JP4967835B2

JP4967835B2 - プラズマ式点火装置

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Publication number: JP4967835B2
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Inventors: 秀幸加藤; 融吉永
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Publication date: 2012-07-04
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Description

本発明は、内燃機関の点火に用いられるプラズマ式点火装置の電磁ノイズ防止対策に関するものである。

自動車エンジン等の内燃機関において、図１１（ａ）に示すような通常のスパークプラグ１０ｚを用いた点火装置は、バッテリ３１ｚとイグニッションスイッチ３２ｚと点火コイル３３ｚと電子制御装置（ＥＣＵ）３５ｚとイグナイタ（トランジスタ）３４ｚと整流素子２１ｚとスパークプラグ１０ｚとで構成されている。
図１１（ｂ）に示すように、イグニッションスイッチ３２ｚが投入され、ＥＣＵ３５ｚからの点火信号により、バッテリ３１ｚから低電圧の一次電圧が点火コイル３３ｚの一次コイル３３１ｚに印加され、次いで、イグナイタ３４ｚのスイッチングによって一次電圧が遮断されると点火コイル３３ｚ内の磁界が変化し、点火コイル３３ｚの二次コイル３３２ｚに−１０〜−３０ｋＶの二次電圧が発生し、中心電極１１０ｚと接地電極１３１ｚとで放電が起こり、高温域が狭い範囲で発生する。この時、二次コイル３３２ｚには、２ｍｓ程度の放電期間に３５ｍＡ程度のダイオード２１ｚで整流された電流が流れ、約３５ｍＪのエネルギーが放出される。通常のスパークプラグ１０ｚによる点火では、この高温域が点火源となって圧縮混合気の着火爆発が励起される。

これに対して、図１０（ａ）に示すようなプラズマ式点火装置１ｘは、第１のバッテリ３１ｘと、イグニッションスイッチ３２ｘと点火コイル３３ｘと電子制御装置（ＥＣＵ）３５ｘとイグナイタ（トランジスタ）３４ｘと整流素子２１ｘとを含む放電用電源回路３ｘと、第２のバッテリ４１ｘと、抵抗４２ｘとプラズマ発生用コンデンサ４３ｘと整流素子２２ｘとを含むプラズマ発生用電源回路４ｘとが接続されたプラズマ式点火プラグ１０ｘとによって構成されている。
図１０（ｂ）に示すように、イグニッションスイッチ３２ｘが投入され、ＥＣＵ３５ｘからの点火信号により、第１のバッテリ３１ｘから低電圧の一次電圧が点火コイル３３ｘの一次コイル３３１ｘに印加され、イグナイタ３４ｘのスイッチングによって一次電圧が遮断されると、点火コイル３３ｘ内の磁界が変化し、点火コイル３３ｘの二次コイル３３２ｘに−１０〜−３０ｋＶの二次電圧が発生する。
更に、中心電極１１０ｘと接地電極１３１ｘとの間の放電距離２０１ｘに比例する放電電圧に達し、放電が開始する瞬間に、第１のバッテリ３１ｘとは別に設けたプラズマ発生用バッテリ４１ｘからプラズマ発生用コンデンサ４３ｘに蓄えられたエネルギーを中心電極１１０ｘと接地電極１５４ｘとの間に形成された放電空間１４０ｘ内に一気に放出し、放電空間１４０ｘ内の気体を高温高圧のプラズマ状態として噴射する。この時、約１００ｍＪの高いエネルギーが放出される。
プラズマ式点火装置１ｘによる点火では、このような極めて高いエネルギーによって、容積的に大きな範囲の高温域が発生する上に、指向性に富んだ火炎核が着火源となって圧縮混合気の着火爆発が励起される。
そこで、プラズマ式点火装置１ｘは、直噴エンジンの燃焼において希薄な混合気を燃焼させるため、点火プラグの付近に濃い混合気が集まるようにして、燃焼を容易にする成層燃焼への応用が期待されている。

しかし、プラズマ式点火装置１ｘにおいては、プラズマ発生用コンデンサ４３ｘ内に蓄えられたエネルギーを瞬時にプラズマ式点火プラグへ供給するので、図１０（ｂ）に示すように８μｓｅｃ程度の放電期間に１２０Ａ程度の大電流が流れる。これがエンジンの回転に応じて周期的に繰り返されるので、高周波の電磁ノイズが発生する。
この様な電磁ノイズは車両に搭載された電子制御装置の誤動作等を引き起こし、エンジンの失火に至る虞がある。
そこで、かかる電磁ノイズの防止方法として、特許文献１には、プラズマ発生用配線上でプラズマ式点火プラグの可及的近傍にステアリングダイオードを介装し、プラズマ発生用配線をシールド線で構成することにより、放電用電源からの給電電圧の低下を招くことなく、電磁ノイズを遮断する方法が開示されている。

