DE102013211749A1

DE102013211749A1 - Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE102013211749A1
Application number: DE102013211749.3A
Authority: DE
Inventors: Yuya Abe; Akimitsu Sugiura; Shinichi Okabe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2014-01-30
Also published as: US9267474B2; JP5901459B2; JP2014026754A; US20140026848A1

Abstract

In einer Zündvorrichtung ist ein Basisabschnitt einer Entladungskammer durch einen Abschnitt eines dielektrischen Mittelkörpers ausgebildet. Ein vorderer Abschnitt einer Masseelektrode und ein vorderer Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers ragen zu einer Verbrennungskammer eines Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors um eine vorbestimmte Höhe vor, die von einer oberen Abdeckungswand des Zylinderkopfes gemessen wird. Die vorbestimmte Höhe des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers, die zu der Innenseite des Zylinderkopfes vorragt, ist gleich oder höher als die vorbestimmte Höhe des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode, die zu der Innenseite des Zylinderkopfes vorragt. Die vorbestimmte Höhe des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode ist innerhalb eines Bereichs von 3 mm bis 25 mm.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zündvorrichtungen zum Ausführen einer Funkenzündung von Kraftstoff, die an einem Verbrennungsmotor montiert sind, der eine Charakteristik eines Zündungwiderstandes hat.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
In der Vergangenheit sind verschiedene Arten an hochgradig effizienten Verbrennungsmotoren mit einem hohen Leistungsvermögen und einer geringen NOx-Verbrennung entwickelt worden, die dazu in der Lage sind, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und eine Kohlendioxidreduktion auszuführen. Da er häufig eine hohe Verstärkung und Kompression mit einer geringen Konzentration an Kraftstoffgemischgas hat, hat ein derartiger hochgradig effizienter Verbrennungsmotor ein geringes Zündvermögen (oder hat eine Charakteristik eines Zündwiderstandes), wobei er durch einen Funken schwierig zu zünden ist. Um eine Verbrennung mit einer hohen Effizienz in einem derartigen Verbrennungsmotor mit einem geringen Zündvermögen, das heißt mit einer Charakteristik eines Zündwiderstandes, durch einen Funken auszuführen, ist es erforderlich, eine Zündvorrichtung vorzusehen, die eine schnelle Verbrennungsgeschwindigkeit mit einer überlegenen Zündfähigkeit hat.
Ein erstes Patentdokument des Standes der Technik, das offengelegte japanische Patent JP 2012-99303 A1 , offenbart ein Zündsystem, das aus einem Isolationsabschnitt, einer Mittelelektrode, einer Erdungselektrode, einer Plasmastrahlzündkerze, einer Entladungsenergiequelle und einem Energielieferabschnitt besteht. Der Isolationsabschnitt hat ein axiales Loch, das sich entlang einer axialen Richtung erstreckt. Die Mittelelektrode ist in dem axialen Loch des Isolationsabschnittes so eingeführt und angeordnet, dass ein vorderer Endabschnitt der Mittelelektrode in einer axialen Richtung an einer hinteren Seite des vorderen Endabschnitts des Isolationsabschnitts angeordnet ist. Die Erdungselektrode ist vor dem vorderen Endabschnitt des Isolationsabschnitts angeordnet. Die Mittelelektrode und die Erdungselektrode bilden einen Zwischenraum. Die Plasmastrahlzündkerze hat einen Aushöhlungsabschnitt, der durch eine Innenumfangsfläche des axialen Loches und eine vordere Endfläche der Mittelelektrode ausgebildet ist. Die Entladungsenergiequelle liefert eine elektrische Spannung zu dem Zwischenraum, der zwischen der Mittelelektrode und der Erdungselektrode ausgebildet ist. Der Energielieferabschnitt liefert elektrische Energie zu dem Zwischenraum. Die Entladungsenergiequelle liefert die elektrische Spannung zu dem Zwischenraum, um eine Funkenentladung zu erzeugen. Somit wird Plasma in dem Aushöhlungsabschnitt erzeugt, wenn die Entladungsenergiequelle elektrische Energie zu dem Aushöhlungsabschnitt liefert.
Da jedoch das in dem ersten Patentdokument des Standes der Technik offenbarte Zündsystem ein Plasma unter hoher Temperatur und unter hohem Druck als Zündquellen in dem Aushöhlungsabschnitt erzeugt, ist es schwierig zu vermeiden, dass die Mittelelektrode und die Erdungselektrode beschädigt und verschlechtert werden. Es ist daher bei einem derartigen herkömmlichen Zündsystem schwierig, seine Haltbarkeit für eine tatsächliche Anwendung zu verbessern, da die Entladung in einer kurzen Zeitspanne in einem Verbrennungsmotor, der das Zündsystem anwendet, wiederholt wird.
Um ein derartiges Problem des Standes der Technik zu vermeiden, hat ein zweites Patentdokument des Standes der Technik, das japanische offengelegte Patent JP 2009-121406 A , einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der mit einer Barriereentladungsvorrichtung ausgestattet ist, die dazu in der Lage ist, freie Radikale zu erzeugen, wodurch eine Elektrodenverschlechterung verhindert wird und die Zündfähigkeit verbessert wird.
Die Barrierenentladungsvorrichtung besteht aus einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode, einem dielektrischen Körper und einem Barriereentladungsabschnitt. Die erste Elektrode ist aus einem leitfähigen Material hergestellt, das an einem Zylinderkopf eines Zylinders montiert ist. Die zweite Elektrode ist so angeordnet, dass sie der ersten Elektrode zugewandt ist. Der dielektrische Körper ist aus entweder der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode ausgebildet. Wenn eine elektrische Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode geliefert wird, erzeugt der Barriereentladungsabschnitt freie Radikale in einem Kraftstoffgemischgas in dem Zylinder vor einer spontanen Zündung durch die Barriereentladung zwischen dem dielektrischen Körper und der Elektrode.
Der in dem zweiten Patentdokument des Standes der Technik offenbarte Verbrennungsmotor erzeugt ein Plasma, das sich nicht im Gleichgewicht befindet, durch die Barriereentladung und erzeugt freie Radikale in dem Kraftstoffgemischgas in dem Zylinder des Verbrennungsmotors vor der spontanen Zündung, um die Zündfähigkeit ohne eine Elektrodenverschlechterung zu verbessern.
Jedoch ist es für die herkömmliche Barriereentladungsvorrichtung, die in dem zweiten Patentdokument des Standes der Technik offenbart ist, schwierig, in sicherer Weise das Kraftstoffgas in dem Zylinder durch das Plasma, das sich nicht im Gleichgewicht befindet, während des gesamten Betriebs des Verbrennungsmotors zu zünden. Insbesondere wird, um den Kraftstoffverbrauch noch mehr zu verringern und die Zündfähigkeit zu verbessern, eine starke Gasströmung in der Verbrennungskammer des Zylinders erzeugt, um Luft und Kraftstoff, der in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, zwangsweise zu vermischen. Jedoch bläst die starke Gasströmung Plasma, das sich nicht im Gleichgewicht befindet, in der Verbrennungskammer des Zylinders weg und verteilt es, und es ist schwierig, den Flammenkern anwachsen zu lassen durch eine direkte Reaktion zwischen dem Plasma, das sich nicht im Gleichgewicht befindet, und dem Kraftstoffgemischgas.
Da darüber hinaus die Entladungskammer entfernt von der Verbrennungskammer zu dem Verbrennungsmotorkopf in einer derartigen herkömmlichen Barriereentladungsvorrichtung ausgebildet ist, wird nicht immer ein erzeugtes Plasma, das sich nicht im Gleichgewicht befindet, mit einer hohen Effizienz bei der Zündung angewendet.
Da darüber hinaus die herkömmliche Barriereentladungsvorrichtung einen Aufbau hat, bei dem ein Basisabschnitt der Entladungskammer durch einen Teil eines Unterbringungsgehäuses ausgebildet ist, an dem der dielektrische Mittelkörper fixiert ist, hat die Entladungskammer eine hohe Kühlfähigkeit. Die Entladungskammer mit dem vorstehend erläuterten Aufbau bewirkt einen Energieverlust. Dies ist ein Problem.
Zusammenfassung
Daher soll eine Zündvorrichtung geschaffen werden, die eine überlegene Zündfähigkeit und eine hohe Haltbarkeit bei an einem Verbrennungsmotor montierter Zündvorrichtung selbst dann hat, wenn die Zündvorrichtung an einem Verbrennungsmotor montiert ist, der eine Charakteristik eines Zündwiderstandes hat. Die Zündvorrichtung ist dazu in der Lage, Plasma, das sich nicht im Gleichgewicht befindet, (Niedrigtemperaturplasma) mit einer hohen Elektronentemperatur und einer geringen Molekulartemperatur in einer Entladungskammer zu erzeugen, wenn eine elektrische Spannung mit einer hohen Frequenz innerhalb eines spezifischen Frequenzbereichs zu der Entladungskammer eine spezifische Zeitspanne lang geliefert wird. Die Zündvorrichtung erzeugt einen Flammenkern in der Entladungskammer und lässt ihn schnell anwachsen durch die Verwendung des Plasmas, das sich nicht im Gleichgewicht befindet, und sieht den erzeugten Flammenkern bei dem Kraftstoffgemischgas in einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors vor, um die Verbrennung des Kraftstoffgemischgases auszuführen.
