JPWO2016021727A1 - Socket and spark plug - Google Patents

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Abstract

【課題】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を提供すること。点火プラグ1の端子部20と電気的に接続される給電部110と、電磁波発振器104から供給される電磁波を、点火プラグ1の絶縁碍子3を介し、点火プラグ1の内部導体2と容量結合することで点火プラグの内部導体2に供給する環状のアンテナ121とを備えている。この環状のアンテナ121は、電磁波の伝送用ケーブルとして使用する同軸ケーブルの先端を巻回して構成することが好ましい。【選択図】図1To provide a socket for supplying a discharge current and electromagnetic waves for spark discharge to a spark plug without providing a separate mixer. The power supply unit 110 electrically connected to the terminal unit 20 of the spark plug 1 and the electromagnetic wave supplied from the electromagnetic wave oscillator 104 are capacitively coupled to the inner conductor 2 of the spark plug 1 through the insulator 3 of the spark plug 1. Thus, an annular antenna 121 that supplies the inner conductor 2 of the spark plug is provided. The annular antenna 121 is preferably configured by winding the end of a coaxial cable used as an electromagnetic wave transmission cable. [Selection] Figure 1

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。   The present invention relates to a socket for supplying a spark plug with a high voltage for spark discharge and an electromagnetic wave supplied as energy to the spark discharge, and a spark plug attached to the socket.

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, plasma generators have been developed that generate local plasma using spark plug discharge and expand the plasma using electromagnetic waves (microwaves) (see, for example, Patent Document 1). In this plasma generator, a mixer having a mixing circuit that mixes a discharge current (energy for discharge) for spark discharge and energy of electromagnetic waves from the electromagnetic wave generator is provided. Is connected to a connection terminal portion serving as an input terminal of the spark plug. Thereby, the high voltage (discharge current) for spark discharge and the electromagnetic wave are fed to the spark plug through the same transmission line (electric circuit). Therefore, the center electrode of the spark plug serves as both a spark discharge electrode and an electromagnetic wave irradiation antenna.

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)。   However, a mixer that mixes the high-voltage discharge current from the ignition coil and the electromagnetic wave from the electromagnetic wave oscillator in order to flow the high-voltage discharge current and the electromagnetic wave to the center electrode of the ignition plug in this way (hereinafter referred to as a mixer). Is required. This mixer is a circuit for preventing discharge current from leaking to the electromagnetic wave oscillator and electromagnetic wave from leaking to the ignition coil, and its structure is complicated, which causes high cost of the entire apparatus (for example, Patent Document 2). reference).

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。   Further, both the discharge current and the electromagnetic wave for spark discharge are output from the tip portion of the center electrode. Therefore, the electric field strength generated by the discharge current and the electromagnetic wave between the tip of the center electrode and the ground electrode is highest at the axial core portion of the center electrode. For this reason, since the electric field strength generated by the discharge current and the electromagnetic wave is superimposed, there is a problem that the axial center of the center electrode becomes the highest temperature and the tip of the center electrode is easily melted.

特開2009−036198号公報JP 2009-036198 A 特願2013−181700号Japanese Patent Application No. 2013-181700

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。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a socket for supplying a discharge current and electromagnetic waves for spark discharge to a spark plug without providing a separate mixer. It is an object to provide a spark plug that can be suitably mounted on the vehicle.

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。
A first invention made to solve the above problems is a socket to be attached to a spark plug having a terminal portion that receives power from a high voltage generator,
A power feeding part electrically connected to the terminal part of the spark plug;
An ignition plug socket comprising an annular antenna for supplying electromagnetic waves supplied from an electromagnetic wave oscillator to an inner conductor of an ignition plug through capacitive coupling with an inner conductor of the ignition plug via an insulator of the ignition plug .

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。   The socket of the present invention supplies electromagnetic waves by capacitive coupling from an annular antenna via an insulator to the surface of the center electrode, which is the inner conductor of the spark plug, and the surface of the conductor cylinder disposed coaxially with the center electrode.

