JP5355217B2 - プラズマ点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火に用いられるプラズマ点火装置の着火性の向上に関するものである。

近年、自動車等の内燃機関においては、燃焼排気中に含まれる、窒素酸化物、二酸化炭素等の環境負荷物質の更なる低減を図るため、更なる燃費の向上、希薄燃焼化が望まれている。
機関の燃焼効率の向上と環境負荷の低減とを同時に実現可能な機関として、機関燃焼室内に高温高圧のプラズマ状態にした気体を噴射して、従来の火花放電による点火プラグでは火炎伝播できないような希薄な混合気を効率的に燃焼させる方法が注目されている。

このようなプラズマ点火装置として、特許文献１には、開口部と該開口部とに対向した底面とをもち軸方向に伸びる断面が円形のチャンバを区画するハウジングと、該ハウジングの表面に設けられ該チャンバの開口部と外部とを連通する外部電極孔を持つ外部電極と、該チャンバの該底面に配設された中心電極と、を有し、該中心電極と該外部電極との間に電圧を印加して該チャンバ内にプラズマを発生させ、該チャンバの開口部からプラズマジェットを噴射する内燃期間用プラズマ点火装置であって、該チャンバの容積が１０ｍｍ^３以下であり、かつ該チャンバの軸方向の長さと内径との長さとのアスペクト比が２以上であることを特徴とする内燃機関用プラズマ点火装置が開示されている。

特許文献１のプラズマ点火装置によれば、チャンバ内で高温高圧のプラズマ状態となった気体が噴射されたときの到達距離を長くし、希薄成層燃焼機関において、混合気中の燃料濃度が相対的に高い部位に到達させることができ、希薄燃料機関における着火性の向上を図ることができると期待された。

ところが、このようなプラズマ点火装置において、高電圧の印加によって放電空間内の絶縁が破壊され、大電流が放電空間内に供給されるのは、１０μｓｅｃ以下と極めて短いので、機関燃焼室内に噴射されたプラズマ状態となった気体が、高エネルギ状態を維持できる時間は極めて短い。
このため、火炎核が成長して機関燃焼室内の混合気に火炎伝播して着火を起こすためには、例えば、２００ｍＪと比較的高いエネルギを供給する必要があった。加えて、このような高いエネルギを供給しながらも、燃焼可能な混合気の希薄化に限界を生じていた。さらに、このような高いエネルギを供給すると、電極の消耗が激しく、プラズマ点火装置としての耐久性、信頼性の向上に限界を生じていた。

さらに、近年、燃料と圧縮空気との混合を良好にすべく、スワール比を高くしたり、過給器混合などにより燃焼室内に強力なタンブル渦を発生させたりすることがなされ、燃焼室内における高ガス流動化が図られている。このため、従来のプラズマ点火装置では、燃焼室内に噴射された火炎核が強力な筒内気流によって吹き飛ばされ、点火に十分な大きさの火炎核に成長する前にエネルギを消失し、難着火性機関の点火がさらに困難となる虞がある。

そこで、本願発明はかかる実情に鑑み、希薄均質燃料機関や希薄成層燃焼機関、過給混合燃焼機関などの難着火性機関の機関燃焼室内にプラズマ状態となった気体を噴射して機関の点火を行うプラズマ点火装置において、火炎核の成長を促し、着火性に優れたプラズマ点火装置を提供することを目的とするものである。

第１の発明では、長軸状の中心電極と、該中心電極を覆いつつ、その下端面よりも下方に伸びる略筒状に形成した絶縁体と、該絶縁体を覆いつつ、該絶縁体の開口部に連通する接地電極開口部を設けた接地電極とによって放電空間を区画し、該放電空間に、放電用電源からの高電圧の印加とプラズマエネルギ供給用電源からの大電流の供給とを行って、該放電空間内の気体を高温・高圧のプラズマ状態となして、機関燃焼室内に噴射して該機関の点火を行うプラズマ点火装置において、上記放電空間から噴出するプラズマ状態の気体の流れに、その外周から中心に向かい、移動速度の異なる複数の渦流を形成する渦流形成手段として、上記接地電極の先端側に延設して、上記接地電極開口部の周囲を覆うように上記接地電極開口部の開口径よりも大きな開口径を有し、上記燃焼室内に向かって部分的に異なる高さに突設された略円筒状の周壁部によって区画して渦流形成空間を形成する（請求項１）。

