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JP2006200388A - Internal combustion engine - Google Patents

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Publication number
JP2006200388A
JP2006200388A JP2005010727A JP2005010727A JP2006200388A JP 2006200388 A JP2006200388 A JP 2006200388A JP 2005010727 A JP2005010727 A JP 2005010727A JP 2005010727 A JP2005010727 A JP 2005010727A JP 2006200388 A JP2006200388 A JP 2006200388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
electric field
fuel
piston
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005010727A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Mori
幸生 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005010727A priority Critical patent/JP2006200388A/en
Publication of JP2006200388A publication Critical patent/JP2006200388A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine improving lean limit. <P>SOLUTION: A conductive part 21 is put into contact with an intake valve 11 and an exhaust valve 12. The conductive part 21 is connected to a high voltage power source part 20, and the high voltage power source part 20 is connected to a connecting rod 5. The connecting rod 5 is electrically connected to a piston 4 via a connecting pin 6. Consequently, electric potential difference arises between a valve surface 14 and the piston 4 and electric field is generated when high voltage electric potential of different polarity is applied to the conductive part 21 and the connecting rod 5 respectively at the high voltage power source part 20. Consequently, corona discharge arises when fuel positioned in the electric field burns in combustion of fuel in a combustion chamber 10. Flame propagation speed is improved by corona discharge and combustion is promoted. As a result, lean limit can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関に関するものである。特に、この発明は、燃焼の安定化を図ることのできる内燃機関に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to an internal combustion engine capable of stabilizing combustion.

従来の内燃機関では、燃焼後の排出ガスが大気汚染に影響を及ぼす虞があるため、排出ガスの浄化のために様々な手段が用いられている。例えば、特許文献1では、シリンダブロック内に放電場を形成することにより、脱硝を燃焼室内で行っている。このため、高圧化で脱硝を行うことができるため、脱硝に関わる装置をコンパクトなものにすることができる。   In the conventional internal combustion engine, since exhaust gas after combustion may affect air pollution, various means are used for purification of exhaust gas. For example, in Patent Document 1, denitration is performed in a combustion chamber by forming a discharge field in a cylinder block. For this reason, since denitration can be performed at high pressure, the apparatus related to denitration can be made compact.

特開平5−321641号公報JP-A-5-321641

しかしながら、近年の内燃機関では、排出ガスのさらなる浄化や燃費向上のため、燃焼時の空気に対する燃料の量を低減する、いわゆるリーン燃焼を行う内燃機関が徐々に増加し始めている。内燃機関で、このようにリーン燃焼を行うことにより、燃焼時の燃料の量が低減するため燃費の向上を図ることができ、また、燃料の燃焼不良を低減できるため、排出ガスの浄化が行い易くなる。しかし、リーン燃焼では、燃焼室に取り込まれた混合気中の燃料の密度が小さいため、燃焼時の火炎伝播速度が低下する傾向にある。このようにリーン燃焼では火炎伝播速度が低下するため、所定の混合比以上に燃料を薄くすることができず、即ちリーンにすることができず、火炎伝播速度の低下がリーン限界を決めている。このように、従来の内燃機関では、リーン燃焼を行った場合に、火炎伝播速度が低下するため、燃費の向上などを図りたい場合でも、よりリーン方向になる混合比に設定できない、という問題点があった。   However, in recent internal combustion engines, in order to further purify exhaust gas and improve fuel consumption, internal combustion engines that perform so-called lean combustion, which reduces the amount of fuel with respect to air during combustion, are gradually increasing. By performing lean combustion in this way in an internal combustion engine, the amount of fuel at the time of combustion is reduced, so that fuel efficiency can be improved, and defective combustion of fuel can be reduced, so exhaust gas is purified. It becomes easy. However, in lean combustion, since the density of fuel in the air-fuel mixture taken into the combustion chamber is small, the flame propagation speed during combustion tends to decrease. Thus, since the flame propagation speed is reduced in lean combustion, the fuel cannot be made thinner than a predetermined mixing ratio, that is, it cannot be made lean, and the reduction in the flame propagation speed determines the lean limit. . As described above, in the conventional internal combustion engine, when the lean combustion is performed, the flame propagation speed is lowered, so even if it is desired to improve the fuel consumption, it is not possible to set the mixture ratio in a leaner direction. was there.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リーン限界の向上を図ることのできる内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an internal combustion engine capable of improving the lean limit.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る内燃機関は、燃焼室内の燃料を点火プラグで点火することにより燃焼させる内燃機関において、前記燃焼室内で燃料が燃焼した際に前記燃料の燃焼による火炎が伝播する位置に電場を作り出し、且つ、少なくとも前記電場内に前記火炎が伝播した際にはコロナ放電を発生させる電場発生手段が設けられていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine that burns fuel by igniting fuel in a combustion chamber with a spark plug, and when the fuel burns in the combustion chamber. An electric field generating means for generating an electric field at a position where a flame caused by the combustion of the fuel propagates and generating a corona discharge at least when the flame propagates in the electric field is provided.

この発明では、燃焼室内に電場を作り出す電場発生手段を設けている。電場発生手段で作りだすこの電場は、燃焼室内で燃料が燃焼した際に、その燃焼による火炎が伝播する位置に作り出されており、少なくとも燃料の燃焼による火炎が当該電場内に伝播した際には、コロナ放電が発生する。このため、火炎が乱れて燃焼が促進するので、火炎伝播速度が向上する。これにより、空気に対する燃料の割合を少なくし、混合比をリーン方向にした場合でも、燃焼室内の燃料全体を燃焼させることができる。この結果、リーン限界の向上を図ることができる。   In the present invention, an electric field generating means for generating an electric field in the combustion chamber is provided. This electric field created by the electric field generating means is created at a position where the flame caused by the combustion propagates when the fuel burns in the combustion chamber. At least when the flame caused by the combustion of the fuel propagates into the electric field, Corona discharge occurs. For this reason, since a flame is disturb | confused and combustion is accelerated | stimulated, a flame propagation speed improves. Thereby, even when the ratio of the fuel to the air is reduced and the mixing ratio is in the lean direction, the entire fuel in the combustion chamber can be burned. As a result, the lean limit can be improved.

