JP5881439B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関に関する。特に、筒内流（タンブル及び／またはスワール）を強化して気筒内での燃料の燃焼を促進する内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to an internal combustion engine that enhances in-cylinder flow (tumble and / or swirl) and promotes combustion of fuel in the cylinder.

内燃機関の気筒内では、吸気行程により、気筒の中心軸（ピストンの進退方向に沿った）に対して平行な面に沿った縦の旋回流であるタンブルや、気筒の中心軸を取り巻くような旋回流であるスワールが発生する。これらの筒内流を強化すれば、吸気と燃料とを十分に混合することが可能となり、気筒内での燃焼を促進することができる。   In a cylinder of an internal combustion engine, a tumble that is a vertical swirl flow along a plane parallel to the center axis of the cylinder (along the piston's forward / backward direction) or the center axis of the cylinder is surrounded by the intake stroke. A swirl that is a swirling flow is generated. If these in-cylinder flows are strengthened, intake air and fuel can be sufficiently mixed, and combustion in the cylinder can be promoted.

下記特許文献１には、吸気通路のスロットルバルブ付近の箇所から分流して吸気ポートに連通するアシストエア流路を設け、この流路経由で吸気ポート内にアシストエアを噴出させ、正タンブルを増強する技術が開示されている。   Patent Document 1 below provides an assist air flow path that diverts from a portion of the intake passage near the throttle valve and communicates with the intake port, and assist air is injected into the intake port via this flow path to enhance the positive tumble. Techniques to do this are disclosed.

しかしながら、このものにおいては、吸気の本流に対向する方向に沿ってアシストエアを噴出させることから、吸気の本流の勢いを弱めてしまうことがある点に弱みがある。加えて、スタータモータ（セルモータ）でクランキングする内燃機関の始動時には、エンジン回転数が低速かつスロットルバルブの開度が小さいことから、必ずしも十分な筒内流を作り出すことができないと思われる。内燃機関の始動時に筒内流を強めるには、何らかの方法でアシストエアをより増やして偏流を大きくする必要があるが、そうすると気筒に充填される吸気の量（吸気の本流にアシストエアが足し合わされる）が過剰となってしまい、これに見合った量の燃料を噴射することでエンジン回転数が吹き上がるおそれがある。   However, this method has a weak point in that the assist air is ejected along the direction opposite to the main flow of the intake air, so that the momentum of the main flow of the intake air may be weakened. In addition, when starting an internal combustion engine that is cranked by a starter motor (cell motor), it is considered that a sufficient in-cylinder flow cannot always be created because the engine speed is low and the opening of the throttle valve is small. In order to increase the in-cylinder flow at the start of the internal combustion engine, it is necessary to increase the assist air in some way to increase the drift. The engine speed may be increased by injecting an amount of fuel commensurate with this.

実開平０６−０５３７２６号公報Japanese Utility Model Publication No. 06-053726

本発明は、内燃機関の始動時その他において、所要の筒内流を増強させることができるようにすることを所期の目的としている。   An object of the present invention is to make it possible to enhance a required in-cylinder flow at the time of starting the internal combustion engine and the like.