Ein Ausführungsbeispiel schafft eine Zündvorrichtung, die an einem Verbrennungsmotor montierbar ist, der eine Verbrennungskammer hat, in der eine kräftige Strömung eines Kraftstoffgases erzeugt wird. Die Zündvorrichtung hat eine Mittelelektrode, einen dielektrischen Mittelkörper, ein Unterbringungsgehäuse, eine Erdungselektrode (Masseelektrode), eine Hochfrequenzenergiequelle und eine Entladungskammer. Die Mittelelektrode hat eine längliche Form. Der dielektrische Mittelkörper hat eine zylindrische Form mit einem Basisabschnitt, der die Mittelelektrode bedeckt. Das Unterbringungsgehäuse hat eine zylindrische Form, die den elektrischen Mittelkörper umgibt. Die Erdungselektrode hat eine Ringform, die an einem vorderen Abschnitt des Unterbringungsgehäuses ausgebildet ist. Die Erdungselektrode ist von der Mittelelektrode durch den dielektrischen Mittelkörper elektrisch isoliert. Die Erdungselektrode ragt zu einer Innenseite der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors um eine vorbestimmte Höhe H₁₂₀ vor. Ein vorderer Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers ragt zu der Innenseite der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors um eine vorbestimmte Höhe H₁₁₀ des dielektrischen Mittelkörpers vor. Die vorbestimmte Höhe H₁₁₀ ist gleich wie oder größer als die vorbestimmte Höhe H₁₂₀ der Erdungselektrode. Die Hochfrequenzenergiequelle liefert eine hohe elektrische Spannung mit einer vorbestimmten Frequenz eine vorbestimmte Zeitspanne lang zwischen der Mittelelektrode und dem vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode. Die Entladungskammer hat ungefähr eine zylindrische Form, die zwischen dem dielektrischen Mittelkörper und der Erdungselektrode ausgebildet ist. Die Entladungskammer hat einen Basisabschnitt, der durch zumindest einen Teil des dielektrischen Mittelkörpers ausgebildet ist. Eine Streamerentladung wird in der Entladungskammer ausgeführt, um nicht im Gleichgewicht befindliches Plasma zu erzeugen, und das erzeugte nicht im Gleichgewicht befindliche Plasma reagiert mit dem Kraftstoffgemischgas in der Entladungskammer und zum Zünden des Kraftstoffgases in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors.
Eine leitfähige Lage ist innerhalb eines vorbestimmten Bereiches an einer Oberfläche des dielektrischen Mittelkörpers so ausgebildet, dass der dielektrische Mittelkörper an dem Unterbringungsgehäuse durch die Anwendung einer Elastizität der leitfähigen Lage anhaftet.
Da der Basisabschnitt der Entladungskammer in der Zündvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel durch einen Teil des dielektrischen Mittelkörpers ausgebildet ist, ist es möglich, zu verhindern, dass der in der Entladungskammer erzeugte Flammenkern ausgeblasen wird, und einen Energieverlust zu verringern im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall, bei dem der Basisabschnitt der Entladungskammer durch einen Teil des Unterbringungsgehäuses ausgebildet ist, das aus einem Metall mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt ist.
Des Weiteren ist es, da die leitfähige Lage innerhalb eines vorbestimmten Bereiches an einer Oberfläche des dielektrischen Mittelkörpers ausgebildet ist, möglich, die Adhäsion zwischen dem dielektrischen Mittelkörper und dem Unterbringungsgehäuse beizubehalten durch die Anwendung der Elastizität der leitfähigen Lage, und das Auftreten einer Entladung in dem Bereich mit Ausnahme der Entladungskammer zu verhindern.
Da darüber hinaus sowohl der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode als auch der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers zu der Innenseite der Verbrennungskammer des Zylinderkopfes vorragen, kollidiert das Kraftstoffgas, das mit einer hohen Geschwindigkeit in der Verbrennungskammer strömt, mit der Erdungselektrode, die in die Verbrennungskammer vorragt, wenn der Flammenkern erzeugt wird durch ein Reagieren des nicht im Gleichgewicht stehenden Plasmas mit dem Kraftstoffgemischgas in der Verbrennungskammer. Dieser Aufbau ermöglicht es, zu vermeiden, dass das Kraftstoffgas, das mit einer hohen Geschwindigkeit strömt, den erzeugten Flammenkern ausbläst, indem der vordere Abschnitt der Erdungselektrode vorhanden ist, der zu der Innenseite der Verbrennungskammer vorragt. Des Weiteren ist es möglich, den erzeugten Flammenkern mit dem Kraftstoffgemischgas miteinander zu vermischen durch die Anwendung eines Wirbels, der vor der Erdungselektrode erzeugt wird, das heißt an einer stromabwärtigen Seite der Erdungselektrode. Dieser Aufbau sorgt für ein schnelles Wachstum und eine schnelle Ausbreitung des erzeugten Flammenkerns.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend in beispielartiger Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt einen Querschnitt eines Teils eines dielektrischen Mittelkörpers, der in der Zündvorrichtung 1 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
3 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer herkömmlichen Zündvorrichtung 1z als ein erstes Vergleichsbeispiel.
4 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer herkömmlichen Zündvorrichtung 1y als ein zweites Vergleichsbeispiel.
5 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer herkömmlichen Zündvorrichtung 1x als ein drittes Vergleichsbeispiel.
6 zeigt eine Ansicht von Versuchsergebnissen im Hinblick auf Unterschiede bei den Wirkungen und Charakteristika der Zündvorrichtung zwischen dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dem ersten bis dritten Vergleichsbeispiel.
7A zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1a als eine erste Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7B zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1b als eine zweite Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7C zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1c als eine dritte Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7D zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1d als eine vierte Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7E zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1e als eine fünfte Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7F zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1f als eine sechste Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der nachstehend dargelegten Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder äquivalente Bauteile in sämtlichen Darstellungen.
Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist die Zündvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und sind Abwandlungen unter Bezugnahme auf die 1 und 7A bis 7F beschrieben.
Die Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel hat eine überlegene Zündfähigkeit und eine hohe Haltbarkeit, sodass sie bei verschiedenen Arten an Verbrennungsmotoren etc. angewendet wird. Jene Verbrennungsmotoren haben Charakteristika eines Zündwiderstandes, eine hochgradige Verstärkungsfunktion, ein hochgradige Kompressionsfunktion, eine hochgradige EGR-Funktion, eine hohe Effizienz und eine geringe NOx-Produktion während eines Magerverbrennungsmodus.
Nachstehend ist ein Aufbau der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 erläutert. 1 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie dies in 1 gezeigt ist, weist die Zündvorrichtung 1 eine Mittelelektrode 10 in ungefähr einer Stabform, einen dielektrischen Mittelkörper 11 und ein Unterbringungsgehäuse 12 auf, das ungefähr eine zylindrische Form hat. Der dielektrische Mittelkörper 11 bedeckt einen vorderen Endabschnitt 100 der Mittelelektrode 10. Der dielektrische Mittelkörper 11 hat ungefähr eine zylindrische Form mit einem Basisabschnitt. Ein vorderer Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 ist zu der Außenseite der Zündvorrichtung 1 freigelegt. Das Unterbringungsgehäuse 12 bedeckt den Außenumfang des dielektrischen Mittelkörpers 11.
Eine elektronische Steuervorrichtung (ECU) 3 erfasst den gegenwärtigen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors 5 und instruiert eine Energiequelle 2 mit hoher Leistung dahingehend, dass eine hohe Energieleistung mit einer vorbestimmten Frequenz (innerhalb eines Bereichs von 15 kHz bis 50 MHz) eine vorbestimmte Zeitspanne lang zu der Zündvorrichtung 1 auf der Basis des erfassten Betriebszustands des Verbrennungsmotors 5 geliefert wird. Wenn die hohe Energieleistung zu der Zündvorrichtung 1 geliefert wird, wird ein nicht im Gleichgewicht befindliches Plasma an einem vorderen Endabschnitt der Zündvorrichtung 1 erzeugt, und ein Anfangsflammenkern (Initialflammenkern) wird durch die Reaktion des erzeugten nicht im Gleichgewicht befindlichen Plasmas und einem Kraftstoffgemischgas in einer Verbrennungskammer 51 des Verbrennungsmotors 5 erzeugt.
Die Mittelelektrode 10 ist aus einem hochgradig elektrisch leitfähigen Material hergestellt, das eine Form hat, die sich in seiner axialen Richtung erstreckt, das heißt eine längliche Form. Genauer gesagt besteht die Mittelelektrode 10 aus einem vorderen Abschnitt 100 der Mittelelektrode 10, einem Verbindungsabschnitt 101, einem Schaftabschnitt 102 und einem Endabschnitt 103.
