JP6677867B2 - ソケット及び点火プラグ - Google Patents

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Description

本発明は、火花放電のための高電圧及び火花放電にエネルギとして供給される電磁波を点火プラグに供給するソケット及び当該ソケットに装着する点火プラグに関するものである。
従来から、点火プラグの放電を用いて局所的なプラズマを作り、このプラズマを電磁波(マイクロ波)により拡大させるプラズマ発生装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。このプラズマ発生装置においては、火花放電のための放電電流(放電のためのエネルギ)と電磁波発生装置からの電磁波のエネルギとを混合する混合回路を備えた混合器が設けられており、この混合器は点火プラグの入力端子となる接続端子部に接続されている。これにより、火花放電のための高電圧(放電電流)と電磁波とは同じ伝送線路(電路)を通って点火プラグに給電される。従って、点火プラグの中心電極は、スパーク放電電極と電磁波照射用アンテナとを兼用する。
しかし、このように高圧の放電電流と電磁波とを点火プラグの中心電極に流すために点火コイルからの高電圧の放電電流と電磁波発振器からの電磁波とを混合する混合器(以下、ミキサーという。)が必要となる。このミキサーは放電電流が電磁波発振器に、電磁波が点火コイルに漏洩することを防止するための回路であり構造が複雑なものとなり、装置全体のコスト高の要因となっていた(例えば、特許文献2参照)。
また、火花放電のための放電電流及び電磁波は、共に中心電極の先端部分から出力される。そのため、中心電極先端と接地電極との間における、放電電流及び電磁波によって生じる電界強度は中心電極の軸芯部分が最も高くなる。このため、放電電流及び電磁波によって生じる電界強度が重畳されることとなるため、中心電極の軸芯が最も高温となり、中心電極先端部分が溶損しやすいという不具合があった。
特開2009−036198号公報 特願2013−181700号
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、火花放電のための放電電流及び電磁波を、別途ミキサーを配設することなく点火プラグに供給するソケット及び当該ソケットに好適に装着することができる点火プラグを提供することである。
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、高電圧発生装置からの給電を受ける端子部を備えた点火プラグに装着するソケットであって、
点火プラグの端子部と電気的に接続される給電部と、
電磁波発振器から供給される電磁波を、点火プラグの絶縁碍子を介し、点火プラグの内部導体と容量結合することで点火プラグの内部導体に供給する環状のアンテナとを備えた点火プラグ用のソケットである。
本発明のソケットは、点火プラグの内部導体である中心電極の表面や中心電極と同軸に配設される導体筒の表面に絶縁碍子を介して環状のアンテナから電磁波を容量結合で供給する。
この場合において、前記環状のアンテナは、同軸ケーブルの先端を巻回して構成することができる。電磁波送信用のケーブルとして使用する同軸ケーブルの内部導体を外部導体より延伸させて巻回することで容易にアンテナを構成する。
また、前記給電部と環状のアンテナとを内部に備えたソケット本体を、内部導体に供給された電磁波のうち、高電圧発生装置側に流れる電磁波を共振させる共振空洞を備えた外装シールドに、可撓性材料からなる絶縁ブッシングを介して接続することができる。通常、電磁気機器に使用する空洞共振器の取り付けと異なり、内燃機関の振動を受けるため、耐震構造を採用し、機器の安定運用を図る。
また、環状アンテナより高電圧発生装置側のソケット本体内にチョークを構成する同軸共振器を配設することができる。高電圧発生装置(点火コイル等)に電磁波が漏洩し機器の損傷を有効に防止する。
また、上記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記ソケットが装着される点火プラグであって、
外部からの給電を受ける端子部と電気的に接続される中心電極を内部に備える絶縁碍子の表面に、前記環状のアンテナとインピーダンス整合させる結合用のコイルパターンを形成した点火プラグである。
また、上記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記ソケットが装着される点火プラグであって、
