JP6035232B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、難着火性の内燃機関の点火を行う点火装置に関する。

近年、燃費向上、ＣＯ２低減を目的として、小型、高出力及び低ＮＯ_Ｘを達成する高効率エンジンの開発が進められている。高効率エンジンは高過給、高圧縮に加え混合気の燃料濃度が希薄な場合もあり、火花点火では着火しにくい環境である。
このような難着火性の内燃機関を高効率で燃焼させるには、燃焼速度が早く着火性に優れた点火装置が望まれている。

特許文献１には、第１電極と前記第１電極を囲む第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方を覆う誘電体と、を有し、前記誘電体といずれか他方の電極との間の放電ギャップが、前記電極の長手方向位置によってことなることを特徴とする内燃機関用バリア放電装置が開示されている。

特開２０１０−３7９４９号公報

ところが、特許文献１にあるようなバリア放電装置では、中心誘電体の先端が接地電極からほとんど露出しないように放電空間が接地電極の先端から内側に大きく引き込むように設けられているため、エンジンヘッドへの放熱による消炎効果が大きく、安定した着火が得られない虞がある。

また、希薄燃焼機関において、燃焼室内に強い筒内気流を発生させ、混合気の攪拌を促すことで、更なる燃費の低減を図ろうとした場合、特許文献１のように、バリア放電装置が燃焼室内に全く突出していないと、筒内気流が流速を落とすことなく放電部の表面を通過することになる。
このため、放電空間に強い引き込み力が作用し、バリア放電により発生したラジカルが放電空間内で火炎核を発生する前に燃焼室内に拡散し、体積着火に至らない虞もある。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、絶縁体を介して対向させた中心電極と接地電極との間に高周波電界を作用させてストリーマ放電を発生させて混合気の点火を行う点火装置であって着火性に優れた内燃機関用の点火装置を提供することを目的とする。

本発明の点火装置（１、１ｂ〜１ｈ）は、内燃機関（７）に設けられ、柱状の中心電極（２）と、該中心電極を覆う有底筒状の中心誘電体（３）と、該中心誘電体を収容保持する筒状のハウジング（４）と、該ハウジングの先端において、前記中心誘電体との間に所定の放電空間（４３）を隔てて設けられた接地電極（４０）と、前記中心電極と前記接地電極との間に所定の周波数の高電圧交流を印加する高エネルギ電源（６）とを具備し、前記中心誘電体で覆われた前記中心電極と前記接地電極との間に高周波電界を作用させて、ストリーマ放電を発生させて上記内燃機関（７）に設けた燃焼室（７１）内に導入した混合気の点火を行う点火装置であって、前記中心誘電体で覆われた前記中心電極の先端を前記接地電極の先端から前記燃焼室の内側に突出せしめ、前記接地電極の側面の一部を切り
欠いて、前記燃焼室内に流れる筒内気流を前記放電空間に導入する気流導入口(４００)と、前記放電空間から導出する気流導出口（４０１）と、を設けると共に、前記接地電極の先端側の一部を内側に向かって突出せしめて、前記中心誘電体が前記放電空間に露出する誘電体放電部（３０）との間に前記接地電極の基端側より放電距離の短い放電空間狭小部（４２）を形成する接地電極突出部（４１、４１ｂ〜４１ｈ）を設け、
前記接地電極突出部が、前記誘電体放電部との距離が下流側に向かって狭くなる導入側整流面（４１０、４１０ｂ〜４１０ｆ）と、前記放電空間狭小部の下流側において、前記誘電体放電部との距離が下流側に向かって広くなる導出側整流面（４１１、４１１ｂ〜４１１ｆ）と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、前記誘電体放電部と前記接地電極突出部との放電距離が短くなっているので、電界集中により、前記内燃機関の燃焼室に望む位置でストリーマ放電が発生し易くなっている。
加えて、前記中心誘電体で覆われた中心電極の先端が燃焼室内に突出しているので、燃焼室に近い位置でストリーマ放電が発生する。
さらに、前記接地電極には、前記燃焼室内を流れる気流を前記放電空間内に導入するための前記気流導入口と、前記放電空間から導出するための前記気流導出口が形成されているので、前記放電空間内に筒内気流の流れ方向に一致する流れが形成される。