Der vordere Abschnitt 100 der Mittelelektrode 10 ist aus einem Gemisch aus einer Nickellegierung, die eine überlegene Wärmewiderstandsfunktion hat, und einem hochgradig leitfähigen Material wie beispielsweise Kupfer hergestellt. Um mit Leichtigkeit die Mittelelektrode 10 herzustellen, werden der Vorderabschnitt 100 der Mittelelektrode 10 und der Schaftabschnitt 102 unabhängig hergestellt. Der vordere Abschnitt 100 der Mittelelektrode 10 ist mit dem Schaftabschnitt 102 durch den Verbindungsabschnitt 101 elektrisch verbunden. Der Endabschnitt 103 ist mit der Energiequelle 2 mit hoher Leistung elektrisch verbunden, die extern von der Zündvorrichtung 1 angeordnet ist.
2 zeigt einen Querschnitt eines Teils eines dielektrischen Mittelkörpers 11 in der Zündvorrichtung 1 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Der dielektrische Mittelkörper 11 ist aus einem dielektrischen Material hergestellt, das eine hohe Wärmewiderstandsfunktion hat, wie beispielsweise Alumina (Aluminiumoxid) und Zirkonia (Zirkoniat). Der dielektrische Mittelkörper 11 hat ungefähr eine zylindrische Form mit dem Basisabschnitt. Wie dies in 2 gezeigt ist, besteht der dielektrische Mittelkörper 11 aus einem vorderen Endabschnitt 110, einem Vorderendseitenflächenabschnitt 111, einem Basisabschnitt 112 der Entladungskammer 130, einem Elektrodenstützabschnitt 113, einem Abschnitt 114 mit vergrößertem Durchmesser, einem Kopfabschnitt 115, Mittelelektrodendurchdringungsabschnitten 116 und 118 und einer Elektrodenarretierfläche 117. Eine leitfähige Lage 170 ist so ausgebildet, dass sie einen vorbestimmten Bereich einer Außenumfangsfläche des dielektrischen Mittelkörpers 11 bedeckt. Die leitfähige Lage 170 ist an der Außenumfangsfläche des dielektrischen Mittelkörpers 11 durch die Anwendung von bekannten Verfahren gebildet, wie beispielsweise ein Drucken eines leitfähigen Films, ein Plattieren, ein Metallfoliepaste-Auftragen, ein chemisches Dampfauftragen (CVD), ein physikalisches Dampfauftragen (PVD), etc.
Der vordere Endabschnitt 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11 ist in dem Inneren einer Verbrennungskammer 51 des Verbrennungsmotors 5 so angeordnet, dass eine obere Fläche des vorderen Endabschnitts 110 zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vorragt und eine vorbestimmte Länge des vorderen Endabschnitts 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11 in dem Innenraum der Verbrennungskammer 51 freigelegt ist. Ein konkreter Aufbau des vorderen Endabschnitts 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11, der der Verbrennungskammer 51 zugewandt ist, ist nachstehend erläutert.
Eine Entladungskammer 130 ist zwischen dem dielektrischen Mittelkörper 11 und dem Unterbringungsgehäuse 12 ausgebildet. Genauer gesagt ist, wie es in 2 gezeigt ist, die Entladungskammer 130 zwischen dem Vorderendseitenflächenabschnitt 111 des dielektrischen Mittelkörpers 11 und dem Basisabschnitt 112 der Entladungskammer 130 ausgebildet. Das heißt der Basisabschnitt 112 der Entladungskammer 130 ist dem vorderen Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 zugewandt.
Der Abschnitt 114 mit dem größeren Durchmesser ist so ausgebildet, dass der Durchmesser des dielektrischen Mittelkörpers 11 zu der Richtung des Außendurchmessers hin vergrößert ist. Die Zündvorrichtung 1 ist an dem Verbrennungsmotor 5 fixiert, indem das Unterbringungsgehäuse 12 in einer vertikalen Richtung durch ein Abdichtelement mit einer ungefähr ringartigen Form befestigt ist. Das heißt, wie dies in 1 gezeigt ist, ein vorbestimmter Bereich, der den Abschnitt 114 mit dem vergrößerten Durchmesser aufweist, ist an der Innenumfangsfläche des Unterbringungsgehäuses 12 befestigt unter Verwendung der Elastizität einer leitfähigen Lage 170.
Abdichtelemente 160 und 161 sind aus einem bekannten Abdichtelement, wie beispielsweise Metalldichtungen und geformtem Pulver (Formpulver) hergestellt. Das geformte Pulver ist aus Talkum etc. hergestellt und hat ungefähr eine zylindrische Form. Die Abdichtelemente 160 und 161 sehen eine Luftdichtheit für die Entladungskammer 130 vor.
Der Kopfabschnitt 115 des dielektrischen Mittelabschnitts 11 ist zu der Außenseite von dem distalen Endabschnitt des Unterbringungsgehäuses 12 freigelegt. Der Kopfabschnitt 115 des dielektrischen Mittelabschnitts 11 ist von der Mittelelektrode 10 elektrisch isoliert, um eine Entladung zwischen dem Endabschnitt 103 der Mittelelektrode 10 und dem Unterbringungsgehäuse 12 zu vermeiden. Es ist möglich, dass der Kopfabschnitt 115 des dielektrischen Mittelkörpers 11 eine gewellte Form als eine unebene (ungleichmäßige) Form hat, bei der konvexe Abschnitte und konkave Abschnitte abwechselnd ausgebildet sind. Dies ermöglicht ein Verlängern der Länge und der Fläche des Isolationsabschnitts. Das heißt, dieser Aufbau ermöglicht es, das Auftreten einer Entladung zwischen dem Endabschnitt 103 der Mittelelektrode 10 und dem Unterbringungsgehäuse 12 zu verhindern. Die Mittelelektrode 10, die eine längliche Form hat, ist in den Innenraum der Mittelelektrodendurchdringungsabschnitte 116 und 118 eingeführt, und der Verbindungsabschnitt 101 der Mittelelektrode 10 ist durch die Elektrodenarretierfläche 117 arretiert und fixiert.
Das Unterbringungsgehäuse 12 hat ungefähr eine zylindrische Form und ist aus bekannten Metallmaterialien wie beispielsweise Eisen, Nickel, rostfreier Stahl oder dergleichen hergestellt.
Das Unterbringungsgehäuse 12 weist einen vorderen Endabschnitt einer Erdungselektrode 120, einen zylindrisch geformten Abschnitt 121, einen Schraubabschnitt 122, einen Arretierabschnitt 123, einen Befestigungsabschnitt 124, einen hexagonal geformten Abschnitt 125 etc. auf. Der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode 121 hat ungefähr eine Ringform. Ein Abschnitt mit einer vorbestimmten Länge des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120 ist zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 hin freigelegt. Die Entladungskammer 130 ist zwischen dem zylindrisch geformten Abschnitt 121 und dem dielektrischen Mittelkörper 11 ausgebildet. Die Zündvorrichtung 1 ist an dem Zylinderkopfabschnitt 50 des Verbrennungsmotors 5 durch den Schraubabschnitt 122 fixiert. Der Arretierabschnitt 123 stützt den Abschnitt 114 mit dem vergrößerten Durchmesser des dielektrischen Mittelkörpers 11. Der Abschnitt 114 mit dem vergrößerten Durchmesser des dielektrischen Mittelkörpers 11 ist an dem Befestigungsabschnitt 124 durch die Abdichtelemente 160 und 161 befestigt und fixiert. Der Schraubabschnitt ist durch den hexagonal geformten Abschnitt 125 befestigt.
Da die Zündvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das den vorstehend beschriebenen Aufbau hat, thermisches Plasma während der Entladung nicht erzeugt, werden sich die Elektroden kaum verschlechtern, und es ist nicht immer erforderlich, spezifische Materialien mit überlegenen Wärmewiderstand, wie beispielsweise Iridium etc. anzuwenden. Das heißt es ist ausreichend, die üblichen Materialien auszuwählen und anzuwenden, die bei der Herstellung allgemeiner Zündkerzen Verwendung finden.
Die Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel hat die folgende strukturelle Beziehung.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat die Mittelelektrode 10 eine Länge L₁₀₀, hat der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 eine Länge L₁₁₀ und hat die Entladungskammer 130 eine Länge L₁₃₀. Die Länge L₁₀₀ der Mittelelektrode 10 und die Länge L₁₃₀ des dielektrischen Mittelkörpers 11 werden von dem Basisabschnitt 112 der Entladungskammer 130 gemessen, das heißt von dem vorderen Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11, der der Entladungskammer 130 zugewandt ist.
Des Weiteren hat die Erdungselektrode 120 eine Höhe H₁₂₀, die ein Abstand zwischen einer Abdeckinnenwand der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfabschnitts 50 und einer oberen Fläche des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120 ist. Die obere Fläche des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120 ragt zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vor. Der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 hat eine Höhe H₁₁₀, die ein Abstand zwischen der Abdeckungsinnenwand der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfabschnittes 50 und einer oberen Fläche des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11 ist. Die obere Fläche des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11 ragt zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vor. 1 zeigt die Höhe H₁₂₀ der Erdungselektrode 120 und die Höhe H₁₁₀ des dielektrischen Mittelkörpers 11.
