JP2000505175A

JP2000505175A - 点火プラグを備えたコンピュータ制御される内燃機関

Info

Publication number: JP2000505175A
Application number: JP10503302A
Authority: JP
Inventors: ミュンツァー，ヘンリー，ピー．; ランプレシト，エベレット，ピー．; カント，アーハン
Original assignee: ビスネスマウレグ，インコーポレーテッド
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2000-04-25
Also published as: AU3492597A; US5767613A; CA2258521A1; EP0906647A1; US5967122A; CN1236494A; WO1997049152A1

Abstract

(57)【要約】燃料源からの燃料を燃やす内燃機関、及びピストンシリンダーを有するブロック組立体、ピストンシリンダーに連結されている燃焼室及び燃焼室に空気／燃料混命物を送り出すための、燃焼室と通じている空気／燃料混合領域を有するエンジン。燃料送り出し系は、ブロック組立体に連結されており、かつ燃料送り出し系は選択された量の燃料を混合領域に送り出して、その中で空気と混合して、約20：１〜45：１の範囲の空気対燃料比を持つ空気／燃料混合物を用意すべく適合されている。放電プラグは、燃焼室内で放電を発生させて空気／燃料混合物を爆発させるべく位置されている。放電プラグは、約1.8〜3.0ｍｍの放電間隙で互いに軸方向に空間的に離れている中心電極と外側電極を有する。一実施態様の中心電極は、4.0〜7.5ｍｍの範囲の直径を有するInconell 600鋼合金電極である。一実施態様において、電子制御モジュール(ECM)がエンジンに接続されて、運転パラメータを制御し、ECMは、約20：１〜45：１の範囲の空気対燃料比で空気／燃料混合物の形成を制御するようプログラムされているPROMを有する。

Description

【発明の詳細な説明】点火プラグを備えたコンピュータ制御される内燃機関関連した出願の引照これは１９９６年７月１７日に出願された米国出願第08/665,517号の部分継続出願である。これはまた１９９６年７月９日に出願された米国出願第08/677,508 号の部分継続出願でもある。技術分野本発明は内燃機関に関し、かつ改良された動力、燃料能率および十分に減少した放出物を与える、燃料の有効燃焼のための内燃機関に用いられる装置およびこの内燃機関と共に用いられる装置に関する。発明の背景慣用のガソリンで動力を供給される内燃機関では、ガソリンが燃料噴射器またはキャブレータを介して経路を通じて運ばれ、それから空気と混合されて約１０：１〜１４．７：１の気燃比となる。それから、ガソリンと空気混合物は燃焼室に送りだされ、点火プラグにより発生した火花により発火される。慣用のエンジン配置は、相当量のガソリンが燃焼室に送りだされる空気燃料混合物に含まれているようなものであり、ガソリンは点火プラグの火花により発火時に少しも消費されない。結果として、エンジンは燃焼されないガソリン、および一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素または窒素酸化物（ＮＯ_X）のような他の放出物を含む排気物を放出する。 1980年代の末期の後建造された大抵の車両には、電子制御モジュールまたはＥＣＭとしても知られる慣用のオンボードコンピュータが車両に取り付けられてエンジンに連結されている。ＥＣＭは、エンジンへの燃料流れや燃料送出しを含む広範囲のエンジン条件を制御しかつ監視する。ＥＣＭはまた種々の駆動条件において空気燃料混合物の気燃比も制御する。例えば、スロットルが部分的に開かれたときに通常駆動のための気燃比は１４．７：１である。丘の上へ負荷を引っ張り上げるときのような、付加的な動力が必要でありかつスロットルが広く開いているときには、ＥＣＭは気燃比を１２：１に調節し、したがって必要な動力増加を達成するためにいっそう多くの燃料が用いられる。ＥＣＭはエンジン内の多数のセンサを監視し種々の作動パラメータを調節して気燃比を選択された値に維持する。ＥＣＭはまた、エンジンから所望の動力を達成するようにエンジンのピストンがシリンダ内の選択された位置にあるときに空気燃料混合物を爆発させるために火花発生のためのエンジンのタイミングも制御する。ＥＣＭは、エンジンの作動のための指令とキャリブレーションデータを含むＰＲＯＭ（プログラム可能な−Read-Onlyメモリ）のような一つまたは複数のコンピュータチップを有する。しかしながら、車両の製造業者により与えられるコンピュータチップは、合理的な燃料能率と容認できる放出物とともに十分な動力を与える容認できるエンジン性能を達成するために慣用の点火プラグでエンジン作動のための工場設定値を用いてプログラムされている。慣用のＥＣＭは、取り外して、種々の指令とキャリブレーションデータでプログラムされた注文のチップと交換して、出力のようなエンジンの性能の面を変更して改善することができるコンピュータチップまたはＰＲＯＭを有する。他のＥＣＭは、種々の指令とキャリブレーションデータで再プログラムできる再プログラム可能なＰＲＯＭ（例えばフラッシュＥＥＰＲＯＭ）を有する。例えば、注文のコンピュータチップまたは再プログラムは、エンジンの動力を増加させるためのＥＣＭ用の指令とキャリブレーションデータを有し、そのため典型的には燃料能率が減少し、容認できない高いエンジン放出物になることが多い。したがって、これらの注文のコンピュータチップは、費用のかかる合衆国試験過程と他の必要条件を満足しなければ、道路車両（例えば競争用でない車両またはオフロードでない車両）の場合に、典型的には違法である。ＥＣＭにより制御されるエンジンは空気燃料混合物の発火のために慣用の点火プラグを用いている。慣用の点火プラグは、同様に寸法決めされた接地電極から約０．８mmの間隙だけ間隔を置いた１．３mm〜２．０mmの直径の中心電極を有する。点火プラグは車両のコイルに接続され、中心電極の電圧がイオン化点に達すると、電荷が火花の形態で間隙を飛び越える。点火プラグは、火花が間隙を横切ってアークを描くことができる必要な火花電圧を与える慣用の15,000-30,000ボルトコイルにより駆動されるのが典型的である。慣用の点火プラグ設計は、発生した火花が比較的小さい青い火花であるようなものである。この小さい青い火花は、下降行程でエンジンのピストンの一つを駆動するように、通常燃焼室内で空気燃料混合物を爆発させるのに十分な熱を与える。慣用の点火プラグにより、消費者が容認できるレベルと考えるレベルで作動できるとは言え、点火プラグはエンジンの性能を必然的に最適化しない。火花を発生するのにあまり大きくない電圧を必要とする比較的小さい間隙を有し、そのため冷たいまたはより低い動力の火花になる。このより低い動力火花は空気燃料混合物を熱い火花より低い能率で発火させ、したがってエンジンから所望の出力を達成するのにいっそう多い燃料が空気燃料混合物で必要である。したがって、エンジンはより低い燃料能率で作動する。さらに、点火プラグが不十分に発火すると、燃料の不完全燃焼になり、それによっていっそうエンジン放出物が多くなる。燃料能率の容認できない減少と放出物の増加もなく動力の増加を得ようとして、点火プラグと他のエンジン構成要素に対し多数の改変が試みられた。一例として、米国イリノイ州のスプリットファイアが、火花がアークを描くことができる二つの領域を与えるＶ形の接地電極から標準の火花間隙により間隔を置いた標準の中心電極を有する点火プラグを製造している。スプリットファイアの点火プラグの一つの目標は、空気燃料混合物を発火させるためにいっそう多くの火花を発生させるように接地電極の各脚まで火花がアークを描くことができることである。 Nologyエンジニアリングのために、ドイツ連邦共和国のＢＥＲＵが点火コイルから点火プラグを通る電流の非常に能率的な導入のために２mmの直径の銀の中心電極を有するSilverstone^TMの点火プラグを製造している。しかしながら、Silverstone^TMの点火プラグは、他の慣用の点火プラグの細い青い火花よりいっそう強力な、より熱い火花をつくるように、増加した利用できる火花電圧を与えるいっそう高い電圧の改装点火コイルと組み合わされている。