JP4482589B2

JP4482589B2 - Plasma jet ignition plug

Info

Publication number: JP4482589B2
Application number: JP2008033686A
Authority: JP
Inventors: 通中村; 友聡加藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: CN101276997A; JP2009176691A; CN101276997B

Description

本発明は、プラズマを形成して混合気への点火を行う内燃機関用のプラズマジェット点火プラグに関するものである。 The present invention relates to a plasma jet ignition plug for an internal combustion engine that forms plasma and ignites an air-fuel mixture.

従来、例えば自動車用の内燃機関であるエンジンの点火プラグには、火花放電により混合気への着火を行うスパークプラグが使用されている。近年、内燃機関の高出力化や低燃費化が求められており、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対しても確実に着火できる着火性の高い点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, spark plugs that ignite an air-fuel mixture by spark discharge are used as ignition plugs of engines that are internal combustion engines for automobiles, for example. In recent years, there has been a demand for higher output and lower fuel consumption of internal combustion engines, as a spark plug with high ignitability that can be ignited reliably even for a lean mixture with a fast combustion spread and a higher ignition limit air-fuel ratio, Plasma jet spark plugs are known.

このようなプラズマジェット点火プラグは、中心電極と、主体金具と一体になった接地電極（外部電極）との間の火花放電間隙（ギャップ）の周囲をセラミックス等からなる絶縁碍子（絶縁体，ハウジング）で包囲して、キャビティ（チャンバー）と称する小さな容積の放電空間を形成した構造を有している。そして、中心電極と接地電極との間に高電圧を印加して火花放電を行い、このときに生じた絶縁破壊によって比較的低電圧で電流を流すことができるようになるため、更にエネルギーを供給することで放電状態を遷移させ、これによりキャビティ内で形成されるプラズマをオリフィスと呼ばれる開口部（外部電極孔）から噴出させて、混合気への着火を行うものである（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。 Such a plasma jet ignition plug has an insulator (insulator, housing) made of ceramic or the like around a spark discharge gap (gap) between a center electrode and a ground electrode (external electrode) integrated with a metal shell. ) To form a small volume discharge space called a cavity (chamber). Further, a high voltage is applied between the center electrode and the ground electrode to perform a spark discharge, and a current can flow at a relatively low voltage due to the dielectric breakdown generated at this time. Thus, the discharge state is changed, and thereby plasma formed in the cavity is ejected from an opening (external electrode hole) called an orifice to ignite the air-fuel mixture (for example, Patent Document 1). Or refer to Patent Document 2.)

特許文献１や特許文献２に記載のプラズマジェット点火プラグは、筒状に形成された主体金具の先端側の端部を閉じ、この端部を接地電極として中央にオリフィスを開口すると共に、この接地電極の内面に、外部電極内に収容する絶縁碍子の先端面を当接させて、オリフィスとキャビティとが同軸状に連続する形態を有している。また、主体金具の先端部に別体の接地電極を接合し、その接地電極の中央にオリフィスを開口すると共に、絶縁碍子の先端面を接地電極の内面（内部側の面）に当接させた形態のものもある（特許文献１の第２図参照）。
特開平２−７２５７７号公報特開２００６−２９４２５７号公報 The plasma jet ignition plug described in Patent Document 1 or Patent Document 2 closes the end portion on the front end side of the metal shell formed in a cylindrical shape, opens the orifice in the center with this end portion as a ground electrode, The tip and the cavity of the insulator accommodated in the external electrode are brought into contact with the inner surface of the electrode, so that the orifice and the cavity are coaxially continuous. Also, a separate ground electrode was joined to the tip of the metal shell, an orifice was opened in the center of the ground electrode, and the tip of the insulator was brought into contact with the inner surface (inner side) of the ground electrode. There is also a form (refer FIG. 2 of patent document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2-72577 JP 2006-294257 A

しかしながら、プラズマジェット点火プラグを製造するにあたって、絶縁碍子、主体金具および接地電極を作製する際の寸法管理を厳密に行い、特許文献１や特許文献２に記載のプラズマジェット点火プラグのように、絶縁碍子の先端面と接地電極の内面とを密着させた場合、使用時に冷熱サイクルの影響を受けると、絶縁碍子や主体金具および接地電極を構成する材料の熱膨張係数差に起因して、絶縁碍子が破損してしまう虞があった。一方、製造公差によって、絶縁碍子の先端面と接地電極の内面との間に大きな間隙が生じた場合、キャビティ内で形成されたプラズマがオリフィスを介して噴出される際に、プラズマのエネルギーがその間隙へ逃げてしまい意図する方向に噴出されなかったり、噴出量（噴出長さ）が少なく（短く）なってしまったりする虞もある。更に、絶縁碍子を保持するにあたり、主体金具内に配置され加締められることにより保持されているが、絶縁碍子と主体金具の両者の製造公差によって絶縁碍子の先端面が接地電極の内面に強く押し当てられた状態で加締められると、内部応力の高まりによって絶縁碍子に破損を生じてしまう虞もある。 However, in manufacturing the plasma jet ignition plug, dimensional control is strictly performed when the insulator, the metal shell, and the ground electrode are manufactured, and the plasma jet ignition plug described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is insulated. If the tip of the insulator and the inner surface of the ground electrode are in close contact with each other, if they are affected by the thermal cycle during use, the insulator will be caused by the difference in thermal expansion coefficient between the insulator, the metal shell and the material constituting the ground electrode. Could be damaged. On the other hand, if there is a large gap between the tip surface of the insulator and the inner surface of the ground electrode due to manufacturing tolerances, the plasma energy is reduced when the plasma formed in the cavity is ejected through the orifice. There is a possibility that the gas escapes to the gap and is not ejected in the intended direction, or the ejection amount (ejection length) is small (short). Furthermore, when holding the insulator, it is held by being placed in the metal shell and crimped. However, due to manufacturing tolerances of both the insulator and the metal shell, the tip surface of the insulator is strongly pressed against the inner surface of the ground electrode. When crimped in the applied state, there is a possibility that the insulator is damaged due to an increase in internal stress.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、絶縁碍子と接地電極とを軸線方向に互いに離間させて絶縁碍子の破損を防止すると共に、その間隙の大きさを規定することで、噴出されるプラズマのエネルギー損失を低減し、着火性の低下を抑制することができるプラズマジェット点火プラグを提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and by separating the insulator and the ground electrode from each other in the axial direction to prevent the insulator from being damaged, and by defining the size of the gap, It is an object of the present invention to provide a plasma jet ignition plug that can reduce energy loss of ejected plasma and suppress deterioration in ignitability.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極の先端面を前記軸孔内に収容すると共に前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子の先端側で、前記軸孔の内周面と前記中心電極の先端面とを壁面とする凹部状に形成されたキャビティと、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記主体金具に接合されて前記主体金具と電気的に接続されると共に、前記絶縁碍子よりも先端側に配置される電極で、前記キャビティを外気と連通させる開口部を有する接地電極とを備え、前記中心電極と前記接地電極との間で行う放電に伴い前記キャビティ内にてプラズマを生ずるプラズマジェット点火プラグであって、前記絶縁碍子と前記接地電極とは前記軸線方向に互いに離間した状態で配置されており、前記軸線方向における前記絶縁碍子と前記接地電極との間隙の大きさをａとし、前記キャビティの容積をＳとしたときに、０＜ａ≦０．５［ｍｍ］であると共に、０．１≦Ｓ≦１０［ｍｍ^３］であり、さらに、前記軸線方向で前記キャビティの形成位置において、前記絶縁碍子と前記主体金具とは、前記軸線方向と直交する径方向に互いに離間した状態で配置されており、前記軸線方向と直交する径方向における前記絶縁碍子と前記主体金具との間隙の大きさをｂとしたときに、ｂ≦１．１［ｍｍ］であることを特徴とする。 To achieve the above object, a plasma jet ignition plug according to a first aspect of the present invention has a center electrode and an axial hole extending in the axial direction, and the front end surface of the central electrode is accommodated in the axial hole. An insulator that holds the center electrode; a cavity formed in a concave shape with the inner peripheral surface of the shaft hole and the tip surface of the center electrode on the tip side of the insulator; and a wall of the insulator A metal shell that surrounds and holds the periphery in the radial direction, and an electrode that is joined to the metal shell and is electrically connected to the metal shell, and that is disposed on the tip side of the insulator, and the cavity is surrounded by the outside air A plasma jet ignition plug comprising: a ground electrode having an opening for communication; and plasma generated in the cavity in accordance with a discharge performed between the center electrode and the ground electrode, wherein the insulator The ground electrodes are arranged in a state of being separated from each other in the axial direction. When the size of the gap between the insulator and the ground electrode in the axial direction is a and the volume of the cavity is S , 0 <with a a ≦ 0.5 [mm], Ri ^{0.1 ≦ S ≦ 10 [mm 3} ] der, further, in the formation position of the cavity in the axial direction, the insulator and the metal shell Is arranged in a state of being separated from each other in the radial direction orthogonal to the axial direction, and when the size of the gap between the insulator and the metal shell in the radial direction orthogonal to the axial direction is b , and b ≦ 1.1 [mm] der characterized Rukoto.

また、請求項２に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記ｂは、０．１≦ｂ≦１．１［ｍｍ］であることを特徴とする。
また、請求項３に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記軸線方向における前記中心電極と前記接地電極との間の間隙の大きさをＧとしたときに、１．０≦Ｇ≦３．０［ｍｍ］であることを特徴とする。 The plasma jet ignition plug of the invention according to claim 2 is characterized in that, in addition to the configuration of the invention of claim 1 , the b is 0.1 ≦ b ≦ 1.1 [mm]. .
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the present invention, the plasma jet ignition plug is configured such that the size of the gap between the center electrode and the ground electrode in the axial direction is G. In this case, 1.0 ≦ G ≦ 3.0 [mm].

