JP2009041427A - プラズマ式点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射とプラズマ発生とのタイミングにずれによる失火を防止できるプラズマ式点火装置を提供する。
【解決手段】点火プラグ１０と、電源２１と、点火コイル２３と、電子制御装置２５により開閉制御され点火コイル２３の駆動を制御する点火コイル駆動回路２４とを具備する放電用電源回路２０と、電源３１により充電されるプラズマ発生用コンデンサ３３を具備するプラズマ発生用電源回路３０とからなる高電圧電源とを具備し、ブレークダウン用電圧Ｖｓｃの印加とプラズマ発生用電流Ｉｐｌの供給とによって、放電空間１４０内の気体をプラズマ状態にして内燃機関４０の点火を行うプラズマ式点火装置１において、プラズマ発生用電流Ｉｐｌが１０ｍＡ以下に低下した後、放電用電流Ｉｄｃが２０ｍＡ以上で、ブレークダウン用電圧Ｖｓｃが１００Ｖ以上となる期間を６００μｓｅｃ以上継続させる。
【選択図】図２

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着火安定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１０（ａ）に示すようなプラズマ式点火装置１ｘが知られている。この装置では、プラズマ式点火プラグ１０ｘの中心電極１１０ｘと接地電極１３１ｘとの間に放電用電源２０ｘから高電圧を印加するとともに、中心電極１１０ｘと接地電極１３１ｘとの間に形成された放電空間１４０ｘ内で放電が開始する瞬間に、プラズマ発生用電源３０ｘから大電流を供給して、放電空間１４０ｘ内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして、放電空間１４０ｘ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１ｘによる点火では、容積的に大きな範囲の高温域が発生する上に、指向性に富んだ火炎核が着火源となって圧縮混合気の着火爆発が励起されるので、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。

従来のプラズマ式点火装置として、例えば特許文献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。
米国特許第３５８１１４１号明細書

ところが、従来のプラズマ式点火装置１ｘにおいては、図９（ｄ）に示すように、プラズマ発生用電源３０ｘからの大電流Ｉｐｌの放出によって放電空間内の気体がプラズマ状態となって高温・高圧の火炎球を形成する時間は１０μｓｅｃ程度と極めて短い。
燃料と空気とを混合し部分的に高濃度とした成層混合気ＡＦを内燃機関内の気流によって点火プラグ１０に運ぶ希薄成層燃焼においては、成層混合気ＡＦ以外では、極めて燃料の濃度が低い。このため（ａ）に示すように、成層混合気ＡＦが点火プラグ１０ｘに到着する前にプラズマ状態となった高温高圧の火炎球Ｐｚが噴射され、（ｂ）に示すように放電終了後に成層混合気ＡＦが点火プラグ１０ｘに到着しても着火しない虞がある。

そこで、本願発明はかかる実情に鑑み、燃料噴射とプラズマ発生とのタイミングにずれが生じた場合にも確実な着火を保証できる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る点火プラグと、該点火プラグに高電圧の印加と大電流の供給とを行う高電圧電源とを具備し、上記高電圧電源は、電源と、上記電源の電圧を昇圧する点火コイルと、電子制御装置により開閉制御され上記点火コイルの駆動を制御する点火コイル駆動回路とを具備する放電用電源回路と、上記電源により充電されるプラズマ発生用コンデンサを具備するプラズマ発生用電源回路とからなり、上記放電用電源回路からの高電圧の印加と上記プラズマ発生用電源回路からの大電流の供給とによって、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の点火を行うプラズマ式点火装置において、上記放電用電源回路からの放電を６００μｓｅｃ以上継続させる。

