JP2017048701A - 点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合気にプラズマ放電を発生させるプラズマ装置を備える点火装置において、点火プラグの電極の消耗を抑制する。
【解決手段】点火装置１は、プラズマ装置１０、第１回路１１、第２回路１２、制御部１３を備える。
プラズマ装置１０は、アーク放電を発生させる前に、混合気にプラズマ放電を発生させる。第１回路１１は、点火プラグ５にアーク放電を開始させる。第２回路１２は、アーク放電中に、第１回路１１による通電方向とは逆の方向に１次コイル２に通電することで、２次コイル３の通電を第１回路１１の動作で開始したのと同一方向に維持してアーク放電を継続させる。制御部１３は、第１回路１１、第２回路１２、プラズマ装置１０の動作を制御する。
これにより、混合気にプラズマ放電を発生させるときには、混合気にプラズマ放電を発生させないときに比べ点火プラグ５へのエネルギー投入期間を短く、エネルギー投入量を減らすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用の点火装置に関する。

従来から、１次コイルおよび２次コイルを有する点火コイルと、２次コイルに接続する点火プラグとを備え、１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグの電極間にエネルギーを投入して混合気にアーク放電を発生させる内燃機関用の点火装置が周知である。
さらに点火装置では、混合気にプラズマ放電を発生させるプラズマ装置を備え、プラズマ放電を発生させることで混合気にラジカルを含ませ、混合気の着火性を向上させるものが公知となっている（例えば、特許文献１、２参照。）。

ところで、近年、内燃機関においては、燃費向上等の目的でリーン状態の混合気の燃焼が検討されている。しかし、リーン状態の混合気においては、燃焼を確実なものとするため点火プラグの電極へのエネルギー投入量を増やす必要があり、プラグの電極が消耗しやすくなる。

特許文献１、２の構成では、ラジカルを含ませることによる着火性の向上が見込めるものの、プラズマ放電によって生成されるラジカルの種類や量は物理状態（温度、圧力等）によって変化するため、リーン状態の混合気においても着火性の向上が必ずしも見込めるわけではない。このため、リーン状態の混合気において、点火プラグの電極への印加電圧を高めて対応する必要があるので、プラズマ装置を備える点火装置についてもプラグの電極消耗に何らかの対策を講じる必要がある。なお、特許文献２の構成では、点火プラグがプラズマ装置も兼ねているため、電極の消耗はより顕著な構成となっている。

特開２０１３−１４８０９８号公報 特開２０１２−１４０９７０号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、混合気にプラズマ放電を発生させるプラズマ装置を備える点火装置において、点火プラグの電極の消耗を抑制することにある。

本発明の点火装置は、内燃機関用であり、１次コイルおよび２次コイルを有する点火コイルと、２次コイルに接続する点火プラグとを備える。そして、１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグの電極間にエネルギーを投入して混合気にアーク放電を発生させる。

ここで、点火装置は、以下に説明するプラズマ装置、第１回路、第２回路、および、制御部を備える。
プラズマ装置は、点火プラグとは別の電極からなり、アーク放電を発生させる前に、混合気にプラズマ放電を発生させる。

第１回路は、１次コイルへの通電をオンオフすることで、点火プラグにアーク放電を開始させる。
第２回路は、第１回路の動作によって開始したアーク放電中に、第１回路による通電方向とは逆の方向に１次コイルに通電することで、２次コイルの通電を第１回路の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグの電極間にエネルギーを投入し続け、アーク放電を継続させる。
制御部は、第１回路、第２回路、および、プラズマ装置の動作を制御する。

このため、第１回路、第２回路を有することにより、点火プラグの電極間へのエネルギー投入期間、単位時間当たりのエネルギー投入量等を調節できるため、エネルギー投入量を抑制しつつ、一旦、発生したアーク放電を継続させることができる。これにより、点火プラグの電極の消耗を抑制することができる。

