Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6715600B2 - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6715600B2 - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents

Spark plug for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6715600B2
JP6715600B2 JP2016001632A JP2016001632A JP6715600B2 JP 6715600 B2 JP6715600 B2 JP 6715600B2 JP 2016001632 A JP2016001632 A JP 2016001632A JP 2016001632 A JP2016001632 A JP 2016001632A JP 6715600 B2 JP6715600 B2 JP 6715600B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tip
electrode
dielectric
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016001632A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016149342A (en
JP2016149342A5 (en
Inventor
明光 杉浦
明光 杉浦
正士 神藤
正士 神藤
ヤン フサリク
ヤン フサリク
マーティン クラール
マーティン クラール
ガブリエル マリウス ブラヤン
ガブリエル マリウス ブラヤン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PLASMA APPLICATIONS INC.
Denso Corp
Original Assignee
PLASMA APPLICATIONS INC.
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PLASMA APPLICATIONS INC., Denso Corp filed Critical PLASMA APPLICATIONS INC.
Priority to DE112016000670.5T priority Critical patent/DE112016000670B4/en
Priority to PCT/JP2016/053408 priority patent/WO2016129504A1/en
Publication of JP2016149342A publication Critical patent/JP2016149342A/en
Publication of JP2016149342A5 publication Critical patent/JP2016149342A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6715600B2 publication Critical patent/JP6715600B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/50Sparking plugs having means for ionisation of gap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00Other ignition
    • F02P23/04Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F02P23/045Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/007Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Description

本発明は、内燃機関用の点火プラグに関する。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼室に充填された空気燃料混合気に点火する点火プラグとして、高周波電気エネルギにより点火するものがある。このような点火プラグの例として、特許文献1には、中心電極としての内側導体と、接地電極としての外側導体と、両者の先端において両者の間に設けられる誘電体としてのパッキンとを有する同軸導波構造体を備える点火プラグが開示されている。特許文献1に開示の構成では、同軸導波構造体の先端を内燃機関の燃焼室に突出させる。そして、同軸導波構造体に高周波電圧を印加して内側導体の先端に電界集中させることにより、当該先端にマイクロ波プラズマからなる自由プラズマが形成される。かかる自由プラズマによって当該同軸導波構造体の先端に放電が形成されることにより、燃焼室内の空気燃料混合気に点火される。 2. Description of the Related Art Some ignition plugs that ignite an air-fuel mixture filled in a combustion chamber of an internal combustion engine are ignited by high frequency electric energy. As an example of such a spark plug, Patent Document 1 discloses a coaxial cable having an inner conductor as a center electrode, an outer conductor as a ground electrode, and a packing as a dielectric provided between the two at the tips of the two. A spark plug including a waveguide structure is disclosed. In the configuration disclosed in Patent Document 1, the tip of the coaxial waveguide structure is projected into the combustion chamber of the internal combustion engine. Then, a high-frequency voltage is applied to the coaxial waveguide structure to concentrate the electric field at the tip of the inner conductor, whereby free plasma consisting of microwave plasma is formed at the tip. A discharge is formed at the tip of the coaxial waveguide structure by the free plasma, so that the air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited.

特許第4404770号公報Japanese Patent No. 4404770

しかしながら、特許文献1に開示される構成では、マイクロ波による電界集中だけによって放電を形成していることから、高圧力場における放電形成は困難である。例えば、出力が500Wのマイクロ波発振器を用いた場合には、常温での放電形成限界圧力は2気圧程度である。また、アンテナとしての内側導体(すなわち、中心電極)の端部が、高周波による加熱やエンジン筒内の燃焼による加熱に基づいて高温(例えば、ノック限界の900℃程度)になった場合でも、その放電形成限界圧力は高々8気圧程度である。一方、自動車等の内燃機関における燃焼室の内圧は、高負荷域では20気圧以上であって、上述の放電形成限界圧力よりも大きい。そのため、自動車等の内燃機関において、高負荷域では、マイクロ波の電界集中だけによって放電を形成することは困難である。 However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, it is difficult to form a discharge in a high pressure field because the discharge is formed only by the electric field concentration by the microwave. For example, when a microwave oscillator with an output of 500 W is used, the discharge formation limit pressure at room temperature is about 2 atm. Further, even when the end portion of the inner conductor (that is, the center electrode) as the antenna reaches a high temperature (for example, about 900° C. which is a knock limit) due to heating by high frequency or heating by combustion in the engine cylinder, The discharge formation limit pressure is at most about 8 atm. On the other hand, the internal pressure of the combustion chamber in an internal combustion engine of an automobile or the like is 20 atmospheric pressure or more in the high load region, which is higher than the discharge formation limit pressure described above. Therefore, in an internal combustion engine such as an automobile, it is difficult to generate a discharge only by the electric field concentration of microwaves in a high load region.

かかる高負荷域でのマイクロ波の電界集中による放電形成を容易にするには、第1の方法として大出力のマイクロ波発振器を用いて電界強度を高めることや、第2の方法として火花放電、レーザなどの放電形成アシストを併用することが考えられる。しかし、第1の方法では、電界強度は入力電力の平方根に比例するため、電界強度を高めるには消費エネルギの大幅な増大を招くという問題が生じる。また、大出力のマイクロ波発振器を使用することに伴うコストの増加及び体格の大型化という問題も生じる。また、第2の方法では、点火システムの複雑化、装置全体の大型化、部品点数の増加に伴う高コスト化という問題が生じる。そのため、いずれも自動車等に備えられる内燃機関に使用するのに適していない。 In order to facilitate the discharge formation by the electric field concentration of microwaves in such a high load region, the electric field strength is increased by using a high-power microwave oscillator as the first method, and the spark discharge is used as the second method. It is conceivable to use a discharge forming assist such as a laser together. However, in the first method, since the electric field strength is proportional to the square root of the input power, there is a problem in that increasing the electric field strength causes a large increase in energy consumption. In addition, the use of a high-power microwave oscillator causes a problem of an increase in cost and an increase in size. In the second method, there are problems that the ignition system becomes complicated, the entire apparatus becomes large, and the cost increases due to an increase in the number of parts. Therefore, none of them is suitable for use in an internal combustion engine equipped in an automobile or the like.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、自動車等に備えられる内燃機関に適した内燃機関用の点火プラグを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide an ignition plug for an internal combustion engine, which is suitable for an internal combustion engine provided in an automobile or the like.

本発明の一態様は、筒状の外部導体(10)と、
上記外部導体(10)の内側に保持されるとともに、上記外部導体におけるプラグ軸方向(Y)の先端側(Y1)に露出した誘電体先端部(21、210、211、212)を有する筒状誘電体(20、200、201、202)と、
上記筒状誘電体の内側に保持されるとともに、上記筒状誘電体におけるプラグ軸方向の先端側に露出した電極先端部(31、310、311)を有する中心電極(30、300、301)と、
を備え、
上記中心電極に高周波電圧が印加されて上記電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向けて放電を形成するように構成された内燃機関用の点火プラグ(1)であって、
上記電極先端部と上記誘電体先端部との間には、上記中心電極に高周波電圧が印加されたときに、上記放電に先立って上記電極先端部と上記誘電体先端部との間において上記電極先端部から部分放電が生じるように両者を離隔させる空間部(50、500、501、502、503、504、505)が形成されており、
上記空間部は、上記外部導体の内側であって上記外部導体におけるプラグ軸方向の先端側の端部(121)よりもプラグ軸方向の基端側(Y2)に位置する領域を含むとともにプラグ軸方向の先端側に開放されており、上記中心電極に高周波電圧が印加されることにより、上記中心電極の先端が加熱されて上記空間部内の燃料の気体密度が低下して、上記空間部における放電開始電圧が低下して上記部分放電が生じるように構成されていることを特徴とする内燃機関用の点火プラグ(1)にある。
One aspect of the present invention includes a cylindrical outer conductor (10),
A tubular shape that is held inside the outer conductor (10) and has a dielectric tip (21, 210, 211, 212) exposed on the tip side (Y1) in the plug axial direction (Y) of the outer conductor. A dielectric (20, 200, 201, 202),
A center electrode (30, 300, 301) which is held inside the tubular dielectric and has an electrode tip (31, 310, 311) exposed on the tip side in the plug axial direction of the tubular dielectric. ,
Equipped with
A spark plug (1) for an internal combustion engine, which is configured to apply a high-frequency voltage to the center electrode to form a discharge from a tip portion of the electrode toward a tip side in a plug axial direction,
Between the electrode tip and the dielectric tip, when a high-frequency voltage is applied to the center electrode, the electrode is provided between the electrode tip and the dielectric tip prior to the discharge. Space portions (50, 500, 501, 502, 503, 504, 505) are formed to separate the two so that a partial discharge is generated from the tip portion,
The space portion includes a region inside the outer conductor, which is located closer to the base end side (Y2) in the plug axial direction than the end portion (121) in the plug axial direction in the outer conductor , and the plug shaft. The front end of the center electrode is heated by lowering the gas density of the fuel in the space by applying a high-frequency voltage to the center electrode. A spark plug (1) for an internal combustion engine, characterized in that the starting voltage is lowered to cause the partial discharge.