このとき、ストリーマ放電が発生する前記放電空間狭小部では、前記誘電体放電部の表面との距離が狭くなっているため、筒内気流が律速される。
この状態で、前記放電空間狭小部で発生したストリーマ放電は、律速された気流に乗って、前記気流導入口側から前記気流導出口側へ移動する。
ストリーマ放電の周囲にはイオンが発生し、前記燃焼室内に導入された混合気と反応しながら移動することで、初期火炎核の成長が促され、着火性が向上し、リーン限界空燃比を高くできることが判明した。

本発明の第１の実施形態における点火装置１の半断面図 図１Ａ中Ｂ−Ｂに沿った横断面図 図１Ｂ中Ｃ−Ｃに沿った縦断面図 図１Ａの点火装置１の先端を燃焼室側から見た斜視図 図１Ａ中Ａ−Ａに沿った横断面における気流を示す流れ解析図 図１Ａ中Ｂ−Ｂに沿った横断面における気流を示す流れ解析図 図１Ａ中Ｃ−Ｃに沿った横断面における気流を示す流れ解析図 図１Ｂ中Ｃ−Ｃに沿った縦断面における気流を示す模式図 図１Ａ中Ｂ−Ｂに沿った横断面におけるバリア放電の様子を示す模式図 図１Ｂ中Ｃ−Ｃに沿った縦断面におけるバリア放電の様子を示す模式図 比較例１として示す点火装置１ｘの縦断面図 比較例１として示す点火装置１ｘの下面図 比較例２として示す点火装置１ｙの縦断面図 比較例２として示す点火装置１ｙの下面図 比較例３として示す点火装置１ｚの縦断面図 比較例３として示す点火装置１ｚの下面図 参考例２として示す点火装置１ａの縦断面図 参考例２として示す点火装置１ａの下面図 実施例３として示す点火装置１ｂの縦断面図 実施例３として示す点火装置１ｂの下面図 実施例４として示す点火装置１ｃの縦断面図 実施例４として示す点火装置１ｃの下面図 実施例５として示す点火装置１ｄの縦断面図 実施例５として示す点火装置１ｄの下面図 実施例６として示す点火装置１ｅの縦断面図 実施例６として示す点火装置１ｅの下面図 実施例７として示す点火装置１ｆの縦断面図 実施例７として示す点火装置１ｆの下面図 実施例８として示す点火装置１ｇの縦断面図 実施例８として示す点火装置１ｇの下面図 実施例９として示す点火装置１ｈの縦断面図 実施例９として示す点火装置１ｈの下面図 点火装置１の筒内気流に対する組み付け角度の許容範囲示す下面図 比較例と共に本発明の限界空燃比向上に対する効果を示す特性図

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄを参照して本発明の第１の実施形態における点火装置１の概要について説明する。
点火装置１は、内燃機関７の燃焼室７１内に導入された混合気の点火を行う点火装置である。
点火装置１は、内燃機関７のエンジンブロック７０に設けられ、先端側を内燃機関７の燃焼室７１内に露出している。

点火装置１は、柱状の中心電極２と、中心電極２を覆う有底筒状の中心誘電体３と、中心誘電体３を収容保持する筒状のハウジング４と、ハウジング４先端において、中心誘電体３との間に所定の放電空間４３を隔てて設けられた接地電極４０と、中心電極２と接地電極４０との間に所定の周波数の高電圧交流を印加する高エネルギ電源６とを具備する。高エネルギ電源６は、中心誘電体３によって絶縁された中心電極２と接地電極４０との間に高周波電界を作用させ、アーク放電を伴うことなく、中心電極２を覆う中心誘電体３の表面と接地電極４０との間にストリーマ放電を発生させる。
このとき、本発明では、後述する構成を取ることにより、燃焼室７１に近い位置でストリーマ放電を起こし易くし、かつ、燃焼室７１内を流れる筒内気流を利用して、吹き消えを生じることなくストリーマ放電を移動させることで、火炎成長を促し、安定した着火を図るものである。

