JP2012127286A - High-frequency plasma ignition device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、難着火性の燃焼機関に装着され該燃焼機関の点火を行う高周波プラズマ点火装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency plasma ignition device that is mounted on a hardly ignitable combustion engine and ignites the combustion engine.
自動車エンジン等の内燃機関において燃焼排気中に含まれる環境負荷物質の低減や更なる燃費の向上のため、燃料の希薄化、高過給気化等が図られている。
一般に、希薄燃焼機関や、高過給気混合燃焼機関は難着火性であるため、より着火性に優れた点火装置が望まれている。
In an internal combustion engine such as an automobile engine, in order to reduce environmental load substances contained in combustion exhaust and to further improve fuel efficiency, fuel dilution, high supercharging, etc. are being attempted.
In general, a lean combustion engine and a high supercharged air-fuel mixture combustion engine are difficult to ignite, and therefore an ignition device with better ignitability is desired.
特に、燃料噴霧と空気との混合気の混合比が理論空燃比に近い可燃層を点火プラグの近傍にのみ配置して、混合気の更なる希薄化を図ろうとする、いわゆるスプレーガイド式エンジンにおいて、従来の点火プラグの比較的小さな火花放電では可燃層が必ずしもプラグの放電位置に配置できるとは限らず着火が困難となったり、比較的大きな接地電極が火炎核の近くに存在するので、消炎効果が大きく、燃焼速度が遅くなったりする虞がある。
また、燃焼排気の清浄化や、低燃費化を図るべく、内燃機関の吸排気バルブの大型化が進み、点火装置の更なる小径化が期待されている。
In particular, in a so-called spray guide type engine in which a combustible layer in which the mixture ratio of fuel spray and air is close to the stoichiometric air-fuel ratio is arranged only in the vicinity of the spark plug to further dilute the mixture. However, with a relatively small spark discharge of a conventional spark plug, the combustible layer is not always located at the discharge position of the plug, and it is difficult to ignite, or a relatively large ground electrode exists near the flame core, There is a possibility that the effect is great and the combustion speed becomes slow.
Further, in order to purify combustion exhaust gas and reduce fuel consumption, the intake and exhaust valves of the internal combustion engine have been increased in size, and further reduction in the diameter of the ignition device is expected.
特許文献1には、内燃機関のシリンダ内壁に同軸回路構造の駆動共振器に接続したマイクロ波アンテナから高周波放電を発生することにより点火を行う点火装置が開示されている。
特許文献2には、主燃焼室に隣接して、主燃焼室よりも容積の小さい副燃焼室を区画する隔壁に、主燃焼室と副燃焼室とを連通する噴孔を設けて、副燃焼室内に点火栓と、電界強度手段として、副燃焼室内に望むマイクロ波発振用アンテナを有するマイクロ波発振装置とによって点火栓の放電中に副燃焼室内の電界強度を高めること特徴とする内燃機関の燃焼制御装置が開示されている。
さらに、特許文献3には、熱機関において燃焼等の反応が行われる反応領域に対して放電と電磁波のエネルギとを併用して燃焼反応を開始させるプラズマ発生装置であって、放電のためのエネルギと電磁波発生装置からの電磁波エネルギとを混合する混合手段と、該混合手段からの出力が供給され、この出力を反応領域に導入するプラグとを備え、混合手段からプラグに供給される出力が電磁波のエネルギと放電のためのエネルギとが同じ伝送線に重畳されて供給されることを特徴とするプラズマ発生装置が開示されている。
さらに、非特許文献1には、構成した同軸共振体構造の点火プラグに高周波を印加して、中心導体の先端にプラズマを発生して内燃機関の点火を行う点火栓が開示されている。
In
Further,
Furthermore, Non-Patent
ところが特許文献1にあるようにシリンダ内壁に長軸状のマイクロ波アンテナを長く突き出した構造では、マイクロ波によって励起された原子又は分子が燃焼室内に拡散し、高周波の発振のみによって点火を起こすためには必要とするエネルギが膨大となる虞があり、また、燃焼室内に飛び出したアンテナに接触しない位置にピストンの上死点が限られるので、充分に燃焼室内の気体を圧縮することができず、却って燃費の悪化を招くことになる虞もある。
また、特許文献2にあるように、点火栓とマイクロ波発振用アンテナとを副燃焼室に望むように並べて配設し、点火コイルから供給された放電エネルギとマイクロ波発振装置から発振されたマイクロ波とをそれぞれ別系統の伝送線を介して供給したのでは、放電経路とマイクロ波伝送経路との絶縁を確保する必要があるので、点火栓とマイクロ波発振用アンテナとが並べて配設された副燃焼室の径は必然的に大きくなり、装置の大型化が避けられず、近年の点火プラグ小型化の要求に対応するのが困難となる虞がある。
一方、このような問題に対して、放電エネルギとマイクロ波とを共通の伝送経路を介して重畳的に供給したとしても、特許文献3にあるように、通常の火花放電に用いられる点火プラグと同様の形状をした点火プラグを用いたのでは、中心電極を高周波が流れる際に、絶縁体の頭部から外部に高周波が発散されてしまう虞がある。
また、非特許文献1にあるような共振構造体を用いた場合、中心導体や外側導体の表面にデポジットが堆積すると、高周波の伝送効率が低下し着火に至らない虞がある。また、高圧縮状態の燃焼室内は、絶縁耐圧が高くなっており、高周波の入力のみによってプラズマを発生させようとすると必要とするエネルギが膨大となる虞もある。
However, as described in
Further, as disclosed in
On the other hand, for such a problem, even if discharge energy and microwaves are supplied in a superimposed manner via a common transmission path, as disclosed in
Further, when a resonant structure as described in
そこで、本願発明は、かかる実情に鑑み、高周波の供給と高電圧の印加とによって内燃機関の点火を行う高周波プラズマ点火装置において、エネルギを効率良く利用すると共に、点火部の小型化要求に対応可能な高周波プラズマ点火装置の提供を目的とするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention can efficiently use energy and meet the demand for downsizing of the ignition unit in a high-frequency plasma ignition device that ignites an internal combustion engine by supplying a high frequency and applying a high voltage. An object of the present invention is to provide a high-frequency plasma ignition device.
