JPH09317621A - プラズマ点火装置 - Google Patents
プラズマ点火装置Info
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- JPH09317621A JPH09317621A JP9016666A JP1666697A JPH09317621A JP H09317621 A JPH09317621 A JP H09317621A JP 9016666 A JP9016666 A JP 9016666A JP 1666697 A JP1666697 A JP 1666697A JP H09317621 A JPH09317621 A JP H09317621A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/50—Sparking plugs having means for ionisation of gap
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変長さの火花ギャップを有する点火プラグ
には幾つかの提案がなされており、その効果も認識され
ているが、構造上その他の点で各種の欠点があり、広く
使用されるに至っていない。本発明の課題は可変長さの
火花ギャップを有する実用的な点火プラグを得るにあ
る。 【解決手段】 可変長さの電弧を発生する磁気的点火プ
ラグであって、シェルと、可変長さの空気ギャップ、す
なわち発散型の空気ギャップを限定する１対の電極と、
両電極間の空気ギャップ内に磁場を発生せしめる少なく
とも１つの磁石とを含む。電極に供給される点火信号の
強さは電弧に作用する力に直接に影響を与え、公知の場
理論に従って、電弧を磁場に相対的に移動せしめ、また
は位置決めする。望ましい実施例において、１対の磁石
が発散型の空気ギャップに作用して磁場を生ぜしめる。
磁石を電弧が発生する空気ギャップに隣接して設けるこ
とによって、大きい、または長い電弧が発生する。
には幾つかの提案がなされており、その効果も認識され
ているが、構造上その他の点で各種の欠点があり、広く
使用されるに至っていない。本発明の課題は可変長さの
火花ギャップを有する実用的な点火プラグを得るにあ
る。 【解決手段】 可変長さの電弧を発生する磁気的点火プ
ラグであって、シェルと、可変長さの空気ギャップ、す
なわち発散型の空気ギャップを限定する１対の電極と、
両電極間の空気ギャップ内に磁場を発生せしめる少なく
とも１つの磁石とを含む。電極に供給される点火信号の
強さは電弧に作用する力に直接に影響を与え、公知の場
理論に従って、電弧を磁場に相対的に移動せしめ、また
は位置決めする。望ましい実施例において、１対の磁石
が発散型の空気ギャップに作用して磁場を生ぜしめる。
磁石を電弧が発生する空気ギャップに隣接して設けるこ
とによって、大きい、または長い電弧が発生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は点火プラグに関し、詳細
には内燃機関に使用する点火プラグに関している。
には内燃機関に使用する点火プラグに関している。
【０００２】通常の点火プラグは機関の開口部に取付け
るに適した金属製の外殻部を含み、機関内部には空気と
燃料との混合物が存在する。この機関内部区域は代表的
には機関内のシリンダ又は燃焼室として参照される。点
火プラグの外殻部（シェル）はセラミックその他の絶縁
構造を収容し、該絶縁構造を貫通して電極が燃焼室内に
延長する。電極の一端は高エネルギ信号を点火プラグに
供給する点火装置に連結され、電極の他端は燃焼室内に
達している。点火プラグは燃焼室内の空気と燃料との混
合物の燃焼を始発せしめるために必要な電気的火花また
は電弧を生ずるものである。アース電極（代表的には点
火プラグのシェルから内方に延長する突起部または突出
部）が電極から間隔をおかれた関係で配置され、電極と
の間に間隔をおかれてギャップを限定し、ギャップを横
切って高エネルギ電弧が機関の点火装置によって作られ
る。アース電極または突起部は電極から機械的に移動せ
しめられており、予め定めた距離、すなわち空気ギャッ
プが中心電極とアース電極との間に形成される。
るに適した金属製の外殻部を含み、機関内部には空気と
燃料との混合物が存在する。この機関内部区域は代表的
には機関内のシリンダ又は燃焼室として参照される。点
火プラグの外殻部（シェル）はセラミックその他の絶縁
構造を収容し、該絶縁構造を貫通して電極が燃焼室内に
延長する。電極の一端は高エネルギ信号を点火プラグに
供給する点火装置に連結され、電極の他端は燃焼室内に
達している。点火プラグは燃焼室内の空気と燃料との混
合物の燃焼を始発せしめるために必要な電気的火花また
は電弧を生ずるものである。アース電極（代表的には点
火プラグのシェルから内方に延長する突起部または突出
部）が電極から間隔をおかれた関係で配置され、電極と
の間に間隔をおかれてギャップを限定し、ギャップを横
切って高エネルギ電弧が機関の点火装置によって作られ
る。アース電極または突起部は電極から機械的に移動せ
しめられており、予め定めた距離、すなわち空気ギャッ
プが中心電極とアース電極との間に形成される。
【０００３】周知の装置において、内燃機関の点火プラ
グは予め定めた火花ギャップ（空気ギャップ）を有し、
これは点火プラグを機関の対応する取付け部に取付ける
以前に機械的に調節される。通常火花ギャップは０．６
４ｍｍ（０．０２５インチ）と１．５２ｍｍ（０．０６
０インチ）との間に調節され、空気燃料混合物の適切な
燃焼を始発せしめるに必要な所望の特性を有する電弧ま
たは火花を発生せしめる。機関が低温のときは高温のと
きに比較して、電極とアース突起との間に火花を発生さ
せることが困難である。さらに、空気燃料混合物の適切
な燃焼を始発させるためには、高負荷状態では火花ギャ
ップを小さく、低負荷状態では大きくすることが必要で
あることは周知である。
グは予め定めた火花ギャップ（空気ギャップ）を有し、
これは点火プラグを機関の対応する取付け部に取付ける
以前に機械的に調節される。通常火花ギャップは０．６
４ｍｍ（０．０２５インチ）と１．５２ｍｍ（０．０６
０インチ）との間に調節され、空気燃料混合物の適切な
燃焼を始発せしめるに必要な所望の特性を有する電弧ま
たは火花を発生せしめる。機関が低温のときは高温のと
きに比較して、電極とアース突起との間に火花を発生さ
せることが困難である。さらに、空気燃料混合物の適切
な燃焼を始発させるためには、高負荷状態では火花ギャ
ップを小さく、低負荷状態では大きくすることが必要で
あることは周知である。
【０００４】
【従来の技術】米国特許明細書第３９７４４１２号に
は、２つの反対方向に指向される電流の反発作用によっ
て点火プラグの火花放電の電弧の経路、従って長さを変
更せしめることが記載されている。この結果として、電
弧の長さを通常得られるものより長くすることができ
る。電弧に供給される電流を変更すると、電極とアース
電位構造とに関して半径方向に電弧を運動せしめる半径
方向力が変化する。
は、２つの反対方向に指向される電流の反発作用によっ
て点火プラグの火花放電の電弧の経路、従って長さを変
更せしめることが記載されている。この結果として、電
弧の長さを通常得られるものより長くすることができ
る。電弧に供給される電流を変更すると、電極とアース
電位構造とに関して半径方向に電弧を運動せしめる半径
方向力が変化する。
【０００５】米国特許明細書第４９０６８８９号には、
点火プラグの電極が面積を増加するために溝付きになっ
ていて、アース突起またはアース線がバイメタル素子と