さらに、本発明者らは、第１、第２回路を備える点火装置にプラズマ装置を組み合わせ、鋭意検討したところ、以下のような知見を得て、プラグの電極消耗抑制に関し、単なる組み合わせ以上の相乗効果が得られることを見出した。
すなわち、点火プラグへのエネルギー投入量を一定として、混合気にプラズマ放電を発生させると、エネルギー投入期間を短くすればするほど発生熱量が増加することが分かった（図５参照。）。

これにより、混合気にプラズマ放電を発生させるときには、混合気にプラズマ放電を発生させないときに比べ点火プラグへのエネルギー投入期間を短く、エネルギー投入量を減らすことができる。このため、プラズマ装置を備える点火装置では、さらに点火プラグの電極の消耗を抑制することができる。

点火装置の構成図である（実施例）。 点火装置および内燃機関を含む全体構成図である（実施例）。 点火装置の動作を示すタイムチャートである（実施例）。 エネルギー投入量一定の説明図である（実施例）。 エネルギー投入期間と発生熱量の相関図である（実施例）。 点火装置および内燃機関を含む全体構成図である（変形例）。 点火装置および内燃機関を含む全体構成図である（変形例）。

以下において、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。

〔実施例の構成〕
図１〜図２を参照して実施例の点火装置１を説明する。
点火装置１は、１次コイル２および２次コイル３を有する点火コイル４と、２次コイル３に接続する点火プラグ５とを備え、１次コイル２への通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグ５にエネルギーを投入して混合気にアーク放電を発生させる。
ここで、点火装置１は、車両走行用の内燃機関６に搭載されるものであり、所定の点火時期に燃焼室７内の混合気に点火する。

なお、点火プラグ５は、周知構造を有するものであり、２次コイル３の一端に接続される中心電極８と、内燃機関６のシリンダヘッド等を介してアース接地される接地電極９とを備え、２次コイル３に生じるエネルギーにより中心電極８と接地電極９との間でアーク放電を生じさせる（以下、中心電極８、接地電極９を特に区別する必要がないとき、単に電極８、９と呼ぶことがある。）。
また、内燃機関６は、例えば、ガソリンを燃料とする希薄燃焼（リーンバーン）が可能であり、燃焼室７内にタンブル流やスワール流等の混合気の旋回流が生じるように設けられている。
以下、点火装置１について詳述する。

点火装置１は、次のプラズマ装置１０、第１、第２回路１１、１２、および、制御部１３を備える。
先ず、プラズマ装置１０は、放電部１４と高電圧高周波発生部１５から構成される周知の構成である。放電部１４は、点火プラグ５とは別に設けられており、点火プラグ５によるアーク放電を発生させる前に、混合気にプラズマ放電を発生させる。

ここで、放電部１４は、中心電極１６と、内燃機関６のシリンダヘッド等を介してアース接地される接地電極１７とを備え、中心電極１６と接地電極１７との間に高電圧高周波発生部１５からの電圧を印加することで混合気にプラズマ放電を発生させる。そして、放電部１４は、中心電極１６と接地電極１７とが、燃焼室７に臨むように配される。そして、高電圧高周波発生部１５は、制御部１３の指令に応じた交流電圧を中心電極１６と接地電極１７との間に印加している（以下、中心電極１６、接地電極１７を特に区別する必要がないとき、単に電極１６、１７と呼ぶことがある。）。

ここで、燃料を噴射する燃料噴射弁１８は、燃焼室７内に吸気を導く吸気路１９に設けられている。なお、吸気路１９は、混合気の流れに関して、放電部１４よりも上流側にある。
なお、混合気は、先ず、放電部１４にてプラズマ放電を受けた後に、例えば、タンブル流によって、点火プラグ５に到達してアーク放電を受ける（図２点線参照。）。

第１回路１１は、１次コイル２への通電をオンオフすることで、点火プラグ５にアーク放電を開始させる。また、第２回路１２は、第１回路１１の動作によって開始したアーク放電中に第１回路１１による通電方向とは逆の方向に１次コイル２に通電することで、２次コイル３の通電を第１回路１１の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグ５にエネルギーを投入し続け、アーク放電を継続させる。
制御部１３は、プラズマ装置１０、第１、第２回路１１、１２の動作を制御する部分であり、次の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ２０と呼ぶ。）および投入ドライバ２１等により構成される。

