JP2017204457A - Ignition device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact internal combustion engine ignition device which is arranged so as to suppress the wear of a discharge electrode and a grounding electrode, and which never causes a discharge failure owing to electrode wear or melting loss.SOLUTION: An ignition device according to the present invention comprises: a power source 2 for electromagnetic waves; an electromagnetic wave oscillator 3 operable to emit electromagnetic waves; a controller 4 operable to control the electromagnetic wave oscillator 3; an input part 52 operable to accept the supply of electromagnetic waves emitted from the electromagnetic wave oscillator 3; voltage-boosting means 5 for boosting electromagnetic waves input thereto in voltage; a discharge electrode 55a and a grounding electrode 51a which form a discharge gap; and a casing 51 having the grounding electrode 51a formed on its leading end side and containing the input part 52 and the discharge electrode 55a. The casing 51 is provided with a plurality of attachment holes 51A for housing therein the input part 52 and the discharge electrode 55a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、点火装置、特に内燃機関に使用する点火装置に関する。   The present invention relates to an ignition device, and more particularly to an ignition device used for an internal combustion engine.

従来から、内燃機関の着火のための点火装置として、内燃機関の燃焼室内に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置を用いた点火装置が提案されている。例えば特開２００９−３８０２５号公報及び特開２００６−１３２５１８号公報には、この種のプラズマ生成装置を用いた内燃機関の点火装置が記載されている。   Conventionally, as an ignition device for ignition of an internal combustion engine, an ignition device using a plasma generation device that generates electromagnetic wave plasma by radiating electromagnetic waves into a combustion chamber of the internal combustion engine has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2009-38025 and 2006-132518 describe an ignition device for an internal combustion engine using this type of plasma generation device.

特開２００９−３８０２５号公報には、スパークプラグの放電ギャップでスパーク放電を生じさせるとともに、その放電ギャップに向けてマイクロ波を放射してプラズマを拡大するプラズマ生成装置が記載されている。このプラズマ生成装置では、スパーク放電により生成されたプラズマがマイクロ波パルスからエネルギーを受ける。これにより、プラズマ領域の電子が加速され、電離が促進されて、プラズマの体積が増大する。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-38025 describes a plasma generation device that generates a spark discharge in a discharge gap of a spark plug and radiates a microwave toward the discharge gap to expand the plasma. In this plasma generation apparatus, plasma generated by spark discharge receives energy from a microwave pulse. This accelerates electrons in the plasma region, promotes ionization, and increases the volume of the plasma.

また、特開２００６−１３２５１８号公報には、電磁波放射器から燃焼室内に電磁波を放射することによりプラズマ放電を発生させる内燃機関の点火装置が開示されている。ピストンの上面には、ピストンから絶縁された点火用電極が設けられている。点火用電極は、その近傍にて燃焼室内の電磁波の電界強度を局所的に高める役割を果たす。これにより点火用電極の近傍にてプラズマ放電が生成される内燃機関の点火装置である。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-132518 discloses an ignition device for an internal combustion engine that generates a plasma discharge by radiating electromagnetic waves from an electromagnetic wave radiator into a combustion chamber. An ignition electrode insulated from the piston is provided on the upper surface of the piston. The ignition electrode serves to locally increase the electric field strength of the electromagnetic wave in the combustion chamber in the vicinity thereof. Thus, the internal combustion engine ignition device generates plasma discharge in the vicinity of the ignition electrode.

また、本発明者等は、電磁波（マイクロ波）のみを用いてスパーク放電を生じさせ、内燃機関の点火装置として使用することができるプラズマ生成装置を開発した。（引用文献３参照）   In addition, the present inventors have developed a plasma generator that can generate spark discharge using only electromagnetic waves (microwaves) and can be used as an ignition device for an internal combustion engine. (See cited document 3)

特開２００９−３８０２５号公報JP 2009-38025 A 特開２００６−１３２５１８号公報JP 2006-132518 A 国際公開２０１４／１１５７０７号International Publication No. 2014/115707

