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JP2013060869A - Ignition system - Google Patents

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JP2013060869A
JP2013060869A JP2011199441A JP2011199441A JP2013060869A JP 2013060869 A JP2013060869 A JP 2013060869A JP 2011199441 A JP2011199441 A JP 2011199441A JP 2011199441 A JP2011199441 A JP 2011199441A JP 2013060869 A JP2013060869 A JP 2013060869A
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JP
Japan
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spark plug
insulator
plasma generation
control unit
gap
Prior art date
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Application number
JP2011199441A
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Japanese (ja)
Inventor
Kohei Katsuraya
浩平 鬘谷
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2011199441A priority Critical patent/JP2013060869A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently enhance contamination resistance of an ignition plug without applying constitution change for suppressing contamination to the ignition plug.SOLUTION: An ignition system 31 has the ignition plug 1, a power source 41 for electric discharge for applying voltage to the ignition plug 1, and an alternate current power source 51 for supplying alternate current power to the ignition plug 1. The ignition plug 1 has an insulator 2, a center electrode 5, a main fitting 3, a grounding electrode 27 for forming a gap 28 with a distal end part of the center electrode 5 and is attached to an internal combustion engine EN. The ignition system 31 has a control section 71 for controlling a power source 41 for electric discharge and the alternate current power source 51, the control section 71 can set an operation mode of the power source 41 for the electric discharge and the alternate current power source 51 to a gap plasma generating mode for supplying the alternate current power to a spark generated by an application of the voltage to the ignition plug 1 from the power source 41 for the electric discharge from the alternate current power source 51 and generating an alternate current plasma in a gap 28.

Description

本発明は、内燃機関等に使用される点火システムに関する。   The present invention relates to an ignition system used for an internal combustion engine or the like.

内燃機関等の燃焼装置に使用される点火プラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられる絶縁体と、絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具と、主体金具の先端部に固定された接地電極とを備えている。そして、中心電極と接地電極との間に形成された間隙に高電圧を印加することにより、前記間隙で火花放電を生じさせ、その結果、燃料ガス(混合気)に対する着火がなされるようになっている。   An ignition plug used in a combustion apparatus such as an internal combustion engine includes, for example, a center electrode extending in the axial direction, an insulator provided on the outer periphery of the center electrode, a cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator, A ground electrode fixed to the tip of the metal fitting. Then, by applying a high voltage to the gap formed between the center electrode and the ground electrode, a spark discharge is generated in the gap, and as a result, the fuel gas (air mixture) is ignited. ing.

ところで、燃焼室内においては燃料ガスの不完全燃焼等によりカーボンが発生し、発生したカーボンが絶縁体のうち燃焼室に晒される部位の表面に堆積してしまう(すなわち、点火プラグが汚損されてしまう)おそれがある。絶縁体が汚損されてしまうと、絶縁体の表面(カーボン)を伝わって電流が流れやすくなるため、前記間隙とは異なる箇所で火花放電が生じ、燃焼効率や出力の低下等、燃焼状態の悪化を招いてしまうおそれがある。また、汚損が一層進行してしまうと、絶縁体の表面(カーボン)を伝わって中心電極及び主体金具間において電流がリークしてしまい、火花放電自体が行えなくなってしまうおそれがある。そのため、良好な燃焼状態を実現するという観点から、汚損に対する耐性(耐汚損性)を向上させることが重要である。   By the way, carbon is generated in the combustion chamber due to incomplete combustion of the fuel gas, and the generated carbon is deposited on the surface of the insulator exposed to the combustion chamber (that is, the spark plug is soiled). ) If the insulator is contaminated, current flows easily through the surface of the insulator (carbon), so spark discharge occurs at a location different from the gap, and the combustion state deteriorates, such as a reduction in combustion efficiency and output. May be invited. Further, when the contamination further progresses, the current leaks between the center electrode and the metal shell through the surface of the insulator (carbon), and there is a possibility that the spark discharge itself cannot be performed. Therefore, it is important to improve the resistance to fouling (fouling resistance) from the viewpoint of realizing a good combustion state.

耐汚損性を向上させる手法としては、絶縁体のうち燃焼室内に晒される部位(脚長部)の長尺化により脚長部の表面積を増大させ、脚長部に多少のカーボンが付着した場合であっても、中心電極及び主体金具間の絶縁性を確保可能とする手法が考えられる。また、脚長部と主体金具との間に絶縁油を設けることで、中心電極及び主体金具間の絶縁性を維持する手法も提案されている(例えば、特許文献1等参照)。   The technique for improving the fouling resistance is to increase the surface area of the leg part by increasing the length of the part of the insulator exposed to the combustion chamber (leg part), so that some carbon adheres to the leg part. In addition, a method for ensuring insulation between the center electrode and the metal shell is conceivable. There has also been proposed a method of maintaining insulation between the center electrode and the metal shell by providing insulating oil between the long leg portion and the metal shell (see, for example, Patent Document 1).

特開2001−135457号公報JP 2001-135457 A

しかしながら、脚長部の長尺化を図る手法では、脚長部が過熱されやすくなってしまい、プレイグニッション(早期着火)等の不具合を招いてしまうおそれがある。また、上記特許文献1に記載の手法では、内燃機関の動作に伴い、絶縁油が液ダレしてしまうため、当該絶縁油により中心電極及び接地電極間を結ぶブリッジが形成されてしまい、火花放電に支障が生じてしまうおそれがある。すなわち、点火プラグの構成を変更することで汚損の抑制を図る場合には、汚損の抑制が可能となっても、その他の面でデメリットが生じてしまうおそれがある。   However, in the method of increasing the length of the leg length part, the leg length part is likely to be overheated, which may cause problems such as pre-ignition (early ignition). Further, in the method described in Patent Document 1, since the insulating oil is dripped with the operation of the internal combustion engine, a bridge connecting the center electrode and the ground electrode is formed by the insulating oil, and a spark discharge is caused. May cause trouble. In other words, when the contamination is to be suppressed by changing the configuration of the spark plug, the contamination may be suppressed, but there may be disadvantages in other aspects.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、汚損抑制を図るための構成変更を点火プラグに施すことなく、点火プラグの耐汚損性を効果的に向上させることができる点火システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to effectively improve the antifouling property of the spark plug without subjecting the spark plug to a configuration change for suppressing fouling. It is to provide an ignition system.

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。   Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described object will be described in terms of items. In addition, the effect specific to the corresponding structure is added as needed.

構成1.本構成の点火システムは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具に固定され前記中心電極の先端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、内燃機関に取付けられる点火プラグと、
前記点火プラグに電圧を印加する放電用電源と、
前記点火プラグに交流電力を供給する交流電源と、
を具備する点火システムであって、
前記放電用電源及び前記交流電源を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記放電用電源及び前記交流電源の動作モードを、前記放電用電源から前記点火プラグに対する電圧の印加により生じた火花に前記交流電源から交流電力を供給し、前記間隙で交流プラズマを発生させる間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。
Configuration 1. The ignition system of the present configuration includes an insulator having an axial hole extending in the axial direction, a center electrode inserted at a tip end side of the axial hole, a metal shell disposed on an outer periphery of the insulator, and the metal shell A spark plug attached to the internal combustion engine, and a ground electrode that forms a gap with the tip of the center electrode.
A discharge power source for applying a voltage to the spark plug;
An AC power supply for supplying AC power to the spark plug;
An ignition system comprising:
A controller for controlling the discharge power supply and the AC power supply;
The control unit sets the operation mode of the discharge power source and the AC power source at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug to the spark generated by applying a voltage from the discharge power source to the spark plug. A gap plasma generation mode in which AC power is supplied from a power source and AC plasma is generated in the gap can be set.

尚、「正規の着火タイミング」とあるのは、内燃機関を動作させるために燃料ガスへと着火するタイミングをいう(以下、同様)。   The “regular ignition timing” refers to the timing at which the fuel gas is ignited to operate the internal combustion engine (hereinafter the same).

上記構成1によれば、制御部により、放電用電源及び交流電源の動作モードを間隙プラズマ発生モードとすることで、間隙にて交流プラズマを発生させることができる。そして、発生させた高温の交流プラズマにより、絶縁体のうち間隙の近傍に位置する面(絶縁体の先端面)に付着したカーボンを効果的に焼失させることができる。従って、優れた耐汚損性を実現することができる。   According to the configuration 1, the control unit can generate the AC plasma in the gap by setting the operation mode of the discharge power source and the AC power source to the gap plasma generation mode. And the carbon adhering to the surface (tip surface of an insulator) located in the vicinity of the gap among the insulators can be effectively burned out by the generated high-temperature AC plasma. Accordingly, excellent antifouling properties can be realized.

また、汚損抑制を図るための構成変更を点火プラグに施す必要はなく、従前の点火プラグをそのまま用いることができる。そのため、点火プラグの構成変更に伴う不具合の発生を防止することができる。   Further, it is not necessary to make a configuration change for suppressing the contamination on the spark plug, and the conventional spark plug can be used as it is. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems associated with the configuration change of the spark plug.

構成2.本構成の点火システムは、上記構成1において、前記制御部は、前記内燃機関の始動から所定の期間が経過するまでの間、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 2. The ignition system of the present configuration is the above-described configuration 1, wherein the control unit sets the operation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug until a predetermined period elapses after the start of the internal combustion engine. The gap plasma generation mode can be set.

