JP6900777B2

JP6900777B2 - Ignition device

Info

Publication number: JP6900777B2
Application number: JP2017095811A
Authority: JP
Inventors: 洋一丸谷
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2021-07-07
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: JP2018193872A

Description

本開示は、燃焼室に供給された燃料を着火させる着火装置に関する。 The present disclosure relates to an ignition device that ignites the fuel supplied to the combustion chamber.

エンジンを構成するシリンダ（燃焼室）内に希薄予混合気を供給して燃焼させることで、排気ガス中のＮＯｘを低減したり、燃費を向上させたりする技術が開発されている。希薄予混合気を着火させる技術として、副室で生成した火炎を燃焼室に導入する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。 Technologies have been developed to reduce NOx in exhaust gas and improve fuel efficiency by supplying a dilute premixture into a cylinder (combustion chamber) constituting an engine and burning it. As a technique for igniting a dilute premixture, a technique for introducing a flame generated in a sub chamber into a combustion chamber has been developed (for example, Patent Document 1).

特開２００６−１３２４１５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-132415

しかし、上記特許文献１の技術では、副室で燃料を燃焼させるため、燃費の向上効果が低減してしまうという問題がある。 However, the technique of Patent Document 1 has a problem that the effect of improving fuel efficiency is reduced because the fuel is burned in the sub-chamber.

本開示は、このような課題に鑑み、燃費を向上することが可能な着火装置を提供することを目的としている。 In view of such problems, the present disclosure aims to provide an ignition device capable of improving fuel efficiency.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る着火装置は、壁面と離隔して対向する対向面を有する給電側電極と、前記給電側電極の外縁以上の大きさの外縁の板形状の基部と、前記基部における前記給電側電極側の面の中央から前記給電側電極側に突出し、前記基部の外縁よりも小さい外縁の柱形状の突部とを含み、前記壁面と前記給電側電極の対向面との間に配される本体を有する、絶縁体で構成されたスペーサと、前記給電側電極に高周波電力を供給する高周波電源と、を備える。 In order to solve the above problems, the ignition device according to one aspect of the present disclosure has a plate shape of a feeding side electrode having a facing surface separated from the wall surface and facing the wall surface, and an outer edge having a size larger than the outer edge of the feeding side electrode. The wall surface and the feeding side electrode include a base portion of the base portion and a column-shaped protrusion having an outer edge that protrudes from the center of the surface of the base portion on the feeding side electrode side to the feeding side electrode side and is smaller than the outer edge of the base portion. It is provided with a spacer made of an insulator having a main body arranged between the facing surfaces of the above and a high frequency power supply for supplying high frequency power to the feeding side electrode.

また、前記給電側電極は、平板形状の本体部と、前記本体部の外縁から外方に向かって突出した突出部と、を有してもよい。 Further, the feeding side electrode may have a flat plate-shaped main body portion and a protruding portion protruding outward from the outer edge of the main body portion.

また、前記給電側電極の前記本体部には、陥没部が形成されており、前記スペーサの前記本体の前記突部は、前記陥没部に収容されてもよい。
Further, a depressed portion is formed in the main body portion of the feeding side electrode, and the protruding portion of the main body of the spacer may be accommodated in the depressed portion.

また、前記給電側電極は、エンジンの燃焼室に配され、前記壁面は、前記エンジンのシリンダヘッド、前記エンジンのシリンダブロック、および、前記エンジンのピストンのうち、少なくともいずれか１に設けられてもよい。 Further, the power feeding side electrode is arranged in the combustion chamber of the engine, and the wall surface may be provided on at least one of the cylinder head of the engine, the cylinder block of the engine, and the piston of the engine. Good.

また、前記壁面は、前記給電側電極が収容され、エンジンの燃焼室に連通する収容空間を形成し、前記収容空間に連通する媒体流路をさらに備えてもよい。 Further, the wall surface may further include a medium flow path in which the feeding side electrode is accommodated, an accommodating space communicating with the combustion chamber of the engine is formed, and the accommodating space is communicated with the accommodating space.

また、前記燃焼室と前記収容空間とを連通し、前記エンジンのシリンダヘッド、前記エンジンのシリンダブロック、および、前記エンジンのピストンのうち、少なくともいずれか１に開口する連通孔をさらに備えてもよい。 Further, a communication hole that communicates the combustion chamber and the accommodation space and opens to at least one of the cylinder head of the engine, the cylinder block of the engine, and the piston of the engine may be further provided. ..

本開示の着火装置は、燃費を向上することが可能となる。 The ignition device of the present disclosure can improve fuel efficiency.