また、第２の発明のように、上記渦流形成空間を区画する上記周壁部は、上記燃焼室への突出長さの長い長壁部と、上記燃焼室への突出長さの短い短壁部とを有し、上記長壁部内周の高さと上記短壁部内周の高さとが連続的に変化する斜め円筒状に形成しても良い（請求項２）。

さらに、第３の発明のように、上記渦流形成空間を区画する上記周壁部は、上記燃焼室への突出長さの長い長壁部と上記燃焼室への突出長さの短い短壁部とを有し、上記長壁部内周の高さと上記短壁部内周の高さとが断続的に変化する切欠き円筒状に形成しても良い（請求項３）。

また、第４の発明のように、上記渦流形成空間を区画する上記周壁部は、中心軸に対して対称の位置に配設した２以上の上記長壁部と、中心軸に対して対称の位置に配設した２以上の上記短壁部とを有する対称形に形成しても良い（請求項４）。

第５の発明では、上記放電用電源からの１回の高電圧の印加に対して、上記プラズマエネルギ発生用電源からの大電流の供給は、パルス電流によって複数回に分割して供給する（請求項５）。

上記放電用電源から高電圧が印加されると、上記中心電極の下端表面と上記接地電極開口部との間の絶縁が破壊され、上記絶縁体の内周壁表面を這うように沿面放電が起こる。
この沿面放電をトリガとして上記プラズマエネルギ供給用電源から大電流が流れ、上記放電空間内に高エネルギの電子が放電経路の周りに放出され、上記放電空間内の気体が電離され、高温・高圧のプラズマ状態となって、上記放電空間から噴出される。
このとき、上記放電空間から噴出したプラズマ噴流に対して、上記渦流形成手段によって噴流内部に異なる速度の渦流が複数形成される（以下、変速渦流と称す）ことが本発明者等の鋭意試験によって判明した。
この変速渦流は、噴流全体としては一塊の渦輪（以下、変速渦輪と称す）を形成し、内部にプラズマの高いエネルギを封じ込みつつ、回転しながら上記燃焼室内を移動するため周囲の混合気を内部に取り込みながら燃焼成長する。
本発明によれば、上記放電空間から噴出した高温・高圧のプラズマ噴流が上記周壁部内に区画された渦流形成空間において外径方向に膨張したのち上記周壁部の内周壁に衝突するため、上記放電空間から噴出するプラズマ状態の気体の中心部における速度と、上記周壁部の内周壁近傍における速度との差が大きくなり、上記プラズマ噴流内に内側から外側へ向かう渦流が発生する。
本発明者等の鋭意試験により、上記周壁部から上記プラズマ噴流が噴出するときには、上記長壁部側が移動速度の速い先行渦となり、上記短壁部側が移動速度の遅い後続渦となって、一つの渦輪の内部に速度の異なる渦が存在する変速渦輪を形成し、これが上記燃焼室内の混合気と反応して燃焼速度の速い火炎核が発生することが判明した。
したがって、本発明によれば、上記変速渦輪内に存在する速度分布によって渦輪に乱れを生じさせ、混合気の取り込みを良好とすることにより、燃焼速度の向上を図り、寿命の短いプラズマの高エネルギを効率よく利用することを可能とし、燃焼室内に強力な筒内気流が存在するような、高過給燃焼機関や、極希薄燃焼機関等の難着火性燃焼機関の点火を安定して実現できる。

第２の発明によれば、上記周壁部は、突出長さの長い長壁部側における長壁部内周の高さから突出長さの短い短壁部側における短壁部内周の高さまで連続的に高さが変化するように斜め円筒状に形成されているので、放電空間から噴出したプラズマ噴流と長壁部内周壁との接触時間と短壁部内周壁との接触時間とが異なり、渦流に速度分布が発生する。
したがって、本発明によれば、上記変速渦輪を発生させて燃焼速度の向上を図り、優れた着火性を示すプラズマ点火装置が実現可能となる。

