CN101970829A - 多点放电的等离子体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多点放电的等离子体装置，该多点放电的等离子体装置具有：放电装置，其具有向燃烧室露出的电极，多个放电装置设在构成燃烧室的部件中的至少一个上；天线，其以能够向燃烧室放射电磁波的方式设在构成燃烧室的部件中的至少一个上；电磁波传送路径，其设在构成燃烧室的部件中的至少一个上，一端连接在天线上，另一端被绝缘体或电介质覆盖并延伸至汽缸体或汽缸盖上的远离燃烧室的部位；电磁波发生装置，其对该电磁波传送路径供给电磁波，该多点放电的等离子体装置构成为，在压缩行程中由多个放电装置的电极放电，并从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。

Description

多点放电的等离子体装置
技术领域
本发明属于内燃机的技术领域，涉及内燃机的燃烧室中的燃烧的改良。
背景技术
专利文献1公开了一种内燃机，其特征在于，具有：由汽缸及活塞构成的燃烧及反应室，对该燃烧及反应室供给活性气体和氧化气体的混合气，进行该混合气的燃烧及反应、或者等离子体反应；自点火的机构，通过以高压喷射活性气体与氧化气体的混合气，从而对活性气体与氧化气体的混合气进行压缩而使其温度上升；微波放射机构，向上述燃烧及反应区域内放射微波；以及控制机构，对上述自点火的机构以及上述微波放射机构进行控制，上述微波放射机构以及上述点火机构通过由上述控制机构进行控制，从而反复进行以下循环：上述微波放射机构向上述燃烧及反应区域内放射微波，而从该燃烧及反应区域中的混合气中的水分产生大量的羟(OH)基和臭氧(O3)，然后进行化学的氧化、反应，上述自点火的机构对上述混合气进行点火，通过大量的OH基、臭氧促进该燃烧及反应区域中的混合气的燃烧。
专利文献2至4公开了一种在燃烧室内形成电场的内燃机。在其中的专利文献2公开的内燃机中，具有：具有汽缸壁的汽缸体；配置在上述汽缸体上的汽缸盖；配置在上述汽缸体内的活塞；由上述汽缸壁、汽缸盖及活塞形成的燃烧室；以及在发动机燃烧过程中在燃烧室内施加电场的电场施加机构。在该内燃机中，若对火焰施加电场，则离子在火焰内移动而互相碰撞，增大火焰传播速度，并且，已燃烧的气体中的离子向未燃烧的气体移动，使未燃烧的气体的化学反应发生变化。由此，能够将火焰的温度维持在一定温度，抑制发动机的爆震。
专利文献1：日本特开2007-113570号公报
专利文献2：日本特开2000-179412号公报
专利文献3：日本特开2002-295259号公报
专利文献4：日本特开2002-295264号公报
本发明人对专利文献1公开的内燃机中的燃烧促进机理进行推定，并就此获得了一定的见解。那就是，首先通过放电形成小规模的等离子体，当对该小规模的等离子体照射一定时间微波时，上述等离子体在该微波脉冲的作用下扩大成长，由此，在短时间内从混合气中的水分生成大量的OH基和臭氧，从而促进空气与燃料的混合气的燃烧及反应。该基于等离子体的、由OH基及臭氧的大量生成而引起的燃烧促进机理与专利文献2～4所公开的、基于离子的火焰传播速度的增加这样的燃烧促进机理完全不同。
发明内容
本发明是着眼于上述问题点而做出的，其目的是提供一种多点放电的等离子体装置，在该多点放电的等离子体装置中，在燃烧室的多个位置进行基于上述等离子体的、由OH基及臭氧的大量生成而引起的燃烧促进，由此改善燃烧室中的燃烧。
本发明是一种多点放电的等离子体装置，该多点放电的等离子体装置设置在内燃机上，在所述内燃机中，将活塞以往复运动自如的方式嵌在贯通汽缸体而设置的汽缸中，在所述汽缸体的曲轴箱相反侧经由垫圈组装汽缸盖，通过进气阀对在所述汽缸体上开口的进气口进行开闭，通过排气阀对在所述汽缸体上开口的排气口进行开闭，通过这些部件构成燃烧室，其特征在于，该多点放电的等离子体装置具有：
放电装置，其具有向所述燃烧室露出的电极，多个放电装置设在构成所述燃烧室的部件中的至少一个上；
天线，其以能够向燃烧室放射电磁波的方式设在构成所述燃烧室的部件中的至少一个上；
电磁波传送路径，其设在构成所述燃烧室的部件中的至少一个上，一端连接在所述天线上，另一端被绝缘体或电介质覆盖并延伸至汽缸体或汽缸盖上的远离燃烧室的部位；
电磁波发生装置，其对该电磁波传送路径供给电磁波，
该多点放电的等离子体装置构成为，在所述进气阀关闭进气口且排气阀关闭排气口的压缩行程中由所述多个放电装置的电极放电，并从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。
在内燃机E动作时的压缩行程中，由放电装置的电极放电，并从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。这样，在电极附近通过放电而形成等离子体，该等离子体从由天线以一定时间供给的电磁波、也就是电磁波脉冲接受能量的供给，通过基于等离子体的OH基及臭氧的大量生成而促进燃烧。即，电极附近的电子被加速，向上述等离子体的区域外飞出。该飞出的电子与处于上述等离子体的周边区域的空气、燃料及空气的混合气等的气体碰撞。由于该碰撞，周边区域的气体电离并成为等离子体。在新产生等离子体的区域内也存在电子。该电子又被电磁波脉冲加速，与周边的气体碰撞。由于这样的等离子体内的电子的加速、电子与气体的碰撞的连锁反应，因此在周边区域，气体雪崩式地电离，产生悬浮电子。该现象向放电等离子体的周边区域依次波及，周边区域被等离子体化。通过以上动作，等离子体的体积增大。之后，当电磁波脉冲的放射结束时，在该时刻，在等离子体存在的区域中，与电离相比再结合处于优势地位。其结果是，电子密度降低。与之相伴地，等离子体的体积开始减小。而且，当电子的再结合完成时，等离子体消灭。通过这期间大量形成的等离子体而从混合气中的水分等大量生成OH基、臭氧，通过该OH基、臭氧促进混合气的燃烧。
在该情况下，由于上述放电装置的电极具有多个，因此能够以各电极为起点分别形成大量的等离子体，并通过这些多个等离子体而从混合气中的水分等大量生成OH基、臭氧，通过该OH基、臭氧分别促进混合气的燃烧。
另外，将电极设置在汽缸壁面附近时，从汽缸壁面附近开始点火，因此，能够降低或避免从燃烧室中心附近到达汽缸壁面的压力波等不确定因素所导致的爆震的产生。
本发明的多点放电的等离子体装置可以构成为，使所述放电装置的多个电极以规定的时序依次放电。
这样，虽然在各电极的附近形成大量的等离子体，在各等离子体处生成大量的OH基、臭氧，在各部位促进混合气的燃烧，但是，在各电极附近，这些现象是以规定的时序依次进行的。因此，例如，体积点火那样的极高速的点火或燃烧能够依次进行，燃烧反应能够沿着该时序展开。
本发明的多点放电的等离子体装置可以构成为，使所述放电装置的多个电极同时放电。
这样，能够在各电极的附近分别同时形成大量的等离子体，在各等离子体处同时生成大量的OH基、臭氧，从而能够在各个部位同时促进混合气的燃烧。
本发明的多点放电的等离子体装置，可以是，多个电极分别被定位在，当向所述天线供给电磁波时产生在天线上的电磁波的电场强度大的多个部位附近。
这样，由于从天线的上述各部位放射的电磁波的电场强度比周围的电磁波的电场强度大，因此能够通过来自附近的上述各部位的电磁波脉冲对由各电极上的放电所形成的等离子体集中供给能量，从而能够高效且大量地生成OH基及臭氧，在以各电极为中心的燃烧室的多个区域进一步促进燃烧。
附图说明
图1是具有本发明的第一实施方式的多点放电的等离子体装置的实施方式的内燃机的燃烧室附近的纵剖视图。
图2是将具有本发明的第一实施方式的多点放电的等离子体装置的实施方式的内燃机的汽缸体在电磁波传送路径的位置处截面并进行了放大的放大横剖视图。
图3是将具有本发明的第一实施方式的多点放电的等离子体装置的实施方式的内燃机的汽缸体在天线的位置处截面并进行了放大的放大横剖视图。
图4是对本发明的第一实施方式的多点放电的等离子体装置的动作进行说明的说明图。
图5是本发明的第二实施方式的多点放电的等离子体装置中的具有垫圈的实施方式的内燃机的燃烧室附近的纵剖视图。
图6是本发明的第二实施方式的多点放电的等离子体装置中的立体图。
图7是将本发明的第二实施方式的多点放电的等离子体装置中的垫圈的一个开口附近以朝向垫圈的厚度方向的面截面而看到的横剖视图。
图8是将本发明的第二实施方式的多点放电的等离子体装置中的垫圈以沿着放电线路的面截面并放大而看到的放大纵剖视图。
