点火システム
【課題】電流投入部を有し、点火プラグへの電流の投入経路が１つとされた点火システムにおいて、生産コストの低減等を図りつつ、優れた着火性を実現する。
【解決手段】点火システム１０１は、軸孔４を有する絶縁碍子２、中心電極５、接地電極２７、及び、キャビティ部２８を備え、両電極５，２７間に間隙２９が形成された点火プラグ１と、点火プラグ１に接続される１つの点火コイル４５を備え、間隙２９に電流を投入する電流投入部４１とを有する。接地電極２７は貫通孔２７Ｈを有し、貫通孔２７Ｈの内周面は、軸孔４の開口よりも外周側に位置している。点火プラグ１に電流が投入される経路は１つとされ、点火プラグ１には、点火コイル４５からの出力電流に基づく電流のみが投入される。電流投入部４１は、点火プラグ１の取付けられた内燃機関ＥＮにおける１回の燃焼行程において、間隙２９に複数回の電流を投入する。
【解決手段】点火システム１０１は、軸孔４を有する絶縁碍子２、中心電極５、接地電極２７、及び、キャビティ部２８を備え、両電極５，２７間に間隙２９が形成された点火プラグ１と、点火プラグ１に接続される１つの点火コイル４５を備え、間隙２９に電流を投入する電流投入部４１とを有する。接地電極２７は貫通孔２７Ｈを有し、貫通孔２７Ｈの内周面は、軸孔４の開口よりも外周側に位置している。点火プラグ１に電流が投入される経路は１つとされ、点火プラグ１には、点火コイル４５からの出力電流に基づく電流のみが投入される。電流投入部４１は、点火プラグ１の取付けられた内燃機関ＥＮにおける１回の燃焼行程において、間隙２９に複数回の電流を投入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマジェット点火プラグを有してなる点火システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関等の燃焼装置においては、火花放電により混合気へと着火する点火プラグが使用されている。また近年では、燃焼装置の高出力化や低燃費化の要求に応えるべく、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対してもより確実に着火可能な点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが提案されている。
【０００３】
一般にプラズマジェット点火プラグは、軸孔を有する筒状の絶縁体と、先端面が絶縁体の先端面よりも没入した状態で軸孔内に挿設される中心電極と、絶縁体の外周に配置される主体金具と、主体金具の先端部に接合される円環状の接地電極とを備える。また、プラズマジェット点火プラグは、自身の先端部に、中心電極の先端面及び軸孔の内周面によって形成された空間（キャビティ部）を有しており、当該キャビティ部は接地電極に形成された貫通孔を介して外部に連通されるようになっている。
【０００４】
このようなプラズマジェット点火プラグにおいては、一般に次のようにして混合気への着火が行われる。まず、中心電極と接地電極との間に形成された間隙に電圧を印加して、当該間隙に火花放電を生じさせる。その上で、前記間隙に電力を投入することによってキャビティ部内の気体をプラズマ化させて、キャビティ部の内部にプラズマを発生させる。そして、発生したプラズマがキャビティ部の開口から噴出することで、混合気への着火が行われる。
【０００５】
また、一般的なプラズマジェット点火プラグの点火システムは、間隙に電圧を印加し火花放電を生じさせるための火花放電回路部と、間隙に大電力を投入するためのコンデンサ及びこれに充電するための電源を有してなるプラズマ放電回路部とを備えている（例えば、特許文献１等参照）。加えて、プラズマジェット点火プラグと火花放電回路部との間、及び、プラズマジェット点火プラグとプラズマ放電回路部との間にはそれぞれダイオードが設けられ、火花放電回路部及びプラズマ放電回路部の一方から他方に対する電流の流入が防止されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８７６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、火花放電回路部及びプラズマ放電回路部を設ける（すなわち、２つの回路部を設ける）とともに、電流の流入防止のためのダイオードとして、高耐圧のものを用いる必要がある。そのため、製品の大型化を招いてしまうとともに、生産コストが非常に増大してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、生産コストの低減等を図るべく、火花放電回路部のみを設け、当該火花放電回路部からプラズマジェット点火プラグに対して電流を投入することが考えられる。ところが、上記従来技術では、プラズマ放電回路部からプラズマジェット点火プラグに対してピーク値が数十Ａの電流が数十μｓ流れ、これと同程度の時間に亘ってプラズマが噴出するところ、火花放電回路部のみから電流を投入する場合には、数十Ａ以上の電流（容量電流）が流れ込むのは数ｎｓで完了してしまうため、電流を複数回投入した場合であっても、火花と燃料ガスとの接触時間を十分に確保することができないおそれがある。その結果、燃料ガスへの着火に支障が生じてしまい、着火性が不十分となってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマジェット点火プラグに対して電流を投入する電流投入部を有するとともに、プラズマジェット点火プラグへの電流の投入経路が１つとされた（つまり、プラズマ放電回路部を有しない）点火システムにおいて、生産コストの低減等を図りつつ、優れた着火性を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１１】
構成１．本構成の点火システムは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、自身の先端面が前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向後端側に位置するようにして前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具の先端部に固定され前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に配置される接地電極と、前記軸孔の内周面及び前記中心電極の先端面により形成されるキャビティ部とを備え、前記中心電極及び前記接地電極間に間隙が形成されたプラズマジェット点火プラグと、
前記プラズマジェット点火プラグに接続される１つの点火コイルを備え、前記間隙に対して電流を投入する電流投入部と
を有する点火システムであって、
前記接地電極は、前記キャビティ部と外部とを連通する貫通孔を有するとともに、前記貫通孔の内周面は、前記軸孔の開口よりも外周側に位置しており、
前記プラズマジェット点火プラグに電流が投入される経路は１つであり、前記プラズマジェット点火プラグには、前記点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入され、
前記電流投入部は、前記プラズマジェット点火プラグの取付けられた内燃機関における１回の燃焼行程において、前記間隙に対し、複数回の電流を投入することを特徴とする。
【００１２】
尚、「前記プラズマジェット点火プラグには、前記点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入され、」とあるのは、プラズマジェット点火プラグに対して、点火コイルからの出力電流のみが直接的に投入される場合のみならず、点火コイルからの出力電流がいわば間接的に投入される場合も含む。従って、例えば、点火コイルからの出力電流により充電されたコンデンサから、プラズマジェット点火プラグに対して電流が投入される場合などを含む。
【００１３】
上記構成１によれば、点火システムは、電流投入部を有し、プラズマジェット点火プラグに対する電流の投入経路が１つとされるとともに、プラズマジェット点火プラグには、点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入されるように構成されている。従って、大電力を投入するためのプラズマ放電回路部や、電流の流入を防止するためのダイオードが不要となる。これにより、製品の小型化を図ることができるとともに、生産コストを大幅に低減させることができる。
【００１４】
一方で、電流投入部からの電流投入のみでは、着火性が不十分となってしまうおそれがあるが、上記構成１によれば、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置しており、また、電流投入部は、１回の燃焼行程において間隙に対して複数回の電流を投入するように構成されている。
【００１５】
ここで、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置するように構成することで、中心電極及び接地電極間に形成される間隙（電流が投入された際に放電が生じる部分）の一部が、軸線方向先端側に露出することとなる。従って、間隙において生じた放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなり、火炎核をより確実に生成することができる。また、生成された火炎核は、噴出力がさほど大きくなく、軸孔の開口及びその周辺に留まる可能性があるが、火炎核を生成するための電流投入とは別に、間隙に対してさらに電流が投入されることで、生成された火炎核に対して噴出力を与えることができる。その結果、火炎核を燃焼室の中心側へと勢いよく噴出させることができ、優れた着火性を実現することができる。
【００１６】
構成２．本構成の点火システムは、上記構成１において、前記軸線と直交する方向に沿った、前記軸孔の開口と前記貫通孔の内周面との間の距離が０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とされ、
前記軸孔の開口における内径が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【００１７】
上記構成２によれば、軸線と直交する方向に沿った、軸孔の開口と貫通孔の内周面との間の距離が０．２５ｍｍ以上とされている。従って、間隙のより広範囲が軸線方向先端側に露出することとなり、放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなる。その結果、火炎核を一層確実に生成することができ、着火性を一層高めることができる。
【００１８】
一方で、生成された火炎核は、貫通孔の内周面に規制される形で、外周側への移動が抑制されているが、前記距離を過度に大きなものとしてしまうと、火炎核が軸孔の開口よりも遥かに外周側に位置してしまうことがある。ここで、電流の投入により、軸孔の開口から気体が噴出することで、火炎核に対して噴出力が与えられるところ、火炎核が軸孔の開口よりも遥かに外周側に位置していると、火炎核に対して十分な噴出力を与えることができないおそれがある。
【００１９】
この点、上記構成２によれば、軸線と直交する方向に沿った、軸孔の開口と貫通孔の内周面との間の距離が０．７５ｍｍ以下とされている。従って、火炎核が過度に外周側に位置してしまうといった事態をより確実に防止でき、火炎核に対して噴出力をより確実に与えることができる。その結果、着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００２０】
さらに、上記構成２によれば、軸孔の開口における内径が１．５ｍｍ以下とされている。従って、噴出力の外周側への拡散を防止することができ、軸線方向に沿ったより大きな噴出力を生じさせることができる。その結果、着火性の更なる向上を図ることができる。
【００２１】
尚、大きな噴出力を得るという点では、前記内径を極力小さくすることが望ましいが、前記内径を過度に小さくしてしまうと、軸孔内に少量のカーボン等が侵入しただけで、カーボン等により軸孔が閉塞されてしまい、放電に支障が生じてしまうおそれがある。特に、上記構成１のように、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置する場合には、軸孔内にカーボン等がより侵入しやすいため、軸孔の閉塞がより懸念される。
【００２２】
この点、上記構成２によれば、軸孔の開口における内径が０．５ｍｍ以上とされている。そのため、カーボン等の侵入による軸孔の閉塞をより確実に防止することができ、放電をより確実に生じさせることができる。
【００２３】
構成３．本構成の点火システムは、上記構成１又は２において、前記軸線に沿った、前記絶縁体の先端面から前記貫通孔の内周面先端までの距離が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【００２４】
上記構成３によれば、軸線に沿った、絶縁体の先端面から貫通孔の内周面先端までの距離が０．３ｍｍ以上とされている。従って、火炎核が噴出する際に、火炎核を拡散させることなく、燃焼室の中心側に向けて直線的に噴出させることができる。その結果、着火性をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、上記構成３によれば、前記距離が１．５ｍｍ以下とされているため、接地電極による消炎作用を低減させることができる。その結果、消炎作用による着火性の低下をより効果的に抑制することができる。
【００２６】
尚、噴出力を与えるための電流を間隙に投入する際には、次述する構成４のように、火炎核を生成するための電流投入により生じた放電を遮断した上で電流を投入してもよいし、後述する構成５のように、放電を維持した上で電流を投入してもよい。どちらの場合であっても、火炎核に対して噴出力を与えることができ、優れた着火性を実現することができる。
【００２７】
構成４．本構成の点火システムは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を遮断した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする。
【００２８】