第３の発明によれば、上記変速渦流形成空間を区画する上記周壁部は、上記燃焼室への突出長さの長い長壁部と上記燃焼室への突出長さの短い短壁部とを有し、上記長壁部内周の高さと上記短壁部内周の高さとが断続的に変化する切欠き円筒状に形成されているので、放電空間から噴出したプラズマ噴流と長壁部内周壁との接触時間と短壁部内周壁との接触時間とが異なり、渦流に速度分布が発生する。
したがって、本発明によれば、上記変速渦輪を発生させて燃焼速度の向上を図り、優れた着火性を示すプラズマ点火装置が実現可能となる。

第４の発明によれば、火炎核の成長方向が対称形に広がるため、上記変速渦輪が上記燃焼室内を移動する際の直進性が向上し、貫徹力が増す。
したがって、上記燃焼室内に強力な筒内気流が発生しているような場合でも、上記燃焼室内の所望の位置に火炎を到達させることが可能となり、より安定した着火が期待できる。

第５の発明によれば、複数化に分けて高エネルギを上記プラズマ点火プラグに投入することにより、上記変速渦流に後続する変速渦流を重畳的に発生させ、これらが衝突することにより上記変速渦流の乱れをさらに大きくし、混合気との反応性を向上させ、より燃焼速度の高いプラズマ点火装置の実現が可能となることが本発明者等の鋭意試験により判明した。
加えて、１回当たりの投入エネルギが小さくなるので上記中心電極及び上記接地電極の消耗を抑制することも期待できる。

本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置の構成を示す全体図。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置の概要を示す等価回路図、（ｂ）は、その電流特性図。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置に適用可能な他の等価回路図、（ｂ）は、その電流特性図。 本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置の作用を示し、（ａ）は、点火信号が発信された直後の状態を示す要部断面模式図、（ｂ）は、点火から０．２ｍｓ後の状態を示す要部断面模式図。 本発明の第１の実施形態における火炎核の燃焼成長の経時変化を（ａ）から（ｆ）の順を追って示す図面代用シュリーレン写真。 本発明の第２の実施形態における火炎核の燃焼成長の経時変化を（ａ）から（ｆ）の順を追って示す図面代用シュリーレン写真。 比較例における火炎核の燃焼成長の経時変化を（ａ）から（ｆ）の順を追って示す図面代用シュリーレン写真。 火炎核の燃焼成長に対する本発明の効果を比較例と共に示す特性図。 燃焼変動（ＣＯＶ ＩＭＥＰ）に対する本発明の効果を比較例と共に示す特性図。 本発明の第３の実施形態におけるプラズマ点火装置の概要を示し、（ａ）は、要部断面図、（ｂ）は、要部下面斜視図、（ｃ）は、変速渦輪の状態を示す模式図。

本発明は、放電空間内の気体に高エネルギを与えて高温・高圧のプラズマ状態として、機関燃焼室内に噴射して点火を行うプラズマ点火装置において、プラズマ噴流に変速渦流を発生させることにより、火炎核に適度な乱れを生じさせて混合気との反応性を高め、火炎核の燃焼速度を加速して、自動車エンジン等の燃焼機関、特に、超希薄燃焼機関や、高過給混合機関等の難着火性の点火に優れた着火性を示すプラズマ点火装置である。

本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１について、図１を参照して説明する。本実施形態において、プラズマ点火装置１は、点火プラグ１０と点火プラグ１０に高電圧を印加する放電用電源２０と大電流を供給するプラズマエネルギ供給用電源３０とによって構成され、点火プラグ１０は、図略の機関４０に装着され燃焼室４００内に先端が露出している。
点火プラグ１０は、長軸状の中心電極１１０と、中心電極１１０の外周を覆い絶縁保持する略筒状の絶縁体１２０と、絶縁体１２０を覆う略筒状の接地電極１３０とによって構成されている。