上記内燃機関用の点火プラグにおいては、中心電極に高周波電圧が印加されると、まず、中心電極が加熱されて、中心電極と筒状誘電体との間に形成された空間部における気体密度が低下することとなる。これにより、当該空間部における放電開始電圧が低下するため、当該空間部において部分放電が発生しやすくなる。そして、さらに高周波電圧が印加されることにより、電極先端部から当該空間部内に部分放電が形成される。形成された部分放電は、高周波電圧の印加によって中心電極の電極先端部から放出された高周波エネルギを吸収することにより電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向かって伸長して、電極先端部から先端側に向けて放電が形成されることとなる。 In the above ignition plug for an internal combustion engine, when a high frequency voltage is applied to the center electrode, first, the center electrode is heated, and the gas density in the space formed between the center electrode and the tubular dielectric is increased. made and the decrease in the child. As a result, the discharge starting voltage in the space decreases, so that partial discharge easily occurs in the space. Then, by further applying a high frequency voltage, a partial discharge is formed in the space from the tip of the electrode. The formed partial discharge extends from the electrode tip toward the tip side in the plug axial direction by absorbing the high frequency energy emitted from the electrode tip of the center electrode due to the application of the high frequency voltage. The discharge is formed toward the tip side.

すなわち、上述の部分放電が中心電極の電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向けて形成される放電のトリガ放電となり、より小さなエネルギ(すなわち、低い電界強度)で電極先端部から先端側に向かって放電形成が可能となる。これにより、例えば、20気圧以上の高圧力条件においても高周波電圧の印加に基づく電界集中による放電形成が容易となる。その結果、内燃機関における高EGR条件下での着火限界(いわゆる、EGR限界)や、希薄燃料条件(すなわち、リーン燃焼)の着火限界(いわゆる、リーン限界)を改善して内燃機関における熱効率の向上を図ることができ、燃費の向上に寄与することができる。 That is, the above-mentioned partial discharge becomes a trigger discharge of the discharge formed from the electrode tip of the center electrode toward the tip side in the plug axis direction, and from the electrode tip to the tip side with smaller energy (that is, low electric field strength). A discharge can be formed toward the discharge. As a result, even under a high pressure condition of, for example, 20 atmospheres or more, discharge formation by electric field concentration based on application of a high frequency voltage becomes easy. As a result, the ignition limit (so-called EGR limit) under high EGR conditions in the internal combustion engine and the ignition limit (so-called lean limit) under lean fuel conditions (ie, lean combustion) are improved to improve the thermal efficiency in the internal combustion engine. It is possible to improve the fuel efficiency.

そして、上記内燃機関用の点火プラグにおいては、大出力のマイクロ波発振器を使用する必要がないため、消費エネルギの低減、コスト低下が可能となり、体格の大型化及び点火システムの複雑化を抑制できる。そのため、自動車用等の内燃機関に使用することに一層適した内燃機関用の点火プラグとなる。 In the spark plug for the internal combustion engine, since it is not necessary to use a high-power microwave oscillator, it is possible to reduce energy consumption and cost, and it is possible to suppress an increase in size and a complicated ignition system. .. Therefore, the spark plug for an internal combustion engine is more suitable for use in an internal combustion engine for an automobile or the like.

以上のごとく、上記態様によれば、自動車用等の内燃機関に使用することに一層適した内燃機関用の点火プラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a spark plug for an internal combustion engine, which is more suitable for use in an internal combustion engine for an automobile or the like.
The reference numerals in parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate the corresponding relationship with the specific means described in the examples described later, and limit the technical scope of the present invention. Not a thing.

実施例1における、内燃機関用の点火プラグの斜視図。3 is a perspective view of an ignition plug for an internal combustion engine in Embodiment 1. FIG. 実施例1における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。FIG. 3 is a sectional view of the tip of the spark plug for the internal combustion engine in the first embodiment. 実施例1における、内燃機関用の点火プラグでの放電形成を示す模式図。3 is a schematic diagram showing discharge formation in an ignition plug for an internal combustion engine in Embodiment 1. FIG. 実施例1における、内燃機関用の点火プラグでの放電形成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing discharge formation in the spark plug for the internal combustion engine in the first embodiment. 実施例1における、放電試験の結果を示す図。FIG. 5 is a diagram showing the results of a discharge test in Example 1. 実施例2における、内燃機関用の点火プラグの斜視図。6 is a perspective view of an ignition plug for an internal combustion engine in Embodiment 2. FIG. 実施例2における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。6 is a sectional view of the tip of an ignition plug for an internal combustion engine in Embodiment 2. FIG. 実施例2における、内燃機関用の点火プラグでの放電形成を示す模式図。6 is a schematic diagram showing discharge formation in an ignition plug for an internal combustion engine in Example 2. FIG. 実施例3における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。FIG. 6 is a sectional view of a tip of an ignition plug for an internal combustion engine according to a third embodiment. 実施例4における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。8 is a sectional view of the tip of an ignition plug for an internal combustion engine in Embodiment 4. FIG. 実施例5における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。FIG. 9 is a sectional view of the tip of an ignition plug for an internal combustion engine in a fifth embodiment. 実施例6における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。FIG. 10 is a sectional view of the tip of an ignition plug for an internal combustion engine in a sixth embodiment. 実施例7における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。FIG. 13 is a sectional view of the tip of an ignition plug for an internal combustion engine in a seventh embodiment. 参考例における、内燃機関用の点火プラグの先端断面図。FIG. 5 is a sectional view of the tip of an ignition plug for an internal combustion engine in a reference example .

本発明の内燃機関用の点火プラグは、自動車等に備えられる内燃機関における着火手段として用いることができる。
上記内燃機関用の点火プラグにおいて、燃焼室へ挿入される側を先端側とし、先端側の端部を先端というものとする。また先端側の反対側を基端側とし、基端側の端部を基端というものとする。
また、本明細書において、プラグ軸方向とは、点火プラグの軸方向を意味する。
また、本明細書において、上記空間部は、電極先端部と誘電体先端部との間に空気層を介在させるものであって、電極先端部の外側縁部と誘電体先端部の内側縁部とを結ぶ仮想線分を含む空間として規定されるものである。
The spark plug for an internal combustion engine of the present invention can be used as an ignition means in an internal combustion engine provided in an automobile or the like.
In the above spark plug for an internal combustion engine, the side inserted into the combustion chamber is referred to as the tip side, and the end portion on the tip side is referred to as the tip. Further, the side opposite to the tip side is referred to as the base end side, and the end portion on the base end side is referred to as the base end.
Further, in the present specification, the plug axial direction means the axial direction of the spark plug.
Further, in the present specification, the space portion is such that an air layer is interposed between the electrode tip portion and the dielectric tip portion, and the outer edge portion of the electrode tip portion and the inner edge portion of the dielectric tip portion are formed. It is defined as a space including a virtual line segment connecting with.