图9是将本发明的第二实施方式的多点放电的等离子体装置中的垫圈以沿着电磁波传送路径的面截面并放大而看到的放大纵剖视图。
图10是将本发明的第一变形例的垫圈的一个开口附近以朝向垫圈的厚度方向的面截面而看到的横剖视图。
图11是将本发明的第二变形例的垫圈的一个开口附近以朝向垫圈的厚度方向的面截面而看到的横剖视图。
图12是将本发明的第三变形例的垫圈的一个开口附近以朝向垫圈的厚度方向的面截面而看到的横剖视图。
图13是将本发明的第四变形例的垫圈以沿着电磁波传送路径的面截面并放大而看到的放大纵剖视图。
图14是将本发明的第五变形例的垫圈的一个开口附近以朝向垫圈的厚度方向的面截面而看到的横剖视图。
附图标记说明
E  内燃机
100  汽缸体
110  汽缸
200  活塞
300  汽缸盖
320  排气口
321  开口
340  引导孔
400  燃烧室
520  排气阀
521  阀杆
522  阀头
700  垫圈
760、810  放电装置
762、811  电极
770、820  天线
780、830  电磁波传送路径
840  电磁波发生装置
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。图1表示具有本发明的多点放电的等离子体装置的、内燃机E的实施方式。作为本发明的对象的内燃机是往复运动内燃机，本实施方式的内燃机E是四冲程的汽油机。附图标记100表示汽缸体，在该汽缸体100上贯通设置有横截面为大致圆形的汽缸110，横截面为与汽缸110相对应的大致圆形形状的活塞200以往复运动自如的方式嵌在该汽缸110中。在该汽缸体100的曲轴箱相反侧经由垫圈700组装有汽缸盖300。在汽缸盖300上设置有构成进气通路的一部分的进气口310和构成排气通路的一部分的排气口320，其中，进气口310的一端在汽缸盖300中的面向上述汽缸100的壁上开口，且另一端在汽缸盖300的外壁上开口；排气口320的一端在汽缸盖300中的面向上述汽缸100的壁上开口，且另一端在汽缸盖300的外壁上开口。在汽缸盖300上设置有从进气口310贯通至汽缸盖300的外壁的引导孔330，进气阀510的棒状的阀杆511以往复运动自如的方式嵌入到该引导孔330中，构成为通过具有凸轮等的气门机构(省略图示)，并通过设在阀杆511前端的伞状的阀头512在规定时刻对进气口310的燃烧室侧的开口311进行开闭。另外，在汽缸盖300上设置有从排气口320贯通至汽缸盖300的外壁的引导孔340，排气阀520的棒状的阀杆521以往复运动自如的方式嵌入到该引导孔340中，构成为通过具有凸轮等的气门机构(图示省略)，并通过设在阀杆521前端的伞状的阀头522在规定时刻对排气口320的燃烧室侧的开口321进行开闭。附图标记910表示一端连结在活塞200上、另一端连结在作为输出轴的曲轴920上的连杆。而且，通过这些汽缸体100、活塞200、垫圈700、汽缸盖300、进气阀510、以及排气阀520构成燃烧室。附图标记600表示以电极在燃烧室400中露出的方式设置在汽缸盖300上的火花塞，构成为当活塞200位于上止点附近时由电极进行放电。由此，在活塞200在上止点与下止点之间两次往复运动期间，在燃烧室400中进行混合气的进气、压缩、爆炸及废气的排气这四个行程。但是，并不通过本实施方式对作为本发明的对象的内燃机做限定解释。本发明的对象也可以是二冲程的内燃机、柴油机。在作为对象的汽油机中，也包括在燃烧室中向吸入到燃烧室内的空气喷射燃料而形成混合气的直喷式汽油机。另外，在作为对象的柴油机中，也包括向燃烧室喷射燃料的直喷式柴油机、以及向副室喷射燃料的副室式柴油机。另外，本实施方式的内燃机E虽然是四汽缸的，但并不由此限定解释作为本发明的对象的内燃机的汽缸数。另外，虽然本实施方式的内燃机设置有两根进气阀510和两根排气阀520，但并不由此限定解释作为本发明的对象的内燃机的进气阀或排气阀的根数。
如图1及图2所示，在汽缸体100上设有多个放电装置810，该放电装置810具有向上述燃烧室400露出的电极811。在汽缸体100的构成汽缸110的壁上，设有将该壁从汽缸侧贯穿至外壁的孔，在该孔中设有管状的第一支承体120。该第一支承体120由陶瓷制成。可以这样通过电介质形成第一支承体120，也可以通过绝缘体形成。该第一支承体120一端的端面与构成上述汽缸110的壁共面并向汽缸110露出，另一端到达汽缸体100的外壁。而且，在第一支承体120上设有放电装置810。放电装置810由铜线形成，但只要由导电体形成即可。在此，一对放电装置810埋设在第一支承体120中，并在第一支承体120之中贯通。各放电装置810的一端的端面与构成上述汽缸110的壁共面并向汽缸110露出而构成电极811，另一端从汽缸体100的外壁被引出至外部。将一对放电装置810中的一个放电装置810的从汽缸体外壁伸出的端部连接到产生放电用的电压的放电用电压发生装置950上，将另一个放电装置810的从汽缸体外壁伸出的端部接地。这里，放电用电压发生装置950是12V的直流电源，但也可以是例如压电元件或其他的装置。若通过放电用电压发生装置950对一对放电装置810之间施加电压，则在一对电极811之间进行放电。作为变形例，也可以使埋设在第一支承体中并在第一支承体中贯通的放电线路为一根，并将放电用电压发生装置连接到其上，通过该放电用电压发生装置对放电线路与接地部件即汽缸体之间施加电压。这样，在放电线路的电极与汽缸体之间进行放电。如图2所示，本实施方式中，设置四个放电装置810，以四个电极811大致以等间隔位于汽缸110的周向上的方式配置这四个放电装置810。但是，本发明的多点放电的等离子体装置，只要设有多个放电装置即可，并不根据本实施方式限定解释放电装置的数量及配置。本实施方式中，通过相同材料一体地设置放电装置810的电极以外的部分和电极811，但也可以分别形成放电线路的电极以外的部分和电极再将其连接，还可以通过不同材料形成放电线路的电极以外的部分和电极。作为放电装置还可以使用火花塞。放电装置只要是通过放电无论规模大小都能够形成等离子体的装置即可。
如图1及图3所示，在汽缸体100上，以能够向燃烧室400放射电磁波的方式设有天线820。在汽缸体100的构成汽缸110的壁上，设有向汽缸110的半径扩大方向凹陷且在汽缸110的周向上延伸的槽。该槽中，设有在周向上回转的环状形状的第二支承体130。该第二支承体130由陶瓷制成。可以这样通过电介质形成第二支承体130，也可以通过绝缘体形成。该第二支承体130，内周面与构成上述汽缸110的壁共面且向汽缸110露出。而且，在第二支承体130上设有天线820。该天线820由金属形成。该天线虽然也可以由导电体、电介质、绝缘体等的任意一种形成，但是在向天线与接地部件之间供给电磁波时，必须能够从天线向燃烧室良好地放射电磁波。该天线820形成为棒形，沿着构成汽缸110的壁大致圆弧形地弯曲。例如，当将该天线820的长度设定为电磁波的四分之一波长时，在天线820上产生驻波，因此在天线820的前端附近，电磁波的电场强度大。另外，例如，当将该天线820的长度设定为电磁波的四分之一波长的倍数时，在天线820上产生驻波，因此在天线820的多个位置，产生驻波的波腹，电磁波的电场强度大。在此，天线820埋设在第二支承体130中，天线820的内周面与构成上述汽缸110的壁共面且向汽缸110露出。如图1所示，天线820的截面在全长范围内形成为大致实心的矩形，在全长范围内在截面的周上的一边向汽缸110露出。但是，本发明的多点放电的等离子体装置的天线不限于截面形状为实心的矩形，也可以完全埋设在第二支承体之中。而且，上述电极811定位在向上述天线820供给电磁波时产生在天线820上的电磁波的电场强度大的部位的附近。在此，以天线820的前端和电极811沿着构成汽缸110的壁隔开规定间隔而接近的方式配置。由此，若向天线850与上述接地的汽缸体100之间供给电磁波，则从天线820向燃烧室400放射电磁波。在本实施方式的情况下，虽然上述天线820是棒状的单极天线，并且是弯曲的天线，但是本发明的多点放电的等离子体装置的天线不限于此。因此，本发明的多点放电的等离子体装置的天线也可以是例如偶极天线、八木宇田天线、单线供电天线、环形天线、相位差供电天线、接地天线、非接地型垂直天线、定向天线、水平极化全方向性天线、角形天线、串形天线、或者其他的线形天线、微带天线、板形倒F天线、或者其他的平面天线、狭缝天线、抛物面天线、喇叭天线、喇叭抛物面天线、卡塞格伦天线、或者其他的立体天线、贝佛莱日天线、或者其他的行波天线、星型EH天线、桥型EH天线、或者其他的EH天线、棒状天线、微小环形天线、或者其他的磁场天线、又或者电介质天线。
