JP2010077870A

JP2010077870A - プラズマ点火装置を備える内燃機関

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Publication number: JP2010077870A
Application number: JP2008246235A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Kobayashi; 辰夫小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】プラズマ点火装置を具備する内燃機関において、点火装置のチャンバ内へ液状燃料を容易に供給可能とする。
【解決手段】絶縁体の側壁により形成されて軸線方向に延在するチャンバと、チャンバの気筒内開口部に対向する底面に配置された中心電極と、チャンバの気筒内開口部回りの接地電極とを具備して、中心電極と接地電極との間の放電によりチャンバ内のガスをプラズマ化させて気筒内開口部からプラズマジェットとして噴射して気筒内の混合気を着火させるプラズマ点火装置１００を備える内燃機関において、気筒内に配置されて液状燃料を直線的に又は偏向してプラズマ点火装置の気筒内開口部Ａからチャンバ内へ供給するための燃料噴射弁１０７を具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラズマ点火装置を備える内燃機関に関する。

内燃機関において、点火プラグにより気筒内全体の均質混合気又は気筒内の一部に存在する混合気を確実に着火させなければならない。しかしながら、点火ギャップに火花を発生させる一般的な点火プラグは、混合気の一点を着火させるものであり、それほど高い着火性を有してはいない。

着火性に優れた点火装置として、プラズマジェットを噴射するプラズマ点火装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。プラズマ点火装置は、絶縁体の側壁により形成されて軸線方向に延在するチャンバと、チャンバの気筒内開口部に対向する底面に配置された中心電極と、チャンバの気筒内開口部回りの接地電極とを具備し、中心電極と接地電極との間に電圧を印加して発生する放電によってチャンバ内に高温高圧のプラズマを発生させるものである。こうして、チャンバの気筒内開口部からプラズマジェットを噴射し、プラズマジェットの断面積に相当する混合気の所定面積を同時に着火させることによって、高い着火性を実現することができる。

特開平０９−０４９４３２特開２００６−２９４２５７

このようなプラズマ点火装置において、チャンバを形成する絶縁体は、一般的に熱伝達率が低く、プラズマを発生させる際のチャンバ内の放電によって高温とされると、十分に冷却されずに高温が維持されて損傷することがある。それにより、絶縁体の内面を液状燃料により冷却することが考えられる。

また、プラズマを発生させるためのチャンバ内の放電として、気中放電より放電電圧の低い絶縁体の内面上の沿面放電が利用されることがある。このような沿面放電において、絶縁体の内面に液状燃料を付着させてカーボンデポジットが生成されていれば、沿面放電電圧を低下させることができ、沿面放電時の絶縁体及び両電極の損傷を抑制することができる。

従って、本発明の目的は、プラズマ点火装置を具備する内燃機関において、点火装置のチャンバ内へ液状燃料を容易に供給可能とすることである。

本発明による請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関は、絶縁体の側壁により形成されて軸線方向に延在するチャンバと、チャンバの気筒内開口部に対向する底面に配置された中心電極と、チャンバの気筒内開口部回りの接地電極とを具備して、中心電極と接地電極との間の放電によりチャンバ内のガスをプラズマ化させて気筒内開口部からプラズマジェットとして噴射して気筒内の混合気を着火させるプラズマ点火装置を備える内燃機関において、気筒内に配置されて液状燃料を直線的に又は偏向して前記プラズマ点火装置の前記気筒内開口部から前記チャンバ内へ供給するための燃料噴射弁を具備することを特徴とする。

本発明による請求項２に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関は、請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関において、前記燃料噴射弁は前記プラズマ点火装置の前記絶縁体を冷却するために液状燃料を前記チャンバ内へ供給することを特徴とする。

本発明による請求項３に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関は、請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関において、前記プラズマ点火装置は、前記中心電極と前記接地電極との間の前記絶縁体の側壁内面上の沿面放電を前記チャンバ内のガスのプラズマ化に利用するものであり、前記燃料噴射弁は前記絶縁体の側壁内面上にカーボンデポジットを生成して前記沿面放電電圧を低下させるために液状燃料を前記チャンバ内へ供給することを特徴とする。

本発明による請求項４に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関は、請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関において、前記プラズマ点火装置の前記気筒内開口部に対応する前記接地電極の内径は、前記絶縁体の側壁内径より小さくされていることを特徴とする。