実開昭５５−１５６２６３号公報

ところが、従来の方法では、電磁ノイズを遮断するためにプラズマ発生用配線に、シールド線を用いる必要があるので、プラズマ発生用配線の可撓性が低下し配線作業が困難となる。
また、シールドの不完全な所があれば電磁ノイズは漏れるので、放電用配線およびプラズマ発生用配線とプラグキャップとの全体をシールドする必要があり、近年の複雑化したエンジンルーム内で使用するには汎用性に欠け、搭載性が劣る。
しかも、シールドが広範囲に渡ると、シールド自身がアンテナとして機能し、電磁ノイズを発信してしまう虞もある。

更に、シールドとプラズマ発生用配線との間に形成される浮遊容量は、曲げによって不規則に変化するため、新たな電磁ノイズの発生源となる虞もある。
加えて、上記点火コイルと放電場としてのプラズマ式点火プラグとによって発信回路が形成され、上記点火コイルから二次電圧が加わり放電を開始する時に電磁ノイズが発生し、上記プラズマ発生用配線がアンテナとなって外部に漏れる虞もある。
しかしながら、上述した如く上記プラズマ発生用配線には大電流を流さなければならないので、上記プラズマ発生用配線上に抵抗を介装して放電開始時の電磁ノイズの発生を防止することはできない。

そこで、本願発明は、かかる実情に鑑み、プラズマ式点火装置において、搭載が容易であると共に、不可避的に発生する電磁ノイズの外部への放出を防止する効果に優れたプラズマ式点火装置の提供を目的とするものである。

請求項１の発明では、少なくとも１以上のバッテリと、上記バッテリの一次電圧を高圧の二次電圧に昇圧する点火コイルと、電子制御装置により開閉制御され上記点火コイルの作動を制御するイグナイタとを具備する放電用電源回路と、上記バッテリにより充電されるプラズマ発生用コンデンサを具備するプラズマ発生用電源回路と、内燃機関に装着され、上記放電用電源回路からの高電圧の印加と上記プラズマ発生用電源回路からの電力供給とにより、中心電極と絶縁碍子と接地電極とで形成された筒状の放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関の燃焼室内に噴射して点火するプラズマ式点火プラグと、上記放電用電源回路と上記中心電極とをつなぐ放電用配線と、上記プラズマ発生用電源回路と上記中心電極とをつなぐプラズマ発生用配線とによって構成されるプラズマ式点火装置であって、上記放電用配線上に設けられ上記プラズマ発生用電源回路からの電流の上記放電用電源回路への流入を阻止する第１の整流素子と、上記プラズマ発生用配線上に設けられ上記放電用電源回路からの電流の上記プラズマ発生用電源回路への流入を阻止する第２の整流素子と、上記プラズマ発生用電源回路と上記第２の整流素子との間に上記第２の整流素子と並列に介装され、上記プラズマ発生用コンデンサとは別に設けた電磁ノイズ防止用コンデンサとを含んで電磁ノイズ低減回路部を構成し、上記電磁ノイズ低減回路部を上記中心電極との距離が３０ｃｍ以下となるように上記中心電極の可及的近傍に設ける。

電磁ノイズ低減回路部と中心電極との距離が長くなると両者を接続する配線も長くなり、電磁ノイズ低減回路部と中心電極との配線がアンテナとして機能し、点火コイルとプラズマ式点火プラグとこのアンテナとで発信回路を形成してしまう。
このため、電磁ノイズ低減回路と中心電極との距離が長いほど電磁ノイズは大きくなり、本発明によらず、電磁ノイズ低減回路部と中心電極との距離を３０ｃｍよりも離した場合、電磁ノイズ低減用コンデンサによるノイズ電流の吸収ができなくなる。
請求項１の発明のように、電磁ノイズ防止用コンデンサを第１の整流素子と第２の整流素子との間ではなく、プラズマ発生用電源と第２の整流素子との間で、上記電磁ノイズ低減回路と中心電極との距離を上記範囲内に設定し、プラズマ式点火プラグの中心電極の可及的近傍に設ければ、電磁ノイズ防止用コンデンサによる放電電圧の減衰を伴うことなく、放電時に発生する高周波のノイズ電流のみをバイパスして電磁ノイズの外部への発信を防止できる。
本発明者等の鋭意試験により、電磁ノイズ防止用コンデンサの載置位置を、プラズマ式点火プラグとの特定の範囲内にすることが極めて重要であるとの知見を得た。
高電圧の印加と大電流の供給とにより高温高圧のプラズマを発生させて内燃機関の点火を行うプラズマ式点火装置において、電磁ノイズ防止用コンデンサの載置位置が本発明の範囲を外れる場合には、電磁ノイズの外部への発信により、内燃機関の誤動作を引き起こしたり失火に至ったりする虞がある。
従って、本発明によれば、内燃機関においてプラズマ式点火プラグによる希薄混合気の成層燃焼が電磁ノイズによる誤作動を伴うことなく実現可能となる。
加えて、プラズマ発生用配線にシールド線を使用する必要がなくなるので、配線の作業性も向上する。
更に、複数の気筒によって構成される内燃機関の各気筒に装着されたプラズマ式点火プラグに接続される複数の配送線を一括でシールドし、接地電位を安定化することも可能となる。

請求項２の発明では、少なくとも１以上のバッテリと、上記バッテリの一次電圧を高圧の二次電圧に昇圧する点火コイルと、電子制御装置により開閉制御され上記点火コイルの作動を制御するイグナイタとを具備する放電用電源回路と、上記バッテリにより充電されるプラズマ発生用コンデンサを具備するプラズマ発生用電源回路と、内燃機関に装着され、上記放電用電源回路からの高電圧の印加と上記プラズマ発生用電源回路からの電力供給とにより、中心電極と絶縁碍子と接地電極とで形成された筒状の放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関の燃焼室内に噴射して点火するプラズマ式点火プラグと、上記放電用電源回路と上記中心電極とをつなぐ放電用配線と、上記プラズマ発生用電源回路と上記中心電極とをつなぐプラズマ発生用配線とによって構成されるプラズマ式点火装置であって、上記放電用配線上に設けられ上記プラズマ発生用電源回路からの電流の上記放電用電源回路への流入を阻止する第１の整流素子と、上記プラズマ発生用配線上に設けられ上記放電用電源回路からの電流の上記プラズマ発生用電源回路への流入を阻止する第２の整流素子と、上記プラズマ発生用電源回路と上記第２の整流素子との間に上記第２の整流素子と並列に介装して、上記プラズマ発生用電源回路を構成する上記プラズマ発生用コンデンサの一部または全部とを電磁ノイズ防止用コンデンサとして含んで電磁ノイズ低減回路部を構成し、上記電磁ノイズ低減回路部を上記中心電極との距離が３０ｃｍ以下となるように上記中心電極の可及的近傍に設ける。

請求項２の発明によれば、プラズマ発生用コンデンサの一部又は全部をプラズマ発生用電源と第２の整流素子との間で、上記電磁ノイズ低減回路と中心電極との距離を上記範囲内に設定し、プラズマ式点火プラグの中心電極の可及的近傍に設けることにより、プラズマ発生用コンデンサが電磁ノイズ低減用コンデンサとして機能し、プラズマ発生用コンデンサによる放電電圧の減衰を伴うことなく、放電時に発生する高周波のノイズ電流のみをバイパスして電磁ノイズの外部への発信を防止できる。
従って、内燃機関においてプラズマ式点火プラグによる希薄混合気の成層燃焼が実現可能となる。
加えて、プラズマ発生用コンデンサを電磁ノイズ低減用コンデンサとして兼用できるので、プラズマ式点火装置の小型化が可能となり搭載性が更に向上する。

請求項３の発明では、上記電磁ノイズ低減回路部を上記プラズマ式点火プラグの周辺に配設したケース内に載置する。

上記電磁ノイズ低減回路部を構成する上記第１の整流素子と、上記第２の整流素子と上記電磁ノイズ低減用コンデンサとをバラバラに載置すると上記プラズマ式点火プラグでの放電より発生した電磁ノイズが第２の整流素子に伝わり、更に第２の整流素子から外部に広がってしまう。
請求項３の発明によれば、上記第１の整流素子と、上記第２の整流素子と上記電磁ノイズ低減用コンデンサとを一つのケースにまとめることで上記電磁ノイズ低減回路部を上記プラズマ式点火プラグの中心電極の可及的近傍に装着することが容易にできる上に、プラズマ式点火プラグの体格をあまり大きくすることなくの電磁ノイズの放出を防止できる。従って、搭載が容易であると共に電磁ノイズ放出防止効果に優れたプラズマ式点火装置が実現できる。

請求項４の発明では、上記ケースは、少なくとも上記第１の整流素子と上記第２の整流素子とを上記内燃機関のエンジンブロックに穿設されたプラグホール内に載置する。

請求項４の発明によれば、上記エンジンブロックが電磁シールドとして作用し、発生した電磁ノイズの外部へのリークを遮断できる。
従って、上記放電用電源回路と上記プラズマ発生用電源回路と上記放電用配線と上記プラズマ発生用配線とに渡って上記プラズマ点火式装置全体を完全にシールドせずとも良く、プラズマ式点火装置の搭載性が更に向上する。