点火装置１では、中心誘電体３で覆われた中心電極２の先端が地電極４０の先端から内燃機関７の燃焼室７１の内側に突出するように設けられている。
接地電極４０には、その側面の一部が切り欠かれ、燃焼室７１内に流れる筒内気流を放電空間４３を通過させる気流導入口４００と、気流導出口４０１とが設けられている。
接地電極４０の先端側には、その一部を内側に向かって突出せしめた接地電極突出部４１が形成されている。

さらに、接地電極突出部４０と中心誘電体３が放電空間４３に露出する誘電体放電部３０との間には、放電距離の短い放電空間狭小部４２が形成されている。
実施例１における、接地電極突出部４１は、図１Ｂに示すように、筒内気流に向かって上流側が広く開口し、徐々に狭くなり、放電空間狭小部４２において、中心誘電体放電得３０との距離が最短Ｇｍｉｎとなるようにテーパ状に形成した導入側整流面４１０と、放電空間狭小部４２の下流側においては、連続的に徐々に広がる湾曲面状に形成した導出側整流面４１１が設けられている。

中心電極２は、柱状に形成された、鉄、ニッケルや、これらの合金等の、耐熱性、導電性に優れた金属材料からなり、中心電極放電部２０、中心電極連結部２１、中心電極中軸部２２、中心電極ターミナル部２３によって構成されている。
中心電極放電部２０には、銅等の高導電性材料を組み合わせて用いても良い。
なお、本実施例においては、製造が容易となるように、中心電極放電部２０、中心電極連結部２１、中心電極中軸部２２、中心電極ターミナル部２３を別体で構成しているが、これに限定するものではない。また、中心電極連結部２１に雑音防止抵抗を持たせるなどしても良い。

中心誘電体３は、アルミナ、ジルコニア等の高耐熱性も誘電材料を用いて、有底筒状に形成されている。
中心誘電体３は、中心電極２の先端側に設けた中心電極放電部２０を覆うように形成されており、中心電極２と接地電極４０との絶縁性を確保している。
中心誘電体３の基端側からは、中心電極ターミナル部２３が露出し、高エネルギ電源６に接続されている。

中心誘電体３の先端側には、中心電極２を覆う誘電体放電部３０が設けられ、中腹には、接地電極４０との間で放電空間４３を区画し、内側に中心電極２を保持する誘電体基部３１と、誘電体基部３１の外周を拡径し、ハウジング４内での固定を可能とする誘電体拡径部３２とが設けられ、基端側には、ハウジング４の基端側から露出し、中心電極ターミナル部２３とハウジング４との絶縁性を確保する筒状の誘電体頭部３３が設けられている。
誘電体頭部３３には、中心電極ターミナル部２３との沿面距離を長くするため、表面に凹凸を設けたコルゲート部３４を形成しても良い。

ハウジング４は、鉄、ニッケル、ステンレス等の公知の金属材料を用いて筒状に形成されている。
ハウジング４は、接地電極４０、接地電極突出部４１、ハウジング筒状部４４、ネジ部４５、誘電体係止部４６、ハウジング基部４７、加締め部４８によって構成されている。

接地電極４０の内周面と誘電体放電部３０の内周面とで放電空間４３が区画されている。
接地電極４０には、気流導入口４００と気流導出口４０１とが設けられている。
さらに、接地電極４０の先端側には、接地電極突出部４１が設けられ、接地電極突出部４１には、導入側整流面４１０と導出側整流面４１１とが設けられている。

