JP2006070830A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
内燃機関用点火装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006070830A JP2006070830A JP2004256461A JP2004256461A JP2006070830A JP 2006070830 A JP2006070830 A JP 2006070830A JP 2004256461 A JP2004256461 A JP 2004256461A JP 2004256461 A JP2004256461 A JP 2004256461A JP 2006070830 A JP2006070830 A JP 2006070830A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- ignition
- combustion chamber
- air
- fuel mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】 エンジンの燃焼室内に放電を発生させて燃焼を促進させることで燃焼速度を向上させることができる内燃機関用点火装置を提供する。
【解決手段】 燃焼室110内にパルスストリーマを生じさせるためのパルス電圧を作成すると共に、そのパルス電圧を第1パルスとして出力するパルス重畳点火電源10と、第1パルスが入力される一端部21aと、燃焼室110を構成する壁面との間にパルスストリーマを発生させる他端部21bと、を有する中心電極を備えると共に、中心電極の他端部21bが燃焼室110内に露出するようにエンジン100に固定される点火電極20と、を備える。そして、中心電極の他端部21bに第1パルスを印加し、他端部21b近傍の混合気を改質して水素H2を生成すると共に、その水素H2を他端部21bと燃焼室110の壁面との間にパルスストリーマとして形成し、その後、混合気を燃焼する。
【選択図】 図4
【解決手段】 燃焼室110内にパルスストリーマを生じさせるためのパルス電圧を作成すると共に、そのパルス電圧を第1パルスとして出力するパルス重畳点火電源10と、第1パルスが入力される一端部21aと、燃焼室110を構成する壁面との間にパルスストリーマを発生させる他端部21bと、を有する中心電極を備えると共に、中心電極の他端部21bが燃焼室110内に露出するようにエンジン100に固定される点火電極20と、を備える。そして、中心電極の他端部21bに第1パルスを印加し、他端部21b近傍の混合気を改質して水素H2を生成すると共に、その水素H2を他端部21bと燃焼室110の壁面との間にパルスストリーマとして形成し、その後、混合気を燃焼する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、点火前に燃焼室内の燃料ガス(混合気)を改質または燃焼室内に混合気の流れを作ることで燃焼を促進する内燃機関用点火装置に関する。
従来より、エンジン点火の際、点火点近傍にコロナ放電を発生させて混合気の着火性を向上させる点火装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この点火装置は、点火プラグと、この点火プラグにて点火を行うための点火用電源と、点火プラグと一体にされるコロナ放電発生手段と、このコロナ放電発生手段にてコロナ放電を発生させるためのコロナ放電発生電源と、を備え構成されている。
点火プラグは、エンジンの燃焼室内の混合気に点火するものである。この点火プラグは、中心電極と、この中心電極の外周に備えられた絶縁碍子と、絶縁碍子の外周に備えられ、エンジンにネジ取り付けするための取り付けネジ部と、取り付けネジ部の端部に接合された接地電極と、を備えた周知のものである。
また、コロナ放電発生手段は取り付けネジ部の端部に接合された柱状の陽極を備え、この陽極と接地電極との間にコロナ放電を発生させるものである。陽極は、その端部が中心電極を基準として接地電極よりも遠くに位置するように取り付けネジ部の端部に接合されている。コロナ放電発生電源は、コロナ放電発生手段の陽極に電圧を印加し、陽極−接地電極間にコロナ放電を発生させるものである。
このような点火装置において、まず、点火プラグにて点火がなされる前に、コロナ放電発生手段において点火プラグの点火点近傍にコロナ放電が発生される。具体的には、コロナ放電発生手段に電圧が入力されると、陽極と接地電極との間に電界が生じる。これに伴い、陽極端部に電離が強く起こり、かつ、空間電荷も増してコロナ放電が発生される。この放電により、コロナ放電が発生した陽極−接地電極間には、混合気中の物質が電離されてイオン化された燃料(CmHn +)と酸素分子(O2)とが生成される。この後、点火プラグにて点火されることとなる。
上述のように、放電によって生じた酸素分子が点火点近傍に集められている。このため、点火プラグによる点火によって点火点近傍の酸素分子が燃焼され、混合気が着火しやすくなる。このように、点火点近傍にコロナ放電を生じさせて混合気から酸素分子を生成し、先にこの酸素を燃焼することで、混合気の着火性を向上させている。
特開昭64−36981号公報