内燃機関の始動時から所定期間の間は、燃焼室内の温度が低いため、燃料ガスが十分に霧化されないことがある。そのため、カーボンが発生してしまいやすく、点火プラグの汚損が特に生じてしまいやすい。   During the predetermined period from the start of the internal combustion engine, the temperature in the combustion chamber is low, so the fuel gas may not be sufficiently atomized. For this reason, carbon is likely to be generated, and the spark plug is particularly likely to be stained.

この点、上記構成2によれば、内燃機関の始動時から所定の期間が経過するまでの間において、放電用電源及び交流電源の動作モードを間隙プラズマ発生モードとすることができる。従って、点火プラグの汚損が特に生じやすい期間であっても、その汚損をより確実に防止することができる。   In this regard, according to the above-described configuration 2, the operation mode of the discharge power source and the AC power source can be set to the gap plasma generation mode from the time when the internal combustion engine is started until a predetermined period elapses. Therefore, even during a period in which the spark plug is particularly susceptible to contamination, the contamination can be more reliably prevented.

構成3.本構成の点火システムは、上記構成1又は2において、前記内燃機関の失火を検知する失火検知部を備え、
前記制御部は、前記失火検知部により前記失火が検知された際に、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。
Configuration 3. The ignition system of the present configuration includes a misfire detection unit that detects misfire of the internal combustion engine in the above configuration 1 or 2,
The control unit is capable of setting the operation mode to the gap plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug when the misfire is detected by the misfire detection unit. To do.

尚、「内燃機関の失火」とあるのは、点火プラグの汚損に起因するものをいい、汚損に伴う火花放電ミスや燃料ガスへの着火ミスを含む(以下、同様)。   Note that “misfire of the internal combustion engine” refers to a spark plug caused by fouling, and includes spark discharge mistakes and fuel gas ignition mistakes associated with the fouling (the same applies hereinafter).

上記構成3によれば、失火検知部により内燃機関の失火が検知された際に、動作モードを間隙プラズマ発生モードとすることができる。従って、汚損に起因する失火状態から内燃機関を回復させることができる。   According to the configuration 3, when the misfire detection unit detects misfire of the internal combustion engine, the operation mode can be set to the gap plasma generation mode. Therefore, the internal combustion engine can be recovered from a misfire state caused by fouling.

構成4.本構成の点火システムは、上記構成1乃至3のいずれかにおいて、前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 4. In the ignition system of this configuration, in any one of the above configurations 1 to 3, the control unit can set the operation mode to the gap plasma generation mode in the intake stroke, the exhaust stroke, or the combustion stroke of the internal combustion engine. It is characterized by that.

上記構成4によれば、内燃機関の吸気行程や排気行程、燃焼行程において、間隙にて交流プラズマを発生させることができる。従って、カーボンを焼失させるための交流プラズマの発生に伴い、内燃機関の動作に支障が生じてしまうことをより確実に防止できる。   According to the configuration 4, the AC plasma can be generated in the gap during the intake stroke, the exhaust stroke, and the combustion stroke of the internal combustion engine. Accordingly, it is possible to more reliably prevent the operation of the internal combustion engine from being hindered due to the generation of AC plasma for burning out carbon.

構成5.本構成の点火システムは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記絶縁体の外周面と前記主体金具の内周面との間に形成された空間とを備え、内燃機関に取付けられる点火プラグと、
前記点火プラグに交流電力を供給する交流電源と、
を具備する点火システムであって、
前記交流電源を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記交流電源の動作モードを、前記交流電源から前記点火プラグに交流電力を供給し、前記空間で交流プラズマを発生させる空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。
Configuration 5. The ignition system of the present configuration includes an insulator having an axial hole extending in the axial direction, a center electrode inserted on a tip side of the axial hole, a metal shell disposed on an outer periphery of the insulator, and the insulator A spark plug attached to the internal combustion engine, and a space formed between the outer peripheral surface of the metal shell and the inner peripheral surface of the metal shell,
An AC power supply for supplying AC power to the spark plug;
An ignition system comprising:
A control unit for controlling the AC power supply;
The control unit supplies an AC power from the AC power source to the ignition plug at a timing other than a normal ignition timing by the ignition plug, and generates an AC plasma in the space. The generation mode can be set.

上記構成5によれば、制御部により、交流電源の動作モードを空間プラズマ発生モードとすることで、絶縁体の先端側外周面と主体金具の内周面との間に形成された空間にて、交流プラズマを発生させることができる。より詳しくは、点火プラグに交流電力を投入することで、外周が絶縁体(誘電体)で覆われた中心電極と、当該中心電極の外周面に対向する主体金具との間に位置する前記空間で、誘電体バリア放電(すなわち、交流プラズマ)を生じさせることができる。従って、絶縁体のうち前記空間を形成する面に付着したカーボンを効果的に焼失させることができ、優れた耐汚損性を実現することができる。   According to the configuration 5, the control unit sets the operation mode of the AC power supply to the spatial plasma generation mode, so that the space formed between the outer peripheral surface on the tip end side of the insulator and the inner peripheral surface of the metal shell is formed. AC plasma can be generated. More specifically, the space located between the center electrode whose outer periphery is covered with an insulator (dielectric material) and the metal shell facing the outer peripheral surface of the center electrode by applying AC power to the spark plug. Thus, dielectric barrier discharge (that is, AC plasma) can be generated. Therefore, the carbon adhering to the surface forming the space in the insulator can be effectively burned out, and excellent antifouling resistance can be realized.

また、汚損抑制を図るための構成変更を点火プラグに施す必要はないため、点火プラグの構成変更に伴う不具合の発生を防止することができる。   In addition, since it is not necessary to change the configuration of the spark plug in order to suppress contamination, it is possible to prevent the occurrence of problems associated with the configuration change of the spark plug.

構成6.本構成の点火システムは、上記構成5において、前記制御部は、前記内燃機関の始動から所定の期間が経過するまでの間、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 6. The ignition system of the present configuration is the above-described configuration 5, wherein the control unit sets the operation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug until a predetermined period elapses after the start of the internal combustion engine. The spatial plasma generation mode can be set.

上記構成6によれば、基本的には上記構成2と同様の作用効果が奏されることとなる。   According to the said structure 6, the effect similar to the said structure 2 will be show | played fundamentally.

構成7.本構成の点火システムは、上記構成5又は6において、前記内燃機関の失火を検知する失火検知部を備え、
前記制御部は、前記失火検知部により前記失火が検知された際に、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。
Configuration 7. The ignition system of the present configuration includes a misfire detection unit that detects misfire of the internal combustion engine in the configuration 5 or 6,
The control unit is capable of setting the operation mode to the spatial plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug when the misfire is detected by the misfire detection unit. To do.

上記構成7によれば、基本的には上記構成3と同様の作用効果が奏されることとなる。   According to the said structure 7, the effect similar to the said structure 3 will be show | played fundamentally.

構成8.本構成の点火システムは、上記構成5乃至7のいずれかにおいて、前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 8. In the ignition system of this configuration, in any of the above configurations 5 to 7, the control unit can set the operation mode to the spatial plasma generation mode in the intake stroke, the exhaust stroke, or the combustion stroke of the internal combustion engine. It is characterized by that.

上記構成8によれば、基本的には上記構成4と同様の作用効果が奏されることとなる。   According to the said structure 8, the effect similar to the said structure 4 will be show | played fundamentally.

構成9.本構成の点火システムは、上記構成5乃至8のいずれかにおいて、前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程において、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 9 The ignition system of this configuration is characterized in that, in any of the above configurations 5 to 8, the control unit can set the operation mode to the spatial plasma generation mode in the intake stroke of the internal combustion engine.

燃焼室内の圧力が低いほど、前記空間において交流プラズマをより確実に(供給電力をさほど大きくしなくても)発生させることができる。従って、上記構成9のように、1燃焼サイクル中で燃焼室内の圧力が最も低くなる吸気行程において、動作モードを交流プラズマ発生モードとすることで、交流プラズマを容易に発生させることができる。   The lower the pressure in the combustion chamber, the more reliably the AC plasma can be generated in the space (without increasing the supply power). Accordingly, in the intake stroke in which the pressure in the combustion chamber is the lowest in one combustion cycle as in the above configuration 9, AC plasma can be easily generated by setting the operation mode to the AC plasma generation mode.

構成10.本構成の点火システムは、上記構成5乃至9のいずれかにおいて、前記絶縁体の外周には、前記主体金具に対して直接又は間接的に係止される段部と、当該段部の後端側に形成され径方向外側に膨出する大径部とが設けられ、
前記絶縁体の内周には、前記中心電極が係止される被係止部が設けられ、
少なくとも前記絶縁体の外周面のうち前記大径部の後端から前記段部の後端までの間に位置する面と、前記絶縁体の内周面のうちその後端から前記被係止部の後端までの間に位置する面とが、金属層で覆われることを特徴とする。
Configuration 10 The ignition system according to this configuration is the ignition system according to any one of the above configurations 5 to 9, wherein a step portion that is directly or indirectly locked to the metal shell is provided on an outer periphery of the insulator, and a rear end of the step portion. A large-diameter portion formed on the side and bulging radially outward,
The inner periphery of the insulator is provided with a locked portion to which the center electrode is locked,
At least the surface located between the rear end of the large-diameter portion and the rear end of the stepped portion of the outer peripheral surface of the insulator, and the locked portion from the rear end of the inner peripheral surface of the insulator The surface located between the rear ends is covered with a metal layer.