また、この発明に係る内燃機関は、前記燃焼室は、吸排気バルブが設けられたシリンダヘッドにより構成され、前記燃焼室には、ピストンが対面しており、前記電場発生手段は、前記吸排気バルブと前記ピストンとに接続されると共に、前記吸排気バルブと前記ピストンとの間に電位差を生じさせて前記電場を作り出すことを特徴とする。   In the internal combustion engine according to the present invention, the combustion chamber is constituted by a cylinder head provided with an intake / exhaust valve, a piston faces the combustion chamber, and the electric field generating means includes the intake / exhaust The electric field is generated by generating a potential difference between the intake / exhaust valve and the piston while being connected to the valve and the piston.

この発明では、吸排気バルブとピストンとに電場発生手段を接続して、これらの間に電位差を生じさせることにより電場を作り出している。このため、燃焼室内の大部分に電場を作り出すことができる。これにより、燃料が燃焼する際の火炎は、より確実に電場内に伝播するため、コロナ放電によってより確実に火炎が乱れ、火炎伝播速度を向上させることができる。この結果、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   In the present invention, an electric field generating means is connected to the intake / exhaust valve and the piston, and an electric field is created by generating a potential difference therebetween. For this reason, an electric field can be created in most of the combustion chamber. As a result, the flame when the fuel burns more reliably propagates in the electric field, so that the flame is more reliably disturbed by the corona discharge, and the flame propagation speed can be improved. As a result, the lean limit can be improved more reliably.

また、この発明に係る内燃機関は、前記燃焼室は、電気的にそれぞれ独立した二分割構造で形成されると共に前記点火プラグが設けられる副燃焼室を有しており、前記電場発生手段は前記副燃焼室に接続され、且つ、前記二分割構造となる部分間に電位差を生じさせて前記副燃焼室内に前記電場を作り出すことを特徴とする。   Further, in the internal combustion engine according to the present invention, the combustion chamber has an auxiliary combustion chamber in which the ignition plug is provided while the combustion chamber is formed in an electrically independent two-divided structure, and the electric field generating means The electric field is generated in the sub-combustion chamber by generating a potential difference between the parts that are connected to the sub-combustion chamber and have the two-part structure.

この発明では、点火プラグが設けられた副燃焼室内に電場を作り出すことにより、点火プラグ周辺に電場を作り出すことができる。このため、点火プラグで燃料と空気との混合気に点火した際に、点火直後の火炎伝播速度を向上させて燃焼し易くできるので、点火直後の失火を抑制できる。この結果、より確実に燃料を燃焼させることができる。   In this invention, an electric field can be created around the spark plug by creating an electric field in the auxiliary combustion chamber provided with the spark plug. For this reason, when the mixture of fuel and air is ignited by the spark plug, the flame propagation speed immediately after ignition can be improved and combustion can be facilitated, so that misfire immediately after ignition can be suppressed. As a result, the fuel can be burned more reliably.

また、この発明に係る内燃機関は、前記燃焼室内には燃料噴射手段によって直接燃料が噴射され、前記燃料噴射手段で噴射した燃料は、前記副燃焼室内に集められることを特徴とする。   The internal combustion engine according to the present invention is characterized in that fuel is directly injected into the combustion chamber by a fuel injection means, and the fuel injected by the fuel injection means is collected in the sub-combustion chamber.

この発明では、点火プラグが設けられた副燃焼室内に電場は作り出され、さらに、燃料噴射手段で噴射した燃料は副燃焼室に集められる。このため、燃焼室内に噴射された燃料の多くは副燃焼室の電場内に位置することになるため、点火プラグの点火部によって燃料が点火した場合に、燃料の大部分の火炎伝播速度を向上させることができる。これにより、燃料の点火直後の失火を、より確実に抑制できる。この結果、より確実に燃料を燃焼させることができる。   In the present invention, an electric field is created in the auxiliary combustion chamber provided with the spark plug, and the fuel injected by the fuel injection means is collected in the auxiliary combustion chamber. For this reason, most of the fuel injected into the combustion chamber is located in the electric field of the sub-combustion chamber. Therefore, when the fuel is ignited by the ignition part of the spark plug, the flame propagation speed of most of the fuel is improved. Can be made. Thereby, the misfire immediately after ignition of fuel can be suppressed more reliably. As a result, the fuel can be burned more reliably.

また、この発明に係る内燃機関は、前記燃焼室は、シリンダヘッドにより構成され、前記燃焼室には、ピストンが対面しており、前記電場発生手段は、前記シリンダヘッドと前記ピストンとに接続されると共に、前記シリンダヘッドと前記ピストンとの間に電位差を生じさせて前記電場を作り出すことを特徴とする。   Further, in the internal combustion engine according to the present invention, the combustion chamber is configured by a cylinder head, a piston faces the combustion chamber, and the electric field generating means is connected to the cylinder head and the piston. And the electric field is generated by generating a potential difference between the cylinder head and the piston.

この発明では、電場発生手段がシリンダヘッドとピストンとに接続されている。このうち、シリンダヘッドは静止部品であるため、容易に電場発生手段を接続することができる。また、シリンダヘッドは、燃焼室を構成しているため、このシリンダヘッドに電場発生手段を接続することにより、燃焼室内の大部分に電場を作り出すことができる。これにより、燃料が燃焼する際の火炎は、より確実に電場内を伝播するため、より確実に火炎伝播速度を向上させることができる。この結果、容易に、且つ、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   In the present invention, the electric field generating means is connected to the cylinder head and the piston. Among these, since the cylinder head is a stationary component, the electric field generating means can be easily connected. In addition, since the cylinder head constitutes a combustion chamber, an electric field can be generated in most of the combustion chamber by connecting an electric field generating means to the cylinder head. Thereby, since the flame at the time of fuel combustion propagates more reliably in the electric field, the flame propagation speed can be improved more reliably. As a result, the lean limit can be easily and more reliably improved.

また、この発明に係る内燃機関は、前記電場発生手段は、前記シリンダヘッドのうち前記燃焼室を形成する部分である燃焼室形成部の外周部近傍と前記ピストンとの間に電位差を生じさせて前記電場を作り出すことを特徴とする。   Further, in the internal combustion engine according to the present invention, the electric field generating means generates a potential difference between the vicinity of the outer peripheral portion of the combustion chamber forming portion which is a portion forming the combustion chamber of the cylinder head and the piston. The electric field is generated.

