JP2014105681A - 点火システム - Google Patents

Abstract

【課題】間隙に電流を安定的に投入可能とし、プラズマを安定的に発生させる。
【解決手段】点火システム１００は、点火プラグ１と、点火プラグ１の間隙１９に高電圧を印加する放電用電源２と、間隙１９に高周波電流を投入する高周波電源３と、点火プラグ１及び高周波電源３間に設けられた整合器４と、両電源２，３から出力される電流が流れる混合器５とを備える。火花放電の発生時において整合器４及び混合器５間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓ（Ｈｚ）と、火花放電の非発生時において整合器４及び混合器５間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏ（Ｈｚ）とが、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５を満たす。これにより、火花放電の発生時に整合器４及び混合器５間を流れる電流の発振周波数をｆｓとしたとき、火花放電の非発生時に整合器４及び混合器５間を発振周波数がｆｓである電流が流れる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、高周波電流の投入により高周波プラズマを発生させるプラズマ点火プラグ用の点火システムに関する。

内燃機関等に使用される点火プラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられる絶縁体と、絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具と、基端部が主体金具の先端部に接合された接地電極とを備えている。そして、中心電極に高電圧を印加することにより、中心電極と接地電極との間に形成された間隙において火花放電を生じさせ、その結果、燃料ガスに対する着火がなされるようになっている。

さらに近年では、着火性の向上を図るべく、間隙に高電圧を印加することで生じた火花放電に対して高周波電流を投入することにより、高周波プラズマを発生させる点火システムが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。このような点火システムは、間隙に高電圧を印加する放電用電源と、間隙に高周波電流を投入する高周波電源と、点火プラグに接続され、両電源からの出力電流が流れる混合器とを備えている。

国際公開第２００８／０８８０４５号

また、高周波電源及び混合器間に、高周波電源の出力インピーダンスと負荷（点火プラグや混合器）の負荷インピーダンスとの整合を取るための整合器を設けるとともに、高周波電流の出力時において整合器と混合器との間を流れる電流（つまり、間隙に投入される電流）が最大となるように整合器や高周波電源（高周波電流の発振周波数）を設定することで、高周波プラズマをより確実に発生させることが考えられる。尚、通常は、火花放電の発生時において、整合器と混合器との間を流れる電流が最大となるように整合器等の設定を行う。

しかしながら、通常、整合器等の設定は、火花放電の非発生時を特に想定することなく行われる。そのため、図１０に示すように、火花放電の発生時において整合器と混合器との間に流れる電流が最大となるときの前記電流の発振周波数ｆｓと、火花放電の非発生時において整合器と混合器との間に流れる電流が最大となるときの前記電流の発振周波数ｆｏとが大きく相違する（尚、図１０では、整合器及び混合器間を流れる電流の発振周波数を種々変更した際において、火花放電の発生時に整合器及び混合器間を流れる電流を実線で示し、火花放電の非発生時に整合器及び混合器間を流れる電流を点線で示す）。従って、火花放電が発生した場合には、間隙に十分な電流を投入することができ、高周波プラズマを発生させることができる一方で、火花放電が非発生の場合（例えば、燃料ガスにより火花放電が吹き消えた場合）には、間隙に電流を投入することができず、高周波プラズマを発生させることができないおそれがある。すなわち、間隙に対する電流の投入安定性を十分に確保することができず、高周波プラズマを安定的に発生させることができないおそれがある。

また近年では、燃費向上を図るべく、燃焼室内において燃料ガスがより速く流れるように構成された内燃機関が提案されており、このような内燃機関においては、火花放電が吹き消えてしまいやすく、良好な電流の投入安定性を実現することが極めて難しい。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、火花放電の発生時及び火花放電の非発生時の双方において、間隙に対して電流を安定的に投入することができ、高周波プラズマを安定的に発生させることができる点火システムを提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成の点火システムは、中心電極及び接地電極を有する点火プラグと、
前記中心電極及び前記接地電極間に形成された間隙に電圧を印加し、前記間隙で火花放電を発生させる放電用電源と、
前記間隙に高周波電流を投入し、前記間隙に高周波プラズマを発生させる高周波電源とを備える点火システムであって、
前記点火プラグ及び前記高周波電源間に設けられた整合器と、
前記点火プラグと電気的に接続され、前記放電用電源から出力される電流及び前記高周波電源から出力される電流が流れる混合器とを有し、
火花放電の発生時において前記整合器と前記混合器との間に流れる電流の発振周波数をｆｓ（Ｈｚ）としたとき、
火花放電の非発生時において前記整合器と前記混合器との間に発振周波数がｆｓである電流が流れることを特徴とする。