主体金具に対する絶縁体の挿通容易性、及び、絶縁体に対する中心電極等の挿通容易性を高めるという観点から、絶縁体とその外周に配置された主体金具及びその内周に配置された中心電極等との間には、隙間(空気層)が存在することがある。このような空気層が存在している場合には、点火プラグに交流電力を供給した際に、前記空気層において交流プラズマが発生してしまい、前記空間における交流プラズマの発生に支障が生じてしまうおそれがある。   From the standpoint of enhancing the ease of insertion of the insulator into the metal shell and the ease of insertion of the center electrode, etc. into the insulator, the metal shell disposed on the insulator and its outer periphery, the center electrode disposed on the inner periphery, etc. There may be a gap (air layer) between the two. When such an air layer is present, when AC power is supplied to the spark plug, AC plasma is generated in the air layer, which may hinder the generation of AC plasma in the space. There is a fear.

この点、上記構成10によれば、絶縁体のうち前記空気層に対応する部位が金属層で覆われるように構成されている。従って、空気層における交流プラズマの発生をより確実に防止することができ、前記空間において交流プラズマをより確実に発生させることができる。その結果、上述した耐汚損性の向上効果をより確実に発揮させることができる。   In this regard, the configuration 10 is configured such that a portion of the insulator corresponding to the air layer is covered with the metal layer. Therefore, generation of AC plasma in the air layer can be prevented more reliably, and AC plasma can be generated more reliably in the space. As a result, the above-described effect of improving the fouling resistance can be more reliably exhibited.

構成11.本構成の点火システムは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具に固定され前記中心電極の先端部との間で間隙を形成する接地電極と、前記絶縁体の外周面と前記主体金具の内周面との間に形成された空間とを備え、内燃機関に取付けられる点火プラグと、
前記点火プラグに電圧を印加する放電用電源と、
前記点火プラグに交流電力を供給する交流電源と、
を具備する点火システムであって、
前記放電用電源及び前記交流電源を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記放電用電源及び前記交流電源の動作モードを、前記放電用電源から前記点火プラグに対する電圧の印加により生じた火花に前記交流電源から交流電力を供給し、前記間隙で交流プラズマを発生させる間隙プラズマ発生モード、又は、前記交流電源から前記点火プラグに交流電力を供給し、前記空間で交流プラズマを発生させる空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。
Configuration 11 The ignition system of the present configuration includes an insulator having an axial hole extending in the axial direction, a center electrode inserted at a tip end side of the axial hole, a metal shell disposed on an outer periphery of the insulator, and the metal shell An internal combustion engine having a ground electrode fixed to the tip of the center electrode and forming a gap between the center electrode and a space formed between an outer peripheral surface of the insulator and an inner peripheral surface of the metal shell. With spark plug mounted,
A discharge power source for applying a voltage to the spark plug;
An AC power supply for supplying AC power to the spark plug;
An ignition system comprising:
A controller for controlling the discharge power supply and the AC power supply;
The control unit sets the operation mode of the discharge power source and the AC power source at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug to the spark generated by applying a voltage from the discharge power source to the spark plug. A gap plasma generation mode in which AC power is supplied from a power source to generate AC plasma in the gap, or a space plasma generation mode in which AC power is supplied from the AC power source to the spark plug to generate AC plasma in the space. It can be set.

上記構成11によれば、動作モードとして間隙プラズマ発生モード及び空間プラズマ発生モードの双方が選択可能となっており、制御部は、いずれか一方のモードを動作モードとすることが可能とされている。従って、絶縁体のうち間隙の近傍に位置する面(絶縁体の先端面)に付着したカーボン、及び、絶縁体のうち前記空間を形成する面に付着したカーボンの双方を効果的に焼失させることができる。その結果、耐汚損性を飛躍的に向上させることができる。   According to the above configuration 11, both the gap plasma generation mode and the spatial plasma generation mode can be selected as the operation mode, and the control unit can set any one mode as the operation mode. . Therefore, both the carbon adhering to the surface of the insulator located near the gap (the front end surface of the insulator) and the carbon adhering to the surface of the insulator forming the space are effectively burned out. Can do. As a result, the stain resistance can be dramatically improved.

また、汚損抑制を図るための構成変更を点火プラグに施す必要はないため、点火プラグの構成変更に伴う不具合の発生を防止することができる。   In addition, since it is not necessary to change the configuration of the spark plug in order to suppress contamination, it is possible to prevent the occurrence of problems associated with the configuration change of the spark plug.

構成12.本構成の点火システムは、上記構成11において、前記制御部は、前記内燃機関の始動から所定の期間が経過するまでの間、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モード又は前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 12. The ignition system of this configuration is the above-described configuration 11, wherein the control unit sets the operation mode at a timing other than a normal ignition timing by the ignition plug until a predetermined period elapses after the start of the internal combustion engine. The gap plasma generation mode or the spatial plasma generation mode can be set.

上記構成12によれば、点火プラグの汚損が特に生じやすい期間であっても、その汚損を極めて効果的に防止することができる。   According to the above-described configuration 12, even when the spark plug is particularly susceptible to contamination, the contamination can be extremely effectively prevented.

構成13.本構成の点火システムは、上記構成11又は12において、前記内燃機関の失火を検知する失火検知部を備え、
前記制御部は、前記失火検知部により前記失火が検知された際に、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モード又は前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。
Configuration 13 The ignition system of the present configuration includes a misfire detection unit that detects misfire of the internal combustion engine in the above configuration 11 or 12,
The control unit can set the operation mode to the gap plasma generation mode or the spatial plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug when the misfire is detected by the misfire detection unit. It is characterized by being.

上記構成13によれば、汚損に起因する失火状態から内燃機関をより確実に回復させることができる。   According to the configuration 13, the internal combustion engine can be more reliably recovered from the misfire state caused by the fouling.

構成14.本構成の点火システムは、上記構成11乃至13のいずれかにおいて、前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モード又は前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 14 In the ignition system of this configuration, in any of the above configurations 11 to 13, the control unit sets the operation mode to the gap plasma generation mode or the spatial plasma generation in the intake stroke, the exhaust stroke, or the combustion stroke of the internal combustion engine. The mode can be set.

上記構成14によれば、基本的には上記構成4と同様の作用効果が奏される。   According to the said structure 14, the effect similar to the said structure 4 is show | played fundamentally.

構成15.本構成の点火システムは、上記構成11乃至14のいずれかにおいて、前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程において、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする。   Configuration 15 The ignition system of this configuration is characterized in that, in any of the above configurations 11 to 14, the control unit can set the operation mode to the spatial plasma generation mode in the intake stroke of the internal combustion engine.

上記構成15によれば、基本的には上記構成9と同様の作用効果が奏される。   According to the said structure 15, the effect similar to the said structure 9 is show | played fundamentally.

点火システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of an ignition system. 点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。It is a partially broken front view which shows the structure of a spark plug. 動作モードを間隙プラズマ発生モードとするタイミング等を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the timing etc. which make an operation mode a gap | interval plasma generation mode. 第2実施形態における点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。It is a partially broken front view which shows the structure of the ignition plug in 2nd Embodiment. 第2実施形態において、動作モードを空間プラズマ発生モードとするタイミング等を示す説明図である。In 2nd Embodiment, it is explanatory drawing which shows the timing etc. which make an operation mode a space plasma generation mode. 第3実施形態において、動作モードを間隙プラズマ発生モード又は空間プラズマ発生モードとするタイミング等を示す説明図である。In 3rd Embodiment, it is explanatory drawing which shows the timing etc. which make an operation mode a gap | interval plasma generation mode or a space plasma generation mode.

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、点火システム31の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、点火システム31は、内燃機関ENに取付けられた点火プラグ1と、放電用電源41と、交流電源51と、混合回路61と、制御部71と、失火検知部81とを備えている。尚、図1では、点火プラグ1を1つのみ示しているが、実際の内燃機関ENには複数の気筒が設けられ、各気筒に対応して点火プラグ1が設けられる。そして、放電用電源41や交流電源51からの電力が、図示しないディストリビュータを介して各点火プラグ1に供給されるようになっている。
Embodiments will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the ignition system 31. As shown in FIG. 1, the ignition system 31 includes an ignition plug 1 attached to the internal combustion engine EN, a discharge power supply 41, an AC power supply 51, a mixing circuit 61, a control unit 71, a misfire detection unit 81, and the like. It has. Although only one spark plug 1 is shown in FIG. 1, the actual internal combustion engine EN is provided with a plurality of cylinders, and the spark plug 1 is provided corresponding to each cylinder. And the electric power from the power supply 41 for discharge and the alternating current power supply 51 is supplied to each spark plug 1 via the distributor which is not shown in figure.

まず、点火プラグ1の構成を説明する。   First, the configuration of the spark plug 1 will be described.

点火プラグ1は、図2に示すように、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子2、これを保持する筒状の主体金具3などから構成されるものである。尚、図2では、点火プラグ1の軸線CL1方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ1の先端側、上側を後端側として説明する。   As shown in FIG. 2, the spark plug 1 includes an insulator 2 as a cylindrical insulator, a cylindrical metal shell 3 that holds the insulator 2, and the like. In FIG. 2, the direction of the axis CL1 of the spark plug 1 is the vertical direction in the drawing, the lower side is the front end side of the spark plug 1, and the upper side is the rear end side.