第1の発明では、少なくとも、絶縁体を介して中心電極と接地電極とを配設しハウジングによって内燃機関の燃焼室内に先端が臨むように固定した点火プラグと、該点火プラグに高周波の発振と高電圧の印加とを行う高エネルギ電源と、上記内燃機関の運転状況に応じて高エネルギ電源に高周波発振信号と点火信号とを発信して高周波の発振と高電圧の印加とを制御する電子制御装置とを具備し、高周波の入力と高電圧の印加とによって、高エネルギのプラズマを発生させて内燃機関の燃焼室内に導入された混合気の点火を行う高周波プラズマ点火装置であって、
上記高エネルギ電源が、高周波を発振する高周波発振回路と、高電圧を発生する高電圧発生回路と、少なくともコンデンサを介して高周波発振回路と高電圧発生回路とを結合することにより高周波発振回路から発振された高周波の高電圧発生回路への侵入を遮断しつつ高電圧発生回路から印加された高電圧の高周波発振回路への侵入を遮断する高周波・高電圧混成回路とを具備し、
中心導体と誘電層と外側導体とを同軸に配設した同軸ケーブルを介して上記高エネルギ電源と上記点火プラグとを接続し、
上記点火プラグが、上記同軸ケーブルの中心導体と上記中心電極とを接続すると共に、上記外側導体と上記中心電極との絶縁を図りつつ上記外側導体と上記ハウジングとを接地状態とする同軸ケーブル結合部と、
上記絶縁体の少なくとも一部を内側絶縁体と外側絶縁体とからなる二重筒構造として内側絶縁体と外側絶縁体との境界にハウジングと接地状態とした接地外側導体を設けて、上記中心電極と上記接地外側導体及び上記ハウジングとの絶縁を図りつつ同軸ケーブルとインピーダンス整合を図ったプラグ内同軸構造部と、
上記外側絶縁体に延設した略筒状の絶縁体下半部によって上記ハウジング及び上記接地外側導体との絶縁を図りつつ絶縁体下半部の内側に保持した長軸状の中心導体アンテナ部と該中心導体アンテナ部の基端に結合した略円板状の中心導体基底部と該中心導体基底部の外周縁に延設した略筒状で上記高周波の波長の1/4又はその奇数倍の長さの非接地外側導体とによって同軸共振体とすると共に、上記中心電極と上記中心導体アンテナ部とを上記中心導体基底部から所定の高さだけ浮き上がらせた位置に設けた高エネルギ入力部で結合し、上記接地電極を上記中心導体アンテナ部の先端に所定の放電間隙を設けて対向せしめた同軸点火部とからなることを特徴とする(請求項1)。
In the first invention, at least a center electrode and a ground electrode are disposed via an insulator and fixed by a housing so that the tip faces the combustion chamber of the internal combustion engine; A high energy power source that applies a high voltage, and an electronic control that controls the high frequency oscillation and the application of a high voltage by transmitting a high frequency oscillation signal and an ignition signal to the high energy power source according to the operating state of the internal combustion engine. A high-frequency plasma ignition device that ignites an air-fuel mixture introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine by generating a high-energy plasma by applying a high-frequency input and applying a high voltage,
The high energy power source oscillates from a high frequency oscillation circuit by coupling a high frequency oscillation circuit that oscillates a high frequency, a high voltage generation circuit that generates a high voltage, and the high frequency oscillation circuit and the high voltage generation circuit through at least a capacitor. A high-frequency / high-voltage hybrid circuit that blocks intrusion into the high-frequency high-frequency oscillation circuit applied from the high-voltage generation circuit while blocking intrusion into the high-frequency high-voltage generation circuit,
The high energy power source and the spark plug are connected via a coaxial cable in which a central conductor, a dielectric layer, and an outer conductor are coaxially arranged,
A coaxial cable coupling portion that connects the center conductor of the coaxial cable and the center electrode, and that grounds the outer conductor and the housing while insulating the outer conductor and the center electrode. When,
The center electrode is provided with a grounded outer conductor that is in a grounded state with a housing at a boundary between the inner insulator and the outer insulator as a double cylinder structure in which at least a part of the insulator is composed of an inner insulator and an outer insulator. And a coaxial structure part in the plug in which impedance matching with the coaxial cable is achieved while achieving insulation between the ground outer conductor and the housing,
A long-axis central conductor antenna portion that is held inside the lower half of the insulator while being insulated from the housing and the grounded outer conductor by a substantially cylindrical lower half of the insulator extending to the outer insulator; A substantially disc-shaped center conductor base portion coupled to the base end of the center conductor antenna portion, and a substantially cylindrical shape extending to the outer peripheral edge of the center conductor base portion, which is 1/4 of the wavelength of the high frequency or an odd multiple thereof. A non-grounded outer conductor having a length is used as a coaxial resonator, and the center electrode and the center conductor antenna section are provided at a position where the center conductor and the center conductor antenna are lifted by a predetermined height from the center conductor base section. And a coaxial ignition portion in which the ground electrode is opposed to the center conductor antenna portion with a predetermined discharge gap provided therebetween (claim 1).
第1の発明によれば、上記中心導体と上記中心導体基底部で結合された上記非接地外側導体とが、接地されておらず、電気的に浮き上がった状態となっており、上記接地電極、上記ハウジング、上記接地外側導体との絶縁が確保されているので、一の同軸ケーブルを用いて高周波と高電圧とを重畳的に入力させたときに、上記中心導体アンテナ部と上記非接地外側導体とによって高周波を共振させ、上記中心導体アンテナ部の先端に電界強度の高い領域を形成、その周辺の気体を高エネルギ状態に励起させ、さらに高電圧を印加したときに、上記中心導体アンテナ部の先端と接地電極との間で放電させ、比較的低い投入エネルギで、効率良く高エネルギ状態の熱プラズマを発生させて内燃機関の点火を行うようにすることができる。
一方、本発明によらず、通常の火花点火を行う点火プラグと同様の形状の点火プラグを用いたのでは、高周波の発振と高電圧の印加とを重畳的に行っても、中心電極を覆う絶縁体の頭部がハウジングから露出しているために、高周波が漏れてしまう。
また、本発明によらず、従来の中心導体と外側導体とが接地された状態で同軸共振体を構成した場合、中心導体に高電圧を印加することは不可能となり、高周波の入力系統とは別系統で高電圧を印加せざるを得ず、本発明のように、一の同軸ケーブルを介して高周波と高電圧とを重畳的に入力することはできない。
さらに、本発明によれば、上記同軸ケーブル結合部から、上記プラグ内同軸部を経て、上記同軸構造点火部に至るまで、中心導体、中心電極、中心導体アンテナ部の外径と、外側導体、接地外側導体、非接地外側導体の内径とを上記誘電層、上記内側絶縁体、上記絶縁体下半部の比誘電率に応じて所定の内外径比に設定すれば、容易に特性インピーダンスの整合を図ることができ、高周波の損失を少なくして点火エネルギとして用いることができる。
また、本発明では、上記プラグ内同軸部の絶縁体を二重筒構造としているので、同軸ケーブルを介して高電圧が上記中心電極に印加されたときに、上記中心電極と上記ハウジング及び上記接地外側導体との間の絶縁が確保されリーク放電が起こり難くなっている。
さらに、上記電子制御装置は、高電圧の印加に先立って高周波を発振させるので上記中心電極アンテナ部と上記接地電極との間で放電するのに必要な放電電圧を低くすることができ、点火プラグの耐久性の向上を図ることもできる。
一方、本発明によらず、高電圧を高周波の発振に先立って印加したのでは、放電を発生させるのに必要な放電電圧を下げることができない。
また、従来なされているように、一旦、放電が起こった後に、高周波を発振しても強電界を発生させることはできず、放電経路に沿って電流となって流れるため、高エネルギのプラズマを発生させるためには、必要とする電流量が大きくなってしまう虞もある。
According to the first invention, the center conductor and the non-grounded outer conductor coupled at the center conductor base are not grounded and are in an electrically floating state, the ground electrode, Since insulation between the housing and the grounded outer conductor is ensured, when the high frequency and the high voltage are input in a superimposed manner using a single coaxial cable, the central conductor antenna portion and the non-grounded outer conductor The high frequency is resonated to form a region with high electric field strength at the tip of the central conductor antenna portion, the surrounding gas is excited to a high energy state, and when a high voltage is applied, the central conductor antenna portion The internal combustion engine can be ignited by discharging between the tip and the ground electrode and efficiently generating high-energy thermal plasma with relatively low input energy.
