JP2012112310A - プラズマ点火装置およびプラズマ点火方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマ点火装置20は、交流プラズマを維持可能な維持電力範囲Rp内でスパークプラグ100に交流電力Pを連続的に投入する交流電力投入期間Saにおいて、交流プラズマを発生させた後に交流電力Pを低減する電力制御部510を備える。
【選択図】図1
Description
A−1.プラズマ点火装置の構成:
図1は、プラズマ点火装置20を示す説明図である。プラズマ点火装置20は、スパークプラグ100における中心電極110と接地電極120との電極間に交流プラズマを発生させることによって点火する。本実施例では、プラズマ点火装置20は、内燃機関(図示しない)の燃料に点火する装置である。
図4は、交流電力Pの低減時期と電極消耗との関係を調べた評価試験の結果を示す説明図である。図4には、交流電力Pの低減時期を横軸に設定し、スパークプラグ100における電極間距離の増加量を縦軸に設定することによって、交流電力Pの低減時期と電極消耗との関係を図示した。図4に示す交流電力Pの低減時期は、交流電力投入期間Saの始期(図3のタイミングt0)を0%、終期(図3のタイミングt5)を100%とする交流電力投入期間Saにおける相対的な経過時点(図3のタイミングt1)である。
図5は、交流電力Pの低減比率と電極消耗との関係を調べた評価試験の結果を示す説明図である。図5には、交流電力Pの低減比率を横軸に設定し、スパークプラグ100における電極間距離の増加量を縦軸に設定することによって、交流電力Pの低減比率と電極消耗との関係を図示した。図5に示す交流電力Pの低減比率は、第1電力Piに対する第2電力Prの比率であり、交流電力Pを低減させない場合(Pr=Piの場合)には「100%」を示し、交流電力Pの投入を停止する場合(Pr=0の場合)には「0%」を示す。
図6は、交流電力Pの低減開始時間と電極消耗との関係を調べた評価試験の結果を示す説明図である。図6には、交流電力Pの低減開始時間を横軸に設定し、スパークプラグ100における電極間距離の増加量を縦軸に設定することによって、交流電力Pの低減開始時間と電極消耗との関係を図示した。図6に示す交流電力Pの低減開始時間は、交流電力Pの投入開始(図3のタイミングt0)から交流電力Pの低減開始(図3のタイミングt1)までの第1投入期間Sa1を示す。
図7は、交流電力投入期間Saと電極消耗との関係を調べた評価試験の結果を示す説明図である。図7には、交流電力投入期間Saを横軸に設定し、スパークプラグ100における電極間距離の増加量を縦軸に設定することによって、交流電力投入期間Saと電極消耗との関係を図示した。
図8は、交流電力量Eと電極消耗との関係を調べた評価試験の結果を示す説明図である。図8には、交流電力量Eを横軸に設定し、スパークプラグ100における電極間距離の増加量を縦軸に設定することによって、交流電力量Eと電極消耗との関係を図示した。
図9は、交流電力Pの投入タイミングと点火性能との関係を調べた評価試験の結果を示す説明図である。図9には、交流電力Pの投入態様を図示すると共に、各投入態様について点火性能評価を示した。図9の点火性能評価は、失火率が低い程、良好であることを示す。
以上説明したプラズマ点火装置20によれば、交流電力投入期間Saにおいて交流プラズマ発生後に交流電力Pを維持電力範囲Rp内で低減し、交流電力量Eを低減することができるため、交流プラズマによる電極消耗を抑制することができる。その結果、交流プラズマを発生させるスパークプラグ100の寿命を向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、交流電力Pの低減は、交流電力投入期間Saにおいて交流プラズマ発生後に交流電力Pを維持電力範囲Rp内で低減すれば良く、図3に示したパターンに限られず、種々のパターンで実施可能である。
20…プラズマ点火装置
100…スパークプラグ
110…中心電極
120…接地電極
210…直流電源
220…交流電源
300…混合部
310…インダクタ
320…コンデンサ
500…点火制御部
510…電力制御部
P…交流電力
E…交流電力量
Sa…交流電力投入期間
Sa1…第1投入期間
Sa2…第2投入期間
Rp…維持電力範囲
Pi…第1電力
Pr…第2電力
Pr1…電力
Pr2…電力
Pt…電力
Claims (18)
- スパークプラグと、
前記スパークプラグの電極間に交流プラズマを発生させる交流電力を生成する交流電源と
