JPH08232824A

JPH08232824A - 点火用放電ギャップ手段、点火配電手段、シーズド型グロー・プラグ、コイル型グロー・プラグ、点火用放電ギャップ手段および点火配電手段

Info

Publication number: JPH08232824A
Application number: JP34597695A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Suzuki; 利康鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】第１発明の場合ギャップ長の割にその絶縁破
壊電圧や絶縁破壊後の自続放電の放電維持電圧を従来よ
り小さくし、放電電流を増やさずに着火性能向上のため
に放電プラズマ・ビームと燃料粒子の遭遇確立を増加さ
せることである。【構成】例えば第１発明の場合エンジン燃焼室内にシ
ーズド型のグロー・プラグ４の保護金属管８を第１の放
電電極（接地）として設け、この電極と絶縁、対向させ
て外側電極の無い点火プラグ６の中心電極９を第２の放
電電極として設け、グロー・プラグ４内蔵のヒート・コ
イルにバッテリー１等を接続したことを特徴とする。こ
れにより保護金属管８が加熱されると、その金属表面か
ら熱電子が放出されたり放出され易くなったり又は金属
材料が蒸発したり蒸発し易くなったりし、しかも、その
放出又は蒸発がその熱電極表面全体で行われるため放電
プラズマ・ビームの電極表面での発生場所が分散した
り、そのビームが太くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】第１〜第３発明はギャップ長の割に
絶縁破壊電圧（要求電圧）が従来より小さくて済む点火
用放電ギャップ手段に関する。このため、着火性能向上
のためにその放電ギャップ長を長くしても従来ほど絶縁
破壊電圧は大きくならない。また、第１、第３発明の場
合、放電維持電圧もギャップ長の割に従来より小さくて
済み、気流あるいは燃料混合気流などによって吹き消し
難くなり、しかも、放電電流を増加させなくても放電プ
ラズマ・ビームを従来より太くできたり、あるいは、放
電プラズマ・ビームの放電電極表面での発生場所を分散
できたり、するので、放電プラズマ・ビームが燃料粒子
と遭遇する確率が増加し、従来と同じギャップ長であっ
ても着火性能が向上する。その利用分野としては、例え
ば、各種燃料の点火はもちろん、特にオットー・サイク
ル型エンジン、スパーク・アシスト型ディーゼル・エン
ジン、希薄燃焼型エンジン、ジェット・エンジン、ロケ
ット・エンジンの点火装置など、強力な火種が必要な分
野などがある。以下第１発明について一通り説明してか
ら第２、第３発明を順々に説明する。

【０００２】

【第１発明の背景技術】点火プラグの最も基本的な機能
である飛火現象は、火花放電特性とか、絶縁破壊電圧な
どで表現され、できるだけ低い電圧で放電することが望
まれる。あるいは、同じ絶縁破壊電圧であってもできる
だけギャップ長を長くすることが着火性能向上の面から
望まれる。要するにギャップ長の割に絶縁破壊電圧が低
いことが望まれるのである。この事は絶縁破壊後の放電
維持電圧についても同じである。例えば、スパーク・ア
シスト型アルコール・ディーゼル・エンジン等の場合、
低負荷領域ではアルコールが空気と薄く混ざり、平均的
な空燃比が極めて薄くなるため、放電ギャップ間で放電
プラズマ・ビームがそのアルコール燃料粒子と遭遇する
確率が極めて小さくなるので、従来の点火プラグではそ
の混合気に着火することが困難になる。その遭遇する確
率を増加させる１改善方法として、その放電ギャップ長
を長くしてその放電プラズマ・ビーム部分を長くする方
法が有る。

【０００３】しかしながら、その放電ギャップの拡大に
伴ってその絶縁破壊電圧も大きくなるので、より高い高
電圧を供給したり、高電圧に対して各部の絶縁性能、耐
久性、信頼性を上げたりする必要がある。そして、その
放電ギャップの拡大に伴って火花が両放電電極間以外
で、高電圧を印加する方の放電電極（例：中心電極）と
エンジン等の導電性の燃焼室壁などとの間で発生し易く
なって所定の着火作用が得られなかったり、その燃焼室
壁などが気体放電によって損傷してしまったりする。特
に燃焼室が小さい場合その放電電極と導電性の燃焼室壁
の間に充分な間隔を開けること自体がそもそも始めから
空間的にできない。さらに、エンジン等の場合その放電
電極と開いたバルブとの間隔が狭まってこの間でミス・
スパークする可能性も出て来る。従って、『その放電ギ
ャップ長の割にその絶縁破壊電圧が従来より小さくて済
むことが望まれる』という第１の問題点が有る。（第
１の問題点）

【０００４】また、その放電ギャップの拡大に伴ってそ
の放電維持電圧も大きくなるので、より高い高電圧を供
給したり、高電圧に対して各部の絶縁性能、耐久性、信
頼性を上げたりする必要がある。その他に電流遮断式点
火装置の様に点火コイルが（一定電流ではないけれど
も）電流源の様に働く場合、点火コイルの蓄積エネルギ
ーが同じなら、その電圧降下（放電維持電圧）の大きさ
に反比例して放電期間が短くなってしまう。この事はお
おざっぱに言って（エネルギー）＝（電力）×（時間）
＝（電圧）×（電流）×（時間）から説明さる。（平均
電流はおおざっぱに一定と見なせる。）せっかく着火性
能向上のために放電ギャップを拡大したのに放電期間の
短縮が着火性能を低下させる方向に働き、同じ点火エネ
ルギーの点火装置では充分な着火性能の向上を引き出せ
ない。従って、『その放電ギャップ長の割にその放電維
持電圧が従来より小さくて済むことが望まれる』という
第２の問題点が有る。（第２の問題点）

【０００５】この様な放電維持電圧の増加による放電期
間の短縮は、後述する図１５中に示すＣＤＩ式点火装置
の様にダイオード３９がコンデンサ２１０の放電完了直
後（このとき電圧ゼロ。）から１次コイル２１４ａに対
してフライホイール・ダイオードとして作用する場合に
も起こるし、後述する図１３中に示す直列インバータ式
点火装置の様にダイオード３８とスイッチ３０がコンデ
ンサ２１０の充電完了直後（このとき充電電圧は電源電
圧と同じ。）から１次コイル２１４ａに対してフライホ
イール・ダイオードの様な役割を果たし、スイッチ３１
とダイオード３９がコンデンサ２１０の放電完了直後
（このとき電圧ゼロ。）から１次コイル２１４ａに対し
てフライホイール・ダイオードの様な役割を果たす場合
にも起こる。どちらの場合もコンデンサ２１０の充電あ
るいは放電に伴って点火コイル２１４にエネルギーが蓄
積され、これが電流源の様に働き、電流遮断式点火装置
の様に点火コイル２１４の蓄積エネルギーだけで自続放
電が維持される時に起こる。

【０００６】それから、点火プラグの放電プラズマ・ビ
ームと燃料粒子が遭遇する確率を増加させて着火性能を
向上させる方法として、その放電ギャップ長を長くする
こと以外にも、その放電電流を多くしてその放電プラズ
マ・ビームを太くすることが考えられる。しかし、その
ためには点火プラグに高電圧を供給する点火装置の性能
を強化して、その出力電流を増大させる必要が有る。従
って、『放電電流を増やさずに放電プラズマ・ビームと
燃料粒子の遭遇確率を増加させることが望まれる』とい
う第３の問題点が有る。（第３の問題点）

【０００７】

【第１発明の目的】そこで、第１発明はその放電ギャッ
プ長の割にその絶縁破壊電圧や放電維持電圧が従来より
小さくて済み、しかも、放電電流を増やさずにその放電
プラズマ・ビームと燃料粒子の遭遇確率を増加させるこ
とができる点火用放電ギャップ手段を提供することを目
的としている。

【０００８】

【第１発明の開示】即ち、第１発明は、燃料に点火する
ところに第１の放電電極手段を設け、この電極手段と絶
縁させて、そして、対向させて第２の放電電極手段を設
け、前記第１の放電電極手段を電気的に加熱する第１の
加熱手段を設けた点火用放電ギャップ手段である。

【０００９】このことによって、前記第１の加熱手段が
前記第１の放電電極手段を加熱し、その電極手段の表面
から熱電子が放出されたり又は電極材料が蒸発したり等
するので、あるいは、電子が放出され易くなったり又は
電極材料が蒸発し易くなったり等するので、その放電ギ
ャップ長の割に両放電電極手段間の絶縁破壊電圧と放電
維持電圧が従来より小さくなる、という効果が生じる。
（第１、第２の効果）電子が放出されたり放出され易くなったりするのは、加
熱によって前記第１の放電電極手段中の電子にエネルギ
ーが与えられ、電子がその放電電極表面から飛び出した
り、あるいは、飛び出し易くなったりする、からであ
る。

【００１０】また、前記第１の放電電極手段の表面から
熱電子が一様に放出されたり又は電極材料が一様に蒸発
したり等するため、あるいは、電子が一様に放出され易
くなったり又は電極材料が一様に蒸発し易くなったり等
するため、従来と違って電子放出あるいは放電電極材料
の蒸発が局部的に集中せず、熱面全体に分布するので、
放電電流を増やさなくても放電プラズマ・ビームが太く
なったり、あるいは、放電プラズマ・ビームの電極表面
での発生場所が分散したりして、燃料粒子との遭遇確立
が増加する、という効果が生じる。（第３
の効果）従来の点火プラグでは絶縁破壊時の火花放電からグロー
放電やアーク放電の自続放電に移行する。正規グロー放
電の場合その陰極点面積は放電電流に比例して増加する
し、アーク放電の場合そのアーク柱の太さも放電電流に
比例して増加するので、放電プラズマ・ビームを太くす
るには放電電流を増やす必要が有る。

【００１１】尚、その放電ギャップ長の割に絶縁破壊電
圧や放電維持電圧の低下に伴って高電圧を供給する点火
装置の出力電圧を減らして節約できる分をその出力電流
の増加に回すことができるから、その点火装置の出力電
力を増やさず一定のままその出力電流を増加させること
ができる。例えば、同じ１次側電流（、同じ１次側励磁
インダクタンス）のまま点火コイルの巻数比を下げて２
次側電流を増加させることができる。その結果、その点
火装置の出力電力を増やさずにその放電電流値を大きく
することによってその放電プラズマ・ビームをさらに太
くすることができる、という効果も有る。
（追加効果）

【００１２】また、同一の点火出力電力なら、点火装置
の２次側最大出力電圧を低く、あるいは、２次側出力電
流を大きく設定できる点火用放電ギャップ手段で有れば
有る程、両放電電極手段間の静電容量、高圧コードの浮
遊容量もしくは点火コイルの巻線間静電容量あるいはこ
れらの絶縁抵抗、漏洩電流などの影響を受け難くなるの
で、２次側出力電圧の立上り（マイナス電圧の場合なら
立下り）が鋭くなり、点火タイミングのずれが小さくな
り、しかも、かぶりに強くなる、という効果が有る。
（追
加効果）前記第１の放電電極手段を加熱すること自体もこの放電
電極手段に関してはかぶりに強くなる、という効果が有
る。

【００１３】さらに、加熱した前記第１の放電電極手段
も着火そのものに寄与するし、従来の放電電極が火花か
ら火種を経て成長過程にある火炎核を冷却してその成長
を妨げる消炎作用を前記第１の放電電極手段はしないの
で、着火性能がさらに向上する。
（追加効果）それから、強力な火種が必要な時だけスパークを発生さ
せ、そうでない時は前記第１の加熱手段だけによる加熱
も可能である。

【００１４】

【第１発明を実施するための最良の形態】第１発明をよ
り詳細に説明するために以下添付図面に従ってこれを説
明する。図１の実施例は軽油、アルコール、水素あるい
はガス等を使ったスパーク・アシスト型ディーゼル・エ
ンジン等に利用できる実施例で、請求項１、２又は３記
載の点火用放電ギャップ手段などに対応する。この実施
例ではシーズド型のグロー・プラグ４の保護金属管８が
前述の第１の放電電極手段に、グロー・プラグ４内蔵の
ヒート・コイルとバッテリー１等が前述の第１の加熱手
段に、外側電極を持たない点火プラグ６の中心電極９が
前述の第２の放電電極手段に、それぞれ相当する。その
他、図中、２はプラスの高電圧を出力する点火装置、５
は噴射ノズル、７はシリンダー・ヘッド、１０はピスト
ン・ヘッド、である。

【００１５】その作用は次の通りである。スイッチ３を
オンにすると、保護金属管８が赤熱もしくは白熱し、そ
の金属管表面から熱電子が放出されたり又は電極材料が
蒸発したり、あるいは、電子が一様に放出され易くなっ
たり又は電極材料が一様に蒸発し易くなったり等する。
その結果、その放電ギャップ長の割に保護金属管８と中
心電極９の間に形成される放電ギャップの絶縁破壊電圧
と放電維持電圧は従来より小さくなる、という効果が生
じる。また、保護金属管８の表面からの熱電子放出もし
くは電極材料の蒸発などが一様であるため、あるいは、
電子放出もしくは電極材料の蒸発などがその表面で一様
にし易くなるため、従来と違って電子放出が局部的に集
中せず、熱面全体に分布するので、放電電流を増やさな
くても放電プラズマ・ビームが太くなったり、あるい
は、放電プラズマ・ビームの電極表面での発生場所が分
散したりして放電プラズマ・ビームと燃料粒子の遭遇確
立が増加する、という効果が生じる。

【００１６】尚、図中のアースはエンジン・アース又は
自動車ボディ・アース又はエンジンを固定する構造物も
しくは構築物に対するアース等である。また、電子がそ
の表面から飛び出し易い様に真空管のカソードの様に特
に熱電子を放出し易い材料を保護金属管８に使うか、そ
の表面にコーティングしたり、すると、より絶縁破壊し
易くなり有利である。さらに、バッテリー１の代わりに
交流電源手段（図示せず。例えば交流発電機。）を使っ
ても構わない。それから、強力な火種が必要な時だけス
パークを発生させ、そうでない時はグロー・プラグだけ
による加熱も可能である。そして、中心電極９の先端を
半球状にしたり、後述する図２６の中心電極１３９の様
に球状にしたりすると消耗の点で有利となる。そして、
中心電極９、保護金属管８及び燃料噴射ノズル５を副燃
焼室内で対向させても構わない。