上記構成４によれば、上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００２９】
尚、上記構成４のように、放電を遮断した上で間隙に電流を投入した場合には、電流が急激に変動する容量電流が流れ、キャビティ部において高密度のプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマがキャビティ部から噴出することにより、火炎核に対して噴出力が与えられることとなる。
【００３０】
構成５．本構成の点火システムは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする。
【００３１】
上記構成５によれば、上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００３２】
尚、上記構成５のように、放電を維持した上で間隙に電流を投入した場合には、電流の投入により放電経路を誘導電流が流れることとなり、誘導電流により押し出される形で、火炎核に対して噴出力が与えられることとなる。
【００３３】
構成６．本構成の点火システムは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記電流投入部は、前記間隙への電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において２回以上行うことを特徴とする。
【００３４】
燃焼室内における気流の影響により、１回の燃焼行程において１つの火炎核を生成しただけでは、燃料ガスの燃焼が燃焼室内の一部の領域のみで生じ、燃焼室内のその他の領域で燃焼を生じさせることができない（すなわち、未燃領域が生じてしまう）おそれがある。
【００３５】
この点、上記構成６によれば、１回の燃焼行程において、優れた噴出力を与えられた火炎核を複数回生成することができる。従って、燃焼室内の極めて広範囲において燃焼を生じさせることができ、着火性を飛躍的に向上させることができる。
【００３６】
構成７．本構成の点火システムは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記電流投入部は、火炎核を生成するための前記間隙に対する電流投入から５００μｓ以内に、前記火炎核に噴出力を与えるための前記間隙に対する電流投入を行うことを特徴とする。
【００３７】
火炎核の生成からある程度の時間が経過した後は、火炎核が成長する（火炎が伝播する）状態となるため、火炎核に対して噴出力を与えても、着火性の面ではほとんど効果がなく、投入電流の分だけエネルギーが無駄に用いられてしまうおそれがある。
【００３８】
この点、上記構成７によれば、火炎核を生成するための電流投入から５００μｓ以内に、噴出力を与えるための電流の投入が行われるようになっている。すなわち、電流の投入が、着火性の向上に寄与するときに限って行われるようになっている。従って、エネルギーの無駄をなくすことができるとともに、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】点火システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図３】点火プラグに対する電流の投入態様を示すタイミングチャートである。
【図４】点火プラグに対する電流の投入態様を示すタイミングチャートである。
【図５】点火プラグの先端部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図６】比較例に相当するサンプル１の構成を示す部分拡大断面図である。
【図７】比較例に相当する電源システム１を用いた場合と、実施例に相当する電源システム２を用いた場合とにおける、サンプル１，２の限界空燃比を示すグラフである。
【図８】距離Ｂを０．２ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図９】距離Ｂを０．３ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１０】距離Ｂを０．５ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１１】距離Ｂを１．５ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１２】距離Ｂを２．０ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１３】電流投入回数とＬ／Ｌ向上値との関係を示すグラフである。
【図１４】電流投入回数とＬ／Ｌ向上値の増加量との関係を示すグラフである。
【図１５】別の実施形態における、点火プラグに対する電流の投入態様を示すタイミングチャートである。
【図１６】別の実施形態における電流投入部の概略構成を示すブロック図である。
【図１７】別の実施形態における電流投入部の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、プラズマジェット点火プラグ（以下、「点火プラグ」と称す）１と、電流投入部４１とを有する点火システム１０１の概略構成を示すブロック図である。尚、図１では、点火プラグ１を１つのみ示しているが、内燃機関ＥＮには複数の気筒が設けられており、各気筒に対応して点火プラグ１が設けられている。そして、各点火プラグ１ごとに電流投入部４１が設けられている。
【００４１】
まず、点火システム１０１の説明に先立って、点火プラグ１の概略構成を説明する。
【００４２】
図２は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図２では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００４３】
点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００４４】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００４５】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅や銅合金等からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金〔例えば、インコネル（商標名）６００や６０１等〕からなる外層５Ｂを備えている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端が絶縁碍子２の先端面よりも軸線ＣＬ１方向後端側に配置されている。加えて、中心電極５の先端部には、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金により形成された電極チップ５Ｃが設けられている。
【００４６】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４７】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４８】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４９】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２２が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２２に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２２間には、円環状の板パッキン２３が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００５０】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２４，２５が介在され、リング部材２４，２５間にはタルク（滑石）２６の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２３、リング部材２４，２５及びタルク２６を介して絶縁碍子２を保持している。
【００５１】
また、主体金具３の先端部には、絶縁碍子２の先端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置するようにして、円板状をなす接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７は、主体金具３の先端側内周に挿通された上で、自身の外周部分が主体金具３に対して溶接されることで主体金具３に接合されている。尚、本実施形態において、接地電極２７は、自身の後端側端面が絶縁碍子２の先端面と接触した状態で、主体金具３に対して接合されている。また、接地電極２７は、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ，Ｎｉ、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金により構成されている。
【００５２】
加えて、接地電極２７は、自身の中央に板厚方向に貫通する貫通孔２７Ｈを有しており、貫通孔２７Ｈの内径は、軸線ＣＬ１に沿って一定となっている。また、軸孔４の内周面と中心電極５の先端面とにより、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて開口する円柱状の空間であるキャビティ部２８が形成されており、キャビティ部２８は、前記貫通孔２７Ｈを介して外部に連通されている。さらに、中心電極５の先端面と接地電極２７の内周面との間には、両電極５，２７間に電圧が印加された際に放電が生じることとなる間隙２９が形成されており、当該間隙２９の一部がキャビティ部２８内に配置されている。
【００５３】
次いで、前記間隙２９に電流を投入するための電流投入部４１について説明する。
【００５４】
図１に示すように、電流投入部４１は、ノイズ抑制用の抵抗５１を介して点火プラグ１に接続されており、一次コイル４２、二次コイル４３、及び、コア４４を備えてなる１つの点火コイル４５と、抵抗４６と、点火コイル４５及び抵抗４６間においてそれぞれ並列に配設された第１充放電部４７及び第２充放電部４８とを備えている。尚、従前のプラズマジェット点火プラグ用の点火システムは、上述の通り、火花放電回路部から点火プラグに対する電流の投入経路と、プラズマ放電回路部から点火プラグに対して大電力を投入するための電流の投入経路とを有しており、点火プラグ１に対する電流の投入経路が２つ存在しているが、本実施形態では、点火プラグ１に対する電流の投入経路が１つとされている。そして、点火プラグ１には、点火コイル４５からの電流のみが投入されるように構成されている。
【００５５】
一次コイル４２は、前記コア４４を中心に巻回されており、その一端が第１、第２充放電部４７，４８のそれぞれの出力端に接続されるとともに、その他端が二次コイル４３の一端に接続された状態で接地されている。また、二次コイル４３は、前記コア４４を中心に巻回されており、その一端が一次コイル４２の他端に接続された状態で接地されるとともに、その他端が抵抗５１を介して点火プラグ１の端子電極６に接続されている。
【００５６】
加えて、第１、第２充放電部４７（４８）は、それぞれ第１ダイオード４７１（４８１）と、第２ダイオード４７２（４８２）と、第３ダイオード４７３（４８３）と、イグナイタ４７４（４８４）と、コンデンサ４７５（４８５）とを備えている。
【００５７】
第１ダイオード４７１（４８１）及び第２ダイオード４７２（４８２）は、両充放電部４７，４８の一方から他方に対する電流流入を防止するために設けられており、第１ダイオード４７１（４８１）は、充放電部４７（４８）の入力端側に設けられ、第２ダイオード４７２（４８２）は、充放電部４７（４８）の出力端側に設けられている。
【００５８】
第３ダイオード４７３（４８３）は、その一端がコンデンサ４７５（４８５）及び第２ダイオード４７２（４８２）間に接続されるとともに、その他端が接地されている。また、イグナイタ４７４（４８４）は、所定のトランジスタにより形成されており、その一端が第１ダイオード４７１（４８１）及びコンデンサ４７５（４８５）間に接続されるとともに、その他端が接地されている。
【００５９】
イグナイタ４７４（４８４）は、所定のＥＣＵ（電子制御装置）６１から入力される通電信号に応じて動作し、イグナイタ４７４（４８４）のオン・オフを切替えることで、コンデンサ４７５（４８５）への充電と、コンデンサ４７５（４８５）の放電による点火プラグ１に対する電流投入とが切替えられるようになっている。
【００６０】
まず、第１充放電部４７の動作について説明すると、ＥＣＵ６１からイグナイタ４７４に対する通電信号をオンからオフに切替え、イグナイタ４７４をオンからオフとすることで、第３ダイオード４７３を通してコンデンサ４７５に電流が流れ、コンデンサ４７５が充電される。一方で、イグナイタ４７４に対する通電信号をオフからオンに切替え、イグナイタ４７４をオフからオンとすることで、コンデンサ４７５に蓄えられた電荷が放電され、一次コイル４２に一次電圧が印加される。一次電圧の印加に伴い、二次コイル４３に二次電圧が生じ、二次電圧が点火プラグ１に印加され間隙２９が絶縁破壊されることで、間隙２９に電流が投入されることとなる。
【００６１】
また、第２充放電部４８も第１充放電部４７と同様に動作をする。詳述すると、ＥＣＵ６１からイグナイタ４８４に対する通電信号をオンからオフに切替え、イグナイタ４８４をオンからオフとすることで、第３ダイオード４８３を通してコンデンサ４８５に電流が流れ、コンデンサ４８５が充電される。一方で、イグナイタ４８４に対する通電信号をオフからオンに切替え、イグナイタ４８４をオフからオンとすることで、コンデンサ４８５に蓄えられた電荷が放電され、一次コイル４２に一次電圧が印加される。そして、一次電圧の印加に伴い、間隙２９に電流が投入されることとなる。
【００６２】
尚、間隙２９に対する電圧の印加により、間隙２９において放電が生じることとなり、放電の際には、間隙２９に対して、急激に変動する容量電流に続いて、微小な誘導電流が流れることなる。
【００６３】