尚、「整合器」は、高周波電源の出力インピーダンスと、高周波電流が投入される負荷（例えば、点火プラグ等）の負荷インピーダンスとを整合するためのものである。整合器を調整することで、整合器と混合器との間に流れる電流の発振周波数を変更することができる。

上記構成１によれば、火花放電の発生時において整合器と混合器との間に流れる電流の発振周波数をｆｓ（Ｈｚ）としたとき、火花放電の非発生時において整合器と混合器との間に発振周波数がｆｓである電流が流れるように構成されている。すなわち、火花放電の発生時だけでなく、火花放電の非発生時にも間隙に電流を投入することができるようになっている。従って、火花放電の発生時及び火花放電の非発生時の双方において、間隙に対して電流を安定的に投入することができ、高周波プラズマを安定的に発生させることができる。

尚、上記構成１は、例えば、次述する構成２を採用することにより実現することができる。

構成２．本構成の点火システムは、中心電極及び接地電極を有する点火プラグと、
前記中心電極及び前記接地電極間に形成された間隙に電圧を印加し、前記間隙で火花放電を発生させる放電用電源と、
前記間隙に高周波電流を投入し、前記間隙に高周波プラズマを発生させる高周波電源とを備える点火システムであって、
前記点火プラグ及び前記高周波電源間に設けられた整合器と、
前記点火プラグと電気的に接続され、前記放電用電源から出力される電流及び前記高周波電源から出力される電流が流れる混合器とを有するとともに、
前記整合器と前記混合器との間に流れる電流の発振周波数が変化することで、前記整合器と前記混合器との間に流れる電流の最大値が変化し、
火花放電の発生時において前記整合器と前記混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓ（Ｈｚ）と、火花放電の非発生時において前記整合器と前記混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏ（Ｈｚ）とが、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５を満たすことを特徴とする。

尚、整合器を調整することで、整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数（共振点）、つまり、発振周波数ｆｓ，ｆｏを変更することができる。また、一般にｆｓは、ｆｏ以下となる（つまり、１≧ｆｓ／ｆｏを満たす）。

上記構成２によれば、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５以上とされており、火花放電の発生時に整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓと、火花放電の非発生時に整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏとが非常に近い値となるように構成されている。従って、火花放電の発生時に最大の電流が流れるように整合器や高周波電源を設定することで、火花放電の非発生時においても、整合器と混合器との間に十分に大きな電流をより確実に流すことができる（つまり、間隙に対して十分に大きな電流をより確実に投入することができる）。その結果、火花放電の発生時及び火花放電の非発生時の双方において、間隙に対して電流を安定的に投入することができ、高周波プラズマを安定的に発生させることができる。

構成３．本構成の点火システムは、上記構成２において、ｆｓ／ｆｏ≧０．９０を満たすことを特徴とする。

上記構成３によれば、発振周波数ｆｓ，ｆｏがより近い値となるように構成されている。従って、火花放電の非発生時において、整合器と混合器との間により大きな電流を流すことができ、間隙に対して電流を一層安定的に投入することができる。その結果、高周波プラズマをより一層確実に発生させることができる。

構成４．本構成の点火システムは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記整合器は、コンデンサ及びインダクタを有し、
前記インダクタは、空芯コイルであることを特徴とする。

上記構成４によれば、高周波電源から点火プラグ（間隙）に電流を投入する際の電力の損失をより小さくすることができる。従って、間隙に対する電流の投入安定性をさらに高めることができる。