On the other hand, the spark plug having the same shape as that of a spark plug that performs normal spark ignition is used in accordance with the present invention, so that the center electrode is covered even when high-frequency oscillation and high voltage are applied in a superimposed manner. High frequency leaks because the head of the insulator is exposed from the housing.
In addition, when the coaxial resonator is configured with the conventional center conductor and the outer conductor grounded regardless of the present invention, it is impossible to apply a high voltage to the center conductor. A high voltage must be applied by another system, and high frequency and high voltage cannot be input in a superimposed manner via one coaxial cable as in the present invention.
Furthermore, according to the present invention, from the coaxial cable coupling part, through the coaxial part in the plug to the coaxial structure ignition part, the outer diameter of the central conductor, the central electrode, the central conductor antenna part, the outer conductor, Matching the characteristic impedance is easy if the inner diameter of the grounded outer conductor and the ungrounded outer conductor are set to a predetermined inner / outer diameter ratio according to the relative dielectric constant of the dielectric layer, the inner insulator, and the lower half of the insulator. It is possible to reduce the loss of high frequency and use it as ignition energy.
In the present invention, since the insulator of the coaxial part in the plug has a double cylinder structure, when a high voltage is applied to the center electrode via a coaxial cable, the center electrode, the housing, and the ground Insulation with the outer conductor is ensured, and leak discharge hardly occurs.
Further, since the electronic control device oscillates a high frequency prior to the application of a high voltage, the discharge voltage necessary for discharging between the center electrode antenna portion and the ground electrode can be lowered, and the ignition plug It is also possible to improve the durability.
On the other hand, regardless of the present invention, if a high voltage is applied prior to high-frequency oscillation, the discharge voltage required to generate discharge cannot be reduced.
Also, as has been done in the past, once a discharge has occurred, a strong electric field cannot be generated even if high frequency is oscillated, and it flows as a current along the discharge path. In order to generate it, the amount of current required may increase.
第2の発明では、上記高エネルギ入力部として、上記中心電極の先端を先端先細りに尖らせ、上記中心導体基底部に略すり鉢状に窪んだ凹陥部を設け、上記中心電極の先端を該凹陥部に当接せしめる(請求項2)。 In the second invention, as the high energy input portion, the tip of the center electrode is sharpened at the tip, and a concave portion recessed in a substantially mortar shape is provided in the base portion of the center conductor, and the tip of the center electrode is formed into the recess. (2).
第2の発明によれば、上述の効果に加え、上記高エネルギ入力部を確実に上記中心導体アンテナ部の上記中心導体基底部よりも浮き上がった特定の位置に形成することができ、上記高エネルギ電源から高周波が入力されたときに高周波の定在波を安定的に発生させ、上記中心導体アンテナ部の先端に電界強度高い領域を安定的に形成させることができる。 According to the second invention, in addition to the above-described effects, the high energy input portion can be reliably formed at a specific position raised above the center conductor base portion of the center conductor antenna portion. When a high frequency is input from the power source, a high frequency standing wave can be stably generated, and a region having a high electric field strength can be stably formed at the tip of the central conductor antenna portion.
第3の発明では、上記絶縁体下半部の内側に区画した共振空洞部の内周壁表面に膜状の金属層を形成して上記非接地外側導体とする(請求項3)。 According to a third aspect of the present invention, a film-like metal layer is formed on the inner peripheral wall surface of the resonant cavity defined inside the lower half of the insulator to form the non-grounded outer conductor.
第3の発明によれば、上述の効果に加え、上記非接地外側導体を上記絶縁体下半部内に係止するための手段を講じる必要がないので構造の簡素化を図ることができ、また、上記非接地外側導体の厚みを極めて薄くできるので、点火プラグのさらなる小型化を図ることもできる。 According to the third invention, in addition to the above-described effects, it is not necessary to provide a means for locking the non-grounded outer conductor in the lower half of the insulator, so that the structure can be simplified. Since the thickness of the non-grounded outer conductor can be extremely reduced, the spark plug can be further reduced in size.
第4の発明では、上記共振空洞部内を共振空洞内誘電層によって充填する(請求項4)。 In the fourth invention, the inside of the resonant cavity is filled with a dielectric layer in the resonant cavity.
第4の発明によれば、上述の効果に加え、上記中心導体アンテナ部の側面、上記中心導体基底部、上記非接地外側導体の表面が上記共振空洞内誘電層によって覆われるので、燃焼室内でくすぶりが生じても、未燃燃料や煤等のデポジットが上記中心導体アンテナ部の側面、上記中心導体基底部、上記非接地外側導体に堆積せず、高周波RFの伝播効率の悪化を招く虞がない。 According to the fourth invention, in addition to the above-described effects, the side surface of the central conductor antenna portion, the central conductor base portion, and the surface of the non-grounded outer conductor are covered with the dielectric layer in the resonant cavity. Even if smoldering occurs, deposits such as unburned fuel and soot are not deposited on the side surface of the central conductor antenna part, the central conductor base part, and the non-grounded outer conductor, and there is a possibility that the propagation efficiency of high-frequency RF may be deteriorated Absent.