電磁波（マイクロ波）のみを用いてスパーク放電を生じさせる内燃機関の点火装置は、電磁波発振器から発振される電磁波を共振させることによって昇圧する昇圧手段により放電電極と接地電極との間（放電ギャップ）の電位差を高め放電を生じさせるようにしている。そして、この放電ギャップは、放電電極に対して、放電電極の側面を覆う筒状の接地電極との間で形成され、通常、決まった箇所でのみ放電が生じるため、放電電極や接地電極に摩耗や溶損が生じ、放電不良が発生する場合がある。   An ignition device for an internal combustion engine that generates a spark discharge using only electromagnetic waves (microwaves) is between a discharge electrode and a ground electrode (discharge gap) by a boosting means that boosts the voltage by resonating electromagnetic waves oscillated from an electromagnetic wave oscillator. The potential difference is increased to cause discharge. This discharge gap is formed between the discharge electrode and a cylindrical ground electrode that covers the side surface of the discharge electrode. Usually, discharge occurs only at a fixed location, so that the discharge electrode and the ground electrode are worn. In some cases, melting damage may occur and discharge failure may occur.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電電極と接地電極の摩耗を抑制し、電極の摩耗や溶損による放電不良が発生することのない小型の点火装置を供給することである。   The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a small ignition device that suppresses wear of the discharge electrode and the ground electrode and does not cause discharge failure due to wear or melting of the electrode. Is to supply.

電磁波を発振する電磁波発振器と、
前記電磁波発振器を制御する制御装置と、
前記電磁波発振器から発振される電磁波の供給を受ける入力部と、
入力された電磁波を昇圧する昇圧手段と
放電ギャップを形成する放電電極及び接地電極と、
該接地電極を先端側に備え前記入力部及び放電電極を内包するケーシングとを備え、
該ケーシングは、前記入力部及び放電電極を収納する取付孔を複数設けるようにした点火装置である。 An electromagnetic wave oscillator that oscillates electromagnetic waves;
A control device for controlling the electromagnetic wave oscillator;
An input unit that receives supply of electromagnetic waves oscillated from the electromagnetic wave oscillator;
A boosting means for boosting the input electromagnetic wave, a discharge electrode and a ground electrode forming a discharge gap,
A casing that includes the ground electrode on the tip side and encloses the input portion and the discharge electrode;
The casing is an ignition device provided with a plurality of mounting holes for accommodating the input portion and the discharge electrode.

本発明の点火装置は、電磁波を昇圧し放電電極と接地電極との間の電位差を高め放電を生じさせる点火装置であって、接地電極を備えたケーシング内に複数の入力部及び放電電極を配備することができ、電磁波発振器からの電磁波の発振を、切替手段を使って、内燃機関の１サイクル毎に電磁波の出力先を切り替えるようにすることで、放電に使用する放電電極と接地電極をサイクル毎に異なるようにして摩耗を低減させることができる。   An ignition device according to the present invention is an ignition device that boosts electromagnetic waves and raises a potential difference between a discharge electrode and a ground electrode to generate a discharge, and includes a plurality of input portions and a discharge electrode in a casing having the ground electrode. By switching the output destination of the electromagnetic wave for each cycle of the internal combustion engine using the switching means, the discharge electrode and the ground electrode used for the discharge can be cycled. The wear can be reduced in different ways.

また、前記放電電極は、前記入力部から伸びる入力軸部が挿通される有底の筒状部から反入力部側に伸びる電極軸部の先端に形成され、前記筒状部は筒状の絶縁体に嵌挿された状態で前記取付孔に配設することができる。   The discharge electrode is formed at the tip of an electrode shaft portion extending from the bottomed tubular portion through which the input shaft portion extending from the input portion is inserted to the side opposite to the input portion, and the tubular portion is formed as a tubular insulating member. It can be disposed in the mounting hole in a state of being inserted into the body.

また、昇圧手段は、前記筒状部と筒状部を覆うケーシングとの間に形成される第１共振空間及び電極軸部と電極軸部を覆うケーシングとの間に形成される第２共振空間によって構成されるようにすることができる。   The boosting means includes a first resonance space formed between the tubular portion and a casing covering the tubular portion, and a second resonance space formed between the electrode shaft portion and the casing covering the electrode shaft portion. It can be made to be constituted by.