本発明では、誘電体を挟んで対をなす電極を配置し、電極間に交流電圧またはパルス電圧を印加することで、誘電体の表面側の電極近傍にプラズマ及び気体の流れを生じさせるプラズマアクチュエータを吸気ポートの内壁面に設け、吸気バルブが開弁している期間に前記プラズマアクチュエータを作動させ、当該プラズマアクチュエータが発生させる気体の流れを利用して筒内流を強化する内燃機関を構成した。前記プラズマアクチュエータは、上側電極及び下側電極の対とこれら電極間に挟まれる誘電体とを要素とするユニットを複数個、一定方向に沿って間欠的に配列してなるものとする。その上で、そのような複数個のユニットを含むプラズマアクチュエータを、吸気ポートにおける、気筒内において正タンブル流となる吸気の流れが通る流通経路に面している側の壁面に配し、かつ当該流れと同方向または当該流れに近い方向の衝撃波を発生させるようにユニットを並べる。または、そのような複数個のユニットを含むプラズマアクチュエータを、吸気ポートにおける、気筒内においてスワール流となる吸気の流れが通る流通経路に面している側の壁面に配し、かつ当該流れと同方向または当該流れに近い方向の衝撃波を発生させるようにユニットを並べる。そして、吸気バルブが開弁する少し前に前記プラズマアクチュエータの作動を開始し、吸気バルブが閉弁する少し前にプラズマアクチュエータの作動を停止する。 In the present invention, a plasma actuator that generates a flow of plasma and gas in the vicinity of the electrode on the surface side of the dielectric by arranging a pair of electrodes sandwiching the dielectric and applying an alternating voltage or a pulse voltage between the electrodes Is provided on the inner wall surface of the intake port, and the internal combustion engine is configured to operate the plasma actuator during a period in which the intake valve is open and to enhance the in-cylinder flow using the gas flow generated by the plasma actuator. . The plasma actuator is formed by intermittently arranging a plurality of units each including a pair of an upper electrode and a lower electrode and a dielectric sandwiched between these electrodes along a certain direction. In addition, a plasma actuator including a plurality of such units is arranged on the wall surface of the intake port facing the flow path through which the intake air flow that becomes a normal tumble flow passes in the cylinder, and The units are arranged so as to generate a shock wave in the same direction as the flow or in a direction close to the flow. Alternatively, a plasma actuator including a plurality of such units is arranged on the wall surface of the intake port facing the flow path through which the intake air flow that is a swirl flow passes in the cylinder, and the same flow as that flow. The units are arranged so as to generate a shock wave in a direction or a direction close to the flow. Then, the operation of the plasma actuator is started slightly before the intake valve is opened, and the operation of the plasma actuator is stopped slightly before the intake valve is closed.

本発明によれば、内燃機関の始動時その他において、所要の筒内流を増強させることができるようになる。   According to the present invention, a required in-cylinder flow can be increased at the time of starting the internal combustion engine and the like.

本発明に係る内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。1 is a side sectional view showing an example of a plasma actuator applied to an internal combustion engine according to the present invention. 本発明に係る内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。1 is a side sectional view showing an example of a plasma actuator applied to an internal combustion engine according to the present invention. 本発明に係る内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。1 is a side sectional view showing an example of a plasma actuator applied to an internal combustion engine according to the present invention. 本発明に係る内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。1 is a side sectional view showing an example of a plasma actuator applied to an internal combustion engine according to the present invention. 本発明の一実施形態の内燃機関の要部を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a main part of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の内燃機関の要部を模式的に示す図。The figure which shows typically the principal part of the internal combustion engine of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の内燃機関の要部を模式的に示す図。The figure which shows typically the principal part of the internal combustion engine of one Embodiment of this invention.

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。まず、図１ないし図４に、本実施形態の内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータ１の例を示す。プラズマアクチュエータ１は、上側電極２１及び下側電極２２の対と、これら電極間に挟まれる誘電体２３とを要素とするユニット２を複数個、一定方向に沿って間欠的に配列してなる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 thru | or FIG. 4 shows the example of the plasma actuator 1 applied to the internal combustion engine of this embodiment. The plasma actuator 1 is formed by intermittently arranging a plurality of units 2 each having a pair of an upper electrode 21 and a lower electrode 22 and a dielectric 23 sandwiched between these electrodes along a certain direction.

上側電極２１は、前後方向（ユニット２の配列方向。図中横方向）に沿った幅寸法が下側電極２２のそれよりも小さい。また、上下方向（電極２１、２２が誘電体２３を挟む方向、または誘電体２３の表面の法線方向。図中縦方向）の厚みも小さく薄い。各ユニット２の上側電極２１は、誘電体２３の表面に露出させる、または、下側電極２２と比べてより誘電体２３の表面に近い位置に配置する。後者の場合、上側電極２１にプラズマ生成を妨げないコーティングを施すか、若しくは図４に示しているように、上側電極２１を誘電体２３の（プラズマ０が生成される）表面下に埋設するようにして、上側電極２１を直接気流に触れさせないようにすることができる。   The upper electrode 21 has a width dimension along the front-rear direction (the arrangement direction of the units 2; the horizontal direction in the figure) smaller than that of the lower electrode 22. Further, the thickness in the vertical direction (the direction in which the electrodes 21 and 22 sandwich the dielectric 23 or the normal direction of the surface of the dielectric 23; the vertical direction in the figure) is also small and thin. The upper electrode 21 of each unit 2 is exposed on the surface of the dielectric 23 or disposed closer to the surface of the dielectric 23 than the lower electrode 22. In the latter case, the upper electrode 21 is coated so as not to interfere with plasma generation, or the upper electrode 21 is embedded below the surface of the dielectric 23 (where plasma 0 is generated) as shown in FIG. Thus, the upper electrode 21 can be prevented from being directly touched by the airflow.

