JPS6329112B2 - - Google Patents

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JPS6329112B2
JPS6329112B2 JP56000385A JP38581A JPS6329112B2 JP S6329112 B2 JPS6329112 B2 JP S6329112B2 JP 56000385 A JP56000385 A JP 56000385A JP 38581 A JP38581 A JP 38581A JP S6329112 B2 JPS6329112 B2 JP S6329112B2
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microwave
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gas
circuit
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Akira Endo
Jiro Takezaki
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Hitachi Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F02P23/045—Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は可燃性ガスを通常のエンジン燃焼室で
燃焼させる際の点火方法に関するものである。 現在ガソリンエンジンは、ガソリンと空気の混
合ガスを燃焼室に吸入し、ピストンの上死点直前
で点火プラグによつて高圧火花放電を起し、点火
させ、その燃焼時の圧力でピストンを押し下げエ
ンジンを回転させる方法を一般に用いている。 この高圧火花放電による点火方式はその周辺に
及ぼす雑音の影響が大きく、以前より雑音防止対
策が検討されているが、対策コストがかなりかゝ
り現在なお検討中のものが多い。この雑音による
実害は、ラジオ、テレビはもとより、最近目ざま
しく発展してきた自動車の制御用電子機器の誤動
差を招く例が比較的多く、高圧ケーブルや、デイ
ストリビユータ、および点火プラグなどに雑音防
止対策をしたものが実験されているが大幅な改善
効果は難しいようである。 一方プラグによる点火は火花放電部分が小さく
場所も限定されることから燃焼室全体に燃焼が広
がるのに時間を要する。そのため、稀薄混合気に
よつて燃費の向上と有効排気ガス成分の低減を同
時に実現するのが困難である。 また、ガソリンよりも着火しにくい燃料をガソ
リンと混合し、あるいは単独で使用する場合、良
好な燃焼特性や出力が得られない。 以上述べたようにプラグによる高圧放電点火方
式は実績はあるが、改善すべき点も多くあり、こ
れに代る点火方式の検討が望まれている。尚高圧
放電点火方式は例えば特公昭53―21050号公報に
開示されており、この方式に代るレーザ点火方式
は特公昭54―109532号公報や特開昭54―74036号
公報に開示されている。 本発明の目的は、エンジン燃焼室にマイクロ波
電力を給電し、マイクロ波プラズマ放電現象を生
じさせ、プラグによる高圧放電点火以上の燃焼効
率と、雑音のない点火系を提供することで、その
要点は、燃焼室を主、複燃焼室に分け、副燃焼室
がマイクロ波共振を生じた際、プラズマ放電を生
じやすい形状とし、マイクロ波発振器からの給電
回路は同軸回路を介して行なうように構成したエ
ンジン装置にある。 以下、本発明の実施例を図を参照して詳細に説
明する。 第１図は、本発明の一実施例で、エンジン燃焼
室の断面構造とマイクロ波発振装置をエンジンに
組込んだ系統図を示すものである。 シリンダ１とピストン２によつて主燃焼室３が
構成される。主燃焼室３には混合ガスの吸入孔４
と吸入孔開閉弁５および負圧センサ６があり、ま
た燃焼後のガスを排気する排気孔７と排気孔開閉
弁８がほぼ対向する位置に設けてある。 主燃焼室３の上部には副燃焼室９があり、その
境には燃焼室境界メツシユ１０が備えてある。副
燃焼室９はマイクロ波の共振器になつており、そ
こに発振装置電源１１で駆動されたマイクロ波発
振装置１２のマイクロ波電力が同軸回路１３を経
て給電ループ１４で励振される。その結果副燃焼
室９はプラズマ状態に達し、放電現象が発生す
る。 燃焼室境界メツシユ１０はマイクロ波発振装置
１２のマイクロ波が主燃焼室３側に漏洩しないよ
うに波長より十分小さいメツシユサイズになつて
おり、混合ガスの吸入時および排気時にはまつた
く妨げにならないようになつている。副燃焼室９
を共振器としているため主燃焼室３のピストンの
位置がどのようになつていても共振周波数は一定
でありマイクロ波発振装置１２の周波数も固定で
よい。 マイクロ波発振装置１２の動作は後述するよう
にON―OFFのパルス動作で、そのタイミングは
エンジンによつて駆動される信号発生用交流発電
機Ｇ、負圧センサ６の出力とクランク軸１５に備
えたクランク角センサ１６の出力信号によつて駆
動する。 第２図は燃焼室の他の実施例を示し、第１図の
副燃焼室９に吸入孔１７と吸入孔開閉弁１８およ
び負圧センサ１９を備えたもので、副燃焼室９に
主燃焼室３と多少成分ないしは混合比の異なつた
ガスを供給し、燃焼の速度、温度、など効率の良
い条件で動作させることを目指したものである。 本発明の点火条件はまず副燃焼室内の混合ガス