【００１７】図２の実施例では、グロー・プラグ４と点
火プラグ６の両軸方向がほぼ一致しており、燃焼室の形
状が図１の実施例の場合と異なっている。図中、５は噴
射ノズル、１０７はシリンダー・ヘッド、１１０はピス
トン・ヘッドである。電源手段、電気配線などは省略さ
れているが、図１の実施例の場合と同様である。

【００１８】図３の実施例ではグロー・プラグ４と点火
プラグ６の両軸がおおまかに平行に並んでおり、中心電
極９の先端部が保護金属管８に一番接近している。この
ため、スパーク等によって中心電極９の先端部が消耗し
て、中心電極９の長さが短くなっても、ギャップ長があ
まり変化せずに済むから、点火プラグ６の交換時期を延
ばすことができる、という効果がこの実施例にある。グ
ロー・プラグ４についても、中心電極９の長さが短くな
ってスパーク位置が移動するのに伴い、保護金属管８側
の電極消耗位置が移動し、電極の消耗が分散するので、
グロー・プラグの交換時期も延ばすことができる、とい
う効果がこの実施例にある。尚、電源手段、電気配線な
どは省略されているが、図１の実施例の場合と同様であ
る。

【００１９】図４の実施例では、グロー・プラグ４と点
火プラグ６の両軸がほぼ垂直に並んでおり、図では分か
り難いが、中心電極９と保護金属管８の間には放電ギャ
ップが図面垂直方向に形成されている。尚、電源手段、
電気配線などは省略されているが、図１の実施例の場合
と同様である。

【００２０】図５、図６の各実施例は請求項１８記載の
点火用放電ギャップ手段などに対応し、これらでは各中
心電極９と保護金属管８の間に点火用放電ギャップ手段
が１つずつ構成されている。さらに同様に３つ、４つな
いし５つ以上の中心電極９で１つの保護金属管８を囲む
構成も考えられる。尚、電源手段、電気配線などは省略
されており、図１の実施例の場合と同様であるが、両中
心電極９間に点火コイルの２次コイルを接続しても良い
し、２つの点火コイルの各２次コイルの一端をアース
し、各中心電極９にその他端を１つずつ接続してももち
ろん良い。

【００２１】図７の実施例は請求項１、２又は４記載の
点火用放電ギャップ手段などに対応し、この実施例では
コイル型のグロー・プラグ１２が使われており、ヒート
・コイル１３が放電電極を兼ねる。図中１はバッテリ
ー、２は点火装置、１１はグロー・プラグ・レジスタで
ある。尚、中心電極９とヒート・コイル１３はもちろん
燃料に着火する所（例：燃焼室内、副燃焼室内、副室
内。）に固着される。グロー・プラグ１２の代わりにシ
ーズド型グロー・プラグを使っても構わないし、後述す
る図２７、図２８に示す各グロー・プラグを使っても構
わない。

【００２２】図８の実施例では６個のコイル型のグロー
・プラグ１２とグロー・プラグ・レジスタ１１が直列接
続されている。６個のグロー・プラグ１２のうち、１つ
でも切れると、トランジスタ１４等がその異常を検出
し、６個の点火装置１５全部の電源を切る様になってい
る。あるいは、その制御回路の電源を切るだけにしても
良いし、点火信号が各点火装置に入力されない様にして
も良い。尚、図中１番上のグロー・プラグ１２だけに２
つのダイオードが接続され、そのヒート・コイルの上側
電位がアース電位とプラス電源電位の間にクランプされ
ているけれども、他の各グロー・プラグ１２にも同様に
ダイオードを２つずつ接続してクランプすることも可能
である。

【００２３】図９の実施例はシリンダー・ヘッドの頂点
付近に固着した点火プラグ６とグロー・プラグ１２で形
成した点火用放電ギャップ手段である。図中８１は燃焼
室、８２はピストン・ヘッドである。コイル型のグロー
・プラグ１２の代わりにシーズド型グロー・プラグを使
っても構わないし、点火プラグ６の代わりに後述する図
２６の実施例で使用している点火プラグ１３６でも構わ
ない。図示してしないがヒート・コイル１３は単独でも
しくは他のシリンダーのヒート・コイル１３と共に図８
の実施例の様に直列にグロー・プラグ・レジスタや電源
スイッチ等を介して直流電源もしくは交流電源（例：交
流発電機。）に接続される。点火プラグ６とグロー・プ
ラグ１２を副燃焼室内や副室内で対向させることも可能
である。

【００２４】図１０の実施例は１つのシリンダー・ヘッ
ドの各ほぼ側面に点火プラグ６とグロー・プラグ１２を
１つずつ対向して固着した実施例である。図中１８１は
燃焼室、８２はピストン・ヘッドである。両ヒート・コ
イル１３は図示してしないが単独でもしくは別々に他の
シリンダーのヒート・コイル１３と共に図８の実施例の
様に直列にグロー・プラグ・レジスタや電源スイッチ等
を介して直流電源もしくは交流電源に接続される。コイ
ル型のグロー・プラグ１２の代わりにシーズド型グロー
・プラグを使っても構わないし、点火プラグ６の代わり
に後述する図２６の実施例で用いている点火プラグ１３
６を使っても構わない。また、シリンダー軸方向から見
ると両点火用放電ギャップ手段はシリンダー円周を２等
分する位置に形成されているが、等分する位置でなくて
も構わないし、形成する点火用放電ギャップ手段の数を
３つ、４つあるいはそれ以上の数にしてシリンダー円周
を３等分、４等分あるいはそれ以上に等分する位置ある
いは不等分する位置にそれら点火用放電ギャップ手段を
形成しても構わない。

【００２５】図１１の実施例は１つのシリンダー・ヘッ
ドの各ほぼ側面に点火プラグ４４６とグロー・プラグ８
を１つずつ対向して２つの点火用放電ギャップ手段を形
成した実施例である。各グロー・プラグ８のヒート・コ
イルは図示してしないが電源スイッチ等を介して直流電
源もしくは交流電源に接続される。シーズド型のグロー
・プラグ８の代わりに図１０の実施例の様にコイル型グ
ロー・プラグを使っても構わないし、点火プラグ４４６
の代わりに図１０の実施例で使用している点火プラグ６
を使っても構わない。両点火用放電ギャップ手段を形成
する位置やその数については図１０の実施例の説明で述
べた事と同様の事が言える。

【００２６】図１２の実施例ではシリンダー・ヘッドに
固着した点火プラグ６とグロー・プラグ１２が燃料の噴
射ノズル５と燃焼室８４の間に点火用放電ギャップ手段
を形成する。このため、着火だけでなく噴出される燃料
分子の微細化も促進される。

【００２７】図１３の実施例は請求項１９又は２０記載
の点火用放電ギャップ手段などに対応し、逆並列接続し
た２つの点火用放電ギャップ手段で構成されており、両
方とも同一又は別々の燃焼室内や副燃焼室内や副室内な
どに配置される。図中８８はヒート・コイル８３が加熱
する放電電極、８９は点火プラグの中心電極などの放電
電極、２１４は１次コイル２１４ａと２次コイル２１４
ｂを持つ点火コイル、２１０は点火コイル２１４と共に
直列共振回路を構成するコンデンサ、３８と３９はコン
デンサ２１０の電圧を電源電圧と電圧ゼロの間にクラン
プするダイオードである。そして、各ヒート・コイル８
３と各放電電極８８は高耐電圧で絶縁されているか、あ
るいは、各ヒート・コイル８３、各放電電極８８及び各
ヒーター用直流電源はアースと高耐電圧で絶縁されてい
る。あるいは、各ヒート・コイル８３と各放電電極８８
をアースと高耐電圧で絶縁し、交流発電機またはインバ
ータ装置の交流出力電力を絶縁手段（例：絶縁変圧器、
超音波素子と圧電素子の組合せ等。）を介して各ヒート
・コイル８３に供給しても構わない。それから、点火コ
イル２１４等の回路部分は直列インバータ回路を利用し
た点火装置である。

【００２８】参考：ａ）実公昭４５−４０８７号ｂ）実公昭４５−６００５号ｃ）特開昭５２−１０４６３４号ｄ）特開昭５４−３６２７号ｅ）特開昭５７−１６８０６４ｆ）特開昭５７−１６８０６６号ｇ）特開昭５９−５４７７２号ｈ）特開昭６２−５０１９号ｉ）特開昭６３−３０２２１７号ｊ）特開平２−１６０９号ｋ）特開平２−１４６２６５号ｌ）特開平２−１５３６１８号ｍ）特開平３−５６０７３号ｎ）特願平６−２９４０６３号その印加電圧極性によってそれぞれの点火用放電ギャッ
プ手段の絶縁破壊電圧が違うため、その印加電圧極性に
よって一方か他方でスパークが発生する。尚、両ダイオ
ード１６が接続される場合２次コイル２１４ｂのどちら
か一方が必ずアースされるので、点火ノイズによる電磁
波障害を抑制する面などで有利となる。

【００２９】図１４の実施例は請求項２１、２３又は２
４記載の点火用放電ギャップ手段などに対応し、逆並列
接続した２つの点火用放電ギャップ手段で構成されてい
るが、４つのダイオード１７の作用により各放電電極８
８（例：保護金属管、保護導電管。）と各ヒート・コイ
ル１１３の一端をアースできるので、各放電電極８８と
各ヒート・コイル１１３を図１３の実施例の様にアース
等に対して高耐電圧で絶縁する必要は無い。そして、従
来のシーズド型グロー・プラグ２つを使うこともできる
し、点火ノイズに対する電磁波障害対策にも有利であ
る。同様にコイル型グロー・プラグにもダイオード４つ
を使うこの方法を応用できる。尚、両ダイオード１６が
接続される場合一方の放電電極対で火花を発生させると
き誤って他方の放電電極対で火花が発生してしまう誤動
作をより強く抑えることができる。

【００３０】図１５の実施例は請求項８記載の点火用放
電ギャップ手段などに対応し、ＣＤＩ式点火装置の回路
を利用してヒート・コイル７３の加熱を高電圧印加に同
期してパルス的に、しかも、その高電圧印加より早く行
う点火用放電ギャップ手段である。図中７０、７１はＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ回路（図示していないが入力直流電
源と接続される。）、７２は遅延回路、７６は点火信号
の入力端子である。その点火信号によって点火時期から
その遅延期間前にサイリスタ５０と遅延回路７２がトリ
ガーされる。その遅延期間は例えばほぼヒート・コイル
７３の加熱開始から加熱によってそのギャップ間の絶縁
破壊電圧が低下するまでの時間か、あるいは、ほぼヒー
ト・コイル７３の加熱開始からその温度が燃料の着火温
度に達するまでの時間（ヒート・コイル７３単独で着火
する場合）である。従って、ヒート・コイル７３の通電
期間は各放電自続期間より長く設定される。遅延回路７
２としては例えば「トリガー回路付き単安定マルチバイ
ブレータ」、「その出力が準安定状態から安定状態に戻
る時の電圧変化を促らえる微分回路」及び「その微分出
力を電力増幅する電力増幅回路」などから構成される。
（参照：実公昭４３−２０９７８号、実開昭４７−２９
４０６号、特公平５−７４７１５号）

【００３１】尚、電流遮断式点火装置では信号交流発電
機を使って点火時期前に１次コイルの電流通電開始時間
を制御しているが、これと同様に信号交流発電機を使っ
て点火時期前にヒート・コイル７３の電流通電開始時間
を制御し、点火時期にＣＤＩ式点火装置の点火を制御す
ることも可能である。あるいは、その遅延時間をコンピ
ュータで制御して各トリガー時期を算出し、サイリスタ
２４、２５それぞれをそのコンピュータで直接トリガー
制御することも可能である。また、常時ヒート・コイル
７３に（直流もしくは交流の）小電流を流して予熱して
おくことも可能である。これらの事は後述する図１６、
図１７、図２１の各実施例や図１８、１９両図の実施例
などについても言える。

【００３２】図１６の実施例は、２つのＣＤＩ式点火装
置の回路を利用して各ヒート・コイル７３の加熱をそれ
ぞれの高電圧印加に同期してパルス的に、しかも、その
高電圧印加開始より早く行う点火用放電ギャップ手段２
つを逆並列接続した実施例である。図中７１、７４はＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ回路、７２は遅延回路、７５は絶縁
トランス、７７、７８は点火信号の入力端子である。

【００３３】図１７の実施例は、直列インバータ装置を
利用して各ヒーター１８３の加熱をそれぞれの高電圧印
加に同期してパルス的に、しかも、その高電圧印加より
早く行う点火用放電ギャップ手段２つを逆並列接続し、
さらに図１４の実施例の様に４つのダイオードを使って
各放電電極１８８をアースした実施例である。尚、共振
コイル１８２の代わりに抵抗を用いても構わないし、又
は、共振コイル１８２の両端を短絡して共振コイル１８
２を取り外しても構わない。どちらの場合も電流の立上
り（ｄｉ／ｄｔ）に弱いサイリスタ５０、２５０よりも
過電流に強いパワーＭＯＳ・ＦＥＴを１つずつ使った方
が良い。

【００３４】図１８、１９両図に示す実施例も直列イン
バータ装置を利用して各ヒーター１８３の加熱をそれぞ
れの高電圧印加に同期してパルス的に、しかも、その高
電圧印加より早く行う点火用放電ギャップ手段２つを逆
並列接続し、さらに図１４の実施例の様に４つのダイオ
ードを使って各放電電極１８８をアースした実施例であ
る。加えて各ヒーター１８３の一端をアースできる様に
２つの直列インバータ装置を用いている。図中ｔ１〜ｔ
６は同じ符号同士の導線が接続状態にある。そのパルス
的な加熱動作は次の通りである。一方の入力端子に入力
された点火信号によってサイリスタ５０ａ、２５０ｂが
ターン・オンすると、コンデンサ２１０ａが共振コイル
１８２を介して充電され、コンデンサ２１０ｂが共振コ
イル１８２とヒーター１８３を介して放電する。そし
て、他方の入力端子に入力された点火信号によってサイ
リスタ５０ｂ、２５０ａがターン・オンすると、コンデ
ンサ２１０ｂが共振コイル１８２を介して充電され、コ
ンデンサ２１０ａが共振コイル１８２とヒーター１８３
を介して放電する。各ヒーター１８３が各放電電極１８
８を充分に加熱した後一方の両放電電極１８８、１８９
間に高電圧が直列インバータ式点火装置から印加され
る。尚、サイリスタ２５０ａのアノードをコンデンサ２
１０と共振コイル１８２の接続点に接続し直しても構わ
ないが、この場合も電流の立上りに弱いサイリスタ２５
０ａよりも過電流に強いパワーＭＯＳ・ＦＥＴを代わり
に使った方が良い。サイリスタ２５０ｂ側にも同じ事が
言える。