しかしながら、上記従来の技術では、コロナ放電は点火点近傍にのみ生成されるため、酸素分子は点火点近傍しか生成されない。したがって、点火点近傍の燃焼を促進することができても、燃焼室全体の燃焼を促進することができない。このため、燃焼室において、点火点から離れた場所に混合気が残っている場合、この混合気が着火してしまい、ノッキングが発生してしまう可能性がある。
また、点火点近傍から燃焼室全体に燃焼が広がっていくため、点火点と点火点から離れた場所とにおいて燃焼時期に差が生じてしまう。これにより、燃焼速度を高めることができず、エンジンの出力向上が妨げられてしまう。
本発明は、上記点に鑑み、エンジンの燃焼室内に放電を発生させて燃焼を促進させることで燃焼速度を向上させることができる内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、着火前に筒内に放電することにより混合気の成分を変化させ、その後着火させることを特徴としている。
このように、着火前に筒内の混合気の成分を変化させる。これにより、燃焼しやすい成分を生成することができ、着火後の燃焼を促進することができる。したがって、燃焼速度を高めることができる。
請求項2に記載の発明では、着火前に筒内に放電により混合気に流れを生じさせ、その後着火させることを特徴としている。
このように、着火前に筒内に混合気の流れを生じさせ、着火する。これにより、燃焼室全体に火炎核を行き渡らせることができ、燃焼の促進を図ることができる。したがって、燃焼速度を高めることができる。
請求項3に記載の発明では、燃焼室内にパルスストリーマ放電を生じさせるためのパルス電圧を作成すると共に、このパルス電圧を第1パルス(PU1)として出力するパルス重畳点火電源(10)と、第1パルスが入力される一端部(21a)と、燃焼室を構成する壁面との間にパルスストリーマ放電を発生させる他端部(21b)と、を有する中心電極(21)を備えると共に、中心電極の他端部が燃焼室内に露出するようにエンジンに固定される点火電極(20)と、を備え、中心電極の他端部に第1パルスが印加されると、他端部近傍の混合気が電離されて水素H2が生成されると共に、その水素H2が他端部と壁面との間にパルスストリーマ放電として形成され、その後、混合気が燃焼されるようになっていることを特徴としている。
このように、点火電極に放電を生じさせる電圧を印加することで、混合気よりも燃焼速度が早い水素を生成することができる。このため、混合気が着火されるとき、先にパルスストリーマ放電である水素が着火する。パルスストリーマ放電は点火電極の中心電極の他端部から燃焼室の壁面に向かって燃焼室全体に生成されるため、パルスストリーマ放電の水素が着火すると、燃焼室全体に火花を行き渡らせることができる。この火花によって、各パルスストリーマ放電間の混合気を燃焼させることができ、燃焼速度を向上させることができる。
また、パルスストリーマ放電によって燃焼室内全体の混合気が早い燃焼速度にて燃焼されるため、ノッキングの原因となる混合気が燃焼室内に残らないようにすることができる。このようにして、ノッキング防止を図ることができる。さらに、燃焼室全体の混合気が燃焼されるため、エンジンの出力を向上させることができる。
請求項4に記載の発明では、パルス重畳点火電源は、点火電極にて燃焼室内の混合気を点火するためのパルス電圧を第2パルス(PU2)として作成すると共に、パルスストリーマ放電が拡散する前に第2パルスを点火電極に出力し、中心電極の他端部にて第2パルスに対応する放電を生じさせて混合気を点火するようになっていることを特徴としている。
このように、第1パルスにて生成されたパルスストリーマ放電が拡散する前に混合気を点火する。これにより、パルスストリーマ放電が生成された状態で燃焼速度の早い水素を先に燃焼させることができる。また、パルスストリーマ放電は燃焼室全体に生成されているため、パルスストリーマ放電の火炎核を燃焼室全体に行き渡らせることができると共に、燃焼室全体の混合気を点火および燃焼することができる。
請求項5に記載の発明では、燃焼室内にコロナ放電を生じさせるための直流電圧を作成すると共に、この直流電圧を第1パルス(PU1)として出力する直流重畳点火電源(30)と、第1パルスが入力される一端部(21a)と、燃焼室を構成する壁面との間にコロナ放電を発生させる他端部(21b)と、を有する中心電極(21)を備えると共に、中心電極の他端部が燃焼室内に露出するようにエンジンに固定される点火電極(20)と、を備え、中心電極の他端部に第1パルスが印加されると、他端部を中心にコロナ放電が発生されると共に、混合気が電離されて酸素イオンO2 −が生成され、その酸素イオンがイオン風として中心電極の他端部から燃焼室の壁面方向に向かって吹き、その後、混合気が燃焼されるようになっていることを特徴としている。
このように、点火電極にコロナ放電を生じさせる電圧を印加することで、燃焼室内に酸素イオンの風(イオン風)を生成することができる。このため、混合気が着火されるとき、着火による炎をイオン風によって燃焼室全体に行き渡らせることができる。このようにして、燃焼を促進することができ、燃焼速度を向上させることができる。
また、イオン風によって炎が燃焼室内全体に移動されると共に混合気を燃焼させるため、ノッキングの原因となる混合気が燃焼室内に残らないようにすることができる。このようにして、ノッキング防止を図ることができる。さらに、燃焼室全体の混合気が燃焼されるため、エンジンの出力を向上させることができる。