(実施例1)
上記内燃機関用の点火プラグの実施例につき、図1〜図3を用いて説明する。
実施例1の内燃機関用の点火プラグ1は、図1、図2に示すように、外部導体10、筒状誘電体20及び中心電極30を備える。
外部導体10は、筒状を成している。
筒状誘電体20は、外部導体10の内側に保持されるとともに、外部導体10におけるプラグ軸方向Yの先端側Y1に露出した誘導体先端部21を有する。
中心電極30は、筒状誘電体20の内側に保持されるとともに、筒状誘電体20におけるプラグ軸方向Yの先端側Y1に露出した電極先端部31を有する。
そして、内燃機関用の点火プラグ1は、図3に示すように、中心電極30に高周波電圧が印加されて電極先端部31からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向けて放電S2を形成するように構成されている。電極先端部31と誘電体先端部21との間には、中心電極30に高周波電圧が印加されたときに、電極先端部31からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向かって形成される放電S2に先立って電極先端部31と誘電体先端部21との間において電極先端部31から部分放電S1が生じるように両者を離隔させる空間部50が形成されている。
なお、本例では、プラグ軸方向Yの先端の方向を先端側Y1とし、先端側Y1と反対側を基端側Y2とする。
(Example 1)
An embodiment of the spark plug for the internal combustion engine will be described with reference to FIGS.
The spark plug 1 for an internal combustion engine of the first embodiment includes an outer conductor 10, a tubular dielectric 20, and a center electrode 30, as shown in FIGS. 1 and 2.
The outer conductor 10 has a tubular shape.
The tubular dielectric 20 is held inside the outer conductor 10 and has a dielectric tip portion 21 exposed on the tip side Y1 of the outer conductor 10 in the plug axis direction Y.
The center electrode 30 is held inside the tubular dielectric 20, and has an electrode tip portion 31 exposed on the tip side Y1 of the tubular dielectric 20 in the plug axis direction Y.
Then, in the spark plug 1 for an internal combustion engine, as shown in FIG. 3, a high frequency voltage is applied to the center electrode 30 to form a discharge S2 from the electrode tip 31 toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y. Is configured. A discharge S2 formed between the electrode tip 31 and the dielectric tip 21 from the electrode tip 31 toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y when a high frequency voltage is applied to the center electrode 30. Prior to the above, a space 50 is formed between the electrode tip 31 and the dielectric tip 21 so as to separate them so that a partial discharge S1 is generated from the electrode tip 31.
In this example, the direction of the tip in the plug axis direction Y is the tip side Y1, and the side opposite to the tip side Y1 is the base side Y2.

以下、本例の内燃機関用の点火プラグ1(以下、単に「点火プラグ1」ともいう)について、詳述する。
図1に示すように、本例では、外部導体10は、円筒状の第1外部導体11と、第1外部導体11の内側に中心軸を共有するように設けられた円筒状の第2外部導体12とからなる。第1外部導体11と第2外部導体12との間には、隙間10aが形成されている。第1外部導体11は、点火プラグ1のハウジング13も兼ねており、ハウジング13の外周面には内燃機関に螺合するための取付ネジ部131が形成されている。
Hereinafter, the spark plug 1 for the internal combustion engine of this example (hereinafter, also simply referred to as “spark plug 1”) will be described in detail.
As shown in FIG. 1, in the present example, the outer conductor 10 includes a cylindrical first outer conductor 11 and a cylindrical second outer conductor provided inside the first outer conductor 11 so as to share a central axis. And a conductor 12. A gap 10 a is formed between the first outer conductor 11 and the second outer conductor 12. The first outer conductor 11 also serves as the housing 13 of the ignition plug 1, and a mounting screw portion 131 for screwing into the internal combustion engine is formed on the outer peripheral surface of the housing 13.

図2に示すように、筒状誘電体20は第1外部導体11及び第2外部導体12と中心軸を共有するように第2外部導体12の内側に設けられている。筒状誘電体20の先端側Y1の先端である誘電体先端部21は、第2外部導体12の先端側Y1の端部である外部導体先端部121よりも先端側Y1に位置している。すなわち、筒状誘電体20の誘電体先端部21は先端側Y1に突出している。筒状誘電体20の材料として、電極先端部31の電界強度を向上する材料を採用することが好ましい。電極先端部31の電界強度を向上することにより、電極先端部31と誘電体先端部21との間に部分放電が形成されやすくなるからである。電極先端部31の電界強度を向上する筒状誘電体20の材料として、誘電率の高い材質(例えばアルミナ)を用いることができる。 As shown in FIG. 2, the tubular dielectric 20 is provided inside the second outer conductor 12 so as to share the central axis with the first outer conductor 11 and the second outer conductor 12. The dielectric tip portion 21, which is the tip on the tip side Y1 of the tubular dielectric 20, is located closer to the tip side Y1 than the outer conductor tip portion 121, which is the tip portion on the tip side Y1 of the second outer conductor 12. That is, the dielectric tip 21 of the tubular dielectric 20 projects toward the tip side Y1. As the material of the cylindrical dielectric 20, it is preferable to adopt a material that improves the electric field strength of the electrode tip portion 31. By improving the electric field strength of the electrode tip portion 31, a partial discharge is easily formed between the electrode tip portion 31 and the dielectric tip portion 21. A material having a high dielectric constant (eg, alumina) can be used as the material of the cylindrical dielectric body 20 that improves the electric field strength of the electrode tip portion 31.

中心電極30は円柱形状を有しており、筒状誘電体20と中心軸を共有するように筒状誘電体20の内側に設けられている。中心電極30の外径は筒状誘電体20の内径よりも小さくなっており、中心電極30の外周面31bと、筒状誘電体20の内周面21bとは離隔している。中心電極30の先端側Y1の端部である電極先端部31は、誘電体先端部21よりも基端側Y2に位置している。そして、第2外部導体12の外部導体先端部121と、プラグ軸方向Yにおける位置が同一となっている。 The center electrode 30 has a columnar shape, and is provided inside the tubular dielectric 20 so as to share the central axis with the tubular dielectric 20. The outer diameter of the center electrode 30 is smaller than the inner diameter of the cylindrical dielectric 20, and the outer peripheral surface 31b of the center electrode 30 and the inner peripheral surface 21b of the cylindrical dielectric 20 are separated from each other. The electrode tip portion 31, which is the end portion on the tip side Y1 of the center electrode 30, is located closer to the base end side Y2 than the dielectric tip portion 21. The outer conductor tip 121 of the second outer conductor 12 and the position in the plug axis direction Y are the same.

中心電極30の材料として、中心電極30の電極先端部31が加熱され易いようにするために、比較的導電率の低い材料又は当該材料を一部に含む材料を用いることができる。このような材料として、例えば銅よりも導電率の低い材料を用いることができる。なお、電極先端部31のみがこのような材料からなることとしてもよい。この場合にも電極先端部31が加熱され易いようにすることができる。 As the material of the center electrode 30, in order to facilitate heating of the electrode tip portion 31 of the center electrode 30, a material having a relatively low conductivity or a material partially containing the material can be used. As such a material, for example, a material having a conductivity lower than that of copper can be used. Note that only the electrode tip portion 31 may be made of such a material. Also in this case, the electrode tip portion 31 can be easily heated.

また、中心電極30の材料として、中心電極30の電極先端部31が加熱され易いようにするために、高周波エネルギを吸収しやすい材料又は当該材料を一部に含む材料を用いることができる。あるいは、中心電極30の外周面31b又は筒状誘電体20の内周面21bに高周波エネルギを吸収しやすい材料をコーティングすることにより、中心電極30の電極先端部31が加熱され易いようにしてもよい。高周波エネルギを吸収しやすい材料として、例えばカーボンを用いることができる。高周波エネルギを吸収しやすい材料を一部に含む材料として、例えばステンレス鋼(SUS)を用いることができる。 Further, as the material of the center electrode 30, in order to facilitate heating of the electrode tip portion 31 of the center electrode 30, a material that easily absorbs high frequency energy or a material containing a part of the material can be used. Alternatively, by coating the outer peripheral surface 31b of the center electrode 30 or the inner peripheral surface 21b of the cylindrical dielectric body 20 with a material that easily absorbs high-frequency energy, the electrode tip portion 31 of the center electrode 30 may be easily heated. Good. As a material that easily absorbs high frequency energy, for example, carbon can be used. For example, stainless steel (SUS) can be used as a material that partially contains a material that easily absorbs high-frequency energy.