Silverstone^TMの点火プラグが強力な、より熱い火花を与えるけれども、この点火プラグは慣用のエンジンによりいっそう大きい出力を得るためにいっそう高い電圧コイルの使用を必要とする。Silverstone^TMの点火プラグの別の欠陥は、銀の中心電極が比較的柔らかであり、より強力な、いっそう熱い火花の発生により、有効寿命が他の慣用の点火プラグよりいっそう短くなることである。慣用の点火プラグの中心電極はまた、火花が間隙を横切って広がる比較的小さい表面積を有する。しかしながら、小さな表面積は点火プラグの寿命中火花発生からのいっそう局部化された熱にさらされる。なぜなら、火花は小さな面積から発生できるだけであるからである。結果として、慣用の点火プラグの中心電極が時間にわたって磨耗し、それにより点火プラグの有効寿命が減らされる。慣用の点火プラグの火花の温度がいっそう低いためおよび中心電極の表面積がいっそう小さいため、着火しない数がいっそう多くなる。点火プラグが着火しないと、適正な火花が与えられないかまたは火花がサイクル期間中空気燃料混合物に着火しない。したがって、着火しない点火プラグはエンジンの燃料能率と出力を減らしかつエンジンの放出物を増加させる。慣用の点火プラグにより、排気温度が比較的高くなり、そのためエンジンはより熱くなり、それによりエンジンのための冷却系統などを必要とする。これらのより高い温度は点火プラグにより引き起こされる。なぜなら、より低い電力火花により大きくない熱を与え、したがって空気燃料混合物の爆発の始まりと同時により少ない空気燃料混合物が着火される。結果として、空気燃料混合物を通る成長から火炎の速度がいっそう遅くなり、したがって燃焼室で混合物を爆発させるためにいっそう多くの時間が必要である。このいっそう長い爆発時間のため、運動エネルギーに変換されな熱エネルギーがいっそう多くなり、したがって燃焼排気物がいっそう熱くなり、そのためエンジン作動温度がいっそう高くなる。これらの高い、エンジン作動温度のため、エンジン構成要素を高い作動温度に耐えることができる材料で作ることが必要になり、それにより典型的にはエンジンのコストと重さを増大させる。発明の概要本発明は、エンジン放出物を増加させずに動力と燃料能率の増加を達成しようとする際に慣用の内燃機関が遭遇する欠陥を克服する、内燃機関におけるエンジン制御系と放電発生装置の組み合わせを提供する。本発明の一つの代表的な例において、電子制御モジュールが内燃機関に連結されかつ燃焼室への燃料流れを制御して、約２０：１〜４５：１の範囲の気燃比を有する空気燃料混合物になるようにプログラムされている。放電発生装置が空気燃料混合物の爆発のための燃焼室に隣接して設けられている。放電発生装置は、約１２．５６mm²またはそれ以上の表面積を有する火花面のある拡大された第一の電極を有する。火花面は約１．８mmまたはそれ以上の放電間隙により接地電極から離れて間隔を置いている。放電発生装置は、より急速な燃料爆発のための、より短い火炎正面成長期間および空気燃料混合物の実質的に完全な燃焼のための間隙を横切る拡大された高い電力の熱い火花を発生させ、それにより動力の減少なしで燃料能率を増加させかつエンジン放出物を減少させる。一実施例では、電子制御モジュールは、気燃比を２０：１〜４５：１の範囲内の選択された値に維持するためにエンジンの燃料送出し系を制御するようにプログラムされた取り外し可能なコンピュータチップを有する。点火プラグは、約４ mmまたはそれ以上の直径を有しかつ１．８mmまたはそれ以上の放電間隙を有する中心電極を有する。接地電極は中心電極の火花面から軸方向に間隔を置いた火花接地面を有し、火花接地面は火花面の表面積と同じかまたはそれより大きい表面積を有する。したがって、中心電極の火花面、接地電極の火花接地面および間隙は約２２．６１mm³またはそれ以上の容積を有する拡大された爆発面積を区画する。本発明はまた、空気燃料混合物を内燃機関の燃焼室で爆発させる方法を提供する。その方法は、一実施例では、約２０：１またはそれ以上の気燃比を有する空気燃料混合物を燃焼室へ供給し、一対の軸方向に間隔を置いた電極の間に約１．８mmまたはそれより大きい放電間隙を横切る一つまたはそれ以上の放電を発生させ、その際一対の電極のうちの一つは約１２．５６mm²の火花面を有し、そして空気燃料混合物を一つまたは複数の放電で爆発させることを含む。図面の簡単な記載第１図は隠された線で示した複数の点火プラグおよび本発明によりエンジンに接続された電子制御モジュールを有する内燃機関の概略図である。第２図は第１図のエンジンの燃料送出し系の概略図である。第３図は第１図のエンジンの燃料噴射器および関連した燃焼室の拡大された概略横断面図であり、点火プラグは燃焼室に隣接して示してある。第４図は第１図の電子制御モジュールの拡大した部分破断等角投影図であり、モジュール外側ハウジングの部分はコンピュータチップを示すために破断して示してある。第５図は第１図の電子制御モジュールのそれに代わる実施例の拡大した部分破断等角投影図であり、モジュールの外側ハウジングの部分はコンピュータチップを示すために破断して示してある。第６図は第３図の点火プラグの拡大側面図である。第７図は第６図の点火プラグの接地電極と中心電極の拡大した側面等角投影図であり、選択された時間内で発生した複数の火花が燃料爆発領域に示されている。第８図は中心および接地電極を有する慣用の従来技術の点火プラグの部分側面図であり、電極がその間でアークを描く火花とともに示されでいる。第９図は第１図の点火プラグのそれに代わる実施例の部分破断側面図である。第１０図は第９図の点火プラグの中心電極の拡大底面図である。第１１図は第１図のエンジンの別の燃料送出し系を示す概略図であり、燃料送出し系はそこにキャブレータを有する。発明の詳細な記載本発明による内燃機関に連結されたエンジン制御系と点火プラグの実施例を以下添付図面を参照して述べる。第１図に最もよく見られるように、内燃機関１２のエンジン制御系１０は燃料送出し系１４に作用連結されている。エンジン制御系１０は、車両１５に取り付けられかつエンジン１２に作用連結された「オンボードコンピュータ」とも呼ばれる電子制御モジュール（ＥＣＭ）を有する。エンジン制御系１０は、燃料送出し系１４を通る燃料流を含むエンジン１２の作用パラメータ、およびエンジンの燃焼室１７への選択された気燃比をもつ気燃混合物の送出しを制御しかつ監視する。エンジン制御系１０は、エンジンに取り付けられた点火プラグ１８による火花発生のタイミングおよび気燃混合物の爆発も制御する。エンジン制御系１０と点火プラグ１８はこの代表的な実施例では、本発明のエンジン制御系と点火プラグのない同様な大きさのエンジンに比較してエンジン１２は動力が増加してエンジン放出物が減少するとともに燃料能率の高い仕方で作動するように組み合わされる。第２図に最も良く見られるように、代表的な実施例の燃料送出し系１４は、燃料管２４に連結された複数の燃料噴射器２２を有する燃料噴射系２０を含む。燃料管２４は燃料ライン２６に作用連結され、この燃料ライン２６は次いで燃料タンク２８に連結され、したがって燃料ラインと燃料管は燃料タンク２８からガソリンを燃料噴射器２２へ運ぶ。燃料ライン２６は、ガソリンを燃料タンク２８から燃料噴射器２２の方へくみ上げる燃料ポンプ３０を有する。燃料ポンプ３０は、ガソリンが燃料噴射器２２へ進んで燃料噴射器を通る速度をＥＣＭが制御するようにＥＣＭ１６に作用連結されかつこれにより制御される。燃料フイルタ３２は、ガスが燃料噴射器２２に到達する前に不純物を取り除いて燃料噴射器が詰まるのを避けるために燃料が燃料ラインを通って流れる際にガソリンを濾過するために燃料ライン２６に連結されている。第３図に最も良く見られるように、各燃料噴射器２２は、ガソリンと空気を混合するための混合域を与えるためにガソリンを吸気マニホルド３２へ送り出し、吸気マニホルドはエンジン１２の燃焼室１７のうちの一つと連通している。燃料噴射器２２は、吸気マニホルド３２の中へ突出する慣用の噴射器ノズル３４を有する。噴射器ノズル３４は燃料管２４からガソリンの一部を受けてそれを吸気マニホルド３２へ向けて非常に微細に霧化された燃料を作る。微細に霧化された燃料は吸気マニホルド３２内の空気と組み合わされ、気燃混合物は点火プラグ１８による爆発のために燃料室１７に入る。