本発明による請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関によれば、気筒内に配置されて液状燃料を直線的に又は偏向してプラズマ点火装置の気筒内開口部からチャンバ内へ供給するための燃料噴射弁を具備するために、点火装置のチャンバ内へ液状燃料を容易に供給することができる。

本発明による請求項２に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関によれば、請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関において、燃料噴射弁はプラズマ点火装置の絶縁体を冷却するために液状燃料をチャンバ内へ供給するために、容易にチャンバ内へ供給された液状燃料によってプラズマ点火装置の絶縁体は良好に冷却され、絶縁体が高温に維持されることによる損傷を抑制することができる。

本発明による請求項３に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関によれば、請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関において、プラズマ点火装置は、中心電極と接地電極との間の絶縁体の側壁内面上の沿面放電をチャンバ内のガスのプラズマ化に利用するものであり、燃料噴射弁は絶縁体の側壁内面上にカーボンデポジットを生成して沿面放電電圧を低下させるために液状燃料をチャンバ内へ供給するために、容易にチャンバ内へ供給された液状燃料によって絶縁体の側壁内面上にカーボンデポジットが生成されて沿面放電電圧が低下し、沿面放電に際しての絶縁体及び中心電極及び接地電極の損傷を抑制することができる。

本発明による請求項４に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関において、プラズマ点火装置の気筒内開口部に対応する接地電極の内径は、絶縁体の側壁内径より小さくされているために、燃料噴射装置によって気筒内開口部からチャンバ内へ供給される液状燃料は、気化した気体燃料を含む流れとしてチャンバ内へ流入する際に、接地電極の内径と絶縁体の側壁内径とに段差によって乱れを発生し、この乱れにより絶縁体の側壁内面に容易に付着するために、絶縁体を冷却し易く、また、絶縁体の側壁内面にカーボンデポジットを生成し易い。

図１は本発明の内燃機関に取り付けられるプラズマ点火装置を示す断面図である。同図において、１はプラズマ点火装置の軸線方向に延在するように絶縁体２の側壁により形成されてプラズマを生成するチャンバであり、気筒内開口部Ａと気筒内開口部に対向する底面Ｂとを有している。気筒内開口部Ａ回りには接地電極３が配置され、底面Ｂには中心電極４が配置されている。

接地電極３及び中心電極４は、耐熱性と高い導電性とを有する金属、例えば、ステンレス等の鉄系金属、ニッケル系金属、又は、イリジウム系金属又はイリジウム合金とすることができる。中心電極４に対して接地電極３を絶縁するための絶縁体２の先端部は筒状の側壁を有しており、絶縁体２の材質は、セラミックス（例えばアルミナセラミックス）とすることが好ましい。５は中心電極４へ電圧を印加するための導体（例えばニッケル）であり、６は導体５と中心電極４とを電気的に接続するための導電性接着剤である。７はハウジングである。

図２は図１のプラズマ点火装置のチャンバ１近傍の拡大図であり、図３は図１の点火装置の電源制御回路である。図３において、１０は電子制御装置ＥＣＵにより制御されるトランジスタであり、１１は第一バッテリであり、１２は点火コイルである。また、１３はコンデンサであり、１４は第二バッテリ１５の制御回路である。

このように構成された電源制御回路において、ＥＣＵは、先ず、トランジスタ１０のスイッチングによって第一バッテリ１１の電圧を点火コイル１２により増幅して中心電極４と接地電極３との間に印加する。こうして、中心電極４と接地電極３との間に作用する高電圧によって、図２にＳ１で示すように、絶縁体２の側壁内面上の沿面放電が発生し、チャンバ１内の沿面放電近傍のガス（混合気）をプラズマ化させる。こうして、チャンバ１内のガスの一部がプラズマ化されてイオン及び電子が生成されると同時にコンデンサに蓄えられた電圧が放出され、図２にＳ２で示すように、チャンバ１内に気中放電が発生する。制御回路は気中放電が持続するようにだけ比較的低い第二バッテリ１５の電圧を中心電極４と接地電極３との間に印加するが、比較的大きな電流を流すことができる。

こうして、気中放電によってチャンバ１内のガスの大部分がプラズマ化されると、チャンバ１内のガスは高温高圧となってプラズマジェットとして気筒内開口部Ａから噴射され、気筒内の混合気を良好に着火させる。

