JP2001073920A - マイクロ波点火装置 - Google Patents
マイクロ波点火装置Info
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- JP2001073920A JP2001073920A JP25306399A JP25306399A JP2001073920A JP 2001073920 A JP2001073920 A JP 2001073920A JP 25306399 A JP25306399 A JP 25306399A JP 25306399 A JP25306399 A JP 25306399A JP 2001073920 A JP2001073920 A JP 2001073920A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロ波の周波数帯において燃焼室の共振
周波数を簡便に調整できるようにしたマイクロ波点火装
置を提供する。 【解決手段】 アンテナ部材としての中心導体２１が燃
焼室１４内に突出して設けられ、さらにピストン１３の
頂部には、燃焼室１４のマイクロ波周波数帯における共
振周波数を調整するためのスタブ部材３１が設けられて
いる。中心導体２１及びスタブ部材３１は、互いの軸線
２１ａ，３１ａが一致しないように、かつピストン１３
の移動方向Ｙに垂直な断面が重ならないように配置され
ている。
周波数を簡便に調整できるようにしたマイクロ波点火装
置を提供する。 【解決手段】 アンテナ部材としての中心導体２１が燃
焼室１４内に突出して設けられ、さらにピストン１３の
頂部には、燃焼室１４のマイクロ波周波数帯における共
振周波数を調整するためのスタブ部材３１が設けられて
いる。中心導体２１及びスタブ部材３１は、互いの軸線
２１ａ，３１ａが一致しないように、かつピストン１３
の移動方向Ｙに垂直な断面が重ならないように配置され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
て内燃機関の燃焼室内の混合気に点火するマイクロ波点
火装置に関する。
て内燃機関の燃焼室内の混合気に点火するマイクロ波点
火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関における混合気の点火は、通常
は点火プラグによる火花放電によって行われているが、
火花放電によって発生する電磁ノイズが車両に搭載され
ている電子機器の誤動作の原因となることがある。そこ
で、火花放電によらず、数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波
数を有する電磁波、すなわちマイクロ波を用いて点火す
るマイクロ波点火装置が従来より提案されている。
は点火プラグによる火花放電によって行われているが、
火花放電によって発生する電磁ノイズが車両に搭載され
ている電子機器の誤動作の原因となることがある。そこ
で、火花放電によらず、数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波
数を有する電磁波、すなわちマイクロ波を用いて点火す
るマイクロ波点火装置が従来より提案されている。
【０００３】例えば特許第２７４７４７６号公報には、
シリンダ内のピストンの端面に対向する位置にマイクロ
波導波管を連結するとともに、ピストンの端面にマイク
ロ波放電のための電極を設けるようにした点火装置が示
されている。
シリンダ内のピストンの端面に対向する位置にマイクロ
波導波管を連結するとともに、ピストンの端面にマイク
ロ波放電のための電極を設けるようにした点火装置が示
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波による点火
を行う場合、点火のための要するエネルギを燃焼室内に
効率よく伝送するためには、燃焼室の形状などで決まる
共振周波数に等しい周波数のマイクロ波を用いることが
望ましい。ところが上記従来の装置では、この点が全く
考慮されていないので、以下のような問題点があった。
を行う場合、点火のための要するエネルギを燃焼室内に
効率よく伝送するためには、燃焼室の形状などで決まる
共振周波数に等しい周波数のマイクロ波を用いることが
望ましい。ところが上記従来の装置では、この点が全く
考慮されていないので、以下のような問題点があった。
【０００５】すなわち、マイクロ波を発生させるマグネ
トロン（マイクロ波発振器）は、同種のものを多種類の
内燃機関に使用できること、換言すれば多種類の内燃機
関の燃焼室の共振周波数をほぼ同一の値とし、使用する
マグネトロンの発振周波数と一致させることが望まし
い。しかし、燃焼室の形状（シリンダの内部形状とピス