請求項6に記載の発明では、直流重畳点火電源は、点火電極にて燃焼室内の混合気を点火するためのパルス電圧を第2パルス(PU2)として作成すると共に、イオン風が止む前に第2パルスを点火電極に出力し、中心電極の他端部にて第2パルスに対応する放電を生じさせて混合気を点火するようになっていることを特徴としている。
このように、第1パルスにて生成されたイオン風が止む前に混合気を点火する。これにより、点火による火炎核をイオン風によって燃焼室全体に行き渡らせた状態で混合気を燃焼することができる。
請求項7に記載の発明では、点火電極は、点火プラグ(41)と一体にされると共に、混合気が燃焼室に導入される側に点火電極が位置するようにエンジンに固定されるようになっていることを特徴としている。
このように、点火電極および点火プラグを一体とした点火装置を採用することができる。そして、燃焼室に混合気が導入される側に点火電極が位置するように点火装置をエンジンに固定することで、パルスストリーマ放電またはイオン風が点火プラグの点火点に流れる。これにより、点火プラグにおける点火を確実に行うことができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火装置の概略ブロック図である。図1に示されるように、内燃機関用点火装置は、パルス重畳点火電源10と、点火電極20と、を備えて構成されている。
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火装置の概略ブロック図である。図1に示されるように、内燃機関用点火装置は、パルス重畳点火電源10と、点火電極20と、を備えて構成されている。
パルス重畳点火電源10は、パルス電圧を作成して後述する点火電極20に入力するものであり、パルス電圧を発生させる回路やパルス電圧発生のタイミングを制御する回路等を備えている。このパルス重畳点火電源10にて作成されたパルス電圧の電圧信号は、点火電源20に出力される。
図2は、パルス重畳点火電源10にて作成されるパルス電圧波形を示した図である。図2に示されるように、パルス重畳点火電源10にて作成されるパルス電圧波形は、正電圧の第1パルスPU1と負電圧の第2パルスPU2とからなる。
第1パルスPU1は、後述する点火電極20にてエンジン100の燃焼室110内に後述するストリーマを発生させるためのパルス電圧であり、パルス幅は200ns以下、電圧は20〜50kVである。また、第2パルスPU2は、熱によって燃焼室110内の混合気に点火するためのアーク放電を発生させるパルス電圧であり、パルス幅は約100μs、電圧は−15〜−30kVである。これら第1パルスPU1および第2パルスPU2は繰り返し作成される。
なお、燃焼室110とは、筒内の空間、すなわちエンジン100のシリンダ120の内壁面、吸気バルブ130、排気バルブ140、ピストン150の上面にて閉塞された空間を指す。また、ストリーマとは、陽極と陰極との間に電圧が印加されると陽極−陰極間に形成される小さな電離(プラズマ)領域の集合体である。このストリーマが陽極から陰極側に成長していくと共に陰極に達すると、プラズマ領域を介して陽極−陰極間に大電流が流れ、その結果、放電が起こる。本実施形態では、陽極にパルス電圧を印加することにより陽極−陰極間に生じたストリーマをパルスストリーマという。図2に示されるパルス電圧波形においては、第1パルスPU1がパルスストリーマ放電を生じさせるパルス電圧に相当する。
点火電極20は、印加される電圧に応じて放電を発生させる放電用電極である。図3は、点火電極20の概略図である。図3に示されるように、点火電極20は、中心電極21と、絶縁碍子22と、主体金具23と、を備えて構成されている。
中心電極21は、上記パルス重畳点火電源10から入力される電圧信号、すなわちパルス電圧を一端部21aから入力すると共に、そのパルス電圧を他端部21bに印加することで他端部21bから放電を生じさせるものである。この中心電極21は、例えば柱状の金属材料にて形成されている。
絶縁碍子22は、中心電極21とエンジン100とを絶縁するものであり、中心電極21の一端部21aおよび他端部21bを除く中心電極21の外周に設けられる。主体金具23は絶縁碍子22の外周に備えられ、中心電極21の他端部21b側に点火電極20をエンジン100のシリンダヘッド170に固定するための取り付けネジ部23aを有している。
このような点火電極20においては、中心電極21の他端部21bが燃焼室110のほぼ中央に位置するようにエンジン100のシリンダヘッド170に固定される。上記点火電極20は、従来の点火装置のコロナ放電発生手段や接地電極を備えない構成になっていると共に、中心電極21の他端部21bのみが燃焼室110内に露出された状態となっている。以上が、内燃機関用点火装置の構成である。
次に、上記内燃機関用点火装置の作動について、図4〜図6を参照して説明する。まず、パルス重畳点火電源10にて、図2に示されるパルス電圧が作成される。そして、吸気管160および吸気バルブ130を介して燃焼室110内に混合気(CnHm)が導入されると、第1パルスPU1が点火電極20に入力される。つまり、中心電極21の他端部21bには、正の符号をもつパルス電圧が印加されることとなる。これにより、中心電極21の他端部21bが陽極になると共に、シリンダ120の内壁面やピストン150の上面が陰極となり、他端部21bからパルスストリーマ放電(以下、パルスストリーマという)が発生する。