チャンバ１内のガスをプラズマ化させる際に、気中放電に比較して沿面放電の方が低い電圧で発生させることができる。しかしながら、沿面放電だけでチャンバ１内のガスの大部分をプラズマ化させることは、絶縁体２の側壁内面上で長い時間沿面放電を持続させなければならないために効率的ではなく、チャンバ１内に気中放電を発生させることが必要とされる。前述のように、沿面放電により一部のガスをプラズマ化させることにより気中放電を発生させるのに必要な電圧を低くすることができる。こうして、最初に沿面放電を発生させ、次いで気中放電を発生させることにより、それほど高電圧を必要とすることなくチャンバ１内のガスの大部分をプラズマ化させることができる。

ところで、プラズマを発生するチャンバ１を形成する絶縁体２は、一般的に熱伝達率が低いために、チャンバ１内の沿面放電を僅かな時間としても、その後の気中放電によりチャンバ１内で発生させたプラズマからの受熱もあり、よほど耐熱性に優れた高価な材料が使用されない限りは、不十分な冷却により高温が維持されて損傷する可能性がある。もちろん、この絶縁体２の高温による損傷の問題は、沿面放電だけにより、及び、気中放電だけにより、チャンバ１内にプラズマを発生させる場合にも起こるものである。

本発明によるプラズマ点火装置を備える内燃機関は、図４の縦断面図に示す構成を有し、プラズマ点火装置のチャンバ１を形成する絶縁体２を冷却可能とし、絶縁体２が高温に維持されて損傷することを抑制する。

図４において、１００は前述したプラズマ点火装置であり、気筒上部略中心に配置されている。１０１は一対の吸気弁１０２を介して気筒内へ通じる一対の吸気ポートであり、１０３は一対の排気弁１０４を介して気筒内へ通じる一対の排気ポートである。１０５は、一方の吸気ポート１０１に配置されて現在の機関運転状態（回転数及び負荷）に対しての必要燃料量を噴射するための第一燃料噴射弁である。１０６はピストンである。

１０７は、気筒上部周囲に配置されて、好ましくは、比較的温度の低い気筒上部周囲の一対の吸気ポート１０１の間に配置されて、気筒内へ直接的に燃料を噴射するための第二燃料噴射弁である。第二燃料噴射弁１０７は、気筒中心軸線近傍へ向けて、気筒中心軸線に垂直な平面に対して鋭角で交差するように柱状に燃料を噴射するようになっている。ここで、気筒中心軸線の延在方向を垂直方向とし、気筒中心軸線に垂直な方向を水平方向とする。

図５はピストン１０６の平面図である。同図に示すように、ピストン１０６の頂面には、ピストン周囲から略水平方向に延在する底壁１０７ａと、プラズマ点火装置１００の気筒内開口部Ａの真下で終端する終端壁１０７ｂとを具備する溝１０７が形成されている。溝１０７の幅は、終端壁１０７ｂへ向けて徐々に狭められ、終端壁１０７ｂはプラズマ点火装置１００の気筒内開口部Ａより僅かに小さな半径を有する円弧水平断面を有している。また、溝１０７においては、図４に示すように、底壁１０７ａと終端壁１０７ｂとが円弧状に滑らかに接続されている。

本発明による内燃機関は、このような構成を有するために、圧縮行程後半、排気行程後半、又は、吸気行程前半において、図４に示すように、第二燃料噴射弁１０７により僅かな燃料Ｆ１を噴射すれば、この噴射燃料Ｆ１は、Ｆ２で示すように溝１０７の底壁１０７ａ上を進行して、最終的には、一部が気化しても液状燃料を含んで終端壁１０７ａに集合してＦ３で示すように垂直上方向に偏向され、プラズマ点火装置１００の気筒内開口部Ａからチャンバ１内へ供給され、液状燃料によって絶縁体２の側壁内面を冷却することができる。

第二燃料噴射弁１０７の燃料噴射方向を、図４に一点鎖線の矢印で示すように、水平方向に対して斜め上方向としてプラズマ点火装置１００の気筒内開口部Ａへ噴射燃料が向かうようにして、ピストン頂面により偏向させることなく、直線的に液状燃料をプラズマ点火装置１００のチャンバ１内へ供給するようにしても良い。このように直線的に液状燃料をプラズマ点火装置１００のチャンバ内へ供給する場合には、ピストン位置に関係なく、膨張行程以外での燃料供給が可能となる。