【００３５】図２０の実施例は第１発明を利用した点火
配電手段で、請求項２５記載の点火配電手段などに対応
する。図中７９はロータリー式の切換えスイッチである
が、この点火配電手段を内燃機関用点火装置に使う場合
エンジンのカム軸もしくはクランク軸に同期してその接
触ローターを回転させたり、あるいは、切換えスイッチ
７９を６つのリード・スイッチで置き換え、エンジンの
カム軸もしくはクランク軸に同期して回転する磁石でそ
れらリード・スイッチのオン、オフを制御したり、ある
いは、切換えスイッチ７９を複数の半導体スイッチで形
成してエンジンのカム軸もしくはクランク軸に同期して
それら半導体スイッチをコンピュータ制御したり、する
ことが考えられる。また、放電電極８９を３つずつ接続
した点火用放電ギャップ手段が２組有り、同じ組のヒー
ト・コイル７３は切換えスイッチ７９の隣り同士のスイ
ッチ端子に接続されているけれども、隣りのスイッチ端
子には必ず異なる組のヒート・コイル７３を接続するよ
うにすれば、時間効率が改善される。さらに、全ての放
電電極８９を同じ点火コイル２１４に接続して図１５の
実施例で使用しているＣＤＩ式点火装置を使うこともで
きる。もちろん各放電電極８９に外側電極の無い点火プ
ラグの中心電極を使っても構わない。（参考：特開昭４
７−１００５８号、実開昭６０−１２６７６〜７号、実
開昭６０−１５９８７号）

【００３６】図２１の実施例はヒート・コイル７３の加
熱と高電圧印加を同時に、しかも、パルス的に行う点火
用放電ギャップ手段である。第１発明の場合、ヒート・
コイル７３の放電電極の面積は１〜数平方ミリ・メート
ル〜数十平方ミリ・メートルも有れば充分であり、グロ
ー・プラグみたいに大きくする必要が無いから、むしろ
その電極面積を小さくして加熱時の温度上昇を速やかに
行った方が省エネルギー、省スペース、点火時期の高精
度制御、耐久性、絶縁化、製造、そして、コスト等の面
で得策である。この事はシーズド型グロー・プラグの様
に放電電極を加熱する場合も同様である。また、代わり
に後述する図２７，図２８の各グロー・プラグを使うの
も良いし、ＩＧＢＴの代わりにパワーＭＯＳ・ＦＥＴで
も良い。

【００３７】図２２の実施例はプラズマ・ジェット点火
を行うためにシリンダー・ヘッド部に形成した副室の中
に点火用放電ギャップ手段を構成したものである。図中
８４は燃焼室、１２１は噴射口、１２２は冷却材（例：
水）である。ガソリン・エンジン等に図２２の実施例を
利用する場合、吸気・圧縮行程中に点火時期前に混合気
が噴射口１２１から副室内へ逆流してヒート・コイル１
３によって着火されないならば、ヒート・コイル１３を
加熱しっ放しでも構わない。参考資料：電気学会出版の『電離気体論』中の「ＭＨ
Ｄ（プラズマ）加速」、「高温工業への応用（プラズマ
・ジェット装置）」

【００３８】図２３の実施例もプラズマ・ジェット点火
を行うためにシリンダー・ヘッド部に形成した副室の中
に点火用放電ギャップ手段を構成したものである。図２
３の実施例では、図２２の実施例で問題となる不確実な
早期着火防止を完壁なものとするために、副室、点火プ
ラグ６及びグロー・プラグ１２等の冷却と掃気を兼ねな
がら、吸気・圧縮行程中に点火時期直前まで空気や排気
ガス等の不燃ガスを噴射ノズル１２３から副室内へ噴射
して副室内の圧力を高めて混合気が噴射口１２１から副
室内へ逆流するのを完全に防止する。このため、ヒート
・コイル１３を加熱しっ放しでも図２３の実施例をガソ
リン・エンジン等のオットー・サイクル・エンジンに安
心して利用できる。ヒート・コイル１３を加熱しっ放し
にできるという事は、図２２の実施例の様に点火時期直
前にヒート・コイル１３をパルス的に加熱する場合と違
ってヒート・コイル１３の加熱遅れが無いから点火時期
を精密制御できるという事であり、図１５〜図１７、図
２１の各実施例の様に点火時期直前にヒート・コイル１
３をパルス的に加熱する場合と違い急激な温度上昇によ
る熱応力の問題や周期的な通電加熱によるサーマル・シ
ョックの問題などが無いという事である。さらに、プラ
ズマ・ジェット点火のジェット作用をバック・アップす
るために、あるいは、プラズマの原料となる気体分子を
供給してプラズマ状ガスを成長させるために、点火時期
以降も不燃ガスを噴射ノズル１２３から副室内へ噴射す
ることが考えられる。これらの事は後述する図２４〜図
２６の各実施例についても言える。（参考：電気学会出
版の『電離気体論』の「高温工業への応用、プラズマ・
ジェット装置」、実開昭５６−７１９２５号の第３図）

【００３９】図２４の実施例もプラズマ・ジェット点火
を行うためにシリンダー・ヘッド部に形成した副室の中
に点火用放電ギャップ手段を構成する。図中４５０は耐
熱性、耐圧力性、耐衝撃性の球、４５１は噴射口、１２
３は（空気や排気ガス等の不燃ガスの）噴射ノズル、１
２は（コイル型）グロー・プラグ、４５６は外側電極が
無く、中心電極４５９の先が丸く偏平した点火プラグ、
２８４は燃焼室である。球４５０は噴射口４５１手前で
１方向の圧力に対してのみ開く弁を形成するので、図２
３の実施例の様に圧縮行程中ずーっと混合気が副室内へ
逆流するのを防止するために噴射ノズル１２３から不燃
ガスを噴射し続ける必要が無い。

【００４０】図２５の実施例はシリンダー・ヘッド部に
形成したプラズマ・ジェットを行う副燃焼室の中に点火
用放電ギャップ手段を構成する。図中１６３は（空気
の）噴射ノズル、１６８は（燃料の）噴射ノズル、１６
１は噴射口、１２は（コイル型の）グロー・プラグ、１
６６は外側電極が無く、中心電極１６９の先が丸く偏平
した点火プラグ、３８４は主燃焼室である。その動作は
次の通りである。噴射ノズル１６３から空気で副燃焼室
内を掃気し、圧縮行程中に副燃焼室内で空気などの不燃
ガスだけを気体放電によって先ず高温プラズマ状態にし
てから噴射ノズル１６８から燃料を副燃焼室内に噴射し
て一気に気化、部分燃焼させる。高温、高圧で部分燃焼
した混合気が噴射口１６１から主燃焼室内に噴き出し、
多量の空気と混ざり、完全燃焼する。尚、図２２〜図２
５の各実施例ではコイル型のグロー・プラグ１２を使っ
ているが、耐久性を考えれば当然シーズド型グロー・プ
ラグや図２７，図２８の各グロー・プラグを使った方が
良い。

【００４１】図２６の実施例もプラズマ・ジェット点火
を行うためにシリンダー・ヘッド部に形成した副室の中
に点火用放電ギャップ手段を構成する。図中１３１は噴
射口、１３３は（不燃ガスの）噴射ノズル、１３４は
（シーズド型の）グロー・プラグ、１３６は外側電極が
無く、中心電極１３９の先が丸い点火プラグ、１３７は
燃焼室である。図２６の実施例も混合気が副室へ逆流す
るのを完全に防止したので、グロー・プラグ１３４を加
熱しっ放しでもガソリン・エンジン等のオットー・サイ
クル・エンジンに図２６の実施例を安心して利用でき
る。

【００４２】図２７に第１発明に利用するのに都合の良
いシーズド型グロー・プラグの実施例を示す。これは請
求項２７記載のシーズド型グロー・プラグに対応する。
図２７はそのシーズド型グロー・プラグの先端部の断面
図で、図中１２４は保護パイプ、１２５は導電性セラミ
ック管、１２６は非導電性セラミック製の絶縁体、１２
７はセラミック・ヒーターである。横に並んで図示され
ている複数の丸は、セラミック・ヒーター１２７が平面
的に渦状に巻かれているのを示している。この様に先端
面だけが加熱されるシーズド型グロー・プラグは、図１
〜図２のシーズド型のグロー・プラグ８、４それぞれの
代わりに使ったり、あるいは、図７〜図１０、図１２、
図２２〜図２５のコイル型の各グロー・プラグ１２の代
わりに使ったり、あるいは、図１３〜図１４のヒート・
コイル８３と放電電極８８又は１１３の各組合せの代わ
りに使ったり、あるいは、図１５〜図１６、図２０の各
ヒート・コイル７３の代わりに使ったり、あるいは、図
１７、図１９のヒーター１８３と放電電極１８８の各組
合せの代わりに使ったりするのに都合が良い。尚、導電
性セラミック管１２５の代わりに導電性保護カバーとし
て金属管もしくは導電管もしくは導電体でセラミック・
ヒーター１２７と絶縁してセラミック・ヒーター１２７
をカバーしても構わない。

【００４３】図２８に第１発明に用いるのに都合の良い
コイル型グロー・プラグの実施例を示す。これは請求項
２８記載のコイル型グロー・プラグに対応する。図２８
はコイル型のグロー・プラグ３１２の先端部の断面図で
ある。これはヒート・コイル３１３を高温度においても
非導電性であり、熱衝撃機械的強度が大きい耐熱性断熱
材３００ですっぽり囲み、放電電極となるヒート・コイ
ル３１３の先端部だけを露出したものである。このた
め、熱電極の熱が無駄に他に逃げずに済んだり、ヒート
・コイル３１３の爆発、燃焼に対する耐衝撃性、耐熱
性、熱強度、耐汚損性を高めることができたりする。ま
た、耐熱性断熱材３００がヒート・コイル３１３を支え
るためヒーター線の太さを細くしたり、ヒーター線の巻
数を増やしたりしてヒート・コイル３１３の抵抗値を大
きくできるので、図８に示す様に直列接続するグロー・
プラグ３１２の数を減らしたり、電源に直に接続できた
りしてヒート・コイル３１３の断線による故障を減らす
ことができる。

【００４４】この断線故障低減の利点は以下の通りであ
る。図８の実施例の様に６つのグロー・プラグ１２が直
列接続されている場合１つでもそのヒート・コイルが断
線すると、他の５つのグロー・プラグ１２は使えなくな
る。そこで、もし各ヒート・コイルの抵抗値が２倍にな
れば、グロー・プラグ１２を３つずつ２組に分けて直流
電源１に直列接続できるので、一方組の１つのヒート・
コイルが断線しても他方組の３つのグロー・プラグ１２
を活用できる。同様に各ヒート・コイルの抵抗値が３倍
になれば、グロー・プラグ１２を２つずつ３組に分けて
直流電源１に直列接続できるので、ひと組の１つのヒー
ト・コイルが断線しても２組の４つのグロー・プラグ１
２を活用できる。同様に各ヒート・コイルの抵抗値が６
倍になれば、６つのグロー・プラグ１２それぞれを直流
電源１に別々に接続できるので、１つのヒート・コイル
が断線しても５つのグロー・プラグ１２を活用できる。

【００４５】尚、ヒート・コイル３１３の放電電極面と
なる先端部分のヒーター線を特に太くすれば、気体放電
による電極消耗に対して耐久性が上がる。これが請求項
２９記載のコイル型グロー・プラグに対応する。また、
図２８のグロー・プラグ３１２ではヒート・コイル３１
３はヒーター線を円形に巻いたものであるが、ヒーター
線を丸く偏平に又は放電電極面を半径にして半円状に又
は三角に又は四角く巻いてヒーター線の放電電極の面積
を広くすると、気体放電による電極消耗に対して耐久性
が上がるし、放電プラズマ・ビームの発生場所が広くな
り、放電プラズマ・ビームと燃料粒子の遭遇確率が上が
り、着火性が向上する。

【００４６】図２９に放電電極とこれを加熱する加熱手
段の一例を示す。図中３０１はレーザー出力装置、３０
２は光ファイバー、３０３は中空状の放電電極である。
レーザー出力装置３０１から出力されたレーザー光は光
ファイバー３０２を通って放電電極３０３の先端部内側
に照射され、放電電極３０３は内側から加熱される。そ
の先端部内側にレーザー光の吸収率が高いものを設けて
おくと都合が良い。

【００４７】尚、放電電極３０３の例として外側電極の
無い点火プラグの頭頂部もしくは途中から中心電極の先
端部内側まで穴を開けて放電電極３０３の様に中空にし
てその穴の中に光ファイバーを通してその中心電極先端
部を内側からレーザー光で加熱するものが有る。当然そ
の中心電極の絶縁性は維持したままである。この様にレ
ーザー出力装置３０１と光ファイバー３０２と組み合わ
せた点火プラグを図１〜図１２、図２２〜図２６の各実
施例の点火プラグ６、１６６、１３６又は４５６として
あるいは図１３〜図２１の各実施例の放電電極８９又は
１８９として使うことができる。また、別の放電電極３
０３の例として後述する図３０の実施例の様にシーズド
型グロー・プラグの頭頂部から保護金属管もしくは保護
導電性セラミック管もしくは保護導電管もしくは保護導
電カバーの先端部内側まで穴を開けて図２９の放電電極
３０３の様に中空にしてその穴の中に光ファイバーを通
してその保護導電管の先端部などを内側からレーザー光
で加熱するものが有る。この様にレーザー出力装置３０
１と光ファイバー３０２と組み合わせたグロー・プラグ
を図１〜図７、図９〜図１２、図２２〜図２６の各実施
例のグロー・プラグ４、１２又は１３４等としてあるい
は図１３〜図１４の各実施例の放電電極８８とヒート・
コイル８３又は１１３等としてあるいは図１５〜図１
６、図２１の各実施例のヒート・コイル７３等としてあ
るいは図１７〜図１９の各実施例の放電電極１８８とヒ
ーター１８３等として使うことができる。さらに、光フ
ァイバーを通した上記点火プラグの中心電極と上記シー
ズド型グロー・プラグの保護金属管もしくは保護導電性
セラミック管もしくは保護導電管もしくは保護導電カバ
ーを絶縁し、そして、対向させた点火用放電ギャップ手
段が可能である。これが請求項２、５、１０又は１４記
載の点火用放電ギャップ手段などに対応する。