加えて、本実施形態において、ＥＣＵ６１は、１回の燃焼行程において、電流の投入に伴い間隙２９にて発生した放電を維持した上で次の電流を投入すること、及び、間隙２９にて発生した放電を遮断した上で次の電流を投入することのいずれか一方を選択し、電流投入部４１は、ＥＣＵ６１により制御されることで、ＥＣＵ６１により選択された電流の投入態様で点火プラグ１に対して電流を投入するようになっている。
【００６４】
ここで、間隙２９にて発生した放電を維持した上で次の電流を投入する際には、図３に示すように、まず、ＥＣＵ６１からイグナイタ４７４に対する通電信号Ｓ１をオフからオンとすることで、コンデンサ４７５を放電させ、間隙２９に対して電流を投入することで、間隙２９において放電を生じさせる。そして、その放電が維持されている段階で、通電信号Ｓ１をオフとするとともに、ＥＣＵ６１からイグナイタ４８５に対する通電信号Ｓ２をオンとする。これにより、コンデンサ４７５に対する充電が開始されるとともに、コンデンサ４８５が放電し、第２充放電部４８から間隙２９に対して次の電流が投入される。以降においては、第１、第２充放電部４７，４８のオン・オフを交互に切替えることで、間隙２９における放電が維持された上で、間隙２９に対して複数回の誘導電流が投入されることとなる。
【００６５】
尚、間隙２９に対して複数回の誘導電流を投入する場合には、まず、最初の電流投入に伴い火炎核が生成される。そして、その後の誘導電流により、火炎核に対してキャビティ部２８から押し出される方向（軸線ＣＬ１方向先端側）に向けた力が加えられ、火炎核に対して燃焼室の中心側に向けた噴出力が与えられる。
【００６６】
また、間隙２９における放電を遮断した上で次の電流を投入する際には、図４に示すように、通電信号Ｓ１又は通電信号Ｓ２（通電信号Ｓ１，Ｓ２の双方であってもよい）をオフからオンとすることで、充放電部４７，４８から間隙２９に対して電流を投入し、間隙２９において放電を生じさせる。そして、その放電中に、オンとされた通電信号をオフとすることで放電を遮断し、その上で、充放電部４７，４８から間隙２９に対して次の電流を投入する。以降においては、放電の遮断、電流の投入、放電の遮断、電流の投入…が繰り返し行われる。このように放電を遮断した上で次の電流を投入する場合には、間隙２９に対して容量電流が繰り返し投入され、間隙２９に対して短時間（例えば、数μｓ）の間に高電流（例えば、数十Ａ）が複数回投入されることとなる。
【００６７】
尚、間隙２９に対して複数回の容量電流を投入した場合には、まず、最初の電流投入に伴い火炎核が生成される。そして、その後の電流投入によりキャビティ部２８において高密度のプラズマが複数回生成され、生成されたプラズマがキャビティ部２８から連続的に噴出することにより、生成された火炎核に対して噴出力が与えられることとなる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、放電を維持した上で次の電流を投入する場合、及び、放電を遮断した上で次の電流を投入する場合の双方において、火炎核を生成するための間隙２９に対する電流投入から５００μｓ以内に、火炎核に噴出力を与えるための間隙２９に対する電流投入が行われるようになっている。
【００６９】
上述のように間隙２９に対して複数回の電流投入を行う点火システム１０１において、上述の作用効果（火炎核を生成し、火炎核に対して噴出力を加えること）をより確実に発揮させるため、本実施形態における点火プラグ１は、次のような構造的特徴を有している。
【００７０】
すなわち、図５に示すように、接地電極２７に形成された貫通孔２７Ｈの内周面が、軸孔４の開口よりも外周側に配置されている。これにより、軸孔４の開口を軸線ＣＬ１に沿って軸線ＣＬ１方向先端側に延ばしてなる仮想面ＶＳ１と、貫通孔２７Ｈの内周面先端を軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って軸線ＣＬ１側に延ばしてなる仮想面ＶＳ２と、貫通孔２７Ｈの内周面と、絶縁碍子２の先端面とにより、リング状の空間である火炎核生成部３１が形成されている。火炎核生成部３１は、外部に露出する空間であり、当該火炎核生成部３１には、燃料ガスが比較的容易に流入するようになっている。また、火炎核生成部３１には、中心電極５及び接地電極２７間に形成される間隙２９（図５中、太線で示した部位）の一部が位置している。そのため、間隙２９において生じた放電に対して燃料ガスが接触しやすくなっており、ひいては軸孔４の開口及びその周辺において火炎核をより確実に生成できるようになっている。
【００７１】
さらに、本実施形態では、火炎核の一層確実な生成を実現するために、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った、軸孔４の開口と貫通孔２７Ｈの内周面との間の距離Ａが０．２５ｍｍ以上とされている。一方で、火炎核に対してより確実に噴出力を与えるべく、前記距離Ａが０．７５ｍｍ以下とされている。
【００７２】
また、噴出力の径方向外側への拡散を防止し、軸線ＣＬ１方向に沿ってより大きな噴出力を得るために、軸孔４の開口における内径Ｄが１．５ｍｍ以下とされている。一方で、軸孔４内にカーボン等が侵入し、軸孔４が完全に閉塞されてしまうと、間隙２９の絶縁抵抗値が過度に増大してしまい、火炎核の生成に支障が生じてしまうおそれがある。そこで、カーボン等による軸孔４の閉塞を防止するために、内径Ｄが０．５ｍｍ以上とされている。
【００７３】
さらに、火炎核を拡散させることなく、直線的に噴出させるために、軸線ＣＬ１に沿った、絶縁碍子２の先端面から貫通孔２７Ｈの内周面先端までの距離Ｂが０．３ｍｍ以上とされている。一方で、接地電極２７の消炎作用（接地電極２７により火炎核の熱が引かれてしまう現象）による着火性の低下を防止すべく、距離Ｂは１．５ｍｍ以下とされている。
【００７４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、電流投入部４１が設けられるとともに、点火プラグ１に対する電流の投入経路が１つとされ、点火プラグ１には、点火コイル４５からの電流のみが投入されるように構成されている。従って、大電力を投入するためのプラズマ放電回路部や、電流の流入を防止するためのダイオードが不要となる。従って、点火システム１０１の小型化を図ることができるとともに、生産コストを大幅に低減させることができる。
【００７５】
また、貫通孔２７Ｈの内周面が軸孔４の開口よりも外周側に位置するように構成されているため、間隙２９の一部が、軸線ＣＬ１方向先端側に露出することとなる。従って、間隙２９において生じた放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなり、火炎核をより確実に生成することができる。また、火炎核を生成するための電流投入とは別に、間隙２９に対してさらに電流が投入されることで、生成された火炎核に対して噴出力を与えることができる。その結果、火炎核を燃焼室の中心側へと勢いよく噴出させることができ、優れた着火性を実現することができる。
【００７６】
さらに、距離Ａが０．２５ｍｍ以上とされているため、間隙２９のより広範囲が軸線ＣＬ１方向先端側に露出することとなり、放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなる。その結果、火炎核を一層確実に生成することができ、着火性を一層高めることができる。
【００７７】
加えて、本実施形態では、距離Ａが０．７５ｍｍ以下とされているため、火炎核が過度に外周側に位置してしまうといった事態をより確実に防止することができる。そのため、火炎核に対して噴出力をより確実に与えることができ、着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００７８】
併せて、軸孔４の開口における内径Ｄが１．５ｍｍ以下とされているため、軸線ＣＬ１方向に沿ったより大きな噴出力を生じさせることができ、着火性の更なる向上を図ることができる。一方で、内径Ｄが０．５ｍｍ以上とされているため、カーボン等の侵入による軸孔４の閉塞をより確実に防止することができ、放電をより確実に生じさせることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、距離Ｂが０．３ｍｍ以上とされているため、火炎核が噴出する際に、火炎核を拡散させることなく、燃焼室の中心側に向けて直線的に噴出させることができる。その結果、着火性をさらに向上させることができる。一方で、距離Ｂが１．５ｍｍ以下とされているため、接地電極２７による消炎作用を低減させることができ、着火性の低下をより効果的に抑制することができる。
【００８０】
さらに、本実施形態では、火炎核を生成するための電流投入から５００μｓ以内に、噴出力を与えるための電流の投入が行われるようになっている。すなわち、電流の投入が、着火性の向上に寄与するときに限って行われるようになっている。従って、エネルギーの無駄をなくすことができるとともに、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００８１】
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、図６に示すように、距離Ａを０ｍｍとすることで、火炎核生成部を設けなかった点火プラグのサンプル１（比較例に相当する）と、距離Ａを０．５ｍｍとし、火炎核生成部を設けた点火プラグのサンプル２（実施例に相当する）とを作製し、１つの電源により間隙にて放電を生じさせた上で、もう１つの電源により間隙に大電力を投入する電源システム１（比較例に相当する）、又は、間隙に複数回の電流を投入する電流投入部を有してなる電源システム２（実施例に相当する）を用いて、各サンプルに対して着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを排気量２．０Ｌ、４気筒エンジンに取付けた上で、点火タイミングをＭＢＴ（最適点火位置）として回転数１５００ｒｐｍでエンジンを動作させた。そして、空燃比を徐々に増大（燃料を薄く）させつつ、各空燃比ごとにエンジントルクの変動率を測定し、エンジントルクの変動率が５％を上回ったときの空燃比を限界空燃比として得定した。尚、当該試験においては、まず、サンプル１について、電源システム１及び電源システム２の双方において、限界空燃比が２０となるエンジンの動作条件等をそれぞれ特定した。次いで、サンプル２について、電源システム１を用いた際の前記特定された条件と同様の条件で、電源システム１を用いてエンジンを動作させ、限界空燃比を測定した。さらに、サンプル２について、電源システム２を用いた際の前記特定された条件と同様の条件で、電源システム２を用いてエンジンを動作させ、限界空燃比を測定した。尚、限界空燃比が大きいほど、着火性に優れることを意味する。図７に、当該試験の試験結果を示す。尚、図７においては、サンプル１の試験結果を黒色で示し、サンプル２の試験結果を白色で示す。
【００８２】
また、各サンプルともに、距離Ｂを０．５ｍｍとし、内径Ｄを１．０ｍｍとした。さらに、電源システム２を用いる場合には、１回の燃焼行程において、最初の電流投入に伴い発生した放電を遮断した上で、前記最初の電流投入から１００μｓ後に次の電流を投入した（１回の燃焼行程において、間隙に対して電流を計２回投入した）。
【００８３】
図７に示すように、間隙に放電を生じさせた上で大電力を投入する電源システム１を用いた場合、サンプル２はサンプル１よりも着火性に劣ることが分かった。これは、電源システム１を用いた場合には、電力の投入に伴いキャビティ部にてプラズマが生じ、生じたプラズマがキャビティ部の開口から噴出することで着火がなされるところ、火炎核生成部を設けたサンプル２においては、噴出時にプラズマが拡散しやすくなり、プラズマの噴出長がさほど大きくならなかったためであると考えられる。
【００８４】
これに対して、電流を複数回投入する電源システム２を用いた場合、サンプル２はサンプル１よりも着火性に優れることが明らかとなった。これは、電源システム２を用いた場合には、最初の電流投入に伴い生成された火炎核に対して、以降の電流投入により噴出力を与えることで着火がなされるところ、火炎核生成部を設けたサンプル２においては、放電に対して燃料ガスが接触しやすくなり、ひいては火炎核がより確実に生成されたことに起因すると考えられる。
【００８５】
上記試験の結果より、間隙に対して電流を複数回投入する電流投入部を有する電源システムを用いる場合には、火炎核生成部を有する（つまり、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置する）点火プラグを用いることで、優れた着火性を実現することができるといえる。
【００８６】
次いで、距離Ｂを０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、又は、２．０ｍｍとした上で、距離Ａ、及び、内径Ｄを種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、上記電源システム２を用いて、上記と同様の電流の投入態様（最初の電流投入から１００μｓ後に次の電流を投入すること）にて各サンプルに対して上述の着火性評価試験を行った。尚、当該試験においては、距離Ｂ、及び、内径Ｄが同一であり、距離Ａを０．０ｍｍとしたサンプルの限界空燃比を基準として、距離Ａを種々変更した際の前記基準に対する限界空燃比の向上値（Ｌ／Ｌ向上値）を算出した。例えば、距離Ｂを０．２ｍｍとし、内径Ｄを０．５ｍｍとしたサンプルについては、距離Ｂを０．２ｍｍ、内径Ｄを０．５ｍｍ、距離Ａを０．０ｍｍとしたサンプルの限界空燃比を基準とし、距離Ｂ及び内径Ｄを同一とした上で、距離Ａを変更した際のＬ／Ｌ向上値を算出した。図８に、距離Ｂを０．２ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図９に距離Ｂを０．３ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図１０に距離Ｂを０．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図１１に距離Ｂを１．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図１２に距離Ｂを２．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を示す。尚、図８〜１２においては、内径Ｄを０．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、内径Ｄを１．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角印で示し、内径Ｄを１．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を四角印で示し、内径Ｄを２．０ｍｍとしたサンプルの試験結果をバツ印で示す。また、当該試験においては、Ｌ／Ｌ向上値が０．３以上となったときに、着火性の向上効果が顕著に表れるものと判定した。