この発明では、電場発生手段で、燃焼室形成部の外周部近傍とピストンとの間に電位差を生じさせることにより、温度が低下し易い部分の火炎伝播速度を向上させることができる。つまり、ピストンには複数のピストンリングが設けられているが、最もシリンダヘッド寄りのピストンリングと、ピストンを内設するシリンダブロック、及びピストンの、それぞれの対向する面で囲まれた空間に位置した燃料と空気との混合気は、ピストンやシリンダブロックに接し易く温度が低下し易い。このため、この部分の燃料は燃焼し難くなっているが、燃焼室形成部の外周部とピストンとの間に電位差を生じさせることにより、この部分に電場を設け、コロナ放電を発生し易くすることができる。これにより、この空間の火炎伝播速度を向上させることができ、燃焼状態が悪い部分を低減することができる。この結果、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   In the present invention, the electric field generating means generates a potential difference between the vicinity of the outer peripheral portion of the combustion chamber forming portion and the piston, thereby improving the flame propagation speed of the portion where the temperature is likely to decrease. In other words, the piston is provided with a plurality of piston rings, but it is located in the space surrounded by the opposed surfaces of the piston ring closest to the cylinder head, the cylinder block in which the piston is installed, and the piston. The air-fuel mixture of fuel and air tends to come into contact with the piston and cylinder block and the temperature tends to decrease. For this reason, it is difficult for the fuel in this portion to burn, but by generating a potential difference between the outer peripheral portion of the combustion chamber forming portion and the piston, an electric field is provided in this portion and corona discharge is easily generated. be able to. Thereby, the flame propagation speed of this space can be improved and the part with a bad combustion state can be reduced. As a result, the lean limit can be improved more reliably.

また、この発明に係る内燃機関は、前記点火プラグは、前記シリンダヘッドにおける前記電場発生手段が設けられている部分の近傍に位置していることを特徴とする。   Further, the internal combustion engine according to the present invention is characterized in that the spark plug is located in the vicinity of a portion of the cylinder head where the electric field generating means is provided.

この発明では、点火プラグを前記電場発生手段の近傍に位置させることにより、点火プラグで燃料に点火し、点火直後の火炎を電場内に伝播させることができる。これにより、点火直後の火炎伝播速度を向上させて燃焼し易くできるので、点火直後の失火を抑制できる。この結果、より確実に燃料を燃焼させることができる。   In this invention, by positioning the spark plug in the vicinity of the electric field generating means, the fuel can be ignited by the spark plug and the flame immediately after ignition can be propagated in the electric field. Thereby, since the flame propagation speed immediately after ignition can be improved and combustion can be facilitated, misfire immediately after ignition can be suppressed. As a result, the fuel can be burned more reliably.

本発明にかかる内燃機関は、リーン限界の向上を図ることができる、という効果を奏する。   The internal combustion engine according to the present invention has an effect that the lean limit can be improved.

以下に、本発明にかかる内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。また、以下の説明では、複数の気筒を有する内燃機関を説明しているが、内燃機関が有する気筒数は単数でもよい。   Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. In the following description, an internal combustion engine having a plurality of cylinders is described, but the number of cylinders of the internal combustion engine may be single.

図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関の構成を示す概略図である。同図に示す内燃機関1は、複数の気筒を有しており、各気筒は、内部に燃焼室10が形成されたシリンダブロック2及びシリンダヘッド3を有している。また、シリンダブロック2の内部にはピストン4が配設されており、前記シリンダヘッド3は、シリンダブロック2におけるピストン4が上死点に向かう方向側の端部にガスケット7を介して固定されている。このガスケット7は、電気の流れを遮断する絶縁体となっている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. An internal combustion engine 1 shown in the figure has a plurality of cylinders, and each cylinder has a cylinder block 2 and a cylinder head 3 in which a combustion chamber 10 is formed. A piston 4 is disposed inside the cylinder block 2, and the cylinder head 3 is fixed to the end of the cylinder block 2 on the side toward the top dead center via a gasket 7. Yes. The gasket 7 is an insulator that blocks the flow of electricity.

また、ピストン4のシリンダヘッド3側の部分は燃焼室10に対面しており、当該ピストン4の、燃焼室10側に面している側の反対側には、コネクティングロッド5が配設されている。このコネクティングロッド5は、ピストン4側の端部が連結ピン6によってピストン4と回動可能に支持されている。また、コネクティングロッド5の他方の端部は、クランクシャフト(図示省略)に回動自在に支持されている。   Further, a portion of the piston 4 on the cylinder head 3 side faces the combustion chamber 10, and a connecting rod 5 is disposed on the opposite side of the piston 4 on the side facing the combustion chamber 10 side. Yes. The connecting rod 5 is supported at its piston 4 side end so as to be rotatable with the piston 4 by a connecting pin 6. The other end of the connecting rod 5 is rotatably supported by a crankshaft (not shown).

また、前記シリンダヘッド3には、点火プラグ15と吸排気バルブとが設けられている。このうち、吸排気バルブは、吸気バルブ11と排気バルブ12とからなり、吸気バルブ11は、燃焼室10に連通している吸気通路(図示省略)を開閉するように設けられている。また、排気バルブ12は、燃焼室10に連通している排気通路を開閉するように設けられている。また、前記点火プラグ15は、吸気バルブ11と排気バルブ12との間に設けられており、さらに、高電圧をかけた際にアーク放電をする点火部16を有している。また、当該点火プラグ15は、点火部16が前記燃焼室10内に位置するように設けられている。   The cylinder head 3 is provided with an ignition plug 15 and an intake / exhaust valve. Among these, the intake / exhaust valve includes an intake valve 11 and an exhaust valve 12, and the intake valve 11 is provided to open and close an intake passage (not shown) communicating with the combustion chamber 10. The exhaust valve 12 is provided so as to open and close an exhaust passage communicating with the combustion chamber 10. The spark plug 15 is provided between the intake valve 11 and the exhaust valve 12, and further includes an ignition unit 16 that performs arc discharge when a high voltage is applied. The spark plug 15 is provided so that the ignition unit 16 is located in the combustion chamber 10.

