JPS58190576A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 用いて点火を行なうようにした点大装置に関するもので
ある。

一般に内燃機関の点大装置としては、機関の燃焼重壁面
に設けられ、高電圧によって火花放電を発生させる点大
プラグによって燃料−空気からなる混合気への点大を行
なう形式のものが用いられている。

この種の点火装置は点火プラグの絶縁体表面へのカーボ
ンの付着、点大プラグ電極の放電による消耗ｌＩＫよっ
て次第に放電エネルギが減少した抄紋亀が困ｍＫ’ｌｋ
％、混合気への点火ができなくなるという欠点を有して
いた。

また上記の点火装置においては点火プラグの放電位置を
選択する場合、燃焼室内の空燃比、混合気の流動亀ど種
々の因子の影響を考え、最も点火しやすい放電位置て放
電を発生させる点大プラグたとえば燃焼寵の中央にまて
突き出したプラグ等は耐久性等ＯＩｉＩ″ｔ’ａｍがあ
った。

このｋめレーず等の高エネルギ密度の光を用いて混合気
に点大させるようにした点火装置が提案されている。従
来この釉の点火装Ｗｔは混合気に直接光エネルギを照射
する方法がとられていた。しかしながら、この方法ては
気体の光吸収率が小さ一ので光エネルギの吸収による温
度上昇によって機関の回転に応′：．し之短い時間て混
合気に点火するのは困鑓で、一般的には数十メガワット
という高密度の光エネルギ場における気体の絶縁破壊（
気体がプラズマ状急になる）現象によってなされるのが
普通であり、そのためには非常に大きな出力のジャイア
ントパルスレーザ等の光発生装置が必要であり、消費電
力が大きく効率が急い上に！＆′置が大がかりになって
非常なコス）高となり現実的てないという欠点がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされた．ものであり光エネ
ルギの＠収率の藏い微粒子に光エネルギを比較的長時間
吸収させて、比較的牡エネルギ密度の光ビームにより短
期間に粒子の温度上昇を促し粒子の熱エネルギによって
効率的に混合気に点火することができる点火装置の提供
を目的とする。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図における本発明の主要実施装置である多気筒内燃
機関の１つの気筒を示す断面図にお−て、ｌＦｉｌｉ関
のシリンダ、２＃′ｉピストン、３は燃焼室４は燃焼室
３の土壁を形成するシリンダヘッド５に用けられた吸気
弁、６Ｆｉインテーク！ニホルド７とシリンダヘッド器
とから形成される吸気孔１８Ｆｉ燃焼室ｓ＊ｔａｃｖけ
られた集光装置である。集光装置６は、燃ｔａ＊ｗｔｅ
ｔｔｃ設けた孔１０（ｉＣ耐熱性ｔｚ１ｓ，ｖｈ集光レ
ンズ１１及び集光レンズｌ１を保護するための耐熱性ガ
ラス１ｚが石綿製のシール部材１３％クツシ１ンツング
１４と共に支持体ｌ５０ネジ締めｋより圧接されて構成
され、支持体１５の中央に社比較的低出力のレーザ等の
光発振装置ｌ６が接合されている。この集光装置８は燃
焼室３内の混合気Ｏ空燃比、混合気の流動などの諸因子
の影響から最も点大しやすい位置に最小集光点ｌ７を結
ぶような角度に配置されてーる。

１８ｋｉ燃料とＦｉ胸に徽粉脚等の光工卑ルギＯＩｔ収
串が＾（かつ混合気の燃焼と共に燃焼してしまう自体の
微粒子又は全黒、黒色アルマイ）、膨化クイ素峰の燃焼
しない固体の微１子を光ビームの光軸に沿って當に光ビ
ーム内を通って光密度の一番高い最小集光点１７に向っ
て供給するための微粒子供給装置であり、この装置＃ｉ
微粒子の噴出速度、重力及び混合気流動等の相関で、微
粒子が光ビームの光軸に沿って最小集光点１フを通る配
置でシリンダブロック１にシール部材１９をハサンでネ
ジ結合され、燃焼室３内＃Ｃ開口している＠２２は、図
示してない機関のクランク軸と直結したクランク角度検
出器２０［て検出したクランク角度（回転速度）とイン
テーク！ニホルド７の内部すがわち吸気孔６と連通した
吸気圧検出器２１にて検出した吸気圧とから４１Ｍの運
転条件に応じて定められる最適な時期に光発振装置１６
を陶期的に、また微粒子供給装［１８を周期的ある−は
連続的に駆動させるための電気式制御装置（鵞ＯＵ）で
ある。

６２図は微粒子供給装置１８の詳細構成を示す廖「面図
である。５１はハウジング５２によつて形成される微粒
子の貯蔵室である。貯蔵室６１の上部は微粒子の供給口
５３があり、ｊｉ５番がネジ止めされ、貯蔵室５１を密
閉している。貯蔵室５１［）ｊｒＥｉ［）Ｓｋｉテーパ
形状をしてお９、鮫も低い部分に連通管ａ６があり、微
粒子を自由落下により噴射ｔ５７に供給する。噴射ＩＦ
５７は一端がテーバ形状をなし第１図に示す燃焼室３に
開口し噴射口ｂ８を形成する。噴射管５７の他端はロッ
ドｌ―が噴射管５７に密接して摺動的に挿入されている
。レッド５９の噴射口５８側の端６ｏは長さ方向に対し
て直角な平面となっている。ロッド５９の中央にはバネ
６１がハウジング５２のバネ座６！！に一端を固定し、
他端をロッド５９のバネ座６３に固定され、ｐラド５Ｇ
に対して噴射口５８の方向に力を与えるように配置され
ている。ロッド６９の前述と反対ＩＩＩＩＯ端は外周を
ソレノイド６４に囲まれ、通電によつてソレノイド６４
の内部に吸引される構成となって−る。ソレノイド６４
社ケース６５に収納され、ツレ／イド６４からのり−Ｆ
＆ｌ６６Ｆｉ公知の八−メチツクシール等の方決によっ
て密閉的に外部に導かれている。そしてナース６ｓはネ
ジ止め等の方法（よって結合されているＯ 次に上記構成の点火装置における作動を説明する。第１
図において機関の吸気弁番が開いているいわゆる吸気行
程において気化器、燃料噴射弁等から供給される燃料と
空気の混合気が吸気孔６を通って燃焼室３内に吸入され
、吸気弁４が閉じてピストン２が上昇する圧縮行程に移
行するまでの間に混合気は最小集光点１７に達し、また
微粒子供給装置ｉ１Ｂからは、連続的あるいは点火時期
に微粒子が最小集光点ｌ）に達するような適当な時期に
おける電気式制御装ｗ２２からの通電が！１所されるこ
とによって微粒子が噴出口５８から飛散して光軸に沿っ
て常に光ビーム内を通って光密度の一番高い最小集光点
に達する。

第２図において微粒子供給装置１８の作動を詳しく説明
する。微粒子供給装置１８におけるソレノイド６４ｉｊ
徽粒子を供給しないときは電気式制御装置２２からの通
電によ抄ロフト５９をソレノイド６４の方向に引きよせ
、ロッド５９の噴射口５８＠の端６０は貯蔵室５１と噴
射管５フが連通管５６を介して通じる位置にあし、貯蔵
室５１内の微粒子は連通管ａＳを通つて噴射管５フに堆
積している０そしてソレノイド６４０通電を前述の必安
な時期に線断することによって、バネ６１の力によりて
■フドｓ９は噴射口５８の方向に勢−良く移動し、噴射
管器フに堆積していた微粒子を噴出口５８から噴出させ
る。

一方第１図にお−てクランク角検出器２ｏで検出したク
ランク角度と吸気圧検出器２１で検出し丸級気圧によっ
て機関の運転条件に応じた最適点大時期に電気式ｍ麹装
置２２から発せられる電気信号により光発振装置１６が
光ビームを発振する。

光ビームは集光レンズ１１によって得られる最小集光点
１’ＦＫ向って光軸に沿−光ビーム内を通過し飛散して
くる微粒子を光エネルギーの吸収によって除々に予熱し
、最小集光点１７に達すると高密度の光エネルギーの吸
収によって微粒子は急速に加熱されて瞬時に非常な高温
ｅｃ１に’ｂ、その熱エネルギによって微粒子が点大源
となり混合気に点火され火炎伝幡が起ζ１１Ｓ発燃焼す
る。

ここで本発明の第１図に示す微粒子供給装ｗｔ１８は第
３図に示す別の構造としてもよい。第３ＷＪは吸気管内
の混合気を採取し、コンブレフす等の混合気圧縮装置１
０１によって圧縮された混合気を混合気注入口１０２を
通してハウジング１０３内に設けられた蓄圧室１０４内
に溜めておく。蓄圧室１０４内に設けられたニードル弁
１０５によって蓄圧室１０４から通じる噴射管１０６を
通常は圧縮フィルバネｌＯフでふさいでおく。そして点
火時期にニードル弁１０５を、ソレノイド１０８にリー
ド線１０９を通して所定の時間通電することによってり
７トさせ蓄圧室１０４と噴射管１０６を通じさせると、
蓄圧室１０４内の圧縮混合気は所定の量だけ噴射管１０
６を通って、その途中に微粒子の貯蔵室１１０から連通
管１１１を通って堆積している微粒子と共に噴射口１１
２からａｍ室内に噴射する。

また第１図において光発振装置１６の出力が混合気の点
火のために充分大きい場合は、かならずしも集光する必
要は永い。即ち第１図に示すように第１図の集光レンズ
１１を取り除いてもよい。

上記の実施例では光を吸収する微粒子として固体゛の微
粒子を用−たが、タール、ピッチ、石炭微粉をＯｆ［油
に混入したＯＯＭのような液状の噴霧微粒子を用いても
よい。この場合は微粒子供給装＄１１１５は液体を噴射
するのに適した第５図に示すソレノイド（電磁コイル）
２０１、ニードル弁２０怠、コイルバネ！！０３を有す
る電気式噴射弁を用いるようｋする。

以上述べたように本発明は、高電圧の火花放電を発生さ
破る点大ブラダを用いないのて点大プラグの絶縁体表面
へのカーボンの付着、点火プラグ亀Ｉｉｌの放電による
消耗等によって次第に放電エネルギが減少し、放電が始
雌になり、汐合気への点火がで龜なくなると−う欠点が
無く、また点大位置を燃焼室内の混合気の空燃比、混合
気の流動など種々の因子の影響を考え、任意の最も点火
しやすい位置にすることがて禽るという優れた効果１が
ある。

さもに本発明社、光＠収率の高い微粒子に光エネルギを
光軸に沿つて吸収さぜることｋよって光の＠歌詩間を長
くできるため、微粒子は高温の点火源にな抄やすく効率
的に混合気への点火を達成することができるので、数十
メガワットという高密度の光エネルギ場における気体の
絶縁破壊を起ζす必要はなく、比較的小さな出力の光発
生装置を用いればよく、消費電力が小さく効率もよく、
装置が小型で低コスト化できるという優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
第１図中の微粒子供給装置の詳細な断面図、第３図は微
粒子供給装置の別の実施例を示す詳細１＆制面図、第４
図社本発明の他の実施例を示す全体構成図、第５図Ｆｉ
微粒子供給装置のさらに別の実施例を示す詳細な断面図
である。 ３・・・燃焼室、８・・・集光装置、　ｌ　ｌ−・・集
光レンズ１　ｇ−・・耐熱ガ）ス、１６−・・光発振装
置１．１７°・・最小集光点、ＩＩＢ・・・微粒子供給
装置、２２−・電気式制御装置、５１・・・貯蔵室、５
ｇ−・・ハウジング５５７．１０１８−・・噴射管、５
９−ロフト。 １０４−１に圧室、１０５，２０２−二−）’ル弁。 １・フ・・・コイルばね、６４，１０８，２０１・・・
ソレノイド。 代理人弁理士　岡　部　　　隆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　光ビームを内燃機関の燃焼室内に導き、燃料
   −空気からなる混合気に点火するようにしえ内燃機関の
   点火装置において、前記燃焼室内に開口し前記光ビーム
   を発振する光発振装置と対向するように配置され、前記
   燃料とは別の光吸収率の高い微粒子を供給する微粒子供
   給装置を備え、この微粒子供給装置から前記微粒子を前
   記光ビームの光軸に沿って燃焼室内に噴射し、前記燃焼
   富内空関の適宜位置において前記微粒子を加熱し、この
   加熱微粒子を点火源として混合気に点大することを特徴
   とする内燃機関の点大装置。 （２）前記光ビームを前記微粒子が存在する位置で最小
   集光点となるように集光したことを特徴とする特許請求
   の範岡第１項記載の内燃機関の点火装置。 （崎　前記微粒子を燃＊ｌ！内の混合気の燃焼と共ＫＩ
   Ｉ＆焼する性質を持ったものとすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記１１０内燃機関Ｏ
   点大装置。 （荀　前記微粒子を一体としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の内燃機関
   の点火装置０ （Ｉｓ）　　前記微粒子を液体としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の内
   燃機関の点大装置０ （６）前記微粒子供給装置は、そのハウジングによ抄形
   成される微粒子の貯蔵室を備え、この貯蔵室から前記微
   粒子を自由落下により前記燃焼ｉ１に開口する噴射管に
   導電、前記噴射管内を密接して指動するｐラドの先端で
   前記噴射管内Ｏ微粒子を前記燃焼室内に拝し出す構造で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項
   のいずれかに記載の内燃機関の点大装置・ （η　前記微粒子供給装置は、そのハウジングにより形
   成される微粒子の貯蔵室を備え、この貯蔵室から前記微
   粒子を自ｄＥ落下により前記え、前記混合気を前記蓄圧
   室内に設けたソレノイドとコイルばねを備えたニードル
   弁を開くことによって前記噴射管に噴出し、前記混合気
   の噴出力で前記微粒子を前記燃焼室内に噴射するように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項
   のいずれかに記載の内燃機関の点火装置。 （８）前記微粒子供給装置は、電磁フィルにより開弁す
   るニードル弁を備えた噴射弁であることを特徴とする特
   許請求の範Ｂ第１よ乃至第３項、第５項のいずれかに記
   載の内燃機関の点火装置。