WO2011135903A1 - 内燃機関の点火装置及び当該点火装置の電極構造 - Google Patents

内燃機関の点火装置及び当該点火装置の電極構造 Download PDF

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WO2011135903A1
WO2011135903A1 PCT/JP2011/053826 JP2011053826W WO2011135903A1 WO 2011135903 A1 WO2011135903 A1 WO 2011135903A1 JP 2011053826 W JP2011053826 W JP 2011053826W WO 2011135903 A1 WO2011135903 A1 WO 2011135903A1
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WO
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electrode
dielectric barrier
combustion space
anode
coated
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PCT/JP2011/053826
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English (en)
French (fr)
Inventor
健二朗 下田
Original Assignee
日本碍子株式会社
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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
    • H01T13/52—Sparking plugs characterised by a discharge along a surface
    • 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
    • H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/467—Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection

Definitions

  • the present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine and an electrode structure of the ignition device.
  • a spark plug that generates a discharge in the gap between the anode and the cathode is widely used.
  • the discharge does not occur unless the voltage applied between the anode and the cathode is increased. Further, depending on the composition, pressure, etc. of the air-fuel mixture, there arises a problem that discharge occurs at an unintended timing, or the spark plug is damaged by arc discharge, and the discharge stability is lowered. Since the composition, pressure, and the like of the air-fuel mixture are not constant, a decrease in discharge stability impairs the ignition stability of the air-fuel mixture.
  • the spark plug of Patent Document 1 is provided with an auxiliary electrode (floating electrode 11) in addition to the anode (center electrode 3) and the cathode (outer electrode 6) to widen the gap between the anode and the cathode. Propose.
  • the present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide an ignition device and its electrode structure that stably generate a three-dimensionally large discharge.
  • 1st aspect of this invention is the electrode structure of the ignition device which ignites the air-fuel
  • the 1st electrode which consists of conductors and has a rod shape, and 2nd which consists of conductors
  • a second exposed surface exposed to the combustion space on the surface of the second electrode, and the second dielectric barrier is coated on the surface of the auxiliary electrode.
  • the electrode structure is shorter than a second distance through the space and reaching the second exposed surface.
  • the first exposed surface is at a tip of the first electrode
  • a first opening is formed in the second electrode
  • 2 is an electrode structure in which two exposed surfaces are at the outer edge of the first opening, and the first electrode protrudes from the first opening.
  • the first opening has a circular shape, passes through the center of the first opening, and is a central axis perpendicular to the first opening.
  • This is an electrode structure on which the first electrode is disposed.
  • the electrode structure of the first aspect there are two or more second electrodes, and the first electrode protrudes from a gap between two or more second electrodes. Structure.
  • a second opening having a circular shape is formed in the auxiliary electrode, and passes through the center of the second opening.
  • the first electrode is disposed on a central axis perpendicular to the second opening.
  • a sixth aspect of the present invention is an electrode structure according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first exposed surface has a tip.
  • the tip is directed in an extending direction of the first electrode and a direction away from the second exposed surface.
  • an electrode structure in which a portion of the first exposed surface facing the second exposed surface forms a convex curved surface is.
  • a ninth aspect of the present invention is an ignition device for igniting an air-fuel mixture that fills a combustion space of an internal combustion engine, and includes a pulse power source, an electrode structure, and a pulse voltage transmission path that connects the pulse power source and the electrode structure
  • the electrode structure comprises a first electrode made of a conductor and having a bar shape, a second electrode made of a conductor, an auxiliary electrode made of a conductor, and a first electrode made of a dielectric.
  • a first dielectric barrier that covers a part of the surface of the electrode; and a second dielectric barrier that is made of a dielectric and covers all or a part of the surface of the auxiliary electrode.
  • first exposed surface exposed to the combustion space and a first coated surface coated with the first dielectric barrier there are a first exposed surface exposed to the combustion space and a first coated surface coated with the first dielectric barrier
  • the surface of the second electrode has the combustion surface
  • a second exposed surface exposed to the space and the surface of the auxiliary electrode is A second coated surface coated on the second dielectric barrier, wherein the first exposed surface and the second exposed surface face each other across the combustion space, and the first coated surface And the second coated surface face each other with the first dielectric barrier, the combustion space, and the second dielectric barrier in between, and from the first coated surface, the first dielectric barrier,
  • a first distance from the first exposed surface to the second exposed surface through the combustion space and the second dielectric barrier is a second distance from the first exposed surface to the second exposed surface through the combustion space. Shorter igniter.
  • an electrode structure for an ignition device that ignites an air-fuel mixture that fills a combustion space of an internal combustion engine.
  • a first dielectric barrier made of a dielectric material covering a part of the surface of the first electrode, and a second dielectric barrier made of a dielectric material and covering all or a part of the surface of the auxiliary electrode.
  • the surface of the first electrode has an exposed surface exposed to the combustion space and a first coated surface covered by the first dielectric barrier,
  • the surface includes a second coated surface coated with the second dielectric barrier, and the exposed surface and an inner wall surrounding the combustion space are opposed to each other with the combustion space interposed therebetween, and the first coating is formed.
  • a surface and the second coated surface comprise the first dielectric barrier, the combustion Between the first coating surface, the first dielectric barrier, the combustion space, and the second dielectric barrier to the second coating surface.
  • the first distance to be reached is an electrode structure shorter than the second distance from the exposed surface to the inner wall through the combustion space.
  • An eleventh aspect of the present invention is an ignition device that ignites an air-fuel mixture that fills a combustion space of an internal combustion engine, and includes a pulse power source, an electrode structure, and a pulse voltage transmission path that connects the pulse power source and the electrode structure
  • the electrode structure includes a first electrode made of a conductor and having a rod shape, an auxiliary electrode made of a conductor, and a first electrode made of a dielectric material and covering a part of the surface of the first electrode. And a second dielectric barrier made of a dielectric material and covering the whole or part of the surface of the auxiliary electrode, and the surface of the first electrode exposed to the combustion space.
  • a first coated surface coated on the first dielectric barrier, and a second coated surface coated on the second dielectric barrier is formed on the surface of the auxiliary electrode.
  • the exposed surface and the inner wall surrounding the combustion space are the combustion
  • the first coating surface and the second coating surface are opposed to each other with the first dielectric barrier, the combustion space, and the second dielectric barrier interposed therebetween, and the first coating surface and the second coating surface are opposed to each other.
  • a first distance from the coated surface to the second coated surface through the first dielectric barrier, the combustion space, and the second dielectric barrier is the inner wall from the exposed surface through the combustion space.
  • the main discharge is generated, the main discharge is stabilized, and the three-dimensionally large discharge is stably generated.
  • the main discharge spreads greatly in three dimensions.
  • the second distance becomes uniform and the main discharge is generated uniformly.
  • the main discharge spreads greatly in three dimensions.
  • the first distance is uniform and the precursor discharge is uniformly generated.
  • the electric field concentrates at the tip and main discharge is likely to occur.
  • the main discharge extends toward the direction away from the second exposed surface, and the main discharge is greatly spread.
  • the curvature of the first exposed surface becomes small and main discharge is easily generated, and the generation of the main discharge is inhibited by the wear of the first electrode. This is unlikely to occur and the durability of the first electrode is improved.
  • a main discharge is generated between the exposed surface and the inner wall after the precursor discharge is generated between the first coated surface and the second coated surface,
  • the discharge is stable, and the discharge that spreads three-dimensionally is generated stably.
  • ⁇ First embodiment ⁇ (Outline) 1st Embodiment is related with the electrode structure of the ignition device which ignites the air-fuel
  • FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 are schematic views of the electrode structure 1000 of the first embodiment. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a top view, and FIG. 3 is a cross-sectional view at a position indicated by AA in FIG.
  • the electrode structure 1000 includes an anode 1002, a cathode 1004, an auxiliary electrode 1006, an anode coating 1008, an auxiliary electrode coating 1010, and an anode support 1012. .
  • the electrode structure 1000 is attached to a combustion container in which a combustion space 1016 is formed, like a conventional spark plug, and the tip 1001 of the electrode structure 1000 is exposed to the combustion space 1016.
  • the anode 1002 may be used as the cathode and the cathode 1004 may be used as the anode.
  • the distance D1 from the coated surface 1014 of the anode 1002 to the coated surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 through the anode coating 1008, the combustion space 1016, and the auxiliary electrode coating 1010 is the exposed surface of the cathode 1004 from the exposed surface 1020 of the anode 1002 through the combustion space 1016. It is shorter than the distance D2 reaching the surface 1022 (D1 ⁇ D2: see FIG. 3).
  • discharge between the covering surface 1014 of the anode 1002 and the covering surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 is relatively likely to occur, and the exposed surface 1020 of the anode 1002 and the exposed surface of the cathode 1004.
  • the discharge with respect to 1022 is relatively less likely to occur. Accordingly, when a voltage is applied between the anode 1002 and the cathode 1004, a precursor discharge occurs between the coated surface 1014 of the anode 1002 and the coated surface 1018 of the auxiliary electrode 1006, and then the exposed surface 1020 of the anode 1002 and the cathode. A main discharge occurs between the exposed surface 1022 of 1004.
  • the main discharge is likely to occur, the main discharge is stable, and the discharge that spreads three-dimensionally is stably generated.
  • the discharge spreads greatly in three dimensions the space that contributes to ignition spreads.
  • the flame kernel becomes larger, the number of active species increases, the combustion speed increases, and the lean limit is improved.
  • the ignition position approaches the center of the combustion space 1016.
  • the surface 1024 of the anode coating 1008 and the surface 1026 of the auxiliary electrode coating 1010 are exposed to the combustion space 1016. Thereby, the coating surface 1014 of the anode 1002 and the coating surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 are opposed to each other with the anode coating 1008, the combustion space 1016, and the auxiliary electrode coating 1010 interposed therebetween. This contributes to generating a dielectric barrier discharge between the coated surface 1014 of the anode 1002 and the coated surface 1018 of the auxiliary electrode 1006.
  • the surface 1026 of the auxiliary electrode coating 1010 can be seen from the surface 1024 of the anode coating 1008, and without the anode coating 1008 and the auxiliary electrode coating 1010, the coated surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 is seen from the coated surface 1014 of the anode 1002. be able to.