ここで、ＥＣＵ２０は、内燃機関６に対する制御の中枢を成すものであり、後述する点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗ等の各種信号を出力して１次コイル２への通電を制御し、１次コイル２への通電を制御することで２次コイル３に誘導される電気エネルギーを操作して、点火プラグ５のアーク放電を制御する。また、ＥＣＵ２０は、高電圧高周波発生部１５に制御信号を出力することで、放電部１４によるプラズマ放電を制御する。

なお、ＥＣＵ２０は、車両に搭載されて内燃機関６の運転状態や制御状態を示すパラメータを検出する各種センサから信号が入力される。また、ＥＣＵ２０は、入力された信号を処理する入力回路、入力された信号に基づき、内燃機関６の制御に関する制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、内燃機関６の制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種のメモリ、ＣＰＵの処理結果に基づき、内燃機関６の制御に必要な信号を出力する出力回路等を備えて構成される。

なお、ＥＣＵ２０に信号を出力する各種センサとは、例えば、内燃機関６の回転数を検出する回転数センサ２４、内燃機関６に吸入される吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ２５、および、混合気の空燃比を検出する空燃比センサ２６等である。
そしてＥＣＵ２０は、これらセンサから得られるパラメータの検出値に基づき、点火装置１による点火制御、プラズマ放電制御、燃料噴射弁１８による燃料噴射制御等を実行する。

第１回路１１は、バッテリ３０のプラス極と１次コイル２の一方の端子とを接続するとともに、１次コイル２の他方の端子をアースに接続し、１次コイル２の他方の端子のアース側（低電位側）に、放電開始用のスイッチ（以下、第１スイッチ３１と呼ぶ。）を配置することで構成されている。

第１回路１１は、第１スイッチ３１のオンオフにより、１次コイル２にエネルギーを蓄えさせるとともに、１次コイル２に蓄えたエネルギーを利用して２次コイル３に高電圧を発生させ、点火プラグ５にアーク放電を開始させる。
以下、第１回路１１の動作により発生したアーク放電を主点火と呼ぶことがある。また、１次コイル２の通電方向（つまり１次電流の方向）は、バッテリ３０から第１スイッチ３１に向かう方向をプラスとする。

より具体的には、第１回路１１はＥＣＵ２０から点火信号ＩＧｔが与えられる期間に第１スイッチ３１をオンすることで、１次コイル２にバッテリ３０の電圧を印加してプラスの１次電流を通電し、１次コイル２に磁気的なエネルギーを蓄えさせる。その後、第１回路１１は、第１スイッチ３１のオフにより、電磁誘導によって２次コイル３に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。
なお、第１スイッチ３１は、パワートランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、サイリスタ等である。また、点火信号ＩＧｔは、第１回路１１において１次コイル２にエネルギーを蓄えさせる期間および点火開始時期を指令する信号である。

第２回路１２は、第１回路１１に対し１次コイル２と第１スイッチ３１との間に接続するとともに、昇圧回路３３から１次コイル２への電力供給をオンオフするスイッチ（以下、第２スイッチ３４と呼ぶ。）を配置することで構成されている。
ここで、昇圧回路３３は、ＥＣＵ２０から点火信号ＩＧｔが与えられる期間においてバッテリ３０の電圧を昇圧してコンデンサ３６に蓄えるものである。

より具体的に、昇圧回路３３は、コンデンサ３６、チョークコイル３７、昇圧スイッチ３８、昇圧ドライバ３９、ダイオード４０を備えている。
チョークコイル３７は一端がバッテリ３０のプラス極に接続され、昇圧スイッチ３８によりチョークコイル３７の通電状態が断続される。また、昇圧ドライバ３９は、昇圧スイッチ３８に制御信号を与えて昇圧スイッチ３８をオンオフさせるものである。ここで、昇圧スイッチ３８は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタである。そして、コンデンサ３６は、昇圧スイッチ３８のオンオフ動作により、チョークコイル３７に発生した磁気的なエネルギーを、電気的なエネルギーとして蓄える。