またこの場合において、前記ケーシングの取付孔毎に共振周波数が異なるように昇圧手段を構成することができる。これにより、発振する電磁波の周波数を内燃機関の１サイクル毎に対応する昇圧手段の共振周波数に変動させることで、放電に使用する放電電極と接地電極をサイクル毎に異なった場所とする。   In this case, the boosting means can be configured so that the resonance frequency is different for each mounting hole of the casing. As a result, the frequency of the oscillating electromagnetic wave is changed to the resonance frequency of the boosting means corresponding to each cycle of the internal combustion engine, so that the discharge electrode and the ground electrode used for the discharge are different in each cycle.

本発明の点火装置によれば、高電圧によって放電するスパークプラグや複雑なシステム等を必要とせず、電磁波のみを使って、プラズマの発生、拡大及び維持を効率よく行うことができるとともに、点火装置の電極摩耗や溶損によって生じる放電不良を抑制する点火装置を供給することできる。   According to the ignition device of the present invention, it is possible to efficiently generate, expand, and maintain plasma using only electromagnetic waves without using a spark plug or a complicated system that is discharged by a high voltage, and the ignition device. It is possible to supply an ignition device that suppresses discharge failure caused by electrode wear or melting damage.

実施形態１の内燃機関の点火装置のブロック図である。1 is a block diagram of an internal combustion engine ignition device according to Embodiment 1. FIG. 同点火装置を示し、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は放電ギャップ部分を示す一部拡大の断面図である。The ignition device is shown, (a) is a whole sectional view, (b) is a partially enlarged sectional view showing a discharge gap portion. 同点火装置のケーシングを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面正面図、（ｃ）は一体に形成した筒状部、電極軸部及び放電部の断面図である。The casing of the ignition device is shown, (a) is a plan view, (b) is a sectional front view, and (c) is a sectional view of a cylindrical portion, an electrode shaft portion, and a discharge portion that are integrally formed. 同点火装置の昇圧回路の等価回路である。It is an equivalent circuit of the booster circuit of the ignition device.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

＜実施形態１＞点火装置
本実施形態１は、本発明に係る内燃機関の点火装置である。当該点火装置１は、図１〜図２に示すように、電磁波用電源２と、電磁波を発振する電磁波発振器３と、電磁波用電源２及び電磁波発振器３を制御する制御装置４と、電磁波発振器３から発振される電磁波の供給を受ける入力部５２と、入力された電磁波を昇圧する昇圧手段５と、放電ギャップを形成する放電電極５５ａ及び接地電極５１ａと、接地電極５１ａを先端側に形成し、入力部５２及び放電電極５５ａを内包するケーシング５１とを備え、このケーシング５１には、入力部５２及び放電電極５５ａを収納する取付孔５１Ａを複数設けるようにしている。 <Embodiment 1> Ignition device Embodiment 1 is an ignition device for an internal combustion engine according to the present invention. As shown in FIGS. 1 to 2, the ignition device 1 includes an electromagnetic wave power source 2, an electromagnetic wave oscillator 3 that oscillates an electromagnetic wave, a control device 4 that controls the electromagnetic wave power source 2 and the electromagnetic wave oscillator 3, and an electromagnetic wave oscillator 3. An input unit 52 that receives supply of electromagnetic waves oscillated from, a booster 5 that boosts the input electromagnetic waves, a discharge electrode 55a and a ground electrode 51a that form a discharge gap, and a ground electrode 51a on the tip side, The casing 51 includes the input portion 52 and the discharge electrode 55a, and the casing 51 is provided with a plurality of mounting holes 51A for storing the input portion 52 and the discharge electrode 55a.