同様に燃焼室温度変化に応答して火花ギャップの長さを
変更する、点火プラグが開示されている。
点火プラグの電極が面積を増加するために溝付きになっ
ていて、アース突起またはアース線がバイメタル素子と
同様に燃焼室温度変化に応答して火花ギャップの長さを
変更する、点火プラグが開示されている。
【０００６】米国特許明細書第４０８７７１９号には、
コロナ放電によって長い電弧を発生せしめ電弧の経路を
決定する点火プラグが開示されている。電極とアース電
位表面とは方向付けされて、電弧に半径方向力が作用し
電弧の長さが長くなる。発生した電弧は点火プラグの電
極とほぼ平行となる。
コロナ放電によって長い電弧を発生せしめ電弧の経路を
決定する点火プラグが開示されている。電極とアース電
位表面とは方向付けされて、電弧に半径方向力が作用し
電弧の長さが長くなる。発生した電弧は点火プラグの電
極とほぼ平行となる。
【０００７】米国特許明細書第４０４６１２７号には、
機関の真空度または機関の温度が点火プラグの電弧の長
さを調節する基準となる点火プラグが開示されている。
電弧は２つの電極の間でその長さが、該２つの電極の近
くに位置してこれらに関して運動可能の第３の電極によ
って変化せしめられる。第３の電極は検知された温度ま
たは真空度によって機械的に移動または運動せしめられ
て火花ギャップを短くまたは長くする。
機関の真空度または機関の温度が点火プラグの電弧の長
さを調節する基準となる点火プラグが開示されている。
電弧は２つの電極の間でその長さが、該２つの電極の近
くに位置してこれらに関して運動可能の第３の電極によ
って変化せしめられる。第３の電極は検知された温度ま
たは真空度によって機械的に移動または運動せしめられ
て火花ギャップを短くまたは長くする。
【０００８】米国特許明細書第３２１９８６６号には、
２つの磁極片の間に配置されて発散形状の火花ギャップ
を有する点火プラグが開示されており、電弧は一方向に
前進すると長さが変化する。
２つの磁極片の間に配置されて発散形状の火花ギャップ
を有する点火プラグが開示されており、電弧は一方向に
前進すると長さが変化する。
【０００９】米国特許明細書第４４７１７３２号、同第
４７６０８２０号には点火プラグとして、プラズマジェ
ット方式のプラグ構造を示し、プラズマを発生し該プラ
ズマを磁場による加速効果の影響下で内燃機関の燃焼室
内にジェットとして放射せしめるプラズマ手段を含んで
いる。
４７６０８２０号には点火プラグとして、プラズマジェ
ット方式のプラグ構造を示し、プラズマを発生し該プラ
ズマを磁場による加速効果の影響下で内燃機関の燃焼室
内にジェットとして放射せしめるプラズマ手段を含んで
いる。
【００１０】米国特許明細書第４７６６８５５号は、前
述米国特許明細書第４４７１７３２号、同第４７６０８
２０号とほぼ同様なプラズマジェット方式のプラグ構造
を示すが、プラグの凹所から出るプラズマを、リング状
渦構造の加速磁場の影響下で加速するオリフィスを含ん
でいる。
述米国特許明細書第４４７１７３２号、同第４７６０８
２０号とほぼ同様なプラズマジェット方式のプラグ構造
を示すが、プラグの凹所から出るプラズマを、リング状
渦構造の加速磁場の影響下で加速するオリフィスを含ん
でいる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】点火密度状態が低い場
合には、充分な点火エネルギ（約１７ミリジュール）が
火花ギャップを横切って放電され適切な燃焼を促進する
ために長い電弧が必要である。逆に、高い点火密度状態
では小さい電弧（低いエネルギ要求の電弧）が必要であ
る。すなわち、高い点火密度状態では低いエネルギが火
花ギャップで放電されるようにし、内燃機関の高圧電線
の誘電性に対して過大な電圧（３００００Ｖ以上）を避
ける必要がある。
合には、充分な点火エネルギ（約１７ミリジュール）が
火花ギャップを横切って放電され適切な燃焼を促進する
ために長い電弧が必要である。逆に、高い点火密度状態
では小さい電弧（低いエネルギ要求の電弧）が必要であ
る。すなわち、高い点火密度状態では低いエネルギが火
花ギャップで放電されるようにし、内燃機関の高圧電線
の誘電性に対して過大な電圧（３００００Ｖ以上）を避
ける必要がある。
【００１２】従って、低い負荷状態で優れた燃焼安定性
を得、且つ薄い燃焼状態の高負荷運転で小さい火花ギャ
ップを得る、可変長さの火花ギャップを有する内燃機関
用の点火プラグ装置が要望される。
を得、且つ薄い燃焼状態の高負荷運転で小さい火花ギャ
ップを得る、可変長さの火花ギャップを有する内燃機関
用の点火プラグ装置が要望される。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様による、
プラズマを発生し該プラズマを点火装置から推進するプ
ラズマ点火装置は、空所を限定する絶縁手段と、該空所
と共働して配置され該空所内に電気的エネルギ放電を発
生する電気的エネルギ放電手段とを含み、該電気的エネ
ルギ放電は空所内にプラズマを発生するに充分であり発
生したプラズマが空所から駆逐される強さ以下であり空
所外で点火を行い得るものであり、該電気的エネルギ放
電手段は空所内に位置する第１の電極手段と空所外に位
置して第１の電極手段と密接隣接する第２の電極手段と
を含み、該第１および第２の電極手段は両者間に発散形
状の間隙を限定し、該空所内の発散形状の間隙内に磁場
を生ぜしめて該磁場が発生したプラズマに補助的推進力
を与える磁場発生手段を含んでおり、該磁場発生手段は
前記絶縁手段が電気的エネルギ放電手段と磁場発生手段
との間の電気的絶縁を与える、プラズマ点火装置であ
る。
プラズマを発生し該プラズマを点火装置から推進するプ
ラズマ点火装置は、空所を限定する絶縁手段と、該空所
と共働して配置され該空所内に電気的エネルギ放電を発
生する電気的エネルギ放電手段とを含み、該電気的エネ
ルギ放電は空所内にプラズマを発生するに充分であり発
生したプラズマが空所から駆逐される強さ以下であり空
所外で点火を行い得るものであり、該電気的エネルギ放
電手段は空所内に位置する第１の電極手段と空所外に位
置して第１の電極手段と密接隣接する第２の電極手段と
を含み、該第１および第２の電極手段は両者間に発散形
状の間隙を限定し、該空所内の発散形状の間隙内に磁場
を生ぜしめて該磁場が発生したプラズマに補助的推進力
を与える磁場発生手段を含んでおり、該磁場発生手段は
前記絶縁手段が電気的エネルギ放電手段と磁場発生手段
との間の電気的絶縁を与える、プラズマ点火装置であ
る。
【００１４】本発明の別の態様によれば、プラズマを発
生し該プラズマを点火装置から推進するプラズマ点火装
置は、空所を限定する絶縁手段と、該空所に相対的に配
置され該空所内の予め定めた位置にプラズマを発生せし
めるに充分なレベルの電気的エネルギ放電を発生せしめ
該空所外で点火可能とする電極手段とを含み、該電極手
段は発散形状の空気ギャップを限定し該ギャップ内でプ
ラズマが発生し、該空所内に磁場を発生せしめる磁場発
生手段が設けられ、該磁場発生手段は空所に近接隣接し
て位置するが絶縁手段によって電気的に絶縁されてお
り、電極手段にエネルギを供給して発散形状の空気ギャ
ップ内に電気的放電を誘起するに充分な電流および電圧
を生ぜしめるエネルギを電極手段に与える制御手段を含
む。
生し該プラズマを点火装置から推進するプラズマ点火装
置は、空所を限定する絶縁手段と、該空所に相対的に配
置され該空所内の予め定めた位置にプラズマを発生せし
めるに充分なレベルの電気的エネルギ放電を発生せしめ
該空所外で点火可能とする電極手段とを含み、該電極手
段は発散形状の空気ギャップを限定し該ギャップ内でプ