本実施形態では、パルスストリーマは、混合気(CnHm)が電離されて生成された水素分子(H2)が連なって構成されている。より具体的には、燃焼室110内に混合気が導入された後、中心電極21の他端部21bに第1パルスPU1が印加されると、混合気(CnHm)は改質された混合気(Cn’Hm’)と水素分子(H2)とに分離される。このうち、水素分子が連なってパルスストリーマとなり、このパルスストリーマが中心電極21の他端部21bから燃焼室110の壁面に向かって成長していく。この様子を図4に示す。
図4は、第1パルスPU1が点火電極20に入力されたときのエンジン100の燃焼室110内の様子を示した図である。図4に示されるように、このパルスストリーマ、すなわち水素分子のストリーマは、中心電極21の他端部21bを中心に燃焼室110の壁面に伸びるように生成される。
上記のように、中心電極21に第1パルスPU1が入力されると、燃焼室110内にパルスストリーマが生成されるが、第1パルスPU1の電圧値によって、燃焼室110内に生成される水素濃度は変化する。このことについて、第1パルスPU1の電圧値を変化させたときに燃焼室110内に生成される水素濃度を調べた。その結果を図5に示す。
図5は、第1パルスPU1が印加されたときの燃焼室110内の水素濃度を示した図である。図5に示されるように、第1パルスPU1の電圧値が20kVを超えると、燃焼室110内の水素濃度は急激に増加する。したがって、第1パルスPU1の電圧値を少なくとも20kVとする。また、第1パルスPU1の電圧値を20kV以上とすることで、燃焼室110内の水素濃度を高くすることができる。
パルスストリーマが生成された後、混合気の点火のために、図2に示される第2パルスPU2が点火電極20に入力される。ここで、この第2パルスPU2は、上記第1パルスPU1によって生成されたパルスストリーマが燃焼室110内に拡散してしまわないタイミングで入力される。これは、第1パルスPU1にて生成した水素分子に着火させるためである。
図6は、水素とガソリンとの燃焼速度を比較した図である。図6に示されるように、水素はガソリンと比較して燃焼速度が約10倍高い。このため、パルスストリーマ(水素分子の連なり)を生成した後、このパルスストリーマに点火することで、燃焼速度を十分に高めることができるのである。
したがって、点火電極20に第1パルスPU1が入力されたT1時間後、例えば1ms後に第2パルスPU2にて点火されるが入力される。これにより、中心電極21の他端部21bとピストン150の上面との間にアーク放電が発生され、このアーク放電の熱によってパルスストリーマが着火される。このT1時間は、上述のように、生成されたパルスストリーマが拡散してしまわない時間である。本実施形態では、T1時間を1ms以内とすることで、第1パルスPU1にて生成されたパルスストリーマが消滅しないうちにパルスストリーマを第2パルスPU2にて着火することができる。なお、本実施形態では、T1時間は、第1パルスPU1のピークと第2パルスPU2のピークとの間の時間に相当する。
上述のように、水素は、ガソリン、すなわち改質された混合気に比べて燃焼速度が約10倍高いため(図6参照)、アーク放電によって先にパルスストリーマが燃焼する。パルスストリーマは中心電極21の他端部21bを中心に燃焼室110全体に広がっているため、各パルスストリーマが燃焼した後、各パルスストリーマ間の混合気に着火し、燃焼室110内の混合気に着火して燃焼する。このようにパルスストリーマを生成して先に着火することにより、燃焼室110内全体に燃焼を起こすことができる。したがって、燃焼の速度を高めることができ、燃焼室110内にノッキングの原因となる混合気を残さないようにすることができる。
こうして混合気が燃焼すると、排気ガスとして排気バルブ140および排気管180を介して排出され、再び混合気が燃焼室110内に導入される。そして、図2に示される第1パルスPU1および第2パルスPU2が点火電極20に繰り返し入力される。
以上説明したように、本実施形態では、エンジン100の燃焼室110に導入された混合気を点火する前に、点火電極20にて燃焼室110内に水素分子で構成されるパルスストリーマを発生させている。このように、混合気を点火する前に、混合気よりも燃焼速度が早い水素をパルスストリーマとして生成することで、この水素に先に点火することができる。パルスストリーマは点火電極20の中心電極21の他端部21bから燃焼室110の壁面に向かって燃焼室110全体に生成されるため、パルスストリーマに着火すると、燃焼室110全体に火花を行き渡らせることができる。この火花によって、各パルスストリーマ間の混合気を点火および燃焼することができ、燃焼速度を向上させることができる。
さらに、パルスストリーマによって燃焼室内110全体の混合気が早い燃焼速度にて燃焼されるため、ノッキングの原因となる混合気が燃焼室110内に残らないようにすることができる。このようにして、ノッキング防止を図ることができる。さらに、燃焼室110全体の混合気が燃焼されるため、エンジンの出力を向上させることができる。
また、本実施形態では、第1パルスPU1にて生成されたパルスストリーマが拡散する前に混合気を点火している。これにより、パルスストリーマが生成された状態で燃焼速度の早い水素を先に燃焼させることができる。また、パルスストリーマは燃焼室110全体に生成されているため、パルスストリーマが点火されたことで発生した火炎核を燃焼室110全体に行き渡らせることができる。このようにして、燃焼室100全体の混合気を点火および燃焼することができる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について図を参照して説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る内燃機関用点火装置の概略ブロック図である。図7に示されるように、内燃機関用点火装置は、直流重畳点火電源30と、点火電極20と、を備えて構成されている。なお、第1実施形態と共通要素については、同一符号を記すと共にその説明を省略する。