中心電極１１０は、高耐熱性、良電気伝導性の材料からなり、中心電極１１０の基端側には、良電気伝導性及び良熱伝導性の材料からなる中心電極中軸１１１が形成され、さらに基端部には、放電用電源２０及びプラズマエネルギ供給用電源３０に接続される中心電極端子部１１２が形成されている。

絶縁体１２０は、耐熱性、機械的強度、高温における絶縁耐力、熱伝導率などに優れた高純度のアルミナ等からなり、中心電極１１０の下端面よりも下方に伸びる筒状に形成されている。
絶縁体１２０の中腹には、径大に拡径された絶縁体係止部１２１が形成され、後述するハウジング部１３との気密性を保持する図略のシール部材を介してハウジング部１３の内側に係止されている。
絶縁体１２０の基端側は、中心電極端子部１１２とハウジング部１３表面とを絶縁し、高電圧のリークを防止するコルゲート状の絶縁体頭部１２３が形成されている。

接地電極１３０は、導電性金属材料からなり、絶縁体１２０を覆うように略筒状に形成され、先端側において中心に向かって屈曲し絶縁体１２０の底部を覆い、絶縁体１２０の下端開口部に連通する開口部１３１が形成されている。絶縁体１２０の内周壁と中心電極１１０の底面と開口部１３１とによって、内径φＤ_１、長さＬ_１の所定の容積を有する放電空間１４０が区画されている。
接地電極１３０には、本発明の要部である渦流形成手段として、開口部１３１の周囲を覆うように開口部１３１の開口径φＤ_１よりも大きな開口径φＤ_２を有し、先端側に向かって部分的に異なる高さで突設された略円筒状の周壁部（シュラウド）１５が形成されている。
本実施形態においてシュラウド１５は、突出長さの長い長壁部１５０側における長壁部内周１５１の高さＬ_２１から突出長さの短い短壁部１５２側における短壁部内周１５３の高さＬ_２２まで連続的に高さが変化するように斜め円筒状に形成され、その内側に変速渦流形成空間１４１が区画されている。

接地電極１３０の外周部は、絶縁体１２０の外周を覆うように基端側に向かって筒状に伸び、中心電極１１０と絶縁体１２０を介して対向する背後電極部１３４が延設されている。
さらに、背後電極１３４の基端側は、絶縁体１２０を保持しつつ、図略の機関燃焼室４００内に第２の開口部１３３が露出するように図略の機関燃焼室壁面４０に固定すると共に接地電極１３０と該燃焼室壁面４０とを電気的に接地状態とするためのハウジング部１３が形成されている。
背後電極部１３４の外周には、上記燃焼室壁面に螺結するためのネジ部１３５が形成され、ハウジング部１３の基端側外周部にはネジ部１３５を締め付けるための六角部１３６が形成され、さらに絶縁体１２０をハウジング部１３内に加締め固定すべく加締め部１３７が形成されている。

図２に本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１に適用し得るプラズマエネルギ発生用電源として利用可能な高エネルギ電源の例を示す。
放電用電源２０は、第１の電源２１、イグニッションキー２２、点火コイル２３、点火コイル駆動回路２４、電子制御装置２５、第１の整流素子２６、点火ノイズ吸収抵抗２７によって構成されている。
なお、放電用電源２０は、電極消耗の抑制を図るため、第１の整流素子２６によって、中心電極１１０が陽極となるように整流するのが望ましい。

プラズマ発生用電源３０は、第２の電源３１、充電電流調整抵抗３２、第２の整流素子３４、プラズマエネルギ充電用コンデンサ３３によって構成されている。なお、電極消耗の抑制を図るため、プラズマ発生用電源３０は、第２の整流素子３４によって、中心電極１１０が陽極となるように整流するのが望ましい。

放電用電源２０から高電圧が印加され、放電空間１４０内の絶縁を破壊するブレークダウン放電が起こると、プラズマエネルギ充電用コンデンサ３３に蓄えられたエネルギが大電流ＩＰとなって極めて短い放電時間ＴＰに一気に放出される。図２（ｂ）に、この時の、放電電流ＩＰと投入されるエネルギと放電時間Ｔ_Ｐとの関係を示す。

