JP2008186743A - プラズマ式点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長時間の使用に伴う放電電圧の上昇を抑制し、より安定した点火を実現する極めて耐久性に優れたプラズマ式点火装置を提供する。
【解決手段】 内燃機関４０に装着され、中心電極１１０と接地電極１３１との間を絶縁する絶縁部材１２０が配設されたプラズマ式点火プラグ１０とプラズマ式点火プラグ１０に中心電極１１０を陽極とし接地電極１３１を陰極として高電圧を印加する高電圧電源２０、３０とを具備し、中心電極１１０と接地電極１３１との間に印加された高電圧によって、絶縁部材１２０内に形成された放電空間１４０内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関４０内に噴射して点火するプラズマ式点火装置１において、接地電極１３１と絶縁部材１２０との境界で接地電極１３１の放電空間１４０に対向する位置に接地電極１３１の表面積を拡大すべく凹陥部１５０を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の点火に用いられるプラズマ式点火装置の耐久性向上に関するものである。

自動車エンジン等の内燃機関において、図９（ａ）に示すようなプラズマ式点火装置１ｈでは、プラズマ式点火プラグ１０ｈの中心電極１１０ｈと接地電極１３１ｈとの間に放電用電源２０ｈから高電圧を印加するとともに、中心電極と設置電極との間に形成された放電空間１４０ｈ内で放電が開始する瞬間に、プラズマ発生用電源３０ｈから大電流を供給して、放電空間１４０ｈ内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして、放電空間１４０ｈの先端から噴射して点火をおこなうことができる。
プラズマ式点火装置１ｈは、指向性に富み、かつ容積的に大きな範囲で数千から数万Ｋの極めて高い温度域を発生させることができるので、直噴エンジンの燃焼において希薄な混合気を燃焼させるため、点火プラグの付近に濃い混合気が集まるようにして燃焼を容易にする成層燃焼への応用が期待されている。

この様なプラズマ式点火装置として、特許文献１には、中心電極の汚染を防止すべく、中心電極と中心に該中心電極を保持し縦に伸びる挿入孔を設けた絶縁体と該絶縁体を覆い下端に挿入孔と連通する開口を設けた接地電極とによって構成し、上記挿入孔内に放電ギャップを形成した表面ギャップ型点火プラグが開示されている。

ところが、従来のプラズマ式点火装置１ｈにおいては、図９（ｂ）に示すように、中心電極１１０ｈを陰極とし、接地電極１３１ｈを陽極としているので、中心電極１１０ｈの表面において質量の大きな陽イオン５０の衝突により分解される陰極スパッタリングが発生しやすい。この陰極スパッタリングによって中心電極１１０ｈの表面は激しく浸食される。
中心電極１１０ｈの侵食に伴い中心電極１１０ｈと接地電極１３１ｈとの距離、即ち放電距離１４１ｈが次第に長くなり、放電距離１４１ｈに比例して放電電圧が次第に上昇し、やがて放電電圧が放電用電源２０ｈの発生電圧以上となると放電できなくなり内燃機関の失火に至る虞がある。

そこで、本発明者等は、先に特願２００６−３４０７６１において、図８（a）に示すような、中心電極１１０と接地電極１３１ｇとの間を絶縁する絶縁部材１２０が配設されたプラズマ式点火プラグ１０ｇと、このプラズマ式点火プラグ１０ｇに高電圧を印加する高電圧電源２０ｇ、３０ｇとを具備し、中心電極１１０と接地電極１３１ｇとの間に印加された高電圧によって、絶縁部材１２０内に形成された放電空間１４０ｇ内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関４０内に噴射して点火するプラズマ式点火装置１ｇにおいて、中心電極１１０ｇを陽極とし接地電極１３１ｇを陰極として高電圧電源２０ｇ、３０ｇを接続することにより陰極スパッタリングの抑制を図ることを提案した。