以下、本発明の第2実施形態について図を参照して説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る内燃機関用点火装置の概略ブロック図である。図7に示されるように、内燃機関用点火装置は、直流重畳点火電源30と、点火電極20と、を備えて構成されている。なお、第1実施形態と共通要素については、同一符号を記すと共にその説明を省略する。
直流重畳点火電源30は、点火電極20に電圧(直流電圧)を印加するものであり、直流電圧を発生させる回路や直流電圧発生のタイミングを制御する回路等を備えている。この直流重畳点火電源30にて作成された電圧信号は、点火電源20に出力される。また、点火電極20は、第1実施形態と同じものである。
図8は、直流重畳点火電源30にて作成される直流電圧波形を示した図である。図8に示されるように、直流重畳点火電源30にて作成される直流電圧波形は、負電圧の第1パルスPU1および第2パルスPU2からなる。
第1パルスPU1は、エンジン100の燃焼室110内にコロナ放電を発生させて後述するイオン風を発生させるための直流電圧であり、電圧は−5〜20kVである。また、第2パルスPU2は、燃焼室110内の混合気を熱で点火するためのアーク放電を起こすパルス電圧であり、パルス幅は約100μs、電圧は−15〜−30kVである。この第2パルスPU2は、上記第1実施形態の第2パルスPU2と同じパルス電圧である。
次に、上記内燃機関用点火装置の作動について、図9〜図11を参照して説明する。まず、直流重畳点火電源30にて、図8に示されるパルス電圧が作成される。そして、吸気管160および吸気バルブ130を介して燃焼室110内に混合気が導入されると、第1パルスPU1が点火電極20に印加される。これに伴い、燃焼室110内には、点火電極20の中心電極21の他端部21bを中心にコロナ放電が発生される。
図9は、図8に示される第1パルスPU1が点火電極20に印加されたときのエンジン100の燃焼室110内の様子を示した図である。コロナ放電が発生すると、図9に示されるように、混合気中の物質が電離され、酸素イオン(O2 −)が生成される。この酸素イオンは、中心電極21の他端部21bから燃焼室110の内壁面方向に向かって風を起こす。以下では、この風をイオン風と呼ぶ。
図10は、中心電極21の他端部21bからの距離に対するイオン風の風速を示した図である。図10に示されるように、イオン風の風速は、中心電極21の他端部21b近傍がもっとも早く、他端部21bから離れるほどイオン風の風速は遅くなる。つまり、中心電極21の他端部21b近傍では、混合気がイオン風によって勢い良く吹いた状態になっている。
この後、図8に示される第2パルスPU2が点火電極20に入力される。ここで、この第2パルスPU2は、上記第1パルスPU1によって発生したイオン風が収まってしまわないタイミングで入力される。これは、燃焼室110内にイオン風を発生させた状態で混合気を着火するためである。
図11は、燃焼室110内のイオン風の風速に対する燃焼速度を示した図である。この図に示されるように、イオン風の風速が早いほど、燃焼速度が早い。したがって、イオン風が発生した後、すみやかに混合気を着火することで、イオン風によって火炎核を燃焼室110全体に行き渡らせると共に燃焼を促進することができるのである。
したがって、点火電極20に第1パルスPU1を入力したT2時間後、例えば10ms後に第2パルスPU2を入力する。これにより、中心電極21の他端部21bとピストン150の上面との間にアーク放電を生じさせ、このアーク放電の熱によって混合気を着火させる。このT2時間は、上述のように、イオン風が収まってしまわない時間である。本実施形態では、T2時間を10msとすることで、第1パルスPU1にて発生させたイオン風が消滅しないうちに混合気を第2パルスPU2にて着火している。なお、本実施形態では、T2時間は、第1パルスPU1の立ち上がりと第2パルスPU2のピークとの間の時間に相当する。
こうして混合気が燃焼すると、排気ガスとして排気バルブ140および排気管180を介して排出され、再び混合気が燃焼室110内に導入される。そして、図8に示される第1パルスPU1および第2パルスPU2が点火電極20に繰り返し入力される。
以上説明したように、本実施形態では、エンジン100の燃焼室110に導入された混合気を点火する前に、点火電極20にて燃焼室110内に水素イオンの風、すなわちイオン風を発生させている。このように、燃焼室110内にイオン風を発生させることで、混合気が着火されるとき、着火による炎をイオン風によって燃焼室110全体に行き渡らせることができる。これにより、燃焼室110全体の混合気の燃焼を促進することができ、燃焼速度を向上させることができる。
さらに、イオン風によって炎が燃焼室110内全体に移動されると共に混合気を燃焼させるため、ノッキングの原因となる混合気が燃焼室110内に残らないようにすることができる。このようにして、ノッキング防止を図ることができる。さらに、燃焼室110全体の混合気が燃焼されるため、エンジンの出力を向上させることができる。
