WO2016129504A1 - 内燃機関用の点火プラグ - Google Patents

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WO2016129504A1
WO2016129504A1 PCT/JP2016/053408 JP2016053408W WO2016129504A1 WO 2016129504 A1 WO2016129504 A1 WO 2016129504A1 JP 2016053408 W JP2016053408 W JP 2016053408W WO 2016129504 A1 WO2016129504 A1 WO 2016129504A1
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tip
electrode
dielectric
internal combustion
combustion engine
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PCT/JP2016/053408
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English (en)
French (fr)
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明光 杉浦
正士 神藤
ヤン フサリク
マーティン クラール
ガブリエル マリウス ブラヤン
Original Assignee
株式会社デンソー
株式会社プラズマアプリケーションズ
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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
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/50—Sparking plugs having means for ionisation of gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F02P23/045—Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves

Definitions

  • the present invention relates to an ignition plug for an internal combustion engine, and more particularly to an ignition plug configured to be ignited by high-frequency electric energy.
  • Patent Document 1 discloses a coaxial having an inner conductor as a center electrode, an outer conductor as a ground electrode, and a packing as a dielectric provided between the two at the tip of both.
  • a spark plug comprising a waveguide structure is disclosed.
  • the tip of the coaxial waveguide structure is protruded into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • free plasma composed of microwave plasma is formed at the tip.
  • a discharge is formed at the tip of the coaxial waveguide structure by the free plasma, and the air / fuel mixture in the combustion chamber is ignited.
  • the discharge formation limit pressure at room temperature is about 2 atmospheres.
  • the end of the inner conductor (that is, the center electrode) as an antenna becomes high temperature (for example, about 900 ° C. at the knock limit) due to heating by high frequency or combustion by combustion in the engine cylinder,
  • the discharge formation limit pressure is at most about 8 atm.
  • the internal pressure of a combustion chamber in an internal combustion engine such as an automobile is 20 atm or more in a high load region and is larger than the above-described discharge formation limit pressure. Therefore, in an internal combustion engine such as an automobile, it is difficult to form a discharge only by microwave electric field concentration in a high load region.
  • the electric field strength is increased using a high-power microwave oscillator as the first method, or the spark discharge is used as the second method. It is conceivable to use discharge assist such as laser together.
  • the electric field strength is proportional to the square root of the input power, so that increasing the electric field strength causes a significant increase in energy consumption.
  • the use of a high-power microwave oscillator causes an increase in costs such as component costs and an increase in size.
  • the second method causes a complicated ignition system, an increase in the size of the entire apparatus, and an increase in cost due to an increase in the number of parts. Therefore, none are suitable for use in an internal combustion engine provided in an automobile or the like.
  • the present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an ignition plug for an internal combustion engine that can be sufficiently discharged even in an internal combustion engine provided in an automobile or the like.
  • One aspect of the present invention is a cylindrical outer conductor (10), held inside the outer conductor (10), and exposed to the distal end side (Y1) of the outer conductor in the plug axial direction (Y).
  • An ignition plug (1) for an internal combustion engine configured to form a discharge toward an axial front end side, wherein the center electrode is disposed between the electrode front end portion and the dielectric front end portion.
  • a space 50, 500, 501, 502, 503, which separates the two so that a partial discharge is generated from the electrode tip between the electrode tip and the dielectric tip. 504, 505) are formed in the spark plug (1) for an internal combustion engine.
  • the center electrode In the ignition plug for the internal combustion engine, when a high-frequency voltage is applied to the center electrode, the center electrode is first heated, and the gas density in the space formed between the center electrode and the cylindrical dielectric is increased. Will be reduced. Thereby, since the discharge start voltage in the said space part falls, it becomes easy to generate
  • the partial discharge described above becomes a trigger discharge of discharge formed from the electrode tip of the center electrode toward the tip side in the plug axial direction, and from the electrode tip to the tip side with smaller energy (ie, low electric field strength).
  • discharge can be formed.
  • discharge formation by electric field concentration based on application of a high-frequency voltage is facilitated even under a high pressure condition of 20 atm or more.
  • the ignition limit under the EGR condition (so-called EGR limit) in the internal combustion engine and the ignition limit (so-called lean limit) under the lean fuel condition (ie, lean combustion) are improved. Thermal efficiency can be improved, and fuel efficiency can be improved.
  • the battery can be sufficiently discharged when used in an internal combustion engine for automobiles or the like. Therefore, it is possible to provide a spark plug that can be easily mounted on an internal combustion engine and is more suitable for an internal combustion engine.
  • symbol in the parenthesis described in the means for solving a claim and a subject shows the corresponding relationship with the specific means as described in the Example mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.
  • the ignition plug for an internal combustion engine of the present invention can be used as an ignition means in an internal combustion engine provided in an automobile or the like.
  • the side inserted into the combustion chamber is referred to as the front end side
  • the end portion on the front end side is referred to as the front end.
  • the side opposite to the distal end side is referred to as a proximal end side
  • the end portion on the proximal end side is referred to as a proximal end.
  • the plug axial direction means the axial direction of the spark plug.
  • the space portion has an air layer interposed between the electrode tip portion and the dielectric tip portion, and the outer edge portion of the electrode tip portion and the inner edge portion of the dielectric tip portion. Is defined as a space including a virtual line segment connecting the two.
  • the ignition plug 1 for an internal combustion engine includes an outer conductor 10, a cylindrical dielectric 20, and a center electrode 30, as shown in FIGS.
  • the outer conductor 10 has a cylindrical shape.
  • the cylindrical dielectric 20 is held inside the outer conductor 10 and has a dielectric tip 21 exposed at the tip Y1 of the outer conductor 10 in the plug axial direction Y.
  • the center electrode 30 is held inside the cylindrical dielectric 20 and has an electrode tip 31 exposed on the tip side Y1 of the cylindrical dielectric 20 in the plug axis direction Y. Further, as shown in FIG.
  • the ignition plug 1 for the internal combustion engine is configured such that a high frequency voltage is applied to the center electrode 30 to form a discharge S2 from the electrode tip 31 toward the tip Y1 in the plug axial direction Y. It is configured.
  • a space portion 50 is formed between the electrode tip portion 31 and the dielectric tip portion 21 so as to separate them so that a partial discharge S1 is generated from the electrode tip portion 31.
  • the direction of the distal end in the plug axis direction Y is the distal end side Y1
  • the opposite side to the distal end side Y1 is the proximal end side Y2.
  • the outer conductor 10 includes a cylindrical first outer conductor 11 and a cylindrical second outer conductor 11 provided so as to share a central axis inside the first outer conductor 11. It consists of an outer conductor 12. A gap 10 a is formed between the first outer conductor 11 and the second outer conductor 12.
  • the first outer conductor 11 also serves as the housing 13 of the spark plug 1, and an attachment screw portion 131 for screwing into the internal combustion engine is formed on the outer peripheral surface of the housing 13.