ラズマが発生し、該空所内に磁場を発生せしめる磁場発
生手段が設けられ、該磁場発生手段は空所に近接隣接し
て位置するが絶縁手段によって電気的に絶縁されてお
り、電極手段にエネルギを供給して発散形状の空気ギャ
ップ内に電気的放電を誘起するに充分な電流および電圧
を生ぜしめるエネルギを電極手段に与える制御手段を含
む。
【００１５】本発明の更に別の態様による点火プラグ装
置は、非電導性の実質的に円筒形のシェルを含み、該シ
ェルは第１の端部と第２の端部とを有し、第１の端部は
内部に空所を限定し、該空所内に第１の電極が配置さ
れ、該空所内に第２の電極が配置され、該空所に隣接し
てシェルに取付けられた磁場発生手段が磁場を発生せし
め、第１および第２の電極間に流れる電流に関連して第
１および第２の電極間に生じたプラズマ電弧を該空所内
から外方に偏倚せしめ、シェルは第１および第２の電極
間および磁場発生手段間に電気的絶縁を与え、第１およ
び第２の電極が空所内に発散形状のギャップを限定す
る。
置は、非電導性の実質的に円筒形のシェルを含み、該シ
ェルは第１の端部と第２の端部とを有し、第１の端部は
内部に空所を限定し、該空所内に第１の電極が配置さ
れ、該空所内に第２の電極が配置され、該空所に隣接し
てシェルに取付けられた磁場発生手段が磁場を発生せし
め、第１および第２の電極間に流れる電流に関連して第
１および第２の電極間に生じたプラズマ電弧を該空所内
から外方に偏倚せしめ、シェルは第１および第２の電極
間および磁場発生手段間に電気的絶縁を与え、第１およ
び第２の電極が空所内に発散形状のギャップを限定す
る。
【００１６】
【作用】本発明によれば、小さい発散形状のギャップを
有する改良された点火プラグが与えられる。
有する改良された点火プラグが与えられる。
【００１７】本発明によれば、特定の電弧の長さを必要
とする機関の各種の運転状態によって、電弧の長さを変
化せしめることができる。
とする機関の各種の運転状態によって、電弧の長さを変
化せしめることができる。
【００１８】さらに、本発明によれば、大部分の周知の
点火装置の電気的特性に適合するように、電弧の長さを
可変とした点火プラグが提供される。
点火装置の電気的特性に適合するように、電弧の長さを
可変とした点火プラグが提供される。
【００１９】さらに本発明によれば、磁石を電極から電
気的に絶縁する手段が設けられ、該電気的絶縁手段は磁
石を熱的に絶縁し磁石から熱を伝導的に取去るようにな
される。
気的に絶縁する手段が設けられ、該電気的絶縁手段は磁
石を熱的に絶縁し磁石から熱を伝導的に取去るようにな
される。
【００２０】さらに本発明によれば、磁石の周りに熱溜
まり手段を設け、熱を電気的熱的絶縁手段から金属製外
側シェルに伝達せしめる。
まり手段を設け、熱を電気的熱的絶縁手段から金属製外
側シェルに伝達せしめる。
【００２１】さらに本発明によれば、プラグ空所に取付
けられプラグ空所を封止する保護膜が製造時、取扱い時
および取付け時に磁性鉄系粒子がプラグ空所を汚染する
ことを防止する。
けられプラグ空所を封止する保護膜が製造時、取扱い時
および取付け時に磁性鉄系粒子がプラグ空所を汚染する
ことを防止する。
【００２２】さらに本発明によれば、予め定めた抵抗を
有する抵抗電極を設けて電子的干渉を減少せしめる。
有する抵抗電極を設けて電子的干渉を減少せしめる。
【００２３】
【実施例】上述およびその他の本発明の目的および効果
は望ましい実施例についての以下の説明から明確となさ
れる。
は望ましい実施例についての以下の説明から明確となさ
れる。
【００２４】本発明の原理を理解するために図示する実
施例を参照して特定の用語を使用して説明する。以下の
説明は本発明を限定するものではなく、図示した装置の
各種の変形例、改変または本発明の原理の応用も当業者
に容易であるものは本発明の範囲内に属している。
施例を参照して特定の用語を使用して説明する。以下の
説明は本発明を限定するものではなく、図示した装置の
各種の変形例、改変または本発明の原理の応用も当業者
に容易であるものは本発明の範囲内に属している。
【００２５】図１を参照すると本発明の実施例として磁
気的点火プラグ１０が示される。点火プラグ１０はシリ
ンダヘッドまたはシリンダブロックに通常設けられるね
じ部分に適合するねじ部分１２を含み、これによって点
火プラグが図示しない内燃機関に取付けられる。カラー
１４がシリンダヘッドまたはシリンダブロックの表面に
係合し、点火プラグが機関のシリンダヘッドまたはシリ
ンダにねじこまれた時に密封封止を与える。六角部分１
６は、点火プラグ１０の取付け又は取外し時に点火プラ
グ用ソケットと係合する機械的インタフェースとなる。
通常、ねじ部分１２とカラー１４と六角部分１６とは周
知の点火プラグハウジング、又はシェル部分１５の製造
時に金属の単一片から形成される。絶縁体１８が六角部
分１６と絶縁体２０とに取付けられる。絶縁体２０が、
ねじ部分１２とカラー１４と六角部分１６とを貫通して
内部に延長し、絶縁体１８に係合する。絶縁体１８、２
０は各種公知の機械的接合技術、例えば接着剤、ファス
ナなどによって結合することができる。絶縁体１８、２
０を当業者に周知のセラミック材料、又は代替材料とし
て窒化シリコンなどの材料を使用してもよい。端子２２
は高エネルギ源、例えば内燃機関の点火装置に連結され
る。高電圧信号が端子２２に印加されて電極２６、２８
が配置される空所２４内に電弧を発生する。電極２６は
内部的にハウジング１５に連結される。
気的点火プラグ１０が示される。点火プラグ１０はシリ
ンダヘッドまたはシリンダブロックに通常設けられるね
じ部分に適合するねじ部分１２を含み、これによって点
火プラグが図示しない内燃機関に取付けられる。カラー
１４がシリンダヘッドまたはシリンダブロックの表面に
係合し、点火プラグが機関のシリンダヘッドまたはシリ
ンダにねじこまれた時に密封封止を与える。六角部分１
６は、点火プラグ１０の取付け又は取外し時に点火プラ
グ用ソケットと係合する機械的インタフェースとなる。
通常、ねじ部分１２とカラー１４と六角部分１６とは周
知の点火プラグハウジング、又はシェル部分１５の製造
時に金属の単一片から形成される。絶縁体１８が六角部
分１６と絶縁体２０とに取付けられる。絶縁体２０が、
ねじ部分１２とカラー１４と六角部分１６とを貫通して
内部に延長し、絶縁体１８に係合する。絶縁体１８、２
０は各種公知の機械的接合技術、例えば接着剤、ファス
ナなどによって結合することができる。絶縁体１８、２
０を当業者に周知のセラミック材料、又は代替材料とし
て窒化シリコンなどの材料を使用してもよい。端子２２
は高エネルギ源、例えば内燃機関の点火装置に連結され
る。高電圧信号が端子２２に印加されて電極２６、２８
が配置される空所２４内に電弧を発生する。電極２６は
内部的にハウジング１５に連結される。
【００２６】図２を参照すると点火プラグ１０の図１の
線２−２に沿った部分的断面図が示され、絶縁体２０と
電極２６、２８との空所２４内における内部構造が示さ
れている。ねじ部分１２も示され、点火プラグの機械的
形状についての完全な理解が可能である。電極２６、２
８は絶縁体２０の全長に沿って内方に延長し、後端部２
０ａで外部に出ている。電極２６ａは電極２６の一部で
あって、電極２８ａも電極２８に対応している。電極２
６ａは代表的にはハウジング１５に連結され、電極２８
ａは図１の端子２２に連結される。この電気的連結によ
って、電流が電極２６、２８間の空気ギャップ３０に送
られる信号経路がつくられる。
線２−２に沿った部分的断面図が示され、絶縁体２０と
電極２６、２８との空所２４内における内部構造が示さ