エンジンを説明する図である。It is a figure explaining an engine. 第１の実施形態にかかる着火装置を説明する図である。It is a figure explaining the ignition device which concerns on 1st Embodiment. 図３（ａ）は、給電側電極の対向面側を示す平面図である。図３（ｂ）は、給電側電極の対向面の逆側の面側を示す平面図である。FIG. 3A is a plan view showing the facing surface side of the feeding side electrode. FIG. 3B is a plan view showing the surface side opposite to the facing surface of the feeding side electrode. 第２の実施形態にかかる着火装置を説明する図である。It is a figure explaining the ignition device which concerns on 2nd Embodiment. 図４のＶ−Ｖ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line VV of FIG. 図６（ａ）は、変形例のスペーサを説明する図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）において破線で囲んだ領域の拡大図である。FIG. 6A is a diagram illustrating a spacer of a modified example. FIG. 6B is an enlarged view of a region surrounded by a broken line in FIG. 6A.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 An embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, etc. shown in such an embodiment are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description, and elements not directly related to the present disclosure are omitted from the illustration. To do.

（第１の実施形態）
図１は、エンジン１００を説明する図である。なお、本実施形態の図１をはじめとする以下の図では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示の通り定義している。図１に示すように、エンジン１００は、シリンダブロック１１０と、ピストン１２０と、コネクティングロッド１２２と、シリンダヘッド１３０と、吸気弁１３６と、排気弁１３８と、インジェクタ１５０と、着火装置２００とを含んで構成される。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an engine 100. In the following figures including FIG. 1 of the present embodiment, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis that intersect vertically are defined as shown in the figure. As shown in FIG. 1, the engine 100 includes a cylinder block 110, a piston 120, a connecting rod 122, a cylinder head 130, an intake valve 136, an exhaust valve 138, an injector 150, and an ignition device 200. Consists of.

シリンダブロック１１０は、金属で構成され、複数のシリンダボア１１２が形成されている。シリンダボア１１２には、ピストン１２０が摺動可能に配される。ピストン１２０は、コネクティングロッド１２２に連結されている。 The cylinder block 110 is made of metal, and a plurality of cylinder bores 112 are formed. A piston 120 is slidably arranged on the cylinder bore 112. The piston 120 is connected to the connecting rod 122.

シリンダヘッド１３０は、金属で構成され、シリンダブロック１１０に接続される。なお、シリンダヘッド１３０は、接地されている。エンジン１００では、シリンダボア１１２と、シリンダヘッド１３０と、ピストン１２０の冠面１２０ａとによって囲まれた空間が燃焼室１４０として形成される。 The cylinder head 130 is made of metal and is connected to the cylinder block 110. The cylinder head 130 is grounded. In the engine 100, a space surrounded by the cylinder bore 112, the cylinder head 130, and the crown surface 120a of the piston 120 is formed as the combustion chamber 140.

シリンダヘッド１３０には、吸気ポート１３２および排気ポート１３４が形成されている。吸気ポート１３２および排気ポート１３４は、燃焼室１４０に連通している。吸気ポート１３２と燃焼室１４０との間には、吸気弁１３６の先端が位置する。排気ポート１３４と燃焼室１４０との間には、排気弁１３８の先端が位置する。 The cylinder head 130 is formed with an intake port 132 and an exhaust port 134. The intake port 132 and the exhaust port 134 communicate with the combustion chamber 140. The tip of the intake valve 136 is located between the intake port 132 and the combustion chamber 140. The tip of the exhaust valve 138 is located between the exhaust port 134 and the combustion chamber 140.

吸気弁１３６は、不図示の吸気用カムシャフトによって、軸方向に移動される。これにより、吸気弁１３６は、吸気ポート１３２と燃焼室１４０との間を開閉する。排気弁１３８は、不図示の排気用カムシャフトによって、軸方向に移動される。これにより、排気弁１３８は、排気ポート１３４と燃焼室１４０との間を開閉する。 The intake valve 136 is axially moved by an intake camshaft (not shown). As a result, the intake valve 136 opens and closes between the intake port 132 and the combustion chamber 140. The exhaust valve 138 is axially moved by an exhaust camshaft (not shown). As a result, the exhaust valve 138 opens and closes between the exhaust port 134 and the combustion chamber 140.

インジェクタ１５０は、吸気ポート１３２に燃料を噴射する。このため、吸気ポート１３２おいて、燃料と空気との混合気（予混合気）が生成される。予混合気は、吸気ポート１３２から燃焼室１４０に供給される。 The injector 150 injects fuel into the intake port 132. Therefore, an air-fuel mixture (pre-mixture) is generated at the intake port 132. The premixture is supplied to the combustion chamber 140 from the intake port 132.

着火装置２００は、燃焼室１４０の予混合気中の燃料を、所定のタイミングで着火させる。これにより、燃焼室１４０において予混合気が燃焼される。この燃焼によって、ピストン１２０が往復運動を行い、その往復運動が、コネクティングロッド１２２を通じて不図示のクランクシャフトの回転運動に変換される。 The ignition device 200 ignites the fuel in the premixture of the combustion chamber 140 at a predetermined timing. As a result, the premixture is burned in the combustion chamber 140. By this combustion, the piston 120 reciprocates, and the reciprocating motion is converted into the rotational motion of a crankshaft (not shown) through the connecting rod 122.