  • the cylindrical dielectric 20 is provided inside the second outer conductor 12 so as to share the central axis with the first outer conductor 11 and the second outer conductor 12.
  • the dielectric tip 21 that is the tip of the tip side Y1 of the cylindrical dielectric 20 is located closer to the tip side Y1 than the outer conductor tip 121 that is the end of the tip side Y1 of the second outer conductor 12. That is, the dielectric tip portion 21 of the cylindrical dielectric 20 protrudes toward the tip side Y1.
  • a material having a high dielectric constant for example, alumina
  • the center electrode 30 has a cylindrical shape, and is provided inside the cylindrical dielectric 20 so as to share the central axis with the cylindrical dielectric 20.
  • the outer diameter of the center electrode 30 is smaller than the inner diameter of the cylindrical dielectric 20, and the outer peripheral surface 31 b of the center electrode 30 and the inner peripheral surface 21 b of the cylindrical dielectric 20 are separated from each other.
  • An electrode distal end portion 31 that is an end portion on the distal end side Y1 of the center electrode 30 is located on the proximal end side Y2 with respect to the dielectric distal end portion 21. Further, the position of the outer conductor tip 121 of the second outer conductor 12 and the plug axis direction Y are the same.
  • the material of the center electrode 30 in order to make the electrode tip 31 of the center electrode 30 easy to be heated, a material having a relatively low conductivity or a material partially including the material can be used. As such a material, for example, a material having a lower conductivity than copper can be used. Note that only the electrode tip 31 may be made of such a material. Also in this case, the electrode tip 31 can be easily heated.
  • the material of the center electrode 30 in order to make the electrode tip 31 of the center electrode 30 easy to be heated, a material that easily absorbs high frequency energy or a material that partially includes the material can be used.
  • a material that easily absorbs high frequency energy or a material that partially includes the material can be used.
  • the electrode tip 31 of the center electrode 30 is easily heated.
  • carbon can be used as a material that easily absorbs high-frequency energy.
  • stainless steel (SUS) can be used as a material partially including a material that easily absorbs high-frequency energy.
  • the space 50 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 21 b of the cylindrical dielectric 20, the electrode tip 31 and the outer peripheral surface 31 b of the center electrode 30.
  • the space 50 is a space having a length indicating an imaginary line segment L connecting the outer edge 31 a of the electrode tip 31 and the inner edge 21 a of the dielectric tip 21. That is, the electrode tip 31 and the dielectric tip 21 are separated by the space 50.
  • the length of the coaxial tube made of the outer conductor 10, the cylindrical dielectric 20, and the center electrode 30 in the plug axis direction Y can be set to a size that maximizes the electric field strength of the electrode tip 31. It can be set to a quarter of the wavelength of the applied high frequency.
  • the spark plug 1 is connected to a high frequency (for example, microwave) generator (not shown), and is configured such that high frequency power output from the high frequency generator is input to the center electrode 30.
  • a high frequency for example, microwave
  • the function and effect of this embodiment will be described.
  • the center electrode 30 when a high frequency voltage is applied to the center electrode 30, first, the center electrode 30 is heated, and the gap between the electrode tip portion 31 and the dielectric tip portion 21. The gas density in the space part 50 formed in this will fall. Thereby, since the discharge start voltage decreases, partial discharge is likely to occur in the space portion 50.
  • a high-frequency voltage is applied, a partial discharge S1 is generated in the space 50 from the electrode tip 31 as shown in FIG.
  • the partial discharge S1 is input with high-frequency (for example, microwave) energy emitted from the electrode tip 31 of the center electrode 30 by application of a high-frequency voltage, so that the tip Y1 in the plug axial direction Y from the electrode tip 31 is input. And an open electrode, that is, an antenna, is formed, and a discharge S2 is formed from the electrode tip 31 toward the tip Y1 in the plug axial direction Y. As a result, high-frequency energy is radiated from the center electrode 30 to the space 50.
  • high-frequency for example, microwave
  • the partial discharge S1 described above becomes a trigger discharge of the discharge S2 from the center electrode 30 toward the tip end Y1 in the plug axis direction Y, and the tip in the plug axis direction Y from the center electrode 30 with smaller energy (ie, low electric field strength). It is possible to form the discharge S2 toward the side Y1. Thereby, for example, discharge formation based on application of a high-frequency voltage is facilitated even under a high pressure condition of 20 atm or more.
  • the internal combustion engine is improved by improving the ignition limit (so-called EGR limit) under high EGR conditions and the ignition limit (so-called lean limit) of combustion under lean fuel conditions (ie, lean combustion).
  • EGR limit ignition limit
  • lean limit ignition limit of combustion under lean fuel conditions
  • the ignition plug 1 for an internal combustion engine does not require the use of a high-output microwave oscillator, it is possible to reduce energy consumption and cost of parts and the like, and to suppress an increase in size. Can do.
  • the ignition system can be simplified. Therefore, it is possible to provide a spark plug 1 that can be easily mounted on an internal combustion engine provided in an automobile or the like and is more suitable for an internal combustion engine.
  • the electrode distal end portion 31 is located on the proximal end side Y2 with respect to the dielectric distal end portion 21.
  • the space 50 is formed inside the cylindrical dielectric 20.
  • the space 50 can be sufficiently secured, and the formation of partial discharge can be promoted.
  • the partial discharge formed in the space 50 is less affected by the airflow of the mixed gas in the combustion chamber of the internal combustion engine, and the partial discharge can be promoted by the input of high frequency energy.
  • the electrode tip portion 31 is located at the same position as the end portion 121 on the tip side Y1 of the external conductor 10 in the plug axial direction Y.
  • the electrode tip 31 is positioned at the open end of the coaxial tube made up of the outer conductor 10, the cylindrical dielectric 20 and the center electrode 30, and in the space between the electrode tip 31 and the cylindrical dielectric 20. It becomes possible to maximize the electric field strength in the vicinity of the electrode tip portion 31, and partial discharge between the two tends to occur.
  • the dielectric tip portion 21 of the cylindrical dielectric 20 protrudes from the tip portion 121 of the second outer conductor 12 to the tip side Y1.
  • the space 50 can be sufficiently secured, and the formation of partial discharge can be promoted.
  • Plug 1 is formed.
  • a spark plug 1 that can be easily mounted on an internal combustion engine provided for automobiles or the like and is more suitable for an internal combustion engine.
  • discharge test a discharge test was performed on the spark plug 1 for the internal combustion engine of the first embodiment.
  • the pressure of the air-fuel mixture in the combustion chamber in which the spark plug 1 is installed (hereinafter referred to as atmospheric pressure) is changed from 0.6 MPa to 5 MPa, and is formed from the electrode tip 31 toward the tip Y1 in the plug axial direction Y.
  • the discharge length of the discharged discharge S2 was observed.