絶縁碍子2は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部10と、当該後端側胴部10よりも先端側において径方向外側に膨出形成された大径部11と、当該大径部11よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部12と、当該中胴部12よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部13とを備えている。加えて、絶縁碍子2のうち、大径部11、中胴部12、及び、大部分の脚長部13は、主体金具3の内部に収容されており、後端側胴部10は、主体金具3の後端から露出している。また、中胴部12と脚長部13との連接部にはテーパ状の段部14が形成されており、当該段部14にて絶縁碍子2が主体金具3に係止されている。   As is well known, the insulator 2 is formed by firing alumina or the like, and in its outer portion, a rear end side body portion 10 formed on the rear end side, and a front end than the rear end side body portion 10. A large-diameter portion 11 bulging radially outward on the side, a middle body portion 12 having a smaller diameter on the distal side than the large-diameter portion 11, and a distal end than the middle body portion 12 The leg length part 13 formed in diameter smaller than this on the side is provided. In addition, of the insulator 2, the large-diameter portion 11, the middle trunk portion 12, and most of the leg length portions 13 are accommodated in the metal shell 3, and the rear end side trunk portion 10 is formed of the metal shell. 3 is exposed from the rear end. In addition, a tapered step portion 14 is formed at a connecting portion between the middle body portion 12 and the long leg portion 13, and the insulator 2 is locked to the metal shell 3 at the step portion 14.

さらに、絶縁碍子2には、軸線CL1に沿って軸孔4が貫通形成されており、当該軸孔4の先端側には、中心電極5が挿設されている。中心電極5は、全体として棒状をなしており、その先端が、絶縁碍子2の先端から軸線CL1方向先端側へと突出している。また、中心電極5は、ニッケル(Ni)を主成分とするNi合金により構成されている。さらに、中心電極5の後端部には、径方向外側に突出する鍔状部5Fが設けられており、当該鍔状部5Fが絶縁碍子2の内周に設けられたテーパ状の被係止部4Aに係止された状態で、中心電極5が軸孔4に挿設されている。尚、中心電極5の内部に、熱伝導性に優れる銅や銅合金からなる内層を設けることとしてもよい。この場合には、中心電極5の熱引きが向上し、耐久性の向上を図ることができる。   Further, a shaft hole 4 is formed through the insulator 2 along the axis CL <b> 1, and a center electrode 5 is inserted on the tip side of the shaft hole 4. The center electrode 5 has a rod shape as a whole, and its tip protrudes from the tip of the insulator 2 toward the tip in the direction of the axis CL1. The center electrode 5 is made of a Ni alloy containing nickel (Ni) as a main component. Furthermore, a hook-like portion 5F protruding radially outward is provided at the rear end portion of the center electrode 5, and the hook-like portion 5F is a tapered locked engagement provided on the inner periphery of the insulator 2. The center electrode 5 is inserted into the shaft hole 4 while being locked to the portion 4A. Note that an inner layer made of copper or copper alloy having excellent thermal conductivity may be provided inside the center electrode 5. In this case, heat extraction of the center electrode 5 is improved, and durability can be improved.

さらに、軸孔4の後端側には、棒状をなし、炭素鋼等の金属により形成された端子電極6が挿設されている。また、端子電極6の後端部には、径方向外側に膨出形成された接続部6Aが設けられており、当該接続部6Aは、絶縁碍子2の後端から突出し、混合回路61の出力(後述する伝送路32C)と電気的に接続されている。   Furthermore, on the rear end side of the shaft hole 4, a terminal electrode 6 having a rod shape and made of metal such as carbon steel is inserted. Further, a connecting portion 6A bulging radially outward is provided at the rear end portion of the terminal electrode 6, and the connecting portion 6A protrudes from the rear end of the insulator 2 and is output from the mixing circuit 61. (Transmission path 32C described later) is electrically connected.

さらに、中心電極5と端子電極6との間には、円柱状のガラスシール部7が配設されている。当該ガラスシール部7により、中心電極5と端子電極6とがそれぞれ電気的に接続されるとともに、中心電極5及び端子電極6が絶縁碍子2に固定されている。   Further, a cylindrical glass seal portion 7 is disposed between the center electrode 5 and the terminal electrode 6. The glass seal portion 7 electrically connects the center electrode 5 and the terminal electrode 6, and the center electrode 5 and the terminal electrode 6 are fixed to the insulator 2.

前記主体金具3は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ1を内燃機関の取付孔に取付けるためのねじ部(雄ねじ部)15が形成されている。また、ねじ部15の後端側の外周面には鍔状の座部16が形成され、ねじ部15後端のねじ首17にはリング状のガスケット18が嵌め込まれている。さらに、主体金具3の後端側には、主体金具3を内燃機関に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部19が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子2を保持するための加締め部20が設けられている。   The metal shell 3 is formed in a cylindrical shape from a metal such as low carbon steel, and a screw portion (male screw portion) 15 for attaching the spark plug 1 to the mounting hole of the internal combustion engine is formed on the outer peripheral surface thereof. Yes. A flange-like seat portion 16 is formed on the outer peripheral surface of the screw portion 15 on the rear end side, and a ring-shaped gasket 18 is fitted on the screw neck 17 on the rear end of the screw portion 15. Further, on the rear end side of the metal shell 3, a tool engaging portion 19 having a hexagonal cross section for engaging a tool such as a wrench when the metal shell 3 is attached to the internal combustion engine is provided. A caulking portion 20 for holding the insulator 2 is provided.

また、主体金具3の内周面には、径方向内側に向けて突出形成された環状の突起部21が設けられている。そして、絶縁碍子2は、主体金具3に対してその後端側から先端側に向けて挿入され、自身の段部14が前記突起部21に係止された状態で、主体金具3の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部20を形成することによって主体金具3に固定されている。尚、段部14及び突起部21間には、円環状の板パッキン22が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子2の脚長部13と主体金具3の内周面との隙間に入り込む燃料ガス(混合気)が外部に漏れないようになっている。   Further, on the inner peripheral surface of the metal shell 3, an annular protrusion 21 is provided that protrudes radially inward. The insulator 2 is inserted from the rear end side to the front end side of the metal shell 3, and the rear end side of the metal shell 3 with its stepped portion 14 locked to the protrusion 21. Are fixed to the metal shell 3 by caulking the opening in the radial direction, that is, by forming the caulking portion 20. An annular plate packing 22 is interposed between the stepped portion 14 and the protruding portion 21. As a result, the gas tightness in the combustion chamber is maintained, and the fuel gas (air mixture) entering the gap between the leg length 13 of the insulator 2 exposed to the combustion chamber and the inner peripheral surface of the metal shell 3 is prevented from leaking outside. It has become.

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具3の後端側においては、主体金具3と絶縁碍子2との間に環状のリング部材23,24が介在され、リング部材23,24間にはタルク(滑石)25の粉末が充填されている。すなわち、主体金具3は、板パッキン22、リング部材23,24及びタルク25を介して絶縁碍子2を保持している。   Further, in order to make the sealing by caulking more complete, annular ring members 23 and 24 are interposed between the metal shell 3 and the insulator 2 on the rear end side of the metal shell 3, and the ring member 23 , 24 is filled with powder of talc (talc) 25. That is, the metal shell 3 holds the insulator 2 via the plate packing 22, the ring members 23 and 24, and the talc 25.

また、主体金具3の先端部26には、Niを主成分とする合金により形成され、略中間部分にて曲げ返された接地電極27が接合されている。接地電極27は、その先端側側面が中心電極5の先端部と対向しており、中心電極5の先端部と接地電極27との間には、間隙28が形成されている。   In addition, a ground electrode 27 formed of an alloy containing Ni as a main component and bent back at a substantially middle portion is joined to the distal end portion 26 of the metal shell 3. The ground electrode 27 has a side surface facing the tip of the center electrode 5, and a gap 28 is formed between the tip of the center electrode 5 and the ground electrode 27.

次いで、図1を参照して、放電用電源41等の構成について説明する。   Next, the configuration of the discharge power supply 41 and the like will be described with reference to FIG.

放電用電源41は、点火プラグ1に対して高電圧を印加し、間隙28にて火花放電を生じさせるものである。本実施形態において、放電用電源41は、一次コイル42、二次コイル43、コア44、及び、イグナイタ45を備えている。   The discharge power supply 41 applies a high voltage to the spark plug 1 and causes a spark discharge in the gap 28. In the present embodiment, the discharge power supply 41 includes a primary coil 42, a secondary coil 43, a core 44, and an igniter 45.

一次コイル42は、前記コア44を中心に巻回されており、その一端が電力供給用のバッテリVAに接続されるとともに、その他端がイグナイタ45に接続されている。また、二次コイル43は、前記コア44を中心に巻回されており、その一端が一次コイル42及びバッテリVA間に接続されるとともに、その他端が混合回路61を介して点火プラグ1の端子電極6に接続されている。   The primary coil 42 is wound around the core 44. One end of the primary coil 42 is connected to the battery VA for power supply, and the other end is connected to the igniter 45. The secondary coil 43 is wound around the core 44, one end of which is connected between the primary coil 42 and the battery VA, and the other end is connected to the terminal of the spark plug 1 via the mixing circuit 61. It is connected to the electrode 6.

加えて、イグナイタ45は、所定のトランジスタにより形成されており、前記制御部71から入力される通電信号に応じて、バッテリVAから一次コイル42に対する電力の供給及び供給停止を切り替える。点火プラグ1に高電圧を印加する場合には、バッテリVAから一次コイル42に電流を流し、前記コア44の周囲に磁界を形成した上で、制御部71からの通電信号をオンからオフに切り替えることにより、バッテリVAから一次コイル42に対する通電を停止する。通電の停止により、前記コア44の磁界が変化し、二次コイル43に負極性の高電圧(例えば、5kV〜30kV)が発生する。この高電圧が点火プラグ1に印加されることで、間隙28において火花放電を発生させることができる。   In addition, the igniter 45 is formed by a predetermined transistor, and switches between supply and stop of power supply from the battery VA to the primary coil 42 according to the energization signal input from the control unit 71. When a high voltage is applied to the spark plug 1, a current is passed from the battery VA to the primary coil 42 to form a magnetic field around the core 44, and the energization signal from the control unit 71 is switched from on to off. As a result, energization of the primary coil 42 from the battery VA is stopped. When the energization is stopped, the magnetic field of the core 44 changes, and a negative high voltage (for example, 5 kV to 30 kV) is generated in the secondary coil 43. By applying this high voltage to the spark plug 1, a spark discharge can be generated in the gap 28.