また、本実施形態では、第1パルスPU1にて生成されたイオン風が止む前に混合気を点火している。これにより、点火による火炎核をイオン風によって燃焼室110全体に行き渡らせた状態で混合気を点火することができ、燃焼室110内全体の混合気の燃焼を促進することができる。
(他の実施形態)
上記第1、第2実施形態では、点火電極20にてそれぞれパルスストリーマ、イオン風をそれぞれ発生させた後、混合気が点火される。ここで、この点火電極20は、周知の点火プラグと一体とされたものが採用されても構わない。図12は、点火電極20と点火プラグとが一体とされた点火装置40を示した図である。
上記第1、第2実施形態では、点火電極20にてそれぞれパルスストリーマ、イオン風をそれぞれ発生させた後、混合気が点火される。ここで、この点火電極20は、周知の点火プラグと一体とされたものが採用されても構わない。図12は、点火電極20と点火プラグとが一体とされた点火装置40を示した図である。
この点火装置40は、点火電極20と、点火プラグ41とを備え構成されている。点火電極20は、第1、第2実施形態と同じものである。点火プラグ41は、中心電極42と、絶縁碍子43と、主体金具44と、接地電極45と、を備えて構成されている。具体的には、中心電極42の外周には絶縁碍子43が設けられており、この絶縁碍子43の外周には主体金具44が設けられている。また、この主体金具44の外周にはエンジン100に取り付けるための取り付けネジ部44aが設けられている。そして、主体金具44の一端側に接地電極45の一端が結合され、接地電極45の他端が放電ギャップを隔てて中心電極42と対向するように配置されている。なお、点火電源20は、点火プラグ41の絶縁碍子43および主体金具44に一体とされている。
そして、点火電極20の中心電極21にはパルスストリーマまたはイオン風を発生させるための電気信号が入力される。また、点火プラグ41の中心電極42には混合気を点火するための電気信号が例えばエンジンECUから入力される。このような点火装置40を用いることで、燃焼を促すためのパルスストリーマまたはイオン風と混合気の点火とを別々に制御することができ、点火する前の燃焼室110内の改善および点火の制御に幅を持たせることができる。
また、このような点火装置40は、混合気が燃焼室110に導入される側に点火電極20が位置するようにエンジン100に固定される。これは、混合気が点火電極20、点火プラグ41という順に流れることで、点火電極20によって発生されるパルスストリーマもしくはイオン風が点火点近傍に到達しやすくなるからである。このような点火電極20および点火プラグ41の配置により、より確実に点火を行うことができる。
また、点火電極20と点火プラグとを別々に用意し、これらをエンジン100に固定して上記第1、第2実施形態における点火制御を行っても良い。
上記第1、第2実施形態に示される実施例は、ガソリンを燃料とするエンジン100に適用できるが、ディーゼルエンジンにも適用することができる。ただし、ディーゼルエンジンに適用する場合、ディーゼルエンジンは自着火にて点火される。
10…パルス重畳点火電源、20…点火電極、21…中心電極、21a…一端部、
21b…他端部、30…直流重畳点火電源、40…点火装置、
PU1、PU2…第1、第2パルス、100…エンジン、110…燃焼室。
21b…他端部、30…直流重畳点火電源、40…点火装置、
PU1、PU2…第1、第2パルス、100…エンジン、110…燃焼室。
Claims (7)
- 着火前に筒内に放電することにより混合気の成分を変化させ、その後着火させることを特徴とする内燃機関用点火装置。
- 着火前に筒内に放電により混合気に流れを生じさせ、その後着火させることを特徴とする内燃機関用点火装置。
- エンジン(100)の燃焼室(110)に混合気を導入した後、前記混合気を燃焼させる前に前記燃焼室内に放電を生じさせる内燃機関用点火装置であって、
前記燃焼室内にパルスストリーマ放電を生じさせるためのパルス電圧を作成すると共に、このパルス電圧を第1パルス(PU1)として出力するパルス重畳点火電源(10)と、
前記第1パルスが入力される一端部(21a)と、前記燃焼室を構成する壁面との間に前記パルスストリーマ放電を発生させる他端部(21b)と、を有する中心電極(21)を備えると共に、前記中心電極の前記他端部が前記燃焼室内に露出するように前記エンジンに固定される点火電極(20)と、を備え、
前記中心電極の前記他端部に前記第1パルスが印加されると、前記他端部近傍の混合気が電離されて水素H2が生成されると共に、その水素H2が前記他端部と前記壁面との間にパルスストリーマ放電として形成され、その後、前記混合気が燃焼されるようになっていることを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 前記パルス重畳点火電源は、前記点火電極にて前記燃焼室内の前記混合気を点火するためのパルス電圧を第2パルス(PU2)として作成すると共に、前記パルスストリーマ放電が拡散する前に前記第2パルスを前記点火電極に出力し、前記中心電極の前記他端部にて前記第2パルスに対応する放電を生じさせて前記混合気を点火するようになっていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関用点火装置。
