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１．スパークプラグの現状と火花放電２．スパークプラグの火花放電現象３．本加工（処理）の概要４．本加工後の火花放電画像５．二次電圧波形６．電極間の火花放電による電流の計測７．走りと燃費向上を両立します８．プラグメーカー、プラグの種類に関係なく着火性能が向上し、効果も持続して長く使えますリストをクリックして頂くと各項目先頭へジャンプします
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１．スパークプラグの現状と火花放電
スパークプラグは中心部導体の先端に取り付けられた中心電極とプラグ本体の先端に取り付けられた外側電極（接地電極）とで放電電極を構成し、中心電極は一般に銅棒の先にニッケル合金の電極部分がつけられたものが多く絶縁体はアルミナを主体とする磁器、主体金具は鋼材より作られる。スパークプラグに要求されるのは、エンジンの様々な負荷（運転状況）に対してその混合気に確実な点火を保証することであり、構造、材料に細かく工夫がなされています。最近では中心電極にイリジウムチップをレーザー溶接によって接合させた極細タイプや、外側電極に白金合金を接合された長寿命タイプのものが新車に多く採用されている。点火火花は容量成分と誘導成分からなる合成火花であるが、容量成分が活性化に、誘導成分が反応の促進にそれぞれ重要な役割を果たしている。一方、火花放電によって生じた混合気の火炎核（火種）は外気、さらには電極に接触しており、熱を奪われる（消炎作用）。点火してから火炎伝播が始まるまでの点火遅れ期間はこの火花エネルギー、反応熱による加熱と電極などによる冷却との葛藤の時であり、この火炎核の成長度合いが後の燃焼の良否に影響を及ぼす。したがって、点火性の良否は火花特性と電極形状の工夫が重要なポイントになる。　イグニッションコイルで発生した高電圧が印加され最初に容量エネルギーが放出され、このエネルギーによって混合気が活性化され、続く誘導エネルギーが熱的作用を効果的に遂行し、自己伝播能力のある火炎にまで成長させることが重要である。ごくわずかの容量エネルギー成分と大部分の誘導エネルギー成分との合成火花が、優れた点火性を有する。火花エネルギーが効率よく混合気に与えられ、かつ混合気の反応エネルギーが未燃焼混合気に効率よく伝授され次々と連鎖反応を生じるような電極形状が要求される。火花ギャップは金属質の電極によって構成されているので火花エネルギーも混合気の反応エネルギーも吸収してしまう。火炎核成長の過程は結局反応による発熱と冷却のバランスが崩れてそのまま火炎核が消滅するか加速度的に成長が始まるかである。火炎核が形成されるまでの期間を点火遅れ期間と呼び、このときの火炎核の大きさが最小必要火炎核ということになる。加速度的に反応が進んである期間を過ぎると定常火炎伝播期間に入る。
２．スパークプラグの火花放電現象
電極に強い電界（電場）をかけると表面から電子（－電荷）が放出される（電界放出）。電子は陽極（＋）側に吸引され、移動スピードが速くなると途中の分子に衝突して電子をはじき出す。電子をはじき出された分子は＋イオンとなるから、陰極に到達して陰極面から二次電子が放出され電極間の絶縁が破壊され通電する。この現象は電界の強さや電極の材質、形状により反応に差がでる。 ※同時点火方式では１個のイグニッションコイルによって２つのプラグに同時に飛火させ　電極は両極性を持ち、片方のプラグは排気工程での飛火になる。
３．スパークＲ加工（処理）の概要
本加工は従来の手法である電極の材質、形状の工夫などの方法とは発想を転換をしてスパークプラグの放電を補助する機能を直接スパークプラグに付与して着火性能を高める画期的なシステムです。 CO2などの地球温暖化効果ガスや有害排出ガスによる環境破壊が世界的に重要な問題になっています。エンジンには環境への配慮が走行性能以上に重要視されています。最近では、四輪車はもとより二輪車のエンジンにまで燃料の噴射や点火時期等を、各種のセンサー信号で運転状況等を検知してＥＣＵによって制御される電子制御エンジンが普通になっています。燃費向上のため、より少ない燃料で、走りを犠牲にすることなく二律背反する性能が求められます。スパークプラグは制御精度向上のため、低い要求電圧（放電が始まる電圧）が重要になります。また、消炎作用の克服も重要な課題です。低要求電圧化には中心電極を極細化して電界強度を高めることが有効ですが、電極の消耗等の問題があります。消炎作用の緩和には電極のギャップを広げることが最も有効な手段ですが要求電圧が上がり飛火ミスが発生する問題があります。スパークプラグの火花放電のキッカケになる電子の放出は電極に強い電界（電場）をかけて電極表面から電子が放出されることがキッカケになります。しかし、自動車は使用条件が多岐に渡るので、あらゆる運転状況でのエンジンの要求する火花放電は困難を極めます。電極を構成する金属の持つ特性や、物理的な制約があり、対応出来ない部分があります。本加工はスパークプラグに電極とは電子放出の条件が異なる性質の物質を化学的処理で付与しています。プラグの電極よりもイオン化エネルギーが低く、この付与した物質が電子を放出して、スパークプラグの火花放電を補助して広範囲の運転状況下で着火性能を高めます。また、プラグ本体からエンジンブロックに流れるアース効果も高めます。電極形状の変更もなく、オリジナルのプラグの性能を損なうことなく、着火性能を強化する二元放電システムで放電時の電極の負担も軽減されプラグの長寿命化にも貢献します。