Insbesondere wird für den vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode bevorzugt, dass er die Höhe H₁₂₀ zumindest innerhalb eines Bereiches von 3 mm bis 25 mm hat, das heißt nicht weniger als 3 mm und nicht mehr als 25 mm.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 eine Höhe H₁₁₀ hat, die zumindest die gleiche oder nicht weniger als die Höhe H₁₂₀ der Erdungselektrode 120 ist.
Wenn der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode 120, der zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vorragt, die Höhe H₁₂₀ von weniger als 3 mm hat, wird es schwierig, die Kraftstoffgasströmung in der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfabschnitt 50 des Verbrennungsmotors 5 schwach zu gestalten. Wenn in diesem Fall die Kraftstoffgasströmung durch einen Öffnungsabschnitt des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120 tritt, wird eine starke Ansaugkraft erzeugt, und die erzeugte starke Ansaugkraft bläst einen Anfangsflammenkern aus. Dies verschlechtert den Zündeffekt der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Wenn andererseits der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode 120, der zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vorragt, die Höhe H₁₂₀ von mehr als 25 mm hat, unterstützt dies die Kraftstoffgasströmung und führt diese zu dem vorderen Endabschnitt der Zündvorrichtung 1, und zu einer Erhöhung der Ansaugkraft von nicht im Gleichgewicht stehendem Plasma, das in der Entladungskammer 130 von der Entladungskammer 130 erzeugt wird, zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfabschnittes 50. Dann vermindert dieses Phänomen die Funktion der Zündfähigkeit.
Wenn des Weiteren die Höhe H₁₁₀ des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11 nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, verkürzt dieser Aufbau ein Intervall D_GP1 zwischen einer oberen Fläche des Kolbens 12 und der oberen Fläche des vorderen Endabschnitts 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11. Dies bewirkt eine Möglichkeit dahingehend, dass eine Entladung zwischen dem vorderen Endabschnitt 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11 und dem Kolben 52 ermöglicht wird, aufgrund des Erzeugens einer starken Strömung an Kraftstoffgas zwischen ihnen. Dadurch wird das erzeugte nicht im Gleichgewicht stehende Plasma in der Verbrennungskammer ausgebreitet, bevor ein Flammenkern durch das nicht im Gleichgewicht stehende Plasma erzeugt wird.
Um dieses Phänomen zu vermeiden, wird bevorzugt, die HöheH₁₁₀ des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11 so zu bestimmen, dass der Abstand D_GP1 größer als ein Abstand D_GP2 ist, wobei der Abstand D_GP1 von der oberen Fläche des vorderen Endabschnitts 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11 und der oberen Fläche des Kolbens 52 am oberen Totpunkt gemessen wird, und der Abstand D_GP2 von der oberen Fläche des vorderen Endabschnitts 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11 und dem vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode 120 gemessen wird. Das heißt der Abstand D_GP2 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: D_GP2 = (øID₁₂₀ – øID₁₁₀)/2, wobei øID₁₂₀ einen Innendurchmesser der Erdungselektrode zeigt und øID₁₁₀ einen Außendurchmesser des dielektrischen Mittelkörpers 11 zeigt.
Wenn im Übrigen die Höhe H₁₂₀ des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120, der zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vorragt, größer ist als die Höhe H₁₁₀ des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11, werden elektrische Felder um die obere Fläche des vorderen Endabschnitts 100 der Mittelelektrode 10 herum konzentriert, und dies zerstört die elektrische Isolation des dielektrischen Mittelkörpers 11, und als ein Ergebnis ergibt sich eine Möglichkeit dahingehend, dass eine Bogenentladung zwischen dem vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode 120 und dem vorderen Endabschnitt 100 der Mittelelektrode 10 erzeugt wird.
Um jegliche Erzeugung der Bogenentladung zwischen dem vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode 120 und dem vorderen Endabschnitt 100 der Mittelelektrode 10 zu vermeiden, wird bevorzugt, eine Beziehung zu erfüllen, bei der die Länge L₁₀₀ des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11 geringer ist als die Länge L₁₃₀ der Entladungskammer 130. Dieser Aufbau ermöglicht ein Konzentrieren der elektrischen Felder an der oberen Seite des vorderen Endabschnitts der Mittelelektrode 100 und ein mit Leichtigkeit bewirktes Erzeugen einer Entladung um den Öffnungsabschnitt an dem vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode 120 herum. Zusätzlich zu dieser Beziehung wird vorzugsweise eine Beziehung von H₁₁₀ (L₁₁₀) > H₁₂₀ erfüllt, bei der der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 länger ist als der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode 120, und der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 näher zu dem Kolben 52 ist als der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode 120. Darüber hinaus werden die Beziehung von H₁₁₀ (L₁₁₀) > H₁₂₀ und die Länge L₁₀₀ des vorderen Endabschnitts 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11 und der Höhe H₁₂₀ des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120 so bestimmt, dass vermieden wird, dass die elektrische Isolation des vorderen Endabschnitts 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11 zerstört wird.
Des Weiteren hat, wie dies in 1 gezeigt ist, die Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Aufbau, bei dem die Länge L₁₃₀ der Entladungskammer 130 nicht mehr als 10 mm beträgt, wobei die Länge L₁₃₀ der Entladungskammer 130 von dem vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode 120 zu dem Basisabschnitt 112 der Entladungskammer 130 gemessen wird, das heißt zu dem vorderen Abschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11. Dieser Aufbau der Zündvorrichtung 1 ermöglicht es, ein Kraftstoff-Gas-Gemisch in der Verbrennungskammer 51 unter Verwendung des erzeugten nicht im Gleichgewicht stehenden Plasmas, das in der Entladungskammer 130 erzeugt wird, mit einer hohen Effizienz zu zünden aufgrund des optionalen Begrenzens und Anwendens der Länge L₁₃₀ der Entladungskammer 130.
Da die Erdungselektrode 120 die Kraftstoffgasströmung in der Verbrennungskammer 150 begrenzt, ergibt sich eine schwache Ansaugkraft, die den Flammenkern, der in der Entladungskammer 130 erzeugt wird, zu der Innenseite der Verbrennungskammer 130 heraussaugt. Dem gemäß ist, wenn die Länge L₁₃₀ der Entladungskammer den Wert 10 mm überschreitet, der außerhalb des optimalen Bereichs der Länge L₁₃₀ der Entladungskammer 130 ist, der durch die vorliegende Erfindung definiert ist, es schwierig, für das Zünden das nicht im Gleichgewicht stehende Plasma zu verwenden, das an der Innenseite der Entladungskammer 130 erzeugt wird, das heißt an einem tiefen Abschnitt, der eine Seite des Basisabschnitts 112 der Entladungskammer 130 ist, der dem vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers zugewandt ist. Dies bewirkt einen Energieverlust während der Zündung und der Verbrennung.
Die Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel hat einen solchen Aufbau, bei dem die obere Fläche des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11 eine flache Form hat, und ein Außenumfang des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers 11 hat eine gerundete Form. Dieser Aufbau ermöglicht es, zu verhindern, dass eine Bogenentladung zwischen dem vorderen Endabschnitt 110 des dielektrischen Körpers 11 und dem vorderen Endabschnitt der Erdungselektrode 120 erzeugt wird, um eine sogenannte Streamerentladung in einem Bereich nahe des Öffnungsabschnitts des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120 herbeizuführen, und um schnell das Kraftstoffgemischgas und die Streamerentladung reagieren zu lassen, wobei der Öffnungsabschnitt des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode 120 die Verbrennungskammer 50 des Zylinderkopfes 50 schließt.
Da andererseits ein Oberteil eines vorderen Endabschnitts eines dielektrischen Mittelkörpers einer herkömmlichen Zündvorrichtung eine Kugeloberfläche hat, wird eine Streamerentladung an einem tiefen Abschnitt eines Bereiches zwischen der Außenumfangsfläche des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers und einem vorderen Endabschnitt einer Erdungselektrode mit Leichtigkeit erzeugt, obwohl dieser Aufbau die Erzeugung einer Bogenentladung verhindert. Dies verursacht einen Entladungsenergieverlust in der Nähe eines Basisabschnitts einer Entladungskammer.
Die Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet die Energiequelle 2 mit hoher Leistung, die hohe Energieleistung wie beispielsweise eine hochfrequente elektrische Spannung innerhalb eines Frequenzbereichs von 15 kHz bis 50 MHz liefert. Wenn sie die hochfrequente elektrische Spannung innerhalb eines Frequenzbereichs von 15 kHz bis 50 MHz, die von der Energiequelle 2 mit hoher Leistung geliefert wird, empfängt, erzeugt die Zündvorrichtung 1 ein nicht im Gleichgewicht befindliches Plasma ohne Erzeugen von irgendeinem thermischen Plasma.