- エンジン(100)の燃焼室(110)に混合気を導入した後、前記混合気を燃焼させる前に前記燃焼室内に放電を生じさせる内燃機関用点火装置であって、
前記燃焼室内にコロナ放電を生じさせるための直流電圧を作成すると共に、この直流電圧を第1パルス(PU1)として出力する直流重畳点火電源(30)と、
前記第1パルスが入力される一端部(21a)と、前記燃焼室を構成する壁面との間に前記コロナ放電を発生させる他端部(21b)と、を有する中心電極(21)を備えると共に、前記中心電極の前記他端部が前記燃焼室内に露出するように前記エンジンに固定される点火電極(20)と、を備え、
前記中心電極の前記他端部に前記第1パルスが印加されると、前記他端部を中心に前記コロナ放電が発生されると共に、前記混合気が電離されて酸素イオンO2 −が生成され、その酸素イオンがイオン風として前記中心電極の前記他端部から前記燃焼室の壁面方向に向かって吹き、その後、前記混合気が燃焼されるようになっていることを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 前記直流重畳点火電源は、前記点火電極にて前記燃焼室内の前記混合気を点火するためのパルス電圧を第2パルス(PU2)として作成すると共に、前記イオン風が止む前に前記第1パルスを前記点火電極に出力し、前記中心電極の前記他端部にて前記第2パルスに対応する放電を生じさせて前記混合気を点火するようになっていることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記点火電極は、点火プラグ(41)と一体にされると共に、前記混合気が前記燃焼室に導入される側に前記点火電極が位置するように前記エンジンに固定されるようになっていることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1つに記載の内燃機関用点火装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004256461A JP2006070830A (ja) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | 内燃機関用点火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004256461A JP2006070830A (ja) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | 内燃機関用点火装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006070830A true JP2006070830A (ja) | 2006-03-16 |
Family
ID=36151708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004256461A Pending JP2006070830A (ja) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | 内燃機関用点火装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006070830A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009036125A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | 非平衡プラズマ放電式の点火装置及び点火制御装置 |
JP2010096144A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Daihatsu Motor Co Ltd | 火花点火式内燃機関 |
JP2010216463A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-30 | Chiba Univ | 内燃機関の点火方法 |
CN102105677A (zh) * | 2008-06-05 | 2011-06-22 | 雷诺股份公司 | 对于内燃机火花塞的供电控制 |
JP2012515420A (ja) * | 2009-01-12 | 2012-07-05 | フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニー | 燃料に点火するためのイグナイターシステム |
-
2004
- 2004-09-03 JP JP2004256461A patent/JP2006070830A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009036125A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | 非平衡プラズマ放電式の点火装置及び点火制御装置 |
CN102105677A (zh) * | 2008-06-05 | 2011-06-22 | 雷诺股份公司 | 对于内燃机火花塞的供电控制 |
JP2011522165A (ja) * | 2008-06-05 | 2011-07-28 | ルノー・エス・アー・エス | 内燃エンジンのスパークプラグへの電源供給制御 |