れている。ねじ部分１２も示され、点火プラグの機械的
形状についての完全な理解が可能である。電極２６、２
８は絶縁体２０の全長に沿って内方に延長し、後端部２
０ａで外部に出ている。電極２６ａは電極２６の一部で
あって、電極２８ａも電極２８に対応している。電極２
６ａは代表的にはハウジング１５に連結され、電極２８
ａは図１の端子２２に連結される。この電気的連結によ
って、電流が電極２６、２８間の空気ギャップ３０に送
られる信号経路がつくられる。
【００２７】保護膜８０が絶縁体２０の端部に設けられ
て空所２４を封止し、取扱い及び取付け時に磁性の鉄粒
子が空所２４を汚染することを防止する。保護膜８０は
機関の最初のサイクル時に圧縮行程において生ずる温度
と圧力とによって溶解するので、点火プラグの作動を妨
げることはない。各種の材料が保護膜８０として使用可
能であるが、材料は揮発性で燃焼可能である必要があ
る。理想的には膜８０を燃焼で消散する燃料とし、望ま
しい実施例ではパラフィンとし、任意周知の方法で絶縁
体２０の端部２５に取付ける。
て空所２４を封止し、取扱い及び取付け時に磁性の鉄粒
子が空所２４を汚染することを防止する。保護膜８０は
機関の最初のサイクル時に圧縮行程において生ずる温度
と圧力とによって溶解するので、点火プラグの作動を妨
げることはない。各種の材料が保護膜８０として使用可
能であるが、材料は揮発性で燃焼可能である必要があ
る。理想的には膜８０を燃焼で消散する燃料とし、望ま
しい実施例ではパラフィンとし、任意周知の方法で絶縁
体２０の端部２５に取付ける。
【００２８】図３Ａ、図３Ｂには絶縁体２０の２つの図
が示され、線３Ｂ−３Ｂに沿う部分断面図を含む。図３
Ｂに示すように同等な磁石３２、３４が絶縁体２０の両
側に配置され、電極２６、２８は２つの磁石間にサンド
イッチ状に挟まれる。磁界が図２に示す空気ギャップ３
０の区域で絶縁体２０を半径方向に横切って確立され
る。磁界の強度は磁石３２、３４間の寸法、材料、距離
などのいくつかの要素によって定まる。磁石の極性は電
弧が空所２４から外方に出るように定める。絶縁体２０
の反対側の図は図３Ａと同様であるが、電極２６、２８
の位置が図３Ａと反対になる。
が示され、線３Ｂ−３Ｂに沿う部分断面図を含む。図３
Ｂに示すように同等な磁石３２、３４が絶縁体２０の両
側に配置され、電極２６、２８は２つの磁石間にサンド
イッチ状に挟まれる。磁界が図２に示す空気ギャップ３
０の区域で絶縁体２０を半径方向に横切って確立され
る。磁界の強度は磁石３２、３４間の寸法、材料、距離
などのいくつかの要素によって定まる。磁石の極性は電
弧が空所２４から外方に出るように定める。絶縁体２０
の反対側の図は図３Ａと同様であるが、電極２６、２８
の位置が図３Ａと反対になる。
【００２９】図４を参照すると電極２６、２８の拡大図
が示される。図１の端子２２に印加される点火信号の電
力によって電極２６、２８間に形成され確立される電弧
の相対的位置をそれぞれの電弧３６ａ−３６ｃとして示
す。詳細には、電弧３６ａは電極２６、２８間で分子の
解離が開始したときの状態を示し、プラズマ区域が発生
し、電流が電極２６、２８間に流れ始める。プラズマは
イオンを含んでおり、これが電気信号が流れる通路とな
る。空気ギャップの抵抗がギャップ３０において低下す
ると、電極間に電弧を維持するために必要な電圧は電弧
を形成するために必要な電圧より低い。
が示される。図１の端子２２に印加される点火信号の電
力によって電極２６、２８間に形成され確立される電弧
の相対的位置をそれぞれの電弧３６ａ−３６ｃとして示
す。詳細には、電弧３６ａは電極２６、２８間で分子の
解離が開始したときの状態を示し、プラズマ区域が発生
し、電流が電極２６、２８間に流れ始める。プラズマは
イオンを含んでおり、これが電気信号が流れる通路とな
る。空気ギャップの抵抗がギャップ３０において低下す
ると、電極間に電弧を維持するために必要な電圧は電弧
を形成するために必要な電圧より低い。
【００３０】電弧３６ａを電弧３６ｃの位置まで運動せ
しめるためには、電極２６に流れる電流ｉの強さと継続
時間を増加せしめる。電弧３６ｃを生ずることの効果は
代替燃料機関が乗物に取付けられている場合に顕著であ
る。代替燃料機関、すなわち液体プロパン又は天然ガス
機関の場合は、機関の能力を充分に発揮させるためには
ターボ圧縮機を必要とする場合がある。このような機関
にターボ圧縮機を使用する場合、シリンダ内圧は高負荷
状態から低負荷状態すなわちアイドル状態との間で大幅
に変化する。従って、アイドル又は低負荷状態ではギャ
ップ３０に生ずる電弧は電弧３６ｃの位置が望ましく、
高負荷状態では電弧３６ａの位置が望ましい。電弧３６
ｂは、電極２６に供給される電流ｉの強さと継続時間と
によってギャップ３０に生ずる電弧の位置が制御可能で
あることを示す。
しめるためには、電極２６に流れる電流ｉの強さと継続
時間を増加せしめる。電弧３６ｃを生ずることの効果は
代替燃料機関が乗物に取付けられている場合に顕著であ
る。代替燃料機関、すなわち液体プロパン又は天然ガス
機関の場合は、機関の能力を充分に発揮させるためには
ターボ圧縮機を必要とする場合がある。このような機関
にターボ圧縮機を使用する場合、シリンダ内圧は高負荷
状態から低負荷状態すなわちアイドル状態との間で大幅
に変化する。従って、アイドル又は低負荷状態ではギャ
ップ３０に生ずる電弧は電弧３６ｃの位置が望ましく、
高負荷状態では電弧３６ａの位置が望ましい。電弧３６
ｂは、電極２６に供給される電流ｉの強さと継続時間と
によってギャップ３０に生ずる電弧の位置が制御可能で
あることを示す。
【００３１】磁石３２、３４を設けることは電極２６、
２８間に電弧３６ｃを形成する電流の量を著しく減少さ
せることができる。スマリウム・コバルト（ｓｕｍａｒ
ｉｕｍ ｃｏｂａｌｔ）から形成される希土類磁石（３
２、３４）を使用してギャップ３０に磁界を形成せしめ
た場合に、電流の減少は約１０００分の１となった。図
４にＦとして示す力のベクトルは電弧３６ａ−３６ｃに
式（ｉｘＢ）として作用するローレンツ（Ｌｏｒｅｎｔ
ｚ）力ベクトルが図示される。電極２６、２８によって
限定される発散形状のギャップは点火プラグ装置内に可
変長さの電弧を形成する手段となっている。最も重要な
効果は電弧３６ａ−３６ｃを形成するに必要な電流を減
少させる。本発明による点火プラグ１０は大部分の車両
に使用される点火装置に使用可能であって、電弧３６ａ
−３６ｃの任意のものを形成可能である。
２８間に電弧３６ｃを形成する電流の量を著しく減少さ
せることができる。スマリウム・コバルト（ｓｕｍａｒ
ｉｕｍ ｃｏｂａｌｔ）から形成される希土類磁石（３
２、３４）を使用してギャップ３０に磁界を形成せしめ
た場合に、電流の減少は約１０００分の１となった。図
４にＦとして示す力のベクトルは電弧３６ａ−３６ｃに
式（ｉｘＢ）として作用するローレンツ（Ｌｏｒｅｎｔ
ｚ）力ベクトルが図示される。電極２６、２８によって
限定される発散形状のギャップは点火プラグ装置内に可
変長さの電弧を形成する手段となっている。最も重要な
効果は電弧３６ａ−３６ｃを形成するに必要な電流を減
少させる。本発明による点火プラグ１０は大部分の車両
に使用される点火装置に使用可能であって、電弧３６ａ
−３６ｃの任意のものを形成可能である。
【００３２】図５Ａにおいて、曲線Ａ、Ｂは図１の点火
プラグ（磁石３２、３４なし）を使用して電弧を形成す
るに必要な電流および電圧を示す。図５Ｂの曲線Ｃ、Ｄ
は、磁石３２、３４を設けた図１の点火プラグの場合の
電弧を形成するに必要な電流および電圧を示す。必要な
電流が著しく減少していることが判る。詳細には、図５
