JP2003187944A

JP2003187944A - 電流ピーキング点火プラグ

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Publication number: JP2003187944A
Application number: JP2001402564A
Authority: JP
Inventors: Louis S Camilli; エスカミーリルイス
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-07-04
Also published as: CA2365138C; CA2365138A1; BRPI0107046B1; US6329743B1; BR0107046A; EP1320159A1

Abstract

(57)【要約】【課題】非常に低抵抗及びインダクタンスを有する点
火プラグ、及び電気スパーク火花電流をピークにさせる
よう適切に形成され且つ電気的に寸法決めされた容量性
手段を提供する【解決手段】本発明はトランス立上り時間に失われる
電気エネルギを効率的に吸収するように構成され、エネ
ルギーの蓄え及び放出方法に関する。非常に低抵抗及び
インダクタンスを示し、多側方放電陰極を有し、一体容
量性要素を採用する。本体は容量性要素の陰極板として
役立つ円筒形延長部を有する。陽極は容量性要素の陽極
板として役立ち、容量性要素の陰極板内で延び、一端は
ピストン運動に対し垂直面で２つ以上の陰極と火花チャ
ネルを形成する。成形可能な誘電材料は陽極板と容量性
要素の陰極板との間を完全に満たし、外側絶縁体として
も役立つ。２組の対向する容量性板を提供する変形実施
形態が又説明される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、点火プラグに関
し、特に、多側方放電陰極及び点火トランスの立ち上が
り時間の間通常失われる電気エネルギーを効率的に吸収
するように構成された本体を有する点火プラグ、電気エ
ネルギーを蓄える方法、及び、火花発生の第１の数ナノ
秒の間蓄えられたエネルギーを放出する方法に関する。

【従来の技術】

【０００２】内燃機関内で燃料を燃焼させるための、よ
り一般には点火プラグとして説明される点火装置を作る
多くの様々な試みがあった。点火回路では、点火装置の
効率を増大させるように設計された多くの装置が、これ
らの点火装置の背後にあった。設計されてきた。より効
率的な点火装置を作る試み、又は点火装置の効率を増大
させる試みは、電極及び又は電極間隔、点火回路と並列
接続のキャパシター／コンデンサー、又は、高電圧点火
パルスを断続する装置の修正例を有する従来の点火プラ
グとして説明することができる。これらの試みは、火花
発生の力学に或る程度まで影響を及ぼすけれども、これ
らは、不必要に複雑、高価及び非効率である。

【０００３】バウア（Ｂａｕｒ）に対して付与された米
国特許第３，６８３，２３２号は、火花電力を増加させ
るように設計された点火プラグキャップを開示してい
る。キャップは、未知量の内部静電容量を有している。
キャパシターの大きさを知ることなく、電力の増加を決
定することは不可能であり、特許請求の範囲に記載され
た如き高静電容量のキャパシターは、実際上、点火電圧
を激減させ、ミスファイアを引き起こし、エンジンの運
転を止めてしまうことが非常に起こり得る。バウアの装
置は、内燃機関に一般的に見られるものより、出力エネ
ルギーが著しく高い点火装置を必要とする。

【０００４】ミュラー（Ｍｕｌｌｅｒ）らに対して付与
された米国特許第４，７５１，４３０号は、点火プラグ
穴に深く配置された点火プラグに取付けられた、点火ト
ランスと同軸の蓄電コンデンサーを有する点火プラグコ
ネクターを開示する。そのような装置は、バウアの場合
と同じ理由で、エンジンを止めてしまうことがある。

【０００５】グリスウォルド（Ｇｒｉｓｗｏｌｄ）らに
対して付与された米国特許第５，２７２，４１５号で
は、方法はミュラーら及びバウアと異なるが、コンデン
サーを点火プラグの点火回路と並列に挿入する目的は、
ミュラーら及びバウアと同じ関心事を引き起し、且つ過
度な無線周波数障害（ＲＦＩ：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕ
ｅｎｃｙＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）のさらなる問題
を引き起こす。１９９０年代に製造された車両では、現
在の条件に基づいてエンジン機能を監視し且つ修正する
ためにマイクロプロセッサーの使用が増加している。こ
れらのマイクロプロセッサーは、ＲＦＩ放射に非常に敏
感であり、これらのマイクロプロセッサーは、リンギン
グ容量放電の周波数がマイクロプロセッサーの作動周波
数と同じ範囲で起こるので、誤動作をし、又は故障す
る。

【０００６】ラックス（ＬＵＸ）に対して付与された米
国特許第１，１４８，１０６号は、抵抗を点火プラグギ
ャップで減少させる多点火プラグギャップと組合わせ
て、点火プラグの陽極に配列されたコンデンサーの追加
によって、点火プラグの動作を改善することを開示す
る。点火プラグギャップの抵抗は、単一ギャップにして
も多ギャップにしても、ギャップでの圧力及び、点火プ
ラグの陽極と陰極の間の距離に直接関係する。多電極の
場合は、点火プラグギャップの抵抗は、最も近い陽極と
陰極の間の距離に依存する。一対の対向電極間の「サイ
レント」容量性放電は、その一対の電極間の抵抗を効果
的に減じ、点火火花は、電離が起こらない異なる一対で
なく、その一対の電極間で発生する。ラックスでは、
「サイレント」放電による燃料混合物から離れた火花ギ
ャップでの抵抗の減少は、点火するのに存在する燃料を
有し又は有しないかもしれない「サイレント」の対の電
極で火花を強制的に発生させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、非常
に低い抵抗及びインダクタンスを有する改良された点火
プラグが、燃料混合物の燃焼を起こすために内燃機関用
に提供される。点火プラグの本体は、点火トランスの立
ち上がり時間の間通常失われる電気エネルギーを効果的
に吸収するためと、そのような電気エネルギーを蓄える
ためと、蓄えたエネルギーを火花発生の最初の数ナノセ
カンドの間電極ギャップを横切って放電するための容量
性要素を有する。