Wenn die Energiequelle 2 mit hoher Leistung zu der Zündvorrichtung 1 Energie liefert, Energie mit einer vorbestimmten Frequenz, das heißt eine hochfrequente elektrische Spannung, wird nicht im Gleichgewicht befindliches Plasma in der Entladungskammer 130 in der Zündvorrichtung 1 erzeugt, und das erzeugte nicht im Gleichgewicht stehende Plasma reagiert direkt mit dem Kraftstoffgemischgas, das in die Entladungskammer 130 eingeleitet wird, um einen Anfangsflammenkern zu erzeugen. In diesem Fall wird, da der Basisabschnitt 112 der Entladungskammer 130 durch einen Abschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 ausgebildet ist, ermöglicht, einen Kaltwärmeverlust im Vergleich zu dem Fall zu vermeiden, bei dem der Endabschnitt der Entladungskammer aus Metall hergestellt ist.
Des Weiteren ist die leitfähige Lage 170 so ausgebildet, dass sie einen vorbestimmten Bereich der Außenumfangsfläche des dielektrischen Mittelkörpers 11 bedeckt, in welchem der dielektrische Mittelkörper 11 durch das Unterbringungsgehäuse 12 gestützt ist, und die Fläche des dielektrischen Mittelkörpers 11 und die Innenumfangsfläche des Unterbringungsgehäuses 12 sind durch die leitfähige Lage 170 aneinander geheftet. Wenn die Energiequelle 2 mit hoher Leistung die hochfrequente elektrische Spannung zwischen der Mittelelektrode 10 und dem Unterbringungsgehäuse 12 liefert, ermöglicht dieser Aufbau, dass verhindert wird, dass eine Entladung in den Bereichen mit Ausnahme der Fläche des dielektrischen Mittelkörpers 11 und der Fläche des Unterbringungsgehäuses 12 auftritt, die der Entladungskammer 130 zugewandt sind. Dies kann einen Energieverlust der Zündvorrichtung 1 unterdrücken.
Darüber hinaus der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode 120 in den Innenraum der Verbrennungskammer 51 vorragt, bläst das in die Verbrennungskammer 51 strömende Kraftstoffgas nicht den erzeugten Flammenkern, und der erzeugte Flammenkern wird an dem vorderen Endabschnitt der Zündvorrichtung 1 gehalten. Dies unterstützt die Verbrennung des Kraftstoffgases und der Frischluft, die in die Verbrennungskammer eingeleitet werden. Dieser Aufbau ermöglicht es, ein stabiles Anwachsen des erzeugten Flammenkerns zu garantieren und ein stabiles Zünden für den Verbrennungsmotor, der die Charakteristika eines Zündwiderstands hat, zu verwirklichen.
Zusammenfassend hat die Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau die folgenden Wirkungen (A), (B) und (C).

(A) Es ist möglich, zu verhindern, dass der in der Entladungskammer 130 erzeugte Flammenkern ausgeblasen wird, und ein Energieverlust kann verringert werden.
(B) Die leitfähige Lage 170 ist innerhalb eines vorbestimmten Bereichs an einer Oberfläche, des dielektrischen Mittelkörpers 11, das heißt zwischen dem dielektrischen Mittelkörper 11 und dem Unterbringungsgehäuse 12 ausgebildet. Dieser Aufbau ermöglicht es, das Anhaften zwischen dem dielektrischen Mittelkörper 11 und dem Unterbringungsgehäuse 12 beizubehalten unter Verwendung einer Elastizität der leitfähigen Lage, und das Auftreten einer Entladung wird verhindert, die in dem Bereich außer der Entladungskammer erzeugt wird.
(C) Der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode 120 und der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 ragen zu dem Innenraum der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfes 50 vor. Dieser Aufbau ermöglicht es, zu vermeiden, dass Kraftstoffgas mit einer hohen Geschwindigkeit 130 strömt und zwar durch das Vorhandensein des vorderen Abschnitts der Erdungselektrode 120, und zu vermeiden, dass der in der Entladungskammer 130 erzeugte Flammenkern durch das mit einer hohen Geschwindigkeit strömende Kraftstoffgas ausgeblasen wird. Des Weiteren ermöglicht dies, den erzeugten Flammenkern und das Kraftstoffgemischgas miteinander zu vermischen unter Verwendung eines Wirbels, der vor der Erdungselektrode 120, das heißt an einer stromabwärtigen Seite der Erdungselektrode 120 erzeugt wird. Dieser Aufbau ermöglicht es, ein schnelles Anwachsen und Ausbreiten des erzeugten Flammenkerns in der Entladungskammer 130 zu schaffen.

Nachstehend ist ein Verbrennungsmotor beschrieben, der die Zündvorrichtung 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet.
Ein derartiger Verbrennungsmotor ist bekannt, der zumindest aus einem sich hin und her bewegenden Motor besteht, der einen zylindrisch geformten Zylinder (der in den Zeichnungen weggelassen ist), den Zylinderkopf 50, der den zylindrisch geformten Zylinder bedeckt, einen Einlassabschnitt 501, ein Einlassventil 502, einen Auslassabschnitt (Abgasabschnitt) 503 und ein Auslassventil (Abgasventil) 504 aufweist. Der Einlassabschnitt 501 gestaltet die Verbrennungskammer 51 an der oberen Fläche des Kolbens 52, der so gestützt ist, dass er sich vertikal in dem Zylinder bewegt. Das Einlassventil 502 öffnet und schließt den Einlassabschnitt 501. Das Auslassventil 504 öffnet und schließt den Auslassabschnitt 503.
Die ECU 3 berechnet die Verbrennungsmotorlast des Verbrennungsmotors auf der Basis eines Drucks, der durch einen (nicht gezeigten) Einlassdrucksensor erfasst wird. Die ECU 3 berechnet des Weiteren eine Drehzahl, die von einem Drehwinkel und einem (nicht gezeigten) Sensor übertragen wird, und einen Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors auf der Basis der berechneten Drehzahl des Verbrennungsmotors. Die ECU 3 befiehlt einem Kraftstoffeinspritzventil das Einspritzen einer vorbestimmten Menge an Kraftstoffeinspritzung bei einem vorbestimmten Zeitpunkt und befiehlt der Energiequelle 2 mit hoher Leistung eine Lieferung einer vorbestimmten hochfrequenten elektrischen Spannung mit einer vorbestimmten hohen Frequenzwelle zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, um ein nicht im Gleichgewicht befindliches Plasma in der Entladungskammer 130 zu erzeugen. Als ein Ergebnis wird dadurch das Kraftstoffgemischgas in der Verbrennungskammer 150 gezündet.
Darüber hinaus können die Verbrennungsmotoren unter Verwendung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verschiedene Arten an Kraftstoff, Benzin, Dieselkraftstoff, Gaskraftstoff usw. anwenden.
Erstes Vergleichsbeispiel
Nachstehend ist eine erste herkömmliche Zündvorrichtung 1z als ein erstes Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3 zeigt einen Querschnitt eines Abschnitts der ersten herkömmlichen Zündvorrichtung 1z als das erste Vergleichsbeispiel.
Die erste herkömmliche Zündvorrichtung 1z ist die herkömmliche Vorrichtung, die in dem ersten Patentdokument des Standes der Technik offenbart ist, und hat einen Aufbau, bei dem ein Elektrodenstützabschnitt 113z eines dielektrischen Mittelkörpers 11z durch einen Arretierabschnitt 123z eines Unterbringungsgehäuses 12z durch ein Abdichtelement 116z gestützt und arretiert wird. Des Weiteren bildet ein vorderer Endabschnitt des Arretierabschnittes 123z einen Basisabschnitt 126z in der Entladungskammer 130z. Des Weiteren sind sowohl ein Vorderendabschnitt 110z des dielektrischen Mittelkörpers 11z als auch der vordere Endabschnitt der Erdungselektrode (Masseelektrode) 120z ungefähr so angeordnet, dass sie eine flache Fläche mit der Innenwandfläche des Zylinderkopfes 50 in der herkömmlichen Zündvorrichtung 1z gestalten. Das heißt, wie dies aus 3 deutlich hervorgeht, die herkömmliche Zündvorrichtung 1z hat einen Aufbau, bei dem sowohl der vordere Endabschnitt 110z des dielektrischen Mittelkörpers 11z als auch der vordere Endabschnitt der Masseelektrode 120z nicht zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vorragen.
Darüber hinaus ist die Länge der Entladungskammer 130z in der herkömmlichen Zündvorrichtung 1z beträchtlich länger als die Länge L₁₃₀ der Entladungskammer in der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Wenn die Energiequelle 2 mit hoher Leistung eine hochfrequente elektrische Spannung mit einer vorbestimmten Frequenz zu der herkömmlichen Zündvorrichtung 1z liefert, wird eine Streamerentladung in der Entladungskammer 130z erzeugt, und nicht im Gleichgewicht stehendes Plasma wird dadurch erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Flammenkern durch die Reaktion des Kraftstoffgemischgases in der Entladungskammer 130z erzeugt. Jedoch ist der Basisabschnitt 126z der Entladungskammer 130z durch einen Abschnitt des Unterbringungsgehäuses 12z in der herkömmlichen Zündvorrichtung 1z ausgebildet. Dieser Aufbau erhöht den Kaltwärmeverlust, da der Basisabschnitt 126z der Entladungskammer 130z ein Abschnitt des Unterbringungsgehäuses 12z ist, der aus einem hochgradig leitfähigen Metall mit hochgradigen thermischen leitfähigen Charakteristika hergestellt ist, im Vergleich zu den Basisabschnitt 112 der Entladungskammer 130, der durch einen Abschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 in der Zündvorrichtung 1 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.