  • the length from the dielectric tip 21 to the tip Y1 of the discharge S2 in the plug axis direction Y is defined as the discharge length M of the discharge S2.
  • discharge is performed from the electrode tip 31 toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y after 0.55 ms has elapsed since the application of the high-frequency voltage to the center electrode 30 at an atmospheric pressure of 0.6 MPa.
  • S2 began to form. Then, after the state after 0.75 ms as shown in FIG. 4 (2) and the state after 1.06 ms as shown in FIG. 4 (3), the discharge is performed after 2.95 ms as shown in FIG. 4 (4). It was confirmed that S2 was formed long enough. As shown in FIG. 5, the length M of the discharge S2 at an atmospheric pressure of 0.6 MPa was 6.0 mm.
  • the length M of the discharge S2 is 6.0 mm at an atmospheric pressure of 1.0 MPa, 3.8 mm at an atmospheric pressure of 2.0 MPa, 2.6 mm at an atmospheric pressure of 3.0 MPa, 1.8 mm at an atmospheric pressure of 4.0 MPa, It was 1.4 mm at an atmospheric pressure of 5.0 MPa.
  • the ignition plug 1 for the internal combustion engine As described above, in the ignition plug 1 for the internal combustion engine according to the first embodiment, after application of the high-frequency voltage to the center electrode 30, it is sufficiently long from the electrode tip 31 toward the tip Y1 in the plug axial direction Y. It was confirmed that the discharge S2 was formed.
  • the ignition plug 1 for an internal combustion engine according to the second embodiment includes a ground electrode 40 as shown in FIGS. 6, 7, and 8.
  • the ground electrode 40 extends from the outer conductor 10 and forms a gap with the electrode tip 31.
  • a high frequency voltage is applied to the center electrode 30 to form a discharge S2 between the electrode tip 31 and the ground electrode 40, as shown in FIG. It is configured.
  • a space portion 50 is formed between the dielectric tip portion 21 and the dielectric tip portion 21 so that a partial discharge S1 is generated from the electrode tip portion 31.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • a ground electrode 40 is provided which extends from the first outer conductor 11 and forms a gap with the electrode tip 31 of the center electrode 30, and a discharge S2 is formed in the gap. It is configured as follows. Thereby, it can be expected that the formation of the discharge S2 is promoted toward the ground electrode 40 after the partial discharge S1 is formed.
  • a spark plug 1 that can be easily mounted on an internal combustion engine provided for an automobile or the like and is more suitable for an internal combustion engine.
  • the spark plug 1 for the internal combustion engine of the present embodiment includes a center electrode 300 shown in FIG. 9 instead of the center electrode 30 (FIG. 7) in the second embodiment.
  • Other components are the same as those in the second embodiment, and in this embodiment, the same reference numerals as those in the second embodiment are used and the description thereof is omitted.
  • the center electrode 300 has a cylindrical shape, and is provided inside the cylindrical dielectric 20 so as to share the central axis with the cylindrical dielectric 20 as shown in FIG.
  • An electrode distal end portion 310 that is an end portion on the distal end side Y1 of the center electrode 300 is located on the proximal end side Y2 with respect to the dielectric distal end portion 21 and is more proximal than the outer conductor distal end portion 121 of the second outer conductor 12. It is located on the end side Y2.
  • a space 500 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 21b of the cylindrical dielectric 20 and the electrode tip 310 and the outer peripheral surface 310b of the center electrode 300.
  • the space portion 500 is a space having a length indicating a virtual line segment L connecting the outer edge portion 310 a of the electrode tip portion 310 and the inner edge portion 21 a of the dielectric tip portion 21. That is, the electrode tip 310 and the dielectric tip 21 are separated by the space 500.
  • the dielectric tip 21 is in the second position except for the operational effect due to being in the same position as the outer conductor tip 121 in the plug axial direction Y.
  • the ground electrode 40 is provided.
  • the ground electrode 40 may not be provided as in the first embodiment. In this case, the same effects as the present embodiment can be obtained.
  • the ignition plug 1 for the internal combustion engine of the present embodiment includes a cylindrical dielectric 200 shown in FIG. 10 instead of the cylindrical dielectric 20 (FIG. 9) in the third embodiment.
  • the dielectric tip portion 210 that is the end portion on the tip end side Y1 of the cylindrical dielectric 200 is an external portion whose position in the plug axial direction Y is the end portion on the tip end side Y1 of the second outer conductor 12. This is the same as the conductor tip 121.
  • the dielectric tip portion 210 of the cylindrical dielectric 200 is flush with the outer conductor tip portion 121 in the plug axial direction Y.
  • a space portion 501 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 210b of the cylindrical dielectric 200, the electrode tip portion 310 of the center electrode 300, and the outer peripheral surface 310b.
  • the space portion 501 is a space having a length indicating a virtual line segment L connecting the outer edge portion 310a of the electrode tip portion 310 and the inner edge portion 210a of the dielectric tip portion 210. That is, the electrode front end portion 310 and the dielectric front end portion 210 are separated from each other by the space portion 501.
  • Other components are the same as those in the second embodiment, and in this embodiment, the same reference numerals as those in the second embodiment are used and the description thereof is omitted.
  • the spark plug 1 of the present embodiment also has the same effects as those of the third embodiment.
  • the ground electrode 40 is provided.
  • the ground electrode 40 may not be provided as in the first embodiment. In this case, the same effects as the present embodiment can be obtained.
  • the ignition plug 1 for the internal combustion engine of the present embodiment replaces the cylindrical dielectric 20 (FIG. 7) in the second embodiment, and the cylindrical dielectric 200 in the fourth embodiment. (FIG. 10). That is, in this embodiment, the dielectric tip 210 of the cylindrical dielectric 200, the electrode tip 31 of the center electrode 30, and the tip 121 of the outer conductor 10 (that is, the second outer conductor 12 in this embodiment) are surfaces. It is one.
  • a space 502 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 210 b of the cylindrical dielectric 200 and the outer peripheral surface 31 b of the center electrode 30.
  • the space 502 is a space having a length indicating a virtual line segment L connecting the outer edge 31 a of the electrode tip 31 and the inner edge 210 a of the dielectric tip 210. That is, the electrode tip 31 and the dielectric tip 210 are separated by the space 502.
  • Other components are the same as in the case of the third embodiment, and in this embodiment, the same reference numerals are used as in the case of the third embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the ground electrode 40 is provided. However, instead of this, the ground electrode 40 may not be provided as in the first embodiment. In this case, the same effects as the present embodiment can be obtained.
  • the ignition plug 1 for the internal combustion engine of the present embodiment has an electrode tip portion 311 that is more distal than the dielectric tip portion 210 than the center electrode 30 (FIG. 11) of the fifth embodiment.
  • a center electrode 301 protruding on the side Y1 is provided.