空間部50は、図2に示すように、筒状誘電体20の内周面21bと中心電極30の電極先端部31及び外周面31bとによって囲まれた空間として形成されている。空間部50は、電極先端部31の外側縁部31aと誘電体先端部21の内側縁部21aとを結ぶ仮想線分Lを含む空間である。すなわち、空間部50により電極先端部31と誘電体先端部21とが離隔している。なお、外部導体10、筒状誘電体20及び中心電極30からなる同軸管のプラグ軸方向Yの長さは、電極先端部31の電界強度が最大となる大きさにすることができ、例えば、印加される高周波の波長の1/4の大きさにすることができる。 As shown in FIG. 2, the space 50 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 21b of the tubular dielectric 20, the electrode tip 31 of the center electrode 30, and the outer peripheral surface 31b. The space 50 is a space including a virtual line segment L connecting the outer edge 31 a of the electrode tip 31 and the inner edge 21 a of the dielectric tip 21. That is, the space 50 separates the electrode tip 31 from the dielectric tip 21. The length of the coaxial tube formed of the outer conductor 10, the tubular dielectric 20, and the center electrode 30 in the plug axis direction Y can be set to a value at which the electric field strength of the electrode tip portion 31 is maximized. The size can be set to 1/4 of the wavelength of the applied high frequency.

点火プラグ1は、図示しない高周波(例えば、マイクロ波)発生器に接続されており、高周波発生器から出力された高周波電力が中心電極30に入力されるように構成されている。 The spark plug 1 is connected to a high frequency (for example, microwave) generator (not shown), and is configured so that the high frequency power output from the high frequency generator is input to the center electrode 30.

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例の内燃機関用の点火プラグ1においては、中心電極30に高周波電圧が印加されると、まず、中心電極30が加熱されて、当該電極先端部31と誘電体先端部21との間に形成された空間部50における気体密度が低下することとなる。これにより、放電開始電圧が低下するため、当該空間部50において部分放電が発生しやすくなる。そして、さらに高周波電圧が印加されると、図3に示すように、電極先端部31から当該空間部50内に部分放電S1が生じる。当該部分放電S1は、高周波電圧の印加によって中心電極30の電極先端部31から放出された高周波(例えば、マイクロ波)エネルギが入力されることにより電極先端部31からプラグ軸方向Yの先端側Y1に伸長して開放電極すなわちアンテナを形成し、電極先端部31からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向けて放電S2を形成する。これにより、中心電極30から高周波エネルギが空間部50に放射されることとなる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the spark plug 1 for an internal combustion engine of this example, when a high-frequency voltage is applied to the center electrode 30, first, the center electrode 30 is heated to cause a gap between the electrode tip 31 and the dielectric tip 21. The gas density in the formed space 50 is reduced. As a result, the discharge start voltage is lowered, so that partial discharge easily occurs in the space 50. Then, when a high frequency voltage is further applied, as shown in FIG. 3, a partial discharge S1 is generated in the space 50 from the electrode tip 31. In the partial discharge S1, the high frequency (eg, microwave) energy emitted from the electrode tip 31 of the center electrode 30 by the application of the high frequency voltage is input, and the tip side Y1 in the plug axis direction Y from the electrode tip 31 is input. To form an open electrode, that is, an antenna, and a discharge S2 is formed from the electrode tip portion 31 toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y. As a result, high frequency energy is emitted from the center electrode 30 to the space 50.

すなわち、上述の部分放電S1が中心電極30からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向かう放電S2のトリガ放電となり、より小さなエネルギ(すなわち、低い電界強度)で中心電極30からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向かう放電S2の形成が可能となる。これにより、例えば、20気圧以上の高圧力条件においても高周波電圧の印加に基づく放電形成が容易となる。その結果、内燃機関における高EGR条件下での着火限界(いわゆる、EGR限界)や、希薄燃料条件下での燃焼(すなわち、リーン燃焼)の着火限界(いわゆる、リーン限界)を改善して内燃機関における熱効率の向上を図ることができ、燃費の向上に寄与することができる。 That is, the above-described partial discharge S1 becomes a trigger discharge of the discharge S2 from the center electrode 30 toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y, and with smaller energy (that is, low electric field strength) from the center electrode 30 to the tip in the plug axis direction Y. It is possible to form the discharge S2 toward the side Y1. This facilitates the discharge formation based on the application of the high frequency voltage even under a high pressure condition of, for example, 20 atmospheres or more. As a result, the internal combustion engine is improved by improving the ignition limit under high EGR conditions (so-called EGR limit) and the combustion limit under lean fuel conditions (that is, lean combustion) (so-called lean limit). It is possible to improve the thermal efficiency in the fuel cell and to contribute to the improvement of fuel efficiency.

そして、上記内燃機関用の点火プラグ1においては、大出力のマイクロ波発振器を使用する必要がないため、消費エネルギの低減、コスト低減が可能となり、体格の大型化及び点火システムの複雑化を抑制できる。そのため、自動車等に備えられる内燃機関に使用することに一層適した内燃機関用の点火プラグ1となる。 In the spark plug 1 for the internal combustion engine, since it is not necessary to use a high-power microwave oscillator, it is possible to reduce energy consumption and cost, and suppress the increase in size and the complexity of the ignition system. it can. Therefore, the spark plug 1 for an internal combustion engine is more suitable for use in the internal combustion engine provided in an automobile or the like.

また、本例では、電極先端部31は、誘電体先端部21よりも基端側Y2に位置している。これにより、空間部50が筒状誘電体20の内側に形成されることとなる。これにより、空間部50を十分確保することができ、部分放電の形成を促すことができる。また、当該空間部50内に形成された部分放電が内燃機関の燃焼室内における混合ガスの気流の影響を受けにくくなり、当該部分放電が高周波エネルギの入力により伸長することを促すことができる。その結果、より小さなエネルギ、すなわちより低い電界強度で中心電極30からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向かう放電S2の形成が可能となり、自動車等に備えられる内燃機関に使用することに一層適した内燃機関用の点火プラグ1となる。 Further, in the present example, the electrode tip end portion 31 is located closer to the base end side Y2 than the dielectric tip end portion 21. As a result, the space 50 is formed inside the tubular dielectric 20. Thereby, the space 50 can be sufficiently secured, and formation of partial discharge can be promoted. Further, the partial discharge formed in the space 50 is less likely to be affected by the gas flow of the mixed gas in the combustion chamber of the internal combustion engine, and the partial discharge can be promoted to be extended by the input of the high frequency energy. As a result, it becomes possible to form the discharge S2 from the center electrode 30 toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y with smaller energy, that is, with lower electric field strength, and is more suitable for use in an internal combustion engine provided in an automobile or the like. It becomes the ignition plug 1 for an internal combustion engine.

また、本例では、電極先端部31は、プラグ軸方向Yにおいて、外部導体10の先端側Y1の端部121と同じ位置に位置している。これにより、電極先端部31が外部導体10、筒状誘電体20及び中心電極30からなる同軸管の開放端に位置することとなり、電極先端部31と筒状誘電体20との間の空間における電極先端部31近傍の電界強度を最大にすることが可能となり、両者間での部分放電が発生しやすくなる。 Further, in the present example, the electrode tip portion 31 is located at the same position as the end portion 121 on the tip side Y1 of the outer conductor 10 in the plug axis direction Y. As a result, the electrode tip portion 31 is located at the open end of the coaxial tube formed of the outer conductor 10, the tubular dielectric body 20, and the center electrode 30, and the space between the electrode tip portion 31 and the tubular dielectric body 20 is set. It is possible to maximize the electric field strength in the vicinity of the electrode tip portion 31, and partial discharge between them is likely to occur.