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。   In this case, the annular antenna can be configured by winding the end of a coaxial cable. An antenna is easily configured by extending and winding an inner conductor of a coaxial cable used as an electromagnetic wave transmitting cable from an outer conductor.

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。   In addition, the socket body having the feeding portion and the annular antenna inside can be used as an exterior shield having a resonance cavity that resonates electromagnetic waves that flow toward the high voltage generator among electromagnetic waves supplied to the inner conductor. It can be connected via an insulating bushing made of a flexible material. Unlike installation of cavity resonators usually used in electromagnetic equipment, in order to receive the vibration of the internal combustion engine, an earthquake resistant structure is adopted to ensure stable operation of the equipment.

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。   Further, a coaxial resonator constituting a choke can be disposed in the socket body on the high voltage generator side of the annular antenna. Electromagnetic waves leak to high voltage generators (ignition coils, etc.) to effectively prevent equipment damage.

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。
In addition, a second invention made to solve the above problems is a spark plug to which the socket is attached,
This is an ignition plug in which a coupling coil pattern for impedance matching with the annular antenna is formed on the surface of an insulator having a central electrode electrically connected to a terminal portion that receives power from the outside.

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。
A third invention made to solve the above problem is a spark plug to which the socket is attached,
A center electrode that generates a spark discharge by power feeding from the outside with the ground electrode;
An insulator having a shaft hole into which the center electrode is fitted;
The insulator includes a conductor tube formed coaxially with the center electrode,
The conductor tube is a spark plug in which a spiral cut is formed at a position corresponding to the annular antenna when the socket is mounted.

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。   The spark plugs of the second and third inventions are spark plugs suitable for mounting the socket of the first invention, and are electromagnetically coupled to electromagnetic waves supplied from an antenna by impedance matching. Is optimized.

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。As a term of the present invention, when a conductor (center electrode, terminal portion, conductor tube, etc.) is referred to, a metal material such as iron, silver, copper, gold, aluminum, tungsten, molybdenum, titanium, zirconium, niobium, tantalum, This refers to bismuth, lead, tin, or an alloy (for example, stainless steel) or a composite material thereof mainly composed of these materials. When a dielectric (insulator, etc.) is referred to, dielectric material, alumina (AL 2 O 3 ), etc. It refers to ceramics etc. as a base material.

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。   According to the present invention, the discharge current and electromagnetic waves for spark discharge can be supplied to the spark plug without providing a separate mixer, and the cost of the entire apparatus can be reduced by using the socket of the present invention. Can do. Further, even in the case of an ignition plug configured to supply electromagnetic waves by capacitive coupling via a discharge current and an insulator through a terminal portion of the ignition plug, it effectively prevents and supplies the melting of the tip portion of the center electrode. The power loss of electromagnetic waves can be reduced.

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。It is a front view of the partial cross section figure which shows the socket which concerns on 1st Embodiment. 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。The ignition plug which concerns on 2nd Embodiment is shown, (a) is a front view, (b) is the principal part enlarged view which shows a coil pattern, and the state which formed the helical conductor track | line which open | released both ends, (c) is both ends. The state which short-circuited with the coupling line through the insulating pattern (glass printing) is shown. 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。It is a front view of the partial cross section figure which shows the ignition plug which concerns on 3rd Embodiment. 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。It is a front view of the partial cross section figure which shows the socket which concerns on 4th Embodiment. 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。The antenna of the socket is shown, (a) is a perspective view showing an example in which a notch is 90 °, (b) is 180 °, and (c) is a slit.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

<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。
<Embodiment 1>
-Spark plug socket-
The spark plug socket 100 in this embodiment is a spark plug socket device that is detachably attached to an ignition plug that is attached to a cylinder head of an internal combustion engine or an ignition plug (ignition coil) integrated socket device. And a part that is connected to the spark plug from the ignition coil via the distributor, and a part that is integrated with the spark coil and connected to the spark plug.

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。   As shown in FIG. 1, this socket 100 is oscillated from an electromagnetic wave oscillator 104 to a socket main body 101, a power feeding unit 110 disposed in the socket main body 101, an annular antenna 121 that radiates electromagnetic waves, and the antenna 121. It is comprised from the cable 120 which supplies the electromagnetic waves which are transmitted, for example, a coaxial cable. As the coaxial cable used as the cable 120, a semi-rigid type coaxial cable can be used in addition to a general coaxial cable.