接地電極との間で外部からの給電によって火花放電を生じさせる中心電極と、
該中心電極が嵌め込まれる軸孔が形成された絶縁碍子と、
前記絶縁碍子には、中心電極と同軸に形成された導体筒とを備え、
該導体筒は、前記ソケットが装着されたとき前記環状のアンテナと対応する位置に螺旋状の切り込みが形成されている点火プラグである。
第2、第3の発明の点火プラグは、第1の発明のソケットが装着されることに適した点火プラグであって、インピーダンス整合を図ることで、アンテナから供給される電磁波との電磁気的結合が最適化される。
なお、本発明の用語として、導体(中心電極、端子部、導体筒等)というときは、金属材料、例えば鉄、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、ビスマス、鉛、スズ又はこれらを主体とした合金(例えば、ステンレス鋼)若しくはこれらの複合材料等を指し、誘電体(絶縁碍子等)というときは、誘電材料、アルミナ(AL)等を基材とするセラミックス等を指す。
本発明によると、火花放電のための放電電流及び電磁波を、別途ミキサーを配設することなく点火プラグに供給することができ、本発明のソケットを用いることで、装置全体のコストダウンを図ることができる。また、点火プラグの端子部から放電電流、絶縁碍子を介して容量結合によって電磁波を供給するように構成された点火プラグあっても、中心電極先端部分の溶損を有効に防止し、また供給する電磁波の電力損失を低減することができる。
第1実施形態に係るソケットを示す一部断面図の正面図である。 第2実施形態に係る点火プラグを示し、(a)は正面図、(b)はコイルパターン示す要部拡大図で両端を開放した螺旋状の導体線路を形成した状態を、(c)は両端を絶縁パターン(ガラス印刷)を介し、結合線路で短絡した状態を示す。 第3実施形態に係る点火プラグを示す一部断面図の正面図である。 第4実施形態に係るソケットを示す一部断面図の正面図である。 同ソケットのアンテナを示し、(a)は切り欠き部が90°、(b)は180°、(c)はスリットを形成した例を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
<実施形態1>
−点火プラグ用のソケット−
本実施形態における点火プラグ用のソケット100は、内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる点火プラグに、着脱自在に取り付けられる点火プラグ用のソケット装置又はイグニッションコイル(点火コイル)一体型のソケット装置の点火プラグとの接合部分であって、点火コイルからディストリビュータを介して点火プラグに接続するもの、点火コイルと一体型であって、点火プラグと接続するものを含む。
このソケット100は、図1に示すように、ソケット本体101、このソケット本体101内に配設された給電部110、電磁波を照射する円環状のアンテナ121、このアンテナ121に電磁波発振器104から発振される電磁波を供給するケーブル120、例えば、同軸ケーブルとから構成されている。ケーブル120として使用する同軸ケーブルは、一般的な同軸ケーブルの他、セミリジットタイプの同軸ケーブルを使用することもできる。
ソケット本体101は、筒状に形成され、内部に段上の挿通孔102を形成する。ソケット本体101、特に点火プラグ1との接合部分は、弾性変形可能な可撓性材料、弾性材料、例えば、弾性変形可能な合成樹脂やゴム等で構成されている。挿通孔102は、後述する給電部110が挿通される小径部102aと点火プラグの絶縁碍子部分が挿通される大径部102bとから構成されている。
給電部110は、ソケット本体101の挿通孔102の小径部102aに嵌挿されている。給電部110は、点火プラグ1から突出した端子部20と点火コイルの2次コイル側とを電気的に接続する構造であれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、給電部110と端子部20との接合が強固な接続となるように端子部20の外径よりも若干小径の孔部111を開口し、接合部分(点火プラグ側端部)を薄肉の有底筒状に構成するとともに、筒状の周面長手方向に複数の切り欠き部を形成する。これにより、端子部20の挿入を許容するとともに、電気的な接続を担保する。