下側電極２２は、上側電極２１と比較して前後方向に大きく拡張する。各ユニット２の下側電極２２は、図１、図３に示しているように誘電体２３の裏面に露出させてもよく、図２、図４に示しているように誘電体２３内に埋設してもよい。下側電極２２は、同じユニット２を構成する上側電極２１に対して前方に偏倚した位置にある。即ち、下側電極２２の直上に上側電極２１は存在していない。   The lower electrode 22 is greatly expanded in the front-rear direction compared to the upper electrode 21. The lower electrode 22 of each unit 2 may be exposed on the back surface of the dielectric 23 as shown in FIGS. 1 and 3, and is embedded in the dielectric 23 as shown in FIGS. May be. The lower electrode 22 is in a position biased forward with respect to the upper electrode 21 constituting the same unit 2. That is, the upper electrode 21 does not exist immediately above the lower electrode 22.

誘電体２３は、典型的には樹脂やセラミックである。誘電体材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等のポリマー系絶縁体や、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素等のセラミック系絶縁体を採用することが好適である。   The dielectric 23 is typically resin or ceramic. As the dielectric material, it is preferable to employ polymer insulators such as polytetrafluoroethylene and polyimide, and ceramic insulators such as alumina, zirconia, and silicon nitride.

各ユニット２の上側電極２１と、当該ユニット２と隣り合う他のユニット２の下側電極２２との間には、遮蔽部３を設ける。遮蔽部３は、一のユニット２の上側電極２１と、他のユニット２の下側電極２２との間でプラズマが生成されるのを阻害する役割を担う。遮蔽部３は、誘電体材料を主体とし、各ユニット２の上側電極２１の後背にあって、電極２１、２２が挟んでいる誘電体２３の表面から、少なくとも上側電極２１の上面と略同じ高さまで迫り出している。図１、図２、図４に示しているものでは、遮蔽部３の高さが上側電極２１の上面を越えており、また、遮蔽部３が上側電極２１の上面の一部に覆い被さっている。図３に示しているものでは、遮蔽部３の高さが上側電極２１の上面と略面一となっており、下側電極２２の直上にある誘電体２３の表面とがなだらかに連続している。   A shield 3 is provided between the upper electrode 21 of each unit 2 and the lower electrode 22 of another unit 2 adjacent to the unit 2. The shield 3 plays a role of inhibiting the generation of plasma between the upper electrode 21 of one unit 2 and the lower electrode 22 of the other unit 2. The shielding part 3 is mainly made of a dielectric material and is located behind the upper electrode 21 of each unit 2 and is at least approximately the same height as the upper surface of the upper electrode 21 from the surface of the dielectric 23 sandwiched between the electrodes 21 and 22. It is approaching. 1, 2, and 4, the height of the shielding part 3 exceeds the upper surface of the upper electrode 21, and the shielding part 3 covers a part of the upper surface of the upper electrode 21. Yes. In the example shown in FIG. 3, the height of the shielding part 3 is substantially flush with the upper surface of the upper electrode 21, and the surface of the dielectric 23 immediately above the lower electrode 22 is gently continuous. Yes.

本プラズマアクチュエータ１を用いるに際しては、各ユニット２の上側電極２１及び下側電極２２間に、例えば１ｋＶないし１０ｋＶ程度の高圧、１ｋＨｚないし２０ｋＨｚ程度の周波数の、脈流電圧（直流パルス電圧）または交流電圧を印加する。印加電圧及び周波数は、電極２１、２２の寸法や電極２１、２２間の距離、誘電体２３の誘電率等に応じて定める。   When the plasma actuator 1 is used, between the upper electrode 21 and the lower electrode 22 of each unit 2, for example, a high voltage of about 1 kV to 10 kV, a pulsating voltage (DC pulse voltage) or an alternating current having a frequency of about 1 kHz to 20 kHz. Apply voltage. The applied voltage and frequency are determined according to the dimensions of the electrodes 21 and 22, the distance between the electrodes 21 and 22, the dielectric constant of the dielectric 23, and the like.