図３に本発明の第２の実施形態におけるプラズマ点火装置１に適用し得る高エネルギ電源の例を示す。
図３（ａ）に示すように、第２の実施形態におけるプラズマ点火装置１ａでは、プラズマエネルギ充電用コンデンサ３３と並列に複数のチョークコイル３５とコンデンサ３３とを設けることにより、図３（ｂ）に示すように１回の点火において、１回で放出するエネルギと同量のエネルギを２山以上の複数回に分割されたパルス電流として供給することもできる。
なお、チョークコイル３５は、下流側を低インダクタンスとし、上流側を高インダクタンスとしてある。放電用電源２０からのブレークダウン放電によって放電空間１４０内の絶縁が破壊され、先ず、チョークコイル３５の介装されていないコンデンサ３３から１段目の大電流の放出がなされ、次いで、低インダクタンスのチョークコイル３５によって遅延されたコンデンサ３３から２段目の電流放出がなされ、さらに、高インダクタンスのチョークコイル３５によって遅延されたコンデンサ３３から３段目に電流放出がなされる。

図４から図９を参照して、本発明の効果について説明する。
放電用電源２０から高電圧が印加されると、中心電極１１０の下端表面と接地電極開口部１３１との間の絶縁が破壊され、絶縁体１２０の内周壁表面を這うように沿面放電が起こる。
この沿面放電をトリガとしてプラズマエネルギ供給用電源３０から大電流が流れ、放電空間１４０内に高エネルギの電子が放電経路の周りに放出され、放電空間１４０内の気体が電離され、高温・高圧のプラズマ状態となって、放電空間１４０から噴出される。

このとき、図４（ａ）に示すように、放電空間１４０から噴出したプラズマ噴流ＰＺが、変速渦流形成空間１４１において外径方向に膨張したのちシュラウド１５の内周壁に衝突するため、放電空間１４０から噴出するプラズマ状態の気体の中心部における速度と、シュラウド１５の内周壁近傍における速度との差が大きくなり、プラズマ噴流ＰＺ内に内側から外側へ向かう渦流が発生する。
さらに、シュラウド１５は、突出長さの長い長壁部１５０側における長壁部内周１５１の高さＬ_２１から突出長さの短い短壁部１５２側における短壁部内周１５３の高さＬ_２２まで連続的に高さが変化するように斜め円筒状に形成されているので、放電空間１４０から噴出した電離気体と長壁部内周壁１５１との接触時間と短壁部内周壁１５３との接触時間とが異なるので渦流に速度分布が発生する。
本発明者等の鋭意試験により、図４（ｂ）に示すように、シュラウド１５からプラズマ噴流ＰＺが噴出するときには、長壁部１５０側が移動速度の速い先行渦ＶＲ_１となり、短壁部１５２側が移動速度の遅い後続渦ＶＲ_２となって、一つの渦輪の内部に速度の異なる渦が存在する変速渦輪（Ｖａｒｉｏｕｓ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｖｏｒｔｅｘ Ｒｉｎｇ、Ｖ_ＶＶＲ）を形成し、これが燃焼室４００内の混合気と反応して燃焼速度の速い火炎核が発生することが判明した。
回転する変速渦輪Ｖ_ＶＶＲ内にプラズマのエネルギが閉じ込められるので、従来のプラズマ点火装置に比べ、プラズマの高エネルギ状態を長く維持する事が可能となる。
加えて、移動速度の早い先行渦ＶＲ_１と移動速度の遅い後続渦ＶＲ_２とが一体の変速渦輪Ｖ_ＶＶＲを形成して燃焼室４００内の混合気を内部に取り込みつつ火炎核成長しながら燃焼室４００内を移動するので、渦の回転速度のズレによって変速渦輪Ｖ_ＶＶＲに適度な乱れが生じ、変速渦輪Ｖ_ＶＶＲ内への混合気の取り込みが良好となり燃焼速度が速くなるものと推察される。