  • the exposed surface 1020 of the anode 1002 and the exposed surface 1022 of the cathode 1004 are exposed to the combustion space 1016. Thereby, the exposed surface 1020 of the anode 1002 and the exposed surface 1022 of the cathode 1004 face each other with the combustion space 1016 interposed therebetween. This contributes to generating a non-dielectric barrier discharge between the exposed surface 1020 of the anode 1002 and the exposed surface 1022 of the cathode 1004.
  • the exposed surface 1022 of the cathode 1004 can be seen from the exposed surface 1020 of the anode 1002.
  • FIG. 4 Transition of discharge mode 4
  • FIG. 5 is schematic views (cross-sectional views) for explaining a transition example of the discharge mode.
  • a voltage is applied between the anode 1002 and the cathode 1004, as shown in FIG. 4, mainly between the covering surface 1014 of the anode 1002 and the covering surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 having a relatively short spatial distance.
  • a precursor discharge composed of a streamer discharge DIS1 is generated.
  • FIG. 5 a main discharge mainly composed of a streamer discharge DIS2 is generated between the exposed surface 1020 of the anode 1002 and the exposed surface 1022 of the cathode 1004 having a relatively long spatial distance.
  • the applied voltage is further increased, as shown in FIG.
  • the main discharge may progress to a discharge DIS3 having a different form from the streamer discharge DIS.
  • the transition of the discharge form may be slightly different from that in FIGS. 4, 5, and 6, but even in that case, the discharge that spreads three-dimensionally is generated stably.
  • the advantage of the electrode structure 1000 is generally maintained.
  • the anode 1002 has a straight bar shape and protrudes from the opening 1028 of the cathode 1004.
  • the exposed surface 1020 of the anode 1002 is separated from the outer edge 1030 of the opening 1028 of the cathode 1004, and the main discharge is greatly spread three-dimensionally.
  • the protruding length L of the anode 1002 from the opening 1028 of the cathode 1004 is adjusted according to the specifications of the internal combustion engine. For example, the protrusion length L is lengthened when the spread of discharge is particularly important, and the protrusion length L is shortened otherwise.
  • the electrode structure 1000 has an advantage that it can cope with a change in the specification of the internal combustion engine by a change in the protrusion length L.
  • the coated surface 1014 of the anode 1002 is covered with the anode coating 1008, but the exposed surface 1020 of the anode 1002 is not covered with the anode coating 1008 and is exposed to the combustion space 1016.
  • the anode coating 1008 functions as a dielectric barrier.
  • the surface of the anode 1002 has both a coated surface 1014 and an exposed surface 1020, and the anode coating 1008 covers a portion of the surface of the anode 1002.
  • the exposed surface 1020 of the anode 1002 is at the tip 1032 of the anode 1002 away from the exposed surface 1022 of the cathode 1004. However, if the distance D1 is shorter than the distance D2 and the exposed surface 1020 of the anode 1002 and the exposed surface 1022 of the cathode 1004 face each other with the combustion space 1016 interposed therebetween, the exposed surface of the anode 1002 other than the tip 1032 of the anode 1002 There may be 1020.
  • the tip 1032 of the anode 1002 has a teardrop shape, and other than the tip 1032 of the anode 1002 has a round bar shape.
  • the exposed surface 1020 of the anode 1002 has a tip 1036. As a result, the electric field concentrates on the tip 1036 and main discharge is likely to occur.
  • the sharp tip 1036 faces the direction in which the anode 1002 extends and away from the exposed surface 1022 of the cathode 1004. As a result, as shown in FIG. 5, the main discharge extends toward the direction away from the exposed surface 1022 of the cathode 1004, and the main discharge spreads greatly. However, when the spread of the main discharge is allowed to slightly decrease, the tip 1036 may face a direction other than the direction.
  • a portion 1038 facing the exposed surface 1022 of the cathode 1004 has a convex curved surface.
  • the durability of the anode 1002 is improved. This is because when the anode 1002 is worn, the curvature of the tip 1032 becomes small and main discharge is likely to occur, and it is difficult for the main discharge to be inhibited by wear of the anode 1002.
  • Other than the tip 1032 of the anode 1002 may have a shape other than the round bar shape.
  • having the round bar shape makes the distance D1 uniform, reduces the sharp portion where the electric field concentrates, and makes the precursor discharge uniform. This contributes to improving the performance.
  • an anode tip structure instead of the anode 1002 having the tip 1032 having a teardrop shape, an anode having a shape other than the teardrop shape may be used.
  • the tip 1202 shown in the schematic diagram (cross-sectional view) of FIG. 7 is an anode 1200 having a spherical shape
  • the tip 1206 shown in the schematic diagram (cross-sectional view) of FIG. 8 is an anode 1204 having a conical shape
  • An anode 1216 or the like in which the tip 1218 shown in the cross-sectional view has a composite shape of a conical shape and a truncated cone shape may be used.
  • the exposed surface 1208 of the anode 1204 has tips 1210 and 1212 that point in the direction of extension of the anode 1204 and away from the exposed surface 1022 of the cathode 1004.
  • the exposed surface 1220 of the anode 1216 has tips 1222 and 1224 that point in the direction of extension of the anode 1216 and away from the exposed surface 1022 of the cathode 1004.
  • the start or end point of the main discharge is mainly the opening 1028 of the cathode 1004 near the exposed surface 1020 of the anode 1002.
  • the surface of the cathode 1004 other than the outer edge 1030 of the opening 1028 of the cathode 1004 may be the exposed surface 1022 or a coated surface covered with a dielectric.
  • cathode structure instead of the cathode 1004 having an opening 1028 and a tube shape, a cathode having an opening but a shape other than the tube shape may be used.
  • a cathode 1300 having a ring shape (ring shape) in which an opening 1302 having a circular shape shown in the schematic diagram (top view) of FIG. 10 may be used.
  • the opening 1028 of the cathode 1004 has a circular shape. Thereby, if the anode 1002 is disposed at the center of the opening 1028 of the cathode 1004, the distance D2 becomes uniform and the main discharge is uniformly generated. However, when the uniformity of the main discharge is allowed to be slightly reduced, a cathode in which an opening having a shape other than a circular shape is formed may be used. For example, a cathode 1304 having a tube shape in which an opening 1306 having a square shape shown in the schematic diagram (top view) of FIG. 11 may be used.
  • the auxiliary electrode 1006 includes a discharge portion 1040 having a ring shape and a connection portion 1042 having a straight rod shape.
  • the connection portion 1042 extends radially outward from the discharge portion 1040 and reaches the outer edge 1030 of the opening 1028 of the cathode 1004.
  • the discharge unit 1040 is smaller than the opening 1028 of the cathode 1004 and fits in the opening 1028 of the cathode 1004 when viewed from the extending direction of the anode 1002.
  • the covering surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 other than the tip of the connection portion 1042 is covered with the auxiliary electrode coating 1010, but the exposed surface 1044 of the tip of the connection portion 1042 is not covered with the auxiliary electrode coating 1010 and the outer edge 1030 of the opening 1028 of the cathode 1004. Connected to. As a result, the auxiliary electrode 1006 is connected to the cathode 1004, and the auxiliary electrode 1006 is supported by the cathode 1004.
  • the surface of the auxiliary electrode 1006 has at least a coating surface 1018, but may have an exposed surface 1044.
  • the auxiliary electrode coating 1010 covers all or part of the surface of the auxiliary electrode 1006.
  • the auxiliary electrode coating 1010 functions as a dielectric barrier.
  • the opening 1046 formed in the discharge part 1040 has a circular shape. As a result, if the anode 1002 is disposed at the center of the opening 1046, the distance D1 becomes uniform, and the precursor discharge occurs uniformly.
  • connection portion 1042 (Another example of auxiliary electrode structure)
  • the reason why the connection portion 1042 is provided and the tip of the connection portion 1042 is the exposed surface 1044 is to electrically connect the auxiliary electrode 1006 to the cathode 1004.
  • the auxiliary electrode may be a floating electrode that is not electrically connected to the cathode 1004. Therefore, instead of the auxiliary electrode 1006, an auxiliary electrode 1400 having a ring shape in which the connecting portion shown in the schematic diagram (top view) of FIG. 12 is omitted may be used.
  • the auxiliary electrode 1400 is supported by an anode support or another support instead of the cathode 1004. The entire surface of the auxiliary electrode 1400 is covered with the auxiliary electrode coating 1404.
  • an auxiliary electrode other than the auxiliary electrode 1006 having the discharge part 1040 in which the circular opening 1046 is formed is also used.
  • a set of auxiliary electrodes 1406 and 1408 having a straight bar shape may be used.
  • a part of the surface of the auxiliary electrodes 1406 and 1408 is coated with the auxiliary electrode coatings 1410 and 1412, respectively.
  • At both ends are exposed surfaces 1418 and 1420, respectively. Exposed surfaces 1418 and 1420 are connected to the outer edge 1030 of opening 1028 of cathode 1004.
  • the auxiliary electrodes 1406 and 1408 are electrically connected to the cathode 1004, and the auxiliary electrodes 1406 and 1408 are supported by the cathode 1004.
  • the auxiliary electrodes 1406 and 1408 are arranged in parallel. Accordingly, if the anode 1002 is arranged at the center of the gap between the auxiliary electrodes 1406 and 1408, the distance D1 becomes uniform and the precursor discharge is uniformly generated. However, if the uniformity of the precursor discharge is allowed to be slightly reduced, the auxiliary electrodes 1406 and 1408 may be arranged non-parallel.
  • auxiliary electrodes 1422 and 1424 having a straight bar shape may be used. All of the surfaces of the auxiliary electrodes 1422 and 1424 are coated with auxiliary electrode coatings 1426 and 1428, respectively, and the auxiliary electrodes 1422 and 1424 have coated surfaces 1430 and 1432, respectively, but no exposed surfaces.
  • Auxiliary electrodes 1422 and 1424 are supported by an anode support or other support. The auxiliary electrodes 1422 and 1424 are arranged in parallel. Thus, if the anode 1002 is disposed at the center of the gap between the auxiliary electrodes 1422 and 1424, the distance D1 becomes uniform and the precursor discharge is uniformly generated. However, when the uniformity of the precursor discharge is allowed to be slightly reduced, the auxiliary electrodes 1422 and 1424 may be arranged non-parallel.