前記吸気バルブ11及び排気バルブ12は共にバルブステム13を有している。この双方のバルブステム13の周囲には、シリンダヘッド3に固定され、バルブステム13が摺動可能に接した導電部21が設けられている。この導電部21はステムガイドが兼ねており、電場発生手段の一部として形成されている。また、導電部21は、当該導電部21と同様に電場発生手段の一部として設けられ、高圧電源を発生する高圧電源部20に接続されている。また、高圧電源部20は、前記コネクティングロッド5にも接続されている。また、吸気バルブ11及び排気バルブ12は全体が金属によって形成されており、コネクティングロッド5、連結ピン6及びピストン4は、全て金属により形成されている。   Both the intake valve 11 and the exhaust valve 12 have a valve stem 13. Around the both valve stems 13, there is provided a conductive portion 21 fixed to the cylinder head 3 and in contact with the valve stem 13 so as to be slidable. The conductive portion 21 also serves as a stem guide and is formed as a part of the electric field generating means. Similarly to the conductive part 21, the conductive part 21 is provided as a part of the electric field generating means, and is connected to the high-voltage power supply part 20 that generates a high-voltage power supply. The high voltage power supply unit 20 is also connected to the connecting rod 5. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are entirely made of metal, and the connecting rod 5, the connecting pin 6, and the piston 4 are all made of metal.

これらのため、吸気バルブ11及び排気バルブ12の燃焼室10側の面であるバルブ面14は電気的に導電部21に接続されており、ピストン4は電気的にコネクティングロッド5に接続されているので、高圧電源部20から供給される高電圧により、バルブ面14とピストン4との間に高い電位差を生じさせることができるように設けられている。なお、導電部21が設けられるシリンダヘッド3と、ピストン4やコネクティングロッド5が内設されるシリンダブロック2との間には、前記ガスケット7が介在しており、ガスケット7は、絶縁体となっているため、シリンダヘッド3とシリンダブロック2とは、直接電気的には接続されていない。   For these reasons, the valve surface 14 which is the surface of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 on the combustion chamber 10 side is electrically connected to the conductive portion 21, and the piston 4 is electrically connected to the connecting rod 5. Therefore, the high voltage supplied from the high voltage power supply unit 20 is provided so that a high potential difference can be generated between the valve surface 14 and the piston 4. The gasket 7 is interposed between the cylinder head 3 provided with the conductive portion 21 and the cylinder block 2 in which the piston 4 and the connecting rod 5 are provided, and the gasket 7 becomes an insulator. Therefore, the cylinder head 3 and the cylinder block 2 are not directly electrically connected.

この実施例1に係る内燃機関1は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記内燃機関1の運転は、前記ピストン4が前記シリンダブロック2内で往復運動を繰り返すことにより、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を繰り返して運転する。各行程の概略は、吸気行程では、排気バルブ12は閉じ、吸気バルブ11を開いて吸気通路から燃焼室10内に燃料と空気との混合気を取り入れ、圧縮行程では吸気バルブ11も閉じて燃焼室10内に取り入れた混合気を圧縮する。燃焼行程では、点火プラグ15に高電圧の電流を印加し、点火プラグ15の点火部16にアーク放電を発生させることにより、圧縮した混合気が点火し、混合気中の燃料は燃焼する。排気行程では排気バルブ12を開いて、燃焼後の排気ガスを排気通路の方向に排出する。なお、当該内燃機関1は、吸気行程で燃焼室10内に取り入れる混合気は運転状態に応じて、空気に対する燃料の割合が、理論空燃比の燃料の割合より低い混合気である希薄混合気を取り入れる場合があり、燃焼行程ではいわゆるリーン燃焼を行う場合がある。   The internal combustion engine 1 according to the first embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. The internal combustion engine 1 is operated by repeatedly performing an intake stroke, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke by repeating the reciprocating motion of the piston 4 in the cylinder block 2. The outline of each stroke is as follows. In the intake stroke, the exhaust valve 12 is closed, the intake valve 11 is opened, and a mixture of fuel and air is taken into the combustion chamber 10 from the intake passage, and in the compression stroke, the intake valve 11 is also closed and burned. The air-fuel mixture taken into the chamber 10 is compressed. In the combustion stroke, a high voltage current is applied to the spark plug 15 and an arc discharge is generated in the ignition part 16 of the spark plug 15, whereby the compressed air-fuel mixture is ignited and the fuel in the air-fuel mixture burns. In the exhaust stroke, the exhaust valve 12 is opened, and the exhaust gas after combustion is discharged in the direction of the exhaust passage. In the internal combustion engine 1, the air-fuel mixture taken into the combustion chamber 10 during the intake stroke is a lean air-fuel mixture in which the fuel to air ratio is lower than the stoichiometric fuel ratio depending on the operating state. In some cases, so-called lean combustion may be performed in the combustion stroke.

これらの行程中、前記高圧電源部20は、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における−60°〜+60°の範囲で前記導電部21及びコネクティングロッド5に極性の異なる電位を与え続ける。このため、導電部21と接するバルブステム13、及びコネクティングロッド5とピストン4とを連結する連結ピン6を介して、バルブ面14とピストン4とは、高圧電源部20によって極性の異なる高電圧の電位が与え続けられる。即ち、バルブ面14とピストン4とのうち、一方には+(プラス)の高電圧の電位が与えられ、他方には−(マイナス)の高電圧の電位が与えられる。これにより、バルブ面14とピストン4との間には、電位差が生じ、電場が作り出される。なお、高圧電源部20によってバルブ面14とピストン4とに与えられる電圧は、数10kV以下となっている。   During these strokes, the high-voltage power supply unit 20 includes the conductive portion 21 and the conductive portion 21 in the range of −60 ° to + 60 ° in the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. The connecting rod 5 is continuously applied with potentials having different polarities. For this reason, the valve surface 14 and the piston 4 are connected to the high voltage power supply unit 20 with a high voltage having a different polarity via the valve stem 13 in contact with the conductive part 21 and the connecting pin 6 that connects the connecting rod 5 and the piston 4. The potential continues to be applied. That is, one of the valve face 14 and the piston 4 is given a positive (+) high voltage potential, and the other is given a negative (-) high voltage potential. Thereby, an electric potential difference arises between the valve surface 14 and the piston 4, and an electric field is created. The voltage applied to the valve surface 14 and the piston 4 by the high voltage power supply unit 20 is several tens of kV or less.