尚、整合器が複数のインダクタを有する場合、少なくとも１つのインダクタが空芯コイルであればよい。

構成５．本構成の点火システムは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、発振周波数ｆｓは、１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下であることを特徴とする。

上記構成５によれば、発振周波数ｆｓが１ＭＨｚ以上となるように構成されている。従って、整合器を介して高周波電源から点火プラグに電流を投入する際に、電流の伝送効率が低下してしまうことをより確実に防止できる。その結果、間隙に対して電流を一層安定的に投入することができる。

また、上記構成５によれば、発振周波数ｆｓが５ＭＨｚ以下となるように構成されている。そのため、整合器における抵抗成分が過度に増大してしまうことを防止でき、間隙に投入される電流の減少をより確実に防止することができる。これにより、間隙に対する電流の投入安定性をより一層高めることができる。

点火システムの概略構成を示すブロック図である。 点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 整合器及び混合器間を流れる電流の発振周波数を種々変更した際において、火花放電の発生時に整合器及び混合器間を流れる電流と、火花放電の非発生時に整合器及び混合器間を流れる電流とを示すグラフである。 周波数割合と投入成功率との関係を示すグラフである。 発振周波数ｆｓを変更した際における投入成功率を示すグラフである。 別の実施形態における整合器の構成を示すブロック図である。 別の実施形態における整合器の構成を示すブロック図である。 別の実施形態における整合器の構成を示すブロック図である。 別の実施形態における整合器の構成を示すブロック図である。 従来の点火システムにおける、火花放電の発生時において整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓと、火花放電の非発生時において整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏとを例示するグラフである。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、点火プラグ１と、放電用電源２と、高周波電源３と、整合器４と、混合器５と、制御部６とを備える点火システム１００の概略構成を示すブロック図である。尚、図１では、点火プラグ１を１つのみ示しているが、実際の内燃機関ＥＮには複数の気筒が設けられ、各気筒に対応して点火プラグ１が設けられる。そして、放電用電源２や高周波電源３からの電力が、図示しないディストリビュータを介して各点火プラグ１に供給されるようになっている。尚、点火プラグ１ごとに、放電用電源２や高周波電源３を設けることとしてもよい。また、本実施形態における、内燃機関ＥＮは、燃費性能の向上等を図るべく、その燃焼室内における燃料ガスの流れが比較的速くなるものであり、火花が大きく吹き流されることがある。

点火プラグ１は、図２に示すように、軸線ＣＬ１方向に延びる軸孔１４を有する筒状の絶縁碍子１２と、軸孔１４に挿通された中心電極１５及び端子電極１６と、絶縁碍子１２の外周に配置された筒状の主体金具１３と、主体金具１３の先端部に固定された接地電極１７とを備えている。また、中心電極１５及び端子電極１６は、導電性のガラスシール層１８により絶縁碍子１２に固定されるとともに、ガラスシール層１８を介して電気的に接続されている。さらに、中心電極１５の先端部と接地電極１７の先端部との間には間隙１９が形成されている。

図１に戻り、放電用電源２は、点火プラグ１に対して高電圧を印加し、点火プラグ１の間隙１９にて火花放電を生じさせるものである。本実施形態において、放電用電源２は、一次コイル２１、二次コイル２２、コア２３、イグナイタ２４、及び、電力供給用のバッテリ２５を備えている。

一次コイル２１は、前記コア２３を中心に巻回されており、その一端が前記バッテリ２５に接続されるとともに、その他端がイグナイタ２４に接続されている。また、二次コイル２２は、前記コア２３を中心に巻回されており、その一端が一次コイル２１及びバッテリ２５間に接続されるとともに、その他端が混合器５及び所定の抵抗７を介して点火プラグ１に接続されている。

加えて、イグナイタ２４は、所定のトランジスタにより形成されており、前記制御部６から入力される通電信号に応じて、バッテリ２５から一次コイル２１に対する電力の供給及び供給停止を切り替える。点火プラグ１に高電圧を印加する場合には、バッテリ２５から一次コイル２１に電流を流し、前記コア２３の周囲に磁界を形成した上で、制御部６からの通電信号をオンからオフに切り替えることにより、バッテリ２５から一次コイル２１に対する通電を停止する。通電の停止により、前記コア２３の磁界が変化し、二次コイル２２に負極性の高電圧（例えば、５ｋＶ〜３０ｋＶ）が発生する。この高電圧が点火プラグ１（間隙１９）に印加されることで、間隙１９において火花放電を発生させることができる。

