JP6677877B2 - 点火装置内蔵インジェクタ - Google Patents
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Description
電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、
弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、
前記点火装置の外周部分を構成する筒状部材の外表面に、中空筒状のノズルニードルを摺動可能に配設した点火装置内蔵インジェクタである。
電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、
弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、
前記点火装置の外周部分を構成する部材の外表面に、ノズルニードルの弁体を形成した点火装置内蔵インジェクタである。
本実施形態1は、本発明に係る点火装置内蔵インジェクタ1である。当該点火装置内蔵インジェクタ1は、図1に示すように、燃料噴射装置2、点火装置としてのプラズマ生成器3をそれぞれの軸心が一致した構成となっている。燃料噴射装置2及びプラズマ生成器3の軸心Aとは、燃料噴射装置2においては、中空円筒形状のノズルニードル24の軸心を、プラズマ生成器3においては軸形状の中心電極53、55の軸心をいう。
当該点火装置内蔵インジェクタ1の燃料噴射機能を構成する燃料噴射装置2は、燃料を噴射する噴射口2a、この噴射口2aに連なるオリフィス23a(弁座)、このオリフィス23aを開閉する弁体部分を備えたノズルニードル24を主要部として構成されている。ノズルニードル24は、中空筒状で、後述するプラズマ生成器3の外周部分を構成する筒状部材の外表面に摺動可能に配設するようにしている。高圧燃料の内部での漏洩を防止する観点から、ノズルニードル24の内表面とプラズマ生成器3の外周部分を構成する筒状部材の外表面との隙間は可及的に0となるように構成することが好ましい。このノズルニードル24は、アクチュエータ21の作動によってオリフィス23aから接離させるように構成されている。アクチュエータ21は、図に示すように電磁コイルアクチュエータを用いることもできるが、燃料の噴射時間、噴射タイミング(多段噴射)をナノ秒単位で制御可能なピエゾ素子(ピエゾ素子アクチュエータ)を用いることが好ましい。
プラズマ生成器3は、電磁波を発信する電磁波発信器MWと容量結合した共振構造からなる昇圧手段5、接地電極(ケース51の先端部51a)及び放電電極55aを一体的に形成している。そして、昇圧手段5により、接地電極(先端部51a)、放電電極55a間の電位差を高め(高電圧を発生させ)放電を生じさせるようにしている。なお、断面図のハッチング部は金属、クロスハッチング部は絶縁体(誘電体)を示す。また、図2は、ケース51が全体を覆うプラズマ生成器3を示す。図1に示す点火装置内蔵インジェクタ1のプラズマ生成器3では、ケース51はノズルニードル24の内表面が摺接するように出力部の中心電極53と絶縁体59近傍を覆う部分にのみ形成され、それ以外の部分における絶縁体59は本体20によって覆われる構造である。そして、ケース51が全体を覆うプラズマ生成器3では、図2(b)に示すように、本体20に対して軸心Aと平行方向に移動させることができる。図2(b)においては、本体20の下端面から距離dだけ下方に移動させた例を示す。このように、プラズマ生成器3を下方にずらし、燃料の噴射口2aと放電部6との距離を変更することが可能な構成とすることで、噴射される燃料が最適に点火するように調整することができる。
点火装置としてのプラズマ生成器3のプラズマ生成動作について説明する。プラズマ生成動作では、放電部6からの放電により、放電部6の近傍にプラズマが生じ、燃料噴射弁2から噴射される燃料が点火する。
本実施形態1の点火装置内蔵インジェクタ1は、電磁波を昇圧し、放電を行うことができる小径のプラズマ生成器3を点火装置として使用するため、点火コイルからの高電圧の影響によるアクチュエータ21の誤作動や破損を防止することができる。燃料噴射装置2の内側に位置するプラズマ生成器3が小径であるから、装置全体の外径寸法の大幅なコンパクト化を図ることができる。また、燃料噴射装置2及びプラズマ生成器3からの放熱は本体20の燃料供給流路28及び作動流路29を流れる燃料によって冷却される。
実施形態1の変形例1では、点火装置としてのプラズマ生成器3からの放電プラズマに電磁波を供給し、プラズマの維持拡大を行うための電磁波照射アンテナ4を備えている。電磁波照射アンテナ4を配設している以外の構成は実施形態1と同様であり、説明を省略する。
本実施形態1は、本発明に係る点火装置内蔵インジェクタ1である。当該点火装置内蔵インジェクタ1は、図6に示すように、点火装置として使用されるプラズマ生成器3の外周部分を構成する部材の外表面に、ノズルニードル24の弁体部分を形成するようにしている。プラズマ生成器3の外周部分を構成する部材の外表面の形状が異なる以外の構成は実施形態1と同様であり、説明を省略する。
本実施形態2の点火装置内蔵インジェクタ1は、実施形態1と同様、電磁波を昇圧し、放電を行うことができる小径のプラズマ生成器3を点火装置として使用するため、点火コイルからの高電圧の影響によるアクチュエータ21の誤作動や破損を防止することができる。燃料噴射装置2の内側に位置するプラズマ生成器3が小径であるから、装置全体の外径寸法の大幅なコンパクト化を図ることができる。
2 燃料噴射装置
20 本体
2a 噴射口
22 付勢手段
23 燃料溜まり室
24 ノズルニードル
25 圧力室
3 プラズマ生成器
4 電磁波照射アンテナ
5 昇圧手段
51 ケース
51a 先端部
52 入力端
53 入力部の中心電極
54 結合部の電極
55 出力部の中心電極
55a 放電電極
59 絶縁体
6 放電部
Claims (3)
- 電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、
弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、
前記点火装置の外周部分を構成する筒状部材の外表面に、中空筒状のノズルニードルを摺動可能に配設し、
前記燃料噴射装置の燃料の噴射口は、周方向に所定間隔を開けて複数開口し、
前記放電電極と接地電極との間隔を、隣り合う噴射口の間で放電するように調整した点火装置内蔵インジェクタ。 - 電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、
弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、
前記点火装置の外周部分を構成する部材の外表面に、ノズルニードルの弁体を形成し、
前記燃料噴射装置の燃料の噴射口は、周方向に所定間隔を開けて複数開口し、
前記放電電極と接地電極との間隔を、隣り合う噴射口の間で放電するように調整した点火装置内蔵インジェクタ。 - 前記放電電極の外周形状を、連続した凹凸形状とした請求項1又は請求項2に記載の点火装置内蔵インジェクタ。
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