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。   The socket body 101 is formed in a cylindrical shape and has a stepped insertion hole 102 therein. The joint portion with the socket body 101, particularly the spark plug 1, is made of a flexible material that can be elastically deformed, an elastic material, for example, an elastically deformable synthetic resin or rubber. The insertion hole 102 includes a small-diameter portion 102a through which a power supply unit 110, which will be described later, is inserted, and a large-diameter portion 102b through which an insulator portion of the spark plug is inserted.

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。   The power feeding unit 110 is fitted into the small diameter portion 102 a of the insertion hole 102 of the socket body 101. The power supply unit 110 is not particularly limited as long as the terminal unit 20 protruding from the spark plug 1 and the secondary coil side of the ignition coil are electrically connected, but in the present embodiment, the power supply unit 110 is not limited. A hole 111 having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the terminal portion 20 is opened so that the connection between the terminal portion 20 and the terminal portion 20 is strong, and the joint portion (the end portion on the spark plug side) is formed into a thin-walled bottomed cylindrical shape. A plurality of notches are formed in the longitudinal direction of the cylindrical peripheral surface. As a result, insertion of the terminal portion 20 is allowed and electrical connection is ensured.

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。   In the present embodiment, the high voltage from the high voltage generator 103 is supplied to the spark plug 1 through the connection portion 130 that covers the power supply portion 110 protruding from the small diameter portion 102a of the insertion hole 102 of the socket body 101. doing. For a general spark plug, the connecting portion 130 is directly connected to the terminal portion of the spark plug. Therefore, the main body 101 a of the connection unit 130 may be configured integrally with the socket main body 101 and the power supply unit 110 a of the connection unit 130 may be integrated with the power supply unit 110 of the socket 100.

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。   The antenna 121 is not particularly limited as long as it can supply electromagnetic waves to the inner conductor (the center electrode 2 or the conductor tube 22) of the spark plug 1, but in the present embodiment, the antenna 121 starts from the electromagnetic wave oscillator 104. An inner conductor of a coaxial cable used as a cable 120 for supplying an oscillating electromagnetic wave is extended more than the outer conductor, and the extended portion is turned to form an annular antenna 121.

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。   As is well known, a coaxial cable is a cable in which an inner conductor, an outer conductor, and an insulator that insulates both conductors are coaxially configured, and the surface of the outer conductor is covered with a protective film. The antenna 121 of the present embodiment is configured by extending an inner conductor of a coaxial cable (cable 120) or an inner conductor covered with an insulator from an outer conductor and a protective coating. The tip of the inner conductor may be an open end, but in this embodiment, it is short-circuited with the outer conductor of the coaxial cable (cable 120). As a result, a short stub is formed at the tip of the antenna. Note that the length of the antenna 121 is preferably configured to be an integral multiple of λ / 4 where λ is the wavelength of the electromagnetic wave to be supplied.

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。   The antenna 121 configured in an annular shape may be configured by winding a plurality of turns or by a single turn. This number of turns is an element for impedance matching when the spark plug to which the socket 100 is mounted is a spark plug having a coupling coil pattern on the surface of an insulator described later.

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。   The cable 120 shows an example in which the cable 120 is extended in a straight line. However, in order to optimize the phase of the electromagnetic wave, the cable 120 is wound around the socket body 101 so that the length thereof can be easily changed. It is preferable.

−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。
-Spark plug-
The spark plug 1 to which the socket 100 is attached may be a well-known spark plug. However, as shown in FIG. 1, the center electrode 2 and the spark plug 1 can be efficiently irradiated to the combustion chamber. A conductor cylinder 22 (cylindrical conductive member) larger in diameter than the center electrode 2 (excluding the terminal portion 20) is disposed substantially coaxially. Thereby, the transmission path of the electromagnetic wave supplied via the antenna 121 is not the surface of the center electrode 2 but the surface of the conductor cylinder 22, and the electromagnetic wave can be supplied to the combustion chamber in an annular shape.