  • a space 503 is formed as a space between the outer peripheral surface 311 b of the center electrode 301 and the inner edge 210 a of the cylindrical dielectric 200.
  • the space 503 is a space having a length indicating a virtual line segment L connecting the outer edge 311 a of the electrode tip 311 and the inner edge 210 a of the dielectric tip 210. That is, the electrode tip 311 and the dielectric tip 210 are separated by the space 503.
  • the other components are the same as in the case of the fifth embodiment, and in this embodiment, the same reference numerals as those in the case of the fifth embodiment are used and the description thereof is omitted.
  • the electrode tip portion 31 is located on the base end side Y2 with respect to the dielectric tip portion 21 in the case of the second embodiment shown in FIG.
  • Operational effects operational effects due to the electrode tip 31 being located at the same position as the tip 121 of the second outer conductor 12 in the plug axial direction Y, and the dielectric tip 21 of the cylindrical dielectric 20 are the first. 2 Except for the operational effect of projecting from the distal end portion 121 of the outer conductor 12 to the distal end side Y1, the same operational effect as in the second embodiment is achieved.
  • the ground electrode 40 is provided. However, instead of this, the ground electrode 40 may not be provided as in the first embodiment. In this case, the same effects as the present embodiment can be obtained.
  • the ignition plug 1 for an internal combustion engine of the present embodiment includes a cylindrical dielectric 201 as shown in FIG. 13 instead of the cylindrical dielectric 200 (FIG. 11) of the fifth embodiment.
  • the inner diameter of the cylindrical dielectric 201 is substantially the same as the outer diameter of the center electrode 30, and the inner peripheral surface 211 b of the cylindrical dielectric 201 is in contact with the outer peripheral surface 31 b of the center electrode 30.
  • a notch 221 formed in a conical shape with the center electrode 30 as the center is formed on the tip end side Y ⁇ b> 1 of the cylindrical dielectric 201.
  • a space 504 is formed as a space surrounded by the wall surface 221 a of the notch 221 and the outer peripheral surface 31 b of the center electrode 30.
  • the space 504 is a space having a length indicating a virtual line segment L connecting the outer edge 31 a of the electrode tip 31 and the inner edge 211 a of the dielectric tip 211. That is, the electrode tip 31 and the dielectric tip 211 are separated by the space 504.
  • spark plug 1 of the present embodiment also has the same effects as the case of the fifth embodiment.
  • the notch 221 is formed in a conical shape.
  • the present invention is not limited to this, and a space formed by a space capable of forming a partial discharge around the electrode tip 31 of the center electrode 30. Should just be formed.
  • the ground electrode 40 is provided. However, instead of this, the ground electrode 40 may be omitted as in the case of the first embodiment. In this case, the same effects as the present embodiment can be obtained.
  • the ignition plug 1 for an internal combustion engine of the present embodiment includes a cylindrical dielectric 202 as shown in FIG. 14 instead of the cylindrical dielectric 201 (FIG. 13) of the seventh embodiment.
  • the inner diameter of the cylindrical dielectric 202 is substantially the same as the outer diameter of the center electrode 30, and the inner peripheral surface 212 b of the cylindrical dielectric 201 and the outer peripheral surface 31 b of the center electrode 30 are in contact with each other.
  • the dielectric tip 212 of the cylindrical dielectric 202 is located on the tip side Y1 from the tip 31 of the center electrode 30 and the tip 121 of the outer conductor 10 (second outer conductor 12).
  • a space 505 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 212 b of the cylindrical dielectric 202 and the electrode tip 31 of the center electrode 30.