高周波電源３は、整合器４、混合器５、及び、所定の抵抗８を介して点火プラグ１と接続されており、点火プラグ１に対して比較的高周波数（例えば、１ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ以下）の電流（本実施形態では、交流電流）を供給するものである。尚、本実施形態において、高周波電源３は、一定周波数の電流を出力するようになっている。また、高周波電源３から点火プラグ１までの高周波電流の伝送路は、内部導体と当該内部導体の外周に配置された外部導体とを有する同軸ケーブルによって構成されており、その結果、電力の反射防止が図られている。

整合器４は、高周波電源３と混合器５との間に設けられており、インダクタ４１と、コンデンサ４２，４３とを備えるＬＣ共振回路により構成されている。インダクタ４１及びコンデンサ４２は、高周波電源３及び混合器５間において直列接続されており、コンデンサ４３は、インダクタ４１やコンデンサ４２と並列接続されている。本実施形態では、インダクタ４１のインダクタンスやコンデンサ４２，４３の静電容量を調節することで、高周波電源３側の出力インピーダンスと、混合器５や点火プラグ１（すなわち、負荷）側の入力インピーダンスとの整合を取ることができるようになっている。

尚、本実施形態では、放電用電源２の二次コイル２２により、高周波電源３から出力される比較的高周波数の電流が、電流のバッテリ２５側へと流入してしまうことが抑制されている。一方で、整合器４のインダクタ４１やコンデンサ４２により、放電用電源２から出力される比較的低周波数の電流が、高周波電源３側へと流入してしまうことが抑制されている。尚、放電用電源２から出力される電流の高周波電源３側への流入が抑制すべく、高周波電源３と混合器５との間にダイオードを設けてもよい。

混合器５は、放電用電源２から出力される高電圧の伝送路と、高周波電源３から出力される高周波電流の伝送路とを、点火プラグ１に接続される１つの伝送路にまとめるものである。放電用電源２から出力される電流、及び、高周波電源３から出力される電流の双方は、混合器５を流れて点火プラグ１に投入される。

制御部６は、所定の電子制御装置（ＥＣＵ）により構成されており、放電用電源２や高周波電源３から点火プラグ１に対する電力の投入タイミング等を制御する。本実施形態では、放電用電源２から点火プラグ１の間隙１９に高電圧を印加し火花放電を生じさせた上で、高周波電源３から点火プラグ１（間隙１９）に対して高周波電流を投入することにより、間隙１９において高周波プラズマを発生させるように構成されている。

ところで、点火システム１００では、火花放電を生じさせた上で高周波電力を投入することにより高周波プラズマを発生させるように構成されているが、本実施形態では、上述の通り、内燃機関ＥＮの燃焼室内における燃料ガスの流れが比較的速いことから、燃料ガスにより火花放電が吹き切れてしまうことが生じやすい。従って、火花放電が非発生の状態で、間隙１９に高周波電流を投入するという事態が生じやすい。

この点を鑑みて、本実施形態では、整合器４におけるインダクタ４１のインダクタンスやコンデンサ４２，４３の静電容量を調節することで、火花放電の発生時において整合器４と混合器５との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓ（Ｈｚ）と、火花放電の非発生時において整合器４と混合器５との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏ（Ｈｚ）とが、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５（より好ましくは、ｆｓ／ｆｏ≧０．９０）を満たすように調節されている。すなわち、図３（図３では、整合器４及び混合器５間を流れる電流の発振周波数を種々変更した際において、火花放電の発生時に整合器４及び混合器５間を流れる電流を実線で示し、火花放電の非発生時に整合器４及び混合器５間を流れる電流を点線で示す）に示すように、発振周波数ｆｓと発振周波数ｆｏとが非常に近い値となるように構成されている。