なお、昇圧ドライバ３９は、ＥＣＵ２０から点火信号ＩＧｔが与えられる期間において昇圧スイッチ３８を所定周期で繰り返しオンオフするように設けられている。また、ダイオード４０は、コンデンサ３６に蓄えたエネルギーがチョークコイル３７の側へ逆流するのを防ぐものである。

第２回路１２は、第２スイッチ３４およびダイオード４４を備える。
第２スイッチ３４は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタであり、コンデンサ３６に蓄えるエネルギーを１次コイル２のマイナス側から投入するのをオンオフするものである。
ダイオード４４は、１次コイル２から第２スイッチ３４側への電流の逆流を阻止するものである。
そして、第２スイッチ３４は、投入ドライバ２１から与えられる制御信号によりオン動作することで、昇圧回路３３から１次コイル２のマイナス側にエネルギーを投入する。

投入ドライバ２１は、放電継続信号ＩＧｗが与えられる期間において、第２スイッチ３４をオンオフさせてコンデンサ３６から１次コイル２に投入するエネルギーを制御することで、２次コイル３の通電量である２次電流を制御する。
ここで、放電継続信号ＩＧｗは、主点火として発生したアーク放電を継続させる期間を指令する信号である。

以上により、第２回路１２は、第１回路１１の動作によって開始したアーク放電中に、第１回路１１による通電方向とは逆の方向に１次コイル２に通電することで、２次電流を第１回路１１の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグ５にエネルギーを投入し続け、アーク放電を継続させる。
以下、第２回路１２の動作により主点火に継続するアーク放電を継続火花放電と呼ぶことがある。

また、投入ドライバ２１は、ＥＣＵ２０から２次電流の指令値を示す信号である電流指令信号ＩＧａが与えられ、電流指令信号ＩＧａに基づき２次電流を制御する。
ここで、２次コイル３の一端は先述したように点火プラグ５の中心電極８に接続し、２次コイル３の他端は、２次コイル３に発生する電圧である２次電圧、および、２次電流を検出して制御部１３にフィードバックするＦ／Ｂ回路４６に接続している。
なお、２次コイル３の他端は、２次電流の方向を一方向に限定するダイオード４７を介してＦ／Ｂ回路４６に接続している。また、Ｆ／Ｂ回路４６には、２次電流を検出するためのシャント抵抗４８が接続している。

そして、投入ドライバ２１は、フィードバックされた２次電流の検出値と、電流指令信号ＩＧａに基づき把握される２次電流の指令値とに基づき、第２スイッチ３４のオンオフを制御する。すなわち、投入ドライバ２１は、例えば、２次電流の検出値に対する上限下限の閾値を指令値に基づき設定し、検出値と上限、下限の閾値との比較結果に応じて制御信号の出力を開始したり、停止したりする。
より具体的には、投入ドライバ２１は、２次電流の検出値が上限より大きくなったら制御信号の出力を停止し、２次電流の検出値が下限よりも小さくなったら制御信号の出力を開始する。

なお、第１、第２回路１１、１２、Ｆ／Ｂ回路４６および投入ドライバ２１は回路ユニット４９として１つにまとめられている。そして、点火プラグ５、点火コイル４、および、回路ユニット４９は各気筒それぞれに設置されている。同様に、プラズマ装置１０も各気筒それぞれに設置されている。

次に、図３を参照して点火装置１の動作を説明する。
ここで、制御部１３は、第１、第２回路１１、１２に対する制御モードとして、プラズマ装置１０を動作させるときに使用する第１モードと、プラズマ装置１０を動作させないときに使用する第２モードとを有している。以下においては第１モード使用時の例を示す。