在汽缸体100上，设有电磁波传送路径830。该电磁波传送路径830，一端连接在上述天线820上，另一端被电介质覆盖并延伸至汽缸体100的远离燃烧室400的部位。在汽缸体100的构成汽缸110的壁上，设有将该壁从上述第二支承体130的外周侧贯穿至外壁的孔，在该孔中设有管状的第三支承体140。该第三支承体140由陶瓷制成。可以这样通过电介质形成第三支承体140，也可以通过绝缘体形成。该第三支承体140一端连接在第二支承体130的远离汽缸110的那一侧上，另一端到达汽缸体100的外壁。而且，在第三支承体140上设有电磁波传送路径830。该电磁波传送路径830由铜线形成。电磁波传送路径830可以由导电体、电介质、绝缘体等中的任一种形成，但是，对其与接地部件之间供给电磁波时，必须从天线820良好地放射电磁波。作为电磁波传送路径的一个变形例，存在由导波管构成的电磁波传送路径，该导波管由导电体或电介质形成。在此，电磁波传送路径830埋设在第三支承体140中，并在第三支承体140之中贯通。电磁波传送路径830的一端连接在上述天线820上，另一端从汽缸体100的外壁引出至外部。由此，若对电磁波传送路径830与接地部件即汽缸体100之间供给电磁波，则该电磁波传送路径830将电磁波导向至天线820。
在内燃机E或其周边，设置有向上述电磁波传送路径830供给电磁波的电磁波发生装置840。该电磁波发生装置840产生电磁波，但本实施方式的电磁波发生装置840是产生2.45GHz频段的微波的磁控管。但是，并不以此限定解释本发明的多点放电的等离子体装置的结构。
而且，该多点放电的等离子体装置构成为，在上述进气阀关闭了进气口且排气阀关闭了排气口的压缩行程中由上述多个放电装置的电极进行放电，并从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。而且，本实施方式的多点放电的等离子体装置构成为，使上述放电装置810的多个电极811以规定的时序依次放电(参照图4)。汽缸100接地，放电用电压发生装置950及电磁波发生装置840的接地端子接地。而且，放电用电压发生装置950及电磁波发生装置840的动作通过控制装置880进行控制。控制装置880具有CPU、内存、存储装置等，对输入信号进行运算处理并输出控制用信号。在该控制装置880上连接有对曲轴920的曲轴转角进行检测的曲轴转角检测装置890的信号线，从该曲轴转角检测装置890向控制装置880传送曲轴920的曲轴转角的检测信号。由此，控制装置880接收来自曲轴转角检测装置890的信号，控制放电装置810及电磁波发生装置840的动作。但是，并不以此限定解释本发明的多点放电的等离子体装置的控制装置的控制方法以及信号输入输出的构成。
作为变形例，多点放电的等离子体装置构成为，改变上述实施方式的控制装置880的设定，使上述放电装置810的多个电极811同时放电。
因此，在内燃机E的动作时的压缩行程中，由上述多个放电装置810的电极放电，并从天线820放射从电磁波发生装置840经由电磁波传送路径830供给的电磁波。那么，在电极811的附近通过放电而形成等离子体，该等离子体从由天线820以一定时间供给的电磁波、也就是说从电磁波脉冲接受能量的供给，通过基于等离子体而大量生成的OH基及臭氧促进燃烧。即，电极附近的电子被加速，向上述等离子体的区域外飞出。该飞出的电子与处于上述等离子体的周边区域的空气、燃料及空气的混合气等的气体碰撞。由于该碰撞，周边区域的气体电离并成为等离子体。在新产生等离子体的区域内也存在电子。该电子又被电磁波脉冲加速，与周边的气体碰撞。由于这样的等离子体内的电子的加速、电子与气体的碰撞的连锁反应，因此在周边区域，气体雪崩式地电离，产生悬浮电子。该现象向放电等离子体的周边区域依次波及，周边区域被等离子体化。通过以上动作，等离子体的体积增大。之后，当电磁波脉冲的放射结束时，在该时刻，在等离子体存在的区域中，与电离相比再结合处于优势地位。其结果是，电子密度降低。与之相伴地，等离子体的体积开始减小。而且，当电子的再结合完成时，等离子体消灭。通过这期间大量形成的等离子体而从混合气中的水分等大量生成OH基、臭氧，通过该OH基、臭氧促进混合气体的燃烧。
在该情况下，由于上述放电装置810的电极811具有多个，因此能够以各电极811为起点分别形成大量的等离子体，并通过这些多个等离子体而从混合气中的水分等大量生成OH基、臭氧，通过该OH基、臭氧分别促进混合气的燃烧。
另外，将电极811设置在汽缸壁面附近时，从汽缸壁面附近开始点火，因此，能够降低或避免从燃烧室中心附近到达汽缸壁面的压力波等不确定因素所导致的爆震的产生。
在本发明的多点放电的等离子体装置中，不限定放电装置的动作的顺序等。在这样的各种实施方式中，第一实施方式的多点放电的等离子体装置构成为，使上述放电装置810的多个电极811以规定的时序依次放电。这样，虽然在各电极811的附近形成大量的等离子体，在各等离子体处生成大量的OH基、臭氧，并在各部位促进混合气的燃烧，但是，在各电极811的附近，这些现象是以规定的时序依次进行的。因此，例如，体积点火那样的极高速的点火或燃烧依次进行，燃烧反应能够沿着该时序展开。
另外，如变形例那样，当使上述放电装置810的多个电极811同时放电时，能够在各电极810的附近分别同时形成大量的等离子体，在各等离子体处同时生成大量的OH基、臭氧，从而能够在各个部位同时促进混合气的燃烧。
在本发明的多点放电的等离子体装置中，对天线与电极的位置关系没有限定。在这样的各种实施方式中，第一实施方式的多点放电的等离子体装置中，多个电极811分别被定位在，当向上述天线820供给电磁波时产生在天线820上的电磁波的电场强度大的多个部位附近。这样，由于从天线820的上述各部位放射的电磁波的电场强度比周围的电磁波的电场强度大，因此能够通过来自附近的上述各部位的电磁波脉冲对由各电极811上的放电所形成的等离子体集中供给能量，从而能够高效且大量地生成OH基及臭氧，在以各电极811为中心的燃烧室400的多个区域进一步促进燃烧。
接着，对本发明的多点放电的等离子体装置的第二实施方式进行说明。在第一实施方式的多点放电的等离子体装置中，在构成上述燃烧室400的部件中的汽缸体100上设置了多个放电装置810、天线820、电磁波传送路径830。而在第二实施方式的多点放电的等离子体装置中，在构成上述燃烧室400的部件中的垫圈700上设置了多个放电装置760、天线770、电磁波传送路径780。
下面，包含参考例对第二实施方式的多点放电的等离子体装置进行说明。图5表示安装有上述垫圈700的内燃机E的实施方式。作为本发明的对象的内燃机是往复运动内燃机，本实施方式的内燃机E是四冲程的汽油机。附图标记100表示汽缸体，在该汽缸体100上贯通设置有横截面为大致圆形的汽缸110，横截面为与汽缸110相对应的大致圆形形状的活塞200以往复运动自如的方式嵌在该汽缸110中。在该汽缸体100的曲轴箱相反侧组装有汽缸盖300，由该汽缸盖300、活塞200和汽缸110形成燃烧室400。附图标记910表示一端与活塞200连结、另一端与作为输出轴的曲轴920连结的连杆。在汽缸盖300上设置有构成进气通路的一部分的进气口310和构成排气通路的一部分的排气口320，其中，进气口310的一端与上述燃烧室400连接，且另一端在汽缸盖300的外壁上开口，排气口320的一端与上述燃烧室400连接，且另一端在汽缸盖300的外壁上开口。在汽缸盖300上设置有从进气口310贯通至汽缸盖300的外壁的引导孔330，进气阀510的阀杆511以往复运动自如的方式嵌入到该引导孔330中，构成为通过具有凸轮等的气门机构(省略图示)，并通过设在阀杆511前端的阀头512在规定时刻对进气口310的燃烧室侧的开口311进行开闭。另外，在汽缸盖300上设置有从排气口320贯通至汽缸盖300的外壁的引导孔340，排气阀520的阀杆521以往复运动自如的方式嵌入到该引导孔340中，构成为通过具有凸轮等的气门机构(图示省略)，并通过设在阀杆521前端的阀头522在规定时刻对排气口320的燃烧室侧的开口321进行开闭。附图标记600表示以电极在燃烧室400中露出的方式设置在汽缸盖300上的火花塞，当活塞200位于上止点附近时由电极进行放电。因此，在活塞200在上止点与下止点之间两次往复运动期间，在燃烧室400中进行混合气的进气、压缩、爆炸及废气的排气这四个行程。但是，并不通过本实施方式限定解释作为本发明的对象的内燃机。本发明的对象也可以是二冲程的内燃机、柴油机。在作为对象的汽油机中，也包括在燃烧室中向吸入到燃烧室内的空气喷射燃料而形成混合气的直喷式汽油机。另外，在作为对象的柴油机中，也包括向燃烧室喷射燃料的直喷式柴油机、以及向副室喷射燃料的副室式柴油机。另外，本实施方式的内燃机E虽然是四汽缸的，但并不由此限定解释作为本发明的对象的内燃机的汽缸数。另外，虽然本实施方式的内燃机设置有两根进气阀510和两根排气阀520，但并不由此限定解释作为本发明的对象的内燃机的进气阀或排气阀的根数。
