JP2004003512A - スパーク・プラグ・ケーブル及びスパーク・プラグ・ケーブルの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　エンジンに生ずる困難な条件下において混合気に点火する問題を解決して、完全な混合気燃焼を提供し、それによってエンジン動力を高めて大気中への有害な排気を低下させること。
【解決手段】　点火ケーブルを最適化する方法に従って製作された点火ケーブルであって、少なくともコンデンサを含み、電源から燃焼室に設けられたスパーク・プラグに電流を搬送する点火ケーブルである。該点火ケーブルは、電源からスパーク・プラグに電流を伝えるように構成された中央エレメントと、該中央エレメントを包む絶縁器とを含む。導体は接地に取り外し可能に連結されており、絶縁器の少なくとも一部を包む。中央エレメント、絶縁器および導体は、最大静電容量値を求めて安全マージンを差し引くことにより決定される、最適な静電容量値を有するコンデンサを含む。
【選択図】　　　　図２

Description

　本発明は、一般的に混合気の燃焼を開始することに関する。特に、本発明は、スパーク・プラグ・ケーブルと、内燃機関内での混合気の燃焼を最大にするために、スパーク・プラグ・システムを調整する方法とに関する。

　点火システムの目的は、正に適時に点火することにより、可燃混合気の燃焼を開始することである。エンジンをスパーク点火する際には、電気スパークで、すなわちスパーク・プラグの２つ以上の電極間に放電するアークによって、エンジンのスパーク点火は達成される。電位差、すなわち電圧は、スパークが１つの電極から他の電極に弧を成して飛ぶまでにスパーク・プラグの電極間において高くなる。電圧は、スパーク・プラグの中央電極に電流を流すことにより生成される。スパーク・プラグ・ケーブル、すなわち点火線は、スパーク・プラグにコイルなどの電流生成装置から電流を流す。

　現代のスパーク点火エンジンにおける燃焼開始は、ますます困難になっている。これは、燃費をよくし、かつ大気中への有害な排気を削減するエンジン設計によって、混合気点火の条件が好ましくなくなったためである。現代のエンジンは、点火が困難な薄い混合気を用いている。ターボチャージャやスーパーチャージャもエンジン効率を高めるために用いられている。しかし、ターボチャージャやスーパーチャージャによって生成される高いエンジン燃焼室圧力も、燃焼を妨げている。また、スパーク・プラグの電極間の空隙すなわち隙間が拡大しており、それによって、アークを生成するのに必要な電圧がより高くなっている。

　本発明は、現代のエンジンに生ずる困難な条件下において混合気に点火する問題を解決する。広義には、本発明は完全な混合気燃焼を提供し、それによってエンジン動力を高めて大気中への有害な排気を低下させる。

　本発明によって製作されるスパーク・プラグ・ケーブルの一実施形態は、一端がスパーク・プラグ・コネクタに連結されており、多端が電源に連結された２端間に延伸する鉄心ワイヤを含む。絶縁体が鉄心ワイヤを包み、金属スリーブが絶縁体の少なくとも一部を包んでいる。金属スリーブも接地に取り外し可能に連結されている。金属スリーブ、絶縁体および鉄心ワイヤがコンデンサを形成している。最適な静電容量値は、最大静電容量値を求め安全マージンを差し引いて決定する。

　本発明の別の方法は、抵抗器とコンデンサとをスパーク・プラグ・ケーブルに連結し、コンデンサから利用可能な電荷を決定し、その利用可能な電荷に基づいて理想的な抵抗値を選択することにより、スパークの継続時間を最適化するものであり、ここで、理想的な抵抗値は非常に強力なスパークの生成を可能にして、それによって混合気の燃焼は最大になる。

　しかし、前述の発明の要約ではなく、特許請求の範囲のみが本発明を定義する。

　本発明の本質、目的および利点は、付属の図面を参照しながら以下の詳細な説明を検討
した後に、当業者には更に明らかになるであろう。図面は、本発明の原理を例を挙げて示しており、同様の参照番号は同様の構成要素を特定している。

　図面のいくつかまたは全ては例示を目的とした模式図となっており、図示した構成要素の実際の相対的大きさや場所を必ずしも示していないことが認識されるであろう。

　以下の段落では、付属の図面を参照して例を挙げることにより、本発明を詳細に説明する。

　概要
　この説明の全体を通して、ここに示す好適な実施形態や例は、本発明に対する限定としてではなく、例として考えられるべきである。

　点火システムの目的は、混合気の燃焼を開始するのに十分に強力なスパークを発生させることである。図１に示したように、自動車点火システムは、部分的に、シリンダ・ヘッド９に載置されたスパーク・プラグ１２、スパーク・プラグ・ケーブルまたは点火線１０、およびコイルなどの電流源または電源１１を含む。スパーク・プラグ・ケーブルはスパーク・プラグ・ブーツ５によってスパーク・プラグに連結され、電源ブーツ７によって電源に連結されている。理想的な点火システムは混合気の全てに点火し、最大の動力を生成するために正確な瞬間に混合気に点火する。したがって、点火システムは安定しており正確でなければならない。最適化された点火システムはより強い動力を生成し、環境汚染をより有害でないものにする。

　例示を目的として図面に示したように、本発明の方法により製作され最適化された点火線、すなわちスパーク・プラグ・ケーブルは、混合気燃焼を改善する方法を提供する。スパーク・プラグ・ケーブルは、従来のスパーク・プラグ・ケーブルに比べてスパークの強度や力が高められるような方法で、スパーク・プラグに電流を提供するように調整される。また、本発明は、スパーク・プラグ線構成部品を互いに対して調節または調整することにより、スパークの継続時間、すなわちスパークが続く時間の長さを最大化する方法を提供する。

　構造
　図１および図２には、本発明の一方法に従って製作されたスパーク・プラグ・ケーブルすなわち点火ワイヤを図示し、符号１０で一般的に指定してある。スパーク・プラグ・ケーブルは、電流源すなわち電源１１からスパーク・プラグ１２に電流を搬送するように構成されている。電源は一般的には点火コイルであるが、磁気装置または他の適当な装置を用いることもできる。中央エレメントすなわち鉄心素線１３は、電流を電源１１からスパーク・プラグ１２に搬送する。スパーク・プラグ・ケーブルは、鉄心素線を包む絶縁体すなわち誘電体１６と、スパーク・プラグ・ケーブルの断面に沿って延伸し絶縁体の少なくとも一部を包む導体２０も含む。いくつかの実施形態においては、導体の末端を覆うためおよび、導体を絶縁体に確実に取り付けたままにするために保護ブーツ８が用いられている。一実施形態においては、導体はコネクタ２２によって接地に固定された接地ストラップ２１を有する。鉄心素線および導体は、コンデンサの電極を形成するように構成されている。電源１１から送られる電流はコンデンサに蓄えられて、後でスパーク・プラグに流されて強力なスパークを生成する。

　図３を参照すると、本発明に従って製作されたスパーク・プラグ・ケーブルの一実施形態は、中央ファイバ１４、カバー２８および螺旋巻きワイヤ１５から構成された鉄心素線すなわちエレメント１３を含んでいる。中央ファイバは、１インチ当たり７，０００オームの抵抗を有する超低伝導率材料から製作されている。中央ファイバは単一のエレメント
から製作することができ、あるいは、複数のフィラメント状エレメントから製作することもできる。多数のフィラメントを用いる場合には、フィラメントを一体に結束するためにカバー２８を用いる。中央ファイバは、１インチ当たり約６５巻きを有する直径約０．１ミリメートル（ｍｍ）の渦巻きすなわち螺旋巻きワイヤ１５によって包まれている。この実施形態においては、中央ファイバ、カバーおよび螺旋巻きワイヤからなる鉄心素線の抵抗は、１インチ当たり約２８オームである。

　代替的な実施形態の鉄心素線は、カバー２８によって一体に結束された複数のフィラメント状エレメントを有する中央ファイバ１４からなる。この実施形態においては、粉末状の形態の強磁性体がカバー２８によってフィラメントに結束されている。カバーを包んでいるのは、１インチ当たり約８２巻きを有する、直径約０．１５ミリメートル（ｍｍ）の渦巻きすなわち螺旋巻きワイヤ１５である。この実施形態において、中央ファイバ、強磁性体粉末、カバーおよび螺旋巻きワイヤからなる鉄心素線の抵抗は、１インチ当たり約１４オームである。他の実施形態の螺旋巻きワイヤは、直径をそれよりも大きくまたは小さくすることができるため、鉄心素線の全体的抵抗を変えることができる。鉄心素線の全体的抵抗を変える別の方法は、１インチ当たりの螺旋巻きワイヤの巻きの数を変えることである。代替的に、鉄心素線を形成するためには、鉄鋼、銀、銅または他の適当な材料などの、あらゆる導電性材料を用いることができる。

　螺旋巻きワイヤ１５を包んでいるのは、誘電体すなわち絶縁体１６である。好適な実施形態は高純度のシリコン誘電体を使用するが、ゴムまたは他の適当な誘導性材料を用いることもできる。図３に示したように、１つの特定な実施形態は、編みファイバガラス部材１７によって分離された２層の誘電体を使用している。ファイバガラス部材は誘電体を強化し支持している。誘電体は厚さを約２．５ｍｍから約５ｍｍまで変えることができる。すなわち、誘電体の外径は約５ｍｍから約１０ｍｍまで変えることができる。

　図２および図３に示したように、導体２０が誘導性材料を包んでいる。導体を形成するためには、鉄鋼、銀、銅または他の適当な材料などの、あらゆる導電性材料を用いることができる。好適な実施形態の導体は錫メッキを有する編組銅線からなる。１つの特定な実施形態の導体は、柔軟な折りたためる管を形成するために、３６ゲージの銅線を編み込んで束や細線６にしたものを使用している。この特定な実施形態における編み線は、それぞれが１６個の個別のフィラメントを有する２４本の束からなる。代替的な実施形態の導体は、それぞれが７個の個別のフィラメントを有しており、各フィラメントは３０ゲージのワイヤである３６本の束からなる、編み込んだ柔軟な管で構成することができる。別の代替的な実施形態の導体は、それぞれが７個の個別のフィラメントを有しており、各フィラメントは３２ゲージのワイヤである４８本の束からなる、編み込んだ柔軟な管で構成することができる。

　図３に示したように、個々の束６の間には、複数の開口すなわち空隙２７を形成することができる。しかし、これらの開口は、柔軟なワイヤ管を操作することにより最小にするか抹消することができる。たとえば、好適な実施形態の導電性の管は、誘電体を約９５％覆うことができる。しかし、代替的な実施形態の導電性の管は、誘電体の約７５％から約１００％を覆うことができる。

　図２を参照すると、管状の導体２０を構成する束６は、導体２０の一端が柔軟でほぼ平板な接地ストラップ２１を形成するように折りたたむことができる。接地ストラップは、スパーク・プラグ・ケーブル１０が組み立てられたときに形成される。導体を構成する束の間の１つの開口２７は、絶縁体１６および鉄心素線１３を通すことができるように拡大される。一実施形態においては、接地ストラップ２１は、エンジン・ブロックなどの適当な固定具によって接地に確実に接続するために、環状端子すなわちワイヤ端子４２からな
るコネクタ２２で終端となる。

　本発明による柔軟な導体２０を用いて製作されるスパーク・プラグ・ケーブルは、柔軟な導体を曲げるか圧縮してあらゆる必要な構成にすることにより、パッケージ化することができる。剛性のコンデンサを用いる先行技術の静電容量性スパーク・プラグ・ケーブルは、剛性の円柱状の物体をパッケージ化するには限界があるので、限られた用途しか有していない。

　動作および調整
　図４は、本発明の方法によって製作された、調整または最適化済みのスパーク・プラグ・ケーブルの一実施形態の略回路図である。導体２０は、コイルなどの電源１１とスパーク・プラグ１２の中央電極２３との間に設けられている。接地ストラップ２１は、好適にはエンジンに設けられた接地２６に導体を接続している。一実施形態においては、鉄心素線１３は１インチ当たり約２８オームの抵抗２５を有するように構成されている。本発明によって製作されたスパーク・プラグ・ケーブルの動作の一原理は、電流が鉄心素線を通って電源から流れたときに、導体、絶縁体１６および鉄心素線によって形成されたコンデンサの接地ストラップ２１に誘引されるということである。鉄心素線１３および導体２０は、絶縁体によって分離されたコンデンサ電極になる。コンデンサは、その静電容量に達するまで、コイルによって送られるエネルギーを蓄える。コイルによって送られるエネルギーの最終的な量はコンデンサを通過し、スパーク・プラグ電極２３とスパーク・プラグ電極２４との間で十分な電圧を生成してスパークを発生させる。そして、コンデンサは放電して、蓄えたエネルギーの全てを一挙にスパーク・プラグに送り、強力なスパークを生成する。

　コンデンサのない先行技術のスパーク・プラグ・ケーブルは、コイルのエネルギーをスパーク・プラグに送るだけである。しかし、コイルは必要なエネルギーを短時間で送ることはできず、必要なエネルギーを生成するには時間を要する。これによって、スパークの長さすなわち時間は、約１０００分の２秒から１０００分の４秒（０．００２〜０．００４秒）という長すぎるものになる。強さ＝作業量／時間であるので、長いスパークの継続時間はスパークの強さを低下させる。したがって、スパークの継続時間を短くすることによって、スパークの強さを上げることができる。より強くなったスパークは、薄い混合気を使用しており、高い燃焼室温度および圧力を有する現代のエンジンの性能を改善する。

　先行技術の装置はあまりにも短い時間で蓄えたコンデンサのエネルギーを送り、スパークの継続時間をあまりにも短くするので、混合気の点火は不規則すなわち一定しないものであった。あるいは、一般的にコンデンサの大きさがスペースの制約によって限定されていたので、静電容量は小さすぎて、混合気の点火には改善が見られなかった。

　スパーク・プラグ・ケーブルに設けられたコンデンサは大きすぎることが多く、コンデンサはコイルによって送られるエネルギーの全てを蓄えていた。この状況においては、混合気の燃焼を開始するためにスパークは生成されない。

　本発明の方法によって構成されたスパーク・プラグ・ケーブルは、４０から１０００ナノ秒の範囲のスパーク継続時間を有する。したがって、スパークの強さは大幅に上がり、好ましくない条件の下であっても完全な燃焼が確実になる。また、スパーク・プラグ・ケーブルのコンデンサは、コンデンサが完全に充電されていて、しかもスパークを作るのに十分なエネルギーが中央電極２３で生成されるように、慎重に大きさが決められる。すなわち、コイルに合わせて調整される。また、鉄心素線１３の抵抗は、スパークの継続時間が燃焼を開始するのに望ましい範囲にあるように、最適化しなければならない。上記のように動作するスパーク・プラグ・ケーブルは、慎重に調整して製作しなければならない。

　図５は、最適な静電容量値を有するスパーク・プラグ・ケーブル１０を調整する方法を示している。本発明の方法は、２ストローク・エンジン、４ストローク・エンジンおよび他の燃料燃焼装置などの、可燃燃料のスパーク点火を必要とするあらゆる装置に使用できるスパーク・プラグ・ケーブルを製作するのに用いることができる。

　最初のステップ３０は、利用可能な電流を決定するものである。これは、電源を検査してその出力を決定することにより達成される。従来の電源は、従来のバッテリから受け取る１２ボルト（Ｖ）を約２０，０００Ｖに増幅する点火コイルを採用している。代替的な電源は、６、２４、３６または４２ボルトを点火コイルに供給することができる。更に、電圧は、コイル特性に応じて５，０００Ｖから８０，０００Ｖの範囲、あるいはそれを超えるものになり得る。

　次のステップ３１は、最適な静電容量値を選択するものである。コンデンサは、完全に充電されるような大きさでなければならず、しかも、スパーク・プラグでスパークを発生させるのに十分なエネルギーまたは電流の通過を許容しなければならない。コンデンサの静電容量が大きすぎれば、スパークは形成されず、混合気の燃焼は生じない。逆に、コンデンサの静電容量が小さすぎれば、スパークの強度は変化せず、混合気の点火に対する改善はなくなる。最適な静電容量値を有するコンデンサは、最大静電容量値を求めて安全マージンを差し引くことにより決定する。

　たとえば、下記の表１に示したような異なった静電容量値を示すように、異なったスパーク・プラグ・ケーブルを製作することができる。

　そして、異なったスパーク・プラグ・ケーブルを、異なった出力電圧を有するコイルを用いて試験することができる。最適な静電容量値は、点火システムに用いられるコイルの大きさに基づいて変化するであろう。たとえば、以下に示す３つの試験においては、４０，０００ボルト（４０ｋＶ）、６０ｋＶおよび７０ｋＶの出力を有する３つの異なったコイルは、３つの異なったスパーク・プラグ・ケーブルのコンデンサを必要とする。

（試験１）
室圧　　　　　　　窒素１００ｐｓｉ
周波数　　　　　　２５０Ｈｚ
プラグ間隙　　　　０．０５０インチ
コイル出力電圧　　４０ｋＶ

スパーク・プラグ・ケーブル＃　　　　スパーク生成
　　　１　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　２　　　　　　　　　　　　　　最適なスパーク
　　　３　　　　　　　　　　　　　　間欠的スパーク
　　　４　　　　　　　　　　　　　　スパークなし
　　　５　　　　　　　　　　　　　　スパークなし
　　　６　　　　　　　　　　　　　　スパークなし
　　　７　　　　　　　　　　　　　　スパークなし

（試験２）
室圧　　　　　　　窒素１００ｐｓｉ
周波数　　　　　　２５０Ｈｚ
プラグ間隙　　　　０．０５０インチ
コイル出力電圧　　６０ｋＶ

スパーク・プラグ・ケーブル＃　　　　スパーク生成
　　　１　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　２　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　３　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　４　　　　　　　　　　　　　　最適なスパーク
　　　５　　　　　　　　　　　　　　間欠的スパーク
　　　６　　　　　　　　　　　　　　スパークなし
　　　７　　　　　　　　　　　　　　スパークなし

（試験３）
室圧　　　　　　　窒素１００ｐｓｉ
周波数　　　　　　２５０Ｈｚ
プラグ間隙　　　　０．０５０インチ
コイル出力電圧　　７０ｋＶ

スパーク・プラグ・ケーブル＃　　　　スパーク生成
　　　１　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　２　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　３　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　４　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　５　　　　　　　　　　　　　　従来のスパーク
　　　６　　　　　　　　　　　　　　最適なスパーク
　　　７　　　　　　　　　　　　　　間欠的スパーク

　上記の試験結果に示されているように、最適なスパークを達成するためには、スパーク・プラグ・ケーブルの静電容量値を、コイルの電圧出力が上昇するのに伴って増加させなければならない。各点火システムに関する最適な静電容量値は、最大静電容量値を求めて安全マージンを差し引くことにより決定する。最大静電容量値は、スパーク・プラグで間欠的または散発的なスパークを発生させるか、スパークを全く発生させない、スパーク・プラグ・ケーブルの静電容量値である。たとえば、試験１において、最大静電容量値は、スパーク・プラグ・ケーブル３で求められた３８ｐＦである。試験２において、最大静電容量値は、スパーク・プラグ・ケーブル５で求められた６３ｐＦである。また、試験３において、最大静電容量値は、スパーク・プラグ・ケーブル７で求められた９５ｐＦである。

　実質的に全ての条件の下におけるスパーク・プラグで、スパークが生成されることを確実にするために、最大静電容量値から小さい安全マージンを差し引いて、最適な静電容量値を得る。約１０から１５ｐＦの静電容量減少が、十分な安全マージンであることが分かっている。これは、製造業者の変更、電源の品質低下、過渡点火システム条件および他の効果を可能にする。

　最大静電容量値から小さい安全マージンが一旦差し引かれると、最適な静電容量値が求められる。試験１において、最適な静電容量値は、ケーブル２で求められた１８ｐＦである。試験２において、最適な静電容量値は、ケーブル４で求められた４８ｐＦであり、試験３において、最適な静電容量値は、ケーブル６でもとめられた７４ｐＦである。

　したがって、特定の点火システムに関する最適な静電容量値を求めることができ、それに応じてスパーク・プラグ・ケーブルを製作することができる。本発明によるスパーク・プラグ・ケーブルの製作方法は、スパーク・プラグ・ケーブルを特定の点火システム要件に合わせて調整することにより、最適なスパークが生成されることを可能にする。

　図５に示したように、スパーク・プラグ・ケーブル１０を調整するに当たっての次のステップ３２は、最適な静電容量値に合うようにコンデンサの静電容量を調節することである。コンデンサの静電容量を調節する１つの方法は、その表面積を変えることである。したがって、１つの調整方法は、図２に示したように、所望の静電容量値になるように単に導体２０の長さ１８を調節することである。この長さは約５から４０インチまで変更可能である。

　本発明の１つの利点は、導体２０が柔軟な編組ワイヤ管から構成されているので、図３に示したように、編組束６の間に存在する複数の空間２７を開けたり閉じたりすることにより、導体の表面積を増減できることである。たとえば、大きな静電容量を必要とする高電圧コイルを備えたオートバイは、短いスパーク・プラグ・ケーブルを内蔵するだけである。導体は、ワイヤ束の間の空間をなくすように圧縮することができ、それによって、その表面積とスパーク・プラグ・ケーブルの静電容量を増加させる。

　コンデンサの大きさを決める別の方法は、鉄心素線１３の中央ファイバ１４を中心に巻かれた螺旋巻きワイヤ１５の表面積を増大することである。表面積は、１インチ当たりの巻きの数を増やすことにより増大することができる。これは、鉄心素線の表面積を増大し、それによってコンデンサの静電容量を増やす。しかし、これは鉄心素線の抵抗も高める。この有利な特徴を以下で詳細に説明する。

　静電容量はコンデンサ電極の間の距離を変えることによっても調節できるので、コンデンサの大きさを決める、すなわちコンデンサを調整する別の方法は、図３に示したように、鉄心素線１３と導体２０との間の間隔１９を広げることである。これは、誘電体１６の厚さを変えることにより達成できる。好適な実施形態の誘電体は、約８ミリメートルの外形を有し、間隔１９は約４ｍｍである。しかし、コンデンサの要件に応じて、より大きいかより小さい誘電体の直径を採用することもできるであろう。

　図５に示したように、一旦、コンデンサの大きさが最適になると、スパーク・プラグ・ケーブル１０を調整するに当たっての次のステップ３３は、理想的なスパークの長さすなわち時間を決定することである。強さ＝仕事量／時間であるので、長いスパークの継続時間はスパークの強さを弱める。したがって、スパークの継続時間を短くすることにより、スパークの強さを上げることができる。従来の点火システムは、スパークの継続時間が約２０００分の１から４０００分の１秒（０．００２〜０．００４秒）の間にあって長すぎ
る。先行技術の装置は、スパークを生成するためにエネルギーを送る時間が短すぎるため、スパークの継続時間が短くなり、混合気の点火が不規則であったり、全く点火しなかったりする。代替的に、不十分な量のエネルギーが送られると、スパークの強さは強くならないことになる。本発明の方法によって構成されるスパーク・プラグ・ケーブルは、４０から１０００ナノ秒の範囲にあるスパークの継続時間を有する。したがって、スパークの強さは大幅に強くなり、好ましくない条件の下であっても完全な燃焼が確実になる。

　図５を再度参照すると、正しいスパークの継続時間が一旦決定されれば、スパーク・プラグ・ケーブル１０を調整するに当たっての次のステップ３４は、理想的な抵抗を選択することである。本発明の方法の１つの独特な側面は、鉄心素線１３の抵抗を調節することにより、スパークの継続時間を最適化、すなわち調整することである。より大きい抵抗はスパークの継続時間を長くし、逆に、より小さい抵抗はスパークの継続時間を短くする。好適な実施形態のスパーク・プラグ・ケーブル１０は、約３００ナノ秒のスパークの継続時間を有する。しかし、点火システムの要件に応じて、スパークの継続時間は約４０から約１０００ナノ秒の範囲にあってもよい。

　理想的な抵抗を選択するときの重要な要因は、コンデンサの特性である。剛性のバレル型構造を採用した先行技術のコンデンサは、その蓄えたエネルギーを急激に「空けて」、非常に短い継続時間のスパークを生成する。短すぎるスパークの継続時間は、混合気を点火しないであろう。逆に、長すぎるスパークの継続時間はスパークの強さを上げず、そのため有益な効果を有していない。本発明の１つの利点は、編組ワイヤ管からなる導体２０を、その蓄えたエネルギーの放出を制御するように構成することができ、それによってあらゆる指定された継続時間のスパークを生成できることである。これは、それぞれ独自の放電特性を有する、異なったワイヤ編組構成を用いることによって達成される。たとえば、それぞれが１６個の個別の３６ゲージ銅線フィラメントを有する２４個の束からなるワイヤ編組で構成された導体は、それぞれが７個の個別の３２ゲージ銅線フィラメントを有する４８個の束からなるワイヤ編組から構成された導体とは異なった放電特性を有するであろう。

　コンデンサの静電容量、コンデンサの放電特性およびコンデンサとスパーク・プラグとの間の抵抗といった要因の全てがスパークの継続時間に影響するので、これら全ての要因を吟味することにより、理想的な抵抗を選択する。

　図５に示したように、次のステップ３５は、理想的な抵抗に近づけるために、スパーク・プラグ・ケーブル１０の抵抗を調節するものである。図２に示したように、その結果得られる抵抗は、鉄心素線１３の長さ２９によって生成される抵抗である。長さ２９は、スパーク・プラグ１２と導体２０の末端との間の長さである。これは、コンデンサがその蓄えたエネルギーをスパーク・プラグに送るために克服しなければならない抵抗である。

　抵抗を調節する１つの方法は、図３に示したように、鉄心素線１３上の１インチ当たりの螺旋巻き線１５の数を増やすことである。好適な実施形態の鉄心ワイヤは、１インチ当たり約２８オームの抵抗を有する。しかし、この抵抗値は、点火システム要件に応じて増減することができる。代替的な方法は長さ２９を長くして、それによって、スパーク・プラグ１２と導体２０の末端との間の総抵抗を高くすることである。

　螺旋巻きワイヤ１５の重要な特徴は、スパーク・プラグに送られる電気エネルギーによって生成される電磁干渉（ＥＭＩ）を最小にすることである。ＥＭＩは、無線周波数干渉（ＲＦＩ）としても知られている不要な高周波数電気信号の形態になり得る。現代のエンジン電子機器はＥＭＩに非常に影響されやすい。高電圧コイルを採用したいくつかの点火システムは、過度であり損害を与えるほどの量のＥＭＩを生成し得る。ＥＭＩは、鉄心素
線を通過して磁界を作る電流によって生成される。

　図６に示したように、磁界４０は右手の法則によって発せられ、右手親指で電流４１の方向を差すと、他の指は曲げて磁界の向きを示す。しかし、本発明の１つの利点は、ほぼ平行な螺旋巻きワイヤ１５が、互いに向けて磁界エネルギーを発し、それによって、互いにほぼ打ち消し合って、ＥＭＩを最小にすることである。したがって、本発明は、ＥＭＩおよびＲＦＩの影響を受けやすいシステムを含む、実質的にあらゆるエンジン管理システムと互換性がある。

　ＥＭＩを最小にするか抹消する別の方法は、鉄心素線１３に強磁性体材料を用いることである。鉄を含有する強磁性体材料は、生成されるあらゆるＥＭＩを吸収または軽減することができる。本発明の一実施形態は、上記のように、強磁性体材料を含む鉄心素線を用いている。この鉄心素線は非常に高い電流を搬送し、強磁性体材料は生成されるあらゆるＥＭＩを吸収する。

　他の実施形態
　特定の好適な実施形態を上記で説明してきた。修正や置き換えの許容範囲を前述の説明では意図していることおよび、これらの修正や置き換えは特許請求の範囲の文言上の範囲内にあるか、それと均等であることを理解されたい。

　したがって、特許請求の範囲は、広くかつ本明細書において説明した発明の主旨および範囲と一致するように解釈することが妥当である。

スパーク・プラグ・ケーブルの形態である本発明の一実施形態の立面図である。 本発明の方法により製作されたスパーク・プラグ・ケーブルの部分断面立面図である。 スパーク・プラグ・ケーブルの特定の構成要素を示した、図２の実施形態の部分の立面図である。 本発明の方法によって製作された点火システムの構成部品とスパーク・プラグ・ケーブルとを示した略回路図である。 本発明によるスパーク・プラグ・ケーブルを最適化する方法を示したフローチャートである。 本発明によるスパーク・プラグ・ケーブルの構成部品によって生成される電流および磁界の方向を示した立面図である。

符号の説明

５　スパーク・プラグ・ブーツ
６　細線（束）
７　電源ブーツ
８　保護ブーツ
９　シリンダ・ヘッド
１０　スパーク・プラグ・ケーブル（点火線）
１１　電源
１２　スパーク・プラグ
１３　鉄心素線
１４　中央ファイバ
１５　螺旋巻きワイヤ
１６　誘電体（絶縁体）
１７　編みファイバガラス部材
１８　導体の長さ
１９　鉄心素線と導体との間の間隔
２０　導体
２１　接地ストラップ
２２　コネクタ
２３　中央電極
２４　スパーク・プラグ電極
２５　抵抗
２６　接地
２７　開口（空隙）
２８　カバー
２９　鉄心素線の長さ
４０　磁界
４１　電流
４２　環状端子（ワイヤ端子）

Claims (26)

1. 　電源からスパーク・プラグに電流を伝達するように構成された中央エレメントと、
   　前記中央エレメントのほぼ全てを包む絶縁体と、
   　接地に取り外し可能に連結され、前記絶縁体の少なくとも一部を包む導体とを含むスパーク・プラグ・ケーブルであって、
   　前記中央エレメント、前記絶縁体および前記導体は、最大静電容量値を求めて安全マージンを差し引くことによって決定される、最適な静電容量値を有するコンデンサを含むスパーク・プラグ・ケーブル。
2. 　前記最大静電容量値は、スパーク・エレメントが前記電源から散発的に電流を受け取ったときに決定される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
3. 　前記安全マージンは、スパーク・エレメントが前記電源から安定して電流を受け取ったときに決定される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
4. 　前記導体は、導電性材料、銅、錫、真鍮および鉄鋼からなるグループ、ならびに銅、錫、真鍮および鉄鋼の何れか１つの組み合わせから選択される材料で構成される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
5. 　前記中央エレメントは、約７インチから４０インチの間の長さを有する、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
6. 　前記導体は柔軟である請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
7. 　前記中央エレメントに連結された、スパーク・プラグ・コネクタおよび電源コネクタを更に含む、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
8. 　前記中央エレメントは電磁干渉を最小にするように構成されている、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
9. 　前記中央エレメントは、螺旋巻きワイヤによって包まれた鉄心素線で構成される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
10. 　前記中央エレメントは、導電性材料、非導電性材料、強磁性体材料および非強磁性体材料からなるグループから選択される材料で構成される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
11. 　前記コンデンサの前記静電容量は、前記中央エレメントの表面積を選択的に増減することにより調節される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
12. 　前記コンデンサの前記静電容量は、前記中央エレメントの周囲に巻かれたワイヤの複数の隙間の間における距離を選択的に増減することによって、前記中央エレメントの表面積を変えることにより調節される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
13. 　前記コンデンサの前記静電容量は、前記スパーク・プラグ・ケーブルの少なくとも一部を包む導体を、選択的に長くしたり短くしたりすることによって、前記スパーク・プラグ・ケーブルの表面積を変えることにより変えられる、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
14. 　前記導体は、導電性材料、銅、錫、真鍮および鉄鋼からなるグループ、ならびに銅、錫、真鍮および鉄鋼の何れか１つのあらゆる組み合わせから選択される材料で構成される、請求項１に記載のスパーク・プラグ・ケーブル。
15. 　少なくともコンデンサを含む、電源からスパーク・プラグに電流を搬送するように構成された点火ケーブルを最適化する方法であって、前記電源からの利用可能な電流を決定するステップと、
    　最大静電容量値を求めて安全マージンを差し引くことにより、最適な静電容量値を選択するステップと、
    　前記最適な静電容量値に近似するように前記コンデンサの静電容量を調節するステップとを含む方法。
16. 　前記コンデンサの前記静電容量を調節する前記ステップは、外側のコンデンサ電極と内側のコンデンサ電極との間の距離を増大して、前記コンデンサによって蓄えられた電荷を削減することにより達成される、請求項１５に記載の方法。
17. 　前記コンデンサの前記静電容量を調節する前記ステップは、外側のコンデンサ電極と内側のコンデンサ電極との間の距離を削減して、前記コンデンサによって蓄えられた電荷を増大することにより達成される、請求項１５に記載の方法。
18. 　前記コンデンサの前記静電容量を調節する前記ステップは、前記点火ケーブルの少なくとも一部を包む導体を選択的に長くしたり短くしたりすることにより、前記点火ケーブルの表面積を変えることにより達成される、請求項１５に記載の方法。
19. 　前記コンデンサは、導電性材料、銅、錫、真鍮および鉄鋼からなるグループ、ならびに銅、錫、真鍮および鉄鋼の何れか１つのあらゆる組み合わせから選択される材料で構成される、請求項１５に記載の方法。
20. 　前記コンデンサの前記静電容量を調節する前記ステップは、前記導体の複数の素線間に設けられた複数の開口を選択的に増減することによって、前記点火ケーブルの表面積を変えることにより達成される、請求項１５に記載の方法。
21. 　少なくとも抵抗器とコンデンサとを含む、電源からスパーク・プラグに電流を搬送するように構成された点火ケーブルを最適化する方法であって、
    　前記コンデンサからの利用可能な電荷を決定するステップと、
    　理想的なスパークの継続時間を決定するステップと、
    　電流が前記スパーク・プラグに送られたときに、理想的なスパークの継続時間のスパークが発生するように、前記抵抗器の抵抗を調節するステップとを含む方法。
22. 　前記抵抗器の前記抵抗を調節する前記ステップは、前記点火ケーブルの長さを変えることにより達成される、請求項２１に記載の方法。
23. 　理想的なスパークの継続時間の前記スパークは、約４０ナノ秒から約１０００ナノ秒の範囲にあり得る、請求項２１に記載の方法。
24. 　前記点火ケーブルによって生成された電磁干渉を抑制するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
25. 　電磁干渉を抑制する前記ステップは、前記点火ケーブルの中央エレメントの周囲にワイヤを巻くことにより達成される、請求項２１に記載の方法。
26. 　電磁干渉を抑制する前記ステップは、前記点火ケーブルの中央エレメントの周囲にワイヤを巻くことにより達成され、前記中央エレメントは電磁干渉抑制材料を含む、請求項２１に記載の方法。

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