  • the space portion 505 is a space having a length indicating a virtual line segment L connecting the outer edge portion 31a of the electrode tip portion 31 and the inner edge portion 212a of the dielectric tip portion 212.
  • the spark plug 1 of the present embodiment also has the same effects as those of the seventh embodiment.
  • the ground electrode 40 is provided.
  • the ground electrode 40 may not be provided as in the first embodiment. In this case, the same effects as the present embodiment can be obtained.

Abstract

　内燃機関用の点火プラグ(１)が提供される。この点火プラグ（１）は筒状の外部導体(１０)、筒状誘電体２０、中心電極３０を備える。筒状誘電体２０は外部導体１０の内側に保持され、外部導体１０の先端から露出した誘電体先端部２１を有する。中心電極３０は筒状誘電体２０の内側に保持され、筒状誘電体２０の先端から露出した電極先端部３１を有する。当該点火プラグ１は中心電極３０に高周波電圧が印加されて電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向けて放電Ｓ２を形成するように構成されている。そして、電極先端部３１と誘電体先端部２１との間には、中心電極（３０）に高周波電圧が印加されると、上記放電Ｓ２に先立って電極先端部３１と誘電体先端部２１との間に部分放電Ｓ１が生じるよう両者を離隔させる空間部５０が形成されている。

Description

内燃機関用の点火プラグ
　本発明は、内燃機関用の点火プラグに関し、特に高周波電気エネルギにより点火するように構成された点火プラグである。
　内燃機関の燃焼室に充填された空気燃料混合気に点火する点火プラグとして、高周波電気エネルギにより点火するものがある。このような点火プラグの例として、特許文献１には、中心電極としての内側導体と、接地電極としての外側導体と、両者の先端において両者の間に設けられる誘電体としてのパッキンとを有する同軸導波構造体を備える点火プラグが開示されている。特許文献１に開示の構成では、同軸導波構造体の先端を内燃機関の燃焼室に突出させる。
　さらに、同軸導波構造体に高周波電圧を印加して内側導体の先端に電界集中させることにより、当該先端にマイクロ波プラズマからなる自由プラズマが形成される。かかる自由プラズマによって当該同軸導波構造体の先端に放電が形成されることにより、燃焼室内の空気燃料混合気に点火される。
特許第４４０４７７０号公報
　しかしながら、特許文献１に開示される構成では、マイクロ波による電界集中だけによって放電を形成していることから、高圧力場における放電形成は困難である。例えば、出力が５００Ｗのマイクロ波発振器を用いた場合には、常温での放電形成限界圧力は２気圧程度である。また、アンテナとしての内側導体（すなわち、中心電極）の端部が、高周波による加熱やエンジン筒内の燃焼による加熱に基づいて高温（例えば、ノック限界の９００℃程度）になった場合でも、その放電形成限界圧力は高々８気圧程度である。一方、自動車等の内燃機関における燃焼室の内圧は、高負荷域では２０気圧以上であって、上述の放電形成限界圧力よりも大きい。そのため、自動車等の内燃機関において、高負荷域では、マイクロ波の電界集中だけによって放電を形成することは困難である。
　かかる高負荷域でのマイクロ波の電界集中による放電形成を容易にするには、第１の方法として高出力のマイクロ波発振器を用いて電界強度を高めることや、第２の方法として火花放電、レーザなどの放電形成アシストを併用することが考えられる。しかし、第１の方法では、電界強度は入力電力の平方根に比例するため、電界強度を高めるには消費エネルギの大幅な増大を招く。また、高出力のマイクロ波発振器を使用することに伴う部品コストなどのコストの増加及び体格の大型化を招く。また、第２の方法では、点火システムの複雑化、装置全体の大型化、部品点数の増加に伴う高コスト化を招く。そのため、いずれも自動車等に備えられる内燃機関で使用するのには適していない。
　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、自動車等に備えられる内燃機関においても充分に放電することができる、内燃機関用の点火プラグを提供しようとするものである。
　本発明の一態様は、筒状の外部導体（１０）と、上記外部導体（１０）の内側に保持されるとともに、上記外部導体におけるプラグ軸方向（Ｙ）の先端側（Ｙ１）に露出した誘電体先端部（２１、２１０、２１１、２１２）を有する筒状誘電体（２０、２００、２０１、２０２）と、上記筒状誘電体の内側に保持されるとともに、上記筒状誘電体におけるプラグ軸方向の先端側に露出した電極先端部（３１、３１０、３１１）を有する中心電極（３０、３００、３０１）と、を備え、上記中心電極に高周波電圧が印加されて上記電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向けて放電を形成するように構成された内燃機関用の点火プラグ（１）であって、上記電極先端部と上記誘電体先端部との間には、上記中心電極に高周波電圧が印加されたときに、上記放電に先立って上記電極先端部と上記誘電体先端部との間において上記電極先端部から部分放電が生じるように両者を離隔させる空間部（５０、５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５）が形成されていることを特徴とする内燃機関用の点火プラグ（１）にある。
　上記内燃機関用の点火プラグにおいては、中心電極に高周波電圧が印加されると、まず、中心電極が加熱されて、中心電極と筒状誘電体との間に形成された空間部における気体密度が低下することとなる。これにより、当該空間部における放電開始電圧が低下するため、当該空間部において部分放電が発生しやすくなる。さらに、高周波電圧が印加されることにより、電極先端部から当該空間部内に部分放電が形成される。形成された部分放電は、高周波電圧の印加によって中心電極の電極先端部から放出された高周波エネルギを吸収することにより電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向かって伸長して、電極先端部から先端側に向けて放電が形成されることとなる。
　すなわち、上述の部分放電が中心電極の電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向けて形成される放電のトリガ放電となり、より小さなエネルギ（すなわち、低い電界強度）で電極先端部から先端側に向かって放電形成が可能となる。これにより、例えば、２０気圧以上の高圧力条件においても高周波電圧の印加に基づく電界集中による放電形成が容易となる。その結果、内燃機関における高 Exhaust Gas Recirculation ＥＧＲ条件下での着火限界（いわゆる、ＥＧＲ限界）や、希薄燃料条件（すなわち、リーン燃焼）の着火限界（いわゆる、リーン限界）を改善して内燃機関における熱効率の向上を図ることができ、燃費の向上に寄与することができる。
　さらに、上記内燃機関用の点火プラグにおいては、高出力のマイクロ波発振器を使用する必要がない。このため、消費エネルギの低減、部品コストなどの低下を避けることができる。さらに、体格の大型化を避けることができるので、構造の簡単化によって点火システムの設計や製造を容易化にすることができる。そのため、自動車用等の内燃機関により一層、搭載し易くなり、かつ確実な放電をさせることで、車両には適した点火プラグとなる。
　以上のごとく、上記態様によれば、自動車用等の内燃機関に使用することにおいては充分に放電することができる。そのため、内燃機関に搭載し易く、かつ内燃機関用としてより適した点火プラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
　添付図面において：