而且，在该汽缸体100与汽缸盖300之间，安装有图6所示那样的垫圈700。上述垫圈700呈大致一定厚度的薄板形。在该垫圈700上与汽缸110对应地设有开口710。在该垫圈700上，还与水套、螺栓孔等对应地开设有孔，不过并不由此限定解释作为本发明的对象的垫圈的形状。
如图7及图8所示，在上述垫圈700的厚度方向的中间层730上设置有作为放电装置的放电线路760。厚度方向的中间层730是指形成在厚度方向的中间部的层。该中间层730由陶瓷形成。中间层除此以外还可以使用合成橡胶、氟元素树脂、硅树脂、芳香族聚醯胺纤维片等合成树脂，耐热纸等。可以这样通过电介质形成中间层，还可以通过绝缘体形成。上述放电线路760由铜线形成，但只要由导电体形成即可。放电线路760埋设在垫圈700的外周缘720与开口710之间。而且，作为放电线路760的外侧的端部的外端从垫圈700的外周缘720露出，成为第一连接部761。另外，作为放电线路760的内侧的端部的内端，从垫圈700的外周缘向开口710的中心露出，成为电极762。相对于上述中间层730位于厚度方向的两侧的表面层740由导电体形成。若在汽缸体100与汽缸盖300之间安装垫圈700，则一侧的表面层740与汽缸体100的端面接触，另一侧的表面层740与汽缸盖300的端面接触。该表面层740由金属形成，但也可以通过其他的原料形成。本实施方式中，以导电体形成位于厚度方向的两侧的表面层740。但本发明还包括以导电体形成相对于中间层位于厚度方向的至少一侧的表面层的垫圈的实施方式。因此，使汽缸体100、汽缸盖300或表面层740接地，在第一连接部761与作为接地部件的汽缸体100、汽缸盖300或表面层740之间施加电压，则在第一连接部761与接地部件之间进行放电。本实施方式中，通过相同的材料一体地设置放电线路760的电极以外的部分和电极762。但也可以使放电线路的电极以外的部分与电极单独形成并将其连接。另外，还可以使放电线路的电极以外的部分和电极由不同的材料形成。
如图7以及图9所示，在垫圈700上设有天线770。该天线770由金属形成。该天线可以通过导电体、电介质、绝缘体等的任何一种形成。但是，在向天线和接地部件之间供给电磁波时，必须从天线向燃烧室良好地放射电磁波。上述天线770设在开口710的内周缘的厚度方向的中间层730上，向燃烧室400放射电磁波。该天线770形成为棒形，其基端设在厚度方向的中间层730上。而且，该天线770从上述基端到前端的部分弯曲成大致圆弧形，并沿开口710的内周缘在开口710的周向上延伸。例如，若将该圆弧形的部分的长度设定为电磁波的四分之一的波长，则会在天线770上产生驻波，因此，在天线770的前端附近，电磁波的电场强度大。另外，例如，若将该圆弧形的部分的长度设定为电磁波的四分之一的波长的倍数，则会在天线770上产生驻波，因此，在天线770的多个位置产生驻波的波腹，从而电磁波的电场强度变大。这里，天线770在全长范围内大致埋设在中间层730中。如图9所示，天线770的横截面在全长范围内形成为大致实心的圆形，在全长范围内，在横截面的周上的一点上，天线770从内侧与形成中间层730的开口710的内周缘的面接触。因此，在横截面上，天线770在该部分从开口710的内周缘向燃烧室400露出。但是，本发明的垫圈的天线，其横截面形状不限于实心的圆形，且可以完全埋设在中间层中。而且，将上述电极762的位置确定在对上述天线770供给电磁波时产生在天线770上的电磁波的电场强度大的部位的附近。这里，天线770的前端和电极762以沿开口710的内周缘隔开规定间隔而接近的方式配置，形成带状线(stripline)线路。因此，若向第一连接部761和上述的接地部件之间供给电磁波，则从天线770向燃烧室400放射电磁波。此外，接地部件可以兼作带状线线路的接地侧。虽然在本实施方式的情况下，上述天线770是棒状的单极天线，并且是弯曲的天线，但本发明的垫圈的天线不限于此。因此，本发明的垫圈的天线也可以是例如偶极天线、八木宇田天线、单线供电天线、环形天线、相位差供电天线、接地天线、非接地型垂直天线、定向天线、角形天线、串形天线、或者其他的线形天线、微带天线、板形倒F天线、或者其他的平面天线、狭缝天线、喇叭天线或者其他的立体天线、贝佛莱日天线、或者其他的行波天线、星型EH天线、桥型EH天线、或者其他的EH天线、棒状天线、微小环形天线、或者其他的磁场天线、或者电介质天线。
如图7以及图9所示，在上述垫圈700的厚度方向的中间层730上设有电磁波传送路径780。该电磁波传送路径780由铜线形成。电磁波传送路径780可以由导电体、电介质、绝缘体等的任一种形成，不过在向与接地部件之间供给电磁波时，必须向天线770良好地传送电磁波。作为电磁波传送路径的变形例之一，存在由导波管构成的电磁波传送路径，该导波管由导电体或电介质形成。上述电磁波传送路径780埋设在垫圈700的外周缘720与开口710之间。而且，作为电磁波传送路径780的外侧端部的外端从垫圈700的外周缘720露出，成为第二连接部781。另外，作为电磁波传送路径780的内侧端部的内端，在中间层730中连接在上述天线770上。因此，若向第二连接部781与上述接地部件之间供给电磁波，电磁波传送路径780将电磁波导向至天线770。
而且，该垫圈700构成为，使上述放电线路760、天线770以及电磁波传送路径780与垫圈700的厚度方向的两端面之间电绝缘。汽缸体100、汽缸盖300或表面层740接地，在第一连接部761上连接有放电用电压发生装置950的阳极，在第二连接部781上连接有电磁波发生装置840的阳极。这些放电用电压发生装置950以及电磁波发生装置840的接地端子被接地。而且，放电用电压发生装置950以及电磁波发生装置840的动作通过控制装置880进行控制。控制装置880具有CPU、存储器、存储装置等，对输入信号进行运算处理并输出控制用信号。在该控制装置880上连接有对曲轴920的曲轴转角进行检测的曲轴转角检测装置890的信号线，从该曲轴转角检测装置890向控制装置880发送曲轴920的曲轴转角的检测信号。因此，控制装置880接收到来自曲轴转角检测装置890的信号，并对放电装置760以及电磁波发生装置840的动作进行控制。该实施方式的放电用电压发生装置950为12V的直流电源，但也可以为例如压电元件或其他的装置。电磁波发生装置840产生电磁波，本实施方式的电磁波发生装置840是产生2.45GHz频段的微波的磁控管。但是，并不因此限定解释本发明的垫圈的控制装置的控制方法以及信号输入输出的结构。
因此，将上述垫圈700以其开口710与汽缸110对应的方式安装在汽缸体100和汽缸盖300之间，并将活塞200以往复运动自如的方式嵌装在汽缸110中，组装作为通常进行动作的内燃机E的四冲程的汽油机。使得能够向放电线路760的第一连接部761与接地部件之间施加电压。使得能够向电磁波传送路径780的第二连接部781与接地部件之间以一定时间供给电磁波。在内燃机E的动作时的、上述进气阀510关闭了进气口310且排气阀520关闭了排气口320的压缩行程中，向放电线路760的第一连接部761和接地部件施加电压，并向电磁波传送路径的第二连接部781和接地部件供给电磁波。这样，在电极762的附近通过放电形成等离子体，该等离子体从由天线770以一定时间供给的电磁波、也就是电磁波脉冲接受能量的供给，通过基于等离子体的OH基及臭氧的大量产生而促进燃烧。即，电极762附近的电子被加速，向上述等离子体的区域外飞出。该飞出的电子与处于上述等离子体的周边区域的空气、燃料及空气的混合气等的气体碰撞。由于该碰撞，周边区域的气体电离并成为等离子体。在新产生等离子体的区域内也存在电子。该电子又被电磁波脉冲加速，与周边的气体碰撞。由于这样的等离子体内的电子的加速、电子与气体的碰撞的连锁反应，因此在周边区域，气体雪崩式地电离，产生悬浮电子。该现象向放电等离子体的周边区域依次波及，周边区域被等离子体化。通过以上动作，等离子体的体积增大。之后，当电磁波脉冲的放射结束时，在该时刻，在等离子体存在的区域中，与电离相比再结合处于优势地位。其结果是，电子密度降低。与之相伴地，等离子体的体积开始减小。而且，当电子的再结合完成时，等离子体消灭。通过这期间大量形成的等离子体而从混合气中的水分等大量产生OH基、臭氧，通过该OH基、臭氧促进混合气的燃烧。