第5の発明では、上記共振空洞部内を、先端側が開放する開口部を設けた略筒状の共振空洞内誘電層によって充填すると共に、該共振空洞内誘電層の長さを上記中心導体アンテナ部の先端よりも長く形成し、さらに、上記接地電極として上記共振空洞内誘導層の下端面を覆いつつ、上記開口部に連通する接地電極開口部を有する略円環状に形成して、上記中心導体アンテナ部の下端面と上記共振空洞内誘電層の内周壁と上記接地電極開口部の内周壁とによって放電空間を区画する(請求項5)。 In a fifth aspect of the invention, the inside of the resonant cavity is filled with a substantially cylindrical resonant cavity dielectric layer provided with an opening that opens at the front end side, and the length of the resonant cavity dielectric layer is set to the center conductor antenna part. The center conductor is formed in a substantially annular shape having a ground electrode opening that communicates with the opening while covering the lower end surface of the induction layer in the resonant cavity as the ground electrode. A discharge space is defined by the lower end surface of the antenna portion, the inner peripheral wall of the resonant cavity dielectric layer, and the inner peripheral wall of the ground electrode opening.
第5の発明によれば、上述の効果に加え、高周波の入力と高電圧の印加により上記中心導体アンテナ部の先端に形成されたプラズマは、限られた容積を有する上記放電空間内の圧力を上昇させ、上記放電空間から略球状のプラズマ火炎となって燃焼室内に噴射されることになり、プラズマ火炎の燃焼室内を移動する貫徹力が増すので着火性の向上を図ることができる。また、上記放電空間の内部で混合気の火炎成長が行われるので、高圧縮燃焼機関、高過給燃焼機関等の焼室内に強い気流が発生しているような場合であっても、プラズマ火炎が吹き消されることなくより確実な点火を実現できる。 According to the fifth invention, in addition to the above-described effects, the plasma formed at the tip of the central conductor antenna portion by high-frequency input and high-voltage application can reduce the pressure in the discharge space having a limited volume. As a result, the plasma space becomes a substantially spherical plasma flame and is injected into the combustion chamber, and the penetration force of the plasma flame moving through the combustion chamber increases, so that the ignitability can be improved. Further, since the flame growth of the air-fuel mixture is performed inside the discharge space, even if a strong air flow is generated in the combustion chamber of a high compression combustion engine, a highly supercharged combustion engine, etc., the plasma flame A more reliable ignition can be realized without blowing out.
図1、図2、図3を参照して本発明の第1の実施形態における高周波プラズマ点火装置4の概要について説明する。なお、以下の説明において、点火プラグ1の燃焼室に露出する側を先端側と称し、高エネルギ電源2に接続される側を基端側と称す。
図1は、本発明の高周波プラズマ点火装置4の概要を示す縦断面図であり、図2は、高周波入力接続部の詳細を示す要部拡大図、図3(a)は、高エネルギ電源の等価回路図、(b)は、高エネルギ電源の制御方法の一例を示すタイムチャート図である。
図1に示すように、本発明の高周波プラズマ点火装置4は、点火プラグ1と、高エネルギ電源2と、エンジン電子制御装置(ECU)3とによって構成されている。
本発明の高周波プラズマ点火装置4は、図略の内燃機関の燃焼室に先端部分が臨むように装着した点火プラグ1に高周波発振回路20から発振する高周波RFと高電圧発生回路21で発生する高電圧HVとを重畳的に入力可能する高周波・高電圧混成回路22を設けた高エネルギ電源2から高周波RFと高電圧HVとを一の同軸ケーブルを介して入力可能とする同軸ケーブル結合部10を設け、さらに、高周波RFを入力したときに、点火プラグ1からの高周波RFの漏れによる損失を抑制しつつ、高電圧HVのリークを抑制を図るべくプラグ内を同軸構造とするプラグ内同軸構造部11を設け、さらに、入力された高周波RFを共振させ、プラグの先端に電界強度を高めた領域を形成して、その周囲の気体を高エネルギ状態に励起して放電し易い状態とし、これに高電圧HVを重畳的に印加することにより、点火プラグの先端で放電させ、比較的低い投入エネルギで、効率良く高エネルギ状態の熱プラズマを発生させて内燃機関の燃焼室内に導入された混合気の点火を行うようにする同軸点火部12を設けたことを特徴とするものである。
An outline of the high-frequency
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an outline of a high-frequency
As shown in FIG. 1, the high-frequency
The high-frequency
点火プラグ1は、同軸ケーブル結合部10とプラグ内同軸部11と同軸構造点火部12とによって構成されている。
同軸ケーブル結合部10は、中心に配設された導電率の高い銅等の金属材料からなる中心導線100と、その外周を覆うように配設されたフッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン等の可撓性絶縁材料からなる誘導層101と、さらにその外周を覆うように配設された金属網組線や金属箔等からなる外側導体102と、さらにその外周を覆うように配設されたポリビニル、フッ素樹脂、シリコン樹脂等の可撓性絶縁材料からなる絶縁保護層103とからなる同軸ケーブル構造となっており、略筒状に形成され金属材料からなるコネクタ部106の基端側に設けられた加締め部103によって外側導体102の端末部が加締め固定されると共に外側導体102が接地状態となり、コネクタ部106の先端側外周に設けられたコネクタネジ部107によって点火プラグ1の基端側に螺結されている。
さらに、中心導線100の端末部には、金属材料からなり、略筒状に形成されたターミナル部105が嵌着され、プラグ内同軸部11の中心に配設された中心電極110の基端を弾性的に把持し、中心導線100と中心電極110とが電気的に接続された状態となっている。
The
The coaxial
Further, a
同軸ケーブル結合部10は、中心導体100の周囲は、外側導体102によって覆われ、さらに、ターミナル部105の周囲は、コネクタ部106によって覆われた同軸構造となっているので、高エネルギ電源2から入力された高周波RFの外部への漏洩を防止して中心電極110に伝達すると共に高電圧HVを中心電極110に伝達することができる。
なお、本図には、外側導体102を一層のみ設けた例を示したが、外側導体102は、漏洩防止特性を向上させるために、網組導線を二重にしたり、網組導線をさらに金属箔で覆ったりした多層構造としても良い。