このように、高圧電源部20によってバルブ面14とピストン4との間に電場が作り出されている状態で、前記点火プラグ15によって混合気に点火すると、混合気中の燃料は燃焼し、この燃焼による火炎は、電場内を伝播する。このため、燃焼時の燃料は、火炎が電場内を伝播しながら燃焼する。この電場は、バルブ面14とピストン4との間に高い電位差が生じていることにより作り出されているため、火炎が電場内を伝播すると、バルブ面14とピストン4との間でコロナ放電が発生する。このようにコロナ放電が発生すると、コロナ放電によって電場中の混合気、または火炎に電流が流れるため、混合気に流動が発生して火炎が乱れる。このように火炎が乱れると、混合気の流れが無い場合と比較して燃焼が促進され、燃焼速度、つまり、火炎伝播速度が向上する。このため、燃料の割合が小さい希薄混合気を燃焼室10に取り込み、リーン燃焼を行った場合でも、混合気中の燃料は燃焼し易くなる。   As described above, when the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 15 in the state where the electric field is generated between the valve face 14 and the piston 4 by the high-voltage power supply unit 20, the fuel in the air-fuel mixture burns, and this combustion The flame due to propagates in the electric field. For this reason, the fuel at the time of combustion burns while the flame propagates in the electric field. Since this electric field is created by a high potential difference between the valve surface 14 and the piston 4, a corona discharge is generated between the valve surface 14 and the piston 4 when the flame propagates in the electric field. To do. When corona discharge occurs in this way, current flows through the air-fuel mixture or flame in the electric field due to corona discharge, so that flow occurs in the air-fuel mixture and the flame is disturbed. When the flame is disturbed in this way, combustion is promoted compared to the case where there is no air-fuel mixture flow, and the combustion speed, that is, the flame propagation speed is improved. For this reason, even when lean mixture with a small fuel ratio is taken into the combustion chamber 10 and lean combustion is performed, the fuel in the mixture becomes easy to burn.

なお、ここでいうコロナ放電とは、高電圧(数10kV以下)を印加した導体から数mA以下の電流が放電する現象をいう。換言すると、コロナ放電とは、火花が飛ばないように電圧を制御し、空気中に数mA程度の電流を流すことをいう。このため、上記のようにバルブ面14とピストン4とに数10kV以下の高電圧を与えることによって電場を作り出し、この電場に発生するコロナ放電によって当該電場内を流れる電流は、数μA程度となっている。   Here, the corona discharge refers to a phenomenon in which a current of several mA or less is discharged from a conductor to which a high voltage (several tens of kV or less) is applied. In other words, corona discharge refers to controlling the voltage so that a spark does not fly and causing a current of about several mA to flow in the air. For this reason, an electric field is created by applying a high voltage of several tens of kV or less to the valve face 14 and the piston 4 as described above, and the current flowing in the electric field by the corona discharge generated in this electric field is about several μA. ing.

以上の内燃機関1は、燃焼室10内に電場を作り出す電場発生手段として、高圧電源部20と導電部21とを設けている。これらの高圧電源部20と導電部21とによって燃焼室10内に作り出す電場は、当該燃焼室10内で燃料が燃焼した際に燃焼による火炎が伝播する位置に作り出されている。このため、燃料が燃焼すると燃焼時の火炎は電場内を伝播することになり、電場内では、この火炎によってコロナ放電が発生する。このように、電場内でコロナ放電が発生することにより、混合気に流動が発生するため火炎が乱れて燃焼が促進され、火炎伝播速度が向上する。従って、空気に対する燃料の割合を少なくし、混合比をリーン方向にした場合でも、コロナ放電を発生させることにより火炎伝播速度を向上させることができるので、燃焼室10内の燃料全体を燃焼させることができる。この結果、リーン限界の向上を図ることができる。なお、このリーン限界とは、燃料と空気とを混合させた混合気を燃焼させる際に、空気の量に対して燃料の量を減少させていった場合に、失火することなく正常に燃焼させることのできる空燃比の限界をいう。   The internal combustion engine 1 described above is provided with a high voltage power supply unit 20 and a conductive unit 21 as an electric field generating means for generating an electric field in the combustion chamber 10. The electric field generated in the combustion chamber 10 by the high-voltage power supply unit 20 and the conductive unit 21 is generated at a position where a flame caused by combustion propagates when the fuel burns in the combustion chamber 10. For this reason, when the fuel burns, the flame at the time of combustion propagates in the electric field, and in the electric field, corona discharge is generated by this flame. As described above, since the corona discharge is generated in the electric field, a flow is generated in the air-fuel mixture, the flame is disturbed, the combustion is promoted, and the flame propagation speed is improved. Therefore, even when the ratio of fuel to air is reduced and the mixing ratio is in the lean direction, the flame propagation speed can be improved by generating corona discharge, so that the entire fuel in the combustion chamber 10 is burned. Can do. As a result, the lean limit can be improved. Note that the lean limit means that when the mixture of fuel and air is burned, if the amount of fuel is reduced with respect to the amount of air, it is burned normally without misfire. This is the limit of the air-fuel ratio that can be used.

また、吸気バルブ11及び排気バルブ12は高圧電源部20に接続された導電部21に接触させ、ピストン4は連結ピン6とコネクティングロッド5とを介して高圧電源部20に接続し、これらの間に電位差を生じさせることにより、ピストン4とバルブ面14との間に電場を作り出している。ピストン4はシリンダブロック2の内径と同程度の径で形成されており、吸気バルブ11のバルブ面14は、燃焼室10により多くの混合気を取り込めるように大きく形成され、排気バルブ12のバルブ面14は、燃料の燃焼後の排出ガスをより早く排気通路の方向に排出できるように大きく形成されている。これらのように、ピストン4やバルブ面14は、燃焼室10の面積のうち大部分を占めているので、ピストン4とバルブ面14との間に電場を作り出すことにより、燃焼室10内の大部分に電場を作り出すことができる。これにより、燃料の燃焼時の火炎は、より確実に電場内を伝播し、コロナ放電によってより確実に火炎伝播速度を向上させることができる。この結果、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   Further, the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are brought into contact with a conductive portion 21 connected to the high-voltage power supply unit 20, and the piston 4 is connected to the high-voltage power supply unit 20 via the connecting pin 6 and the connecting rod 5. An electric field is created between the piston 4 and the valve face 14 by generating a potential difference between the piston 4 and the valve face 14. The piston 4 is formed with a diameter approximately equal to the inner diameter of the cylinder block 2, and the valve surface 14 of the intake valve 11 is formed to be large so that more air-fuel mixture can be taken into the combustion chamber 10, and the valve surface of the exhaust valve 12. 14 is formed large so that the exhaust gas after combustion of the fuel can be discharged earlier in the direction of the exhaust passage. As described above, since the piston 4 and the valve surface 14 occupy most of the area of the combustion chamber 10, a large electric field in the combustion chamber 10 is created by creating an electric field between the piston 4 and the valve surface 14. An electric field can be created in the part. Thereby, the flame at the time of combustion of a fuel can propagate the inside of an electric field more reliably, and can improve a flame propagation speed more reliably by corona discharge. As a result, the lean limit can be improved more reliably.