  • the set of auxiliary electrodes consists of two auxiliary electrodes, and it is allowed to consist of three or more auxiliary electrodes.
  • a part 1007 of the auxiliary electrode 1006 shown in FIG. 2 and the auxiliary electrode 1416 shown in FIG. 13 may be combined.
  • anode 1002 (Arrangement of anode 1002, cathode 1004 and auxiliary electrode 1006) Referring back to FIGS. 1, 2, and 3, the central axis C ⁇ b> 1 passing through the center of the opening 1028 of the cathode 1004 and perpendicular to the opening 1028 and the center of the opening 1046 of the discharge portion 1040 of the auxiliary electrode 1006 pass through the center of the opening 1046.
  • the anode 1002 is coaxially disposed on the central axes C1 and C2 by a solid anode support 1012 made of an insulator (dielectric).
  • the distances D1 and D2 become uniform, the shift between the position where the precursor discharge occurs and the position where the main discharge occurs is reduced, and the precursor discharge and the main discharge are generated uniformly.
  • the uniformity of the precursor discharge and the main discharge is allowed to be slightly reduced, the central axis C1 and the central axis C2 may be shifted, and the anode 1002 is shifted from both or one of the central axes C1 and C2. May be.
  • the discharge part 1040 is disposed at the center of the opening 1028 when viewed from the extending direction of the anode 1002, and exists between the covering surface 1014 of the anode 1002 and the exposed surface 1022 of the cathode 1004.
  • the distance D1 becomes shorter than the distance D3 from the coated surface 1014 of the anode 1002 to the exposed surface 1022 of the cathode 1004 through the anode coating 1008 and the combustion space 1016 (D1 ⁇ D3: see FIG. 3).
  • the discharge between the surface 1014 and the outer edge 1030 of the opening 1028 of the cathode 1004 reduces the premature discharge between the coated surface 1014 of the anode 1002 and the coated surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 is inhibited.
  • the coated surface 1014 of the anode 1002 passes through the opening 1046 of the auxiliary electrode 1006, and the auxiliary electrode 1006 is separated from the exposed surface 1020 of the anode 1002.
  • the distance D1 becomes shorter than the distance D4 from the coating surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 to the exposed surface 1020 of the anode 1002 through the auxiliary electrode coating 1010 and the combustion space 1016 (D1 ⁇ D4: see FIG. 3)
  • the discharge between the exposed surface 1020 of 1002 and the coated surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 reduces the premature discharge between the coated surface 1014 of the anode 1002 and the coated surface 1018 of the auxiliary electrode 1006 is inhibited.
  • the auxiliary electrode 1006 is provided avoiding the discharge path of the main discharge. As a result, the auxiliary electrode 1006 is less obstructed by the main discharge.
  • the material of the anode 1002, the cathode 1004, and the auxiliary electrode 1006 may be a conductive material.
  • the materials of the anode 1002, the cathode 1004, and the auxiliary electrode 1006 may be the same or different.
  • the material of the anode coating 1008 and the auxiliary electrode coating 1010 may be a dielectric, and is selected from, for example, ceramics such as alumina and resins such as fluororesin.
  • Electrode structure instead of the electrode structure 1000 in which the anode 1002 protrudes from the opening 1028 of the cathode 1004, an electrode structure in which the anode protrudes from a gap between two or more cathodes may be used.
  • an electrode structure in which the anode 1002 protrudes from the gap between the plate-shaped cathode 1500 and the plate-shaped cathode 1502 may be used.
  • Cathodes 1500 and 1502 are arranged in parallel. Thereby, if the anode 1002 is arranged at the center of the gap, the main discharge is uniformly generated. However, when the uniformity of the main discharge is allowed to be slightly reduced, the cathodes 1500 and 1502 may be arranged non-parallel.
  • FIG. 15 shows an auxiliary electrode 1504 including a discharge portion 1506 having a ring shape and a connection portion 1508 having a straight rod shape.
  • an electrode structure in which the anode 1002 protrudes from a gap between the cathode 1510 having a straight rod shape and the cathode 1512 having a straight rod shape may be employed.
  • Cathodes 1510 and 1512 are arranged in parallel. Thereby, if the anode 1002 is disposed at the center of the gap, the main discharge is generated uniformly. However, the cathodes 1510 and 1512 may be arranged non-parallel when the uniformity of the main discharge is allowed to be slightly reduced.
  • FIG. 16 shows an auxiliary electrode 1514 having a discharge portion 1516 having a straight rod shape and a connecting portion 1518 having a straight rod shape, and an auxiliary electrode 1520 having a straight rod shape.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the verification result of the discharge stability.
  • FIG. 17 shows the voltage (triangle plot) and streamer at which arc discharge is generated with the ratio D2 / D1 of the distance D2 to the distance D1 when the auxiliary electrode is provided (solid line) and when the auxiliary electrode is not provided (broken line). It is a graph which shows the change of the voltage (square plot) which discharge occurs. The voltage is a relative value.
  • the voltage at which the streamer discharge is generated is reduced as compared with the case where the auxiliary electrode is not provided, and the voltage at which the arc discharge is generated and the streamer discharge are generated.
  • the difference from the voltage to be increased. This means that when the auxiliary electrode is provided, the main discharge is stable, and the main discharge is stably generated even if the composition and pressure of the atmosphere filling the combustion space are changed. In an internal combustion engine, the composition and pressure of the mixture that fills the combustion space are not constant, which contributes to stable ignition of the mixture.
  • the anode is hardly damaged even if the distance D2 is increased. This means that when the auxiliary electrode is provided, the distance D2 can be lengthened to generate a discharge that spreads three-dimensionally.
  • the second embodiment relates to an electrode structure of an ignition device that ignites an air-fuel mixture that fills a combustion space of an internal combustion engine.
  • FIG. 18 and 19 are schematic views of the electrode structure 2000 according to the second embodiment. 18 is a perspective view, and FIG. 19 is a cross-sectional view.
  • the electrode structure 2000 includes an anode 2002, a cathode 2004, an auxiliary electrode 2006, an anode coating 2008, and an anode support 2012.
  • the anode 2002 may be used as the cathode
  • the cathode 2004 may be used as the anode.
  • the first difference between the electrode structure 1000 of the first embodiment and the electrode structure 2000 of the second embodiment is that, in the electrode structure 2000, the auxiliary electrode 2006 is buried in the anode support 2012 and the auxiliary electrode coating is omitted. It is in.
  • the second difference is that the auxiliary electrode 2006 has no connection portion, the entire surface of the auxiliary electrode 2006 is covered with the anode support 2012, and the auxiliary electrode 2006 is a floating electrode that is not connected to the cathode 2004.
  • the anode support 2012 functions as a dielectric barrier instead of the omitted auxiliary electrode coating.
  • the distances D1, D2, D3, and D4 in the electrode structure 2000 are the same as the distances D1, D2, D3, and D4 in the electrode structure 1000 (D1 ⁇ D2, D1 ⁇ D3, D1 ⁇ D4: see FIG. 19). ). Accordingly, also in the electrode structure 2000, when a voltage is applied between the anode 2002 and the cathode 2004, the discharge transitions as in the case of the electrode structure 1000.
  • the characteristics of the structure, arrangement, material, and the like of the anode 1002, the cathode 1004, the auxiliary electrode 1006, and the anode coating 1008 of the electrode structure 1000 can be adopted in the electrode structure 2000.
  • ⁇ Third embodiment ⁇ (Outline) 3rd Embodiment is related with the electrode structure of the ignition device which ignites the air-fuel
  • FIG. 21, and FIG. 22 are schematic views of the combustion container 3004 and the electrode structure 3000 of the third embodiment.
  • 20 is a perspective view
  • FIG. 21 is a cross-sectional view
  • FIG. 22 is a vertical cross-sectional view at a position indicated by BB in FIG.
  • the electrode structure 3000 includes an anode 3002, an auxiliary electrode 3006, an anode coating 3008, and an auxiliary electrode coating 3010.
  • the main part of the electrode structure 3000 is accommodated in a combustion space 3016 formed in a combustion container 3004 made of a conductor.
  • the combustion vessel 3004 is used instead of the cathode.
  • the anode 3002 may be used as the cathode and the combustion vessel 3004 may be used instead of the anode.
  • the coating surface 3014 of the anode 3002 and the coating surface 3018 of the auxiliary electrode 3006 face each other with the anode coating 3008, the combustion space 3016, and the auxiliary electrode coating 3010 interposed therebetween, and the inner wall piston surrounding the exposed surface 3020 and the combustion space 3016 of the anode 3002
  • the head surface 3022 faces the combustion space 3016.
  • the distances D1, D2, D3, and D4 in the electrode structure 3000 are the same as the distances D1, D2, D3, and D4 in the electrode structure 1000 (D1 ⁇ D2, D1 ⁇ D3, D1 ⁇ D4: FIG. 21 and (See FIG. 22).
  • the distance D1 is a distance from the coating surface 3014 of the anode 3002 to the coating surface 3018 of the auxiliary electrode 3006 through the anode coating 3008, the combustion space 3016, and the auxiliary electrode coating 3010.
  • the distance D2 is a distance from the exposed surface 3020 of the anode 3002 to the piston head surface 3022 through the combustion space 3016.
  • the distance D3 is a distance from the coating surface 3014 of the anode 3002 to the piston head surface 3022 through the anode coating 3008 and the combustion space 3016.
  • the distance D4 is a distance from the coating surface 3018 of the auxiliary electrode 3006 to the exposed surface 3020 of the anode 1002 through the auxiliary electrode coating 3010 and the combustion space 3016. Therefore, in the electrode structure 3000, when a voltage is applied between the anode 3002 and the combustion vessel 3004, the discharge transitions as in the case of the electrode structure 1000.
  • anode 1002 the auxiliary electrode 1006, the anode coating 1008, and the auxiliary electrode coating 1010 of the electrode structure 1000 can also be adopted in the electrode structure 3000.