プラズマ式点火装置では、プラズマ状態となった気体は、極めて高い温度領域が形成され、高圧で噴射されるので、難着火性の希薄混合気成層燃焼において、高い着火性を奏す。しかし、プラズマの噴射時間は極めて短いため、外乱等により、燃料噴射のタイミングとプラズマ噴射のタイミングとにズレが生じる場合がある。ところが、一度プラズマ状態となった気体が噴射された直後の放電空間内には、活性化された気体が残留しており、僅かな放電でも、高温の火炎核が発生しやすい状態となっていることが判明した。
請求項１の発明によれば、成層混合気の点火プラグへの到着タイミングがプラズマ発生用電流の放出後に遅れても、それ以上に放電用電源回路からの放電が続いているので、プラズマ噴射後のポスト放電により確実に点火できる。
従って、放電用電源回路からの放電空間の絶縁破壊のために印加される高電圧、即ち、ブレークダウン用放電の一部を、プラズマ噴射後の点火漏れを補完するポスト放電に利用することによって、外乱等による点火漏れが起こり難く、信頼性の高いプラズマ式点火装置を実現できる。

より好ましくは、請求項２の発明ように、上記放電用電源回路からの放電を９００μｓｅｃ以上継続させるのが望ましい。

請求項２の発明によれば、ポスト放電の時間が更に長くなり、より確実な点火が実施される。

請求項３の発明では、上記プラズマ発生コンデンサから放出されたプラズマ発生用電流Ｉｐｌが１０ｍＡ以下に低下した後、上記放電用電源回路からの放電用電流Ｉｄｃが２０ｍＡ以上で、放電電圧Ｖｓｃが１００Ｖ以上となる期間を６００μｓｅｃ以上継続させる。

放電用電源回路からの放電電流Ｉｄｃおよび放電電圧Ｖｓｃが請求項３の発明に記載の範囲であれば、プラズマ発生用電流Ｉｐｌが放出された後も、放電空間内へのポスト放電が可能となる。
放電用電源回路からの放電継続時間を直接的に規定して、ポスト放電での着火をより確実にすることができる。

より好ましくは、請求項４の発明のように、上記プラズマ発生用電流Ｉｐｌが１０ｍＡ以下に低下した後、上記放電用電源回路からの放電用電流Ｉｄｃが２５ｍＡ以上で、上記放電電圧Ｖｓｃが２００Ｖ以上となる期間を９００μｓｅｃ以上継続させる。

請求項４の発明によれば、放電用電源回路からの放電電流Ｉｄｃおよび放電電圧Ｖｓｃが高く、よりポスト放電しやすく、その期間も長いので、より確実な点火が実施される。

請求項５の発明では、上記放電用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｄｃを、上記プラズマ発生用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｐｌの０．３倍以上とする。

放電用電源回路からのプラズマ発生用電源回路からのエネルギＥｐｌに対する放電エネルギＥｄｃの比率を増やすと、１０μｓｅｃ程度の極短い時間に完了するプラズマ状態となった気体の噴出後に、放電用電源回路に残っているエネルギによるポスト放電が増える。 従って、混合気の噴射タイミングずれなどの外乱に対して着火ミスを補完する着火がなされ、点火装置としての信頼性が向上する。

より好ましくは、請求項６の発明のように、上記放電用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｄｃを、上記プラズマ発生用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｐｌの０．５倍以上とするのが望ましい。

請求項６の発明によれば、ポスト放電によりプラズマ状態となる放電空間内の気体の割合が増え、点火をより一層確実にできる。

請求項７の発明では、上記点火コイルの二次側コイルの自己インダクタンスＬ_２を８Ｈ以上の範囲に設定する。

請求項７の発明によれば、高い自己インダクタンスＬ_２によって二次側コイル内に蓄えられたエネルギの放出に時間が掛かり、ポスト放電時間が長くなるので、より確実な点火が実施できる。

より好ましくは、請求項８の発明のように、上記点火コイルの二次側コイルの自己インダクタンスＬ_２を１５Ｈ以上の範囲に設定するのが望ましい。

請求項８の発明によれば、更にポスト放電時間が長くなるので、より確実な点火が実施できる。

請求項９の発明では、上記電子制御装置は、点火指令に従って最初の点火コイル駆動回路の開閉を行い、上記放電空間の絶縁を破壊するブレークダウン放電Ｂｄｃを行った後、上記プラズマ発生用コンデンサからのプラズマ発生用電流Ｉｐｌの放出終了後において、次の点火指令までに上記点火コイル駆動回路の開閉により、複数回のポスト放電Ｐｄｃを行う。