接地電極突出部４１と誘電体放電部３０との間には放電空間狭小部４２が形成されている。
また、本実施形態においては、中心電極２０の中心軸Ｃ／Ｌを含む仮想平面に対して一対の接地電極突出部４１が線対称となる位置に設けられている。

ハウジング筒状部４４は、内側に誘電体基部３１を収容し、外周にネジ部４５が設けられている。
ネジ部４５は、内燃機関のエンジンヘッド７０に設けられ、エンジンヘッド７０に穿設されたプラグホール７０１から、接地電極４０、接地電極突出部４１、中電体放電部３０が燃焼室７１内に臨むように点火装置１をネジ締め固定している。
誘電体係止部４６は、誘電体拡径部３２を係止している。
さらに、タルク等の粉末充填部材５０や金属製パッキン等のシール部材５１等からなる公知の封止部材５を介して、加締め部４８によって、誘電体拡径部３２に軸力を作用させ、中心誘電体３を気密に保持している。
ハウジング基部４７の外周には、ネジ部４５をシリンダヘッド７０に螺結するための六角部が形成されている。

高エネルギ電源３は、内燃機関の運転状況に合わせて、所定のタイミングで所定の周波数（例えば、８０ｋＨｚ以上、８５０ｋＨｚ以下）の交流電圧（例えば、発生電圧±２０ｋＶ〜５０ｋＶ）を発生する。
接地電極突出部４１の誘電体放電部３０との距離が最も短い部位が電界集中部Ｐ_ＥＦＣとなっており、高周波電界を作用させたときに、ストリーマ放電が最も発生し易い位置となっている。

図２Ａ，図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ、図３Ｂを参照して、本発明の効果について説明する。
図１Ａ中Ａ−Ａに沿った断面における筒内気流は、図２Ａに示すように、筒状の接地電極４０を切り欠いて設けた気流導入口４００から放電空間４３内に流入し、中心誘電体３０の表面に衝突して二股に分かれ、接地電極４０の内周面と誘電体放電部３０の表面との間を流れ、下流側に設けた気流導出口４０１から放電空間４３から導出される。
このとき、放電空間４３を通過する気流は、誘電体放電部３０の表面に衝突する際に流速が弱められる。
また、誘電体放電部３０の陰（下流側）となる部分にはカルマン渦が形成される。

図１Ａ中Ｂ−Ｂに沿った断面における筒内気流は、図２Ｂに示すように、接地電極突出部４１の導入側整流面４１０と誘電体放電部３０の表面に衝突し、整流され、流速と流量が一定の範囲に絞られた状態で放電空間狭小部４２を通過する。
さらに、導出側整流面４１１と誘電体放電部３０の表面までの距離が下流側に向かって徐々に拡大されるように形成されているため、流速がさらに低下し、渦流も発生する。
図１中Ｃ−Ｃに沿った断面における筒内気流は、図２Ｃに示すように、中心誘電体３０の表面に衝突して二股に分かれて下流側に流れる。
このとき、図１中Ｃ−Ｃに沿った断面においては、接地電極４０が設けられていないので、周辺の流速との差が少なく、比較的早い流れとなる。
その結果、図２Ｄに示すように、接地電極突出部４１の表面（４１０、４１１）に沿って、放電空間狭小部４２を通過する流れの流速Ｖ_Ｂは、放電空間４３を通過する流れの流速ＶＡよりも遅くなり、接地電極４０から突出する誘電体放電部３０の周囲を通過する流れの流速Ｖ_Ｃが最も早くなり、放電空間狭小部４２を通過する流れの上下方向の渦も発生することになる。

一方、高エネルギ電源６から高周波電圧が印加されると、図３Ａ、図３Ｂに示すように、放電距離が最も短く、電界強度が高くなる位置（Ｐ_ＥＦＣ）でストリーマ放電ＳＴＲが発生し、その周辺にイオンが発生する。
このとき、中心電極放電部２０は、接地電極４０から燃焼室７１側に突出しており、先端部の電界強度が最も高くなるため、図３Ｂに示すように、ストリーマ放電ＳＴＲは、放電空間狭小部４２から先端側に引っ張られるように形成される。