  • the distances D2 and D3 differ depending on the timing, but the lengths of the distances D1, D2, D3, and D4 need only be satisfied at the timing when the precursor discharge occurs. Other than the timing at which the discharge occurs, it does not necessarily have to be satisfied.
  • the piston head surface 3022 may approach the electrode structure 3000 after the precursor discharge occurs, and the lengths of the distances D1, D2, D3, and D4 may not be satisfied.
  • a discharge may be generated between the non-movable surface other than the piston head surface 3022 and the electrode structure 3000.
  • the anode 3002 has a structure in which three branches 3102, 3104, and 3106 having a rod shape extend radially from the branch portion 3100.
  • the three branches 3102, 3104, and 3106 are in the same plane and form an equal angle.
  • the coated surface 3014 of the anode 3002 is covered with the anode coating 3008, but the exposed surface 3020 of the anode 3002 is not covered with the anode coating 3008 and is exposed to the combustion space 3016.
  • the anode coating 3008 functions as a dielectric barrier.
  • the surface of the anode 3002 has both a coated surface 3014 and an exposed surface 3020, and the anode coating 3008 covers a portion of the surface of the anode 3002.
  • the exposed surface 3020 of the anode 3002 is at the branch 3100 of the anode 3002. However, the exposed surface 3020 of the anode 3002 may be other than the branch part 3100 of the anode 3002.
  • the branch part 3100 of the anode 3002 has the same structure as the tip 1032 of the anode 1002 of the first embodiment.
  • the tip 3036 faces in a direction approaching the piston head surface 3022. However, the tip 3006 may face another direction.
  • the branches 3102, 3104 and 3106 of the anode 3002 have a round bar shape. Thereby, the sharp part where an electric field concentrates reduces, and a precursor discharge generate
  • the covering surface 3018 of the auxiliary electrode 3006 other than both ends of the auxiliary electrode 3006 having a rod shape is covered with the auxiliary electrode coating 3010, but the exposed surface 3019 at both ends of the auxiliary electrode 3006 is not covered with the auxiliary electrode coating 3010.
  • Exposed surface 3019 is connected to combustion vessel 3004.
  • the surface of the auxiliary electrode coating 3010 has at least a coating surface 3018, and the auxiliary electrode coating 3010 covers all or part of the surface of the auxiliary electrode 3006.
  • the auxiliary electrode coating 3010 functions as a dielectric barrier.
  • both ends of the auxiliary electrode 3006 are exposed surfaces 3019 is to electrically connect the auxiliary electrode 3006 to the combustion vessel 3004.
  • the auxiliary electrode 3006 may be a floating electrode that is not electrically connected to the combustion container 3004. Therefore, the entire surface of the auxiliary electrode 3006 may be covered with the auxiliary electrode coating 3010 for this reason.
  • the anode 3002 and the auxiliary electrode 3006 are in the same plane.
  • the auxiliary electrode 3006 is disposed along the branches 3102, 3104 and 3106 of the anode 3002 in parallel with the branches 3102, 3104 and 3106 of the anode 3002. Thereby, the distance D1 becomes uniform, and the precursor discharge occurs uniformly.
  • the auxiliary electrode 3006 and the branches 3102, 3104, and 3106 of the anode 3002 do not have to be parallel.
  • anode 3002 instead of the anode 3002 having a structure in which the three branches 3102, 3104, and 3106 having a straight rod shape extend radially from the branch portion 3100, four having the straight rod shape shown in the schematic diagram (cross-sectional view) of FIG.
  • An anode 3200 having a structure in which the branches 3202, 3204, 3206, and 3208 extend radially from the branch 3210 may be used, and of course, if the anode 3200 is used, the auxiliary along the branches 3202, 3204, 3206, and 3208 An electrode 3212 is used.
  • an anode having a structure in which five or more branches extend radially from the branch portion may be used.
  • an anode 3300 having no branch portion shown in the schematic diagram (transverse cross-sectional view) in FIG. 24 and the schematic diagram (vertical cross-sectional view) in FIG. 24 and 25 show auxiliary electrodes 3306 and 3308 disposed along the anode 3300 and parallel to the anode 3300.
  • anode 3400 that does not have a branch portion shown in the schematic diagram (cross-sectional view) of FIG. 26 and the schematic diagram (vertical cross-sectional view) of FIG. 27 and that has an exposed surface 3404 at the tip 3402 may be used.
  • 26 and 27 show auxiliary electrodes 3406 and 3408 disposed perpendicular to the anode.
  • the fourth embodiment relates to an ignition device for an internal combustion engine using the electrode structure from the first embodiment to the third embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic diagram of the ignition device 4000 of the fourth embodiment.
  • the ignition device 4000 includes a pulse power source 4002, a cable 4004, and an electrode structure 4006. Any of the electrode structures from the first embodiment to the third embodiment is used for the electrode structure 4006.
  • the pulse power source 4002 and the electrode structure 4006 are connected by a cable 4004, and the pulse voltage generated by the pulse power source 4002 is supplied to the electrode structure 4006 via the cable 4004 serving as a pulse voltage transmission path.
  • a pulse voltage is supplied to the electrode structure 4006, when the electrode structure 1000 or 2000 of the first embodiment or the second embodiment is used, the pulse voltage between the anode 1002 or 2002 and the cathode 1004 or 2004 is used.
  • a pulse voltage is applied between the anode 3002 and the combustion vessel 3004, discharge occurs in the combustion space, and the mixture filling the combustion space is ignited. Is done.