複数回のポスト放電Ｐｄｃにより、混合気の噴射タイミングずれなどの外乱に対して着火ミスの補完が確実になされ、更に点火装置としての信頼性が向上する。

請求項１０の発明では、上記点火コイルは閉磁路のコアを具備する。

請求項１０の発明のように、点火コイルに閉磁路コアを用いることにより、更に自己インダクタンスＬ_２が大きくなり、放電時間を長くできる。従って、混合気の噴射タイミングずれなどの外乱に対して着火ミスを補完する着火がなされ、点火装置としての信頼性が向上する。

より具体的には、請求項１１の発明のように、上記点火コイルは、複数の幅の異なる短冊状の硅素鋼板を積層して略円柱状に形成した中心コアと、被覆銅線を該中心コアと同心に巻着した二次コイルと、被覆銅線を該二次コイルと同心に巻着した一次コイルと、該一次コイルの外側を取り囲む筒状の外周コアと、上記中心コアと上記二次コイルと上記一次コイルと上記外周コアとの層間を絶縁する絶縁部材とからなり、軸状に形成する。

請求項１１の発明のような構成とすることで、点火コイルの自己インダクタンスＬ_２が更に大きくなり、ポスト放電の時間を更に長くすることができる。また、点火コイルの体格を小さくできるので内燃機関への搭載が容易となり、複数気筒を有する内燃機関においては、それぞれの気筒毎に独立した点火制御が可能となり、更に点火装置としての信頼性が向上する。

請求項１２の発明では、上記中心コアと上記外周コアとを結合し、閉磁路を構成する。

請求項１２の発明のような構成とすることにより、点火コイルの自己インダクタンスＬ_２を容易に大きくすることが出来る。従って、放電時間が長くなるので混合気の噴射タイミングずれなどの外乱に対して着火ミスを補完する着火がなされ、点火装置としての信頼性が向上する。

請求項１３の発明では、上記点火プラグは、中心電極と該中心電極の外周を覆う筒状の絶縁部材と、該絶縁部材の外周を覆う略環状の接地電極とからなり、上記絶縁部材の内周壁を上記中心電極の下端面よりも下方に延設し、かつ出口に向かって徐々に拡径せしめて、上記絶縁部材内部に放電空間を形成する。

請求項１３の発明によれば、所定の放電空間容積に対して、放電空間の深さが浅くなり、より混合気に近い場所でポスト放電が発生するので、更に着火安定性が向上する。

請求項１４の発明では、上記点火プラグは、中心電極と該中心電極の外周を覆う筒状の絶縁部材と該絶縁部材の外周を覆う略環状の接地電極からなり、上記中心電極を、上記接地電極と面一若しくは上記接地電極よりも燃焼室側に突出せしめて、上記接地電極内周壁で覆われた上記絶縁部材の下端面を放電空間となす。

請求項１４の発明によれば、放電空間は極浅いものとなり、また、絶縁部材の下端面を這うように延面放電経路が形成される。従ってプラズマ状態となった高温の気体が、成層混合気と触れやすくなり、より一層点火が確実となる。従って、更に点火装置としての安定性が増す。

請求項１５の発明では、上記点火プラグは、中心電極と該中心電極の外周を覆う筒状の絶縁部材と該絶縁部材の外周を覆う略環状の接地電極の少なくとも一部を上記中心電極の、燃焼室側下方に延設せしめて、燃焼室内に放電空間を形成する。

請求項１５の発明によれば、中心電極と接地電極とが燃焼室内に露出しており、より混合気の触れる機会の高い所で、燃焼室内に気体を高温のプラズマ状態とすることができる。加えて、ポスト放電による着火も更に容易となる。従って、更に点火装置としての安定性が増す。

本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１に示す様に、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、放電用電源回路２０とプラズマ発生用電源回路３０とによって構成されている。
プラズマ式点火プラグ１０は、導電性金属材料からなる柱状の中心電極１１０と中心電極１１０を絶縁保持する略筒状の絶縁部材１２０と絶縁部材１２０を覆う略筒状の金属からなる接地電極１３０とによって構成されている。