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。   The conductor tube 22 may be electrically connected to the terminal portion 20, but may be electrically disconnected from the terminal portion 20 from the viewpoint of reliably blocking the high voltage for discharge supplied from the terminal portion. preferable.

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。   The conductor tube 22 is not particularly limited as long as it is a metal conductor, but for example, stainless steel, silver, copper, gold, aluminum, tungsten, molybdenum, titanium, zirconium, niobium, tantalum, bismuth, lead, tin, or the main component thereof. An alloy (for example, stainless steel) or a composite material thereof or a material coated with these is used. A coating material (eg, titanium coating) can also be used. The thickness is about 0.04 mm to 0.2 mm, preferably about 0.06 mm to 0.1 mm.

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。   The electrode tip portion 21 formed at the tip of the center electrode 2 is preferably made of a high melting point and oxidation resistant noble metal (for example, platinum alloy or iridium).

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。The insulator 3 is formed by a known method, for example, an alumina powder is formed with ceramics based on alumina (AL 2 O 3 ) having high insulation and heat and corrosion resistance, by a hydrostatic press, a grinding device, a grindstone, etc. Then, the insulator 3 is manufactured by firing at around 1600 ° C.

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。As for the insulating cylinder that insulates the center electrode 2 and the conductor cylinder 22, it is preferable to use ceramics based on alumina (AL 2 O 3 ) or the like having high insulation properties and heat and corrosion resistance as in the case of the insulator 3. Further, the insulator 3, the conductor tube 22, and the insulating tube may be integrally formed.

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。   The metal shell 4 is a substantially cylindrical metal case. The metal shell 4 supports the outer periphery of the insulator 3 and accommodates the insulator 3. The inner peripheral surface of the front end portion of the metal shell 4 is separated from the outer peripheral surface of the front end portion of the insulator 3 with a gap. On the outer peripheral surface on the front end side of the metal shell 4, a male screw portion is formed as an attachment structure for attachment to the internal combustion engine. The spark plug 1 is screwed and fixed to the cylinder head by screwing the male screw portion of the metal shell 4 with the female screw portion of the plug hole of the cylinder head. A wrench fitting portion into which a plug wrench is fitted is formed on the upper part of the metal shell 4. In addition, between the wrench fitting part of the metal shell 4 and the insulator 3, powdery talc (talc) is filled as a sealing member, and the end part is crimped.

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。   The ground electrode 5 forms a discharge gap in which spark discharge occurs with the center electrode 2. The ground electrode 5 includes a ground electrode body 5b and a ground electrode tip 5a. The ground electrode body 5b is a curved plate-like conductor. One end side of the ground electrode main body 5 b is joined to the front end surface of the metal shell 4. The ground electrode body 5b extends from the front end surface of the metal shell 4 along the axis of the spark plug 1 and bends approximately 90 ° inward. The front end side where the ground electrode tip 5a is provided is provided at the front end of the center electrode 2. It faces the electrode tip portion 21 formed.

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。   In the above configuration, the socket 100 attached to the spark plug 1 supplies a high voltage from the high voltage generator 103 to the terminal portion 20 of the spark plug 1 via the power feeding portion 110, and the supplied high voltage is the terminal portion. 20 and the axial center of the center electrode 2, and a spark discharge (spark discharge) is generated between the electrode tip portion 21 at the tip of the center electrode 2 and the electrode tip portion 5a of the ground electrode 5, that is, in the discharge gap. An electromagnetic wave (microwave) supplied as energy to the spark discharge is passed from the electromagnetic wave oscillator 104 via the cable 120 and the antenna 121 to the inner conductor of the spark plug 1, in this embodiment, the conductor cylinder 22 via the insulator 3. Then, they are capacitively coupled, flow on the surface of the conductor tube 22, and are irradiated (supplied) from the end surface on the ground electrode 5 side toward the combustion chamber in an annular shape. Thus, energy is supplied to the discharge plasma generated in the discharge gap formed between the center electrode 2 and the ground electrode 5, and the plasma is maintained and expanded. Here, the peak portion of the electric field intensity of the irradiated electromagnetic wave is deviated from the axis of the center electrode 2 and deviates from the peak portion of the electric field intensity due to the discharge current. As a result, it is possible to prevent a high temperature at the axial core portion of the center electrode 2 and to effectively prevent the electrode tip portion which is the tip portion of the center electrode 2 from being melted.