第１の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの斜視図、 第１の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図、 第１の実施形態における、内燃機関用の点火プラグでの放電形成を示す模式図、 第１の実施形態における、内燃機関用の点火プラグでの放電形成を示す図、 第１の実施形態における、放電試験の結果を示す図、 第２の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの斜視図、 第２の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図、 第２の実施形態における、内燃機関用の点火プラグでの放電形成を示す模式図、 第３の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図、 第４の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図、 第５の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図、 第６の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図、 第７の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図、及び、 第８の実施形態における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図である。
　本発明の内燃機関用の点火プラグは、自動車等に備えられる内燃機関における着火手段として用いることができる。上記内燃機関用の点火プラグにおいて、燃焼室へ挿入される側を先端側とし、先端側の端部を先端というものとする。また先端側の反対側を基端側とし、基端側の端部を基端というものとする。また、本明細書において、プラグ軸方向とは、点火プラグの軸方向を意味する。また、本明細書において、上記空間部は、電極先端部と誘電体先端部との間に空気層を介在させるものであって、電極先端部の外側縁部と誘電体先端部の内側縁部とを結ぶ仮想線分を含む空間として規定されるものである。
実施形態
（第１の実施形態）
　上記内燃機関用の点火プラグの実施形態について、図１～図３を用いて説明する。第１の実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、図１、図２に示すように、外部導体１０、筒状誘電体２０及び中心電極３０を備える。外部導体１０は、筒状を成している。筒状誘電体２０は、外部導体１０の内側に保持されるとともに、外部導体１０におけるプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に露出した誘電体先端部２１を有する。中心電極３０は、筒状誘電体２０の内側に保持されるとともに、筒状誘電体２０におけるプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に露出した電極先端部３１を有する。さらに、内燃機関用の点火プラグ１は、図３に示すように、中心電極３０に高周波電圧が印加されて電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向けて放電Ｓ２を形成するように構成されている。電極先端部３１と誘電体先端部２１との間には、中心電極３０に高周波電圧が印加されたときに、電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向かって形成される放電Ｓ２に先立って電極先端部３１と誘電体先端部２１との間において電極先端部３１から部分放電Ｓ１が生じるように両者を離隔させる空間部５０が形成されている。なお、本実施形態では、プラグ軸方向Ｙの先端の方向を先端側Ｙ１とし、先端側Ｙ１と反対側を基端側Ｙ２とする。
　以下、本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１（以下、単に「点火プラグ１」ともいう）について、詳述する。図１に示すように、本実施形態では、外部導体１０は、円筒状の第１外部導体１１と、第１外部導体１１の内側に中心軸を共有するように設けられた円筒状の第２外部導体１２とからなる。第１外部導体１１と第２外部導体１２との間には、隙間１０ａが形成されている。第１外部導体１１は、点火プラグ１のハウジング１３も兼ねており、ハウジング１３の外周面には内燃機関に螺合するための取付ネジ部１３１が形成されている。
　図２に示すように、筒状誘電体２０は第１外部導体１１及び第２外部導体１２と中心軸を共有するように第２外部導体１２の内側に設けられている。筒状誘電体２０の先端側Ｙ１の先端である誘電体先端部２１は、第２外部導体１２の先端側Ｙ１の端部である外部導体先端部１２１よりも先端側Ｙ１に位置している。すなわち、筒状誘電体２０の誘電体先端部２１は先端側Ｙ１に突出している。筒状誘電体２０の材料として、電極先端部３１の電界強度を向上する材料を採用することが好ましい。電極先端部３１の電界強度を向上することにより、電極先端部３１と誘電体先端部２１との間に部分放電が形成されやすくなるからである。電極先端部３１の電界強度を向上する筒状誘電体２０の材料として、誘電率の高い材質（例えばアルミナ）を用いることができる。
　中心電極３０は円柱形状を有しており、筒状誘電体２０と中心軸を共有するように筒状誘電体２０の内側に設けられている。中心電極３０の外径は筒状誘電体２０の内径よりも小さくなっており、中心電極３０の外周面３１ｂと、筒状誘電体２０の内周面２１ｂとは離隔している。中心電極３０の先端側Ｙ１の端部である電極先端部３１は、誘電体先端部２１よりも基端側Ｙ２に位置している。さらに、第２外部導体１２の外部導体先端部１２１と、プラグ軸方向Ｙにおける位置が同一となっている。
　中心電極３０の材料として、中心電極３０の電極先端部３１が加熱され易いようにするために、比較的導電率の低い材料又は当該材料を一部に含む材料を用いることができる。このような材料として、例えば銅よりも導電率の低い材料を用いることができる。なお、電極先端部３１のみがこのような材料からなることとしてもよい。この場合にも電極先端部３１が加熱され易いようにすることができる。
　また、中心電極３０の材料として、中心電極３０の電極先端部３１が加熱され易いようにするために、高周波エネルギを吸収しやすい材料又は当該材料を一部に含む材料を用いることができる。あるいは、中心電極３０の外周面３１ｂ又は筒状誘電体２０の内周面２１ｂに高周波エネルギを吸収しやすい材料をコーティングすることにより、中心電極３０の電極先端部３１が加熱され易いようにしてもよい。高周波エネルギを吸収しやすい材料として、例えばカーボンを用いることができる。高周波エネルギを吸収しやすい材料を一部に含む材料として、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いることができる。
　空間部５０は、図２に示すように、筒状誘電体２０の内周面２１ｂと中心電極３０の電極先端部３１及び外周面３１ｂとによって囲まれた空間として形成されている。空間部５０は、電極先端部３１の外側縁部３１ａと誘電体先端部２１の内側縁部２１ａとを結ぶ仮想線分Ｌを示す長さを持つ空間である。すなわち、空間部５０により電極先端部３１と誘電体先端部２１とが離隔している。なお、外部導体１０、筒状誘電体２０及び中心電極３０からなる同軸管のプラグ軸方向Ｙの長さは、電極先端部３１の電界強度が最大となる大きさにすることができ、例えば、印加される高周波の波長の１／４の大きさにすることができる。
　点火プラグ１は、図示しない高周波（例えば、マイクロ波）発生器に接続されており、高周波発生器から出力された高周波電力が中心電極３０に入力されるように構成されている。
　次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１においては、中心電極３０に高周波電圧が印加されると、まず、中心電極３０が加熱されて、当該電極先端部３１と誘電体先端部２１との間に形成された空間部５０における気体密度が低下することとなる。これにより、放電開始電圧が低下するため、当該空間部５０において部分放電が発生しやすくなる。そして、高周波電圧が印加されると、図３に示すように、電極先端部３１から当該空間部５０内に部分放電Ｓ１が生じる。当該部分放電Ｓ１は、高周波電圧の印加によって中心電極３０の電極先端部３１から放出された高周波（例えば、マイクロ波）エネルギが入力されることにより電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に伸長して開放電極すなわちアンテナを形成し、電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向けて放電Ｓ２を形成する。これにより、中心電極３０から高周波エネルギが空間部５０に放射されることとなる。
　すなわち、上述の部分放電Ｓ１が中心電極３０からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向かう放電Ｓ２のトリガ放電となり、より小さなエネルギ（すなわち、低い電界強度）で中心電極３０からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向かう放電Ｓ２の形成が可能となる。これにより、例えば、２０気圧以上の高圧力条件においても高周波電圧の印加に基づく放電形成が容易となる。その結果、内燃機関における高ＥＧＲ条件下での着火限界（いわゆる、ＥＧＲ限界）や、希薄燃料条件下での燃焼（すなわち、リーン燃焼）の着火限界（いわゆる、リーン限界）を改善して内燃機関における熱効率の向上を図ることができ、燃費の向上に寄与することができる。