【課題を解決するための手段】

【０００８】点火プラグは、内燃機関のシリンダーヘッ
ドに見られるように在来の点火プラグ穴にねじ込まれる
ように構成された、鉄又は鋼の本体を有する。本体は、
容量性要素の陰極板として役立つ円筒形延長部を有す
る。本体は、多陰極を備える。本体はさらに、点火プラ
グの内部部分を形成する陽極を更に有する。陽極の一端
は、ピストンの運動に垂直な平面に、２つ又はそれ以上
の陰極とスパークチャネルを形成する。陽極の他端は、
抵抗要素によって在来設計の高電圧点火ケーブルに接続
される。陽極は又、容量性要素の陽極板として役立つ。
陽極は円筒形であり、容量性要素の陰極板内で点火プラ
グの本体の中心に延びる。陽極は、点火プラグを点火装
置に接続する抵抗要素を受け入れる。成形可能な誘電材
料が、点火プラグの長さにわたって陽極板と容量性要素
の陰極板との間の空間を完全に満たす。

【０００９】発明の主な目的は、非常に低い抵抗及びイ
ンダクタンスを有する点火プラグ、及び電気スパーク火
花放電の電流をピークにさせるように適切に形成され且
つ電気的に寸法決めされた容量性手段を提供することに
ある。発明の他の目的は、無線周波数妨害の放射を防ぎ
且つ非常に低い抵抗の点火ケーブルの使用を見込んでい
る抵抗要素をスパーク放電回路の外側に有する点火プラ
グを提供することにある。発明の他の目的は、一定長さ
の火花チャネルをピストンの頂に露出させるように設計
されたスパーク電極形態を有する点火プラグを提供する
ことにある。

【００１０】本発明のさらなる目的は、クーロン効果に
よる電極材料の摩耗を減ずる電極形状を有する点火プラ
グを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、
コンパクトであり且つ所要の容量性要素を依然として維
持しながら、シリンダーヘッドの上に非常に小さい空間
を要求する変形点火プラグ設計を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、コロナの発生及びケーブル
と点火プラグの本体との間のスパークの不意の発生によ
るエネルギー損失を防止する、高電圧点火ケーブルを点
火プラグに接続する変形手段を提供することにある。本
発明の他の目的及び利点は、当業者には、添付図面と関
連してなされる以下の説明から、より明らかになるであ
ろう。

【００１１】明細書に組み込まれ且つ該明細書の一部を
形成する添付図面は、本発明の実施形態を例示し、説明
と共に、発明の原理を説明するのに役立つ。

【発明の実施の形態】

【００１２】今、図を参照すると、より詳細には図１を
参照すると、在来設計の点火プラグより長い、本発明に
よる点火プラグ１が示されている。点火プラグの本体２
は、設計が在来型である。本体は、点火プラグに一般的
に使用される鉄、鋼又は他の導電性材料で作ることがで
きる。１インチ、７／８インチ、１３／１６インチ、３
／４インチ、５／８インチ及び他の一般の仕様の取付六
角体を利用してもよい。ねじ部分５及び座６も、在来型
である。ねじは、１８ｍｍ、１４ｍｍ、１２ｍｍ又は１
０ｍｍであるのがよく、座は、テーパー状形式かワッシ
ャー形式のどちらかであるのがよい。絶縁体３は、６０
Ｋｖまでの点火パルスに対して高電圧絶縁をなすセラミ
ック、ガラス又はポリマーのような任意適当な絶縁材料
のもので良い。抵抗コネクター４は、形状が在来の点火
プラグに見られるコネクターと同様な中実のコネクター
として示されているが、前記コネクターは又、４ｍｍね
じポストとして設けられても良い。設計が在来のコネク
ターと同様であるが、本発明の抵抗コネクターは、以下
でさらに述べるように材料及び機能が異なる。

【００１３】火花ギャップ９は、火花チャネルがシリン
ダーのピストンの運動平面から位置９０度に回転させら
れているので、在来型ではない。さらに、通常の単一陰
極の代わりに、２つ又はそれ以上の陰極７がある。これ
は、クーロン効果による電極材料の損失を減らすのに必
要である。

【００１４】今、図２を参照すると、容量性要素を、軸
線方向断面で見ることができる。円筒形陰極板１０は本
体２の延長部である。円筒形陽極板８は又、陽極であ
る。誘電性絶縁体１１は、中心電極が火花ギャップ９で
露出されているところを除き、円筒形陰極板１０の内側
で、円筒形陽極板８を完全に包んで示されている。