図３において、「Ｉｎｊ」は、燃料噴射弁１８の噴孔の開閉を表すものであり、「Ｐｌａ」は、プラズマ装置１０の動作状態、停止状態をオンオフで表したものである。また、「ＩＧｔ」は点火信号ＩＧｔの入力状態をハイ／ローで表すものであり、「ＩＧｗ」は放電継続信号ＩＧｗの入力状態をハイ／ローで表すものである。また、「１ｓｔＳＷ」は第１スイッチ３１のオンオフ状態を表し、「２ｎｄＳＷ」は第２スイッチ３４のオンオフ状態を表し、「ＢｓｔＳＷ」は昇圧スイッチ３８のオンオフ状態を表すものである。また、「ＶＣ」はコンデンサ３６の充電圧を表している。また、「Ｉ１」は１次電流（１次コイル２に流れる電流値）を表し、「Ｉ２」は２次電流（２次コイル３に流れる電流値）を表している。

先ず、ＥＣＵ２０からの制御信号により、燃料噴射弁１８の噴孔が開くことで（時間ｔ０１参照。）、噴孔が閉じるまで（時間ｔ０３参照。）の期間、噴孔から燃料が噴射供給され続ける。
そして、燃料噴射弁１８の噴孔が開いている期間（時間ｔ０１〜ｔ０３参照。）の途中において、プラズマ装置１０の動作を開始し（時間ｔ０２参照。）、混合気にプラズマを発生させる。そして、プラズマ装置１０は、噴孔からの燃料供給が遮断された後（時間ｔ０３参照。）も、所定期間動作した後、停止する（時間ｔ０４参照。）。

なお、噴孔開からプラズマ装置１０の動作開始までの期間（時間ｔ０１〜時間ｔ０２参照。）、および、噴孔閉からプラズマ装置１０の動作停止までの期間（時間ｔ０３〜時間ｔ０４参照。）は、例えば、燃料噴射弁１８と放電部１４との離間距離等に基づいて設定されている。
さらに、噴孔開から点火信号ＩＧｔがローからハイへ切り替わるまでの期間（時間ｔ０１〜時間ｔ０５参照。）は、例えば、燃料噴射弁１８と点火プラグ５との位置関係、混合気に生じる旋回流等に基づいて設定されている。

次に、点火信号ＩＧｔがローからハイへ切り替わると（時間ｔ０５参照。）、点火信号ＩＧｔがハイの期間において、第１スイッチ３１がオン状態を維持してプラスの１次電流が流れ、１次コイル２にエネルギーが蓄えられる。また、コンデンサ３６の充電圧が所定値を下回る場合、昇圧スイッチ３８がオンオフを繰り返し、昇圧されたエネルギーがコンデンサ３６に蓄えられる。

やがて、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わると（時間ｔ０６参照。）、第１スイッチ３１がオフされ、１次コイル２の通電が遮断される。これにより、電磁誘導によって２次コイル３に高電圧が発生し、点火プラグ５において主点火が発生する。
点火プラグ５において主点火が発生した後、２次電流は略三角波形状で減衰する（Ｉ２点線参照。）。そして、２次電流が下限の閾値に到達する前に、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わる（時間ｔ０７参照。）。

放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わると、第２スイッチ３４がオンオフ制御されて、コンデンサ３６に蓄えられていたエネルギーが、１次コイル２のマイナス側に順次投入され、１次電流は、１次コイル２からバッテリ３０のプラス極に向かって流れる。
より、具体的には、第２スイッチ３４がオンされる毎に１次コイル２からバッテリ３０のプラス極に向かう１次電流が追加され、１次電流がマイナス側に増加していく（時間ｔ０７〜ｔ０８参照。）。

そして、１次電流が追加される毎に、主点火による２次電流と同方向の２次電流が２次コイル３に順次追加され、２次電流は上限下限の間に維持される。
以上により、第２スイッチ３４をオンオフ制御することで、２次電流がアーク放電を維持可能な程度に継続して流れる。その結果、放電継続信号ＩＧｗのオン状態が続くと、継続火花放電が点火プラグ５において維持される。