  • the type of the pulse power source 4002 is not limited, but is preferably an inductive energy storage type that generates a pulse voltage by releasing inductive energy stored in an inductive element such as an inductor or a transformer. This is because the inductive energy storage type pulse power source 4002 can easily input a significantly large energy.

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Abstract

　３次元的に大きく広がる放電が安定して発生する点火装置及びその電極構造を提供する。電極構造は、アノードと、カソードと、補助電極と、アノード被覆と、補助電極被覆と、アノード支持体と、を備える。アノードの被覆表面と補助電極の被覆表面とは、アノード被覆、燃焼空間及び補助電極被覆を挟んで対向する。アノードの露出表面とカソードの露出表面とは燃焼空間を挟んで対向する。アノードの被覆表面からアノード被覆、燃焼空間及び補助電極被覆を経て補助電極の被覆表面へ至る距離Ｄ１は、アノードの露出表面から燃焼空間を経てカソードの露出表面へ至る距離Ｄ２より短い（Ｄ１＜Ｄ２）。燃焼容器がカソードとして用いられてもよい。補助電極がアノード支持体に埋められてもよい。

Description

内燃機関の点火装置及び当該点火装置の電極構造
　本発明は、内燃機関の点火装置及び当該点火装置の電極構造に関する。
　自動車エンジン等の内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火するために、アノードとカソードとの間隙に放電を発生させるスパークプラグが広範に用いられる。
　当該スパークプラグにおいては、アノードとカソードとの間隙を広げると、アノードとカソードとの間に印加する電圧を高くしなければ放電が発生しなくなる。また、混合気の組成、圧力等によっては、意図しないタイミングに放電が発生したり、アーク放電によりスパークプラグが破損したりし、放電の安定性が低下するという問題が生じる。混合気の組成、圧力等は一定でないので、放電の安定性が低下することは、混合気への点火の安定性を損なう。
　しかし、アノードとカソードとの間隙を広げないと、３次元的に大きく広がる放電が発生せず、混合気への点火の燃焼効率及び燃焼速度が向上しないという別の問題が生じる。
　この問題を解決するため、特許文献１のスパークプラグは、アノード（中心電極３）及びカソード（外側電極６）の他に補助電極（浮遊電極１１）を設け、アノードとカソードとの間隙を広げることを提案する。
特開平５－３６４６３号公報
　しかし、特許文献１のスパークプラグは有用であるものの依然として効果が不十分であり、３次元的に大きく広がる放電が安定して発生する点火装置が求められている。
　本発明は、この問題を解決するためになされ、３次元的に大きく広がる放電が安定して発生する点火装置及びその電極構造を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するための手段を以下に示す。
　本発明の第１の局面は、内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置の電極構造であって、導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、導電体からなる第２の電極と、導電体からなる補助電極と、誘電体からなり前記第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、誘電体からなり前記補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、を備え、前記第１の電極の表面には、燃焼空間に露出する第１の露出表面と、前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、があり、前記第２の電極の表面には、前記燃焼空間に露出する第２の露出表面、があり、前記補助電極の表面には、前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、があり、前記第１の露出表面と前記第２の露出表面とが前記燃焼空間を挟んで対向し、前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記第１の露出表面から前記燃焼空間を経て前記第２の露出表面へ至る第２の距離より短い電極構造である。
　本発明の第２の局面は、第１の局面の電極構造において、前記第１の露出表面が前記第１の電極の先端にあり、第１の開口が前記第２の電極に形成され、第２の露出表面が前記第１の開口の外縁にあり、前記第１の電極が前記第１の開口から突出する電極構造である。
　本発明の第３の局面は、第２の局面の電極構造において、前記第１の開口が円形状を有し、前記第１の開口の中心を通り前記第１の開口と垂直をなす中心軸上に前記第１の電極が配置される電極構造である。
　本発明の第４の局面は、第１の局面の電極構造において、前記第２の電極が２個以上あり、２個以上の前記第２の電極の間隙から前記第１の電極が突出する電極構造である。
　本発明の第５の局面は、第１から第４までのいずれかの局面の電極構造において、円形状を有する第２の開口が前記補助電極に形成され、前記第２の開口の中心を通り前記第２の開口と垂直をなす中心軸上に前記第１の電極が配置される電極構造である。
　本発明の第６の局面は、第１から第５までのいずれかの局面の電極構造において、前記第１の露出表面に尖端がある電極構造である。
　本発明の第７の局面は、第６の局面の電極構造において、前記第１の電極の延在方向であって前記第２の露出表面から離れる方向を前記尖端が向く。
　本発明の第８の局面は、第１から第７までのいずれかの局面の電極構造において、前記第１の露出表面のうち前記第２の露出表面と対向する部分が凸曲面をなす電極構造である。
　本発明の第９の局面は、内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置であって、パルス電源と、電極構造と、前記パルス電源と前記電極構造とを接続するパルス電圧伝送経路と、を備え、前記電極構造は、導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、導電体からなる第２の電極と、導電体からなる補助電極と、誘電体からなり前記第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、誘電体からなり前記補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、を備え、前記第１の電極の表面には、燃焼空間に露出する第１の露出表面と、前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、があり、前記第２の電極の表面には、前記燃焼空間に露出する第２の露出表面、があり、前記補助電極の表面には、前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、があり、前記第１の露出表面と前記第２の露出表面とが前記燃焼空間を挟んで対向し、前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記第１の露出表面から前記燃焼空間を経て前記第２の露出表面へ至る第２の距離より短い点火装置である。
　本発明の第１０の局面は、内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置の電極構造であって、導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、導電体からなる補助電極と、誘電体からなり前記第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、誘電体からなり前記補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、を備え、前記第１の電極の表面には、前記燃焼空間に露出する露出表面と、前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、があり、前記補助電極の表面には、前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、があり、前記露出表面と前記燃焼空間を囲む内壁とが前記燃焼空間を挟んで対向し、前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記露出表面から前記燃焼空間を経て前記内壁へ至る第２の距離より短い電極構造である。
　本発明の第１１の局面は、内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置であって、パルス電源と、電極構造と、前記パルス電源と前記電極構造とを接続するパルス電圧伝送経路と、を備え、前記電極構造は、導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、導電体からなる補助電極と、誘電体からなり第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、誘電体からなり補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、を備え、前記第１の電極の表面には、前記燃焼空間に露出する露出表面と、前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、があり、前記補助電極の表面には、前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、があり、前記露出表面と前記燃焼空間を囲む内壁とが前記燃焼空間を挟んで対向し、前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記露出表面から前記燃焼空間を経て前記内壁へ至る第２の距離より短い点火装置である。
　本発明の第１から第９までの局面によれば、第１の被覆表面と第２の被覆表面との間に前駆放電が発生した後に第１の露出表面と第２の露出表面との間に主放電が発生し、主放電が安定し、３次元的に大きく広がる放電が安定して発生する。
　本発明の第２の局面によれば、主放電が３次元的に大きく広がる。
　本発明の第３の局面によれば、第２の距離が均一になり、主放電が均一に発生する。
　本発明の第４の局面によれば、主放電が３次元的に大きく広がる。
　本発明の第５の局面によれば、第１の距離が均一になり、前駆放電が均一に発生する。
　本発明の第６の局面によれば、電界が尖端に集中し主放電が発生しやすくなる。
　本発明の第７の局面によれば、第２の露出表面から離れる方向へ向かって主放電が伸展し、主放電が大きく広がる。
　本発明の第８の局面によれば、第１の電極が磨耗すると第１の露出表面の曲率が小さくなって主放電が発生しやすくなり、第１の電極の磨耗により主放電の発生が阻害されることが起こりにくく、第１の電極の耐久性が向上する。
　本発明の第１０及び第１１の局面によれば、第１の被覆表面と第２の被覆表面との間に前駆放電が発生した後に露出表面と内壁との間に主放電が発生し、主放電が安定し、３次元的に大きく広がる放電が安定して発生する。
第１実施形態の電極構造の斜視図である。 第１実施形態の電極構造の上面図である。 第１実施形態の電極構造の断面図である。 放電の形態の変遷例を説明する模式図である。 放電の形態の変遷例を説明する模式図である。 放電の形態の変遷例を説明する模式図である。 第１実施形態のアノードの先端の構造の別例を示す断面図である。 第１実施形態のアノードの先端の構造の別例を示す断面図である。 第１実施形態のアノードの先端の構造の別例を示す断面図である。 第１実施形態のカソードの構造の別例を示す斜視図である。 第１実施形態のカソードの構造の別例及び補助電極の構造の別例を示す上面図である。 第１実施形態の補助電極の構造の別例を示す上面図である。 第１実施形態の補助電極の構造の別例を示す上面図である。 第１実施形態の補助電極の構造の別例を示す上面図である。 第１実施形態の電極構造の別例を示す斜視図である。 第１実施形態の電極構造の別例を示す斜視図である。 放電の安定性の検証結果を示す図である。 第２実施形態の電極構造の斜視図である。 第２実施形態の電極構造の断面図である。 第３実施形態の燃焼容器及び電極構造の斜視図である。 第３実施形態の燃焼容器及び電極構造の横断面図である。 第３実施形態の燃焼容器及び電極構造の縦断面図である。 第３実施形態の電極構造の別例を示す横断面図である。 第３実施形態の電極構造の別例を示す横断面図である。 第３実施形態の電極構造の別例を示す縦断面図である。 第３実施形態の電極構造の別例を示す横断面図である。 第３実施形態の電極構造の別例を示す縦断面図である。 第４実施形態の点火装置の模式図である。
　｛第１実施形態｝
　（概略）
　第１実施形態は、内燃機関の燃焼空間（燃焼室）を満たす混合気に点火する点火装置の電極構造に関する。
　図１、図２及び図３は、第１実施形態の電極構造１０００の模式図である。図１は斜視図、図２は上面図、図３は図２のA-Aに示す位置における断面図である。
