JP5383404B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents
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Description
(内燃機関の点火装置)
第1実施形態は、内燃機関の点火装置1000に関する。第1実施形態の内燃機関の点火装置1000は、自動車に搭載されたレシプロエンジンの気筒内の混合気に着火する。ただし、第1実施形態の内燃機関の点火装置1000は、他の種類の内燃機関における混合気への着火にも用いられる。
図2及び図3は、イグナイタ1002の模式図である。図2は、イグナイタ1002の斜視図、図3は、イグナイタ1002の断面図である。イグナイタ1002は、従来の点火プラグに代えてレシプロエンジンに取り付けられる。
陽極1100は、棒形状を有する。陽極1100は、中心軸Aの位置に配置され、中心軸Aの方向に延在する。陽極1100は、白金−ロジウム合金等の合金、タングステン等の金属等の導電体からなる。陽極1100は、パルス電源1004の正出力端1220に接続される。
被覆1106は、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスからなる。被覆1106は、ポアが少なく不純物の含有量が少ないセラミックスからなることが望ましい。これにより、アーク放電が抑制され、陽極1100が保護される。被覆1106は、誘電率が大きく導電率が小さいセラミックからなることが望ましい。
陰極1102は、円筒形状部分1114と扁平環形状部分1116を有する。陰極1102は、導電体からなる。陰極1102は、パルス電源1004の負出力端1224に接続される。
浮遊電極1104は、円筒形状部分1124と扁平環形状部分1126とを有する。浮遊電極1104は、金属、合金等の導電体からなる。浮遊電極1104は、パルス電源1004の正出力端1220及び負出力端1224のいずれにも接続されない。したがって、浮遊電極1104は、陽極1100及び陰極1102とは異なる電位をとり得る。
下述する2段階のパルス放電を発生させるために重要なことは、パルス放電の始点又は終点となる陽極1100の放電部1112と陰極1102の放電部1122と浮遊電極1104の放電部1128との位置関係である。したがって、上述した位置関係が満たされていれば、陽極1100、陰極1102及び浮遊電極1104の形状は変形しうる。特に、パルス放電の始点又は終点とならない放電部1112,1122,1128以外の形状は、電気パルスの給電の都合、イグナイタ1002の組み立ての都合、陽極1100、陰極1102及び浮遊電極1104の製造の都合等により変形される。陰極1102及び浮遊電極1104が管形状を有する場合は、それぞれ、陽極1100の放電部1112の近傍にあって陽極1100の放電部1112を囲む環形状部分が陰極1102の放電部1122及び浮遊電極1104の放電部1128となるが、陰極1102の放電部1122及び浮遊電極1104が環形状を有する場合は、それぞれ、全体が陰極1102及び陽極1100の放電部1112となる。
基体1108は、アルミナ、ジルコニア、イットリア、セリア、チタニア等の絶縁体からなる。基体1108は、前端側部材1130と後端側部材1132とを備える。前端側部材1130と後端側部材1132との間隙には、浮遊電極1104が挟まれる。前端側部材1130と後端側部材1132との間隙の浮遊電極1104がない部分には、シール1110が充填され、前端側部材1130、後端側部材1132、浮遊電極1104及びシール1110は、一体化された状態で陰極1102の内部に収容される。
パルス電源1004は、ストリーマ放電を引き起こす電気パルスを陽極1100と陰極1102との間に繰り返し印加する。
混合気に着火する場合、相対的に弱い(相対的に電圧が低い)電気パルスが陽極1100と陰極1102との間に印加され、陽極1100の放電部1112と浮遊電極1104の放電部1128との間の第1の放電領域R1(図3参照)にストリーマ放電が発生させられる。その後に、相対的に強い(相対的に電圧が高い)電気パルスが陽極1100と陰極1102との間に印加され、陽極1100の放電部1112と陰極1102の放電部1122との間の第2の放電領域R2(図3参照)にストリーマ放電が発生させられる。これにより、段階的に放電領域が拡大され、広い範囲に放電領域が拡大され、活性種が効率的に発生させられる。
図5は、第1実施形態の過電流カット器1006の模式図である。図5は、過電流カット器1006の断面を示す。
図6及び図7は、相対的に強い電気パルスを印加する場合の過電流カット器1006の電流抑制効果を説明する図である。図6は、過電流カット器1006を設けない場合の電圧(図6(a))及び電流(図6(b))の時間変化を示す図である。図7は、過電流カット器1006を設ける場合の電圧(図7(a))及び電流(図7(b))の時間変化を示す図である。
図8は、ノイズカット器1008の模式図である。図8は、ノイズカット器1008の斜視図である。