【００１５】誘電性絶縁体１１の誘電率Ｄｃは、点火プ
ラグの設計に重要である。陰極板１０と陽極板８との間
の間隔は、絶縁材料のＤｃ及び板１０及び板８の長さと
関連して、本発明の点火プラグの静電容量を決定する。
自動車製造者によって現在提供されるような、点火装置
の最適な静電容量は、非常に小さい静電容量である８０
乃至１２０ピコファラドである。絶縁体のために選ばれ
た材料は、本体の延長部分の長さを指図する。誘電率が
大きければ大きい程、本体の延長部分の長さは短い。好
ましくは、例えば、４．５の誘電率を有する液晶ポリマ
ー系（ＬＣＰ）の誘導体を使用すると、本発明の点火プ
ラグの静電容量は、次の公式によって予め決定すること
ができる。即ち、静電容量は、定数（１．４１２２）に
材料の誘電率（Ｄｃ：ＬＣＰの場合４．５）を掛け、そ
れに、陰極板１０の内径を陽極板８の外径で割った商の
自然対数で割り、さらに最も短い板の長さを掛けた結果
に等しい。８０ピコファラドのコンデンサーとなるため
に、値は次のように計算される。静電容量＝((1.4122)×(4.5))／(ＮＬｏｇ((0.320／0.250))) ＝6.35490/0.24686＝25.74292 計算結果の25.74292は、インチ当たりの静電容量であ
る。もしそのような装置が８０ピコファラドの静電容量
を有するものであるとすると、最も短い板の長さは３．
１１インチ長さでなければならない。ＬＣＰより大きい
誘電率を有するＫａｐｔｏｎ^TMのような材料の選択によ
り、本体の延長部分の長さがより短くなる。ＬＣＰ及び
Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）は又、各々、円筒形陰極板１
０の内側で円筒形陽極板８を完全に囲むように成形され
るので、望ましい誘電材料である。多くの他の適当な誘
電材料は、そのような成型適性を欠く。

【００１６】誘電材料の選択では、誘電率だけでなく、
材料の規定電圧に耐える能力である絶縁耐力も考慮する
ことが重要である。材料のこの特性は、単位ミル（ｍｉ
ｌ）当たりの電圧（ｖ／０．００１インチ）で表され
る。我々の選択した誘電材料ＬＣＰの絶縁耐力は９５０
ｖ／ミルである。０．０７０インチ（７０ミル）の間隔
では、材料の全「ホールドオフ電圧」は、２０Ｋｖより
小さい作動電圧又は６０Ｋｖより小さいピークにとって
十分な６６．５Ｋｖである。

【００１７】上述した容量性要素の設計は、インダクタ
ンスをほとんど０（ゼロ）にに減じ、可能な最短時間内
に、蓄積したエネルギーの最大の放出をもたらす。放電
及び続いて起こるリンギングの周波数は、１００ＭＨｚ
と２５０ＭＨｚの間である。２５０ＭＨｚの放射と関連
したＲＦＩを減衰させ又は除去するために、２０００乃
至５０００オームの抵抗コネクター４が、円筒形陽極板
８の端に恒久的に取付けられて、該陽極板を点火装置の
高電圧ケーブルに接続する。この抵抗コネクター４は、
ケーブルコネクターのスナップのために設計された中実
外形のものであっても良いし、或いは、例えば、ほとん
どのヨーロッパの点火プラグに見られるように４ｍｍ×
０．７の雄ねじ設計のものでも良い。抵抗コネクター
は、所要な抵抗をもたらすことができ且つ所要な形状に
機械加工可能な様々な材料で作ることができる。カーボ
ンファイバー材料は、そのような目的に特に適してい
る。

【００１８】中心電極８は、導電性材料の中実棒として
作られても良いし、或いは、中空引き抜き又は中空形成
構造のものでもよい。中心電極は、高導電性材料のもの
でなければならず、火花のアークチャネルにさらされる
場合には、中実構造のものでなければならない。フィー
ルド効果を高める、より一貫したスパークブレークダウ
ンを促進し、且つ電子移動の効果により電極摩耗を減ず
るために、白金、銀、又は金のような高導電性材料を中
心電極の先端に又は陰極に適用することが望ましい。そ
のような技術は、当業界でよく知られている。

【００１９】燃焼室チャンバーに突出する、誘電性絶縁
体１１の部分を、１０００度ファーレンハイト以上の熱
にさらすことから保護することが望ましい。破壊を防ぐ
ために、誘電性絶縁体に、セラミックのような耐熱又耐
炎材料を被覆することが、特に望ましい。セラミック被
覆工程は、点火プラグ業界で良く知られている。さもな
いと、保護被覆無しでは、望ましい誘電性絶縁体は、炎
にさらされた表面が普通焦げる。そのような劣化は、最
後には、装置の故障となる。被覆の代替例は、セラミッ
ク円錐体を採用することであり、それを以下に述べる。

【００２０】今、図３を参照すると、陰極７は、中心陽
極８から等距離であり且つ等距離でなければならず、
又、中心電極の円周によって作られた円弧に等しい円弧
で終わっていることが分かる。いかなる数の陰極７があ
ってもよい。しかしながら、単一電極は、過度な摩耗を
受け、該過度な摩耗は、２つ又はそれ以上の電極の使用
によって減らされる。

【００２１】今、図４を参照すると、陽極の周りの多陰
極の特に好ましい配置が示されている。「花びら」の形
状の陽極延長部１３の先端と一貫した火花ギャップを維
持する「王冠」の陰極１２が図示されている。陽極と陰
極との間の距離は、火花ギャップ間隔についての自動車
製造者のギャップ仕様と一致するために、陰極を曲げて
陽極から離すことによって調整される。この間隔は、エ
ンジン及び点火装置の製造者によって決定されて、スパ
ークブレークダウン（spark breakdown）及び点火能力
の要件と位置する。間隔を、特定な工場設定から増減す
ることは望ましくない。