【００８７】
図８〜１２に示すように、距離Ａを０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とするとともに、内径Ｄを１．５ｍｍ以下としたサンプルは、Ｌ／Ｌ向上値が０．３以上となり、着火性を効果的に向上できることが分かった。これは、次の（１）〜（３）が相乗的に作用したことによると考えられる。
（１）距離Ａを０．２５ｍｍ以上としたことで、放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなり、火炎核が一層確実に生成されたこと。
（２）距離Ａを０．７５ｍｍ以下としたことで、火炎核が軸孔の開口よりも過度に外周側に位置するという事態が防止され、火炎核に対して噴出力がより確実に与えられたこと。
（３）内径Ｄを１．５ｍｍ以下としたことで、噴出力の外周側への拡散が防止され、軸線方向に沿ってより大きな噴出力が得られたこと。
【００８８】
また、距離Ａを０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とし、内径Ｄを１．５ｍｍ以下としたサンプルのうち、距離Ｂを０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としたものは、Ｌ／Ｌ向上値が０．５以上となり、極めて優れた着火性を有することが分かった。これは、距離Ｂを０．３ｍｍ以上としたことで、火炎核が、燃焼室の中心側に向けて直線的に噴出しやすくなり、また、距離Ｂを１．５ｍｍ以下としたことで、接地電極による消炎作用が低減されたことに起因すると考えられる。
【００８９】
上記試験の結果より、着火性の更なる向上を図るべく、距離Ａを０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とするとともに、内径Ｄを１．５ｍｍ以下とすることがより好ましいといえる。
【００９０】
また、着火性をより一層向上させるという点では、距離Ｂを０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることがより一層好ましいといえる。
【００９１】
尚、噴出力を増大させるという点では、内径Ｄを小さくすることが好ましいが、内径Ｄを過度に小さくしてしまうと、軸孔内に少量のカーボン等が侵入しただけで、軸孔が閉塞されてしまい、通電に支障が生じてしまうおそれがある。特に、火炎核生成部を設ける場合においては、軸孔内にカーボン等がより侵入しやすいため、軸孔の閉塞がより懸念される。従って、火炎核生成部を設ける場合であっても、カーボン等による軸孔の閉塞をより確実に防止するという点から、内径Ｄを０．５ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。
【００９２】
次いで、間隙に対して複数回の電流を投入可能な電流投入部を有する電源システムを用いて、電流の投入に伴い発生した放電を遮断した上で間隙に次の電流を投入する場合（間欠放電）と、電流の投入に伴い発生した放電を維持した上で間隙に次の電流を投入する場合（連続放電）との双方において、上述の着火性評価試験を行い、電流の投入回数を１回とした場合の限界空燃比を基準として、Ｌ／Ｌ向上値を算出した。尚、当該試験においては、電流の投入回数を１回から７回とし、複数回の電流を投入する場合において電流の投入間隔を１００μｓとした。また、当該試験では、距離Ａを０．５ｍｍとし、距離Ｂを０．５ｍｍとし、内径Ｄを１．０ｍｍとした点火プラグを用いた。図１３に、電流の投入回数とＬ／Ｌ向上値との関係を表すグラフを示す。また、図１４に、電流の投入回数をｎ−１回（ｎは自然数を示す）としたときのＬ／Ｌ向上値に対する、電流の投入回数をｎ回としたときのＬ／Ｌ向上値の増加量を示す（例えば、図１４において、電流の投入回数が３回のときのＬ／Ｌ向上値の増加量は、電流の投入回数を２回としたときのＬ／Ｌ向上値に対する、電流の投入回数を３回としたときのＬ／Ｌ向上値の増加量を示す）。加えて、図１３においては、間欠放電を行った場合の試験結果を丸印で示し、連続放電を行った場合の試験結果を三角印で示す。また、図１４においては、間欠放電を行った場合の試験結果を黒色で示し、連続放電を行った場合の試験結果を白色で示す。
【００９３】
図１３に示すように、間欠放電を行った場合、及び、連続放電を行った場合の双方において、電流を複数回投入することにより着火性を向上できることが確認された。
【００９４】
一方で、図１４に示すように、７回目の電流投入（すなわち、最初の電流投入から６００μｓ後の電流投入）では、Ｌ／Ｌ向上値の増加量が０となり、この電流投入は着火性の向上に寄与しておらず、エネルギーが無駄に用いられていることが明らかとなった。これは、時間経過に伴い、火炎核が成長する（火炎が伝播する）状態となったため、火炎核に対して噴出力を与えてもほとんど効果がないことによると考えられる。
【００９５】
これに対して、６回目の電流投入まで（すなわち、最初の電流投入から５００μｓ後までの電流投入）は、Ｌ／Ｌ向上値が増加しており、電流投入が着火性の向上に寄与することが明らかとなった。
【００９６】
上記試験の結果より、電流の投入による着火性の向上効果をより確実に発揮させるためには、最初の電流投入（すなわち、火炎核を生成するための電流投入）から５００μｓ以内に、間隙に対して電流を投入することが好ましいといえる。
【００９７】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９８】
（ａ）上記実施形態において、電流投入部４１は、間隙２９における放電を維持した上で間隙２９に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において１回行うことが可能となっているが、図１５に示すように、間隙２９における放電を維持した上で間隙２９に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において２回以上行うこととしてもよい。この場合には、１回の燃焼行程において、優れた噴出力を与えられた火炎核を複数回生成することができ、例えば、１つの火炎核だけでは燃焼が生じなかった領域を、その他の火炎核により燃焼させることができる。その結果、燃焼を極めて広範囲において生じさせることができ、着火性を飛躍的に向上させることができる。
【００９９】
（ｂ）上記実施形態において、点火プラグ１には、点火コイル４５からの電流のみが直接的に投入されるように構成されている。これに対して、点火コイルからの出力電流の少なくとも一部が、いわば間接的に点火プラグ１に対して投入されるように構成してもよい（この場合であっても、結局のところ、点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが点火プラグ１に投入される）。従って、例えば、図１６に示すように、電流投入部７１を、１つの点火コイル７４を有し、点火プラグ１に電圧を印加するための電圧印加部７２（例えば、フルトランジスタ式の点火装置）と、点火プラグ１及び電圧印加部７２間において点火プラグ１と並列に接続されたコンデンサ７３とにより構成することとしてもよい。このような電流投入部７１は、次のようにして動作し、点火プラグ１（間隙２９）に対して複数回の電流を投入することができる。
【０１００】
すなわち、ＥＣＵ６１から電圧印加部７２に対する通電信号をオンからオフとすることで、点火コイル７４から点火プラグ１側に電流を出力する（尚、電流は、一定時間の間、継続して出力される）。これにより、点火プラグ１及びコンデンサ７３に電荷が充電されていき、間隙２９の電位差が増大していく。そして、間隙２９の電位差が、間隙２９の絶縁破壊電圧を上回ると、点火プラグ１に充電された電荷とコンデンサ７３に充電された電荷とが間隙２９に流れ込み、間隙２９で放電が生じる。放電後、点火コイル７４からの電流により点火プラグ１及びコンデンサ７３が再度充電され、間隙２９の電位差が、間隙２９の絶縁破壊電圧を再度上回った段階で点火プラグ１及びコンデンサ７３に蓄えられた電荷により、間隙２９にて放電が生じる。以降においては、点火プラグ１及びコンデンサ７３に対する充電と、点火プラグ１及びコンデンサ７３に蓄えられた電荷による放電とが、点火コイル７４から電流が出力されている間、繰り返し行われ、その結果、点火プラグ１（間隙２９）に対して電流が複数回投入される。
【０１０１】
（ｃ）上記実施形態において、電流投入部４１は、並列に接続された第１充放電部４７及び第２充放電部４８を備えているが、図１７に示すように、電流投入部８１が、１つの充放電部４７のみを有するように構成してもよい。また、電流投入部が、３つ以上の充放電部を並列に有するように構成してもよい。尚、充放電部４７を１つのみ設ける場合には、充放電部間における電流の流入を防止するための第１ダイオード４７１及び第２ダイオード４７２を設けなくてよい。
【０１０２】
（ｄ）上記実施形態では、貫通孔２７Ｈの内径が軸線ＣＬ１に沿って一定となっているが、貫通孔２７Ｈの内径が軸線ＣＬ１に沿って若干変化する（例えば、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて内径が徐々に縮径又は拡径する）こととしてもよい。この場合、距離Ａとあるのは、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った軸孔４の開口と貫通孔２７Ｈの内周面との間の平均距離をいう。
【０１０３】
（ｅ）上記実施形態では、接地電極２７の後端側端面が絶縁碍子２の先端面に接触しているが、接地電極２７の後端側端面を絶縁碍子２の先端面から離間させることとしてもよい。尚、この場合には、接地電極２７及び絶縁碍子２間に対する火炎核の入り込みを防止するために、軸線ＣＬ１に沿った、絶縁碍子２の先端面から貫通孔２７Ｈの内周面後端までの距離を０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【０１０４】
（ｆ）上記実施形態では、各点火プラグ１ごとに電流投入部４１が設けられているが、各点火プラグ１ごとに電流投入部４１を設けることなく、電流投入部４１からの電流をディストリビュータを介して各点火プラグ１に投入してもよい。
【０１０５】
（ｇ）上記実施形態では、点火プラグ１の外部に抵抗５１が設けられているが、点火プラグ１の内部に抵抗５１に相当する抵抗を設けることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…点火プラグ（プラズマジェット点火プラグ）、２…絶縁碍子（絶縁体）、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、２７…接地電極、２７Ｈ…貫通孔、２８…キャビティ部、２９…間隙、４１…電流投入部、４５…点火コイル、１０１…点火システム、ＣＬ１…軸線、ＥＮ…内燃機関。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマジェット点火プラグを有してなる点火システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関等の燃焼装置においては、火花放電により混合気へと着火する点火プラグが使用されている。また近年では、燃焼装置の高出力化や低燃費化の要求に応えるべく、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対してもより確実に着火可能な点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが提案されている。
【０００３】
一般にプラズマジェット点火プラグは、軸孔を有する筒状の絶縁体と、先端面が絶縁体の先端面よりも没入した状態で軸孔内に挿設される中心電極と、絶縁体の外周に配置される主体金具と、主体金具の先端部に接合される円環状の接地電極とを備える。また、プラズマジェット点火プラグは、自身の先端部に、中心電極の先端面及び軸孔の内周面によって形成された空間（キャビティ部）を有しており、当該キャビティ部は接地電極に形成された貫通孔を介して外部に連通されるようになっている。
【０００４】
このようなプラズマジェット点火プラグにおいては、一般に次のようにして混合気への着火が行われる。まず、中心電極と接地電極との間に形成された間隙に電圧を印加して、当該間隙に火花放電を生じさせる。その上で、前記間隙に電力を投入することによってキャビティ部内の気体をプラズマ化させて、キャビティ部の内部にプラズマを発生させる。そして、発生したプラズマがキャビティ部の開口から噴出することで、混合気への着火が行われる。
【０００５】
