JP2017016834A - 点火プラグおよび点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火プラグにおいて、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させる。
【解決手段】点火プラグは、先端側から後端側へと軸線方向に延びた中心電極と；有底筒状を成し、中心電極の先端を内包する絶縁体と；軸線方向に延びた筒状を成し、先端側に絶縁体が突出する状態で絶縁体を保持する主体金具とを備える。絶縁体は、主体金具から先端側に突出する部分の外表面より中心電極へと通じる貫通孔を有する。貫通孔の直径は、５μｍ以上１００μｍ以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、点火プラグおよび点火装置に関する。

内燃機関の燃焼室における混合気に点火する点火装置として、非平衡プラズマを用いて点火する点火装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような点火装置は、中心電極を内包する絶縁体を有する点火プラグを備え、交流電圧または複数回のパルス電圧を中心電極に印加することによって、絶縁体の表面に非平衡プラズマを発生させる。

特開２０１４−１２３４３５号公報

特許文献１の点火装置は、比較的に高い圧力下（例えば、０．２ＭＰａ）では、混合気の点火に十分な生成量の非平衡プラズマを生成できるものの、比較的に低い圧力下（例えば、０．０５ＭＰａ）では、絶縁体の表面における空気の密度が低いため、非平衡プラズマの生成量を十分に確保できないという課題があった。非平衡プラズマの生成量が不十分である場合、混合気の燃焼速度が低下する。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態は、先端側から後端側へと軸線方向に延びた中心電極と；有底筒状を成し、前記中心電極の先端を内包する絶縁体と；前記軸線方向に延びた筒状を成し、前記先端側に前記絶縁体が突出する状態で前記絶縁体を保持する主体金具とを備える点火プラグを提供する。この点火プラグにおいて、前記絶縁体は、前記主体金具から前記先端側に突出する部分の外表面より前記中心電極へと通じる貫通孔を有し；前記貫通孔の直径は、５μｍ以上１００μｍ以下である。この形態によれば、貫通孔に入り込んだ空気が十分な電気絶縁性を有する密度となる比較的に高い圧力下では、中心電極が絶縁体の外側から絶縁されるため、混合気の点火に十分な生成量の非平衡プラズマを生成できる。一方、貫通孔に入り込んだ空気の電気絶縁性が不十分となる比較的に低い圧力下では、絶縁体の貫通孔を通じてアーク放電を発生させることができる。そのため、非平衡プラズマの生成量が不十分となる状況において、アーク放電を用いた点火を行うことができる。したがって、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させることができる。

（２）上記形態の点火プラグにおいて、前記貫通孔は、前記絶縁体の底部に位置してもよい。この形態によれば、絶縁体の側部に貫通孔が位置する場合と比較して、火炎が絶縁体に接触することによる消炎作用を抑制できるため、アーク放電による着火性を向上させることができる。

（３）上記形態の点火プラグは、更に、前記主体金具の先端から前記先端側へ延びた接地電極を備えてもよい。この形態によれば、非平衡プラズマによる着火性を向上させることができる。

（４）上記形態の点火プラグにおいて、前記接地電極は１本であってもよい。この形態によれば、接地電極が２本以上である場合と比較して、火炎が接地電極に接触することによる消炎作用を抑制できるため、非平衡プラズマによる着火性をいっそう向上させることができる。

（５）上記形態の点火プラグにおいて、前記貫通孔は、前記接地電極より前記先端側の外表面に位置してもよい。この形態によれば、絶縁体および接地電極に火炎が接触することによる消炎作用を抑制できるため、アーク放電による着火性を向上させることができる。

（６）本発明の一形態は、点火装置を提供する。この点火装置は、上記形態の点火プラグと；交流電圧または複数回のパルス電圧を前記中心電極に印加することによって、前記絶縁体の表面に非平衡プラズマを発生させる電圧印加部とを備える。この形態によれば、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させることができる。

（７）上記形態の点火装置において、前記電圧印加部は、複数回のパルス電圧を前記中心電極に印加し；前記電圧印加部が１回のパルス電圧を印加する時間は、１ｎｓ以上２５０ｎｓ以下であってもよい。この形態によれば、非平衡プラズマを効果的に発生させることができる。