Ｂに示す電流Ｃは図５Ａの電流Ａより著しく少ない。し
かし、図５Ｂに曲線Ｄとして示す電圧およびその時間は
図５Ａの曲線Ｂよりいくらか大である。低電流作動は点
火プラグ部品にやさしく、電極２６、２８の侵食を著し
く小とし、点火プラグの寿命を長くする。
プラグ（磁石３２、３４なし）を使用して電弧を形成す
るに必要な電流および電圧を示す。図５Ｂの曲線Ｃ、Ｄ
は、磁石３２、３４を設けた図１の点火プラグの場合の
電弧を形成するに必要な電流および電圧を示す。必要な
電流が著しく減少していることが判る。詳細には、図５
Ｂに示す電流Ｃは図５Ａの電流Ａより著しく少ない。し
かし、図５Ｂに曲線Ｄとして示す電圧およびその時間は
図５Ａの曲線Ｂよりいくらか大である。低電流作動は点
火プラグ部品にやさしく、電極２６、２８の侵食を著し
く小とし、点火プラグの寿命を長くする。
【００３３】図５Ａ、図５Ｂから明らかのように、上述
低電流作動は電弧の持続時間を長くして、図４に示す可
変長さの電弧を生成するに必要なエネルギを達成する。
しかし、全エネルギ要求が実質的に減少していること
は、本発明による点火プラグが従来技術のものに対比し
て望ましいことを示している。
低電流作動は電弧の持続時間を長くして、図４に示す可
変長さの電弧を生成するに必要なエネルギを達成する。
しかし、全エネルギ要求が実質的に減少していること
は、本発明による点火プラグが従来技術のものに対比し
て望ましいことを示している。
【００３４】図６、図７を参照すると本発明の第２の実
施例による点火プラグ５０が示される。ねじ付部分５２
がハウジング５４の一部として形成され、点火プラグを
シリンダブロック（図示しない）の対応するねじ孔に固
着的に取付けることを可能としている。表面５６がシリ
ンダブロックまたはシリンダヘッドの表面と組合わされ
て燃焼空間のために空気密の封止を与える。その他の周
知の点火プラグ部品として図６、図７に示すものは、電
極５８と絶縁体６０と電極６３を囲む非伝導性セラミッ
ク・パッキング粉末６２と空所６４とを含み、空所６４
内で発散形状のギャップ６５が電極６６、６８によって
限定される。電極６６はハウジング５４の内面に金属加
工技術で周知のろう付け技術で取付けられている。ばね
７０が電極６３と電極５８との間の電気的接続を行う。
磁石７２、７４が図１の実施例の磁石による磁場と同様
な磁場をギャップ６５につくる。図４に示す電弧と関連
する説明とは同様に点火プラグ５０についても達成され
る。同様に、図７に示す保護膜８０は構造および作動に
おいて図２に示す膜８０と同等である。
施例による点火プラグ５０が示される。ねじ付部分５２
がハウジング５４の一部として形成され、点火プラグを
シリンダブロック（図示しない）の対応するねじ孔に固
着的に取付けることを可能としている。表面５６がシリ
ンダブロックまたはシリンダヘッドの表面と組合わされ
て燃焼空間のために空気密の封止を与える。その他の周
知の点火プラグ部品として図６、図７に示すものは、電
極５８と絶縁体６０と電極６３を囲む非伝導性セラミッ
ク・パッキング粉末６２と空所６４とを含み、空所６４
内で発散形状のギャップ６５が電極６６、６８によって
限定される。電極６６はハウジング５４の内面に金属加
工技術で周知のろう付け技術で取付けられている。ばね
７０が電極６３と電極５８との間の電気的接続を行う。
磁石７２、７４が図１の実施例の磁石による磁場と同様
な磁場をギャップ６５につくる。図４に示す電弧と関連
する説明とは同様に点火プラグ５０についても達成され
る。同様に、図７に示す保護膜８０は構造および作動に
おいて図２に示す膜８０と同等である。
【００３５】絶縁体６０は窒化シリコンから作られる。
磁石７２、７４はスマリウム・コバルト系の磁石であ
る。ハウジング５４は点火プラグ構造として代表的な材
料、例えば鋼または同等材品から作られ、電極５８は鋼
またはアルミニウム製である。電極６６、６８は点火プ
ラグ構造技術に周知の電弧腐食抵抗性の鋼または同等材
料から作られる。
磁石７２、７４はスマリウム・コバルト系の磁石であ
る。ハウジング５４は点火プラグ構造として代表的な材
料、例えば鋼または同等材品から作られ、電極５８は鋼
またはアルミニウム製である。電極６６、６８は点火プ
ラグ構造技術に周知の電弧腐食抵抗性の鋼または同等材
料から作られる。
【００３６】絶縁体６０の機能は点火プラグの適切な作
動に２つの点で重要である。第１点として、絶縁体は電
極６６、６８から磁石７２、７４への電弧を防止する。
第２点として、絶縁体６０は空所６４と磁石７２、７４
との間の熱隔離障壁となる。燃焼区域からの熱隔離は点
火プラグ５０の適切な作動を保証するために必要であ
る。燃焼室温度は点火プラグの先端において６００〜７
００度Ｃに達し得る。スマリウムコバルト磁石の耐熱温
度は約３５０度Ｃであるから、磁石によって生ずる磁場
のために磁石をこの温度から充分に低い温度に維持し
て、電極６６、６８の間のギャップに生ずる電弧を推進
し拡大することを可能とする必要がある。実際上、１５
０度Ｃの温度でもスマリウムコバルト磁石の磁力は５０
〜６０％失われることが経験されている。
動に２つの点で重要である。第１点として、絶縁体は電
極６６、６８から磁石７２、７４への電弧を防止する。
第２点として、絶縁体６０は空所６４と磁石７２、７４
との間の熱隔離障壁となる。燃焼区域からの熱隔離は点
火プラグ５０の適切な作動を保証するために必要であ
る。燃焼室温度は点火プラグの先端において６００〜７
００度Ｃに達し得る。スマリウムコバルト磁石の耐熱温
度は約３５０度Ｃであるから、磁石によって生ずる磁場
のために磁石をこの温度から充分に低い温度に維持し
て、電極６６、６８の間のギャップに生ずる電弧を推進
し拡大することを可能とする必要がある。実際上、１５
０度Ｃの温度でもスマリウムコバルト磁石の磁力は５０
〜６０％失われることが経験されている。
【００３７】絶縁体６０は完全な熱絶縁体でないから、
機関の燃焼区域で発生した熱は磁石７２、７４の温度を
ハウジング５４のねじ部５２の温度以上に上昇させる可
能性がある。磁石７２、７４を熱から遮断するために熱
収容スリーブ７１がハウジング５４のねじ部分５２の内
面５３に隣接して配置される。熱収容スリーブ７１は同
時に磁石７２、７４とねじ付きのハウジング５２とに接
触しているから、磁石７２、７４の温度はねじ部分５２
が収容される機関ブロック（図示しない）の温度と実質
的に同等となる。熱収容スリーブ７１の材料は高い熱伝
導性があれば任意適当な材料としてよいが、望ましい材
料は銅である。
機関の燃焼区域で発生した熱は磁石７２、７４の温度を
ハウジング５４のねじ部５２の温度以上に上昇させる可
能性がある。磁石７２、７４を熱から遮断するために熱
収容スリーブ７１がハウジング５４のねじ部分５２の内
面５３に隣接して配置される。熱収容スリーブ７１は同
時に磁石７２、７４とねじ付きのハウジング５２とに接
触しているから、磁石７２、７４の温度はねじ部分５２
が収容される機関ブロック（図示しない）の温度と実質
的に同等となる。熱収容スリーブ７１の材料は高い熱伝
導性があれば任意適当な材料としてよいが、望ましい材
料は銅である。
【００３８】従来技術では電弧を拡げるための磁気的材
料は電弧作用と熱的損傷問題が解決されなかった。この
問題は図示し上述した本発明の実施例により解決され
た。
料は電弧作用と熱的損傷問題が解決されなかった。この
問題は図示し上述した本発明の実施例により解決され
た。
【００３９】図８を参照すると電極６６、６８の拡大図
が示される。電極６６、６８間に形成される火花ギャッ
プ７６は拡がって大きい火花ギャップ７８を形成してい
る。この実施例で達成される種々の電弧の状態は図４に