また、一般的なプラズマジェット点火プラグの点火システムは、間隙に電圧を印加し火花放電を生じさせるための火花放電回路部と、間隙に大電力を投入するためのコンデンサ及びこれに充電するための電源を有してなるプラズマ放電回路部とを備えている（例えば、特許文献１等参照）。加えて、プラズマジェット点火プラグと火花放電回路部との間、及び、プラズマジェット点火プラグとプラズマ放電回路部との間にはそれぞれダイオードが設けられ、火花放電回路部及びプラズマ放電回路部の一方から他方に対する電流の流入が防止されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８７６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、火花放電回路部及びプラズマ放電回路部を設ける（すなわち、２つの回路部を設ける）とともに、電流の流入防止のためのダイオードとして、高耐圧のものを用いる必要がある。そのため、製品の大型化を招いてしまうとともに、生産コストが非常に増大してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、生産コストの低減等を図るべく、火花放電回路部のみを設け、当該火花放電回路部からプラズマジェット点火プラグに対して電流を投入することが考えられる。ところが、上記従来技術では、プラズマ放電回路部からプラズマジェット点火プラグに対してピーク値が数十Ａの電流が数十μｓ流れ、これと同程度の時間に亘ってプラズマが噴出するところ、火花放電回路部のみから電流を投入する場合には、数十Ａ以上の電流（容量電流）が流れ込むのは数ｎｓで完了してしまうため、電流を複数回投入した場合であっても、火花と燃料ガスとの接触時間を十分に確保することができないおそれがある。その結果、燃料ガスへの着火に支障が生じてしまい、着火性が不十分となってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマジェット点火プラグに対して電流を投入する電流投入部を有するとともに、プラズマジェット点火プラグへの電流の投入経路が１つとされた（つまり、プラズマ放電回路部を有しない）点火システムにおいて、生産コストの低減等を図りつつ、優れた着火性を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１１】
構成１．本構成の点火システムは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、自身の先端面が前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向後端側に位置するようにして前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具の先端部に固定され前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に配置される接地電極と、前記軸孔の内周面及び前記中心電極の先端面により形成されるキャビティ部とを備え、前記中心電極及び前記接地電極間に間隙が形成されたプラズマジェット点火プラグと、
前記プラズマジェット点火プラグに接続される１つの点火コイルを備え、前記間隙に対して電流を投入する電流投入部と
を有する点火システムであって、
前記接地電極は、前記キャビティ部と外部とを連通する貫通孔を有するとともに、前記貫通孔の内周面は、前記軸孔の開口よりも外周側に位置しており、
前記プラズマジェット点火プラグに電流が投入される経路は１つであり、前記プラズマジェット点火プラグには、前記点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入され、
前記電流投入部は、前記プラズマジェット点火プラグの取付けられた内燃機関における１回の燃焼行程において、前記間隙に対し、複数回の電流を投入することを特徴とする。
【００１２】
尚、「前記プラズマジェット点火プラグには、前記点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入され、」とあるのは、プラズマジェット点火プラグに対して、点火コイルからの出力電流のみが直接的に投入される場合のみならず、点火コイルからの出力電流がいわば間接的に投入される場合も含む。従って、例えば、点火コイルからの出力電流により充電されたコンデンサから、プラズマジェット点火プラグに対して電流が投入される場合などを含む。
【００１３】
上記構成１によれば、点火システムは、電流投入部を有し、プラズマジェット点火プラグに対する電流の投入経路が１つとされるとともに、プラズマジェット点火プラグには、点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入されるように構成されている。従って、大電力を投入するためのプラズマ放電回路部や、電流の流入を防止するためのダイオードが不要となる。これにより、製品の小型化を図ることができるとともに、生産コストを大幅に低減させることができる。
【００１４】
一方で、電流投入部からの電流投入のみでは、着火性が不十分となってしまうおそれがあるが、上記構成１によれば、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置しており、また、電流投入部は、１回の燃焼行程において間隙に対して複数回の電流を投入するように構成されている。
【００１５】
ここで、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置するように構成することで、中心電極及び接地電極間に形成される間隙（電流が投入された際に放電が生じる部分）の一部が、軸線方向先端側に露出することとなる。従って、間隙において生じた放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなり、火炎核をより確実に生成することができる。また、生成された火炎核は、噴出力がさほど大きくなく、軸孔の開口及びその周辺に留まる可能性があるが、火炎核を生成するための電流投入とは別に、間隙に対してさらに電流が投入されることで、生成された火炎核に対して噴出力を与えることができる。その結果、火炎核を燃焼室の中心側へと勢いよく噴出させることができ、優れた着火性を実現することができる。
【００１６】
構成２．本構成の点火システムは、上記構成１において、前記軸線と直交する方向に沿った、前記軸孔の開口と前記貫通孔の内周面との間の距離が０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とされ、
前記軸孔の開口における内径が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【００１７】
上記構成２によれば、軸線と直交する方向に沿った、軸孔の開口と貫通孔の内周面との間の距離が０．２５ｍｍ以上とされている。従って、間隙のより広範囲が軸線方向先端側に露出することとなり、放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなる。その結果、火炎核を一層確実に生成することができ、着火性を一層高めることができる。
【００１８】
一方で、生成された火炎核は、貫通孔の内周面に規制される形で、外周側への移動が抑制されているが、前記距離を過度に大きなものとしてしまうと、火炎核が軸孔の開口よりも遥かに外周側に位置してしまうことがある。ここで、電流の投入により、軸孔の開口から気体が噴出することで、火炎核に対して噴出力が与えられるところ、火炎核が軸孔の開口よりも遥かに外周側に位置していると、火炎核に対して十分な噴出力を与えることができないおそれがある。
【００１９】
この点、上記構成２によれば、軸線と直交する方向に沿った、軸孔の開口と貫通孔の内周面との間の距離が０．７５ｍｍ以下とされている。従って、火炎核が過度に外周側に位置してしまうといった事態をより確実に防止でき、火炎核に対して噴出力をより確実に与えることができる。その結果、着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００２０】
さらに、上記構成２によれば、軸孔の開口における内径が１．５ｍｍ以下とされている。従って、噴出力の外周側への拡散を防止することができ、軸線方向に沿ったより大きな噴出力を生じさせることができる。その結果、着火性の更なる向上を図ることができる。
【００２１】
尚、大きな噴出力を得るという点では、前記内径を極力小さくすることが望ましいが、前記内径を過度に小さくしてしまうと、軸孔内に少量のカーボン等が侵入しただけで、カーボン等により軸孔が閉塞されてしまい、放電に支障が生じてしまうおそれがある。特に、上記構成１のように、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置する場合には、軸孔内にカーボン等がより侵入しやすいため、軸孔の閉塞がより懸念される。
【００２２】
この点、上記構成２によれば、軸孔の開口における内径が０．５ｍｍ以上とされている。そのため、カーボン等の侵入による軸孔の閉塞をより確実に防止することができ、放電をより確実に生じさせることができる。
【００２３】
構成３．本構成の点火システムは、上記構成１又は２において、前記軸線に沿った、前記絶縁体の先端面から前記貫通孔の内周面先端までの距離が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【００２４】
上記構成３によれば、軸線に沿った、絶縁体の先端面から貫通孔の内周面先端までの距離が０．３ｍｍ以上とされている。従って、火炎核が噴出する際に、火炎核を拡散させることなく、燃焼室の中心側に向けて直線的に噴出させることができる。その結果、着火性をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、上記構成３によれば、前記距離が１．５ｍｍ以下とされているため、接地電極による消炎作用を低減させることができる。その結果、消炎作用による着火性の低下をより効果的に抑制することができる。
【００２６】
尚、噴出力を与えるための電流を間隙に投入する際には、次述する構成４のように、火炎核を生成するための電流投入により生じた放電を遮断した上で電流を投入してもよいし、後述する構成５のように、放電を維持した上で電流を投入してもよい。どちらの場合であっても、火炎核に対して噴出力を与えることができ、優れた着火性を実現することができる。
【００２７】
構成４．本構成の点火システムは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を遮断した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする。
【００２８】
上記構成４によれば、上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００２９】
尚、上記構成４のように、放電を遮断した上で間隙に電流を投入した場合には、電流が急激に変動する容量電流が流れ、キャビティ部において高密度のプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマがキャビティ部から噴出することにより、火炎核に対して噴出力が与えられることとなる。
【００３０】
構成５．本構成の点火システムは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする。
【００３１】
上記構成５によれば、上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００３２】
尚、上記構成５のように、放電を維持した上で間隙に電流を投入した場合には、電流の投入により放電経路を誘導電流が流れることとなり、誘導電流により押し出される形で、火炎核に対して噴出力が与えられることとなる。
【００３３】
構成６．本構成の点火システムは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記電流投入部は、前記間隙への電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において２回以上行うことを特徴とする。
【００３４】
燃焼室内における気流の影響により、１回の燃焼行程において１つの火炎核を生成しただけでは、燃料ガスの燃焼が燃焼室内の一部の領域のみで生じ、燃焼室内のその他の領域で燃焼を生じさせることができない（すなわち、未燃領域が生じてしまう）おそれがある。
【００３５】
この点、上記構成６によれば、１回の燃焼行程において、優れた噴出力を与えられた火炎核を複数回生成することができる。従って、燃焼室内の極めて広範囲において燃焼を生じさせることができ、着火性を飛躍的に向上させることができる。
【００３６】
構成７．本構成の点火システムは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記電流投入部は、火炎核を生成するための前記間隙に対する電流投入から５００μｓ以内に、前記火炎核に噴出力を与えるための前記間隙に対する電流投入を行うことを特徴とする。
【００３７】
火炎核の生成からある程度の時間が経過した後は、火炎核が成長する（火炎が伝播する）状態となるため、火炎核に対して噴出力を与えても、着火性の面ではほとんど効果がなく、投入電流の分だけエネルギーが無駄に用いられてしまうおそれがある。
【００３８】
この点、上記構成７によれば、火炎核を生成するための電流投入から５００μｓ以内に、噴出力を与えるための電流の投入が行われるようになっている。すなわち、電流の投入が、着火性の向上に寄与するときに限って行われるようになっている。従って、エネルギーの無駄をなくすことができるとともに、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】点火システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図３】点火プラグに対する電流の投入態様を示すタイミングチャートである。
【図４】点火プラグに対する電流の投入態様を示すタイミングチャートである。
【図５】点火プラグの先端部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図６】比較例に相当するサンプル１の構成を示す部分拡大断面図である。
【図７】比較例に相当する電源システム１を用いた場合と、実施例に相当する電源システム２を用いた場合とにおける、サンプル１，２の限界空燃比を示すグラフである。
【図８】距離Ｂを０．２ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図９】距離Ｂを０．３ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１０】距離Ｂを０．５ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１１】距離Ｂを１．５ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１２】距離Ｂを２．０ｍｍとした上で、距離Ａ及び内径Ｄを変更した際のＬ／Ｌ向上値を示すグラフである。