中心電極１１０の先端側は、例えばイリジウム、イリジウム合金等の導電性材料によって長軸状に形成され、内部には鉄鋼材料、銅等の良電導性で高熱伝導性の金属材料からなる中心電極中軸１１１が形成され、基端側は中心電極ターミナル部１１２が形成されている。

接地電極１３０は、その下端には接地電極開口部１３１が形成され、その外周には図略の内燃機関４０に螺結するためのネジ部１３２が形成され、基端側には、絶縁部材１２０を収納保持するハウジング部１３５が形成され、更にハウジング１３５の外周には、ネジ部１３２をネジ締めするための六角部１３３が形成されている。
接地電極１３０を含むハウジング１３５は、ニッケル、鉄等の金属材料によって形成されている。

絶縁部材１２０の内側には、放電空間１４０が形成され、中心電極１１０と接地電極１３０との間で放電可能となっている。
放電空間１４０は、絶縁部材１２０の内周壁１２２を中心電極１１０の下端面よりも下方に延設し、先端に向かって拡径する略円錐状に形成されている。
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、基端側は、絶縁部材頭部１２１が形成され、中心電極ターミナル部１１１とハウジング１３５との電気絶縁性を確保している。

プラズマ式点火プラグ１０は、図略の内燃機関４０の燃焼室内に先端が露出する様に装着されとともに、接地電極１３０が内燃機関４０に電気的に接地された状態となっている。

放電用電源回路２０は、電源２１と、イグニションスイッチ２２と点火コイル２３と点火コイル駆動回路２４と、電子制御装置（ＥＣＵ）２５と、第１の整流素子２６とによって構成されている。
プラズマ発生用電源回路３０は、第２の電源３１と、抵抗３２と、プラズマ発生用コンデンサ３３と、第２の整流素子３４とによって構成されている。

点火コイル駆動回路２４は、ＥＣＵ２５によって開閉制御されるトランジスタを含み、第１の電源２１からの電圧を点火コイル２３によって昇圧した高電圧のプラズマ式点火プラグ１０への供給を制御している。
点火コイル２３により発生する高電圧の印加時間は極めて短時間で良い。そこで、本発明の要部である点火コイル２３の二次コイル２３２は、自己インダクタンスＬ_２が８Ｈ以上、より好ましくは１５Ｈ以上の範囲に設定されている。
点火コイル２３の一次コイル２３１と二次コイル２３２との巻数比は、供給される一次電圧Ｖｐｒと必要な二次電圧Ｖｓｃとの関係によって設定されるが、自己インダクタンスＬ_２を大きくするため、従来に比べて巻数を多くしてある。

第１の整流素子３５は、点火コイル２３からの高い二次電圧Ｖｓｃを整流するとともにプラズマ発生用コンデンサ３３からの大電流Ｉｐｌの逆流を阻止している。

プラズマ発生用コンデンサ３３は、第２の電源３１によって充電され、放電時にはプラズマ式点火プラグ１０に大電流Ｉｐｌを放出する。

第２の整流素子３４は、プラズマ発生用コンデンサ３３からの大電流Ｉｐｌを整流するとともに点火コイル２３からの高電圧Ｖｓｃの逆流を阻止している。

ＥＣＵ２５は、車両の運転状況に応じて、点火コイル駆動回路２４のスイッチング制御を行っている。ＥＣＵ２５に、点火コイル２３の二次電圧Ｖｓｃ、放電電流Ｉｄｃ、プラズマ発生用電流Ｉｐｌ等を入力して、点火コイル駆動回路２４のスイッチングの補正を行うことも可能である。

図２を参照して本発明の効果について詳述する。
点火コイル２３の一次コイル２３１に一次電流Ｉｐｒを流すと積層コア２２３が磁化し、磁気エネルギが蓄えられ、その周囲に磁界が形成される。
ＥＣＵ２５からの点火信号Ｓｉｇによって点火コイル駆動回路２４のスイッチングにより、一次電流Ｉｐｒが遮断されると、磁界が変化し、自己誘導作用によって、一次コイル２３１に−数百Ｖの一次電圧Ｖｐｒが生じる。この時、二次コイル２３２に数〜数十ｋＶの二次電圧Ｖｓｃが発生する。