本実施形態では、ソケット本体101の挿通孔102の小径部102aから突出する給電部110を覆う接続部130を介して、高電圧発生装置103からの高電圧を点火プラグ1に供給するように構成している。一般的な点火プラグに対してはこの接続部130が点火プラグの端子部に直接接続される。従って、接続部130の本体部101aはソケット本体101、接続部130の給電部110aはソケット100の給電部110と一体として構成するようにしても構わない。
アンテナ121は、点火プラグ1の内部導体(中心電極2又は導体筒22)に、電磁波を供給することができるものであれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、電磁波発振器104から発振される電磁波を供給するケーブル120として使用する同軸ケーブルの内部導体を外部導体よりも延伸し、延伸部分を旋回させて環状のアンテナ121を形成するようにしている。
同軸ケーブルは、周知のごとく、内部導体、外部導体及び両導体を絶縁する絶縁体を同軸状に構成したケーブルで、外部導体の表面は保護被膜で覆われている。本実施形態のアンテナ121は、同軸ケーブル(ケーブル120)の内部導体又は絶縁体に覆われた状態の内部導体を、外部導体及び保護被膜より延伸させて構成する。内部導体の先端は、開放端としても構わないが、本実施形態においては、同軸ケーブル(ケーブル120)の外部導体と短絡するようにしている。これによって、アンテナの先端部分でショートスタブを構成することとなる。なお、アンテナ121の長さは、供給する電磁波の波長をλとしたときλ/4の整数倍となるように構成することが好ましい。
環状に構成するアンテナ121は、複数巻回して構成しても、一巻きで構成しても構わない。この巻き数は、当該ソケット100が装着される点火プラグが、後述する絶縁碍子表面に結合用のコイルパターンを備えた点火プラグの場合、インピーダンス整合させるための要素となる。
ケーブル120は、図例においては直線上に延伸させている例を示すが、電磁波の位相を最適化するため、ソケット本体101に巻き付けて構成し、その長さを容易に変更できるように構成することが好ましい。
−点火プラグ−
当該ソケット100が装着される点火プラグ1は、周知の点火プラグであっても構わないが、電磁波を効率よく燃焼室に照射することができるように、図1に示すように、中心電極2と略同軸に中心電極2(端子部20を除く)より大径の導体筒22(筒状の導電部材)を配設する。これにより、アンテナ121を介して供給される電磁波の伝送路は、中心電極2の表面でなく、この導体筒22の表面が利用され、電磁波は燃焼室に円環状に供給することができる。
この導体筒22は端子部20と電気的に接続されていても構わないが、端子部から供給される放電用の高電圧を確実に遮断する観点から端子部20と電気的に切断することが好ましい。
導体筒22は、金属製の導体であれば特に限定されないが、例えば、ステンレス、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、ビスマス、鉛、スズ又はこれらを主体とした合金(例えば、ステンレス鋼)若しくはこれらの複合材料又はこれらをコーティングした材料を用いる。また、コーティング材料(例えば、チタンコーティング)を用いることもできる。また、その厚みは、0.04mm〜0.2mm、好ましくは0.06mm〜0.1mm程度である。
中心電極2の先端部に形成されている電極チップ部21は、高融点で耐酸化性の貴金属(例えば、白金合金やイリジウム)を用いることが好ましい。
絶縁碍子3は、周知の方法、例えば、高絶縁性と耐熱耐食性を有したアルミナ(AL)等を基材とするセラミックスでアルミナ粉を静水圧プレスで成形し、研削装置や砥石等で研削した後、1600℃前後で焼成し絶縁碍子3を製作する。
中心電極2と導体筒22を絶縁する絶縁筒は、絶縁碍子3と同様、高絶縁性と耐熱耐食性を有したアルミナ(AL)等を基材とするセラミックスを用いることが好ましい。また、絶縁碍子3、導体筒22及び絶縁筒は一体的に成形しても構わない。
主体金具4は、略円筒状の金属製ケースである。主体金具4は、絶縁碍子3の外周を支持して、絶縁碍子3を収容する。主体金具4の先端部の内周面は、絶縁碍子3の先端部の外周面との間に隙間を存して離間している。主体金具4の先端側の外周面には、内燃機関へ取り付けるための取付構造として雄ネジ部が形成されている。点火プラグ1は、主体金具4の雄ネジ部をシリンダヘッドのプラグホールの雌ネジ部に螺合させることにより、シリンダヘッドにねじ込み固定される。主体金具4の上部には、プラグレンチが嵌め込まれるレンチ嵌合部が形成されている。なお、主体金具4のレンチ嵌合部と絶縁碍子3の間にはシール部材として粉末状のタルク(滑石)が充填され、端部が加締られている。