図２は、第１の実施形態にかかる着火装置２００を説明する図である。図２に示すように、着火装置２００は、スペーサ２１０と、電源プラグ２２０と、給電側電極２３０と、高周波電源２４０とを含んで構成される。 FIG. 2 is a diagram illustrating an ignition device 200 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the ignition device 200 includes a spacer 210, a power plug 220, a power feeding side electrode 230, and a high frequency power supply 240.

スペーサ２１０は、セラミック、石英ガラス、樹脂（例えば、テフロン（登録商標））等の絶縁体（誘電体）で形成される。スペーサ２１０は、筒部２１２と、本体２１４とを含んで構成される。筒部２１２は、円筒形状の部材である。筒部２１２は、シリンダヘッド１３０に形成された貫通孔１３０ａに挿通される。本実施形態において、貫通孔１３０ａの開口１３０ｂは、吸気ポート１３２と、排気ポート１３４との間の壁面１３０ｃに形成される（図１参照）。筒部２１２の先端は、燃焼室１４０内に配される。本体２１４は、筒部２１２の先端から径方向外方に延在した円板形状の部材である。本体２１４は、一方の面２１４ａが壁面１３０ｃに接触して燃焼室１４０内に配される。本体２１４における面２１４ａの逆側の面２１４ｂは、後述する給電側電極２３０の陥没部２３２ｃに接触する。 The spacer 210 is formed of an insulator (dielectric) such as ceramic, quartz glass, or resin (for example, Teflon (registered trademark)). The spacer 210 includes a tubular portion 212 and a main body 214. The tubular portion 212 is a cylindrical member. The cylinder portion 212 is inserted into a through hole 130a formed in the cylinder head 130. In the present embodiment, the opening 130b of the through hole 130a is formed on the wall surface 130c between the intake port 132 and the exhaust port 134 (see FIG. 1). The tip of the tubular portion 212 is arranged in the combustion chamber 140. The main body 214 is a disk-shaped member extending radially outward from the tip of the tubular portion 212. The main body 214 is arranged in the combustion chamber 140 with one surface 214a in contact with the wall surface 130c. The surface 214b on the opposite side of the surface 214a of the main body 214 comes into contact with the recessed portion 232c of the feeding side electrode 230, which will be described later.

電源プラグ２２０は、金属で構成された円柱形状の部材である。電源プラグ２２０は、スペーサ２１０の筒部２１２内に挿通される。つまり、電源プラグ２２０は、筒部２１２に囲繞される。電源プラグ２２０の一端側には高周波電源２４０が接続される。電源プラグ２２０の他端側には、給電側電極２３０が接続される。具体的に説明すると、電源プラグ２２０の他端側には、ネジ穴２２２が形成されている。給電側電極２３０は、ネジ２２４がネジ穴２２２に螺合されることによって、電源プラグ２２０に接続（連結）される。 The power plug 220 is a cylindrical member made of metal. The power plug 220 is inserted into the tubular portion 212 of the spacer 210. That is, the power plug 220 is surrounded by the tubular portion 212. A high frequency power supply 240 is connected to one end side of the power plug 220. A power feeding side electrode 230 is connected to the other end side of the power plug 220. Specifically, a screw hole 222 is formed on the other end side of the power plug 220. The power feeding side electrode 230 is connected (connected) to the power plug 220 by screwing the screw 224 into the screw hole 222.

給電側電極２３０は、金属で構成され、壁面１３０ｃと離隔して対向する対向面２３０ａを有し、燃焼室１４０内に配される。図３は、給電側電極２３０の形状を説明する図である。図３（ａ）は、給電側電極２３０の対向面２３０ａ側を示す平面図である。図３（ｂ）は、給電側電極２３０の対向面２３０ａの逆側の面２３０ｂ側を示す平面図である。 The power feeding side electrode 230 is made of metal, has a facing surface 230a that is separated from the wall surface 130c and faces the wall surface 130c, and is arranged in the combustion chamber 140. FIG. 3 is a diagram illustrating the shape of the feeding side electrode 230. FIG. 3A is a plan view showing the facing surface 230a side of the feeding side electrode 230. FIG. 3B is a plan view showing the surface 230b on the opposite side of the facing surface 230a of the feeding side electrode 230.

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、給電側電極２３０は、本体部２３２と、突出部２３４とを含んで構成される。本体部２３２は、円板形状の部位である。本体部２３２は、中央に挿通孔２３２ａが形成されている。挿通孔２３２ａには、ネジ２２４が挿通される。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the feeding side electrode 230 includes a main body portion 232 and a protruding portion 234. The main body portion 232 is a disk-shaped portion. The main body 232 has an insertion hole 232a formed in the center. A screw 224 is inserted into the insertion hole 232a.