また、中心導線100の導電性を向上すべく、銅線の表面に銀等の高導電性の金属膜を形成したものを用いても良い。
加えて、中心導体100に高電圧HVを印加したときに、外側導体102との間で絶縁破壊されリーク放電が起こらないよう、充分な絶縁耐圧を有する誘電層101の厚みを設定する必要があるが、本発明においては、高電圧HVの印加に先んじて、高周波RFの入力により、予め放電し易い状態とした上で高電圧HVの印加を行うので、中心導体100と外側導体102との間でリーク放電は起こり難くなっている。
さらに、中心導体100と外側導体102との内外径比を一定とし、インピーダンス整合を図っている。
例えば、本実施形態において、中心導体100は、半径0.7mm、誘電層101をフッ素樹脂で形成した場合、比誘電率εrが2.1、絶縁耐圧が20kV/mmとして、誘電層101は、肉厚3.0mm、比誘電率2.1、絶縁耐圧60kV、外側導体102は、半径1.85mmに設定され、同軸ケーブル結合部10の特性インピーダンスZ10は、50Ωとなり、同軸ケーブル結合部10の絶縁耐圧は、20kV以上となる。
The coaxial
This figure shows an example in which only one
In addition, in order to improve the conductivity of the
In addition, it is necessary to set the thickness of the
Furthermore, the inner / outer diameter ratio between the
For example, in the present embodiment, when the
プラグ内同軸部11は、中心に配設され長軸状に伸びる中心電極110と、その外側を覆うように配設された略筒状の中心電極ステム112と、さらにその外側を覆うように配設された絶縁体の一部を略筒状の内側絶縁体113とその外側を覆う得略筒状の外側絶縁体115とからなる二重筒構造とし、内側絶縁体113と外側絶縁体115との境界に略筒状の接地外側導体114を設け、外側絶縁体115のさらに外側を覆うように配設されたハウジング116とによって構成された同軸構造となっている。
また、外側絶縁体115の先端側に連なって外側絶縁体115の外径よりも径大となる絶縁体大径部118が形成され、ハウジング116によって加締め固定されている。
さらに、絶縁体大径部118の先端側に連なって、絶縁体大径部118よりも径小となり、略筒状の絶縁体下半部126が形成されている。
The in-plug
In addition, an insulator large-
Further, the
ハウジング116の基端側には、コネクタ固定部117が設けられ、上述の同軸ケーブル結合部10のコネクタネジ部107が気密に螺結され、中心電極110の基端側には、ターミナル部105が嵌着されている。
中心電極100は、には、中心電極ネジ部111が設けられ、中心電極ステム112にねじ込み固定されている。
中心電極ステム112は、Fe、Ni、Cu等の導電率の高い金属材料によって略筒状に形成され、内側絶縁体113に固定されている。
内側絶縁体113は、アルミナ等の耐熱性絶縁材料によって略筒状に形成されている。
接地外側導体114は、Ni、Ag、Pt等の金属材料を略筒状に形成された金属筒、又は、内側絶縁体113の外周表面にメッキ、蒸着等により形成した金属膜によって構成されている。
接地外側導体114は、コネクタ部106を介して外側導体102及びハウジング116と接続され接地状態となっている。
中心電極110及び中心電極ステム112と内側絶縁体113を介して接地外側導体113とによって同軸構造が形成され、その特性インピーダンスZ11と、同軸ケーブル結合部10の特性インピーダンスZ10とが整合し、かつ、高電圧HVを中心電極110に印加したときに、中心電極110と接地外側導体113との間で絶縁リークが起こらないよう、中心電極ステム112の外径と内側絶縁体113の外径とが設定されている。
具体的には、内側絶縁体113を構成するアルミナの比誘電率εrが9.4(1MHz)で、絶縁耐圧が15kV/mmである場合、中心電極ステム112の外径を1.6mm、接地外側導体113の内径を18mmとすることによって、特性インピーダンスZ11は、50Ωとなり、絶縁耐圧は、20kV以上とすることができる。
A
The
The
The
The grounding
The grounded
Through the
Specifically, when the relative dielectric constant εr of the alumina constituting the
同軸構造点火部12は、絶縁体下半部126内の中心に保持され略長軸状に伸びる中心導体アンテナ部123と、中心導体アンテナ部123に接続して略円板状に形成された中心導体非接地基底部122と、中心導体非接地基底部122の外周縁に連なって略筒状に形成された非接地外側導体125と、絶縁体下半部126の内側に区画した同軸空洞部124とによって同軸共振体を構成し、さらにその外周が筒状のハウジング116の下半部127で覆われ、その外周に設けたハウジングネジ部128によって図略の内燃機関の燃焼室に固定され、さらに、ハウジング下半部127に連なって、中心導体アンテナ部123の先端に向かって略L字型に伸びる接地電極129が形成され、接地電極129の先端には、中心導体123の先端との間に所定の放電間隙SPGを隔てて対向する接地電極放電部130が形成されている。
中心導体アンテナ部123は、Ni等の耐熱性の高い導電性材料を用いて略長軸状に形成され、非接地外側相対124よりも僅かに(ΔL、例えば1mm〜2mmの範囲)先端側に突き出している。
本実施形態においては、中心導体非接地基底部122は、中心導体アンテナ部123の基端側に連なって、外径方向に向かって略円板状に形成されている。
さらに、中心導体非接地基底部122の外周縁に延設して略筒状に形成した非接地外側導体124が形成され、中心導体非接地基底部122の基端側表面の中心には、先端側に向かって略すり鉢状に窪んだ中心導体凹陥部121設けられており、先端先細りに形成された中心電極110の先端と高エネルギ入力部120において密着し導通状態となっている。
非接地外側導体124の長さLは、入力される高周波RFの波長の1/4又はその奇数倍の長さに形成されている。
The coaxial
The center
In the present embodiment, the center conductor
Furthermore, a non-grounded
The length L of the non-grounded
より詳しくは、図2に示すように、中心電極110の先端側は先端先細りとなるように略円錐状に形成されており、中心電極ネジ部111をネジ締めしたときに、中心導体非接地基底部122に設けられた、略すり鉢状の中心導体凹陥部121に当接し、密着状態となり、中心電極110と中心導体アンテナ部123とが接続され高周波RFを入力する高エネルギ入力部120が、中心導体非接地基底部122よりも所定の入力高さΔL(1mm〜2mmまでの範囲)だけ、中心導体アンテナ部123の先端側に向かって浮き上がった状態となる。
中心導体凹陥部121のテーパ角は、中心電極119の先端部のテーパ角よりも大きく形成されており、中心導体アンテナ部123の所定の高エネルギ入力部120に高周波RFと高電圧HVとを入力することができる。
More specifically, as shown in FIG. 2, the distal end side of the
The taper angle of the
また、本発明において、中心導体アンテナ部123、中心導体基底部122、非接地外側導体123は、電気的に接地されておらず、浮いた状態となっている。
また、接地外側導体114の先端と中心導体基底部122との絶縁を確保すべく所定の絶縁確保部119が設けられ、高エネルギ入力部120に高電圧HVが印加されたときに、接地外側導体114と中心導体基底部122との間でリーク放電が起こり難くなっている。
さらに、同軸構造点火部12の特性インピーダンスZ12は、プラグ内同軸部11の特性インピーダンスZ11、同軸ケーブル結合部10の特性インピーダンスZ10との整合を図るように、中心導体アンテナ部123の外径と非接地外側導体125の内径とを設定してある。
具体的には、中心導体アンテナ部123の外径は、φ3.5mm、非接地外側導体125の内径は、φ8.0mmに設定してある。
In the present invention, the center
A predetermined
