JP5161995B2 - プラズマジェット点火プラグの点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマを生成して混合気等への着火を行うプラズマジェット点火プラグの点火装置に関する。

従来、内燃機関等の燃焼装置においては、火花放電により混合気へと着火する点火プラグが使用されている。また近年では、燃焼装置の高出力化や低燃費化の要求に応えるべく、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より確実に着火可能な点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが提案されている。

一般にプラズマジェット点火プラグは、軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、先端面が絶縁碍子の先端面よりも没入した状態で軸孔内に挿設される中心電極と、絶縁碍子の外周に配置される主体金具と、主体金具の先端部に接合される円環状の接地電極とを備える。また、プラズマジェット点火プラグは、中心電極の先端面及び軸孔の内周面によって形成された空間（キャビティ部）を有しており、当該キャビティ部は接地電極に形成された貫通孔を介して外部に連通されるようになっている。

このようなプラズマジェット点火プラグにおいては、次のようにして混合気への着火が行われる。まず、中心電極と接地電極との間に形成された間隙に電圧を印加して、当該間隙に火花放電を生じさせて絶縁破壊する。その上で、前記間隙に電力を投入することによってキャビティ部内の気体をプラズマ化させて、キャビティ部の内部にプラズマを発生させる。そして、発生したプラズマがキャビティ部の開口から噴出することで、混合気への着火が行われる。

ところで、プラズマジェット点火プラグにおいてプラズマを発生させるために、一般的なプラズマジェット点火プラグの点火装置は、間隙に電圧を印加し火花放電を生じさせるための電圧印加部と、間隙に電力を投入するための電力投入部とを備えている。また、プラズマジェット点火プラグと電圧印加部との間、及び、プラズマジェット点火プラグと電力投入部との間にはそれぞれダイオードが設けられ、電圧印加部及び電力投入部の一方から他方に対する電流の流入が防止されるようになっている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２０１０−２１８７６８号公報

しかしながら、上記技術のように、電圧印加部及び電力投入部の双方に加えて、少なくとも２つのダイオードを設けることは、点火装置の生産コストを大幅に増大させてしまうおそれがある。また、プラズマジェット点火プラグと電力投入部との間に設けられたダイオードの影響によって、電力投入部から供給される電力の共振が抑制されてしまい、間隙に投入されるエネルギーが減少してしまうおそれがある。

さらに、上記技術では、電圧の印加による火花放電の際に、電圧が急激に変動する容量放電に続いて、微小な電流が流れ続ける誘導放電が生じる。ところが、気体のプラズマ化を促進し、プラズマの生成効率を高めるためには、容量放電で流れる電流を増大させることが肝要であり、上記技術では、誘導放電の分だけエネルギーが無駄に使われてしまい、エネルギー効率が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、生産コストの大幅な低減を可能としつつ、プラズマ生成効率の向上を図ることで、優れた着火性を実現することができるプラズマジェット点火プラグの点火装置を提供することにある。

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

構成１．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、中心電極と、接地電極と、前記両電極間に形成された間隙の少なくとも一部の周囲を包囲して放電空間を形成するキャビティ部とを有するプラズマジェット点火プラグと、
前記間隙に電圧を印加する電圧印加部と
を備え、単一の前記電圧印加部のみによって前記間隙に電圧が印加されるよう構成されてなるプラズマジェット点火プラグの点火装置であって、
前記プラズマジェット点火プラグと前記電圧印加部との間に、静電容量を備える静電容量部を前記プラズマジェット点火プラグと並列に備え、
前記電圧印加部からの電圧が加わるプラグコードと前記プラズマジェット点火プラグとを電気的に接続する導通部を有するとともに、前記プラズマジェット点火プラグに接続されるプラグキャップユニットを備え、
前記静電容量部は、前記プラズマジェット点火プラグの静電容量以上の静電容量を有し、前記プラグキャップユニットに内蔵されるユニット内蔵部を備え、
前記静電容量部は、その一端側が前記導通部に接続されるとともに、その他端側が接地されており、
前記ユニット内蔵部、及び、前記導通部の周囲には、導電性材料からなるシールド部が配置されており、当該シールド部は接地され、
前記シールド部と前記導通部との間の静電容量が２５ｐＦ以下であることを特徴とする。

上記構成１によれば、静電容量を備える静電容量部がプラズマジェット点火プラグと並列に設けられている。従って、電圧印加部から間隙に電圧を印加した際に、点火プラグと静電容量部との双方に電荷が充電され、間隙の電位差が間隙の絶縁破壊電圧を上回ったときに、間隙に対して点火プラグに蓄えられた電荷に加えて、静電容量部に蓄えられた電荷が流れ込み、容量放電を生じさせることとなる。従って、容量放電で流れる電流を増大させることができ、プラズマの生成効率を向上させることができる。

さらに、容量放電が生じた際には間隙の抵抗値が低下するため、電圧印加部から間隙に電流が流れ込み、誘導放電が生じてしまうことが懸念されるが、上記構成１によれば、静電容量部の充電のために、電圧印加部からの電流は静電容量部へと流れ込むこととなる。従って、従前、誘導放電に用いられていたエネルギーを、容量放電に用いられる静電容量部のエネルギーとすることができる。その結果、エネルギー効率の低下を抑制することができ、プラズマ生成効率を一層向上させることができる。

加えて、上記構成１によれば、電力を投入するための電力投入部や、電圧印加部等への電流の流入を防止するためのダイオードが不要となる。また、ダイオードの存在によって、間隙への投入エネルギーが減少してしまうという事態を防止することができる。

以上のように、上記構成１によれば、電力投入部及びダイオードを省略することができ、また、電力投入部を省略しても、静電容量部の存在やダイオードを省略した構成により、プラズマの生成効率を効果的に向上させることができる。その結果、生産コストの大幅な低減を図りつつ、優れた着火性を実現することができる。

また、構成１では、点火装置にプラグキャップユニットが設けられるとともに、当該プラグキャップユニット内に、点火プラグの静電容量以上の静電容量を有するユニット内蔵部が設けられる。

一般に容量放電は短時間しか継続しないものであるが、静電容量部の充電が完了した時点で容量放電が継続していると、容量放電に伴い抵抗値の低下した間隙へと電流が流れ込んでしまい、誘導放電が生じてしまうおそれがある。