そして、高周波電源３としては、整合器４及び混合器５間に流れる電流の発振周波数をｆｓ（Ｈｚ）とする高周波電流を出力するものが用いられている。そのため、火花放電の発生時において整合器４と混合器５との間に流れる電流を最大とすることができ、火花放電の発生時において高周波プラズマを安定的に発生させることができるようになっている。

また、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５を満たすため、火花放電の非発生時（火花放電が吹き切れた場合など）においても、整合器４と混合器５との間に十分に大きな電流を流すことができ（間隙１９に対して十分な電流を投入することができ）、ひいては火花放電の非発生時においても高周波プラズマを安定的に発生させることができるようになっている。つまり、本実施形態では、火花放電の発生時及び非発生時の双方において、整合器４と混合器５との間に電流を流すことができる（間隙１９に電流を投入することができる）ようになっている。そのため、点火システム１００は、火花放電の発生時において整合器４と混合器５との間に流れる電流の発振周波数をｆｓ（Ｈｚ）としたとき、火花放電の非発生時においても整合器４と混合器５との間に発振周波数がｆｓである電流が流れるものとなっている。

加えて、本実施形態では、整合器４のインダクタ４１は、所定の導電性金属線が螺旋状に巻回されてなり、その内周に、鉄等からなるコア芯が配置されていない空芯コイルとされている。

さらに、本実施形態では、前記発振周波数ｆｓが１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下となるように、高周波電源３から出力される電流の発振周波数や、整合器４におけるインダクタ４１のインダクタンスなどが設定されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５以上とされており、火花放電の発生時に整合器４と混合器５との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓと、火花放電の非発生時に整合器４と混合器５との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏとが非常に近い値となるように構成されている。従って、火花放電の発生時に最大の電流が流れるように整合器４や高周波電源３を設定することで、火花放電の非発生時においても、整合器４と混合器５との間に十分に大きな電流をより確実に流すことができる（つまり、間隙１９に対して十分に大きな電流をより確実に投入することができる）。その結果、火花放電の発生時及び火花放電の非発生時の双方において、間隙１９に対して電流を安定的に投入することができ、高周波プラズマを安定的に発生させることができる。

特に本実施形態では、燃料ガスの流れが比較的速いため、良好な電流の投入安定性を確保することが非常に難しいが、上述の構成により、燃料ガスの流れが速い場合でも、良好な電流の投入安定性を実現することができる。換言すれば、点火システム１００は、燃料ガスの流れが比較的速く、火花が大きく吹き流され得る内燃機関に用いる際に、特に有効である。

また、本実施形態において、インダクタ４１は空芯コイルとされているため、高周波電源３から点火プラグ１（間隙１９）に電流を投入する際の電力の損失をより小さくすることができる。従って、間隙１９に対する電流の投入安定性をさらに高めることができる。

さらに、発振周波数ｆｓが１ＭＨｚ以上とされているため、整合器４を介して高周波電源３から点火プラグ１に電流を投入する際に、電流の伝送効率が低下してしまうことをより確実に防止できる。その結果、間隙１９に対して電流を一層安定的に投入することができる。

また、発振周波数ｆｓが５ＭＨｚ以下とされているため、整合器における抵抗成分が過度に増大してしまうことを防止でき、間隙１９に投入される電流の減少をより確実に防止することができる。これにより、間隙１９に対する電流の投入安定性をより一層高めることができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、火花放電の非発生時において整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏ（Ｈｚ）に対する、火花放電の発生時において整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓ（Ｈｚ）の割合（ｆｓ／ｆｏであり、「周波数割合」と称す）を種々変更した点火システムのサンプルを作製し、各サンプルについて、投入率評価試験を行った。

投入率評価試験の概要は次の通りである。すなわち、点火プラグを所定のチャンバーに取付けるとともに、チャンバー内の圧力が１ＭＰａの空気で満たされるように、チャンバー入口・出口のバルブを調整した。その上で、点火プラグの間隙に流速が発生する流動場が形成される条件（つまり、火花放電が吹き消えやすい条件）において、間隙に対して高電圧を印加するとともに高周波電流を投入することを１００回行った。そして、間隙に対して高周波電流が安定して投入された回数の割合（投入成功率）を求めた。尚、「安定」とあるのは、高周波電流の各周期においてほぼ同一の最大電流が間隙を流れ、間隙を流れる電流にバラツキが少ないことをいう。