【００２２】陰極及び陽極のそのような「王冠」及び
「花びら」構造は、電離が起こる非常に安定した大きい
領域を提供する。電極摩耗の結果として熱誘導電離の作
用が減少し、これは電離に必要な電圧を増大させてしま
う。この電極パターンは又、内燃機関のアイドル時に普
通見られる電離電圧の変動であるスパークジッターを減
少させる。任意選択された電極パターンは、状態がアイ
ドル時のような非常に一貫しないサイクル同士（incons
istent cycle to cycle）である場合に、シリンダー内
での安定したブレークダウン電圧（breakdown Voltag
e）のために、電極先端の平滑な湾曲を与えなければな
らない。電極パターンは、２乃至１０又はそれ以上の任
意の複数の個々のアーク点のものとすることができる。

【００２３】図５は、本発明の点火プラグの抵抗コネク
ター４をより詳しく図示する。これは、所望の抵抗、例
えば、５０００オームを与える任意適当な材料で作るこ
とができる。抵抗構成要素は、変圧器から出る高電圧ケ
ーブルに取付けるために、任意の数の形態のものとする
ことができる。点火プラグに使用する２つの最も一般的
なコネクターの形態を示す。１つは、米国の自動車で一
般的に見られるようにスナップリング戻り止めを有する
ケーブルに使用されるようになった中実鼓形形状１４で
ある。ねじ形態１５は、ヨーロッパの自動車でより一般
的に見られる。本発明による抵抗コネクターは、本発明
の点火プラグの放電「リングダウン」サイクルから放射
するＲＦＩを効果的に回避するのに必要な抵抗を与える
ために、どんな形態で作られてもよい。

【００２４】図６は、誘電性絶縁体１１を燃焼チャンバ
ーの内部の高温及び酸化状態から遮蔽するセラミック円
錐体１６の使用を図示する。図は又、中空部分と中実部
分の両方からなる陽極８の別の設計を図示する。図は
又、誘電性絶縁体１１と、円錐体１６と本体２の両方と
の間の安定した機械的連結を達成するための好ましい手
段の詳細を図示する。

【００２５】本発明に使用するのに適した誘電性絶縁体
１１は、一般的には、燃焼チャンバーに存在する高温に
耐えることができる。しかしながら、そのような材料
は、燃焼の炎にさらされるときしばしば劣化する。典型
的には、絶縁材料は、表面が焦げ、且つ、火花が陰極を
バイパスして、焦げた面に沿って進むことによってアー
スに移動する、経路をつくる。この結果を防ぐために、
陽極８を受入れ且つ本体２に挿入される、予め製造され
たセラミック円錐体１６を採用するのが望ましい。図６
を参照して分かるように、一度そのように位置決めされ
ると、セラミック円錐体は、誘電性絶縁体を燃焼の炎か
ら遮蔽する。

【００２６】製造では、セラミック円錐体１６を本体２
のテーパー状の座１７に嵌め込み、陽極８を円錐体に挿
入する。次いで、その組立体に誘電性絶縁体１１を射出
成形する。テーパー状の座１７は、本発明の射出された
内部構成要素が燃焼チャンバーへ落ちるのを防ぐ。反対
に、本発明の内部構成要素が燃焼の高圧の間本体２から
押し出されるのを防ぐために、本体内の保持用バックカ
ット１８を利用するのがよい。バックカット、即ち切り
込みは、図示したように、とがった肩部を有してもよい
し、或いは、燃焼過程の高圧の間セラミック円錐体１６
及び陽極８の後方移動を制限するのに十分な長さである
ならば、円形又は楕円形を有してもよい。又、セラミッ
ク円錐体１６と誘電性絶縁体１１との間に機械的な連結
のための手段を設けることが望ましい。一連の円錐形の
出張り１９を採用することが特に望ましいが、当該技術
でよく知られている代替の機械的連結部を又使用しても
よい。

【００２７】図６は又、中空部分を採用する陽極８の構
造を図示する。この部分は、点火プラグ技術で知られて
いる鋼、鉄、銅のような任意の高導電性材料又は他の材
料のものとすることができる。セラミック円錐体１６に
よって受け入れられた陽極８の部分は、構造が中実であ
り、点火プラグの製造に一般的に採用される銅又は他の
材料のような平均的な導電性よりも良い材料で作られ
る。

【００２８】上で開示した電流ピーキング点火プラグの
実施形態は、発明の最良の実施形態であると考えられ
る。しかしながら、電流ピーキング点火プラグの変形実
施形態が、もっとコンパクトな点火プラグを要求する用
途に特に物理的空間がしばしば非常に制限されるマルチ
バルブシリンダーヘッドに望ましいことが認識される。
制限された物理的空間では、容量性要素の内側で高電圧
点火ケーブルを陽極に取付ける手段を設けることが、さ
らに望ましく、これは、いかなるＲＦＩ即ち電磁放射を
も点火プラグから減ずることの利点をも提供する。或る
適用では、点火プラグの容易な据付け及び特別な工具の
必要性をなくすように、シリンダーから出来るだけ遠く
離れた据付け用六角体を備えることが望ましい。点火プ
ラグに多重容量性陽極板及び多重容量性陰極板を設ける
ことも望ましい。この可能性は、点火装置の将来の開発
に順応するのに必須である。上述した現在のところ好ま
しい実施形態は、メーカー及びアフターマーケット供給
者から供給される電流ピーキング点火プラグに電気的に
合致する８０乃至１２０ピコファラドの静電容量を提供
する。これらの会社による、将来のより高いエネルギー
の点火装置の開発は、物理的大きさを保持しつつ、高い
電気伝達効率を保持するのに、大きい静電容量の点火プ
ラグを必要とする。