该情况下，与已有的内燃机相比，可以直接利用作为主要的构造部件的汽缸体100、汽缸盖300等，只要使这些部件能够进行向放电线路760的电压的施加、向电磁波传送路径780的电磁波的供给即可。因此，能够实现该内燃机E的设计工时的最小化以及与现有的内燃机之间的零件的通用化。
本发明的内燃机的垫圈，不限定相对于中间层位于厚度方向的两侧的表面层的材质。因此，表面层可以为电介质或绝缘体。在这些各种的实施方式中，第二实施方式中使用的垫圈700，通过电介质形成上述中间层730，并以导电体形成相对于上述中间层730位于厚度方向的两侧的表面层740。这样，表面层740和放电线路760的电极762作为成对的接地电极发挥作用，在电极762与表面层740之间进行放电。另外，表面层740与电磁波传送路径780作为成对的接地导体发挥作用，在电磁波传送路径780与表面层740之间传送电磁波。通过绝缘体形成中间层、并以导电体形成相对于中间层位于厚度方向的两侧的表面层时，也能够得到同样的作用以及效果。另外，通过电介质或绝缘体形成上述中间层、并以导电体形成相对于该中间层位于厚度方向的至少一侧的表面层时，也能够得到相同的作用以及效果。另外，由于以金属形成表面层740，因此能够提高垫圈700的刚性。
本发明的内燃机的垫圈，不限定天线的构造、形状。在这样的各种实施方式中，第二实施方式中使用的垫圈700，将上述天线770形成为棒形，将天线770的基端设在厚度方向的中间层730上，将天线770上从基端到前端的部分沿开口710的内周缘在开口710的周向上延伸。这样，从天线770放射的电磁波的电场强度在燃烧室400的外缘附近比其他的区域强，因此，OH基、臭氧在燃烧室400的外缘附近比其他的区域分布得多。因此，燃烧室400的外缘附近的燃烧与其他的区域的燃烧相比被进一步促进。另外，利用燃烧室400的外缘附近产生的挤流、翻滚或漩涡，促进OH基或臭氧和混合气等的混合。
本发明的内燃机的垫圈，不限定天线和电极的位置关系。在这样的各种实施方式中，第二实施方式中使用的垫圈700中，将电极762的位置确定在对上述天线770供给电磁波时产生在天线770上的电磁波的电场强度大的部位的附近。这样，从天线770的上述部位放射的电磁波的电场强度比周围的电磁波的电场强度强，因此，从附近的上述部位由电磁波脉冲产生的能量被集中地供给到通过电极762的放电形成的等离子体，能够有效地产生大量OH基、臭氧，以电极762为中心的区域的燃烧被进一步促进。另外，当电磁波的电场强度大的部位能够形成在天线770的多处位置上时，只要与各部位对应地确立电极762的位置，便能够在燃烧室400的多个区域进一步促进燃烧。
下面，对本发明的垫圈的变形例进行说明。在这些其他的变形例的垫圈的说明中，对发挥与第二实施方式中使用的垫圈700相同作用的部件，部分地标注与第二实施方式中使用的垫圈700所用的附图标记相同的附图标记，并省略其说明。而且，在这些其他的变形例的垫圈中，对与第二实施方式的垫圈700结构不同的点进行说明。因此，未记载的结构与第二实施方式的垫圈700的结构相同。
图10表示第一变形例的垫圈700。在第二实施方式的垫圈700中，天线700在全长范围内大致埋设在中间层730中。而在第一变形例的垫圈700中，天线770的基端设置在厚度方向的中间层730上，从该基端延伸至前端的部分从中间层730向外伸出。即，从天线770的基端延伸的部分从基端向开口710的中心延伸后大致向L字方向弯曲，其前端弯曲成大致圆弧形，并沿开口710的内周缘在开口710的周向上延伸。由于第二实施方式中的垫圈700的天线770在全长范围内大致埋设在中间层730中，因此，天线770从燃烧室400受到的热负荷以及天线770所受到的因机械的振动产生的疲劳被减轻。而第一变形例的垫圈700的天线770向燃烧室400露出，因此，从天线770放射的电磁波的电场强度大。其他的作用以及效果与第二实施方式中的垫圈700的情况相同。
图11表示第二变形例的垫圈700。该垫圈700与第一变形例的垫圈700类似，但天线770的长度比第二实施方式长。即，从天线770的基端延伸的部分，从基端向开口710的中心延伸后大致向L字方向弯曲，其前端弯曲成为大致圆弧形，并沿开口710的内周缘在开口710的周向上在开口710的大致一周范围内延伸。这样，争取了天线770的长度，因此，从天线770放射的电磁波的电场强度大。其他的作用及效果与第二实施方式中的垫圈700的情况相同。这样，若天线770变长，则在天线770上产生驻波，因此，只要是相同频率的电磁波，那么，与具有比其短的天线的垫圈相比，能够在天线的多个位置形成电磁波的电场强度大的部位。在图12所示的第三变形例的垫圈700中，将第一变形例的垫圈700中仅有一个的电极762沿着开口710的内周缘以大致相等的间隔设置多个。将各电极762的位置确定在产生在天线770上的电磁波的电场强度大的部位的附近。这样，从天线770的上述各部位放射的电磁波的电场强度比周围的电磁波的电场强度强，因此，从对应的附近的上述部位由电磁波脉冲产生的能量被集中地供给到由各电极762的放电形成的等离子体上，能够有效地且大量地产生OH基、臭氧，能够进一步促进以电极762为中心的区域的燃烧。因此，能够进一步促进在燃烧室400的多个区域的燃烧。
在该第三变形例的情况下，上述放电装置760的电极762有多个，因此能够以各电极762为起点分别形成大量的等离子体，并通过这些多个等离子体而从混合气中的水分等大量生成OH基、臭氧，通过该OH基、臭氧分别促进混合气的燃烧。
另外，在将电极762设置在汽缸壁面附近的情况下，从汽缸壁面附近开始点火，因此，能够降低或避免从燃烧室中心附近到达汽缸壁面的压力波等不确定因素所导致的爆震的产生。
在本发明的多点放电的等离子体装置中，不限定放电装置的动作的顺序等。在这样的各种实施方式中，若第二实施方式的多点放电的等离子体装置构成为，使多个电极762以规定的时序依次放电，则虽然在各电极762的附近形成大量的等离子体，在各等离子体处生成大量的OH基、臭氧，并在各部位促进混合气的燃烧，但是，在各电极762的附近，这些现象是以规定的时序依次进行的。因此，例如，体积点火那样的极高速的点火或燃烧能够依次进行，燃烧反应能够沿着该时序展开。
另外，当如变形例那样使多个电极762同时放电时，能够在各电极762的附近分别同时形成大量的等离子体，在各等离子体处同时生成大量的OH基、臭氧，从而能够在各个部位同时促进混合气的燃烧。
在本发明的多点放电的等离子体装置中，对天线与电极的位置关系没有限定。在这样的各种实施方式中，在第二实施方式的多点放电的等离子体装置中，若将多个电极762分别定位在，当向上述天线770供给电磁波时产生在天线770上的电磁波的电场强度大的多个部位附近，则由于从天线770的上述各部位放射的电磁波的电场强度比周围的电磁波的电场强度大，因此能够通过来自附近的上述各部位的电磁波脉冲对由各电极762上的放电所形成的等离子体集中供给能量，从而能够高效且大量地生成OH基及臭氧，在以各电极762为中心的燃烧室400的多个区域进一步促进燃烧。
图13表示第四变形例的垫圈700。在第二实施方式中的垫圈700中，放电线路760和电磁波传送路径780都由铜线形成。而在第四变形例的垫圈700中，在上述中间层730中设置屏蔽电缆S，通过该屏蔽电缆S的内部电线的芯线构成电磁波传送路径。这里，屏蔽电缆S具有内部电线、外部导体和外部覆盖体，内部电线具有由铜线等导电体构成的芯线和覆盖该芯线的由绝缘体构成的内部覆盖体，外部导体由覆盖该内部电线的导电体构成，外部覆盖体由覆盖该外部导体的绝缘体构成。这样，能够使用屏蔽电缆S比较简单地制造垫圈700。其他的作用以及效果与第一实施方式的垫圈700的情况相同。同样地，可以在上述中间层上设置屏蔽电缆，并通过该屏蔽电缆的内部电线的芯线构成放电线路。