放電電極５５ａは、入力部５２から伸びる入力軸部５３が挿通される有底の筒状部５４から反入力部側に伸びる電極軸部５５ｂの先端に形成されている。入力部５２から伸びる入力軸部５３は、筒状部５４とは絶縁されている。具体的には、の筒状部５４内周面との間に筒状の絶縁体５９が介在している。絶縁体５９を介在させるか筒状部５４の内周面と接触しないように構成することで筒状部５４と入力軸部５３は容量結合となり、後述する等価回路のＣ１を形成する。また、筒状部５４及び電極軸部５５ｂとケーシング５１の内周面との間も電気的に絶縁されている。本実施形態においては、筒状部５４及び電極軸部５５ｂは筒状の絶縁体５９に内包されている。筒状部５４の外周面と筒状部５４を覆うケーシング５１の内周面との間によって、後述する等価回路のＣ２を形成し、電極軸部５５ｂとケーシング５１の内周面との間で等価回路のコンデンサＣ３を形成している。   The discharge electrode 55a is formed at the tip of an electrode shaft portion 55b extending from the bottomed tubular portion 54 through which the input shaft portion 53 extending from the input portion 52 is inserted to the side opposite to the input portion. An input shaft portion 53 extending from the input portion 52 is insulated from the cylindrical portion 54. Specifically, a cylindrical insulator 59 is interposed between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 54. By constituting the insulator 59 so as not to be in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical portion 54, the cylindrical portion 54 and the input shaft portion 53 are capacitively coupled, and form an equivalent circuit C1 described later. Further, the cylindrical portion 54 and the electrode shaft portion 55 b are also electrically insulated from the inner peripheral surface of the casing 51. In the present embodiment, the cylindrical portion 54 and the electrode shaft portion 55 b are enclosed in a cylindrical insulator 59. C2 of an equivalent circuit to be described later is formed between the outer peripheral surface of the cylindrical portion 54 and the inner peripheral surface of the casing 51 covering the cylindrical portion 54, and between the electrode shaft portion 55b and the inner peripheral surface of the casing 51. An equivalent circuit capacitor C3 is formed.

昇圧手段５は、図４に示す等価回路で構成されている。昇圧手段５は、電極軸部５５ｂをコイルＬとして、上述したコンデンサＣ１、Ｃ２及びＣ３との間の３箇所で共振構造形成し、供給される電磁波を昇圧するようにしている。特に、筒状部５４の外周面と筒状部５４を覆うケーシング５１の内周面との間に形成されるコンデンサＣ２による第１共振領域及び電極軸部５５ｂと電極軸部５５ｂを覆うケーシング５１との間に形成されるコンデンサＣ３による第２共振領域によって、供給される電磁波を昇圧して、放電電極５５ａと接地電極５１ａとの間の電位差を数十ｋＶまで高め放電を生じさせるようにしている。なお、入力軸部５３と筒状部５４を電気的に接続して容量結合としないことで等価回路のＣ１を形成しない構成とすることもできる。   The booster 5 is composed of an equivalent circuit shown in FIG. The boosting means 5 uses the electrode shaft portion 55b as a coil L, forms a resonance structure at three locations between the capacitors C1, C2 and C3 described above, and boosts the supplied electromagnetic waves. In particular, the first resonance region by the capacitor C2 formed between the outer peripheral surface of the cylindrical portion 54 and the inner peripheral surface of the casing 51 that covers the cylindrical portion 54, and the casing 51 that covers the electrode shaft portion 55b and the electrode shaft portion 55b. By boosting the supplied electromagnetic wave by the second resonance region formed by the capacitor C3 between and the discharge electrode 55a, the potential difference between the discharge electrode 55a and the ground electrode 51a is increased to several tens of kV to cause discharge. Yes. In addition, it can also be set as the structure which does not form C1 of an equivalent circuit by electrically connecting the input shaft part 53 and the cylindrical part 54, and not carrying out capacitive coupling.

図２に示す、ケーシング５１は、便宜的に入力部５２、筒状部５４、筒状部５４から反入力部側に伸びる電極軸部５５ｂ及び電極軸部５５ｂの先端に形成される放電電極５５ａ並びに筒状の絶縁体５９（以下、総称するときは組込部という）の１セットを組み込んだ状態を示すが、本発明の点火装置１は、図３に示すようにケーシング５１に組込部を収納する取付孔５１Ａを複数形成している。   The casing 51 shown in FIG. 2 includes an input part 52, a cylindrical part 54, an electrode shaft part 55b extending from the cylindrical part 54 to the side opposite to the input part, and a discharge electrode 55a formed at the tip of the electrode shaft part 55b. In addition, a state in which one set of a cylindrical insulator 59 (hereinafter, collectively referred to as a built-in portion) is incorporated is shown. The ignition device 1 of the present invention has a built-in portion in the casing 51 as shown in FIG. A plurality of mounting holes 51A are formed.

この取付孔５１Ａは組込部の形状に合わせて開口しており、組込部の固定方法は、特に限定するものではないが、入力部５２側に環状の固定部材を締結部材（図示省略）によって固定することができる。   The mounting hole 51A is opened in accordance with the shape of the built-in part, and the fixing method of the built-in part is not particularly limited, but an annular fixing member is provided on the input part 52 side as a fastening member (not shown). Can be fixed by.