【００２９】図７乃至１０は各々、これらの高価値を提
供する電流ピーキング点火プラグの変形実施形態を図示
する。図７は、容量性要素の内側で高電圧点火ケーブル
を陽極に取付ける１つの手段を有するコンパクトな点火
プラグを開示する。図８は、容量性要素の内側で高電圧
点火ケーブルを陽極に取付ける１つの手段を有する同様
のコンパクトな点火プラグを開示する。図９は、極端に
高いスパークエネルギーを供給することのできる多重容
量性陽極板及び多重容量性陰極板を有するより一層コン
パクトな点火プラグを開示する。図１０は、制限された
物理的空間に特に有用である、在来の点火プラグより物
理的により小さい、非常にコンパクトな点火プラグを開
示する。図１０は又、容量性要素の内側で高電圧点火ケ
ーブルを陽極に取付けるための他の手段及びＲＦＩ即ち
電磁放射を最小にまで減ずるように接続部を遮蔽する手
段を開示する。図９及び１０は、取付六角体の代替位置
を開示する。

【００３０】図７乃至１０に図示された実施形態の各々
は、好ましい実施形態について上で論じたように、本
体、ねじ、火花ギャップ、陽極、陰極、容量性要素及び
誘電材料を含むことを理解するべきである。明瞭のため
に、そのような設計要素は以下では繰り返さないが、読
者は、図７乃至１０に図示した実施形態を、図１乃至６
に図示され且つ上述した好ましい実施形態の変形例と考
えるべきである。

【００３１】図７を参照すると、陽極２０は、円筒形で
あり、且つ、端が開放し、高電圧点火ケーブル（図示せ
ず）の挿入を見込む中心空洞を露出させる。高電圧ケー
ブルと電気的接触をする２つ又はそれ以上のスパイク２
２を有する、導電性材料で作られたクリップ２１が、在
来の手段によって陽極２０に取付けられる。２０００乃
至５０００オームの抵抗体２３が、ＨＶ点火ケーブルの
中心導電体を補足するために、クリップと導電性コネク
ター２４との間に置かれる。絶縁体２５が、電極２０を
クリップ２１から絶縁するように置かれて、電荷が抵抗
体２３を通るまで、それらの間の電気接続を回避する。
コネクター２４は、抵抗体と電極２０との電気接続を可
能にする。高電圧点火ケーブル及び点火プラグの外径の
まわりにきつく形成されたウェザーシール２５が、水蒸
気又は他の要素が開放空洞に入るのを防ぐ。抵抗体２３
は、抵抗コネクター４について上述したように抵抗性材
料で作られるのがよく、或いは、在来の手段によってク
リップ２１とコネクター２４との間に配線された抵抗体
であってもよい。クリップ、抵抗体及びコネクターが単
一要素として成型されるのが、特に好ましい。本発明の
点火プラグの陰極板２６は、誘電性絶縁体材料２７で完
全に包まれているのが分かる。

【００３２】高電圧点火ケーブルを陽極板に２０００乃
至５０００オームの範囲の抵抗体によって接続すること
が望ましい。この組立体は、点火ケーブル末端と陽極板
との接続部から放射する偶発的な無線周波数障害に対し
て電気的遮蔽体を提供する。この抵抗体は、スパーク状
態の間に作られたＲＦＩ放射の分流に重要である。この
障害は、エンジン制御コンピューター装置の操作周波数
と同じバンド幅の振動（陽−陰）周波数であり、そのよ
うな障害は、もし除去されず又はその源で接地するよう
に分流されなければ、コンピューターの不調を引き起こ
す。点火ケーブルを容量性要素の内側に位置決めするこ
とが、さらにＲＦＩ放射に対する保護を与えるので、さ
らに望まれる。

【００３３】今、図８を参照すると、中心電極２０及び
高電圧点火ケーブル２８を接続する変形手段が示されて
いる。図７におけるように、本発明の点火プラグの陽極
２０は、中空であり、且つ、点火ケーブル２８の挿入を
見込むために端が開放している。在来手段によって陽極
２０に取付けられた２０００乃至５０００オームの抵抗
体３１に在来手段によって接続された導電性スパイク２
９を提供する非導電性コネクター３０が、在来の手段に
よって陽極２０に取付けられる。点火プラグの外径及び
点火ケーブル２８のまわりにきつく形成されたウェザー
シール２５は、水蒸気又は他の要素が開放空洞に入るの
を防ぐ。発明の陰極板２６は、誘電性絶縁体材料２７で
完全に包まれているのが分かる。

【００３４】今、図９を参照すると、多重陽極板３５及
び多重陰極板３６が、物理的大きさの制約のある場合に
本発明の点火プラグの全長を短くしながら、容量性電気
容量の保持を可能にする、かなりよく対向するチャージ
面をつくる関係で示されている。タワー３７が、点火プ
ラグのシリンダーヘッドへの取付けを見込む取付六角体
３８のアークを防ぐために設けられている。点火ケーブ
ル２８への接続は、スパイク３９によって行われる。こ
の接続は、変形例として、スナップ又はリングコネクタ
ーによって成し遂げることができ、或いは当業界で知ら
れた他の手段によって成し遂げることができる。点火ケ
ーブル２８を陽極３５に接続する２０００乃至５０００
オーム抵抗性材料４０が、スパイク３９に直接取付けら
れる。誘電性絶縁体材料４３が、多重陽極板３５を陰極
板３６から完全に隔離しているのが分かる。抵抗体４０
は、在来の手段によって陽極３５に取付けられている。
また、容量性要素を本体４２に固着するのを助けて、燃
焼過程の高圧の間要素の移動又は飛び出しさえも防止す
るインターロック４１が図示されている。

