直接受けて高温となる接地電極13の温度上昇を低減することができる。これにより、接地電極13の溶損を抑制し、点火プラグ10の寿命を向上することができる。なお、本実施形態において、閉空間16の容積は、2.6mm3としたが、2.0mm3〜3.5mm3の範囲内であれば上記所望の点火性能が得られる。
Further, in the
また、点火プラグ10の製造時に、絶縁碍子12を接地電極13の内側に挿入する際、絶縁碍子12側に設けられた係合部121と、接地電極13側に設けられる突出部135とが係合することによって、絶縁碍子12を接地電極13に対して位置決めすることができる。
In addition, when the
また、絶縁碍子12の内側側面12bと接地電極13および突出部135の内側側面135bとが同一平面上で連接されていることから、電極11、13間の火花放電が絶縁碍子12の内側側面12bに沿う沿面放電が発生し易くなるため、要求される放電電圧が低下し、絶縁碍子12の溶損を抑制することができる。
Further, since the
またさらに、突出部135と係合部121とによって、チャンバーと閉空間16とを空間的に隔絶することにより、チャンバー14内に発生する高温ガスのエネルギーが、閉空間16に漏出することはなく、高温ガスのエネルギーが減少することも抑制されるため、点火プラグ10の着火性をより一層向上できる。
(その他の実施形態)
上記実施形態では、突出部135を接地電極13と一体に形成したが、図5に示すように、突出部235を接地電極13とは別体に形成し、該突出部235を接地電極13とレーザ溶接等によって接合してもよい。この場合、沿面放電が発生する突出部235を融点の高いイリジウム、ロジウム等の希少金属で構成して接地電極13に接合することにより、点火プラグ10の寿命を更に向上することが可能となる。また、図5に示すように、突出部235および係合部221をそれぞれテーパ状として、係合させても上記と同様の効果を奏することができる。
Furthermore, the energy of the high-temperature gas generated in the
(Other embodiments)
In the above embodiment, the protruding
また、上記実施形態では、絶縁碍子12の内側側面12bと突出部135の内側側面135bとが同一平面上で連接する構造であったが、突出部135の内側側面135bが絶縁碍子12の内側側面12bよりも内側に位置し、絶縁碍子12の内側側面12bと突出部135の内側側面135bとが突出部135の基端側端面135aの一部を介して連接する構造としてもよい。
In the above embodiment, the
更に、上記実施形態においては、火花放電用コンデンサ213に蓄積した必要なだけの電荷を一次コイル211に一気に放電し、点火コイル10に急激な磁束変化を与え、二次コイル212に高電圧を発生させるCDI方式を採用したが、火花放電回路部21の一次側回路にMOS−FET等のスイッチング素子(図示せず)を設け、該スイッチング素子のオン・オフによって二次コイル212に誘導起電力を発生させて点火プラグ10に高電圧を印加するフルトランジスタ方式を採用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the necessary charge accumulated in the
10…点火プラグ(プラズマ式点火プラグ)、
11…中心電極、
111…中心電極中軸、
11a…先端面、
12…絶縁碍子、
121…係合部、
12a…先端面、
12b…内側側面、
12c…外側側面、
13…接地電極、
13b…内側側面、
13c…基端側端面、
131…開口部、
132…ネジ部、
133…ハウジング部、
134…六角部、
135,235…突出部、
135a…基端側端面、
135b…内側側面、
135c…外側側面、
14…チャンバー、
15…放電ギャップ、
16…閉空間、
20…点火制御回路、
21…火花放電回路部、
211…一次コイル、
212…二次コイル、
213…火花放電用コンデンサ、
214…火花放電用電源
215…サイリスタ、
216,217…ダイオード、
218…電気抵抗、
22…プラズマ放電回路部、
221…プラズマ放電用コンデンサ、
222…プラズマ放電用電源、
223,224…ダイオード、
30…電子制御装置、
100…プラズマ式点火装置
10 ... Spark plug (plasma spark plug),
11 ... center electrode,
111 ... center electrode central axis,
11a ... tip surface,
12 ... Insulator,
121... Engaging portion,
12a ... tip surface,
12b ... inner side surface,
12c ... outer side surface,
13: Ground electrode,
13b ... the inner side,
13c ... the end face on the base end side,
131 ... opening,
132 ... screw part,
133 ... housing part,
134 ... hexagonal part,
135, 235 ... projecting portion,
135a: proximal end surface,
135b ... inner side surface,
135c ... outer side surface,
14 ... Chamber,
15 ... discharge gap,
16 ... closed space,
20 ... Ignition control circuit,
21 ... Spark discharge circuit part,
211 ... primary coil,
212 ... secondary coil,
213 ... Spark discharge capacitor,
214 ... Spark
216, 217 ... diode,
218 ... electric resistance,
22: Plasma discharge circuit section,
221: Plasma discharge capacitor,
222: Power source for plasma discharge,
223, 224 ... diodes,
30 ... Electronic control unit,
100: Plasma ignition device
Claims (4)
前記中心電極を外側から保持する筒状の絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の外側側面および先端面を取り囲み、先端側に開口部を有する接地電極と、