　さらに、上記内燃機関用の点火プラグ１においては、高出力のマイクロ波発振器を使用する必要がないため、消費エネルギの低減、分品などのコスト低減が可能となり、体格の大型化を抑制することができる。また、点火システムの容易化をはかることができる。そのため、自動車等に備えられる内燃機関に、搭載し易く、かつ内燃機関用として、より適した点火プラグ１を提供することができる。
　また、本実施形態では、電極先端部３１は、誘電体先端部２１よりも基端側Ｙ２に位置している。これにより、空間部５０が筒状誘電体２０の内側に形成されることとなる。これにより、空間部５０を十分確保することができ、部分放電の形成を促すことができる。また、当該空間部５０内に形成された部分放電が内燃機関の燃焼室内における混合ガスの気流の影響を受けにくくなり、当該部分放電が高周波エネルギの入力により伸長することを促すことができる。その結果、より小さなエネルギ、すなわちより低い電界強度で中心電極３０からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向かう放電Ｓ２の形成が可能となる。そのため、自動車等に備えられる内燃機関に搭載し易く、かつ内燃機関用として、より適した点火プラグ１となる。
　また、本実施形態では、電極先端部３１は、プラグ軸方向Ｙにおいて、外部導体１０の先端側Ｙ１の端部１２１と同じ位置に位置している。これにより、電極先端部３１が外部導体１０、筒状誘電体２０及び中心電極３０からなる同軸管の開放端に位置することとなり、電極先端部３１と筒状誘電体２０との間の空間における電極先端部３１近傍の電界強度を最大にすることが可能となり、両者間での部分放電が発生しやすくなる。
　また、本実施形態では、筒状誘電体２０の誘電体先端部２１が、第２外部導体１２の先端部１２１から先端側Ｙ１に突出している。これにより、空間部５０を十分確保することができ、部分放電の形成を促すことができる。その結果、中心電極３０からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向かう放電Ｓ２の形成を促進することができ、自動車等に備えられた内燃機関に搭載し易く、かつ内燃機関用としてより適した点火プラグ１となる。
　以上のごとく、本実施形態によれば、自動車用等に備えられた内燃機関に搭載しやすく、かつ内燃機関用としてより適した点火プラグ１を提供することができる。
　（放電試験）
　次に第１の実施形態の内燃機関用の点火プラグ１について放電試験を行った。
　点火プラグ１を設置した燃焼室内における空気燃料混合気の圧力（以下、雰囲気圧力という）を０．６ＭＰａ～５ＭＰａまで変化させて、電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向けて形成される放電Ｓ２の放電長さを観測した。なお、本試験では図３に示すように、プラグ軸方向Ｙにおける、誘電体先端部２１から放電Ｓ２の先端側Ｙ１の端部までの長さを放電Ｓ２の放電長さＭとする。
　図４（１）に示すように、雰囲気圧力０．６ＭＰａにおいて、中心電極３０への高周波電圧の印加から０．５５ｍｓ経過後に、電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向けて放電Ｓ２が形成され始めた。そして、図４（２）に示す０．７５ｍｓ経過後の状態、図４（３）に示す１．０６ｍｓ経過後の状態を経て、図４（４）に示す２．９５ｍｓ経過後において、当該放電Ｓ２が十分長く形成されることが確認された。そして、図５に示すように、雰囲気圧力０．６ＭＰａにおける放電Ｓ２の長さＭは６．０ｍｍであった。また、放電Ｓ２の長さＭは、雰囲気圧力１．０ＭＰａにおいて６．０ｍｍ、雰囲気圧力２．０ＭＰａにおいて３．８ｍｍ、雰囲気圧力３．０ＭＰａにおいて２．６ｍｍ、雰囲気圧力４．０ＭＰａにおいて１．８ｍｍ、雰囲気圧力５．０ＭＰａにおいて１．４ｍｍであった。
　以上のように、第１の実施形態の内燃機関用の点火プラグ１において、中心電極３０への高周波電圧の印加後、電極先端部３１からプラグ軸方向Ｙの先端側Ｙ１に向けて充分に長い放電Ｓ２が形成されることが確認された。
（第２の実施形態）
　第２の実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、図６、図７、図８に示すように、接地電極４０を備えている。接地電極４０は、外部導体１０から延設されるとともに、電極先端部３１との間にギャップを形成している。そして、本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、図８に示すように、中心電極３０に高周波電圧が印加されて電極先端部３１と接地電極４０との間に放電Ｓ２を形成するように構成されている。電極先端部３１と誘電体先端部２１との間には、中心電極３０に高周波電圧が印加されたときに、電極先端部３１と接地電極４０との間の放電に先立って電極先端部３１と誘電体先端部２１との間において電極先端部３１から部分放電Ｓ１が生じるように両者を離隔させる空間部５０が形成されている。その他の構成は、第１の実施形態の場合と同一である。
　本実施形態によれば、上述の第１の実施形態の場合と同等の作用効果を奏する。そして、本実施形態では、第１外部導体１１から延設されるとともに、中心電極３０の電極先端部３１との間にギャップを形成する接地電極４０を備え、該ギャップに放電Ｓ２が形成されるように構成されている。これにより、部分放電Ｓ１の形成後に、接地電極４０に向けて、放電Ｓ２の形成を促すことが期待できる。
　本実施形態によれば、第１の実施形態の場合と同様に、自動車用等に備えられた内燃機関に搭載しやすく、かつ内燃機関用としてより適した点火プラグ１を提供することができる。
（第３の実施形態）
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、第2の実施形態における中心電極３０（図７）に替えて、図９に示す中心電極３００を備える。その他の構成要素は第2の実施形態の場合と同様であり、本実施形態においても第２の実施形態の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
　中心電極３００は円柱形状を有しており、図９に示すように、筒状誘電体２０と中心軸を共有するように筒状誘電体２０の内側に設けられている。中心電極３００の先端側Ｙ１の端部である電極先端部３１０は、誘電体先端部２１よりも基端側Ｙ２に位置しているとともに、第２外部導体１２の外部導体先端部１２１よりも基端側Ｙ２に位置している。
　筒状誘電体２０の内周面２１ｂと中心電極３００の電極先端部３１０及び外周面３１０ｂとによって囲まれた空間として空間部５００が形成されている。空間部５００は、電極先端部３１０の外側縁部３１０ａと誘電体先端部２１の内側縁部２１ａとを結ぶ仮想線分Ｌを示す長さを持つ空間である。すなわち、空間部５００により電極先端部３１０と誘電体先端部２１とが離隔している。
　本実施形態の点火プラグ１においても、第２の実施形態の場合において誘電体先端部２１がプラグ軸方向Ｙにおいて、外部導体先端部１２１と同じ位置にあることによる作用効果を除いて、第２の実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態では接地電極４０が備えられた構成としているが、これに替えて、第１の実施形態の場合と同様に接地電極４０が備えられていない構成としてもよい。この場合も本実施形態と同等の作用効果を奏する。
（第４の実施形態）
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、第３の実施形態における筒状誘電体２０（図９）に替えて、図１０に示す筒状誘電体２００を備える。図１０に示すように、筒状誘電体２００の先端側Ｙ１の端部である誘電体先端部２１０は、プラグ軸方向Ｙにおける位置が第２外部導体１２の先端側Ｙ１の端部である外部導体先端部１２１と同一となっている。すなわち、筒状誘電体２００の誘電体先端部２１０はプラグ軸方向Ｙにおいて外部導体先端部１２１と面一となっている。
　図１０に示すように、筒状誘電体２００の内周面２１０ｂと中心電極３００の電極先端部３１０及び外周面３１０ｂとによって囲まれた空間として空間部５０１が形成されている。空間部５０１は、電極先端部３１０の外側縁部３１０ａと誘電体先端部２１０の内側縁部２１０ａとを結ぶ仮想線分Ｌを示す長さを持つ空間である。すなわち、空間部５０１により電極先端部３１０と誘電体先端部２１０とが離隔している。その他の構成要素は第２の実施形態の場合と同様であり、本実施形態においても第２の実施形態の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
　本実施形態の点火プラグ１においても、第３の実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態では接地電極４０が備えられた構成としているが、これに替えて、第１の実施形態の場合と同様に接地電極４０が備えられていない構成としてもよい。この場合も本実施形態と同等の作用効果を奏する。
（第５の実施形態）
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、図１１に示すように、第２の実施形態における筒状誘電体２０（図７）に替えて、第４の実施形態における筒状誘電体２００（図１０）を備える。すなわち、本実施形態では、筒状誘電体２００の誘電体先端部２１０、中心電極３０の電極先端部３１及び外部導体１０（すなわち、本実施形態における第２外部導体１２）の先端部１２１は面一となっている。