このような状態で発生したストリーマ放電ＳＴＲに、放電空間４３、放電空間狭小部４２、及び、接地電極４０から露出した誘電体放電部３０の周囲を通過する筒内気流が作用し、ストリーマ放電ＳＴＲが下流側に移動する。このとき、燃焼室７１内に存在する混合気との反応が起こり火炎核が成長する。
さらに、上述のように、接地電極突出部４１の周囲には渦が形成されているので、発生した火炎核と混合気との攪拌も促され、火炎成長速度が上昇する。

ここで、本発明の効果を確認するために用いた比較例について説明する。
比較例１として図４Ａ、図４Ｂに示す点火装置１ｘは、中心電極２ｘ、中心誘電体３ｘ、ハウジング４ｘからなり、エンジンヘッド７０内に放電空間４３ｘが引き込んだ位置に形成され、接地電極４０ｘと中心誘電体３ｘの先端は面一となっており、接地電極４０ｘの先端側において内側に向かって突出する環状の接地電極放電部４１ｘが形成されている。
比較例２として図５Ａ、図５Ｂに示す点火装置１ｙは、中心電極２ｙ、中心誘電体３ｙ、ハウジング４ｙからなり、エンジンヘッド７０内に放電空間４３ｙが引き込んだ位置に形成され、接地電極４０ｙと中心誘電体３ｙの先端は面一となっており、接地電極４０ｙの基端側の放電空間の奥において内側に向かって突出する環状の接地電極放電部４１ｙが形成されている。
比較例３として図６Ａ、図６Ｂに示す点火装置１ｚは、中心電極２ｚ、中心誘電体３ｚ、ハウジング４ｚからなり、エンジンヘッド７０内に放電空間４３ｚが引き込んだ位置に形成されているが、接地電極４０ｚの先端から中心誘電体３ｚの先端が燃焼室７１内に突出するように形成されており、接地電極４０ｚの先端側において内側に向かって突出する環状の接地電極放電部４１ｚが形成されている。

また、本発明のいくつかの変形例、参考例について図を参照して説明する。なお、以下の実施例において、前記実施例と同一の構成については、同じ符号を付し、拡実施例における特徴的な部分にはそれぞれの実施形態に対応したアルファベットの枝番を付したので、重複する説明を省略し、特徴的な部分を中心に説明する。
参考例２として図７Ａ、図７Ｂに示す点火装置１ａは、実施例１と同様、接地電極４０の先端側の一部を内側に向かって突出せしめて、中心誘電体３が放電空間４３に露出する誘電体放電部３０との間に放電距離の短い放電空間狭小部４２を形成する接地電極突出部４１ａが設けられている。
点火装置１ａでは、接地電極突出部４１ａと誘電体放電部３０との距離が一定となっている点が相違する。

実施例３として、図８Ａ、図８Ｂに示す点火装置１ｂでは、接地電極突出部４１ｂの導入側整流面４１０ｂと導出側整流面４１１ｂとが直平面状に形成されているが、誘電体放電部３０の表面が、円筒状に湾曲しているので、接地電極放電部４１ｂと誘電体放電部３０の表面までの距離は、相対的に筒内気流が導入される導入口４００側が広く、放電空間狭小部４２ｂで最も狭くなり、導出口４０１側に進むほど広くなっている。
実施例４として、図９Ａ、図９Ｂに示す点火装置１ｃでは、導入側整流面４１０ｃと導出側整流面４１１ｃとが直平面状に設けられているが、放電空間狭小部４２ｃにおいて、導入側整流面４１０ｃと導出側整流面４１１ｃとが交わる位置に角部が存在し、電界集中部Ｐ_ＦＥＣが形成されている。