エンジン１２は、排気マニホルド３６、吸気マニホルド３２に連結されたフィルタ３８、吸気弁４０および排気弁４２を有する。エンジン１２はまた燃焼室１７の下にピストンシリンダ４６を有する慣用のエンジンブロック組立体４４と、シリンダ内を往復動するピストン４８とを有する。本発明による点火プラグ１８は燃焼室１７の頂部に位置している。本発明により作用する噴射器ノズル３４は選択された量の燃料を吸気マニホルド３２の中へ噴射して、選択された気燃比で空気と混合して非常に貧弱な気燃混合物を与える。気燃混合物は燃焼室１７へ進み、そこでその上昇行程中ピストン４８により圧縮され、気燃混合物は、シリンダ４６内のピストンの位置に対して選択された時間に点火プラグ１８により爆発される。点火プラグ１８はＥＣＭ１６に作用連結されていて、ＥＣＭはシリンダ４６内のピストンの位置に対して点火プラグによる放電を発生するためのタイミングを制御する。本発明の改良された点火プラグ１８の詳細はＥＣＭ１６の説明に続いて以下に述べる。第４図に最も良く見られるように、ＥＣＭ１６は、プリント回路板５４に取り付けられた複数の慣用のコンピュータ構成要素５６を含む保護外側ハウジング５２を有する。特別にプログラムされた主要コンピュータチップ５８またはプログラム可能なリードオンレイメモリ（ＰＲＯＭ）の形態のメモリ装置が、プリント回路板５４から延びている複数のコネクタピンにより接続されている。コンピュータチップ５８は、本発明のエンジン制御系１０の部分として作用するときに性能の所望のバランス、燃料能率および放出物特性を達成するためにエンジンの配列に対応する複数の指令、キャリブレーションデータおよび他のエンジン作動パラメータでプログラムされている。ＥＣＭ１６は、主要コンピュータチップ５６が故障の場合に使用される慣用のバックアップエンジン作動パラメータでプログラムされるバックアップコンピュータチップ６２も有する。このバックアップコンピュータチップ６２は、エンジンがピーク性能より実質的に小さい性能のときに作動するけれども、一例として、車両がサービスステーションまたは修理ショップへ駆動されることができるようになっている「リンプホームチップ」と呼ばれる。第５図に最も良く見られるように、これに代わる実施例において、ＥＣＭ１６は、回路板ブリッジ６８から延びる複数のコネクタピン６６により接続された車両１５のための慣用の工場でプログラムされたコンピュータチップ６４を有する。ブリッジ６８は、本発明を備えていない車両のために、工場でプログラムされたコンピュータチップ６４が差し込まれるのが通常であるプリント回路板５４から延びるコネクタピン６０の上へ取り外し可能に差し込む。したがって、工場でプログラムされたコンピュータチップ６４は、本発明のＥＣＭプリント回路板５４にブリッジ６８を経て依然として作用連結されている。本発明による補足コンピュータチップ７０がブリッジ６８に取り付けられかつブリッジを経てＥＣＭプリント回路板５４に作用連結されている。補足コンピュータチップ７０は、特別な形式の車両１５のための気燃比、燃料表、点火タイミング表、およびシステム活動設定を含む選択された指令およびキャリブレーションデータでプログラムされている。補足コンピュータチップ７０は、工場でプログラムされたコンピュータチップ６４の指令およびキャリブレーションデータを支配するように慣用の仕方でプログラムされ、したがってＥＣＭ１６は補足コンピュータチップからの指令およびキャリブレーションデータを利用した。補足コンピュータチップ７０または工場でプログラムされたチップ６４が何かの理由のために作用するのをやめた場合に、この代わりの実施例では、ＥＣＭ１６により使用されるように慣用の「リンプホーム」チップ６２も設けられている。第４図に示した実施例の特別にプログラムされたコンピュータチップ５８および第５図に示したそれに代わる実施例の補足コンピュータチップ７０は、ＥＣＭが約２０：１から４５：１までの範囲の気燃比を有する気燃混合物を与えるために制御している特別なエンジンのためのデータパラメータでプログラムされている。多くの車両製造業者が広範囲の車両モデルのための同様なエンジン配置を使用しているので、実質的に同じ指令およびキャリブレーションデータを有する同様にプログラムされたコンピュータチップを、同様なエンジン配置を有する全ての形式のために用いることができる。一例として、一組の指令およびキャリブレーションデータを広範囲のシボレー車両に用いることができると共に、第二組の指令とキャリブレーションデータを広範囲のフオード車両に用いることができる。結果として、本発明は、慣用のエンジン出力と燃料能率を増加するとともに、放出物を減少させるために用いられる改装製品として大いに効果的である。さらにもう一つの代わりの実施例（図示せず）において、ＥＣＭ１６がプログラム可能な、消し得るおよび再プログラム可能な、フラッシュＥＥＰＲＯＭのような永久ＰＲＯＭの形態のメモリ装置を有する。本発明をその最初の製造中車両に組み込むときに、選択された指令とキャリブレーションデータがＥＥＰＲＯＭに始めから組み込まれる。本発明が改装過程で設置されるときに、ＥＥＰＲＯＭを消して慣用技術により再プログラムし、選択された指令とキャリブレーションデータを組み込む。第４図と第５図に示したＥＣＭ１６の構造構成要素は第５図に示したブリッジ６８を除いて、慣用の構成要素であり、これらの慣用の構成要素は慣用の方法で相互接続される。さらに、プログラムされたコンピュータチップ５８、リンプホームチップ６２におけるコンピュータプログラム構造も慣用のものである。したがって、ＥＣＭの構造的な構成要素とプログラム構造をさらに述べない。しかしながら、予めプログラムされたコンピュータチップ５８と補足コンピユータチップ７０は、慣用の工場でプログラムされたＥＣＭにおけるＰＲＯＭに与えられていない、以下述べる指令、作動特性およびキャリブレーションデータを含む。一つの典型的な実施例では、ＥＣＭ１６および350hp,８-シリンダエンジン（以下、350 Chevyエンジンと呼ぶ）を有する1992シボレートラックには、ＥＣＭ（第４図）に設置したコンピュータチップ５８および本発明の点火プラグ１８（第３図）が設けられている。コンピュータチップ５８は約２０：１またはそれ以上の気燃比、好ましくは２０：１から４５：１までの範囲、いっそう好ましくは約３０：１の範囲の気燃比を与えてそれを維持するようにプログラムされている。ここで用いる「気燃比」は、標準産業実施による標準温度と圧力の与えられた重量の空気／燃料の等価なべーパー形態としての空気対燃料の重量比（通常ポンド対ポンドまたはキログラム対キログラム）である。慣用の点火プラグ用いる同様な350 Chevyエンジンに使用される慣用のプログラムされたコンピュータチップでは、コンピュータチップは約１０：１から１４．７：１の気燃比を与えてそれを維持するようにプログラムされている。したがって、本発明を組み込んであるエンジンのためのコンピュータチップ５８の中へプログラムされる気燃比は慣用的にプログラムされるコンピュータチップの気燃比より実質的に高い（またはより貧弱である）。第５図に示したそれに代わる実施例では、１９９２シボレーのための工場でプログラムされたコンピュータチップ６４およびＥＣＭプログラム構造は、補足コンピュータチップの気燃比のために使用できる最大数値が２５．５：１であるようなものである。本発明の典型的な実施例は２５．５：１以上の気燃比、例えば約３０：１を用いるので、補足コンピュータチップ７０はより少ない燃料を使う小型のエンジンのために用いられるのが典型的である他の指令およびキャリブレーションデータでプログラムされる。結果として、補足コンピュータチップ７０は２５．５：１の気燃比を達成するための３５０Chevyエンジンに通常与えられるよりいっそう少ない燃料を、大型のエンジンに与え、それによってエンジンの作動中実際の気燃比はいっそう高くなる。一例として、工場の設定と異なる一定の基本パルス幅でプログラムされ、それにより燃料噴射器が開いたままでいる時間を変える。３５０Chevyエンジンのために、基本パルス幅が135から129の工場設定値から変更され、それにより燃料噴射器がサイクル毎にガソリンを吸気マニホルドの中へ噴射する時間を減少させる。