【００３５】図１０は、点火ケーブル２８を陽極５４に
接続する他の手段を図示する。戻り止め及びリングクリ
ップリテーナーは、５０で示され、コネクター４９を保
持カップ５１に固定するのに使用される。コネクター４
９は、抵抗コネクター４について上述したように、抵抗
性材料で作られるのが良い。保持カップ５１は、銅製ス
テープルによって陽極５４に取付けられ、固定及び導電
性取付けの両方を提供する。カップ５１を陽極５４に取
付けるいかなる他の在来手段を使用してもよい。誘電材
料要素５５は、ほぼ点火プラグの長さに延び、点火プラ
グの本体を点火プラグの陽極要素から分離する。

【００３６】図１０は又、本発明の点火プラグの容量性
要素を点火プラグの本体へインターロックするための変
形手段を図示する。雄インターロックは、４６及び４７
として見ることができ、それによって、拡張された中心
電極４８と本体４５の侵入部との組合わせが、容量性要
素を点火プラグの底部で効率的に係止するのに役立つ。
上方インターロック４６は、本発明の点火プラグの作動
中容量性要素の移動を制限するのに役立ち、陽極板と陰
極板との関係を維持し、作動の結果生じる温度変化の間
静電容量の変化による作動損失を防ぐのに役立つ。

【００３７】発明の精神及び目的から逸脱することなく
変形をなしてもよい。様々なそのような変形は既に記載
され、且つ、他のものは本明細書を読んだとき当業者に
疑うことなく生じるだろう。従って、発明は、特許請求
の範囲に記載された方法以外の方法で限定されるもので
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による点火プラグの略図を示す。

【図２】そのような点火プラグの長手方向断面図を示
す。

【図３Ａ】そのような点火プラグ及び詳細な電極構造の
端面図を示す。

【図３Ｂ】そのような点火プラグ及び詳細な電極構造の
端面図を示す。

【図４Ａ】そのような点火プラグの抵抗コネクターを示
す。

【図４Ｂ】そのような点火プラグの抵抗コネクターを示
す。

【図５Ａ】陽極及び王冠構造の陰極を示す。

【図５Ｂ】陽極及び王冠構造の陰極を示す。

【図６】燃焼チャンバー内で陽極を包むセラミック円錐
体を提供する、本発明の変形実施形態を示す。

【図７】発明の変形実施形態、及び、容量性要素内で高
電圧点火ケーブルを陽極に接続する一つの手段の長手方
向部分断面図を示す。

【図８】容量性要素内で高電圧点火ケーブルを陽極に接
続する変形手段を有する、図７に図示した実施形態の長
手方向部分断面図を示す。

【図９】点火プラグの高さを減ずるため及びより高い火
花エネルギーの使用を可能にするために２組の対向する
陽極板及び陰極板を提供し、又、点火プラグをシリンダ
ーヘッドに締め付けるための取付六角体の変形位置を示
す、発明の更に他の実施形態の長手方向断面図を示す。