【図１３】電流投入回数とＬ／Ｌ向上値との関係を示すグラフである。
【図１４】電流投入回数とＬ／Ｌ向上値の増加量との関係を示すグラフである。
【図１５】別の実施形態における、点火プラグに対する電流の投入態様を示すタイミングチャートである。
【図１６】別の実施形態における電流投入部の概略構成を示すブロック図である。
【図１７】別の実施形態における電流投入部の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、プラズマジェット点火プラグ（以下、「点火プラグ」と称す）１と、電流投入部４１とを有する点火システム１０１の概略構成を示すブロック図である。尚、図１では、点火プラグ１を１つのみ示しているが、内燃機関ＥＮには複数の気筒が設けられており、各気筒に対応して点火プラグ１が設けられている。そして、各点火プラグ１ごとに電流投入部４１が設けられている。
【００４１】
まず、点火システム１０１の説明に先立って、点火プラグ１の概略構成を説明する。
【００４２】
図２は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図２では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００４３】
点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００４４】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００４５】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅や銅合金等からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金〔例えば、インコネル（商標名）６００や６０１等〕からなる外層５Ｂを備えている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端が絶縁碍子２の先端面よりも軸線ＣＬ１方向後端側に配置されている。加えて、中心電極５の先端部には、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金により形成された電極チップ５Ｃが設けられている。
【００４６】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４７】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４８】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４９】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２２が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２２に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２２間には、円環状の板パッキン２３が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００５０】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２４，２５が介在され、リング部材２４，２５間にはタルク（滑石）２６の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２３、リング部材２４，２５及びタルク２６を介して絶縁碍子２を保持している。
【００５１】
また、主体金具３の先端部には、絶縁碍子２の先端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置するようにして、円板状をなす接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７は、主体金具３の先端側内周に挿通された上で、自身の外周部分が主体金具３に対して溶接されることで主体金具３に接合されている。尚、本実施形態において、接地電極２７は、自身の後端側端面が絶縁碍子２の先端面と接触した状態で、主体金具３に対して接合されている。また、接地電極２７は、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ，Ｎｉ、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金により構成されている。
【００５２】
加えて、接地電極２７は、自身の中央に板厚方向に貫通する貫通孔２７Ｈを有しており、貫通孔２７Ｈの内径は、軸線ＣＬ１に沿って一定となっている。また、軸孔４の内周面と中心電極５の先端面とにより、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて開口する円柱状の空間であるキャビティ部２８が形成されており、キャビティ部２８は、前記貫通孔２７Ｈを介して外部に連通されている。さらに、中心電極５の先端面と接地電極２７の内周面との間には、両電極５，２７間に電圧が印加された際に放電が生じることとなる間隙２９が形成されており、当該間隙２９の一部がキャビティ部２８内に配置されている。
【００５３】
次いで、前記間隙２９に電流を投入するための電流投入部４１について説明する。
【００５４】
図１に示すように、電流投入部４１は、ノイズ抑制用の抵抗５１を介して点火プラグ１に接続されており、一次コイル４２、二次コイル４３、及び、コア４４を備えてなる１つの点火コイル４５と、抵抗４６と、点火コイル４５及び抵抗４６間においてそれぞれ並列に配設された第１充放電部４７及び第２充放電部４８とを備えている。尚、従前のプラズマジェット点火プラグ用の点火システムは、上述の通り、火花放電回路部から点火プラグに対する電流の投入経路と、プラズマ放電回路部から点火プラグに対して大電力を投入するための電流の投入経路とを有しており、点火プラグ１に対する電流の投入経路が２つ存在しているが、本実施形態では、点火プラグ１に対する電流の投入経路が１つとされている。そして、点火プラグ１には、点火コイル４５からの電流のみが投入されるように構成されている。
【００５５】
一次コイル４２は、前記コア４４を中心に巻回されており、その一端が第１、第２充放電部４７，４８のそれぞれの出力端に接続されるとともに、その他端が二次コイル４３の一端に接続された状態で接地されている。また、二次コイル４３は、前記コア４４を中心に巻回されており、その一端が一次コイル４２の他端に接続された状態で接地されるとともに、その他端が抵抗５１を介して点火プラグ１の端子電極６に接続されている。
【００５６】
加えて、第１、第２充放電部４７（４８）は、それぞれ第１ダイオード４７１（４８１）と、第２ダイオード４７２（４８２）と、第３ダイオード４７３（４８３）と、イグナイタ４７４（４８４）と、コンデンサ４７５（４８５）とを備えている。
【００５７】
第１ダイオード４７１（４８１）及び第２ダイオード４７２（４８２）は、両充放電部４７，４８の一方から他方に対する電流流入を防止するために設けられており、第１ダイオード４７１（４８１）は、充放電部４７（４８）の入力端側に設けられ、第２ダイオード４７２（４８２）は、充放電部４７（４８）の出力端側に設けられている。
【００５８】
第３ダイオード４７３（４８３）は、その一端がコンデンサ４７５（４８５）及び第２ダイオード４７２（４８２）間に接続されるとともに、その他端が接地されている。また、イグナイタ４７４（４８４）は、所定のトランジスタにより形成されており、その一端が第１ダイオード４７１（４８１）及びコンデンサ４７５（４８５）間に接続されるとともに、その他端が接地されている。
【００５９】
イグナイタ４７４（４８４）は、所定のＥＣＵ（電子制御装置）６１から入力される通電信号に応じて動作し、イグナイタ４７４（４８４）のオン・オフを切替えることで、コンデンサ４７５（４８５）への充電と、コンデンサ４７５（４８５）の放電による点火プラグ１に対する電流投入とが切替えられるようになっている。
【００６０】
まず、第１充放電部４７の動作について説明すると、ＥＣＵ６１からイグナイタ４７４に対する通電信号をオンからオフに切替え、イグナイタ４７４をオンからオフとすることで、第３ダイオード４７３を通してコンデンサ４７５に電流が流れ、コンデンサ４７５が充電される。一方で、イグナイタ４７４に対する通電信号をオフからオンに切替え、イグナイタ４７４をオフからオンとすることで、コンデンサ４７５に蓄えられた電荷が放電され、一次コイル４２に一次電圧が印加される。一次電圧の印加に伴い、二次コイル４３に二次電圧が生じ、二次電圧が点火プラグ１に印加され間隙２９が絶縁破壊されることで、間隙２９に電流が投入されることとなる。
【００６１】
また、第２充放電部４８も第１充放電部４７と同様に動作をする。詳述すると、ＥＣＵ６１からイグナイタ４８４に対する通電信号をオンからオフに切替え、イグナイタ４８４をオンからオフとすることで、第３ダイオード４８３を通してコンデンサ４８５に電流が流れ、コンデンサ４８５が充電される。一方で、イグナイタ４８４に対する通電信号をオフからオンに切替え、イグナイタ４８４をオフからオンとすることで、コンデンサ４８５に蓄えられた電荷が放電され、一次コイル４２に一次電圧が印加される。そして、一次電圧の印加に伴い、間隙２９に電流が投入されることとなる。
【００６２】
尚、間隙２９に対する電圧の印加により、間隙２９において放電が生じることとなり、放電の際には、間隙２９に対して、急激に変動する容量電流に続いて、微小な誘導電流が流れることなる。
【００６３】
加えて、本実施形態において、ＥＣＵ６１は、１回の燃焼行程において、電流の投入に伴い間隙２９にて発生した放電を維持した上で次の電流を投入すること、及び、間隙２９にて発生した放電を遮断した上で次の電流を投入することのいずれか一方を選択し、電流投入部４１は、ＥＣＵ６１により制御されることで、ＥＣＵ６１により選択された電流の投入態様で点火プラグ１に対して電流を投入するようになっている。
【００６４】
ここで、間隙２９にて発生した放電を維持した上で次の電流を投入する際には、図３に示すように、まず、ＥＣＵ６１からイグナイタ４７４に対する通電信号Ｓ１をオフからオンとすることで、コンデンサ４７５を放電させ、間隙２９に対して電流を投入することで、間隙２９において放電を生じさせる。そして、その放電が維持されている段階で、通電信号Ｓ１をオフとするとともに、ＥＣＵ６１からイグナイタ４８５に対する通電信号Ｓ２をオンとする。これにより、コンデンサ４７５に対する充電が開始されるとともに、コンデンサ４８５が放電し、第２充放電部４８から間隙２９に対して次の電流が投入される。以降においては、第１、第２充放電部４７，４８のオン・オフを交互に切替えることで、間隙２９における放電が維持された上で、間隙２９に対して複数回の誘導電流が投入されることとなる。
【００６５】
尚、間隙２９に対して複数回の誘導電流を投入する場合には、まず、最初の電流投入に伴い火炎核が生成される。そして、その後の誘導電流により、火炎核に対してキャビティ部２８から押し出される方向（軸線ＣＬ１方向先端側）に向けた力が加えられ、火炎核に対して燃焼室の中心側に向けた噴出力が与えられる。
【００６６】
また、間隙２９における放電を遮断した上で次の電流を投入する際には、図４に示すように、通電信号Ｓ１又は通電信号Ｓ２（通電信号Ｓ１，Ｓ２の双方であってもよい）をオフからオンとすることで、充放電部４７，４８から間隙２９に対して電流を投入し、間隙２９において放電を生じさせる。そして、その放電中に、オンとされた通電信号をオフとすることで放電を遮断し、その上で、充放電部４７，４８から間隙２９に対して次の電流を投入する。以降においては、放電の遮断、電流の投入、放電の遮断、電流の投入…が繰り返し行われる。このように放電を遮断した上で次の電流を投入する場合には、間隙２９に対して容量電流が繰り返し投入され、間隙２９に対して短時間（例えば、数μｓ）の間に高電流（例えば、数十Ａ）が複数回投入されることとなる。
【００６７】
尚、間隙２９に対して複数回の容量電流を投入した場合には、まず、最初の電流投入に伴い火炎核が生成される。そして、その後の電流投入によりキャビティ部２８において高密度のプラズマが複数回生成され、生成されたプラズマがキャビティ部２８から連続的に噴出することにより、生成された火炎核に対して噴出力が与えられることとなる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、放電を維持した上で次の電流を投入する場合、及び、放電を遮断した上で次の電流を投入する場合の双方において、火炎核を生成するための間隙２９に対する電流投入から５００μｓ以内に、火炎核に噴出力を与えるための間隙２９に対する電流投入が行われるようになっている。
【００６９】
上述のように間隙２９に対して複数回の電流投入を行う点火システム１０１において、上述の作用効果（火炎核を生成し、火炎核に対して噴出力を加えること）をより確実に発揮させるため、本実施形態における点火プラグ１は、次のような構造的特徴を有している。
【００７０】
すなわち、図５に示すように、接地電極２７に形成された貫通孔２７Ｈの内周面が、軸孔４の開口よりも外周側に配置されている。これにより、軸孔４の開口を軸線ＣＬ１に沿って軸線ＣＬ１方向先端側に延ばしてなる仮想面ＶＳ１と、貫通孔２７Ｈの内周面先端を軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って軸線ＣＬ１側に延ばしてなる仮想面ＶＳ２と、貫通孔２７Ｈの内周面と、絶縁碍子２の先端面とにより、リング状の空間である火炎核生成部３１が形成されている。火炎核生成部３１は、外部に露出する空間であり、当該火炎核生成部３１には、燃料ガスが比較的容易に流入するようになっている。また、火炎核生成部３１には、中心電極５及び接地電極２７間に形成される間隙２９（図５中、太線で示した部位）の一部が位置している。そのため、間隙２９において生じた放電に対して燃料ガスが接触しやすくなっており、ひいては軸孔４の開口及びその周辺において火炎核をより確実に生成できるようになっている。