【００４８】図３０の実施例は上述したレーザー出力装
置３０１、光ファイバー３０２及びシーズド型グロー・
プラグ本体を使った放電電極３０８を図１の実施例に応
用したものである。ナット３０５内側の雄ネジ部分は軸
方向に数箇所に切込みが入っており、ナット３０５を締
めると、その雄ネジ部分が内側に押されて光ファイバー
３０２を圧着する。尚、同様にレーザー出力装置３０
１、光ファイバー３０２及び放電電極３０８を図２〜図
７、図９〜図１４、図２０、図２２〜図２６の各実施例
において各グロー・プラグ又は各熱電極などの代わりに
使用しても構わない。また、点火プラグ６を前述した様
に中空にし、その内側に光ファイバーを通し、中心電極
９の先端部を内側からレーザー光で加熱することも可能
である。

【００４９】第１発明について最後に以下の事を補足す
る。１）図３〜図１７、図１８、１９両図、図２１〜図２６
の各実施例において、点火プラグ６又は中心電極９又は
放電電極１８９等の代わりにこちら側にもコイル型また
はシーズド型グロー・プラグを使い、その放電電極を加
熱することもまた可能である。ただし、コイル型グロー
・プラグを使う場合そのヒート・コイルとプラグ本体を
高耐電圧で絶縁する必要が有るし、そのヒート・コイル
に電気エネルギーを供給する絶縁手段（例：絶縁変圧
器、超音波素子と圧電素子の組合せ等。）と交流電源手
段｛例：ＡＣＧ（交流発電機）、インバータ装置な
ど。｝の組合せ、もしくは、絶縁電源手段（例：スイッ
チング電源、インバータ装置。）などが必要になる。あ
るいは、シーズド型グロー・プラグを使う場合、そのヒ
ート・コイルとその導電性の保護カバー（例：保護金属
管、保護セラミック管。）の間を高耐圧で絶縁する必要
がある。

【００５０】２）前述の第１の放電電極手段と第１の加
熱手段としてグロー・プラグ等を使う実施例を示した
が、その代わりに電熱ヒーターで半導体または導体を加
熱するものなら、セラミック・ヒーターで加熱する導電
性セラミックでも金属でも何でも構わない。ただし、タ
ングステン等の様に高沸騰点の材料を前述の第１の放電
電極手段に使うと電子放射を主に熱電子放射で行え、放
電電極の蒸発が少なくなり、放電電極の寿命の点で有利
となる。前述の第２の放電電極手段として主に外側電極
を持たない点火プラグを使う実施例を示したが、その代
わりに放電電極として使えるものなら導電性セラミック
でも半導体でも金属でも導体でも何でも構わない。

【００５１】３）「第１発明の放電電極の加熱による熱
電子放出」は「アーク放電による熱電子放射」と加熱の
仕組みは違うけれども、どちらも加熱による熱電子放出
の点で実質的には同じである。普通の蛍光灯は点灯開始
時その事を利用している。点灯前フィラメントを赤熱さ
せて熱電子を放出させ、点灯以降アーク放電みずから熱
電子放射などを行ったり、水銀蒸気の存在によってアー
ク放電を維持している。アーク放電による冷陰極放射の
場合も同様と考えられる。従って、第１発明の場合その
放電電流が小さくてもその自続放電はアーク放電と同様
の特性を持つと考えられるので、その放電維持電圧はか
なり小さく、吹き消し難くなる。このため、エンジンの
点火に第１発明を利用すると、混合気のスワールやタン
ブル等の高速気流によってその自続放電はかなり吹き消
され難くなる、という効果が有る。尚、通常のアーク放
電の場合熱電子放射あるいは冷陰極放射を維持するため
にその放電電流は大きい。

【００５２】４）図２２〜図２６に示すプラズマ・ジェ
ット点火を行う各実施例において、シリンダー・ヘッド
が鉄、アルミニウム等の導電体である場合、その導電体
がそのプラズマ・ジェット点火に与える悪影響が大きい
場合、その副室あるいは副燃焼室の内壁と噴射ノズル等
だけ又はそのシリンダー・ヘッド全体を非導電性セラミ
ック等の絶縁体で構成すれば良い。その非導電性セラミ
ックに点火プラグやグロー・プラグを固着した場合に熱
膨脹や熱応力などの問題が大きい場合、さらに点火プラ
グやグロー・プラグを導電性セラミックと非導電性セラ
ミックで構成すれば良い。尚、上記の様なプラズマ・ジ
ェット点火室装置は何もシリンダー・ヘッド部だけに構
成する必要は無いし、プラズマ・ジェット点火室装置単
品にしても構わない。

【００５３】５）各実施例において点火時期以外に常時
弱く予備加熱し、点火時期直前頃から通常の加熱やパル
ス的な加熱に移行することも可能である。例えば図１５
の実施例において直流電源（図示せず。）のプラス電源
端子をダイオードを介してヒート・コイル７３の図下側
端子に接続し、ヒート・コイル７３の図上側端子をその
マイナス電源端子に接続するのである。また、図１６の
実施例においてヒート・コイル７３と絶縁トランスを一
旦切り離した後コンデンサを介して接続し直し、ヒート
・コイル７３の両端に前述と同様に直流電源とダイオー
ドの直列回路を接続するのである。６）グロー・プラグを使う場合、気体放電による保護金
属管などの消耗は有るが、燃料を主に放電プラズマ・ビ
ームに吹き付けるためグロー・プラグに直接吹き付ける
燃料の量を減らせるので、燃料による急冷サーマル・シ
ョックも衝突ダメージも摩耗も従来に比べて減らせる。
また、グロー・プラグ単独で燃料に着火する場合に比べ
て高温に加熱する必要が無い場合も有るので、この面で
は有利である。

【００５４】７）熱電極が燃料もしくは混合気のスワー
ルやタンブル等の（高速）気流などによって冷却されな
い様にその電極表面を網目状あるいはスリット状に非導
電性の断熱材で覆うことも可能である。あるいは一旦非
導電性の断熱材で電極表面をコーティングしてから無数
の小さい穴を分散して開けることも可能である。例え
ば、シーズド型グロー・プラグの導電性保護カバーを上
述の様に非導電性の断熱材で部分的に覆ったり、コイル
型グロー・プラグのヒート・コイルを上述の様に非導電
性の断熱材で部分的に覆ったり、するのである。特に、
コイル型グロー・プラグの場合ヒート・コイルの根元の
方は図２８に示す様に完全にその非導電性の断熱材で埋
設しても構わないから、ヒート・コイルは強度、耐久性
が向上し、爆発ショックに強くなるため都合が良い。８）当然の事ながら図５〜図６、図１０〜図１１の各実
施例に図１３〜図２１の各回路を利用できる。

【００５５】

【第１発明の先行技術】ａ）３０年以上前の家庭用ガス・レンジのヒート・コイ
ルを使った点火装置。（このヒート・プラグは懐中電灯
用豆電球のガラスの代わりに噴射ガスがヒート・コイル
に触れる様に穴の開いた金属で囲まれている様な物だっ
た。）ｂ）３０年以上前から有る焼玉式内燃機関を利用した模
型用２サイクル・エンジンのグロー・プラグ。ｃ）特開昭６３−２７２９７０号ｄ）特公平５−５７４０７号ｅ）特公平５−７４７１５号ｆ）特公平６−１３８６３号ｇ）特開平２−７５７６５号ｈ）実願平５−４１７５１号

【００５６】

【第２発明の背景技術】点火プラグの最も基本的な機能
である飛火現象は、火花放電特性とか、絶縁破壊電圧な
どで表現され、できるだけ低い電圧で放電することが望
まれる。あるいは、同じ絶縁破壊電圧でもできるだけギ
ャップ長を長くすることが着火性能向上の面から望まれ
る。要するにギャップ長の割に絶縁破壊電圧が低いこと
が望まれるのである。一方、絶縁破壊電圧を安定化させ
るために補助電極を近くに設けた電極とそうでない電極
を対向させた３針電極が古くから知られている。これは
第３電極と高電圧電極間の火花放電の照射効果ならびに
イオン供給作用を利用している。これを利用して点火ノ
イズ（電磁波障害）低減のためディストリビュータのロ
ーター電極か固定電極の一方の近くに補助電極を設けて
絶縁破壊電圧を小さくすることも知られている。この場
合、接着剤を用いた方法などでローター電極か固定電極
の一方の電極表面に絶縁体が固着され、さらにその絶縁
体表面に補助電極が固着される。この補助電極の構成方
法を点火プラグに応用すれば、その中心電極か外側電極
の一方の電極表面に絶縁体が固着され、さらにその絶縁
体表面に補助電極が固着されることになる。

【００５７】しかしながら、この絶縁破壊電圧を低減す
る方法を点火プラグに利用しようとすると、『その苛酷
な使用条件下に耐える、信頼性、耐久性および実績の有
る、補助電極を持った点火用放電ギャップ手段を構成す
ることができない』という問題点がある。
（問題点）これは、その苛酷な使用条件下に耐える、信頼性、耐久
性および実績の有る、補助電極の絶縁固着方法がまだ確
立されていない、からである。

【００５８】例えば、点火プラグに使う絶縁体は、常温
時および高温時で高電圧に耐える電気絶縁性、爆発・吸
気行程時の急熱急冷の熱サイクルに耐える耐熱衝撃性、
爆発に対する機械的強度、ガソリン、アルコール等の燃
料、オイルに添加される化合物に対する耐腐食性などの
耐久性（寿命）、電気的、熟的、機械的及び化学的に優
れた特性が求められる。また、電極の方も、絶縁破壊電
圧が低く、かつ長時間使用しても絶縁破壊電圧の上昇が
少ない耐久性、オットー・サイクル型エンジンの場合に
は爆発時の高温度を速やかに逃がす熱伝導性、鉛化合物
に耐える耐食性などが求められる。さらに、電極を絶縁
体で絶縁固着した場合、その固着手段には機械的衝撃に
対する堅牢性、高温高圧下での機密性、耐汚損性、耐プ
レイグニション性などが求められる。従って、補助電
極、これを絶縁する絶縁体、及び、これらの固着手段に
もその様な事が求められる。

【００５９】

【第２発明の目的】そこで、第２発明は、その苛酷な使
用条件下に耐える、信頼性、耐久性および実績の有る、
補助電極を持った点火用放電ギャップ手段を提供するこ
とを目的としている。

【００６０】

【第２発明の開示】即ち、第２発明は、第１の点火プラ
グの中心電極と外側電極を持たない第２の点火プラグの
中心電極を燃焼室内で対向させて１対の放電電極を形成
し、前記第１の点火プラグの外側電極を補助電極とした
点火用放電ギャップ手段である。又は、第２発明は、第
１、第２の点火プラグ両方の中心電極を燃焼室内で対向
させて１対の放電電極を形成し、前記各点火プラグの外
側電極を補助電極とした点火用放電ギャップ手段であ
る。又は、第２発明は、外側電極を持たない第１、第２
の点火プラグ両方の中心電極を燃焼室内で対向させて１
対の放電電極を形成し、前記燃焼室の内壁から一方の前
記中心電極の近辺に導電性の突起物を設けて補助電極と
した点火用放電ギャップ手段である。

【００６１】このことによって、前記両点火プラグの中
心電極が１対の放電電極を形成し、一方または両方の前
記外側電極がその補助電極となり、前記各点火プラグ中
に有る碍子などの絶縁体がこれら３つの電極それぞれを
絶縁する。あるいは、その補助電極に関して、燃焼壁に
ボルトをネジ止めする等してその内壁に突起物を簡単に
構成することができるので、この導電性の突起物がその
補助電極となる。その結果、外側電極または接地電極を
補助電極とし、両点火プラグの中心電極を１対の主電極
としたので、従来の点火プラグが持つ、苛酷な使用条件
下に耐える、信頼性、耐久性および実績の有る中心電
極、外側電極（又は接地電極）、内蔵の絶縁体、及び、
その絶縁固着手段、方法をそのまま利用できるので、第
２発明の点火用放電ギャップ手段はその苛酷な使用条件
下に耐える、信頼性、耐久性および実績の有るものとな
る、という効果が第２発明に有る。（第２発明
の効果）尚、３針電極と同様な作用により第２発明の点火用放電
ギャップ手段は、そのギャップ長の割に両放電電極間の
絶縁破壊電圧が従来より小さくなる。

【００６２】尚、その放電ギャップ長の割に絶縁破壊電
圧の低下に伴って高電圧を供給する点火装置の出力電圧
を減らして節約できる分をその出力電流の増加に回すこ
とができるから、その点火装置の出力電力を増やさず一
定のままその出力電流を増加させることができる。例え
ば、同じ１次側電流（、同じ１次側励磁インダクタン
ス）のまま点火コイルの巻数比を下げて２次側電流を増
加させることができる。その結果、その点火装置の出力
電力を増やさずにその放電電流値を大きくして自続放電
のプラズマ・ビームを太くすることによって放電プラズ
マ・ビームが燃料粒子と遭遇する確立をさらに増大さ
せ、着火性能をさらに向上させることができる、という
効果も有る。（追加効
果）

【００６３】また、同一の点火出力電力なら、点火装置
の２次側最大出力電圧を低く、あるいは、２次側出力電
流を大きく設定できる点火用放電ギャップ手段で有れば
有る程、両放電電極手段間の静電容量、高圧コードの浮
遊容量もしくは点火コイルの巻線間静電容量あるいはこ
れらの絶縁抵抗、漏洩電流などの影響を受け難くなるの
で、２次側出力電圧の立上り（マイナス電圧の場合なら
立下り）が鋭くなり、点火タイミングのずれが小さくな
り、しかも、かぶりに強くなる、という効果が有る。
（追
加効果）オットー・サイクル型エンジンの場合、点火タイミング
のずれが小さくなれば点火時期が正確になり、上死点直
後に最大爆発圧力に正確に設定できるためエンジン性能
が向上する。