組込部を形成する入力部５２、筒状部５４、筒状部５４から反入力部側に伸びる電極軸部５５ｂ及び電極軸部５５ｂのうち、図３（ｃ）に示す、筒状部５４の外形寸法ｄ１、長手寸法Ｌ１及び電極軸部の外形寸法ｄ２、長手寸法Ｌ２並びにこれらを覆う絶縁体５９の寸法と誘電率によって共振周波数が変動する。本実施形態における点火装置では、図１、図３（ａ）に示すように電磁波発信器３から、各入力部５２に電磁波を分岐して供給するようにしており、各組込部（図例７箇所）の例えば、筒状部５４の長手寸法Ｌ１を変え、共振周波数が異なるように構成されている。共振周波数を変更する構成としてその他の寸法や絶縁体５９の材質を変えることによる誘電率の変更を採用することもできる。   Of the input portion 52, the cylindrical portion 54, and the electrode shaft portion 55b and the electrode shaft portion 55b extending from the cylindrical portion 54 to the opposite input portion side, the cylindrical portion 54 shown in FIG. The resonance frequency varies depending on the outer dimension d1, the longitudinal dimension L1, the outer dimension d2, the longitudinal dimension L2 of the electrode shaft portion, and the dimension and dielectric constant of the insulator 59 covering these. In the ignition device according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3A, the electromagnetic wave is branched and supplied from the electromagnetic wave transmitter 3 to each input unit 52. For example, the longitudinal dimension L1 of the cylindrical portion 54 is changed so that the resonance frequencies are different. As a configuration for changing the resonance frequency, a change in dielectric constant by changing other dimensions and the material of the insulator 59 can be adopted.

そして、ケーシング５１内に複数の組込部を備えた本発明の点火装置は、制御装置４が電磁波発振器３から発振する電磁波の周波数を内燃機関の１サイクル毎に各組込部に応じた周波数に変更（本実施形態においては各組込部に応じて７種類の周波数に変更）するように制御することで、１サイクル毎に点火する放電電極５５ａと接地電極５１ａとの間の放電ギャップ６を変動させるようにしている。   And the ignition device of this invention provided with the some incorporating part in the casing 51 is a frequency according to each incorporating part for every cycle of an internal combustion engine for the frequency of the electromagnetic wave which the control apparatus 4 oscillates from the electromagnetic wave oscillator 3 The discharge gap 6 between the discharge electrode 55a that ignites every cycle and the ground electrode 51a is controlled to be changed to (in this embodiment, changed to seven types of frequencies according to each built-in portion). I am trying to fluctuate.

なお、電磁波を、切替手段として分配器を用いずに各組込部の入力部５２に並列で供給するようにしても、各組込部の共振構造のＱ値を高めることで、変更する周波数の間隔を短くし、対応する組込部以外には電磁波が殆ど流れることはない。具体的にはＱ値を１２０程度に設定することができれば、組込部の各共振周波数は２．４５ＧＨｚから前後に０．０３ＧＨｚ程度の間隔で設定することができ、Ｑ値を１００程度に設定するときは、２．４５ＧＨｚから前後に０．０５ＧＨｚ程度の間隔で設定することができる。Ｑ値を１２０程度に設定した場合、２．４５ＧＨｚの電磁波を供給したとき２．４２ＧＨｚ以下、２．４８ＧＨｚ以上に設定した組込部の放電電極５５ａと接地電極５１ａとの間の放電ギャップ６では放電が生じない。Ｑ値とは、
Ｑ=ω０／（ω１−ω２）で表される。
ここで、ω０：共振周波数、ω１及びω２（ω１＞ω２）：それぞれ周波数ω０のときのエネルギーが１／２となる周波数である。従って、ω１及びω２の値がω０に近いほど、共振のピークが鋭く、Ｑ値が大きくなる。 Note that even if electromagnetic waves are supplied in parallel to the input unit 52 of each built-in unit without using a distributor as a switching means, the frequency to be changed by increasing the Q value of the resonance structure of each built-in unit The electromagnetic wave hardly flows except for the corresponding built-in portion. Specifically, if the Q value can be set to about 120, each resonance frequency of the built-in portion can be set at intervals of about 0.03 GHz from 2.45 GHz to the front and back, and the Q value is set to about 100. When doing so, it can be set at intervals of about 0.05 GHz from 2.45 GHz back and forth. When the Q value is set to about 120, when a 2.45 GHz electromagnetic wave is supplied, the discharge gap 6 between the discharge electrode 55a and the ground electrode 51a of the built-in portion set to 2.42 GHz or less and 2.48 GHz or more is provided. There is no discharge. Q value is
Q = ω0 / (ω1-ω2).
Here, ω0: resonance frequency, ω1 and ω2 (ω1> ω2): frequencies at which the energy is halved when the frequency is ω0. Therefore, the closer the values of ω1 and ω2 are to ω0, the sharper the resonance peak and the higher the Q value.