第二燃料噴射弁１０７により膨張行程（特に膨張行程前半）で燃料を噴射すると、噴射燃料は、直線的でもピストン頂面により偏向させても、プラズマ点火装置１００へ到達する前に燃焼してしまうことがあり、プラズマ点火装置１００の絶縁体２の冷却のためには、第二燃料噴射弁１０７による膨張行程前半での燃料噴射は好ましくない。また、プラズマ点火装置１００の気筒内開口部Ａ回りの接地電極３は、図１及び２に示すように、円弧状（又は直線状）に角取り３ｅを形成して、液状燃料が気筒内開口部Ａからチャンバ１内へ供給され易くすることが好ましい。

このようなプラズマ点火装置１００の絶縁体の冷却のための第二燃料噴射装置１０７の燃料噴射は、プラズマ点火装置１００による点火毎に実施しても良いが、絶縁体２が高温に維持されて損傷しないように設定された複数回の点火毎に実施するようにしても良い。

こうして絶縁体２を冷却した液状燃料により絶縁体２の側壁内面にカーボンデポジットが点在して生成されるだけで、前述したように、プラズマを発生させるためのチャンバ内の放電として、絶縁体２の側壁内面上の沿面放電が利用される場合においては、導電性のカーボンデポジットの分だけ絶縁距離が短くなるために、沿面放電電圧を低下させることができ、沿面放電による絶縁体２及び接地電極３及び中心電極４の損傷を抑制することができる。

プラズマ点火装置１００の温度が低い時には、沿面放電電圧が高まるために、カーボンデポジットにより沿面放電電圧を低下させることは特に有効である。例えば、機関始動の最初の点火時において、プラズマ点火装置１００の絶縁体の側壁内面にカーボンデポジットが生成されていることが好ましい。

そのために、機関停止に際しての各気筒の最後の点火（圧縮行程）直後の排気行程、吸気行程、及び、圧縮行程のいずれかでプラズマ点火装置１００のチャンバ１内へ液状燃料を供給すれば、液状燃料は絶縁体２を冷却して絶縁体２の側壁内面にカーボンデポジットが生成され、機関始動の最初の点火に際して、沿面放電電圧を低下させることができる。

また、絶縁体２の側壁内面にカーボンデポジットを確実に生成するために、機関停止に際しての各気筒の最後の点火直後の排気行程、吸気行程、及び、圧縮行程のいずれかでプラズマ点火装置１００のチャンバ１内へ液状燃料を供給した後に、沿面放電だけを実施して液状燃料をカーボンデポジットとするようにしても良い。

また、フューエルカットからの復帰に際しての最初の点火時においても、プラズマ点火装置１００の温度が低いために、カーボンデポジットにより沿面放電電圧を低下させることは有効である。それにより、フューエルカットに際しての各気筒の最後の点火直後の排気行程、吸気行程、及び、圧縮行程のいずれかでプラズマ点火装置１００のチャンバ１内へ液状燃料を供給するようにしても良い。また、液状燃料の供給直後に、沿面放電だけを実施してカーボンデポジットを確実に生成するようにしても良い。

ところで、プラズマを発生させる際に、前述のように、絶縁体の側壁内面上の沿面放電と気中放電とを利用する場合において、沿面放電には、接地電極の絶縁体近傍のエッジ部が使用されるが、気中放電にも同じエッジ部が使用されると、このエッジ部が激しく消耗してしまう。

図６は、本発明による内燃機関に使用されるプラズマ点火装置のもう一つの実施形態を示す断面図であり、本実施形態において、接地電極３１は、絶縁体２の側壁内面に嵌合するリング形状を有している。ここで、例えば、絶縁体２の側壁内径は、約２から２．５ｍｍであり、接地電極３１の厚さ（外径と内径との差の半分）は、約０．５ｍｍであり、接地電極の３１の絶縁体２内へ挿入されている部分の高さは、約０．５ｍｍである。また、接地電極３１の気筒内開口部Ａ回りには、直前状（又は円弧状）に角取り３１ｅを形成して、液状燃料が気筒内開口部Ａからチャンバ１内へ供給され易くなっている。

リング形状の接地電極３１の中心電極側端面３１ａには、絶縁体２の内面近傍に位置する第一エッジ３１ｂ、すなわち、外径エッジ３１ｂと、絶縁体２の内面近傍から離間する第二エッジ３１ｃ、すなわち、内径エッジ３１ｃとが設けられる。

それにより、チャンバ１内のガスの一部をプラズマ化させるための沿面放電では、接地電極３１において中心電極側端面３１ａの第一エッジ３１ｂが使用され、その後のチャンバ内のガスの大部分をプラズマ化させるための気中放電では、接地電極３１において中心電極側端面３１ａの第二エッジ３１ｃが使用され、沿面放電に使用される接地電極３１の第一エッジ３１ｂは、気中放電に使用されないために、接地電極３１の第一エッジ３１ｂが中心電極４１から遠ざかる接地電極３１の第一エッジ３１ｂ近傍の消耗が抑制され、沿面放電を発生させるのに必要な電圧が高くなることを抑制することができる。

また、本実施形態において、中心電極４１の接地電極３１側は、接地電極３１と同様な絶縁体２の側壁内面に嵌合するリング形状を有している。こうして、中心電極４１の接地電極側端面４１ａには、絶縁体２の内面近傍に位置する第一エッジ４１ｂ、すなわち、外径エッジ４１ｂと、絶縁体２の内面近傍から離間する第二エッジ４１ｃ、すなわち、内径エッジ４１ｃとが設けられる。

それにより、チャンバ１内のガスの一部をプラズマ化させるための沿面放電では、中心電極４１において接地電極側端面４１ａの第一エッジ４１ｂが使用され、その後のチャンバ１内のガスの大部分をプラズマ化させるための気中放電では、中心電極４１において接地電極側端面４１ａの第二エッジ４１ｃが使用され、沿面放電に使用される中心電極４１の第一エッジ４１ｂは、気中放電に使用されないために、中心電極４１の第一エッジ４１ｂが接地電極３１から遠ざかる中心電極４１の第一エッジ４１ｂ近傍の消耗も抑制され、沿面放電を発生させるのに必要な電圧が高くなることをさらに抑制することができる。

図７は、プラズマ点火装置のもう一つの実施形態を示す図６に相当する断面図である。本実施形態において、接地電極３２の中心電極側端面３２ａは、絶縁体２の端面に当接しており、接地電極３２の内径が、絶縁体２の側壁内径より小さくされ、接地電極３２の中心電極側端面３２ａには、絶縁体２の側壁内面に沿って楔状の切欠き３２ｄが形成されている。こうして、中心電極側端面３２ａには、絶縁体２の内面近傍に位置する第一エッジ３２ｂ、すなわち、切欠きエッジ３２ｂと、絶縁体２の内面近傍から離間する第二エッジ３２ｃ、すなわち、内径エッジ３２ｃとが設けられている。また、接地電極３２の気筒内開口部Ａ回りには、直前状（又は円弧状）に角取り３２ｅを形成して、液状燃料が気筒内開口部Ａからチャンバ１内へ供給され易くなっている。

それにより、第一実施形態と同様に、沿面放電では、接地電極３２において中心電極側端面３２ａの第一エッジ３２ｂが使用され、その後の気中放電では、接地電極３２において中心電極側端面３２ａの第二エッジ３２ｃが使用され、沿面放電に使用される接地電極３２の第一エッジ３２ｂは、気中放電に使用されないために、接地電極３２の第一エッジ３２ｂが中心電極４２から遠ざかる接地電極３２の第一エッジ３２ｂ近傍の消耗が抑制され、沿面放電を発生させるのに必要な電圧が高くなることを抑制することができる。

また、本実施形態において、中心電極４２の接地電極側端面４２ａには凹部が形成されている。この凹部は、十字形、一字形、又は、円形等のような形状とすることができる。こうして、中心電極４２の接地電極側端面４２ａには、絶縁体２の内面近傍に位置する第一エッジとして外径エッジが形成され、絶縁体２の内面近傍から離間する第二エッジとして各凹部によって第二エッジが形成される。

それにより、前述の実施形態と同様に、沿面放電では、中心電極４２において接地電極側端面４２ａの第一エッジが使用され、その後の気中放電では、中心電極４２において接地電極側端面４２ａの第二エッジが使用され、沿面放電に使用される中心電極４２の第一エッジは、気中放電に使用されないために、中心電極４２の第一エッジが接地電極４１から遠ざかる中心電極４２の第一エッジ近傍の消耗も抑制され、沿面放電を発生させるのに必要な電圧が高くなることをさらに抑制することができる。ここで、中心電極４２の接地電極側端面４２ａに形成する凹部は、絶縁体２の内面近傍から離間する第二エッジが形成されるように、任意の形状とすることができる。

もちろん、図６に示す実施形態の中心電極４１と、図７に示す実施形態の中心電極４２とを入れ換えることも可能であり、また、図６に示す実施形態及び図７に示す実施形態の中心電極の接地電極側の形状は、図１及び２に示すような従来形状であっても良い。

図６及び７に示すように、接地電極３１（又は３２）の内径を絶縁体２の側壁内径より小さくすると、燃料噴射装置１０７によって気筒内開口部Ａからチャンバ内へ供給される液状燃料は、図８に示すように、気化した気体燃料を含む流れとしてチャンバ内へ流入する際に、接地電極３１の内径と絶縁体２の側壁内径とに段差によって乱れを発生し、この乱れにより絶縁体の側壁内面に容易に付着するために、絶縁体を冷却し易く、また、絶縁体２の側壁内面にカーボンデポジットを生成し易くなる。

図９はプラズマ点火装置のもう一つの実施形態を示す接地電極近傍の断面図であり、図１０は図９のプラズマ点火装置の接地電極の底面図である。図９及び１０に示すように、気筒内開口部Ａ回りの接地電極３’には、円弧状（又は直線状）に角取り３ｅ’を形成して、液状燃料が気筒内開口部Ａからチャンバ１内へ供給され易くなっている。また、接地電極３’の角取り３ｅ’された部分には、接地電極３’の内径に接するように複数（例えば４つ）の点対称の溝３ｇ’が形成されている。

それにより、燃料噴射装置１０７によって気筒内開口部Ａからチャンバ内へ供給される液状燃料は、図９に示すように、気化した気体燃料を含む流れとして溝３ｇ’により水平方向の旋回力が付与されてチャンバ内へ流入し、この旋回力によって絶縁体２の側壁内面に容易に付着するために、絶縁体を冷却し易く、また、絶縁体２の側壁内面にカーボンデポジットを生成し易くなる。

気筒内へ直接的に燃料を噴射する第二燃料噴射弁１０７は、プラズマ点火装置のチャンバ内へ液状燃料を供給するためだけに使用するようにしても良いが、例えば、吸気行程後半に第二燃料噴射弁１０７によって必要燃料量（機関負荷及び機関回転数に基づき設定される）の全部又は一部を気筒内へ噴射するようにすれば、燃料の気化潜熱により気筒内温度を低下させて吸気充填効率を向上させることができ、機関出力を高めるのに有利である。

本発明による内燃機関に取り付けられるプラズマ点火装置を示す断面図である。図１のプラズマ点火装置のチャンバ近傍の拡大図である。図１のプラズマ点火装置の電源制御回路である。本発明による内燃機関を示す縦断面図である。図４の内燃機関のピストンの平面図である。本発明による内燃機関に取り付けられるプラズマ点火装置のもう一つの実施形態を示す断面図である。本発明による内燃機関に取り付けられるプラズマ点火装置のもう一つの実施形態を示す断面図である。図６及び７のプラズマ点火装置の効果を説明するための図である。本発明による内燃機関に取り付けられるプラズマ点火装置のもう一つの実施形態を示す接地電極近傍の断面図である。図９のプラズマ点火装置の接地電極の底面図である。

符号の説明

１チャンバ
２絶縁体
３、３’、３１、３２接地電極
４、４１、４２中心電極
１０７第二燃料噴射弁
Ａ気筒内開口部

Claims

絶縁体の側壁により形成されて軸線方向に延在するチャンバと、チャンバの気筒内開口部に対向する底面に配置された中心電極と、チャンバの気筒内開口部回りの接地電極とを具備して、中心電極と接地電極との間の放電によりチャンバ内のガスをプラズマ化させて気筒内開口部からプラズマジェットとして噴射して気筒内の混合気を着火させるプラズマ点火装置を備える内燃機関において、気筒内に配置されて液状燃料を直線的に又は偏向して前記プラズマ点火装置の前記気筒内開口部から前記チャンバ内へ供給するための燃料噴射弁を具備することを特徴とするプラズマ点火装置を備える内燃機関。
前記燃料噴射弁は前記プラズマ点火装置の前記絶縁体を冷却するために液状燃料を前記チャンバ内へ供給することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関。
前記プラズマ点火装置は、前記中心電極と前記接地電極との間の前記絶縁体の側壁内面上の沿面放電を前記チャンバ内のガスのプラズマ化に利用するものであり、前記燃料噴射弁は前記絶縁体の側壁内面上にカーボンデポジットを生成して前記沿面放電電圧を低下させるために液状燃料を前記チャンバ内へ供給することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関。
前記プラズマ点火装置の前記気筒内開口部に対応する前記接地電極の内径は、前記絶縁体の側壁内径より小さくされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ点火装置を備える内燃機関。