本発明の効果を確認すべく、希薄燃焼機関を模して、プロパンと圧縮空気とを所定の混合比で投入し、内部を所定の圧力に調整した燃焼試験容器を用いて、燃焼試験を行い、点火開始から０．２ｍｓ毎の様子をシュリーレン撮影した。
本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１を装着し、図２に示すように２００ｍＪのエネルギを１回で供給し、これを実施例１とした。
図３に示すように、２００ｍＪのエネルギを２回に分けて供給し、これを実施例２とした。
また、特許文献１にあるような本発明のシュラウド１５０が形成されていない従来のプラズマ点火プラグを用いて、図２に示すように２００ｍＪのエネルギを供給し、これを比較例１とした。
なお、本試験においては、具体的には、本実例１、実施例２として、φＤ_１＝１．３ｍｍ、φＤ_２＝３．０ｍｍ、Ｌ_１＝１．３ｍｍ、Ｌ_２１＝１ｍｍ、Ｌ_２２＝２ｍｍに設定したものを用い、比較例１には、φＤ_１＝１．３ｍｍ、φＤ_２＝３．０ｍｍに設定したもの用いた。
実施例１、実施例２、比較例１の試験結果の一部を、それぞれ、図５、図６、図７に示す。

図５（ａ）〜（ｆ）に時間を追って順に示すように、本発明の実施例１では、放電空間１４０から噴出したプラズマ火炎が渦輪を形成して回転しながら燃焼室内を移動するものの、シュラウド１５の長壁部１５０側の渦流の移動速度に比べ短壁部１５２側の渦流の移動速度が遅く、渦輪に乱れが生じて、点火からの時間の経過と共に火炎が周囲の混合気を取り込んで成長する様子が確認された。
また、図６（ａ）〜（ｆ）に時間を追って順にに示すように、本発明の実施例２では、実施例１に比べさらに火炎核に大きな乱れが発生し、火炎成長の速度も速く、実施例１よりもさらに大きな火炎に成長する様子が確認された。
一方、図７（ａ）〜（ｆ）に時間を追って順にに示すように、従来のプラズマ点火装置を用いた場合比較例１では、放電空間から噴射される火炎核は略球状をしており、火炎核は乱れることなく一様に火炎成長しているが、燃焼室内の移動距離は、実施例１、実施例２よりも短いことが確認された。

さらに、本発明の火炎核の成長速度に対する効果を確認すべく、図５、図６、図７に示した実施例１、実施例２、比較例１のシュリーレン写真を２値化して火炎核の断面積を算出し、その経時変化を測定し、その結果を図８に示す。
図８に示すように、本発明の実施例１、実施例２、比較例１の点火直後に噴射された火炎核の大きさはほとんど差がないのにも関わらず、実施例１、実施例２とも比較例１よりも大きく成長し、本発明によれば、従来のプラズマ点火装置よりも火炎核の成長速度が早くなることが判明した。

さらに、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ点火装置１、第２の実施形態におけるプラズマ点火装置１ａ、従来のプラズマ点火装置を用いて、実際の内燃機関（２０００ｒｐｍ、空燃比２６．２）において計測した燃焼変動（ＣＯＶ ＩＭＥＰ ％）の結果を図９に示す。本図に示すように、本発明によれば、燃焼変動を低減できることが判明した。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の第３の実施形態におけるプラズマ点火装置では、上記実施形態と同様の構成に加え、シュラウド１５ａの形状を、シュラウド１５ａの周壁の一部を切欠いて、２以上の長壁部１５０ａと短壁部１５１ａとが断続的に変化し、中心軸に対してそれぞれが対象となるように配設された、対称形状に形成されている。シュラウド１５ａをこのような形状とすることによって、図１０（ｃ）に示すような先行渦ＶＲ_１ａと後続渦ＶＲ_２ａとが直交する対称形の変速渦輪Ｖ_ＶＶＲａが形成される。
火炎核の成長方向が対称形に広がるため、変速渦輪Ｖ_ＶＶＲａが燃焼室５００内を移動する際の直進性が向上し、貫通力が増す。したがって、燃焼室４００内に強力な筒内気流が発生しているような場合でも、燃焼室４００内の所望の位置に火炎を到達させることが可能となり、より安定した着火が期待できる。