両電極２１、２２間に電圧を印加すると、下側電極２２の直上にある誘電体２３の表面にプラズマ０が生成され、このプラズマ０に起因して、誘電体２３の表面上に気流、即ち気体の衝撃波４１が発生する。衝撃波４１は、同一のユニット２を構成する上側電極２１から下側電極２２に向かう方向に、換言すれば後方から前方に向かって流れる。プラズマ０を生成するユニット２が前後方向に並んでいることから、誘電体２３の表面上を流れる衝撃波４１は、あるユニット２から別のユニット２へと伝搬してゆくにつれて加速され、強化される。   When a voltage is applied between the electrodes 21 and 22, a plasma 0 is generated on the surface of the dielectric 23 immediately above the lower electrode 22, and an air flow on the surface of the dielectric 23 due to the plasma 0, that is, A gas shock wave 41 is generated. The shock wave 41 flows in a direction from the upper electrode 21 constituting the same unit 2 toward the lower electrode 22, in other words, from the rear to the front. Since the units 2 generating the plasma 0 are arranged in the front-rear direction, the shock wave 41 flowing on the surface of the dielectric 23 is accelerated and strengthened as it propagates from one unit 2 to another unit 2. .

以降、プラズマアクチュエータ１を吸気ポート６に設けた内燃機関の例を列挙する。図５は、吸気ポート６の内壁面にプラズマアクチュエータ１を設け、このプラズマアクチュエータ１により正タンブル流９１を増強することを目論んだ例である。図中、符号５は気筒、符号６は吸気ポート、符号６１は吸気バルブ、符号７は排気ポート、符号７１は排気バルブ、符号８はピストンである。内燃機関におけるインジェクタ（燃料噴射弁。図示せず）は、吸気ポート６内に燃料を噴射するポート噴射式のものであってもよいし、気筒５の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式のものであってもよい。ポート噴射式の内燃機関では、インジェクタよりも下流側にプラズマアクチュエータ１を設置する。   Hereinafter, examples of the internal combustion engine in which the plasma actuator 1 is provided in the intake port 6 will be listed. FIG. 5 shows an example in which the plasma actuator 1 is provided on the inner wall surface of the intake port 6 and the positive tumble flow 91 is enhanced by the plasma actuator 1. In the figure, reference numeral 5 is a cylinder, reference numeral 6 is an intake port, reference numeral 61 is an intake valve, reference numeral 7 is an exhaust port, reference numeral 71 is an exhaust valve, and reference numeral 8 is a piston. An injector (fuel injection valve; not shown) in the internal combustion engine may be a port injection type that injects fuel into the intake port 6 or in-cylinder injection that directly injects fuel into the combustion chamber of the cylinder 5. It may be of the formula. In a port injection type internal combustion engine, the plasma actuator 1 is installed downstream of the injector.

図５に示す例では、プラズマアクチュエータ１を、吸気ポート６における、気筒５内において正タンブル流９１となる吸気の流れが通る流通経路に面している側の壁面（図中、上側の壁面）に配し、かつ当該流れと同方向または当該流れに近い方向の衝撃波４１を発生させるようにユニット２を並べるようにしている。   In the example shown in FIG. 5, the plasma actuator 1 is disposed on the intake port 6 on the side facing the flow path through which the intake air flow that becomes the normal tumble flow 91 in the cylinder 5 passes (upper wall surface in the figure). And the units 2 are arranged so as to generate shock waves 41 in the same direction as the flow or in a direction close to the flow.

プラズマアクチュエータ１が生成したプラズマ０は、吸気ポート６を流通する吸気に効率よく作用する。即ち、プラズマアクチュエータ１を設けている部位で、衝撃波４１に起因した誘導気流４が生じる。そして、この誘導気流４が、プラズマアクチュエータ１を設けている吸気ポート６の内壁面や、傘型のポペットバルブである吸気バルブ６１の当該内壁面に臨む側面に沿って流れる吸気を後押しする。この吸気の流れは、気筒５に流入したときに、気筒５における吸気ポート６から遠い側のボア壁面に向かい、当該ボア壁面に沿うようにピストン８に向かって流下する正タンブル流９１となる。図中、正タンブル流９１を、太い矢印にて示している。   The plasma 0 generated by the plasma actuator 1 efficiently acts on the intake air flowing through the intake port 6. That is, the induced airflow 4 caused by the shock wave 41 is generated at the portion where the plasma actuator 1 is provided. The induced airflow 4 boosts the intake air flowing along the inner wall surface of the intake port 6 provided with the plasma actuator 1 and the side surface of the intake valve 61 that is an umbrella-type poppet valve. When the intake air flows into the cylinder 5, it becomes a positive tumble flow 91 that flows toward the bore wall surface of the cylinder 5 farther from the intake port 6 and flows down toward the piston 8 along the bore wall surface. In the figure, the normal tumble flow 91 is indicated by a thick arrow.