この二次電圧Ｖｓｃが放電空間１４０の絶縁破壊電圧を超えると、放電空間１４０内に放電される。このブレークダウン放電Ｂｄｃにより放電空間１４０の気体が小領域でプラズマ状態となる。プラズマ状態となった気体は導電性を有し、プラズマ発生用コンデンサ３３に蓄えられた電荷の放出を引き起こし、大きな電流量のプラズマ発生用電流Ｉｐｌが流れる。放電空間１４０内に放出された大量の電荷によって、放電空間１４０内の気体が電離し、高温・高圧のプラズマ状態となって内燃機関４０内に噴射される。

この時、プラズマ発生用電流Ｉｐｌが供給される時間は、１０μｓｅｃ程度で終了し、プラズマ発生用電流Ｉｐｌは、１０ｍＡ以下となるが、本発明の二次コイル２３２は自己インダクタンスＬが大きく、コイル内に蓄積されたエネルギを放出するのに時間が掛かり、放電時間は従来と比較して長くなり９００μｓｅｃ程度となる。
従って、プラズマ発生用電流Ｉｐｌが流れなくなった後も、放電電流Ｉｄｃが２０ｍＡ以上で、放電電圧Ｖｓｃが１００ｖ以上の、ポスト放電Ｐｄｃが継続される。

なお、放電用電源回路２０から点火プラグ１０に加えられるエネルギＥｄｃを、プラズマ発生用電源回路３０から点火プラグ１０に加えられるエネルギＥｐｌの０．３倍以上、より好ましくは０．５倍以上とするのがよい。
具体的には、本実施形態においては、放電用電源回路２０から点火プラグ１０に加えられるエネルギＥｄｃは３５ｍＪ、プラズマ発生用電源回路３０から点火プラグ１０に加えられるエネルギＥｐｌは１００ｍＪとなっている。

図３に本発明の効果を示す。プラズマ発生用大電流Ｉｐｌが放出された後も、放電空間１４０内には活性化されたラジカルな気体Ｒｄが残存し、極僅かな低い電位でも放電し易い状態が維持されていることが判明した。
従って、（ａ）に示すように、プラズマ状態気体Ｐｚの噴射のタイミングよりも成層混合気ＡＦの点火プラグ１０への到着タイミングが遅れて未着火となる。しかし、（ｂ）に示すように、ポスト放電Ｐｄｃによって、低い電流が放電空間１４０内に流れ、火花を発生し、点火プラグ１０に到着した成層混合気ＡＦに着火する。
なお、プラズマ状態となった気体Ｐｚの噴射タイミングと成層混合気ＡＦの到着タイミングとが合致した場合には、プラズマ式点火装置１の本来の機能が発揮され、極めて効率の良い燃焼を引き起こすことができる。

本発明の第２の実施形態は、図４に示すように、上述の第１の実施形態と同様の構成を基本とし、接地電極１３０ａを略筒状に形成しプラズマ式点火プラグ１０ａを用いた点が相違している。本実施形態における、ブレークダウン放電Ｂｄｃ、プラズマ状態気体Ｐｚの噴射、ポスト放電Ｐｄｃの状態を図４（ａ）から（ｃ）に、順を追って示す。
本実施形態においては、上述した第１の実施形態と同様の効果に加え、接地電極１３０ａが絶縁部材１２０の外側を覆うように筒状に形成されているため、高温高圧のプラズマ状態気体Ｐｚが噴射した時に、質量の大きい陽イオンが接地電極１３０ａの表面に衝突する衝撃が弱まり、陰極スパッタリングによる接地電極１３０ａの消耗が抑えられ耐久性が高くなっている。

また、極めて高温の陽イオンが燃焼室内に放出されることから、着火性の向上にもつながる。絶縁部材１２０ａの下端は燃焼室に曝されている。ここでポスト放電Ｐｄｃが続けば、混合気ＡＦが触れる機会が大きくなり、着火安定性が増す。
点火プラグ１０ａの様に、プラズマ状態の気体Ｐｚを噴出させる放電空間１４０と絶縁部材１２０ａの下端面が燃焼室内に露出した構造となっている。
プラズマ状態の気体Ｐｚを放電空間１４０ａから大きく噴出させる効果と、絶縁体１２０の下端面に沿って形成される沿面放電経路が形成され、混合気に触れる部位でのポスト放電Ｐｄｃを続けられる２つの効果が同時に得られる。

