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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsunterstützungsvorrichtung, die in einem Verbrennungsmotor angeordnet ist, in dem wenigstens ein Teil eines Kraftstoffs in einen Ansaugkrümmer eingespritzt wird, und die Verbrennung von Kraftstoff unterstützt.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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In herkömmlichen Verbrennungsmotoren, die Benzin als Kraftstoff verwenden, wird Luft in eine Brennkammer eingeleitet, in einer Menge, die für die Kraftstoffmenge, die in die Brennkammer eingeleitet wird, angebracht ist. Funkenentladungsenergie wird dann an das Kraftstoff-Luft-Gemisch, das in der Brennkammer gebildet wurde, angewendet, eine Verbrennung wird ausgelöst und die Energie, die als Resultat entsteht, wird als Leistung entnommen.
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Außerdem ist ein Vorgehen bekannt, bei dem Temperatur und Druck so gesteuert werden, dass sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch, das in der Brennkammer gemischt wurde, selbst entzündet, ohne das eine Funkenentladungsenergie, angewendet werden muss, wodurch die Verbrennung eingeleitet wird, und die erzeugte Energie als Leistung entnommen wird.
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Mit jedem der vorher beschriebenen Verbrennungsmodi, kann der Verbrennungszustand instabil werden, aufgrund von Einflüssen der Temperatur, der Konzentration, der Strömungsstärke etc. des Kraftstoff-Luft-Gemisch, das in der Brennkammer gebildet wird.
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Wenn der Verbrennungszustand instabil wird, wird die Reisegeschwindigkeit eines Fahrzeugs, das den Verbrennungsmotor für Leistung verwendet, instabil und außerdem wird die Kraftstoffeffizienz verringert, weshalb es wünschenswert ist, den Verbrennungszustand so stabil wie möglich zu machen.
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Bei einem Verfahren um den Verbrennungszustand in einem herkömmlichen Verfahren stabiler zu machen, um die Verbrennungseigenschaften eines Verbrennungsmotors zu verbessern, wird eine Hochspannung zwischen zwei Entladungselektroden angelegt, die in einen Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors ragen, wodurch eine Entladung zwischen den Elektroden erzeugt wird. Hochtemperatur-Plasma wird erzeugt durch diese Entladung, sodass Ozon aus dem Sauerstoff der Luft erzeugt wird und dieses Ozon wird dem Kraftstoff-Luft-Gemisch hinzugefügt (siehe
japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H2-191858 , zum Beispiel).
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Außerdem kommt in einer herkömmlichen Motorzündsteuervorrichtung ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs mit einer Entladungselektrode in Kontakt, wodurch eine aktive chemische Spezies erzeugt wird, die eine hohe Reaktionsfähigkeit aufweist. Durch Hinzufügen der erzeugten aktiven chemischen Spezies zum Kraftstoff-Luft-Gemisch wird die Entzündbarkeit des Kraftstoff-Luft-Gemischs verbessert (siehe
japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2013-148098 , zum Beispiel).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit dem herkömmlichen Vorgehen offenbart in der
japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H2-191858 , wenn sich das erzeugte Ozon nicht von dem Hochtemperatur-Plasma aufgrund des Luftstroms oder Ähnlichem wegbewegt, kann der Ozonzustand wegen der Wärme des Plasmas nicht aufrechterhalten werden und das Ozon wird wieder zu Sauerstoff.
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Ozon, das während des Einlasstakts erzeugt wird, bewegt sich rasch, wegen des Einlassluftstroms, vom Hochtemperatur-Plasma weg, jedoch, bei Verbrennungsmotoren eines Typs bei dem der Kraftstoff in den Ansaugkrümmer eingespritzt wird, werden der Kraftstoff und die Luft in einem Teil des Ansaugkrümmers, während des Einlasstakts, vermischt, sodass es notwendig ist Elektroden in einem Teil, stromaufwärts des Ansaugkrümmers, zu installieren, der von der Brennkammer entfernt ist, um ein Entzünden des Kraftstoffs im Ansaugkrümmer zu verhindern. In einem solchen Fall tritt eine Taktverzögerung auf, während das erzeugte Ozon die Brennkammer erreicht, wodurch ein Problem besteht, dass die Steuerungsreaktionsfähigkeit nicht gewährleistet werden kann.