実施例５として、図１０Ａ、図１０Ｂに示す点火装置１ｄでは、導出側整流面４１１ｄ、４１２ｄ、４１３ｄが、階段状に断続的に変化するように形成されている。これによって複数箇所に角部が形成され、電界集中し易くなっている。
実施例６として、図１１Ａ、図１１Ｂに示す点火装置１ｅでは、気流導入口４００ｅの一部を塞ぐように、筒内気流の流れを抑制する障壁部４０２ｅが設けられている。

実施例７として、図１２Ａ、図１２Ｂに示す点火装置１ｆでは、気流導出口４０１ｆの一部を塞ぐように、筒内気流の流れを抑制する障壁部４０３ｆが設けられている。
なお、気流導入口４００側と気流導出口４０１側の両方に障壁部４０２ｅ、４０３ｆを設けた構成としても良い。
実施例８として、図１３Ａ、図１３Ｂに示す点火装置１ｇでは、実施例１と同様の形状で接地電極突出部４１ｇを形成しているが、一対の接地電極突出部４１ｇが、中心電極２の中心軸を中心点ＣＰとして点対称となる位置に設けられている。

このような構成とすることで、一対の接地電極突出部４１ｇの一方は、必ず、電界集中部Ｐ_ＦＥＣが筒内気流の上流側となり、他方が下流側となる。
界集中部Ｐ_ＦＥＣが下流側に位置する方の接地電極突出部４１ｇでは、そこで発生したストリーマ放電ＳＴＲが気流によって移動する距離は短くなるが、他方の接地電極突出部４１ｇでは、他の実施例と同様に、電界集中部Ｐ_ＦＥＣを起点として発生したストリーマ放電ＳＴＲが、放電空間狭小部４２ｇを通過する気流に沿って下流側へ移動しながら火炎成長を促す効果を発揮することが期待できる。
このため、点火装置１を内燃機関７にネジ締め固定する際に、開口方向を筒内気流の方向に一致させる手間が不要となる。

実施例９として、図１４Ａ、図１４Ｂに示す点火装置１ｈでは、実施例１と同様の形状で接地電極突出部４１ｈを形成しているが、中心電極２の中心軸ＣＰを中心として、複数の接地電極突出部４１ｈが三つ巴となるように配設してある。
このような形状とすることで、点火装置１ｈが筒内気流の方向に対して如何様な角度で組み付けられても、３箇所の接地電極突出部４１ｈのいずれかが必ず、電界集中部Ｐ_ＦＥＣを起点として発生したストリーマ放電ＳＴＲが、放電空間狭小部４２ｈを通過する気流に沿って下流側へ移動しながら火炎成長を促す効果を発揮し、さらに、３箇所の接地電極突出部４１ｈの一つは、筒内気流を抑制して、内側に気流のよどみ部４３０ｈを形成し、火炎の吹き消えを防止し、安定した着火を実現することができる。

図１５を参照して、実施例１における点火装置１を内燃機関７に組み付けたときに許容できる周方向の回転範囲について説明する。
本図に示すように、一対の前記接地電極突出部４１の対称軸をなす平面と燃焼室７１内を流れる筒内気流の方向とのなす取付角度θが、±４５°の範囲にある場合には、放電空間狭小部４２を通過する気流によって発生したストリーマ放電ＳＴＲが筒内気流の下流側に移動しながら火炎成長を促す本発明の効果が発揮される。

しかし、取付角度θが、一定の範囲を超えると、放電空間４３及び放電空間狭小部４２内の流速が極めて小さくなり、比較例３として示した気流導入口４００、気流導出口４０１を設けていない構成と同様の、軸方向の流れとなるため、ストリーマ放電の移動による火炎成長効果は発揮できなくなる。
ただし、取付角度θが±４５°を超えるような場合であっても、接地電極突出部４１には、電界集中部Ｐ_ＦＥＣが存在するため、比較例３よりも、低い電界強度でストリーマ放電が発生する。
したがって、点火装置１の取付角度θが如何なる角度であっても、少なくとも、比較例３と同等かそれ以上に高いリーン限界空燃比においても安定した着火を実現できる。