トンの形状）は、共振周波数以外の様々な要因によって
決定されるため、すべての機関において共振周波数が一
定となるよう形状を決定することは困難であった。
トロン（マイクロ波発振器）は、同種のものを多種類の
内燃機関に使用できること、換言すれば多種類の内燃機
関の燃焼室の共振周波数をほぼ同一の値とし、使用する
マグネトロンの発振周波数と一致させることが望まし
い。しかし、燃焼室の形状（シリンダの内部形状とピス
トンの形状）は、共振周波数以外の様々な要因によって
決定されるため、すべての機関において共振周波数が一
定となるよう形状を決定することは困難であった。
【０００６】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、マイクロ波の周波数帯において燃焼室の共振周波
数を簡便に調整できるようにしたマイクロ波点火装置を
提供することを目的とする。
あり、マイクロ波の周波数帯において燃焼室の共振周波
数を簡便に調整できるようにしたマイクロ波点火装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、マイクロ波を用いて内燃機関
の燃焼室内の混合気に点火するマイクロ波点火装置にお
いて、前記燃焼室内に突出したアンテナ部材と、前記燃
焼室を画成するピストンの頂部に設けられ、前記燃焼室
のマイクロ波周波数帯における共振周波数を調整するた
めのスタブ部材とを備え、前記アンテナ部材及びスタブ
部材は、前記ピストンの移動方向に垂直な断面が重なら
ないように配置されていることを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、マイクロ波を用いて内燃機関
の燃焼室内の混合気に点火するマイクロ波点火装置にお
いて、前記燃焼室内に突出したアンテナ部材と、前記燃
焼室を画成するピストンの頂部に設けられ、前記燃焼室
のマイクロ波周波数帯における共振周波数を調整するた
めのスタブ部材とを備え、前記アンテナ部材及びスタブ
部材は、前記ピストンの移動方向に垂直な断面が重なら
ないように配置されていることを特徴とする。
【０００８】この構成によれば、スタブ部材により燃焼
室のマイクロ波周波数帯における共振周波数を調整する
ことが可能となり、種々の内燃機関においてマイクロ波
発振器の発振周波数と、燃焼室の共振周波数を容易に一
致させることができる。さらに、アンテナ部材及びスタ
ブ部材は、ピストンの移動方向に垂直な断面が互いに重
なり合わないように配置されているので、アンテナ部材
あるいはスタブ部材の突き出し量を大きくしても、ピス
トンの移動に伴って両者が接触するということがなく、
共振周波数の可変範囲を広くすることができ、内燃機関
の設計の自由度を増加させることができる。
室のマイクロ波周波数帯における共振周波数を調整する
ことが可能となり、種々の内燃機関においてマイクロ波
発振器の発振周波数と、燃焼室の共振周波数を容易に一
致させることができる。さらに、アンテナ部材及びスタ
ブ部材は、ピストンの移動方向に垂直な断面が互いに重
なり合わないように配置されているので、アンテナ部材
あるいはスタブ部材の突き出し量を大きくしても、ピス
トンの移動に伴って両者が接触するということがなく、
共振周波数の可変範囲を広くすることができ、内燃機関
の設計の自由度を増加させることができる。
【０００９】前記アンテナ部材及びスタブ部材は、前記
ピストンの位置に拘わらず接触しないように、かつ両者
の表面同士の最短距離が、前記アンテナ部材の表面と前
記燃焼室を画成するシリンダヘッドの表面との間の最短
距離より短くなるように配置されていることが望まし
い。
ピストンの位置に拘わらず接触しないように、かつ両者
の表面同士の最短距離が、前記アンテナ部材の表面と前
記燃焼室を画成するシリンダヘッドの表面との間の最短
距離より短くなるように配置されていることが望まし
い。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる
マイクロ波点火装置を備えた内燃機関の要部の構成を示
す図であり、図２は、図１の内燃機関要部の構成をより
詳細に示す断面図である。
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる
マイクロ波点火装置を備えた内燃機関の要部の構成を示
す図であり、図２は、図１の内燃機関要部の構成をより
詳細に示す断面図である。
【００１１】図１のマイクロ波点火装置は、マイクロ波
（例えば周波数２．９９８ＧＨｚ程度の電磁波）を発生
するマグネトロン１と、マグネトロン１に接続された管
状導波管２と、管状導波管２に接続された同軸導波管３
とを備えている。内燃機関１０は、シリンダヘッド１１