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Außerdem wird mit dem herkömmlichen Vorgehen, offenbart in der
japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2013-148098 , eine Niedrigtemperatur-Plasmaentladung erzeugt, sodass die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass sich der Kraftstoff im Ansaugkrümmer entzündet und wegen der Erzeugung der aktiven chemischen Spezies an einer Stelle nahe der Brennkammer, kann eine Steuerungsreaktionsfähigkeit gewährleistet werden. Jedoch, da eine Entladungselektrode, die eine ähnliche Struktur aufweist wie eine herkömmliche Zündkerze, verwendet wird, ist die Menge der aktiven chemischen Spezies, die durch Kontakt mit dem Niedrigtemperatur-Plasma erzeugt wird, nicht unbedingt groß. Darüber hinaus, obwohl das Ozon erzeugt wird, wenn Sauerstoff in der Luft mit dem Niedrigtemperatur-Plasma in Kontakt kommt, ist die Menge ebenfalls gering.
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorher beschriebenen Probleme gemacht, und eine Aufgabe hiervon ist, eine Verbrennungsunterstützungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu erhalten, die, während die Steuerungsreaktionsfähigkeit gewährleistet wird, eine ausreichende Menge Ozon erzeugt und es ermöglicht einen Verbrennungszustand in einem Verbrennungsmotor, in dem Kraftstoff in einen Ansaugkrümmer eingespritzt wird, zu stabilisieren.
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Eine Verbrennungsunterstützungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Verbrennungsunterstützungsvorrichtung in einem Verbrennungsmotor, ausgestattet mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, um wenigstens einem Teil des Kraftstoffs in einen Ansaugkrümmer einzuspritzen, die Verbrennungsunterstützungsvorrichtung enthält ein Elektrodenelement, das im Ansaugkrümmer vorgesehen ist und an dem eine hochfrequente Hochspannung angelegt wird, wobei das Elektrodenelement eine Platte aus dielektrischem Material enthält, die eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, die eine Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Oberfläche ist, die Platte aus dielektrischem Material teilt einen Teil des Ansaugkrümmers in einen ersten Strömungspfad auf einer Seite der ersten Oberfläche und einem zweiten Strömungspfad auf einer Seite der zweiten Oberfläche, ein erster Metallleiter, der eine Metallleiterschicht ist, die auf der ersten Oberfläche vorgesehen ist, und einem zweiten Metallleiter, der ein Metallleiter ist, der auf der zweiten Oberfläche vorgesehen ist.
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Die Verbrennungsunterstützungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ein Elektrodenelement, dass eine Platte aus dielektrischem Material, einen ersten Metallleiter, der auf einer ersten Oberfläche der Platte aus dielektrischem Material vorgesehen ist, und einen zweiten Metallleiter, der auf einer zweiten Oberfläche der Platte aus dielektrischem Material vorgesehen ist, enthält und teilt einen Teil des Ansaugkrümmers in einen ersten Strömungspfad, auf einer Seite der ersten Oberfläche, und in einen zweiten Strömungspfad, auf einer Seite der zweiten Oberfläche, durch Verwendung der Platte aus dielektrischem Material, sodass die Verbrennungsunterstützungsvorrichtung, während Steuerungsreaktionsfähigkeit gewährleistet wird, eine ausreichende Menge Ozon erzeugt und ermöglicht einen Verbrennungszustand in einem Verbrennungsmotor, in dem Kraftstoff in den Ansaugkrümmer eingespritzt wird, zu stabilisieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches die Hauptbauteile eines Verbrennungsmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine Frontansicht, die ein Elektrodenelement in 1 zeigt;
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3 ist eine Rückansicht, die das Elektrodenelement in 1 zeigt;
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4 ist eine Querschnittansicht, die eine Beispielanordnung des Elektrodenelements hinsichtlich eines Ansaugkrümmers in 1 zeigt; und
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5 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches die Hauptbauteile eines Verbrennungsmotors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert mit Bezug auf die Zeichnungen.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches die Hauptbauteile eines Verbrennungsmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Es ist zu beachten, dass in Verbrennungsmotoren, die zum Fahren von Fahrzeugen und Ähnlichem verwendet werden, Ansaugkrümmer jeweils für eine Vielzahl von Brennkammern vorgesehen sind. Hier ist jedoch nur die Konfiguration eines Ansaugkrümmers dargestellt, um die Erläuterung der Operationen zu vereinfachen.