図１６を参照して本発明の効果を確認するために行った試験結果について説明する。
上述の実施例１、参考例２、実施例５及び比較例１、２、３として示した点火装置１、１ａ、１ｄ、１ｘ、１ｙ、１ｚを内燃機関を模した圧力容器に取り付け、プロパンを燃料として空気との空燃比の異なる混合気（Ａ／Ｆ＝２０〜２４）の点火試験を行い、安定した着火が可能なリーン限界空燃比を調査した。
また、本試験は、燃焼室内の筒内気流を模して圧力容器内に流速１０ｍ/ｓの流れを発
生させた難着火性の条件下で行ったものである。

その結果、図１６に示すように、本発明の実施例１、参考例２、実施例５は、いずれも比較例１、２、３よりも高い空燃比で安定した着火を実現することができた。
比較例２が最も着火性が悪く、これは、放電空間の奥で中心誘電体に向かって突出した接地電極放電部と中心誘電体との間にストリーマ放電ＳＴＲが発生するため、消炎効果が大きいためと推察される。

また、比較例１では、燃焼室７１に近い位置にストリーマ放電ＳＴＲが発生するため、比較例１よりは着火性の向上が見られる。
しかし、中心誘電体３ｘの先端と接地電極４０ｘの先端とが面一となっているため、点火装置１ｘの表面を通過する筒内気流の流速が抑制されず、強い引き込み力が作用し、ストリーマ放電により発生したイオン、ラジカル等が直ちに燃焼室７１内に拡散され、火炎核を十分成長させることができないためと推察される。

さらに、比較例３では、接地電極突出部４１ｚが接地電極４０ｚの先端位置で誘電体放電部３０に対向し、かつ、誘電体放電部３０が、接地電極４０ｚの先端から燃焼室７１内に突出しているため、ストリーマ放電ＳＴＲが燃焼室７１内の混合気との反応を起こしやすい位置で発生するため、混合気の体積着火を促すことができ、比較例１、２よりは高いリーン限界空燃比で安定した着火を起こすことができる。
しかし、本発明の実施例１では、比較例３の効果に加え、接地電極４０の設けた気流導入口４００、及び気流導出口４０１の効果と、導入側整流面４１０、導出側整流面４１１の流速を抑制しつつ、特定の位置に整流する効果によって、発生したストリーマ放電ＳＴＲが、放電空間４３及び放電空間狭小部４２を通過する気流に流されて移動することで、火炎成長が促され、より一相高いリーン限界空燃比で安定した着火を実現できることが判明した。

参考例２では、比較例３よりも高いリーン限界空燃比において安定した着火性を実現できるものの、実施例１よりは、低い着火性を示す。
これは、接地電極突出部４１ａと誘電体放電部３０との距離が一定であるため、均一な流れとなり、渦流による混合気との攪拌が行われないためと推察される。
ただし、参考例２では、内燃機関における点火装置１ａの取付角度θの変化に対する効果の変動が少ないことが判明した。
実施例５が最も高いリーン限界空燃比で安定した着火を実現できることが判明した。
これは、実施例５では、複数の角部が存在するため、それぞれの電界集中部ＰＦＥＣでのストリーマ放電の発生が容易となっており、その分、火炎成長に放電エネルギが利用できるためと推察される。
但し、実施例５では、接地電極突出部４１の加工に若干手間を要する。

参考例２では、リーン限界空燃比では他の実施例に劣るものの、実施例１や実施例５のような筒内気流と点火装置との取付角度θの調整が不要となる利点がある。
したがって、各実施例の特失を考慮して、内燃機関の特性や、製造コスト等に応じて、本発明の実施例に示した点火装置を選択するのが望ましい。