電気パルス伝送ケーブル1010の全部又は一部、特に、過電流カット器1006からイグナイタ1002の陽極1100と陰極1102との間へ電気パルスを伝送する部分は、ノイズの漏洩を抑制するため、電磁シールドケーブルであることが望ましい。
図10及び図11は、電磁シールドケーブル1500とイグナイタ1002との接続を説明する図である。
第2実施形態は、第1実施形態の過電流カット器1006に代えて採用される過電流カット器2006に関する。
第3実施形態は、第1実施形態の過電流カット器1006に代えて採用される過電流カット器3006に関する。
この発明は詳細に説明されたが、上述の説明は全ての局面において例示であって、この発明は上述の説明に限定されない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。特に、説明した事項を組み合わせることは当然に予定されている。
1300,2300,3300 第1の電極
1302,2302,3302 第2の電極
1304 板
2304,3004 半導体積層構造
1008 ノイズカット器
1400 抵抗器
1402 空芯コイル
1404 トロイダルコア
1500 電磁シールドケーブル
1100 陽極
1104 浮遊電極
1108 陰極
Claims (6)
- 内燃機関の点火装置であって、
放電部を有する陽極と、
前記陽極の放電部から等距離を保つ放電部を有する陰極と、
前記陽極の放電部から等距離を保ち前記陽極の放電部と前記陰極の放電部との間に介在する放電部を有する浮遊電極と、
前記陽極と前記陰極との間に電気パルスを印加するパルス電源と、
前記陽極と前記パルス電源の正出力端との間に挿入され前記陽極と前記パルス電源の正出力端との間に過電流が流れることを防止する過電流カット器と、
を備え、
前記パルス電源は、
前記陽極の放電部と前記浮遊電極の放電部との間にストリーマ放電を発生させる相対的に弱い電気パルスの後に前記陽極の放電部と前記陰極の放電部との間にストリーマ放電を発生させる相対的に強い電気パルスを前記陽極と前記陰極との間に印加し、
前記過電流カット器は、
前記パルス電源の正出力端に接続される第1の電極と、
前記陽極に接続される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とに挟まれる絶縁体と、
を備える内燃機関の点火装置。 - 内燃機関の点火装置であって、
放電部を有する陽極と、
前記陽極の放電部から等距離を保つ放電部を有する陰極と、
前記陽極の放電部から等距離を保ち前記陽極の放電部と前記陰極の放電部との間に介在する放電部を有する浮遊電極と、
前記陽極と前記陰極との間に電気パルスを印加するパルス電源と、
前記陽極と前記パルス電源の正出力端との間に挿入され前記陽極と前記パルス電源の正出力端との間に過電流が流れることを防止する過電流カット器と、
を備え、
前記パルス電源は、
前記陽極の放電部と前記浮遊電極の放電部との間にストリーマ放電を発生させる相対的に弱い電気パルスの後に前記陽極の放電部と前記陰極の放電部との間にストリーマ放電を発生させる相対的に強い電気パルスを前記陽極と前記陰極との間に印加し、
前記過電流カット器は、
前記パルス電源の正出力端に接続される第1の電極と、
前記陽極に接続される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とに挟まれ前記第1の電極から前記第2の電極へ向かう電界が印加されると内部に空乏層が発生する半導体積層構造と、
を備える内燃機関の点火装置。 - 請求項2の内燃機関の点火装置において、
前記半導体積層構造は、
前記第1の電極の側から前記第2の電極の側へ向かってn型半導体、真性半導体及びp型半導体を順に積層した構造を有する内燃機関の点火装置。 - 請求項2の内燃機関の点火装置において、
前記半導体積層構造は、
前記第1の電極の側から前記第2の電極の側へ向かってn型半導体及び真性半導体を順に積層した構造を有する内燃機関の点火装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれかの内燃機関の点火装置において、
前記過電流カット器から前記陽極と前記陰極との間へ電気パルスを伝送する電磁シールドケーブル、
をさらに備える内燃機関の点火装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれかの内燃機関の点火装置において、
前記パルス電源の正出力端と前記陽極との間に挿入されノイズを遮断するノイズカット器、
をさらに備え、
前記ノイズカット器は、
第1のリード線が前記パルス電源の正出力端に接続され第2のリード線が前記陽極に接続される抵抗器と、
前記抵抗器を空芯内に収容し一端が前記抵抗器の第1のリード線に接続され他端が前記抵抗器の第2のリード線に接続される空芯コイルと、
強磁性体からなり前記抵抗器と前記空芯コイルとの複合体が内部に配置される貫通孔が形成された貫通孔形成体と、
を備える内燃機関の点火装置。
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