と、シリンダ１２と、ピストン１３と、これらのシリン
ダヘッド１１，シリンダ１２及びピストン１３により画
成される燃焼室１４と、シリンダヘッド１１に設けられ
た吸気口（図示せず）を開閉する吸気弁１６と、シリン
ダヘッド１１に設けられた排気口（図示せず）を開閉す
る排気弁１７と、点火装置の同軸導波管３が挿入される
ガイド孔２４とを備えている。
（例えば周波数２．９９８ＧＨｚ程度の電磁波）を発生
するマグネトロン１と、マグネトロン１に接続された管
状導波管２と、管状導波管２に接続された同軸導波管３
とを備えている。内燃機関１０は、シリンダヘッド１１
と、シリンダ１２と、ピストン１３と、これらのシリン
ダヘッド１１，シリンダ１２及びピストン１３により画
成される燃焼室１４と、シリンダヘッド１１に設けられ
た吸気口（図示せず）を開閉する吸気弁１６と、シリン
ダヘッド１１に設けられた排気口（図示せず）を開閉す
る排気弁１７と、点火装置の同軸導波管３が挿入される
ガイド孔２４とを備えている。
【００１２】同軸導波管３は、中心導体２１，絶縁部材
２２及び外部導体２３からなる。同軸導波管３は、シリ
ンダヘッド１１のガイド孔２４に挿入され、円筒状の中
心導体２１が燃焼室１４内に露出するように固定されて
おり、中心導体２１が燃焼室内にマイクロ波を放射する
アンテナ部材として機能する。以上の構成によりマグネ
トロン１から出力されるマイクロ波が燃焼室１４内に放
射され、燃焼室内の混合気の点火が行われる。
２２及び外部導体２３からなる。同軸導波管３は、シリ
ンダヘッド１１のガイド孔２４に挿入され、円筒状の中
心導体２１が燃焼室１４内に露出するように固定されて
おり、中心導体２１が燃焼室内にマイクロ波を放射する
アンテナ部材として機能する。以上の構成によりマグネ
トロン１から出力されるマイクロ波が燃焼室１４内に放
射され、燃焼室内の混合気の点火が行われる。
【００１３】次に本実施形態に特徴的な点について詳細
に説明する。本実施形態では、ピストン１３の頂部に
は、アンテナ部材としての中心導体２１に対向する位置
より若干ずれた位置に、円筒状の形状を有する金属製の
スタブ部材３１が設けられている。より具体的には、ピ
ストン１３の移動方向Ｙと垂直な平面で切った中心導体
２１及びスタブ部材３１の断面が重ならないように配置
されている（図３（ａ２）参照）。スタブ部材３１を設
けることにより、中心導体２１と、スタブ部材３１との
間でマイクロ波放電プラズマが発生し、点火が行われ
る。この場合、スタブ部材３１が中心導体２１から離れ
すぎると、中心導体２１と、シリンダヘッド１１との間
でマイクロ波放電が発生する可能性があるので、中心導
体２１及びスタブ部材３１の表面同士の最短距離Ｌ１
が、中心導体２１の表面と燃焼室１４を画成するシリン
ダヘッド１１の表面との間の最短距離Ｌ２より短くなる
ように配置することが望ましい。なお、中心導体２１及
びスタブ部材３１の直径は、３〜５ｍｍ程度あり、図
１，２は分かり易くするために他の構成要素に比較して
大きく描かれている。
に説明する。本実施形態では、ピストン１３の頂部に
は、アンテナ部材としての中心導体２１に対向する位置
より若干ずれた位置に、円筒状の形状を有する金属製の
スタブ部材３１が設けられている。より具体的には、ピ
ストン１３の移動方向Ｙと垂直な平面で切った中心導体
２１及びスタブ部材３１の断面が重ならないように配置
されている（図３（ａ２）参照）。スタブ部材３１を設
けることにより、中心導体２１と、スタブ部材３１との
間でマイクロ波放電プラズマが発生し、点火が行われ
る。この場合、スタブ部材３１が中心導体２１から離れ
すぎると、中心導体２１と、シリンダヘッド１１との間
でマイクロ波放電が発生する可能性があるので、中心導
体２１及びスタブ部材３１の表面同士の最短距離Ｌ１
が、中心導体２１の表面と燃焼室１４を画成するシリン
ダヘッド１１の表面との間の最短距離Ｌ２より短くなる
ように配置することが望ましい。なお、中心導体２１及
びスタブ部材３１の直径は、３〜５ｍｍ程度あり、図
１，２は分かり易くするために他の構成要素に比較して
大きく描かれている。
【００１４】シリンダヘッド１１の底面１１ａ（以下
「基準面」という）の位置を基準とした中心導体２１の
突出量をｄ１とし、スタブ部材１３のピストン上面１８
からの突出量をｄ２とすると、これらの突出量ｄ１，ｄ
２を変更することにより、燃焼室１４のマイクロ波帯域
における共振周波数ｆ０を調整することが可能となる。
「基準面」という）の位置を基準とした中心導体２１の
突出量をｄ１とし、スタブ部材１３のピストン上面１８
からの突出量をｄ２とすると、これらの突出量ｄ１，ｄ
２を変更することにより、燃焼室１４のマイクロ波帯域
における共振周波数ｆ０を調整することが可能となる。