図４に、周波数割合と投入成功率との関係を表すグラフを示す。尚、サンプルにおいては、整合器のインダクタとして、内周にコア芯を具備しない（つまり、内周が中空状とされた）空芯コイル、又は、内周にコア芯を有するコア芯コイルを用いた。図４では、空芯コイルを備えるサンプルの試験結果を丸印で示し、コア芯コイルを備えるサンプルの試験結果を三角印で示す。また、当該試験では、発振周波数ｆｓが約１．７ＭＨｚとなるように構成した。

図４に示すように、周波数割合（ｆｓ／ｆｏ）を０．８５以上としたサンプルは、周波数割合を０．８５未満としたサンプルと比較して、投入成功率が格段に高まり、火花放電が吹き消えやすい条件であっても、間隙に対して安定的に電流を投入できることが明らかとなった。

また特に、周波数割合（ｆｓ／ｆｏ）を０．９０以上としたサンプルは、投入成功率がさらに増大し、間隙に対して一層安定的に電流を投入できることが分かった。

さらに、整合器のインダクタとして空芯コイルを用いたサンプルは、間隙に対する電流の投入安定性がさらに向上することが確認された。これは、空芯コイルを用いたことで、高周波電源から点火プラグ（間隙）に電流を投入する際の電力の損失がより小さくなったためであると考えられる。

上記試験の結果より、間隙に対する電流の投入安定性を高め、火花放電の発生時及び火花放電の非発生時の双方において高周波プラズマを安定的に発生可能とすべく、火花放電の発生時において整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓ（Ｈｚ）と、火花放電の非発生時において整合器と混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏ（Ｈｚ）とが、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５を満たすように構成することが好ましいといえる。

また、電流の投入安定性を一層高めるという観点から、ｆｓ／ｆｏ≧０．９０を満たすように構成したり、整合器のインダクタとして空芯コイルを用いたりすることがより好ましいといえる。

次に、発振周波数ｆｓと周波数割合（ｆｓ／ｆｏ）とを種々異なるものとした点火システムのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の投入率評価試験を行った。

図５に、当該試験の試験結果を示す。尚、図５では、発振周波数ｆｓを５００ｋＨｚとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、発振周波数ｆｓを１ＭＨｚとしたサンプルの試験結果を三角印で示す。また、発振周波数ｆｓを２ＭＨｚとしたサンプルの試験結果を正方形印で示し、発振周波数ｆｓを５ＭＨｚとしたサンプルの試験結果を菱形印で示す。さらに、発振周波数ｆｓを１３ＭＨｚとしたサンプルの試験結果をバツ印で示す。

図５に示すように、周波数割合（ｆｓ／ｆｏ）を０．８５以上としたサンプルは電流の投入安定性に優れていたが、これらのサンプルの中でも発振周波数ｆｓを１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下としたサンプルは、特に優れた電流の投入安定性を有することが分かった。これは、発振周波数ｆｓを１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下としたことで、電流の伝送時における整合器での電力の損失が効果的に抑制されたためであると考えられる。

上記試験の結果より、間隙に対する電流の投入安定性をより一層向上させるべく、発振周波数ｆｓを１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下とすることがより好ましいといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態における整合器４の回路構成は一例であって、点火プラグ１の構成（例えば、点火プラグ１の有する静電容量等）などに応じて、利用する整合器を適宜変更してもよい。

従って、例えば、図６に示すように、高周波電源３及び混合器５間において、直列に接続されたインダクタ１１１，１１２及びコンデンサ１１３と、インダクタ１１１，１１２間に接続され、インダクタ１１１等と並列に接続されたコンデンサ１１４とを備える整合器１１０を用いてもよい。