示すものと全く同様である。すなわち、図６ないし図８
に示す実施例は構造的にいくらか相違しているが、その
作動と機能とは図２ないし図４に示すものと全く同様で
ある。
が示される。電極６６、６８間に形成される火花ギャッ
プ７６は拡がって大きい火花ギャップ７８を形成してい
る。この実施例で達成される種々の電弧の状態は図４に
示すものと全く同様である。すなわち、図６ないし図８
に示す実施例は構造的にいくらか相違しているが、その
作動と機能とは図２ないし図４に示すものと全く同様で
ある。
【００４０】通常の点火プラグ技術において、火花ギャ
ップは狭ければ狭いほど、そこにプラズマを発生するた
めのエネルギは小である、ということ公知である。しか
し実際的な制限として、ある値以下ではプラズマに補助
的な推進力を与えなければ圧縮された燃料混合物を確実
に点火できない値として最小有用幅がある。この値は各
特定応用例で相違し、空燃比と点火時の圧力および温度
によって変化する。図６ないし図８に示す点火プラグに
おいて、磁石７２、７４は前述の補助的な推進力を与え
る。すなわち、図示望ましい実施例において、磁石７
２、７４によって与えられる磁場がプラズマを空所６４
から追い出し圧縮された燃料混合物を点火する。磁石７
２、７４の存在によって火花ギャップ７６の最小幅は、
別の補助的な推進力がない場合、その値以上でこのギャ
ップ７６で発生したプラズマが空所６４から追い出され
空所６４外で点火され得ることで決まる。換言すれば、
火花ギャップ７６の最大幅は、別の補助的な推進力がな
い場合、その値以下ではこのギャップ７６で発生したプ
ラズマが空所６４から追い出され空所６４外で点火され
得ることで決まる。火花ギャップ７８に対する唯一の要
求事項は、これが火花ギャップ７６より大であって拡が
るギャップが７６、７８間に形成されることである。
ップは狭ければ狭いほど、そこにプラズマを発生するた
めのエネルギは小である、ということ公知である。しか
し実際的な制限として、ある値以下ではプラズマに補助
的な推進力を与えなければ圧縮された燃料混合物を確実
に点火できない値として最小有用幅がある。この値は各
特定応用例で相違し、空燃比と点火時の圧力および温度
によって変化する。図６ないし図８に示す点火プラグに
おいて、磁石７２、７４は前述の補助的な推進力を与え
る。すなわち、図示望ましい実施例において、磁石７
２、７４によって与えられる磁場がプラズマを空所６４
から追い出し圧縮された燃料混合物を点火する。磁石７
２、７４の存在によって火花ギャップ７６の最小幅は、
別の補助的な推進力がない場合、その値以上でこのギャ
ップ７６で発生したプラズマが空所６４から追い出され
空所６４外で点火され得ることで決まる。換言すれば、
火花ギャップ７６の最大幅は、別の補助的な推進力がな
い場合、その値以下ではこのギャップ７６で発生したプ
ラズマが空所６４から追い出され空所６４外で点火され
得ることで決まる。火花ギャップ７８に対する唯一の要
求事項は、これが火花ギャップ７６より大であって拡が
るギャップが７６、７８間に形成されることである。
【００４１】
【発明の効果】本発明の点火プラグにおいて上述範囲内
の最小の火花ギャップ７６を使用することは少なくとも
２つの理由で有利である。第１に、図９のグラフに示す
ように任意の与えられた圧力における火花着火電圧は最
小火花ギャップ７６の減少と共に減少する。すなわち、
シリンダ圧力が増加すると共に火花を誘起させるために
端子２２（図１）または５８（図７、９および１０）に
作用せしめられる必要電圧は低くなる。例えば標準の
０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）の火花ギャップを
有する通常の点火プラグは、図９の線１００に示すよう
に圧力４００ｐｓｉ（２７５８０Ｋｐａ）では２０ＫＶ
以上の電圧を必要とするが、図６、７に示すような本発
明の点火プラグ５０では０．００５インチ（０．１２７
ｍｍ）の火花ギャップで約１３００ｐｓｉ（８９６３０
Ｋｐａ）の圧力で約１５ＫＶの電圧でよいことが線１０
２に示される。第２に、図１０に示すように通常の点火
プラグで火花ギャップが減少すると、その値以下では多
数の失火が劇的に生ずるという最小ギャップが存在す
る。容量放電形式の点火プラグでは失火の劇的な発生は
図１０の線１１０に示すように約０．０２０インチ
（０．５０８ｍｍ）以下で発生し、多数火花放電点火プ
ラグでは約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）以下で
発生することが線１１２で示される。図６、７に示すよ
うな本発明の点火プラグ５０では線１１４に示すように
０．００３インチ（０．０７６ｍｍ）以下で僅かの数の
失火が認められたのみであった。
の最小の火花ギャップ７６を使用することは少なくとも
２つの理由で有利である。第１に、図９のグラフに示す
ように任意の与えられた圧力における火花着火電圧は最
小火花ギャップ７６の減少と共に減少する。すなわち、
シリンダ圧力が増加すると共に火花を誘起させるために
端子２２（図１）または５８（図７、９および１０）に
作用せしめられる必要電圧は低くなる。例えば標準の
０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）の火花ギャップを
有する通常の点火プラグは、図９の線１００に示すよう
に圧力４００ｐｓｉ（２７５８０Ｋｐａ）では２０ＫＶ
以上の電圧を必要とするが、図６、７に示すような本発
明の点火プラグ５０では０．００５インチ（０．１２７
ｍｍ）の火花ギャップで約１３００ｐｓｉ（８９６３０
Ｋｐａ）の圧力で約１５ＫＶの電圧でよいことが線１０
２に示される。第２に、図１０に示すように通常の点火
プラグで火花ギャップが減少すると、その値以下では多
数の失火が劇的に生ずるという最小ギャップが存在す
る。容量放電形式の点火プラグでは失火の劇的な発生は
図１０の線１１０に示すように約０．０２０インチ
（０．５０８ｍｍ）以下で発生し、多数火花放電点火プ
ラグでは約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）以下で
発生することが線１１２で示される。図６、７に示すよ
うな本発明の点火プラグ５０では線１１４に示すように
０．００３インチ（０．０７６ｍｍ）以下で僅かの数の
失火が認められたのみであった。
【００４２】図１１を参照すると、本発明の別の実施例
として点火プラグ９０が示される。点火プラグ９０は点
火プラグ５０とほぼ同様であるが抵抗８２が電極６３と
ばね７０との間にあって、機関（図示しない）と点火プ
ラグ９０との間の電気的干渉を減少させる。抵抗８２に
は端部キャップ８４が設けられ、ばね７０と電極６３と
の間の電気的接続を与える。望ましい実施例において、
抵抗８２の値は１キロオームと１０キロオームとの間で
あるが、本発明による抵抗は１００キロオームと５００
オームとの間であってよい。図１２に示した本発明の別
の実施例の点火プラグ９５において、ばね７０と抵抗８
２と電極６３は所望の抵抗を有する一体電極８６に代え
られている。この抵抗電極は通常の技術、例えば焼結で
製造される。この抵抗つきの点火プラグも図１ないし図
３に示す点火プラグと同様に使用される。
として点火プラグ９０が示される。点火プラグ９０は点
火プラグ５０とほぼ同様であるが抵抗８２が電極６３と
ばね７０との間にあって、機関（図示しない）と点火プ
ラグ９０との間の電気的干渉を減少させる。抵抗８２に
は端部キャップ８４が設けられ、ばね７０と電極６３と
の間の電気的接続を与える。望ましい実施例において、
抵抗８２の値は１キロオームと１０キロオームとの間で
あるが、本発明による抵抗は１００キロオームと５００
オームとの間であってよい。図１２に示した本発明の別
の実施例の点火プラグ９５において、ばね７０と抵抗８
２と電極６３は所望の抵抗を有する一体電極８６に代え
られている。この抵抗電極は通常の技術、例えば焼結で
製造される。この抵抗つきの点火プラグも図１ないし図
３に示す点火プラグと同様に使用される。
【００４３】本発明は図面に示され詳細に説明された
が、上述説明は例示であり、本発明を限定するものでな
い。本発明の精神の範囲内のすべての変形、改変は本発
明の保護範囲内である。
が、上述説明は例示であり、本発明を限定するものでな
い。本発明の精神の範囲内のすべての変形、改変は本発
明の保護範囲内である。
【図１】図１は本発明による可変長電弧磁気的点火プラ
グの等角図。
グの等角図。
【図２】図２は図１の点火プラグの部分断面、部分省略
図。
図。
【図３】図３Ａは図２に示す誘電性インサートの前面
図。図３Ｂは図３Ａの線３ｂ−３ｂに沿う部分断面、部
分省略図で誘電性インサートを示す図。
図。図３Ｂは図３Ａの線３ｂ−３ｂに沿う部分断面、部
分省略図で誘電性インサートを示す図。
【図４】図４は図２の電極の拡大図で、電流の流れとロ
レンツ力ベクトルと異なる電流状態で生ずる電弧の位置
とを示す図。
レンツ力ベクトルと異なる電流状態で生ずる電弧の位置
とを示す図。
【図５】図５Ａは従来技術の点火プラグ装置に必要な電
圧と電流とを示すグラフ。図５Ｂは図１の点火プラグに
よる電圧と電流とを示すグラフ。
圧と電流とを示すグラフ。図５Ｂは図１の点火プラグに
よる電圧と電流とを示すグラフ。
【図６】図６は本発明の点火プラグの別の実施例を示す
断面図。
断面図。
【図７】図７は図６の点火プラグの図６の断面図に直角
の平面に沿った断面図。
の平面に沿った断面図。
【図８】図８は図７に示す電極の拡大図で、発散型火花
ギャップの形状を示す図。
ギャップの形状を示す図。
【図９】図９は火花着火電圧と圧力とを各種火花ギャッ
プについて示すグラフ。
プについて示すグラフ。
【図１０】図１０は容量放電点火プラグと、多数火花放
電点火プラグと、本発明の点火プラグとの、火花ギャッ
プ幅の減少に伴う、１０００サイクル当たりの失火数を
示すグラフ。
電点火プラグと、本発明の点火プラグとの、火花ギャッ
プ幅の減少に伴う、１０００サイクル当たりの失火数を
示すグラフ。
【図１１】図１１は本発明による点火プラグの別の実施
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図１２】図１２は本発明による点火プラグのさらに別
の実施例を示す断面図。
の実施例を示す断面図。
１０： 点火プラグ １２： ねじ部分 １４： カラー １５： シェル（ハ
ウジング） １８、２０： 絶縁体 ２２： 端子 ２４： 空所 ２６、２８： 電極 ３０： 空気ギャップ ３２、３４： 磁石 ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ： 電弧 ５０： 点火プラグ ５４： ハウジング ５８： 電極 ６０： 絶縁体 ６３： 電極 ６４： 空所 ６５： ギャップ ６６、６８： 電極 ７１： 熱収容スリーブ ７２、７４： 磁石 ７６、７８： 火花ギャップ
ウジング） １８、２０： 絶縁体 ２２： 端子 ２４： 空所 ２６、２８： 電極 ３０： 空気ギャップ ３２、３４： 磁石 ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ： 電弧 ５０： 点火プラグ ５４： ハウジング ５８： 電極 ６０： 絶縁体 ６３： 電極 ６４： 空所 ６５： ギャップ ６６、６８： 電極 ７１： 熱収容スリーブ ７２、７４： 磁石 ７６、７８： 火花ギャップ
Claims (27)
- 【請求項１】 プラズマを発生して該プラズマを当該点
火装置から推進するプラズマ点火装置にして、 空所を限定する絶縁手段と、 該空所と共働するように配置され該空所内に電気的エネ
ルギ放電を発生する電気的エネルギ放電手段にして、該
電気的エネルギ放電は空所内にプラズマを発生するに充
分な強さであり、発生したプラズマが空所から駆逐され
る強さ以下であり、空所外で点火を行い得るものであ
り、該電気的エネルギ放電手段は空所内に位置する第１
の電極手段と空所外に位置して第１の電極手段と密接隣
接する第２の電極手段とを含み、該第１および第２の電
極手段は両者間に発散形状の間隙を限定する、電気的エ
ネルギ放電手段と、 該空所内の発散形状の間隙内に磁場を生ぜしめて該磁場
が発生したプラズマに補助的推進力を与える磁場発生手
段にして、該磁場発生手段は前記絶縁手段が電気的エネ
ルギ放電手段と磁場発生手段との間の電気的絶縁を与え
るように配置されている、磁場発生手段と、を含むこと
を特徴とする、プラズマ点火装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のプラズマ点火装置にし
て、磁場発生手段が第１の永久磁石であることを特徴と
するプラズマ点火装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載のプラズマ点火装置にし
て、第２の永久磁石を含み、前記第１および第２の磁石
が両者間に前記絶縁手段を配置して対面する関係に位置
しており、前記絶縁手段によって限定される前記空所は
磁石によって作られる磁場が該空所内で最大となるよう
に配置されている、ことを特徴とするプラズマ点火装
置。 - 【請求項４】 請求項３に記載のプラズマ点火装置にし
て、前記絶縁手段が前記空所と前記第１および第２の磁
石との間に熱的および電気的絶縁を与える、ことを特徴
とするプラズマ点火装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載のプラズマ点火装置にし
て、前記第１および第２の永久磁石に接触して該第１お
よび第２の永久磁石から熱を外部に指向する熱収容手段
を含むことを特徴とするプラズマ点火装置。 - 【請求項６】 請求項１に記載のプラズマ点火装置にし
て、前記空所を覆って前記絶縁手段に取付けられて、前
記磁場発生手段によって鉄系磁性粒子が前記空所内に引
込まれることを防止する保護膜を含むことを特徴とする
前記プラズマ点火装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載のプラズマ点火装置にし
て、前記保護膜が揮発性かつ燃焼可能であることを特徴
とするプラズマ点火装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載のプラズマ点火装置にし
て、前記保護膜がパラフィンであることを特徴とするプ
ラズマ点火装置。 - 【請求項９】 プラズマを発生し該プラズマを点火のた
め当該プラズマ点火装置の外部に推進する、プラズマ点
火装置にして、 空所を限定する絶縁手段と、 該空所に相対的に配置され、該空所内にプラズマを発生
するに充分な強さでかつ発生したプラズマが該空所から
駆逐される強さより弱い強さのプラズマを発生する電気
的エネルギを放電して該空所の外部で着火を行い得るす
る電極手段にして該空所内に発散型のギャップを限定す
る前記電極手段と、 前記空所内に磁場を確立し、発生したプラズマに補助的
な推進力を与える磁石にして、前記絶縁手段に隣接して
配置されるが該絶縁手段によって空所から電気的に隔離
されている磁石と、 を含むことを特徴とするプラズマ点火装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載のプラズマ点火装置に