プラズマアクチュエータ１により、筒内流９１、９２、９３を補強することができるとともに、吸気が気筒５に円滑に流れ込むようになるために吸気充填効率が向上する。さらに、プラズマアクチュエータ１は、吸気ポート６を流れる吸気の中にオゾンを発生させるという副効用をももたらす。発生したオゾンは気筒５１に充填されて、混合気の燃焼を一層促進する結果、燃費が向上する。   The plasma actuator 1 can reinforce the in-cylinder flows 91, 92, and 93, and the intake air smoothly flows into the cylinder 5, thereby improving the intake charge efficiency. Further, the plasma actuator 1 also has a secondary effect of generating ozone in the intake air flowing through the intake port 6. The generated ozone is filled in the cylinder 51 and further promotes the combustion of the air-fuel mixture, resulting in improved fuel efficiency.

プラズマアクチュエータ１は、吸気バルブ６１が開弁している期間に作動させる（即ち、電極２１、２２間に交流電圧またはパルス電圧を印加する）。より詳しくは、吸気バルブ６１が開弁する少し前にプラズマアクチュエータ１の作動を開始し、吸気バルブ６１が閉弁する少し前にプラズマアクチュエータ１の作動（電極２１、２２への交流電圧またはパルス電圧の印加）を停止する。これにより、発生したオゾンを略全て気筒５に導入し、気筒５内で消費させることができる。吸気ポート６内にオゾンが残存すると、吸気ポート６の内壁面や、ポート噴射式内燃機関のインジェクタの噴孔等を酸化させるおそれがあるが、上述の如くプラズマアクチュエータ１を使用することでこれを回避できる。   The plasma actuator 1 is operated while the intake valve 61 is open (that is, an AC voltage or a pulse voltage is applied between the electrodes 21 and 22). More specifically, the operation of the plasma actuator 1 starts slightly before the intake valve 61 opens, and the operation of the plasma actuator 1 (the AC voltage or pulse voltage to the electrodes 21 and 22 slightly before the intake valve 61 closes) Application) is stopped. Thereby, substantially all of the generated ozone can be introduced into the cylinder 5 and consumed in the cylinder 5. If ozone remains in the intake port 6, the inner wall surface of the intake port 6 or the injection hole of the injector of the port injection type internal combustion engine may be oxidized, but this can be reduced by using the plasma actuator 1 as described above. Can be avoided.

図６に模式的に示す例では、吸気ポート６の内壁面に設けたプラズマアクチュエータ１により、逆タンブル流９２を増強することを目論んでいる。   In the example schematically shown in FIG. 6, the reverse tumble flow 92 is enhanced by the plasma actuator 1 provided on the inner wall surface of the intake port 6.

逆タンブル流９２を補強するためには、吸気ポート６から、気筒５における吸気ポート６に近い側のボア壁面に向かうような吸気の流れを後押しする必要がある。そのために、図６に示しているように、プラズマアクチュエータ１を、吸気ポート６における、気筒５内において逆タンブル流９２となる吸気の流れが通る流通経路に面している側の壁面に配し、かつ当該流れと同方向または当該流れに近い方向の衝撃波４１を発生させるようにユニット２を並べるようにしている。因みに、図６に示している例では、吸気ポート６と排気ポート７とが気筒５の中心軸から見て同じ側に存在している（図５のように、気筒５の中心軸に対称的に位置していない）。   In order to reinforce the reverse tumble flow 92, it is necessary to boost the flow of intake air from the intake port 6 toward the bore wall surface of the cylinder 5 close to the intake port 6. Therefore, as shown in FIG. 6, the plasma actuator 1 is arranged on the wall surface of the intake port 6 on the side facing the flow path through which the intake air flow that becomes the reverse tumble flow 92 in the cylinder 5 passes. In addition, the units 2 are arranged so as to generate shock waves 41 in the same direction as the flow or in a direction close to the flow. Incidentally, in the example shown in FIG. 6, the intake port 6 and the exhaust port 7 exist on the same side as viewed from the central axis of the cylinder 5 (as shown in FIG. 5, symmetrical to the central axis of the cylinder 5). Not located).