１ 点火装置
２ 中心電極
２０ 中心電極放電部
２１ 中心電極連結部
２２ 中心電極中軸部
２３ 中心電極ターミナル部
３ 中心誘電体
３０ 誘電体放電部
３１ 誘電体基部
３２ 誘電体拡径部
３３ 誘電体頭部
３４ コルゲート部
４ ハウジング
４０ 接地電極
４１ 接地電極突出部
４１０ 導入側整流面
４１１ 導出側整流面
４２ 放電空間狭小部
４３ 放電空間
４４ ハウジング筒状部
４５ ネジ部
５ 封止部材
５０ 粉末充填部材
５１ シール部材
６ 高エネルギ電源
７ 内燃機関
７０ エンジンヘッド
７１ 燃焼室
θ 取付角度

Claims (7)

1. 内燃機関（７）に設けられ、柱状の中心電極（２）と、該中心電極を覆う有底筒状の中心誘電体（３）と、該中心誘電体を収容保持する筒状のハウジング（４）と、該ハウジングの先端において、前記中心誘電体との間に所定の放電空間（４３）を隔てて設けられた接地電極（４０）と、前記中心電極と前記接地電極との間に所定の周波数の高電圧交流を印加する高エネルギ電源（６）とを具備し、
   前記中心誘電体で覆われた前記中心電極と前記接地電極との間に高周波電界を作用させて、ストリーマ放電を発生させて上記内燃機関（７）に設けた燃焼室（７１）内に導入した混合気の点火を行う点火装置であって、
   前記中心誘電体で覆われた前記中心電極の先端を前記接地電極の先端から前記燃焼室の内側に突出せしめると共に、
   前記接地電極の側面の一部を切り欠いて、
   前記燃焼室内に流れる筒内気流を前記放電空間に導入する気流導入口(４００)と、
   前記放電空間から導出する気流導出口（４０１）と、を設け、
   前記接地電極の先端側の一部を内側に向かって突出せしめて、前記中心誘電体が前記放電空間に露出する誘電体放電部（３０）との間に前記接地電極の基端側より放電距離の短い放電空間狭小部（４２、４２ｂ〜４２ｆ）を形成する接地電極突出部（４１、４１ｂ〜４１ｈ）を設け、
   前記接地電極突出部が、前記誘電体放電部との距離が下流側に向かって狭くなる導入側整流面（４１０、４１０ｂ〜４１０ｆ）と、前記放電空間狭小部の下流側において、前記誘電体放電部との距離が下流側に向かって広くなる導出側整流面（４１１、４１１ｂ〜４１１ｆ）と、を具備することを特徴とする点火装置（１、１ｂ〜１ｈ）
2. 前記導出側整流面が連続的に変化する請求項１に記載の点火装置（１、１ｂ、１ｃ、１ｅ、１ｆ〜１ｈ）
3. 前記導出側整流面が、断続的に変化する請求項１に記載の点火装置（１ｄ）
4. 前記接地電極突出部が、前記気流導入口（４００ｅ）の側、又は／及び、前記気流導出口（４０１ｆ）の側に、筒内気流の流れを抑制する障壁部（４０２ｅ、４０３ｆ）を具備する請求項１ないし３のいずれかに記載の点火装置（１ｅ、１ｆ）
5. 一対の前記接地電極突出部が、前記中心電極の中心軸（Ｃ／Ｌ）を含む平面に対して線対称となる位置に配設された請求項１ないし４のいずれかに記載の点火装置（１、１ｂ、１ｃ、１ｅ、１ｆ）
6. 一対の前記接地電極突出部の対称軸をなす平面と前記燃焼室内を流れる筒内気流の方向とのなす取付角度（θ）が、±４５°の範囲となるように配設された請求項５に記載の点火装置（１、１ｂ、１ｃ、１ｅ、１ｆ）
7. 複数の前記接地電極突出部が、前記中心電極の中心軸に対して点対称の位置、又は、三つ巴の位置となるように配設された請求項１ないし４のいずれかに記載の点火装置（１ｇ、１ｈ）

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