を備えるプラズマ点火装置であって、
前記交流プラズマを維持可能な維持電力範囲内で前記スパークプラグに前記交流電力を連続的に投入する交流電力投入期間において、前記電極間に交流プラズマを発生させた後に前記交流電力を低減する電力制御部を更に備えることを特徴とするプラズマ点火装置。 - 前記電力制御部は、前記交流電力投入期間において、前記電極間に交流プラズマを発生させた後であって前記交流電力投入期間が75%経過する時点以前に、前記交流電力を低減することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ点火装置。
- 前記電力制御部は、前記維持電力範囲内であって前記交流プラズマの発生時における80%以下の電力に、前記交流電力を低減することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ点火装置。
- 前記電力制御部は、前記交流電力投入期間において、前記電極間に交流プラズマを発生させた後であって前記交流電力の投入開始から1.0ミリ秒以内に、前記交流電力を低減することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のプラズマ点火装置。
- 前記交流電力投入期間は5.0ミリ秒以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のプラズマ点火装置。
- 1サイクルの前記交流電力投入期間において前記交流電力によって前記スパークプラグに供給される電力量は900ミリジュール以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のプラズマ点火装置。
- 前記交流プラズマの発生に先立って前記スパークプラグの前記電極間に火花放電を発生させる直流電力を生成する直流電源を更に備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のプラズマ点火装置。
- 前記交流電力投入期間の終期は、前記スパークプラグに前記直流電力を印加する期間の終期よりも後であることを特徴とする請求項7に記載のプラズマ点火装置。
- 前記電力制御部は、前記スパークプラグに前記直流電力を印加する期間内に前記交流電力を低減することを特徴とする請求項7または請求項8に記載のプラズマ点火装置。
- 交流電源で生成した交流電力によってスパークプラグの電極間に交流プラズマを発生させるプラズマ点火方法であって、
前記交流プラズマを維持可能な維持電力範囲内で前記スパークプラグに前記交流電力を連続的に投入する交流電力投入期間において、前記電極間に交流プラズマを発生させた後に前記交流電力を低減することを特徴とするプラズマ点火方法。 - 前記交流電力投入期間において、前記電極間に交流プラズマを発生させた後であって前記交流電力投入期間が75%経過する時点以前に、前記交流電力を低減することを特徴とする請求項10に記載のプラズマ点火方法。
- 前記維持電力範囲内であって前記交流プラズマの発生時における80%以下の電力に、前記交流電力を低減することを特徴とする請求項10または請求項11に記載のプラズマ点火方法。
- 前記交流電力投入期間において、前記電極間に交流プラズマを発生させた後であって前記交流電力の投入開始から1.0ミリ秒以内に、前記交流電力を低減することを特徴とする請求項10ないし請求項12のいずれか一項に記載のプラズマ点火方法。
- 前記交流電力投入期間を5.0ミリ秒以下に制限することを特徴とする請求項10ないし請求項13のいずれか一項に記載のプラズマ点火方法。
- 1サイクルの前記交流電力投入期間において前記交流電力によって前記スパークプラグに供給される電力量を900ミリジュール以下に制限することを特徴とする請求項10ないし請求項14のいずれか一項に記載のプラズマ点火方法。
- 前記交流プラズマの発生に先立って、直流電源で生成した直流電力によって前記スパークプラグの前記電極間に火花放電を発生させることを特徴とする請求項10ないし請求項15のいずれか一項に記載のプラズマ点火方法。
- 前記交流電力投入期間の終期を、前記スパークプラグに前記直流電力を印加する期間の終期よりも後にすることを特徴とする請求項16に記載のプラズマ点火方法。
- 前記スパークプラグに前記直流電力を印加する期間内に前記交流電力を低減することを特徴とする請求項16または請求項17に記載のプラズマ点火方法。
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