【００１５】図３（ａ１）（ａ２）は、それぞれ図２に
示した中心導体２１及びスタブ部材３１の縦断面図及び
ピストン１３の移動方向Ｙと垂直な断面を示す図であ
り、同図（ｂ１）（ｂ２）は、比較のために中心導体と
スタブ部材の方向Ｙに垂直な断面が重なる場合を示す図
である。すなわち、これらの図（ｂ１）（ｂ２）に示す
中心導体１２１及びスタブ部材１３１は、方向Ｙと垂直
な断面が重なるように配置されており、その場合には、
突出量ｄ１，ｄ２は、ピストン１３が上死点に位置する
ときのピストン上面１８から基準面までの距離をＧＴＤ
Ｃとすると、下記式（１）の条件を満たす必要がある。
ｄ１＋ｄ２＜ＧＴＤＣ （１）
示した中心導体２１及びスタブ部材３１の縦断面図及び
ピストン１３の移動方向Ｙと垂直な断面を示す図であ
り、同図（ｂ１）（ｂ２）は、比較のために中心導体と
スタブ部材の方向Ｙに垂直な断面が重なる場合を示す図
である。すなわち、これらの図（ｂ１）（ｂ２）に示す
中心導体１２１及びスタブ部材１３１は、方向Ｙと垂直
な断面が重なるように配置されており、その場合には、
突出量ｄ１，ｄ２は、ピストン１３が上死点に位置する
ときのピストン上面１８から基準面までの距離をＧＴＤ
Ｃとすると、下記式（１）の条件を満たす必要がある。
ｄ１＋ｄ２＜ＧＴＤＣ （１）
【００１６】したがって、突出量ｄ１，ｄ２の設定範囲
が上記式（１）の制限を受けるのに対し、同図（ａ１）
（ａ２）に示す本実施形態の場合には、中心導体２１と
スタブ部材３１の方向Ｙと垂直な断面が重ならないよう
に配置されているので、ｄ１＋ｄ２＞ＧＴＤＣとなるよ
うな設定も可能となって、突出量の設定範囲が広がり、
より広い周波数範囲に対応することが可能となる。な
お、中心導体２１の突出量ｄ１は、マイナス設定も可能
であり、その場合には、中心導体２１の先端部は、基準
面より上に位置する。
が上記式（１）の制限を受けるのに対し、同図（ａ１）
（ａ２）に示す本実施形態の場合には、中心導体２１と
スタブ部材３１の方向Ｙと垂直な断面が重ならないよう
に配置されているので、ｄ１＋ｄ２＞ＧＴＤＣとなるよ
うな設定も可能となって、突出量の設定範囲が広がり、
より広い周波数範囲に対応することが可能となる。な
お、中心導体２１の突出量ｄ１は、マイナス設定も可能
であり、その場合には、中心導体２１の先端部は、基準
面より上に位置する。
【００１７】ピストン１３に設けられた取り付け孔１３
ａには、雌ねじ部が形成されており、スタブ部材３１
は、取り付け孔１３ａにねじ込まれて、固定されてい
る。したがって、ピストン頂部からの突出量ｄ２は、容
易に調整可能であり、燃焼室１４の共振周波数ｆ０がマ
グネトロン１の発振周波数と等しくなるように容易に調
整することができる。
ａには、雌ねじ部が形成されており、スタブ部材３１
は、取り付け孔１３ａにねじ込まれて、固定されてい
る。したがって、ピストン頂部からの突出量ｄ２は、容
易に調整可能であり、燃焼室１４の共振周波数ｆ０がマ
グネトロン１の発振周波数と等しくなるように容易に調
整することができる。
【００１８】図４（ａ）は、スタブ部材３１の突出量ｄ
２と、共振周波数の変化量Δｆ０との関係を示す図であ
り、突出量ｄ２を増加させるほど、共振周波数ｆ０を低
下させることができる。また同図（ｂ）は、中心導体２
１の突出量ｄ１と、共振周波数の変化量Δｆ０との関係
を示す図であり、突出量ｄ２を増加させるほど、共振周
波数ｆ０を低下させることができる。
２と、共振周波数の変化量Δｆ０との関係を示す図であ
り、突出量ｄ２を増加させるほど、共振周波数ｆ０を低
下させることができる。また同図（ｂ）は、中心導体２
１の突出量ｄ１と、共振周波数の変化量Δｆ０との関係
を示す図であり、突出量ｄ２を増加させるほど、共振周
波数ｆ０を低下させることができる。
【００１９】なお本発明は上述した実施形態に限るもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば上述した実
施形態では、中心導体２１の突出量ｄ１及び／またはス
タブ部材３１の突出量ｄ２を変化させて、共振周波数ｆ
０を調整するようにしたが、これに限らず例えば形状の
異なる複数のスタブ部材を用意しておき、スタブ部材を
取り替えることにより、すなわちスタブ部材の形状を変
更することにより調整したり、あるいは複数のスタブ部
材を着脱可能とし、ピストンに取り付けるスタブ部材の
数を変更して調整するようにしてもよい。また中心導体
２１を突出させる位置は、燃焼室の中心位置近傍に限る
ものではなく、周縁部近傍に配置してもよい。
ではなく、種々の変形が可能である。例えば上述した実
施形態では、中心導体２１の突出量ｄ１及び／またはス
タブ部材３１の突出量ｄ２を変化させて、共振周波数ｆ