また、本例では、筒状誘電体20の誘電体先端部21が、第2外部導体12の先端部121から先端側Y1に突出している。これにより、空間部50を十分確保することができ、部分放電の形成を促すことができる。その結果、中心電極30からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向かう放電S2の形成を促進することができ、自動車等に備えられた内燃機関に使用することに一層適した内燃機関用の点火プラグ1となる。 Further, in the present example, the dielectric tip 21 of the tubular dielectric 20 projects from the tip 121 of the second outer conductor 12 to the tip side Y1. Thereby, the space 50 can be sufficiently secured, and formation of partial discharge can be promoted. As a result, the formation of the discharge S2 from the center electrode 30 toward the tip side Y1 in the plug axial direction Y can be promoted, and the ignition plug for an internal combustion engine more suitable for use in the internal combustion engine provided in an automobile or the like. It becomes 1.

以上のごとく、本例によれば、自動車用等に備えられた内燃機関に使用することに一層適した内燃機関用の点火プラグ1を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide the ignition plug 1 for an internal combustion engine, which is more suitable for use in the internal combustion engine provided for an automobile or the like.

(放電試験)
次に実施例1の内燃機関用の点火プラグ1について放電試験を行った。
点火プラグ1を設置した燃焼室内における空気燃料混合気の圧力(以下、雰囲気圧力という)を0.6MPa〜5MPaまで変化させて、電極先端部31からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向けて形成される放電S2の放電長さを観測した。なお、本試験では図3に示すように、プラグ軸方向Yにおける、誘電体先端部21から放電S2の先端側Y1の端部までの長さを放電S2の放電長さMとする。
(Discharge test)
Next, the spark plug 1 for the internal combustion engine of Example 1 was subjected to a discharge test.
The pressure of the air-fuel mixture in the combustion chamber in which the spark plug 1 is installed (hereinafter referred to as the atmospheric pressure) is changed from 0.6 MPa to 5 MPa, and is formed from the electrode tip 31 toward the tip side Y1 in the plug axial direction Y. The discharge length of the generated discharge S2 was observed. In this test, as shown in FIG. 3, the length from the dielectric tip 21 to the tip Y1 of the discharge S2 in the plug axis direction Y is the discharge length M of the discharge S2.

図4(1)に示すように、雰囲気圧力0.6MPaにおいて、中心電極30への高周波電圧の印加から0.55ms経過後に、電極先端部31からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向けて放電S2が形成され始めた。そして、図4(2)に示す0.75ms経過後の状態、図4(3)に示す1.06ms経過後の状態を経て、図4(4)に示す2.95ms経過後において、当該放電S2が十分長く形成されることが確認された。そして、図5に示すように、雰囲気圧力0.6MPaにおける放電S2の長さMは6.0mmであった。また、放電S2の長さMは、雰囲気圧力1.0MPaにおいて6.0mm、雰囲気圧力2.0MPaにおいて3.8mm、雰囲気圧力3.0MPaにおいて2.6mm、雰囲気圧力4.0MPaにおいて1.8mm、雰囲気圧力5.0MPaにおいて1.4mmであった。 As shown in FIG. 4(1), at the atmospheric pressure of 0.6 MPa, after 0.55 ms has elapsed from the application of the high frequency voltage to the center electrode 30, the electrode tip portion 31 is discharged toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y. S2 started to form. Then, after the passage of 0.75 ms shown in FIG. 4(2) and the state of 1.06 ms shown in FIG. 4(3), after the passage of 2.95 ms shown in FIG. It was confirmed that S2 was formed sufficiently long. Then, as shown in FIG. 5, the length M of the discharge S2 at an atmospheric pressure of 0.6 MPa was 6.0 mm. The length M of the discharge S2 is 6.0 mm at an atmospheric pressure of 1.0 MPa, 3.8 mm at an atmospheric pressure of 2.0 MPa, 2.6 mm at an atmospheric pressure of 3.0 MPa, 1.8 mm at an atmospheric pressure of 4.0 MPa, It was 1.4 mm at an atmospheric pressure of 5.0 MPa.

以上のように、実施例1の内燃機関用の点火プラグ1において、中心電極30への高周波電圧の印加後、電極先端部31からプラグ軸方向Yの先端側Y1に向けて充分に長い放電S2が形成されることが確認された。 As described above, in the ignition plug 1 for the internal combustion engine of the first embodiment, after the high frequency voltage is applied to the center electrode 30, a sufficiently long discharge S2 from the electrode tip 31 toward the tip side Y1 in the plug axis direction Y is performed. Was confirmed to be formed.

(実施例2)
実施例2の内燃機関用の点火プラグ1は、図6、図7、図8に示すように、接地電極40を備えている。接地電極40は、外部導体10から延設されるとともに、電極先端部31との間にギャップを形成している。そして、本例の内燃機関用の点火プラグ1は、図8に示すように、中心電極30に高周波電圧が印加されて電極先端部31と接地電極40との間に放電S2を形成するように構成されている。電極先端部31と誘電体先端部21との間には、中心電極30に高周波電圧が印加されたときに、電極先端部31と接地電極40との間の放電に先立って電極先端部31と誘電体先端部21との間において電極先端部31から部分放電S1が生じるように両者を離隔させる空間部50が形成されている。
その他の構成は、実施例1の場合と同一である。
(Example 2)
The spark plug 1 for an internal combustion engine of the second embodiment includes a ground electrode 40 as shown in FIGS. 6, 7, and 8. The ground electrode 40 extends from the outer conductor 10 and forms a gap with the electrode tip portion 31. Then, in the ignition plug 1 for the internal combustion engine of this example, as shown in FIG. 8, a high frequency voltage is applied to the center electrode 30 to form a discharge S2 between the electrode tip 31 and the ground electrode 40. It is configured. Between the electrode tip portion 31 and the dielectric tip portion 21, when a high frequency voltage is applied to the center electrode 30, the electrode tip portion 31 and the ground electrode 40 are discharged before the discharge between the electrode tip portion 31 and the ground electrode 40. A space 50 is formed between the dielectric tip 21 and the dielectric tip 21 so as to separate the electrode tip 31 from each other so that a partial discharge S1 is generated.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

本例によれば、上述の実施例1の場合と同等の作用効果を奏する。そして、本例では、第1外部導体11から延設されるとともに、中心電極30の電極先端部31との間にギャップを形成する接地電極40を備え、該ギャップに放電S2が形成されるように構成されている。これにより、部分放電S1の形成後に、接地電極40に向けて、放電S2の形成を促すことが期待できる。 According to this example, the same operational effects as those of the above-described first example are achieved. In this example, the ground electrode 40 is provided that extends from the first outer conductor 11 and forms a gap between the center electrode 30 and the electrode tip portion 31 so that the discharge S2 is formed in the gap. Is configured. This can be expected to promote the formation of the discharge S2 toward the ground electrode 40 after the formation of the partial discharge S1.

本例によれば、実施例1の場合と同様に、自動車用等に備えられた内燃機関に使用することに一層適した内燃機関用の点火プラグ1を提供することができる。 According to this example, similarly to the case of the first example, it is possible to provide the ignition plug 1 for an internal combustion engine, which is more suitable for use in the internal combustion engine provided for an automobile or the like.

(実施例3)
本例の内燃機関用の点火プラグ1は、実施例2における中心電極30(図7)に替えて、図9に示す中心電極300を備える。その他の構成要素は実施例2の場合と同様であり、本例においても実施例2の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
(Example 3)
The spark plug 1 for an internal combustion engine of this example includes a center electrode 300 shown in FIG. 9 instead of the center electrode 30 (FIG. 7) of the second embodiment. The other components are the same as in the case of the second embodiment, and the same reference numerals as those in the case of the second embodiment are used in this example as well, and the description thereof is omitted.