図８（ｂ）に示すように、プラズマ式点火装置１ｇでは、中心電極１１０ｇが陽極であるため、放電による電子の流れは接地電極１３１ｇから中心電極１１０へ向かい、質量の小さい電子５１のみが中心電極１１０ｇに衝突し、プラズマ状態の気体中、質量の大きい窒素イオン等の陽イオン５０は陽極である中心電極１１０ｇと反発するため、中心電極１１０ｇの表面が陰極スパッタリングにより浸食されることがない。

また、接地電極１３１ｇは陰極となっているので、質量の大きい陽イオン５０によって、その表面が浸食され得るが、放電空間１４０ｇに接する接地電極１３１ｇの表面は、プラズマ状態の気体の噴射方向に対してほぼ直交するように配設されており、プラズマ状態の気体が噴射する際に、陽イオン５０は接地電極１３１ｇの表面１３２ｇに斜めに衝突することになり、陽イオン５０の衝突する力が弱まり、陰極スパッタリングによる浸食の度合いは、従来の中心電極１１０ｈを陰極としたプラズマ式点火装置１ｈを用いた場合に比べ低くなる。
米国特許第３５８１１４１号明細書

ところが、プラズマ式点火装置１ｇの構造においても、接地電極１３１ｇの陰極スパッタリングによる侵食の進行を抑えることができるものの不可避の現象である。
図７に、時間の経過（ｔ＝ｔ_０〜ｔ_２）に従って（ａ）〜（ｃ）の順を追って示すように、徐々に接地電極１３１ｇと絶縁部材１２０との界面近くが侵食され、放電距離が長くなるので放電電圧が徐々に上昇する（Ｖ_０＜Ｖ１＜Ｖ_２）。
このとき、放電経路は絶縁部材１２０ｇの表面に沿うように形成され、陰極スパッタリングによる接地電極１３１ｇの浸食は、絶縁部材１２０と接地電極１３１ｇとの境界部において、接地電極１３１ｇの径方向に対して外側に向かって進行する。

放電に伴う接地電極１３１ｇの浸食は接地電極１３１ｇの表面から中心電極１１０の表面までの最短距離の位置で起こり、一度の放電において侵食される体積は略一定であると考えられる。
従って、侵食の初期においては、絶縁部材１２と接地電極１３１ｇとの境界のごく狭い範囲で発生するので、浸食の進行速度が速く、浸食に伴う放電電圧の上昇の速度が早い。
更に接地電極１３１ｇの浸食が進行した後は、接地電極１３１ｇの表面積が大きくなる。従って、接地電極１３１ｇの表面から中心電極１１０の表面までの距離が最短となる任意の場所で放電が起こり、接地電極１３１ｇの表面の浸食位置が分散する。

図６に示すように、プラズマ式点火装置１ｇ（比較例２）によれば、図９に示す従来のプラズマ式点火装置（比較例１）に比べて、耐久時間を格段に長くすることができる。
また、接地電極１３１ｇの浸食が進むに従って、放電電圧の上昇速度は徐々に遅くなって行くことが判明した。
しかしながら、プラズマ式点火装置１ｇおいて、長時間の使用により放電電圧が放電用電源２０で発生し得る電圧以上に高くなった時や、バッテリの消耗や低温始動時等により高電圧電源の発生電圧が低下した時には失火の虞があり、改善の余地がある。

そこで、本願発明は、かかる実情に鑑み、長時間の使用に伴う放電電圧の上昇を更に抑制し、より安定した点火を実現する極めて耐久性に優れたプラズマ式点火装置を提供することを目的とするものである。