本発明は、点火プラグおよび点火装置とは異なる種々の形態で実現可能であり、例えば、点火プラグの部品、ならびに点火方法などの形態で実現可能である。

点火装置の構成を示す説明図である。 点火プラグの構成を示す説明図である。 点火プラグの詳細構成を示す説明図である。 点火プラグの着火性を評価した結果を示す表である。 第２実施形態における点火プラグを示す説明図である。 第３実施形態における点火プラグを示す説明図である。 第４実施形態における点火プラグを示す説明図である。 第５実施形態における点火プラグを示す説明図である。 点火プラグの着火性を評価した結果を示す表である。 点火プラグの着火性を評価した結果を示す表である。 試料として用意された点火プラグを示す説明図である。

Ａ．第１実施形態
Ａ１．点火装置の構成
図１は、点火装置２０の構成を示す説明図である。点火装置２０は、内燃機関９０の燃焼室９２における混合気に点火する装置である。点火装置２０は、点火プラグ１０と、電圧印加部２２とを備える。

点火装置２０の点火プラグ１０は、内燃機関９０に取り付けられている。点火プラグ１０の先端は、燃焼室９２の内側に露出している。点火プラグ１０の後端は、電圧印加部２２と電気的に接続されている。点火プラグ１０の詳細についは後述する。

点火装置２０の電圧印加部２２は、交流電圧または複数回のパルス電圧を点火プラグ１０に印加する。これによって、点火プラグ１０の先端において、燃焼室９２内の圧力に応じて非平衡プラズマおよびアーク放電の少なくとも一方が発生する。この非平衡プラズマおよびアーク放電によって、燃焼室９２における混合気が着火する。本実施形態では、電圧印加部２２は、鉛蓄電池から供給される電力を用いて、点火プラグ１０に電圧を印加する。

本実施形態では、電圧印加部２２が複数回のパルス電圧を点火プラグ１０に印加する場合、電圧印加部２２が１回のパルス電圧を印加する時間は、１ｎｓ以上２５０ｎｓ以下である。これによって、点火プラグ１０の先端において非平衡プラズマを効果的に発生させることができる。

Ａ２．点火プラグの構成
図２は、点火プラグ１０の構成を示す説明図である。図２には、点火プラグ１０の軸線ＡＬを境界として、紙面右側に点火プラグ１０の外観形状が図示され、紙面左側に点火プラグ１０の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、点火プラグ１０における図２の紙面下側を「先端側」といい、図２の紙面上側を「後端側」という。

図２には、ＸＹＺ軸が図示されている。図２のＸＹＺ軸は、互いに直交する３つの空間軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する。本実施形態では、Ｚ軸は、点火プラグ１０の軸線ＡＬに沿った軸である。Ｘ軸に沿ったＸ軸方向のうち、＋Ｘ軸方向は、紙面手前から紙面奥に向かう方向であり、−Ｘ軸方向は、＋Ｘ軸方向に対する逆方向である。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向のうち、＋Ｙ軸方向は、紙面右側から紙面左側に向かう方向であり、−Ｙ軸方向は、＋Ｙ軸方向に対する逆方向である。Ｚ軸に沿ったＺ軸方向（軸線方向）のうち、＋Ｚ軸方向は、先端側から後端側に向かう方向であり、−Ｚ軸方向は、＋Ｚ軸方向に対する逆方向である。図２のＸＹＺ軸は、他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。

点火プラグ１０は、中心電極１００と、絶縁体２００と、主体金具３００とを備える。本実施形態では、点火プラグ１０の軸線ＡＬは、中心電極１００と、絶縁体２００と、主体金具３００などの各部材の軸線でもある。

点火プラグ１０の中心電極１００は、導電性を有する部材である。本実施形態では、中心電極１００は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル６００（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））から主に成る。中心電極１００は、先端側から後端側へと軸線方向に延びた形状を成す。本実施形態では、中心電極１００は、軸線ＡＬを中心に延びた棒状を成す。

中心電極１００は、絶縁体２００の内側に設けられている。本実施形態では、中心電極１００は、シール体１６０および端子１８０を介して絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。シール体１６０は、絶縁体２００の内側に設けられ、中心電極１００と端子１８０との間を接続する導体である。端子１８０は、絶縁体２００から後端側へ突出し、電圧印加部２２へと接続される導体である。中心電極１００は、シール体１６０および端子１８０を介して電圧印加部２２から電圧の印加を受ける。