プラズマアクチュエータ１を設けている部位では、衝撃波４１に起因した誘導気流４が生じる。そして、この誘導気流４が、プラズマアクチュエータ１を設けている吸気ポート６の内壁面や、吸気バルブ６１の当該内壁面に臨む側面に沿って流れる吸気を後押しする。この吸気の流れは、気筒５に流入したときに、気筒５における吸気ポート６に近い側のボア壁面に向かい、当該ボア壁面に沿うようにピストン８に向かって流下する逆タンブル流９２となる。図中、逆タンブル流９２を、太い矢印にて示している。   In a portion where the plasma actuator 1 is provided, an induced airflow 4 caused by the shock wave 41 is generated. The induced airflow 4 boosts the intake air flowing along the inner wall surface of the intake port 6 provided with the plasma actuator 1 and the side surface of the intake valve 61 facing the inner wall surface. When the intake air flows into the cylinder 5, it becomes a reverse tumble flow 92 that flows toward the bore wall surface of the cylinder 5 near the intake port 6 and flows down toward the piston 8 along the bore wall surface. In the figure, the reverse tumble flow 92 is indicated by a thick arrow.

図７に模式的に示す例では、吸気ポート６の内壁面に設けたプラズマアクチュエータ１により、スワール流９３を増強することを目論んでいる。   In the example schematically shown in FIG. 7, the aim is to enhance the swirl flow 93 by the plasma actuator 1 provided on the inner wall surface of the intake port 6.

スワール流９３を補強するためには、吸気ポート６から、気筒５のボア壁面に沿って気筒５の中心軸回りに旋回するような吸気の流れを後押しする必要がある。そのために、図７に示しているように、プラズマアクチュエータ１を、吸気ポート６における、気筒５内においてスワール流９３となる吸気の流れが通る流通経路に面している側の壁面に配し、かつ当該流れと同方向または当該流れに近い方向の衝撃波４１を発生させるようにユニット２を並べるようにしている。   In order to reinforce the swirl flow 93, it is necessary to boost the intake air flow that turns around the central axis of the cylinder 5 from the intake port 6 along the bore wall surface of the cylinder 5. For that purpose, as shown in FIG. 7, the plasma actuator 1 is arranged on the wall surface of the intake port 6 facing the flow path through which the intake air flow that becomes the swirl flow 93 in the cylinder 5 passes. In addition, the units 2 are arranged so as to generate a shock wave 41 in the same direction as the flow or in a direction close to the flow.

プラズマアクチュエータ１を設けている部位では、衝撃波４１に起因した誘導気流４が生じる。そして、この誘導気流４が、プラズマアクチュエータ１を設けている吸気ポート６の内壁面や、吸気バルブ６１の当該内壁面に臨む側面に沿って流れる吸気を後押しする。この吸気の流れは、気筒５に流入したときに、気筒５のボア壁面に沿うように水平的に旋回するスワール流９３となる。図中、スワール流９３を、太い矢印にて示している。   In a portion where the plasma actuator 1 is provided, an induced airflow 4 caused by the shock wave 41 is generated. The induced airflow 4 boosts the intake air flowing along the inner wall surface of the intake port 6 provided with the plasma actuator 1 and the side surface of the intake valve 61 facing the inner wall surface. The flow of the intake air becomes a swirl flow 93 that rotates horizontally along the bore wall surface of the cylinder 5 when it flows into the cylinder 5. In the figure, the swirl flow 93 is indicated by a thick arrow.

本実施形態では、誘電体２３を挟んで対をなす電極２１、２２を配置し、電極２１、２２間に交流電圧またはパルス電圧を印加することで、誘電体２３の表面側の電極２１近傍にプラズマ０及び気体の流れ４を生じさせるプラズマアクチュエータ１を吸気ポート６の内壁面に設け、吸気バルブ６１が開弁している期間に前記プラズマアクチュエータ１を作動させ、当該プラズマアクチュエータ１が発生させる気体の流れ４を利用して筒内流９１、９２、９３を強化することを特徴とする内燃機関を構成した。   In this embodiment, the electrodes 21 and 22 that make a pair are arranged with the dielectric 23 in between, and an alternating voltage or a pulse voltage is applied between the electrodes 21 and 22, so A plasma actuator 1 for generating plasma 0 and a gas flow 4 is provided on the inner wall surface of the intake port 6, and the plasma actuator 1 is operated during a period in which the intake valve 61 is open. An internal combustion engine characterized in that the in-cylinder flows 91, 92, and 93 are reinforced by using the flow 4 of the above.