この点、上記構成１によれば、ユニット内蔵部の静電容量が、プラズマジェット点火プラグの静電容量以上とされている。従って、静電容量部の充電に時間を要することとなり、静電容量部の充電が完了した時点において、容量放電を途切れやすくすることができる（すなわち、静電容量部の充電が完了し、電圧印加部や静電容量部からの電流が間隙側へと流れ得る状態となったときには、間隙の抵抗値がより確実に元に戻ることとなる）。このため、電圧印加部や静電容量部からの電流が間隙に流れ込み、誘導放電が生じてしまうという事態をより確実に防止することができ、プラズマの生成効率をより一層向上させることができる。

また、構成１によれば、ユニット内蔵部及び導通部の周囲には、静電容量部の他端側と同様に接地状態にあるシールド部が配置されている。従って、シールド部がノイズシールドとして機能することとなり、静電容量部に蓄えられた電荷が点火プラグに流れ込む際に発生するノイズの外部への放出をより確実に防止することができる。

さらに、構成１によれば、シールド部と導通部との間の静電容量が２５ｐＦ以下とされている。従って、シールド部と導通部との間に蓄えられた電荷が点火プラグへと流れ込む際に発生するノイズを十分に小さくすることができる。その結果、シールド部を設けることによるノイズの抑制効果をより確実に発揮させることができる。

構成２．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１において、前記静電容量部は、前記プラズマジェット点火プラグと前記電圧印加部との間に電気的に接続されるコンデンサを有することを特徴とする。

上記構成２によれば、静電容量部の静電容量をより確実に、かつ、より容易に増大させることができ、上記構成１等の作用効果をより確実に発揮させることができる。

構成３．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１又は２において、前記静電容量部の静電容量が５００ｐＦ以下であることを特徴とする。

上記構成３によれば、静電容量部に充電された電荷が放出される際の放電エネルギーを十分に小さなものとすることができる。従って、放電に伴う中心電極の溶損等を抑制することができ、耐久性の向上を図ることができる。その結果、上述した優れた着火性を長期間に亘って維持することができる。

構成４．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記静電容量部から前記中心電極の先端までの電流経路の抵抗値が５００Ω以下であることを特徴とする。

静電容量部から中心電極の先端までの電流経路の抵抗値が過度に大きいと、点火プラグに蓄えられた電荷が間隙に流れ込んでから極端に遅れて、静電容量部に蓄えられた電荷が間隙に流れ込んでしまうおそれがある。この場合には、点火プラグの電荷のみで容量放電が生じ、静電容量部の電荷により誘導放電が生じてしまうことがあり、容量放電で流れる電流が減少してしまうおそれがある。

この点、上記構成４によれば、静電容量部から中心電極の先端までの電流経路の抵抗値が５００Ω以下とされている。従って、点火プラグに蓄えられた電荷が間隙に流れ込んでからさほど遅れることなく、静電容量部に蓄えられた電荷が間隙に流れ込むこととなる。従って、点火プラグに蓄えられた電荷と、静電容量部に蓄えられた電荷との双方による容量放電をより確実に生じさせることができる。その結果、容量放電で流れる電流をより確実に増大させることができ、プラズマ生成効率の更なる向上を図ることができる。

構成５．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記静電容量部から前記中心電極の先端までの電流経路の抵抗値が１Ω以上であることを特徴とする。

上述のように、容量放電で流れる電流を増大させるためには、静電容量部から中心電極の先端までの電流経路の抵抗値を小さくすることが好ましいが、前記抵抗値を過度に小さくしてしまうと、点火プラグ及び静電容量部から間隙に対する電力の投入時間が極端に短くなってしまい、プラズマの噴出速度が極端に増大してしまうおそれがある。この場合には、プラズマの熱を混合気へと伝えることが難しくなってしまい、着火性を十分に向上させることができないおそれがある。

この点、上記構成５によれば、前記電流経路の抵抗値が１Ω以上とされている。従って、プラズマの噴出速度の極端な増大を抑制することができ、混合気に対してプラズマの熱を効率よく伝達することができる。その結果、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。

構成６．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記間隙の絶縁破壊電圧をＶ（Ｖ）とし、前記静電容量部の静電容量と前記プラズマジェット点火プラグの静電容量との合計をＣ（Ｆ）とし、前記電圧印加部から前記間隙に対する供給エネルギーをＥ（Ｊ）としたとき、０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．８を満たすことを特徴とする。

上記構成６によれば、静電容量部及び点火プラグに蓄えられ得る電力量（０．５×Ｃ×Ｖ²）が、電圧印加部からの供給エネルギーの０．８倍以下と十分に小さくなるように設定されている。従って、点火プラグに十分な電荷を充電させることができ、容量放電をより確実に発生させることができる。その結果、上述した着火性の向上効果を一層確実に発揮させることができる。

構成７．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記間隙の絶縁破壊電圧をＶ（Ｖ）とし、前記静電容量部の静電容量と前記プラズマジェット点火プラグの静電容量との合計をＣ（Ｆ）とし、前記電圧印加部から前記間隙に対する供給エネルギーをＥ（Ｊ）としたとき、Ｅ×０．０５≦０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．３を満たすことを特徴とする。

上記構成７によれば、静電容量部及び点火プラグに蓄えられ得る電力量（０．５×Ｃ×Ｖ²）が、電圧印加部の供給エネルギーの０．０５倍以上０．３倍以下とされている。従って、１回当たりの供給エネルギーによって、容量放電をより確実に複数回（３回〜２０回程度）発生させることができ、プラズマの生成効率を一層効果的に向上させることができる。その結果、着火性の更なる向上を図ることができる。

構成８．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記静電容量部は、自身の静電容量を変更可能な可変コンデンサを備え、
前記間隙の絶縁破壊電圧に基づいて、前記可変コンデンサの静電容量を制御可能な制御部を備えることを特徴とする。

燃焼装置の運転条件や間隙の拡大等による間隙の絶縁破壊電圧の変動に伴って、容量放電に要するエネルギーは変動するところ、上記構成８によれば、絶縁破壊電圧に基づいて、可変コンデンサひいては静電容量部の静電容量を変更可能に構成されている。従って、絶縁破壊電圧の変動に対応して、例えば、上記構成６や構成７を満たすように静電容量部の静電容量を変更することで、絶縁破壊電圧の変動が生じた場合であっても上記構成６等による作用効果をより確実に発揮させることができる。

構成９．上記構成１乃至８のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置において、前記静電容量部へ流れ込む電流が、間欠的に前記間隙側へと流れることを特徴とする。

構成１０．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１乃至９のいずれかにおいて、前記ユニット内蔵部は、絶縁物からなる被覆部で覆われることを特徴とする。