【図１０】幅広で高さの減じた点火プラグ及び、ＲＦＩ
放射を除去するためにアースによって完全に囲まれた、
高電圧点火ケーブルと陽極板との間の接続部を示す、発
明の最後の実施形態の長手方向断面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｔ 13/28 Ｈ０１Ｔ 13/28 13/32 13/32 13/38 13/38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関シリンダー内の燃料点火用点火
プラグであって、ａ）上方取付六角体部分、前記六角体部分に隣接した座
部分、及び、普通の燃焼シリンダーヘッドに合うように
下方部分としてのねじ部分を有する、導電性材料のほぼ
円筒形の外側本体と、ｂ）上端に抵抗コネクターを有し、前記外側本体の中心
軸線に沿って位置し、ほぼ円筒形形態を有し、前記本体
より実質的に上に延びる上方部分を有し、前記本体を貫
いて延び、火花ギャップで終わる、陽極と、を有し、ｃ）前記本体の前記ねじ部分は、その下端に取付けられ
且つ前記陽極に向かって延びて前記陽極との間に調整可
能な火花ギャップを残す少なくとも１つの陰極を有し、
さらに、ｄ）前記本体と前記陽極を分離し、長さが前記陽極に沿
って前記抵抗コネクターまで延びる、任意適当な絶縁材
料の誘電性絶縁体と、ｅ）円筒形陰極板からなり、前記陽極に沿って延び、且
つ、前記陽極から間隔を隔てられ、前記外側本体の延長
部であり、外側絶縁体内に位置し、且つ、前記誘電性絶
縁体によって前記陽極から間隔を隔てられた容量性要素
と、を有し、ｆ）前記誘電性絶縁体は、前記火花ギャップ及び前記抵
抗体コネクターを除いて、前記陽極を完全に囲う、内燃機関シリンダー内の燃料点火用点火プラグ。
【請求項２】前記抵抗コネクターは中実コネクターで
ある、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】前記抵抗コネクターはねじ柱である、請
求項１に記載の点火プラグ。
【請求項４】火花チャネルをつくるように円周方向に
等間隔をなした少なくとも２つの陰極がある、請求項１
に記載の点火プラグ。
【請求項５】前記火花チャネルは、前記燃焼シリンダ
ー内のピストンの運動平面から約９０°の位置に回転さ
せられた、請求項４に記載の点火プラグ。
【請求項６】前記誘電性絶縁体は、前記円筒形陽極板
を完全に囲む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項７】前記点火プラグの静電容量は、前記陰極
板と前記陽極との間の間隔距離、誘電性絶縁体の誘電率
及び前記陰極板の長さに依存する、請求項６に記載の点
火プラグ。
【請求項８】前記点火プラグの全長は、特定間隔及び
誘電性絶縁体に対して前記陰極板の長さによって決定さ
れる、請求項７に記載の点火プラグ。
【請求項９】前記誘電材料は液晶ポリマーから誘導さ
れる、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項１０】前記誘電材料はＫａｐｔｏｎ（登録商
標）である、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項１１】前記絶縁材料は在来のものであり、前
記絶縁材料及び前記誘電性絶縁体の間に接合部が得られ
る、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項１２】前記抵抗コネクターは、２０００乃至
５０００オームの抵抗コネクターであり、且つ、点火装
置の高電圧ケーブルに接続するために前記陽極の上端に
取付けられる、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１３】前記火花ギャップとしての前記陽極の
先端は、、白金のような高導電性材料で被覆されてい
る、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１４】燃焼チャンバーの中に突出する誘電性
絶縁体部分が、セラミックのような耐熱性及び耐炎性の
材料で被覆されている、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１５】前記陰極は、前記陽極から等距離にあ
り、前記陽極の円周によってつくられる円弧と等しい円
弧で終わる、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１６】陰極王冠が、陽極花びらの先端で一貫
した火花ギャップを維持するために用いられる、請求項
１５に記載の点火プラグ。
【請求項１７】セラミック円錐体が、前記誘電性絶縁
体の下端を高温及び酸化状態から守るために用いられ
る、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１８】前記セラミック円錐体は、前記陽極を
受入れ、且つ、前記本体に挿入される、請求項１７に記
載の点火プラグ。
【請求項１９】前記セラミック円錐体は、前記本体の
テーパー状の座に嵌められ、前記陽極は、前記点火プラ
グの内部構成要素が前記燃焼室へ落ちるのを防ぐよう
に、前記円錐体に挿入される、請求項１８に記載の点火
プラグ。
【請求項２０】前記本体は、燃焼過程の高圧の間前記
セラミック円錐体及び前記陽極の後方移動を十分に制限
するために、尖った肩部、又は、丸い若しくは楕円の形
状を有するバックカット又はぎざぎざを有する、請求項
１９に記載の点火プラグ。
【請求項２１】前記セラミック円錐体と前記誘電材料
との間に機械的連結のための手段を有する、請求項２０
に記載の点火プラグ。
【請求項２２】前記機械的連結は一連の円錐形出張り
を採用する、請求項２１に記載の点火プラグ。
【請求項２３】前記陽極は、中空上方部分と、前記セ
ラミック円錐体によって受け入れられる中実下方部分と
を有する、請求項１７に記載の点火プラグ。
【請求項２４】前記陽極は、中空であり且つ上端が開
放し、且つ、高電圧点火ケーブルの挿入を可能にするよ
うに形成された中心空洞と、一体の２０００乃至５００
０オーム抵抗体を有するコネクターと、前記中心空洞の
下端の近くに位置決めされ、且つ、前記点火ケーブルの
中心導電体を補足する手段と、をさらに有する、請求項
