JP2013161523A - Ignition method, ignition device, and engine - Google Patents

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JP2013161523A JP2012019728A JP2012019728A JP2013161523A JP 2013161523 A JP2013161523 A JP 2013161523A JP 2012019728 A JP2012019728 A JP 2012019728A JP 2012019728 A JP2012019728 A JP 2012019728A JP 2013161523 A JP2013161523 A JP 2013161523A
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Wataru Shionoya
亘 塩野谷
Katsunori Tanaka
克典 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition method, an ignition device, and an engine such that an air-fuel mixture can be stably ignited even under a hard-to-burn condition.SOLUTION: A flow of gas flowing from a primary discharge gap to a secondary discharge gap is generated. Primary discharge is generated in a primary discharge gap while the flow of the gas is generated. Primary plasma is generated in the primary discharge gap by the primary discharge. The primary plasma is propagated to the secondary discharge gap through the flow of the gas. When the primary plasma is present in the secondary discharge gap, secondary discharge is generated in the secondary discharge gap. Secondary plasma is generated in the secondary discharge gap by the secondary discharge. Simultaneously with or after the generation of the secondary plasma, an air-fuel mixture is burnt into flames.

Description

本発明は、混合気に点火する点火方法、混合気に点火する点火装置及びエンジンに関する。   The present invention relates to an ignition method for igniting an air-fuel mixture, an ignition device for igniting an air-fuel mixture, and an engine.

一般的な点火プラグは、中心電極と側方電極とを備える。中心電極と側方電極との間には、放電ギャップが形成される。放電ギャップのギャップ長は、パルス電圧の波形、混合気の組成、圧力及び温度等に依存するが、典型的には約1mmである。中心電極と側方電極との間にパルス電圧が印加され、放電ギャップに放電が発生させられる。放電により混合気への点火が行われ、放電ギャップに火炎が生成する。   A typical spark plug includes a center electrode and side electrodes. A discharge gap is formed between the center electrode and the side electrode. The gap length of the discharge gap depends on the pulse voltage waveform, the composition of the gas mixture, the pressure, the temperature, and the like, but is typically about 1 mm. A pulse voltage is applied between the center electrode and the side electrodes, and a discharge is generated in the discharge gap. The mixture is ignited by the discharge, and a flame is generated in the discharge gap.

特許文献1には、2個以上の放電ギャップが形成されたプラグが記載されている。   Patent Document 1 describes a plug in which two or more discharge gaps are formed.

特開2004−79458号公報JP 2004-79458 A

一般的な点火プラグにおいては、放電ギャップのギャップ長を長くすることが困難であり、火炎が広がりにくい。希薄燃焼が行われる場合等の難燃焼条件においては、火炎が広がりにくいことは点火の安定性を損なう。   In a general spark plug, it is difficult to increase the gap length of the discharge gap, and the flame is difficult to spread. Under difficult combustion conditions such as when lean combustion is performed, the fact that the flame is difficult to spread impairs ignition stability.

本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の目的は、火炎が大きく広がり、難燃焼条件であっても混合気に安定して点火できる点火方法、点火装置及びエンジンを提供することである。   The present invention is made to solve this problem. An object of the present invention is to provide an ignition method, an ignition device, and an engine that can ignite the air-fuel mixture stably even under flame-resistant conditions even under difficult combustion conditions.

本発明の第1の局面は、混合気に点火する点火方法に向けられる。   The first aspect of the present invention is directed to an ignition method for igniting an air-fuel mixture.

本発明の第1の局面においては、電極構造が露出する燃焼室に気体の流れが発生させられる。nが2以上の自然数であるとする。電極構造には、n−1次放電ギャップ及びn次放電ギャップが形成される。n次放電ギャップのギャップ長は、n−1次放電ギャップのギャップ長より長い。気体は、n−1次放電ギャップからn次放電ギャップへ流れる。   In the first aspect of the present invention, a gas flow is generated in the combustion chamber where the electrode structure is exposed. Assume that n is a natural number of 2 or more. An n−1 primary discharge gap and an n order discharge gap are formed in the electrode structure. The gap length of the n-th order discharge gap is longer than the gap length of the n-th order discharge gap. The gas flows from the n-1 primary discharge gap to the n primary discharge gap.

気体の流れが発生している状態において、n−1次放電ギャップにn−1次放電が発生させられ、n−1次放電ギャップにn−1次プラズマが生成する。   In a state where a gas flow is generated, n-1 primary discharge is generated in the n-1 primary discharge gap, and n-1 primary plasma is generated in the n-1 primary discharge gap.

気体の流れにのせてn次放電ギャップまでn−1次プラズマが伝播させられる。   The n-1 primary plasma is propagated to the n order discharge gap on the gas flow.

n次放電ギャップにn−1次プラズマが存在するときに、n次放電ギャップにn次放電が発生させられ、n次放電ギャップにn次プラズマが生成する。n次プラズマの生成と同時に又はn次プラズマの生成の後に、混合気に火炎が誘発される。   When n-1 primary plasma is present in the n order discharge gap, n order discharge is generated in the n order discharge gap, and n order plasma is generated in the n order discharge gap. A flame is induced in the air-fuel mixture simultaneously with or after the generation of the n-th order plasma.

本発明の第2から第8までの局面は、混合気に点火する点火装置に向けられる。   The second to eighth aspects of the present invention are directed to an ignition device that ignites an air-fuel mixture.

本発明の第2の局面においては、プラグ及びパルス電圧印加機構が設けられる。   In the second aspect of the present invention, a plug and a pulse voltage application mechanism are provided.

プラグは、電極構造を備える。nが2以上の自然数であるとする。電極構造には、n−1次放電ギャップ及びn次放電ギャップが形成される。n次放電ギャップのギャップ長は、n−1次放電ギャップのギャップ長より長い。n次放電ギャップがn−1次放電ギャップより気体の流れの下流側に配置される。   The plug includes an electrode structure. Assume that n is a natural number of 2 or more. An n−1 primary discharge gap and an n order discharge gap are formed in the electrode structure. The gap length of the n-th order discharge gap is longer than the gap length of the n-th order discharge gap. The n-th order discharge gap is disposed downstream of the n-1 primary discharge gap in the gas flow.

パルス電圧印加機構は、n−1次パルス電圧の後にn次パルス電圧をプラグに印加するように構成される。n−1次パルス電圧は、n−1次放電ギャップにn−1次放電を発生させる。n次パルス電圧は、n次放電ギャップにn次放電を発生させる。n−1次放電によりn−1次プラズマがn−1次放電ギャップに生成する。n−1次プラズマは、気体の流れにのってn次放電ギャップまで伝播する。パルス電圧印加機構は、n−1次プラズマがn次放電ギャップに存在するときにn次パルス電圧をプラグに印加するように構成される。   The pulse voltage application mechanism is configured to apply the n-th order pulse voltage to the plug after the n-1st order pulse voltage. The n-1 primary pulse voltage generates an n-1 primary discharge in the n-1 primary discharge gap. The nth order pulse voltage generates an nth order discharge in the nth order discharge gap. The n−1 primary plasma is generated in the n−1 primary discharge gap by the n−1 primary discharge. The n-1 primary plasma propagates along the gas flow to the nth discharge gap. The pulse voltage application mechanism is configured to apply the n-th order pulse voltage to the plug when the n−1 primary plasma exists in the n-th order discharge gap.

本発明の第3の局面は、本発明の第2の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第3の局面においては、電極構造は、中心電極、第1の側方電極及び第2の側方電極を備える。中心電極の放電端と第1の側方電極の放電端との間にn−1次放電ギャップが形成される。中心電極の放電端と第2の側方電極の放電端との間にn次放電ギャップが形成される。   The third aspect of the present invention adds further matters to the second aspect of the present invention. In the third aspect of the present invention, the electrode structure includes a center electrode, a first side electrode, and a second side electrode. An n−1 primary discharge gap is formed between the discharge end of the center electrode and the discharge end of the first side electrode. An n-th order discharge gap is formed between the discharge end of the center electrode and the discharge end of the second side electrode.

本発明の第4の局面は、本発明の第2の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第4の局面においては、電極構造は、中心電極、第1の側方電極及び第2の側方電極を備える。中心電極の一方の放電端と第1の側方電極の放電端との間にn−1次放電ギャップが形成される。中心電極の他方の放電端と第2の側方電極の放電端との間にn次放電ギャップが形成される。   The fourth aspect of the present invention adds further matters to the second aspect of the present invention. In the fourth aspect of the present invention, the electrode structure includes a center electrode, a first side electrode, and a second side electrode. An n−1 primary discharge gap is formed between one discharge end of the center electrode and the discharge end of the first side electrode. An n-th order discharge gap is formed between the other discharge end of the center electrode and the discharge end of the second side electrode.

本発明の第5の局面は、本発明の第3又は第4の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第5の局面においては、第1の側方電極は、気体の流れの下流側から見てn−1次放電ギャップと重ならないように配置される。第2の側方電極は、気体の流れの下流側から見てn次放電ギャップと重ならないように配置される。   The fifth aspect of the present invention adds further matters to the third or fourth aspect of the present invention. In the fifth aspect of the present invention, the first side electrode is disposed so as not to overlap the n−1 primary discharge gap when viewed from the downstream side of the gas flow. The second side electrode is disposed so as not to overlap the n-th order discharge gap when viewed from the downstream side of the gas flow.

本発明の第6の局面は、本発明の第2から第5までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第6の局面においては、電極構造にn−2次放電ギャップがさらに形成される。n−1次放電ギャップのギャップ長は、n−2次放電ギャップのギャップ長より長い。n−1次放電ギャップがn−2次放電ギャップよりも気体の流れの下流側に配置される。   The sixth aspect of the present invention adds further matters to any one of the second to fifth aspects of the present invention. In the sixth aspect of the present invention, an n-secondary discharge gap is further formed in the electrode structure. The gap length of the n-1 primary discharge gap is longer than the gap length of the n-2 secondary discharge gap. The n-1 primary discharge gap is disposed downstream of the n-2 secondary discharge gap in the gas flow.

パルス電圧印加機構は、n−2次パルス電圧をn−1次パルス電圧の前に前記プラグに印加するように構成される。n−2次パルス電圧は、n−2次放電ギャップにn−2次放電を発生させる。n−2次放電によりn−2次プラズマがn−2次放電ギャップに生成する。n−2次プラズマは、気体の流れにのってn−1次放電ギャップまで伝播する。パルス電圧印加機構は、n−2次プラズマがn−1次放電ギャップに存在するときにn−1次パルス電圧を前記プラグに印加するように構成される。   The pulse voltage application mechanism is configured to apply an n-2 secondary pulse voltage to the plug before the n-1 primary pulse voltage. The n-2 secondary pulse voltage generates an n-2 secondary discharge in the n-2 secondary discharge gap. An n-2 secondary discharge generates n-2 secondary plasma in the n-2 secondary discharge gap. The n-2 secondary plasma propagates along the gas flow to the n-1 primary discharge gap. The pulse voltage application mechanism is configured to apply an n−1 primary pulse voltage to the plug when the n−2 secondary plasma exists in the n−1 primary discharge gap.