図３（ａ）に示すように、給電側電極２３０の対向面２３０ａのうち、本体部２３２における挿通孔２３２ａの外方には、陥没部２３２ｃが形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、給電側電極２３０の面２３０ｂのうち、本体部２３２における挿通孔２３２ａの外方には、溝部２３２ｂが形成されている。溝部２３２ｂは、ネジ２２４の頭部が当接する。溝部２３２ｂにおける図３（ｂ）中ＸＹ平面の大きさは、ネジ２２４の頭部の大きさよりも大きい。溝部２３２ｂの深さは（図３（ｂ）中Ｚ軸方向の長さ）、ネジ２２４の頭部の高さ以上である。 As shown in FIG. 3A, a recessed portion 232c is formed outside the insertion hole 232a in the main body portion 232 of the facing surface 230a of the feeding side electrode 230. Further, as shown in FIG. 3B, a groove portion 232b is formed on the outer side of the insertion hole 232a in the main body portion 232 of the surface 230b of the feeding side electrode 230. The head of the screw 224 comes into contact with the groove 232b. The size of the XY plane in FIG. 3B in the groove portion 232b is larger than the size of the head of the screw 224. The depth of the groove portion 232b (the length in the Z-axis direction in FIG. 3B) is equal to or greater than the height of the head of the screw 224.

突出部２３４は、本体部２３２の外縁（外周）から径方向外方に向かって突出した部位である。突出部２３４は、本体部２３２の外周において、周方向に離隔して複数設けられる。突出部２３４は、基端部から先端部に向かって面積が漸減する形状である。 The protruding portion 234 is a portion that protrudes outward in the radial direction from the outer edge (outer circumference) of the main body portion 232. A plurality of projecting portions 234 are provided on the outer periphery of the main body portion 232 so as to be separated from each other in the circumferential direction. The protruding portion 234 has a shape in which the area gradually decreases from the base end portion to the tip end portion.

図２に戻って説明すると、給電側電極２３０は、本体部２３２に形成された陥没部２３２ｃにスペーサ２１０の本体２１４が収容されるように、電源プラグ２２０に接続される。つまり、本体部２３２は、スペーサ２１０の本体２１４より外縁（外周）が大きい。また、陥没部２３２ｃの深さＤ（図２中Ｚ軸方向の長さ）は、本体２１４の厚みＨ未満である。つまり、本体２１４の厚みＨと、陥没部２３２ｃの深さＤとの差分が、給電側電極２３０と壁面１３０ｃとの間隔Ｌとなる。 Returning to FIG. 2, the power feeding side electrode 230 is connected to the power plug 220 so that the main body 214 of the spacer 210 is accommodated in the recessed portion 232c formed in the main body 232. That is, the main body portion 232 has a larger outer edge (outer circumference) than the main body 214 of the spacer 210. Further, the depth D (length in the Z-axis direction in FIG. 2) of the depressed portion 232c is less than the thickness H of the main body 214. That is, the difference between the thickness H of the main body 214 and the depth D of the depressed portion 232c is the distance L between the feeding side electrode 230 and the wall surface 130c.

このように、給電側電極２３０は、対向面２３０ａが、燃焼室１４０内において、スペーサ２１０の本体２１４を挟んで壁面１３０ｃと対向して配されることになる。 In this way, the feeding side electrode 230 has the facing surface 230a arranged in the combustion chamber 140 so as to face the wall surface 130c with the main body 214 of the spacer 210 interposed therebetween.

高周波電源２４０は、電源プラグ２２０に高周波電力を供給（パルス電圧を供給）する。そうすると、給電側電極２３０に高周波電力が供給され、シリンダヘッド１３０が接地側電極として機能する。これにより、給電側電極２３０の周囲に非平衡プラズマが形成される（誘電バリア方式）。 The high frequency power supply 240 supplies high frequency power (supplys a pulse voltage) to the power plug 220. Then, high-frequency power is supplied to the feeding side electrode 230, and the cylinder head 130 functions as the ground side electrode. As a result, non-equilibrium plasma is formed around the feeding side electrode 230 (dielectric barrier method).

以上説明したように、本実施形態の着火装置２００は、燃焼室１４０内で非平衡プラズマを形成することができる。これにより、燃焼室１４０内において、ＯラジカルやＯＨラジカルを生成することが可能となる。ＯラジカルやＯＨラジカルは、燃料（炭化水素）の着火促進効果を有する。このため、着火専用の燃料を使用することなく、早期に着火を行うことができる。したがって、副室を備える従来技術と比較して、燃費を向上させることが可能となる。 As described above, the ignition device 200 of the present embodiment can form a non-equilibrium plasma in the combustion chamber 140. This makes it possible to generate O radicals and OH radicals in the combustion chamber 140. O radicals and OH radicals have an effect of promoting ignition of fuel (hydrocarbon). Therefore, ignition can be performed at an early stage without using a fuel dedicated to ignition. Therefore, it is possible to improve the fuel efficiency as compared with the conventional technique provided with the sub-chamber.