图14表示第五变形例的垫圈700。在第二实施方式中的垫圈700中，在垫圈700的厚度方向的中间层730上设置放电线路760，并在该放电线路760的第一连接部761上连接放电用电压发生装置950的阳极，将作为接地部件的汽缸体100、汽缸盖300或表面层740接地，向第一连接部761与上述接地部件之间施加电压，在第一连接部761与接地部件之间进行放电。而在第五变形例的垫圈700中，在垫圈700的厚度方向的中间层730上设置一对放电线路760。作为各放电线路760的外侧端部的外端从垫圈700的外周缘720露出，分别形成第一连接部761。另外，作为各放电线路760的内侧端部的内端从垫圈700的外周缘向开口710的中心露出，分别成为电极762。这些放电线路760的电极相接近地配置。这样，若向放电线路760的第一连接部彼此之间施加电压，则在电极间进行放电。在将这些放电线路760的电极762相接近地进行了配置时，能够以较低的施加电压进行放电。这样，能够促进OH基以及臭氧的产生，该产生的OH基以及臭氧的持续时间变长，耗电量降低，而且，由于能够抑制进行放电的区域的温度上升，所以，内燃机中的氮氧化物的发生量降低。其他的作用以及效果与第一实施方式的垫圈700的情况相同。
在本发明的垫圈中，电极或与其成对的接地部件可由电介质覆盖。该情况下，由于在电极间或者电极与设置部件之间施加的电压，而进行电介质阻挡放电。在电介质阻挡放电中，由于在覆盖电极或接地部件的电介质表面蓄积电荷而限制放电，因此放电在极短时间且小规模地进行。由于放电在短期间内结束，因此不会引起周边部的热化。即，降低因电极间的放电而导致的气体的温度上升。气体的温度上升的降低有助于降低内燃机内的NOX的产生量。
设置电磁波传送路径的部件根据设置天线的部件而改变，为汽缸体或汽缸盖。
本发明包括将以上实施方式的特征进行组合而得到的实施方式。另外，以上的实施方式仅表示了本发明的多点放电的等离子体装置的几个例子。因此，并不根据这些实施方式的记载限定解释本发明的多点放电的等离子体装置。

Claims (4)

1.一种多点放电的等离子体装置，该多点放电的等离子体装置设置在内燃机上，在所述内燃机中，将活塞以往复运动自如的方式嵌在贯通汽缸体而设置的汽缸中，在所述汽缸体的曲轴箱相反侧经由垫圈组装汽缸盖，通过进气阀对在所述汽缸体上开口的进气口进行开闭，通过排气阀对在所述汽缸体上开口的排气口进行开闭，通过这些部件构成燃烧室，其特征在于，该多点放电的等离子体装置具有：
放电装置，其具有向所述燃烧室露出的电极，多个放电装置设在构成所述燃烧室的部件中的至少一个上；
天线，其以能够向燃烧室放射电磁波的方式设在构成所述燃烧室的部件中的至少一个上；
电磁波传送路径，其设在构成所述燃烧室的部件中的至少一个上，一端连接在所述天线上，另一端被绝缘体或电介质覆盖并延伸至汽缸体或汽缸盖上的远离燃烧室的部位；
电磁波发生装置，其对该电磁波传送路径供给电磁波，
该多点放电的等离子体装置构成为，在所述进气阀关闭进气口且排气阀关闭排气口的压缩行程中由所述多个放电装置的电极放电，并从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。
2.如权利要求1所述的多点放电的等离子体装置，其特征在于，使所述放电装置的多个电极以规定的时序依次放电。
3.如权利要求1所述的多点放电的等离子体装置，其特征在于，使所述放电装置的多个电极同时放电。
4.如权利要求1～3的任一项所述的多点放电的等离子体装置，其特征在于，多个电极分别被定位在，当向所述天线供给电磁波时产生在天线上的电磁波的电场强度大的多个部位附近。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102162644A (zh) * 2010-02-24 2011-08-24 中国科学院工程热物理研究所 介质阻挡放电等离子体旋流装置
CN102927570A (zh) * 2011-08-12 2013-02-13 中国科学院工程热物理研究所 介质阻挡放电等离子体轴向旋流装置
CN105102799A (zh) * 2013-04-08 2015-11-25 S·V·蒙罗斯 等离子顶盖垫片及系统
CN105937473A (zh) * 2015-03-03 2016-09-14 Mwi微波燃器股份公司 将微波能引入内燃机燃烧室的方法和内燃机
CN105937472A (zh) * 2015-03-03 2016-09-14 Mwi微波燃器股份公司 将微波能引入内燃机燃烧室的方法和装置
CN106939846A (zh) * 2017-05-12 2017-07-11 沈阳航空航天大学 一种用于等离子体强化燃烧的缸套组件
CN107218125A (zh) * 2017-05-16 2017-09-29 大连民族大学 一种用于等离子体强化燃烧的二冲程内燃机电极组件
CN108291494A (zh) * 2015-12-03 2018-07-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制内燃发动机的运行的方法和设备
CN109216151A (zh) * 2018-08-16 2019-01-15 兰州大学 一种内置天线式高频离子源装置

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009008521A1 (ja) * 2007-07-12 2009-01-15 Imagineering, Inc. 圧縮着火内燃機関、グロープラグ及びインジェクタ
JP5256415B2 (ja) * 2008-03-14 2013-08-07 イマジニアリング株式会社 燃焼室の排気ガス後処理装置
JP5106444B2 (ja) * 2009-02-24 2012-12-26 ダイハツ工業株式会社 火花点火式内燃機関
JP5679162B2 (ja) 2010-08-04 2015-03-04 ダイハツ工業株式会社 バリア放電装置
WO2012099027A1 (ja) * 2011-01-18 2012-07-26 イマジニアリング株式会社 プラズマ生成装置、及び内燃機関
JP5953534B2 (ja) * 2011-01-31 2016-07-20 イマジニアリング株式会社 内燃機関
EP2672102A4 (en) * 2011-01-31 2017-04-12 Imagineering, Inc. Plasma device
EP2672103A4 (en) * 2011-01-31 2019-04-24 Imagineering, Inc. PLASMA GENERATION DEVICE
WO2012111701A2 (ja) * 2011-02-15 2012-08-23 イマジニアリング株式会社 内燃機関
EP2677163A4 (en) * 2011-02-15 2018-08-08 Imagineering, Inc. Internal combustion engine
US9677534B2 (en) * 2011-03-14 2017-06-13 Imagineering, Inc. Internal combustion engine
JP6014864B2 (ja) * 2011-07-04 2016-10-26 ダイハツ工業株式会社 火花点火式内燃機関
JP6191030B2 (ja) * 2011-07-16 2017-09-06 イマジニアリング株式会社 プラズマ生成装置、及び内燃機関
JP6064138B2 (ja) * 2011-07-16 2017-01-25 イマジニアリング株式会社 内燃機関、及びプラズマ生成装置
EP2743495B1 (en) * 2011-07-16 2016-12-28 Imagineering, Inc. Internal combustion engine
JP6023966B2 (ja) 2011-08-10 2016-11-09 イマジニアリング株式会社 内燃機関
US20130104861A1 (en) * 2011-10-27 2013-05-02 Southwest Research Institute Enhanced Combustion for Compression Ignition Engine Using Electromagnetic Energy Coupling