【００７１】
さらに、本実施形態では、火炎核の一層確実な生成を実現するために、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った、軸孔４の開口と貫通孔２７Ｈの内周面との間の距離Ａが０．２５ｍｍ以上とされている。一方で、火炎核に対してより確実に噴出力を与えるべく、前記距離Ａが０．７５ｍｍ以下とされている。
【００７２】
また、噴出力の径方向外側への拡散を防止し、軸線ＣＬ１方向に沿ってより大きな噴出力を得るために、軸孔４の開口における内径Ｄが１．５ｍｍ以下とされている。一方で、軸孔４内にカーボン等が侵入し、軸孔４が完全に閉塞されてしまうと、間隙２９の絶縁抵抗値が過度に増大してしまい、火炎核の生成に支障が生じてしまうおそれがある。そこで、カーボン等による軸孔４の閉塞を防止するために、内径Ｄが０．５ｍｍ以上とされている。
【００７３】
さらに、火炎核を拡散させることなく、直線的に噴出させるために、軸線ＣＬ１に沿った、絶縁碍子２の先端面から貫通孔２７Ｈの内周面先端までの距離Ｂが０．３ｍｍ以上とされている。一方で、接地電極２７の消炎作用（接地電極２７により火炎核の熱が引かれてしまう現象）による着火性の低下を防止すべく、距離Ｂは１．５ｍｍ以下とされている。
【００７４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、電流投入部４１が設けられるとともに、点火プラグ１に対する電流の投入経路が１つとされ、点火プラグ１には、点火コイル４５からの電流のみが投入されるように構成されている。従って、大電力を投入するためのプラズマ放電回路部や、電流の流入を防止するためのダイオードが不要となる。従って、点火システム１０１の小型化を図ることができるとともに、生産コストを大幅に低減させることができる。
【００７５】
また、貫通孔２７Ｈの内周面が軸孔４の開口よりも外周側に位置するように構成されているため、間隙２９の一部が、軸線ＣＬ１方向先端側に露出することとなる。従って、間隙２９において生じた放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなり、火炎核をより確実に生成することができる。また、火炎核を生成するための電流投入とは別に、間隙２９に対してさらに電流が投入されることで、生成された火炎核に対して噴出力を与えることができる。その結果、火炎核を燃焼室の中心側へと勢いよく噴出させることができ、優れた着火性を実現することができる。
【００７６】
さらに、距離Ａが０．２５ｍｍ以上とされているため、間隙２９のより広範囲が軸線ＣＬ１方向先端側に露出することとなり、放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなる。その結果、火炎核を一層確実に生成することができ、着火性を一層高めることができる。
【００７７】
加えて、本実施形態では、距離Ａが０．７５ｍｍ以下とされているため、火炎核が過度に外周側に位置してしまうといった事態をより確実に防止することができる。そのため、火炎核に対して噴出力をより確実に与えることができ、着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００７８】
併せて、軸孔４の開口における内径Ｄが１．５ｍｍ以下とされているため、軸線ＣＬ１方向に沿ったより大きな噴出力を生じさせることができ、着火性の更なる向上を図ることができる。一方で、内径Ｄが０．５ｍｍ以上とされているため、カーボン等の侵入による軸孔４の閉塞をより確実に防止することができ、放電をより確実に生じさせることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、距離Ｂが０．３ｍｍ以上とされているため、火炎核が噴出する際に、火炎核を拡散させることなく、燃焼室の中心側に向けて直線的に噴出させることができる。その結果、着火性をさらに向上させることができる。一方で、距離Ｂが１．５ｍｍ以下とされているため、接地電極２７による消炎作用を低減させることができ、着火性の低下をより効果的に抑制することができる。
【００８０】
さらに、本実施形態では、火炎核を生成するための電流投入から５００μｓ以内に、噴出力を与えるための電流の投入が行われるようになっている。すなわち、電流の投入が、着火性の向上に寄与するときに限って行われるようになっている。従って、エネルギーの無駄をなくすことができるとともに、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００８１】
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、図６に示すように、距離Ａを０ｍｍとすることで、火炎核生成部を設けなかった点火プラグのサンプル１（比較例に相当する）と、距離Ａを０．５ｍｍとし、火炎核生成部を設けた点火プラグのサンプル２（実施例に相当する）とを作製し、１つの電源により間隙にて放電を生じさせた上で、もう１つの電源により間隙に大電力を投入する電源システム１（比較例に相当する）、又は、間隙に複数回の電流を投入する電流投入部を有してなる電源システム２（実施例に相当する）を用いて、各サンプルに対して着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを排気量２．０Ｌ、４気筒エンジンに取付けた上で、点火タイミングをＭＢＴ（最適点火位置）として回転数１５００ｒｐｍでエンジンを動作させた。そして、空燃比を徐々に増大（燃料を薄く）させつつ、各空燃比ごとにエンジントルクの変動率を測定し、エンジントルクの変動率が５％を上回ったときの空燃比を限界空燃比として得定した。尚、当該試験においては、まず、サンプル１について、電源システム１及び電源システム２の双方において、限界空燃比が２０となるエンジンの動作条件等をそれぞれ特定した。次いで、サンプル２について、電源システム１を用いた際の前記特定された条件と同様の条件で、電源システム１を用いてエンジンを動作させ、限界空燃比を測定した。さらに、サンプル２について、電源システム２を用いた際の前記特定された条件と同様の条件で、電源システム２を用いてエンジンを動作させ、限界空燃比を測定した。尚、限界空燃比が大きいほど、着火性に優れることを意味する。図７に、当該試験の試験結果を示す。尚、図７においては、サンプル１の試験結果を黒色で示し、サンプル２の試験結果を白色で示す。
【００８２】
また、各サンプルともに、距離Ｂを０．５ｍｍとし、内径Ｄを１．０ｍｍとした。さらに、電源システム２を用いる場合には、１回の燃焼行程において、最初の電流投入に伴い発生した放電を遮断した上で、前記最初の電流投入から１００μｓ後に次の電流を投入した（１回の燃焼行程において、間隙に対して電流を計２回投入した）。
【００８３】
図７に示すように、間隙に放電を生じさせた上で大電力を投入する電源システム１を用いた場合、サンプル２はサンプル１よりも着火性に劣ることが分かった。これは、電源システム１を用いた場合には、電力の投入に伴いキャビティ部にてプラズマが生じ、生じたプラズマがキャビティ部の開口から噴出することで着火がなされるところ、火炎核生成部を設けたサンプル２においては、噴出時にプラズマが拡散しやすくなり、プラズマの噴出長がさほど大きくならなかったためであると考えられる。
【００８４】
これに対して、電流を複数回投入する電源システム２を用いた場合、サンプル２はサンプル１よりも着火性に優れることが明らかとなった。これは、電源システム２を用いた場合には、最初の電流投入に伴い生成された火炎核に対して、以降の電流投入により噴出力を与えることで着火がなされるところ、火炎核生成部を設けたサンプル２においては、放電に対して燃料ガスが接触しやすくなり、ひいては火炎核がより確実に生成されたことに起因すると考えられる。
【００８５】
上記試験の結果より、間隙に対して電流を複数回投入する電流投入部を有する電源システムを用いる場合には、火炎核生成部を有する（つまり、貫通孔の内周面が軸孔の開口よりも外周側に位置する）点火プラグを用いることで、優れた着火性を実現することができるといえる。
【００８６】
次いで、距離Ｂを０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、又は、２．０ｍｍとした上で、距離Ａ、及び、内径Ｄを種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、上記電源システム２を用いて、上記と同様の電流の投入態様（最初の電流投入から１００μｓ後に次の電流を投入すること）にて各サンプルに対して上述の着火性評価試験を行った。尚、当該試験においては、距離Ｂ、及び、内径Ｄが同一であり、距離Ａを０．０ｍｍとしたサンプルの限界空燃比を基準として、距離Ａを種々変更した際の前記基準に対する限界空燃比の向上値（Ｌ／Ｌ向上値）を算出した。例えば、距離Ｂを０．２ｍｍとし、内径Ｄを０．５ｍｍとしたサンプルについては、距離Ｂを０．２ｍｍ、内径Ｄを０．５ｍｍ、距離Ａを０．０ｍｍとしたサンプルの限界空燃比を基準とし、距離Ｂ及び内径Ｄを同一とした上で、距離Ａを変更した際のＬ／Ｌ向上値を算出した。図８に、距離Ｂを０．２ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図９に距離Ｂを０．３ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図１０に距離Ｂを０．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図１１に距離Ｂを１．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図１２に距離Ｂを２．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を示す。尚、図８〜１２においては、内径Ｄを０．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、内径Ｄを１．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角印で示し、内径Ｄを１．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を四角印で示し、内径Ｄを２．０ｍｍとしたサンプルの試験結果をバツ印で示す。また、当該試験においては、Ｌ／Ｌ向上値が０．３以上となったときに、着火性の向上効果が顕著に表れるものと判定した。
【００８７】
図８〜１２に示すように、距離Ａを０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とするとともに、内径Ｄを１．５ｍｍ以下としたサンプルは、Ｌ／Ｌ向上値が０．３以上となり、着火性を効果的に向上できることが分かった。これは、次の（１）〜（３）が相乗的に作用したことによると考えられる。
（１）距離Ａを０．２５ｍｍ以上としたことで、放電に対して燃料ガスがより接触しやすくなり、火炎核が一層確実に生成されたこと。
（２）距離Ａを０．７５ｍｍ以下としたことで、火炎核が軸孔の開口よりも過度に外周側に位置するという事態が防止され、火炎核に対して噴出力がより確実に与えられたこと。
（３）内径Ｄを１．５ｍｍ以下としたことで、噴出力の外周側への拡散が防止され、軸線方向に沿ってより大きな噴出力が得られたこと。
【００８８】
また、距離Ａを０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とし、内径Ｄを１．５ｍｍ以下としたサンプルのうち、距離Ｂを０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としたものは、Ｌ／Ｌ向上値が０．５以上となり、極めて優れた着火性を有することが分かった。これは、距離Ｂを０．３ｍｍ以上としたことで、火炎核が、燃焼室の中心側に向けて直線的に噴出しやすくなり、また、距離Ｂを１．５ｍｍ以下としたことで、接地電極による消炎作用が低減されたことに起因すると考えられる。
【００８９】
上記試験の結果より、着火性の更なる向上を図るべく、距離Ａを０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とするとともに、内径Ｄを１．５ｍｍ以下とすることがより好ましいといえる。
【００９０】
また、着火性をより一層向上させるという点では、距離Ｂを０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることがより一層好ましいといえる。
【００９１】
尚、噴出力を増大させるという点では、内径Ｄを小さくすることが好ましいが、内径Ｄを過度に小さくしてしまうと、軸孔内に少量のカーボン等が侵入しただけで、軸孔が閉塞されてしまい、通電に支障が生じてしまうおそれがある。特に、火炎核生成部を設ける場合においては、軸孔内にカーボン等がより侵入しやすいため、軸孔の閉塞がより懸念される。従って、火炎核生成部を設ける場合であっても、カーボン等による軸孔の閉塞をより確実に防止するという点から、内径Ｄを０．５ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。
【００９２】
次いで、間隙に対して複数回の電流を投入可能な電流投入部を有する電源システムを用いて、電流の投入に伴い発生した放電を遮断した上で間隙に次の電流を投入する場合（間欠放電）と、電流の投入に伴い発生した放電を維持した上で間隙に次の電流を投入する場合（連続放電）との双方において、上述の着火性評価試験を行い、電流の投入回数を１回とした場合の限界空燃比を基準として、Ｌ／Ｌ向上値を算出した。尚、当該試験においては、電流の投入回数を１回から７回とし、複数回の電流を投入する場合において電流の投入間隔を１００μｓとした。また、当該試験では、距離Ａを０．５ｍｍとし、距離Ｂを０．５ｍｍとし、内径Ｄを１．０ｍｍとした点火プラグを用いた。図１３に、電流の投入回数とＬ／Ｌ向上値との関係を表すグラフを示す。また、図１４に、電流の投入回数をｎ−１回（ｎは自然数を示す）としたときのＬ／Ｌ向上値に対する、電流の投入回数をｎ回としたときのＬ／Ｌ向上値の増加量を示す（例えば、図１４において、電流の投入回数が３回のときのＬ／Ｌ向上値の増加量は、電流の投入回数を２回としたときのＬ／Ｌ向上値に対する、電流の投入回数を３回としたときのＬ／Ｌ向上値の増加量を示す）。加えて、図１３においては、間欠放電を行った場合の試験結果を丸印で示し、連続放電を行った場合の試験結果を三角印で示す。また、図１４においては、間欠放電を行った場合の試験結果を黒色で示し、連続放電を行った場合の試験結果を白色で示す。
【００９３】
図１３に示すように、間欠放電を行った場合、及び、連続放電を行った場合の双方において、電流を複数回投入することにより着火性を向上できることが確認された。
【００９４】
一方で、図１４に示すように、７回目の電流投入（すなわち、最初の電流投入から６００μｓ後の電流投入）では、Ｌ／Ｌ向上値の増加量が０となり、この電流投入は着火性の向上に寄与しておらず、エネルギーが無駄に用いられていることが明らかとなった。これは、時間経過に伴い、火炎核が成長する（火炎が伝播する）状態となったため、火炎核に対して噴出力を与えてもほとんど効果がないことによると考えられる。
【００９５】
これに対して、６回目の電流投入まで（すなわち、最初の電流投入から５００μｓ後までの電流投入）は、Ｌ／Ｌ向上値が増加しており、電流投入が着火性の向上に寄与することが明らかとなった。
【００９６】
上記試験の結果より、電流の投入による着火性の向上効果をより確実に発揮させるためには、最初の電流投入（すなわち、火炎核を生成するための電流投入）から５００μｓ以内に、間隙に対して電流を投入することが好ましいといえる。
【００９７】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９８】
（ａ）上記実施形態において、電流投入部４１は、間隙２９における放電を維持した上で間隙２９に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において１回行うことが可能となっているが、図１５に示すように、間隙２９における放電を維持した上で間隙２９に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において２回以上行うこととしてもよい。この場合には、１回の燃焼行程において、優れた噴出力を与えられた火炎核を複数回生成することができ、例えば、１つの火炎核だけでは燃焼が生じなかった領域を、その他の火炎核により燃焼させることができる。その結果、燃焼を極めて広範囲において生じさせることができ、着火性を飛躍的に向上させることができる。
【００９９】
（ｂ）上記実施形態において、点火プラグ１には、点火コイル４５からの電流のみが直接的に投入されるように構成されている。これに対して、点火コイルからの出力電流の少なくとも一部が、いわば間接的に点火プラグ１に対して投入されるように構成してもよい（この場合であっても、結局のところ、点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが点火プラグ１に投入される）。従って、例えば、図１６に示すように、電流投入部７１を、１つの点火コイル７４を有し、点火プラグ１に電圧を印加するための電圧印加部７２（例えば、フルトランジスタ式の点火装置）と、点火プラグ１及び電圧印加部７２間において点火プラグ１と並列に接続されたコンデンサ７３とにより構成することとしてもよい。このような電流投入部７１は、次のようにして動作し、点火プラグ１（間隙２９）に対して複数回の電流を投入することができる。
【０１００】
すなわち、ＥＣＵ６１から電圧印加部７２に対する通電信号をオンからオフとすることで、点火コイル７４から点火プラグ１側に電流を出力する（尚、電流は、一定時間の間、継続して出力される）。これにより、点火プラグ１及びコンデンサ７３に電荷が充電されていき、間隙２９の電位差が増大していく。そして、間隙２９の電位差が、間隙２９の絶縁破壊電圧を上回ると、点火プラグ１に充電された電荷とコンデンサ７３に充電された電荷とが間隙２９に流れ込み、間隙２９で放電が生じる。放電後、点火コイル７４からの電流により点火プラグ１及びコンデンサ７３が再度充電され、間隙２９の電位差が、間隙２９の絶縁破壊電圧を再度上回った段階で点火プラグ１及びコンデンサ７３に蓄えられた電荷により、間隙２９にて放電が生じる。以降においては、点火プラグ１及びコンデンサ７３に対する充電と、点火プラグ１及びコンデンサ７３に蓄えられた電荷による放電とが、点火コイル７４から電流が出力されている間、繰り返し行われ、その結果、点火プラグ１（間隙２９）に対して電流が複数回投入される。
【０１０１】
（ｃ）上記実施形態において、電流投入部４１は、並列に接続された第１充放電部４７及び第２充放電部４８を備えているが、図１７に示すように、電流投入部８１が、１つの充放電部４７のみを有するように構成してもよい。また、電流投入部が、３つ以上の充放電部を並列に有するように構成してもよい。尚、充放電部４７を１つのみ設ける場合には、充放電部間における電流の流入を防止するための第１ダイオード４７１及び第２ダイオード４７２を設けなくてよい。
【０１０２】
（ｄ）上記実施形態では、貫通孔２７Ｈの内径が軸線ＣＬ１に沿って一定となっているが、貫通孔２７Ｈの内径が軸線ＣＬ１に沿って若干変化する（例えば、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて内径が徐々に縮径又は拡径する）こととしてもよい。この場合、距離Ａとあるのは、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った軸孔４の開口と貫通孔２７Ｈの内周面との間の平均距離をいう。
【０１０３】
（ｅ）上記実施形態では、接地電極２７の後端側端面が絶縁碍子２の先端面に接触しているが、接地電極２７の後端側端面を絶縁碍子２の先端面から離間させることとしてもよい。尚、この場合には、接地電極２７及び絶縁碍子２間に対する火炎核の入り込みを防止するために、軸線ＣＬ１に沿った、絶縁碍子２の先端面から貫通孔２７Ｈの内周面後端までの距離を０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【０１０４】
（ｆ）上記実施形態では、各点火プラグ１ごとに電流投入部４１が設けられているが、各点火プラグ１ごとに電流投入部４１を設けることなく、電流投入部４１からの電流をディストリビュータを介して各点火プラグ１に投入してもよい。
【０１０５】
（ｇ）上記実施形態では、点火プラグ１の外部に抵抗５１が設けられているが、点火プラグ１の内部に抵抗５１に相当する抵抗を設けることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…点火プラグ（プラズマジェット点火プラグ）、２…絶縁碍子（絶縁体）、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、２７…接地電極、２７Ｈ…貫通孔、２８…キャビティ部、２９…間隙、４１…電流投入部、４５…点火コイル、１０１…点火システム、ＣＬ１…軸線、ＥＮ…内燃機関。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、自身の先端面が前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向後端側に位置するようにして前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具の先端部に固定され前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に配置される接地電極と、前記軸孔の内周面及び前記中心電極の先端面により形成されるキャビティ部とを備え、前記中心電極及び前記接地電極間に間隙が形成されたプラズマジェット点火プラグと、
前記プラズマジェット点火プラグに接続される１つの点火コイルを備え、前記間隙に対して電流を投入する電流投入部と
を有する点火システムであって、
前記接地電極は、前記キャビティ部と外部とを連通する貫通孔を有するとともに、前記貫通孔の内周面は、前記軸孔の開口よりも外周側に位置しており、
前記プラズマジェット点火プラグに電流が投入される経路は１つであり、前記プラズマジェット点火プラグには、前記点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入され、
前記電流投入部は、前記プラズマジェット点火プラグの取付けられた内燃機関における１回の燃焼行程において、前記間隙に対し、複数回の電流を投入することを特徴とする点火システム。
【請求項２】
前記軸線と直交する方向に沿った、前記軸孔の開口と前記貫通孔の内周面との間の距離が０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とされ、
前記軸孔の開口における内径が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１に記載の点火システム。
【請求項３】
前記軸線に沿った、前記絶縁体の先端面から前記貫通孔の内周面先端までの距離が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の点火システム。
【請求項４】
前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を遮断した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火システム。
【請求項５】
前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火システム。
【請求項６】
前記電流投入部は、前記間隙への電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において２回以上行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火システム。
【請求項７】
前記電流投入部は、火炎核を生成するための前記間隙に対する電流投入から５００μｓ以内に、前記火炎核に噴出力を与えるための前記間隙に対する電流投入を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の点火システム。
【請求項１】
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、自身の先端面が前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向後端側に位置するようにして前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具の先端部に固定され前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に配置される接地電極と、前記軸孔の内周面及び前記中心電極の先端面により形成されるキャビティ部とを備え、前記中心電極及び前記接地電極間に間隙が形成されたプラズマジェット点火プラグと、
前記プラズマジェット点火プラグに接続される１つの点火コイルを備え、前記間隙に対して電流を投入する電流投入部と
を有する点火システムであって、
前記接地電極は、前記キャビティ部と外部とを連通する貫通孔を有するとともに、前記貫通孔の内周面は、前記軸孔の開口よりも外周側に位置しており、
前記プラズマジェット点火プラグに電流が投入される経路は１つであり、前記プラズマジェット点火プラグには、前記点火コイルからの出力電流に基づく電流のみが投入され、
前記電流投入部は、前記プラズマジェット点火プラグの取付けられた内燃機関における１回の燃焼行程において、前記間隙に対し、複数回の電流を投入することを特徴とする点火システム。
【請求項２】
前記軸線と直交する方向に沿った、前記軸孔の開口と前記貫通孔の内周面との間の距離が０．２５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下とされ、
前記軸孔の開口における内径が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１に記載の点火システム。
【請求項３】
前記軸線に沿った、前記絶縁体の先端面から前記貫通孔の内周面先端までの距離が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の点火システム。
【請求項４】
前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を遮断した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火システム。
【請求項５】
前記電流投入部は、電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火システム。
【請求項６】
前記電流投入部は、前記間隙への電流の投入に伴い発生した前記間隙における放電を維持した上で前記間隙に次の電流を投入することを、１回の燃焼行程において２回以上行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火システム。
【請求項７】
前記電流投入部は、火炎核を生成するための前記間隙に対する電流投入から５００μｓ以内に、前記火炎核に噴出力を与えるための前記間隙に対する電流投入を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の点火システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−１０１７９２（Ｐ２０１３−１０１７９２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４０９３（Ｐ２０１１−２４４０９３）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]