また、着火装置２００は、給電側電極２３０の本体部２３２が円板形状である。また、接地側電極として機能する壁面１３０ｃと、給電側電極２３０の対向面２３０ａとが対向する。つまり、プラズマを形成する２つの電極が平面的に対向している。これにより、平面形状のプラズマを形成することができる。つまり、プラズマを二次元的に広範囲に形成することが可能となる。したがって、点でプラズマを形成する従来技術と比較して、着火速度を向上させることが可能となる。 Further, in the ignition device 200, the main body 232 of the feeding side electrode 230 has a disk shape. Further, the wall surface 130c that functions as the ground side electrode and the facing surface 230a of the power feeding side electrode 230 face each other. That is, the two electrodes forming the plasma are opposed to each other in a plane. As a result, a planar plasma can be formed. That is, it is possible to form plasma in a wide range two-dimensionally. Therefore, it is possible to improve the ignition speed as compared with the conventional technique of forming plasma at points.

また、給電側電極２３０が突出部２３４を備えることにより、プラズマを分散化することができる。したがって、着火の効率を向上させることが可能となる。 Further, the plasma can be dispersed by providing the feeding side electrode 230 with the protruding portion 234. Therefore, it is possible to improve the efficiency of ignition.

また、スペーサ２１０が、本体２１４を備えることにより、給電側電極２３０の本体部２３２と壁面１３０ｃとの間隔Ｌを極めて小さくすることができる。これにより、高密度雰囲気（高圧雰囲気）の燃焼室１４０であっても効率よくプラズマを形成する（放電させる）ことが可能となる。 Further, since the spacer 210 includes the main body 214, the distance L between the main body portion 232 of the power feeding side electrode 230 and the wall surface 130c can be made extremely small. This makes it possible to efficiently form (discharge) plasma even in the combustion chamber 140 in a high-density atmosphere (high-pressure atmosphere).

また、本体部２３２が陥没部２３２ｃを備え、本体２１４が陥没部２３２ｃ内に収容される。これにより、本体部２３２の熱膨張による本体２１４の破損を防止することができる。 Further, the main body portion 232 includes the depressed portion 232c, and the main body 214 is housed in the depressed portion 232c. This makes it possible to prevent damage to the main body 214 due to thermal expansion of the main body 232.

（第２の実施形態：着火装置３００）
図４は、第２の実施形態にかかる着火装置３００を説明する図である。図４に示すように、着火装置３００は、スペーサ２１０と、電源プラグ２２０と、給電側電極２３０と、高周波電源２４０と、媒体流路３２０とを含んで構成される。なお、上記着火装置２００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 (Second embodiment: Ignition device 300)
FIG. 4 is a diagram illustrating an ignition device 300 according to a second embodiment. As shown in FIG. 4, the ignition device 300 includes a spacer 210, a power plug 220, a power feeding side electrode 230, a high frequency power supply 240, and a medium flow path 320. The components substantially the same as those of the ignition device 200 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

本実施形態の着火装置３００は、スペーサ２１０の本体２１４と、給電側電極２３０とが、燃焼室１４０ではなく、燃焼室１４０に連通した収容空間３１０に収容される。 In the ignition device 300 of the present embodiment, the main body 214 of the spacer 210 and the feeding side electrode 230 are housed not in the combustion chamber 140 but in the storage space 310 communicating with the combustion chamber 140.

収容空間３１０は、シリンダヘッド１３０内に形成される空間である。収容空間３１０は、第１壁面３１０ａと、第２壁面３１０ｂと、第３壁面３１０ｃとによって区画される。第１壁面３１０ａおよび第２壁面３１０ｂは、円形状である。第１壁面３１０ａおよび第２壁面３１０ｂは、互いに対向している。第１壁面３１０ａは、給電側電極２３０の対向面２３０ａと対向する。第１壁面３１０ａには、貫通孔１３０ａが形成される。第２壁面３１０ｂには、収容空間３１０と燃焼室１４０とを連通する連通孔３１２が形成されている。つまり、第２壁面３１０ｂの裏面が、燃焼室１４０の壁面１３０ｃとなる。第３壁面３１０ｃは、第１壁面３１０ａと第２壁面３１０ｂとを接続する面である。 The accommodation space 310 is a space formed in the cylinder head 130. The accommodation space 310 is partitioned by a first wall surface 310a, a second wall surface 310b, and a third wall surface 310c. The first wall surface 310a and the second wall surface 310b have a circular shape. The first wall surface 310a and the second wall surface 310b face each other. The first wall surface 310a faces the facing surface 230a of the feeding side electrode 230. A through hole 130a is formed in the first wall surface 310a. The second wall surface 310b is formed with a communication hole 312 that communicates the accommodation space 310 and the combustion chamber 140. That is, the back surface of the second wall surface 310b becomes the wall surface 130c of the combustion chamber 140. The third wall surface 310c is a surface connecting the first wall surface 310a and the second wall surface 310b.

連通孔３１２は、縮径部３１２ａと、小径部３１２ｂとを有する。縮径部３１２ａは、一端が第２壁面３１０ｂに開口し、他端が小径部３１２ｂに連続する。縮径部３１２ａは、一端から他端に向かうに従って径が漸減する。小径部３１２ｂは、一端が縮径部３１２ａに連続し、他端が壁面１３０ｃに開口する。 The communication hole 312 has a reduced diameter portion 312a and a small diameter portion 312b. One end of the reduced diameter portion 312a opens to the second wall surface 310b, and the other end is continuous with the small diameter portion 312b. The diameter of the reduced diameter portion 312a gradually decreases from one end to the other end. One end of the small diameter portion 312b is continuous with the reduced diameter portion 312a, and the other end opens to the wall surface 130c.