中心電極300は円柱形状を有しており、図9に示すように、筒状誘電体20と中心軸を共有するように筒状誘電体20の内側に設けられている。中心電極300の先端側Y1の端部である電極先端部310は、誘電体先端部21よりも基端側Y2に位置しているとともに、第2外部導体12の外部導体先端部121よりも基端側Y2に位置している。 The center electrode 300 has a columnar shape, and as shown in FIG. 9, is provided inside the tubular dielectric 20 so as to share the central axis with the tubular dielectric 20. The electrode tip portion 310, which is the end portion on the tip side Y1 of the center electrode 300, is located on the base end side Y2 with respect to the dielectric tip portion 21, and is more proximal than the outer conductor tip portion 121 of the second outer conductor 12. It is located on the end side Y2.

筒状誘電体20の内周面21bと中心電極300の電極先端部310及び外周面310bとによって囲まれた空間として空間部500が形成されている。空間部500は、電極先端部310の外側縁部310aと誘電体先端部21の内側縁部21aとを結ぶ仮想線分Lを含む空間である。すなわち、空間部500により電極先端部310と誘電体先端部21とが離隔している。 A space portion 500 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 21b of the tubular dielectric 20, the electrode tip portion 310 of the center electrode 300, and the outer peripheral surface 310b. The space 500 is a space including a virtual line segment L connecting the outer edge 310a of the electrode tip 310 and the inner edge 21a of the dielectric tip 21. That is, the space 500 separates the electrode tip 310 from the dielectric tip 21.

本例の点火プラグ1においても、実施例2の場合において誘電体先端部21がプラグ軸方向Yにおいて、外部導体先端部121と同じ位置にあることによる作用効果を除いて、実施例2と同様の作用効果を奏する。なお、本例では接地電極40が備えられた構成としているが、これに替えて、実施例1の場合と同様に接地電極40が備えられていない構成としてもよい。この場合も本例と同等の作用効果を奏する。 The spark plug 1 of the present example is also the same as that of the second embodiment except that the dielectric tip 21 is located at the same position as the outer conductor tip 121 in the plug axis direction Y in the case of the second embodiment. Produces the effect of. In this example, the ground electrode 40 is provided, but instead of this, the ground electrode 40 may not be provided as in the case of the first embodiment. In this case as well, the same operational effect as this example is obtained.

(実施例4)
本例の内燃機関用の点火プラグ1は、実施例3における筒状誘電体20(図9)に替えて、図10に示す筒状誘電体200を備える。図10に示すように、筒状誘電体200の先端側Y1の端部である誘電体先端部210は、プラグ軸方向Yにおける位置が第2外部導体12の先端側Y1の端部である外部導体先端部121と同一となっている。すなわち、筒状誘電体200の誘電体先端部210はプラグ軸方向Yにおいて外部導体先端部121と面一となっている。
(Example 4)
The spark plug 1 for an internal combustion engine of this example includes a tubular dielectric 200 shown in FIG. 10 instead of the tubular dielectric 20 (FIG. 9) in the third embodiment. As shown in FIG. 10, the dielectric tip 210, which is the tip Y1 end of the cylindrical dielectric 200, is located at the position in the plug axis direction Y that is the tip Y1 end of the second outer conductor 12. It is the same as the conductor tip 121. That is, the dielectric tip 210 of the tubular dielectric 200 is flush with the outer conductor tip 121 in the plug axis direction Y.

図10に示すように、筒状誘電体200の内周面210bと中心電極300の電極先端部310及び外周面310bとによって囲まれた空間として空間部501が形成されている。空間部501は、電極先端部310の外側縁部310aと誘電体先端部210の内側縁部210aとを結ぶ仮想線分Lを含む空間である。すなわち、空間部501により電極先端部310と誘電体先端部210とが離隔している。
その他の構成要素は実施例2の場合と同様であり、本例においても実施例2の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
As shown in FIG. 10, a space 501 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 210b of the cylindrical dielectric 200, the electrode tip 310 of the center electrode 300, and the outer peripheral surface 310b. The space 501 is a space including a virtual line segment L connecting the outer edge 310a of the electrode tip 310 and the inner edge 210a of the dielectric tip 210. That is, the space 501 separates the electrode tip 310 from the dielectric tip 210.
The other components are the same as in the case of the second embodiment, and the same reference numerals as those in the case of the second embodiment are used in this example as well, and the description thereof is omitted.

本例の点火プラグ1においても、実施例3の場合と同様の作用効果を奏する。なお、本例では接地電極40が備えられた構成としているが、これに替えて、実施例1の場合と同様に接地電極40が備えられていない構成としてもよい。この場合も本例と同等の作用効果を奏する。 Also in the spark plug 1 of this example, the same operational effects as in the case of the third embodiment are exhibited. In this example, the ground electrode 40 is provided, but instead of this, the ground electrode 40 may not be provided as in the case of the first embodiment. In this case as well, the same operational effect as this example is obtained.

(実施例5)
本例の内燃機関用の点火プラグ1は、図11に示すように、実施例2における筒状誘電体20(図7)に替えて、実施例4における筒状誘電体200(図10)を備える。すなわち、本例では、筒状誘電体200の誘電体先端部210、中心電極30の電極先端部31及び外部導体10(すなわち、本例における第2外部導体12)の先端部121は面一となっている。
(Example 5)
As shown in FIG. 11, the spark plug 1 for an internal combustion engine of the present example has a tubular dielectric body 200 (FIG. 10) of the fourth embodiment in place of the tubular dielectric body 20 (FIG. 7) of the second embodiment. Prepare That is, in this example, the dielectric tip 210 of the cylindrical dielectric 200, the electrode tip 31 of the center electrode 30, and the tip 121 of the outer conductor 10 (that is, the second outer conductor 12 in this example) are flush with each other. Has become.

図11に示すように、筒状誘電体200の内周面210bと中心電極30の外周面31bとによって囲まれた空間として空間部502が形成されている。空間部502は、電極先端部31の外側縁部31aと誘電体先端部210の内側縁部210aとを結ぶ仮想線分Lを含む空間である。すなわち、空間部502により電極先端部31と誘電体先端部210とが離隔している。
その他の構成要素は実施例3の場合と同様であり、本例においても実施例3の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
As shown in FIG. 11, a space portion 502 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 210b of the cylindrical dielectric 200 and the outer peripheral surface 31b of the center electrode 30. The space 502 is a space including a virtual line segment L connecting the outer edge 31a of the electrode tip 31 and the inner edge 210a of the dielectric tip 210. That is, the space 502 separates the electrode tip 31 from the dielectric tip 210.
The other components are the same as those in the case of the third embodiment, and the same reference numerals as those in the case of the third embodiment are used in this example as well, and the description thereof is omitted.

本例の内燃機関用の点火プラグ1によれば、実施例2の場合において電極先端部31が誘電体先端部21よりも基端側Y2に位置していることによる作用効果及び、筒状誘電体20の誘電体先端部21が第2外部導体12の先端部121から先端側Y1に突出していることによる作用効果を除いて、実施例2と同様の作用効果を奏する。なお、本例では接地電極40が備えられた構成としているが、これに替えて、実施例1の場合と同様に接地電極40が備えられていない構成としてもよい。この場合も本例と同等の作用効果を奏する。 According to the spark plug 1 for the internal combustion engine of this example, the function and effect of the electrode tip portion 31 being located closer to the base end side Y2 than the dielectric tip portion 21 in the case of the second embodiment, and the tubular dielectric Except for the effect of the dielectric tip 21 of the body 20 protruding from the tip 121 of the second outer conductor 12 to the tip side Y1, the same effect as that of the second embodiment is achieved. In this example, the ground electrode 40 is provided, but instead of this, the ground electrode 40 may not be provided as in the case of the first embodiment. In this case as well, the same operational effect as this example is obtained.

(実施例6)
本例の内燃機関用の点火プラグ1は、実施例5の中心電極30(図11)に対して、図12に示すように、電極先端部310が誘電体先端部210よりも先端側Y1に突出した中心電極301を備えている。
(Example 6)
In the spark plug 1 for the internal combustion engine of the present example, as shown in FIG. 12, the electrode tip 310 is closer to the tip side Y1 than the dielectric tip 210 with respect to the center electrode 30 (FIG. 11) of the fifth embodiment. It has a protruding center electrode 301.