　図１１に示すように、筒状誘電体２００の内周面２１０ｂと中心電極３０の外周面３１ｂとによって囲まれた空間として空間部５０２が形成されている。空間部５０２は、電極先端部３１の外側縁部３１ａと誘電体先端部２１０の内側縁部２１０ａとを結ぶ仮想線分Ｌを示す長さを持つ空間である。すなわち、空間部５０２により電極先端部３１と誘電体先端部２１０とが離隔している。
　その他の構成要素は第3の実施形態の場合と同様であり、本実施形態においても第3の実施形態の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１によれば、第２の実施形態の場合において電極先端部３１が誘電体先端部２１よりも基端側Ｙ２に位置していることによる作用効果及び、筒状誘電体２０の誘電体先端部２１が第２外部導体１２の先端部１２１から先端側Ｙ１に突出していることによる作用効果を除いて、第２の実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態では接地電極４０が備えられた構成としているが、これに替えて、第１の実施形態の場合と同様に接地電極４０が備えられていない構成としてもよい。この場合も本実施形態と同等の作用効果を奏する。
（第６の実施形態）
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、第５の実施形態の中心電極３０（図１１）に対して、図１２に示すように、電極先端部３１１が誘電体先端部２１０よりも先端側Ｙ１に突出した中心電極３０１を備えている。
　図１２に示すように、中心電極３０１の外周面３１１ｂと筒状誘電体２００の内側縁部２１０ａの間の空間として空間部５０３が形成されている。空間部５０３は、電極先端部３１１の外側縁部３１１ａと誘電体先端部２１０の内側縁部２１０ａとを結ぶ仮想線分Ｌを示す長さを持つ空間である。すなわち、空間部５０３により電極先端部３１１と誘電体先端部２１０とが離隔している。その他の構成要素は第５の実施形態の場合と同様であり、本実施形態においても第５の実施形態の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１によれば、図７に示す第２の実施形態の場合において電極先端部３１が誘電体先端部２１よりも基端側Ｙ２に位置していることによる作用効果と、電極先端部３１がプラグ軸方向Ｙにおいて第２外部導体１２の先端部１２１と同じ位置に位置していることによる作用効果と、筒状誘電体２０の誘電体先端部２１が第２外部導体１２の先端部１２１から先端側Ｙ１に突出していることによる作用効果とを除いて、第２の実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態では接地電極４０が備えられた構成としているが、これに替えて、第１の実施形態の場合と同様に接地電極４０が備えられていない構成としてもよい。この場合も本実施形態と同等の作用効果を奏する。
（第７の実施形態）
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、第５の実施形態の筒状誘電体２００（図１１）に替えて、図１３に示すように、筒状誘電体２０１を備えている。筒状誘電体２０１の内径は、中心電極３０の外径と略同一であって、筒状誘電体２０１の内周面２１１ｂは中心電極３０の外周面３１ｂに接している。
　図１３に示すように、筒状誘電体２０１の先端側Ｙ１には、中心電極３０を中心とする円錐状に形成された切り欠き部２２１が形成されている。そして、切り欠き部２２１の壁面２２１ａと中心電極３０の外周面３１ｂとによって囲まれた空間として空間部５０４が形成されている。空間部５０４は、電極先端部３１の外側縁部３１ａと誘電体先端部２１１の内側縁部２１１ａとを結ぶ仮想線分Ｌを示す長さを持つ空間である。すなわち、空間部５０４により電極先端部３１と誘電体先端部２１１とが離隔している。
　その他の構成要素は第５の実施形態の場合と同様であり、本実施形態においても第５の実施形態の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。本実施形態の点火プラグ１においても、第５の実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。
　なお、本実施形態では、切り欠き部２２１を円錐状に形成したが、これに限らず、中心電極３０の電極先端部３１の周囲に、部分放電の形成が可能な程度の空間からなる空間部が形成されていればよい。また、本実施形態では接地電極４０が備えられた構成としているが、これに替えて、第１の実施形態の場合と同様に接地電極４０が備えられていない構成としてもよい。この場合も本実施形態と同等の作用効果を奏する。
（第８の実施形態）
　本実施形態の内燃機関用の点火プラグ１は、第７の実施形態の筒状誘電体２０１（図１３）に替えて、図１４に示すように、筒状誘電体２０２を備えている。筒状誘電体２０２の内径は、中心電極３０の外径と略同一であって、筒状誘電体２０１の内周面２１２ｂと中心電極３０の外周面３１ｂとが接している。筒状誘電体２０２の誘電体先端部２１２は、中心電極３０の電極先端部３１及び外部導体１０（第２外部導体１２）の先端部１２１よりも先端側Ｙ１に位置している。
　図１４に示すように、筒状誘電体２０２の内周面２１２ｂと中心電極３０の電極先端部３１とによって囲まれた空間として空間部５０５が形成されている。空間部５０５は、電極先端部３１の外側縁部３１ａと誘電体先端部２１２の内側縁部２１２ａとを結ぶ仮想線分Ｌを示す長さを持つ空間である。
　その他の構成要素は第７の実施形態の場合と同様であり、本実施形態においても第７の実施形態の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。本実施形態の点火プラグ１においても、第７の実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態では接地電極４０が備えられた構成としているが、これに替えて、第１の実施形態の場合と同様に接地電極４０が備えられていない構成としてもよい。この場合も本実施形態と同等の作用効果を奏する。
　本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の実施例に適用することが可能である。
　１　内燃機関用の点火プラグ
　１０　外部導体
　２０、２００、２０１、２０２　筒状誘電体
　２１、２１０、２１１、２１２　誘電体先端部
　３０、３００、３０１　中心電極
　３１、３１０、３１１　電極先端部
　４０　接地電極
　５０、５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５　空間部

Claims (5)

  1. 　筒状の外部導体（１０）と、上記外部導体（１０）の内側に保持されるとともに、上記外部導体におけるプラグ軸方向（Ｙ）の先端側（Ｙ１）に露出した誘電体先端部（２１、２１０、２１１、２１２）を有する筒状誘電体（２０、２００、２０１、２０２）と、上記筒状誘電体の内側に保持されるとともに、上記筒状誘電体におけるプラグ軸方向の先端側に露出した電極先端部（３１、３１０、３１１）を有する中心電極（３０、３００、３０１）と、を備え、上記中心電極に高周波電圧が印加されて上記電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向けて放電を形成するように構成された内燃機関用の点火プラグ（１）であって、上記電極先端部と上記誘電体先端部との間には、上記中心電極に高周波電圧が印加されたときに、上記放電に先立って上記電極先端部と上記誘電体先端部との間において上記電極先端部から部分放電が生じるように両者を離隔させる空間部（５０、５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５）が形成されていることを特徴とする内燃機関用の点火プラグ（１）。
  2. 　上記電極先端部は、上記誘電体先端部よりもプラグ軸方向の基端側（Ｙ２）に位置していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用の点火プラグ。
  3. 　上記電極先端部は、プラグ軸方向において、上記外部導体の先端側の端部（１２１）と同じ位置に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用の点火プラグ。
  4. 　上記誘電体先端部は、上記外部導体におけるプラグ軸方向の先端側の端部よりも上記先端側に位置していることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火プラグ。
  5. 　上記外部導体から延設されるとともに、上記電極先端部との間にギャップを形成する接地電極（４０）を備え、該ギャップに上記放電が形成されるように構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火プラグ。
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