−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。
-Effect of Embodiment 1-
The discharge current and the electromagnetic wave for spark discharge can be supplied to the spark plug with a simple configuration without separately providing a mixer.

−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。
-Modification of Embodiment 1-
In the modification of the first embodiment, the socket body 101 including the power feeding unit 110 and the annular antenna 121 is used as an electromagnetic wave that flows toward the high voltage generator 103 among the electromagnetic waves supplied to the inner conductor of the spark plug 1. It connects with the exterior shield provided with the resonance cavity which resonates through the insulating bushing which consists of flexible materials. In this embodiment, it is assumed that the connection portion 130 and the socket 100 in FIG. 1 are integrated (the socket body 101 and the body portion 101a of the connection portion 130 are integrated).

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。   A cavity resonator or the like formed of a resonance cavity in a general electromagnetic device is fixed to a transmission path, but in the socket 100 to be attached to an internal combustion engine having a large vibration, an installation coil and an electromagnetic wave oscillator are installed. From the standpoint of securing the cable and shortening the cables (including the cable 120), they are integrally disposed on the top of the socket 100. Therefore, the seismic performance of the device can be improved by connecting via an insulating bushing made of a flexible material. Moreover, the high voltage supply transmission path from the high voltage generator 103 can be provided with coil springs at both ends and can be easily bent to improve the earthquake resistance. By using the coil spring in the transmission path, the coil spring transmits from the antenna 121 to the inner conductor of the ignition plug and functions as a low-pass filter that blocks electromagnetic waves flowing toward the ignition coil side.

<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。
<Embodiment 2>
-Spark plug-
The second embodiment is a spark plug according to the present invention. This spark plug is a spark plug attached to the socket of the first embodiment.

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。   FIG. 2 shows a spark plug according to the second embodiment. The spark plug 1 includes a center electrode 2 electrically connected to a terminal portion 20 that receives power from the outside, an insulator 3 in which a shaft hole 30 into which the center electrode 2 is fitted, and the insulator 3 A discharge in which a spark discharge is generated between the metal shell 4 arranged so as to surround the periphery of the metal plate and the tip of the center electrode 2 (the electrode tip portion 21 of the center electrode 2) extending from the end surface of the metal shell 4. And a ground electrode 5 for forming a gap. And this ignition plug 1 forms the coil pattern 31 for a coupling | bonding which impedance-matches with the cyclic | annular antenna 121 with which the socket of Embodiment 1 is provided on the surface of the insulator 3. FIG.

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。   The coil pattern 31 formed on the surface of the insulator 3 preferably has a conductor formed on the surface by screen printing. Specifically, on the surface of the insulator, a spiral conductor line 31a (coil pattern) in which both ends of a desired number of turns are opened using a high-conductivity conductor such as silver palladium paste, platinum paste, or silver paste as a raw material. 31) is printed. Thereafter, the coil pattern 31 is covered with glass printing as an insulating material, and the both ends 31b of the glass printing are cut out. Then, the coil pattern 31 which short-circuited the both ends 31b is formed in the surface of an insulator by screen-printing the coupling line 31c which used the silver palladium paste as a raw material so that both ends 31b may be short-circuited. Needless to say, the coil pattern 31 is formed at a position corresponding to the annular antenna 121 when the socket 100 is mounted.