して、前記絶縁手段がセラミック複合体からつくられる
ことを特徴とするプラズマ点火装置。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のプラズマ点火装置
にして、絶縁手段がシリンダであって、前記空所がシリ
ンダの一端に形成され、該シリンダの横方向表面には前
記磁石が配置される欠如部が設けられていることを特徴
とする、前記プラズマ点火装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載のプラズマ点火装置
にして、少なくとも２つの磁石を含み、前記シリンダは
横方向表面に前記少なくとも２つの磁石が配置される少
なくとも２つの欠如部が設けられている、ことを特徴と
するプラズマ点火装置。 - 【請求項１３】 プラズマを発生し該プラズマを当該点
火装置から推進するプラズマ点火装置にして、 空所を限定する絶縁手段と、 該空所に相対的に配置され該空所内に電気的エネルギを
放電する電極手段にして、該電気的エネルギ放電は空所
内の予め定めた位置にプラズマを発生するに充分で空所
外で点火を行い得る強さであり、該電極手段はプラズマ
が発生したとき発散形状の空気間隙を限定し、 該空所内に磁場を生ぜしめる磁場発生手段にして、該磁
場発生手段は前記空所に密接隣接するが前記絶縁手段に
よって電気的絶縁を与えられ、 前記電極手段にエネルギを供給し前記発散形状の空気間
隙内に電気的放電を誘起するに充分な電圧と電流とを生
ぜしめる制御手段を含むことを特徴とするプラズマ点火
装置。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載のプラズマ点火装置
にして、前記制御手段がさらに前記エネルギをプラズマ
を当該点火装置から推進するに充分な時間だけ供給する
ことを特徴とするプラズマ点火装置。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載のプラズマ点火装置
にして、前記磁場発生手段が第１の磁石と第２の磁石と
を含み、前記絶縁手段がシリンダであって、空所がシリ
ンダの基部内に限定され、シリンダが該シリンダの横方
向表面に対向する関係で位置する第１の欠如部および第
２の欠如部を有し、第１の磁石と第２の磁石とがそれぞ
れの欠如部内に配置されていることを特徴とする前記プ
ラズマ点火装置。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載のプラズマ点火装置
にして、前記第１の磁石と第２の磁石とがそれぞれスマ
リウム・コバルト磁石である、ことを特徴とするプラズ
マ点火装置。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載のプラズマ点火装置
にして、前記絶縁手段が窒化シリコン製である、ことを
特徴とするプラズマ点火装置。 - 【請求項１８】 点火プラグ装置にして、 非伝導性で実質的に円筒形で第１の端部と第２の端部と
を有し、第１の端部が内部に空所を限定するシェルと、 前記空所内に位置する第１の電極と、 前記空所内に位置する第２の電極と、 前記空所付近でシェルに取付けられ磁場を発生する磁場
発生手段であって、前記第１および第２の電極間に流れ
る電流に関連して、第１および第２の電極間に発生した
プラズマ電弧を空所内から外方向に推進する磁場発生手
段とを含み、 シェルが第１および第２の電極と磁場発生手段との間に
電気的絶縁を与え、 前記第１および第２の電極が空所内に発散形状のギャッ
プを限定する、ことを特徴とする点火プラグ装置。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載の点火プラグ装置に
して、前記磁場発生手段が永久磁石であって、前記シェ
ルがセラミック複合体である、ことを特徴とする点火プ
ラグ装置。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載の点火プラグ装置に
して、前記シェルが窒化シリコン製である、ことを特徴
とする点火プラグ装置。 - 【請求項２１】 請求項１８に記載の点火プラグ装置に
して、前記磁場発生手段が第１の磁石と第２の磁石とを
含み、前記空所がその間に配置されて、前記シェルが第
１の磁石と第２の磁石との間にかつ第１の電極と第２の
電極との間に配置されている、ことを特徴とする点火プ
ラグ装置。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の点火プラグ装置に
して、シェルがその内部を軸線方向に延長して前記空所
に連通する第１および第２の中空通路を含んでおり、第
１および第２の電極がそれぞれ前記中空通路内に位置し
ていることを特徴とする点火プラグ装置。 - 【請求項２３】 請求項１８に記載の点火プラグ装置に
して、金属製の外側シェルを含み、前記非伝導性シェル
がその内部に配置され、第１の電極が金属製シェルに電
気的に接続され、前記磁場発生手段が金属製の外側シェ
ルと非伝導性シェルとの間に配置されていることを特徴
とする点火プラグ装置。 - 【請求項２４】 請求項２３に記載の点火プラグ装置に
して、前記磁場発生手段から熱を取去って金属製外側シ
ェルに指向する熱シンク手段が設けられ、該熱シンク手
段は金属製外側シェルと磁場発生手段とに接触している
ことを特徴とする点火プラグ装置。 - 【請求項２５】 請求項２４に記載の点火プラグ装置に
して、第２の電極がある長さを有し、この長さに沿った
抵抗が１．０キロオームから１０．０キロオームである
ことを特徴とする点火プラグ装置。 - 【請求項２６】 請求項１８に記載の点火プラグ装置に
して、前記発散形状のギャップが第２のギャップに向か
って拡大する第１のギャップを有し、該第１のギャップ
は最大幅として、その値以上で補助的推進力がない場合
に前記プラズマ電弧が空所から追出されて該空所外で点
火可能であり、その値より下では補助的推進力がある場
合にのみプラズマ電弧が空所から追出されて該空所外で
点火可能であることを特徴とする点火プラグ装置。 - 【請求項２７】 請求項２６に記載の点火プラグ装置に
して、前記補助的推進力が前記磁場であることを特徴と
する点火プラグ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US593933 | 1996-01-30 | ||
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Publications (1)
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| JPH09317621A true JPH09317621A (ja) | 1997-12-09 |
Family
ID=24376814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9016666A Pending JPH09317621A (ja) | 1996-01-30 | 1997-01-30 | プラズマ点火装置 |
Country Status (4)
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| US (1) | US5619959A (ja) |
| JP (1) | JPH09317621A (ja) |
| DE (1) | DE19701752C2 (ja) |
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