０を調整するようにしたが、これに限らず例えば形状の
異なる複数のスタブ部材を用意しておき、スタブ部材を
取り替えることにより、すなわちスタブ部材の形状を変
更することにより調整したり、あるいは複数のスタブ部
材を着脱可能とし、ピストンに取り付けるスタブ部材の
数を変更して調整するようにしてもよい。また中心導体
２１を突出させる位置は、燃焼室の中心位置近傍に限る
ものではなく、周縁部近傍に配置してもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
タブ部材により燃焼室のマイクロ波周波数帯における共
振周波数を調整することが可能となり、種々の内燃機関
においてマイクロ波発振器の発振周波数と、燃焼室の共
振周波数を容易に一致させることができる。さらに、ア
ンテナ部材及びスタブ部材は、ピストンの移動方向に垂
直な断面が互いに重なり合わないように配置されている
ので、アンテナ部材あるいはスタブ部材の突き出し量を
大きくしても、ピストンの移動に伴って両者が接触する
ということがなく、共振周波数の可変範囲を広くするこ
とができ、内燃機関の設計の自由度を増加させることが
できる。
タブ部材により燃焼室のマイクロ波周波数帯における共
振周波数を調整することが可能となり、種々の内燃機関
においてマイクロ波発振器の発振周波数と、燃焼室の共
振周波数を容易に一致させることができる。さらに、ア
ンテナ部材及びスタブ部材は、ピストンの移動方向に垂
直な断面が互いに重なり合わないように配置されている
ので、アンテナ部材あるいはスタブ部材の突き出し量を
大きくしても、ピストンの移動に伴って両者が接触する
ということがなく、共振周波数の可変範囲を広くするこ
とができ、内燃機関の設計の自由度を増加させることが
できる。
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びマイ
クロ波点火装置の要部の構成を示す図である。
クロ波点火装置の要部の構成を示す図である。
【図２】図１の内燃機関をより詳細に示す断面図であ
る。
る。
【図３】中心導体（アンテナ部材）とスタブ部材の位置
関係を説明するための図である。
関係を説明するための図である。
【図４】中心導体及びスタブ部材の突出量と燃焼室の共
振周波数の変化量との関係を示す図である。
振周波数の変化量との関係を示す図である。
１ マグネトロン ２ 管状導波管 ３ 同軸導波管 １０ 内燃機関 １１ シリンダヘッド １２ シリンダ １３ ピストン １４ 燃焼室 １８ ピストン上面 ２１ 中心導体（アンテナ部材） ２３ 外部導体 ３１ スタブ部材
Claims (1)
- 【請求項１】 マイクロ波を用いて内燃機関の燃焼室内
の混合気に点火するマイクロ波点火装置において、 前記燃焼室内に突出したアンテナ部材と、 前記燃焼室を画成するピストンの頂部に設けられ、前記
燃焼室のマイクロ波周波数帯における共振周波数を調整
するためのスタブ部材とを備え、 前記アンテナ部材及びスタブ部材は、前記ピストンの移
動方向に垂直な断面が重ならないように配置されている
ことを特徴とするマイクロ波点火装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25306399A JP2001073920A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | マイクロ波点火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25306399A JP2001073920A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | マイクロ波点火装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001073920A true JP2001073920A (ja) | 2001-03-21 |
Family
ID=17245986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25306399A Withdrawn JP2001073920A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | マイクロ波点火装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001073920A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
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