また、高圧電源部20は、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における±60°の範囲で導電部21やコネクティングロッド5を介してバルブ面14やピストン4に電位差を生じさせている。前記点火プラグ15の点火部16は、圧縮行程でのピストン4の上死点前後でアーク放電をするので、これに伴って燃焼室10内の燃料は点火される。また、点火された燃料は、燃焼室10内の圧力が高い間に燃焼が終了するため、点火後早期に燃焼が終了する。これらのため、上記の範囲でバルブ面14とピストン4とに電位差を生じさせて電場を作り出すことにより、より確実に燃料の燃焼時の火炎を電場内に伝播させることができ、より確実にコロナ放電による火炎伝播速度の向上を図ることができる。また、バルブ面14とピストン4とに電位差を生じさせる時期が限定されているので、電場を作り出すためのエネルギーを最小限に抑えることができる。これらの結果、消費エネルギーを抑制しつつ、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   The high-voltage power supply unit 20 is connected to the valve surface via the conductive unit 21 and the connecting rod 5 within a range of ± 60 ° in the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. 14 or piston 4 is caused to have a potential difference. Since the ignition part 16 of the spark plug 15 performs arc discharge before and after the top dead center of the piston 4 in the compression stroke, the fuel in the combustion chamber 10 is ignited accordingly. Further, since the ignition of the ignited fuel ends while the pressure in the combustion chamber 10 is high, the combustion ends early after ignition. For these reasons, by creating a potential difference between the valve surface 14 and the piston 4 within the above range and creating an electric field, it is possible to more reliably propagate the flame during combustion of the fuel into the electric field, and more reliably the corona. The flame propagation speed by discharge can be improved. In addition, since the timing for generating a potential difference between the valve surface 14 and the piston 4 is limited, the energy for creating the electric field can be minimized. As a result, it is possible to more reliably improve the lean limit while suppressing energy consumption.

また、上述したように燃料の燃焼時に火炎が伝播する位置にコロナ放電を発生させることによりリーン限界を向上させることができるので、燃焼室10内に取り込む混合比を、よりリーンの方向にする、つまり、空気に対する燃料の割合を少なくすることができる。この結果、燃費を向上させることができ、また、NOxなど大気汚染に影響のある物質の生成を低減することができる。   Moreover, since the lean limit can be improved by generating corona discharge at the position where the flame propagates during the combustion of the fuel as described above, the mixing ratio taken into the combustion chamber 10 is made to be in a leaner direction. That is, the ratio of fuel to air can be reduced. As a result, fuel consumption can be improved, and generation of substances that affect air pollution such as NOx can be reduced.

この内燃機関は、実施例1に係る内燃機関と略同様の構成であるが、副燃焼室を有し、導電部は副燃焼室に接続されている点に特徴がある。他の構成は実施例1と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図2は、本発明の実施例2に係る内燃機関の構成を示す概略図である。同図に示す内燃機関30は、前記燃焼室10と連続して形成された副燃焼室31が設けられている。この副燃焼室31はシリンダヘッド3に設けられており、燃焼室10に対して、当該燃焼室10におけるピストン4側の方向の反対側の方向に位置している。また、点火プラグ15は、この副燃焼室31に位置しており、点火プラグ15の点火部16は、副燃焼室31内に位置している。また、副燃焼室31は、ピストン4の径方向に分割された二分割構造で形成されており、2つの副燃焼室壁32が一体となって副燃焼室31は形成されている。この分割された副燃焼室壁32は、電気的にそれぞれ独立しており、電気的にそれぞれ独立した状態で一体となって形成されている。   This internal combustion engine has substantially the same configuration as the internal combustion engine according to the first embodiment, but has a feature in that it has a sub-combustion chamber and the conductive portion is connected to the sub-combustion chamber. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted and the same reference numerals are given. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. The internal combustion engine 30 shown in the figure is provided with a sub-combustion chamber 31 formed continuously with the combustion chamber 10. The auxiliary combustion chamber 31 is provided in the cylinder head 3 and is located in a direction opposite to the direction of the piston 4 in the combustion chamber 10 with respect to the combustion chamber 10. The spark plug 15 is located in the auxiliary combustion chamber 31, and the ignition part 16 of the ignition plug 15 is located in the auxiliary combustion chamber 31. The auxiliary combustion chamber 31 is formed in a two-part structure divided in the radial direction of the piston 4, and the auxiliary combustion chamber 31 is formed by integrating the two auxiliary combustion chamber walls 32. The divided sub-combustion chamber walls 32 are electrically independent from each other, and are integrally formed in an electrically independent state.

実施例2の内燃機関30に設けられる導電部33は、実施例1の内燃機関1に設けられる導電部21と同様に高圧電源部20に接続されているが、当該導電部33は、実施例1の内燃機関1に設けられる導電部21とは異なり、それぞれ電位の異なる導電部33が2つ設けられている。この2つの導電部33は、2つの副燃焼室壁32のうち、1つの副燃焼室壁32に1つの導電部33が接続されている。このため、2つの副燃焼室壁32は、導電部33によってそれぞれ極性の異なる電位が与えられるように設けられている。   The conductive portion 33 provided in the internal combustion engine 30 of the second embodiment is connected to the high-voltage power supply unit 20 in the same manner as the conductive portion 21 provided in the internal combustion engine 1 of the first embodiment. Unlike the conductive portion 21 provided in one internal combustion engine 1, two conductive portions 33 having different potentials are provided. In the two conductive portions 33, one conductive portion 33 is connected to one sub-combustion chamber wall 32 of the two sub-combustion chamber walls 32. For this reason, the two sub-combustion chamber walls 32 are provided so as to be given different polarities by the conductive portion 33.