が適当な速度と温度で燃焼し、その火炎が主燃焼
室に広がつて全体に着火されるものであり、最初
の着火条件が重要なポイントとなる。 第３図はマイクロ波発振装置１２の発振回路と
パルス駆動のタイミング回路を示したものであ
る。 マイクロ波発振器２０は高周波高出力トランジ
スタと誘電体基体板上にストリツプラインによる
共振回路とを備えたもので、その出力は、初段増
幅器２１と後段増幅器２２で合計約100倍増幅さ
れる。 このマイクロ波電力はタイミング信号端子２３
に信号が入力された時だけゲート回路２４が閉じ
後段増幅器２２を動作させ、その出力が同軸回路
２６を経て副燃焼室に供給される。多気筒エンジ
ンの場合は、例えば後段増幅器２２、同軸回路２
６を気筒数だけ設け、ゲート回路２４で分配すれ
ばよい。 この着火タイミングはエンジンの回転数、負荷
条件などによつて変化するが、一般にはピストン
の上死点前５〜10度が標準である。 第４図は第１図、第２図の構成を等価回路で表
わしたもので、Lpは給電ループインダクタンス、
Lsは副燃焼室インダクタンス、Rsは副燃焼室イ
ンピーダンス、Csは副燃焼室キヤパシタンスであ
る。副燃焼室の共振周波数pはおよそ
【式】で表わされる。もし主燃焼 室を共振器とするとＬ，Ｃ、従つてpが変動し点
火時期の制御が困難になる。本実施例では副燃焼
室を球形にしたが、他の共振器形状でも同様な動
作をさせることは容易にできる。 また、主燃焼室と副燃焼室の境界に用いている
メツシユは、境界部分の孔径を小さくし、マイク
ロ波周波数を遮断するようにしておけば不要にな
る。 第５図は交流発電機Ｇ、クランク角センサ１６
と負圧センサ６の信号からタイミング信号を得る
回路である。交流発電機Ｇは第５図のａに示すよ
うな信号を出力する。トランジスタT10はしきい
値Vrより高い信号がベースに入力された時導通
し、ｉ点の電圧はｂのようになる。一方クランク
角センサ１６の信号は回転数比例電圧回路２７を
経て回転数対電圧比をほぼ任意に選択し、設定で
きる第１折線関数発生回路２８に入力する。また
負圧センサ６の信号も負圧出力増幅回路２９を経
て第２折線関数発生回路３０に入力し、負圧に比
例した電圧を任意に選択設定し、この両者の信号
を第１比較回路３１に入力して、回転数進角度と
負圧進角度を比較して全体の出力V1が生じる。
この出力V1はトランジスタT20のベースに加えら
れる。その結果ｊ点の電圧は第５図のｃの如く、
Δtだけ遅れて立下がり、この立下がりを利用し
てワンシヨツト回路３６でタイミングパルス信号
にして（第５図ｄ）、タイミング信号端子２３に
入力し、マイクロ波発振装置１２をタイミングパ
ルスに合せて駆動するようになつている。 なお、第５図ａの左側半分はエンジンの低速
時、右半分は高速時を示す。Δtはエンジンの回
転数や負荷によつて変ることは言うまでもない。 点火タイミングを形成する方法としては、第５
図に示すものに限らず、ガソリンエンジン用とし
て公知の他の方法を転用してもよいことは言うま
でもない。 以上説明したことからも明らかな様に、本発明
になるマイクロ波プラズマ点火型エンジンによれ
ば、エンジンの燃焼室を主燃焼室と副燃焼室に分
け、該副燃焼室にマイクロ波電力給電ループを設
けたことにより、該副燃焼室が固定の共振器とな
り、常に同じ条件でマイクロ波エネルギーの供給
が可能であり、安定した着火特性を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す
図、第２図は同じく他の実施例の全体構成を示す
図、第３図はマイクロ波発生装置の発振回路とパ
ルス駆動のタイミング回路を示したものである。
第４図は第１、第２図の構成を等価回路で示した
図、第５図は点火タイミング信号を得る回路の一
例を示す図である。第６図は、第４図の動作説明
図である。 １…シリンダ、２…ピストン、３…主燃焼室、
９…副燃焼室、１０…燃焼室境界メツシユ、１２
…マイクロ波発生装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ シリンダーとピストンによつて構成された燃
    焼室に、可燃性ガスの吸入口と燃焼したガスの排
    気口、およびその各々に開閉弁を備えエンジンに
    おいて、上記ピストンが上昇して上死点に達する
    直前に上記燃焼室内に設けられたマイクロ波電力
    給電ループから電力を給電し、上記燃焼室内にプ
    ラズマ放電を生じさせ、これによつて上記燃焼室
    内の可燃性ガスを燃焼させるマイクロ波プラズマ
    点火型エンジンにおいて、上記燃焼室と主燃焼室
    と副燃焼室に分割し、上記副燃焼室内に上記マイ
    クロ波電力給電ループを設け、これら両燃焼室間
    にメツシユを設け、上記副燃焼室が上記マイクロ
    波の空胴共振器を成し、上記マイクロ波電力の給
    電により生ずるプラズマ放電により上記副燃焼室
    内の可燃性ガスを燃焼させ、これによりさらに上
    記主燃焼室内のガスを燃焼させるように構成した
    ことを特徴とするマイクロ波プラズマ点火型エン
    ジン。
JP56000385A 1981-01-07 1981-01-07 Microwave plasma ignition type engine Granted JPS57113968A (en)

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