本発明の第３の実施形態は、図５に示すように、上述の第１の実施形態と同様の構成を基本とし、沿面放電点火プラグ１０ｂを用いた点が相違している。
沿面放電点火プラグ１０ｂは、中心電極１１０ｂと該中心電極１１０ｂを覆う絶縁部材１２０ｂと該絶縁部材１２０ｂを覆う環状の接地電極１３０ｂからなり、中心電極１２０ｂの下端面と接地電極１３０ｂの下端面とが略面一となるように、若しくは中心電極１２０ｂの下端面が接地電極１３０ｂの下端面よりも燃焼室側に突出するように、配設され、絶縁部材１２０ｂの下端面が燃焼室内に向かって露出し、極浅い放電空間１４０ｂが形成され、中心電極１２０ｂの外周面と接地電極１３０ｂの内周面とが放電空間１４０に向かっている。
本実施形態における、ブレークダウン放電Ｂｄｃ、プラズマ状態気体Ｐｚの噴射、ポスト放電Ｐｄｃの状態を図５（ａ）から（ｃ）に、順を追って示す。
本実施形態においては、上述した第１の実施形態と同様の効果に加え、所定の放電空間１４０ｂの容積に比して、放電空間１４０ｂの深さが浅くなり、より混合気ＡＦに近い場所でポスト放電Ｐｄｃが発生するので、更に着火安定性が向上する。

本発明の第４の実施形態は、図６に示すように、上述の第１の実施形態と同様の構成を基本とし、点火プラグとして通常のスパークプラグ１０ｃを用いた点が相違している。点火プラグ１０ｃは、中心電極１１０ｃと中心電極１１０ｃの外周を覆う筒状の絶縁部材１２０ｃと絶縁部材１２０ｃの外周を覆う略環状の接地電極１３０ｃの少なくとも一部１３１ｃを中心電極１１０ｃの、燃焼室側下方に延設せしめて、燃焼室内に放電空間１４０を形成している。
本実施形態における、ブレークダウン放電Ｂｄｃ、プラズマ状態気体Ｐｚの噴射、ポスト放電Ｐｄｃの状態を図６（ａ）から（ｃ）に、順を追って示す。
本実施形態においては、上述した第１の実施形態と同様の効果に加え、中心電極１１０ｃと接地電極１３０ｃ、１３１ｃとが燃焼室内に露出しおり、より混合気ＡＦの触れる機会の高い所で、燃焼室内に気体を高温のプラズマ状態とすることができる。加えて、ポスト放電による着火も更に容易となる。従って、更に点火装置としての安定性が増す。

図７に本発明の第の実施形態におけるプラズマ式点火装置１ａを示す。本実施形態では、放電用電源とプラズマ発生用電源とを１つの高圧電源６０を用いた点と、点火コイル２３ａと点火コイル駆動回路２４と第１の整流素子２６と第２の整流素子３４とを内燃機関４０のプラグホール４３０内に一体的に載置した点とが第１の実施形態と相違する。第１の実施形態と実質的に同一の構成については同じ符号を付したので説明を省略する。
本実施形態においては、点火コイル２３ａは、透磁率が大きく、複数の幅の異なる短冊状の硅素鋼板を積層して略円柱状に形成した中心コア２３３と、被覆銅線を中心コア２３３と同心に１５０００回程度巻着した二次コイル２３２と、被覆銅線を二次コイル２３２と同心に２００回程度巻着した一次コイル２３１と、一次コイル２３１の外周を覆うように取り囲む筒状の外周コア２３４と、コア２３３と二次コイル２３２と一次コイル２３１と外周コア２３４、それらの層間を絶縁する樹脂等の絶縁部材とからなり、全体が軸状となるように形成されている。
また、中心コア２３３と外周コア２３４とを接続して閉磁路コアとすることにより、更に自己インダクタンスＬ_２を大きくすることができる。
点火コイル２３ａをこの様な形状とすることで、自己自己インダクタンスＬ_２を大きくしても、点火コイル２３ａの体格を小さくできるので内燃機関４０への搭載が容易となる。