また、各組込部の共振周波数を揃え、電磁波発振器３からの電磁波の発振を、切替手段（図示省略）を使って、内燃機関の１サイクル毎に電磁波の出力先を切り替えるようにしても構わない。   Further, the resonance frequency of each built-in part is made uniform, and the output of the electromagnetic wave may be switched for each cycle of the internal combustion engine by using switching means (not shown) for the oscillation of the electromagnetic wave from the electromagnetic wave oscillator 3. Absent.

電磁波用電源２は、制御装置４から電磁波発振信号（例えばＴＴＬ信号）を受けると、所定のデューティー比、パルス時間等を設定したパターンで電磁波発振器３にパルス電流を出力する。   When receiving the electromagnetic wave oscillation signal (for example, TTL signal) from the control device 4, the electromagnetic wave power source 2 outputs a pulse current to the electromagnetic wave oscillator 3 in a pattern in which a predetermined duty ratio, pulse time, and the like are set.

電磁波発振器３は、例えば半導体発振器である。電磁波発振器３は、電磁波用電源２に電気的に接続されている。電磁波発振器３は、電磁波用電源２からパルス電流を受けると、入力部５２にマイクロ波パルスを出力する。半導体発振器を使用することで、照射する電磁波の出力、周波数、位相、デューティー比、パルス時間、を容易に制御し、変更することができる。本実施形態においては、発振する点火装置１（組込部）を特定するために、上述したように、電磁波発振器３から発信する電磁波の周波数を内燃機関のサイクル毎に各昇圧手段５の共振周波数に合わせて変動させるようにしている。また、電磁波発振器３には、パワーアンプ等の増幅器を内蔵する。この増幅器は、制御装置４からのＯＮ・ＯＦＦ指令を受け、電磁波発振器３から点火装置へ電磁波を発振する。なお、周波数の変動は１サイクルに限らず、複数サイクル毎に変動させるように構成しても構わない。   The electromagnetic wave oscillator 3 is, for example, a semiconductor oscillator. The electromagnetic wave oscillator 3 is electrically connected to the electromagnetic wave power source 2. When receiving a pulse current from the electromagnetic wave power source 2, the electromagnetic wave oscillator 3 outputs a microwave pulse to the input unit 52. By using the semiconductor oscillator, it is possible to easily control and change the output, frequency, phase, duty ratio, and pulse time of the electromagnetic wave to be irradiated. In this embodiment, in order to identify the igniting ignition device 1 (built-in part), as described above, the frequency of the electromagnetic wave transmitted from the electromagnetic wave oscillator 3 is set to the resonance frequency of each boosting means 5 for each cycle of the internal combustion engine. It is made to change according to. The electromagnetic wave oscillator 3 includes an amplifier such as a power amplifier. This amplifier receives an ON / OFF command from the control device 4 and oscillates an electromagnetic wave from the electromagnetic wave oscillator 3 to the ignition device. The frequency variation is not limited to one cycle, and may be configured to vary every plural cycles.

−点火装置の動作−
点火装置１の点火動作について説明する。点火動作では、放電電極５５ａと接地電極５１ａとの間の電位差を数十ｋＶまで高め放電ギャップ６の近傍にプラズマが生じさせるようにしている。 -Operation of ignition device-
The ignition operation of the ignition device 1 will be described. In the ignition operation, the potential difference between the discharge electrode 55a and the ground electrode 51a is increased to several tens of kV so that plasma is generated in the vicinity of the discharge gap 6.