上記構成１０によれば、ユニット内蔵部が絶縁物からなる被覆部で覆われている。従って、粉塵や水滴等の付着に伴うユニット内蔵部の絶縁性の低下を抑制することができ、ユニット内蔵部からの電流のリークをより確実に防止することができる。その結果、ユニット内蔵部（静電容量部）から点火プラグに対して供給されるエネルギーの損失を効果的に抑制することができ、着火性をより一層向上させることができる。

構成１１．本構成のプラズマジェット点火プラグの点火装置は、上記構成１乃至１０のいずれかにおいて、前記静電容量部の一端側は前記導通部に接続されるとともに、前記静電容量部の一端側と前記導通部との接続部は、前記導通部のうち前記プラズマジェット点火プラグに接続される側の端部の近傍に設けられ、
前記導通部のうち前記プラグコードが接続される側の端部と前記接続部との間には、抵抗値が５００Ω以上の抵抗が介在されることを特徴とする。

尚、「接続部が、導通部のうちプラズマジェット点火プラグ側の端部の近傍に設けられる」とあるのは、導通部のコード接続側の端部と点火プラグ接続側の端部との中間よりも点火プラグ接続側の端部側に、接続部が設けられることをいう。

上記構成１１によれば、導通部及び静電容量部の接続部と、導通部のプラグコード側の端部との間には、５００Ω以上の抵抗値を有する抵抗が介在されている。従って、容量放電に伴い点火プラグで発生したノイズが、上流側（電圧印加部側）へと伝わってしまうことを抑制でき、ノイズ抑制効果をより高めることができる。また、抵抗の存在により、当該抵抗よりも上流側に位置する導通部とシールド部との間に蓄えられた電荷の点火プラグに対する流れ込みを防止することができる。その結果、ノイズ抑制効果をより一層向上させることができる。

また、上記構成１１によれば、接続部が導通部の点火プラグ側端部の近傍に設けられており、ひいては前記抵抗を点火プラグの近傍に設けることができるようになっている。抵抗を点火プラグの近傍に設けることで、導通部とシールド部との間に蓄えられた電荷の大半の点火プラグに対する流れ込みを防止することができ、その結果、ノイズ抑制効果の更なる向上を図ることができる。

併せて、抵抗は、導通部のうち静電容量部との接続部よりも上流側に設けられている（すなわち、静電容量部から点火プラグに対する電力の供給経路上に前記抵抗が配設されていない）ため、抵抗の存在により、静電容量部から点火プラグに対するエネルギー投入に支障が生じてしまうという事態を防止することができる。

点火装置の概略構成を示すブロック図である。 点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 プラグキャップユニット等の構成を示す拡大断面模式図である。 （ａ）は、間隙の電位差を示す波形図であり、（ｂ）は、間隙を流れる電流を示す波形図である。 （ａ）は、誘導放電が生じた場合の放電波形の例を示す波形図であり、（ｂ）は、誘導放電が生じない場合の放電波形の例を示す波形図である。 容量比率と誘導放電発生率との関係を示すグラフである。 抵抗値Ｒと誘導放電発生率との関係を示すグラフである。 抵抗値Ｒと限界空燃比との関係を示すグラフである。 静電容量部の静電容量と耐久時間との関係を示すグラフである。 エネルギー比と失火率との関係を示すグラフである。 エネルギー比と限界空燃比との関係を示すグラフである。 シールド部と導通部との間の静電容量を変更したサンプルにおける、ノイズ評価試験の試験結果を示すグラフである。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、プラズマジェット点火プラグ（以下、「点火プラグ」と称す）１と、電圧印加部３１と、静電容量部４１とを有する点火装置１０１の概略構成を示すブロック図である。尚、図１では、点火プラグ１を１つのみ示しているが、内燃機関ＥＮには複数の気筒が設けられており、各気筒に対応して点火プラグ１が設けられている。そして、各点火プラグ１ごとに電圧印加部３１や静電容量部４１が設けられている。

まず、点火装置１０１の説明に先立って、点火プラグ１の概略構成を説明する。

図２は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図２では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

点火プラグ１は、筒状をなす絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅や銅合金等からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金〔例えば、インコネル（商標名）６００や６０１等〕からなる外層５Ｂを備えている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端が絶縁碍子２の先端面よりも後端側に配置されている。加えて、中心電極５のうち、その先端から軸線ＣＬ１方向後端側に少なくとも０．３ｍｍまでの部位には、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金により形成された電極チップ５Ｃが設けられている。

また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、中心電極５と端子電極６との間には、円柱状のガラスシール部９が配設されている。当該ガラスシール部９により、中心電極５と端子電極６とがそれぞれ電気的に接続されるとともに、中心電極５及び端子電極６が絶縁碍子２に固定されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。併せて、主体金具３の先端部外周には、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて突出するように形成された環状の係合部２１が形成されており、当該係合部２１に対して後述する接地電極２７が接合されている。尚、絶縁碍子２を挟んで対向する中心電極５及び主体金具３は、いわばコンデンサのように電荷を蓄えることが可能な構成となっており、点火プラグ１は、中心電極５と主体金具３との対向面積や絶縁碍子２の素材等に応じた静電容量を有している。

また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２２が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２２に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２２間には、円環状の板パッキン２３が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２４，２５が介在され、リング部材２４，２５間にはタルク（滑石）２６の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２３、リング部材２４，２５及びタルク２６を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部には、絶縁碍子２の先端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置し、円板状をなす接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７は、前記主体金具３の係合部２１に係合された状態で、自身の外周部分が前記係合部２１に対して溶接されることで主体金具３に接合されている。尚、本実施形態において、接地電極２７は、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ，Ｎｉ、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金により構成されている。

加えて、接地電極２７は、自身の中央に板厚方向に貫通する貫通孔２７Ｈを有している。そして、軸孔４の内周面と中心電極５の先端面とにより形成され、先端側に向けて開口する円柱状の空間であるキャビティ部２８が、前記貫通孔２７Ｈを介して外部へと連通されている。

上述した点火プラグ１においては、中心電極５と接地電極２７との間に形成された間隙２９に電力を投入することで、キャビティ部２８にプラズマを発生させ、貫通孔２７Ｈからプラズマを噴出させるようになっている。そこで次に、点火プラグ１の前記間隙２９に対して電力を供給する前記電圧印加部３１、及び、静電容量部４１の構成について説明する。

図１に示すように、電圧印加部３１は、一次コイル３２、二次コイル３３、コア３４、及び、イグナイタ３５を備えている。

一次コイル３２は、前記コア３４を中心に巻回されており、その一端が電力供給用のバッテリＶＡに接続されるとともに、その他端がイグナイタ３５に接続されている。また、二次コイル３３は、前記コア３４を中心に巻回されており、その一端が一次コイル３２及びバッテリＶＡ間に接続されるとともに、その他端が点火プラグ１の端子電極６に接続されている。