本実施形態によれば、内燃機関の始動時その他の、エンジン回転数が低く、スロットルバルブの開度が小さいような状況下であったとしても、気筒５内に強い筒内流９１、９２、９３を作り出して吸気と燃料とを十分に混合させることが可能となる。内燃機関のクランキング中であっても、気筒５での燃焼を促進できることから、内燃機関の始動性が良化される。   According to the present embodiment, even when the engine speed is low and the throttle valve opening is small, such as when the internal combustion engine is started, the strong in-cylinder flows 91, 92, 93 can be created to sufficiently mix the intake air and the fuel. Even during the cranking of the internal combustion engine, the combustion in the cylinder 5 can be promoted, so the startability of the internal combustion engine is improved.

本発明は、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. The specific configuration of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の吸気系に適用することができる。   The present invention can be applied to an intake system of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

０…プラズマ
１…プラズマアクチュエータ
２１、２２…電極
２３…誘電体
４…気体の流れ
６…吸気ポート
６１…吸気バルブ
９１、９２、９３…筒内流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... Plasma 1 ... Plasma actuator 21, 22 ... Electrode 23 ... Dielectric material 4 ... Gas flow 6 ... Intake port 61 ... Intake valve 91, 92, 93 ... In-cylinder flow

Claims (1)

誘電体を挟んで対をなす電極を配置し、電極間に交流電圧またはパルス電圧を印加することで、誘電体の表面側の電極近傍にプラズマ及び気体の流れを生じさせるプラズマアクチュエータを吸気ポートの内壁面に設け、吸気バルブが開弁している期間に前記プラズマアクチュエータを作動させ、当該プラズマアクチュエータが発生させる気体の流れを利用して筒内流を強化するものであって、
前記プラズマアクチュエータは、上側電極及び下側電極の対とこれら電極間に挟まれる誘電体とを要素とするユニットを複数個、一定方向に沿って間欠的に配列してなるものであり、
そのような複数個のユニットを含むプラズマアクチュエータを、吸気ポートにおける、気筒内において正タンブル流となる吸気の流れが通る流通経路に面している側の壁面に配し、かつ当該流れと同方向または当該流れに近い方向の衝撃波を発生させるようにユニットを並べ、
または、そのような複数個のユニットを含むプラズマアクチュエータを、吸気ポートにおける、気筒内においてスワール流となる吸気の流れが通る流通経路に面している側の壁面に配し、かつ当該流れと同方向または当該流れに近い方向の衝撃波を発生させるようにユニットを並べており、
吸気バルブが開弁する少し前に前記プラズマアクチュエータの作動を開始し、吸気バルブが閉弁する少し前にプラズマアクチュエータの作動を停止することを特徴とする内燃機関。 A pair of electrodes sandwiching a dielectric is arranged, and an AC voltage or pulse voltage is applied between the electrodes, so that a plasma actuator that generates a flow of plasma and gas near the electrode on the surface side of the dielectric is connected to the intake port. It is provided on the inner wall surface, operates the plasma actuator during a period when the intake valve is open, and reinforces the in-cylinder flow using the gas flow generated by the plasma actuator ,
The plasma actuator is formed by intermittently arranging a plurality of units each having a pair of an upper electrode and a lower electrode and a dielectric sandwiched between these electrodes along a certain direction.
A plasma actuator including a plurality of such units is arranged on the wall surface of the intake port facing the flow path through which the intake air flow that is a positive tumble flow in the cylinder passes, and in the same direction as the flow. Or arrange the units to generate shock waves in the direction close to the flow,
Alternatively, a plasma actuator including a plurality of such units is arranged on the wall surface of the intake port facing the flow path through which the intake air flow that is a swirl flow passes in the cylinder, and the same flow as that flow. Units are arranged to generate a shock wave in the direction or near the flow,
An internal combustion engine characterized in that the operation of the plasma actuator is started slightly before the intake valve opens, and the operation of the plasma actuator is stopped slightly before the intake valve closes .
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