図８を参照して、本発明の第６実施形態におけるプラズマ点火装置について説明する。
本実施形態においては、上記第１から第５の実施形態におけるプラズマ点火装置と同様の構成であるが、ＥＣＵ２５による通電制御方法が異なる点が相違する。
本実施形態においては、ＥＣＵ２５からの点火指令に従って最初の点火コイル駆動回路２４の開閉を行い、放電用電源回路２０からの放電によりブレークダウン用放電Ｂｄｃがなされ、更にプラズマ発生用電源回路３０からプラズマ発生用電流Ｉｐｌの放出が成された後、更にＥＣＵ２５により点火コイル駆動回路２４の開閉を行うことによって、複数回のポスト放電Ｐｄｃが実施される。
このような制御を行うことによって、確実に点火が実施されるので、更に点火装置としての安定性が向上する。

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、本実施形態においては、一の内燃機関に載置されたプラズマ式点火装置について説明したが、複数からなる内燃機関に気筒毎に載置されたプラズマ式点火装置においても、同様の効果が期待できる。

本発明の第１の実施形態におけるプラズマ式点火装置の構成を示す全体図。 比較例とともに本発明のプラズマ式点火装置における動作波形を示すタイムチャート。 本発明の効果を示し、（ａ）はプラズマ発生時の要部断面模式図、（ｂ）は、ポスト放電時の要部断面模式図、（ｃ）、二次電圧の変化を示す特性図、（ｄ）はプラズマ発生用電流の変化を示す特性図。 本発明の第２の実施形態におけるプラズマ式点火装置の要部断面図で、（ａ）はブレークダウン放電時、（ｂ）はプラズマ発生時、（ｃ）はポスト放電時を示す。 本発明の第３の実施形態におけるプラズマ式点火装置の要部断面図で、（ａ）はブレークダウン放電時、（ｂ）はプラズマ発生時、（ｃ）はポスト放電時を示す。 本発明の第４の実施形態におけるプラズマ式点火装置の要部断面図で、（ａ）はブレークダウン放電時、（ｂ）はプラズマ発生時、（ｃ）はポスト放電時を示す。 本発明の第５の実施形態におけるプラズマ式点火装置を示す断面図。 本発明の第６の実施形態におけるプラズマ式点火装置の動作波形を示すタイムチャート。 プラズマ式点火装置の問題点を示し、（ａ）は、プラズマ発生時の要部断面模式図、（ｂ）は成層混合気到着時の要部断面模式図、（ｃ）は、プラズマ発生用電流の変化を示す特性図。 （ａ）は、従来のプラズマ式点火装置全体を示す構成図、（ｂ）は、本図における動作波形を示すタイムチャート。

符号の説明

１ プラズマ式点火装置
１０ 点火プラグ
１１０ 中心電極
１２０ 絶縁部材
１３０ 接地電極
１４０ 放電空間
２０ 放電用電源回路
２１ 第１の電源
２２ イグニションスイッチ
２３ 点火コイル
２４ 点火コイル駆動回路
２５ 電子制御装置（ＥＣＵ）
２６ 第１の整流素子
３０ プラズマ発生用電源回路
３１ 第２の電源
３２ 抵抗
３３ プラズマ発生用コンデンサ
３４ 第２の整流素子
４０ 内燃機関ＡＦ 成層混合気
Ｂｄｃ ブレークダウン放電
Ｅｄｃ 放電用電源エネルギ
Ｅｐｌ プラズマ発生用電源エネルギ
Ｉｄｃ 放電電流
Ｉｐｌ プラズマ発生用電流
Ｐｄｃ ポスト放電
Ｐｚ プラズマ状態気体（高温高圧火炎球）
Ｖｓｃ 二次電圧（放電電圧）

Claims (15)