加えて、イグナイタ３５は、所定のトランジスタにより形成されており、図示しない所定の電子制御装置（ＥＣＵ）から入力される通電信号に応じて、バッテリＶＡから一次コイル３２に対する電力の供給及び供給停止を切り替える。点火プラグ１に高電圧を印加する場合には、バッテリＶＡから一次コイル３２に電流を流し、前記コア３４の周囲に磁界を形成した上で、ＥＣＵからの通電信号をオンからオフに切り替えることで、バッテリＶＡから一次コイル３２に対する電流を停止する。電流の停止により、前記コア３４の磁界が変化し、自己誘電作用によって一次コイル３２に一次電圧が生じるとともに、二次コイル３３に負極性の高電圧（数〜数十ｋＶ）が発生する。この高電圧が点火プラグ１（端子電極６）に印加されることで、間隙２９において火花放電が発生する。

加えて、電圧印加部３１から間隙２９に対する供給エネルギーＥ（Ｊ）は、間隙２９の絶縁破壊電圧（間隙２９で火花放電を生じさせるために必要な電圧）をＶ（Ｖ）とし、後述する静電容量部４１の静電容量と点火プラグ１の静電容量との合計をＣ（Ｆ）としたとき、Ｅ×０．０５≦０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．８（本実施形態では、Ｅ×０．０５≦０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．３）を満たすように構成されている。

前記静電容量部４１は、電圧印加部３１（二次コイル３３）から供給される電力が充電されるとともに、充電された電力を点火プラグ１の間隙２９に供給するものであり、通電コード４２，４３と、コンデンサ４４とを備えている。

通電コード４２，４３は、導電性金属からなる導線（図示せず）が絶縁性材料からなる絶縁被膜（図示せず）に覆われて構成されたものである。通電コード４２は、自身の一端が点火プラグ１と二次コイル３３との間に接続され、自身の他端がコンデンサ４４に接続されている。また、通電コード４３は、自身の一端がコンデンサ４４に接続され、自身の他端が接地されている。すなわち、静電容量部４１は、点火プラグ１と並列に接続されている。尚、通電コード４２，４３は、それぞれ微小の静電容量を有している。

コンデンサ４４は、通電コード４２，４３の間に配置されており、自身の静電容量を変更可能な可変コンデンサにより構成されている。また、コンデンサ４４の静電容量は、制御部４５によって制御されている。制御部４５は、前記間隙２９の絶縁破壊電圧を測定し、測定された絶縁破壊電圧に基づいて、コンデンサ４４の静電容量を調節するものである。具体的には、制御部４５は、絶縁破壊電圧の増減に合わせて、コンデンサ４４の静電容量を増減させる（例えば、絶縁破壊電圧が増大した場合には、コンデンサ４４の静電容量を減少させる）ように設定されている。尚、絶縁破壊電圧は、内燃機関ＥＮの運転条件や間隙２９の大きさ等の要因により変動し、例えば、中心電極５が消耗し、間隙２９の大きさが増大すると、絶縁破壊電圧は増大する。

さらに、本実施形態では、静電容量部４１の静電容量（通電コード４２，４３の静電容量とコンデンサ４４の静電容量との和）が、点火プラグ１の静電容量以上となるように構成されている。尚、静電容量部４１の静電容量は、コンデンサ４４の静電容量等を調節することで変更可能であり、点火プラグ１の静電容量は、中心電極５と主体金具３との対向面積や両者間の距離、絶縁碍子２を構成する材料（絶縁碍子２の比誘電率）を調節することで変更可能である。

また、上述のように静電容量部４１の静電容量が点火プラグ１の静電容量以上とされている一方で、静電容量部４１の静電容量は５００ｐＦ以下とされている。

さらに、静電容量部４１から中心電極５の先端までの電流経路の抵抗値Ｒが１Ω以上５００Ω以下（より好ましくは、１Ω以上５０Ω以下）とされている。
尚、本実施形態において、点火装置１０１は、制御部４５を有するとともに、コンデンサ４４が可変コンデンサにより構成されているが、制御部４５を設けることなく、コンデンサ４４が一定の静電容量を有するように構成してもよい。

また、図３に示すように、点火装置１０１が、点火プラグ１に接続されるプラグキャップユニット５１を備えることとしてもよい。ここで、プラグキャップユニット５１は、電圧印加部３１（二次コイル３３）からの電圧が加わるプラグコードＰＣと、点火プラグ１とを電気的に接続する導通部５２とを有している。そして、静電容量部４１は、点火プラグ１の静電容量以上の静電容量を有し、プラグキャップ５１に内蔵されるユニット内蔵部４６を備えるように構成されている（本実施形態では、静電容量部４１全体がプラグキャップユニット５１内に配置されており、静電容量部４１がユニット内蔵部４６を構成している）。加えて、ユニット内蔵部４６（静電容量部４１）の一端側（通電コード４２）は、導通部５２に接続されている。尚、静電容量部４１の一部のみをプラグキャップユニット５１内に配置し、静電容量部４１の一部がユニット内蔵部４６を構成することとしてもよい。

さらに、プラグキャップユニット５１は、それぞれ真鍮等の導電性金属からなり、点火プラグ１の端子電極６が接続されるコネクタ部５３と、プラグコードＰＣが接続されるコード接続部５４とを備えている。さらに、プラグキャップ５１の内部には、絶縁物（例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の絶縁性ゴムや、フッ素樹脂等の絶縁性樹脂など）により形成され、内部に空間を有する被覆部５５が設けられている。そして、ユニット内蔵部４６は被覆部５５で覆われており、ユニット内蔵部４６が配置される被覆部５５の内部空間は、ほぼ密閉された状態となっている。

加えて、プラグキャップユニット５１の外周には、導電性材料（比電気抵抗が１０μΩ・ｃｍ以下のものをいい、例えば、銅やアルミ、鉄等の導電性金属や導電性樹脂などが挙げられる）からなる筒状のシールド部５６が設けられており、当該シールド部５６は、導通部５２やユニット内蔵部４６の周囲に配置されている。また、シールド部５６は接地されており、ユニット内蔵部４６（静電容量部４１）の他端側（通電コード４３）はシールド部５６に接続されることで接地された状態となっている。尚、シールド部５６を介してユニット内蔵部４６の他端側を接地させることなく、ユニット内蔵部４６を直接接地させてもよい。また、通電コード４３を接地させるとともに、当該通電コード４３にシールド部５６を接続することで、通電コード４３を介してユニット内蔵部４６を接地させてもよい。