請求項１の発明では、内燃機関に装着され、軸状の中心電極と接地電極との間を絶縁する絶縁部材が配設されたプラズマ式点火プラグと、上記中心電極と上記接地電極との間に高電圧を印加する高電圧電源とを具備し、上記絶縁部材内に形成された放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関内に噴射して点火するプラズマ式点火装置において、上記中心電極を陽極とし、上記接地電極を陰極として両電極間に印加された高電圧によって、上記絶縁部材内に形成された放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態とし、上記接地電極と上記絶縁部材との境界位置であって、上記接地電極の上記放電空間に対向する位置における上記接地電極の表面部位には、上記接地電極と上記絶縁部材との各内周壁の表面部位をプラズマ噴出方向に向けて略直線形状に連ねた上記接地電極の仮想の表面部位における表面積に対し、上記表面部位の表面積が拡大するように上記接地電極の表面部位を窪ませて形成した凹陥部を設ける。

請求項１の発明によれば、接地電極と絶縁部材との境界において接地電極に設けられた凹陥部によって表面部位の表面積が大幅に拡大される。このため、電極表面での放電位置が分散し、陰極スパッタリングによる浸食速度が抑制される。
従って、電極の浸食に伴う放電距離の増加が抑制され、プラズマ点火装置としての耐久性が向上する。

請求項２の発明では、上記凹陥部はＲ形状または楕円形状もしくはテーパ形状のいずれかの形状に形成する。

請求項２の発明によれば、いずれの形状においても、上記凹陥部の表面積を広くすることができ、上記凹陥部表面の任意の位置で放電が起こるので、陰極スパッタリングの発生位置が分散し、接地電極表面の浸食の進行が抑制される。
従って、プラズマ式点火装置としての耐久性が更に向上する。

請求項３の発明では、上記凹陥部は、上記絶縁部材内に形成された放電空間にその表面部位が晒される上記絶縁部材内周壁と上記接地電極との境界を区分ける上記絶縁部材内周壁端部を基点とし、その基点から窪ませた上記凹陥部の表面部位の曲面を形成する各表面部位までの、上記放電空間よりプラズマ状態の気体が噴出する軸方向に向けて直近となる方向における各距離が略等しくなるように形成する。

請求項３の発明によれば、上記凹陥部の表面部位の任意の位置から上記中心電極表面までの距離が略等しくなるので、上記凹陥部の任意の位置で放電電圧がほぼ等しくなる。
従って、陰極スパッタリングの発生位置が上記凹陥部表面の任意の位置に分散し、接地電極表面の浸食の進行が抑制される。
従って、プラズマ式点火装置としての耐久性が更に向上する。

請求項４の発明では、上記凹陥部の表面部位には、その表面部位を形成する構成材として、貴金属材料または高耐熱合金材料もしくは導電性セラミック材料のいずれかを含む耐浸食部を設ける。

請求項４の発明によれば、接地電極の浸食が更に抑制されるのでプラズマ式点火装置としての耐久性が更に向上する。

請求項５の発明では、上記凹陥部の表面部位は、上記放電空間に向かって突出する複数の突起部を設けた多極形状に形成する。

請求項５の発明によれば、上記突起部に局部的な電界密度の集中が起こり、より一層放電しやすくなり、放電電圧の上昇を抑制できる。加えて上記突起部以外は径方向に対して外側に控えているので陽イオンの衝突力が更に弱まり、接地電極の浸食が更に抑制される。
従って、プラズマ式点火装置としての耐久性が更に向上する。

以下に、本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態におけるプラズマ式点火装置１は、プラズマ式点火プラグ１０と高電圧電源として放電用電源２０とプラズマ発生用電源３０とで構成されている。
プラズマ式点火プラグ１０は、軸状の中心電極１１０と上記中心電極１１０を絶縁保持する筒状の絶縁部材として絶縁部材１２０と絶縁部材１２０を覆う有底筒状の金属製のハウジング１３０とで構成されている。

中心電極１１０の先端側は高融点の導電性材料によって形成され、内部には鉄鋼材料等の良電導性で高熱伝導性の金属材料からなる中心電極中軸１１１が形成され、基端側には絶縁部材１２０から露出し外部の上記放電用電源２０と上記プラズマ発生用電源３０とに接続される中心電極端子部１１２が形成されている。