交流電源51は、点火プラグ1に対して比較的高周波数(例えば、50kHz〜100MHz)の交流電力を供給するものである。また、交流電源51と混合回路61との間にはインピーダンスマッチング回路(整合器)33が設けられている。当該インピーダンスマッチング回路33により、交流電源51側の出力インピーダンスと、混合回路61や点火プラグ1(負荷)側の入力インピーダンスとが一致するように構成されており、点火プラグ1側へと供給される交流電力の減衰防止が図られている。尚、交流電源51から点火プラグ1までの交流電力の伝送路は、内部導体と当該内部導体の外周に配置された外部導体とを有する同軸ケーブルによって構成されており、その結果、電力の反射防止が図られている。   The AC power source 51 supplies AC power having a relatively high frequency (for example, 50 kHz to 100 MHz) to the spark plug 1. Further, an impedance matching circuit (matching unit) 33 is provided between the AC power supply 51 and the mixing circuit 61. The impedance matching circuit 33 is configured so that the output impedance on the AC power source 51 side matches the input impedance on the mixing circuit 61 and the spark plug 1 (load) side, and is supplied to the spark plug 1 side. Attenuation of AC power is prevented. The AC power transmission path from the AC power source 51 to the spark plug 1 is constituted by a coaxial cable having an inner conductor and an outer conductor disposed on the outer periphery of the inner conductor. As a result, the reflection of power is prevented. Is planned.

混合回路61は、放電用電源41から出力される高電圧の伝送路32Aと、交流電源51から出力される交流電力の伝送路32Bとを、点火プラグ1に接続される1つの伝送路32Cにまとめるものであり、コイル62とコンデンサ63とを備えている。コイル62においては、放電用電源41から出力される比較的低周波数の電流が通過可能とされる一方で、交流電源51から出力される比較的高周波数の電流が通過不能とされており、交流電源51から出力される電流の放電用電源41側への流入が抑制されている。一方で、コンデンサ63においては、交流電源51から出力される比較的高周波数の電流が通過可能とされる一方で、放電用電源41から出力される比較的低周波数の電流が通過不能とされており、放電用電源41から出力される電流の交流電源51側への流入が抑制されている。尚、前記二次コイル43をコイル62の代わりとして用い、コイル62を省略することとしてもよい。   The mixing circuit 61 converts the high voltage transmission path 32A output from the discharge power supply 41 and the AC power transmission path 32B output from the AC power supply 51 into one transmission path 32C connected to the spark plug 1. In summary, a coil 62 and a capacitor 63 are provided. In the coil 62, a relatively low-frequency current output from the discharge power supply 41 is allowed to pass, while a relatively high-frequency current output from the AC power supply 51 is not allowed to pass. Inflow of the current output from the power supply 51 to the discharge power supply 41 side is suppressed. On the other hand, in the capacitor 63, a relatively high frequency current output from the AC power supply 51 can pass, while a relatively low frequency current output from the discharge power supply 41 cannot pass. Thus, inflow of the current output from the discharge power supply 41 to the AC power supply 51 side is suppressed. The secondary coil 43 may be used in place of the coil 62 and the coil 62 may be omitted.

本実施形態では、放電用電源41からの電圧により間隙28において生じた火花に、交流電源51からの交流電力が供給されることで、間隙28にて交流プラズマを発生させることができるように構成されている。そして、制御部71〔本実施形態では、所定の電子制御装置(ECU)91により構成されている〕により、放電用電源41から点火プラグ1に対する電圧の印加タイミングや、交流電源51から点火プラグ1に対する交流電力の供給タイミング(すなわち、交流プラズマの発生タイミング)が制御されるようになっている。   In the present embodiment, an AC plasma is generated in the gap 28 by supplying AC power from the AC power supply 51 to the spark generated in the gap 28 by the voltage from the discharge power supply 41. Has been. Then, by the control unit 71 (in the present embodiment, constituted by a predetermined electronic control unit (ECU) 91), the voltage application timing from the discharge power source 41 to the spark plug 1 or the AC power source 51 from the spark plug 1 is set. The supply timing of AC power to (i.e., the generation timing of AC plasma) is controlled.

失火検知部81は、前記ECU91により構成されており、間隙28における交流プラズマの発生後(燃料ガスが燃焼しているものと考えられる時)に、間隙28に対して所定の電圧(例えば、100V〜300V)を印加し、間隙28に流れる電流を検出する。ここで、燃焼が正常に生じている場合には、燃焼に伴いイオンが発生するため、前記所定の電圧を間隙28に印加することで、間隙28にイオン電流が流れる。この点を利用して、失火検知部81は、検出された電流(イオン電流)に基づいて、内燃機関ENの失火を検知する。具体的には、検出された電流のピーク値や積分値を予め設定された判定基準値と比較することで、内燃機関ENの失火を検知する。尚、カーボン等の付着に伴う絶縁碍子2の汚損により燃焼が正常に生じなかった場合(例えば、汚損により火花放電が発生しなかったり、燃料ガスへの着火がなされなかったりした場合)には、内燃機関ENの失火が検知されることとなる。   The misfire detection unit 81 is configured by the ECU 91, and after the AC plasma is generated in the gap 28 (when it is considered that the fuel gas is combusted), a predetermined voltage (for example, 100V) is applied to the gap 28. ˜300 V) is applied, and the current flowing through the gap 28 is detected. Here, when combustion occurs normally, ions are generated along with the combustion. Therefore, an ion current flows through the gap 28 by applying the predetermined voltage to the gap 28. Using this point, the misfire detection unit 81 detects misfire of the internal combustion engine EN based on the detected current (ion current). Specifically, the misfire of the internal combustion engine EN is detected by comparing the detected current peak value or integral value with a predetermined criterion value. In addition, in the case where combustion did not occur normally due to contamination of the insulator 2 due to adhesion of carbon or the like (for example, when spark discharge did not occur due to the contamination or the fuel gas was not ignited), A misfire of the internal combustion engine EN will be detected.

次いで、制御部71による放電用電源41及び交流電源51の制御について説明する。   Next, control of the discharge power supply 41 and the AC power supply 51 by the control unit 71 will be described.

制御部71は、図3に示すように、圧縮行程中又は圧縮行程直後の正規の着火タイミング(内燃機関ENを動作させるための着火タイミング)において、放電用電源41及び交流電源51を制御することで、間隙28において交流プラズマを発生させ、燃料ガスへと着火する。尚、制御部71は、放電用電源41から間隙28に電圧のみを印加することで、火花放電を生じさせ、当該火花放電により燃料ガスへの着火が行われるように、放電用電源41等を制御することも可能である。   As shown in FIG. 3, the control unit 71 controls the discharge power supply 41 and the AC power supply 51 at regular ignition timing (ignition timing for operating the internal combustion engine EN) during the compression stroke or immediately after the compression stroke. Thus, AC plasma is generated in the gap 28 to ignite the fuel gas. The control unit 71 applies only the voltage from the discharge power supply 41 to the gap 28 to cause a spark discharge, and the discharge power supply 41 and the like are set so that the fuel gas is ignited by the spark discharge. It is also possible to control.

さらに、制御部71は、前記正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、放電用電源41及び交流電源51を制御することで、間隙28にて交流プラズマを発生させる。すなわち、放電用電源41及び交流電源51の動作モードを、間隙28にて交流プラズマを発生させる間隙プラズマ発生モードとする。本実施形態では、吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、内燃機関ENの所定サイクルごとに、両電源41,51の動作モードが間隙プラズマ発生モードとされる。尚、本実施形態において、交流プラズマは、仮想円VC1で囲まれた領域内(図2参照)及びその近傍にて発生し、交流プラズマが少なくとも絶縁碍子2の先端面に到達するように、点火プラグ1に対する交流電源51の出力電力や点火プラグ1に対する交流電力の供給時間等が設定される。   Further, the control unit 71 generates AC plasma in the gap 28 by controlling the discharge power source 41 and the AC power source 51 at timings other than the regular ignition timing. That is, the operation mode of the discharge power supply 41 and the AC power supply 51 is a gap plasma generation mode in which AC plasma is generated in the gap 28. In the present embodiment, in the intake stroke, the exhaust stroke, or the combustion stroke, the operation mode of both the power sources 41 and 51 is set to the gap plasma generation mode every predetermined cycle of the internal combustion engine EN. In the present embodiment, the AC plasma is generated in the region surrounded by the virtual circle VC1 (see FIG. 2) and in the vicinity thereof, and the ignition is performed so that the AC plasma reaches at least the front end surface of the insulator 2. The output power of the AC power source 51 for the plug 1 and the supply time of the AC power for the spark plug 1 are set.

また、制御部71は、内燃機関ENの始動から所定の期間(例えば、3分間)が経過するまでの間、吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを間隙プラズマ発生モードとするように構成されている。   Further, the control unit 71 sets the operation mode to the gap plasma generation mode in the intake stroke, the exhaust stroke, or the combustion stroke until a predetermined period (for example, 3 minutes) elapses from the start of the internal combustion engine EN. It is configured.