また、請求項４に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極の先端面を前記軸孔内に収容すると共に前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子の先端側で、前記軸孔の内周面と前記中心電極の先端面とを壁面とする凹部状に形成されたキャビティと、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記主体金具に接合されて前記主体金具と電気的に接続されると共に、前記絶縁碍子よりも先端側に配置される電極で、前記キャビティを外気と連通させる開口部を有する接地電極とを備え、前記中心電極と前記接地電極との間で行う放電に伴い前記キャビティ内にてプラズマを生ずるプラズマジェット点火プラグであって、前記主体金具の前記接地電極との接合部および前記接地電極のうちの少なくとも一方と、前記絶縁碍子とは前記軸線方向に互いに離間した状態で配置されており、前記主体金具の前記接地電極との接合部および前記接地電極のうちの少なくとも一方と、前記絶縁碍子との間の間隙には、それぞれと密着する第１パッキンが介在されており、前記軸線方向における前記主体金具の前記接地電極との接合部および前記接地電極のうちの少なくとも一方と、前記絶縁碍子との間の間隙の大きさをａとし、前記キャビティの容積をＳとしたときに、０＜ａ≦０．８［ｍｍ］であると共に、０．１≦Ｓ≦１０［ｍｍ ^３］であり、さらに、前記軸線方向における前記中心電極と前記接地電極との間の間隙の大きさをＧとしたときに、１．０≦Ｇ≦３．０［ｍｍ］であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plasma jet ignition plug having a center electrode and an axial hole extending in an axial direction. The tip end surface of the central electrode is accommodated in the axial hole and the central electrode is held. Surrounding the insulator, a cavity formed in a concave shape with the inner peripheral surface of the shaft hole and the tip surface of the center electrode on the tip side of the insulator, and the periphery of the insulator in the radial direction A metal shell to be held, an electrode which is joined to the metal shell and is electrically connected to the metal shell, and which is disposed on the tip side of the insulator, and has an opening for communicating the cavity with the outside air. A plasma jet ignition plug that generates plasma in the cavity in accordance with a discharge performed between the center electrode and the ground electrode, wherein the metal shell is in contact with the ground electrode. And at least one of the ground electrode and the insulator are arranged in a state of being separated from each other in the axial direction, and at least one of the joint portion of the metal shell with the ground electrode and the ground electrode A first packing that is in close contact with each other is interposed in a gap between one and the insulator, and at least one of the joint portion of the metal shell with the ground electrode in the axial direction and the ground electrode When the size of the gap between one and the insulator is a and the volume of the cavity is S, 0 <a ≦ 0.8 [mm] and 0.1 ≦ S ≦ 10 [Mm ³ ] and 1.0 ≦ G ≦ 3.0 [mm] where G is the size of the gap between the center electrode and the ground electrode in the axial direction. It is characterized by.

また、請求項５に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項４に記載の発明の構成に加え、前記絶縁碍子の外周面のうち、前記主体金具の先端部側に設けられた取付部における当該主体金具の径方向内側に収容される部位には、自身の後端側の外径を先端側の外径よりも大きく構成した碍子段部が形成されると共に、前記主体金具の内周面には、自身と前記碍子段部との向き合う面同士が互いに対向するように前記主体金具の径方向内向きに膨出する金具段部が形成され、前記碍子段部と前記金具段部との間に両者と密着する第２パッキンが介在されており、当該第２パッキンは、前記第１パッキンよりも硬度が高いことを特徴とする。 In addition to the configuration of the invention according to claim 4, the plasma jet ignition plug of the invention according to claim 5 includes a mounting portion provided on the distal end side of the metal shell on the outer peripheral surface of the insulator. A portion accommodated inside the metal shell in the radial direction is formed with a stepped portion having an outer diameter on the rear end side larger than an outer diameter on the front end side, and an inner peripheral surface of the metal shell Is formed with a metal step that bulges inward in the radial direction of the metal shell so that the faces of the metal step and the lever step facing each other. A second packing that is in close contact with both is interposed therebetween, and the second packing has a higher hardness than the first packing.

請求項１に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、軸線方向における絶縁碍子と接地電極との間に間隙（第１間隙）を有しているので、両者が密着している場合に熱膨張係数の差から生じ得る内部応力の高まりによって破損する虞がない。また、プラズマジェット点火プラグの製造過程においても、絶縁碍子と接地電極との間に第１間隙を有する（すなわち、軸線方向における絶縁碍子記接地電極との間隙の大きさａ＞０［ｍｍ］）ように設計を行えば、両者の製造公差により絶縁碍子が接地電極に対し押圧状態のまま主体金具に保持されることが防止されるので、絶縁碍子の破損を防止することができる。 In the plasma jet ignition plug according to the first aspect of the present invention, since there is a gap (first gap) between the insulator and the ground electrode in the axial direction, the thermal expansion coefficient is reduced when both are in close contact. There is no risk of breakage due to an increase in internal stress that may arise from the difference. Also in the manufacturing process of the plasma jet ignition plug, the first gap is provided between the insulator and the ground electrode (that is, the size of the gap between the insulator and the ground electrode in the axial direction a> 0 [mm]). If the design is performed in this manner, the insulator is prevented from being held by the metal shell while being pressed against the ground electrode due to the manufacturing tolerance between the two, so that the insulator can be prevented from being damaged.

このような第１間隙を有するプラズマジェット点火プラグにおいて、キャビティの容積Ｓが０．１≦Ｓ≦１０［ｍｍ^３］を満たす。よって、キャビティ内で形成されるプラズマを開口部から噴出させるのに必要な最低限のエネルギーを確保しつつ、そのエネルギーがキャビティ内で広がって分散してしまうことが抑制され、キャビティから十分なエネルギー量をもったプラズマを噴出することができる。更に、第１間隙の大きさａが０＜ａ≦０．５［ｍｍ］を満たすので、キャビティから噴出されるプラズマが開口部へ向かう途中で、そのエネルギーが第１間隙内に漏出しにくい。このため、開口部から外方へ向けて十分に有効な大きさのプラズマを噴出することができ、良好な着火性を得ることができる。 In the plasma jet ignition plug having such a first gap, the volume S of the cavity satisfies 0.1 ≦ S ≦ 10 [mm ³ ]. Therefore, while ensuring the minimum energy necessary to eject the plasma formed in the cavity from the opening, it is suppressed that the energy spreads and disperses in the cavity, and sufficient energy is emitted from the cavity. A large amount of plasma can be ejected. Further, since the size a of the first gap satisfies 0 <a ≦ 0.5 [mm], the energy of the plasma ejected from the cavity is unlikely to leak into the first gap on the way to the opening. For this reason, plasma of a sufficiently effective size can be ejected outward from the opening, and good ignitability can be obtained.

そして、請求項１に係る発明のように、軸線方向と直交する径方向における絶縁碍子と主体金具との間隙（第２間隙）の大きさｂがｂ≦１．１［ｍｍ］を満たせば、第１間隙と第２間隙とを含めた間隙全体の容積が大きくならないよう抑えることができる。これにより、キャビティから噴出されるプラズマが開口部へ向かう途中で、第１間隙内に漏出したプラズマのエネルギーが更に第２間隙内へ流れてしまうことでプラズマのエネルギーが大幅に奪われてしまうことを抑制することができるので、開口部から外方へ向けて十分に有効な大きさのプラズマを噴出することができ、良好な着火性を得ることができる。 And, as in the invention according to claim 1 , if the size b of the gap (second gap) between the insulator and the metal shell in the radial direction orthogonal to the axial direction satisfies b ≦ 1.1 [mm] It is possible to prevent the entire volume including the first gap and the second gap from increasing. As a result, plasma energy leaked into the first gap further flows into the second gap in the middle of the plasma ejected from the cavity toward the opening, so that the plasma energy is greatly deprived. Therefore, plasma having a sufficiently effective size can be ejected outward from the opening, and good ignitability can be obtained.

プラズマジェット点火プラグ単体としての耐熱性の観点では、大きさｂは、０に近いほど好ましい。一方、絶縁碍子と主体金具との組み付け挿入性や使用に伴う冷熱サイクルにより、プラズマジェット点火プラグを構成する部品が膨張・収縮する。このため、大きさｂは、請求項２に係る発明のように、０．１［ｍｍ］以上であることが好ましい。大きさｂの下限値を０．１［ｍｍ］と設定することにより、使用時における部品の膨張・収縮による破損の被害を軽減することができる。
また、請求項３に係る発明のように、軸線方向における中心電極と接地電極との間の間隙（火花放電間隙）の大きさＧが、Ｇ≦３．０［ｍｍ］を満たす構成とすれば、良好な着火性を得ることができる。この根拠は後述する試験（実施例２）により説明するが、火花放電間隙の大きさＧが３．０ｍｍを超えてしまうと３．０ｍｍ以下の場合と比較してその着火性が著しく低下してしまうためである。その一方で、火花放電間隙の大きさＧが、１．０≦Ｇ［ｍｍ］を満たす構成とすれば、キャビティの深さを十分に確保することができ、噴出されるプラズマを有効なフレーム状とすることができ、着火性を向上させることができる。 From the viewpoint of heat resistance as a single plasma jet ignition plug, the size b is preferably closer to zero. On the other hand, parts constituting the plasma jet ignition plug expand / contract due to the assembling insertion property between the insulator and the metal shell and the cooling / heating cycle accompanying use. For this reason, the size b is preferably 0.1 [mm] or more as in the invention according to claim 2 . By setting the lower limit value of the size b to 0.1 [mm], damage due to breakage due to expansion / contraction of parts during use can be reduced.
Further, as in the invention according to claim 3, if the size G of the gap (spark discharge gap) between the center electrode and the ground electrode in the axial direction satisfies G ≦ 3.0 [mm]. Good ignitability can be obtained. The reason for this will be described in the test (Example 2) described later. When the spark discharge gap size G exceeds 3.0 mm, the ignitability is remarkably reduced as compared with the case of 3.0 mm or less. It is because it ends. On the other hand, if the size G of the spark discharge gap satisfies 1.0 ≦ G [mm], the cavity depth can be sufficiently secured, and the ejected plasma is effectively frame-shaped. And ignitability can be improved.

また、請求項４に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、主体金具の接合部および接地電極のうちの少なくとも一方と絶縁碍子との間隙（第１間隙）に第１パッキンを介在させたので、この第１パッキンにより第１間隙を封止することができる。従って、キャビティから噴出されるプラズマが開口部へ向かう途中で、そのエネルギーが第１間隙内の奧へ向けて漏出することがないので、開口部から外方へ向けて十分に有効な大きさのプラズマを噴出することができ、良好な着火性を得ることができる。
請求項４に係る発明のように、キャビティの容積Ｓが０．１≦Ｓ≦１０［ｍｍ ^３］を満たす構成とすれば、キャビティ内で形成されるプラズマのエネルギーがキャビティ内で広がって分散してしまうことがなく、十分なエネルギー量をもったプラズマを噴出することができる。更に、第１間隙の大きさａが０＜ａ≦０．８［ｍｍ］を満たす構成とすれば、キャビティから噴出されるプラズマが開口部へ向かう途中で、そのエネルギーが第１間隙内に漏出しにくい。このため、開口部から外方へ向けて十分に有効な大きさのプラズマを噴出することができ、良好な着火性を得ることができる。
また、請求項４に係る発明のように、軸線方向における中心電極と接地電極との間の間隙（火花放電間隙）の大きさＧが、Ｇ≦３．０［ｍｍ］を満たす構成とすれば、良好な着火性を得ることができる。 In the plasma jet ignition plug of the invention according to claim 4, since the first packing is interposed in the gap (first gap) between the insulator and at least one of the joint portion of the metal shell and the ground electrode, The first gap can be sealed by the first packing. Therefore, since the plasma ejected from the cavity is not leaked toward the soot in the first gap on the way to the opening, it has a sufficiently effective size from the opening to the outside. Plasma can be ejected and good ignitability can be obtained.
If the volume S of the cavity satisfies 0.1 ≦ S ≦ 10 [mm ³ ] as in the invention according to claim 4, the energy of the plasma formed in the cavity spreads and is dispersed in the cavity. Therefore, plasma having a sufficient energy amount can be ejected. Furthermore, if the first gap size “a” satisfies 0 <a ≦ 0.8 [mm], the plasma leaked from the cavity leaks into the first gap on the way to the opening. Hard to do. For this reason, plasma of a sufficiently effective size can be ejected outward from the opening, and good ignitability can be obtained.
Further, as in the invention according to claim 4, when the size G of the gap (spark discharge gap) between the center electrode and the ground electrode in the axial direction satisfies G ≦ 3.0 [mm]. Good ignitability can be obtained.

また、請求項５に係る発明のように、この第１パッキンの硬度よりも、主体金具で絶縁碍子を保持する際に使用される第２パッキンの硬度を高くすれば、第１パッキンは、第２パッキンの変形（封止効果を高めるためその表面において生じ得る変形）を阻害しない。つまり、プラズマジェット点火プラグの製造過程において主体金具による絶縁碍子の保持（加締めによる保持）のため必要な力を加えた場合に、第１パッキンはその力で容易に変形し、第２パッキンの表面の変形を妨げないので、第２パッキンは主体金具および絶縁碍子の双方に密着することができ、両者間を通じた燃焼ガスの漏出を防止することができる。また、第１パッキンは、主体金具による絶縁碍子の加締め保持の際に、絶縁碍子と接地電極との間で緩衝材としても機能することができ、プラズマジェット点火プラグの製造過程において、絶縁碍子の破損を防止することができる。 Further, as in the invention according to claim 5, if the hardness of the second packing used when holding the insulator with the metal shell is higher than the hardness of the first packing, It does not hinder the deformation of the two packings (deformation that can occur on the surface to enhance the sealing effect). That is, when a force necessary for holding the insulator by the metal shell (holding by caulking) is applied in the manufacturing process of the plasma jet ignition plug, the first packing is easily deformed by the force, and the second packing Since the deformation of the surface is not hindered, the second packing can be brought into close contact with both the metal shell and the insulator, and leakage of combustion gas through the two can be prevented. The first packing can also function as a buffer material between the insulator and the ground electrode when the insulator is caulked and held by the metal shell, and in the process of manufacturing the plasma jet ignition plug, the insulator Can be prevented from being damaged.

以下、本発明を具体化したプラズマジェット点火プラグの第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、一例としてのプラズマジェット点火プラグ１００の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の部分断面図である。図２は、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。なお、図１において、プラズマジェット点火プラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をプラズマジェット点火プラグ１００の先端側（前方）、上側を後端側（後方）として説明する。 Hereinafter, a first embodiment of a plasma jet ignition plug embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the plasma jet ignition plug 100 as an example is demonstrated. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a plasma jet ignition plug 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the tip portion of the plasma jet ignition plug 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, the axis O direction of the plasma jet ignition plug 100 is the vertical direction in the drawing, the lower side is the front end side (front), and the upper side is the rear end side (rear).

図１に示す、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００は、概略、絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端部６５に溶接された接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とから構成されている。 The plasma jet spark plug 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is generally held in the insulator 10, a metal shell 50 that holds the insulator 10, and the insulator 10 in the direction of the axis O. The center electrode 20, the ground electrode 30 welded to the front end portion 65 of the metal shell 50, and the terminal metal fitting 40 provided at the rear end portion of the insulator 10 are configured.

絶縁碍子１０は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸線Ｏ方向に軸孔１２を有する筒状の絶縁部材である。軸線Ｏ方向の略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、これより後端側には後端側胴部１８が形成されている。後端側胴部１８の後端側の外周面には、主体金具５０と端子金具４０との間の沿面距離を稼ぐためのコルゲーションとよばれる凹凸状の加工がなされている。また、鍔部１９より先端側には後端側胴部１８より外径が小さい先端側胴部１７と、その先端側胴部１７よりも先端側で先端側胴部１７よりも更に外径の小さな脚長部１３とが形成されている。この脚長部１３と先端側胴部１７との間は段状をなす段部１４が形成されている。なお、段部１４が、本発明における「碍子段部」に相当する。 The insulator 10 is a cylindrical insulating member that is formed by firing alumina or the like and has an axial hole 12 in the direction of the axis O as is well known. A flange portion 19 having the largest outer diameter is formed substantially at the center in the direction of the axis O, and a rear end side body portion 18 is formed on the rear end side. The outer peripheral surface on the rear end side of the rear end side body portion 18 is subjected to uneven processing called corrugation for increasing the creepage distance between the metal shell 50 and the terminal metal fitting 40. Further, a distal end side body portion 17 having an outer diameter smaller than that of the rear end side body portion 18 at the front end side from the flange portion 19, and a further outer diameter than the front end side body portion 17 on the front end side from the front end side body portion 17. A small leg length 13 is formed. A stepped portion 14 having a step shape is formed between the leg long portion 13 and the front end side body portion 17. The step 14 corresponds to the “insulator step” in the present invention.

軸孔１２の脚長部１３の内周部分は、先端側胴部１７，鍔部１９および後端側胴部１８の内周部分よりも縮径された電極収容部１５として形成されている。この電極収容部１５の内部には中心電極２０が保持される。図２に示すように、軸孔１２は、電極収容部１５の先端側において内周が更に縮径されており、先端小径部６１として形成されている。この先端小径部６１は、絶縁碍子１０の先端（先端面）１６にて開口している。 The inner peripheral portion of the long leg portion 13 of the shaft hole 12 is formed as an electrode housing portion 15 having a diameter smaller than the inner peripheral portions of the front end side body portion 17, the flange portion 19 and the rear end side body portion 18. A center electrode 20 is held inside the electrode housing portion 15. As shown in FIG. 2, the shaft hole 12 is formed as a tip small-diameter portion 61 with the inner circumference further reduced in diameter on the tip side of the electrode housing portion 15. The tip small diameter portion 61 opens at the tip (tip surface) 16 of the insulator 10.

次に、中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等で形成された円柱状の電極棒で、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。中心電極２０の先端部２１には、貴金属やＷ（タングステン）を主成分とする合金からなる円盤状の電極チップ２５が、中心電極２０と一体となるように溶接されている。なお、第１の実施の形態では、中心電極２０と一体になった電極チップ２５も含め「中心電極」と称する。 Next, the center electrode 20 is a cylindrical electrode rod formed of a nickel-based alloy such as Inconel (trade name) 600 or 601, and has a metal core 23 made of copper or the like having excellent thermal conductivity. ing. A disc-shaped electrode tip 25 made of an alloy containing precious metal or W (tungsten) as a main component is welded to the tip 21 of the center electrode 20 so as to be integrated with the center electrode 20. In the first embodiment, the electrode chip 25 integrated with the center electrode 20 is also referred to as “center electrode”.

また、図１に示すように、中心電極２０の後端側は鍔状に拡径され、この鍔状の部分が軸孔１２内において電極収容部１５のうちの段状の部位に当接されており、電極収容部１５内で中心電極２０が位置決めされている。そして図２に示すように、中心電極２０の先端部２１の先端面２６（より具体的には中心電極２０の先端部２１にて中心電極２０と一体に接合された電極チップ２５の先端面２６）の周縁が、径の異なる電極収容部１５と先端小径部６１との間の段部に当接された状態となっている。この構成により、軸孔１２の先端小径部６１の内周面と、中心電極２０の先端面２６とで包囲された有底円筒状をなす容積の小さな放電空間が形成されている。プラズマジェット点火プラグ１００では、接地電極３０と中心電極２０との間にて形成される火花放電間隙にて火花放電が行われるが、その火花放電の経路はこの放電空間内を通過することとなる。この放電空間はキャビティ６０と称され、火花放電の際にはこのキャビティ６０でプラズマが形成され、先端１６の開口より前方へ噴出される。 Further, as shown in FIG. 1, the rear end side of the center electrode 20 is enlarged in a bowl shape, and this bowl-shaped portion is brought into contact with a stepped portion of the electrode housing portion 15 in the shaft hole 12. The center electrode 20 is positioned in the electrode housing portion 15. As shown in FIG. 2, the distal end surface 26 of the distal end portion 21 of the center electrode 20 (more specifically, the distal end surface 26 of the electrode tip 25 joined integrally with the central electrode 20 at the distal end portion 21 of the central electrode 20). ) Is in contact with a step portion between the electrode housing portion 15 and the tip small-diameter portion 61 having different diameters. With this configuration, a small discharge space having a bottomed cylindrical shape surrounded by the inner peripheral surface of the tip small diameter portion 61 of the shaft hole 12 and the tip surface 26 of the center electrode 20 is formed. In the plasma jet spark plug 100, spark discharge is performed in the spark discharge gap formed between the ground electrode 30 and the center electrode 20, and the path of the spark discharge passes through this discharge space. . This discharge space is called a cavity 60, and plasma is formed in this cavity 60 during spark discharge, and is ejected forward from the opening of the tip 16.

また図１に示すように、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられた金属とガラスの混合物からなる導電性のシール体４を経由して、先端側胴部１７内で端子金具４０と電気的に接続されている。中心電極２０と端子金具４０は、このシール体４によって軸孔１２内で導通されつつ軸孔１２内に固定される。端子金具４０は軸孔１２内を後方へ延び、後端部４１が絶縁碍子１０の後端より外部に突出されている。この後端部４１には、プラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、点火装置（図示外）から高電圧が印加されるようになっている。 Further, as shown in FIG. 1, the center electrode 20 is connected to the terminal fitting 40 in the distal end side body portion 17 via the conductive seal body 4 made of a mixture of metal and glass provided in the shaft hole 12. And are electrically connected. The center electrode 20 and the terminal fitting 40 are fixed in the shaft hole 12 while being conducted in the shaft hole 12 by the seal body 4. The terminal fitting 40 extends rearward in the shaft hole 12, and the rear end portion 41 projects outward from the rear end of the insulator 10. A high voltage cable (not shown) is connected to the rear end portion 41 via a plug cap (not shown), and a high voltage is applied from an ignition device (not shown).

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド（図示外）にプラズマジェット点火プラグ１００を固定するための筒状の金具であり、絶縁碍子１０の脚長部１３から後端側胴部１８の先端側にかけての部位の周囲を取り囲むようにして、自身の筒孔５９内に絶縁碍子１０を保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成されており、略中央から先端側にかけて太径の取付部５２が形成されている。取付部５２の外周面には雄ねじ状のねじ山が形成されており、エンジンヘッドの取付孔（図示外）に形成された雌ねじに螺合する。なお、主体金具５０は耐熱性を重視し、ステンレスやインコネル（商標名）等を用いてもよい。 Next, the metal shell 50 will be described. The metal shell 50 is a cylindrical metal fitting for fixing the plasma jet ignition plug 100 to the engine head (not shown) of the internal combustion engine, and extends from the leg long part 13 of the insulator 10 to the front end side of the rear end side body part 18. The insulator 10 is held in its own cylindrical hole 59 so as to surround the periphery of this part. The metal shell 50 is made of a low carbon steel material, and a large-diameter mounting portion 52 is formed from approximately the center to the tip side. A male screw-like thread is formed on the outer peripheral surface of the mounting portion 52, and is screwed into a female screw formed in a mounting hole (not shown) of the engine head. The metal shell 50 places importance on heat resistance and may use stainless steel, Inconel (trade name), or the like.

また、取付部５２の後端側には、鍔状のシール部５４が形成されている。そしてシール部５４と取付部５２との間の部位には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、プラズマジェット点火プラグ１００をエンジンヘッドの取付孔（図示外）に取り付けた際に、シール部５４の先端向きの面である座面５５と、取付孔の開口の周縁部位との間に挟まれ変形し、両者間を封止することで、取付孔を介した燃焼ガスの流出が防止するものである。 A hook-shaped seal portion 54 is formed on the rear end side of the attachment portion 52. An annular gasket 5 formed by bending a plate is inserted into a portion between the seal portion 54 and the attachment portion 52. When the plasma jet ignition plug 100 is attached to the engine head mounting hole (not shown), the gasket 5 is formed between the seat surface 55 which is the surface facing the tip of the seal portion 54 and the peripheral portion of the opening of the mounting hole. By being sandwiched and deformed and sealed between the two, the outflow of combustion gas through the mounting hole is prevented.

シール部５４の後端側には、図示外のプラグレンチが嵌合する工具係合部５１が形成されている。工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられており、工具係合部５１とシール部５４との間にも薄肉の座屈部５８が設けられている。そして、工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、更に両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。 A tool engaging portion 51 into which a plug wrench (not shown) is fitted is formed on the rear end side of the seal portion 54. A thin caulking portion 53 is provided on the rear end side from the tool engagement portion 51, and a thin buckling portion 58 is also provided between the tool engagement portion 51 and the seal portion 54. And annular ring members 6, 7 are interposed between the inner peripheral surface from the tool engaging portion 51 to the caulking portion 53 and the outer peripheral surface of the rear end side body portion 18 of the insulator 10, Further, a powder of talc (talc) 9 is filled between the ring members 6 and 7.

また、図２に示すように、取付部５２の内周面には段状の段部５６が形成され、絶縁碍子１０を保持する際には、この段部５６に、絶縁碍子１０の段部１４が環状の第２パッキン８０を介して支持される。この第２パッキン８０には、例えばニッケル材が用いられる。そして、図１に示すように、加締部５３の端部を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が先端側に向け押圧される。この加締めの際に座屈部５８は加熱され、圧縮力の付加に伴い膨らむように変形されることで、加締部５３の圧縮ストロークを稼ぐ。これにより、主体金具５０の加締部５３と段部５６との間に、絶縁碍子１０の段部１４と鍔部１９との間の部位が確実に挟まれ、主体金具５０に絶縁碍子１０が一体になるように保持される。主体金具５０の筒孔５９の内周面と絶縁碍子１０の脚長部１３の外周面との間には間隙が設けられている。第２パッキン８０により主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は保持され、筒孔５９を介した燃焼ガスの流出が防止される。なお、段部５６が、本発明における「金具段部」に相当する。 As shown in FIG. 2, a stepped step portion 56 is formed on the inner peripheral surface of the mounting portion 52, and when holding the insulator 10, the step portion of the insulator 10 is provided on the step portion 56. 14 is supported via an annular second packing 80. For example, a nickel material is used for the second packing 80. Then, as shown in FIG. 1, the insulator 10 is pressed toward the tip end via the ring members 6, 7 and the talc 9 by crimping the end of the crimping portion 53 inwardly. . The buckling portion 58 is heated during the caulking, and is deformed so as to swell with the addition of the compressive force, thereby earning a compression stroke of the caulking portion 53. Thereby, the site | part between the step part 14 and the collar part 19 of the insulator 10 is reliably pinched | interposed between the crimping part 53 and the step part 56 of the metal shell 50, and the insulator 10 is attached to the metal shell 50. It is held together. A gap is provided between the inner peripheral surface of the cylindrical hole 59 of the metal shell 50 and the outer peripheral surface of the leg long portion 13 of the insulator 10. The second packing 80 maintains the airtightness between the metal shell 50 and the insulator 10 and prevents the combustion gas from flowing out through the cylindrical hole 59. The step 56 corresponds to the “metal step” in the present invention.

また、主体金具５０の先端部６５には接地電極３０が設けられている。接地電極３０は耐熱性に優れた金属から構成されており、一例としてインコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金が用いられる。図２に示すように、接地電極３０は中央にオリフィス３１とよばれる開口（厚み方向の貫通孔）を有する円盤状に形成されている。そして接地電極３０は、厚み方向を軸線Ｏ方向に揃え、絶縁碍子１０の先端１６よりも前方に配置された状態で、すなわち絶縁碍子１０との間に間隙を有した状態で、主体金具５０の先端部６５の内周面に形成された係合部５７に係合されている。この状態で外周縁が一周にわたって係合部５７にレーザ溶接され、接地電極３０は主体金具５０と一体に接合されている。接地電極３０のオリフィス３１は絶縁碍子１０のキャビティ６０と略同軸に連ねられた配置となり、オリフィス３１を介し、キャビティ６０の内部が外気と連通している。なお、オリフィス３１が、本発明における「開口部」に相当する。 In addition, the ground electrode 30 is provided at the distal end portion 65 of the metal shell 50. The ground electrode 30 is made of a metal having excellent heat resistance. As an example, a nickel-based alloy such as Inconel (trade name) 600 or 601 is used. As shown in FIG. 2, the ground electrode 30 is formed in a disk shape having an opening (through-hole in the thickness direction) called an orifice 31 at the center. The ground electrode 30 is aligned with the direction of the axis O, and is disposed in front of the tip 16 of the insulator 10, that is, with a gap between the insulator 10 and the metal shell 50. It is engaged with an engaging portion 57 formed on the inner peripheral surface of the distal end portion 65. In this state, the outer peripheral edge is laser welded to the engaging portion 57 over the entire circumference, and the ground electrode 30 is joined integrally with the metal shell 50. The orifice 31 of the ground electrode 30 is arranged so as to be connected substantially coaxially with the cavity 60 of the insulator 10, and the inside of the cavity 60 communicates with the outside air via the orifice 31. The orifice 31 corresponds to the “opening” in the present invention.

このように構成されたプラズマジェット点火プラグ１００では、内燃機関の稼働に伴い、中心電極２０と接地電極３０との間の火花放電間隙に高電圧が印加されると、接地電極３０と中心電極２０との間の絶縁が破壊され、火花放電が生ずる（トリガー放電ともいう）。この状態で更なるエネルギーが火花放電間隙に供給されると、周囲を壁面に囲まれた小空間からなるキャビティ６０内で高エネルギーのプラズマが形成される。このプラズマは、キャビティ６０から噴出される際に火柱のような形状、いわゆるフレーム状となり、接地電極３０のオリフィス３１を介し、外方、すなわち燃焼室内に向けて噴出される。そして燃焼室内の混合気に着火し、形成された火炎核が成長して燃焼が行われる。 In the plasma jet ignition plug 100 configured as described above, when a high voltage is applied to the spark discharge gap between the center electrode 20 and the ground electrode 30 with the operation of the internal combustion engine, the ground electrode 30 and the center electrode 20. The insulation between them is broken and spark discharge occurs (also called trigger discharge). When further energy is supplied to the spark discharge gap in this state, high-energy plasma is formed in the cavity 60 formed of a small space surrounded by a wall surface. When the plasma is ejected from the cavity 60, it has a shape like a fire column, that is, a so-called frame shape, and is ejected to the outside, that is, into the combustion chamber through the orifice 31 of the ground electrode 30. Then, the air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited, and the formed flame nuclei grow and are combusted.

このような形態をなすプラズマジェット点火プラグ１００は、接地電極３０と絶縁碍子１０の先端１６との間に間隙（以下、「第１間隙」という。）を有している。第１の実施の形態では、この第１間隙の大きさをａとし、キャビティ６０の容積をＳとしたときに、後述する実施例１に基づいて、０＜ａ≦０．５［ｍｍ］が満たされると共に、０．１≦Ｓ≦１０［ｍｍ^３］が満たされることとして規定している。キャビティ６０の容積Ｓが１０［ｍｍ^３］より大きくなると、形成されるプラズマのエネルギーがキャビティ６０内で広がり分散してしまい、開口側から噴出されるプラズマのエネルギー量が少なくなって（フレームの長さが短くなって）着火性が低下する虞がある。また、第１間隙の大きさａが０．５ｍｍより大きいと、キャビティ６０で形成されたプラズマがオリフィス３１へ向かう途中でそのエネルギーが第１間隙内に漏出し、同様に、プラズマの噴出量が少なくなるため着火性が低下する虞がある。上記のように、０＜ａ≦０．５［ｍｍ］が満たされると共に、０．１≦Ｓ≦１０［ｍｍ^３］が満たされれば十分に良好な着火性を得られることが、後述する実施例１の結果より確認されている。 The plasma jet ignition plug 100 having such a configuration has a gap (hereinafter referred to as “first gap”) between the ground electrode 30 and the tip 16 of the insulator 10. In the first embodiment, when the size of the first gap is a and the volume of the cavity 60 is S, 0 <a ≦ 0.5 [mm] is satisfied based on Example 1 described later. It is specified that 0.1 ≦ S ≦ 10 [mm ³ ] is satisfied while being satisfied. When the volume S of the cavity 60 is larger than 10 [mm ³ ], the energy of the plasma formed is spread and dispersed in the cavity 60, and the amount of plasma energy ejected from the opening side is reduced (the length of the frame). The ignitability may be reduced). On the other hand, if the size a of the first gap is larger than 0.5 mm, the plasma formed in the cavity 60 leaks into the first gap on the way to the orifice 31, and similarly, the amount of plasma jetted is There is a risk that the ignitability may be reduced due to the decrease. As described above, 0 <a ≦ 0.5 [mm] is satisfied, and sufficiently satisfactory ignitability can be obtained if 0.1 ≦ S ≦ 10 [mm ³ ] is satisfied. The result of Example 1 is confirmed.

なお、接地電極３０は、主体金具５０の係合部５７に接合されることによって主体金具５０に対し位置決めされている。また、絶縁碍子１０の先端１６は、主体金具５０の段部５６に第２パッキン８０を介して絶縁碍子１０の段部１４が支持されることによって、主体金具５０に対し位置決めされる。すなわち、接地電極３０と絶縁碍子１０の先端１６との間の第１間隙の大きさａは、加締部５３の加締め具合や、第２パッキン８０の厚み、硬さ等によって、製造公差を含めた管理がなされるものである。 The ground electrode 30 is positioned with respect to the metal shell 50 by being joined to the engaging portion 57 of the metal shell 50. The tip 16 of the insulator 10 is positioned with respect to the metal shell 50 when the step 14 of the insulator 10 is supported by the step 56 of the metal shell 50 via the second packing 80. That is, the size a of the first gap between the ground electrode 30 and the tip 16 of the insulator 10 has a manufacturing tolerance depending on the caulking condition of the caulking portion 53 and the thickness and hardness of the second packing 80. Management including it is done.

また、プラズマジェット点火プラグ１００は、絶縁碍子１０の脚長部１３の外周面と主体金具５０の筒孔５９の内周面との間に、第１間隙と繋がった間隙（以下、「第２間隙」という。）を有している。第１の実施の形態では、この第２間隙の大きさをｂとしたときに、後述する実施例２に基づいて、０．１≦ｂ≦１．１［ｍｍ］が満たされることとして規定している。第２間隙の大きさｂが１．１ｍｍより大きいと、第１間隙と第２間隙とを含めた間隙全体の容積が大きくなるため、第１間隙内に漏出したプラズマのエネルギーが第２間隙内へ流れやすくなり、その結果、プラズマのエネルギーが大幅に奪われて噴出量が少なくなり着火性が低下する虞がある。また、プラズマジェット点火プラグ単体としての耐熱性の観点では、第２間隙の大きさｂは、０に近いほど好ましいが、絶縁碍子１０と主体金具５０との組み付け挿入性や使用に伴う冷熱サイクルにより、プラズマジェット点火プラグ１００を構成する部品が膨張・収縮する。このため、第２間隙の大きさｂは、０に近づけた場合、部品の膨張・収縮による破損する虞がある。上記のように、０．１≦ｂ≦１．１［ｍｍ］が満たされれば、部品の膨張・収縮によりプラズマジェット点火プラグが破損することなく、十分に良好な着火性を得られることが、後述する実施例２の結果より確認されている。 Further, the plasma jet ignition plug 100 has a gap (hereinafter referred to as “second gap”) between the outer peripheral surface of the leg long portion 13 of the insulator 10 and the inner peripheral surface of the cylindrical hole 59 of the metal shell 50. "). In the first embodiment, when the size of the second gap is b, it is defined that 0.1 ≦ b ≦ 1.1 [mm] is satisfied based on Example 2 described later. ing. If the size b of the second gap is larger than 1.1 mm, the volume of the entire gap including the first gap and the second gap increases, so that the energy of the plasma leaked into the first gap is increased in the second gap. As a result, there is a risk that the plasma energy will be greatly deprived and the amount of ejection will be reduced, resulting in a decrease in ignitability. From the viewpoint of heat resistance as a single plasma jet ignition plug, the size b of the second gap is preferably closer to 0. However, depending on the assembly / insertability of the insulator 10 and the metal shell 50 and the cooling / heating cycle associated with use. The components constituting the plasma jet ignition plug 100 expand and contract. For this reason, when the size b of the second gap is brought close to 0, there is a risk of damage due to expansion / contraction of the component. As described above, if 0.1 ≦ b ≦ 1.1 [mm] is satisfied, it is possible to obtain sufficiently good ignitability without damaging the plasma jet ignition plug due to expansion / contraction of the parts, This is confirmed from the results of Example 2 described later.

更に、第１の実施の形態では、軸線方向における中心電極２０と接地電極３０との間に形成される火花放電間隙の大きさをＧとしたときに、後述する実施例２に基づいて、１．０≦Ｇ≦３．０［ｍｍ］が満たされることとして規定している。火花放電間隙の大きさＧが３．０ｍｍより大きくなると、着火性が低下してしまうためである。これを解決するためには、中心電極２０と接地電極３０との間で火花放電を生じさせるために印加する電圧を、より高いものとすればよいが、過剰な電圧の印加により絶縁碍子１０が貫通破壊してしまう虞もある。また、電源をより高価なものを用いなければならなくなったりする。このような観点からも火花放電間隙の大きさＧは３．０ｍｍ以下としておくことが好ましい。一方、火花放電間隙の大きさＧが１．０ｍｍ未満となると、キャビティ６０の軸線Ｏ方向の長さ（キャビティ６０の深さ）を十分に確保できず、噴出されるプラズマが有効なフレーム状とならず、着火性が低下する虞がある。上記のように、１．０≦Ｇ≦３．０［ｍｍ］が満たされれば火花放電の確実性を高め、十分に良好な着火性を得られることが、後述する実施例２の結果より確認されている。 Furthermore, in the first embodiment, when the size of the spark discharge gap formed between the center electrode 20 and the ground electrode 30 in the axial direction is G, 1 is described based on Example 2 described later. 0.0 ≦ G ≦ 3.0 [mm] is satisfied. This is because if the size G of the spark discharge gap is larger than 3.0 mm, the ignitability is lowered. In order to solve this, the voltage applied to cause a spark discharge between the center electrode 20 and the ground electrode 30 may be made higher. There is also a risk of breaking through. In addition, a more expensive power source must be used. From this point of view, the spark discharge gap size G is preferably set to 3.0 mm or less. On the other hand, when the spark discharge gap size G is less than 1.0 mm, the length of the cavity 60 in the direction of the axis O (depth of the cavity 60) cannot be secured sufficiently, and the ejected plasma has an effective frame shape. In other words, the ignitability may be reduced. As described above, if 1.0 ≦ G ≦ 3.0 [mm] is satisfied, it is confirmed from the results of Example 2 that will be described later that the reliability of spark discharge is improved and sufficiently good ignition performance can be obtained. Has been.

なお、上述のプラズマジェット点火プラグ１００の説明においては、絶縁碍子１０の主体金具５０による保持方法についていわゆる熱加締めによる構成を説明したが、この保持方法についてはなんら限定されることはない。例えば、加熱を行わず冷間加工にて加締めを行ってもよいし、タルク９を用いず、直接またはパッキン等を介して間接的に加締部５３の端部が絶縁碍子１０を押圧して絶縁碍子１０を保持してもよい。更には、加締めによらずとも絶縁碍子１０を保持できればよく、その方法を限定するものではない。しかしながら、保持方法として加締め等により絶縁碍子１０が軸線Ｏ方向の先端側へ押圧される方法を用いる場合には、例示した熱加締めによる構成は製造過程における絶縁碍子１０の破損を防ぐ効果を有する面で効果的である。 In the description of the plasma jet ignition plug 100 described above, the structure by so-called heat caulking is described as the holding method of the insulator 10 by the metal shell 50, but the holding method is not limited at all. For example, it may be crimped by cold working without heating, or without using the talc 9, the end of the crimping portion 53 presses the insulator 10 directly or indirectly through packing or the like. The insulator 10 may be held. Furthermore, it is only necessary to be able to hold the insulator 10 regardless of caulking, and the method is not limited. However, when using a method in which the insulator 10 is pressed toward the tip end side in the axis O direction by caulking or the like as a holding method, the configuration by the illustrated heat caulking has an effect of preventing the insulator 10 from being damaged in the manufacturing process. It is effective in terms of having.

次に、本発明に係るプラズマジェット点火プラグの第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。図３は、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の部分拡大断面図である。図３に示す、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００は、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００（図２参照）の接地電極３０と絶縁碍子１０の先端１６との間の間隙に、第１パッキン２７０を介在させたものである。この第１パッキン２７０は、例えば冷間圧延鋼板を用いて円環状に形成したものである。第１パッキン２７０の内径Ｅはキャビティ６０の内径Ｄよりも大きく構成され、少なくとも第１パッキン２７０の内径Ｅとキャビティ６０の内径Ｄとの径差の１／２が、第１隙間の大きさａよりも大きくなるように規定されている。つまり、中心電極２０と接地電極３０との間で生じ得る沿面放電および気中放電の絶縁破壊電圧値よりも、中心電極２０と第１パッキン２７０との間で生じ得る沿面放電の絶縁破壊電圧値の方が大きくなるように構成されている。なお、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の構造は、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の構造と比べ、第１パッキン２７０の有無のみ異なり、その他の部位については同一であるため、その他の部位の構造についての説明は省略または簡略化する。 Next, a second embodiment of the plasma jet ignition plug according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the plasma jet ignition plug 200 according to the second embodiment. The plasma jet ignition plug 200 of the second embodiment shown in FIG. 3 is between the ground electrode 30 of the plasma jet ignition plug 100 (see FIG. 2) of the first embodiment and the tip 16 of the insulator 10. The first packing 270 is interposed in the gap. The first packing 270 is formed in an annular shape using, for example, a cold rolled steel plate. The inner diameter E of the first packing 270 is configured to be larger than the inner diameter D of the cavity 60, and at least ½ of the diameter difference between the inner diameter E of the first packing 270 and the inner diameter D of the cavity 60 is the size of the first gap a It is specified to be larger. That is, the breakdown voltage value of the creeping discharge that can occur between the center electrode 20 and the first packing 270 is higher than the breakdown voltage value of the creeping discharge and the air discharge that can occur between the center electrode 20 and the ground electrode 30. Is configured to be larger. The structure of the plasma jet ignition plug 200 of the second embodiment differs from the structure of the plasma jet ignition plug 100 of the first embodiment only in the presence or absence of the first packing 270, and the other parts are the same. Therefore, description of the structure of other parts is omitted or simplified.

このような構成のプラズマジェット点火プラグ２００は、その製造過程において、第１の実施の形態と同様に、主体金具５０の加締部５３を加締めることによって、絶縁碍子１０が主体金具５０の筒孔５９内に保持される。このときに、第１間隙に挟み込まれる第１パッキン２７０によって、段部１４，５６間に挟まれる第２パッキン８０の変形が阻害されないように、第１パッキン２７０は、その硬度が第２パッキン８０の硬度よりも低くなるように、自身を構成する材料が選択されている。一例として、第１パッキン２７０にはＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板でビッカース硬度が１１０ＨＶ程度のものを用い、第２パッキン８０にはＪＩＳＨ４５０１で規定される電子管用ニッケル材でビッカース硬度が２００ＨＶ程度のものを用いるとよい。 In the manufacturing process of the plasma jet ignition plug 200 having such a configuration, the insulator 10 is formed into a cylinder of the metal shell 50 by caulking the caulking portion 53 of the metal shell 50 in the manufacturing process. It is held in the hole 59. At this time, the hardness of the first packing 270 is such that the deformation of the second packing 80 sandwiched between the stepped portions 14 and 56 is not hindered by the first packing 270 sandwiched in the first gap. The material which comprises itself is selected so that it may become lower than hardness of this. As an example, the first packing 270 is a cold rolled steel plate specified by JIS G3141, and has a Vickers hardness of about 110 HV, and the second packing 80 is a nickel material for electron tubes specified by JIS H4501 and has a Vickers hardness. About 200 HV may be used.

更に、第１パッキン２７０は、第１間隙を介したプラズマのエネルギーの漏出を防止できるように両者間を封止するため、プラズマジェット点火プラグ２００への組み付け前の厚みが、第１間隙の大きさａと同じか、それよりやや大きくなるように構成されている。なお、主体金具５０の筒孔５９を介した燃焼ガスの流出は第２パッキン８０により防止されれば十分であり、第１パッキン２７０ではプラズマのエネルギーの漏出を封止できるだけの抗力を、接地電極３０や絶縁碍子１０の先端１６に対して有すればよい。 Furthermore, since the first packing 270 seals between the two so that leakage of plasma energy through the first gap can be prevented, the thickness of the first packing 270 before assembling to the plasma jet ignition plug 200 is larger than the first gap. It is configured to be the same as or slightly larger than a. In addition, it is sufficient that the outflow of the combustion gas through the cylindrical hole 59 of the metal shell 50 is prevented by the second packing 80, and the first packing 270 provides a drag force sufficient to seal the leakage of plasma energy. 30 or the tip 16 of the insulator 10 may be provided.

このように、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００では、第１間隙に第１パッキン２７０を介在させることで、確実に、接地電極３０と絶縁碍子１０の先端１６との間に隙間を生じさせ、第１間隙を有することができる。キャビティ６０の容積Ｓや火花放電間隙の大きさＧについての各規定は第１の実施の形態と同様であるが、第１間隙に第１パッキン２７０が介在されることにより、プラズマのエネルギーが第２間隙に漏出することはなく、第１間隙内に漏出するエネルギー量も低減される。従って、第１間隙の大きさａを更に拡張しても十分に、プラズマジェット点火プラグ２００の着火性は維持される。具体的には第１間隙の大きさａが０．８ｍｍ以下であれば十分に良好な着火性を得られることが、後述する実施例３の結果より確認されている。 As described above, in the plasma jet ignition plug 200 according to the second embodiment, the first packing 270 is interposed in the first gap, so that the gap between the ground electrode 30 and the tip 16 of the insulator 10 is surely secured. And having a first gap. Each definition of the volume S of the cavity 60 and the size G of the spark discharge gap is the same as that of the first embodiment, but the first packing 270 is interposed in the first gap, so that the plasma energy is reduced. It does not leak into the two gaps, and the amount of energy leaking into the first gap is also reduced. Therefore, the ignitability of the plasma jet ignition plug 200 is sufficiently maintained even if the size a of the first gap is further expanded. Specifically, it has been confirmed from the results of Example 3 described later that sufficiently good ignitability can be obtained when the size a of the first gap is 0.8 mm or less.

以上説明したように、プラズマジェット点火プラグに第１間隙を設けたり（第１の実施の形態）、第１間隙に第１パッキン２７０を介在させたり（第２の実施の形態）することで、使用時の熱応力の影響や製造時にかかる応力によって絶縁碍子１０が破損することを防止できるようにしつつ、上記のように各部の大きさを規定することで良好な着火性が得られることを確認するため評価試験を行った。 As described above, the first gap is provided in the plasma jet ignition plug (first embodiment), or the first packing 270 is interposed in the first gap (second embodiment). Confirming that good ignitability can be obtained by prescribing the size of each part as described above, while preventing the insulator 10 from being damaged by the influence of thermal stress during use and stress applied during manufacture. An evaluation test was conducted.

［実施例１］
まず、キャビティ６０の容積Ｓや第１間隙の大きさａと着火性の良否との関係について確認するため評価試験を行った。この評価試験では、キャビティの内径Ｄを異ならせ容積Ｓが５，１０，１５，２０ｍｍ^３となるように調整した４種類の絶縁碍子を用い、各種類ごとに、第１間隙の大きさａを０．１〜０．７ｍｍの範囲で異ならせた複数のプラズマジェット点火プラグのサンプルを作製した。なお、各サンプルは、火花放電間隙の大きさＧを３．０ｍｍとし、第２間隙の大きさｂを１．０ｍｍとした。また、第１間隙に第１パッキンは介在させていない。 [Example 1]
First, an evaluation test was performed in order to confirm the relationship between the volume S of the cavity 60, the size a of the first gap, and the ignitability. In this evaluation test, four types of insulators with different inner diameters D of the cavities and adjusted so that the volume S is 5, 10, 15, 20 mm ³ are used, and the size a of the first gap is set for each type. Samples of a plurality of plasma jet spark plugs having different diameters in the range of 0.1 to 0.7 mm were prepared. In each sample, the spark discharge gap size G was set to 3.0 mm, and the second gap size b was set to 1.0 mm. Further, the first packing is not interposed in the first gap.

これらのサンプルを個々に加圧チャンバーに取り付け、着火性の確認を行った。具体的には、まず、サンプルをチャンバーに取り付けた後、チャンバー内を空気とＣ_３Ｈ_８ガスとの混合比（空燃比）を２２とした混合気で充填し、気圧を０．０５ＭＰａとする（ガス充填工程）。次にサンプルを１５０ｍＪのエネルギー量を供給可能な電源に接続し、高電圧を印加して点火を試み、混合気が着火したかどうか確認する（着火確認工程）。なお、着火したかどうかの検出は、圧力センサでチャンバー内気圧を測定し、チャンバー内の圧力変化を観察することにより行った。この一連の工程を１００回試行し、着火確率を求めた。この評価試験をサンプルごとに行った結果をグラフ化したものを図４に示す。 These samples were individually attached to a pressure chamber, and ignitability was confirmed. Specifically, after the sample is first attached to the chamber, the inside of the chamber is filled with an air-fuel mixture with a mixture ratio of air and C ₃ H ₈ gas (air-fuel ratio) of 22, and the atmospheric pressure is set to 0.05 MPa. (Gas filling step). Next, the sample is connected to a power source capable of supplying an energy amount of 150 mJ, a high voltage is applied, ignition is attempted, and whether or not the air-fuel mixture has ignited is confirmed (ignition confirmation step). Whether or not ignition occurred was detected by measuring the pressure in the chamber with a pressure sensor and observing the pressure change in the chamber. This series of steps was tried 100 times to determine the ignition probability. A graph of the results of this evaluation test for each sample is shown in FIG.

図４のグラフに示すように、第１間隙の大きさａが大きくなるに従い、着火確率が低下する傾向がみられた。そして、キャビティの容積Ｓが０．１ｍｍ^３，５ｍｍ^３，および１０ｍｍ^３のサンプルはそれぞれ、第１間隙の大きさａが０．５ｍｍ以下の場合に着火確率が１００％であり、第１間隙の大きさａが０．５ｍｍより大きくなるに従って、着火確率が低下することが確認できた。しかし、キャビティの容積Ｓが０．０５ｍｍ^３，１５ｍｍ^３，および２０ｍｍ^３のサンプルではそれぞれ、第１間隙の大きさａが０．１ｍｍであっても着火確率が１００％とはならなかった。この評価試験の結果より、プラズマジェット点火プラグの第１間隙の大きさａを０より大きく０．５ｍｍ以下とすると共に、キャビティの容積Ｓを０．１以上１０ｍｍ^３以下とすれば、プラズマジェット点火プラグを破損させることなく１００％の着火確率を得られることがわかった。 As shown in the graph of FIG. 4, the ignition probability tended to decrease as the first gap size a increased. The samples with the cavity volume S of 0.1 mm ³ , 5 mm ³ , and 10 mm ³ each have an ignition probability of 100% when the first gap size a is 0.5 mm or less. It has been confirmed that the ignition probability decreases as the size a becomes larger than 0.5 mm. However, the volume S of the cavity had the 0.05 mm ^3, 15 mm ^3, and respectively the sample of 20 mm ^3, a magnitude a is 0.1mm even ignition probability of the first gap 100%. As a result of this evaluation test, if the size a of the first gap of the plasma jet ignition plug is set to be larger than 0 and 0.5 mm or less and the cavity volume S is set to 0.1 or more and 10 mm ³ or less, plasma jet ignition is performed. It was found that 100% ignition probability can be obtained without damaging the plug.

［実施例２］
次に、火花放電間隙の大きさＧや第２間隙の大きさｂと着火性の良否との関係について確認するため評価試験を行った。この評価試験では、第２間隙の大きさｂが０．５，１．０，１．１，１．５ｍｍの４種類となるように脚長部の外径を調整すると共に、第２間隙の大きさｂの種類ごとに、火花放電間隙の大きさＧを１．０から４．０の範囲で異ならせた複数の絶縁碍子を用い、プラズマジェット点火プラグのサンプルを作製した。なお、いずれのサンプルも第１間隙の大きさａを０．５ｍｍとし、火花放電間隙の大きさＧの調整はキャビティの深さを調整することで行った。このとき、キャビティの容積Ｓが１０ｍｍ^３となるように、各サンプルともキャビティの内径Ｄを調整した。すなわち、この評価試験は、実施例１において１００％の着火性を得られた限界値として確認された値を用いて行うものである。また、実施例１と同様に第１間隙に第１パッキンは介在させていない。 [Example 2]
Next, an evaluation test was conducted to confirm the relationship between the spark discharge gap size G and the second gap size b and the ignitability. In this evaluation test, the outer diameter of the leg long part is adjusted so that the size b of the second gap is 4 types of 0.5, 1.0, 1.1, and 1.5 mm, and the size of the second gap is set. Samples of plasma jet spark plugs were prepared using a plurality of insulators having different spark discharge gap sizes G in the range of 1.0 to 4.0 for each type of length b. In each sample, the first gap size a was 0.5 mm, and the spark discharge gap size G was adjusted by adjusting the cavity depth. At this time, the inner diameter D of each cavity was adjusted so that the volume S of the cavity was 10 mm ³ . That is, this evaluation test is performed using the value confirmed as the limit value with which 100% ignitability was obtained in Example 1. Further, like the first embodiment, the first packing is not interposed in the first gap.

これらのサンプルを個々に、実施例１と同様に、空気とＣ_３Ｈ_８ガスとの混合比（空燃比）を２２とした混合気を充填し、気圧を０．０５ＭＰａとしたチャンバーに取り付け、１５０ｍＪのエネルギー量を供給可能な電源に接続し、上記したガス充填工程および着火確認工程を１００回試行して着火確率を求めた。この評価試験をサンプルごとに行った結果をグラフ化したものを図５に示す。 Each of these samples was individually filled with a mixture of air and C ₃ H ₈ gas in a mixture ratio (air / fuel ratio) of 22 as in Example 1, and attached to a chamber having an atmospheric pressure of 0.05 MPa. It connected to the power supply which can supply the energy amount of 150 mJ, and tried the above-mentioned gas filling process and ignition confirmation process 100 times, and calculated | required the ignition probability. A graph of the results of this evaluation test for each sample is shown in FIG.

図５のグラフに示すように、いずれのサンプルも、火花放電間隙の大きさＧが３．０ｍｍを超えると急激に着火確率が低下することがわかった。つまり、火花放電間隙の大きさＧが３．０ｍｍを超えると火花放電間隙における絶縁破壊が生じにくくなるといえる。なお、火花放電間隙の大きさＧが１．０ｍｍ未満の場合はキャビティの深さを十分に確保できず、有効なフレーム状のプラズマが噴出できなくなる虞があるため評価していない。このことから、火花放電間隙の大きさＧを１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とするとよいことがわかった。 As shown in the graph of FIG. 5, it was found that the ignition probability of all the samples rapidly decreases when the spark discharge gap size G exceeds 3.0 mm. That is, if the size G of the spark discharge gap exceeds 3.0 mm, it can be said that dielectric breakdown in the spark discharge gap hardly occurs. It should be noted that when the spark discharge gap size G is less than 1.0 mm, the cavity depth cannot be sufficiently secured, and effective frame-shaped plasma may not be ejected. From this, it was found that the spark discharge gap size G should be 1.0 mm or more and 3.0 mm or less.

また、図５のグラフにおいて、火花放電間隙の大きさＧが３．０ｍｍ以下の場合、第２間隙の大きさｂが１．０ｍｍ以下のサンプルでは１００％の着火確率を得られることが確認できた。このまま第２間隙の大きさｂを１．１ｍｍとすると着火確率は１００％を下回ったが、おおむね８０％以上の着火確率を得られた。更に第２間隙の大きさｂを１．５ｍｍとすると、着火確率は大きく低下してしまった。この評価試験の結果より、プラズマジェット点火プラグの第２間隙の大きさｂを１．１ｍｍ以下とすれば、良好な着火性を得られることが確認できた。なお、第２間隙の大きさｂを１．０ｍｍ以下とすれば、１００％の着火確率を得られ、より好ましい。 Further, in the graph of FIG. 5, when the spark discharge gap size G is 3.0 mm or less, it can be confirmed that a sample having a second gap size b of 1.0 mm or less can obtain an ignition probability of 100%. It was. If the size b of the second gap is 1.1 mm as it is, the ignition probability is less than 100%, but the ignition probability is generally 80% or more. Further, when the size b of the second gap was 1.5 mm, the ignition probability was greatly reduced. From the results of this evaluation test, it was confirmed that good ignitability could be obtained if the size b of the second gap of the plasma jet ignition plug was 1.1 mm or less. If the size b of the second gap is 1.0 mm or less, an ignition probability of 100% can be obtained, which is more preferable.

［実施例３］
次に、第１間隙に配置する第１パッキンの有無によって着火性が向上するか確認するため評価試験を行った。この評価試験では、第１間隙に第１パッキンを介在させたものと介在させなかったものとの２種類を、種類ごとに、第１間隙の大きさａが０．３〜０．９ｍｍの範囲で異なるようにして作製した複数のプラズマジェット点火プラグのサンプルを用意した。各サンプルは、第２間隙の大きさｂを１．０ｍｍとした。また、第１間隙の大きさａによらず火花放電間隙の大きさＧが３．０ｍｍとなるように、各サンプルのキャビティの深さを調整した。更に、キャビティの内径Ｄを調整することで、いずれのサンプルもキャビティの容積Ｓが１０ｍｍ^３となるようにした。すなわちこの評価試験は、上記同様に実施例１，２において１００％の着火性を得られた限界値として確認された値を用いて行うものである。 [Example 3]
Next, an evaluation test was performed to confirm whether the ignitability was improved by the presence or absence of the first packing disposed in the first gap. In this evaluation test, the first gap size “a” is in the range of 0.3 to 0.9 mm for each of the two types of the first gap and the one without the first packing. Samples of a plurality of plasma jet ignition plugs prepared in different ways were prepared. In each sample, the size b of the second gap was 1.0 mm. Further, the cavity depth of each sample was adjusted so that the spark discharge gap size G was 3.0 mm regardless of the first gap size a. Furthermore, by adjusting the inner diameter D of the cavity, the cavity volume S of each sample was set to 10 mm ³ . That is, this evaluation test is performed using the value confirmed as the limit value with which 100% ignitability was obtained in Examples 1 and 2 as described above.

これらのサンプルを個々に、実施例１，２と同様に、空気とＣ_３Ｈ_８ガスとの混合比（空燃比）を２２とした混合気を充填し、気圧を０．０５ＭＰａとしたチャンバーに取り付け、１５０ｍＪのエネルギー量を供給可能な電源に接続し、上記したガス充填工程および着火確認工程を１００回試行して着火確率を求めた。この評価試験をサンプルごとに行った結果をグラフ化したものを図６に示す。 In the same manner as in Examples 1 and 2, these samples were individually filled with a mixture of air and C ₃ H ₈ gas in which the mixture ratio (air-fuel ratio) was 22, and the pressure was set to 0.05 MPa. Attached and connected to a power source capable of supplying an energy amount of 150 mJ, the above-described gas filling step and ignition confirmation step were tried 100 times to determine the ignition probability. A graph of the results of this evaluation test for each sample is shown in FIG.

図６のグラフに示すように、第１間隙に第１パッキンを介在させなかったサンプルでは、第１間隙の大きさａが０．５ｍｍ以下の場合には１００％の着火確率が得られ、０．５ｍｍを超えると着火確率が低下することは、実施例１の結果と同様である。一方、第１間隙に第１パッキンを介在させたサンプルでは、第１間隙の大きさａが０．８ｍｍを超えるまで（０．８ｍｍ以下であれば）、１００％の着火確率を維持することができることがわかった。 As shown in the graph of FIG. 6, in the sample in which the first packing is not interposed in the first gap, an ignition probability of 100% is obtained when the size a of the first gap is 0.5 mm or less. It is the same as the result of Example 1 that the ignition probability decreases when the thickness exceeds 0.5 mm. On the other hand, in the sample in which the first packing is interposed in the first gap, the ignition probability of 100% can be maintained until the size a of the first gap exceeds 0.8 mm (if 0.8 mm or less). I knew it was possible.

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。第１，第２の実施の形態は、主体金具５０の筒孔５９の先端側の開口を接地電極３０で塞ぐような形態としたが、図７に示すプラズマジェット点火プラグ３００のように、筒孔３５９の先端側の開口周縁を延ばして径方向内側へ折り曲げた形態の接合部３６５を形成し、その接合部３６５の中央に設けた開口３５７に、オリフィス３３１が形成された接地電極３３０を接合してもよい。また、この接合部３６５と絶縁碍子１０の先端１６との間の間隙に第１パッキン３７０を介在させてもよい。もちろん、第１パッキン３７０は接地電極３３０に接していてもよい。また、プラズマジェット点火プラグ３００の接地電極３３０がなく、主体金具３５０の接合部３６５の中央の開口３５７がそのままオリフィスとして構成されてもよい。なお、プラズマジェット点火プラグ３００における各間隙の大きさ等の寸法は、第１，第２の実施の形態に準ずるものとする。 Needless to say, the present invention can be modified in various ways. In the first and second embodiments, the opening on the front end side of the cylindrical hole 59 of the metal shell 50 is closed with the ground electrode 30. However, like the plasma jet ignition plug 300 shown in FIG. A joint portion 365 is formed in such a manner that the opening periphery on the tip side of the hole 359 is extended and bent inward in the radial direction, and the ground electrode 330 having the orifice 331 is joined to the opening 357 provided in the center of the joint portion 365. May be. Further, the first packing 370 may be interposed in the gap between the joint portion 365 and the tip 16 of the insulator 10. Of course, the first packing 370 may be in contact with the ground electrode 330. Further, the ground electrode 330 of the plasma jet ignition plug 300 may not be provided, and the central opening 357 of the joint portion 365 of the metal shell 350 may be configured as an orifice as it is. In addition, dimensions, such as the magnitude | size of each gap | interval in the plasma jet ignition plug 300, shall apply to 1st, 2nd embodiment.

また、第１，第２の実施の形態では、いずれの例においても、絶縁碍子１０の先端（先端面）１６および先端１６に対向する接地電極３０の後端向き面を平面とし、互いに平行に配置した場合を例示していた。しかし、絶縁碍子１０の先端１６および接地電極３０の後端向き面の形状や配置は種々変更可能である。例えば、先端１６および接地電極３０の後端向き面の少なくとも一方は、平面に変えて曲面としてもよいし、段付きの形状としてもよい。また例えば、絶縁碍子１０の先端１６および接地電極３０の後端向き面は、互いに平行に配置されなくてもよい。本発明の趣旨は、絶縁碍子の先端面と接地電極との間へのプラズマの進入を防ぐことにあるので、上記のような変形を加えた場合、第１間隙の大きさａは、オリフィス３１側（絶縁碍子の径方向において、最も内側）において測定されればよい。また、第２間隙の大きさｂについては、図２に示す如く最も先端側の部位（但しＣ面取りやＲ面取り部位を除く）にて測定されればよい。 In any of the first and second embodiments, the tip (tip surface) 16 of the insulator 10 and the surface facing the rear end of the ground electrode 30 facing the tip 16 are flat and parallel to each other. The case where it arranged is illustrated. However, the shape and arrangement of the front end 16 of the insulator 10 and the rear end facing surface of the ground electrode 30 can be variously changed. For example, at least one of the front end 16 and the rear end facing surface of the ground electrode 30 may be a curved surface instead of a flat surface, or may have a stepped shape. Further, for example, the front end 16 of the insulator 10 and the rear end facing surface of the ground electrode 30 may not be arranged in parallel to each other. Since the gist of the present invention is to prevent plasma from entering between the tip surface of the insulator and the ground electrode, the size a of the first gap is set to the orifice 31 when the above deformation is applied. It may be measured on the side (innermost in the radial direction of the insulator). Further, the size b of the second gap may be measured at the most distal portion (excluding the C chamfering and R chamfering portions) as shown in FIG.

また、本発明の効果を確認する試験において、キャビティ６０の深さや先端小径部６１の径を変更することでその容積Ｓを変更させているが、任意の容積Ｓを設定する際に、その形態を特に限定するものではない。第１，第２の実施の形態のように先端小径部６１の内周面と中心電極２０の先端面２６とからキャビティ６０を構成する形態（図２，図３参照）でもよく、特に図示しないが、先端小径部６１よりも後端側の先端小径部６１の内径よりも拡径した電極収容部１５の一部を含むようにキャビティ６０を構成してもよい。また、先端小径部６１の内径を適宜変更してもよい。無論、その際には接地電極３０のオリフィス３１の開口径は先端小径部６１の内径よりも大きくした方が、プラズマが第１間隙へ漏出しにくく好ましいことは言うまでもない。 Further, in the test for confirming the effect of the present invention, the volume S is changed by changing the depth of the cavity 60 and the diameter of the tip small-diameter portion 61. Is not particularly limited. As shown in the first and second embodiments, the cavity 60 may be formed by the inner peripheral surface of the tip small-diameter portion 61 and the tip surface 26 of the center electrode 20 (see FIGS. 2 and 3). However, the cavity 60 may be configured to include a part of the electrode housing portion 15 whose diameter is larger than the inner diameter of the distal end small diameter portion 61 on the rear end side with respect to the distal end small diameter portion 61. Moreover, you may change the internal diameter of the front-end | tip small diameter part 61 suitably. Of course, in that case, it is needless to say that it is preferable that the opening diameter of the orifice 31 of the ground electrode 30 is larger than the inner diameter of the small-diameter portion 61 because the plasma is less likely to leak into the first gap.

第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of plasma jet ignition plug 100 of a 1st embodiment. 第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the front-end | tip part of the plasma jet ignition plug 100 of 1st Embodiment was expanded. 第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the plasma jet ignition plug 200 of 2nd Embodiment. キャビティの容積Ｓと第１間隙の大きさａと着火確率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the volume S of a cavity, the magnitude | size a of 1st clearance gap, and the ignition probability. 火花放電間隙の大きさＧと第２間隙の大きさｂと着火確率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the magnitude | size G of a spark discharge gap, the magnitude | size b of a 2nd gap, and an ignition probability. 第１間隙の第１パッキンの有無と第１間隙の大きさａと着火確率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the presence or absence of the 1st packing of a 1st clearance gap, the magnitude | size a of 1st clearance gap, and the ignition probability. 変形例としてのプラズマジェット点火プラグ３００の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the plasma jet ignition plug 300 as a modification.

１０絶縁碍子
１２軸孔
１４，５６段部
２０中心電極
２６先端面
３０，３３０接地電極
３１，３３１オリフィス
５０主体金具
５２取付部
６０キャビティ
８０第２パッキン
１００，２００，３００プラズマジェット点火プラグ
２７０，３７０第１パッキン
３３１オリフィス
３５７開口
３６５接合部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Insulator 12 Shaft hole 14,56 Step part 20 Center electrode 26 Front end surface 30,330 Ground electrode 31,331 Orifice 50 Metal fitting 52 Mounting part 60 Cavity 80 2nd packing 100,200,300 Plasma jet ignition plug 270,370 First packing 331 Orifice 357 Opening 365 Joint

Claims

A center electrode;
An insulator that has an axial hole extending in the axial direction, accommodates the tip surface of the central electrode in the axial hole, and holds the central electrode;
On the tip side of the insulator, a cavity formed in a concave shape with the inner peripheral surface of the shaft hole and the tip surface of the center electrode as wall surfaces;
A metal shell that surrounds and holds the periphery of the insulator in the radial direction;
An electrode which is joined to the metal shell and is electrically connected to the metal shell, and which is disposed on the tip side of the insulator, and has a ground electrode having an opening for communicating the cavity with outside air, and
A plasma jet ignition plug that generates plasma in the cavity in accordance with a discharge performed between the center electrode and the ground electrode;
The insulator and the ground electrode are arranged in a state of being separated from each other in the axial direction,
When the size of the gap between the insulator and the ground electrode in the axial direction is a and the volume of the cavity is S,
0 <with a a ≦ 0.5 [mm], 0.1 ≦ S ≦ 10 [mm 3] der is, furthermore,
At the position where the cavity is formed in the axial direction, the insulator and the metal shell are arranged in a state of being separated from each other in a radial direction perpendicular to the axial direction,
When the size of the gap between the insulator and the metal shell in the radial direction orthogonal to the axial direction is b,
b ≦ 1.1 [mm] plasma jet spark plug according to claim der Rukoto.

Said b is
The plasma jet ignition plug according to claim 1 , wherein 0.1 ≦ b ≦ 1.1 [mm].

When the size of the gap between the center electrode and the ground electrode in the axial direction is G,
1.0 ≦ G ≦ 3.0 plasma jet ignition plug according to claim 1 or 2, characterized in that it is [mm].

A center electrode;
An insulator that has an axial hole extending in the axial direction, accommodates the tip surface of the central electrode in the axial hole, and holds the central electrode;
On the tip side of the insulator, a cavity formed in a concave shape with the inner peripheral surface of the shaft hole and the tip surface of the center electrode as wall surfaces;
A metal shell that surrounds and holds the periphery of the insulator in the radial direction;
An electrode which is joined to the metal shell and is electrically connected to the metal shell, and which is disposed on the tip side of the insulator, and has a ground electrode having an opening for communicating the cavity with outside air, and
A plasma jet ignition plug that generates plasma in the cavity in accordance with a discharge performed between the center electrode and the ground electrode;
At least one of the joint portion of the metal shell with the ground electrode and the ground electrode, and the insulator are arranged in a state of being separated from each other in the axial direction,
In a gap between at least one of the joint of the metal shell with the ground electrode and the ground electrode, and the insulator, a first packing that is in close contact with each other is interposed ,
When the size of the gap between the insulator and at least one of the joint of the metal shell with the ground electrode and the ground electrode in the axial direction is a and the volume of the cavity is S In addition,
0 <a ≦ 0.8 [mm], 0.1 ≦ S ≦ 10 [mm ³ ], and
When the size of the gap between the center electrode and the ground electrode in the axial direction is G,
A plasma jet ignition plug, wherein 1.0 ≦ G ≦ 3.0 [mm] .

Of the outer peripheral surface of the insulator, the outer diameter of the rear end side of its own rear end side is set on the front end side in the portion of the mounting portion provided on the front end side of the main metal fitting that is accommodated on the radially inner side of the main metal fitting. An insulator step portion configured to be larger than the outer diameter is formed,
On the inner peripheral surface of the metal shell, a metal step is formed that bulges inward in the radial direction of the metal shell so that the surfaces facing the metal shell and the insulator step are opposed to each other.
A second packing that is in close contact with both of the insulator step and the metal step is interposed,
The plasma jet ignition plug according to claim 4, wherein the second packing has a hardness higher than that of the first packing.