絶縁部材１２０は耐熱性、機械的強度、高温における絶縁耐力、熱伝導率などに優れた高純度のアルミナ等からなり、先端側は中心電極１１０の先端面より下方に伸びる筒状の放電空間１４０を形成し、中腹には絶縁部材１２０とハウジング１３０との気密性を保持する図略のパッキング部材を介してハウジング１３０に係止する図略の中心電極係止部が形成され、基端側は中心電極１２０とハウジング１３０とを絶縁し、高電圧が上記電極以外に逃げるのを防止する絶縁部材頭部１２１が形成されている。

ハウジング１３０は、導電性金属材料からなり、接地電極１３１は、高融点、高硬度、高熱伝導率の導電性金属材料または導電性セラミック材料等からなる。
ハウジング１３０の先端には、絶縁部材１２０を覆い、先端が内側に向かって屈曲する環状の接地電極１３１が形成されている。
ハウジング１３０の中腹外周部には、図略の内燃機関内に接地電極１３１が露出するように内燃機関のエンジンブロック４０に固定するとともにハウジング１３０とエンジンブロック４０とを電気的に接地状態とするためのハウジングネジ部１３３が形成されている。
ハウジング１３０の基端側外周部にはネジ部１３３を締め付けるためのハウジング六角部１３４が形成されている。

接地電極１３１と絶縁部材１２０の先端部との境界位置であって、接地電極１３１の放電空間１４０に対向する位置における接地電極１３１の表面部位には、接地電極１３１と絶縁部材１２０との各内周壁の表面部位をプラズマ噴出方向に向けて略直線形状に連ねた接地電極の仮想表面部位１３７における表面積に対し、上記表面部位の表面積が拡大するように、接地電極１３１の内周に渡って基端側が径大となり先端側が径小となる径方向外側に向かって窪んだＲ状の凹陥部１５０が形成されている。
凹陥部１５０は、絶縁部材１２０内に形成された放電空間１４０にその表面部位が晒される絶縁部材内周壁１２４と接地電極１３１との境界を区分ける絶縁部材内周壁端部１２５を基点とし、その基点から窪ませた凹陥部１５０の表面部位の曲面を形成する各表面部位までの、放電空間１４０よりプラズマ状態の気体が噴出する軸方向に向けて直近となる方向における各距離が略等しくなるように形成されている。

更に凹陥部１５０の表面には耐浸食部１５１が形成されている。耐浸食部１５１は、凹陥部１５０の表面の全面に渡って形成しても良いし、部分的に形成しても良い。
耐浸食部１５１が一部に形成された場合であっても、耐浸食部１５１表面と中心電極１１０表面との最短位置で放電が起こるため、耐浸食の効果は発揮される。
耐浸食部１５１には、例えばＷ、Ｈｆ等の高硬度金属材料またはその合金類や、Ｎｉ、Ｐｔ等の貴金属や、ＴｉＮ、ＭｏＳｉＯ_２、ＨｆＣ等の導電性セラミック材料等が用いられる。
接地電極１３１には接地電極開口部１３２が形成され、接地電極開口部１３２の先端には先端に向かって径大となるテーパ１３６が形成されている。

放電用電源２０は、第１バッテリ２１、イグニッションキー２２、点火コイル２３、トランジスタからなるイグナイタ２４、電子制御装置２５によって構成され、整流素子２６を介してプラズマ式点火プラグ１０に接続されている。
第１バッテリ２１は陽極側が接地されている。

プラズマ発生用電源３０は、第２バッテリ３１、抵抗体３２、プラズマ発生用コンデンサ３３によって構成され、整流素子３４を介してプラズマ式点火プラグ１０に接続されている。第２バッテリ３１は、陰極側が接地されている。

イグニッションスイッチ２２が投入され、ＥＣＵ２５からの点火信号により、第１バッテリ２１から低電圧で負の一次電圧が点火コイル２３の一次コイル２３１に印加され、イグナイタ２４のスイッチングによって一次電圧が遮断されると、点火コイル２３内の磁界が変化し、自己誘導作用により点火コイル２３の二次コイル２３２に１０〜３０ｋＶの正の二次電圧が誘起される。
一方、第２バッテリ３１によりプラズマ発生用コンデンサ３３が充電される(例えば、４５０Ｖ、１２０Ａ)。