　図１、図２及び図３に示すように、電極構造１０００は、アノード１００２と、カソード１００４と、補助電極１００６と、アノード被覆１００８と、補助電極被覆１０１０と、アノード支持体１０１２と、を備える。電極構造１０００は、従来のスパークプラグと同じく、燃焼空間１０１６が形成された燃焼容器に取りつけられ、電極構造１０００の先端１００１は、燃焼空間１０１６に露出する。アノード１００２がカソードとして用いられ、カソード１００４がアノードとして用いられてもよい。
　（距離Ｄ１及びＤ２の関係）
　アノード１００２の被覆表面１０１４からアノード被覆１００８、燃焼空間１０１６及び補助電極被覆１０１０を経て補助電極１００６の被覆表面１０１８へ至る距離Ｄ１は、アノード１００２の露出表面１０２０から燃焼空間１０１６を経てカソード１００４の露出表面１０２２へ至る距離Ｄ２より短い（Ｄ１＜Ｄ２：図３参照）。この放電距離Ｄ１及びＤ２の長短により、アノード１００２の被覆表面１０１４と補助電極１００６の被覆表面１０１８との間の放電が相対的に発生しやすくなり、アノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２との間の放電が相対的に発生しにくくなる。したがって、アノード１００２とカソード１００４との間に電圧が印加されると、アノード１００２の被覆表面１０１４と補助電極１００６の被覆表面１０１８との間に前駆放電が発生した後にアノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２との間に主放電が発生する。これにより、アノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２とを離しても、主放電が発生しやすくなり、主放電が安定し、３次元的に大きく広がる放電が安定して発生する。放電が３次元的に大きく広がると、着火に寄与する空間が広がる。また、火炎核が大きくなり、活性種が多くなり、燃焼速度が早くなり、希薄限界が改善される。さらに、着火の位置が燃焼空間１０１６の中心に近づく。放電が安定して発生すると、アノード１００２とカソード１００４との間に印加される電圧の波形、燃焼空間１０１６を満たす混合気の組成及び圧力等が少し変化しても放電の形態が大きく変化せず、安定した着火が可能になる。
　（電極間の存在物及び放電の形態）
　アノード被覆１００８の表面１０２４及び補助電極被覆１０１０の表面１０２６は、燃焼空間１０１６に露出する。これにより、アノード１００２の被覆表面１０１４と補助電極１００６の被覆表面１０１８とは、アノード被覆１００８、燃焼空間１０１６及び補助電極被覆１０１０を挟んで対向する。このことは、アノード１００２の被覆表面１０１４と補助電極１００６の被覆表面１０１８との間に誘電体バリア放電を発生させることに寄与する。
　補助電極被覆１０１０の表面１０２６は、アノード被覆１００８の表面１０２４から見通すことができ、アノード被覆１００８及び補助電極被覆１０１０がなければ、補助電極１００６の被覆表面１０１８は、アノード１００２の被覆表面１０１４から見通すことができる。
　アノード１００２の露出表面１０２０及びカソード１００４の露出表面１０２２は、燃焼空間１０１６に露出する。これにより、アノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２とは燃焼空間１０１６を挟んで対向する。このことは、アノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２との間に非誘電体バリア放電を発生させることに寄与する。
　カソード１００４の露出表面１０２２は、アノード１００２の露出表面１０２０から見通すことができる。
　一般的には、一の電極の露出表面と他の電極の露出表面とが誘電体バリアを挟まずに対向する場合は、突発的なアーク放電が発生しやすく、放電が安定しないが、電極構造１０００においては、前駆放電が発生し、アノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２との間にストリーマ放電が発生する電圧が低下し、ストリーマ放電が発生する電圧とアーク放電が発生する電圧との差が大きくなり、放電が安定する。また、アノード被覆１００８等を損傷するアーク放電が発生しにくくなる。アーク放電が発生しにくくなると、アーク放電を発生させないために特定の構造を強いられることがなくなり、構造の変形の余地が増す。また、消費電力の増加要因が減り、消費電力が減少する。
　（放電の形態の変遷）
　図４、図５及び図６は、放電の形態の変遷例を説明する模式図（断面図）である。アノード１００２とカソード１００４との間へ電圧が印加されると、図４に示すように、相対的に空間距離が短いアノード１００２の被覆表面１０１４と補助電極１００６の被覆表面１０１８との間に主にストリーマ放電ＤＩＳ１からなる前駆放電が発生する。その後に、図５に示すように、相対的に空間距離が長いアノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２との間に主にストリーマ放電ＤＩＳ２からなる主放電が発生する。印加される電圧がさらに高くなると、図６に示すように、主放電がストリーマ放電ＤＩＳとは形態が異なる放電ＤＩＳ３に進展する場合もある。印加される電圧の波形等によっては放電の形態の変遷が図４、図５及び図６とはやや異なる場合があるが、その場合であっても３次元的に大きく広がる放電が安定して発生するという電極構造１０００の利点は概ね保たれる。
　（アノード１００２の概略）
　図１、図２及び図３に戻って説明すると、アノード１００２は直棒形状を有し、カソード１００４の開口１０２８から突出する。これにより、アノード１００２の露出表面１０２０がカソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０から離れ、主放電が３次元的に大きく広がる。カソード１００４の開口１０２８からのアノード１００２の突出長Ｌは、内燃機関の仕様に応じて調整される。例えば、放電の広がりが特に重視される場合は、突出長Ｌが長くされ、そうでない場合は、突出長Ｌが短くされる。このように、電極構造１０００には、内燃機関の仕様の変化に突出長Ｌの変化で対応できるという利点がある。
　（アノード１００２の被覆表面１０１４及び露出表面１０２０）
　アノード１００２の被覆表面１０１４はアノード被覆１００８で覆われるが、アノード１００２の露出表面１０２０はアノード被覆１００８で覆われず燃焼空間１０１６に露出する。アノード被覆１００８は、誘電体バリアとして機能する。アノード１００２の表面には被覆表面１０１４及び露出表面１０２０の両方があり、アノード被覆１００８はアノード１００２の表面の一部を被覆する。
　アノード１００２の露出表面１０２０は、カソード１００４の露出表面１０２２から離れたアノード１００２の先端１０３２にある。ただし、距離Ｄ１が距離Ｄ２より短くなり、アノード１００２の露出表面１０２０とカソード１００４の露出表面１０２２とが燃焼空間１０１６を挟んで対向するのであれば、アノード１００２の先端１０３２以外にアノード１００２の露出表面１０２０があってもよい。
　（アノード１００２の構造）
　アノード１００２の先端１０３２は涙粒形状を有し、アノード１００２の先端１０３２以外は丸棒形状を有する。
　アノード１００２の露出表面１０２０には尖端１０３６がある。これにより、電界が尖端１０３６に集中し、主放電が発生しやすくなる。
　尖端１０３６は、アノード１００２の延在方向であってカソード１００４の露出表面１０２２から離れる方向を向く。これにより、図５に示すように、カソード１００４の露出表面１０２２から離れる方向へ向かって主放電が伸展し、主放電が大きく広がる。ただし、主放電の広がりがやや低下することが許される場合は、当該方向以外の方向を尖端１０３６が向いてもよい。
　アノード１００２の露出表面１０２０のうちカソード１００４の露出表面１０２２と対向する部分１０３８は凸曲面をなす。これにより、アノード１００２の耐久性が向上する。なぜならば、アノード１００２が磨耗すると先端１０３２の曲率が小さくなって主放電が発生しやすくなり、アノード１００２の磨耗により主放電の発生が阻害されることが起こりにくいからである。
　アノード１００２の先端１０３２以外が丸棒形状以外の形状を有してもよいが、丸棒形状を有することには、距離Ｄ１を均一にし、電界が集中する鋭利な部分を減らし、前駆放電の均一性を向上することに寄与する。
　（アノードの先端の構造の別例）
　先端１０３２が涙粒形状を有するアノード１００２に代えて、先端が涙粒形状以外の形状を有するアノードが用いられてもよい。例えば、図７の模式図（断面図）に示す先端１２０２が球形状を有するアノード１２００、図８の模式図（断面図）に示す先端１２０６が円錐形状を有するアノード１２０４、図９の模式図（断面図）に示す先端１２１８が円錐形状と円錐台形状との複合形状を有するアノード１２１６等が用いられてもよい。アノード１２０４の露出表面１２０８には尖端１２１０及び１２１２があり、尖端１２１０は、アノード１２０４の延在方向であってカソード１００４の露出表面１０２２から離れる方向を向く。アノード１２１６の露出表面１２２０には尖端１２２２及び１２２４があり、尖端１２２２は、アノード１２１６の延在方向であってカソード１００４の露出表面１０２２から離れる方向を向く。
　（カソード１００４の露出表面１０２２）
　図１、図２及び図３に戻って説明すると、管形状を有するカソード１００４のうち主放電の始点又は終点となるのは、主に、アノード１００２の露出表面１０２０に近いカソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０である。したがって、カソード１００４の表面のうち少なくともカソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０は燃焼空間１０１６に露出する露出表面１０２２である必要がある。カソード１００４の表面のうちカソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０以外は露出表面１０２２であってもよいし誘電体で被覆された被覆表面であってもよい。
　（カソードの構造の別例）
　開口１０２８が形成され管形状を有するカソード１００４に代えて、開口が形成されているが管形状以外の形状を有するカソードが用いられてもよい。例えば、図１０の模式図（上面図）に示す円形状を有する開口１３０２が形成されたリング形状（環形状）を有するカソード１３００等が用いられてもよい。
　カソード１００４の開口１０２８は、円形状を有する。これにより、カソード１００４の開口１０２８の中心にアノード１００２が配置されれば、距離Ｄ２が均一になり、主放電が均一に発生する。ただし、主放電の均一性がやや低下することが許される場合は、円形状以外の形状を有する開口が形成されたカソードが用いられてもよい。例えば、図１１の模式図（上面図）に示す四角形状を有する開口１３０６が形成された管形状を有するカソード１３０４が用いられてもよい。
　（補助電極１００６の構造）
　図１、図２及び図３に戻って説明すると、補助電極１００６は、リング形状を有する放電部１０４０と直棒形状を有する接続部１０４２とを備える。接続部１０４２は、放電部１０４０から径方向外側へ向かって放射状に延びカソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０へ至る。放電部１０４０は、アノード１００２の延在方向から見て、カソード１００４の開口１０２８より小さく、カソード１００４の開口１０２８に収まる。
　（補助電極１００６の被覆表面１０１８及び露出表面１０４４）
　接続部１０４２の先端以外の補助電極１００６の被覆表面１０１８は補助電極被覆１０１０で覆われるが、接続部１０４２の先端の露出表面１０４４は補助電極被覆１０１０で覆われずカソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０に接続される。これにより、補助電極１００６がカソード１００４に接続され、補助電極１００６がカソード１００４に支持される。
　補助電極１００６の表面には少なくとも被覆表面１０１８があるが露出表面１０４４があってもよく、補助電極被覆１０１０は補助電極１００６の表面の全部又は一部を被覆する。補助電極被覆１０１０は、誘電体バリアとして機能する。
　放電部１０４０に形成された開口１０４６は円形状を有する。これにより、開口１０４６の中心にアノード１００２が配置されれば、距離Ｄ１が均一になり、前駆放電が均一に発生する。
　（補助電極の構造の別例）
　接続部１０４２を設け、その先端を露出表面１０４４にするのは、補助電極１００６をカソード１００４に電気的に接続するためである。しかし、補助電極をカソード１００４に電気的に接続することは必須ではなく、補助電極はカソード１００４に電気的に接続されない浮遊電極であってもよい。したがって、補助電極１００６に代えて、図１２の模式図（上面図）に示す接続部が省略されたリング形状を有する補助電極１４００が用いられてもよい。ただし、補助電極１４００が用いられる場合は、カソード１００４に代えてアノード支持体又は他の支持体により補助電極１４００が支持される。補助電極１４００の表面の全部は補助電極被覆１４０４に被覆される。
　また、前駆放電の均一性がやや低下することが許される場合は、円形状を有する開口１０４６が形成された放電部１０４０を有する補助電極１００６以外の補助電極も用いられる。