さらに、失火検知部81により内燃機関ENの失火が検知されたとき、制御部71は、排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを間隙プラズマ発生モードとする。   Further, when misfire of the internal combustion engine EN is detected by the misfire detection unit 81, the control unit 71 sets the operation mode to the gap plasma generation mode in the exhaust stroke or the combustion stroke.

以上詳述したように、本実施形態によれば、制御部72により、前記動作モードを間隙プラズマ発生モードとすることで、間隙28にて交流プラズマを発生させることができ、発生させた高温の交流プラズマにより、絶縁碍子2のうち間隙28の近傍に位置する面(絶縁碍子2の先端面)に付着したカーボンを効果的に焼失させることができる。従って、優れた耐汚損性を実現することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the controller 72 can generate the AC plasma in the gap 28 by setting the operation mode to the gap plasma generation mode. The AC plasma can effectively burn off the carbon adhering to the surface of the insulator 2 located in the vicinity of the gap 28 (the front end surface of the insulator 2). Accordingly, excellent antifouling properties can be realized.

また、汚損抑制を図るための構成変更を点火プラグに施す必要はなく、従前の点火プラグ1をそのまま用いることができる。そのため、点火プラグの構成変更に伴う不具合の発生を防止することができる。   Moreover, it is not necessary to change the configuration for suppressing the contamination on the spark plug, and the conventional spark plug 1 can be used as it is. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems associated with the configuration change of the spark plug.

さらに、内燃機関ENの始動時から所定の期間が経過するまでの間において、前記動作モードが間隙プラズマ発生モードとされる。従って、点火プラグ1の汚損が特に生じやすい期間であっても、その汚損をより確実に防止することができる。   Further, the operation mode is set to the gap plasma generation mode from when the internal combustion engine EN is started until a predetermined period elapses. Therefore, even during a period in which the spark plug 1 is particularly susceptible to contamination, the contamination can be more reliably prevented.

加えて、失火検知部81により内燃機関ENの失火が検知された際に、前記動作モードが間隙プラズマ発生モードとされる。従って、汚損に起因する失火状態から内燃機関ENを回復させることができる。   In addition, when the misfire detection unit 81 detects misfire of the internal combustion engine EN, the operation mode is set to the gap plasma generation mode. Therefore, the internal combustion engine EN can be recovered from a misfire state caused by fouling.

併せて、本実施形態では、内燃機関の吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、動作モードが間隙プラズマ発生モードとされる。従って、カーボンを焼失させるための交流プラズマの発生に伴い、内燃機関ENの動作に支障が生じてしまうことをより確実に防止できる。
〔第2実施形態〕
次いで、第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。本第2実施形態においては、図4に示すように、絶縁碍子2の所定部位が所定の金属材料からなる金属層29(尚、図4では、金属層29を実際よりも厚く示している)で覆われている。具体的には、絶縁碍子2の外周面のうち前記加締め部20の内側に位置する部位よりもやや後端側から段部14の後端までの間に位置する面と、絶縁碍子2の内周面とが金属層29で覆われている。すなわち、主体金具3に対する絶縁碍子2の挿通容易性、及び、絶縁碍子2に対する中心電極5や端子電極6の挿通容易性を高めるという観点から、絶縁碍子2の外周面と主体金具3の内周面との間、及び、絶縁碍子2の内周面と中心電極5等の外周面との間には、若干の隙間が形成され、絶縁碍子2と主体金具3や中心電極5等との間には、空気層が存在し得る。本実施形態では、絶縁碍子2のうち、前記空気層に対応する部位が金属層29で覆われるように構成されている。尚、絶縁碍子2のうち大径部11の後端よりも後端側に位置し主体金具3に挿通されている部位の外周面と、主体金具3の内周面との間には、タルク25が充填されているため、空気層が存在しないことがあり得る。そのため、絶縁碍子2のうちタルク25に接触する部位の外周面に、金属層29を設けないこととしてもよい。
In addition, in the present embodiment, the operation mode is the gap plasma generation mode in the intake stroke, the exhaust stroke, or the combustion stroke of the internal combustion engine. Accordingly, it is possible to more reliably prevent the operation of the internal combustion engine EN from being hindered due to the generation of AC plasma for burning out carbon.
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, a predetermined portion of the insulator 2 is a metal layer 29 made of a predetermined metal material (in FIG. 4, the metal layer 29 is shown to be thicker than actual). Covered with. Specifically, a surface located between the rear end side of the outer peripheral surface of the insulator 2 and the rear end of the stepped portion 14 slightly from a portion located inside the caulking portion 20, and the insulator 2 The inner peripheral surface is covered with a metal layer 29. That is, from the viewpoint of enhancing the ease of insertion of the insulator 2 into the metal shell 3 and the ease of insertion of the center electrode 5 and the terminal electrode 6 into the insulator 2, the outer peripheral surface of the insulator 2 and the inner periphery of the metal shell 3. A slight gap is formed between the insulator 2 and the outer peripheral surface of the center electrode 5 or the like, and between the insulator 2 and the metal shell 3 or the center electrode 5 or the like. There may be an air layer. In the present embodiment, the insulator 2 is configured such that a portion corresponding to the air layer is covered with the metal layer 29. In addition, between the outer peripheral surface of the portion of the insulator 2 that is located on the rear end side with respect to the rear end of the large-diameter portion 11 and inserted through the metal shell 3, and the inner peripheral surface of the metal shell 3, talc Since 25 is filled, there may be no air layer. Therefore, it is good also as not providing the metal layer 29 in the outer peripheral surface of the site | part which contacts the talc 25 among the insulators 2. FIG.

また、本第2実施形態において、制御部71は、図5に示すように、正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、交流電源51を制御することで、脚長部13の外周面と主体金具3の内周面との間に形成され、燃焼室内に露出する環状の空間30(図4参照)にて環状の交流プラズマを発生させる。すなわち、交流電源51の動作モードを、空間30にて交流プラズマを発生させる空間プラズマ発生モードとする。具体的には、交流電源51から交流電力のみを点火プラグ1に投入することで、外周が絶縁碍子2で覆われた中心電極5と、中心電極5の外周面に対向する主体金具3との間の空間30で、誘電体バリア放電(交流プラズマ)を生じさせる。すなわち、本第2実施形態において、交流プラズマは、仮想楕円VC2で囲まれた領域内(図4参照)及びその近傍にて発生する。   Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, the control unit 71 controls the AC power source 51 at a timing other than the regular ignition timing, so that the outer peripheral surface of the leg long portion 13 and the metal shell 3 An annular AC plasma is generated in an annular space 30 (see FIG. 4) formed between the inner peripheral surface and exposed in the combustion chamber. That is, the operation mode of the AC power supply 51 is set to a space plasma generation mode in which AC plasma is generated in the space 30. Specifically, by supplying only AC power from the AC power source 51 to the spark plug 1, the center electrode 5 whose outer periphery is covered with the insulator 2 and the metal shell 3 facing the outer peripheral surface of the center electrode 5 are provided. A dielectric barrier discharge (alternating current plasma) is generated in the space 30 therebetween. That is, in the second embodiment, AC plasma is generated in the region surrounded by the virtual ellipse VC2 (see FIG. 4) and in the vicinity thereof.

さらに、制御部71は、内燃機関ENの始動から所定の期間(例えば、3分間)が経過するまでの間、交流電源51の動作モードを空間プラズマ発生モードとする。   Further, the control unit 71 sets the operation mode of the AC power supply 51 to the spatial plasma generation mode until a predetermined period (for example, 3 minutes) elapses from the start of the internal combustion engine EN.

加えて、失火検知部81により内燃機関ENの失火が検知されたとき、制御部71は、排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを空間プラズマ発生モードとする。   In addition, when misfire of the internal combustion engine EN is detected by the misfire detection unit 81, the control unit 71 sets the operation mode to the spatial plasma generation mode in the exhaust stroke or the combustion stroke.

尚、燃焼室内の圧力が小さいほど、交流プラズマをより確実に発生可能となる点を考慮して、吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを空間プラズマ発生モードとすることが好ましく、吸気行程において、前記動作モードを空間プラズマ発生モードとすることがより好ましい。   In consideration of the fact that the lower the pressure in the combustion chamber is, the more reliably the AC plasma can be generated, it is preferable that the operation mode is the spatial plasma generation mode in the intake stroke, the exhaust stroke, or the combustion stroke, In the intake stroke, the operation mode is more preferably a spatial plasma generation mode.

以上詳述したように、本第2実施形態によれば、前記空間30にて、交流プラズマを発生させることで、絶縁碍子2のうち前記空間30を形成する面に付着したカーボンを効果的に焼失させることができる。その結果、優れた耐汚損性を実現することができる。   As described in detail above, according to the second embodiment, by generating AC plasma in the space 30, the carbon adhering to the surface of the insulator 2 that forms the space 30 is effectively removed. Can be burned out. As a result, excellent antifouling properties can be realized.