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。
The number of turns of the coil pattern 31 is set to the number of turns obtained by multiplying the number of turns of the antenna 121 by the value N shown in Expression (1) in order to match the impedance with the antenna 121.
N = (Z1 / Z0) 1/2 Formula (1)
Here, Z1 is the impedance on the antenna side, Z0 is the impedance on the insulator side, and is free space impedance, which is 377 (Ω).
When a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω is adopted as the antenna 121, N obtained by the equation (1) is N≈3, and when the number of turns of the antenna 121 is 1, the number of turns on the coil pattern 31 side is 3

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。Further, it is preferable that the coil pattern 31 has a surface area that is 1 / N of the surface area of the antenna 121. For example, if the diameter of the inner conductor of the coaxial cable used as the antenna 121 is 1 mm, the surface area per unit length is 3.14 mm 2 and the surface area of the coil pattern 31 is preferably about 1 mm 2 per unit length. .

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。   In the above configuration, the socket 100 of the first embodiment is attached to the spark plug 1. Then, when a high voltage from the high voltage generator 103 is supplied to the terminal portion 20 of the spark plug 1 via the power feeding portion 110, the supplied high voltage flows through the axial center of the terminal portion 20 and the center electrode 2, and the center electrode Spark discharge (spark discharge) is generated between the electrode tip portion 21 at the tip of 2 and the electrode tip portion 5a of the ground electrode 5, that is, in the discharge gap. Then, the electromagnetic wave (microwave) supplied as energy to the spark discharge passes from the electromagnetic wave oscillator 104 through the cable 120 and the antenna 121, and the impedance-matched coil pattern 31 functions as a secondary coil for coupling. The electromagnetic wave is capacitively coupled to the surface of the inner conductor (center electrode 2) of the spark plug 1 and irradiated (supplied) from the tip of the center electrode toward the combustion chamber. Thus, energy is supplied to the discharge plasma generated in the discharge gap formed between the center electrode 2 and the ground electrode 5, and the plasma is maintained and expanded.

−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。
-Modification of Embodiment 2-
In the modification of the second embodiment, a conductor cylinder 22 (cylindrical conductive member) having a diameter larger than that of the center electrode 2 is disposed substantially coaxially with the center electrode 2 in the same manner as the spark plug used in the first embodiment. The conductor tube 22 serves as a transmission path for the supplied electromagnetic wave, efficiently radiates the electromagnetic wave to the combustion chamber, and is supplied as energy to the discharge plasma generated in the discharge gap formed between the center electrode 2 and the ground electrode 5. The plasma is maintained and expanded. Moreover, the peak portion of the electric field strength of the irradiated electromagnetic wave is shifted from the axis of the center electrode 2 and deviates from the peak portion of the electric field strength due to the discharge current. As a result, it is possible to prevent a high temperature at the axial core portion of the center electrode 2 and to effectively prevent the electrode tip portion which is the tip portion of the center electrode 2 from being melted.

−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。
-Effect of Embodiment 2-
In the spark plug of the present embodiment, the secondary coil for coupling is formed on the insulator surface by screen printing, so that the electromagnetic wave supplied and the electromagnetic coupling on the spark plug side are optimized.

<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。
<Embodiment 3>
-Spark plug-
The third embodiment is a spark plug according to the present invention. This spark plug is a spark plug attached to the socket of the first embodiment.

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。   FIG. 3 shows a spark plug according to the third embodiment. The spark plug 1 includes a center electrode 2 electrically connected to a terminal portion 20 that receives power from the outside, an insulator 3 in which a shaft hole 30 into which the center electrode 2 is fitted, and the insulator 3 A discharge in which a spark discharge is generated between the metal shell 4 arranged so as to surround the periphery of the metal plate and the tip of the center electrode 2 (the electrode tip portion 21 of the center electrode 2) extending from the end surface of the metal shell 4. And a ground electrode 5 for forming a gap. The spark plug 1 of Embodiment 3 is provided with a conductor cylinder 22 (cylindrical conductive member) having a larger diameter than the center electrode 2 (excluding the terminal portion 20) substantially coaxially with the center electrode 2. The conductor tube 22 has a spiral cut 23 formed at a position corresponding to the annular antenna 121 when the socket 100 of the first embodiment is mounted. In addition, it is preferable that the open end of the insulator 3 on the ground electrode 5 side is formed so as to form a small-diameter stepped portion as shown in FIG.