　例えば、図１３の模式図（上面図）に示すように、直棒形状を有する補助電極１４０６及び１４０８の組が用いられてもよい。補助電極１４０６及び１４０８の表面の一部は、それぞれ、補助電極被覆１４１０及び１４１２に被覆され、補助電極１４０６及び１４０８の中央には、それぞれ、被覆表面１４１４及び１４１６があり、補助電極１４０６及び１４０８の両端には、それぞれ、露出表面１４１８及び１４２０がある。露出表面１４１８及び１４２０は、カソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０に接続される。これにより、補助電極１４０６及び１４０８がカソード１００４に電気的に接続され、補助電極１４０６及び１４０８がカソード１００４に支持される。補助電極１４０６及び１４０８は平行に配置される。これにより、補助電極１４０６及び１４０８との間隙の中心にアノード１００２が配置されれば、距離Ｄ１が均一になり、前駆放電が均一に発生する。ただし、前駆放電の均一性がやや低下することが許される場合は、補助電極１４０６及び１４０８が非平行に配置されてもよい。
　また、図１４の模式図（上面図）に示すように、直棒形状を有する補助電極１４２２及び１４２４の組が用いられてもよい。補助電極１４２２及び１４２４の表面の全部は、それぞれ、補助電極被覆１４２６及び１４２８に被覆され、補助電極１４２２及び１４２４には、それぞれ、被覆表面１４３０及び１４３２があるが、露出表面がない。補助電極１４２２及び１４２４は、アノード支持体又は他の支持体により支持される。補助電極１４２２及び１４２４は平行に配置される。これにより、補助電極１４２２及び１４２４の間隙の中心にアノード１００２が配置されれば、距離Ｄ１が均一になり、前駆放電が均一に発生する。ただし、前駆放電の均一性がやや低下することが許される場合は、補助電極１４２２及び１４２４が非平行に配置されてもよい。
　なお、補助電極の組が２本の補助電極からなることも必須ではなく、３本以上の補助電極からなることも許される。
　さらに、図１１の模式図に示すように、図２に示す補助電極１００６の一部１００７と図１３に示す補助電極１４１６とが組み合わされてもよい。
　（アノード１００２、カソード１００４及び補助電極１００６の配置）
　図１、図２及び図３に戻って説明すると、カソード１００４の開口１０２８の中心を通り開口１０２８に垂直な中心軸Ｃ１と補助電極１００６の放電部１０４０の開口１０４６の中心を通り開口１０４６に垂直な中心軸Ｃ２とは一致し、アノード１００２は、絶縁体（誘電体）からなる中実のアノード支持体１０１２により、中心軸Ｃ１及びＣ２上に同軸配置される。これにより、距離Ｄ１及びＤ２が均一になり、前駆放電が発生する位置と主放電が発生する位置とのずれが減り、前駆放電及び主放電が均一に発生する。ただし、前駆放電及び主放電の均一性がやや低下することが許される場合は、中心軸Ｃ１及び中心軸Ｃ２がずれていてもよく、アノード１００２が中心軸Ｃ１及びＣ２の両方又は片方からずれていてもよい。
　放電部１０４０は、アノード１００２の延在方向から見て開口１０２８の中心に配置され、アノード１００２の被覆表面１０１４とカソード１００４の露出表面１０２２との間に存在する。これにより、距離Ｄ１が、アノード１００２の被覆表面１０１４からアノード被覆１００８及び燃焼空間１０１６を経てカソード１００４の露出表面１０２２へ至る距離Ｄ３より短くなり（Ｄ１＜Ｄ３：図３参照）、アノード１００２の被覆表面１０１４とカソード１００４の開口１０２８の外縁１０３０との間の放電によりアノード１００２の被覆表面１０１４と補助電極１００６の被覆表面１０１８との間の前駆放電が阻害されることが減る。
　また、アノード１００２の被覆表面１０１４は補助電極１００６の開口１０４６をくぐり、補助電極１００６はアノード１００２の露出表面１０２０から離される。これにより、距離Ｄ１が、補助電極１００６の被覆表面１０１８から補助電極被覆１０１０及び燃焼空間１０１６を経てアノード１００２の露出表面１０２０へ至る距離Ｄ４より短くなり、（Ｄ１＜Ｄ４：図３参照）、アノード１００２の露出表面１０２０と補助電極１００６の被覆表面１０１８との間の放電によりアノード１００２の被覆表面１０１４と補助電極１００６の被覆表面１０１８との間の前駆放電が阻害されることが減る。
　補助電極１００６は、主放電の放電経路を避けて設けられる。これにより、補助電極１００６が主放電を阻害することが減る。
　（材質）
　アノード１００２、カソード１００４及び補助電極１００６の材質は、導電体であればよく、例えば、例えば、ニッケル（Ｎｉ）基合金、銅（Ｃｕ）基合金、タングステン（Ｗ），イリジウム（Ｉｒ），ルテニウム（Ｒｕ），白金（Ｐｔ），イットリウム（Ｙ）等の合金等から選択される。アノード１００２、カソード１００４及び補助電極１００６の材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　アノード被覆１００８及び補助電極被覆１０１０の材質は、誘電体であればよく、例えば、アルミナ等のセラミックス、フッ素樹脂等の樹脂等から選択される。
　（電極構造の別例）
　カソード１００４の開口１０２８からアノード１００２が突出する電極構造１０００に代えて、２個以上のカソードの間隙からアノードが突出する電極構造が用いられてもよい。
　例えば、図１５の模式図（斜視図）に示すように、板形状を有するカソード１５００及び板形状を有するカソード１５０２の間隙からアノード１００２が突出する電極構造が用いられてもよい。カソード１５００及び１５０２は平行に配置される。これにより、間隙の中心にアノード１００２が配置されれば、主放電が均一に発生する。ただし、主放電の均一性がやや低下することが許される場合は、カソード１５００及び１５０２が非平行に配置されてもよい。図１５には、リング形状を有する放電部１５０６と直棒形状を有する接続部１５０８とを備える補助電極１５０４が示される。
　また、図１６の模式図（斜視図）に示すように、直棒形状を有するカソード１５１０及び直棒形状を有するカソード１５１２の間隙からアノード１００２が突出する電極構造が採用されてもよい。カソード１５１０及び１５１２は平行に配置される。これにより、間隙の中心にアノード１００２が配置されれば、主放電が均一性に発生する。ただし、主放電の均一性がやや低下することが許される場合は、カソード１５１０及び１５１２が非平行に配置されてもよい。図１６には、直棒形状を有する放電部１５１６と直棒形状を有する接続部１５１８とを備える補助電極１５１４及び直棒形状を有する補助電極１５２０が示される。
　（放電の安定性の検証）
　図１７は、放電の安定性の検証結果を説明する図である。図１７は、補助電極が設けられた場合（実線）と補助電極が設けられない場合（破線）において、距離Ｄ１に対する距離Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１によるアーク放電が発生する電圧（三角形プロット）及びストリーマ放電が発生する電圧（四角形プロット）の変化を示すグラフである。電圧は、相対値である。
　図１７に示すように、補助電極が設けられた場合は、補助電極が設けられない場合と比較して、ストリーマ放電が発生する電圧が低下するとともに、アーク放電が発生する電圧とストリーマ放電が発生する電圧との差が大きくなる。このことは、補助電極が設けられた場合は、主放電が安定し、燃焼空間を満たす雰囲気の組成及び圧力が変化しても主放電が安定して発生することを意味する。内燃機関においては、燃焼空間を満たす混合気の組成及び圧力は一定でないので、このことは、混合気への安定した点火に寄与する。
　また、補助電極が設けられた場合は、距離Ｄ２が長くなってもアノードの破損等は発生しにくい。このことは、補助電極が設けられた場合は、距離Ｄ２を長くして３次元的に大きく広がる放電を発生できることを意味する。
　｛第２実施形態｝
　第２実施形態は、内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置の電極構造に関する。
　図１８及び図１９は、第２実施形態の電極構造２０００の模式図である。図１８は斜視図、図１９は断面図である。
　図１８及び図１９に示すように、電極構造２０００は、アノード２００２と、カソード２００４と、補助電極２００６と、アノード被覆２００８と、アノード支持体２０１２と、を備える。アノード２００２がカソードとして用いられ、カソード２００４がアノードとして用いられてもよい。
　（第１実施形態の電極構造１０００との共通点及び相違点）
　第１実施形態の電極構造１０００と第２実施形態の電極構造２０００との第１の相違は、電極構造２０００においては、補助電極２００６がアノード支持体２０１２に埋められ補助電極被覆が省略されることにある。また、第２の相違は、補助電極２００６に接続部がなく、補助電極２００６の表面の全部がアノード支持体２０１２に被覆され、補助電極２００６がカソード２００４に接続されない浮遊電極であることにある。アノード支持体２０１２は、省略された補助電極被覆に代えて誘電体バリアとして機能する。
　電極構造２０００における距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４の長短は、電極構造１０００における距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４の長短と同じである（Ｄ１＜Ｄ２，Ｄ１＜Ｄ３，Ｄ１＜Ｄ４：図１９参照）。したがって、電極構造２０００においても、アノード２００２とカソード２００４との間に電圧が印加されると、電極構造１０００の場合と同じように放電が遷移する。
　また、電極構造１０００のアノード１００２、カソード１００４、補助電極１００６、アノード被覆１００８の構造、配置、材質等の特徴は、電極構造２０００においても採用されうる。
　｛第３実施形態｝
　（概略）
　第３実施形態は、内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置の電極構造に関する。
　図２０、図２１及び図２２は、第３実施形態の燃焼容器３００４及び電極構造３０００の模式図である。図２０は斜視図、図２１は横断面図、図２２は図２１のB-Bに示す位置における縦断面図である。
　図２０、図２１及び図２２に示すように、電極構造３０００は、アノード３００２と、補助電極３００６と、アノード被覆３００８と、補助電極被覆３０１０と、を備える。電極構造３０００の主要部は、導電体からなる燃焼容器３００４に形成された燃焼空間３０１６に収容される。燃焼容器３００４は、カソードの代わりに用いられる。アノード３００２がカソードとして用いられ、燃焼容器３００４がアノードの代わりに用いられてもよい。
　（第１実施形態の電極構造１０００との共通点）
　アノード３００２の被覆表面３０１４と補助電極３００６の被覆表面３０１８とは、アノード被覆３００８、燃焼空間３０１６及び補助電極被覆３０１０を挟んで対向し、アノード３００２の露出表面３０２０と燃焼空間３０１６を囲む内壁のピストンヘッド面３０２２とは燃焼空間３０１６を挟んで対向する。電極構造３０００における距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４の長短は、電極構造１０００における距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４の長短と同じである（Ｄ１＜Ｄ２，Ｄ１＜Ｄ３，Ｄ１＜Ｄ４：図２１及び図２２参照）。距離Ｄ１は、アノード３００２の被覆表面３０１４からアノード被覆３００８、燃焼空間３０１６及び補助電極被覆３０１０を経て補助電極３００６の被覆表面３０１８へ至る距離である。距離Ｄ２は、アノード３００２の露出表面３０２０から燃焼空間３０１６を経てピストンヘッド面３０２２へ至る距離である。距離Ｄ３は、アノード３００２の被覆表面３０１４からアノード被覆３００８及び燃焼空間３０１６を経てピストンヘッド面３０２２へ至る距離である。距離Ｄ４は、補助電極３００６の被覆表面３０１８から補助電極被覆３０１０及び燃焼空間３０１６を経てアノード１００２の露出表面３０２０へ至る距離である。したがって、電極構造３０００においても、アノード３００２と燃焼容器３００４との間に電圧が印加されると、電極構造１０００の場合と同じように放電が遷移する。
　電極構造１０００のアノード１００２、補助電極１００６、アノード被覆１００８及び補助電極被覆１０１０の構造、配置、材質等の特徴は、電極構造３０００においても採用されうる。
　ピストンヘッド面３０２２は可動面であるので、距離Ｄ２及びＤ３はタイミングによって異なるが、上記の距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４の長短は、前駆放電が発生するタイミングにおいて満たされていればよく、前駆放電が発生するタイミング以外においては必ずしも満たされていなくてもよい。例えば、前駆放電が発生した後にピストンヘッド面３０２２が電極構造３０００に接近して上記の距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４の長短が満たされなくなってもよい。ピストンヘッド面３０２２と電極構造３０００との間に放電を発生させることに代えて、ピストンヘッド面３０２２以外の非可動面と電極構造３０００との間に放電を発生させてもよい。
　（アノード３００２）
　アノード３００２は、棒形状を有する３本の枝３１０２，３１０４及び３１０６が分岐部３１００から放射状に延びる構造を有する。３本の枝３１０２，３１０４及び３１０６は、同一平面内にあり、均等な角度をなす。
　アノード３００２の被覆表面３０１４はアノード被覆３００８で覆われるが、アノード３００２の露出表面３０２０はアノード被覆３００８で覆われず燃焼空間３０１６に露出する。アノード被覆３００８は、誘電体バリアとして機能する。アノード３００２の表面には被覆表面３０１４及び露出表面３０２０の両方があり、アノード被覆３００８はアノード３００２の表面の一部を被覆する。