本発明の第7の局面は、本発明の第2から第6までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第7の局面においては、n−1次放電ギャップ及びn次放電ギャップの両方又は片方が2個以上形成される。   The seventh aspect of the present invention adds further matters to any one of the second to sixth aspects of the present invention. In the seventh aspect of the present invention, at least two or both of the n−1 primary discharge gap and the n primary discharge gap are formed.

本発明の第8の局面は、本発明の第2から第7までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第8の局面においては、n次パルス電圧により投入される電力がn−1次パルス電圧により投入される電力より少なくなるようにパルス電圧印加機構が構成される。   The eighth aspect of the present invention adds a further matter to any one of the second to seventh aspects of the present invention. In the eighth aspect of the present invention, the pulse voltage application mechanism is configured such that the power input by the n-th order pulse voltage is less than the power input by the n-th order pulse voltage.

本発明の第9の局面は、エンジンに向けられる。本発明の第9の局面においては、燃焼室、流れ発生機構、プラグ及びパルス電圧印加機構が設けられる。   The ninth aspect of the present invention is directed to an engine. In a ninth aspect of the present invention, a combustion chamber, a flow generation mechanism, a plug, and a pulse voltage application mechanism are provided.

プラグは、燃焼室に露出する電極構造を備える。nが2以上の自然数であるとして、電極構造には、n−1次放電ギャップ及びn次放電ギャップが形成される。n次放電ギャップのギャップ長は、n−1次放電ギャップのギャップ長より長い。n次放電ギャップがn−1次放電ギャップより気体の流れの下流側に配置される。   The plug includes an electrode structure that is exposed to the combustion chamber. Assuming that n is a natural number of 2 or more, an n−1 order discharge gap and an nth order discharge gap are formed in the electrode structure. The gap length of the n-th order discharge gap is longer than the gap length of the n-th order discharge gap. The n-th order discharge gap is disposed downstream of the n-1 primary discharge gap in the gas flow.

パルス電圧印加機構は、n−1次パルス電圧の後にn次パルス電圧をプラグに印加するように構成される。n−1次パルス電圧は、n−1次放電ギャップにn−1次放電を発生させる。n次パルス電圧は、n次放電ギャップにn次放電を発生させる。n−1次放電によりn−1次プラズマがn−1次放電ギャップに生成する。n−1次プラズマは、気体の流れにのってn次放電ギャップまで伝播する。パルス電圧印加機構は、n−1次プラズマがn次放電ギャップに存在するときにn次パルス電圧をプラグに印加するように構成される。   The pulse voltage application mechanism is configured to apply the n-th order pulse voltage to the plug after the n-1st order pulse voltage. The n-1 primary pulse voltage generates an n-1 primary discharge in the n-1 primary discharge gap. The nth order pulse voltage generates an nth order discharge in the nth order discharge gap. The n−1 primary plasma is generated in the n−1 primary discharge gap by the n−1 primary discharge. The n-1 primary plasma propagates along the gas flow to the nth discharge gap. The pulse voltage application mechanism is configured to apply the n-th order pulse voltage to the plug when the n−1 primary plasma exists in the n-th order discharge gap.

本発明によれば、ギャップ長が長い放電ギャップに放電が発生し、火炎が大きく広がる。難燃焼条件であっても混合気に安定して点火できる。   According to the present invention, discharge is generated in the discharge gap having a long gap length, and the flame is greatly spread. Even under difficult combustion conditions, the air-fuel mixture can be ignited stably.

特に、本発明の第5の局面によれば、側方電極がプラズマの伝播を阻害せず、火炎がさらに大きく広がる。   In particular, according to the fifth aspect of the present invention, the side electrode does not hinder the propagation of the plasma, and the flame further spreads.

特に、本発明の第6の局面によれば、火炎がさらに大きく広がる。   In particular, according to the sixth aspect of the present invention, the flame further spreads.

特に、本発明の第8の局面によれば、消費電力が減少する。   In particular, according to the eighth aspect of the present invention, power consumption is reduced.

これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。   These and other objects, features, aspects and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description of the invention when considered in conjunction with the accompanying drawings.

第1実施形態のエンジンの模式図である。It is a schematic diagram of the engine of 1st Embodiment. 第1実施形態のプラグの斜視図である。It is a perspective view of the plug of 1st Embodiment. 第1実施形態のプラグの平面図である。It is a top view of the plug of 1st Embodiment. 第1実施形態のプラグの側面図である。It is a side view of the plug of 1st Embodiment. 第1実施形態の混合気への点火の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of ignition to the air-fuel mixture of the first embodiment. 第1実施形態の混合気への点火の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of ignition to the air-fuel mixture of the first embodiment. 第1実施形態の混合気への点火の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of ignition to the air-fuel mixture of the first embodiment. 第1実施形態の混合気への点火の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of ignition to the air-fuel mixture of the first embodiment. 第1実施形態のパルス電圧の波形を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the waveform of the pulse voltage of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例のプラグの斜視図である。It is a perspective view of the plug of the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態のプラグの斜視図である。It is a perspective view of the plug of 2nd Embodiment. 第2実施形態のプラグの平面図である。It is a top view of the plug of 2nd Embodiment. 第2実施形態のプラグの側面図である。It is a side view of the plug of 2nd Embodiment. 第2実施形態の混合気への点火の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of ignition to the air-fuel mixture of the second embodiment. 第2実施形態の混合気への点火の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of ignition to the air-fuel mixture of the second embodiment. 第2実施形態のパルス電圧の波形を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the waveform of the pulse voltage of 2nd Embodiment. 第3実施形態のプラグの斜視図である。It is a perspective view of the plug of 3rd Embodiment. 第3実施形態のプラグの平面図である。It is a top view of the plug of 3rd Embodiment. 第3実施形態のプラグの側面図である。It is a side view of the plug of 3rd Embodiment. 第3実施形態の中心電極の斜視図である。It is a perspective view of the center electrode of 3rd Embodiment. 第4実施形態のプラグの斜視図である。It is a perspective view of the plug of 4th Embodiment. 第4実施形態のプラグの平面図である。It is a top view of the plug of 4th Embodiment. 第4実施形態のプラグの側面図である。It is a side view of the plug of 4th Embodiment. 第5実施形態のプラグの斜視図である。It is a perspective view of the plug of 5th Embodiment. 第5実施形態のプラグの平面図である。It is a top view of the plug of 5th Embodiment.

{第1実施形態}
(概略)
第1実施形態は、混合気に点火する点火方法、混合気に点火する点火装置及びエンジンに関する。
{First embodiment}
(Outline)
The first embodiment relates to an ignition method for igniting an air-fuel mixture, an ignition device for igniting an air-fuel mixture, and an engine.

(エンジンの構成物)
図1の模式図は、第1実施形態のエンジンを示す。
(Engine components)
The schematic diagram of FIG. 1 shows the engine of the first embodiment.

図1に示すように、エンジン1000は、燃焼容器1020、吸気機構1022、排気機構1024及び点火装置1026を備える。点火装置1026は、プラグ1040及びパルス電圧印加機構1042を備える。燃焼容器1020は、本体1060及びピストン1062を備える。燃焼容器1020には、燃焼室1080が形成される。パルス電圧印加機構1042は、パルス発生回路1100及びケーブル1102を備える。   As shown in FIG. 1, the engine 1000 includes a combustion container 1020, an intake mechanism 1022, an exhaust mechanism 1024, and an ignition device 1026. The ignition device 1026 includes a plug 1040 and a pulse voltage application mechanism 1042. The combustion container 1020 includes a main body 1060 and a piston 1062. A combustion chamber 1080 is formed in the combustion container 1020. The pulse voltage application mechanism 1042 includes a pulse generation circuit 1100 and a cable 1102.

(プラグの構成物)
図2から図4までの模式図は、それぞれ、第1実施形態のプラグの斜視図、平面図及び側面図である。
(Plug component)
The schematic diagrams from FIG. 2 to FIG. 4 are a perspective view, a plan view, and a side view, respectively, of the plug of the first embodiment.

図2から図4までに示すように、プラグ1040は、電極構造1140、碍子1142及び主体金具1144を備える。電極構造1140は、中心電極1160、第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164を備える。中心電極1160の放電端1180と第1の側方電極1162の放電端1182との間には1次放電ギャップ1200が形成される(図3及び図4参照)。中心電極1160の放電端1180と第2の側方電極1164の放電端1184との間には2次放電ギャップ1202が形成される(図3及び図4参照)。   As shown in FIGS. 2 to 4, the plug 1040 includes an electrode structure 1140, an insulator 1142, and a metal shell 1144. The electrode structure 1140 includes a center electrode 1160, a first side electrode 1162, and a second side electrode 1164. A primary discharge gap 1200 is formed between the discharge end 1180 of the center electrode 1160 and the discharge end 1182 of the first side electrode 1162 (see FIGS. 3 and 4). A secondary discharge gap 1202 is formed between the discharge end 1180 of the center electrode 1160 and the discharge end 1184 of the second side electrode 1164 (see FIGS. 3 and 4).

(エンジンの運転)
エンジン1000が運転される場合には、吸気機構1022により燃焼室1080へ混合気が吸気され、燃焼室1080が混合気で満たされる。燃焼室1080を満たした混合気は、上死点へ向かうピストン1062により圧縮される。点火装置1026が圧縮された混合気に点火し、混合気が燃焼し、爆発力が発生し、ピストン1062が下死点へ向かう。排気機構1024により燃焼室1080からの排気が行われる。エンジン1000が直噴エンジンである場合は、吸気機構1022により空気が燃焼室1080へ吸気され、燃焼室1080に燃料油が噴射される。
(Engine operation)
When engine 1000 is operated, the air-fuel mixture is sucked into combustion chamber 1080 by intake mechanism 1022, and combustion chamber 1080 is filled with the air-fuel mixture. The air-fuel mixture filling the combustion chamber 1080 is compressed by the piston 1062 toward the top dead center. The ignition device 1026 ignites the compressed air-fuel mixture, the air-fuel mixture burns, an explosive force is generated, and the piston 1062 moves toward the bottom dead center. Exhaust from the combustion chamber 1080 is performed by the exhaust mechanism 1024. When engine 1000 is a direct injection engine, air is sucked into combustion chamber 1080 by intake mechanism 1022 and fuel oil is injected into combustion chamber 1080.

(ギャップ長)
2次放電ギャップ1202のギャップ長が1次放電ギャップ1200のギャップ長より長くなるように中心電極1160、第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164は配置される。
(Gap length)
The center electrode 1160, the first side electrode 1162, and the second side electrode 1164 are arranged so that the gap length of the secondary discharge gap 1202 is longer than the gap length of the primary discharge gap 1200.

(放電ギャップの配置)
吸気機構1022により吸気が行われる場合は、タンブル、スワール、スキッシュ等の混合気の流れが燃焼室1080に発生する。プラグ1040は、2次放電ギャップ1202が1次放電ギャップ1200より混合気の流れの下流側に配置されるように燃焼容器1020に取り付けられる。したがって、吸気機構1022により吸気が行われた場合は、1次放電ギャップ1200から2次放電ギャップ1202へ流れる混合気の流れが発生する。
(Disposition of discharge gap)
When intake is performed by the intake mechanism 1022, a mixture flow such as tumble, swirl, squish, or the like is generated in the combustion chamber 1080. The plug 1040 is attached to the combustion vessel 1020 so that the secondary discharge gap 1202 is disposed downstream of the primary discharge gap 1200 in the flow of the air-fuel mixture. Therefore, when intake is performed by the intake mechanism 1022, a flow of air-fuel mixture that flows from the primary discharge gap 1200 to the secondary discharge gap 1202 is generated.

(流れ発生機構)
燃焼室1080に混合気の流れを発生させる流れ発生機構として吸気機構1022を利用することに代えて、吸気機構1022とは別に設けられた流れ発生機構により、又は、吸気機構1022とは別に設けられた機構と吸気機構1022との協働により流れ発生機構が構成され、混合気の流れが発生させられてもよい。
(Flow generation mechanism)
Instead of using the intake mechanism 1022 as a flow generation mechanism for generating a mixture flow in the combustion chamber 1080, a flow generation mechanism provided separately from the intake mechanism 1022 or provided separately from the intake mechanism 1022 is provided. The flow generation mechanism may be configured by the cooperation of the mechanism and the intake mechanism 1022, and the flow of the air-fuel mixture may be generated.

(混合気への点火の流れ)
図5から図8までの模式図は、混合気への点火の流れを示す。
(Ignition flow to mixture)
The schematic diagrams from FIG. 5 to FIG. 8 show the flow of ignition to the air-fuel mixture.

図5に示すように、吸気機構1022により吸気が行われた場合は、1次放電ギャップ1200から2次放電ギャップ1202へ流れる混合気の流れ1210が燃焼室1080に発生する。   As shown in FIG. 5, when intake is performed by the intake mechanism 1022, an air-fuel mixture flow 1210 flowing from the primary discharge gap 1200 to the secondary discharge gap 1202 is generated in the combustion chamber 1080.

図6に示すように、混合気の流れ1210が発生している状態において、1次放電ギャップ1200に1次放電1220が発生する。1次放電1220により1次放電ギャップ1200に1次プラズマ1240が生成する。1次プラズマ1240は、火炎になっていてもよいし、火炎になっていなくてもよい。火炎になっている部分と火炎になっていない部分とが1次プラズマ1240に共存してもよい。   As shown in FIG. 6, the primary discharge 1220 is generated in the primary discharge gap 1200 in the state where the mixture flow 1210 is generated. Primary plasma 1240 is generated in the primary discharge gap 1200 by the primary discharge 1220. The primary plasma 1240 may be a flame or may not be a flame. A portion that is in flame and a portion that is not in flame may coexist in the primary plasma 1240.

図7に示すように、1次プラズマ1240は、混合気の流れ1210にのって2次放電ギャップ1202まで伝播する。火炎になっていない1次プラズマ1240を2次放電ギャップ1202まで伝播させる場合は、1次放電1220が発生する時に1次放電ギャップ1200に混合気が存在しなくてもよく、空気等の混合気でない気体の流れにのって1次プラズマ1240が1次放電ギャップ1200まで伝播してもよい。   As shown in FIG. 7, the primary plasma 1240 propagates to the secondary discharge gap 1202 along the mixture flow 1210. When the primary plasma 1240 that is not in flame is propagated to the secondary discharge gap 1202, when the primary discharge 1220 is generated, the air-fuel mixture may not exist in the primary discharge gap 1200. The primary plasma 1240 may propagate to the primary discharge gap 1200 along a gas flow that is not.

図8に示すように、2次放電ギャップ1202に1次プラズマ1240が存在するときに、2次放電ギャップ1202に2次放電1222が発生する。火炎になっている部分と火炎になっていない部分とが1次プラズマ1240に共存する場合は、火炎になっている部分が2次放電ギャップ1202に存在するときに2次放電1222が発生してもよいし、火炎になっていない部分が2次放電ギャップ1202に存在するときに2次放電1222が発生してもよい。2次放電1222により2次放電ギャップ1202に2次プラズマ1242が生成する。2次プラズマ1242の生成と同時に又は2次プラズマ1242の生成の後に火炎が誘発され、混合気への点火が行われる。2次プラズマ1242の生成から遅れて火炎が誘発される場合は、2次放電1222が発生する時に2次放電ギャップ1202に混合気が存在しなくてもよい。最終的に火炎が誘発される時に火炎が誘発される位置に混合気が存在すればよい。   As shown in FIG. 8, when the primary plasma 1240 exists in the secondary discharge gap 1202, the secondary discharge 1222 is generated in the secondary discharge gap 1202. In the case where a portion that is in flame and a portion that is not in flame coexist in the primary plasma 1240, the secondary discharge 1222 is generated when the portion that is in flame exists in the secondary discharge gap 1202. Alternatively, the secondary discharge 1222 may be generated when a portion that is not in the flame exists in the secondary discharge gap 1202. Secondary plasma 1242 is generated in the secondary discharge gap 1202 by the secondary discharge 1222. A flame is induced simultaneously with the generation of the secondary plasma 1242 or after the generation of the secondary plasma 1242, and the mixture is ignited. In the case where a flame is induced with a delay from the generation of the secondary plasma 1242, the air-fuel mixture may not exist in the secondary discharge gap 1202 when the secondary discharge 1222 is generated. It is sufficient that the air-fuel mixture exists at the position where the flame is triggered when the flame is finally triggered.

2次放電ギャップ1202にプラズマが存在する場合には、2次放電ギャップ1202のインピーダンスが低くなり、2次放電ギャップ1202に放電が発生しやすくなる。このため、2次放電ギャップ1202のギャップ長が長くなっても2次放電ギャップ1202に放電を発生させることができる。これにより、ギャップ長が長い放電ギャップに放電が発生し、火炎が大きく広がる。大きく広がる火炎により、希薄燃焼が行われる場合等の難燃焼条件であっても混合気に安定して点火できる。   When plasma is present in the secondary discharge gap 1202, the impedance of the secondary discharge gap 1202 is lowered, and discharge is likely to occur in the secondary discharge gap 1202. For this reason, even if the gap length of the secondary discharge gap 1202 is increased, discharge can be generated in the secondary discharge gap 1202. As a result, discharge occurs in the discharge gap having a long gap length, and the flame spreads greatly. The air-fuel mixture can be ignited stably even under difficult combustion conditions such as when lean combustion is performed due to a flame that spreads greatly.

(パルス電圧印加機構)
中心電極1160とパルス発生回路1100の正極1120とは、ケーブル1102により電気的に接続される。主体金具1144及びパルス発生回路1100の負極1122は、接地される。
(Pulse voltage application mechanism)
Center electrode 1160 and positive electrode 1120 of pulse generation circuit 1100 are electrically connected by a cable 1102. The metal shell 1144 and the negative electrode 1122 of the pulse generation circuit 1100 are grounded.

パルス発生回路1100が正極1120と負極1122との間にパルス電圧を発生させた場合は、プラグ1040の中心電極1160と主体金具1144との間にパルス電圧が印加され、中心電極1160と第1の側方電極1162との間にパルス電圧が印加され、中心電極1160と第2の側方電極1164との間にパルス電圧が印加される。   When the pulse generation circuit 1100 generates a pulse voltage between the positive electrode 1120 and the negative electrode 1122, the pulse voltage is applied between the center electrode 1160 of the plug 1040 and the metal shell 1144, and the center electrode 1160 and the first electrode A pulse voltage is applied between the side electrode 1162 and a pulse voltage is applied between the center electrode 1160 and the second side electrode 1164.

ケーブル1102が省略され、パルス発生回路1100の正極1120が中心電極1160に直付けされてもよい。   The cable 1102 may be omitted, and the positive electrode 1120 of the pulse generation circuit 1100 may be directly attached to the center electrode 1160.

パルス発生回路1100の形式は、望ましくは、誘導エネルギー蓄積型である。ただし、パルス発生回路1100の形式が誘導エネルギー蓄積型以外であってもよい。   The type of pulse generation circuit 1100 is preferably an inductive energy storage type. However, the form of the pulse generation circuit 1100 may be other than the induction energy storage type.

(パルス電圧の波形)
図9の模式図は、第1実施形態のパルス電圧の波形を示す。
(Pulse voltage waveform)
The schematic diagram of FIG. 9 shows the waveform of the pulse voltage of the first embodiment.

図9に示すように、パルス発生回路1100は、1次パルス電圧1260の後に2次パルス電圧1262を正極1120と負極1122との間に発生するように構成される。1次パルス電圧1260は、1次放電ギャップ1200に1次放電1220を発生させる。2次パルス電圧1262は、2次放電ギャップ1202に2次放電1222を発生させる。パルス発生回路1100は、1次プラズマ1240が2次放電ギャップ1202に存在するときに2次パルス電圧1262を発生するように構成される。パルス発生回路1100においては、図9に示す波形を持つパルス電圧を発生できるように、回路定数が選択される。又は、パルス発生回路1100は、図9に示す波形を持つパルス電圧を発生できるように、コントローラーにより制御される。   As shown in FIG. 9, the pulse generation circuit 1100 is configured to generate a secondary pulse voltage 1262 between the positive electrode 1120 and the negative electrode 1122 after the primary pulse voltage 1260. The primary pulse voltage 1260 generates a primary discharge 1220 in the primary discharge gap 1200. The secondary pulse voltage 1262 generates a secondary discharge 1222 in the secondary discharge gap 1202. The pulse generation circuit 1100 is configured to generate a secondary pulse voltage 1262 when the primary plasma 1240 is present in the secondary discharge gap 1202. In the pulse generation circuit 1100, circuit constants are selected so that a pulse voltage having the waveform shown in FIG. 9 can be generated. Alternatively, the pulse generation circuit 1100 is controlled by the controller so that a pulse voltage having the waveform shown in FIG. 9 can be generated.

1次パルス電圧1260は、図9に示すように1個の単パルスであってもよいが、2個以上の単パルスの繰り返しであってもよい。2次パルス電圧1262も、図9に示すように1個の単パルスであってもよいが、2個以上の単パルスの繰り返しであってもよい。2個以上の単パルスの繰り返しを構成する各々の単パルスの波形が異なってもよい。   The primary pulse voltage 1260 may be one single pulse as shown in FIG. 9, or may be a repetition of two or more single pulses. The secondary pulse voltage 1262 may be one single pulse as shown in FIG. 9, or may be a repetition of two or more single pulses. The waveform of each single pulse constituting the repetition of two or more single pulses may be different.

望ましくは、2次パルス電圧1262により投入される電力が1次パルス電圧1260により投入される電力より少なくなるようにパルス発生回路1100は構成される。これにより、消費電力が減少する。2次放電1222が発生しやすい状態になっているときに2次放電1222が発生させられるので、2次パルス電圧1262により投入される電力が1次パルス電圧1260により投入される電力より少なくも2次放電1222は問題なく発生する。   Desirably, the pulse generation circuit 1100 is configured such that the power input by the secondary pulse voltage 1262 is less than the power input by the primary pulse voltage 1260. This reduces power consumption. Since the secondary discharge 1222 is generated when the secondary discharge 1222 is likely to occur, the power input by the secondary pulse voltage 1262 is at least 2 less than the power input by the primary pulse voltage 1260. The next discharge 1222 occurs without any problem.

1次パルス電圧1260のピーク電圧は5〜40kVであり、半値幅は100ns〜10μsである。2個以上の単パルスが繰り返される場合は、繰り返し周波数は5〜100kppsである。   The peak voltage of the primary pulse voltage 1260 is 5 to 40 kV, and the half width is 100 ns to 10 μs. When two or more single pulses are repeated, the repetition frequency is 5 to 100 kpps.

2次パルス電圧1262のピーク電圧は50V〜30kVであり、半値幅は5〜10μsである。2個以上の単パルスが繰り返される場合は、繰り返し周波数は10〜200kppsである。   The peak voltage of the secondary pulse voltage 1262 is 50 V to 30 kV, and the half width is 5 to 10 μs. When two or more single pulses are repeated, the repetition frequency is 10 to 200 kpps.

典型的には、1次パルス電圧1260及び2次パルス電圧1262は単極性の正パルスであり、中心電極1160がアノードになり、第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164がカソードになる。ただし、1次パルス電圧1260及び2次パルス電圧1262が単極性の負パルスであり、中心電極1160がカソードになり、第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164がアノードになることも許される。1次パルス電圧1260及び2次パルス電圧1262が双極性であってもよい。   Typically, primary pulse voltage 1260 and secondary pulse voltage 1262 are unipolar positive pulses, with center electrode 1160 being the anode and first side electrode 1162 and second side electrode 1164 being the cathode. become. However, the primary pulse voltage 1260 and the secondary pulse voltage 1262 are unipolar negative pulses, the center electrode 1160 is a cathode, and the first side electrode 1162 and the second side electrode 1164 are anodes. Is also allowed. The primary pulse voltage 1260 and the secondary pulse voltage 1262 may be bipolar.

(電極構造)
図2から図4までに示すように、電極構造1140は、プラグ1040の先端に配置される。プラグ1040が燃焼容器1020に取り付けられた場合は、電極構造1140は燃焼室1080に露出する。これにより、1次放電ギャップ1200及び2次放電ギャップ1202が燃焼室1080に配置され、1次放電1220及び2次放電1222により混合気に点火できる。
(Electrode structure)
As shown in FIGS. 2 to 4, the electrode structure 1140 is disposed at the tip of the plug 1040. When the plug 1040 is attached to the combustion vessel 1020, the electrode structure 1140 is exposed to the combustion chamber 1080. As a result, the primary discharge gap 1200 and the secondary discharge gap 1202 are arranged in the combustion chamber 1080, and the air-fuel mixture can be ignited by the primary discharge 1220 and the secondary discharge 1222.

(中心電極)
中心電極1160は、棒形状を有する。中心電極1160は、碍子1142により主体金具1144から電気的に絶縁され、碍子1142により主体金具1144の中心軸上に機械的に固定される。中心電極1160の先端側は、主体金具1144の開口から軸方向先端側に突出する。中心電極1160の先端の近傍は、放電の始点又は終点になる放電端1180となる。
(Center electrode)
The center electrode 1160 has a bar shape. The center electrode 1160 is electrically insulated from the metallic shell 1144 by the insulator 1142, and is mechanically fixed on the central axis of the metallic shell 1144 by the insulator 1142. The distal end side of the center electrode 1160 protrudes from the opening of the metal shell 1144 toward the distal end side in the axial direction. The vicinity of the tip of the center electrode 1160 is a discharge end 1180 that becomes the start point or end point of discharge.

(側方電極)
第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164は、折り曲げられた棒形状を有する。第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164は、主体金具1144に電気的に接続され、主体金具1144の開口の外縁に機械的に固定される。第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164は、軸方向先端側に延在し、途中で折り曲げられ、径方向中心側に延在する。第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164の長さ、形状等により1次放電ギャップ1200及び2次放電ギャップ1202のギャップ長が調整される。第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164の先端の近傍は、それぞれ、放電の始点又は終点になる放電端1182及び放電端1184となる。
(Side electrode)
The first side electrode 1162 and the second side electrode 1164 have a bent bar shape. The first side electrode 1162 and the second side electrode 1164 are electrically connected to the metallic shell 1144 and mechanically fixed to the outer edge of the opening of the metallic shell 1144. The first side electrode 1162 and the second side electrode 1164 extend to the axial front end side, bend in the middle, and extend to the radial center side. The gap lengths of the primary discharge gap 1200 and the secondary discharge gap 1202 are adjusted according to the length, shape, and the like of the first side electrode 1162 and the second side electrode 1164. The vicinity of the tips of the first side electrode 1162 and the second side electrode 1164 is a discharge end 1182 and a discharge end 1184 that are the start point or end point of discharge, respectively.

(側方電極の望ましい配置)
混合気の流れ1210の下流側から見て第1の側方電極1162は1次放電ギャップ1200と重ならないように配置される。また、混合気の流れ1210の下流側から見て第2の側方電極1164は2次放電ギャップ1202と重ならないように配置される。これにより、第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164がプラズマの伝播を阻害せず、火炎が大きく広がる。
(Preferred arrangement of side electrodes)
The first side electrode 1162 is disposed so as not to overlap the primary discharge gap 1200 when viewed from the downstream side of the air-fuel mixture flow 1210. Further, the second side electrode 1164 is disposed so as not to overlap the secondary discharge gap 1202 when viewed from the downstream side of the air-fuel mixture flow 1210. As a result, the first side electrode 1162 and the second side electrode 1164 do not hinder the propagation of plasma, and the flame spreads greatly.

ただし、図10の模式図(斜視図)に示すように、混合気の流れ1210aの下流側から見て第1の側方電極1162aが第1の放電ギャップと重なり、混合気の流れ1210aの下流側から見て第2の側方電極1164aが第2の放電ギャップと重なる場合であっても、火炎が大きく広がる効果は完全には失われない。   However, as shown in the schematic diagram (perspective view) of FIG. 10, the first side electrode 1162a overlaps the first discharge gap when viewed from the downstream side of the mixture flow 1210a, and the downstream of the mixture flow 1210a. Even when the second side electrode 1164a is overlapped with the second discharge gap when viewed from the side, the effect that the flame spreads is not completely lost.

(電極構造の変形)
2次放電ギャップ1202のギャップ長が1次放電ギャップ1200のギャップ長より長く、2次放電ギャップ1202が1次放電ギャップ1200よりも混合気の流れ1210の下流側に配置される限り、中心電極1160、第1の側方電極1162及び第2の側方電極1164の構造、配置、数等が変更されてもよい。
(Deformation of electrode structure)
As long as the gap length of the secondary discharge gap 1202 is longer than the gap length of the primary discharge gap 1200, the center electrode 1160 is disposed as long as the secondary discharge gap 1202 is disposed downstream of the primary discharge gap 1200. The structure, arrangement, number, and the like of the first side electrode 1162 and the second side electrode 1164 may be changed.

(主体金具)
主体金具1144には、丸孔が形成される。丸孔の内部には、中心電極1160、碍子1142等が収容される。主体金具1144が、「主体金具」とは呼びがたい形状物に置き換えられてもよい。例えば、主体金具1144が、丸孔が形成された板、棒、直方体等の立体物に置き換えられてもよい。丸孔が他の形状を持つ孔に置き換えられてもよい。
(Metal fitting)
A round hole is formed in the metal shell 1144. A center electrode 1160, an insulator 1142, and the like are accommodated inside the round hole. The metal shell 1144 may be replaced with a shape that is difficult to call the “metal metal fitting”. For example, the metallic shell 1144 may be replaced with a three-dimensional object such as a plate, a rod, or a rectangular parallelepiped having a round hole. The round hole may be replaced with a hole having another shape.

(材質)
碍子1142は、セラミックス、樹脂等からなる。セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア等が採用される。樹脂としては、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等が採用される。
(Material)
The insulator 1142 is made of ceramic, resin, or the like. As the ceramic, alumina, zirconia or the like is employed. As the resin, vinyl chloride resin, fluororesin or the like is employed.

中心電極1160、第1の側方電極1162、第2の側方電極1164及び主体金具1144は、導電体からなる。導電体としては、白金等の金属が採用されてもよいし、ステンレス鋼、ニッケル合金等の合金が採用されてもよいし、導電性セラミックスが採用されてもよい。   The center electrode 1160, the first side electrode 1162, the second side electrode 1164, and the metal shell 1144 are made of a conductor. As the conductor, a metal such as platinum may be employed, an alloy such as stainless steel or nickel alloy may be employed, or conductive ceramics may be employed.

(エンジン)
エンジン1000は、望ましくはレシプロエンジンである。レシプロエンジンは、4サイクルエンジン及び2サイクルエンジンのいずれであってもよい。ただし、エンジン1000がレシプロエンジン以外であってもよい。例えば、エンジン1000がロータリーエンジンであってもよい。エンジン1000がガスエンジンであってもよい。
(engine)
The engine 1000 is preferably a reciprocating engine. The reciprocating engine may be either a 4-cycle engine or a 2-cycle engine. However, the engine 1000 may be other than the reciprocating engine. For example, the engine 1000 may be a rotary engine. The engine 1000 may be a gas engine.

エンジン1000は、典型的には、自動車に組み込まれる。ただし、エンジン1000が自動車以外の輸送機械に組み込まれてもよい。例えば、エンジン1000が鉄道車両、産業車両、船舶、航空機、宇宙船等に組み込まれてもよい。エンジン1000が輸送機械以外の機械に組み込まれてもよい。例えば、エンジン1000が工具、農具、発動発電機等に組み込まれてもよい。   Engine 1000 is typically incorporated into a vehicle. However, the engine 1000 may be incorporated in a transport machine other than an automobile. For example, the engine 1000 may be incorporated in a railway vehicle, an industrial vehicle, a ship, an aircraft, a spacecraft, or the like. The engine 1000 may be incorporated in a machine other than the transport machine. For example, the engine 1000 may be incorporated in a tool, a farm tool, an engine generator, or the like.

(混合気)
混合気は、空気と燃料油との混合物である。混合気が空気と可燃性気体との混合物であってもよい。例えば、混合気が空気と水素ガス、プロパンガス、ブタンガス等との混合物であってもよい。可燃性気体が混合物であってもよい。
(Mixture)
The air-fuel mixture is a mixture of air and fuel oil. The air-fuel mixture may be a mixture of air and combustible gas. For example, the air-fuel mixture may be a mixture of air and hydrogen gas, propane gas, butane gas, or the like. The combustible gas may be a mixture.

空気が他の種類の示燃性気体に置き換えられてもよい。例えば、空気が酸素に置き換えられてもよい。燃料油が他の種類の可燃性液体に置き換えられてもよい。例えば、燃料油がメタノールに置き換えられてもよい。   Air may be replaced with other types of flammable gases. For example, air may be replaced with oxygen. The fuel oil may be replaced with other types of flammable liquids. For example, the fuel oil may be replaced with methanol.

混合気は、典型的には減圧されているが、加圧されていてもよい。混合気の圧力が大気圧であってもよい。   The air-fuel mixture is typically depressurized, but may be pressurized. The pressure of the air-fuel mixture may be atmospheric pressure.

{第2実施形態}
(概略)
第2実施形態は、第1実施形態のプラグを置き換えるプラグに関する。第1実施形態においては放電ギャップのギャップ長が2段階で拡大されるが、第2実施形態においては放電ギャップのギャップ長が3段階で拡大される。他の実施形態の構成がそのまま又は変形されてから第2実施形態において採用されてもよい。
{Second Embodiment}
(Outline)
The second embodiment relates to a plug that replaces the plug of the first embodiment. In the first embodiment, the gap length of the discharge gap is expanded in two stages. In the second embodiment, the gap length of the discharge gap is expanded in three stages. The configuration of the other embodiment may be adopted in the second embodiment as it is or after being modified.

(プラグの構成物)
図11から図13までの模式図は、それぞれ、第2実施形態のプラグの斜視図、平面図及び側面図である。
(Plug component)
The schematic diagrams from FIG. 11 to FIG. 13 are a perspective view, a plan view, and a side view of the plug of the second embodiment, respectively.

図11から図13までに示すように、プラグ2040は、電極構造2140、碍子2142及び主体金具2144を備える。電極構造2140は、中心電極2160、第1の側方電極2162、第2の側方電極2164及び第3の側方電極2166を備える。中心電極2160の放電端2180と第1の側方電極2162の放電端2182との間には1次放電ギャップ2200が形成される(図12及び図13参照)。中心電極2160の放電端2180と第2の側方電極2164の放電端2184との間には2次放電ギャップ2202が形成される。中心電極2160の放電端2180と第3の側方電極2166の放電端2186との間には3次放電ギャップ2204が形成される。   As shown in FIGS. 11 to 13, the plug 2040 includes an electrode structure 2140, an insulator 2142, and a metal shell 2144. The electrode structure 2140 includes a center electrode 2160, a first side electrode 2162, a second side electrode 2164, and a third side electrode 2166. A primary discharge gap 2200 is formed between the discharge end 2180 of the center electrode 2160 and the discharge end 2182 of the first side electrode 2162 (see FIGS. 12 and 13). A secondary discharge gap 2202 is formed between the discharge end 2180 of the center electrode 2160 and the discharge end 2184 of the second side electrode 2164. A tertiary discharge gap 2204 is formed between the discharge end 2180 of the center electrode 2160 and the discharge end 2186 of the third side electrode 2166.

(ギャップ長)
2次放電ギャップ2202のギャップ長が1次放電ギャップ2200のギャップ長より長くなり、3次放電ギャップ2204のギャップ長が2次放電ギャップ2202のギャップ長より長くなるように、中心電極2160、第1の側方電極2162、第2の側方電極2164及び第3の側方電極2166は配置される。
(Gap length)
The center electrode 2160, the first discharge electrode 2202, the first discharge gap 2202 have a gap length longer than the primary discharge gap 2200, and the tertiary discharge gap 2204 has a gap length longer than the secondary discharge gap 2202. The side electrode 2162, the second side electrode 2164, and the third side electrode 2166 are arranged.

(放電ギャップの配置)
プラグ2040は、2次放電ギャップ2202が1次放電ギャップ2200より混合気の流れ1210の下流側に配置され、3次放電ギャップ2204が2次放電ギャップ2202より混合気の流れ1210の下流側に配置されるように、燃焼容器1020に取り付けられる。したがって、吸気機構1022により吸気が行われた場合は、1次放電ギャップ2200から2次放電ギャップ2202へ流れ、さらに2次放電ギャップ2202から3次放電ギャップ2204へ流れる混合気の流れ1210が発生する。
(Disposition of discharge gap)
In the plug 2040, the secondary discharge gap 2202 is arranged downstream of the primary discharge gap 2200 in the mixture flow 1210, and the tertiary discharge gap 2204 is arranged downstream of the secondary discharge gap 2202 in the mixture flow 1210. To the combustion vessel 1020. Therefore, when intake is performed by the intake mechanism 1022, a mixture flow 1210 flows from the primary discharge gap 2200 to the secondary discharge gap 2202 and then flows from the secondary discharge gap 2202 to the tertiary discharge gap 2204. .

(混合気への点火の流れ)
第1実施形態の場合と同じく、混合気の流れ1210が発生している状態において、1次放電ギャップ2200に1次放電が発生する。1次放電により1次放電ギャップ2200に1次プラズマが生成する。1次プラズマは、火炎になっていてもよいし、火炎になっていなくてもよい。火炎になっている部分と火炎になっていない部分とが1次プラズマに共存してもよい。1次プラズマは、混合気の流れ1210にのって2次放電ギャップ2202まで伝播する。火炎になっていない1次プラズマを2次放電ギャップ2202まで伝播させる場合は、1次放電が発生する時に1次放電ギャップ2200に混合気が存在しなくてもよく、空気等の混合気でない気体の流れにのって1次プラズマが1次放電ギャップ2200まで伝播してもよい。2次放電ギャップ2202に1次プラズマが存在するときに、2次放電ギャップ2202に2次放電が発生する。火炎になっている部分と火炎になっていない部分とが1次プラズマに共存する場合は、火炎になっている部分が2次放電ギャップ2202に存在するときに2次放電が発生してもよいし、火炎になっていない部分が2次放電ギャップ2202に存在するときに2次放電が発生してもよい。2次放電により2次放電ギャップ2202に2次プラズマが生成する。2次プラズマは、火炎になっていてもよいし、火炎になっていなくてもよい。火炎になっている部分と火炎になっていない部分とが2次プラズマに共存してもよい。
(Ignition flow to mixture)
As in the case of the first embodiment, primary discharge is generated in the primary discharge gap 2200 in a state where the air-fuel mixture flow 1210 is generated. Primary plasma is generated in the primary discharge gap 2200 by the primary discharge. The primary plasma may be a flame or may not be a flame. A portion that is in flame and a portion that is not in flame may coexist in the primary plasma. The primary plasma propagates along the mixture flow 1210 to the secondary discharge gap 2202. When the primary plasma that is not in flame is propagated to the secondary discharge gap 2202, when the primary discharge occurs, the air-fuel mixture does not have to exist in the primary discharge gap 2200, and the gas is not air-fuel mixture such as air. The primary plasma may propagate up to the primary discharge gap 2200 along the flow of. When primary plasma is present in the secondary discharge gap 2202, secondary discharge is generated in the secondary discharge gap 2202. In the case where a portion that is in flame and a portion that is not in flame coexist in the primary plasma, secondary discharge may occur when the portion that is in flame exists in the secondary discharge gap 2202. In addition, secondary discharge may occur when a portion that is not flame exists in the secondary discharge gap 2202. Secondary plasma is generated in the secondary discharge gap 2202 by the secondary discharge. The secondary plasma may be a flame or may not be a flame. A portion that is in flame and a portion that is not in flame may coexist in the secondary plasma.

さらに、図14の模式図(平面図)に示すように、2次プラズマ2242は、混合気の流れ1210にのって3次放電ギャップ2204まで伝播する。   Further, as shown in the schematic diagram (plan view) of FIG. 14, the secondary plasma 2242 propagates to the tertiary discharge gap 2204 along the mixture flow 1210.

図15に示すように、3次放電ギャップ2204に2次プラズマ2242が存在するときに、3次放電ギャップ2204に3次放電2224が発生する。3次放電2224により3次放電ギャップ2204に3次プラズマ2244が生成する。3次プラズマ2244の生成と同時に又は3次プラズマ2244の生成の後に火炎が誘発され、混合気への点火が行われる。3次プラズマ2244の生成から遅れて火炎が誘発される場合は、3次放電2224が発生する時に3次放電ギャップ2204に混合気が存在しなくてもよい。最終的に火炎が誘発される時に火炎が誘発される位置に混合気が存在すればよい。   As shown in FIG. 15, when the secondary plasma 2242 exists in the tertiary discharge gap 2204, the tertiary discharge 2224 is generated in the tertiary discharge gap 2204. A tertiary plasma 2244 is generated in the tertiary discharge gap 2204 by the tertiary discharge 2224. A flame is induced simultaneously with the generation of the tertiary plasma 2244 or after the generation of the tertiary plasma 2244, and the mixture is ignited. In the case where the flame is induced with a delay from the generation of the tertiary plasma 2244, the air-fuel mixture may not exist in the tertiary discharge gap 2204 when the tertiary discharge 2224 is generated. It is sufficient that the air-fuel mixture exists at the position where the flame is triggered when the flame is finally triggered.

これにより、ギャップ長が長い放電ギャップに放電が発生し、火炎が大きく広がる。放電ギャップが4段階以上で拡大されてもよい。   As a result, discharge occurs in the discharge gap having a long gap length, and the flame spreads greatly. The discharge gap may be expanded in four or more stages.

(パルス電圧の波形)
図16の模式図は、第2実施形態のプラグにより混合気に点火する場合に印加されるパルス電圧の波形を示す。
(Pulse voltage waveform)
The schematic diagram of FIG. 16 shows the waveform of the pulse voltage applied when the air-fuel mixture is ignited by the plug of the second embodiment.

図16に示すように、1次パルス電圧2260の後に2次パルス電圧2262がプラグ2040に印加され、2次パルス電圧2262の後に3次パルス電圧2264がプラグ2040に印加される。1次パルス電圧2260は、1次放電ギャップ2200に1次放電を発生させる。2次パルス電圧2262は、2次放電ギャップ2202に2次放電を発生させる。3次パルス電圧2264は、3次放電ギャップ2204に3次放電2224を発生させる。1次プラズマが2次放電ギャップ2202に存在するときに2次パルス電圧2262がプラグ2040に印加される。2次プラズマが3次放電ギャップ2204に存在するときに3次パルス電圧2264がプラグ2040に印加される。   As shown in FIG. 16, the secondary pulse voltage 2262 is applied to the plug 2040 after the primary pulse voltage 2260, and the tertiary pulse voltage 2264 is applied to the plug 2040 after the secondary pulse voltage 2262. Primary pulse voltage 2260 generates a primary discharge in primary discharge gap 2200. The secondary pulse voltage 2262 generates a secondary discharge in the secondary discharge gap 2202. The tertiary pulse voltage 2264 generates a tertiary discharge 2224 in the tertiary discharge gap 2204. A secondary pulse voltage 2262 is applied to the plug 2040 when the primary plasma is present in the secondary discharge gap 2202. A tertiary pulse voltage 2264 is applied to the plug 2040 when secondary plasma is present in the tertiary discharge gap 2204.

(側方電極の望ましい配置)
混合気の流れ1210の下流側から見て第1の側方電極2162は1次放電ギャップ2200と重ならないように配置される。また、混合気の流れ1210の下流側から見て第2の側方電極2164は2次放電ギャップ2202と重ならないように配置される。さらに、混合気の流れ1210の下流側から見て第3の側方電極2166は3次放電ギャップ2204と重ならないように配置される。これにより、第1の側方電極2162、第2の側方電極2164及び第3の側方電極2166がプラズマの伝播を阻害せず、火炎が大きく広がる。
(Preferred arrangement of side electrodes)
The first side electrode 2162 is disposed so as not to overlap the primary discharge gap 2200 when viewed from the downstream side of the air-fuel mixture flow 1210. Further, the second side electrode 2164 is arranged so as not to overlap the secondary discharge gap 2202 when viewed from the downstream side of the air-fuel mixture flow 1210. Further, the third side electrode 2166 is arranged so as not to overlap the tertiary discharge gap 2204 when viewed from the downstream side of the air-fuel mixture flow 1210. As a result, the first side electrode 2162, the second side electrode 2164, and the third side electrode 2166 do not hinder the propagation of the plasma, and the flame spreads greatly.

{第3実施形態}
(概略)
第3実施形態は、第1実施形態のプラグを置き換えるプラグに関する。第1実施形態においては1個の放電端が中心電極に設けられるが、第3実施形態においては2個の放電端が中心電極に設けられる。他の実施形態の構成がそのまま又は変形されてから第3実施形態において採用されてもよい。
{Third embodiment}
(Outline)
The third embodiment relates to a plug that replaces the plug of the first embodiment. In the first embodiment, one discharge end is provided on the center electrode, but in the third embodiment, two discharge ends are provided on the center electrode. The configuration of the other embodiment may be adopted in the third embodiment as it is or after being modified.

(プラグの構成物)
図17から図19までの模式図は、それぞれ、第3実施形態のプラグの斜視図、平面図及び側面図である。
(Plug component)
The schematic diagrams from FIG. 17 to FIG. 19 are a perspective view, a plan view, and a side view of the plug of the third embodiment, respectively.

図17から図19までに示すように、プラグ3040は、電極構造3140、碍子3142及び主体金具3144を備える。電極構造3140は、中心電極3160、第1の側方電極3162及び第2の側方電極3164を備える。中心電極3160の第1の放電端3180と第1の側方電極3162の放電端3182との間には1次放電ギャップ3200が形成される(図18及び図19参照)。中心電極3160の第2の放電端3186と第2の側方電極3164の放電端3184との間には2次放電ギャップ3202が形成される(図18及び図19参照)。   As shown in FIGS. 17 to 19, the plug 3040 includes an electrode structure 3140, an insulator 3142, and a metal shell 3144. The electrode structure 3140 includes a center electrode 3160, a first side electrode 3162, and a second side electrode 3164. A primary discharge gap 3200 is formed between the first discharge end 3180 of the center electrode 3160 and the discharge end 3182 of the first side electrode 3162 (see FIGS. 18 and 19). A secondary discharge gap 3202 is formed between the second discharge end 3186 of the center electrode 3160 and the discharge end 3184 of the second side electrode 3164 (see FIGS. 18 and 19).

(ギャップ長)
2次放電ギャップ3202のギャップ長が1次放電ギャップ3200のギャップ長より長くなるように中心電極3160、第1の側方電極3162及び第2の側方電極3164は配置される。
(Gap length)
The center electrode 3160, the first side electrode 3162, and the second side electrode 3164 are disposed so that the gap length of the secondary discharge gap 3202 is longer than the gap length of the primary discharge gap 3200.

(放電ギャップの配置)
プラグ3040は、2次放電ギャップ3202が1次放電ギャップ3200より混合気の流れの下流側に配置されるように燃焼容器1020に取り付けられる。したがって、吸気機構1022により吸気が行われた場合は、1次放電ギャップ3200から2次放電ギャップ3202へ流れる混合気の流れが発生する。
(Disposition of discharge gap)
The plug 3040 is attached to the combustion vessel 1020 so that the secondary discharge gap 3202 is disposed downstream of the primary discharge gap 3200 in the flow of the air-fuel mixture. Therefore, when intake is performed by the intake mechanism 1022, a flow of air-fuel mixture that flows from the primary discharge gap 3200 to the secondary discharge gap 3202 is generated.

(混合気への点火の流れ)
第1実施形態の場合と同じく、混合気の流れ1210が発生している状態において、1次放電ギャップ3200に1次放電が発生する。1次放電により1次放電ギャップ3200に1次プラズマが生成する。1次プラズマは、混合気の流れ1210にのって2次放電ギャップ3202まで伝播する。2次放電ギャップ3202に1次プラズマが存在するときに、2次放電ギャップ3202に2次放電が発生する。2次放電により2次放電ギャップ3202に2次プラズマが生成する。2次プラズマの生成と同時に又は2次プラズマの生成の後に火炎が誘発され、混合気への点火が行われる。
(Ignition flow to mixture)
As in the case of the first embodiment, primary discharge is generated in the primary discharge gap 3200 in a state where the air-fuel mixture flow 1210 is generated. Primary plasma is generated in the primary discharge gap 3200 by the primary discharge. The primary plasma propagates to the secondary discharge gap 3202 along the mixture flow 1210. When the primary plasma is present in the secondary discharge gap 3202, secondary discharge is generated in the secondary discharge gap 3202. Secondary plasma is generated in the secondary discharge gap 3202 by the secondary discharge. A flame is induced simultaneously with the generation of the secondary plasma or after the generation of the secondary plasma, and the mixture is ignited.

これにより、ギャップ長が長い放電ギャップに放電が発生し、火炎が大きく広がる。   As a result, discharge occurs in the discharge gap having a long gap length, and the flame spreads greatly.

(中心電極)
図20の模式図は、第3実施形態の中心電極の斜視図である。
(Center electrode)
The schematic diagram of FIG. 20 is a perspective view of the center electrode of the third embodiment.

図20に示すように、第3実施形態の中心電極3160は、第1の半円柱体3280及び第2の半円柱体3282を接合した構造を有する。第1の半円柱体3280の平坦側面と第2の半円柱体3282の平坦側面とが接合される。第1の半円柱体3280の上面の近傍は第1の放電端3180となり、第2の半円柱体3282の上面の近傍は第2の放電端3186となる。第1の放電端3180は第2の放電端3186より軸方向先端側に突出する。中心電極3160には高さの異なる柱体の組み合わせにより軸方向に段差が形成され、2個以上の放電端が形成される。柱体は半円柱体に限られない。また、第1の半円柱体3280の湾曲側面3200は第1の側方電極3162の側に向けられ、第2の半円柱体3282の湾曲側面3202は第2の側方電極3164の側に向けられる。これにより、2次放電ギャップ3202のギャップ長が1次放電ギャップ3200のギャップ長より長くなる。   As shown in FIG. 20, the center electrode 3160 of the third embodiment has a structure in which a first semi-cylindrical body 3280 and a second semi-cylindrical body 3282 are joined. The flat side surface of the first semi-cylindrical body 3280 and the flat side surface of the second semi-cylindrical body 3282 are joined. The vicinity of the upper surface of the first semi-cylindrical body 3280 becomes the first discharge end 3180, and the vicinity of the upper surface of the second semi-cylindrical body 3282 becomes the second discharge end 3186. The first discharge end 3180 protrudes from the second discharge end 3186 to the front end side in the axial direction. The central electrode 3160 is formed with a step in the axial direction by a combination of columns having different heights, and two or more discharge ends are formed. The column is not limited to a semi-cylindrical body. Further, the curved side surface 3200 of the first semi-cylindrical body 3280 is directed to the first side electrode 3162 side, and the curved side surface 3202 of the second semi-cylindrical body 3282 is directed to the second side electrode 3164 side. It is done. Accordingly, the gap length of the secondary discharge gap 3202 becomes longer than the gap length of the primary discharge gap 3200.

{第4実施形態}
(概略)
第4実施形態は、第1実施形態のプラグを置き換えるプラグに関する。第1実施形態においては1次放電ギャップ及び2次放電ギャップが1個ずつ形成されるが、第4実施形態においては1次放電ギャップが1個形成され、2次放電ギャップが2個形成される。他の実施形態の構成がそのまま又は変形されてから第4実施形態において採用されてもよい。
{Fourth embodiment}
(Outline)
The fourth embodiment relates to a plug that replaces the plug of the first embodiment. In the first embodiment, one primary discharge gap and one secondary discharge gap are formed. In the fourth embodiment, one primary discharge gap is formed and two secondary discharge gaps are formed. . The configuration of the other embodiment may be employed in the fourth embodiment as it is or after being modified.

(プラグの構成物)
図21から図23までの模式図は、それぞれ、第4実施形態のプラグの斜視図、平面図及び側面図である。
(Plug component)
The schematic diagrams from FIG. 21 to FIG. 23 are a perspective view, a plan view, and a side view of the plug of the fourth embodiment, respectively.

図21から図23までに示すように、プラグ4040は、電極構造4140、碍子4142及び主体金具4144を備える。電極構造4140は、中心電極4160、第1の側方電極4162、第2の側方電極4164及び第3の側方電極4166を備える。中心電極4160の放電端4180と第1の側方電極4162の放電端4182との間には1次放電ギャップ4200が形成される(図22参照)。中心電極4160の放電端4180と第2の側方電極4164の放電端4184との間には第1の2次放電ギャップ4202が形成される(図22参照)。中心電極4160の放電端4180と第3の側方電極4166の放電端4186との間には第2の2次放電ギャップ4204が形成される(図22参照)。   As shown in FIGS. 21 to 23, the plug 4040 includes an electrode structure 4140, an insulator 4142, and a metal shell 4144. The electrode structure 4140 includes a center electrode 4160, a first side electrode 4162, a second side electrode 4164, and a third side electrode 4166. A primary discharge gap 4200 is formed between the discharge end 4180 of the center electrode 4160 and the discharge end 4182 of the first side electrode 4162 (see FIG. 22). A first secondary discharge gap 4202 is formed between the discharge end 4180 of the center electrode 4160 and the discharge end 4184 of the second side electrode 4164 (see FIG. 22). A second secondary discharge gap 4204 is formed between the discharge end 4180 of the center electrode 4160 and the discharge end 4186 of the third side electrode 4166 (see FIG. 22).

(ギャップ長)
第1の2次放電ギャップ4202及び第2の2次放電ギャップ4204のギャップ長が1次放電ギャップ4200のギャップ長より長くなるように、中心電極4160、第1の側方電極4162、第2の側方電極4164及び第3の側方電極4166は配置される。第1の2次放電ギャップ4202のギャップ長と第2の2次放電ギャップ4204のギャップ長とは同じである。
(Gap length)
The center electrode 4160, the first side electrode 4162, and the second electrode are so arranged that the gap length of the first secondary discharge gap 4202 and the second secondary discharge gap 4204 is longer than the gap length of the primary discharge gap 4200. Side electrode 4164 and third side electrode 4166 are arranged. The gap length of the first secondary discharge gap 4202 and the gap length of the second secondary discharge gap 4204 are the same.

(放電ギャップの配置)
プラグ4040は、第1の2次放電ギャップ4202及び第2の2次放電ギャップ4204が1次放電ギャップ4200より混合気の流れ1210の下流側に配置されるように、燃焼容器1020に取り付けられる。したがって、吸気機構1022により吸気が行われた場合は、1次放電ギャップ4200から第1の2次放電ギャップ4202及び第2の2次放電ギャップ4204へ流れる混合気の流れ1210が発生する。
(Disposition of discharge gap)
The plug 4040 is attached to the combustion vessel 1020 such that the first secondary discharge gap 4202 and the second secondary discharge gap 4204 are arranged downstream of the primary discharge gap 4200 in the air-fuel mixture flow 1210. Therefore, when intake is performed by the intake mechanism 1022, an air-fuel mixture flow 1210 flows from the primary discharge gap 4200 to the first secondary discharge gap 4202 and the second secondary discharge gap 4204.

(混合気への点火の流れ)
第1実施形態の場合と同じく、混合気の流れ1210が発生している状態において、1次放電ギャップ4200に1次放電が発生する。1次放電により1次放電ギャップ4200に1次プラズマが生成する。1次プラズマは、混合気の流れ1210にのって第1の2次放電ギャップ4202及び第2の2次放電ギャップ4204まで伝播する。第1の2次放電ギャップ4202及び第2の2次放電ギャップ4204に1次プラズマが存在するときに、第1の2次放電ギャップ4202及び第2の2次放電ギャップ4204に2次放電が発生し、2次放電により第1の2次放電ギャップ4202及び第2の2次放電ギャップ4204に2次プラズマが生成する。2次プラズマの生成と同時に又は2次プラズマの生成の後に火炎が誘発され、混合気への点火が行われる。
(Ignition flow to mixture)
As in the case of the first embodiment, primary discharge is generated in the primary discharge gap 4200 in a state where the air-fuel mixture flow 1210 is generated. Primary plasma is generated in the primary discharge gap 4200 by the primary discharge. The primary plasma propagates along the mixture flow 1210 to the first secondary discharge gap 4202 and the second secondary discharge gap 4204. When primary plasma is present in the first secondary discharge gap 4202 and the second secondary discharge gap 4204, secondary discharge is generated in the first secondary discharge gap 4202 and the second secondary discharge gap 4204. Then, secondary plasma is generated in the first secondary discharge gap 4202 and the second secondary discharge gap 4204 by the secondary discharge. A flame is induced simultaneously with the generation of the secondary plasma or after the generation of the secondary plasma, and the mixture is ignited.

これにより、ギャップ長が長い放電ギャップに放電が発生しやすくなり、火炎が大きく広がる。   Thereby, it becomes easy to generate | occur | produce discharge in the discharge gap with a long gap length, and a flame spreads large.

1次放電ギャップの数は1個であり、2次放電ギャップの数は2個である。1次放電ギャップの数が2個以上であってもよい。2次放電ギャップの数が3個以上であってもよい。一般的に言って、1次放電ギャップ及び2次放電ギャップの両方又は片方が2個以上形成されてもよい。   The number of primary discharge gaps is one, and the number of secondary discharge gaps is two. The number of primary discharge gaps may be two or more. The number of secondary discharge gaps may be three or more. Generally speaking, two or more primary discharge gaps and / or secondary discharge gaps may be formed.

{第5実施形態}
第5実施形態は、第1実施形態のプラグを置き換えるプラグに関する。第1実施形態においては側方電極が接地電極であったが、第5実施形態においては側方電極が浮遊電極である。他の実施形態の構成がそのまま又は変形されてから第5実施形態において採用されてもよい。
{Fifth embodiment}
The fifth embodiment relates to a plug that replaces the plug of the first embodiment. In the first embodiment, the side electrode is a ground electrode, but in the fifth embodiment, the side electrode is a floating electrode. The configuration of the other embodiment may be employed in the fifth embodiment as it is or after being modified.

(プラグの構成物)
図24及び図25の模式図は、それぞれ、第5実施形態のプラグの斜視図及び平面図である。
(Plug component)
The schematic views of FIGS. 24 and 25 are a perspective view and a plan view, respectively, of the plug of the fifth embodiment.

図24及び図25に示すように、プラグ5040は、電極構造5140、碍子5142及び主体金具5144を備える。電極構造5140は、中心電極5160、第1の側方電極5162及び第2の側方電極5164を備える。中心電極5160の放電端5180と第1の側方電極5162の放電端5182との間には1次放電ギャップ5200が形成される(図25参照)。中心電極5160の放電端5180と第2の側方電極5164の放電端5184との間には2次放電ギャップ5202が形成される(図25参照)。   As shown in FIGS. 24 and 25, the plug 5040 includes an electrode structure 5140, an insulator 5142, and a metal shell 5144. The electrode structure 5140 includes a center electrode 5160, a first side electrode 5162, and a second side electrode 5164. A primary discharge gap 5200 is formed between the discharge end 5180 of the center electrode 5160 and the discharge end 5182 of the first side electrode 5162 (see FIG. 25). A secondary discharge gap 5202 is formed between the discharge end 5180 of the center electrode 5160 and the discharge end 5184 of the second side electrode 5164 (see FIG. 25).

(ギャップ長)
2次放電ギャップ5202のギャップ長が1次放電ギャップ5200のギャップ長より長くなるように中心電極5160、第1の側方電極5162及び第2の側方電極5164は配置される。
(Gap length)
The center electrode 5160, the first side electrode 5162, and the second side electrode 5164 are arranged so that the gap length of the secondary discharge gap 5202 is longer than the gap length of the primary discharge gap 5200.

(放電ギャップの配置)
プラグ5040は、2次放電ギャップ5202が1次放電ギャップ5200より混合気の流れ1210の下流側に配置されるように燃焼容器1020に取り付けられる。したがって、吸気機構1022により吸気が行われた場合は、1次放電ギャップ5200から2次放電ギャップ5202へ流れる混合気の流れ1210が発生する。
(Disposition of discharge gap)
Plug 5040 is attached to combustion vessel 1020 such that secondary discharge gap 5202 is arranged downstream of primary discharge gap 5200 in mixture flow 1210. Therefore, when intake is performed by the intake mechanism 1022, an air-fuel mixture flow 1210 flowing from the primary discharge gap 5200 to the secondary discharge gap 5202 is generated.

(浮遊電極)
第1の側方電極5162及び第2の側方電極5164は、主体金具5144及び中心電極5160から電気的に絶縁される。この場合は、パルス発生回路1100が正極1120と負極1122との間にパルス電圧を発生させたときは、プラグ5040の中心電極5160と主体金具5144との間にパルス電圧が印加され、中心電極5160と第1の側方電極5162との間にパルス電圧が誘起され、中心電極5160と第2の側方電極5164との間にパルス電圧が誘起される。誘起されたパルス電圧が1次放電ギャップ5200に1次放電を発生させ2次放電ギャップ5202に2次放電を発生させる。
(Floating electrode)
The first side electrode 5162 and the second side electrode 5164 are electrically insulated from the metal shell 5144 and the center electrode 5160. In this case, when the pulse generation circuit 1100 generates a pulse voltage between the positive electrode 1120 and the negative electrode 1122, the pulse voltage is applied between the center electrode 5160 of the plug 5040 and the metal shell 5144, and the center electrode 5160 A pulse voltage is induced between the first side electrode 5162 and the first side electrode 5162, and a pulse voltage is induced between the center electrode 5160 and the second side electrode 5164. The induced pulse voltage generates a primary discharge in the primary discharge gap 5200 and a secondary discharge in the secondary discharge gap 5202.

望ましくは、第1の側方電極5162と第2の側方電極5164とは電気的に絶縁される。これにより、第1の側方電極5162の電位と第2の側方電極5164の電位とが独立し、1次放電及び2次放電の発生を制御しやすくなる。ただし、第1の側方電極5162と第2の側方電極5164とが電気的に接続されてもよい。   Desirably, the first side electrode 5162 and the second side electrode 5164 are electrically insulated. Accordingly, the potential of the first side electrode 5162 and the potential of the second side electrode 5164 are independent, and the generation of the primary discharge and the secondary discharge can be easily controlled. However, the first side electrode 5162 and the second side electrode 5164 may be electrically connected.

(混合気への点火の流れ)
第1実施形態の場合と同じく、混合気の流れ1210が発生している状態において、1次放電ギャップ5200に1次放電が発生する。1次放電により1次放電ギャップ5200に1次プラズマが生成する。1次プラズマは、混合気の流れ1210にのって2次放電ギャップ5202まで伝播する。2次放電ギャップ5202に1次プラズマが存在するときに、2次放電ギャップ5202に2次放電が発生する。2次放電により2次放電ギャップ5202に2次プラズマが生成する。2次プラズマの生成と同時に又は2次プラズマの生成の後に火炎が誘発され、混合気への点火が行われる。
(Ignition flow to mixture)
As in the case of the first embodiment, primary discharge is generated in the primary discharge gap 5200 in a state where the air-fuel mixture flow 1210 is generated. Primary plasma is generated in the primary discharge gap 5200 by the primary discharge. The primary plasma propagates to the secondary discharge gap 5202 along the mixture flow 1210. When the primary plasma is present in the secondary discharge gap 5202, secondary discharge is generated in the secondary discharge gap 5202. Secondary plasma is generated in the secondary discharge gap 5202 by the secondary discharge. A flame is induced simultaneously with the generation of the secondary plasma or after the generation of the secondary plasma, and the mixture is ignited.

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。しがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。   While the invention has been shown and described in detail, the above description is illustrative in all aspects and not restrictive. Thus, it will be appreciated that numerous modifications and variations can be devised without departing from the scope of the invention.

1000 エンジン
1020 燃焼容器
1022 吸気機構
1026 パルス電圧印加機構
1080 燃焼室
1140,2140,3140,4140,5140 電極構造
1200,2200,3200,4200,5200 1次放電ギャップ
1202,2202,3202,4202,4204,5202 2次放電ギャップ
2204 3次放電ギャップ
1000 Engine 1020 Combustion vessel 1022 Intake mechanism 1026 Pulse voltage application mechanism 1080 Combustion chamber 1140, 2140, 3140, 4140, 5140 Electrode structure 1200, 2200, 3200, 4200, 5200 Primary discharge gap 1202, 2202, 3202, 4202, 4204 5202 Secondary discharge gap 2204 Tertiary discharge gap

Claims (9)

混合気に点火する点火方法であって、
(a) nが2以上の自然数であるとして、n−1次放電ギャップ及びn次放電ギャップが形成され前記n次放電ギャップのギャップ長が前記n−1次放電ギャップのギャップ長より長い電極構造が露出する燃焼室に、前記n−1次放電ギャップから前記n次放電ギャップへ流れる気体の流れを発生させる工程と、
(b) 前記気体の流れが発生している状態において、前記n−1次放電ギャップにn−1次放電を発生させ、前記n−1次放電ギャップにn−1次プラズマを生成する工程と、
(c) 前記気体の流れにのせて前記n次放電ギャップまで前記n−1次プラズマを伝播させる工程と、
(d) 前記n次放電ギャップに前記n−1次プラズマが存在するときに、前記n次放電ギャップにn次放電を発生させ、前記n次放電ギャップにn次プラズマを生成する工程と、
(e) 前記工程(d)と同時に又は前記工程(d)の後に前記混合気に火炎を誘発する工程と、
を備える点火方法。
An ignition method for igniting an air-fuel mixture,
(a) An electrode structure in which an n-1 primary discharge gap and an n primary discharge gap are formed, and the gap length of the n primary discharge gap is longer than the gap length of the n-1 primary discharge gap, assuming that n is a natural number of 2 or more. Generating a flow of gas flowing from the n-1 primary discharge gap to the n order discharge gap in the combustion chamber where
(b) generating n-1 primary plasma in the n-1 primary discharge gap and generating n-1 primary plasma in the n-1 primary discharge gap in a state where the gas flow is generated; ,
(c) propagating the n−1 primary plasma to the n order discharge gap on the gas flow;
(d) generating an n-order discharge in the n-order discharge gap and generating an n-order plasma in the n-order discharge gap when the n-first order plasma is present in the n-order discharge gap;
(e) inducing a flame in the mixture simultaneously with the step (d) or after the step (d);
An ignition method comprising:
混合気に点火する点火装置であって、
電極構造を備え、nが2以上の自然数であるとして、n−1次放電ギャップ及びn次放電ギャップが前記電極構造に形成され、前記n次放電ギャップのギャップ長が前記n−1次放電ギャップのギャップ長より長く、前記n次放電ギャップが前記n−1次放電ギャップより気体の流れの下流側に配置されるプラグと、
前記n−1次放電ギャップにn−1次放電を発生させるn−1次パルス電圧の後に前記n次放電ギャップにn次放電を発生させるn次パルス電圧を前記プラグに印加し、前記n−1次放電により前記n−1次放電ギャップに生成され前記気体の流れにのって前記n次放電ギャップまで伝播したn−1次プラズマが前記n次放電ギャップに存在するときに前記n次パルス電圧を前記プラグに印加するように構成されたパルス電圧印加機構と、
を備える点火装置。
An ignition device for igniting an air-fuel mixture,
Provided with an electrode structure, assuming that n is a natural number greater than or equal to 2, an n-1 primary discharge gap and an n primary discharge gap are formed in the electrode structure, and a gap length of the n primary discharge gap is the n-1 primary discharge gap. A plug that is longer than the gap length of the gas flow, and the n-th order discharge gap is disposed downstream of the n-first order discharge gap in the gas flow;
An n-th order pulse voltage for generating an n-th order discharge in the n-th order discharge gap is applied to the plug after an n-first order pulse voltage for generating an n-th order discharge in the n-first order discharge gap, and the n- When the n-1 primary plasma generated in the n-1 primary discharge gap by the primary discharge and propagated to the n primary discharge gap along the gas flow exists in the n primary discharge gap, the n primary pulse is generated. A pulse voltage application mechanism configured to apply a voltage to the plug;
An ignition device comprising:
請求項2の点火装置において、
前記電極構造は、
第1の放電端を有する中心電極と、
第2の放電端を有し、前記第1の放電端と前記第2の放電端との間に前記n−1次放電ギャップが形成される第1の側方電極と、
第3の放電端を有し、前記第1の放電端と前記第3の放電端との間に前記n次放電ギャップが形成される第2の側方電極と、
を備える
点火装置。
The ignition device of claim 2,
The electrode structure is
A center electrode having a first discharge end;
A first side electrode having a second discharge end, wherein the n-1 primary discharge gap is formed between the first discharge end and the second discharge end;
A second side electrode having a third discharge end, wherein the n-th order discharge gap is formed between the first discharge end and the third discharge end;
An ignition device comprising:
請求項2の点火装置において、
前記電極構造は、
第1の放電端及び第2の放電端を有する中心電極と、
第3の放電端を有し、前記第1の放電端と前記第3の放電端との間に前記n−1次放電ギャップが形成される第1の側方電極と、
第4の放電端を有し、前記第2の放電端と前記第4の放電端との間に前記n次放電ギャップが形成される第2の側方電極と、
を備える
点火装置。
The ignition device of claim 2,
The electrode structure is
A center electrode having a first discharge end and a second discharge end;
A first side electrode having a third discharge end, wherein the n-1 primary discharge gap is formed between the first discharge end and the third discharge end;
A second side electrode having a fourth discharge end, wherein the n-th order discharge gap is formed between the second discharge end and the fourth discharge end;
An ignition device comprising:
請求項3又は請求項4の点火装置において、
前記第1の側方電極は、
前記気体の流れの下流側から見て前記n−1次放電ギャップと重ならないように配置され、
前記第2の側方電極は、
前記気体の流れの下流側から見て前記n次放電ギャップと重ならないように配置される
点火装置。
The ignition device according to claim 3 or claim 4,
The first side electrode is
Arranged so as not to overlap the n-1 primary discharge gap when viewed from the downstream side of the gas flow,
The second side electrode is
An ignition device disposed so as not to overlap the n-th order discharge gap when viewed from the downstream side of the gas flow.
請求項2から請求項5までのいずれかの点火装置において、
前記電極構造にn−2次放電ギャップがさらに形成され、前記n−1次放電ギャップのギャップ長が前記n−2次放電ギャップのギャップ長より長く、前記n−1次放電ギャップが前記n−2次放電ギャップよりも前記気体の流れの下流側に配置され、
前記パルス電圧印加機構は、
前記n−2次放電ギャップにn−2次放電を発生させるn−2次パルス電圧を前記n−1次パルス電圧の前に前記プラグに印加し、前記n−2次放電により前記n−2次放電ギャップに生成され前記気体の流れにのって前記n−1次放電ギャップまで伝播した第n−2次プラズマが前記第n−1次放電ギャップに存在するときに前記n−1次パルス電圧を前記プラグに印加するように構成される
点火装置。
The ignition device according to any one of claims 2 to 5,
An n-2 secondary discharge gap is further formed in the electrode structure, a gap length of the n-1 primary discharge gap is longer than a gap length of the n-2 secondary discharge gap, and the n-1 primary discharge gap is the n- It is arranged downstream of the gas flow with respect to the secondary discharge gap,
The pulse voltage application mechanism is:
An n-2 secondary pulse voltage for generating an n-2 secondary discharge in the n-2 secondary discharge gap is applied to the plug before the n-1 secondary pulse voltage, and the n-2 secondary discharge causes the n-2 secondary discharge to occur. When the n-2nd plasma generated in the secondary discharge gap and propagating to the n-1 primary discharge gap along the gas flow is present in the n-1 primary discharge gap, the n-1 primary pulse is generated. An igniter configured to apply a voltage to the plug.
請求項2から請求項6までのいずれかの点火装置において、
前記n−1次放電ギャップ及び前記n次放電ギャップの両方又は片方が2個以上形成される
点火装置。
The ignition device according to any one of claims 2 to 6,
An ignition device in which at least two or more of the n−1 primary discharge gap and the n primary discharge gap are formed.
請求項2から請求項7までのいずれかの点火装置において、
前記n次パルス電圧により投入される電力がn−1次パルス電圧により投入される電力より少なくなるように前記パルス電圧印加機構が構成される
点火装置。
The ignition device according to any one of claims 2 to 7,
An ignition device in which the pulse voltage application mechanism is configured such that the power supplied by the n-th order pulse voltage is less than the power supplied by the n-1 order pulse voltage.
エンジンであって、
燃焼室が形成された燃焼容器と、
前記燃焼室に気体の流れを発生させる流れ発生機構と、
燃焼室に露出する電極構造を備え、nが2以上の自然数であるとして、n−1次放電ギャップ及びn次放電ギャップが前記電極構造に形成され、前記n次放電ギャップのギャップ長が前記n−1次放電ギャップのギャップ長より長く、前記n次放電ギャップが前記n−1次放電ギャップよりも前記気体の流れの下流側に配置されるプラグと、
前記n−1次放電ギャップにn−1次放電を発生させるn−1次パルス電圧の後に前記n次放電ギャップにn次放電を発生させるn次パルス電圧を前記プラグに印加し、前記n−1次放電により前記n−1次放電ギャップに生成され前記気体の流れにのって前記n次放電ギャップまで伝播したn−1次プラズマが前記n次放電ギャップに存在するときに前記n次パルス電圧を前記プラグに印加するように構成されたパルス電圧印加機構と、
を備えるエンジン。
An engine,
A combustion vessel in which a combustion chamber is formed;
A flow generating mechanism for generating a gas flow in the combustion chamber;
Provided with an electrode structure exposed to the combustion chamber, and n is a natural number of 2 or more, an n−1 primary discharge gap and an n order discharge gap are formed in the electrode structure, and a gap length of the n order discharge gap is n A plug that is longer than a gap length of a primary discharge gap, and the n-th order discharge gap is disposed downstream of the n-first order discharge gap in the gas flow;
An n-th order pulse voltage for generating an n-th order discharge in the n-th order discharge gap is applied to the plug after an n-first order pulse voltage for generating an n-th order discharge in the n-first order discharge gap, and the n- When the n-1 primary plasma generated in the n-1 primary discharge gap by the primary discharge and propagated to the n primary discharge gap along the gas flow exists in the n primary discharge gap, the n primary pulse is generated. A pulse voltage application mechanism configured to apply a voltage to the plug;
An engine with
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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