Further, the characteristic impedance Z 12 of the
Specifically, the outer diameter of the center
高エネルギ電源2は、高周波を発振する高周波発振回路20と高電圧HVを発生する高電圧発生回路21と高周波RFと高電圧HVと混成する高周波・高電圧混成回路22とによって構成されている。
より具体的な高エネルギ電源2の例を、図3(a)に等価回路を示す。
高周波発振回路20は、高周波発生回路200と高周波発生回路200を駆動する駆動部201とによって構成され、バッテリ等の図略の直流電源から入力された直流電圧+Bを、ECU3から発信された高周波発振信号IRFにしたがって、開閉素子Q1、Q2、Q3、Q4を開閉して、直流電流を所定の周波数を有する高周波の交流信号に変換する。
なお、本実施形態においては、いわゆるフルブリッジ方式の高周波発生回路200を例として示したが、本発明において、高周波発生回路の具体的な回路を限定するものではなく、ハーフブリッジ方式でも、シングル方式でも、プッシュプル方式でも良い。
The high
An example of a more specific example of the high
The high-
In the present embodiment, the so-called full-bridge type high-
一方、高電圧発生回路21は、点火コイル210とイグナイタ211とによって構成されている。
イグナイタ211は、ECU3から発信された点火信号IGtにしたがって、IGBT等のスイッチング素子を開閉し、誘導起電力により、点火コイル210の一次側に供給されたバッテリ電圧を高い二次電圧に昇圧する。
高周波・高電圧混成回路22は、高周波発振回路20から発振された高周波を昇圧する高周波昇圧コイル220と、高周波RFの交流電流は伝達し、直流電流は遮断するコンデンサ221と、高電圧発生回路21から印加される高電圧HVの変化によって発生するノイズを吸収する雑音防止抵抗222とによって構成されている。
なお、高エネルギ電源2をシールドする等によって、雑音防止抵抗222を廃することもできる。また、高周波昇圧コイル220を高周波発振回路20に設けても良い。
On the other hand, the high
The
The high frequency / high
The
高周波・高電圧混成回路22は、高周波発振回路20から発振された高周波RFの高電圧発生回路21への侵入を遮断すると共に、高電圧発生回路21で発生した高電圧HVの高周波発生回路20への侵入を遮断しつつ、高周波RFと高電圧HVとを重畳的に点火プラグ1へ入力する。
このとき、内燃機関の運転状況に応じてECU3から発信される高周波発振信号IRFと点火信号IGtは、図3(b)に示すように、高電圧発生回路21からの高電圧HVの印加に先んじて、予め高周波発振回路20から、高周波RFを入力する。
高周波発振回路20から点火プラグ1に高周波RFが入力されると、同軸構造の同軸ケーブル結合部10、プラグ内同軸構造部11を介して外部に漏れることなく伝達された高周波が、中心導体アンテナ部123の所定の位置に設けられた高エネルギ入力部120に入力され、中心導体アンテナ部123と非接地外側導体125とによって区画された共振空洞部124ないに高周波RFの定在波を形成し、中心導体アンテナ部123の先端に強電界領域を形成し、その周囲の気体を高エネルギ状態に励起し、放電が起こり易い状態となる。
The high-frequency / high-
At this time, the high-frequency oscillation signal IRF and the ignition signal IGt transmitted from the
When a high frequency RF is input from the high
一方、ECU3から発信された点火信号にしたがって、高電圧発生回路21から高電圧HVが印加されると、高電圧のみを印加した場合よりも低い放電電圧で中心導体アンテナ部123の先端と接地電極放電部130との間でアーク放電が発生し、予め高周波RFによって励起された気体に放電が行われることによって中心導体アンテナ部123の先端に極めて高いエネルギ状態のプラズマが発生し、燃焼室内の混合気への点火が行われる。
さらに、高電圧発生回路21からの高電圧HVの印加後も引き続き高周波発生回路20から高周波RFの発振が継続されると、そのエネルギは、プラズマの火炎成長に利用され、内燃機関の確実な点火に導くことができる。
On the other hand, when the high voltage HV is applied from the high
Further, if high-frequency RF oscillation continues from the high-
図4を参照して、本発明の第2の実施形態における高周波プラズマ点火装置4aに用いられる点火プラグ1aの概要について説明する。
なお、本実施形態においても上述の高エネルギ電源2及びECU3を用いるため、高エネルギ電源2及びECU3については説明を省略し、点火プラグ1bについてのみ説明するが、上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付したので説明を省略し、相違点を中心に説明する。また、以下に述べる他の実施形態についても同様とする。
上記実施形態においては、同軸構造点火部12において、共振空洞部124を形成するに際し、Ni等の金属材料を用いて中心導体基底部122と、非接地外側導体125とを中心導体アンテナ部123と一体的に形成した例を示したが、本実施形態においては、本図に示すように、中心導体基底部122aを中心電極ステム110と略同径に形成し、内側絶縁体113の先端に係止させ、非接地基底部導体131及び非接地外側導体125aとして、共振空洞部124に対向する絶縁体下半部126の内周壁表面を覆うようにNiやAg等の導電性材料を用いて、メッキや蒸着等の方法により膜状の金属層によって形成してある。
このような構成とすることによって、上記実施形態と同様の効果に加え、非接地基底部導体131及び非接地外側導体125aを膜状にすることによって点火プラグ1aの体格をより小型化することも可能となる。
With reference to FIG. 4, the outline | summary of the ignition plug 1a used for the high frequency
In this embodiment, since the high
In the above embodiment, when the
By adopting such a configuration, in addition to the same effects as in the above embodiment, the size of the spark plug 1a can be further reduced by forming the
図5を参照して、本発明の第3の実施形態における高周波プラズマ点火装置4bに用いられるプラズマ点火プラグ1bの概要について説明する。
上記実施形態においては、共振空洞部124として、絶縁体下半部126内に空洞を設けたが、本実施形態においては、共振空洞内誘導層124bとして、空洞部に換えて内側にアルミナ等の耐熱性絶縁材料が充填されている。
このような構成であっても、高周波RFは、共振空洞内誘導層124bを透過し定在波を形成するので上記実施形態と同様の効果を発揮できる。
加えて、中心導体アンテナ部123の側面及び、非接地外側導体125、125a、非接地基底部導体131の表面が共振空洞内誘導層124bによって燃焼室から遮断されるの、内燃機関でくすぶりが生じても、未燃燃料やカーボンなどが堆積することがなく、高周波RFの伝播効率の悪化を招く虞がない。
本発明によらず、中心導体アンテナ部や外側導体が燃焼室に晒されていると、デポジットの堆積によって高周波RFの伝播効率の低下を招く虞がある。
With reference to FIG. 5, the outline | summary of the
In the above embodiment, a cavity is provided in the
Even in such a configuration, the high-frequency RF transmits the resonant-cavity inducing layer 124b and forms a standing wave, so that the same effect as in the above embodiment can be exhibited.