前記シリンダヘッド3には、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段となるインジェクタ34が設けられており、このインジェクタ34は、燃焼室10内に燃料を噴射できるように配設されている。さらに、このインジェクタ34は、燃料を燃焼室10内に噴射する際に、ピストン4の方向に燃料を噴射するように形成されている。また、前記ピストン4には、燃焼室10に面する側に変流部35が形成されており、前記インジェクタ34は、この変流部35の方向に燃料を噴射するように形成されている。この変流部35は、ピストン4の燃焼室10に面する側の面から、クランクシャフトの方向に凹んだ曲面の形状で形成されている。さらに、変流部35の曲面は、前記インジェクタ34が設けられている方向から前記副燃焼室31が形成されている方向に向かって湾曲した形状で形成されている。   The cylinder head 3 is provided with an injector 34 serving as fuel injection means for directly injecting fuel into the combustion chamber. The injector 34 is disposed so as to inject fuel into the combustion chamber 10. Further, the injector 34 is formed so as to inject fuel in the direction of the piston 4 when the fuel is injected into the combustion chamber 10. The piston 4 is formed with a current transformation portion 35 on the side facing the combustion chamber 10, and the injector 34 is formed so as to inject fuel in the direction of the current transformation portion 35. This current transformation part 35 is formed in the shape of the curved surface dented in the direction of the crankshaft from the surface of the piston 4 facing the combustion chamber 10. Furthermore, the curved surface of the current transformation part 35 is formed in a shape that is curved from the direction in which the injector 34 is provided toward the direction in which the auxiliary combustion chamber 31 is formed.

この実施例2に係る内燃機関30は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記副燃焼室31は2つの副燃焼室壁32からなる二分割構造となっており、2つの副燃焼室壁32には、それぞれ導電部33が接続されている。この2つの副燃焼室壁32は、それぞれ電気的に独立しており、また、2つ導電部33によって、それぞれ極性の異なる電位が与えられるように形成されている。このため、高圧電源部20によって導電部33に電位を与えると、2つの副燃焼室壁32間に電位差が生じ、これらの副燃焼室壁32によって形成される副燃焼室31内に電場が作り出される。   The internal combustion engine 30 according to the second embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. The sub-combustion chamber 31 has a two-part structure composed of two sub-combustion chamber walls 32, and conductive parts 33 are connected to the two sub-combustion chamber walls 32, respectively. The two sub-combustion chamber walls 32 are electrically independent from each other, and are formed by the two conductive portions 33 so as to be given potentials having different polarities. For this reason, when a potential is applied to the conductive portion 33 by the high-voltage power supply unit 20, a potential difference is generated between the two auxiliary combustion chamber walls 32, and an electric field is created in the auxiliary combustion chamber 31 formed by these auxiliary combustion chamber walls 32. It is.

また、高圧電源部20は、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における−10°〜+10°の範囲で2つの導電部33に極性の異なる電位を与え続け、2つの副燃焼室壁32間に電位差が生じさせ続けている。このため、副燃焼室31の電場は、クランクシャフトの回転時のクランク角における−10°〜+10°の範囲で作り出されている。   Further, the high-voltage power supply unit 20 has two conductive portions 33 having different polarities in the range of −10 ° to + 10 ° in the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. The potential is continuously applied and a potential difference is continuously generated between the two auxiliary combustion chamber walls 32. For this reason, the electric field of the auxiliary combustion chamber 31 is created in the range of −10 ° to + 10 ° in the crank angle when the crankshaft rotates.

また、前記インジェクタ34は燃焼室10内に燃料を噴射し、噴射された燃料はピストン4の変流部35の方向に向かう。この変流部35は、インジェクタ34が設けられている方向から副燃焼室31が形成されている方向に向かって湾曲した形状で形成されているため、インジェクタ34で噴射された燃料は変流部35で進行方向を変えられ、主に副燃焼室31の方向に向かい、副燃焼室31内に集められる。   The injector 34 injects fuel into the combustion chamber 10, and the injected fuel is directed toward the current transformation portion 35 of the piston 4. Since the current transformation part 35 is formed in a shape curved from the direction in which the injector 34 is provided toward the direction in which the auxiliary combustion chamber 31 is formed, the fuel injected by the injector 34 is the current transformation part. The direction of travel is changed at 35 and is mainly directed in the direction of the auxiliary combustion chamber 31 and collected in the auxiliary combustion chamber 31.

前記点火プラグ15の点火部16は、この副燃焼室31内に位置しているため、点火部16がアーク放電をした際には、まず副燃焼室31内に集められた燃料に点火され、副燃焼室31内から火炎は伝播する。また、このように点火部16によって燃料に点火され、火炎が伝播する副燃焼室31には、前記導電部33によって電場が作り出されている。このため、副燃焼室31内では、点火直後の火炎によってコロナ放電が発生し、コロナ放電によって副燃焼室31内の火炎伝播速度が向上する。   Since the ignition part 16 of the spark plug 15 is located in the auxiliary combustion chamber 31, when the ignition part 16 performs arc discharge, first, the fuel collected in the auxiliary combustion chamber 31 is ignited, The flame propagates from within the auxiliary combustion chamber 31. In addition, an electric field is created by the conductive portion 33 in the sub-combustion chamber 31 where the fuel is ignited by the ignition portion 16 and the flame propagates in this way. For this reason, in the auxiliary combustion chamber 31, a corona discharge is generated by the flame immediately after ignition, and the flame propagation speed in the auxiliary combustion chamber 31 is improved by the corona discharge.