したがって、補足コンピュータチップ７０は、たとえその気燃比の値が最大の利用できる設定数値の２５．５：１のより大きいとしても、約３０：１の有効気燃比を与えるようにプログラムされている。二つの典型的な実施例の予めプログラムされたコンピュータチップ５８（第４図）および補足コンピュータチップ７０（第５図）もエンジンの排気ガス再循環（ＥＧＲ）系を制御する。ＥＧＲ系をＯＮにすると、その系は、排気ガス中にある未燃燃料を燃やそうとして排気ガスを吸気マニホルドの中へ戻すように再循環させる。本発明で用いられた予めプログラムされたコンピュータチップ５８（第４図）は、ＥＧＲ系がＯＦＦのままでいるようにプログラムされているので、排気ガスの再循環はない。薄い気燃混合物が、以下述ベる点火プラグにより発生された放電により実質的に完全燃焼されるので、ＥＧＲ系は活動されない。したがって排気物再循環は必要でない。補足コンピュータチップ７０（第５図）でプログラムされたＥＧＲデータは、エンジンの作動条件がＥＧＲ系を活動させるデータパラメータに到達しないように設定されている。したがって、ＥＧＲ系はＯＦＦのままである。また、補足コンピュータチップ７０は、工場でプログラムされたコンピュータチップ６４に設けられたＥＧＲ系診断プログラムを無能にするようにプログラムされており、したがって診断プログラムは車両作動中進行しない。比較のために、工場でプログラムされたコンピュータチップ６４（第５図）の工場設定値は、ＥＧＲ系がエンジンの速度、温度、スロットル位置およびマニホルド圧力に応じてＯＮとＯＦＦにされるようなものであり、したがってＥＧＲ系は、本発明が組み込まれていないエンジンを用いると大部分の正常駆動条件中ＯＮにされるだろう。工場でプログラムされたコンピュータチップ６４の工場設定値は、エンジンの複数のセンサにより与えられるデータを監視するために種々の駆動条件でＯＮとＯＦＦにされるブロックラーンメモリ（ＢＬＭ）プログラムも有する。ＢＬＭプログラムは、慣用の方法で、特別なデータパラメータを修正して、所望の値（例えば１４．７：１の工場設定値）に維持する。予めプログラムされたコンピュータチップ５８（第４図）を用いた本発明の実施例では、予めプログラムされたコンピュータチップは、気燃比を３０：１を含めて、約２０：１から４５：１までの範囲の選択された値に維持するＢＬＭプログラムを含む。第５図に示したこれに代わる実施例では、工場で予めプログラムされたコンピュータチップ６４を支配しかつＢＬＭプログラムをＯＦＦにしたままにするようにプログラムされている。予めプログラムされたコンピュータチップ５８（第４図）および補足コンピュータチップ７０（第５図）が、空気と混合するために吸気マニホルドに与えられる燃料の量を制御して選択された気燃比を維持する、燃料表でプログラムされる。燃料表の値は、エンジン速度とマニホルド圧力に応じて与えられる。表１に最もよく見られるように、本発明を組み込んである35OChevyエンジンのための燃料表は400rpmから4800rpmまでの範囲にわたるエンジン速度でおよび200KPaから100 KPaまでの範囲にわたるマニホルド圧力に対し与える。図示した燃料表は、約３０：１の気燃比を維持する燃料値を有する。比較のために、表２は、本発明で修正される前の同じ３５０Chevyエンジンのためのマニホルド圧力および同じエンジン速度のための標準燃料値を有する完全な表を与える。表１−燃料表表２−燃料表従来技術表１と２の間を比較すれば分かるように、作動条件ごとに、本発明を設置した（表１）３５０Chevyエンジンのための燃焼室に、本発明のない（表２）同じエンジンのための燃焼室より少ない燃料が与えられている。本発明を設置した３５０Chevyエンジンの試験の示す所によれば、約３０％から８０％の燃料能率の増加を示したが、本発明のない同じエンジンと比較して、なお出力の増加とエンジン放出物の減少を達成した。予めプログラムされたコンピュータチップ５８（第４図）と補足コンピュータチップ７０（第５図）の各々が、点火プラグで火花を発生させるために、15,000 ボルトコイルのような慣用のコイルから電流が点火プラグ１８（第３図）に与えられるときに制御する点火タイミング表でプログラムされる。火花発生のためのタイミングは、エンジンのマニホルド圧力とエンジン速度に応じている。室内のピストンの位置に対する火花発生のためのタイミングは、ピストンの上死点位置（すなわち、ピストン行程の頂部）の前の度数として慣用の仕方で点火タイミング表に表されている。したがって、点火タイミング表の０（ゼロ）の値は上死点における点火発生を示す。本発明が設置された３５０Chevyエンジンのための典型的な点火タイミング表は表３に示してある。比較のために、本発明のない同じ３５０Chevyエンジンのための工場設定値を有する点火タイミング表を表４に示してある。表３−点火タイミング表表４−点火タイミング表従来技術予めプログラムされたコンピュータチップ５８（第４図）および補足コンピュータチップ７０（第５図）の各々の点火タイミング表は、ピストンが上死点前の少なくとも１１度にまたは１１度内にあるときに点火プラグ１８（第３図）が火花を発生させて、気燃混合物を爆発させるように適合されている。結果として、本発明が設置されている３５０Chevyエンジンは、貧弱な気燃混合物のより少ない燃料を燃焼させるときに、出力の増加を達成する。表３と表４の間を比較すると、予めプログラムされたコンピュータチップ５８（第４図）または補足コンピュータチップ７０（第５図）の点火タイミング表は、同じマニホルド圧力とエンジン速度について本発明のない慣用のエンジンで典型的に起こるよりピストンが上死点のいっそう近くにあるときに火花が発生するように設定されている。例外は、より低いエンジン速度（８００〜１２００rpm ）で、より高い圧力（90KPa-10０KPaの間）のときにのみ起こる。また、本発明により、本発明がエンジンに組み込まれてないときより低い温度で運転することができる。試験の示すところによれば、３５０Chevyエンジンの排気マニホルドにおける排気温度は、本発明のない同じ３５０Chevyエンジンの排気温度に比較して、約４４．９％〜４６．７％だけ減少した。本発明が設備された３５０Chevyエンジンは約３１９°Ｆから３６０°Ｆの排気温度があったが、本発明のないかつ工場の設定値を有する同じエンジンは同じ時間間隔を運転すると約５３５°Ｆから６００°Ｆの排気温度であった。したがって、本発明を設備したエンジンは著しく低い温度で作動する。さらに、これらの減少した排気温度のため、エンジンの運転中のＮＯｘの生成と放出が減少する。前述したように動力の増加と放出物の減少した燃料能率を達成するために、２０：１〜４５：１の気燃比を有する気燃混合物が、本発明の点火プラグ１８からの拡大された高いエネルギー放電により爆発して、気燃混合物の急速なかつ実質的に完全な燃焼が達成される。第６図に最も良く見られるように、点火プラグ１８は金属外筒８０と磁気碍子８４を有し、その外筒の下端からねじ付き金属下方体８２が延びている。磁気碍子８４はねじ付き下方体８２を通り、金属外筒８０を通りそして金属外筒の上部から上方へ突出している。頂部の端子８６は磁気碍子８４を通って上方へこれを越えて延びている。頂部端子８６は慣用の点火プラグワイヤ（図示せず）に接続するようになっており、この点火プラグワイヤは、点火プラグ１８に電流を与える慣用の15,000ボルトコイルのような慣用のコイル（図示せず）に接続されている。頂部端子８６は中心電極８８に電気的に接続され、この中心電極８８は磁気碍子８４を通って下方へ延びて磁気碍子８４の下の位置で終わっている。中心電極の底端部は、接地電極９２から軸方向に離れて間隔を置いており、接地電極９２は点火プラグ１８のねじ付き下方体８２に接続されている。中心電極の火花面９０は、火花間隙とも呼ばれる、拡大放電間隙９４により接地電極９２から間隔を置いている。中心電極８８はほぼ円筒状の導電部材であり、火花面９０はほぼ４．０mmから７．５mmの範囲の直径を有し、４．０mm〜６．７mmの範囲の直径がもっと好ましく、４．０mmから４．５mmの範囲がもっといっそう好ましい。第６図に示した一つの典型的な実施例において、中心電極の火花面９０はほぼ４．０mmの直径を有する。中心電極８８はその長さに沿ってほぼ一定の直径を有するが、これに代わる実施例はその上に火花面９０を含む拡大した底端部を有する中心電極を有し、中心電極の残りはより小さな横断面積を有する。