[実施例の特徴]
ここで、本発明者らは、この点火装置１を用いて鋭意研究検討を重ねた結果、以下のような知見を得た。
すなわち、混合気にプラズマ放電を発生させ、第１、第２回路１１、１２によるエネルギー投入量を一定とした条件下において、エネルギー投入期間と点火による発生熱量との関係を調べたところエネルギー投入期間が短いほど発生熱量が増加することを見出した（図５参照。）。

ここで、第１、第２回路１１、１２によるエネルギー投入は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように矩形状に行われている。なお、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、縦軸は単位時間当たりのエネルギー投入量（以下、投入速度Ｅｔと呼ぶ。）、横軸は時間ｔを表しており、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のハッチング部分の面積がエネルギー投入量である。また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のエネルギー投入量は等しい。つまり、エネルギー投入量は一定値Ｅｃとなっている。

すなわち、エネルギー投入量一定の条件下においては、エネルギー投入期間Ｉｔが短い場合には、投入速度Ｅｔが大きくなっており（図４（ａ）参照。）、エネルギー投入期間Ｉｔが長くなると、投入速度Ｅｔが小さくなる（図４（ｂ）参照。）。さらに、エネルギー投入期間Ｉｔが長くなると、投入速度Ｅｔはさらに小さくなる（図４（ｃ）参照。）。

図５は、このようにエネルギー投入量を一定値Ｅｃとした条件下における、エネルギー投入期間Ｉｔと点火による発生熱量Ｑとの関係を表したものである。なお、縦軸は、発生熱量Ｑを表し、横軸はエネルギー投入期間Ｉｔを表している。
ここで、図中丸印は、プラズマ装置１０の動作時に得られる発生熱量Ｑである。また、図中三角印は、比較として示したもので、プラズマ装置１０の非動作時に得られる発生熱量Ｑである。
また、図中Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）におけるエネルギー投入期間Ｉｔに対応している。

図５によると、エネルギー投入量を一定値Ｅｃとした場合、プラズマ装置１０の動作時の方が、プラズマ装置１０の非動作時より、発生熱量Ｑが大きくなっている。そして、プラズマ装置１０の動作時と非動作時との発生熱量Ｑの差は、エネルギー投入期間をＣ→Ｂ→Ａの順に短くするほど大きくなっている。
具体的には、プラズマ装置１０の非動作時は、エネルギー投入期間Ｉｔの長さに関わらず発生熱量Ｑはほとんど変化しない。一方、プラズマ装置１０の動作時はエネルギー投入期間ＩｔをＣ→Ｂ→Ａの順に短くするほど発生熱量Ｑは大きくなっている。これにより、発生熱量Ｑの差はエネルギー投入期間Ｉｔを短くするほど大きくなっている。

このため、プラズマ装置１０の動作時は、プラズマ装置１０の非動作時に比べエネルギー投入期間Ｉｔを短く、エネルギー投入量を減らすことができる。
これにより、第１モード（プラズマ装置１０の動作時に使用するモード）では、第１、第２回路１１、１２によるエネルギー投入期間が第２モード（プラズマ装置１０非動作時に使用するモード）より短く、第１、第２回路１１、１２によるエネルギー投入量が第２モードより低くなるようにできる。

[制御方法]
実施例の制御方法について説明する。
まず、制御部１３は、プラズマ装置１０を動作させるか否かを判定する。
プラズマ装置１０を動作させると判定した場合、第１モードを実行し、プラズマ装置１０を動作させないと判定した場合、第２モードを実行する。
なお、制御部１３によるプラズマ装置１０を動作させるか否かの判定は、プラズマ装置１０の故障の有無や、プラズマ装置１０を使う必要性の有無に基づいて行われる。

ここで、制御部１３は、プラズマ装置１０の電極１６、１７間の電圧印加周波数を第１モードにおけるエネルギー投入期間およびエネルギー投入量に応じて変更している。
具体的には、例えば、エネルギー投入量を減らしたいときに電圧印加周波数を増加させる。