Wenn darüber hinaus Kraftstoffgas durch die Fläche des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode (Erdungselektrode 120z) tritt, wird nicht in Gleichgewicht befindliches Plasma in starkem Maße zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 herausgesaugt, und als ein Ergebnis wird das nicht im Gleichgewicht befindliche Plasma zu einem Bereich in der Verbrennungskammer 51 verteilt, der von dem vorderen Endabschnitt der Zündvorrichtung 1z entfernt ist, bevor der Flammenkern durch die Reaktion des erzeugten nicht im Gleichgewicht befindlichen Plasmas und des Kraftstoffgemischgases erzeugt wird.
Dem gemäß ergibt sich keine Volumenzündung durch eine direkte Reaktion zwischen dem nicht im Gleichgewicht befindlichen Plasma und dem Kraftstoffgemischgas in der herkömmlichen Zündvorrichtung 1z als das erste Vergleichsbeispiel. Dem gemäß verwendet die herkömmliche Zündvorrichtung 1z das nicht im Gleichgewicht befindliche Plasma als ein Zündungsunterstützungsmaterial lediglich zum Verbessern der Verbrennungsherbeiführung durch eine Verwendung einer Konfessionszündung oder Funkenzündung.
Zweites Vergleichsbeispiel
Nachstehend ist eine zweite herkömmliche Zündvorrichtung 1y als ein zweites Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
4 zeigt einen Querschnitt eines Teils der herkömmlichen Zündvorrichtung 1y als das zweite Vergleichsbeispiel.
In einem Aufbau der zweiten herkömmlichen Zündvorrichtung 1y, die in 4 gezeigt ist, ragt ein vorderer Abschnitt 110y des dielektrischen Mittelkörpers 11y zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 vor, wobei sich dieser Aufbau von dem Aufbau der ersten herkömmlichen Zündvorrichtung 1z unterscheidet, die in 3 gezeigt ist. Im Übrigens ist der Basisabschnitt 126z der Entladungskammer 130y ein Teil des Unterbringungsgehäuses 12y, das heißt aus einem Material hergestellt, aus welchem das Unterbringungsgehäuse 11y gebildet ist. Eine obere Fläche des vorderen Endabschnitts der Erdungselektrode (Masseelektrode) 120z und eine Innenumfangsfläche des Zylinderkopfes 50 bilden ungefähr die gleiche Fläche wie bei dem Aufbau der in 3 gezeigten ersten herkömmlichen Zündvorrichtung 1z.
In dem Aufbau der zweiten herkömmlichen Zündvorrichtung 1y, die in 4 gezeigt ist, kollidiert die Kraftstoffgasströmung mit dem vorderen Endabschnitt 110y des dielektrischen Mittelkörpers 110y, und das Kraftstoffgas strömt dann entlang einer Längsrichtung des vorderen Endabschnitts 110y des dielektrischen Mittelkörpers 110y. Als ein Ergebnis wird ein Wirbel an einer stromabwärtigen Seite des vorderen Endabschnitts 110y des dielektrischen Mittelkörpers 11y erzeugt.
Da jedoch das Kraftstoffgas in der Verbrennungskammer 51 strömt und mit dem vorderen Endabschnitt 110y des dielektrischen Mittelkörpers 110y kollidiert, wird das Kraftstoffgas zu einer starken Gasströmung und strömt mit einer hohen Geschwindigkeit entlang der Längsrichtung des vorderen Endabschnitts 110y des dielektrischen Mittelkörpers 110y. Darüber hinaus wird der Wirbel dadurch erzeugt, und der erzeugte Wirbel des Kraftstoffgases erzeugt eine starke Saugkraft, da der erzeugte Wirbel direkt das Innere der Entladungskammer 130y beeinflusst. Als ein Ergebnis wird nicht in Gleichgewicht stehendes Plasma, das in dem Innenraum der Entladungskammer 130y erzeugt wird, in starkem Maße zu dem Innenraum der Verbrennungskammer 150 herausgesaugt. Da somit das erzeugte nicht im Gleichgewicht stehende Plasma von dem Innenraum der Entladungskammer 130y herausgebracht wird, unterstützt dies nicht das Anwachsen des Flammenkerns in der Entladungskammer 130y.
Drittes Vergleichsbeispiel
Nachstehend ist eine herkömmliche Zündvorrichtung 1x als ein drittes Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 zeigt einen Querschnitt eines Teils der herkömmlichen Zündvorrichtung 1x als das dritte Vergleichsbeispiel.
In einem Aufbau der in 5 gezeigten dritten herkömmlichen Zündvorrichtung 1x ragen ein vorderer Endabschnitt 110 des dielektrischen Mittelkörpers 11x und der vordere Endabschnitt der Masseelektrode 120 zu der Innenseite der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfes 50 vor. Damit das Volumen einer Entladungskammer 31x abnimmt, ist ein Basisabschnitt 126x der Entladungskammer 130x aus einem Teil des Unterbringungsgehäuses 12x ausgebildet, das aus Metall hergestellt ist. Das heißt der Basisabschnitt 126x der Entladungskammer 130x ist ein Teil des Unterbringungsgehäuses 12x, das heißt ein vorderer Abschnitt des Unterbringungsgehäuses 12x.
Als ein Ergebnis ermöglicht dieser in 5 gezeigte Aufbau, dass vermieden wird, dass Kraftstoffgas in das Innere der Verbrennungskammer 51 strömt und dass erzeugtes nicht im Gleichgewicht stehendes Plasma mit dem Kraftstoffgemischgas in der Entladungskammer 130x direkt reagiert, und dass eine Volumenzündung in der Entladungskammer 130 ausgeführt wird.
Da jedoch ein Phänomen eines thermischen Saugvorgangs an dem Basisabschnitt 126x der Entladungskammer 130x, das heißt an dem vorderen Abschnitt des Unterbringungsgehäuses 12x, verursacht wird, sieht dieser Aufbau ein langsames Anwachsen eines Flammenkerns in der Entladungskammer 130x vor.
Versuchsergebnisse
Nachstehend sind die Effekte und Charakteristika der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
6 zeigt die Versuchsergebnisse im Hinblick auf Unterschiede bei den Effekten und Charakteristika bei der Zündvorrichtung zwischen dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel und dem ersten bis dritten Vergleichsbeispiel, die in den 3, 4 und 5 gezeigt sind.
Während eines Verbrennungsmotorbanktests strömte Kraftstoffgas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 10 m/s in einem Zylinder, und die Bedingungen des Ausbreitens und des Anwachsens des Flammenkerns nach dem Entladen wurden unter Verwendung einer Kamera photographiert. Das Ausbreiten und das Anwachsen des Flammenkerns wurden in der Zündvorrichtung des Ausführungsbeispiels und des ersten bis dritten Vergleichsbeispiels erzeugt.
6 zeigt eine Änderung eines Bereichs des erzeugten Flammenkerns gemäß der verstrichenen Zeit. Um eine Verbrennungsgeschwindigkeit deutlich aufzuzeigen, wurden in dem Verbrennungsmotorbanktest eher eine untere Temperatur und ein unterer Druck in der Verbrennungskammer verwendet als eine Temperatur und ein Druck, die tatsächlich bei Verbrennungsbedingung eines gewöhnlichen Verbrennungsmotors angewendet werden.
Als die Versuchsergebnisse wurde ein Flammenkern schnell in der Entladungskammer der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel erzeugt im Vergleich zu den anderen Beispielen, das heißt dem ersten bis dritten Vergleichsbeispielen.
Andererseits war, obwohl die Volumenzündung durch das nicht im Gleichgewicht stehende Plasma in dem dritten Vergleichsbeispiel erzeugt wurde, die Anwachsgeschwindigkeit des Flammenkerns geringer als jene des Ausführungsbeispiels. Des Weiteren hatten das erste und zweite Vergleichsbeispiel eine unstabile Zündung, das heißt sie führten eine Volumenzündung unter Verwendung von nicht im Gleichgewicht stehenden Plasma nicht aus.
Verschiedene Abwandlungen
Nachstehend sind eine erste bis sechste Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 7A bis 7F beschrieben.