また、絶縁碍子2のうち前記空気層に対応する部位が金属層29で覆われているため、空気層における交流プラズマの発生をより確実に防止することができる。その結果、前記空間30において交流プラズマをより確実に発生させることができ、上述した耐汚損性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
〔第3実施形態〕
次に、第3実施形態について、上記第1、第2実施形態との相違点を中心に説明する。上記第1、第2実施形態においては、動作モードが間隙プラズマ発生モード及び空間プラズマ発生モードのいずれか一方のみとされている。これに対して、本第3実施形態において、動作モードとして間隙プラズマ発生モード及び空間プラズマ発生モードの双方が選択可能となっており、制御部71は、いずれか一方のモードを動作モードとすることができるようになっている〔例えば、図6に示すように、制御部71は、内燃機関ENの所定サイクル(例えば、1サイクル)ごとに、動作モードを、間隙プラズマ発生モード、空間プラズマ発生モード、間隙プラズマ発生モード・・・と交互に切替えることが可能となっている〕。
Moreover, since the site | part corresponding to the said air layer among the insulators 2 is covered with the metal layer 29, generation | occurrence | production of the alternating current plasma in an air layer can be prevented more reliably. As a result, AC plasma can be more reliably generated in the space 30, and the above-described effect of improving the stain resistance can be more reliably exhibited.
[Third Embodiment]
Next, the third embodiment will be described focusing on differences from the first and second embodiments. In the first and second embodiments, the operation mode is only one of the gap plasma generation mode and the spatial plasma generation mode. In contrast, in the third embodiment, both the gap plasma generation mode and the spatial plasma generation mode can be selected as the operation mode, and the control unit 71 sets one of the modes as the operation mode. [For example, as shown in FIG. 6, the control unit 71 changes the operation mode to a gap plasma generation mode, a spatial plasma generation mode for each predetermined cycle (for example, one cycle) of the internal combustion engine EN. It is possible to alternately switch to the gap plasma generation mode.

以上詳述したように、本第3実施形態によれば、交流プラズマを、間隙28及び空間30の双方にて発生させることができる。そのため、絶縁碍子2のうち間隙28の近傍に位置する面(絶縁碍子2の先端面)に付着したカーボン、及び、絶縁碍子2のうち空間30を形成する面に付着したカーボンの双方を効果的に焼失させることができる。その結果、耐汚損性を飛躍的に向上させることができる。   As described above in detail, according to the third embodiment, AC plasma can be generated in both the gap 28 and the space 30. Therefore, both the carbon adhering to the surface of the insulator 2 near the gap 28 (the front end surface of the insulator 2) and the carbon adhering to the surface of the insulator 2 forming the space 30 are effective. Can be burned down. As a result, the stain resistance can be dramatically improved.

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、火花放電により燃料ガスへと着火し、間隙プラズマ発生モード及び空間プラズマ発生モードをともに用いなかった場合(条件1)と、排気行程において、放電用電源及び交流電源の動作モードを間隙プラズマ発生モードとした場合(条件2)と、排気行程において、交流電源の動作モードを交流プラズマ発生モードとした場合(条件3)とのそれぞれについて、JIS D1606に基づく耐汚損性評価試験を行った。   Next, in order to confirm the effect achieved by the above-described embodiment, when the fuel gas is ignited by spark discharge and neither the gap plasma generation mode nor the spatial plasma generation mode is used (condition 1), When the operation mode of the discharge power source and the AC power source is the gap plasma generation mode (Condition 2), and when the operation mode of the AC power source is the AC plasma generation mode (Condition 3) in the exhaust stroke, A fouling resistance evaluation test based on JIS D1606 was conducted.

耐汚損性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、低温試験室内(−10℃)のシャシダイナモメータ上に排気量1.6Lの4気筒DOHCエンジンを有する試験用自動車を置き、当該試験用自動車のエンジンに点火プラグを組み付ける。そして、空吹かしを3回行った後、3速35km/hで40秒間走行し、90秒間のアイドリングを挟んで、再度3速35km/hで40秒間走行する。その後、エンジンを一度停止・冷却させる。次いで、空吹かしを3回行った後、1速15km/hで20秒間走行することを、30秒間のエンジン停止を挟みつつ、合計3度行い、その後エンジンを停止させる。この一連のテストパターンを1サイクルとして、各サイクルごとに点火プラグの絶縁抵抗値を測定し、絶縁抵抗値が10MΩ以下に低下するまでに要したサイクル数を計測した。表1に、当該試験の試験結果を示す。尚、交流電源は、発振周波数を13MHz、出力電力(投入される電力量の1秒当たりの平均値)を500Wとし、交流プラズマを発生させる際には、交流電源から点火プラグに対して1msの間交流電力を供給した。また、試験は20サイクルを上限として行い、20サイクルの終了時において、点火プラグの絶縁抵抗値が10MΩを超えていた場合には、表1の「サイクル数」の欄に「20超」と表示した。   The outline of the fouling resistance evaluation test is as follows. That is, a test vehicle having a 4-cylinder DOHC engine with a displacement of 1.6 L is placed on a chassis dynamometer in a low temperature test chamber (−10 ° C.), and a spark plug is assembled to the engine of the test vehicle. After performing idling three times, the vehicle travels for 40 seconds at a third speed of 35 km / h, and again travels for 40 seconds at a third speed of 35 km / h with an idling of 90 seconds. Then stop and cool the engine once. Next, after performing idling three times, traveling for 20 seconds at a speed of 15 km / h is performed a total of three times, with the engine stopped for 30 seconds, and then the engine is stopped. With this series of test patterns as one cycle, the insulation resistance value of the spark plug was measured for each cycle, and the number of cycles required until the insulation resistance value decreased to 10 MΩ or less was measured. Table 1 shows the test results of the test. The AC power supply has an oscillation frequency of 13 MHz, an output power (average value of the input electric power per second) of 500 W, and when generating AC plasma, the AC power supply generates 1 ms from the ignition plug to the spark plug. AC power was supplied. In addition, the test is performed with 20 cycles as the upper limit. When the insulation resistance value of the spark plug exceeds 10 MΩ at the end of the 20 cycles, “over 20” is displayed in the “number of cycles” column of Table 1. did.

Figure 2013060869
Figure 2013060869

表1に示すように、間隙プラズマ発生モードや空間プラズマ発生モードを用いた条件2,3は、耐汚損性に優れることが明らかとなった。これは、間隙プラズマ発生モードを用いたことで、交流プラズマにより絶縁碍子の先端面に付着したカーボンを焼失させることができ、また、空間プラズマモードを用いたことで、交流プラズマにより脚長部の表面(前記空間を形成する面)に付着したカーボンを焼失させることができたためであると考えられる。   As shown in Table 1, it became clear that the conditions 2 and 3 using the gap plasma generation mode and the spatial plasma generation mode are excellent in antifouling property. This is because the gap plasma generation mode can be used to burn off carbon adhering to the tip of the insulator due to AC plasma, and the spatial plasma mode can be used to cause the surface of the leg length to be This is probably because the carbon adhering to (the surface forming the space) could be burned out.

上記試験の結果より、耐汚損性の向上を図るべく、交流電源等の動作モードを、間隙プラズマ発生モード又は空間プラズマ発生モードとすることが好ましいといえる。   From the results of the above test, it can be said that the operation mode of the AC power supply or the like is preferably the gap plasma generation mode or the spatial plasma generation mode in order to improve the stain resistance.

また、上述の通り、動作モードを間隙プラズマ発生モードとした場合と、動作モードを空間プラズマ発生モードとした場合とでは、それぞれ異なる部位に付着したカーボンが焼失する。従って、間隙プラズマ発生モード及び空間プラズマ発生モードの双方を用いることで、耐汚損性の飛躍的な向上を図ることができるといえる。   Further, as described above, carbon adhering to different sites is burned out when the operation mode is the gap plasma generation mode and when the operation mode is the spatial plasma generation mode. Therefore, it can be said that the use of both the gap plasma generation mode and the spatial plasma generation mode can dramatically improve the fouling resistance.

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。   In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other application examples and modification examples not illustrated below are also possible.

(a)上記第2実施形態では、絶縁碍子2の内周面が金属層29で覆われているが、絶絶縁碍子2の内周面のうちその後端から被係止部4Fの後端までの間に位置する面のみを、金属層29で覆うこととしてもよい。すなわち、絶縁碍子2のうち、空間30での交流プラズマの発生に特に支障を招きやすい空気層に対応する部位のみに金属層29を設けることとしてもよい。   (A) In the said 2nd Embodiment, although the inner peripheral surface of the insulator 2 is covered with the metal layer 29, it is from the rear end among the inner peripheral surfaces of the insulation insulator 2 to the rear end of the to-be-latched part 4F. Only the surface located between the two may be covered with the metal layer 29. That is, the metal layer 29 may be provided only in a portion of the insulator 2 corresponding to the air layer that is particularly likely to cause trouble in the generation of AC plasma in the space 30.

(b)上記実施形態において、制御部71や失火検知部81は、ECU91により構成されているが、制御部71や失火検知部81をECU91により構成することなく、例えば、マイクロコンピュータ等により構成してもよい。また、放電用電源41をECU等により制御し、交流電源51をマイクロコンピュータ等からなる制御部により制御することとしてもよい。   (B) In the above embodiment, the control unit 71 and the misfire detection unit 81 are configured by the ECU 91. However, the control unit 71 and the misfire detection unit 81 are configured by, for example, a microcomputer without configuring the ECU 91. May be. Alternatively, the discharge power supply 41 may be controlled by an ECU or the like, and the AC power supply 51 may be controlled by a control unit including a microcomputer or the like.

(c)上記実施形態では、放電用電源41や交流電源51からの電力がディストリビュータを介して各点火プラグ1に供給されるようになっているが、点火プラグ1ごとに放電用電源41や交流電源51を設けることとしてもよい。   (C) In the above embodiment, the power from the discharge power supply 41 or the AC power supply 51 is supplied to each spark plug 1 via the distributor. A power source 51 may be provided.