例証のために、慣用の点火プラグ２０４の中心電極２００と接地電極２０２を第８図に示してある。慣用の中心電極２００は約２．０mmの直径を有する。本発明の典型的な実施例の点火プラグ１８（第６図）を慣用の点火プラグ２０４（第８図）と比較すると、代表的な実施例の中心電極８８とその火花面９０は、慣用の点火プラグの中心電極２００より約２．０〜・３．７５倍である直径を有する。中心電極８８の横断面積と火花面の表面積は約１２．５６８mm〜４４．１５６ mm²であり、これは慣用の点火プラグの中心電極２００の３．１４２mm²より約４．０から１４．０５３倍大きい。典型的な実施例の点火プラグ１８は、鋼合金であるインコネル６００で作られた中心電極８８を有する。これに代わる実施例では、中心電極８８はプラチナ、銀、鋼または他の金属合金を含む他の導電性材料で作られている。第７図に最もよく見られるように、本発明の接地電極９２がＬ形でありかつ一端でねじ付き下方体８２に連結されている。接地電極９２は、火花接地面９８を有するほぼ円筒形の自由端部分９６を有し、火花接地面９８は中心電極の火花面９０から放電間隙９４だけ軸方向に間隔を置いている。接地電極の自由端部分９６とその火花接地面９８は約４．０mm〜７．５mmの範囲の直径を有する。比較のために、第８図に示した慣用の接地電極２０２は、約２mm〜３mmの幅の自由端を有する。第６図と第７図に示した接地電極の火花接地面９８は、中心電極の火花面９０の表面積に実質的に等しいかまたはそれより大きい表面積を有する。典型的な実施例では、中心電極の火花面９０と接地電極の火花接地面９８はほぼ平らでありかつ互いに平行でありかつ約４．５mmの直径を有する。したがって、火花面９０と火花接地面９８は、その間で放電がエンジンの作動中アークを描くほぼ同じ表面積を有する。火花面９０と火花接地面９８の間を延びている点火間隙９４は少なくともほぼ１．８mmの長さを有し、いっそう好ましくは約２．０mm〜３．０mmの範囲にある。典型的な実施例では、火花間隙９４は約２．０mmである。比較のために、第８図に示した慣用の点火プラグ２０４の火花間隙２０６は約０．８mmである。したがって、点火プラグ１８の典型的な実施例の点火プラグ１８の火花間隙９４は慣用の火花間隙より約２．２５倍から３．７５倍大きい。拡大された火花間隙９４は中心電極の火花面および接地電極火花接地面９８と組み合わされて、放電が点火プラグ１８の作用中広がるほぼ２２．６２mm³の容積またはそれ以上の容積を有する拡大された円筒形の爆発面積１００を区画する。中心電極の拡大された火花面９０と組み合わせた本発明の点火プラグ１８の拡大された火花間隙９４は、電圧が火花間隙におけるガスまたは空気／燃料混合物のイオン化点に到達する前に中心電極の火花面９０上に電荷がより大きく結集することを考慮に入れている。一度イオン化点に到達すると、電荷が一つまたはそれ以上の放電の形態で間隙を横切って飛び越える。したがって、中心電極の火花面９０の拡大された表面積は、より多くのエネルギーを蓄えることができかつイオン化点に到達すると、ほぼ同時に釈放されることができ、それにより中心電極と接地電極８８と９２の間に高いエネルギーが放電することになる。したがって、点火プラグ１８の火花間隙９４を横切ってアークを描く放電がいっそう大きく、熱くかつ慣用の点火プラグから発生した火花よりいっそう強力である。点火プラグ１８により発生した、拡大された熱い強力な放電により、燃焼室内の薄い気燃混合物のいっそう急速な爆発が引き起こされ、それによってエンジンからのいっそう大きな出力と空気燃料混合物による急速な火炎前面成長が与えられる。空気燃料混合物の多くが同時に爆発され、混合物の残余を燃やすのに必要な時間がいっそう少ないので、爆発はいっそう急速である。拡大された、熱い強力な放電のため、薄い空気燃料混合物の実質的な完全燃焼になり、それによりエンジンからの放出物が最小になる。比較のために、第８図に示した慣用の点火プラグ２０４は０．８mmの小さな間隙およびいっそう小さな火花面を有する中心電極を有し、この小さな火花面は火花間隙２０６内のガスまたは空気／燃料混合物のイオン化点に到達するために中心電極２００にいっそう少ないエネルギーを必要とする。したがって、より少なくて強力な、細い火花２０８は火花間隙を飛び越えるのに充分である。より少ない強力な火花は、大気圧条件で青いまたは部分的にオレンジ色を有するのが典型的である。火花が１２０psiのような圧縮下につくられるときに、低い動力の火花が減らされて見るのがむずかしい。試験の示すところによれば、雰囲気条件で本発明の点火プラグ１８が、拡大された火花間隙９４を横切るアークを描く大きな白い放電を発生する。白い放電はいっそう熱くて高いエネルギーでありかつ慣用の点火プラグにより与えられる青いまたはオレンジ色の火花より一層強力な放電である。本発明の点火プラグの白い放電はまた、慣用の点火プラグの青いまたはオレンジ色の火花の長さのざっと２．２５倍から３．７５倍である長さを有する。したがって、本発明の点火プラグ１８は、実質的に同時のいっそう多くの気燃混合物の爆発のための増加した表面積を有する高いエネルギー、熱い放電をつくり、それにより燃焼室内で実質的に全ての気燃混合物を爆発させるためにいっそう少ない時間を必要とする。また、試験の示すところによれば、点火プラグ１８により発生した大きな白い放電がいっそう明るくなりかつ１２０psiまでのような、圧縮下でむくむく立ち上がる煙となって現れるかまたは半径方向に膨張する。したがって、点火プラグ18の性能は圧縮下で減らされるよりもいっそう高められるように思われる。さらに、試験の示すところによると、１秒の１／６０または１／１２５のような選択された時間内で、約１２０psiの圧縮条件下の点火プラグ１８は複数の高いエネルギーの白い放電が爆発領域に発生する。点火プラグ１８は、慣用の点火プラグを駆動するために用いられるのが典型的な慣用の15,000ボルトから30,000 ボルトコイルまでの電流からこれらの放電をつくる。したがって、点火プラグ１８は、本発明の利益を達成するために車両の中へ改装されるときに用いられるいっそう高い電圧コイルを必要としない。電圧試験の示すところによれば、約２．０mmの火花間隙９４だけ接地電極の火花接地面９８から離れるように軸方向に間隔を置いた４．５mmの直径火花面９０のあるインコネル６００中心電極８８を有する代表的な実施例の点火プラグ１８は、ほぼ大気圧条件で火花間隙９４を横切る高いエネルギーの白い放電を発生するために３キロボルト（ＫＶ）しか必要としない。同じ点火プラグ１８が、約１２０psiのときに火花間隙９４を横切る放電を発生するために６ＫＶを必要とした。同じ電圧試験は、ACCEL,A/C Delco,スプリットファイアおよびシルバーストーン点火プラグを含む四つの慣用の点火プラグでもって実施され、その点火プラグの各々は約0.76 mm〜０.８mmの充分小さな火花間隙をもっていた。ACCEL点火プラグは大気圧条件で点火するために３ＫＶを必要としそして１２０psiで点火するために４ＫＶを必要とした。A/C Delco点火プラグは大気圧条件で点火するのに５ＫＶを必要とし、１２０psiで点火するのに８ＫＶを必要とした。スプリットファイアは大気圧条件で点火するのに６ＫＶを必要とし、１２０psiで点火するのに９ＫＶを必要とした。シルバーストーン電極を有するシルバーストーンは大気圧で点火するのに７ＫＶを必要としかつ１２０psiで点火するのに１０ＫＶを必要とした。本発明の点火プラグ１８により、エンジンは慣用の点火プラグを用いた同じエンジンより低い温度で運転することができる。点火プラグ１８は、慣用の点火プラグより急速に空気燃料混合物を爆発させる、より大きく、より熱い、より高いエネルギー放電を発生させる。結果として、より多くの空気燃料混合物が実質的に同時に爆発し、火炎前方成長がいっそう急速であり、したがって空気燃料混合物を実質的に完全に燃やすのに、より少ない時間が必要である。さらに、いっそう大きな、より熱い、高いエネルギー放電がいっそう多くの熱エネルギーを空気燃料混合物に運び、それにより火炎前方成長を加速しかついっそう有効でかつ完全な燃焼を与える。さらに、燃焼により発生した多くの熱または熱エネルギーが、ピストンをシリンダ内の下降行程で駆動する運動エネルギーに変換される。