具体的な点火動作は、まず制御装置４が、所定周波数ｆａの電磁波発振信号を出力する。電磁波用電源２は、制御装置４からこのような電磁波発振信号を受けると、所定のデューティー比で所定の設定時間に亘ってパルス電流を出力する。電磁波発振器３は、設定された内燃機関のサイクル（例えば１サイクル）に亘って周波数ｆａの電磁波パルスを所定のデューティー比で出力する。電磁波発振器３から出力された電磁波パルスは、共振周波数がｆａである昇圧手段５を備えた点火装置の放電ギャップ６において放電が生じ、プラズマが生成される。   Specifically, first, the control device 4 outputs an electromagnetic wave oscillation signal having a predetermined frequency fa. When receiving the electromagnetic wave oscillation signal from the control device 4, the electromagnetic wave power source 2 outputs a pulse current with a predetermined duty ratio over a predetermined set time. The electromagnetic wave oscillator 3 outputs an electromagnetic wave pulse having a frequency fa at a predetermined duty ratio over a set cycle (for example, one cycle) of the internal combustion engine. The electromagnetic wave pulse output from the electromagnetic wave oscillator 3 is discharged in the discharge gap 6 of the ignition device including the booster 5 having a resonance frequency fa, and plasma is generated.

引き続き制御装置４は、所定周波数ｆｂの電磁波発振信号を出力する。上記と同様の手順で、共振周波数がｆｂである昇圧手段５を備えた点火装置の放電ギャップ６において放電が生じ、スパークが生じる。この動作をケーシング５１に配設された組込部の数だけ繰り返す。具体的には、Ｑ値を１００程度に設定しているときはｆａ＝２．３０ＧＨｚ、ｆｂ＝２．３５ＧＨｚとなるように、２．３０ＧＨｚ〜２．６０ＧＨｚまで０．０５ＧＨｚ刻みでｆａ〜ｆｇまで７種の周波数に切り替える。   Subsequently, the control device 4 outputs an electromagnetic wave oscillation signal having a predetermined frequency fb. In the same procedure as described above, discharge occurs in the discharge gap 6 of the ignition device including the booster 5 having the resonance frequency fb, and spark is generated. This operation is repeated by the number of built-in portions provided in the casing 51. Specifically, when the Q value is set to about 100, from fa to fg in increments of 0.05 GHz from 2.30 GHz to 2.60 GHz so that fa = 2.30 GHz and fb = 2.35 GHz. Switch to 7 different frequencies.

−実施形態１の効果−
本実施形態１の点火装置１は、接地電極を形成したケーシング５１内に、供給される電磁波の周波数の違いによって放電させることができる放電電極を複数備えており、内燃機関のサイクル毎に任意の箇所で放電を生じさせることができるから、絶えず同じ位置で放電することとなる従前の点火装置と比べ、電極の摩耗や溶損によって生じる放電不良を抑制する点火装置を供給することできる。また、本発明の点火装置の各組込部の外径寸法は、一般的なスパークプラグと比べて小径とすることができるから、例えば、Ｍ１２サイズの点火プラグと同等のケーシングを使うときは４〜５基の組込部を収納し、放電箇所を４〜５箇所とすることができる。 -Effect of Embodiment 1-
The ignition device 1 according to the first embodiment includes a plurality of discharge electrodes that can be discharged by a difference in frequency of supplied electromagnetic waves in a casing 51 in which a ground electrode is formed. Since a discharge can be generated at a location, it is possible to supply an ignition device that suppresses a discharge failure caused by electrode wear or melting as compared with a conventional ignition device that constantly discharges at the same position. Further, since the outer diameter of each built-in portion of the ignition device of the present invention can be made smaller than that of a general spark plug, for example, when using a casing equivalent to an M12 size ignition plug, 4 is used. -5 built-in parts are accommodated, and a discharge location can be made into 4-5 locations.