1. 内燃機関に装着される点火プラグと、該点火プラグに高電圧の印加と大電流の供給とを行う高電圧電源とを具備し、
   上記高電圧電源は、電源と、上記電源の電圧を昇圧する点火コイルと、電子制御装置により開閉制御され上記点火コイルの駆動を制御する点火コイル駆動回路とを具備する放電用電源回路と、上記電源により充電されるプラズマ発生用コンデンサを具備するプラズマ発生用電源回路とからなり、
   上記放電用電源回路からの高電圧の印加と上記プラズマ発生用電源回路からの大電流の供給とによって、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の点火を行うプラズマ式点火装置において、
   上記放電用電源回路からの放電を６００μｓｅｃ以上継続せしめたことを特徴とするプラズマ式点火装置。
2. 上記放電用電源回路からの放電を９００μｓｅｃ以上継続せしめた請求項１に記載のプラズマ式点火装置。
3. 上記プラズマ発生コンデンサから放出されたプラズマ発生用電流Ｉｐｌが１０ｍＡ以下に低下した後、上記放電用電源回路からの放電用電流Ｉｄｃが２０ｍＡ以上で、放電電圧Ｖｓｃが１００Ｖ以上となる期間を６００μｓｅｃ以上継続せしめた請求項１または２に記載のプラズマ式点火装置。
4. 上記プラズマ発生用電流Ｉｐｌが１０ｍＡ以下に低下した後、上記放電用電源回路からの放電用電流Ｉｄｃが２５ｍＡ以上で、上記放電電圧Ｖｓｃが２００Ｖ以上となる期間を９００μｓｅｃ以上継続せしめた請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
5. 上記放電用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｄｃを、上記プラズマ発生用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｐｌの０．３倍以上とした請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
6. 上記放電用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｄｃを、上記プラズマ発生用電源回路から上記点火プラグに加えられるエネルギＥｐｌの０．５倍以上とした請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
7. 上記点火コイルの二次側コイルの自己インダクタンスＬ_２を８Ｈ以上の範囲に設定した請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
8. 上記点火コイルの二次側コイルの自己自己インダクタンスＬ_２を１５Ｈ以上の範囲に設定した請求項１ないし７のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
9. 上記電子制御装置は、点火指令に従って最初の点火コイル駆動回路の開閉を行い、上記放電空間の絶縁を破壊するブレークダウン放電Ｂｄｃを行った後、上記プラズマ発生用コンデンサからのプラズマ発生用電流Ｉｐｌの放出終了後において、次の点火指令までに上記点火コイル駆動回路の開閉により、複数回のポスト放電Ｐｄｃを行う請求項１ないし８のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
10. 上記点火コイルは閉磁路のコアを具備する請求項１ないし９のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
11. 上記点火コイルは、複数の幅の異なる短冊状の硅素鋼板を積層して略円柱状に形成した中心コアと、被覆銅線を該中心コアと同心に巻着した二次コイルと、被覆銅線を該二次コイルと同心に巻着した一次コイルと、該一次コイルの外側を取り囲む筒状の外周コアと、上記中心コアと上記二次コイルと上記一次コイルと上記外周コアとの層間を絶縁する絶縁部材とからなり、軸状に形成した請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
12. 上記中心コアと上記外周コアとを結合し、閉磁路を構成した請求項１１に記載のプラズマ式点火装置
13. 上記点火プラグは、中心電極と該中心電極の外周を覆う筒状の絶縁部材と、該絶縁部材の外周を覆う略環状の接地電極とからなり、上記絶縁部材の内周壁を上記中心電極の下端面よりも下方に延設し、かつ出口に向かって徐々に拡径せしめて、上記絶縁部材内部に放電空間を形成した請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
14. 上記点火プラグは、中心電極と該中心電極の外周を覆う筒状の絶縁部材と該絶縁部材の外周を覆う略環状の接地電極からなり、上記中心電極を、上記接地電極と面一若しくは上記接地電極よりも燃焼室側に突出せしめて、上記接地電極内周壁で覆われた上記絶縁部材の下端面を放電空間となした請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
15. 上記点火プラグは、中心電極と該中心電極の外周を覆う筒状の絶縁部材と該絶縁部材の外周を覆う略環状の接地電極の少なくとも一部を上記中心電極の、燃焼室側下方に延設せしめて、燃焼室内に放電空間を形成した請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。