接地電極5は、中心電極2との間で火花放電が生じる放電ギャップを形成する。接地電極5は、接地電極本体部5bと接地電極チップ部5aとから構成されている。接地電極本体部5bは、曲板状の導体である。接地電極本体部5bは、一端側が主体金具4の先端面に接合されている。接地電極本体部5bは、主体金具4の先端面から点火プラグ1の軸心に沿って延びて内側へ略90°折れ曲がり、接地電極チップ部5aが設けられた先端側が中心電極2の先端に設けられた電極チップ部21と対面している。
上記構成において、点火プラグ1に装着されたソケット100は、点火プラグ1の端子部20へ給電部110を介して高電圧発生装置103からの高電圧を供給し、供給された高電圧が端子部20及び中心電極2の軸芯を流れ、中心電極2の先端の電極チップ部21と接地電極5の電極チップ部5aとの間、即ち放電ギャップで火花放電(スパーク放電)を生じさせる。そして、火花放電にエネルギとして供給される電磁波(マイクロ波)は、電磁波発振器104からケーブル120、アンテナ121を介し、点火プラグ1の内部導体、本実施形態においては導体筒22へ絶縁碍子3を介して容量結合され、導体筒22の表面を流れ、接地電極5側端面から円環状に燃焼室に向けて照射(供給)される。これにより、中心電極2と接地電極5との間に形成される放電ギャップで生じる放電プラズマにエネルギとして供給され、プラズマが維持拡大される。ここで、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極2の軸芯からずれ、放電電流による電界強度のピーク部分から外れることとなる。この結果、中心電極2の軸芯部分での高温化を防止し、中心電極2の先端部分である電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
−実施形態1の効果−
火花放電のための放電電流及び電磁波を、別途ミキサーを配設することなく簡単な構成で点火プラグに供給することができる。
−実施形態1の変形例−
実施形態1の変形例では、給電部110と環状のアンテナ121とを内部に備えたソケット本体101を、点火プラグ1の内部導体に供給された電磁波のうち、高電圧発生装置103側に流れる電磁波を共振させる共振空洞を備えた外装シールドに、可撓性材料からなる絶縁ブッシングを介して接続するようにしている。なお、本実施例においては、図1における接続部130と当該ソケット100が一体型(ソケット本体101と接続部130の本体部101aが一体)が想定されている。
一般的な電磁機器における共振空洞からなる空洞共振器等は、伝送路に対して固定されているが、振動の大きな内燃機関に取り付けることとなる当該ソケット100では、点火コイルや電磁波発振器を設置空間の確保とケーブル類(ケーブル120を含む)の短縮化の観点からソケット100の頂部に一体的に配設することとなる。従って、可撓性材料からなる絶縁ブッシングを介して接続することにより、機器の耐震性能を高めることができる。また、高電圧発生装置103からの高電圧供給の伝送路は両端にコイルバネを配設し容易に撓むことが可能な構成とすることで耐震性能を高めることができる。伝送路にコイルバネを用いることで、コイルバネがアンテナ121から点火プラグの内部導体に伝送し、点火コイル側に向かって流れる電磁波を遮断するローパスフィルタとして機能する。
<実施形態2>
−点火プラグ−
本実施形態2は、本発明に係る点火プラグである。この点火プラグは、実施形態1のソケットに装着する点火プラグである。
図2に本実施形態2の点火プラグを示す。この点火プラグ1は、外部からの給電を受ける端子部20と電気的に接続される中心電極2と、この中心電極2が嵌め込まれる軸孔30が形成された絶縁碍子3と、この絶縁碍子3の周囲を囲むように配置された主体金具4と、この主体金具4の端面から延設され、中心電極2の先端部(中心電極2の電極チップ部21)との間に火花放電が生じる放電ギャップを形成する接地電極5とを備えている。そして、この点火プラグ1は、絶縁碍子3の表面に、実施形態1のソケットが備える環状のアンテナ121とインピーダンス整合させる結合用のコイルパターン31を形成する。
絶縁碍子3の表面に形成するコイルパターン31は、スクリーン印刷を用いて、導体を表面に形成することが好ましい。具体的には、絶縁碍子の表面に伝導率の高い導体である銀パラジウムペースト・白金ペースト・銀ペースト等を原料として用い、所望の巻き数の両端を開放した螺旋状の導体線路31a(コイルパターン31)を印刷する。その後、絶縁材としてコイルパターン31をガラス印刷で覆い、ガラス印刷のコイル両端部分31bにくり抜き加工を施す。その後、両端部分31bが短絡するように銀パラジウムペーストを原材料として用いた結合線路31cのスクリーン印刷施すことで両端部分31bを短絡したコイルパターン31を絶縁碍子の表面に形成する。なお、コイルパターン31の形成箇所は、ソケット100が装着されたとき環状のアンテナ121と対応する位置であることは言うまでもない。
このコイルパターン31の巻き数は、アンテナ121とのインピーダンスの整合を行うため、アンテナ121の巻き数に対し、式(1)で示される値Nを乗じた巻き数とする。
N=(Z1/Z0)1/2・・・式(1)
ここで、Z1はアンテナ側のインピーダンス、Z0は絶縁碍子側のインピーダンスであって、自由空間インピーダンスであり377(Ω)である。
アンテナ121として、特性インピーダンスが50Ωの同軸ケーブルを採用した場合、式(1)で求められるNは、N≒3となり、アンテナ121の巻き数を1とした場合、コイルパターン31側の巻き数は3となる。
また、コイルパターン31の表面積は、アンテナ121の表面積の1/Nとなるように構成することが好ましい。例えば、アンテナ121として使用する同軸ケーブルの内部導体の線径が1mmであれば単位長さ当たりの表面積は3.14mmとなりコイルパターン31の表面積は単位長さ当たり約1mmとすることが好ましい。
上記構成において、当該点火プラグ1に実施形態1のソケット100を装着する。そして、点火プラグ1の端子部20へ給電部110を介して高電圧発生装置103からの高電圧を供給すると、供給された高電圧が端子部20及び中心電極2の軸芯を流れ、中心電極2の先端の電極チップ部21と接地電極5の電極チップ部5aとの間、即ち放電ギャップで火花放電(スパーク放電)を生じさせる。そして、火花放電にエネルギとして供給される電磁波(マイクロ波)は、電磁波発振器104からケーブル120、アンテナ121を介し、インピーダンス整合されたコイルパターン31が結合用の二次コイルとして機能する。そして、電磁波は点火プラグ1の内部導体(中心電極2)の表面に容量結合され、中心電極の先端から燃焼室に向けて照射(供給)される。これにより、中心電極2と接地電極5との間に形成される放電ギャップで生じる放電プラズマにエネルギとして供給され、プラズマが維持拡大される。
−実施形態2の変形例−
実施形態2の変形例では、実施形態1で使用した点火プラグと同様、中心電極2と略同軸に中心電極2より大径の導体筒22(筒状の導電部材)を配設する。この導体筒22は、供給される電磁波の伝送路となり、電磁波を効率よく燃焼室に照射され、中心電極2と接地電極5との間に形成される放電ギャップで生じる放電プラズマにエネルギとして供給され、プラズマが維持拡大される。また、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極2の軸芯からずれ、放電電流による電界強度のピーク部分から外れることとなる。この結果、中心電極2の軸芯部分での高温化を防止し、中心電極2の先端部分である電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
−実施形態2の効果−
本実施形態の点火プラグは、碍子表面に結合用の二次コイルを、スクリーン印刷を用いて形成するようにしたから、供給される電磁波と点火プラグ側の電磁的結合が最適化される。
<実施形態3>
−点火プラグ−
本実施形態3は、本発明に係る点火プラグである。この点火プラグは、実施形態1のソケットに装着する点火プラグである。
図3に本実施形態3の点火プラグを示す。この点火プラグ1は、外部からの給電を受ける端子部20と電気的に接続される中心電極2と、この中心電極2が嵌め込まれる軸孔30が形成された絶縁碍子3と、この絶縁碍子3の周囲を囲むように配置された主体金具4と、この主体金具4の端面から延設され、中心電極2の先端部(中心電極2の電極チップ部21)との間に火花放電が生じる放電ギャップを形成する接地電極5とを備えている。本実施形態3の点火プラグ1は、中心電極2と略同軸に中心電極2(端子部20を除く)より大径の導体筒22(筒状の導電部材)が配設されている。そして、この導体筒22は、実施形態1のソケット100が装着されたとき環状のアンテナ121と対応する位置に螺旋状の切り込み23が形成されている。なお、絶縁碍子3の接地電極5側の開放端は、図3に示すように小径の段部を形成し、導体筒22の抜けを防止するように構成することが好ましい。