【００６４】それから、強力なスパークが必要無いと
き、点火装置の点火エネルギーを小さくすると、一方の
中心電極と補助電極の間だけでスパークを発生させるこ
とができるため、エネルギーを節約したり、電極消耗を
防止したりすることができる。（追加効果）

【００６５】

【第２発明を実施するための最良の形態】第２発明をよ
り詳細に説明するために以下添付図面に従ってこれを説
明する。図３１の実施例は、請求項３０記載の点火用放
電ギャップ手段に対応し、半球形の燃焼室２２４と第２
発明を組み合わせたものである。図中２０９はＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ回路（図示していないが入力直流電源と接
続される。）、１６０は点火制御手段、２１４は点火コ
イル、２２５はシリンダー・ヘッド、２２６はピストン
・ヘッドである。点火プラグ８５、２１９が前述第１、
第２の点火プラグに相当し、中心電極８６、２２１が１
対の放電電極を形成し、２つの外側電極８７がその補助
電極となる。アースはエンジン・アース又は自動車ボデ
ィ・アース又はエンジンを固定する構造物もしくは構築
物へのアースである。その結果、従来の点火プラグが持
つ、苛酷な使用条件下に耐える、信頼性、耐久性および
実績のある中心電極、外側電極、絶縁碍子および絶縁固
着手段、方法をほとんどそのまま利用しているので、こ
の実施例を含め、第２発明の点火用放電ギャップ手段は
苛酷な使用条件下に耐える、信頼性、耐久性および実績
の有るものとなる。そして、３針電極と同様な作用によ
りこの点火用放電ギャップ手段はそのギャップ長の割に
両放電電極（中心電極８６、２２１）間の絶縁破壊電圧
が従来より小さくなる。尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
２０９、点火制御手段１６０及び点火コイル２１４等が
構成するＣＤＩ式点火装置は電流遮断式点火装置でも圧
電式点火装置でももちろん構わない。また、１次、２次
コイルの電圧極性は図３１に示すのと逆でも構わない。
さらに、図３１で中心電極２２１をプレ・イグニッショ
ン防止のために点線で示す様に短くしても構わない。

【００６６】図３２の実施例は、請求項３０記載の点火
用放電ギャップ手段に対応し、クサビ形を変形した燃焼
室９７と第２発明を組み合わせたものである。図中９１
は点火装置、８０はバルブ、９９はシリンダー・ヘッ
ド、１００はピストン・ヘッドである。点火プラグ９
２、９３が前述第１、第２の点火プラグに相当し、中心
電極９４、９６が１対の放電電極を形成し、２つの外側
電極９５がその補助電極となる。尚、後述する図６５の
様にクサビ形燃焼室２３１等と点火プラグ２２７、２２
８を組み合わせた点火用放電ギャップ手段もまた可能で
ある。

【００６７】図３３は簡略化した平面図で、１１７は燃
焼室、１０８、１１８はバルブである。図３３の実施例
はバスタブ形を変形した燃焼室１１７と第２発明を組み
合わせたもので、請求項３０記載の点火用放電ギャップ
手段に対応する。点火プラグ１２０、１３０が前述第
１、第２の点火プラグに相当し、両軸がほぼ同一方向に
並んでいる。点火装置、電気配線などは省略されている
が、図３１の実施例の場合と同様である。尚、点火プラ
グ１２０の代わりに後述する図３５の点火プラグ３２、
図４０の沿面放電型の点火プラグ５２、図４１の点火プ
ラグ６２又は図４２〜図５３の各図に示す点火プラグを
使うこともできる。

【００６８】図３４の実施例は半球形の燃焼室２７と第
２発明を組み合わせたもので、請求項３０記載の点火用
放電ギャップ手段に対応する。点火プラグ２２、２３が
前述第１、第２の点火プラグに相当する。ただし、外側
電極２５が各中心電極２４、２６に対して最適な位置に
来る様に点火プラグ２２のネジ切り位置、締付けトル
ク、ガスケットの厚さ、外側電極２５の固着位置などを
管理する必要がある。

【００６９】図３５は簡略化した平面図である。図３５
の実施例はバスタブ形を変形した燃焼室３７と第２発明
を組み合わせたもので、請求項３１記載の点火用放電ギ
ャップ手段に対応する。沿面放電型の点火プラグ３２、
３３が前述第１、第２の点火プラグに相当し、両軸がほ
ぼ同一方向に並んでいる。点火装置、電気配線などは省
略されているが、図３１の実施例の場合と同様である。
点火プラグ３２又は３３の代わりに後述する図４０の実
施例で使われるタイプの沿面放電型の点火プラグ５２又
は図４１の点火プラグ６２又は図４２〜図５３の各図に
示す点火プラグを用いても構わない。

【００７０】図３６の実施例は、半球形の燃焼室４７と
第２発明を組み合わせたもので、請求項３２記載の点火
用放電ギャップ手段に対応する。点火プラグ４２、４３
が前述の第１、第２の点火プラグに、途中からネジが切
ってあるボルト４５が前述の導電性の突起物つまり補助
電極に、それぞれ相当する。この場合、図３４の実施例
の様に外側電極２５の中心電極２４、２６に対する位置
に注意する必要は無い。尚、各中心電極４４、４６の先
端部を図２６の中心電極１３９の様に少し大きい球状に
すれば、点火プラグ４２、４３をもっと離して固着でき
るので、各中心軸を円周方向と垂直にできるなど、空間
的な配置に自由度が増す。

【００７１】図３７の実施例は図３１の実施例を改良し
たものである。各電極の出っ張りを引っ込めてプレ・イ
グニッション防止を強化している。

【００７２】図３８の実施例は半球型燃焼室のほぼ側面
で２点点火を行うことができる様に各ほぼ側面に点火用
放電ギャップ手段を１つずつ形成したものである。同様
に３点点火、４点点火、５点点火以上を行なえる様に各
ほぼ側面に点火用放電ギャップ手段を１つずつ形成して
も良い。この事は半球型燃焼室に限らない。

【００７３】図３９の平面図に示す実施例も半球型燃焼
室のほぼ側面で２点点火を行うことができる様に各ほぼ
側面に点火用放電ギャップ手段を１つずつ形成したもの
であるが、全ての点火プラグが図面に平行に固定されて
いる。スペースが許すなら同様に３点点火、４点点火、
５点点火以上を行なえる様に各ほぼ側面に点火用放電ギ
ャップ手段を１つずつ形成しても良い。この事は半球型
燃焼室に限らない。

【００７４】図４０の実施例では、沿面放電型の点火プ
ラグ５２と外側電極の無い点火プラグ５３の位置関係だ
けが示されている。図３１の実施例の様に半球形燃焼室
のエンジンに点火プラグ５２、５３を固着しても良い
し、図３２の実施例の様に変形クサビ形燃焼室のエンジ
ンに点火プラグ５２、５３を固着しても良いし、後述す
る図６５の実施例の様にクサビ形燃焼室のエンジンに点
火プラグ５２、５３を固着しても良い。あるいは、これ
らの例において、図３５の実施例で用いたタイプの沿面
放電型の点火プラグ３２を点火プラグ５２の代わりに使
うこともできる。

【００７５】図４１は点火プラグ６２の中心電極６４、
外側電極６５部分の平面図、正面図で、点火プラグ６２
は図３１の点火プラグ８５、図３２の点火プラグ９２、
図３３の点火プラグ１２０等を改良したものである。外
側電極６５の形に特徴があり、外側電極６５の耐熱衝撃
性や熱強度が向上する。図３１の点火プラグ８５、図３
２の点火プラグ９２、図３３の点火プラグ１２０又は図
４０の点火プラグ５２等の代わりに点火プラグ６２を用
いることができる。外側電極６５を４方向から支えてい
るが、同様に２方向からでも３方向からでもあるいは５
方向以上から支えても構わない。この事は後述する図４
２〜図４５の各点火プラグでも言える。

【００７６】図４２〜図４５の各図は図４１の点火プラ
グ６２の中心電極６４の長さと外側電極６５の形状を変
えた点火プラグ先端部の正面図である。これらの点火プ
ラグを図３１の点火プラグ８５、図３２の点火プラグ９
２、図３３の点火プラグ１２０又は図４０の点火プラグ
５２等の代わりに用いることができる。

【００７７】図４６〜図４９の各図は図４２〜図４５の
各図に示す点火プラグを２極型に変えた点火プラグの先
端部の正面図である。同様に外側電極の数を増やして３
極型、４極型、５極型以上にしても構わない。これらの
点火プラグを図３１の点火プラグ８５、図３２の点火プ
ラグ９２、図３３の点火プラグ１２０又は図４０の点火
プラグ５２等の代わりに用いることができる。

【００７８】図５０〜図５３の各図は点火プラグの先端
部の正面図である。これらの点火プラグの中心電極の先
を外側に張り出したので、図３７〜図３９の各実施例の
様に外側電極の無い点火プラグとほぼ直角に固定する場
合、その外側電極が無い点火プラグの中心電極の張り出
し長さを短くすることもできるため、プレ・イグニッシ
ョン防止と電極消耗防止のために都合が良い。

【００７９】第２発明について最後に以下の事を補足す
る。１）図３１〜図３３、図３５の各実施例では２極型の点
火プラグ８５、９２、１２０、３２又は３３が使われて
いるが、これらは３極型または４極型点火プラグでも良
いし、図３５又は図４０の沿面放電型点火プラグでも良
い。２）先行技術の特開昭６０−２３７１６４号にプラズマ
・ジェット点火プラグと外側電極の無い通常の点火プラ
グに似た様な点火プラグを対向させた実施例が開示さ
れ、第２発明と似ているけれども、以下の３点で両者は
異なる。ａ）プラズマ・ジェット点火プラグだと極めて大きなエ
ネルギーを使うし、そのためプラズマ・ジェット点火プ
ラグに耐久性が無く、その専用点火装置に電気エネルギ
ーを供給する発電機やエンジンの負担（出力の数＋パー
セント）が重くなるので、プラズマ・ジェット点火プラ
グを使用したエンジンも自動車なども未だ実用化されて
いないし、市販もされていないし、実績も無い。その
点、第２発明だと実績の有る通常の点火プラグ２つを使
用するし、プラズマ・ジェット点火プラグほど極めて大
きなエネルギーを消費しないから、それと比べて省エネ
ルギーで、信頼性、耐久性および実績が有り、実用的で
ある。ｂ）第２発明の場合２つの点火プラグの中心電極間での
放電が主で点火装置は１つで良い。これに対して先願発
明の場合。主点火用放電ギャップ間にプラズマ・ジェッ
ト点火プラグのプラズマ・ジェットを噴き付けて主放電
を行う。つまり、プラズマ・ジェット点火プラグがトリ
ガー装置として使用されている。このため、主点火用放
電ギャップ用とプラズマ・ジェット点火プラグ用２つの
点火装置（又は高電圧電源）が必要である。開示例では
２つを１つにまとめている。ｃ）第２発明の場合両点火プラグの位置関係、方向関係
に自由度が有るのに対して先願発明の場合プラズマ・ジ
ェット点火プラグのジェット噴き出し方向に主点火用放
電ギャップが無ければならないので、燃焼室での固定位
置関係が限定されてしまう。

【００８０】３）先行技術の実開昭５６−７１９２５号
にはプラズマ・ジェット点火プラグとシリンダー・ヘッ
ドに埋め込んだ絶縁電極を対向させた実施例が開示さ
れ、第２発明と似ているけれども、以下の４点で両者は
異なる。ａ）上記２）のａ）項と同じ。ｂ）第２発明の場合２つの点火プラグの中心電極間での
放電が主であるのに対して先願考案の場合プラズマ・ジ
ェット点火プラグでの放電が主で、絶縁電極はそのプラ
ズマ火炎ガスを吸引する点に特徴が有る。ｃ）このため２つの点火装置（又は高電圧電源）が必要
である。ｄ）第２発明の場合両点火プラグの位置関係、方向関係
に自由度が有るのに対して先願考案の場合プラズマ・ジ
ェット点火プラグの噴出口が絶縁電極に面している必要
が有るので、燃焼室での両固定位置関係が限定される。ｅ）絶縁電極が電極をシリンダー・ヘッドと絶縁して燃
焼室壁面に埋め込んだ構造に成っているので、通常の点
火プラグほど製造、市販化に実績が無く、実現も部品交
換も困難で、実用的でない。

【００８１】４）先行技術の特開平２−１２３２８２号
には通常の点火プラグに似た点火プラグの中心電極と接
地電極がワイド・ギャップ（沿面放電型ギャップ）を形
成し、外側電極を持たない別の点火プラグの中心電極と
前述の中心電極がネロー・ギャップを形成し、エンジン
の負荷状態に応じて前記ワイド・ギャップか前記ネロー
・ギャップに接続を切換えてどちらか一方でスパークを
発生させる実施例が開示されている。第２発明と似てい
るけれど以下の４点で両者は異なる。ａ）先願考案の場合、負荷状態に応じて３電極のうち２
電極が活用され、３電極は同時に活用されないが、第２
発明では３電極が同時に活用される。ｂ）先願考案だと外側電極も主電極であるが、第２発明
では外側電極は補助電極である。ｃ）外側電極を補助電極にしたことに第２発明の特徴が
有り、その結果、主ギャップ（両中心電極間ギャップ）
のギャップ長を自由に設定でき、先願考案ほど両点火プ
ラグをかなり接近させたり、中心電極を長く突き出す必
要が無いから、先願考案に比べて両点火プラグの固着位
置関係に自由度が有ったり、プレイグニションし難く、
両中心電極の消耗が少なくて済む。ｄ）先願考案の場合１つの点火プラグの中心電極と外側
電極がワイド・ギャップを形成するためそのギャップは
沿面放電型に近くなるので、その放電プラズマ・ビーム
はその絶縁碍子などの絶縁体壁面に沿って発生し、せっ
かくワイド・ギャップを形成しても着火の面で不利にな
るし、その絶縁体壁面が放電プラズマ・ビームに接触す
るので耐久性に問題が有る。これに対し、第２発明だと
２つの点火プラグの中心電極がワイド・ギャップを形成
するので、放電プラズマ・ビームを混合気中に突き出す
形になり、放電プラズマ・ビームは混合気中を通り、着
火し易くなる。