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。   The width and interval of the spiral cut 23 are not particularly limited, but as shown in FIG. 3, the cut width is about 0.3 mm and the interval is about 1 mm (a coil having a width of 1 mm is spaced at intervals of 0.3 mm). To be formed). The interval between the spiral cuts 23 is preferably determined by the same calculation as the surface area of the coil pattern 31 described in the second embodiment. The number of turns of the coil formed by the spiral cut 23 is also the same.

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。   In this way, by forming a coil by the spiral cut 23, the electromagnetic coupling supplied from the antenna 121 and the conductor tube 22 is a combination of dielectric coupling and capacitive coupling, so that the electromagnetic coupling is optimized. The degree of coupling can be increased.

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。   In the above configuration, the socket 100 of the first embodiment is attached to the spark plug 1. Then, when a high voltage from the high voltage generator 103 is supplied to the terminal portion 20 of the spark plug 1 via the power feeding portion 110, the supplied high voltage flows through the axial center of the terminal portion 20 and the center electrode 2, and the center electrode Spark discharge (spark discharge) is generated between the electrode tip portion 21 at the tip of 2 and the electrode tip portion 5a of the ground electrode 5, that is, in the discharge gap. Then, electromagnetic waves (microwaves) supplied as energy to the spark discharge are transmitted between the antenna 121 and the coil formed by the spiral cut 23 of the conductor tube 22 via the cable 120 and the antenna 121 from the electromagnetic wave oscillator 104. Thus, an electromagnetic wave flows as a combination of dielectric coupling and capacitive coupling, and is irradiated (supplied) from the end of the annular conductor tube 22 toward the ground electrode 5 toward the combustion chamber. Thus, energy is supplied to the discharge plasma generated in the discharge gap formed between the center electrode 2 and the ground electrode 5, and the plasma is maintained and expanded. Moreover, the peak portion of the electric field strength of the irradiated electromagnetic wave is shifted from the axis of the center electrode 2 and deviates from the peak portion of the electric field strength due to the discharge current. As a result, it is possible to prevent a high temperature at the axial core portion of the center electrode 2 and to effectively prevent the electrode tip portion which is the tip portion of the center electrode 2 from being melted.

−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。
-Effect of Embodiment 3-
In the spark plug of this embodiment, the coil is formed by forming a spiral cut in the conductor tube (inner conductor) of the spark plug, so that the supplied electromagnetic wave is between the antenna and the conductor tube. It becomes a synthesis of inductive coupling and capacitive coupling, and the degree of coupling of electromagnetic waves can be increased.

<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。
<Embodiment 4>
-Spark plug socket-
As in the first embodiment, the ignition plug socket 100 in the present embodiment is an ignition plug socket device or ignition coil (ignition coil) integrated type that is detachably attached to an ignition plug attached to a cylinder head of an internal combustion engine. Of the socket device, which is connected to the ignition plug from the ignition coil via a distributor, and is one that is integrated with the ignition coil and connected to the ignition plug.

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。   As shown in FIG. 4, the spark plug socket 100 includes a socket body 101, a power feeding unit 110 disposed in the socket body 101, an annular antenna 121 that radiates electromagnetic waves, The antenna 121 includes a cable 120 that supplies an electromagnetic wave oscillated from the electromagnetic wave oscillator 104, for example, a coaxial cable. Except for the structure of the choke 3 and the shape of the antenna 121, the description is omitted for the same parts as in the first embodiment.

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。   The entire socket body 101 is configured to be covered with a metal cover 130. The cover 130 includes a cylindrical main body 130a, an upper lid 130b, and a lower lid 130c that is grounded by contacting the spark plug 1.

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。   Reference numeral 140 denotes a metal gasket for reliably grounding the socket 100.

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。   And the coaxial resonator which comprises the choke 6 is arrange | positioned in the socket main body 101 by the side of the high voltage generator 130 from the cyclic | annular antenna 121. FIG. As a result, electromagnetic waves leak to the high voltage generator 101 (ignition coil or the like), thereby effectively preventing damage to the equipment. It is preferable to fill the insulator 7 up to the inside of the choke 6 and the vicinity of the hole of the power feeding unit 110. The depth L of the choke and the type of insulator 7 (difference in relative dielectric constant) are adjusted by the frequency of the electromagnetic wave to be supplied.