この螺旋状の切り込み23は、その幅や間隔は、特に限定するものではないが、図3に示すように、切り込み幅0.3mm程度、間隔1mm程度(幅1mmのコイルが0.3mm間隔で形成される。)に構成する。螺旋状の切り込み23の間隔は、実施形態2で説明したコイルパターン31の表面積と同様の計算で決定することが好ましい。また、螺旋状の切り込み23によって形成されるコイルの巻き数も同様である。
このように、螺旋状の切り込み23によってコイルを形成することで、アンテナ121から供給される電磁波と導体筒22との間は誘電結合及び容量結合の合成となり電磁的結合が最適化され、電磁波の結合度を高めることができる。
上記構成において、当該点火プラグ1に実施形態1のソケット100を装着する。そして、点火プラグ1の端子部20へ給電部110を介して高電圧発生装置103からの高電圧を供給すると、供給された高電圧が端子部20及び中心電極2の軸芯を流れ、中心電極2の先端の電極チップ部21と接地電極5の電極チップ部5aとの間、即ち放電ギャップで火花放電(スパーク放電)を生じさせる。そして、火花放電にエネルギとして供給される電磁波(マイクロ波)は、電磁波発振器104からケーブル120、アンテナ121を介し、アンテナ121と、導体筒22の螺旋状の切り込み23によって形成されたコイルとの間で誘電結合及び容量結合の合成となって電磁波が流れ、円環状の導体筒22の接地電極5側端部から燃焼室に向けて照射(供給)される。これにより、中心電極2と接地電極5との間に形成される放電ギャップで生じる放電プラズマにエネルギとして供給され、プラズマが維持拡大される。また、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極2の軸芯からずれ、放電電流による電界強度のピーク部分から外れることとなる。この結果、中心電極2の軸芯部分での高温化を防止し、中心電極2の先端部分である電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
−実施形態3の効果−
本実施形態の点火プラグは、点火プラグの導体筒(内部導体)に螺旋状の切り込みを形成してコイルを形成するようにしたことで、供給される電磁波は、アンテナと導体筒との間で誘導結合と容量結合との合成となり、電磁波の結合度を高めることができる。
<実施形態4>
−点火プラグ用のソケット−
本実施形態における点火プラグ用のソケット100は、実施形態1と同様、内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる点火プラグに、着脱自在に取り付けられる点火プラグ用のソケット装置又はイグニッションコイル(点火コイル)一体型のソケット装置の点火プラグとの接合部分であって、点火コイルからディストリビュータを介して点火プラグに接続するもの、点火コイルと一体型であって、点火プラグと接続するものを含む。
この点火プラグ用のソケット100は、図4に示すように、実施形態1と同様、ソケット本体101、このソケット本体101内に配設された給電部110、電磁波を照射する円環状のアンテナ121、このアンテナ121に電磁波発振器104から発振される電磁波を供給するケーブル120、例えば、同軸ケーブルとから構成されている。チョーク3の構造及びアンテナ121の形状を除くと、実施形態1と同様であり同様の部分については説明を省略する。
ソケット本体101全体を金属製のカバー130で覆うように構成している。このカバー130は筒状の本体部130a、上蓋130b及び点火プラグ1と接することでアースする下蓋130cとから構成されている。
140は、ソケット100を確実にアースするための金属製ガスケットを示す。
そして、環状のアンテナ121より高電圧発生装置130側のソケット本体101内にチョーク6を構成する同軸共振器を配設するようにしている。これによって、高電圧発生装置101(点火コイル等)に電磁波が漏洩し機器の損傷を有効に防止する。チョーク6の内部と給電部110の孔部の近傍まで絶縁体7を充填することが好ましい。チョークの深さLと絶縁体7の種類(比誘電率の違い)は供給する電磁波の周波数によって調整する。