したがって、排気温度はより低くかつエンジンはより低温で運転する。第３図に最もよく見られるように、点火プラグ１８は拡大された中心電極８８および接地電極９２とともに燃焼室１７の頂部に位置決めされる。点火プラグ１８は拡大された白い高いエネルギー放電を発生させ、貧弱な空気燃料混合物を爆発させ、それにより下降行程中ピストンシリンダ２９内のほぼ上死点からピストン３０を駆動してエンジンからの増加した動力を達成する。約３０：１の気燃比を与えるように形成されているＥＣＭを有しかつ本発明の改良された点火プラグ１８を有する３５０Chevyエンジンを備えた車両を試験したところ、種々の駆動条件について約３０％〜８０％の動力増加を示した。３５０Chevyエンジンの放出物の試験も、アイドリング(８００rpm)で１００万(ppm) 当たり１６１部から６ppmまでおよび巡回(２４００rpm)で１８ppmから３ppmまでのエンジンの炭化水素放出物の減少を示した。一酸化炭素のエンジンの放出物はアイドリングで０．０６％から０．０％におよび巡回で０．０３％から０．０％に減少した。したがって、本発明を設置したエンジンは動力と燃料効率の増加および放出物の減少を示した。第９図に最も良く見えるように、本発明の他の実施例の点火プラグ１１０は下方体１１４を有する金属外筒１１２を有し、下方体１１４はねじ付き下端部１１６を有する。磁気碍子１１８が金属外筒１１２を通って金属外筒１１２の上部から遠ざかるように延びている。頂部端子１２０が磁気碍子１１８の頂部から突出しており、頂部端子は、磁気碍子とねじ付き下方体１１４を通って下方へ延びる中心電極１２２に連結されている。磁気碍子１１８は、中心電極１２２を金属外筒１１２から絶縁するように金属外筒のねじ付き下方体１１４を通って延びる下方絶縁スリーブ１２４を有する。中心電極１２２は軸部１２６を有し、この軸部は頂部端子１２０から下方絶縁スリーブ１２４を通って延びて、拡大した底端部１２８で終わっている。中心電極の底端部１２８は、拡大された放電間隙１３４により接地電極１３２から離れるように間隔を置いている。図示の実施例では、中心電極の軸部１２６は約３mm の範囲の直径を有し、かつ中心電極の底端部１２８は約４．０mmから７．５mmの範囲の直径を有する。これに代わる実施例（図示せず）では、軸部を底端部から区別する寸法上の差がないように、約４．０mmから７．５mmの範囲の直径を有する。第９図に最も良く見られるように、中心電極の底端部１２８は下方絶縁磁気スリーブ１２４の下端１３８内にへこんでいる。絶縁スリーブ１２４は中心電極の底端部１２８を通り、金属外筒のねじ付き丁方体１１４を通って延びて、底端部１２８と接地電極１３２の間の位置で終わっている。したがって、底端部の火花面１３０は選択された距離だけ下方絶縁スリーブの下方体１３８内でへこんでいる。第９図の実施例では、底端部の火花面は約０．５mmの距離だけ碍子スリーブの下端１３０内でへこんでいる。しかしながら、ほかの実施例について凹所の深さは０．５mmより大きいかまたは小さい。へこんだ火花面１３０は接地電極１３２に面しており、したがって点火プラグ１１０により発生した放電はねじ付き下方体１１４に作用することなく火花面と接地電極１３２の間を延びている。図示の実施例では、火花面１３０は約３．０ mmの放電間隙１３４を区画するように接地電極１３２から離れている。これに代わる実施例では、放電間隙１３４は少なくとも２．５mmまたはそれ以上である。この実施例の点火プラグ１１０は慣用のエンジンの中へ容易に改装できるように考慮した外側寸法と形状を維持している。なぜなら、増加した間隙寸法を達成するために慣用の点火プラグより点火プラグのねじ付き下方体１１４から実質的に遠く離れるように延ばされていないからである。結果として、点火プラグ１１０は、間隙１３４を横切って延びる拡大された高いエネルギー放電を考慮した大きな火花面１３０を有する中心電極１２２となり、それによって薄い空気燃料混合物の急速なかついっそう有効な爆発になる。第１０図に最も良く見られるように、中心電極の底端部１２８の代わりの実施例は、接地電極に面する相対的に大きな表面積を与えるほぼ卵形のまたは円みのついたＤ形の火花面１３０を有する。火花面１３０について、拡大された高いエネルギー放電を与える他の形状を用いることもできる。第１１図に最も良く見られるように、それに代わる実施例は、燃料の流量を計測して、空気と混合されて燃焼室へ送り出される燃料の量を制御しかつ空気燃料混合物の気燃比を制御するキャブレータ１５２を有する内燃機関１５０を備えている。図示のキャブレータ１５２は、ニードルバルブ１５４、フロート室１５６、フロート１５８、主要ジェット１６０、エアブリーダ１６２、改変された主ノズル１６４、小さなベンチュリ１６６、大きなベンチュリ１６８、絞り弁１７０、スロットル弁１７２、空気孔１７４および慣用の設計の加速ポンプ１７６を有する固定ベンチュリキャブレータである。参照符号ＡとＭはそれぞれ空気と空気燃料混合物の方向性流れである。改変された主要ノズル１６４は、そこを通る燃料の流れを制限して非常に薄い空気燃料混合物を与える。一方の実施例の主要ノズル１６４は、燃料を通過させかつ空気と混合させて少なくとも２０：１の空気対燃料の比を与え、好ましくは約２０：１から４５：１の範囲の気燃比を与えるように寸法決めされた出口孔である。主要ノズル１６４から排出される微細に霧化された燃料が空気Ａの酸素と混合され、その結果としての空気燃料混合物Ｍがスロットルバルブ１７２によって進められて燃焼室（図示せず）の中へ入る。キャブレータ１５２を有する実施例では、内燃機関１５０は、前述した拡大された高いエネルギー放電を発生する点火プラグ１８を有する。各点火プラグ１８は燃焼室に放電をつくるように位置決めされている。燃焼室内の空気燃料混合物Ｍは拡大された高い放電により爆発され、空気燃料混合物が急速に爆発的にそして有効に燃やされて、増加した燃焼室能率を維持しながら、エネルギー放出物を減少させて、増加した動力を発生する。第３、６、７、９および１０図に示した本発明の点火プラグ１８は、燃料噴射系またはキャブレータを有する慣用の内燃機関に改装過程として取り付けられるようになっている。したがって、既存の内燃機関は慣用の点火プラグを本発明の点火プラグ１８と置き換えることにより改装される。キャブレータまたは燃料噴射系は人手によりまたはＥＣＭまたは他の制御組立体を修正して約２０：１〜４５：１の範囲内の気燃比を与えるように調整される。したがって、本発明により、高い燃焼室燃焼能率と実質的に増加した燃料能率が得られる。さらに、内燃機関はより低い温度で運転され、望ましくないガスの放出が慣用のエンジンと比較して実質的に減らされる。結果として、触媒変換器のような放出物を減らすための内燃機関の構成要素を除くことができる。さらに、本発明の燃料を供給する組立体を備えた内燃機関は実質的に完全な燃料燃焼により炭素または同様なもので汚染されない。さらに、排気マフラーへの汚染も少なくなる。ここに開示された本発明の多数の改変と変形は当業者によりこの開示を考慮して考えられるだろう。それ故、改変、変形およびその均等物は次の請求の範囲により定義される発明の精神と範囲内にありながら実施できることを理解しなければならない。