〔実施例の効果〕
実施例の点火装置１によれば、プラズマ装置１０の動作時には、プラズマ装置１０の非動作時に比べ点火プラグ５へのエネルギー投入期間を短く、エネルギー投入量を減らすことができる。このため、プラズマ装置１０を備える点火装置１では、点火プラグ５の電極８、９の消耗を抑制することができる。

実施例の点火装置１によれば、制御部１３は、プラズマ装置１０の電極１６、１７間の電圧印加周波数を、エネルギー投入期間およびエネルギー投入量に応じて変更する。
これにより、例えば、エネルギー投入量を減らしても電圧印加周波数を増やすことで発生熱量Ｑを維持することができる。このため、点火プラグ５の電極の消耗をさらに抑制することができる。

実施例の点火装置１によれば、混合気の流れに関して、プラズマ装置１０の電極１６、１７よりも上流側で燃料が噴射される。
これにより、燃料にプラズマ放電を発生させることで、水素ラジカルや炭化水素ラジカルを生成することができる。このため、より発生熱量Ｑを高めることができる水素ラジカルや炭化水素ラジカルを利用することができる。

［変形例］
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
実施例によれば、プラズマ装置１０は、電極１６、１７が燃焼室７に臨むように設けられていたが、図６に示すように、電極１６、１７を吸気路１９に臨むようにプラズマ装置１０を配してもよい。
また、実施例においては、燃料噴射弁１８は、吸気路１９に設けられていたが、図７に示すように、噴孔が燃焼室７に臨むように燃料噴射弁１８を設けてもよい。

１ 点火装置 ２ １次コイル ３ ２次コイル ４ 点火コイル ５ 点火プラグ
８ 中心電極（電極） ９ 接地電極（電極） １０ プラズマ装置 １１ 第１回路
１２ 第２回路 １３ 制御部 １６ 中心電極（電極） １７ 接地電極（電極）

Claims (4)

1. １次コイル（２）および２次コイル（３）を有する点火コイル（４）と、前記２次コイルに接続する点火プラグ（５）とを備え、前記１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により前記点火プラグの電極（８、９）間にエネルギーを投入して混合気にアーク放電を発生させる内燃機関用の点火装置（１）において、
   前記点火プラグとは別の電極（１６、１７）からなり、アーク放電を発生させる前に、前記混合気にプラズマ放電を発生させるプラズマ装置（１０）と、
   前記１次コイルへの通電をオンオフすることで、前記点火プラグにアーク放電を開始させる第１回路（１１）と、
   この第１回路の動作によって開始したアーク放電中に、前記第１回路による通電方向とは逆の方向に前記１次コイルに通電することで、前記２次コイルの通電を前記第１回路の動作で開始したのと同一方向に維持して前記点火プラグの電極間にエネルギーを投入し続け、アーク放電を継続させる第２回路（１２）と、
   前記第１回路、前記第２回路、および、前記プラズマ装置の動作を制御する制御部（１３）とを備えることを特徴とする点火装置。
2. 請求項１に記載の点火装置において、
   前記制御部は、
   前記第１、第２回路に対する制御モードとして、前記プラズマ装置を動作させるときに使用する第１モードと、前記プラズマ装置を動作させないときに使用する第２モードとを有し、
   前記第１モードでは、前記第１、第２回路によるエネルギー投入期間が前記第２モードより短く、前記第１、第２回路によるエネルギー投入量が前記第２モードより低いことを特徴する点火装置。
3. 請求項２に記載の点火装置において、
   前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記プラズマ装置の電極間の電圧印加周波数を前記エネルギー投入期間および前記エネルギー投入量に応じて変更することを特徴とする点火装置。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか一つに記載の点火装置において、
   前記混合気の流れに関して、前記プラズマ装置の電極よりも上流側で燃料が噴射されることを特徴とする点火装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images