４．本加工後の火花放電画像
テストに使ったスパークプラグは中心電極にＶの溝を持つニッケル合金電極プラグです。加工前の同品番のプラグと加工後のプラグの火花放電の状態を比較するため高感度カメラで撮影したものです。放電は尖った部分など条件の良い箇所から放電され、一度に複数本の火花放電があるのではありません。加工後のプラグは放電間の間隔が短く、単位時間当たりの放電量が圧倒的に多く強化されています。この事は火炎核の生成、消炎作用の緩和に大きな効果をもたらし、燃焼の拡大に最も重要な役割を果たします。
５．二次電圧波形
高性能のオシロスコープで加工前、加工後の二次電圧波形を測定したものです。　電源回路のイグニッションコイルの二次コイルに高圧パルスが発生します。　接続している負荷はスパークプラグで中心電極と外側電極の絶縁空間です。　電極のギャップ間の絶縁破壊による通電状態が電圧の変化として現れ、二次電圧が低下します。　放電の初期には二次コイル側に蓄えられた静電容量成分が放出されます。　この容量放電はエネルギーは強いが放電時間が極めて短く火炎核を成長させるまでには至りません。　続いてコイル内の電磁誘導エネルギーが放出され、火炎核の成長過程に大きな役割を果たします。加工後のプラグは電圧がスムーズに低下して放電性能が向上していることを表しています。特にAの部分に特徴的な違いが観測されます容量成分の放出後、火花が途切れることなく安定した誘導放電に移っていることを表しています。
６．電極間の火花放電による電流の計測
	高電圧を発生する電源から供給された電圧により、プラグの中心電極と外側電極の間の絶縁空間に火花放電が始まり、絶縁破壊されて流れる電流の状態を計測しました。長期間使用したプラグ②は　安定した電流が流れるのに時間（横軸）が必要で、新品プラグ①にも　安定するのに遅れがあります。加工後のプラグ③とは明らかな違いが確認できます。突起部分が火花放電の立ち上がりの遅れを表しています。この事はエンジンの性能を引き出す上で重要な要素になります。本加工後のプラグは放電が素早く立ち上がり安定します。エンジンのパワーを引き出して走りだけでなく、燃費の向上に大きな効果として現れます。 ※二次電圧波形、電流波形は京都市産業技術研究所　　の指導によっておこなったデータです。
７．走りと燃費向上を両立します。
エンジンのパワーの源は混合気の燃焼エネルギーです。ガソリンエンジンの燃焼のキッカケはスパークプラグの火花放電によるものです。火花放電は点火時期により制御されます。しかし、二輪車や四輪車は始動、急加速、急減速、定速走行、登坂などの使用環境や気温の変化、混合気の状態、更にはスパークプラグの飛火性の状態、カーボン堆積によるエンジンの状態など、エンジンを取り巻く状況は多岐に渡り、常に混合気の燃焼にとって最善の状態ではありません。火炎核の生成、成長のため点火時期もある程度の余裕を持たせた位置に設定にして曖昧な部分も必要です。また、スパークプラグも新品であっても、常に運転状況に応じた十分な着火性能があるとはいえません。混合気の燃焼効率は新車の状態でも８５％程度と言われています。ＣＯやＨＣの不完全燃焼や不燃焼ガスは後処理されます。まして使用を重ねると燃焼効率は更に低下していきます。当システムは運転条件に柔軟に対応するため、スパークプラグの火花放電を補助して悪条件下でも着火性能を維持して、エンジン性能を安定させるものです。イグニッションコイルで発生した高電圧はプラグの中心電極と外側電極の火花ギャップに印加されプラグの放電電圧に達すると条件の良い位置から火花放電を発生します。この要求電圧は一定ではなく、始動時や急加速時では高く、混合気の状態によっても変わり、失火を起こす原因にもなります。当システムは火花放電の条件を柔軟にした二元放電システムです。火花放電の立ち上がりが早く、着火性能の高い火花成分がエンジンの潜在能力を引き出します。ピストンを良いタイミングで力強く押し下げ、ピストンの上下運動をコネクティングロッドを介して、クランクシャフトの力強い回転運動に変え、慣性力を高めればレスポンス、トルクが向上して走りと燃費が向上します。燃費の向上には燃焼を素早く完結することが重要です。点火遅れがなく、タイミング良く混合気に点火して燃焼圧力が最大になる位置と、ピストンが下降を始めるタイミングがピッタリと合って混合気の燃焼エネルギーを効率良く取り出すことができます。この条件を実現するため、本加工プラグは着火性能を高め幅広いエンジンの運転環境下で燃焼効率を改善します。走りと燃費向上の両立を可能にしました。
８．プラグメーカー、プラグの種類に関係なく着火性能が向上し、効果も持続して長く使えます。
一般電極プラグの加工でイリジウムプラグを超える性能がありイリジウムプラグは更に性能がアツプします。電極の負担が軽減されプラグの寿命が延びます。また、電極が消耗してからも放電強化機能は低下しないので着火性能の低下を抑え性能を維持することが出来ます。条件によって点火時期は変動するピストンを力強く長く押し下げる燃焼圧力を取り出す効率が低下する。

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