印加された上記二次電圧が中心電極１１０と接地電極１３１との間の放電距離１４１に比例する放電電圧を超えると両電極間に放電が開始され、放電空間１４０内の気体が小領域でプラズマ状態となる。
このプラズマ状態の気体は、導電性を有し、プラズマ発生用コンデンサ３３の両極間に蓄えられた電荷の放電を引き起こし、放電空間１４０内の気体の更なるプラズマ状態化を誘発、領域を拡大する。このプラズマ状態の気体は、高温・高圧となり、内燃機関の燃焼室内へ噴射される。

以下に、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施形態における効果について詳述する。
図２（ａ）に示すように、中心電極１１０の先端表面から凹幹部１５０に表面までの距離１４１は、初期の放電電圧Ｖ_０が、例えば１０ｋＶから３０ｋＶとなる距離Ｄ_０に設定されている。
中心電極１１０が陽極であるため、放電による電子の流れは接地電極１３１の凹陥部１５０表面に形成された耐浸食部１５１の表面から中心電極１１０へ向かう。
質量の小さい電子５１のみが中心電極１１０に衝突し、プラズマ状態の気体中、質量の大きい窒素イオン等の陽イオン５０は陽極である中心電極１１０と反発する。中心電極１１０の表面が陰極スパッタリングにより浸食されることがない。

一方、接地電極１３１は陰極となっているので、質量の大きい陽イオン５０によって、その表面が浸食され得る。
しかしながら、放電空間１４０に対向する接地電極１３１の表面は、プラズマ状態の気体の噴射方向に対してほぼ直交するように配設されているので、陽イオン５０は接地電極１３１の表面に斜めに衝突するため、陽イオン５０の衝突する力が弱まり、陰極スパッタリングによる浸食の度合いは、従来の中心電極を陰極とした場合にくらべ低くなる。
更に、凹陥部１５０の表面に耐浸食部１５１が形成されているので、一層陰極スパッタリングによる浸食が抑制されている。
また、接地電極１３１の開口部１３２の内径は、絶縁部材１２０の内径１２３よりも大きい角度で先端に向かって径大となるよう拡径しているので、さらに陽イオン５０の衝突力が弱まる。

また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹陥部１５０は絶縁部材１２０の内周壁端部１２５を基点とし、その表面までの距離が任意の位置において略等距離にあるので、耐浸食部１５１表面部位の任意の位置において、耐浸食部１５１の表面から中心電極１１０の表面までの距離１４１が最短のＤ_０となる。
従って、耐浸食部１５１表面部位の任意の位置で放電が起こり、一回の放電でほぼ一定の体積が浸食されるが、耐浸食部１５１の表面全体が浸食されるまでは放電電圧は一定値Ｖ_０のままとなる。

本実施形態において、放電距離１４１は従来のプラズマ式点火プラグよりも短く設定されており、放電空間１４０の容積は小さくなる。
しかし、一回の放電によって放電空間１４０内の気体の全てがプラズマ化されるのではなく、プラズマ発生用電源３０からの供給電流に応じて、発生するプラズマ化された気体の量が決まる。
従って、放電空間１４０の容積が小さくなっても、プラズマ化される気体の割合が増すので発生するエネルギーは変わらず、プラズマ式点火装置１の着火性に影響を与える事はないと考えられる。

図３に本発明の第１の実施形態における効果を比較例と共に示す。
本発明の第１の実施形態によれば、放電電圧の上昇速度を極めて遅くすることができ、プラズマ式点火プラグの耐久性を大幅に向上できる。比較例２においては、放電用電源２０の電源電圧の低下による失火の虞があるが、本実施例においては、放電用電源２０の電源電圧の低下があったとしても失火の虞がなく、安定した着火が得られる。