In addition, the side surface of the central
Regardless of the present invention, if the central conductor antenna portion and the outer conductor are exposed to the combustion chamber, the deposit efficiency may cause a reduction in the propagation efficiency of the high frequency RF.
図6を参照して、本発明の第4の実施形態におけるプラズマ点火装置4cに用いられるプラズマ点火プラグ1cの概要について説明する。上記実施形態においては、中心導体アンテナ部123の先端が、絶縁体下半部126よりも先端側に突き出し、接地電極129が中心導体アンテナ部123に向かって略L字形に伸びるように形成された構成を示したが、本実施形態においては、絶縁体下半部126cと共振空洞内誘導層124cとを中心導体アンテナ部123cの下端面よりも長くして、一端が開放する開口部を設けた略筒状に形成し、中心導体アンテナ部123cの先端が共振空洞内誘導層124cの先端よりも基端側に引き込んだ状態とし、共振空洞内誘導層124cの内側に放電空間132を区画すると共に、絶縁体下半部126cの先端及び共振空洞内誘導層124cの下端面を覆うように共振空洞内誘電層124cの開口部に連通する接地電極開口部を設けて接地電極129cを略円環状に形成した点が相違する。
このような構成とすることにより、高周波RFの入力と高電圧HVの印加により中心導体アンテナ部123cの先端に形成されたプラズマは、限られた容積を有する放電空間132内の圧力を上昇させ、放電空間132から略球状のプラズマ火炎となって燃焼室内に噴射されることになる。
また、放電空間132の内部で混合気の火炎成長が行われ、燃焼室内に強い気流が発生しているような場合であっても、プラズマ火炎が吹き消されることなくより確実な点火を実現できる。
さらに、本実施形態においても、共振空洞内誘導層124cによって中心導体アンテナ部123cの側面及び非接地外側導体125cの表面が燃焼室内に露出しないため、くすぶりの影響が抑制されている。
なお、本実施形態においては、中心導体アンテナ部123cの外径をφ1.3mm程度に縮径すると共に、放電空間132の長さを3mm程度とすることによってプラズマ火炎の噴射力を促進させている。
さらに、このような構成にするに当たって、中心導体アンテナ部123cの外径に応じて共振空間内誘電層124cの外径も縮径させ、非接地外側導体125cの外径を縮径させ、同軸構造点火部12cの特性インピーダンスZ12cの整合を図っている。
With reference to FIG. 6, the outline | summary of the
With such a configuration, the plasma formed at the tip of the central
In addition, even when a gas mixture is grown in the discharge space 132 and a strong air flow is generated in the combustion chamber, more reliable ignition can be realized without blowing off the plasma flame. .
Further, in this embodiment, the side surface of the central
In the present embodiment, the outer diameter of the central
Further, in such a configuration, the outer diameter of the
図7を参照して本発明の第5の実施形態における高周波プラズマ点火装置4dに用いられる点火プラグ1dについて説明する。
上記実施形態においては、中心電極110の先端を先細りにし、中心導体基底部122に設けた凹陥部121に密着させ、高エネルギ入力部120を中心導体アンテナ部123、123cの所定の位置に配設し、同軸点火部12、12a、12b、12cにおいて、中心導体アンテナ部123、123cと非接地外側導体125、125a、125cとによって同軸共振体を構成し、高周波HRの定在波を形成し、中心導体アンテナ部123、123cの先端に電界強度の高い領域を形成し、放電しやすい状態とした上で、高電圧HVを印加して中心導体アンテナ部123、123cの先端にプラズマを発生させる構成を示したが、本実施形態においては、中心電極110d及び中心電極ステム112dを導電性接着層からなる高エネルギ入力部120dを介して中心導体120dと結合し、中心導体120dの外周を覆うように略筒状に形成した絶縁体124dを配設して、さらにその外周を覆うように配設した外側導体125dを設けてプラグ内同軸部11dの接地外側導体114dと直列となるように接続して、同軸構造とした点が相違する。
このような構成とすることによって、中心電極110dから入力された高周波RFが点火プラグ1d内を通過する際に漏れなく伝達され、中心導体123dの先端からストリーマ放電として放出され、周囲の気体を活性化した状態で、高電圧HVが印加されると、中心導体123dの先端と接地電極放電部130との間で放電が起こり、比較的低い投入エネルギで効率良く内燃機関の点火を行うことができる。
With reference to FIG. 7, the spark plug 1d used for the high frequency
In the above-described embodiment, the tip of the
With such a configuration, the high-frequency RF input from the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、少なくとも、することによって、を図ろうとする本発明の趣旨に反しない限りにおいて適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、高電圧電源21として、いわゆる誘導放電型(TCI)の放電回路を示したが、いわゆる容量放電型(CDI)の放電回路でも良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified as long as it does not contradict the gist of the present invention to be achieved.