点火プラグ１０の絶縁体２００は、電気絶縁性を有する部材である。本実施形態では、絶縁体２００は、絶縁性材料（例えば、アルミナ）を焼成したセラミックスである。絶縁体２００は、先端側に底を有する有底筒状を成す。絶縁体２００は、中心電極１００の先端を内包する。本実施形態では、絶縁体２００は、軸線ＡＬを中心に延びた軸孔２９０を有する。本実施形態では、軸孔２９０には、先端側から順に、中心電極１００、シール体１６０および端子１８０が設けられている。

点火プラグ１０の主体金具３００は、導電性を有する部材である。本実施形態では、主体金具３００は、低炭素鋼から主に成る。主体金具３００は、軸線方向に延びた筒状を成す。主体金具３００は、先端側に絶縁体２００が突出する状態で絶縁体２００を保持する。本実施形態では、主体金具３００は、パッキン４１０を介して絶縁体２００の先端側を保持する。本実施形態では、主体金具３００は、リング４２０とリング４４０との間に充填された滑石粉末４３０を介して、絶縁体２００の後端側を保持する。本実施形態では、主体金具３００は、先端部３１０と、雄ねじ部３２０と、胴部３３０と、工具係合部３４０とを有する。

主体金具３００の先端部３１０は、主体金具３００の先端を構成する。本実施形態では、先端部３１０は、Ｘ軸およびＹ軸に沿った＋Ｚ軸方向を向いた平面である。本実施形態では、先端部３１０は、中空円状の平面である。先端部３１０の中央からは、絶縁体２００が先端側に突出する。

主体金具３００の雄ねじ部３２０は、先端部３１０より後端側に形成され、雄ねじが外周に形成された円筒状の部位である。雄ねじ部３２０が内燃機関９０に形成された雌ねじ（図示しない）に嵌まり合うことによって、点火プラグ１０は、内燃機関９０に固定される。本実施形態では、雄ねじ部３２０の呼び径は、Ｍ１４である。他の実施形態では、雄ねじ部３２０の呼び径は、Ｍ１４より小さくてもよいし（例えば、Ｍ１０，Ｍ１２）、Ｍ１４より大きくてもよい。

主体金具３００の胴部３３０は、雄ねじ部３２０より後端側に形成され、雄ねじ部３２０より外周方向に張り出した部位である。点火プラグ１０を内燃機関９０に取り付けた状態で、胴部３３０は、内燃機関９０に対してガスケット５００を押し当てる。

主体金具３００の工具係合部３４０は、胴部３３０より後端側に形成され、外周方向に多角形状に張り出した部位である。工具係合部３４０は、点火プラグ１０を内燃機関９０に取り付けるための工具（図示しない）に係合する形状を成す。本実施形態では、工具係合部３４０の外周形状は、六角形を成す。

図３は、点火プラグ１０の詳細構成を示す説明図である。図３には、点火プラグ１０の先端側における詳細構成が図示されている。図３（Ａ）には、−Ｘ軸方向から見た点火プラグ１０の先端側が図示されている。図３（Ｂ）には、−Ｚ軸方向から見た点火プラグ１０の先端側が図示されている。

絶縁体２００は、主体金具３００から先端側に突出する突出部２１０を有する。突出部２１０は、先端側を向いた底部２１０ｂと、軸線ＡＬに直交する方向を向いた側部２１０ｓとを備える。

突出部２１０には、突出部２１０の外表面より中心電極１００へと通じる貫通孔２３０が形成されている。貫通孔２３０の直径は、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、貫通孔２３０は、突出部２１０の底部２１０ｂに位置する。本実施形態では、貫通孔２３０の個数は、１つである。本実施形態では、貫通孔２３０は、突出部２１０の外表面より中心電極１００へと直線状に通じている。

本実施形態では、貫通孔２３０は、切削加工によって形成された孔である。他の実施形態では、貫通孔２３０は、絶縁体２００の元となる未焼結のセラミックス成形体に埋め込んだ部材（例えば、合成樹脂製部材、炭素繊維など）を、そのセラミックス成形体を焼成する際に焼失させることによって形成された孔であってもよい。

貫通孔２３０に入り込んだ空気が十分な電気絶縁性を有する密度となる比較的に高い圧力下（例えば、０．２ＭＰａ）では、中心電極１００が絶縁体２００の外側から絶縁される。この場合、点火装置２０が中心電極１００に電圧を印加することによって、突出部２１０の外表面に非平衡プラズマが発生する。一方、貫通孔２３０に入り込んだ空気の電気絶縁性が不十分となる比較的に低い圧力下（例えば、０．０５ＭＰａ）では、点火装置２０が中心電極１００に電圧を印加することによって、絶縁体２００の貫通孔２３０を通じてアーク放電が発生する。

Ａ３．評価試験
図４は、点火プラグの着火性を評価した結果を示す表である。試験者は、絶縁体の仕様が異なる複数の点火プラグである試料Ｓ１〜Ｓ８を用意した。試験者は、試料の仕様ごとに５個の試料を用意し、これらの平均値から各試料の着火性を評価した。

試料Ｓ１は、貫通孔２３０が形成されていない点を除き、点火プラグ１０と同様である。試料Ｓ２〜Ｓ８は、貫通孔２３０の直径が異なる点を除き、点火プラグ１０と同様である。

試験者は、シュリーレン撮影法によって燃焼圧力波を可視化する定容燃焼可視化装置に各試料を取り付けた後、各試料による燃焼圧力波を観察した。各試料による試験条件は、次の通りである。
・燃料：プロパン
・空燃比（Ａ／Ｆ）：１５．８（λ＝１）
・混合気の圧力（低圧時）：０．０５ＭＰａ（メガパスカル）
・混合気の圧力（高圧時）：０．２ＭＰａ

試験者は、着火開始から５ｍｓ（ミリ秒）後における燃焼圧力波の面積から、各試料による低圧時および高圧時の燃焼速度をそれぞれ算出した。試験者は、次の評価基準に基づいて各試料の着火性を評価した。
＜着火性の評価基準＞
優（◎）：燃焼速度が６ｍ／ｓ（メートル毎秒）以上。
良（○）：燃焼速度が４ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ未満。
可（△）：燃焼速度が４ｍ／ｓ未満。

低圧時（０．０５ＭＰａ）において、絶縁体２００に貫通孔２３０を有する試料Ｓ２〜Ｓ８は、４ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ未満の燃焼速度となる良好な着火性を確保できた。この結果は、絶縁体２００の貫通孔２３０からアーク放電が発生し、このアーク放電によって混合気が着火したことに起因する。これに対して、低圧時（０．０５ＭＰａ）において、絶縁体２００に貫通孔２３０を有しない試料Ｓ１は、燃焼速度が４ｍ／ｓ未満となる着火性に留まった。この結果は、絶縁体２００の表面における空気の密度が低いため、バリア放電による非平衡プラズマの生成量を十分に確保できなかったとともに、絶縁体２００に貫通孔２３０がないことからアーク放電が発生しなかったことに起因する。これらのことから、アーク放電を発生可能な貫通孔２３０によって、低圧時に良好な着火性を確保できることがわかった。

高圧時（０．２ＭＰａ）において、絶縁体２００に貫通孔２３０を有しない試料Ｓ１は、混合気の点火に十分な生成量の非平衡プラズマをバリア放電によって生成できたため、燃焼速度が６ｍ／ｓ以上となる優れた着火性を確保できた。高圧時（０．２ＭＰａ）において、貫通孔２３０の直径が５μｍ〜１００μｍである試料Ｓ２〜Ｓ７は、試料Ｓ１と同様に、燃焼速度が６ｍ／ｓ以上となる優れた着火性を確保できた。この結果は、貫通孔２３０に入り込んだ空気が十分な電気絶縁性を有する密度となる比較的に高い圧力下では、中心電極１００が絶縁体２００の外側から絶縁されるため、混合気の点火に十分な生成量の非平衡プラズマをバリア放電によって生成できることに起因する。これに対して、高圧時（０．２ＭＰａ）において、貫通孔２３０の直径が１２５μｍである試料Ｓ８は、４ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ未満の燃焼速度となる着火性に留まった。この結果は、貫通孔２３０の直径が大きすぎたために、絶縁体２００の貫通孔２３０からアーク放電が発生し、非平衡プラズマをバリア放電によって生成できなかったことに起因する。これらのことから、貫通孔２３０の直径が１００μｍ以下である場合、高圧時に貫通孔２３０を有しない場合と同等の着火性を実現できることがわかった。

Ａ４．効果
以上説明した第１実施形態によれば、貫通孔２３０に入り込んだ空気が十分な電気絶縁性を有する密度となる比較的に高い圧力下では、中心電極１００が絶縁体２００の外側から絶縁されるため、混合気の点火に十分な生成量の非平衡プラズマを生成できる。一方、貫通孔２３０に入り込んだ空気の電気絶縁性が不十分となる比較的に低い圧力下では、絶縁体２００の貫通孔２３０を通じてアーク放電を発生させることができる。そのため、非平衡プラズマの生成量が不十分となる状況において、アーク放電を用いた点火を行うことができる。したがって、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させることができる。

また、貫通孔２３０は、絶縁体２００の底部２１０ｂに位置するため、絶縁体２００の側部２１０ｓに貫通孔２３０が位置する場合と比較して、火炎が絶縁体２００に接触することによる消炎作用を抑制できるため、アーク放電による着火性を向上させることができる。

Ｂ．第２実施形態
図５は、第２実施形態における点火プラグ１０Ｂを示す説明図である。図５には、点火プラグ１０Ｂの先端側における詳細構成が図示されている。第２実施形態の点火プラグ１０Ｂは、貫通孔２３０に代えて貫通孔２３０Ｂを備える点を除き、第１実施形態の点火プラグ１０と同様である。貫通孔２３０Ｂは、突出部２１０の外表面より中心電極１００へと直線状ではなく、折れ曲がった経路として通じている点を除き、第１実施形態の貫通孔２３０と同様である。第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させることができる。

Ｃ．第３実施形態
図６は、第３実施形態における点火プラグ１０Ｃを示す説明図である。図６には、点火プラグ１０Ｃの先端側における詳細構成が図示されている。第３実施形態の点火プラグ１０Ｃは、貫通孔２３０に代えて貫通孔２３０Ｃを備える点を除き、第１実施形態の点火プラグ１０と同様である。貫通孔２３０Ｃは、側部２１０ｓに位置する点を除き、第１実施形態の貫通孔２３０と同様である。第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させることができる。

Ｄ．第４実施形態
図７は、第４実施形態における点火プラグ１０Ｄを示す説明図である。図７には、点火プラグ１０Ｄの先端側における詳細構成が図示されている。第４実施形態の点火プラグ１０Ｄは、貫通孔２３０に代えて複数の貫通孔２３０Ｄを備える点を除き、第１実施形態の点火プラグ１０と同様である。複数の貫通孔２３０Ｄは、突出部２１０の複数箇所に位置する点を除き、第１実施形態の貫通孔２３０と同様である。本実施形態では、複数の貫通孔２３０Ｄは、突出部２１０の底部２１０ｂから側部２１０ｓにわたる複数箇所に位置する。他の実施形態では、複数の貫通孔２３０Ｄは、底部２１０ｂにおける複数箇所に位置してもよいし、側部２１０ｓにおける複数箇所に位置してもよい。複数の貫通孔２３０Ｄは、２つ以上の貫通孔であればよく、本実施形態では、３つの貫通孔である。第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させることができる。

Ｅ．第５実施形態
図８は、第５実施形態における点火プラグ１０Ｅを示す説明図である。図８には、点火プラグ１０Ｅの先端側における詳細構成が図示されている。第８実施形態の点火プラグ１０Ｅは、接地電極３９０を備える点を除き、第１実施形態の点火プラグ１０と同様である。

点火プラグ１０Ｅの接地電極３９０は、導電性を有する部材である。本実施形態では、接地電極３９０は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル６００（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））から主に成る。接地電極３９０は、主体金具３００の先端部３１０から先端側へ延びた形状を成す。本実施形態では、接地電極３９０は、主体金具３００の先端部３１０から先端側へ延びた後、絶縁体２００の突出部２１０へ向けて湾曲した形状を成す。本実施形態では、接地電極３９０は１本である。他の実施形態では、接地電極３９０は２本以上であってもよい。本実施形態では、貫通孔２３０は、接地電極３９０より先端側の外表面に位置する。他の実施形態では、貫通孔２３０は、軸線方向において接地電極３９０と同じ位置であってもよい。

図９は、点火プラグの着火性を評価した結果を示す表である。試験者は、接地電極３９０の仕様が異なる複数の点火プラグである試料Ｓ１０〜Ｓ３を用意した。試験者は、試料の仕様ごとに５個の試料を用意し、これらの平均値から各試料の着火性を評価した。

試料Ｓ１０は、接地電極３９０が設けられていない第１実施形態の点火プラグ１０と同様である。試料Ｓ１１は、１本の接地電極３９０が設けられた点火プラグ１０Ｅと同様である。試料Ｓ１２は、絶縁体２００を間に挟むように配置された２本の接地電極３９０を備える点を除き、点火プラグ１０Ｅと同様である。試料Ｓ１３は、先端部３１０に等間隔で配置された４本の接地電極３９０を備える点を除き、点火プラグ１０Ｅと同様である。試料Ｓ１０〜Ｓ１３における貫通孔２３０の直径は１０μｍである。

試験者は、シュリーレン撮影法によって燃焼圧力波を可視化する定容燃焼可視化装置に各試料を取り付けた後、各試料による燃焼圧力波を観察した。各試料による試験条件は、次の通りである。
・燃料：プロパン
・空燃比（Ａ／Ｆ）：１５．８（λ＝１）
・混合気の圧力：０．２ＭＰａ

試験者は、着火開始から５ｍｓ後における燃焼圧力波の面積から、各試料による低圧時および高圧時の燃焼速度をそれぞれ算出した。試験者は、次の評価基準に基づいて各試料の着火性を評価した。
＜着火性の評価基準＞
優（◎）：燃焼速度が６ｍ／ｓ（メートル毎秒）以上。
良（○）：燃焼速度が４ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ未満。
可（△）：燃焼速度が４ｍ／ｓ未満。

接地電極３９０が設けられていない試料Ｓ１０と、１本の接地電極３９０が設けられている試料Ｓ１１との対比から、接地電極３９０によって非平衡プラズマによる着火性が向上することが確認された。この結果は、接地電極３９０によってバリア放電が強化されたことに起因する。

１本の接地電極３９０が設けられている試料Ｓ１１と、２本以上の接地電極３９０が設けられている試料Ｓ１２，Ｓ１３との対比から、２本以上の接地電極３９０では、非平衡プラズマによる着火性が低下することが確認された。この結果は、接地電極３９０の本数が増えるに従って、火炎が接地電極３９０に接触することによる消炎作用を受けやすくなることに起因する。したがって、接地電極３９０の本数は１本が好ましい。

図１０は、点火プラグの着火性を評価した結果を示す表である。試験者は、接地電極３９０の仕様が異なる複数の点火プラグである試料Ｓ１１，Ｓ１４を用意した。試験者は、試料の仕様ごとに５個の試料を用意し、これらの平均値から各試料の着火性を評価した。試料Ｓ１１は、１本の接地電極３９０が設けられた点火プラグ１０Ｅと同様である。試料Ｓ１１における貫通孔２３０の直径は１０μｍである。

図１１は、試料Ｓ１４として用意された点火プラグ１０Ｆを示す説明図である。図１１には、点火プラグ１０Ｆの先端側における詳細構成が図示されている。試料Ｓ１４である点火プラグ１０Ｆは、貫通孔２３０に代えて、軸線方向において接地電極３９０と同じ位置に貫通孔２３０Ｆが設けられている点を除き、点火プラグ１０Ｅと同様である。貫通孔２３０Ｆの直径は１０μｍである。

試験者は、シュリーレン撮影法によって燃焼圧力波を可視化する定容燃焼可視化装置に各試料を取り付けた後、各試料による燃焼圧力波を観察した。各試料による試験条件は、次の通りである。
・燃料：プロパン
・空燃比（Ａ／Ｆ）：１５．８（λ＝１）
・混合気の圧力：０．０５ＭＰａ

試験者は、着火開始から５ｍｓ後における燃焼圧力波の面積から、各試料による低圧時および高圧時の燃焼速度をそれぞれ算出した。試験者は、次の評価基準に基づいて各試料の着火性を評価した。
＜着火性の評価基準＞
優（◎）：燃焼速度が６ｍ／ｓ（メートル毎秒）以上。
良（○）：燃焼速度が４ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ未満。
可（△）：燃焼速度が４ｍ／ｓ未満。

試料Ｓ１１と試料Ｓ１４との対比から、接地電極３９０より先端側に貫通孔２３０が位置する試料Ｓ１１の方が、アーク放電による着火性が向上することが確認された。この結果は、試料Ｓ１４では、アーク放電の放電経路ＰＤが絶縁体２００と接地電極３９０との間に挟まれるため、絶縁体および接地電極に火炎が接触することによる消炎作用を受けやすくなることに起因する。したがって、貫通孔２３０は、接地電極３９０より先端側の外表面に位置することが好ましい。

以上説明した第５実施形態によれば、第１実施形態と同様に、非平衡プラズマの生成量が低下する比較的に低い圧力下における着火性を向上させることができる。また、接地電極３９０を備えるため、非平衡プラズマによる着火性を向上させることができる。また、接地電極３９０は１本であることから、接地電極３９０が２本以上である場合と比較して、火炎が接地電極３９０に接触することによる消炎作用を抑制できるため、非平衡プラズマによる着火性をいっそう向上させることができる。また、貫通孔２３０が接地電極３９０より先端側の外表面に位置することから、絶縁体２００および接地電極３９０に火炎が接触することによる消炎作用を抑制できるため、アーク放電による着火性を向上させることができる。

Ｆ．他の実施形態
本発明は、上述した実施形態、実施例および変形例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、実施形態、実施例および変形例における技術的特徴のうち、発明の概要の欄に記載した各形態における技術的特徴に対応するものは、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えおよび組み合わせを行うことが可能である。また、本明細書中に必須なものとして説明されていない技術的特徴については、適宜、削除することが可能である。

１０，１０Ｂ〜１０Ｆ…点火プラグ
２０…点火装置
２２…電圧印加部
９０…内燃機関
９２…燃焼室
１００…中心電極
１６０…シール体
１８０…端子
２００…絶縁体
２１０…絶縁体
２１０ｂ…底部
２１０ｓ…側部
２３０，２３０Ｂ，２３０Ｃ，２３０Ｄ，２３０Ｆ…貫通孔
２９０…軸孔
３００…主体金具
３１０…先端部
３２０…雄ねじ部
３３０…胴部
３４０…工具係合部
３９０…接地電極
４１０…パッキン
４２０…リング
４３０…滑石粉末
４４０…リング
５００…ガスケット

Claims (7)

1. 先端側から後端側へと軸線方向に延びた中心電極と、
   有底筒状を成し、前記中心電極の先端を内包する絶縁体と、
   前記軸線方向に延びた筒状を成し、前記先端側に前記絶縁体が突出する状態で前記絶縁体を保持する主体金具と
   を備える点火プラグであって、
   前記絶縁体は、前記主体金具から前記先端側に突出する部分の外表面より前記中心電極へと通じる貫通孔を有し、
   前記貫通孔の直径は、５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする点火プラグ。
2. 前記貫通孔は、前記絶縁体の底部に位置する、請求項１に記載の点火プラグ。
3. 更に、前記主体金具の先端から前記先端側へ延びた接地電極を備える請求項１または請求項２に記載の点火プラグ。
4. 前記接地電極は１本である、請求項３に記載の点火プラグ。
5. 前記貫通孔は、前記接地電極より前記先端側の外表面に位置する、請求項３または請求項４に記載の点火プラグ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の点火プラグと、
   交流電圧または複数回のパルス電圧を前記中心電極に印加することによって、前記絶縁体の表面に非平衡プラズマを発生させる電圧印加部と
   を備える点火装置。
7. 請求項６に記載の点火装置であって、
   前記電圧印加部は、複数回のパルス電圧を前記中心電極に印加し、
   前記電圧印加部が１回のパルス電圧を印加する時間は、１ｎｓ以上２５０ｎｓ以下である、点火装置。

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