EP2889469A4 (en) * 2012-06-22 2016-06-01 Imagineering Inc ANTENNA STRUCTURE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP6298961B2 (ja) * 2012-10-29 2018-03-28 イマジニアリング株式会社 電磁波放射装置
US20160032873A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Richard Eckhardt Reducing fuel consumption of spark ignition engines
US9611826B2 (en) 2013-04-08 2017-04-04 Svmtech, Llc Plasma header gasket and system
US8960164B1 (en) * 2013-08-01 2015-02-24 Curtis E. Maxwell Volumetric expansion assembly
US20170306918A1 (en) * 2014-08-21 2017-10-26 Imagineering, Inc. Compression-ignition type internal combustion engine, and internal combustion engine
EP3064765A1 (de) * 2015-03-03 2016-09-07 MWI Micro Wave Ignition AG Verbrennungsmotor
ES2861475T3 (es) * 2015-06-23 2021-10-06 Mwi Micro Wave Ignition Ag Motor de combustión interna de pistón rotativo
DE102015218314A1 (de) 2015-09-24 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Zündvorrichtung für einen fremdzündenden Kolbenverbrennungsmotor
WO2017082300A1 (ja) * 2015-11-09 2017-05-18 国立研究開発法人産業技術総合研究所 火花放電着火促進方法、火花放電着火促進装置、および火花放電着火促進装置付きエンジン
JP6572868B2 (ja) * 2016-11-04 2019-09-11 株式会社豊田中央研究所 内燃機関の点火装置
CN111255600B (zh) * 2020-01-21 2021-07-30 天津大学 针对内燃机燃烧优化以及降低氮氧化物排放的控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57148022A (en) * 1981-03-10 1982-09-13 Toyota Motor Corp Multiple-point-ignition internal combustion engine
JPH0712037A (ja) * 1991-10-09 1995-01-17 Ito Yukio 内燃機関における燃料の燃焼方法及び装置
JP2006132518A (ja) * 2004-10-07 2006-05-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 内燃機関及びその点火装置
CN200943522Y (zh) * 2006-05-30 2007-09-05 重庆帝维机电设备有限公司 带电子点火装置的柴油机

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3934566A (en) 1974-08-12 1976-01-27 Ward Michael A V Combustion in an internal combustion engine
US4138980A (en) 1974-08-12 1979-02-13 Ward Michael A V System for improving combustion in an internal combustion engine
JPS57119164A (en) 1981-01-14 1982-07-24 Hitachi Ltd Combined ignition engine by laser and microwave plasma
EP0226487B1 (fr) 1985-11-08 1990-01-10 Institut Français du Pétrole Procédé de conversion thermique du méthane en hydrocarbures de poids moléculaires plus élevés
US4726336A (en) * 1985-12-26 1988-02-23 Eaton Corporation UV irradiation apparatus and method for fuel pretreatment enabling hypergolic combustion
US5270515A (en) 1990-04-02 1993-12-14 Long Raymond E Microwave plasma detoxification reactor and process for hazardous wastes
US5027764A (en) * 1990-04-26 1991-07-02 Michael Reimann Method of and apparatus for igniting a gas/fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine
US6545420B1 (en) 1990-07-31 2003-04-08 Applied Materials, Inc. Plasma reactor using inductive RF coupling, and processes
US5288969A (en) 1991-08-16 1994-02-22 Regents Of The University Of California Electrodeless plasma torch apparatus and methods for the dissociation of hazardous waste
DE69306007T2 (de) 1992-01-30 1997-05-22 Hitachi Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Plasmaerzeugung und Verfahren zur Halbleiter-Bearbeitung
GB9224745D0 (en) 1992-11-26 1993-01-13 Atomic Energy Authority Uk Microwave plasma generator
US5568801A (en) * 1994-05-20 1996-10-29 Ortech Corporation Plasma arc ignition system
US5490973A (en) 1994-05-23 1996-02-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulsed corona reactor system for abatement of pollution by hazardous agents
US5750823A (en) 1995-07-10 1998-05-12 R.F. Environmental Systems, Inc. Process and device for destruction of halohydrocarbons
US5845480A (en) 1996-03-13 1998-12-08 Unison Industries Limited Partnership Ignition methods and apparatus using microwave and laser energy