さらに、シールド部５６と導通部５２との間の静電容量が２５ｐＦ以下となるように、シールド部５６と導通部５２との間の距離や両者の対向面積、被覆部５５の比誘電率などが設定されている。

併せて、静電容量部４１の一端側と導通部５２との接続部５７は、導通部５２のうち点火プラグ１に接続される側の端部（すなわちコネクタ部５３）の近傍に設けられている。加えて、導通部５２のうち、プラグコードＰＣが接続される側の端部（すなわちコード接続部５４）と接続部５７との間には、５００Ω以上の抵抗値を有する抵抗５８が介在されている。尚、「接続部５７が、導通部５２のうち点火プラグ１に接続される側の端部の近傍に設けられる」とあるのは、導通部５２の中間よりも点火プラグ１（コネクタ部５３）側に、接続部５７が設けられることをいう。また、本実施形態では、前記抵抗５８もコネクタ部５３側に設けられており、具体的には、前記導通部５２の中間よりもコネクタ部５３側に抵抗５８が配置されている。

次いで、上述した点火装置１０１の動作について説明する。まず、所定の着火タイミングにてＥＣＵからイグナイタ３５に対する通電信号をオフとすることで、電圧印加部３１の二次コイル３３で負極性の高電圧を発生させ、電圧印加部３１から間隙２９側に電気エネルギーを供給する（尚、電気エネルギーは、一定時間の間、継続して供給される）。これにより、図４（ａ）に示すように、点火プラグ１及び静電容量部４１に電荷が充電されていき、間隙２９の電位差が増大していく。そして、間隙２９の電位差が、間隙２９の絶縁破壊電圧を上回ると、点火プラグ１に充電された電荷が間隙２９に流れ込むとともに、静電容量部４１に充電された電荷が若干遅れて間隙２９に流れ込む。その結果、図４（ｂ）に示すように、間隙２９で容量放電が生じて、間隙２９に大電流が流れる（このとき、電圧印加部３１と点火プラグ１との間にダイオードが存在していないため、共振が生じる）。容量放電が生じると、間隙２９の抵抗値が極めて小さなものとなるため、電圧印加部３１から間隙２９へと電流が流れ込みやすい状態となるが、点火プラグ１と並列に静電容量部４１が設けられているため、電圧印加部３１からの電流は、静電容量部４１へと流れ込み、静電容量部４１の充電に用いられることとなる。また、静電容量部４１の静電容量は、点火プラグ１の静電容量以上とされているため、容量放電後の電圧印加部３１から供給される電荷は静電容量部４１だけでなく、点火プラグ１の静電容量や間隙２９にも流れ込むものの、間隙２９に流れ込む電荷が減るため放電経路を維持できなくなり、間隙２９の抵抗値が増大し、再び初期状態に戻り、静電容量部４１と点火プラグ１との充電のみになる。従って、静電容量部４１の充電が完了した段階では、間隙２９の抵抗値は容量放電前と同程度に増大することとなり、電圧印加部３１や静電容量部４１からの電流により誘導放電が発生してしまうことが抑制され、その結果、容量放電のみが生じる。さらに、０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．３を満たすように構成されているため、電圧印加部３１から継続して供給されている電気エネルギーにより、点火プラグ１及び静電容量部４１に再度電荷が充電される。そして、間隙２９の電位差が、間隙２９の絶縁破壊電圧を上回った段階で間隙２９にて容量放電が生じ、次いで、点火プラグ１及び静電容量部４１へと充電されることが、電圧印加部３１から電気エネルギーが供給されている間、繰り返し行われる。尚、放電が繰り返し行われ、中心電極５が消耗した場合など、絶縁破壊電圧が変動した際には、制御部４５により、Ｅ×０．０５≦０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．３を満たすように、コンデンサ４４の静電容量が調節される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、間隙２９の電位差が間隙２９の絶縁破壊電圧を上回ったときに、間隙２９に対して点火プラグ１に蓄えられた電荷に加えて、静電容量部４１に蓄えられた電荷が流れ込み、容量放電を生じさせる。従って、容量放電で流れる電流を増大させることができ、プラズマの生成効率を向上させることができる。

さらに、容量放電が生じた際には間隙２９の抵抗値が低下するため、電圧印加部３１から間隙２９に電流が流れ込み、誘導放電が生じてしまうことが懸念されるが、本実施形態によれば、静電容量部４１の充電のために、電圧印加部３１からの電流は静電容量部４１へと流れ込むこととなる。従って、従前、誘導放電に用いられていたエネルギーを、容量放電に用いられる静電容量部４１のエネルギーとすることができる。その結果、エネルギー効率の低下を抑制することができ、プラズマ生成効率を一層向上させることができる。

加えて、電力を投入するための装置や電圧印加部等への電流の流入を防止するためのダイオードを設ける必要がなくなり、また、ダイオードが不要となるため、ダイオードの存在によって間隙２９への投入エネルギーが減少してしまうという事態を防止することができる。

以上のように、本実施形態によれば、電力投入用の装置やダイオードを省略することができ、また、電力投入用の装置を省略しても、静電容量部４１の存在やダイオードを省略した構成により、プラズマの生成効率を効果的に向上させることができる。その結果、生産コストの大幅な低減を図りつつ、優れた着火性を実現することができる。

加えて、静電容量部４１の静電容量が、点火プラグ１の静電容量以上とされているため、静電容量部４１の充電が完了した時点において、容量放電を途切れやすくすることができる（すなわち、静電容量部４１の充電が完了し、電圧印加部３１や静電容量部４１からの電流が間隙２９側へと流れ得る状態となったときには、間隙２９の抵抗値がより確実に元に戻ることとなる）。このため、電圧印加部３１や静電容量部４１からの電流が間隙２９に流れ込み、誘導放電が生じてしまうという事態をより確実に防止することができ、プラズマの生成効率をより一層向上させることができる。

併せて、静電容量部４１の静電容量が５００ｐＦ以下とされているため、静電容量部４１に充電された電荷が放出される際の放電エネルギーを十分に小さなものとできる。従って、放電に伴う中心電極５の消耗等を抑制することができ、耐久性の向上を図ることができる。

また、静電容量部４１から中心電極５の先端までの電流経路の抵抗値Ｒが５００Ω以下とされているため、点火プラグ１に蓄えられた電荷が間隙２９に流れ込んでからさほど遅れることなく、静電容量部４１に蓄えられた電荷が間隙２９に流れ込むこととなる。従って、点火プラグ１に蓄えられた電荷と、静電容量部４１に蓄えられた電荷との双方による容量放電をより確実に生じさせることができる。その結果、容量放電で流れる電流をより確実に増大させることができ、プラズマ生成効率の更なる向上を図ることができる。