また、本実施形態のアンテナ121(結合リング)は、図5に示すように、一部を切り欠いた円筒部材から構成される。電磁波を供給するケーブル120との接続箇所は一端部の上面とし、他端の上面にカバー130(本体部130a)と接続するアースラインERを配設することが好ましい。このアースラインERはアンテナ121の上面から延設することが好ましい。また、切り欠きの角度は特に限定するものではないが、図5(a)に示すように円周の90%、同図(b)に示すように円周の180%等、供給する電磁波の波長によって1/4波長となるように調整することが好ましく、電路長を稼ぐために同図(c)に示すように、アンテナ121の周面にスリット121aを形成することができる。このスリット121aの数は特に限定するものではないが、図に示すように2箇所に形成する場合、開口を上下逆とすることで電路長を長く設定することができる。3箇所に形成する場合も隣り合うスリットの開口を逆に形成する。
これによって、アンテナ121と点火プラグ1の内部導体との結合度を良好に調整し、反射波を低減させ、中心電極の先端から燃焼室に向けて電磁波(マイクロ波)が十分に照射(供給)される。これにより、中心電極2と接地電極5との間に形成される放電ギャップで生じる放電プラズマにエネルギとして供給され、プラズマが維持拡大される。
以上説明したように、本発明によると、高電圧の放電電流と電磁波とを混合するミキサーを用いることなく、内燃機関の燃焼室に火花放電と火花放電にエネルギとして供給される電磁波(マイクロ波)を供給することができるから、本発明のソケット及び点火プラグは、種々の内燃機関、例えば、自動車、飛行機、船舶等に広く使用することができる。また、内燃機関として、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン等種々の燃料(ガソリン、軽油、天然ガス、シュールガス等)を用いる内燃機関に使用することができる。
1 点火プラグ
2 中心電極
20 端子部
21 導体筒
23 螺旋状の切り込み
3 絶縁碍子
30 軸孔
31 コイルパターン
4 主体金具
5 接地電極
100 ソケット
101 ソケット本体
110 給電部(給電スプリング)
120 ケーブル
121 アンテナ

Claims (6)

  1. 中心電極と、前記中心電極よりも大径で絶縁筒により前記中心電極から絶縁された導体筒と、前記中心電極及び前記導体筒を収容する絶縁碍子と、高電圧発生装置からの給電を受ける端子部を備えた点火プラグに装着するソケットであ って、
    前記点火プラグの端子部と電気的に接続される給電部と、
    前記点火プラグの前記絶縁碍子を囲い、前記絶縁碍子を介して前記導体筒と容量結合され、電磁波発振器から供給される電磁波を前記導体筒に供給する環状のアンテナとを備えたソケット。
  2. 前記環状のアンテナは、同軸ケーブルの先端を巻回して構成した請求項1に記載のソケット。
  3. 高電圧発生装置からの給電を受ける端子部を備えた点火プラグに装着するソケットであ って、
    前記点火プラグの端子部と電気的に接続される給電部と、
    電磁波発振器から供給される電磁波を、前記点火プラグの絶縁碍子を介し、前記点火プラグの内部導体と容量結合することで前記点火プラグの内部導体に供給する環状のアンテナとを備え、
    前記給電部と前記環状のアンテナとを内部に備えたソケット本体を、
    前記点火プラグの内部導体に供給された電磁波のうち、高電圧発生装置側に流れる電磁波を共振させる共振空洞を備えた外装シールドに、可撓性材料からなる絶縁ブッシングを介して接続したソケット。
  4. 前記環状のアンテナより高電圧発生装置側のソケット本体内にチョークを構成する同軸共振器を配設した請求項3に記載のソケット。
  5. 請求項1から請求項4に記載のソケットが装着される点火プラグであって、
    外部からの給電を受ける端子部と電気的に接続される中心電極を内部に備える絶縁碍子の表面に、前記環状のアンテナとインピーダンス整合させる結合用のコイルパターンを形成した点火プラグ。
  6. 請求項1から請求項4に記載のソケットが装着される点火プラグであって、
    接地電極との間で外部からの給電によって火花放電を生じさせる中心電極と、
    該中心電極が嵌め込まれる軸孔が形成された絶縁碍子と、
    前記絶縁碍子には、中心電極と同軸に形成された導体筒とを備え、
    該導体筒は、前記ソケットが装着されたとき前記環状のアンテナと対応する位置に螺旋状の切り込みが形成されている点火プラグ。
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