図12に示すように、中心電極301の外周面311bと筒状誘電体200の内側縁部210aの間の空間として空間部503が形成されている。空間部503は、電極先端部311の外側縁部311aと誘電体先端部210の内側縁部210aとを結ぶ仮想線分Lを含む空間である。すなわち、空間部503により電極先端部311と誘電体先端部210とが離隔している。その他の構成要素は実施例5の場合と同様であり、本例においても実施例5の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。 As shown in FIG. 12, a space 503 is formed as a space between the outer peripheral surface 311b of the center electrode 301 and the inner edge 210a of the tubular dielectric 200. The space portion 503 is a space including an imaginary line segment L connecting the outer edge portion 311a of the electrode tip portion 311 and the inner edge portion 210a of the dielectric tip portion 210. That is, the space 503 separates the electrode tip 311 from the dielectric tip 210. The other components are the same as in the case of the fifth embodiment, and the same reference numerals as those in the case of the fifth embodiment are used in this example as well, and the description thereof is omitted.

本例の内燃機関用の点火プラグ1によれば、図7に示す実施例2の場合において電極先端部31が誘電体先端部21よりも基端側Y2に位置していることによる作用効果と、電極先端部31がプラグ軸方向Yにおいて第2外部導体12の先端部121と同じ位置に位置していることによる作用効果と、筒状誘電体20の誘電体先端部21が第2外部導体12の先端部121から先端側Y1に突出していることによる作用効果とを除いて、実施例2と同様の作用効果を奏する。なお、本例では接地電極40が備えられた構成としているが、これに替えて、実施例1の場合と同様に接地電極40が備えられていない構成としてもよい。この場合も本例と同等の作用効果を奏する。 According to the spark plug 1 for the internal combustion engine of the present example, in the case of the second embodiment shown in FIG. 7, the function and effect obtained by locating the electrode tip portion 31 on the base end side Y2 with respect to the dielectric tip portion 21 are obtained. , The action and effect of the electrode tip 31 being located at the same position as the tip 121 of the second outer conductor 12 in the plug axis direction Y, and the dielectric tip 21 of the tubular dielectric 20 being the second outer conductor. The same operational effect as that of the second embodiment is achieved, except for the operational effect obtained by projecting from the distal end portion 121 of No. 12 to the distal end side Y1. In this example, the ground electrode 40 is provided, but instead of this, the ground electrode 40 may not be provided as in the case of the first embodiment. In this case as well, the same operational effect as this example is obtained.

(実施例7)
本例の内燃機関用の点火プラグ1は、実施例5の筒状誘電体200(図11)に替えて、図13に示すように、筒状誘電体201を備えている。筒状誘電体201の内径は、中心電極30の外径と略同一であって、筒状誘電体201の内周面211bは中心電極30の外周面31bに接している。
(Example 7)
The spark plug 1 for an internal combustion engine of the present example includes a tubular dielectric body 201 as shown in FIG. 13, instead of the tubular dielectric body 200 (FIG. 11) of the fifth embodiment. The inner diameter of the tubular dielectric 201 is substantially the same as the outer diameter of the center electrode 30, and the inner peripheral surface 211b of the tubular dielectric 201 is in contact with the outer peripheral surface 31b of the center electrode 30.

図13に示すように、筒状誘電体201の先端側Y1には、中心電極30を中心とする円錐状に形成された切り欠き部221が形成されている。そして、切り欠き部221の壁面221aと中心電極30の外周面31bとによって囲まれた空間として空間部504が形成されている。空間部504は、電極先端部31の外側縁部31aと誘電体先端部211の内側縁部211aとを結ぶ仮想線分Lを含む空間である。すなわち、空間部504により電極先端部31と誘電体先端部211とが離隔している。 As shown in FIG. 13, a conical cutout portion 221 centered on the center electrode 30 is formed on the tip side Y1 of the cylindrical dielectric body 201. A space portion 504 is formed as a space surrounded by the wall surface 221a of the cutout portion 221 and the outer peripheral surface 31b of the center electrode 30. The space portion 504 is a space including a virtual line segment L that connects the outer edge portion 31a of the electrode tip portion 31 and the inner edge portion 211a of the dielectric tip portion 211. That is, the space 504 separates the electrode tip 31 from the dielectric tip 211.

その他の構成要素は実施例5の場合と同様であり、本例においても実施例5の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。本例の点火プラグ1においても、実施例5の場合と同様の作用効果を奏する。 The other components are the same as in the case of the fifth embodiment, and the same reference numerals as those in the case of the fifth embodiment are used in this example as well, and the description thereof is omitted. Also in the spark plug 1 of this example, the same operational effect as in the case of the fifth example is achieved.

なお、本例では、切り欠き部221を円錐状に形成したが、これに限らず、中心電極30の電極先端部31の周囲に、部分放電の形成が可能な程度の空間からなる空間部が形成されていればよい。また、本例では接地電極40が備えられた構成としているが、これに替えて、実施例1の場合と同様に接地電極40が備えられていない構成としてもよい。この場合も本例と同等の作用効果を奏する。 In addition, in the present example, the notch portion 221 is formed in a conical shape, but the present invention is not limited to this, and a space portion around the electrode tip portion 31 of the center electrode 30 is formed of a space capable of forming partial discharge. It should be formed. Further, although the ground electrode 40 is provided in the present example, it may be replaced with a configuration in which the ground electrode 40 is not provided as in the case of the first embodiment. In this case as well, the same operational effect as this example is obtained.

参考例
参考例の内燃機関用の点火プラグ1は、実施例7の筒状誘電体201(図13)に替えて、図14に示すように、筒状誘電体202を備えている。筒状誘電体202の内径は、中心電極30の外径と略同一であって、筒状誘電体201の内周面212bと中心電極30の外周面31bとが接している。筒状誘電体202の誘電体先端部212は、中心電極30の電極先端部31及び外部導体10(第1外部導体12)の先端部121よりも先端側Y1に位置している。
( Reference example )
The spark plug 1 for an internal combustion engine of the reference example includes a tubular dielectric body 202 as shown in FIG. 14, instead of the tubular dielectric body 201 (FIG. 13) of the seventh embodiment. The inner diameter of the cylindrical dielectric 202 is substantially the same as the outer diameter of the center electrode 30, and the inner peripheral surface 212b of the cylindrical dielectric 201 and the outer peripheral surface 31b of the center electrode 30 are in contact with each other. The dielectric tip 212 of the tubular dielectric 202 is located on the tip side Y1 with respect to the electrode tip 31 of the center electrode 30 and the tip 121 of the outer conductor 10 (first outer conductor 12).

図14に示すように、筒状誘電体202の内周面212bと中心電極30の電極先端部31とによって囲まれた空間として空間部505が形成されている。空間部505は、電極先端部31の外側縁部31aと誘電体先端部212の内側縁部212aとを結ぶ仮想線分Lを含む空間である。 As shown in FIG. 14, a space portion 505 is formed as a space surrounded by the inner peripheral surface 212b of the tubular dielectric 202 and the electrode tip portion 31 of the center electrode 30. The space portion 505 is a space including a virtual line segment L that connects the outer edge portion 31 a of the electrode tip portion 31 and the inner edge portion 212 a of the dielectric tip portion 212.

その他の構成要素は実施例7の場合と同様であり、本例においても実施例7の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。本例の点火プラグ1においても、実施例7の場合と同様の作用効果を奏する。なお、本例では接地電極40が備えられた構成としているが、これに替えて、実施例1の場合と同様に接地電極40が備えられていない構成としてもよい。この場合も本例と同等の作用効果を奏する。 The other components are the same as in the case of the seventh embodiment, and the same reference numerals as those in the case of the seventh embodiment are used in this example as well, and the description thereof is omitted. Also in the spark plug 1 of this example, the same operational effects as in the case of the seventh embodiment are exhibited. In this example, the ground electrode 40 is provided, but instead of this, the ground electrode 40 may not be provided as in the case of the first embodiment. In this case as well, the same operational effect as this example is obtained.