In jeder Abwandlung der ersten bis sechsten Abwandlung ist der Endabschnitt 112 der Entladungskammer 130a durch einen Teil des dielektrischen Mittelkörpers 11 wie bei dem Aufbau der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgebildet. Dieser Aufbau der Zündvorrichtung, wie er bei der ersten bis sechsten Abwandlung der Fall ist, ermöglicht es, die gleichen Effekte (A), (B), und (C) der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel zu erlangen. Die Effekte (A), (B) und (C) sind wie folgt:

(A) Es ist möglich, zu verhindern, dass ein in der Entladungskammer erzeugter Flammenkern ausgeblasen wird, um einen Energieverlust zu verringern.
(B) Die leitfähige Lage 170 ist innerhalb eines vorbestimmten Bereichs auf einer Fläche des dielektrischen Mittelkörpers 11, das heißt zwischen dem dielektrischen Mittelkörper 11 und dem Unterbringungsgehäuse ausgebildet. Dieser Aufbau ermöglicht es, das Anhaften zwischen dem dielektrischen Mittelkörper 11 und dem Unterbringungsgehäuse beizubehalten durch die Verwendung der Elastizität der leitfähigen Lage, und zu verhindern, dass Entladungen in einem anderen Bereich außer der Entladungskammer erzeugt werden.
(C) Der vordere Endabschnitt der Masseelektrode 120 und der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers 11 ragen zur der Innenseite der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfes 50 vor. Dieser Aufbau ermöglicht es, zu vermeiden, dass Kraftstoffgas mit einer hohen Geschwindigkeit in der Entladungskammer strömt, aufgrund des Vorhandenseins des vorderen Abschnittes der Masseelektrode 120, und zu vermeiden, dass der in der Entladungskammer erzeugte Flammenkern durch das Kraftstoffgas ausgeblasen wird, das mit einer hohen Geschwindigkeit strömt. Des Weiteren wird dadurch ermöglicht, dass der erzeugte Flammenkern und das Kraftstoffgemischgas miteinander unter Verwendung eines Wirbels vermischt werden, der vor der Masseelektrode 120 erzeugt wird, das heißt an einer stromabwärtigen Seite der Masseelektrode 120. Dieser Aufbau ermöglicht es, ein schnelles Anwachsen und Ausbreiten des erzeugten Flammenkerns in der Entladungskammer vorzusehen.

7A zeigt einen Querschnitt eines Teils der Zündvorrichtung 1a als die erste Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
In dem Aufbau der Zündvorrichtung 1a als die erste Abwandlung des Ausführungsbeispiels, das in 7A gezeigt ist, hat die Entladungskammer 130a eine geneigte Ebene TP₁. Das heißt ein Durchmesser der Entladungskammer 130a nimmt allmählich von dem Basisabschnitt 112 zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer 130a zu. Das heißt die Entladungskammer 130a hat eine abgeschrägte Form von dem vorderen Abschnitt zu dem Basisabschnitt 112 der in 7A gezeigten Entladungskammer 130a. Das Volumen (oder die Querschnittsfläche) der Entladungskammer 130a nimmt von dem Basisabschnitt 112 zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer 130a allmählich zu. Dieser Aufbau ermöglicht es, mit Leichtigkeit einen in der Entladungskammer 130a erzeugten Flammenkern mit Kraftstoffgemischgas zu vermischen, und als ein Ergebnis ein schnelles Anwachsen des erzeugten Flammenkerns zu erreichen.
7B zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1b als eine zweite Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
In dem Aufbau der Zündvorrichtung 1b als die zweite Abwandlung des Ausführungsbeispiels, die in 7B gezeigt ist, hat die Entladungskammer 130b eine abgeschrägte Fläche TP₂. Das heißt ein Durchmesser der Entladungskammer 130b nimmt von dem Basisabschnitt 112 zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer 130b allmählich ab. Das heißt die Entladungskammer 130a hat eine abgeschrägte Form von dem Basisabschnitt 112 zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer 130b, die in 7B gezeigt ist. Das Volumen (oder die Querschnittsfläche) der Entladungskammer 130b nimmt von dem Basisabschnitt 112 zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer 130b allmählich ab. Dieser Aufbau ermöglicht es, weiter zu verhindern, dass in der Entladungskammer 130b erzeugte Flammenkerne durch das Kraftstoffgas ausgeblasen werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein schnelles Anwachsen des in der Entladungskammer 130b erzeugten Flammenkerns zu erreichen.
7C zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1c als eine dritte Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
In dem Aufbau der Zündvorrichtung 1c als die dritte Abwandlung des Ausführungsbeispiels, die in 7C gezeigt ist, hat eine Außenumfangsfläche des vorderen Abschnittes der Masseelektrode 120c eine abgeschrägte Fläche TP₃ derart, dass ein Durchmesser des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode 120c zu der Oberseite des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode 120c allmählich abnimmt. Dieser Aufbau ermöglicht es, entlang einer spezifizierten Richtung das Kraftstoffgas in der Verbrennungskammer 51 des Zylinderkopfes 50, das um den vorderen Endabschnitt 120c der Masseelektrode herum strömt, zu führen. Dies ermöglicht es, den erzeugten Flammenkern und das Kraftstoffgemischgas schnell zu vermischen. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein schnelles Anwachsen des erzeugten Flammenkerns zu erzielen.
7D zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1d als eine vierte Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
In dem Aufbau der Zündvorrichtung 1d als die vierte Abwandlung des Ausführungsbeispiels, die in 7D gezeigt ist, sind ein oder mehrere vorragende Abschnitte LB an der Innenwandfläche der Entladungskammer 130d ausgebildet. Das heißt jeder der vorragenden Teile LB ist an der Innenwandfläche der Entladungskammer 130d so ausgebildet, dass jeder vorragende Teil LB zu der Innenseite der Entladungskammer 130d vorragt. Dieser Aufbau ermöglicht es, elektrische Felder an der Oberseite jedes vorragenden Teils LB zu konzentrieren und die Energieeffizienz zu erhöhen, wenn ein Flammenkern in der Entladungskammer 130d erzeugt wird.
7E zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1e als eine fünfte Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
In dem Aufbau der Zündvorrichtung 1e als die fünfte Abwandlung des Ausführungsbeispiels, die in 7E gezeigt ist, ist eine abgeschrägte Fläche TP₄ an der oberen Fläche ausgebildet, das heißt an dem vorderen Randteil des vorderen Endabschnittes 120e der Masseelektrode. Ein Durchmesser der abgeschrägten Fläche TP₄ nimmt von dem Basisteil zu dem oberen Teil des vorderen Randes des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode 120e allmählich ab. Dieser Aufbau ermöglicht es, mit Leichtigkeit elektrische Felder an dem vorderen Rand des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode 120e zu konzentrieren, und einen Flammenkern an dem vorderen Randteil der Erdungselektrode zu erzeugen, an dem frische Luft in die Verbrennungskammer 52 des Zylinderkopfes 50 geliefert wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein schnelles Anwachsen des erzeugten Flammenkerns zu erreichen.
7F zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Zündvorrichtung 1f als eine sechste Abwandlung der Zündvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
In dem Aufbau der Zündvorrichtung 1f als die sechste Abwandlung des Ausführungsbeispiels, die in 7F gezeigt ist, ist eine abgeschrägte Fläche TP₅ an der Innenseite des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode 120f ausgebildet. Ein Durchmesser der abgeschrägten Fläche TP₅ nimmt zu dem oberen Abschnitt des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode 120f allmählich ab.
Dieser Aufbau ermöglicht es, mit Leichtigkeit elektrische Felder an dem Rand des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode 120f zu konzentrieren.
Zusätzlich zu diesem Merkmal ist es möglich, mit Leichtigkeit Kraftstoffgasgemisch in der Verbrennungskammer des Zylinderkopfes zu der Innenseite der Entladungskammer 130f einzuleiten und einen Flammenkern in dem Bereich zu erzeugen, an dem Frischluft in die Verbrennungskammer des Zylinderkopfes geliefert wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein schnelles Anwachsen des erzeugten Flammenkerns zu erreichen.
Es ist möglich, die Zündvorrichtungen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e und 1f auf der Basis von verschiedenen Bedingungen eines Verbrennungsmotors zu wählen, der die Zündvorrichtung verwendet, wie beispielsweise eine Strömung eines Kraftstoffgases in einen Zylinder, eine Montageposition, an der die Zündvorrichtung montiert wird, einen mit einer Innenbohrung versehener Verbrennungsmotor, der die Zündvorrichtung verwendet, etc.
Während spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben sind, sollte für Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Abwandlungen und Alternativen gegenüber jenen Einzelheiten im Lichte der Gesamtlehren der Offenbahrung entwickelt werden können. Demgemäß sollen die spezifischen Anordnungen lediglich als veranschaulichend gelten und nicht auf den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkt sein, der sich gänzlich aus den beigefügten Ansprüchen und deren sämtlicher Äquivalente ergibt.