媒体流路３２０は、第３壁面３１０ｃに開口し、収容空間３１０に連通する流路である。媒体流路３２０には、水（気体または液体）が供給される。したがって、媒体流路３２０を通じて収容空間３１０に水が供給される。 The medium flow path 320 is a flow path that opens in the third wall surface 310c and communicates with the accommodation space 310. Water (gas or liquid) is supplied to the medium flow path 320. Therefore, water is supplied to the accommodation space 310 through the medium flow path 320.

図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図５中、水の流れを実線の矢印で示す。また、図５中理解を容易にするために、給電側電極２３０およびネジ２２４を省略する。 FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. In FIG. 5, the flow of water is indicated by a solid arrow. Further, in order to facilitate understanding in FIG. 5, the feeding side electrode 230 and the screw 224 are omitted.

図５に示すように、収容空間３１０は、図５中ＸＹ断面が略円形状となっている。媒体流路３２０の開口３２０ａは、第３壁面３１０ｃに形成される。したがって、開口３２０ａから供給された水は、第３壁面３１０ｃの接線方向もしくは、第３壁面３１０ｃに沿って流れる。換言すれば、収容空間３１０内で水が高速度で旋回するように開口３２０ａの位置が設定されている。したがって、媒体流路３２０を通過した水は、収容空間３１０内で旋回する。 As shown in FIG. 5, the accommodation space 310 has a substantially circular XY cross section in FIG. The opening 320a of the medium flow path 320 is formed in the third wall surface 310c. Therefore, the water supplied from the opening 320a flows in the tangential direction of the third wall surface 310c or along the third wall surface 310c. In other words, the position of the opening 320a is set so that the water swirls at a high speed in the accommodation space 310. Therefore, the water that has passed through the medium flow path 320 swirls in the accommodation space 310.

媒体流路３２０によって、収容空間３１０に供給された水は、給電側電極２３０およびシリンダヘッド１３０（接地側電極）によってプラズマ化し、ＯラジカルおよびＯＨラジカルが生成される。こうして生成されたＯラジカルおよびＯＨラジカルは、連通孔３１２を通じて、燃焼室１４０に供給される。これにより、燃焼室１４０内の燃料を着火させることが可能となる。 The water supplied to the accommodation space 310 by the medium flow path 320 is turned into plasma by the feeding side electrode 230 and the cylinder head 130 (ground side electrode), and O radicals and OH radicals are generated. The O radicals and OH radicals thus generated are supplied to the combustion chamber 140 through the communication holes 312. This makes it possible to ignite the fuel in the combustion chamber 140.

また、上記したように、連通孔３１２は、縮径部３１２ａおよび小径部３１２ｂを有する。つまり、連通孔３１２は、収容空間３１０から燃焼室１４０に向かうに従って、流路断面積が小さくなる。これにより、連通孔が同径である場合と比較して、ＯラジカルおよびＯＨラジカルの流速を上昇させることができる。したがって、燃焼室１４０において、ＯラジカルおよびＯＨラジカルを広範囲に拡散させることができ、着火効率を向上させることが可能となる。 Further, as described above, the communication hole 312 has a reduced diameter portion 312a and a small diameter portion 312b. That is, the communication hole 312 has a smaller flow path cross-sectional area from the accommodation space 310 toward the combustion chamber 140. As a result, the flow velocities of O radicals and OH radicals can be increased as compared with the case where the communication holes have the same diameter. Therefore, in the combustion chamber 140, O radicals and OH radicals can be diffused over a wide range, and the ignition efficiency can be improved.

（変形例）
図６（ａ）は、変形例のスペーサ４１０を説明する図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）において破線で囲んだ領域の拡大図である。図６（ａ）に示すように、スペーサ４１０は、絶縁体（誘電体）で形成され、筒部２１２と、本体４１４とを含んで構成される。なお、上記着火装置２００、３００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 (Modification example)
FIG. 6A is a diagram illustrating a modified spacer 410. FIG. 6B is an enlarged view of a region surrounded by a broken line in FIG. 6A. As shown in FIG. 6A, the spacer 410 is formed of an insulator (dielectric), and includes a tubular portion 212 and a main body 414. The components substantially the same as those of the ignition devices 200 and 300 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図６（ａ）に示すように、本体４１４は、基部４２０と、突部４２２とを含んで構成される。基部４２０は、筒部２１２の先端から径方向外方に延在した円板形状の部材である。基部４２０は、一方の面４２０ａが壁面１３０ｃに接触して燃焼室１４０内に配される。基部４２０の外周（外縁）は、給電側電極２３０の本体部２３２の外周（外縁）以上の大きさである。基部４２０における面４２０ａの逆側の面４２０ｂに突部４２２が設けられる。 As shown in FIG. 6A, the main body 414 includes a base portion 420 and a protrusion portion 422. The base portion 420 is a disk-shaped member extending radially outward from the tip of the tubular portion 212. The base 420 is arranged in the combustion chamber 140 with one surface 420a in contact with the wall surface 130c. The outer circumference (outer edge) of the base portion 420 is larger than the outer circumference (outer edge) of the main body portion 232 of the feeding side electrode 230. A protrusion 422 is provided on the surface 420b of the base 420 on the opposite side of the surface 420a.