さらに、前記電流経路の抵抗値が１Ω以上とされているため、プラズマの噴出速度の極端な増大を抑制することができ、混合気に対してプラズマの熱を効率よく伝達することができる。その結果、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。

加えて、静電容量部４１及び点火プラグ１に蓄えられ得る電力量（０．５×Ｃ×Ｖ²）が、電圧印加部３１の供給エネルギーＥの０．０５倍以上０．３倍以下とされている。従って、１回当たりの供給エネルギーによって、容量放電をより確実に複数回（３回〜２０回程度）発生させることができる。その結果、プラズマの生成効率を一層効果的に向上させることができ、着火性の更なる向上を図ることができる。

また、制御部４５により、コンデンサ４４の静電容量を調節可能に構成されているため、内燃機関ＥＮの運転条件や間隙２９の大きさに関わらず、静電容量部４１に蓄えられ得る電力量を電圧印加部３１からの供給エネルギーＥよりも十分に小さくすることができる。そのため、容量放電をより確実に発生させることができ、失火の発生を防止することができる。また、電圧印加部３１からの１回当たりの供給エネルギーＥにより複数回の容量放電をより確実に発生させることができ、着火性をさらに向上させることができる。

さらに、プラグキャップユニット５１内に静電容量部４１（ユニット内蔵部４６）を設けるとともに、ユニット内蔵部４６を絶縁物からなる被覆部５５で覆うことで、粉塵や水滴等の付着に伴うユニット内蔵部４６の絶縁性の低下を抑制することができる。その結果、ユニット内蔵部４６からの電流のリークをより確実に防止することができ、点火プラグ１に対して供給されるエネルギーの損失を効果的に抑制することができる。

加えて、ユニット内蔵部４６及び導通部５２の周囲にシールド部５６を配置することで、静電容量部４１に蓄えられた電荷が点火プラグ１に流れ込む際に発生するノイズの外部への放出をより確実に防止することができる。

また、シールド部５６と導通部５２との間の静電容量を２５ｐＦ以下とすることで、シールド部５６と導通部５２との間に蓄えられた電荷が点火プラグ１へと流れ込む際に発生するノイズを十分に小さくすることができる。その結果、シールド部５６を設けることによるノイズの抑制効果をより確実に発揮させることができる。

さらに、導通部５２及び静電容量部４１の接続部５７と、導通部５２のプラグコード側の端部との間に抵抗５８を設けることで、容量放電に伴い点火プラグ１で発生したノイズが上流側（電圧印加部３１側）へと伝わってしまうことを抑制でき、ノイズ抑制効果をより高めることができる。また、点火プラグ１の近傍に設けられた抵抗５８の存在により、導通部５２とシールド部５６との間に蓄えられた電荷の大半の点火プラグ１に対する流入を防止することができ、その結果、ノイズ抑制効果の更なる向上を図ることができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、点火プラグの静電容量を１０ｐＦ、１５ｐＦ、又は、２０ｐＦとした上で、静電容量部の静電容量を種々変更した点火装置のサンプルを複数作製し、各サンプルについて誘導放電測定試験を行った。誘導放電測定試験の概要は次の通りである。すなわち、点火プラグの間隙の電圧を測定しつつ、間隙にて１００回の火花放電を発生させた。ここで、例えば、図５（ａ）に示すように、絶縁破壊から５μｓの間に間隙の電圧が−１ｋＶを下回らない場合には、容量放電に続いて誘導放電が発生しているものと判定し、例えば、図５（ｂ）に示すように、絶縁破壊から５μｓの間に間隙の電圧が−１ｋＶを下回った場合には、誘導放電が発生していないものと判定した。そして、１００回の火花放電中に発生した誘導放電の回数の割合（誘導放電発生率）を算出した。図６に、点火プラグの静電容量に対する静電容量部の静電容量の割合（容量比率）と、誘導放電発生率との関係を表すグラフを示す。尚、図６においては、点火プラグの静電容量を１０ｐＦとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、点火プラグの静電容量を１５ｐＦとしたサンプルの試験結果を三角で示し、点火プラグの静電容量を２０ｐＦとしたサンプルの試験結果を四角で示す。また、容量比率が０とあるのは、静電容量部を設けなかったことを意味する。加えて、各サンプルともに、コンデンサから中心電極の先端までの抵抗を５Ωとし、電圧印加部としてＣＤＩを用いた。尚、点火プラグの静電容量は、絶縁碍子の構成材料や主体金具及び中心電極の対向面積等を調節することで変更し、静電容量部の静電容量は、コンデンサの静電容量を調節することで変更した。

図６に示すように、容量比率を１．０以上とした（つまり、静電容量部の静電容量を点火プラグの静電容量以上とした）サンプルは、誘導放電発生率が０％となり、供給エネルギーが非常に効率よく容量放電に使用されていることが明らかとなった。これは、静電容量部の充電に時間を要することとなったため、静電容量部の充電が完了した時点では、容量放電が途切れることとなり、ひいては容量放電に続く形で電圧印加部等からの電流が間隙へと流れ込んでしまうという事態が防止されたためであると考えられる。

上記試験の結果より、電圧印加部からの供給エネルギーが効率的に容量放電の発生用に利用されるようにして、プラズマ生成効率の向上を図るためには、静電容量部の静電容量を点火プラグの静電容量以上とすることが好ましいといえる。

次に、静電容量部から中心電極の先端までの抵抗値Ｒ（Ω）を種々変更した点火装置のサンプルを複数作製し、各サンプルについて上述の誘導放電測定試験を行った。図７に、抵抗値Ｒと、誘導放電発生率との関係を表すグラフを示す。尚、当該試験においては、静電容量部の静電容量を１００ｐＦとし、静電容量部の静電容量が点火プラグの静電容量以上となるように設定した。

図７に示すように、抵抗値Ｒを５００Ω以下としたサンプルは、誘導放電発生率が十分に小さなものとなり、供給エネルギーが効率的に容量放電の発生のために利用されていることが分かった。これは、点火プラグに蓄えられた電荷が間隙に流れ込んでからさほど遅れることなく、静電容量部に蓄えられた電荷が間隙に流れ込むこととなり、コンデンサの電荷がより確実に容量放電のために用いられたためであると考えられる。また特に、抵抗値Ｒを５０Ω以下とすることで、誘導放電の発生を極めて効果的に抑制できることが確認された。