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In der Zeichnung ist ein Verbrennungsmotor-Hauptkörper 1 mit einen Verbrennungsraum 1a vorgesehen und ein Ansaugkrümmer 1b und ein Abgaskrümmer 1c sind mit dem Verbrennungsraum 1a verbunden. Außerdem ist eine Zündkerze 2 im Verbrennungsmotor-Hauptkörper 1 so vorgesehen, dass diese dem Verbrennungsraum 1a zugewandt ist.
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Ein Kolben 3 ist im Verbrennungsraum 1a vorgesehen. Der Kolben 3 ist über eine Pleuelstange 4 mit einer Kurbel 5 gekoppelt.
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Der Verbrennungsmotor-Hauptkörper 1 ist mit einem Einlassventil 6 versehen, das zwischen dem Ansaugkrümmer 1b und Verbrennungsraum 1a öffnet und schließt, und einem Auslassventil 7, dass zwischen dem Abgaskrümmer 1c und dem Verbrennungsraum 1a öffnet und schließt. Das Einlassventil 6 öffnet und schließt aufgrund der Rotation einer Einlassnocke 8. Das Auslassventil 7 öffnet und schließt aufgrund der Rotation einer Auslassnocke 9.
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Eine Nockenwinkelsignalplatte 10 rotiert synchronisiert mit der Einlassnocke 8. Der Rotationswinkel der Einlassnocke 8 wird von einem Nockenwinkelsensor 11 erfasst, der der Nockenwinkelsignalplatte 10 zugewandt ist. Beispielsweise wird ein Lückensensor als Nockenwinkelsensor 11 verwendet.
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Der Verbrennungsmotor-Hauptkörper 1 ist mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 versehen, um wenigstens einen Teil des Kraftstoffs in den Ansaugkrümmer 1b einzuspritzen. Ein Elektrodenelement 13 ist im Ansaugkrümmer 1b vorgesehen, an einer Stelle, die der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 zugewandt ist. Das Elektrodenelement 13 ist mit einer Stromversorgungsvorrichtung 15 über ein Stromversorgungsleitungs-Drahtpaar 14a und 14b verbunden. Eine Drosselklappe 16 ist stromaufwärts vom Elektrodenelement 13 im Ansaugkrümmer 1b angeordnet.
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Ein Signal des Nockenwinkelsensors 11 wird in eine Motorsteuerung 17 eingegeben. Die Motorsteuerung 17 steuert die Zündkerze 2, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 und die Stromversorgungsvorrichtung 15.
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Die Verbrennungsunterstützungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß des ersten Ausführungsbeispiels umfasst das Elektrodenelement 13, die Stromversorgungsleitungsdrähte 14a und 14b, die Stromversorgungsvorrichtung 15 und die Motorsteuerung 17.
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Als Nächstes werden die grundlegenden Operationen von Verbrennungsmotoren, in einer Form, bei der Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 1b jedes Zylinders eingespritzt wird, erklärt. Der Kolben 3, der jeweils in jedem Zylinder des Verbrennungsmotor-Hauptkörpers 1 vorgesehen ist, bewegt sich hin und her, aufgrund der Bewegung der Kurbel 5 und der Pleuelstange 4, um das Volumen des Verbrennungsraums 1a zu vergrößern oder zu verkleinern.
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In Viertakt-Verbrennungsmotoren sind die Einlassnocke 8 und die Auslassnocke 9 so eingestellt, dass sie einmal rotieren hinsichtlich zwei Rotationen der Kurbel 5. Infolgedessen öffnet sich bei einer von zwei Hin-undher-Bewegungen des Kolbens 3 das Auslassventil 7 hauptsächlich während eines Taktes, in dem das Volumen des Verbrennungsraums 1a verringert wird, und das Einlassventil 6 öffnet sich hauptsächlich während eines fortlaufenden Taktes, in dem das Volumen von des Verbrennungsraums 1a vergrößert wird.