　アノード３００２の露出表面３０２０はアノード３００２の分岐部３１００にある。ただし、アノード３００２の露出表面３０２０がアノード３００２の分岐部３１００以外にあってもよい。
　アノード３００２の分岐部３１００は、第１実施形態のアノード１００２の先端１０３２と同じ構造を有する。
　尖端３０３６は、ピストンヘッド面３０２２へ近づく方向を向く。ただし、尖端３００６が他の方向を向いてもよい。
　アノード３００２の枝３１０２，３１０４及び３１０６は、丸棒形状を有する。これにより、電界が集中する鋭利な部分が減り、前駆放電が均一に発生する。ただし、前駆放電の均一性がやや低下することが許される場合は、アノード３００２の枝３１０２，３１０４及び３１０６が丸棒形状以外を有してもよい。
　（補助電極３００６の被覆表面３０１８及び露出表面３０１９）
　棒形状を有する補助電極３００６の両端以外の補助電極３００６の被覆表面３０１８は補助電極被覆３０１０で覆われるが、補助電極３００６の両端の露出表面３０１９は補助電極被覆３０１０で覆われない。露出表面３０１９は、燃焼容器３００４に接続される。これにより、補助電極３００６が燃焼容器３００４に電気的に接続され、補助電極３００６が支持される。補助電極被覆３０１０の表面には少なくとも被覆表面３０１８があり、補助電極被覆３０１０は補助電極３００６の表面の全部又は一部を被覆する。補助電極被覆３０１０は、誘電体バリアとして機能する。
　補助電極３００６の両端を露出表面３０１９にするのは、補助電極３００６を燃焼容器３００４に電気的に接続するためである。しかし、補助電極３００６を燃焼容器３００４に電気的に接続することは必須ではなく、補助電極３００６が燃焼容器３００４に電気的に接続されない浮遊電極であってもよい。したがって、補助電極３００６の表面の全部が補助電極被覆３０１０に被覆されてもよいのは、このためである。
　（アノード３００２及び補助電極３００６の配置）
　アノード３００２と補助電極３００６とは同一平面にある。補助電極３００６は、アノード３００２の枝３１０２，３１０４及び３１０６に沿ってアノード３００２の枝３１０２，３１０４及び３１０６に平行に配置される。これにより、距離Ｄ１が均一になり、前駆放電が均一に発生する。ただし、前駆放電の均一性がやや低下することが許される場合は、補助電極３００６とアノード３００２の枝３１０２，３１０４及び３１０６とが平行でなくてもよい。
　（電極構造の別例）
　直棒形状を有する３本の枝３１０２，３１０４及び３１０６が分岐部３１００から放射状に延びる構造を有するアノード３００２に代えて、図２３の模式図（横断面図）に示す直棒形状を有する４本の枝３２０２，３２０４，３２０６及び３２０８が分岐部３２１０から放射状に延びる構造を有するアノード３２００が用いられてもよい、もちろん、アノード３２００が用いられる場合は、枝３２０２，３２０４，３２０６及び３２０８に沿う補助電極３２１２が用いられる。同様に、５本以上の枝が分岐部から放射状に延びる構造を有するアノードが用いられてもよい。
　また、図２４の模式図（横断面図）及び図２５の模式図（縦断面図）に示す分岐部を有さず露出表面３３０２が先端３３０４にあるアノード３３００が用いられてもよい。図２４及び図２５には、アノード３３００に沿ってアノード３３００に平行に配置される補助電極３３０６及び３３０８が示される。
　さらに、図２６の模式図（横断面図）及びの図２７の模式図（縦断面図）に示す分岐部を有さず露出表面３４０４が先端３４０２にあるアノード３４００が用いられてもよい。図２６及び図２７には、アノードに垂直に配置される補助電極３４０６及び３４０８が示される。
　｛第４実施形態｝
　第４実施形態は、第１実施形態から第３実施形態までの電極構造を用いた内燃機関の点火装置に関する。
　図２８は、第４実施形態の点火装置４０００の模式図である。
　図２８に示すように、点火装置４０００は、パルス電源４００２と、ケーブル４００４と、電極構造４００６と、を備える。電極構造４００６には、第１実施形態から第３実施形態までの電極構造のいずれかが用いられる。パルス電源４００２と電極構造４００６とはケーブル４００４により接続され、パルス電源４００２が発生したパルス電圧はパルス電圧の伝送経路となるケーブル４００４を経由して電極構造４００６へ供給される。電極構造４００６へパルス電圧が供給されると、第１実施形態又は第２実施形態の電極構造１０００又は２０００が用いられている場合は、アノード１００２又は２００２とカソード１００４又は２００４との間にパルス電圧が印加され、第３実施形態の電極構造３０００が用いられている場合はアノード３００２と燃焼容器３００４の間にパルス電圧が印加され、燃焼空間に放電が発生し、燃焼空間を満たす混合気が点火される。パルス電源４００２の形式は制限されないが、インダクタ、トランス等の誘導性素子に蓄積された誘導エネルギーを放出することによりパルス電圧を発生する誘導エネルギー蓄積型であることが望ましい。誘導エネルギー蓄積型のパルス電源４００２は、著しく大きいエネルギーを容易に投入することができるからである。
　｛その他｝
　この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は全ての局面において例示であり、この発明は上記の説明に限定されない。例示されない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。

Claims (11)

  1. 　内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置の電極構造であって、
    　導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、
    　導電体からなる第２の電極と、
    　導電体からなる補助電極と、
    　誘電体からなり前記第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、
    　誘電体からなり前記補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、
    を備え、
    　前記第１の電極の表面には、
    　燃焼空間に露出する第１の露出表面と、
    　前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、
    があり、
    　前記第２の電極の表面には、
    　前記燃焼空間に露出する第２の露出表面、
    があり、
    　前記補助電極の表面には、
    　前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、
    があり、
    　前記第１の露出表面と前記第２の露出表面とが前記燃焼空間を挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記第１の露出表面から前記燃焼空間を経て前記第２の露出表面へ至る第２の距離より短い、
    電極構造。
  2. 　請求項１の電極構造において、
    　前記第１の露出表面が前記第１の電極の先端にあり、
    　第１の開口が前記第２の電極に形成され、第２の露出表面が前記第１の開口の外縁にあり、
    　前記第１の電極が前記第１の開口から突出する、
    電極構造。
  3. 　請求項２の電極構造において、
    　前記第１の開口が円形状を有し、前記第１の開口の中心を通り前記第１の開口と垂直をなす中心軸上に前記第１の電極が配置される、
    電極構造。
  4. 　請求項１の電極構造において、
    　前記第２の電極が２個以上あり、
    　２個以上の前記第２の電極の間隙から前記第１の電極が突出する、
    電極構造。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれかの電極構造において、
    　円形状を有する第２の開口が前記補助電極に形成され、前記第２の開口の中心を通り前記第２の開口と垂直をなす中心軸上に前記第１の電極が配置される、
    電極構造。
  6. 　請求項１から請求項４までのいずれかの電極構造において、
    　前記第１の露出表面に尖端がある、
    電極構造。
  7. 　請求項６の電極構造において、
    　前記第１の電極の延在方向であって前記第２の露出表面から離れる方向を前記尖端が向く、
    電極構造。
  8. 　請求項１から請求項４までのいずれかの電極構造において、
    　前記第１の露出表面のうち前記第２の露出表面と対向する部分が凸曲面をなす、
    電極構造。
  9. 　内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置であって、
    　パルス電源と、
    　電極構造と、
    　前記パルス電源と前記電極構造とを接続するパルス電圧伝送経路と、
    を備え、
    　前記電極構造は、
    　導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、
    　導電体からなる第２の電極と、
    　導電体からなる補助電極と、
    　誘電体からなり前記第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、
    　誘電体からなり前記補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、
    を備え、
    　前記第１の電極の表面には、
    　燃焼空間に露出する第１の露出表面と、
    　前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、
    があり、
    　前記第２の電極の表面には、
    　前記燃焼空間に露出する第２の露出表面、
    があり、
    　前記補助電極の表面には、
    　前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、
    があり、
    　前記第１の露出表面と前記第２の露出表面とが前記燃焼空間を挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記第１の露出表面から前記燃焼空間を経て前記第２の露出表面へ至る第２の距離より短い、
    点火装置。
  10. 　内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置の電極構造であって、
    　導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、
    　導電体からなる補助電極と、
    　誘電体からなり前記第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、
    　誘電体からなり前記補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、
    を備え、
    　前記第１の電極の表面には、
    　前記燃焼空間に露出する露出表面と、
    　前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、
    があり、
    　前記補助電極の表面には、
    　前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、
    があり、
    　前記露出表面と前記燃焼空間を囲む内壁とが前記燃焼空間を挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記露出表面から前記燃焼空間を経て前記内壁へ至る第２の距離より短い、
    電極構造。
  11. 　内燃機関の燃焼空間を満たす混合気に点火する点火装置であって、
    　パルス電源と、
    　電極構造と、
    　前記パルス電源と前記電極構造とを接続するパルス電圧伝送経路と、
    を備え、
    　前記電極構造は、
    　導電体からなり棒形状を有する第１の電極と、
    　導電体からなる補助電極と、
    　誘電体からなり第１の電極の表面の一部を被覆する第１の誘電体バリアと、
    　誘電体からなり補助電極の表面の全部又は一部を被覆する第２の誘電体バリアと、
    を備え、
    　前記第１の電極の表面には、
    　前記燃焼空間に露出する露出表面と、
    　前記第１の誘電体バリアに被覆される第１の被覆表面と、
    があり、
    　前記補助電極の表面には、
    　前記第２の誘電体バリアに被覆される第２の被覆表面、
    があり、
    　前記露出表面と前記燃焼空間を囲む内壁とが前記燃焼空間を挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面と前記第２の被覆表面とが前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを挟んで対向し、
    　前記第１の被覆表面から前記第１の誘電体バリア、前記燃焼空間及び前記第２の誘電体バリアを経て前記第２の被覆表面へ至る第１の距離が、前記露出表面から前記燃焼空間を経て前記内壁へ至る第２の距離より短い、
    点火装置。
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