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。   Moreover, the antenna 121 (coupling ring) of this embodiment is comprised from the cylindrical member which notched part, as shown in FIG. It is preferable that the connection location with the cable 120 for supplying the electromagnetic wave is the upper surface of one end, and the ground line ER connected to the cover 130 (main body portion 130a) is disposed on the upper surface of the other end. The ground line ER is preferably extended from the upper surface of the antenna 121. Further, the angle of the notch is not particularly limited, but 90% of the circumference as shown in FIG. 5 (a), 180% of the circumference as shown in FIG. It is preferable that the wavelength is adjusted to be a quarter wavelength, and a slit 121a can be formed on the peripheral surface of the antenna 121 as shown in FIG. The number of the slits 121a is not particularly limited. However, when the slits 121a are formed in two places as shown in the figure, the length of the electric circuit can be set long by turning the openings upside down. When forming in three places, the opening of the adjacent slit is reversely formed.

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。   Thereby, the degree of coupling between the antenna 121 and the inner conductor of the spark plug 1 is adjusted well, the reflected wave is reduced, and electromagnetic waves (microwaves) are sufficiently irradiated (supplied) from the tip of the center electrode toward the combustion chamber. Is done. Thus, energy is supplied to the discharge plasma generated in the discharge gap formed between the center electrode 2 and the ground electrode 5, and the plasma is maintained and expanded.

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。   As described above, according to the present invention, the electromagnetic wave (microwave) supplied as energy to the spark discharge and the spark discharge to the combustion chamber of the internal combustion engine without using a mixer that mixes the high-voltage discharge current and the electromagnetic wave. Therefore, the socket and spark plug of the present invention can be widely used in various internal combustion engines such as automobiles, airplanes, ships and the like. Moreover, it can be used for an internal combustion engine using various fuels (gasoline, light oil, natural gas, surreal gas, etc.) such as a gasoline engine, a diesel engine, and a natural gas engine.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spark plug 2 Center electrode 20 Terminal part 21 Conductor cylinder 23 Spiral cut 3 Insulator 30 Shaft hole 31 Coil pattern 4 Main metal fitting 5 Ground electrode 100 Socket 101 Socket main body 110 Feed part (feed spring)
120 cable 121 antenna

Claims (6)

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ソケット。
A socket attached to a spark plug having a terminal portion that receives power from a high-voltage generator,
A power feeding part electrically connected to the terminal part of the spark plug;
A socket provided with an annular antenna that supplies electromagnetic waves supplied from an electromagnetic wave oscillator to the inner conductor of the spark plug by capacitively coupling the electromagnetic plug supplied to the inner conductor of the spark plug via an insulator of the spark plug.
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。   The socket according to claim 1, wherein the annular antenna is configured by winding a tip end of a coaxial cable. 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、
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請求項1又は2に記載のソケット。
A socket body provided with the feeding portion and the annular antenna inside,
The electromagnetic wave supplied to the inner conductor of the spark plug is connected to an exterior shield having a resonance cavity that resonates the electromagnetic wave flowing toward the high voltage generator through an insulating bushing made of a flexible material. 2. The socket according to 2.
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。   The socket according to claim 3, wherein a coaxial resonator constituting a choke is disposed in a socket body closer to a high voltage generator than the annular antenna. 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。
A spark plug to which the socket according to claim 1 is mounted,
An ignition plug in which a coupling coil pattern for impedance matching with the annular antenna is formed on a surface of an insulator having a central electrode electrically connected to a terminal portion that receives power from the outside.
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。
A spark plug to which the socket according to claim 1 is mounted,
A center electrode that generates a spark discharge by power feeding from the outside with the ground electrode;
An insulator having a shaft hole into which the center electrode is fitted;
The insulator includes a conductor tube formed coaxially with the center electrode,
The conductor tube is a spark plug in which a spiral cut is formed at a position corresponding to the annular antenna when the socket is mounted.
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