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In vielen Fällen wird bei Verbrennungsmotoren, die Benzin als Kraftstoff verwenden, Kraftstoff 20 in den Ansaugkrümmer 1b von der in jedem Zylinder vorgesehenen Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 eingespritzt, bevor das Einlassventil 6 beginnt sich zu öffnen. Die Motorsteuerung 17 identifiziert Kraftstoffeinspritzzeitpunkte basierend auf, beispielsweise, dem Nockendrehwinkel, der durch den Nockenwinkelsensor 11 erfasst wird, oder Informationen, die sich auf den Kurbeldrehwinkel beziehen, und überträgt ein Einspritzsteuersignal an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12.
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Wenn das Einlassventil 6 geschlossen ist, verbleibt der eingespritzte Kraftstoff in dem Ansaugkrümmer 1b. Danach, wenn das Einlassventil 6 beginnt sich zu öffnen, wird Luft, deren Durchflussrate durch die Drosselklappe 16 angepasst worden ist, durch den Ansaugkrümmer 1b in den Verbrennungsraum 1a gesaugt, sodass der im Ansaugkrümmer 1b verbliebene Kraftstoff auch in den Verbrennungsraum 1a gesaugt wird.
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Die Luft und der Kraftstoff, die in den Verbrennungsraum 1a gesaugt werden, werden miteinander vermischt und durch den Kolben 3 komprimiert, während sie ein homogenes brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bilden. In der späteren Hälfte der Kompression erzeugt die Zündkerze 2 eine Funkenentladung, basierend auf einem Steuersignal der Motorsteuerung 17, um das komprimierte brennbare Kraftstoff-Luft-Gemisch zwangsweise zu entzünden.
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Wenn das brennbare Kraftstoff-Luft-Gemisch zu verbrennen beginnt, steigt der Druck im Verbrennungsraum 1a an und die Druckenergie drückt den Kolben 3 zurück, wodurch über die Pleuelstange 4 und die Kurbel 5 Rotationsenergie aus dem Motor herausgeleitet wird.
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Das verbrannte brennbare Kraftstoff-Luft-Gemisch wird, während des Zeitraums in dem das Auslassventil 7 offen ist, aus dem Verbrennungsmotor durch den Abgaskrümmer 1c ausgestoßen.
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2 ist eine Frontansicht, die das Elektrodenelement 13 in 1 zeigt und 3 ist eine Rückansicht, die das Elektrodenelement 13 in 1 zeigt. Das Elektrodenelement (13) umfasst eine Platte aus dielektrischem Material 21, einen ersten Metallleiter 22 und einen zweiten Metallleiter 23.
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Die Platte aus dielektrischem Material 21 ist aus einem dielektrischen Material, z. B. einer Keramik, gebildet. Ferner ist die ebene Form der Platte aus dielektrischem Material 21 eine rechteckige Form mit einer langen Seite und einer kurzen Seite. Darüber hinaus umfasst die Platte aus dielektrischem Material 21 eine erste Oberfläche 21a, die eine Vorderfläche ist, und eine zweite Oberfläche 21b, die eine Oberfläche auf einer gegenüberliegenden Seite der ersten Oberfläche 21a ist, die eine Rückfläche ist.
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Der erste Metallleiter 22 ist ein Metallfilm, die an der ersten Oberfläche 21a anhaftet ohne irgendwelche Zwischenräume dazwischen. Der erste Metallleiter 22 weist einen rechteckigen Basisendabschnitt 22a auf, der in der Nähe eines Endabschnitts der Platte aus dielektrischem Material 21 in der Längsrichtung vorgesehen ist, und eine Vielzahl von linearen Abschnitten 22b, die von dem Basisendabschnitt 22a zu dem anderen Endabschnitt der Platte aus dielektrischem Material 21 in Längsrichtung vorstehen.
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Die linearen Abschnitte 22b sind parallel zueinander vorgesehen und sind in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Platte aus dielektrischem Material 21 durch Abstände voneinander getrennt. Mit anderen Worten ist die ebene Form des ersten Metallleiters 22 eine Kammform.
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Der zweite Metallleiter 23 ist ein Metallfilm, die an der zweiten Oberfläche 21b ohne irgendwelche Zwischenräume anhaftet und nicht mit dem ersten Metallleiter 22 in Kontakt ist. Ferner ist die ebene Form des zweiten Metallleiters 23 eine rechteckige Form, die kleiner als die Platte aus dielektrischem Material 21 ist.