【００８２】５）外側電極の有る点火プラグと外側電極
の無い点火プラグを使って３電極の点火用放電ギャップ
手段を第２発明と違う構成で形成することも可能であ
る。例えば、図５４又は図５５の様に外側電極を接地し
た主電極２０６にし、どちらか一方の中心電極を補助電
極２０７（フローティング状態。アースと絶縁孤立状
態。）にし、他方の中心電極を主電極２０８にする構成
が以下ａ）〜ｄ）の４通り考えられるが、次の様な問題
点がａ）〜ｄ）それぞれに有る。尚、２０５は点火装
置、Ｃ１〜Ｃ６は電極間静電容量である。いずれの場合
も外側電極は接地した主電極２０６である。ａ）図５４の様に外側電極を持たない点火プラグの中心
電極を補助電極２０７にして主電極２０６（外側電極）
側近くに設けた場合、前述と同様１つの点火プラグの中
心電極と外側電極がワイド・ギャップを形成するので、
そのギャップは沿面放電型になり、着火の面で不利であ
り、前述した様に絶縁碍子などの絶縁体に耐久性の問題
を引き起こす。また、点火プラグの絶縁碍子などが高誘
電体として作用するため、各中心電極と外側電極（アー
ス）間の電極間静電容量（Ｃ３等）は大きくなる。そし
て、点火プラグ本体の金属部分やエンジン本体が接地さ
れてシールド作用するため、両中心電極間の電極間静電
容量（Ｃ４）は小さくなる。つまり、各ギャップ長の割
に電極間静電容量Ｃ３が電極間静電容量Ｃ４に比べて極
端に大きくなってしまう。その結果、印加高電圧は電極
間静電容量Ｃ３、Ｃ４の静電容量の大きさに反比例して
分圧されるため、印加高電圧のほとんどがギャップ長の
長い主電極２０８・補助電極２０７間ギャップに印加さ
れるので、高い印加高電圧が必要である。これでは、こ
れら３電極は３針ギャップの様な本来の機能を果たすこ
とはできない。

【００８３】ｂ）図５４の様に外側電極を持つ点火プラ
グの中心電極を補助電極２０７として主電極２０６（外
側電極）側近くに設けた場合、前項ａ）と同様に各ギャ
ップ長の割に電極間静電容量Ｃ３が電極間静電容量Ｃ４
に比べて極端に大きくなるので、これら３電極は本来の
機能を果たせない。たとえ図５６の様に中心電極１４６
を首無しの点火プラグ１４５の先端部のみに取り付けて
も、絶縁碍子の誘電率と両ギャップ長の関係で電極間静
電容量Ｃ３を電極間静電容量Ｃ４に比べてギャップ長の
割に小さくできない。但し、図５６の例に限らず両中心
電極間にコンデンサを接続し図５４の電極間静電容量Ｃ
４を大きくすることは可能であるが、点火装置２０５の
出力電圧の立上りが鈍ってしまうし、高耐電圧、耐熱
性、耐振性などが有大きなコンデンサが必要で、コスト
・アップになるし、実用的でない。

【００８４】ｃ）図５５の様に外側電極を持たない点火
プラグの中心電極を補助電極２０７として主電極２０８
（もう１つの中心電極）側近くに設けた場合、前述と同
様１つの点火プラグの中心電極と外側電極がワイド・ギ
ャップを形成するので、そのギャップは沿面放電型にな
り、着火の面で不利となる。しかも、そのワイド・ギャ
ップ長を長く設定すれば、外側電極を持つ点火プラグの
中心電極を外側電極から離し、そして、放電プラズマ・
ビームとなる部分を着火向上のため燃焼室壁面から離す
ためにその中心電極を燃焼室に長く突き出す必要が有
り、これに伴ってその中心電極に近い補助電極２０７と
なる他方の点火プラグの中心電極も燃焼室に長く突き出
す必要が有るので、両プラグ先端温度が上がり易く、プ
レイグニション防止の面と両点火プラグの寿命の面で不
利となる。

【００８５】ｄ）図５５の様に外側電極を持つ点火プラ
グの中心電極を補助電極２０７として主電極２０８（も
う１つの中心電極）側近くに設けた場合、その点火プラ
グの外側電極と他方の点火プラグの中心電極がワイド・
ギャップを形成するが、両中心電極が接近するので、そ
の主ワイド・ギャップは沿面放電型に成り易く、前述と
同様に着火の面でまだ不利となる。例：図５７。しか
も、その主ワイド・ギャップ長を長く設定すれば、両中
心電極を外側電極から離す必要があり、このため、外側
電極を持つ点火プラグの中心電極を燃焼室に長く突き出
す必要が有り、これに伴って主電極２０８となる他方の
点火プラグの中心電極も燃焼室に長く突き出す必要が有
るので、両プラグ先端温度が上り易く、プレイグニショ
ン防止の面と両点火プラグの寿命の面で不利となる。
例：図５７。ただし、電極間静電容量Ｃ６が電極間静電
容量Ｃ５に比べて極端に小さくなり、印加高電圧のほと
んどが両中心電極間に印加されるので、第２発明より絶
縁破壊し易くなるという利点は有る。この事は前項ｃ）
の場合についても言える。

【００８６】６）第２発明の場合、例えば図３１の様に
点火コイル２１４の２次巻線のアース等に対する静電容
量を含めて中心電極８６、２２１のアース等に対する両
静電容量はほとんど同じになるから、第２発明の概略図
を示す図６０の電極間静電容量Ｃ１、Ｃ２もほとんど同
じになる。このため、印加高電圧の半分が主電極２０６
・補助電極２０７間に印加され、一番最初の火花放電が
ギャップ長の短い主電極２０６・補助電極２０７間で発
生するので、３針ギャップの様な本来の機能を果たすこ
とができる。

【００８７】７）第２発明の場合たとえば図６０の点火
装置２０５の出力点火エネルギー等を小さくすると、主
電極２０６・補助電極２０７間ギャップだけで火花放電
などを発生させることができるので、着火が容易な場合
そうすることによって点火エネルギー等を節約すること
ができるし、電磁波障害対策にもなる。点火エネルギー
等を制御できる点火装置２例を図５８、図５９に示す。
５０９はマイナス電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータ
回路である。各入力端子５００、５０１にゲート順バイ
アス電圧（プラスのゲート電圧）を入力して各トランジ
スタ５０２をオンにすると、放電するコンデンサの数を
２つにできる。各ゲート電圧をゼロにして各トランジス
タ５０２をオフにすると、放電するコンデンサの数を１
つにできる。

【００８８】８）図３１〜図４０の各実施例またはその
一部を変更した各実施例おいて対向させた２つの点火プ
ラグを使って、第１発明の図２２〜図２６の各実施例の
様にプラズマ・ジェット点火装置を構成することもでき
るし、あるいは、第１発明の図１２の実施例の様に燃料
の噴射ノズルの前に点火用放電ギャップを構成すること
もできる。前者の場合省エネルギーにはならない。

【００８９】

【第２発明の先行技術】ａ）実開昭５６−６６０７２号ｂ）実開昭５６−７１９２５号ｃ）特開昭５９−１７３５６６号ｄ）特開昭６０−２３７１６４号ｅ）特開平２−１２３２８１〜２号ｆ）特開平２−１４９７７０号ｇ）特開平２−２８６８８０号ｈ）特開平５−５９９５３号ｉ）特開平５−６００４７号ｊ）実願平５−４５５５９号

【００９０】

【第３発明の背景技術】点火プラグの最も基本的な機能
である飛火現象は、火花放電特性とか、絶縁破壊電圧な
どで表現され、できるだけ低い電圧で放電することが望
まれる。あるいは、同じ絶縁破壊電圧でもできるだけギ
ャップ長を長くすることが着火性能向上の面から望まれ
る。要するにギャップ長の割に絶縁破壊電圧が低いこと
が望まれるのである。この事は絶縁破壊後の放電維持電
圧についても同じである。ところで、絶縁破壊電圧を安
定化させるために補助電極を近くに設けた主電極とそう
でない主電極を対向させた３針電極が古くから知られて
おり、これは第３電極と高電圧電極間の火花放電の照射
効果ならびにイオン供給作用を利用しているが、この絶
縁破壊電圧を安定化させる方法を点火プラグに応用する
ことができる。

【００９１】その作用を図６０の点火用放電ギャップ手
段の概略図を用いて説明する。図中Ｃ１は主電極２０６
と補助電極２０７の間の電極間静電容量、Ｃ２は主電極
２０８と補助電極２０７の間の電極間静電容量、２０５
は点火装置である。点火装置２０５が両主電極２０６、
２０８間に高電圧を出力すると、先ず、補助電極２０７
に近い主電極２０６と補助電極２０７の間で絶縁破壊が
起こり、火花放電が発生し、グロー放電などの自続放電
に移行する。その放電電流が電極間静電容量Ｃ２を充電
し、同時に主電極２０６から補助電極２０７に向かう電
子またはイオンの一部が補助電極２０７ではなく主電極
２０８へ向かうので、又は、同時に補助電極２０７から
主電極２０６に向かう電子またはイオンの一部が主電極
２０６ではなく主電極２０８へ向かうので、補助電極２
０７・主電極２０８間の絶縁破壊電圧が通常より低下す
る。その結果、電極間静電容量Ｃ２の充電電圧がその低
下した絶縁破壊電圧に達すると、補助電極２０７・主電
極２０８間で火花放電が発生し、続いて両主電極２０６
・２０８間でグロー放電等の自続放電に移行する。

【００９２】しかしながら、主電極２０６・補助電極２
０７間の放電電流は電極間静電容量Ｃ２によって制限さ
れるから、主電極２０８へ向かう電子またはイオンの量
も制限され、『主電極２０６又は補助電極２０７と主電
極２０８間の絶縁破壊電圧の低下は不充分となってしま
う』という第１の問題点が有る。（第１の問
題点）

【００９３】一方、電極間静電容量Ｃ２の充電電流はそ
の自続放電の放電抵抗によって制限されるから、『補助
電極２０７・主電極２０８間電圧の立上りが遅れてしま
う』という第２の問題点が有る。（
第２の問題点）この事は補助電極２０７・主電極２０８間での火花放電
の発生遅れに繋がる。

【００９４】さらに、その様な３電極型の点火用放電ギ
ャップ手段は第３電極と高電圧電極間の火花放電の照射
効果ならびにイオン供給作用を利用しているため、火花
放電後のグロー放電などの自続放電には前記効果や作用
は働かないので、『その放電維持電圧は低くならない』
という第３の問題点が有る。（第３の問題
点）

【００９５】

【第３発明の目的】そこで、第３発明は、絶縁破壊電圧
を充分に低下させ、両電極間電圧の立上りを速やかにな
り、放電維持電圧は低くできる点火用放電ギャップ手段
を提供することを目的としている。

【００９６】

【第３発明の開示】即ち、第３発明は、第１、第２の電
極を対向させて１対の放電電極を形成し、各前記電極か
ら両者のギャップ長より広い間隔を開けて第３の電極を
設けて前記第１又は第２の電極と前記第３の電極で別の
１対の放電電極を形成し、前記第１、第２の電極間に電
圧を出力して放電を発生させる放電発生手段を設けた点
火用放電ギャップ手段である。

【００９７】このことによって、前記放電発生手段が
「常時」もしくは「前記第１又は第２の電極と前記第３
の電極の間に印加される電圧に同期して」前記第１、第
２の電極間に放電を発生させ、直接その放電電流を供給
するので、その放電電流は前記第１又は第２の電極と前
記第３の電極の間の電極間静電容量によって制限される
ことはない。その結果、前記第３の電極へ向かうイオン
又は電子の量もその電極間静電容量によって制限されな
いから、前記第１又は第２の電極と前記第３の電極の間
の絶縁破壊電圧は充分に低下する、という効果が生じ
る。（第１の効果）この事は第１、第２発明と同様点火ノイズによる電磁波
障害の対策にもなる。

【００９８】一方、外部の点火装置などが前記第１又は
第２の電極と前記第３の電極の間に直接高電圧を供給す
ることになるので、その電極間静電容量の充電電流は前
記第１、第２の電極間に発生する自続放電の放電抵抗に
よって制限されることはない。その結果、前記第１又は
第２の電極と前記第３の電極の間の電圧は速やかに立ち
上がる、という効果が生じる。（第
２の効果）この事は前記第１又は第２の電極と前記第３の電極の間
で放電が速やかに発生することに繋がる。

【００９９】自続放電中も前記放電発生手段が前記第１
又は第２の電極から電子又はイオン等を供給するので、
前記第１又は第２の電極と前記第３の電極の間の放電維
持電圧は低くなる、という効果が生じる。
（第３の効果）

【０１００】尚、その放電ギャップ長の割に絶縁破壊電
圧や放電維持電圧の低下に伴って高電圧を供給する点火
装置の出力電圧を減らして節約できる分をその出力電流
の増加に回すことができるから、その点火装置の出力電
力を増やさず一定のままその出力電流を増加させること
ができる。例えば、同じ１次側電流（、同じ１次側励磁
インダクタンス）のまま点火コイルの巻数比を下げて２
次側電流を増加させることができる。その結果、その点
火装置の出力電力を増やさずにその放電電流値を大きく
することによってその放電プラズマ・ビームをさらに太
くすることができる、という効果も有る。
（追加効果）

【０１０１】また、同一の点火出力電力なら、点火装置
の２次側最大出力電圧を低く、あるいは、２次側出力電
流を大きく設定できる点火用放電ギャップ手段で有れば
有る程、両放電電極手段間の静電容量、高圧コードの浮
遊容量もしくは点火コイルの巻線間静電容量あるいはこ
れらの絶縁抵抗、漏洩電流などの影響を受け難くなるの
で、２次側出力電圧の立上り（マイナス電圧の場合なら
立下り）が鋭くなり、点火タイミングのずれが小さくな
り、しかも、かぶりに強くなる、という効果が有る。
（追
加効果）前記第１、第２の電極間を放電で加熱すること自体もこ
れら電極に関してはかぶりに強くなる、という効果が有
る。特に前記第１、第２の電極間にアーク放電を発生さ
れる場合はそうである。

【０１０２】さらに、加熱した前記第１、第２の電極間
の放電も着火そのものに寄与するし、従来の放電電極が
火花から火種を経て成長過程にある火炎核を冷却してそ
の成長を妨げる消炎作用を前記第１、第２の電極は前記
第３の電極３間との放電に対してしないので、着火性能
がさらに向上する。（追加効果）それから、強力な火種が必要な時だけ前記第１又は第２
の電極と前記第３の電極３間でスパークを発生させ、そ
うでない時は前記第１、第２の電極間でスパークを発生
させることも可能である。

【０１０３】

【第３発明を実施するための最良の形態】第３発明をよ
り詳細に説明するために以下添付図面に従ってこれを説
明する。図６１の実施例では、電極２０１、２０２、２
０３が前述の第１、第２、第３の電極に、放電発生手段
２０４が前述の放電発生手段に、それぞれ相当する。２
０５は外部から接続される点火装置である。放電発生手
段２０４は高電圧を出力しっ放しする高電圧出力手段ま
たは点火装置などか、点火装置２０５の高電圧出力に同
期して高電圧を出力する高電圧出力手段または点火装置
などとなる。

【０１０４】その作用は次の通りである。放電発生手段
２０４が前もって、もしくは、電極２０１又は２０２と
電極２０３に印加される高電圧に同期して電極２０１・
２０２間に自続放電を発生させ、維持し、直接放電電流
を供給するので、電極２０１又は２０２から電極２０３
へ向かうイオン又は電子は充分に供給され、電極２０１
又は２０２・電極２０３間の絶縁破壊電圧は充分に低下
する。（第１の効果）一方、外部の点火装置２０５が電極２０１又は２０２・
電極２０３間に直接高電圧を供給することになるので、
その電極間電圧の立上りは電極２０１・２０２間の自続
放電の放電抵抗に邪魔されず、速くなる。
（第２の効果）このため、電極２０１又は２０２・電極２０３間で放電
が速やかに発生する。

【０１０５】図６２の実施例は半球形の燃焼室２２４と
第３発明を組み合わせたもので、図中２０９はＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ、１６０は点火制御手段、２２５はシリン
ダー・ヘッド、２２６はピストン・ヘッドである。点火
プラグ２２０の中心電極２２３と外側電極２２２が前述
の第１、第２の電極に、外側電極を持たない点火プラグ
２１９の中心電極２２１が前述の第３の電極に、それぞ
れ相当する。この実施例では前述の放電発生手段と外部
の点火装置は１つにまとめられており、両者は点火制御
手段１６０に従って同時に高電圧を出力するが、両電圧
極性は互いに逆の方が良く、特に中心電極２２３がマイ
ナス電圧になるのが良い。また、図６２には中心電極２
２１は長めに画いてあるが、早期着火防止と電極消耗防
止のために点線で示す様にそれを短くしても構わない。

【０１０６】尚、中心電極２２１・「外側電極２２２又
は中心電極２２３」間の絶縁破壊電圧だけを低下させる
ならば、外側電極２２２・中心電極２２３間の放電期間
は中心電極２２１・「外側電極２２２又は中心電極２２
３」間の放電期間より短くても良い。しかし、自続放電
が混合気のスワールやタンブル等の高速気流によって吹
き消され難くする等のために中心電極２２１・「外側電
極２２２又は中心電極２２３」間の放電維持電圧も低下
させたいのであれば、少なくとも放電維持期間中、外側
電極２２２・中心電極２２３間で放電を発生し続けなけ
ればならない。特に、外側電極２２２・中心電極２２３
間の放電をアーク放電にして、極めて高い密度で熱電子
放射を行えば、第１発明と同様に中心電極２２１・「外
側電極２２２又は中心電極２２３」間の放電維持電圧は
さらに低下し、混合気のスワールやタンブル等の高速気
流に対してその自続放電はさらに吹き消され難くなる。

【０１０７】図６３の実施例はクサビ形の燃焼室２３１
と第３発明を組み合わせたものである。図中２３０はシ
リンダー・ヘッド、２３２はピストン・ヘッドである。
図では点火プラグ２２８とバルブ２２９が接触している
様に見えるが、クランク軸とカム軸は図面と垂直方向に
あり、図では重なって見える２つのバルブ２２９の間の
ほぼ中央線上に点火プラグ２２８が固着される。多気筒
の場合、点火プラグ２２７、２２８が他のエンジン構成
要素にぶつからない様にできるので、この様な両点火プ
ラグの固着位置が有利である。尚、放電発生手段、点火
装置、電気配線などは省略されているが、図６２の実施
例で使っているそれらや後述する図６４〜図６６の実施
例などを使うことができる。

【０１０８】図６４、図６５の各回路は外部の点火装置
と１つにまとめた前述の放電発生手段（構成要素）の実
施例である。図中２０９、２３９、２４０はＤＣ−ＤＣ
コンバータ、２６０は点火制御手段である。図６４の回
酪ではＤＣ−ＤＣコンバータ２０９、２３９が各コンデ
ンサを別々の最適な電圧に充電する。図６５の回路では
点火コイル２１５を省略してＤＣ−ＤＣコンバータ２４
０の電圧で直接出力する。どちらも図６２の実施例中に
有る「放電発生手段と点火装置の組合せ」の代わりに使
うことができる。尚、図６４〜図６５の各回路では前述
の放電発生手段も外部の点火装置もＣＤＩ式点火装置で
あるが、どちらか一方が、又は、両方とも電流遮断式点
火装置、圧電式点火装置など他方式の点火装置であって
も良い。

【０１０９】図６６の実施例は直列インバータ式点火装
置を用いたもので、点火が容易な時はトランジスタ５０
２をオフ制御してコンデンサ２１０の充放電を停止し
て、主電極２０３に高電圧を印加せず、この電極で火花
放電などを発生させないで、点火エネルギーを節約した
り、電極消耗を防止する。

【０１１０】図６７の実施例は請求項４４記載の点火配
電手段に対応し、直列インバータ式点火装置を用いたも
のである。スイッチ３０、３１に対して点火コイル２１
５、コンデンサ２１０、ダイオード３８、３９、トラン
ジスタ５０２、主電極２０１、２０３及び補助電極２０
２が２組対等に接続されているが、点火用放電ギャップ
手段が３つ以上必要な場合、同様に必要な組数だけスイ
ッチ３０、３１に対して対等に接続すれば良い。

【０１１１】図６８の実施例は請求項４５記載の点火配
電手段に対応し、サイリスタ式のフォト・カプラー４つ
を用いてネロー・ギャップ側の高電圧配電を行ってい
る。

【０１１２】図６９の実施例は、２つ設けた補助電極２
０２、２１２の使用を２つの高耐電圧ダイオードで切り
換える点火用放電ギャップ手段で、第４発明の実施例で
もある。図７０の実施例は、図６９の実施例において２
つの点火回路部を１つにまとめた点火用放電ギャップ手
段で、第４発明の実施例である。放電ギャップに極性効
果が有る場合に便利である。どちらも両高耐電圧ダイオ
ードの向きを逆にすることもできる。（参考：電気
学会出版の『電離気体論』の「極性効果」。）

【０１１３】図３２の様なクサビ形を変形した燃焼室９
７等と第３発明を組み合わた実施例も可能であるし、図
３３の様なバスタブ形を変形した燃焼室１１７と第３発
明を組み合わせた実施例も可能であるし、図３４又は図
３６の様な半球形をした燃焼室２７又は４７等と第３発
明を組み合わた実施例も可能であるし、さらに、図４０
の様な点火プラグ５２、５３の組合せ等と第３発明を組
み合わた実施例も可能である。尚、放電発生手段、点火
装置などに図６４〜図６６の各実施例、あるいは、「Ｃ
ＤＩ式点火装置、電流遮断式点火装置、圧電式点火装置
などのいずれか２つを組み合わせたもの（違う方式同士
でも良い。）」を使うことができる。

【０１１４】第３発明について最後に以下の事を補足す
る。１）図６２、図４６、図３２〜図３３などの各実施例
では２極型の点火プラグ２２０、２２８、９２又は１２
０が使われているが、これらは「１極型、３極型、４極
型あるいは５極型以上の点火プラグ」又は円周型点火プ
ラグでも構わないし、沿面放電型の点火プラグでも構わ
ない。２）第２発明の説明で述べた図４１〜図５３の各点火
プラグを前述した各実施例で用いた外側電極付きの各点
火プラグの代わりに用いることもできる。３）図４３、図４６、図３２〜図３４、図３６〜図４
０などの各実施例では苛酷な使用条件下に耐える、信頼
性、耐久性および実績のある従来の点火プラグをほとん
どそのまま使うので、これらの実施例にもその様な耐久
性、信頼性および実績が備わっている。

【０１１５】４）ギャップ長が短い方の放電をアーク
放電にして、極めて高い密度で熱電子放射を行えば、第
１発明と同様にギャップ長が長い方の放電維持電圧はさ
らに低下し、混合気のスワールやタンブル等の高速気流
はその自続放電をさらに吹き消し難くなる、という追加
効果が第３発明に有る。５）図６２、図６３、図３２〜図３４、図３６〜図４
０などの各実施例またはその一部を変更した各実施例お
いて、対向させた点火プラグ２つを使って、第１発明の
図３２〜図３６の各実施例の様にプラズマ・ジェット点
火装置を構成することもできるし、あるいは、第１発明
の図１２の実施例の様に燃料の噴射ノズルの前に点火用
放電ギャップを構成することもできる。

【０１１６】

【参考資料】

＊電気学会出版の『電離気体論』、１３６ページ、「始
動用球ギャップ」＊コロナ社出版の『高電圧工学』、２０６ページ、「３
点ギャップ」

【０１１７】

【先行技術】実開昭５６−６６０７２号、
実開昭５６−７１９２５号、特開昭６０−２３７１６
４号、特開平２−１２３２８２号、実願平５−４
７０６７号。

【図面の簡単な説明】

【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】追加

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１〜図１７】各図は、第１発明の点火用放電ギャ
ップ手段の実施例を１つずつ示す回路図あるいは構成図
である。

【図１８〜図１９】両図は、上下に組み合わせて第１
発明の点火用放電ギャップ手段の１実施例を示す回路図
である。

【図２０】第１発明の点火配電手段の１実施例を示す
回路図である。

【図２１〜図２６】各図は、第１発明の点火用放電ギ
ャップ手段の実施例を１つずつ示す回路図あるいは構成
図である。

【図２７】第１発明のシーズド型グロー・プラグの１
実施例の先端部を示す断面図である。

【図２８】第１発明のコイル型グロー・プラグの１実
施例の先端部を示す断面図である。

【図２９〜図３０】各図は、第１発明の点火用放電ギ
ャップ手段の実施例を１つずつ示す構成図である。

【図３１〜図４０】各図は、第２発明の点火用放電ギ
ャップ手段の実施例を１つずつ示す回路図あるいは構成
図である。

【図４１〜図５３】各図は、第２又は第３発明の構成
要素である点火プラグの実施例の先端部を１つずつ示す
正面図あるいは平面図である。

【図５４〜図５５】各図は、発明ではない３針型点火
用放電ギャップ手段を１つずつ示す回路図である。

【図５６】図５４の３針型点火用放電ギャップ手段の
１例を示す回路図と構成図である。

【図５７】図５５の３針型点火用放電ギャップ手段の
１例を示す回路図、構成図である。

【図５８〜図５９】各図は、第２発明の点火用放電ギ
ャップ手段で使える点火エネルギー可変型点火装置の回
路を１つずつ示す回路図である。

【図６０】第２発明の点火用放電ギャップ手段の回路
例を示す回路図であり、また、第３発明の先行技術の点
火用放電ギャップ手段などの１例を示す回路図でもあ
る。

【図６１〜図６２】各図は、第３発明の点火用放電ギ
ャップ手段の実施例を１つずつ示す回路図あるいは構成
図である。

【図６３】第２又は第３発明の点火用放電ギャップ手
段の１実施例を示す構成図である。

【図６４〜図６５】各図は、点火装置と組み合わせた
第３発明の構成要素である放電発生手段の実施例を１つ
ずつ示す回路図である。

【図６６】第３発明の点火用放電ギャップ手段の１実
施例などを示す回路図である。

【図６７〜図６８】各図は、第３発明の点火配電手段
の実施例などを１つずつ示す回路図である。

【図６９】第３又は第４発明の点火用放電ギャップ手
段の１実施例を示す回路図である。

【図７０】第４発明の点火用放電ギャップ手段の１実
施例を示す回路図である。

【符号の説明】２、１５点火装置４、１３４（シーズド型）グロー・プラグ５（燃料の）噴射ノズル６、２３、９３（外側電極を持たない）点火プラグ７、２９、４９、９９シリンダー・ヘッド１０、４０、８２ピストン・ヘッド１２（コイル型）グロー・プラグ１３、７３、８３ヒート・コイル２７、８１、８４燃焼室７０、７１、７４ＤＣ−ＤＣコンバータ７２遅延回路７６〜７８（点火信号の）入力端子９１点火装置１００、１１０ピストン・ヘッド１８、１０８、１１８バルブ１２１、４５１噴射口１２２冷却材１２３、１３３（不燃ガスの）噴射ノズル１２５導電性セラミック管１２６非導電性セラミック製の絶縁体１２７セラミック・ヒーター１４５（首無しの）点火プラグ１６０、２６０点火制御手段１６３（空気の）噴射ノズル１６８（燃料の）噴射ノズル１８３ヒーター１７７〜１７８（点火信号の）入力端子２０４放電発生手段２０６、２０８主電極２０７補助電極２０９、２３９、２４０ＤＣ−ＤＣコンバータ２１４、２１５点火コイル２１９、４４６（外側電極を持たない）点火プラグ２２６、２３２ピストン・ヘッド３００耐熱性断熱材３０１レーザー出力装置３０２光ファイバー３１２グロー・プラグ３１３ヒート・コイル３０３（中空状の）放電電極３０４（シーズド型グロー・プラグを流用、中空に
した）放電電極手段４０９ＤＣ−ＤＣコンバータ５０９（マイナス電圧を出力する）ＤＣ−ＤＣコン
バータ

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】尚、電流遮断式点火装置では信号交流発
電機を使って点火時期前に１次コイルの電流通電開始時
間を制御しているが、これと同様に信号交流発電機を使
って点火時期前にヒート・コイル７３の電流通電開始時
間を制御し、点火時期にＣＤＩ式点火装置の点火を制御
することも可能である。あるいは、その遅延時間をコン
ピュータで制御して各トリガー時期を算出し、サイリス
タ５０、５１それぞれをそのコンピュータで直接トリガ
ー制御することも可能である。また、常時ヒート・コイ
ル７３に（直流もしくは交流の）小電流を流して予熱し
ておくことも可能である。これらの事は後述する図１
６、図１７、図２１の各実施例や図１８、１９両図の実
施例などについても言える。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１０】図６７の実施例は請求項３４記載の点火
配電手段に対応し、直列インバータ式放電発生手段を２
つ用いたものである。両放電発生手段は直列インバータ
式点火装置と一体化しており、スイッチ３０、３１に対
して点火コイル２１５、コンデンサ２１０、ダイオード
３８、３９、トランジスタ５０２、主電極２０１、２０
３及び補助電極２０２が２組対等に接続されている。さ
らに点火用放電ギャップ手段が３つ以上必要な場合、同
様に必要な組数だけ点火コイル２１５等をスイッチ３
０、３１に対して対等に接続すれば良い。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１１】

【０１１１】図６８の実施例は請求項３５記載の点火
配電手段に対応し、サイリスタ式のフォト・カプラー４
つを用いてネロー・ギャップ側の高電圧配電を行ってお
り、ＣＤＩ式放電発生手段とＣＤＩ式点火装置を一体化
している。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１４】第３発明について最後に以下の事を補足
する。１）図６２、図６３、図３２〜図３３などの各実施例
では２極型の点火プラグ２２０、２２８、９２又は１２
０が使われているが、これらは「１極型、３極型、４極
型あるいは５極型以上の点火プラグ」又は円周型点火プ
ラグでも構わないし、沿面放電型の点火プラグでも構わ
ない。２）第２発明の説明で述べた図４１〜図５３の各点火
プラグを前述した各実施例で用いた外側電極付きの各点
火プラグの代わりに用いることもできる。３）図６２、図６３、図３２〜図３４、図３６〜図４
０などの各実施例では苛酷な使用条件下に耐える、信頼
性、耐久性および実績のある従来の点火プラグをほとん
どそのまま使うので、これらの実施例にもその様な耐久
性、信頼性および実績が備わっている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１５】４）ギャップ長が短い方の放電をアーク
放電にして、極めて高い密度で熱電子放射などを行え
ば、第１発明と同様にギャップ長が長い方の放電維持電
圧はさらに低下し、混合気のスワールやタンブル等の高
速気流はその自続放電をさらに吹き消し難くなる、とい
う追加効果が第３発明に有る。５）図６２、図６３、図３２〜図３４、図３６〜図４
０などの各実施例またはその一部を変更した各実施例お
いて、対向させた点火プラグ２つを使って、第１発明の
図２２〜図２６の各実施例の様にプラズマ・ジェット点
火装置を構成することもできるし、あるいは、第１発明
の図１２の実施例の様に燃料の噴射ノズルの前に点火用
放電ギャップを構成することもできる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３２】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３３】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３４】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３５】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３６】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６２】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｔ 13/18 Ｈ０１Ｔ 13/18 15/00 15/00 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料に点火するところに第１の放電電極
手段を設け、この電極手段と絶縁させて、そして、対向
させて第２の放電電極手段を設け、前記第１の放電電極
手段を電気的に加熱する第１の加熱手段を設けたことを
特徴とする点火用放電ギャップ手段。
【請求項２】前記第１の加熱手段として、電流によっ
て発熱する第１のヒーターとこのヒーターに電流を供給
する第１の電源手段の組合せを用いたことを特徴とする
請求項１記載の点火用放電ギャップ手段。
【請求項３】前記第１の放電電極手段としてシーズド
型グロー・プラグの保護金属管又は保護導電性セラミッ
ク管又は保護導電管又は保護導電カバーを用い、前記第
１のヒーターとして、前記シーズド型グロー・プラグの
ヒート・コイルを用いたことを特徴とする請求項２記載
の点火用放電ギャップ手段。
【請求項４】前記第１の放電電極手段と前記第１のヒ
ーターとして、コイル型グロー・プラグのヒート・コイ
ルを用いたことを特徴とする請求項２記載の点火用放電
ギャップ手段。
【請求項５】前記第１の加熱手段として、レーザー光
を出力する第１のレーザー光出力装置とそのレーザー光
を前記第１の放電電極手段に導き、照射する第１の光フ
ァイバー又は光ガイド照射手段の組合せを用いたことを
特徴とする請求項１記載の点火用放電ギャップ手段。
【請求項６】前記第１の放電電極手段として、シーズ
ド型グロー・プラグを流用し、それを中空にし、その保
護金属管又は保護導電性セラミック管又は保護導電管又
は保護導電カバーの内側まで前記第１の光ファイバー又
は光ガイド照射手段を挿入し、その内側からレーザー光
で加熱できる様にした前記保護金属管又は保護導電性セ
ラミック管又は保護導電管又は保護導電カバーを用いた
ことを特徴とする請求項５記載の点火用放電ギャップ手
段。
【請求項７】前記第１の放電電極手段として、外側電
極の無い点火プラグを流用し、それを中空にし、その中
心電極の内側まで前記第１の光ファイバー又は光ガイド
照射手段を挿入し、その内側からレーザー光で加熱でき
る様にした前記中心電極を用いたことを特徴とする請求
項５記載の点火用放電ギャップ手段。
【請求項８】前記第１、第２の放電電極手段の間に印
加される電圧に同期して前記第１の放電電極手段をパル
ス的に加熱する機能を前記第１の加熱手段に持たせたこ
とを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の点
火用放電ギャップ手段。
【請求項９】前記第２の放電電極手段として、外側電
極の無い点火プラグの中心電極を用いたことを特徴とす
る請求項１〜８のいずれか１項に記載の点火用放電ギャ
ップ手段。
【請求項１０】前記第２の放電電極手段を電気的に加
熱する第２の加熱手段を設けたことを特徴とする請求項
１〜８のいずれか１項に記載の点火用放電ギャップ手
段。
【請求項１１】前記第２の加熱手段として、電流によ
って発熱する第２のヒーターとこのヒーターに電流を供
給する第２の電源手段の組合せを用いたことを特徴とす
る請求項１０記載の点火用放電ギャップ手段。
【請求項１２】前記第２の放電電極手段としてシーズ
ド型グロー・プラグの保護金属管又は保護導電性セラミ
ック管又は保護導電管又は保護導電カバーを用い、前記
第２のヒーターとして前記シーズド型グロー・プラグの
ヒート・コイルを用いたことを特徴とする請求項１１記
載の点火用放電ギャップ手段。
【請求項１３】前記第２の放電電極手段と前記第２の
ヒーターとして、コイル型グロー・プラグのヒート・コ
イルを用いたことを特徴とする請求項１１記載の点火用
放電ギャップ手段。
【請求項１４】前記第２の加熱手段として、レーザー
光を出力する第２のレーザー光出力装置とそのレーザー
光を前記第２の放電電極手段に導き、照射する第２の光
ファイバー又は光ガイド照射手段の組合せを用いたこと
を特徴とする請求項１０記載の点火用放電ギャップ手
段。
【請求項１５】前記第２の放電電極手段として、シー
ズド型グロー・プラグを流用し、それを中空にし、その
保護金属管又は保護導電性セラミック管又は保護導電管
又は保護導電カバーの内側まで前記第２の光ファイバー
又は光ガイド照射手段を挿入し、その内側からレーザー
光で加熱できる様にした前記保護金属管又は保護導電性
セラミック管又は保護導電管又は保護導電カバーを用い
たことを特徴とする請求項１４記載の点火用放電ギャッ
プ手段。
【請求項１６】前記第１の放電電極手段として、外側
電極の無い点火プラグを流用し、それを中空にし、その
中心電極の内側まで前記第２の光ファイバー又は光ガイ
ド照射手段を挿入し、その内側からレーザー光で加熱で
きる様にした前記中心電極を用いたことを特徴とする請
求項１４記載の点火用放電ギャップ手段。
【請求項１７】前記第１、第２の放電電極手段の間に
印加される電圧に同期して前記第２の放電電極手段をパ
ルス的に加熱する機能を前記第２の加熱手段に持たせた
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載
の点火用放電ギャップ手段。
【請求項１８】前記第１、第２の放電電極手段と絶縁
させて、そして、前記第１の放電電極手段と対向させて
第３の放電電極手段を設けたことを特徴とする請求項１
〜１７のいずれか１項に記載の点火用放電ギャップ手
段。
【請求項１９】前記第２の放電電極手段に加熱手段を
設けない請求項１〜８のいずれか１項に記載の点火用放
電ギャップ手段と前記第２の放電電極手段に加熱手段を
設けない請求項１〜８のいずれか１項に記載の点火用放
電ギャップ手段を一方の第１の放電電極手段と他方の第
２の放電電極手段が接続される様に並列接続したことを
特徴とする点火用放電ギャップ手段。
【請求項２０】各前記第２の放電電極手段として、外
側電極の無い点火プラグの中心電極を１つずつ用いたこ
とを特徴とする請求項１９記載の点火用放電ギャップ手
段。
【請求項２１】前記第２の放電電極手段に加熱手段を
設けない請求項１〜８のいずれか１項に記載の点火用放
電ギャップ手段と前記第２の放電電極手段に加熱手段を
設けない請求項１〜８のいずれか１項に記載の点火用放
電ギャップ手段が有って、前者の第１の放電電極手段か
ら後者の第２の放電電極手段に向かって第１、第２の非
可制御スイッチング手段を直列接続し、後者の第１の放
電電極手段から前者の第２の放電電極手段に向かって第
３、第４の非可制御スイッチング手段を直列接続し、前
記第１、第２の非可制御スイッチング手段の接続点と前
記第３、第４の非可制御スイッチング手段の接続点を両
入力端子としたことを特徴とする点火用放電ギャップ手
段。
【請求項２２】各前記第２の放電電極手段として、外
側電極の無い点火プラグの中心電極を１つずつ用いたこ
とを特徴とする請求項２１記載の点火用放電ギャップ手
段。
【請求項２３】前者の第１の放電電極手段から前者の
第２の放電電極手段に向かって第５の非可制御スイッチ
ング手段を接続し、後者の第１の放電電極手段から後者
の第２の放電電極手段に向かって第６の非可制御スイッ
チング手段を接続したことを特徴とする請求項２１又は
２２記載の点火用放電ギャップ手段。
【請求項２４】各前記第１の放電電極手段をアースし
たことを特徴とする請求項２１、２２又は２３記載の点
火用放電ギャップ手段。
【請求項２５】前記第２の放電電極手段に加熱手段を
設けない請求項１〜８のいずれか１項に記載の点火用放
電ギャップ手段が所定の数だけ有って、これら点火用放
電ギャップ手段を少なくとも２つ以上ずつ又は全部前記
第２の放電電極手段同士が接続される様に並列接続し、
各前記第１の加熱手段の加熱のタイミングを切り換える
加熱タイミング切換え手段を設けたことを特徴とする点
火配電手段。
【請求項２６】各前記第２の放電電極手段として、外
側電極の無い点火プラグの中心電極を１つずつ用いたこ
とを特徴とする請求項２５記載の点火配電手段。
【請求項２７】その加熱先端部内にヒーター線を平面
的に渦巻き状に巻き、その加熱先端部を金属管又は導電
性セラミック管又は導電管又は導電体でカバーしたこと
を特徴とするシーズド型グロー・プラグ。
【請求項２８】そのヒート・コイルを高温度において
も非導電性であり、熱衝撃機械的強度が大きい耐熱性断
熱材で取り囲み、そのヒート・コイルの先端部を露出し
たことを特徴とするコイル型グロー・プラグ。
【請求項２９】そのヒート・コイルの先端露出部分の
ヒーター線だけを部分的に太くしたことを特徴とする請
求項２８記載のコイル型グロー・プラグ。
【請求項３０】第１の点火プラグの中心電極と外側電
極を持たない第２の点火プラグの中心電極を燃焼室内で
対向させて１対の放電電極を形成し、前記第１の点火プ
ラグの外側電極を補助電極としたことを特徴とする点火
用放電ギャップ手段。
【請求項３１】第１、第２の点火プラグ両方の中心電
極を燃焼室内で対向させて１対の放電電極を形成し、前
記各点火プラグの外側電極を補助電極としたことを特徴
とする点火用放電ギャップ手段。
【請求項３２】外側電極を持たない第１、第２の点火
プラグ両方の中心電極を燃焼室内で対向させて１対の放
電電極を形成し、前記燃焼室の内壁から一方の前記中心
電極の近辺に導電性の突起物を設けて補助電極としたこ
とを特徴とする点火用放電ギャップ手段。
【請求項３３】第１、第２の電極手段を対向させて第
１の１対の放電電極手段を形成し、前記各電極手段から
両者のギャップ長より広い間隔を開けて第３の電極手段
を設けて前記第１又は第２の電極手段と前記第３の電極
手段で第２の１対の放電電極手段を形成し、前記第１、
第２の電極手段間に電圧を出力して放電を発生させる放
電発生手段を設けたことを特徴とする点火用放電ギャッ
プ手段。
【請求項３４】請求項３３記載の点火用放電ギャップ
手段が所定の数だけ有って、少なくとも２つ以上ずつ又
は全ての前記第２の１対の放電電極手段を前記第３の放
電電極手段同士が接続される様に並列接続し、どの前記放電発生手段に電圧を出力させるかを選択する
電圧出力選択手段を設けたことを特徴とする点火配電手
段。
【請求項３５】請求項３３記載の点火用放電ギャップ
手段が所定の数だけ有って、少なくとも２つ以上ずつ又
は全ての前記第２の１対の放電電極手段を前記第３の放
電電極手段同士が接続される様に並列接続し、全ての前
記放電発生手段を１つにまとめ、その出力電圧をどの前
記第１の１対の放電電極手段に印加するか選択する電圧
印加選択手段を設けたことを特徴とする点火配電手段。