For example, in the above-described embodiment, a so-called inductive discharge type (TCI) discharge circuit is shown as the high
4 高周波プラズマ点火装置
1 点火プラグ
10 高周波入力部
100 中心導線
101 誘電層
102 外側導体
103 絶縁保護層
104 コネクタ加締め部
105 ターミナル部
106 コネクタ部
107 コネクタネジ部
11 プラグ内同軸構造部
110 中心導体
111 中心導体ネジ部
112 ステム部
113 内側絶縁体
114 接地外側導体
115 外側絶縁体
116 ハウジング部
117 コネクタ固定部
118 外側絶縁体大径部
119 外側導体絶縁確保部
12 同軸構造点火部
120 高周波入力部
121 中心導体凹陥部
122 中心導体基底部
123 中心導体アンテナ部
124 共振空洞部
125 非接地外側導体
126 点火部外側絶縁体
127 ハウジング下半部
128 ハウジングネジ部
129 接地電極
130 接地電極放電部
2 高エネルギ電源
20 高周波発振回路
21 高電圧発生回路
210 点火コイル
211 イグナイタ
22 高周波、高電圧混成回路
220 高周波昇圧回路(高周波発振回路保護手段)
221 高周波伝達コンデンサ(直流遮断手段)
222 雑音防止抵抗
30 電子制御装置(ECU)
RF 高周波
HV 高電圧
IRF 高周波発振信号
IGt 点火信号
4 High-frequency
221 High frequency transmission capacitor (DC blocking means)
222 Noise prevention resistor 30 Electronic control unit (ECU)
RF high frequency HV high voltage IRF high frequency oscillation signal IGt ignition signal
Claims (5)
上記高エネルギ電源が、高周波を発振する高周波発振回路と、高電圧を発生する高電圧発生回路と、少なくともコンデンサを介して高周波発振回路と高電圧発生回路とを結合することにより高周波発振回路から発振された高周波の高電圧発生回路への侵入を遮断しつつ高電圧発生回路から印加された高電圧の高周波発振回路への侵入を遮断する高周波・高電圧混成回路とを具備し、
中心導体と誘電層と外側導体とを同軸に配設した同軸ケーブルを介して上記高エネルギ電源と上記点火プラグとを接続し、
上記点火プラグが、上記同軸ケーブルの中心導体と上記中心電極とを接続すると共に、上記外側導体と上記中心電極との絶縁を図りつつ上記外側導体と上記ハウジングとを接地状態とする同軸ケーブル結合部と、
上記絶縁体の少なくとも一部を内側絶縁体と外側絶縁体とからなる二重筒構造として内側絶縁体と外側絶縁体との境界にハウジングと接地状態とした接地外側導体を設けて、上記中心電極と上記接地外側導体及び上記ハウジングとの絶縁を図りつつ同軸ケーブルとインピーダンス整合を図ったプラグ内同軸構造部と、
上記外側絶縁体に延設した略筒状の絶縁体下半部によって上記ハウジング及び上記接地外側導体との絶縁を図りつつ絶縁体下半部の内側に保持した長軸状の中心導体アンテナ部と、該中心導体アンテナ部の基端に結合した略円板状の中心導体基底部と、該中心導体基底部の外周縁に延設した略筒状で内側に上記高周波の波長の1/4又はその奇数倍の長さの共振空洞部を設けた非接地外側導体とによって同軸共振体を構成すると共に、
上記中心電極と上記中心導体アンテナ部とを上記中心導体基底部から所定の高さだけ浮き上がらせた位置に設けた高エネルギ入力部で結合し、
上記接地電極を上記中心導体アンテナ部の先端に所定の放電間隙を設けて対向せしめた同軸点火部とからなることを特徴とする高周波プラズマ点火装置。 At least a spark plug in which a center electrode and a ground electrode are disposed via an insulator and fixed with a housing so that the tip faces the combustion chamber of the internal combustion engine, and high-frequency oscillation and application of a high voltage are applied to the spark plug. A high energy power source to perform, and an electronic control device that controls the high frequency oscillation and the application of a high voltage by transmitting a high frequency oscillation signal and an ignition signal to the high energy power source according to the operating state of the internal combustion engine, A high-frequency plasma ignition device that generates high-energy plasma by high-frequency input and high-voltage application to ignite an air-fuel mixture introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine,
The high energy power source oscillates from a high frequency oscillation circuit by coupling a high frequency oscillation circuit that oscillates a high frequency, a high voltage generation circuit that generates a high voltage, and the high frequency oscillation circuit and the high voltage generation circuit through at least a capacitor. A high-frequency / high-voltage hybrid circuit that blocks intrusion into the high-frequency high-frequency oscillation circuit applied from the high-voltage generation circuit while blocking intrusion into the high-frequency high-voltage generation circuit,
The high energy power source and the spark plug are connected via a coaxial cable in which a central conductor, a dielectric layer, and an outer conductor are coaxially arranged,
A coaxial cable coupling portion that connects the center conductor of the coaxial cable and the center electrode, and that grounds the outer conductor and the housing while insulating the outer conductor and the center electrode. When,
The center electrode is provided with a grounded outer conductor that is in a grounded state with a housing at a boundary between the inner insulator and the outer insulator as a double cylinder structure in which at least a part of the insulator is composed of an inner insulator and an outer insulator. And a coaxial structure part in the plug in which impedance matching with the coaxial cable is achieved while achieving insulation between the ground outer conductor and the housing,
A long-axis central conductor antenna portion that is held inside the lower half of the insulator while being insulated from the housing and the grounded outer conductor by a substantially cylindrical lower half of the insulator extending to the outer insulator; A substantially disk-shaped center conductor base portion coupled to the base end of the center conductor antenna portion, and a substantially cylindrical shape extending to the outer peripheral edge of the center conductor base portion, and ¼ of the wavelength of the high frequency or Constructing a coaxial resonator with an ungrounded outer conductor provided with a resonant cavity of an odd multiple of the length,
The center electrode and the center conductor antenna portion are coupled with a high energy input portion provided at a position that is raised by a predetermined height from the center conductor base portion,
A high-frequency plasma ignition device comprising: a coaxial ignition portion in which the ground electrode is opposed to the center conductor antenna portion with a predetermined discharge gap.
該共振空洞内誘電層の長さを上記中心導体アンテナ部の先端よりも長く形成し、
さらに、上記接地電極として上記共振空洞内誘導層の下端面を覆いつつ、上記開口部に連通する接地電極開口部を有する略円環状に形成して、
上記中心導体アンテナ部の下端面と上記共振空洞内誘電層の内周壁と上記接地電極開口部の内周壁とによって放電空間を区画した請求項1ないし4のいずれかに記載の高周波プラズマ点火装置。 The inside of the resonant cavity is filled with a substantially cylindrical resonant cavity dielectric layer provided with an opening that opens on the tip side, and
Forming the length of the dielectric layer in the resonant cavity longer than the tip of the central conductor antenna part,
Further, the ground electrode is formed in a substantially annular shape having a ground electrode opening communicating with the opening while covering the lower end surface of the inductive cavity induction layer,
5. The high-frequency plasma ignition device according to claim 1, wherein a discharge space is partitioned by a lower end surface of the central conductor antenna portion, an inner peripheral wall of the resonant cavity dielectric layer, and an inner peripheral wall of the ground electrode opening.
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