本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の実施例に適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the spirit of the invention.

1 内燃機関用の点火プラグ
10 外部導体
20、200、201、202 筒状誘電体
21、210、211、212 誘導体先端部
30、300、301 中心電極
31、310、311 電極先端部
40 接地電極
50、500、501、502、503、504、505 空間部
1 Spark Plug for Internal Combustion Engine 10 External Conductor 20, 200, 201, 202 Cylindrical Dielectric 21, 210, 211, 212 Derivative Tip Section 30, 300, 301 Center Electrode 31, 310, 311 Electrode Tip Section 40 Ground Electrode 50 , 500, 501, 502, 503, 504, 505 Space

Claims (5)

筒状の外部導体(10)と、
上記外部導体(10)の内側に保持されるとともに、上記外部導体におけるプラグ軸方向(Y)の先端側(Y1)に露出した誘電体先端部(21、210、211、212)を有する筒状誘電体(20、200、201、202)と、
上記筒状誘電体の内側に保持されるとともに、上記筒状誘電体におけるプラグ軸方向の先端側に露出した電極先端部(31、310、311)を有する中心電極(30、300、301)と、
を備え、
上記中心電極に高周波電圧が印加されて上記電極先端部からプラグ軸方向の先端側に向けて放電を形成するように構成された内燃機関用の点火プラグ(1)であって、
上記電極先端部と上記誘電体先端部との間には、上記中心電極に高周波電圧が印加されたときに、上記放電に先立って上記電極先端部と上記誘電体先端部との間において上記電極先端部から部分放電が生じるように両者を離隔させる空間部(50、500、501、502、503、504、505)が形成されおり、
上記空間部は、上記外部導体の内側であって上記外部導体におけるプラグ軸方向の先端側の端部(121)よりもプラグ軸方向の基端側(Y2)に位置する領域を含むとともにプラグ軸方向の先端側に開放されており、上記中心電極に高周波電圧が印加されることにより、上記中心電極の先端が加熱されて上記空間部内の燃料の気体密度が低下して、上記空間部における放電開始電圧が低下して上記部分放電が生じるように構成されていることを特徴とする内燃機関用の点火プラグ(1)。
A cylindrical outer conductor (10),
A tubular shape that is held inside the outer conductor (10) and has a dielectric tip (21, 210, 211, 212) exposed on the tip side (Y1) in the plug axial direction (Y) of the outer conductor. A dielectric (20, 200, 201, 202),
A center electrode (30, 300, 301) which is held inside the tubular dielectric and has an electrode tip (31, 310, 311) exposed on the tip side in the plug axial direction of the tubular dielectric. ,
Equipped with
A spark plug (1) for an internal combustion engine, which is configured to apply a high-frequency voltage to the center electrode to form a discharge from a tip portion of the electrode toward a tip side in a plug axial direction,
Between the electrode tip and the dielectric tip, when a high-frequency voltage is applied to the center electrode, the electrode is provided between the electrode tip and the dielectric tip prior to the discharge. Space portions (50, 500, 501, 502, 503, 504, 505) are formed to separate the two so that a partial discharge is generated from the tip portion,
The space portion includes a region inside the outer conductor, which is located closer to the base end side (Y2) in the plug axial direction than the end portion (121) in the plug axial direction in the outer conductor , and the plug shaft. The front end of the center electrode is heated by lowering the gas density of the fuel in the space by applying a high-frequency voltage to the center electrode. An ignition plug (1) for an internal combustion engine, characterized in that the starting voltage is lowered to cause the partial discharge.
上記電極先端部は、上記誘電体先端部よりもプラグ軸方向の基端側(Y2)に位置していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用の点火プラグ。 The spark plug for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the electrode tip portion is located closer to the base end side (Y2) in the plug axial direction than the dielectric tip portion. 上記電極先端部は、プラグ軸方向において、上記外部導体の先端側の端部(121)と同じ位置に位置していることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関用の点火プラグ。 The spark plug for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the electrode tip portion is located at the same position as the tip end portion (121) of the outer conductor in the plug axial direction. .. 上記誘電体先端部は、上記外部導体におけるプラグ軸方向の先端側の端部よりも上記先端側に位置していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火プラグ。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the dielectric tip end portion is located closer to the tip end side than an end portion of the outer conductor on the tip end side in the plug axial direction. Spark plug for. 上記外部導体から延設されるとともに、上記電極先端部との間にギャップを形成する接地電極(40)を備え、該ギャップに上記放電が形成されるように構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火プラグ。 A ground electrode (40) extending from the outer conductor and forming a gap with the electrode tip portion is provided, and the discharge is formed in the gap. An ignition plug for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
JP2016001632A 2015-02-09 2016-01-07 Spark plug for internal combustion engine Expired - Fee Related JP6715600B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112016000670.5T DE112016000670B4 (en) 2015-02-09 2016-02-04 Spark plug for an internal combustion engine
PCT/JP2016/053408 WO2016129504A1 (en) 2015-02-09 2016-02-04 Spark plug for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015023517 2015-02-09
JP2015023517 2015-02-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016149342A JP2016149342A (en) 2016-08-18
JP2016149342A5 JP2016149342A5 (en) 2017-06-15
JP6715600B2 true JP6715600B2 (en) 2020-07-01

Family

ID=56688488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016001632A Expired - Fee Related JP6715600B2 (en) 2015-02-09 2016-01-07 Spark plug for internal combustion engine

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6715600B2 (en)
DE (1) DE112016000670B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7058084B2 (en) * 2017-06-14 2022-04-21 株式会社Soken Ignition system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5715381A (en) 1980-07-03 1982-01-26 Nissan Motor Plasma injection ignition plug
DE10239410B4 (en) 2002-08-28 2004-12-09 Robert Bosch Gmbh Device for igniting an air-fuel mixture in an internal combustion engine
JP2011034953A (en) 2009-02-26 2011-02-17 Ngk Insulators Ltd Plasma igniter, and ignition device of internal combustion engine
JP6347053B2 (en) 2013-08-01 2018-06-27 イマジニアリング株式会社 Spark plug and plasma generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016149342A (en) 2016-08-18
DE112016000670B4 (en) 2022-11-17
DE112016000670T5 (en) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102913365B (en) Annular discharge based transient state plasma igniter
JP2011034953A (en) Plasma igniter, and ignition device of internal combustion engine
JP5691662B2 (en) Non-thermal equilibrium plasma ignition device
US9331458B2 (en) Ignition system
JP5934635B2 (en) Ignition device
JP2015129628A (en) Improved high energy ignition spark igniter
JP6715600B2 (en) Spark plug for internal combustion engine
JP2010170996A (en) Ignition plug and ignition system
WO2016129504A1 (en) Spark plug for internal combustion engine
WO2012161232A1 (en) Spark plug and internal-combustion engine
WO2013077382A1 (en) Spark plug and internal combustion engine
JP6145759B2 (en) Antenna structure, high-frequency radiation plug, and internal combustion engine
WO2013099672A1 (en) Ignition device, ignition method, and engine
JP2010096144A (en) Spark-ignition internal combustion engine
WO2013021993A1 (en) Internal combustion engine
RU2696718C2 (en) Ignition plug
JP5994062B2 (en) Antenna structure, high-frequency radiation plug, internal combustion engine
JP6105066B2 (en) An igniter that ignites in the radial direction
US20180183215A1 (en) Spark plug
JP5971806B2 (en) Plasma jet ignition plug and manufacturing method thereof
JP5818756B2 (en) Ignition device
JP6467370B2 (en) Spark plug
US9780535B2 (en) Spark plug
KR101486203B1 (en) Complex ignition plug for using the Dielectric barrier discharge
RU142757U1 (en) CANDLE CANDLE

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170428

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200512

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200609

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6715600

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees