JPS603989Y2 - プラズマ点火装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の点火装置に関し、特に点火放電時に
高温高圧のプラズマ状ガスを発生・噴出させることによ
り燃料への着火性を改善するようにしたプラズマ点火装
置に関する。

内燃機関の、着火方式としては、点火栓を用いたスパー
ク放電によるものが一般的であるが、このような放電点
火方式における着火性能の改善を図るものとして、いわ
ゆるプラズマ点火装置が提案されている。

プラズマ点火装置とは１、第１図に示したように、点火
栓１にスパーク放電電流を供給する高圧点火回路２と、
スパーク放電と同時に、同じくプラズマ放電電流を供給
するプラズマ点火回路３とを備え、点火放電時に点火栓
１の点火間隙に生じる高温のプラズマ状ガスをプラズマ
放電電流を加えて膨張させ、燃焼室に噴出させることに
より、強力な着火性能を得るものである。

高圧点火回路２は、通常のスパーク放電点火方式におけ
る点火回路と同様のものであり、電源４、コンタクトブ
レーカ５、点火コイル６などからなり、コンタクトブレ
ーカ５が開いて点火コイル６の一次側電流を遮断したと
きに、相互誘導作用により発生した約１０に■以上にも
達する高圧の二次側電流を、図示しないディストリビュ
ータを介して点火栓１に配電・供給するものである。

他方、プラズマ点火回路３は、抵抗７、インダクタ８、
コンデンサ９、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０などを備え、
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を介してコンデンサ９に充電
した３ＫＶ程度の高エネルギ電荷を、スパーク放電時に
点火栓１に放出してプラズマ放電を行なわせるものであ
る。

なお、抵抗７、インダクタ８は、コンデンサ９の容量と
の関係において、放電時定数を決める働きをしている。

ところで、プラズマ点火エネルギ電荷の放出に際しては
、高圧点火回路２の出力に基づくスパーク放電によって
点火栓１の点火間隙に絶縁破壊がもたらされることを利
用しており、この絶縁破壊状態の下でプラズマ放電が誘
起されるように、この装置では、プラズマ端子電圧を常
時点火栓１に印加し続ける構成を採っている。

これは、プラズマ点火エネルギをディストリビュータを
介して配電すると、配電時にプラズマ点火エネルギが少
なからず失なわれ、あるいはディストリビュータの耐久
性に問題が残るためでもある。

しかしながら、上述のような構成とした場合、プラズマ
点火エネルギの不整放電（圧縮行程初期など、シリンダ
内圧が低いときに起きる予定外の放電現象）を避けるた
めには、点火間隙をある程度大きく設定しなければなら
ないので、プラズマ放電を誘起すべきトリガとしてのス
パーク放電電流を相応に高圧化する必要があり、このた
め高圧点火回路２としては、一般的なスパーク点火に用
いられるのと同等か、あるいはそれ以上の能力を備えた
ものを用意しなければならないという問題点があった 本考案はこのような従来の問題点に着目してなされたも
ので、点火間隙に水蒸気等の放電誘導体を供給してプラ
ズマ放電を誘起することにより、上記問題点を解決する
ようにしたプラズマ点火装置を提供するものである。

以下、図示実施例に基づいて本考案を説明する。

第２図は本考案の一実施例を示し、放電誘導体として水
など液状の導電性物質を用いる場合の例である。

図において、１１は水を満たしたタンク、１２はポンプ
、１３はプラズマ点火栓１ａの点火間隙部に水を導く導
入管である。

ポンプ１２は、点火時期を選んで（多気筒機関にあって
は所定の点火順序で）、タンク１１から吸い上げた水を
極く小量ずつ点火栓１ａに圧送するものであり、機能的
にはディーゼル機関の燃料噴射ポンプに類するものであ
る。

一方、点火栓（本体）１ａは、第３図に示したように、
中心電極１４と接地電極１５との間の点火間隙の周囲を
セラミックなどの電気絶縁体１６で包囲して形成した放
電空腔１７と、この放電空腔１７を外部と連通すべく本
体１ａないし電気絶縁体１６を貫いて形成した導入路１
３ａとを備えてなるものである。

導入路１３ａは、チェック弁１８を介して前述の導入管
１３と接続、連通し、ポンプ１２から圧送されてくる水
を放電空腔１７に導入する。

上記構成に基づき、ポンプ１２が機関の気筒数に応じた
所定の点火時期・順序で点火栓１ａの放電空腔１７に水
を圧送（噴射）すると、プラズマ点火回路３の供給出力
に基づいてプラズマ放電が誘起される。

□すなわち、放電空腔１７に供給された微小量の氷
は、電気良導体であるから、点火栓３の点火間隙の絶縁
破壊電圧を急激に低下させるので、およそ３ＫＶ程度の
電圧であるプラズマ点火ネルギでも容易に放電が引き起
こされる。

一度プラズマ放電が起きると、点火間隙間の絶縁破壊状
態が持続するので、コンデンサ９に蓄えた電荷が全て消
費されるまでプラズマ放電が続く。

このようなプラズマ放電の結果、放電空腔１７に発生し
たプラズマ状ガスは生皮を促され、膨張して、接地電極
１５に形成した噴孔１５ａ（第３図）を介して燃焼室に
噴出し、強力な着火を行なう。

しかもなお、本実施例によれば、高温のプラズマ状ガス
が生成される過程で、放電空腔１７に供給した水がＱ、
）ｌ、ＯＨなど燃焼を促すラジカルに解離するので、確
実な着火に引き続いて良好な燃焼状態がもたらされる。

なお、チェック弁１８は、燃焼行程時などに上昇したシ
リンダ内圧を逆止するとともに、点火時期外に導入管１
３（導入路１３ａ）内の水が放電空腔１７に滴下して点
火栓１ａが不整放電しないように作用する。

第４図は本考案の他の実施例を示し、放電誘導体として
水蒸気を供給するようにした例である。

本実施例において第２図の装置と異なるのは、制御手段
として、タンク１１、ポンプ１２ａの他に、加熱器１９
及び電磁弁２０を備える点でありその他は第２図に準じ
るので、同一部分に同一符号を付して示す。

ポンプ１２ａは、第２図のポンプ１２と異なリ、タンク
１１から吸い上げた水を機関運転中に定期的に吐出する
ものであり、このポンプ１２ａから吐出された水は導入
管１３ｂに介装した加熱器１９に送り込まれる。

加熱器１９は一種の熱交換器であり、図示しない電気ヒ
ータあるいは排気などの熱源から熱の供給を受けて導入
管１３ｂの水を加熱し、その一部又は全部を水蒸気に転
換する。

この高圧化した水蒸気は、点火栓１ａの導入路１３ａに
介装した電磁弁２０を介して放電空腔１７に送り込まれ
る。

すなわち、電磁弁２０は図示しない制御回路の信号に基
づいて所定のタイミング（点火時期）で開弁して、導入
管１３ｂと導入路１３ａとを連通ずる。

従って、この場合、チェック弁１８（第３図）は無くと
もよい。

点火栓１ａに供給された水蒸気の作用については、第２
図の装置と同様であり、同装置と全く同様の効果が得ら
れる。

なお、上記各実施例は、プラズマ放電を誘起する放電誘
導体として水又は水蒸気を用いた例であるが、放電誘導
体としては、液体状又は気体状の導電性物質であれば、
水に替わるものを採用できるのは勿論である。

以上の通り、本考案によれば、ポンプ、導入管、ないし
は電磁弁、加熱器などからなる制御手段を備え、プラズ
マ点火栓の放電空腔に所定の時期・順序で水又は水蒸気
のような放電誘導体を導入して点火間隙にプラズマ放電
を誘起するようにしたので、点火栓に強力な絶縁破壊電
圧を供給すべき高圧点火回路を必要とすることなく、確
実なプラズマ点火を行なうことができる。

加えて、放電誘導体として水又は水蒸気を使用した場合
、プラズマ放電時に水分が解離して０９）１．ＯＨ等が
生皮されるので、燃焼が一層改善する効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマ点火装置の概略構成図である。 第２図は本考案の一実施例の概略構成図である。 第３図はプラズマ点火栓の一例の概略断面図である。 第４図は本考案の他の実施例の概略構成図である。 １．１ａ・・・・・・プラズマ点火栓、２・・・・・・
高圧点火回路、３・・・・・・プラズマ点火回路、１１
・・・・・・タンク、１２，１２ａ・・・・・・ポンプ
、１３，１３ｂ・・・・・・導入管、１３ａ・・・・・
・導入路、１４・・・・・・中心電極、１５・・・・・
・接地電極、１６・・・・・・電気絶縁体、１７・・・
・・・放電空腔、１８チエツク弁、１９・・・・・・加
熱器、２０・・・・・・電磁弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 不整放電を回避し得る程度に広い点火間隙を設けた
   プラズマ点火栓と、このプラズマ点火栓にプラズマ点火
   エネルギを供給するプラズマ点火回路と、前記点火間隙
   に点火放電時の所定の時期に導電性物質からなる放電誘
   導体を圧送する制御手段とを備えたプラズマ点火装置。 ２ 放電誘導体は水であることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載のプラズマ点火装置。 ３ 制御手段は、放電誘導体を蓄えるタンクと、所定の
   点火時期若しくは順序で放電誘導体を圧送するポンプと
   、放電誘導体をチェック弁を介してプラズマ点火栓の放
   電空腔に供給する導入管とを備えたことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１・項または第２項に記載のプ
   ラズマ点火装置。