上記試験の結果より、電圧印加部からの供給エネルギーがより効率的に容量放電の発生用に利用されるようして、着火性の更なる向上を図るという観点から、静電容量部から中心電極までの導電経路の抵抗値Ｒを５００Ω以下とすることが好ましく、抵抗値Ｒを５０Ω以下とすることがより好ましいといえる。

次いで、前記抵抗値Ｒを種々変更した点火装置のサンプルについて、着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルの点火プラグを排気量２．０Ｌ、４気筒エンジンに取付けた上で、点火タイミングをＭＢＴ（最適点火位置）として回転数１６００ｒｐｍでエンジンを動作させた。そして、空燃比を徐々に増大（燃料を薄く）させつつ、各空燃比ごとにエンジントルクの変動率を測定し、エンジントルクの変動率が５％を上回ったときの空燃比を限界空燃比として特定した。尚、限界空燃比が大きいほど、着火性に優れることを意味する。図８に、当該試験の試験結果を示す。尚、当該試験においては、静電容量部の静電容量を１００ｐＦとし、静電容量部の静電容量が点火プラグの静電容量以上となるように設定した。

図８に示すように、抵抗値Ｒを１Ω未満としたサンプルは、着火性が低下してしまうことが明らかとなった。これは、抵抗値Ｒを過度に小さくしたことで、点火プラグ及び静電容量部から間隙に対する電力の投入時間が極端に短くなってしまい、その結果、プラズマの噴出速度の著しい増大を招き、プラズマの熱が混合気へと十分に伝達されなくなってしまったためであると考えられる。

これに対して、抵抗値Ｒを１Ω以上としたサンプルは、優れた着火性を実現できることが確認された。

上記試験の結果より、着火性をより確実に向上させるためには、抵抗値Ｒを１Ω以上とすることが好ましいといえる。

次に、静電容量部の静電容量を種々変更した点火装置のサンプルについて、耐久性評価試験を行った。耐久性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルの点火プラグを所定のチャンバーに取付けた上で、チャンバー内の圧力を０．４ＭＰａ、チャンバー内の雰囲気を標準ガス雰囲気とし、印加電圧の周波数を６０Ｈｚとして（すなわち、毎分３６００回の割合で）点火プラグを放電させた。そして、放電の開始から中心電極の消耗体積が１ｍｍ³に到達するまでの時間（耐久時間）を測定した。図９に、当該試験の試験結果を示す。尚、電圧印加部から間隙に対する供給エネルギーＥを７０ｍＪとし、中心電極の先端部にＷからなる電極チップを設けた。

図９に示すように、静電容量部の静電容量を５００ｐＦよりも大きくした場合には、中心電極の消耗が急激に進んでしまうことが明らかとなった。これは、火花放電の際の放電エネルギーが増大してしまい、中心電極に溶損等が生じやすくなってしまったことによると考えられる。

これに対して、静電容量部の静電容量を５００ｐＦ以下とした場合には、耐久時間が約４００時間と十分に長いものとなり、耐久性に優れることが確認された。

上記試験の結果より、耐久性を向上させ、優れた着火性を長期間に亘って維持するという観点から、静電容量部の静電容量を５００ｐＦ以下とすることが好ましいといえる。

次に、電圧印加部から間隙に対する供給エネルギーＥを７０ｍＪとした上で、間隙の絶縁破壊電圧Ｖ（Ｖ）と、静電容量部の静電容量及び点火プラグの静電容量の合計Ｃ（Ｆ）とを調節することにより、（０．５×Ｃ×Ｖ²）／Ｅの値（エネルギー比）を種々変更した点火装置のサンプルを用意し、各サンプルについて失火率測定試験を行った。失火率測定試験の概要は次の通りである。すなわち、電圧印加部から間隙に対して電気エネルギーを１００回供給するとともに、電気エネルギーを供給した際の放電波形（間隙の電圧）を観察し、失火波形（正常時よりも電圧の減衰時間が長い波形）が発生した割合（失火率）を計測した。図１０に、当該試験の試験結果を示す。

図１０に示すように、エネルギー比を０．８以下とした（つまり、０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．８とした）サンプルは、失火波形が確認されることなく、火花放電をより確実に発生可能となることが分かった。これは、電圧印加部の供給エネルギーに対して、静電容量部及び点火プラグに蓄えられ得る電気量を十分に小さくしたことで、点火プラグに十分な電荷を充電させることができたためであると考えられる。

上記試験の結果より、失火を抑制し、着火性の向上効果をより確実に発揮させるためには、０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．８を満たすように、電圧印加部の供給エネルギーＥや静電容量部の静電容量等を調節することが好ましいといえる。

次いで、上述したエネルギー比を種々変更した点火装置のサンプルについて、上述した着火性評価試験を行った。図１１に、当該試験の試験結果を示す。尚、静電容量部を具備しないサンプルについて着火性評価試験を行ったところ、限界空燃比は１７．５であった。

図１１に示すように、各サンプルともに、静電容量部を具備しないサンプルと比較して優れた着火性を有していたが、特にエネルギー比を０．０５以上０．３以下とした（つまり、Ｅ×０．０５≦０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．３とした）サンプルは、着火性に極めて優れることが明らかとなった。これは、エネルギー比を０．０５〜０．３としたことで、電圧印加部からの１回当たりの供給エネルギーによって複数回の容量放電を発生させることができ、ひいてはプラズマの生成効率がより向上したためであると考えられる。

上記試験の結果より、着火性のより一層の向上を図るべく、Ｅ×０．０５≦０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．３を満たすように、電圧印加部の供給エネルギーＥや静電容量部の静電容量等を調節することが好ましいといえる。

次いで、プラグキャップユニットの通電部とシールド部との間の静電容量ＣＸ（ｐＦ）を種々変更した上で、導通部に抵抗値が５００Ωの抵抗を介在させた点火装置のサンプルＡと、前記静電容量ＣＸ（ｐＦ）を種々変更した上で、通電部に抵抗を介在させることなく構成した点火装置のサンプルＢとを作製し、各サンプルについてノイズ評価試験を行った。ノイズ評価試験の概要は次の通りである。すなわち、所定のＥＭＩ測定装置（ＳＣＨＡＦＦＮＥＲ社製、ＧＴＥＭ−ＬＴ ５５０）を用いて、測定範囲３０〜１０００ＭＨｚで点火プラグを放電させ、その際に発生したノイズ強度の最大値（最大ノイズ強度）を各サンプルごとに測定した。図１２に、ノイズ評価試験の試験結果を示す。尚、図１２においては、抵抗を設けたサンプルＡの試験結果を丸印で示し、抵抗を設けなかったサンプルＢの試験結果を三角で示す。また、各サンプルともに、点火プラグの静電容量を１５ｐＦとし、静電容量部の静電容量を１００ｐＦとした。