１に記載の点火プラグ。
【請求項２５】前記点火ケーブルを取り囲み、且つ、
前記点火プラグの外側頂部分に重なるウェザーシールを
更に有する、請求項２４に記載の点火プラグ。
【請求項２６】前記コネクターは、前記中空電極の下
方部分内に位置し、前記点火ケーブルの前記中心導電体
と接続する導電性スパイクを有し、２０００乃至５００
０オーム抵抗体に接続され、前記陽極に取付けられる、
請求項２４に記載の点火プラグ。
【請求項２７】前記点火ケーブルを取り囲み、且つ、
前記点火プラグの外側頂部分に重なるウェザーシールを
有する、請求項２５に記載の点火プラグ。
【請求項２８】ａ）点火プラグの上方部分近くの取付
六角体、座部分と接続するために下方に延びる円筒形側
壁部分、及び、シリンダーヘッドに取付けるためのねじ
部分を有する導電性材料のほぼ円筒形本体を含み、前記
円筒形部分は、コンデンサー陰極板の１つとして役立
ち、もう１つのコンデンサー陰極板は前記円筒形側壁部
分から内方に間隔を隔てられ、且つ、前記座部分の付近
に取付けられた円筒体であり、ｂ）外側本体の取付六角体部分から内方に延び、上方に
延びる円筒形タワーを形成し、且つＨＶ点火ケーブルの
端部分を保持するように形成された絶縁体要素と、ｃ）点火プラグの実質的に長さ位置し、コンデンサー陽
極板を形成し、前記絶縁体要素の下で半径方向に外方
に、次いで、下方に延び、絶縁材料によって前記コンデ
ンサー陰極板の間に間隔を隔てた円筒体を形成する、軸
線方向に位置した陽導電体と、ｄ）点火プラグの実質的に長さ延び、前記陽導電体と前
記内側陰極板とを分離し、且つ又、外側陰極板と外側円
筒形陽極板とを分離する、誘電性絶縁材料の第２の絶縁
体要素と、を有し、ｅ）前記軸線方向に位置した陽導電体は、その上方部分
に、２０００乃至５０００オーム抵抗体を収容する軸線
方向空間を有し、前記抵抗体は、これを前記点火ケーブ
ルに接続する手段及び前記陽導電体と電気的に接続する
ための手段を有する、内燃機関シリンダー内の燃料点火用点火プラグ。
【請求項２９】抵抗体を前記点火ケーブルに接続する
手段は、前記絶縁性タワーのベースを貫いて延びるスパ
イクである、請求項２８に記載の点火プラグ。
【請求項３０】前記誘電性絶縁体要素は、シリンダー
圧力による点火プラグの破壊を防ぐために、外側本体と
互いにかみ合う、請求項２８に記載の点火プラグ。
【請求項３１】ａ）点火プラグの上方部分近くに取付
六角体部分、座部分と連結するために下方に延び、１つ
のコンデンサー陰極板として役立つ円筒形側壁部分、及
び、シリンダーヘッドに取付けるためのねじ部分を有す
る、導電性材料のほぼ円筒形本体と、ｂ）前記本体の前記円筒形側壁部分内で円筒形形状部分
に形成され、コンデンサー陽極板として作用し、前記本
体の前記シール部分の付近に平らなベース部分を、又、
前記ベース部分から前記点火プラグの下端まで軸線方向
下方に延びるロッド部分を形成する導電性中心電極と、ｃ）前記点火プラグの全長にわたって前記本体と前記中
心電極とを分離し、前記円筒形形状部分の内部に沿って
前記導電性中心電極の前記平らなベース部分まで下方に
延び、前記誘電材料は、ＨＶ点火ケーブルを受け入れる
直径の、軸線方向に位置した空所を形成する、誘電材料
の要素と、ｄ）前記ＨＶ点火ケーブルを保持し、且つ、前記ＨＶ点
火ケーブルを前記中心電極と電気的に接続する手段と、
を有し、ｅ）前記中心電極の前記ロッド部分は、前記点火プラグ
の前記下端で容量性要素を係止する噛み合いを形成する
ように、前記本体の内方に拡張された部分の下に位置し
た拡張部分を有する、内燃機関シリンダー内の燃料点火用点火プラグ。
【請求項３２】前記ＨＶ点火ケーブルを保持するため
の前記手段は、前記誘電材料の前記空所のベースに位置
した導電性保持カップを有し、前記カップは、前記ＨＶ
点火ケーブルを受入れるように開放し、且つ前記カップ
の側壁内に導電性リングリテーナーによってケーブルに
固定され、前記リングリテーナーは、前記ＨＶ点火ケー
ブルと前記カップの間の電気的接触を形成し、前記カッ
プのベースは、ステープル手段によって前記中心電極の
前記平らな部分と電気的に接続される、請求項３１に記
載の点火プラグ。
【請求項３３】ａ）座部分まで下方に延びる取付六角
体、及び次いでシリンダーヘッドに取付けるためのねじ
部分を有する、導電性材料のほぼ円筒形本体と、ｂ）前記点火プラグの長さに沿って軸線方向に位置し、
上方部分に沿った円筒形形態である陽極と、を含み、陽
極の前記円筒形部分はコンデンサー陽極板として作用
し、ｃ）ＨＶ点火ケーブルを前記円筒形陽極板に電気的に接
続する手段を含み、該手段は、（１）前記ＨＶ点火ケーブルと電気的接触をなすように
前記ＨＶケーブルの端の近くに配置され、且つ、底が横
方向コネクター板に接続され、円筒形コネクターによっ
て２０００乃至５０００オーム抵抗体に電気的に接続さ
れた、クリップと、（２）前記陽極の前記円筒形部分の内壁に沿って位置
し、前記クリップの上のポイントから前記抵抗体の下端
と同じポイントまで延びるように位置決めされた、円筒
形絶縁体要素と、を有し、（３）前記横方向コネクター板は、前記抵抗体の下端と
接続され、前記陽極の前記円筒形壁と電気的接続を形成
するために前記絶縁体の下に延び、ｄ）前記コンデンサー陽極板と前記コンデンサー陰極板
とを分離し、頂から前記本体の六角体部分まで前記点火
プラグの外面を形成するように前記陰極板を取り囲む、
誘電材料要素と、を有する、内燃機関シリンダー内の燃
料点火用点火プラグ。
【請求項３４】ａ）前記円筒形陽極板に沿ったポイン
トに位置した円筒形非導電性コネクター要素と、ｂ）前記コネクターのポイントで前記ＨＶ点火ケーブル
の導電性部分の端と接続するように前記コネクターに垂
直的に取付けられ、前記コネクター内で軸線方向に取付
けられた前記２０００乃至５０００オーム抵抗体と接続
される、電気的導電性スパイクと、ｃ）前記陽極の前記円筒形壁と電気的接触を形成するた
めに、前記コネクター及び前記抵抗体の下で横方向に延
びる電気的導電性コネクターと、を有する、内燃機関のシリンダーの燃料の点火用点火プ
ラグ。
【請求項３５】前記点火ケーブルの周り及び前記誘電
材料要素の前記外面上に嵌ったウェザーシールをさらに
有する、請求項３３に記載の点火プラグ。