前記中心電極の前記先端面、前記絶縁碍子の内側側面、および前記絶縁碍子の内側側面と連接する前記接地電極の内側側面とで囲まれ、前記開口部にて開口するチャンバーと
を備えるプラズマ式点火プラグにおいて、
前記接地電極の先端には、前記中心電極の軸方向基端側に突出する突出部が設けられることを特徴とするプラズマ式点火プラグ。 A center electrode;
A cylindrical insulator for holding the center electrode from the outside;
A ground electrode surrounding the outer side surface and the front end surface of the insulator and having an opening on the front end side;
A plasma ignition comprising a chamber surrounded by the tip surface of the center electrode, an inner side surface of the insulator, and an inner side surface of the ground electrode connected to the inner side surface of the insulator and opening at the opening. In the plug,
The plasma ignition plug according to claim 1, wherein a protrusion projecting toward a base end side in the axial direction of the center electrode is provided at a tip of the ground electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009061722A JP2010218768A (en) | 2009-03-13 | 2009-03-13 | Plasma type ignition plug |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011057078A1 (en) | 2011-01-04 | 2012-07-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition system for plasma jet spark plug used in e.g. internal combustion engine for igniting air-fuel-mixture, has capacitance section provided between plug and voltage system section and including capacitance equal to or larger than plug |
| DE102012002857A1 (en) | 2011-02-16 | 2012-11-08 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Plasma jet spark plug and ignition system |
| DE112011104667T5 (en) | 2011-01-04 | 2013-10-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition device and ignition system |
| JP2020177855A (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | 国立大学法人 新潟大学 | Spark plug |
-
2009
- 2009-03-13 JP JP2009061722A patent/JP2010218768A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011057078A1 (en) | 2011-01-04 | 2012-07-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition system for plasma jet spark plug used in e.g. internal combustion engine for igniting air-fuel-mixture, has capacitance section provided between plug and voltage system section and including capacitance equal to or larger than plug |
| DE112011104667T5 (en) | 2011-01-04 | 2013-10-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition device and ignition system |
| US8847494B2 (en) | 2011-01-04 | 2014-09-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition system for plasma jet ignition plug |
| US9133812B2 (en) | 2011-01-04 | 2015-09-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition apparatus and ignition system |
| DE102012002857A1 (en) | 2011-02-16 | 2012-11-08 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Plasma jet spark plug and ignition system |
| US8987990B2 (en) | 2011-02-16 | 2015-03-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Plasma jet spark plug and ignition system |
| JP2020177855A (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | 国立大学法人 新潟大学 | Spark plug |
| JP7202002B2 (en) | 2019-04-22 | 2023-01-11 | 国立大学法人 新潟大学 | spark plug |
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