また、内燃機関として、予混合圧縮着火方式（ＨＣＣＩ（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ））を採用することができる。予混合圧縮着火方式は、ガソリンをディーゼルエンジンのように自己着火させる方式であるが、着火時期が燃焼室内の温度に依存するため、そのコントロールが困難である。そのため、本発明の点火装置１を使用し、電磁波の出力をガソリンエンジンで使用する場合よりも低く制御することで、燃焼支援を行うとともに、燃焼室内の温度を容易にコントロールすることができ、予混合圧縮着火方式の欠点を補うことができる。   Further, as the internal combustion engine, a premixed compression ignition system (HCCI (Homogenous-Charge Compression Ignition)) can be adopted. The premixed compression ignition method is a method in which gasoline is self-ignited like a diesel engine, but it is difficult to control because the ignition timing depends on the temperature in the combustion chamber. Therefore, by using the ignition device 1 of the present invention and controlling the output of electromagnetic waves to be lower than that used in a gasoline engine, combustion support can be performed and the temperature in the combustion chamber can be easily controlled. The disadvantage of the mixed compression ignition system can be compensated.

以上説明したように、本発明の点火装置は、電磁波のみでプラズマを生成、拡大、維持させることができるため、電源は一つで足り、複雑な伝送線路等を必要としない。そのため、本発明の点火装置は、自動車エンジン等の内燃機関等に好適に用いられる。   As described above, since the ignition device of the present invention can generate, expand, and maintain plasma only by electromagnetic waves, only one power source is required, and no complicated transmission line or the like is required. Therefore, the ignition device of the present invention is suitably used for an internal combustion engine such as an automobile engine.

１ 点火装置
２ 電磁波用電源
３ 電磁波発振器
４ 制御装置
５ 昇圧手段
６ 放電ギャップ
５１ ケーシング
５１ａ 接地電極
５２ 入力部
５３ 入力軸部
５４ 筒状部
５５ 中心電極
５５ａ 放電電極
５５ｂ 軸部
５９ 絶縁体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ignition device 2 Electromagnetic power supply 3 Electromagnetic wave oscillator 4 Control device 5 Boosting means 6 Discharge gap 51 Casing 51a Ground electrode 52 Input part 53 Input shaft part 54 Cylindrical part 55 Center electrode 55a Discharge electrode 55b Shaft part 59 Insulator

Claims (4)

電磁波を発振する電磁波発振器と、
前記電磁波発振器を制御する制御装置と、
前記電磁波発振器から発振される電磁波の供給を受ける入力部と、
入力された電磁波を昇圧する昇圧手段と
放電ギャップを形成する放電電極及び接地電極と、
該接地電極を先端側に形成し前記入力部及び放電電極を内包するケーシングとを備え、
該ケーシングは、前記入力部及び放電電極を収納する取付孔を複数設けたこと特徴とする点火装置。 An electromagnetic wave oscillator that oscillates electromagnetic waves;
A control device for controlling the electromagnetic wave oscillator;
An input unit that receives supply of electromagnetic waves oscillated from the electromagnetic wave oscillator;
A boosting means for boosting the input electromagnetic wave, a discharge electrode and a ground electrode forming a discharge gap,
The ground electrode is formed on the tip side, and the casing includes the input part and the discharge electrode.
The casing is provided with a plurality of mounting holes for accommodating the input portion and the discharge electrode. 前記放電電極は、前記入力部から伸びる入力軸部が挿通される有底の筒状部から反入力部側に伸びる電極軸部の先端に形成され、前記筒状部は筒状の絶縁体に嵌挿された状態で前記取付孔に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の点火装置。   The discharge electrode is formed at the tip of an electrode shaft portion extending from the bottomed tubular portion through which the input shaft portion extending from the input portion is inserted to the side opposite to the input portion, and the tubular portion is formed into a tubular insulator. The ignition device according to claim 1, wherein the ignition device is disposed in the mounting hole in a state of being inserted. 前記昇圧手段は、前記筒状部と筒状部を覆うケーシングとの間に形成される第１共振領域及び電極軸部と電極軸部を覆うケーシングとの間に形成される第２共振領域によって構成されるようにした請求項１又は２に記載の点火装置。   The boosting means includes a first resonance region formed between the tubular portion and a casing covering the tubular portion, and a second resonance region formed between the electrode shaft portion and the casing covering the electrode shaft portion. The ignition device according to claim 1 or 2, wherein the ignition device is configured. 前記ケーシングの取付孔毎に共振周波数が異なるように昇圧手段を構成したことを特徴とする請求項３に記載の点火装置。   4. The ignition device according to claim 3, wherein the boosting means is configured so that the resonance frequency is different for each mounting hole of the casing.

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