(d)上記実施形態における点火プラグ1の構成は例示であって、本発明の技術思想を適用可能な点火プラグの構成はこれに限定されるものではない。   (D) The configuration of the spark plug 1 in the above embodiment is an exemplification, and the configuration of the spark plug to which the technical idea of the present invention can be applied is not limited thereto.

1…点火プラグ
2…絶縁碍子(絶縁体)
3…主体金具
4…軸孔
4A…被係止部
5…中心電極
11…大径部
14…段部
27…接地電極
28…間隙
29…金属層
30…空間
31…点火システム
41…放電用電源
51…交流電源
71…制御部
81…失火検知部
CL1…軸線
EN…内燃機関
1 ... Spark plug 2 ... Insulator (insulator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Metal shell 4 ... Shaft hole 4A ... Locked part 5 ... Center electrode 11 ... Large diameter part 14 ... Step part 27 ... Ground electrode 28 ... Gap 29 ... Metal layer 30 ... Space 31 ... Ignition system 41 ... Power supply for discharge DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... AC power supply 71 ... Control part 81 ... Misfire detection part CL1 ... Axis EN ... Internal combustion engine

Claims (15)

軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具に固定され前記中心電極の先端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、内燃機関に取付けられる点火プラグと、
前記点火プラグに電圧を印加する放電用電源と、
前記点火プラグに交流電力を供給する交流電源と、
を具備する点火システムであって、
前記放電用電源及び前記交流電源を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記放電用電源及び前記交流電源の動作モードを、前記放電用電源から前記点火プラグに対する電圧の印加により生じた火花に前記交流電源から交流電力を供給し、前記間隙で交流プラズマを発生させる間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする点火システム。
An insulator having an axial hole extending in the axial direction; a center electrode inserted on the tip end side of the axial hole; a metal shell disposed on the outer periphery of the insulator; A spark plug that is attached to the internal combustion engine, and includes a ground electrode that forms a gap with the tip portion;
A discharge power source for applying a voltage to the spark plug;
An AC power supply for supplying AC power to the spark plug;
An ignition system comprising:
A controller for controlling the discharge power supply and the AC power supply;
The control unit sets the operation mode of the discharge power source and the AC power source at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug to the spark generated by applying a voltage from the discharge power source to the spark plug. An ignition system characterized in that it can be set to a gap plasma generation mode in which AC power is supplied from a power source and AC plasma is generated in the gap.
前記制御部は、前記内燃機関の始動から所定の期間が経過するまでの間、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項1に記載の点火システム。   The control unit is capable of setting the operation mode to the gap plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug until a predetermined period has elapsed since the start of the internal combustion engine. The ignition system according to claim 1, wherein 前記内燃機関の失火を検知する失火検知部を備え、
前記制御部は、前記失火検知部により前記失火が検知された際に、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の点火システム。
A misfire detection unit for detecting misfire of the internal combustion engine,
The control unit is capable of setting the operation mode to the gap plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug when the misfire is detected by the misfire detection unit. The ignition system according to claim 1 or 2.
前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の点火システム。   4. The control unit according to claim 1, wherein the control unit can set the operation mode to the gap plasma generation mode in an intake stroke, an exhaust stroke, or a combustion stroke of the internal combustion engine. 5. Ignition system. 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記絶縁体の外周面と前記主体金具の内周面との間に形成された空間とを備え、内燃機関に取付けられる点火プラグと、
前記点火プラグに交流電力を供給する交流電源と、
を具備する点火システムであって、
前記交流電源を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記交流電源の動作モードを、前記交流電源から前記点火プラグに交流電力を供給し、前記空間で交流プラズマを発生させる空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする点火システム。
An insulator having an axial hole extending in the axial direction, a center electrode inserted on the distal end side of the axial hole, a metal shell disposed on the outer periphery of the insulator, an outer peripheral surface of the insulator, and the metal shell A spark plug attached to the internal combustion engine, and a space formed between the inner peripheral surface of
An AC power supply for supplying AC power to the spark plug;
An ignition system comprising:
A control unit for controlling the AC power supply;
The control unit supplies an AC power from the AC power source to the ignition plug at a timing other than a normal ignition timing by the ignition plug, and generates an AC plasma in the space. An ignition system that can be set to a generation mode.
前記制御部は、前記内燃機関の始動から所定の期間が経過するまでの間、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項5に記載の点火システム。   The control unit is capable of setting the operation mode to the spatial plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug until a predetermined period has elapsed since the start of the internal combustion engine. 6. Ignition system according to claim 5, characterized in that 前記内燃機関の失火を検知する失火検知部を備え、
前記制御部は、前記失火検知部により前記失火が検知された際に、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項5又は6に記載の点火システム。
A misfire detection unit for detecting misfire of the internal combustion engine,
The control unit is capable of setting the operation mode to the spatial plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug when the misfire is detected by the misfire detection unit. The ignition system according to claim 5 or 6.
前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の点火システム。   8. The control unit according to claim 5, wherein the control unit can set the operation mode to the spatial plasma generation mode in an intake stroke, an exhaust stroke, or a combustion stroke of the internal combustion engine. 9. Ignition system. 前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程において、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の点火システム。   The ignition system according to any one of claims 5 to 8, wherein the control unit is capable of setting the operation mode to the spatial plasma generation mode in an intake stroke of the internal combustion engine. 前記絶縁体の外周には、前記主体金具に対して直接又は間接的に係止される段部と、当該段部の後端側に形成され径方向外側に膨出する大径部とが設けられ、
前記絶縁体の内周には、前記中心電極が係止される被係止部が設けられ、
少なくとも前記絶縁体の外周面のうち前記大径部の後端から前記段部の後端までの間に位置する面と、前記絶縁体の内周面のうちその後端から前記被係止部の後端までの間に位置する面とが、金属層で覆われることを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の点火システム。
On the outer periphery of the insulator, a step portion that is directly or indirectly locked to the metal shell and a large-diameter portion that is formed on the rear end side of the step portion and bulges outward in the radial direction are provided. And
The inner periphery of the insulator is provided with a locked portion to which the center electrode is locked,
At least the surface located between the rear end of the large-diameter portion and the rear end of the stepped portion of the outer peripheral surface of the insulator, and the locked portion from the rear end of the inner peripheral surface of the insulator The ignition system according to any one of claims 5 to 9, wherein a surface located between the rear ends is covered with a metal layer.
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具に固定され前記中心電極の先端部との間で間隙を形成する接地電極と、前記絶縁体の外周面と前記主体金具の内周面との間に形成された空間とを備え、内燃機関に取付けられる点火プラグと、
前記点火プラグに電圧を印加する放電用電源と、
前記点火プラグに交流電力を供給する交流電源と、
を具備する点火システムであって、
前記放電用電源及び前記交流電源を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記放電用電源及び前記交流電源の動作モードを、前記放電用電源から前記点火プラグに対する電圧の印加により生じた火花に前記交流電源から交流電力を供給し、前記間隙で交流プラズマを発生させる間隙プラズマ発生モード、又は、前記交流電源から前記点火プラグに交流電力を供給し、前記空間で交流プラズマを発生させる空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする点火システム。
An insulator having an axial hole extending in the axial direction; a center electrode inserted on the tip end side of the axial hole; a metal shell disposed on the outer periphery of the insulator; A spark plug that is attached to the internal combustion engine, and includes a ground electrode that forms a gap with the tip, and a space formed between the outer peripheral surface of the insulator and the inner peripheral surface of the metal shell,
A discharge power source for applying a voltage to the spark plug;
An AC power supply for supplying AC power to the spark plug;
An ignition system comprising:
A controller for controlling the discharge power supply and the AC power supply;
The control unit sets the operation mode of the discharge power source and the AC power source at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug to the spark generated by applying a voltage from the discharge power source to the spark plug. A gap plasma generation mode in which AC power is supplied from a power source to generate AC plasma in the gap, or a space plasma generation mode in which AC power is supplied from the AC power source to the spark plug to generate AC plasma in the space. An ignition system characterized by being configurable.
前記制御部は、前記内燃機関の始動から所定の期間が経過するまでの間、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モード又は前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項11に記載の点火システム。   The control unit switches the operation mode to the gap plasma generation mode or the spatial plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug until a predetermined period has elapsed since the start of the internal combustion engine. The ignition system according to claim 11, wherein the ignition system is configurable. 前記内燃機関の失火を検知する失火検知部を備え、
前記制御部は、前記失火検知部により前記失火が検知された際に、前記点火プラグによる正規の着火タイミング以外のタイミングにおいて、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モード又は前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項11又は12に記載の点火システム。
A misfire detection unit for detecting misfire of the internal combustion engine,
The control unit can set the operation mode to the gap plasma generation mode or the spatial plasma generation mode at a timing other than a normal ignition timing by the spark plug when the misfire is detected by the misfire detection unit. The ignition system according to claim 11 or 12, characterized in that:
前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程又は排気行程又は燃焼行程において、前記動作モードを前記間隙プラズマ発生モード又は前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の点火システム。   14. The control unit according to claim 11, wherein the operation mode can be set to the gap plasma generation mode or the spatial plasma generation mode in an intake stroke, an exhaust stroke, or a combustion stroke of the internal combustion engine. The ignition system according to any one of the preceding claims. 前記制御部は、前記内燃機関の吸気行程において、前記動作モードを前記空間プラズマ発生モードに設定可能であることを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の点火システム。   The ignition system according to any one of claims 11 to 14, wherein the control unit can set the operation mode to the spatial plasma generation mode in an intake stroke of the internal combustion engine.
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