請求項５の発明では、上記ケースは、樹脂からなる絶縁部材によって、上記電磁ノイズ低減回路部をその内側に保持し、上記電磁ノイズ低減回路部に含まれるコンデンサに接続され該コンデンサを接地状態する電磁シールドによって、上記ケースの表面の全部または一部を覆う。

請求項５の発明によれば、上記第２の整流素子に接続されている上記プラズマ発生用配線に大電流が流れたときに電磁ノイズが発生しても、上記電磁シールドによって上記ケースの外部へ漏れるのを防ぐことができる。
また、上記ケースは、樹脂によって上記電磁ノイズ低減回路部を保持するので、形状の自由度が高く、複雑な形状であっても容易に形成できる。
更に、上記ケースを用いることによってシールド容量の個体差を小さくすることができるので、多気筒エンジンに複数のプラズマ式点火プラグを装着した場合でも電磁シールド間に浮遊容量の差による電位差が発生することがなく、新たな電磁ノイズ発生原とならない。
従って、プラズマ式点火装置の更なる電磁ノイズ低減と搭載性の向上を図ることができる。

請求項６の発明では、上記電磁シールドは、少なくとも上記ケースの上記プラグホールから露出する範囲を覆うように施す。

請求項６の発明によれば、上記エンジンブロック自体が電磁シールドとして作用するのに加えて、上記プラグホールから露出する部分に電磁シールドを施すことで電磁ノイズの漏れを更に防止できる。

請求項７の発明では、上記ケースは、上記プラズマ式点火プラグの頭部を覆うプラグキャップと一体的に形成する。

請求項７の発明によれば、電磁ノイズ低減回路部のプラズマ式点火プラグへの装着が容易にできる上に、プラズマ式点火プラグの体格をあまり大きくすることなくの電磁ノイズの発生を防止できる。
従って、搭載が容易であると共に電磁ノイズ発生防止効果に優れたプラズマ式点火装置が実現できる。

請求項８の発明では、上記放電用配線は、高圧抵抗線によって形成する。

請求項８の発明によれば、高圧抵抗線の抵抗と浮遊容量との濾波作用によって放電用配線上における電磁ノイズの発生を防止できる。

請求項９の発明では、上記電磁ノイズ低減回路部は、上記中心電極に接続される第１のターミナルと上記放電用配線に接続される第２のターミナルと上記プラズマ発生用配線に接続される第３のターミナルとを具備し、上記電磁ノイズ低減回路部内において、上記第２のターミナルの取出方向と上記第３のターミナルの取出方向とが略直交する位置に載置される。

請求項９の発明によれば、上記第２のターミナルに印加される高電圧の上記電磁ノイズ低減用コンデンサへのリークを防ぐことができる。
従って、プラズマ式点火装置の信頼性が更に向上する。

以下、本発明の第１の実施形態について、図１、２を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態におけるプラズマ式点火装置１は、プラズマ式点火プラグ１０とプラグキャップ２内に設けられた電磁ノイズ低減回路部２０と放電用電源３とプラズマ発生用電源４と放電用配線３６とプラズマ発生用配線４４とで構成されている。

プラズマ式点火プラグ１０は、エンジンブロック５１とシリンダーブロック５３とで形成される内燃機関の燃焼室５内に先端が露出するようにエンジンブロック５１に設けられたプラグホール５２内で装着されている。
プラズマ式点火プラグ１０は、導電性の金属材料からなる円柱状の中心電極１１０と上記中心電極１１０を絶縁保持する筒形の絶縁碍子１２０と絶縁碍子１２０を覆う有底筒状の金属製のハウジング１３０とによって構成されている。
中心電極１１０の基端側は中心電極ターミナル部１１１と導通している。

ハウジング１３０の先端部は、内側に向かって屈曲し、環状の接地電極開口部１３２を有する接地電極１３１となっている。
中心電極１１０の先端平面と絶縁碍子１２０の内側面と接地電極開口部１３２の内側面とで放電空間１４０を形成している。
ハウジング１３０の先端側外周部には、エンジンブロック５１に設けられたプラグホール５２に固定するとともにハウジング１３０とエンジンブロック５１とを電気的に接地状態とするためのハウジングネジ部１３２が形成され、基端側外周部にはネジ部１３２を締め付けるためのハウジング六角部１３３が形成されている。

プラグキャップ２は、本発明の要部である電磁ノイズ低減回路部２０と、電磁ノイズ低減回路部２０を覆うエポキシ樹脂等からなる絶縁樹脂モールド２５１と、プラズマ式点火プラグ１０の絶縁碍子頭部１２１に嵌着せしめるべく弾性部材により筒状に形成された絶縁シール部２５０と、中心電極ターミナル部１１１に接続される第１のターミナル２１０と、放電用配線３６の放電用配線ターミナル部３６１に接続される第２のターミナル２３０と、プラズマ発生用配線４４のプラズマ発生用配線ターミナル部４４１に接続される第３のターミナル２４０と、によって構成され、全体が電磁シールドを兼ねたケース２４によって覆われている。

なお、ケース２４は、全体を金属で形成しても良いし、樹脂で形成し、表面を金属メッキで覆って形成しても良い。ケース２４を金属で形成した場合には、ケース２４自身が電磁シールドとして機能し、樹脂で形成した場合には、金属メッキ部分が電磁シールドとして機能する。
加えて、一定形状のケース２４を用いることによってシールド容量の個体差を小さくすることができるので、多気筒エンジンに複数のプラズマ式点火プラグ１０を装着した場合でもシールド間に浮遊容量の差による電位差が発生することがなく、新たな電磁ノイズ発生原とならない。

電磁ノイズ低減回路部２０は、プラズマ発生用電源４からの電流の放電用電源３への流入を阻止する第１の整流素子２１と、放電用電源３からの電流のプラズマ発生用電源４への流入を阻止する第２の整流素子２２と、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３とによって構成されている。

本実施形態においては、ケース２４はハウジング六角部１３３を介してエンジンブロック５１に接地されている。
更に、プラグキャップ２は、ゴムパッキング等の弾性部材６１を介して、プラグキャップ固定部材６０によってプラグホール５２内に挟持されている。

電磁ノイズは、第２のターミナル２３０と中心電極１１１との配線長が長いほど大きくなる。従って、この距離は短いほど良く、プラグキャップ２内に電磁ノイズ低減回路部２０を載置することで、配線長を極めて短くすることができる。
プラグキャップ固定部材６０は金属でできており、エンジンブロック５１と電気的に接続している。
第２のターミナル２３０と中心電極１１１との配線長を短くし、発生する電磁ノイズの大きさを小さくすることに加えて、プラグホール５２内に電磁ノイズ発生源を収納することで、エンジンブロック５１がシールドとして機能し、電磁ノイズ発生源がケース２４とで二重にシールドされ、確実に電磁ノイズの漏れを防止できる。

図２を参照して本発明の第１の実施形態における回路構成について詳述する。
放電用電源３は、第１のバッテリ３１、イグニッションキー３２、点火コイル３３、トランジスタからなるイグナイタ３４、電子制御装置３５によって構成されている。
バッテリ３１は、マイナス側が接地されている。イグニッションスイッチ３２が投入され、ＥＣＵ３５からの点火信号により、第１のバッテリ３１から低電圧の一次電圧が点火コイル３３の一次コイル３３１に印加され、イグナイタ３４のスイッチングによって一次電圧が遮断されると、点火コイル３３内の磁界が変化し、自己誘導作用により点火コイル３３の二次コイル３３２に−１０〜−３０ｋＶの負の二次電圧が誘起される。
プラズマ発生用電源４は、第２のバッテリ４１、抵抗体４２、プラズマ発生用コンデンサ４３によって構成されている。第２のバッテリ４１は、プラス側が接地されており、第２のバッテリ４１によりプラズマ発生用コンデンサ４３が充電される。

電磁ノイズ低減回路２０は、放電用配線３６と中心電極１１０との間で直列に設けられる第１の整流素子２２と、プラズマ発生用配線４４と上記中心電極１１０との間で直列に設けられる第２の整流素子２３と、プラズマ発生用電源４と第２の整流素子２２との間で上記第２の整流素子２２と並列に介装される電磁ノイズ防止用コンデンサ２３とを含んだ構成とする。
更に、第１の整流素子２１と第２の整流素子２２と電磁ノイズ防止用コンデンサ２３とをケース２４で覆い、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３の接地側とケース２４とが接地電極１３１を介して接地する。
より好適には、放電用配線３６には高圧抵抗線が用いられ、第１の整流素子２１にはダイオードが用いられ、第２の整流素子２２には複数のダイオードを並列に接続した高圧ダイオードが用いられる。

印加された上記二次電圧が中心電極１１０と接地電極１３１との放電電圧を超えると両電極間に放電が開始され、放電空間１４０内の気体が小領域でプラズマ状態となる。このプラズマ状態の気体は、導電性を有し、プラズマ発生用コンデンサ４３の両極間に蓄えられた電荷の放電を引き起こし、放電空間１４０内の気体の更なるプラズマ状態化を誘発、領域を拡大する。このプラズマ状態の気体は、高温・高圧となり、内燃機関の上記燃焼室５内へ噴射される。

本発明の効果を確認するため比較例として、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す位置に電磁ノイズ防止用コンデンサ２３を配設した場合について各々検討を行った。
実施例１は、上記第１の実施形態として図１、図２に示した電磁ノイズ防止用コンデンサ２３を第２の整流素子２２とプラズマ発生用電源４との間で第２の整流阻止２２の極近傍に設けた場合のプラズマ式点火装置１についての試験結果を示す。
比較例１は、図３（ａ）に示すように、第１の整流素子２１と第２の整流素子２２との間で、プラズマ式点火プラグ１０よりも第２の整流素子２２側に電磁ノイズ防止用コンデンサ２３を配設した電磁ノイズ低減回路部２ａを用い、比較例２は、図３（ｂ）に示すように、第１の整流素子２１と第２の整流素子２２との間で、プラズマ式点火プラグ１０よりも第１の整流素子２１側に電磁ノイズ防止用コンデンサ２３を配設した電磁ノイズ低減回路２ｂを用い、比較例３は、図３（ｃ）に示すように第１の整流素子２１と第２の整流素子２２との間で、プラズマ式点火プラグ１０と同じ位置に電磁ノイズ防止用コンデンサ２３を配設した電磁ノイズ低減回路２ｃを用いた場合の試験結果を示す。
更に、本発明の第１の実施形態において、図４（ａ）に示すように電磁ノイズ防止用コンデンサ２３をプラズマ式点火プラグ１０よりも４０ｃｍ離して配置した場合の試験結果を比較例４として示し、図４（ｂ）に示すように、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３とプラズマ式点火プラグ１０との距離を３０ｃｍ以内に配置した場合の試験結果を実施例５として示す。

表１に示すように、比較例１〜３のいずれの場合も、放電用配線３６からの放電電位が低下し、内燃機関の失火が起こった。
比較例１〜３の場合には、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３により、電磁ノイズの低減のみならず放電電流がバイパスされてしまうものと考えられる。
本発明の第１の実施形態である実施例１の場合は、内燃機関の失火が起こらず、電磁ノイズの発生も見られなかった。
本発明の第１の実施形態においては、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３による放電電圧の減衰を伴うことなく、点火コイル３３から二次電圧が加わり放電を開始する時に発生する高周波のイズ電流のみをバイパスして電磁ノイズの発生を防止できると考えられる。

ところが、本発明の第１の実施形態と回路的には同一構成であっても、比較例４の場合には、内燃機関の誤動作が起こり、実施例５の場合は、正常な動作であった。
このことから、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３の載置位置を、プラズマ式点火プラグ１０との特定の距離内（実施例５においては３０ｃｍ以内）に載置することが極めて重要であるとの知見を得た。

図５に本発明の第２の実施形態を示す。なお、本発明の第１の実施形態と共通する部分につては図中に同じ符号を記したので、説明を省略する。（以下に示す他の実施形態においても同様である。）
本実施形態においては、第２のターミナル部２３０ｄとプラズマ発生用配線接続ターミナル２４０ｄとを互いに直交するような位置に配設してプラグキャップ２ｄの更なる小型化を図っている。
また、本実施形態においては、プラズマ式点火ノズル１０をエンジンブロック５１に螺結した後、プラグキャップ２ｄを差し込むだけで中心電極ターミナル部１１１が第１のターミナル部２１０に嵌着され、更に、絶縁碍子頭部１２１が絶縁部材２５０によって嵌着され、加えて、ハウジング六角部１３３とケース２４とが接地状態となるので、組み付けが極めて容易である。

更に、電磁ノイズ低減回路部２０ｄを例えばアルミナや窒化アルミニウム等の放熱性の良い絶縁基板上に形成することにより、第１の整流素子２１、第２の整流素子２２、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３の放熱性を良好にし、信頼性の向上を図ることも可能となる。
また、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３と第３のターミナル部２４０の間に電磁ノイズが乗らないように注意する必要がある。
そこで、本実施形態では、電磁ノイズが発生する第１の整流素子２１とその配線から、電磁ノイズ防止用コンデンサ２３を離し、第２のターミナル部２３０ｄと第３のターミナル部２４０ｄとを離した構造としてある。
電磁ノイズ防止用コンデンサ２３を第３のターミナル２４０ｄの近傍に設けることにより、更に電磁ノイズの発生が低減できるとの知見を得た。
加えて、第２のターミナル２３０ｄと電磁ノイズ防止用コンデンサ２３との距離を離すことにより、第２のターミナル２３０ｄに印加される高圧の放電用電圧が電磁ノイズ防止用コンデンサ２３にリークするのを防止できる。

図６に、本発明の第３の実施形態を示す。
本実施形態においては、基本構造は第２の実施形態と同様であるが、電磁シールドとしてのケース２４ｅをエンジンブロック５１の上部に設けた固定部５１０に弾性部材６１を介して固着する構造とした点が相違する。
本実施形態においては、エンジンブロック５１が電磁シールドの機能を持ち、プラグホール５２内に閉じこめられた部分の電磁シールドを省略することができる。
このような構造にすることによって、プラグホール５２から露出下部分のみをケース２４ｅによって覆うだけで電磁ノイズの漏れを防止できる。

図７に、本発明の第４の実施形態を示す。
本実施形態においては、基本構造は第３の実施形態とほぼ同様であるが、第１の整流素子２１と第２の整流素子２２とをプラグホール５２内に位置するよう載置し、電磁ノイズ低減用コンデンサとして、プラズマ発生用電源回路４に含まれるプラズマ発生用コンデンサ４３ｆの一部または全部を第３のターミナル２４０の近傍に載置した点において相違する。
上述した本発明の第１〜第３の実施例においては、電磁ノイズ低減用コンデンサ２３として０．１〜１μＦの小さな容量のコンデンサを用いたが、本実施形態において、プラズマ発生用コンデンサ４３ｆとして２μＦのコンデンサを載置した。
この様な構造とすることで、プラズマ発生用コンデンサ４３ｆが大電流供給用の電源としての機能と電磁ノイズ低減用コンデンサとしての機能を兼用することができるのでよりプラズマ式点火装置の搭載性が向上する上に、エンジンブロック５１による電磁シールド効果が最大限に発揮され、更に電磁ノイズの漏れを防止できるとの知見を得た。
また、ケース２４ｆの形状を簡易な形状にすることができるので、製造が容易で実用性が極めて高い。

図８に、本発明の第５の実施形態を示す。上記実施形態においては、放電用回路３は第１のバッテリ３１を電源とし、プラズマ発生用回路４は第２のバッテリ４１を電源とする２電源を具備した構成について説明したが、図８に示すように、バッテリ３００のプラス側を接地し、マイナス側を放電用電源回路３ｈとプラズマ用電源回路４とに接続して、一つのバッテリ３００を放電用電源回路３とプラズマ用電源回路４とで共有する構成にすることも可能である。この際、点火プラグ３３ｇとイグナイタ３４ｇとの極性に留意しなければならない。本実施形態においても、上記実施形態と同様に電磁ノイズの低減を図ることが可能となる。

図９に本発明の第６の実施形態を示す。図９に示すように、多数の燃焼室を有する多気筒エンジンの場合に、複数のプラズマ式点火装置１０をディストリビュータ６等によって制御する構成としても、本発明の第１の実施形態と同様の効果が得られる。この場合複数のプラズマ発生用配線を一括してシールドすることにより更に電磁ノイズの低減を図ることも可能となる。

当然のことながら、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態の説明において上記放電用電源と上記プラズマ発生用電源を離れた状態で配設した場合について説明したが、当然のことながら、上記放電用電源と上記プラズマ発生用電源とを一体的に配設しても良い。
また、Ｄｃ-Ｄｃコンバータ等により第１のバッテリ３１と第２のバッテリ４１との電源電圧を適宜調整することも可能である。

本発明の第１の実施形態におけるプラズマ式点火装置の構成を示す要部断面図。本発明の第１の実施形態におけるプラズマ式点火装置の回路図。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の比較例１〜３の回路図。（ａ）は、本発明の比較例４の回路図、（ｂ）は、本発明の実施例５の回路図。本発明の第２の実施形態におけるプラズマ式点火装置の要部断面図。本発明の第３の実施形態におけるプラズマ式点火装置の要部断面図。本発明の第４の実施形態におけるプラズマ式点火装置の要部断面図。本発明の第５の実施形態におけるプラズマ式点火装置の構成を示す回路図。本発明の第６の実施形態におけるプラズマ式点火装置の構成を示す回路図。（ａ）は、従来のプラズマ式点火装置の構成を示す回路図、（ｂ）は、本図における動作波形を示す動作特性図。（ａ）は、通常のスパークプラグの構成を示す回路図、（ｂ）は、本図における動作波形を示す動作特性図。

符号の説明

１プラズマ式点火装置
１０プラズマ式点火プラグ
１１０中心電極
１２０絶縁碍子
１３１接地電極
１４０放電空間
２プラグキャップ
２０電磁ノイズ低減回路部
２１第１の整流素子
２２第２の整流素子
２３電磁ノイズ防止用コンデンサ
２４ケース（電磁シールド）
２１０第１のターミナル
２３０第２のターミナル
２４０第３のターミナル
３放電用電源回路
３１、４１バッテリ
３３点火コイル
３４イグナイタ（トランジスタ）
３５電子制御装置（ＥＣＵ）
３６放電用配線
４プラズマ発生用電源回路
４４プラズマ発生用配線
４３プラズマ発生用コンデンサ