In der Zündvorrichtung ist der Basisabschnitt der Entladungskammer durch einen Abschnitt des dielektrischen Mittelkörpers ausgebildet. Der vordere Abschnitt der Masseelektrode und der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers ragen zu der Verbrennungskammer des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors um eine vorbestimmte Höhe vor, die von der oberen Abdeckungswand des Zylinderkopfes gemessen wird. Die vorbestimmte Höhe des vorderen Endabschnitts des dielektrischen Mittelkörpers, die zu der Innenseite des Zylinderkopfes vorragt, ist gleich oder höher als die vorbestimmte Höhe des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode, die zu der Innenseite des Zylinderkopfes vorragt. Die vorbestimmte Höhe des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode ist innerhalb eines Bereichs von 3 mm bis 25 mm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012-99303 A1 [0003]
JP 2009-121406 A [0005]

Claims

Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) montierbar ist, der eine Verbrennungskammer (52) aufweist, in der eine Kraftstoffgasströmung erzeugt wird, mit: einer Mittelelektrode (10) mit einer länglichen Form; einem dielektrischen Mittelkörper (11) mit einer zylindrischen Form mit einem Basisabschnitt, der die Mittelelektrode (10) bedeckt; einem Unterbringungsgehäuse (12) mit einer zylindrischen Form, der den dielektrischen Mittelkörper (11) bedeckt; einer Masseelektrode (120, 120a bis 120f) mit einer Ringform, die an einem vorderen Abschnitt des Unterbringungsgehäuses (12) ausgebildet ist, wobei die Masseelektrode (120, 120a bis 120f) von der Mittelelektrode (10) durch den dielektrischen Mittelkörper (11) elektrisch isoliert ist, und die Masseelektrode (120, 120a bis 120f) zu einer Innenseite der Verbrennungskammer (51) des Verbrennungsmotors (5) um eine vorbestimmte Höhe (H₁₂₀) vorragt, und ein vorderer Endabschnitt (110) des dielektrischen Mittelkörpers (11) zu der Innenseite der Verbrennungskammer (51) des Verbrennungsmotors (5) um eine vorbestimmte Höhe (H₁₁₀) vorragt, die gleich wie oder größer als die vorbestimmte Höhe (H₁₂₀) der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) ist; einer Hochfrequenzenergiequelle (2), die so aufgebaut ist, dass sie eine vorbestimmte Zeitspanne lang eine hohe elektrische Spannung mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen der Mittelelektrode (10) und dem vorderen Endabschnitt der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) liefert; und einer Entladungskammer (130, 130a bis 130f) mit ungefähr einer zylindrischen Form, die zwischen dem dielektrischen Mittelkörper (11) und der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) ausgebildet ist, wobei die Entladungskammer (130, 130a bis 130f) einen Basisabschnitt (112) hat, der durch zumindest einen Teil des dielektrischen Mittelkörpers (11) ausgebildet ist, und eine Streamerentladung in der Entladungskammer (130, 130a bis 130f) ausgeführt wird, um ein nicht in Gleichgewicht stehendes Plasma zu erzeugen, wobei das erzeugte nicht im Gleichgewicht stehende Plasma mit Kraftstoffgemischgas in der Entladungskammer (130, 130a bis 130f) reagiert, und das Kraftstoffgas in der Verbrennungskammer (51) des Verbrennungsmotors (50) gezündet wird.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei eine leitfähige Lage (170) innerhalb eines vorbestimmten Bereiches an einer Oberfläche des dielektrischen Mittelkörpers (11) so ausgebildet ist, dass der dielektrische Mittelkörper (11) an dem Unterbringungsgehäuse (12) unter Verwendung der Elastizität der leitfähigen Lage (170) anhaftet.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei der dielektrische Mittelkörper (11) aus zumindest einer Nickellegierung und Kupfer als ein hochgradig leitfähiges Material hergestellt ist.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 2, wobei die leitfähige Lage (170) eine Lage ist, die aus einem der Folgenden ausgebildet ist: Drucken eines leitfähigen Filmes, Plattieren, Auftragen von Metallfolienpaste, chemisches Dampfauftragen und physikalisches Dampfauftragen.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei die Masseelektrode (120, 120a bis 120f) eine Höhe (H₁₂₀) hat, die einen Abstand zwischen einer Abdeckungsinnenwand der Verbrennungskammer (51) eines Zylinderkopfabschnittes (50) des Verbrennungsmotors (5) und einer oberen Fläche des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) ist, und der vordere Endabschnitt des dielektrischen Mittelkörpers (11) eine Höhe (H₁₁₀) hat, die ein Abstand zwischen der Abdeckungsinnenwand der Verbrennungskammer (51) des Zylinderkopfabschnittes (50) und einer oberen Fläche des vorderen Endabschnittes des dielektrischen Mittelkörpers (11) ist, und die Höhe (H₁₂₀) des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode (120) innerhalb eines Bereichs von 3 bis 25 mm ist.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei eine Höhe (H₁₁₀) des vorderen Endabschnittes des dielektrischen Mittelkörpers (11) so bestimmt ist, dass ein Abstand (D_GP1) größer ist als ein Abstand (D_GP2), wobei die Höhe (H₁₁₀) einen Abstand zwischen einer Abdeckungsinnenwand der Verbrennungskammer (51) des Zylinderkopfabschnittes (50) und einer oberen Fläche des vorderen Endabschnittes des dielektrischen Mittelkörpers (11) anzeigt, wobei der Abstand (D_GP1) von einer oberen Fläche des vorderen Endabschnittes (110) des dielektrischen Mittelkörpers (11) und einer oberen Fläche des Kolbens (52) in dem Zylinderkopf (51) an einem oberen Totpunkt gemessen wird, und der Abstand (D_GP2) von der oberen Fläche des vorderen Endabschnittes (110) des dielektrischen Mittelkörpers (11) und dem vorderen Endabschnitt der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) gemessen wird, und der Abstand (D_GP2) ausgedrückt wird durch die Gleichung (D_GP2 = ØID₁₂₀ – ØID₁₁₀)/2, wobei ØID₁₂₀ einen Innendurchmesser der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) angibt und ØID₁₁₀ einen Außendurchmesser des dielektrischen Mittelkörpers (11) angibt.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei eine Länge (L₁₃₀) der Entladungskammer (130, 130a bis 130f) nicht größer als 10 mm ist, wobei die Länge (L₁₃₀) der Entladungskammer (130, 130a bis 130f) von dem vorderen Endabschnitt der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) zu dem Basisabschnitt (112) der Entladungskammer (130, 130a bis 130f) bestimmte wird.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei eine obere Fläche des vorderen Endabschnittes des dielektrischen Mittelkörpers (11) eine flache Form hat, und ein Außenumfang des vorderen Endabschnittes des dielektrischen Mittelkörpers (11) eine gerundete Form hat.
Zündvorrichtung (1, 1a bis 1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei die Hochfrequenzenergiequelle (2) eine vorbestimmte Zeitspanne lang eine hohe elektrische Spannung mit einer vorbestimmten Frequenz innerhalb eines Bereiches von 15kHz bis 50mHz zwischen der Mittelelektrode (10) und dem vorderen Endabschnitt der Masseelektrode (120, 120a bis 120f) liefert.
Zündvorrichtung (1a), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (50) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei die Entladungskammer (130a) eine geneigte Ebene (TP₁) hat, ein Durchmesser der Entladungskammer (130a) von dem Basisabschnitt (112) zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer (130a) allmählich zunimmt, und eine Querschnittsfläche der Entladungskammer (130a) von dem Basisabschnitt (112) zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer (130a) allmählich zunimmt.
Zündvorrichtung (1b), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei die Entladungskammer (130b) eine abgeschrägte Fläche (TP₂) hat, ein Durchmesser der Entladungskammer (130b) von dem Basisabschnitt (112) zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer (130b) allmählich abnimmt, und eine Querschnittsfläche der Entladungskammer (130b) von dem Basisabschnitt (112) zu dem vorderen Abschnitt der Entladungskammer (130b) allmählich abnimmt.
Zündvorrichtung (1c), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei die Entladungskammer (130c) eine Außenumfangsfläche des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode (120c) hat, und eine abgeschrägte Fläche (TP₃) derart hat, dass der Durchmesser des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode (120c) zu einer Oberseite des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode (120c) allmählich abnimmt.
Zündvorrichtung (1d), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei eine Vielzahl an vorragenden Abschnitten an einer Innenwandfläche der Entladungskammer (130d) ausgebildet sind.
Zündvorrichtung (1e), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei die Entladungskammer (130e) eine abgeschrägte Fläche (TP₄) hat, die an einer oberen Fläche des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode (120e) ausgebildet ist, und ein Durchmesser der abgeschrägten Fläche (TP₄) von einem Basisabschnitt zu einem oberen Abschnitt des vorderen Randteils des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode (120e) allmählich abnimmt.
Zündvorrichtung (1f), die an einem Verbrennungsmotor (5) mit einer Verbrennungskammer (52) montierbar ist, gemäß Anspruch 1, wobei die Entladungskammer (130f) eine abgeschrägte Fläche (TP₅) hat, die an einer Innenseite des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode (120f) ausgebildet ist, und ein Durchmesser der abgeschrägten Fläche (TP₅), zu einem oberen Abschnitt des vorderen Endabschnittes der Masseelektrode (120f) allmählich abnimmt.