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Wie vorher beschrieben, ist die ebene Form des ersten Metallleiters 22 eine Kammform und der zweite Metallleiter 23 hat eine rechteckige Form, so dass eine Kante des ersten Metallleiters 22 länger als eine Kante des zweiten Metallleiters 23 ist.
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Kupfer, Aluminium oder Gold wird beispielsweise als Material für die ersten und zweiten Metallleiter 22 und 23 verwendet. Zusätzlich, der erste und der zweite Metallleiter 22 und 23 werden auf der Platte aus dielektrischem Material 21, Beispielsweise durch Aufdampfung gebildet.
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Erste und zweite Verbindungslöcher 21c und 21d sind an beiden Endabschnitten der Platte aus dielektrischem Material 21 in Längsrichtung angeordnet. Ein ringförmiger erster Verbindungsabschnitt 24, an den einer der Stromversorgungsleitungsdrähte 14a angeschlossen ist, ist in der Peripherie des ersten Verbindungslochs 21c auf der ersten Oberfläche 21a vorgesehen. Der erste Verbindungsabschnitt 24 ist elektrisch mit dem ersten Metallleiter 22 verbunden.
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Ein ringförmiger zweiter Verbindungsabschnitt 25, an den der andere Stromversorgungsleitungsdraht 14b angeschlossen ist, ist in der Peripherie des zweiten Verbindungslochs 21d auf der zweiten Oberfläche 21b vorgesehen. Der zweite Verbindungsabschnitt 25 ist elektrisch mit dem zweiten Metallleiter 23 verbunden.
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Wenn Hochfrequenz- und Hochspannungsenergie von der Stromversorgungsvorrichtung 15 ausgegeben wird, werden Niedrigtemperatur-Plasmaentladungen an den jeweiligen Kantenabschnitten des ersten Metallleiters 22 und des zweiten Metallleiters 23 erzeugt.
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Das Elektrodenelement 13 ist an einer Position angeordnet, die durch mindestens einen Teil der nicht verdampften Kraftstoffteilchen des eingespritzten Kraftstoffs 20, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 eingespritzt wird, erreicht wird. Die nicht verdampften Kraftstoffteilchen, die das Elektrodenelement 13 erreicht haben, haften vorübergehend an der Oberfläche des Elektrodenelements 13 an.
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4 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Anordnung des Elektrodenelements 13 hinsichtlich Ansaugkrümmer 1b in 1 zeigt. Ein Teil des Ansaugkrümmers 1b, in dem das Elektrodenelement 13 angeordnet ist, wird durch die Platte aus dielektrischem Material 21 in einen ersten Strömungspfad 1d auf einer Seite der ersten Oberfläche 21a und einen zweiten Strömungspfad 1e auf einer Seite der zweiten Oberfläche 21b geteilt. Ferner ist das Elektrodenelement 13 so angeordnet, dass die zweite Oberfläche 21b, auf der der zweite Metallleiter 23 mit einem kurzen Kantenabstand bereitgestellt wird, der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 zugewandt ist.
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Durch die Anordnung des Elektrodenelements 13 auf diese Weise durchläuft der in der Luft enthaltene Sauerstoff den ersten Strömungspfad 1d während des Einlasstakts und bleibt zu anderen Zeitpunkten als der Einlasstakt in dem ersten Strömungspfad 1d und durch Kontakt mit einer Niedrigtemperatur-Plasmaentladung, auf einer Seite des ersten Metallleiters 22, die aktiver als die Seite des zweiten Metallleiters 23 ist, wird eine größere Menge Ozon erzeugt.
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In der Zwischenzeit werden in dem zweiten Strömungspfad 1e Wärme, die durch eine Niedrigtemperatur-Plasmaentladung erzeugt wird, und die hohe Wärmeleitfähigkeit des zweiten Metallleiters 23 verwendet, um die Verdampfung von nicht verdampftem Kraftstoff zu fördern, der an der Oberfläche des zweiten Metallleiters 23 haftet, eine Konzentrationshomogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemischs, das aus dem Kraftstoff und der Luft gebildet wird, die in den Verbrennungsraum 1a eingeleitet werden, schreitet fort und eine Verbesserung der Verbrennungseffizienz wird realisiert.