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限りにおいて、適用する機関の大きさ、燃料の種類、機関の運転状況に応じて、具体的な回転付与機構の形状は適宜変更可能である。例えば、上記実施形態においては、一つの点火プラグで構成されるプラズマ式プラズマ点火装置について説明したが、本発明が多数の点火プラグを含む多気筒エンジンにも適用し得るものである。
また、上記実施形態においては、高電圧電源を放電用電源２０とプラズマ発生用電源３０との２電源により構成した場合について説明したが、１の電源からＤｃ−Ｄｃコンバータ等を介して異なる電圧に調整して放電用電源とプラズマ発生用電源とする構成としても良い。さらに、上記実施形態においては、放電用電源の昇圧回路として、通常の点火コイルを用いた場合を例に説明したが、コンデンサ放電型点火コイル（Ｃ．Ｄ．Ｉ．）、圧電トランス等を用いても良い。

１ プラズマ点火装置
１０ 点火プラグ
１１０ 中心電極
１２０ 絶縁体
１３０ 接地電極
１４０ 放電空間
１４１ 変速渦流形成空間
１５ シュラウド（周壁部、渦流形成手段）
１５０ 長壁部
１５１ 長壁部内周
１５２ 短壁部
１５３ 短壁部内周
２０ 放電用電源
３０ プラズマエネルギ供給用電源
４０ 内燃機関
４００ 機関燃焼室
φＤ_１ 放電空間内径（絶縁体内周壁内径）
φＤ_２ シュラウド内径
Ｌ_１ 放電空間長さ
Ｌ_２１ 長壁部内周高さ
Ｌ_２２ 短壁部内周高さ
ＶＲ_１ 先行渦
ＶＲ_２ 後続渦
Ｖ_ＶＶＲ 変速渦輪

特開２００６−２９４２５７号公報

Claims (5)

1. 長軸状の中心電極と、該中心電極を覆いつつ、その下端面よりも下方に伸びる略筒状に形成した絶縁体と、該絶縁体を覆いつつ、該絶縁体の開口部に連通する接地電極開口部を設けた接地電極とによって放電空間を区画し、
   該放電空間に、放電用電源からの高電圧の印加とプラズマエネルギ供給用電源からの大電流の供給とを行って、該放電空間内の気体を高温・高圧のプラズマ状態となして、機関燃焼室内に噴射して該機関の点火を行うプラズマ点火装置において、
   上記放電空間から噴出するプラズマ状態の気体の流れに、その外周から中心に向かい、移動速度の異なる複数の渦流を形成する渦流形成手段として、
   上記接地電極の先端側に延設して、上記接地電極開口部の周囲を覆うように上記開接地電極口部の開口径よりも大きな開口径を有し、上記燃焼室内に向かって部分的に異なる高さに突設された略円筒状の周壁部によって区画して渦流形成空間を形成したことを特徴とする記載のプラズマ点火装置。
2. 上記渦流形成空間を区画する上記周壁部は、上記燃焼室への突出長さの長い長壁部と、上記燃焼室への突出長さの短い短壁部とを有し、
   上記長壁部内周の高さと上記短壁部内周の高さとが連続的に変化する斜め円筒状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ点火装置。
3. 上記渦流形成空間を区画する上記周壁部は、上記燃焼室への突出長さの長い長壁部と、上記燃焼室への突出長さの短い短壁部とを有し、
   上記長壁部内周の高さと上記短壁部内周の高さとが断続的に変化する切欠き円筒状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ点火装置。
4. 上記渦流形成空間を区画する上記周壁部は、中心軸に対して対称の位置に配設した２以上の上記長壁部と、中心軸に対して対称の位置に配設した２以上の上記短壁部とを有する対称形に形成したことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ点火装置。
5. 上記放電用電源からの１回の高電圧の印加に対して、上記プラズマエネルギ発生用電源からの大電流の供給は、パルス電流によって複数回に分割して供給することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプラズマ点火装置。