図１２に示すように、通電部とシールド部との間の静電容量を２５ｐＦ以下とすることで、優れたノイズ抑制効果を実現できることが明らかとなった。これは、通電部とシールド部との間に蓄えられ得る電荷量が十分に小さくされたことで、容量放電時において、通電部とシールド部との間に蓄えられた電荷が点火プラグに流れ込む際の発生ノイズが小さくなり、その結果、シールド部によるノイズの遮蔽効果が十分に発揮されたためであると考えられる。

また、通電部に抵抗を介在させたサンプルＡは、一層優れたノイズ抑制効果を有することが分かった。これは、抵抗の存在により、抵抗よりも上流側の通電部とシールド部との間に蓄えられた電荷の点火プラグに対する流入や、容量放電に伴い点火プラグで発生したノイズの上流側への伝達が抑制されたことに起因すると考えられる。

上記試験の結果より、優れたノイズ抑制効果を実現すべく、シールド部と導通部との間の静電容量を２５ｐＦ以下としたり、導通部に抵抗を介在させたりすることが好ましいといえる。

尚、導通部のうち静電容量部との接続部よりも下流側（点火プラグ側）に抵抗を設けると、静電容量部から点火プラグに対するエネルギー投入に支障が生じてしまうおそれがある。そのため、抵抗は、導通部のうち接続部よりも上流側に設けることが好ましい。

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

（ａ）上記実施形態では、静電容量部４１は１つのコンデンサ４４を備えているが、静電容量部が並列に接続された２つ以上のコンデンサを有するように構成してもよい。

（ｂ）上記実施形態では、静電容量部４１がコンデンサ４４を備えているが、静電容量部は、点火プラグ１と並列に接続され、静電容量を有するものであればよく、必ずしもコンデンサ４４を備えていなくてもよい。従って、例えば、一端が電圧印加部３１と点火プラグ１との間に接続されるとともに、他端が接地され、静電容量の増大を図るべく十分に長いものとされた通電コードを静電容量部として用いることとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、各点火プラグ１ごとに電圧印加部３１が設けられているが、各点火プラグ１ごとに電圧印加部３１を設けることなく、電圧印加部３１からの電力をディストリビュータを介して各点火プラグ１に供給することとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、接地電極２７がＷやＩｒ等の金属により形成されているが、接地電極２７のうち火花放電に伴い消耗する内周側の部位のみをＷやＩｒ等の金属により形成することとしてもよい。

（ｅ）上記実施形態では、中心電極５の先端部に電極チップ５Ｃが設けられているが、電極チップ５Ｃを設けることなく、中心電極５を構成することとしてもよい。

１…プラズマジェット点火プラグ（点火プラグ）、５…中心電極、２７…接地電極、２８…キャビティ部、２９…間隙、３１…電圧印加部、４１…静電容量部、４４…コンデンサ、４５…制御部、４６…ユニット内蔵部、５１…プラグキャップユニット、５２…導通部、５５…被覆部、５６…シールド部、５７…接続部、５８…抵抗、１０１…プラズマジェット点火プラグの点火装置（点火装置）、ＰＣ…プラグコード。

Claims (11)

1. 中心電極と、接地電極と、前記両電極間に形成された間隙の少なくとも一部の周囲を包囲して放電空間を形成するキャビティ部とを有するプラズマジェット点火プラグと、
   前記間隙に電圧を印加する電圧印加部と
   を備え、単一の前記電圧印加部のみによって前記間隙に電圧が印加されるよう構成されてなるプラズマジェット点火プラグの点火装置であって、
   前記プラズマジェット点火プラグと前記電圧印加部との間に、静電容量を備える静電容量部を前記プラズマジェット点火プラグと並列に備え、
   前記電圧印加部からの電圧が加わるプラグコードと前記プラズマジェット点火プラグとを電気的に接続する導通部を有するとともに、前記プラズマジェット点火プラグに接続されるプラグキャップユニットを備え、
   前記静電容量部は、前記プラズマジェット点火プラグの静電容量以上の静電容量を有し、前記プラグキャップユニットに内蔵されるユニット内蔵部を備え、
   前記静電容量部は、その一端側が前記導通部に接続されるとともに、その他端側が接地されており、
   前記ユニット内蔵部、及び、前記導通部の周囲には、導電性材料からなるシールド部が配置されており、当該シールド部は接地され、
   前記シールド部と前記導通部との間の静電容量が２５ｐＦ以下であることを特徴とするプラズマジェット点火プラグの点火装置。
2. 前記静電容量部は、前記プラズマジェット点火プラグと前記電圧印加部との間に電気的に接続されるコンデンサを有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
3. 前記静電容量部の静電容量が５００ｐＦ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
4. 前記静電容量部から前記中心電極の先端までの電流経路の抵抗値が５００Ω以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
5. 前記静電容量部から前記中心電極の先端までの電流経路の抵抗値が１Ω以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
6. 前記間隙の絶縁破壊電圧をＶ（Ｖ）とし、前記静電容量部の静電容量と前記プラズマジェット点火プラグの静電容量との合計をＣ（Ｆ）とし、前記電圧印加部から前記間隙に対する供給エネルギーをＥ（Ｊ）としたとき、
   ０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．８
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
7. 前記間隙の絶縁破壊電圧をＶ（Ｖ）とし、前記静電容量部の静電容量と前記プラズマジェット点火プラグの静電容量との合計をＣ（Ｆ）とし、前記電圧印加部から前記間隙に対する供給エネルギーをＥ（Ｊ）としたとき、
   Ｅ×０．０５≦０．５×Ｃ×Ｖ²≦Ｅ×０．３
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
8. 前記静電容量部は、自身の静電容量を変更可能な可変コンデンサを備え、
   前記間隙の絶縁破壊電圧に基づいて、前記可変コンデンサの静電容量を制御可能な制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
9. 前記静電容量部へ流れ込む電流が、間欠的に前記間隙側へと流れることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
10. 前記ユニット内蔵部は、絶縁物からなる被覆部で覆われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。
11. 前記静電容量部の一端側は前記導通部に接続されるとともに、前記静電容量部の一端側と前記導通部との接続部は、前記導通部のうち前記プラズマジェット点火プラグに接続される側の端部の近傍に設けられ、
    前記導通部のうち前記プラグコードが接続される側の端部と前記接続部との間には、抵抗値が５００Ω以上の抵抗が介在されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグの点火装置。

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