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Wenn hier von der Stromversorgungsvorrichtung 15 eine hochfrequente Wechselspannung an das Elektrodenelement 13 angelegt wird, treten an den beiden Kanten des ersten Metallleiters 22 und des zweiten Metallleiters 23 abwechselnd Niedrigtemperatur-Plasmaentladungen auf. Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit, dass der Kraftstoff durch eine Entladung gezündet werden kann, die an einem Konturabschnitt des zweiten Metallleiters 23 erzeugt wird, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 zugewandt ist.
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Um eine solche Zündung des Kraftstoffs zu verhindern, stoppt die Stromversorgungsvorrichtung 15 das Anlegen der Hochfrequenz-Wechselspannung an das Elektrodenelement 13, bevor der Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 während eines Taktes eingespritzt wird, das Elektrodenelement 13 erreicht.
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Als ein weiteres Verfahren zur Verhinderung der Kraftstoffzündung besteht ein Verfahren, bei dem ein Potenzial des zweiten Metallleiters 23 konstant auf dem Nullpotenzial der Stromversorgungsvorrichtung 15 fixiert ist und die Stromversorgungsvorrichtung 15 legt ein Halbwellenpotenzial nur an den ersten Metallleiter 22 an. Bei diesem Verfahren muss die Stromversorgungsvorrichtung 15 nicht aufhören, eine hochfrequente Halbwellenspannung an das Elektrodenelement 13 anzulegen, bevor der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 während eines Taktes eingespritzte Kraftstoff das Elektrodenelement 13 erreicht.
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In einer solchen Verbrennungsunterstützungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor wird das Elektrodenelement 13 verwendet, das die Platte aus dielektrischem Material 21, den ersten Metallleiter 22, der auf der ersten Oberfläche 21a der Platte aus dielektrischem Material 21 vorgesehen ist, und den zweiten Metallleiter 23, der auf der zweiten Oberfläche 21b der Platte aus dielektrischem Material 21 vorgesehen ist, enthält und ein Teil des Ansaugkrümmers 1b wird in einen ersten Strömungspfad 1d und einen zweiten Strömungspfad 1e, durch Verwendung der Platte aus dielektrischem Material 21, so dass die Verbrennungsunterstützungsvorrichtung, während Berücksichtigung des Steuerungsreaktionsfähigkeit sichergestellt wird, eine ausreichende Menge Ozon erzeugt und einen Verbrennungszustand, der stabilisiert werden soll,
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in einem Verbrennungsmotor, in dem der Kraftstoff 20 in den Ansaugkrümmer 1b eingespritzt wird, ermöglicht.
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Zusätzlich ist, da das Elektrodenelement 13 an einer Position angeordnet ist, die direkt von wenigstens einem Teil der nicht verdampften Kraftstoffteilchen des eingespritzten Kraftstoffs 20, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 eingespritzt wird, erreicht wird, kann eine Verdampfung des nicht verdampften Kraftstoffs, der an der Oberfläche des zweiten Metallleiters 23 anhaftet, unter Verwendung von Wärme, die durch eine Niedrigtemperatur-Plasmaentladung erzeugt wird, und der hohen Wärmeleitfähigkeit des zweiten Metallleiters 23 gefördert werden. Dadurch ist es auch möglich, dass der zweite Metallleiter 23 gekühlt wird.
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Da ferner der Abstand der Kante des ersten Metallleiters 22 länger ist als der der Kante des zweiten Metallleiters 23, kann eine größere Menge Ozon durch eine Niedrigtemperatur-Plasmaentladung an der Seite des ersten Metallleiters 22 erzeugt werden.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Als Nächstes, zeigt 5 ein Konfigurationsdiagramm, welches die Hauptbauteile eines Verbrennungsmotors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Hilfselement 31 stromaufwärts des Elektrodenelements 13 und stromabwärts der Drosselklappe 16 im Ansaugkrümmer 1b vorgesehen. In diesem Beispiel ist ein Element mit der gleichen Konfiguration wie das Elektrodenelement 13, das in den 2 und 3 gezeigt wird, als Hilfselement 31 verwendet. Mit anderen Worten umfasst das Hilfselement 31 in gleicher Weise wie das Elektrodenelement 13 die Platte aus dielektrischem Material 21, den ersten Metallleiter 22 und den zweiten Metallleiter 23. Jedoch kann in dem Hilfselement 31 die Form des zweiten Metallleiters 23 gleich der des ersten Metallleiters 22 sein.
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Das Hilfselement 31 ist über ein Paar von Hilfsleitungsdrähten 32a und 32b mit einer Hilfselement-Stromversorgungsvorrichtung 33 verbunden. Das Hilfselement 31 wird mit hochfrequenter Hochspannungsenergie von der Hilfselement-Stromversorgungsvorrichtung 33 versorgt. Dadurch ist es möglich, dass Ozon in einem Teil des Ansaugkrümmers 1b erzeugt wird, der stromaufwärts vom Elektrodenelement 13 angeordnet ist.
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Die Verbrennungsunterstützungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst, zusätzlich zur Verbrennungsunterstützungsvorrichtung des erste Ausführungsbeispiels das Hilfselement 31, die Hilfsleitungsdrähte 32a und 32b und die Hilfselement-Stromversorgungsvorrichtung 33. Andere Konfigurationen und Operationen sind ähnlich oder identisch zu denen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die Ozonerzeugung durch das Hilfselement 31 wird verwendet, um die Insuffizienz der Ozonerzeugung durch das Elektrodenelement 13 zu kompensieren. Mit anderen Worten, da die Steuerungsreaktionsfähigkeit einer Ozonmenge, die dem Verbrennungsraum 1a durch das Elektrodenelement 13 zugeführt wird, das nahe dem Verbrennungsraum 1a angeordnet ist, gut ist, wird eine erforderliche Menge Ozon konstant und quantitativ durch das Hilfselement 31 zugeführt, und die zugeführte Ozonmenge wird in Übereinstimmung mit Änderungen der Verbrennungsbedingungen durch das Elektrodenelement 13 schnell geändert. Dadurch wird die Stabilisierung des Verbrennungszustands weiter verbessert.
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Dabei steigen die Elementtemperaturen sowohl des Elektrodenelements 13 als auch des Hilfselements 31 aufgrund der Niedrigtemperatur-Plasmaentladungen an. In dem Elektrodenelement 13 erfolgt die Kühlung unter Verwendung des umgebenden Luftstroms und der Verdampfungswärme von nicht verdampftem Kraftstoff, der an dessen Oberfläche haftet, jedoch erfolgt in dem Hilfselement 31 eine Kühlung nur durch den umgebenden Luftstrom. Dementsprechend ist es in dem Hilfselement 31 erforderlich, eine Elementwärmeerzeugungsdichte, das ist die Wärmemenge die pro Gebietseinheit erzeugt wird, niedriger zu halten als die des Elektrodenelements 13.
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Als ein Verfahren zur Unterdrückung der Wärmeerzeugungsdichte des Hilfselements 31, existiert ein Verfahren bei dem, wenn ein Wert, der durch Dividieren einer Energiezufuhrmenge (W) durch eine Gesamtdistanz (m) einer Kante eines Metallleiter, die eine Niedrigtemperatur-Plasmaentladung erzeugt, und einer Energiezufuhrzeit (Sek) (W / (m·Sek)) erhalten wird, als ein Bewertungswert gesetzt wird, ein Bewertungswert, der sich auf das Hilfselement 31 bezieht, niedriger gesetzt wird als ein Bewertungswert, der sich auf das Elektrodenelement 13 bezieht.
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Es ist zu beachten, dass bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen die Form des ersten Metallleiters 22 eine Kammform ist, jedoch können auch andere Formen verwendet werden, solange eine Kantenlänge davon lang gemacht werden kann. Beispielsweise kann eine Kammform, bei der lineare Abschnitte parallel zu der kurzen Seite der Platte aus dielektrischem Material sind, eine Spiralform oder eine Serpentinenform verwendet werden. Darüber hinaus müssen die Länge der Kante des ersten Metallleiters und die Länge der Kante des zweiten Metallleiters nicht notwendigerweise voneinander verschieden sein. Ferner muss die Position des Elektrodenelements nicht notwendigerweise eine Position sein, die direkt von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2191858 [0006, 0008]
- JP 2013-148098 [0007, 0010]