US6888040B1 (en) 1996-06-28 2005-05-03 Lam Research Corporation Method and apparatus for abatement of reaction products from a vacuum processing chamber
GB9620318D0 (en) * 1996-09-30 1996-11-13 Bebich Matthew New ignition system and related engine components
US6029602A (en) 1997-04-22 2000-02-29 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for efficient and compact remote microwave plasma generation
WO1999011572A1 (en) 1997-09-01 1999-03-11 Laxarco Holding Limited Electrically assisted partial oxidation of light hydrocarbons by oxygen
US6329628B1 (en) 1998-12-10 2001-12-11 Polytechnic University Methods and apparatus for generating a plasma torch
KR20000039290A (ko) 1998-12-12 2000-07-05 정몽규 내연기관의 전계에 의한 연소촉진 장치
JP3364178B2 (ja) 1999-03-16 2003-01-08 三菱重工業株式会社 有害物質の分解装置及び分解方法
JP3411885B2 (ja) 2000-04-20 2003-06-03 三菱重工業株式会社 プラズマ分解処理装置及び排ガス処理システム
JP2002195151A (ja) 2000-12-26 2002-07-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd プラズマガス推進装置
JP2002295259A (ja) 2001-03-28 2002-10-09 Osaka Gas Co Ltd 火花点火内燃機関
JP2002295264A (ja) 2001-03-28 2002-10-09 Osaka Gas Co Ltd ガス内燃機関
US7112306B2 (en) 2002-05-06 2006-09-26 Carrier Corporation Electrodeless ultraviolet discharge fluid remediation
JP2004216231A (ja) 2003-01-10 2004-08-05 Toshiba Corp 高周波プラズマによる化合物分解方法および化合物分解装置
US6806439B2 (en) 2003-01-13 2004-10-19 Han Sup Uhm Elimination of airborne chemical and biological warfare agents
JP3829199B2 (ja) 2003-12-09 2006-10-04 国立大学法人東北大学 着火方法、及び着火装置
JP2005246353A (ja) 2004-03-08 2005-09-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd 気体改質装置
JP2005319357A (ja) 2004-05-06 2005-11-17 Canon Inc プラズマリアクターおよびプラズマガス処理装置
JP2006187766A (ja) 2004-12-07 2006-07-20 Canon Inc ガス処理装置およびガス処理用カートリッジ
JP4876217B2 (ja) * 2005-09-20 2012-02-15 イマジニアリング株式会社 点火装置、内燃機関
GB0521830D0 (en) 2005-10-26 2005-12-07 Boc Group Plc Plasma reactor
JP3984636B1 (ja) * 2006-03-07 2007-10-03 ミヤマ株式会社 多点点火エンジン
JP4785669B2 (ja) 2006-08-04 2011-10-05 シャープ株式会社 汚染ガス浄化装置および汚染ガス浄化方法
KR101335974B1 (ko) 2006-09-20 2013-12-04 이마지니어링 가부시키가이샤 점화장치, 내연기관, 점화 플러그, 플라즈마장치, 배기가스 분해장치, 오존 발생·멸균·소독장치 및 소취장치
JP5061335B2 (ja) * 2008-03-14 2012-10-31 イマジニアリング株式会社 シリンダヘッドを用いたプラズマ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57148022A (en) * 1981-03-10 1982-09-13 Toyota Motor Corp Multiple-point-ignition internal combustion engine
JPH0712037A (ja) * 1991-10-09 1995-01-17 Ito Yukio 内燃機関における燃料の燃焼方法及び装置
JP2006132518A (ja) * 2004-10-07 2006-05-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 内燃機関及びその点火装置
CN200943522Y (zh) * 2006-05-30 2007-09-05 重庆帝维机电设备有限公司 带电子点火装置的柴油机

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102162644A (zh) * 2010-02-24 2011-08-24 中国科学院工程热物理研究所 介质阻挡放电等离子体旋流装置
CN102162644B (zh) * 2010-02-24 2012-09-05 中国科学院工程热物理研究所 介质阻挡放电等离子体旋流装置
CN102927570A (zh) * 2011-08-12 2013-02-13 中国科学院工程热物理研究所 介质阻挡放电等离子体轴向旋流装置
CN105102799A (zh) * 2013-04-08 2015-11-25 S·V·蒙罗斯 等离子顶盖垫片及系统
CN105937473A (zh) * 2015-03-03 2016-09-14 Mwi微波燃器股份公司 将微波能引入内燃机燃烧室的方法和内燃机
CN105937472A (zh) * 2015-03-03 2016-09-14 Mwi微波燃器股份公司 将微波能引入内燃机燃烧室的方法和装置
CN105937472B (zh) * 2015-03-03 2018-09-28 Mwi微波燃器股份公司 将微波能引入内燃机燃烧室的方法和装置
CN108291494A (zh) * 2015-12-03 2018-07-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制内燃发动机的运行的方法和设备
CN106939846A (zh) * 2017-05-12 2017-07-11 沈阳航空航天大学 一种用于等离子体强化燃烧的缸套组件
CN108104945A (zh) * 2017-05-16 2018-06-01 大连民族大学 一种二冲程内燃机电极组件
CN107218125A (zh) * 2017-05-16 2017-09-29 大连民族大学 一种用于等离子体强化燃烧的二冲程内燃机电极组件
CN107218125B (zh) * 2017-05-16 2019-09-24 大连民族大学 一种用于等离子体强化燃烧的二冲程内燃机电极组件
CN109216151A (zh) * 2018-08-16 2019-01-15 兰州大学 一种内置天线式高频离子源装置

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