JP2010096144A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Daihatsu Motor Co Ltd | 火花点火式内燃機関 |
JP2012515420A (ja) * | 2009-01-12 | 2012-07-05 | フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニー | 燃料に点火するためのイグナイターシステム |
JP2010216463A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-30 | Chiba Univ | 内燃機関の点火方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7827954B2 (en) | Plasma-jet spark plug control method and device | |
US8104444B2 (en) | Pre-chamber igniter having RF-aided spark initiation | |
US20100212620A1 (en) | Plasma igniter and ignition device for internal combustion engine | |
US20070114898A1 (en) | Plasma jet spark plug and ignition system for the same | |
WO2001098643A3 (en) | Combustion enhancement system and method | |
DE60030121D1 (de) | Zwei-mode zündsystem, das reisenden funken zünder verwendet | |
US20160305393A1 (en) | Plasma ignition device | |
JP2012184718A (ja) | 非熱平衡プラズマ点火装置 | |
WO2016075357A1 (en) | An ignition assembly and a method of igniting a combustible fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion piston engine | |
JP3387039B2 (ja) | 内燃機関用点火システム | |
WO2016075358A1 (en) | A prechamber assembly adaptable in a cylinder head of an internal combustion engine and a cylinder head | |
WO2016075361A1 (en) | Lean-burn internal combustion gas engine provided with a dielectric barrier discharge plasma ignition device within a combustion prechamber | |
US9377002B2 (en) | Electrodes for multi-point ignition using single or multiple transient plasma discharges | |
US20090107437A1 (en) | RF igniter having integral pre-combustion chamber | |
US10830201B2 (en) | Ignition system having a high-frequency plasma-enhanced ignition spark of a spark plug, including an antechamber, and a method associated therewith | |
US9124075B2 (en) | Ignition system | |
CA2383187A1 (en) | Long-life traveling spark ignitor and associated firing circuitry | |
JP2006070830A (ja) | 内燃機関用点火装置 | |
JP2000110697A (ja) | 希薄燃焼ガスエンジン | |
JP3240093U (ja) | 点火強度強化構造、点火強化装置及び点火システム | |
JP2007134127A (ja) | 点火プラグ及び点火装置 | |
KR20090092518A (ko) | 내연기관의 연소성능 향상장치 | |
JP4650765B2 (ja) | 内燃機関用のスパークプラグ | |
JP2012067708A (ja) | 内燃機関の火花点火方法 | |
JP2008002408A (ja) | リーンバーンエンジンの着火支援装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060914 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090623 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091110 |