また、図７に示すように、高周波電源３及び混合器５間において、直列に接続されたインダクタ１２１及びコンデンサ１２２と、高周波電源３及びインダクタ１２１間に接続され、インダクタ１２１等と並列に接続されたインダクタ１２３と、インダクタ１２１及びコンデンサ１２２間に接続され、インダクタ１２１等と並列に接続されたコンデンサ１２４とを備える整合器１２０を用いてもよい。

さらに、図８に示すように、高周波電源３及び混合器５間において、直列に接続されたコンデンサ１３１，１３２と、両コンデンサ１３１，１３２間に接続され、コンデンサ１３１等と並列に接続されたインダクタ１３３とを備える整合器１３０を用いてもよい。

加えて、図９に示すように、高周波電源３及び混合器５間において、直列に接続されたインダクタ１４１及びコンデンサ１４２を備える整合器１４０を用いてもよい。

（ｂ）上記実施形態における点火プラグ１の構成は例示であって、本発明の技術思想を適用可能な点火プラグの構成はこれに限定されるものではない。従って、例えば、中心電極の先端部が絶縁碍子の先端よりも後端側に位置し、中心電極の先端面と軸孔の内周面とにより形成された空間（キャビティ部）を有するプラズマジェット点火プラグに対して、本発明の技術思想を適用してもよい。

（ｃ）上記実施形態において、整合器４のインダクタ４１は空芯コイルとされているが、内周にコア芯を有するコア芯コイルを用いてもよい。また、整合器が複数のインダクタを有する場合、空芯コイル及びコア芯コイルの双方を用いてもよい。

（ｄ）上記実施形態における点火システム１００は、高周波電源３から一定周波数の電流が出力されるように構成されているが、出力電流の周波数を変更可能な装置を設け、高周波電源３から出力される電流の周波数を調節可能としてもよい。

１…点火プラグ、２…放電用電源、３…高周波電源、４…整合器、５…混合器、１５…中心電極、１７…接地電極、１９…間隙、４１…インダクタ、４２，４３…コンデンサ、１００…点火システム。

Claims (5)

1. 中心電極及び接地電極を有する点火プラグと、
   前記中心電極及び前記接地電極間に形成された間隙に電圧を印加し、前記間隙で火花放電を発生させる放電用電源と、
   前記間隙に高周波電流を投入し、前記間隙に高周波プラズマを発生させる高周波電源とを備える点火システムであって、
   前記点火プラグ及び前記高周波電源間に設けられた整合器と、
   前記点火プラグと電気的に接続され、前記放電用電源から出力される電流及び前記高周波電源から出力される電流が流れる混合器とを有し、
   火花放電の発生時において前記整合器と前記混合器との間に流れる電流の発振周波数をｆｓ（Ｈｚ）としたとき、
   火花放電の非発生時において前記整合器と前記混合器との間に発振周波数がｆｓである電流が流れることを特徴とする点火システム。
2. 中心電極及び接地電極を有する点火プラグと、
   前記中心電極及び前記接地電極間に形成された間隙に電圧を印加し、前記間隙で火花放電を発生させる放電用電源と、
   前記間隙に高周波電流を投入し、前記間隙に高周波プラズマを発生させる高周波電源とを備える点火システムであって、
   前記点火プラグ及び前記高周波電源間に設けられた整合器と、
   前記点火プラグと電気的に接続され、前記放電用電源から出力される電流及び前記高周波電源から出力される電流が流れる混合器とを有するとともに、
   前記整合器と前記混合器との間に流れる電流の発振周波数が変化することで、前記整合器と前記混合器との間に流れる電流の最大値が変化し、
   火花放電の発生時において前記整合器と前記混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｓ（Ｈｚ）と、火花放電の非発生時において前記整合器と前記混合器との間に流れる電流を最大とする発振周波数ｆｏ（Ｈｚ）とが、ｆｓ／ｆｏ≧０．８５を満たすことを特徴とする点火システム。
3. ｆｓ／ｆｏ≧０．９０を満たすことを特徴とする請求項２に記載の点火システム。
4. 前記整合器は、コンデンサ及びインダクタを有し、
   前記インダクタは、空芯コイルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火システム。
5. 発振周波数ｆｓは、１ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火システム。

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