Claims

少なくとも１以上のバッテリと、上記バッテリの一次電圧を高圧の二次電圧に昇圧する点火コイルと、電子制御装置により開閉制御され上記点火コイルの作動を制御するイグナイタとを具備する放電用電源回路と、上記バッテリにより充電されるプラズマ発生用コンデンサを具備するプラズマ発生用電源回路と、内燃機関に装着され、上記放電用電源回路からの高電圧の印加と上記プラズマ発生用電源回路からの電力供給とにより、中心電極と絶縁碍子と接地電極とで形成された筒状の放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関の燃焼室内に噴射して点火するプラズマ式点火プラグと、上記放電用電源回路と上記中心電極とをつなぐ放電用配線と、上記プラズマ発生用電源回路と上記中心電極とをつなぐプラズマ発生用配線とによって構成されるプラズマ式点火装置であって、
上記放電用配線上に設けられ上記プラズマ発生用電源回路からの電流の上記放電用電源回路への流入を阻止する第１の整流素子と、
上記プラズマ発生用配線上に設けられ上記放電用電源回路からの電流の上記プラズマ発生用電源回路への流入を阻止する第２の整流素子と、
上記プラズマ発生用電源回路と上記第２の整流素子との間に上記第２の整流素子と並列に介装され、上記プラズマ発生用コンデンサとは別に設けた電磁ノイズ防止用コンデンサとを含んで電磁ノイズ低減回路部を構成し、
上記電磁ノイズ低減回路部において上記電磁ノイズ防止用コンデンサを上記中心電極との距離が３０ｃｍ以下となるように上記中心電極の可及的近傍に設けることを特徴とするプラズマ式点火装置。
少なくとも１以上のバッテリと、上記バッテリの一次電圧を高圧の二次電圧に昇圧する点火コイルと、電子制御装置により開閉制御され上記点火コイルの作動を制御するイグナイタとを具備する放電用電源回路と、上記バッテリにより充電されるプラズマ発生用コンデンサを具備するプラズマ発生用電源回路と、内燃機関に装着され、上記放電用電源回路からの高電圧の印加と上記プラズマ発生用電源回路からの電力供給とにより、中心電極と絶縁碍子と接地電極とで形成された筒状の放電空間内の気体を高温高圧のプラズマ状態にして内燃機関の燃焼室内に噴射して点火するプラズマ式点火プラグと、上記放電用電源回路と上記中心電極とをつなぐ放電用配線と、上記プラズマ発生用電源回路と上記中心電極とをつなぐプラズマ発生用配線とによって構成されるプラズマ式点火装置であって、
上記放電用配線上に設けられ上記プラズマ発生用電源回路からの電流の上記放電用電源回路への流入を阻止する第１の整流素子と、
上記プラズマ発生用配線上に設けられ上記放電用電源回路からの電流の上記プラズマ発生用電源回路への流入を阻止する第２の整流素子と、
上記プラズマ発生用電源回路と上記第２の整流素子との間に上記第２の整流素子と並列に介装して、上記プラズマ発生用電源回路を構成する上記プラズマ発生用コンデンサの一部または全部とを電磁ノイズ防止用コンデンサとして含んで電磁ノイズ低減回路部を構成し、
上記電磁ノイズ低減回路部において上記電磁ノイズ防止用コンデンサを上記中心電極との距離が３０ｃｍ以下となるように上記中心電極の可及的近傍に設けることを特徴とするプラズマ式点火装置。
上記電磁ノイズ低減回路部を上記プラズマ式点火プラグの周辺に配設したケース内に載置することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ式点火装置。
上記ケースは、少なくとも上記第１の整流素子と上記第２の整流素子とを上記内燃機関のエンジンブロックに穿設されたプラグホール内に載置することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ式点火装置。
上記ケースは、樹脂からなる絶縁部材によって、上記電磁ノイズ低減回路部をその内側に保持し、上記電磁ノイズ低減回路部に含まれるコンデンサに接続され該コンデンサを接地状態する電磁シールドによって、上記ケースの表面の全部または一部を覆うことを特徴とする請求項３または４に記載のプラズマ式点火装置。
上記電磁シールドは、少なくとも上記ケースの上記プラグホールから露出する範囲を覆うように施すことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ式点火装置。
上記ケースは、上記プラズマ式点火プラグの頭部を覆うプラグキャップと一体的に形成することを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
上記放電用配線は、高圧抵抗線によって形成する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。
上記電磁ノイズ低減回路部は、上記中心電極に接続される第１のターミナルと上記放電用配線に接続される第２のターミナルと上記プラズマ発生用配線に接続される第３のターミナルとを具備し、上記電磁ノイズ低減回路部内において、上記第２のターミナルの取出方向と上記第３のターミナルの取出方向とが略直交する位置に載置される請求項１ないし８のいずれか１項に記載のプラズマ式点火装置。