突部４２２は、円柱形状であり、基部４２０における面４２０ａの中央から給電側電極２３０の本体部２３２側に突出する。突部４２２の外周（外縁）は、基部４２０の外周（外縁）より小さい。突部４２２は、給電側電極２３０の陥没部２３２ｃに収容される。突部４２２の先端の面４２２ａは、陥没部２３２ｃに接触する。 The protrusion 422 has a cylindrical shape and projects from the center of the surface 420a of the base portion 420 toward the main body portion 232 of the feeding side electrode 230. The outer circumference (outer edge) of the protrusion 422 is smaller than the outer circumference (outer edge) of the base 420. The protrusion 422 is housed in the recessed portion 232c of the feeding side electrode 230. The surface 422a at the tip of the protrusion 422 comes into contact with the recessed portion 232c.

図６（ｂ）に示すように、突部４２２の高さ（基部４２０から面４２２ａまでの距離）Ｔは、陥没部２３２ｃの深さＤよりも大きい。したがって、基部４２０の面４２０ｂと、給電側電極２３０（裏面２３０ａ）との間に間隙が形成される。上記したように、基部４２０の外周（外縁）は、給電側電極２３０の本体部２３２の外周（外縁）以上の大きさである。このため、給電側電極２３０の裏面２３０ａは、基部４２０の面４２０ｂと対向して配される。つまり、接地側電極として機能する壁面１３０ｃと、給電側電極２３０との間に、基部４２０（絶縁体）が配されることになる。これにより、誘電バリア方式のプラズマを発生させることができ、プラズマを二次元的に広範囲に生成することが可能となる。 As shown in FIG. 6B, the height T of the protrusion 422 (distance from the base 420 to the surface 422a) T is larger than the depth D of the recessed portion 232c. Therefore, a gap is formed between the surface 420b of the base portion 420 and the feeding side electrode 230 (back surface 230a). As described above, the outer circumference (outer edge) of the base portion 420 is larger than the outer circumference (outer edge) of the main body portion 232 of the feeding side electrode 230. Therefore, the back surface 230a of the feeding side electrode 230 is arranged so as to face the surface 420b of the base 420. That is, the base portion 420 (insulator) is arranged between the wall surface 130c that functions as the ground side electrode and the power feeding side electrode 230. As a result, a dielectric barrier type plasma can be generated, and the plasma can be generated in a wide range in two dimensions.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that they also naturally belong to the technical scope.

例えば、上記実施形態において、給電側電極２３０の本体部２３２が円板形状である構成を例に挙げて説明した。しかし、本体部２３２は、壁面１３０ｃ、もしくは、第１壁面３１０ａと対向する対向面を有していれば、形状に限定はない。本体部２３２は、矩形の平板形状であってもよい。また、給電側電極２３０の面２３０ｂに凹凸が形成されていてもよい。これにより、プラズマを分散化させることができる。 For example, in the above embodiment, the configuration in which the main body 232 of the power feeding side electrode 230 has a disk shape has been described as an example. However, the shape of the main body 232 is not limited as long as it has a wall surface 130c or a facing surface facing the first wall surface 310a. The main body 232 may have a rectangular flat plate shape. Further, the surface 230b of the feeding side electrode 230 may have irregularities. This makes it possible to disperse the plasma.

また、上記実施形態において、スペーサ２１０の本体２１４が円板形状である構成を例に挙げて説明した。しかし、スペーサ２１０の本体２１４の形状に限定はない。本体２１４は、矩形の平板形状であってもよい。本体２１４は、給電側電極２３０と、接地側電極として機能する壁面１３０ｃ、もしくは、第１壁面３１０ａとの間に配されればよい。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the main body 214 of the spacer 210 has a disk shape has been described as an example. However, the shape of the main body 214 of the spacer 210 is not limited. The main body 214 may have a rectangular flat plate shape. The main body 214 may be arranged between the power feeding side electrode 230 and the wall surface 130c functioning as the ground side electrode or the first wall surface 310a.

また、上記実施形態において、給電側電極２３０が突出部２３４を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、突出部２３４は必須の構成ではない。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the feeding side electrode 230 includes the protruding portion 234 has been described as an example. However, the protrusion 234 is not an essential configuration.

また、上記実施形態において、給電側電極２３０の本体部２３２に陥没部２３２ｃが形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、陥没部２３２ｃは、必須の構成ではない。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the recessed portion 232c is formed in the main body portion 232 of the feeding side electrode 230 has been described as an example. However, the depressed portion 232c is not an essential configuration.

また、上記第１の実施形態において、給電側電極２３０の対向面２３０ａが、シリンダヘッド１３０の壁面１３０ｃと対向する構成を例に挙げて説明した。しかし、給電側電極２３０の本体部２３２の対向面は、シリンダブロック１１０の壁面と対向してもよい。詳細には、シリンダブロック１１０における燃焼室１４０を形成する壁面のうち、ピストン１２０の上死点の上方、もしくは、上死点と対向する位置と、本体部２３２の対向面が対向してもよい。また、本体部２３２の対向面は、ピストン１２０の冠面１２０ａと対向してもよい。 Further, in the first embodiment, the configuration in which the facing surface 230a of the feeding side electrode 230 faces the wall surface 130c of the cylinder head 130 has been described as an example. However, the facing surface of the main body 232 of the feeding side electrode 230 may face the wall surface of the cylinder block 110. Specifically, on the wall surface forming the combustion chamber 140 in the cylinder block 110, a position above the top dead center of the piston 120 or facing the top dead center may face the facing surface of the main body 232. .. Further, the facing surface of the main body portion 232 may face the crown surface 120a of the piston 120.

また、上記第２の実施形態において、連通孔３１２が、シリンダヘッド１３０における燃焼室１４０を形成する壁面１３０ｃに開口する構成を例に挙げて説明した。しかし、連通孔３１２は、燃焼室１４０と連通すれば、開口位置に限定はない。連通孔３１２は、例えば、シリンダブロック１１０における燃焼室１４０を形成する壁面に開口してもよい。詳細には、連通孔３１２は、シリンダブロック１１０における燃焼室１４０を形成する壁面のうち、ピストン１２０の上死点の上方、もしくは、上死点と対向する位置に開口してもよい。また、連通孔３１２は、ピストン１２０の冠面１２０ａに開口してもよい。 Further, in the second embodiment, the configuration in which the communication hole 312 opens in the wall surface 130c forming the combustion chamber 140 in the cylinder head 130 has been described as an example. However, the opening position of the communication hole 312 is not limited as long as it communicates with the combustion chamber 140. The communication hole 312 may be opened, for example, in the wall surface forming the combustion chamber 140 in the cylinder block 110. Specifically, the communication hole 312 may be opened in the wall surface forming the combustion chamber 140 in the cylinder block 110 at a position above the top dead center of the piston 120 or at a position facing the top dead center. Further, the communication hole 312 may be opened in the crown surface 120a of the piston 120.

本開示は、燃焼室に供給された燃料を着火させる着火装置に利用することができる。 The present disclosure can be used for an ignition device that ignites the fuel supplied to the combustion chamber.

１００エンジン
１１０シリンダブロック
１２０ピストン
１３０シリンダヘッド
１３０ｃ壁面
１４０燃焼室
２００着火装置
２１０スペーサ
２１４本体
２３０給電側電極
２３０ａ対向面
２３２本体部
２３２ｃ陥没部
２３４突出部
２４０高周波電源
３００着火装置
３１０収容空間
３１２連通孔
３２０媒体流路 100 Engine 110 Cylinder block 120 Piston 130 Cylinder head 130c Wall surface 140 Combustion chamber 200 Ignition device 210 Spacer 214 Main body 230 Power supply side electrode 230a Opposing surface 232 Main body 232c Sinking part 234 Protruding part 240 High frequency power supply 300 Ignition device 310 Containment space 312 Communication hole 320 Medium flow path

Claims

A feeding side electrode having a facing surface that is separated from the wall surface and faces the wall surface,
A plate-shaped base having an outer edge larger than the outer edge of the feeding side electrode, and a pillar having an outer edge that protrudes from the center of the surface of the base on the feeding side electrode side toward the feeding side electrode and is smaller than the outer edge of the base. A spacer made of an insulator, which includes a protrusion having a shape and has a main body arranged between the wall surface and the facing surface of the feeding side electrode.
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the power supply-side electrode,
Ignition device equipped with.

The feeding side electrode is
Flat plate-shaped body and
A protruding portion protruding outward from the outer edge of the main body portion,
The ignition device according to claim 1.

A depressed portion is formed in the main body portion of the feeding side electrode.
The ignition device according to claim 2, wherein the protruding portion of the main body of the spacer is housed in the depressed portion.

From claim 1, the power feeding side electrode is arranged in the combustion chamber of the engine, and the wall surface is provided on at least one of the cylinder head of the engine, the cylinder block of the engine, and the piston of the engine. The ignition device according to any one of 3.

The wall surface forms a storage space in which the power feeding side electrode is housed and communicates with the combustion chamber of the engine.
The ignition device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a medium flow path communicating with the accommodation space.

The fifth aspect of claim 5, further comprising a communication hole that communicates the combustion chamber and the accommodation space and opens at least one of the cylinder head of the engine, the cylinder block of the engine, and the piston of the engine. Ignition device.