【手続補正書】【提出日】１９９９年７月１６日（１９９９．７．１６）【補正内容】（１）「請求の範囲」を別紙の通り訂正する。（２）「図面」を別紙の通り訂正する。請求の範囲１．燃料燃焼室（１７）と、空気燃料混合物を燃焼室（１７）へ送り出すために燃焼室（１７）と連通する空気燃料混合領域とを備えたピストンシリンダを有するエンジン（１２）と、エンジン（１２）に連結されかつ燃料源（２８）に連結された燃料送出し系（１４）とを備え、この燃料送出し系（１４）は選択された燃料の量を混合領域へ送り出して空気と混合して空気燃料混合物を形成し、さらに燃焼室（１７）で放電を発生させるためにエンジン（１２）に接続されかつ位置決めされた放電発生装置（１８）を備え、該放電発生装置（１８）が、中心電極（８８、１２２）及び軸方向に離れて間隔を置かれた接地電極（９２、１３２）を有する点火プラグであるところの、燃料源（２８）からの燃料により動力を供給される内燃機関組立体において、該中心電極（８８、１２２）が実質的に平らな火花面を有し、該火花面が約少なくとも１２．５６ｍｍ²の表面積を有し、かつ該接地電極（９２、１３２）が、該火花面に平行でありかつ火花面に面している実質的に平らな接地面を有し、かつ該中心電極（８８、１２２）と該接地電極（９２、１３２）との間に約少なくとも２．０ｍｍの距離を有する放電間隙（９４、１３４）があり、かつ該放電間隙が放電間隙（９４、１３４）を横切る放電が発生すると空気燃料混合物を爆発させるように位置決めされていることを特徴とする内燃機関組立体。２．燃料送出し系は、燃料噴射器と、燃料噴射器を燃料源に連結する燃料ラインとを有し、燃料送出し系は燃料噴射器を通って流れる燃料の量を制御する燃料流制御装置を有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。３．燃料流制御装置は、約少なくとも２０：１の気燃比を与えるために燃料の量を制御するための選択されたデータでプログラムされたメモリを有する電子制御モジュールである、請求の範囲２の内燃機関組立体。４．燃料送出し系により送り出される選択された燃料の量が、約２０：１〜４５：１の範囲の気燃比を与える量である、請求の範囲１の内燃機関組立体。５．該接地面が該火花面の表面積と実質的に等しいか又は該火花面の表面積より大きい表面積を有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。６．中心電極は約４．０ｍｍの直径を有する請求の範囲５の内燃機関組立体。７．中心電極はニッケル-クロム-鉄鋼合金電極である、請求の範囲５の内燃機関組立体。８．該中心電極（８８、１２２）は約４．０ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲の直径を有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。９．該放電間隙（９４、１３４）は約２．０ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲の長さを有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。１０．エンジンが、燃焼室（１７）へ送り出される空気燃料混合物のための燃料を供給する燃料送出し系（１４）を有し、この燃料送出し系（１４）は、空気燃料混合物を形成するために燃料送り出しを制御する電子制御モジュール（１６）に接続されており、電子制御モジュール（１６）に接続可能なメモリ装置（５８）を備え、このメモリ装置（５８）は、空気燃料混合物の形成を制御するために選択されたデータでプログラムされ、かつ燃焼室（１７）に隣接するエンジンに連結可能な放電発生装置（１８）を備え、該放電発生装置（１８）は中心電極（８８、１２２）及び軸方向に離れて間隔を置かれた接地電極（９２、１３２）を持つ点火プラグであるところの、内燃機関に連結するための燃料節約兼動力増加組立体において、該中心電極（８８、１２２）が実質的に平らな火花面を有し、該火花面が約少なくとも１２．５６ｍｍ²の表面積を有し、かつ該接地電極（９２、１３２）が、該火花面に平行でありかつ火花面に面している実質的に平らな接地面を有し、かつ該中心電極（８８、１２２）と該接地電極（９２、１３２）との間に約少なくとも２．０ｍｍの距離を有する間隙（９４、１３４）があり、該放電発生装置（１８）は空気燃料混合物を爆発させるために間隙を横切る放電を発生させるようになっていることを特徴とする燃料節約兼動力増加組立体。１１．メモリ装置（５８）が電子制御モジュールに取り外し可能に接続可能なコンピューターチップであり、このチップが少なくとも２０：１の範囲の気燃比を与えるために選択されたデータでプログラムされる、請求の範囲１０の組立体。１２．該接地面が該火花面の表面積と実質的に等しいか又は該火花面の表面積より大きい表面積を有する、請求の範囲１０の組立体。１３．中心電極は約少なくとも４．０ｍｍの直径を有する、請求の範囲１２の組立体。１４．間隙（９４、１３４）は約２．０ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲の距離を有する、請求の範囲１０の組立体。１５．本体（１１４）と、この本体（１１４）に連結されかつ開放した端部で終わっている絶縁体（１２４）と、絶縁体に連結されかつ本体と電気的な接触をしていない中心電極（８８、１２２）とを有し、この中心電極は一端に、絶縁体の開放した端部内で選択された距離だけへこんでいる火花面を有し、ここで該火花面が約少なくとも１２．５６ｍｍ²の表面積を有することを特徴とし、また本体に連結されかつ中心電極の火花面に面する火花接地面を有する接地電極を備え、前記火花接地面は絶縁体の開放した端部内で部分的に延びる火花間隙をその間に区画するために選択された距離だけ中心電極の火花面から間隔を置いており、ここで、該火花接地面は該火花面の表面積と実質的に等しいか又は火花面の表面積より大きい表面積を有するところの点火プラグ。１６．本体と、この本体に連結されかつ開放した端部で終わっている絶縁体と、絶縁体に連結されかつ本体と電気的な接触をしていない中心電極とを有し、この中心電極は一端に、絶縁体の開放した端部内で選択された距離だけへこんでいる火花面を有し、該火花面は少なくとも約４．０ｍｍの直径を有し、かつ本体に連結されかつ中心電極の火花面に面する火花接地面を有する接地電極を備え、前記火花接地面は絶縁体の開放した端部内で部分的に延びる火花間隙をその間に区画するために選択された距離だけ中心電極の火花面から間隔を置いており、ここで、該火花接地面は該火花面の表面積と実質的に等しいか又は火花面の表面積より大きい表面積を有する点火プラグ。１７．中心電極がニッケル-クロム-鉄鋼合金電極である、請求の範囲１５の点火プラグ。１８．本体と、この本体に連結されかつ開放した端部で終わっている絶縁体と、絶縁体に連結されかつ本体と電気的な接触をしていない中心電極とを有し、この中心電極は一端に、火花間隙があるように、絶縁体の開放した端部内で選択された距離だけへこんでいる火花面を有し、この火花間隙は少なくとも約２．０ｍｍであり、かつ本体に連結されかつ中心電極の火花面に面する火花接地面を有する接地電極を備え、前記火花接地而は絶縁体の開放した端部内で部分的に延びる火花間隙をその間に区画するために選択された距離だけ中心電極の火花面から間隔を置いており、ここで、該火花接地面は該火花面の表面積と実質的に等しいか又は火花面の表面積より大きい表面積を有する点火プラグ。１９．本体と、この本体に連結されかつ開放した端部で終わっている絶縁体と、絶縁体に連結されかつ本体と電気的な接触をしていない中心電極とを有し、この中心電極は一端に、火花間隙があるように、絶縁体の開放した端部内で選択された距離だけへこんでいる火花面を有し、この火花間隙は約２．０ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲にあり、かつ本体に連結されかつ中心電極の火花面に面する火花接地面を有する接地電極を備え、前記火花接地面は絶縁体の開放した端部内で部分的に延びる火花間隙をその間に区画するために選択された距離だけ中心電極の火花面から間隔を置いており、ここで、該火花接地面は該火花面の表面積と実質的に等しいか又は火花面の表面積より大きい表面積を有する点火プラグ。２０．燃焼室に少なくとも２０：１の選択された気燃比を有する空気燃料混合物を供給し、中心電極及び軸方向に離れて間隔を置かれた接地電極を有する放電発生装置を持つ燃焼室内に放電を生じさせ、ここで該中心電極が実質的に平らな火花面を有し、該接地電極が、該火花面に平行でありかつ火花面に面している実質的に平らな接地面を有し、かつ少なくとも１．８ｍｍの長さを有する選択された放電間隔があり、その火花面は少なくとも１２．５６８ｍｍ²の表面積を有しており、そして空気燃料混合物を放電で爆発させる工程を含む、内燃機関の燃焼室内で空気燃料混合物を爆発させる方法。２１．空気燃料混合物を供給する段階が、約２０：１〜４５：１の範囲の選択された気燃比を有する空気燃料混合物を供給することを含む、請求の範囲２０の方法。２２．放電間隙が約１．８ｍｍ〜３ｍｍの範囲の長さを有する、請求の範囲２０の方法。【図１】【図２】【図３】【図４】【図５】【図６】【図７】【図８】【図９】【図１０】【図１１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者カント，アーハンアメリカ合衆国，グアム 96912，デドド, サリスバリーストリート 251