以下に、図４および図５を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。
なお、各実施形態において基本となる構成は第１の実施形態と同様であり、同じ構成については同じ符号を示したので、説明を省略する。
図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態における要部を示す断面図、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における要部断面図、（ｃ）は、本発明の第４の実施形態における要部断面図、（ｄ）は、本発明の第５の実施形態を示す要部断面図である。

図４（ａ）に示すように、耐浸食部１５１ｂを凹陥部１５０の一部に設けても良い。高額な貴金属、高硬度金属材料、導電性セラミック材料等からなる耐浸食部１５１ｂの体積を減らし、製造コストを抑えつつ、耐浸食部１５１ｂの表面積を増やし、陰極スパッタリングによる浸食の進行速度を遅くできると期待される。

図４（ｂ）に示すように、耐浸食部１５１を無くし、接地電極１３１ｃを、耐浸食性材料を用いて形成し、凹陥部１５０ｃのみを形成した構造としても良い。
このような構造であれば、凹陥部１５０ｃの表面積が広いので、陰極スパッタリングによる浸食の進行速度を遅くできる上に、接地電極１３１ｃ全体の耐侵食性が高いので更に浸食の進行速度を遅くできると期待される。

図４（ｃ）に示すように、凹陥部１５０ｄをＲ形状ではなく、噴射方向の距離を短径とし、放電空間内径方向を長径とする１／４楕円弧状に形成しても良い。
絶縁部材１２０の表面を這うように放電経路が形成される沿面放電を起こし易く、絶縁部材１２０と接地電極１３１との境界面に近い接地電極１３１の表面がより浸食されやすいが、楕円弧状に形成することにより、短径側の放電距離１４１が長径側に比べて短くなり短径側の放電電圧Ｖ_０’は長径側の放電電圧Ｖ_０より低くなる。よって、放電経路を短径側に引き寄せることができる。
従って、凹陥部１５０ｄの表面積をＲ形状に形成した場合と略同程度まで表面積を拡大できる上に、破線で示したＲ形状よりも接地電極１３１ｄの体積を増やすことができるので、更に陰極スパッタリングによる浸食の進行速度を遅くできると期待される。

図４（ｄ）に示すように、凹陥部１５０ｅをＲ形状ではなく、テーパ状に形成しても良い。
凹陥部１５０eをテーパ状に形成することによって、Ｒ形状に形成した場合と略同程度まで表面積を拡大できる上に、破線で示したＲ形状よりも接地電極１３１eの体積を増やすことができるので、更に陰極スパッタリングによる浸食の進行速度を遅くできると期待される。

以上に説明したように、第２〜５のいずれの実施形態においても、第１の実施形態と同様に陰極スパッタリングによる接地電極１３１の浸食の進行速度を遅らせる本発明の効果が期待できる。

図５（ａ）は、本発明の第１〜５実施形態に適用され得る接地電極形状を示す図１中Ａ−Ａ矢視図、（ｂ）は本発明の第１〜５実施形態に適用され得る別の接地電極形状を示す図１中Ａ−Ａ矢視図である。
接地電極１３１は、図５（ａ）に示すように円形の開口部１３２を有する円環状に形成しても良い。
また、接地電極１３１は、図５（ｂ）に示すように、放電空間１４０に向かって突出する複数の突起部を設けた多極形状に形成しても良い。
この様な突起部を備えた構造とすると、該突起部に局部的な電界密度の集中が起こり、より一層放電しやすくなり、放電電圧の上昇を抑制できる。
従って、プラズマ式点火プラグとしての耐久性を向上することができる。
加えて突起部以外は径方向に対して外側に控えているので陽イオンの衝突力が更に弱まり、接地電極１３１の浸食が更に抑制される。

当然のことながら、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、一つのプラズマ式点火プラグで構成されるプラズマ式点火装置について説明したが、本発明が多数の点火プラグを含む多気筒エンジンにも適用し得るものであることは言うまでもない。
更に、上記実施形態においては、高電圧電源を放電用電源２０とプラズマ発生用電源３０との２電源により構成した場合について説明したが、一の電源からDc−Dcコンバータ等を介して異なる電圧に調整して放電用電源とプラズマ発生用電源として引加しても良い。

本発明の第１実施形態におけるプラズマ式点火装置を示す構成図。 本発明の第１実施形態における効果を示す要部断面図。 本発明の第１実施形態における効果を示す特性図。 （a）は本発明の第２実施形態における要部断面図、（ｂ）は第３実施形態における要部断面図、（ｃ）は本発明の第４実施形態における要部断面図、（ｄ）は第５実施形態における要部断面図。 （ａ）は本発明の第１〜５実施形態に適用され得る接地電極形状を示す図１中Ａ−Ａ矢視図、（ｂ）は本発明の第１〜５実施形態に適用され得る別の接地電極形状を示す図１中Ａ−Ａ矢視図。 従来のプラズマ式点火装置における耐久性を示す特性図。 比較例２における接地電極の浸食による経時変化を（a）〜（ｆ）の順を追って示す要部断面図。 （a）は、従来のプラズマ式点火装置（比較例２）の構成図、（ｂ）は比較例２の効果を示す要部断面図。 （a）は、従来のプラズマ式点火装置（比較例１）の構成図、（ｂ）は比較例１の問題点を示す要部断面図。

符号の説明

１ プラズマ式点火装置
１０ プラズマ式点火プラグ
１１０ 中心電極
１２０ 絶縁部材
１２５ 絶縁部材内周壁端部（基点）
１２６ 絶縁部材内周壁１３１ 接地電極
１５０ 凹陥部
１５１ 耐侵食部
１４０ 放電空間
１４１ 放電距離
２０ 放電用電源（高電圧電源）
３０ プラズマ発生用電源（高電圧電源）
４０ エンジンブロック（内燃機関）

Claims (5)

1. 内燃機関に装着され、軸状の中心電極と接地電極との間を絶縁する絶縁部材が配設されたプラズマ式点火プラグと、上記中心電極と上記接地電極との間に高電圧を印加する高電圧電源とを具備し、上記絶縁部材内に形成された放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関内に噴射して点火するプラズマ式点火装置において、
   上記中心電極を陽極とし、上記接地電極を陰極として両電極間に印加された高電圧によって、上記絶縁部材内に形成された放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態とし、
   上記接地電極と上記絶縁部材との境界位置であって、上記接地電極の上記放電空間に対向する位置における上記接地電極の表面部位には、上記接地電極と上記絶縁部材との各内周壁の表面部位をプラズマ噴出方向に向けて略直線形状に連ねた上記接地電極の仮想表面部位における表面積に対し、上記表面部位の表面積が拡大するように上記接地電極の表面部位を窪ませて形成した凹陥部を設けたことを特徴とするプラズマ式点火装置。
2. 上記凹陥部は、Ｒ形状または楕円形状もしくはテーパ形状のいずれかの形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ式点火装置。
3. 上記凹陥部は、上記絶縁部材内に形成された放電空間にその表面部位が晒される上記絶縁部材内周壁と上記接地電極との境界を区分ける上記絶縁部材内周壁端部を基点とし、その基点から窪ませた上記凹陥部の表面部位の曲面を形成する各表面部位までの、上記放電空間よりプラズマ状態の気体が噴出する軸方向に向けて直近となる方向における各距離が略等しくなるように形成したことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ式点火装置。
4. 上記凹陥部の表面部位には、その表面部位を形成する構成材として、貴金属材料または高耐熱合金材料もしくは導電性セラミック材料のいずれかを含む耐浸食部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のプラズマ式点火装置。
5. 上記凹陥部の表面部位は、上記放電空間に向かって突出する複数の突起部を設けた多極形状に形成したことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ式点火装置。