Claims

【特許請求の範囲】１．燃料源からの燃料により動力を供給される内燃機関組立体において、燃料燃焼室と、空気燃料混合物を燃焼室へ送りだすために燃焼室と連通する空気燃料混合領域とを備えたピストンシリンダを有するエンジンと、エンジンに連結されかつ燃料源に連結された燃料送出し系とを備え、この燃料送出し系は選択された燃料の量を混合領域へ送り出して空気と混合して空気燃料混合物を形成し、その際選択された燃料の量は約少なくとも２０：１の気燃比を与える量であり、さらに燃焼室で放電を発生させるためにエンジンに接続されかつ位置決めされた放電発生装置を備え、この放電発生装置は少なくとも約２．０mmの長さを有する放電間隙により互いに間隔を置いた一対の電極を有しかつ放電間隙を横切る放電が発生すると空気燃料混合物を爆発させるように位置決めされている内燃機関組立体。２．燃料送出し系は、燃料噴射器と、燃料噴射器を燃焼源に連結する燃料ラインとを有し、燃料送出し系は燃料噴射器を通つて流れる燃料の量を制御する燃料流制御装置を有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。３．燃料流制御装置は、約少なくとも２０：１の気燃比を与えるために燃料の量を制御するための選択されたデータでプログラムされたメモリを有する電子制御モジュールである、請求の範囲２の内燃機関組立体。４．燃料送出し系により送りだされる選択された燃料の量が、約２０：１〜４５：１の範囲の気燃比を与える量である、請求の範囲１の内燃機関組立体。５．放電発生装置は、火花面を備えた中心電極と、放電間隙により火花面から間隔を置いた火花接地面を有する接地電極とを有する点火プラグであり、火花面は約少なくとも１２．５６８mm²の表而積を有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。６．中心電極は約４．０mmの直径を有する請求の範囲５の内燃機関組立体。７．中心電極はインコネル６００鋼合金電極である、請求の範囲５の内燃機関組立体。８．放電発生装置は、中心電極と、放電間隙により互いに間隔を置いた接地電極とを有する点火プラグであり、中心電極は約４．０mm〜７．５mmの範囲の直径を有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。９．放電発生装置は、中心電極と、放電間隙により互いに間隔を置いた接地電極とを有する点火プラグであり、前記放電間隙は約２．０mm〜３．０mmの範囲の長さを有する、請求の範囲１の内燃機関組立体。１０．内燃機関に連結するための燃料節約兼動力増加組立体において、エンジンは、燃焼室へ送りだされる空気燃料混合物のための燃料を供給する燃料送出し系を有し、この燃料送出し系は、空気燃料混合物を形成するために燃料送り出しを制御する電子制御モジュールに接続され、電子制御モジュールに接続可能なメモリ装置を備え、このメモリ装置は、空気燃料混合物が約少なくとも２０：１の気燃比を有するように空気燃料混合物の形成を制御するために選択されたデータでプログラムされ、燃焼室に隣接するエンジンに連結可能な放電発生装置を備え、放電発生装置は約少なくとも２．０mmの距離を有する間隙だけ互いに間隔を置いた一対の電極を有し、放電発生装置は空気燃料混合物を爆発させるために間隙を横切る放電を発生させるようになっている、内燃機関に連結するための燃料節約兼動力増加組立体。１１．メモリ装置が電子制御モジュールに取り外し可能に接続可能なコンピュータチップであり、ＰＲＯＭが約２０：１〜４５：１の範囲の気燃比を与えるために選択されたデータでプログラムされる、請求の範囲１０の組立体。１２．放電発生装置は、中心電極と、互いに間隙により間隔を置いた接地電極とを有する点火プラグであり、中心電極は約１２mm²の表面積を有する火花発生面を有する、請求の範囲１０の組立体。１３．中心電極は約少なくとも４．０mmの直径を有する、請求の範囲１２の組立体。１４．放電発生装置は、中心電極と、互いに間隙により間隔を置いた接地電極とを有する点火プラグであり、前記間隙は約２．０mm〜３．０mmの範囲の距離を有する、請求の範囲１０の組立体。１５．燃料源から燃料により動力を供給される内燃機関組立体において、燃料燃焼室を有するピストンシリンダ、空気入口および空気燃料混合物を燃焼室へ送りだすために空気入口および燃焼室と連通する空気燃料混合領域を有するエンジンと、エンジンおよび燃料源に連結された燃料送出し系を備え、この燃料送出し系は燃料を燃料混合領域の方へ燃料を指向させる燃料送出しノズルを有し、この燃料送出しノズルは空気燃料混合物に約少なくとも２０：１の選択された気燃比を与えるために空気入口からの空気と混合するために空気混合領域の中へ選択された燃料の量を与えるように位置決めされ、またエンジンに連結されかつ燃焼室内で空気燃料混合物を爆発させるために燃焼室で放電を発生させるように位置決めされ、放電発生装置は第一の電極および互いに間隔を置いてその間に放電間隙を区画するための第二の接地電極を有し、第一の電極は約少なくとも４．０mmの直径を有する内燃機関組立体。１６．燃料送出し系が燃料噴射系である、請求の範囲１５の内燃機関組立体。１７．燃料送出し系がキャブレータである、請求の範囲１５の内燃機関組立体。１８．放電発生装置が点火プラグである、請求の範囲１５の内燃機関組立体。１９．第一の電極が実質的に平らな火花面を有し、第二の電極が、火花面に平行でありかつ火花面に面する実質的に平らな火花接地面を有する接地電極である、請求の範囲１５の内燃機関組立体。２０．第一の電極がインコネル６００鋼合金電極である、請求の範囲１５の内燃機関組立体。２１．火花発生装置は、本体部分と、本体部分に連結されかつ開放した端部で終わる絶縁体とを有する点火プラグであり、第一の電極は絶縁体を通って延びて第二の接地電極に面する火花面で終わっている中心電極であり、中心電極の火花面は絶縁体の開放端部内で選択された距離だけへこんでいて、絶縁体の開放端部の中へ部分的に延びている放電間隙を形成している、請求の範囲１５の内燃機関組立体。２２．選択された気燃比が約２０：１〜４５：１の範囲内にある、請求の範囲１５の内燃機関組立体。２３．本体と、この本体に連結されかつ開放した端部で終わっている絶縁体と、絶縁体に連結されかつ本体と電気的な接触をしていない中心電極とを有し、この中心電極は一端に、絶縁体の開放した端部内で選択された距離だけへこんでいる火花面を有し、また本体に連結されかつ中心電極の火花面に面する火花接地面を有する接地電極を備え、前記火花接地面は絶縁体の開放した端部内で部分的に延びる火花間隙をその間に区画するために選択された距離だけ中心電極の火花面から間隔を置いている点火プラグ。２４．中心電極の火花面は約少なくとも１２．５６８mm²の表面積を有する、請求の範囲２３の点火プラグ。２５．中心電極の火花面は少なくとも約４．０mmの直径を有する請求の範囲２３の点火プラグ。２６．中心電極がインコネル６００鋼合金電極である、請求の範囲２３の点火プラグ。２７．火花間隙が少なくとも約２．０mmである、請求の範囲２３の点火プラグ。２８．火花間隙が約２．０mm〜３．０mmの範囲にある、請求の範囲２３の点火プラグ。２９．内燃機関の燃焼室内で空気燃料混合物を爆発させる方法において、燃焼室に少なくとも２０：１の選択された気燃比を有する空気燃料混合物を供給し、少なくとも１．８mmの長さを有する選択された放電間隙により第二の接地電極から間隔を置いた火花面を有する第一の電極を有する放電発生装置で燃焼室内に放電を発生させ、その際火花面は少なくとも１２．５６８mmの表面積を有しており、そして空気燃料混合物を放電で爆発させる段階からなる方法。３０．空気燃料混合物を供給する段階が、約２０：１〜４５：１の範囲の選択された気燃比を有する空気燃料混合物を供給することを含む、請求の範囲２９の方法。３１．放電を発生させる段階が、約１．８mm〜３mmの範囲の長さを有する放電間隙を横切る放電を発生させることを含む、請求の範囲２９の方法。３２．放電を発生させる段階が、放電間隙を横切る白色の放電を発生させることを含む、請求の範囲２９の方法。