以上の内燃機関30は、点火プラグ15が配設された副燃焼室31を、電気的に独立した2つの副燃焼室壁32によって形成し、さらに、2つの副燃焼室壁32にそれぞれ導電部33を接続することにより、副燃焼室31内に電場を作り出している。このため、燃料の点火直後の火炎伝播速度を向上させることができ、燃焼の促進を図ることができ、燃料の点火直後の失火を抑制できる。この結果、より確実に燃料を燃焼させることができる。   In the internal combustion engine 30 described above, the auxiliary combustion chamber 31 in which the ignition plug 15 is disposed is formed by two electrically independent auxiliary combustion chamber walls 32, and the conductive parts are further provided on the two auxiliary combustion chamber walls 32, respectively. By connecting 33, an electric field is created in the auxiliary combustion chamber 31. For this reason, the flame propagation speed immediately after ignition of fuel can be improved, combustion can be promoted, and misfiring immediately after ignition of fuel can be suppressed. As a result, the fuel can be burned more reliably.

また、ピストン4に変流部35が形成されているので、インジェクタ34で噴射した燃料を、電場が作り出された副燃焼室31に集めることができる。このため、インジェクタ34で噴射した燃料の多くは副燃焼室31内に位置することになるため、点火プラグ15で燃料に点火した場合に、燃料の大部分の火炎伝播速度を向上させることができ、燃焼の促進を図ることができる。これにより、燃料の点火直後の失火を、より確実に抑制でき、より確実に火炎伝播失敗を抑制できる。この結果、より確実に燃料を燃焼させることができる。   Moreover, since the current transformation part 35 is formed in the piston 4, the fuel injected with the injector 34 can be collected in the subcombustion chamber 31 in which the electric field was created. For this reason, most of the fuel injected by the injector 34 is located in the auxiliary combustion chamber 31. Therefore, when the fuel is ignited by the spark plug 15, the flame propagation speed of most of the fuel can be improved. The combustion can be promoted. Thereby, misfire immediately after ignition of fuel can be suppressed more reliably, and flame propagation failure can be suppressed more reliably. As a result, the fuel can be burned more reliably.

また、高圧電源部20は、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における±10°の範囲で2つの導電部33に極性の異なる電位を与え続けることにより、2つの副燃焼室壁32間に電位差が生じさせ続けているので、副燃焼室31には、この範囲で電場が作り出される。また、副燃焼室31には燃料の大部分が集められ、この燃料が点火された際には、副燃焼室31内に発生するコロナ放電で燃焼が促進されるので、副燃焼室31内の燃料は短時間で燃焼する。これらのため、副燃焼室31に作り出す電場を上記の範囲にした場合でも、燃料の大部分の火炎伝播速度の向上を図ることができる。さらに、副燃焼室31に接続される導電部33に電位差を生じさせる時期が限定されているので、電場を作り出すためのエネルギーを最小限に抑えることができる。これらの結果、消費エネルギーを抑制しつつ、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   Further, the high voltage power supply unit 20 applies potentials having different polarities to the two conductive units 33 within a range of ± 10 ° in the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. By continuing, a potential difference is continuously generated between the two auxiliary combustion chamber walls 32, so that an electric field is generated in the auxiliary combustion chamber 31 in this range. In addition, most of the fuel is collected in the auxiliary combustion chamber 31. When this fuel is ignited, combustion is accelerated by corona discharge generated in the auxiliary combustion chamber 31, so Fuel burns in a short time. For these reasons, even when the electric field created in the auxiliary combustion chamber 31 is in the above range, the flame propagation speed of most of the fuel can be improved. Furthermore, since the timing for generating a potential difference in the conductive portion 33 connected to the sub-combustion chamber 31 is limited, the energy for creating the electric field can be minimized. As a result, it is possible to more reliably improve the lean limit while suppressing energy consumption.

この内燃機関は、実施例1に係る内燃機関と略同様の構成であるが、燃焼室の外周部付近に導電部が接続されている点に特徴がある。他の構成は実施例1と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図3は、本発明の実施例3に係る内燃機関の構成を示す概略図である。同図に示す内燃機関50は、高圧電源部20がコネクティングロッド5と導電部53とに接続されており、導電部53はシリンダヘッド3に設けられている。また、この導電部53は、シリンダヘッド3のうち、燃焼室10を形成する部分である燃焼室形成部51に接続されている。さらにその位置は、燃焼室形成部51のうち最もシリンダブロック2側に位置する部分、或いは、燃焼室形成部51のうち、ピストン4の径方向における外方側の部分である外周部52付近に接続されている。   This internal combustion engine has substantially the same configuration as the internal combustion engine according to the first embodiment, but is characterized in that a conductive portion is connected in the vicinity of the outer peripheral portion of the combustion chamber. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted and the same reference numerals are given. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention. In the internal combustion engine 50 shown in the figure, the high-voltage power supply unit 20 is connected to the connecting rod 5 and the conductive portion 53, and the conductive portion 53 is provided in the cylinder head 3. The conductive portion 53 is connected to a combustion chamber forming portion 51 that is a portion of the cylinder head 3 that forms the combustion chamber 10. Furthermore, the position is located in the vicinity of the outer peripheral portion 52 that is the portion of the combustion chamber forming portion 51 that is positioned closest to the cylinder block 2 or the outer portion of the combustion chamber forming portion 51 in the radial direction of the piston 4. It is connected.

また、ピストン4の側面であると共に、ピストン4のうちシリンダブロック2に近接して対面している部分であるピストン側面54には、ピストンリング55が配設されている。このピストンリング55は、ピストン側面54に1周に渡って形成された細溝に係合されて設けられており、ピストン側面54からシリンダブロック2の方向に突出してピストン側面54にほぼ1周に渡って配設されている。このように形成されるピストンリング55は、ピストン側面54よりも、さらにシリンダブロック2に近接しており、複数のピストンリング55がピストン側面54に並んで配設されている。   In addition, a piston ring 55 is disposed on a piston side surface 54 that is a side surface of the piston 4 and that is a portion facing the cylinder block 2 in the piston 4. The piston ring 55 is provided to be engaged with a narrow groove formed on the piston side surface 54 over the entire circumference, and protrudes from the piston side surface 54 in the direction of the cylinder block 2 so that the piston side surface 54 substantially extends around the piston side 54. It is arranged across. The piston ring 55 formed in this way is closer to the cylinder block 2 than the piston side surface 54, and a plurality of piston rings 55 are arranged side by side on the piston side surface 54.

このように、ピストン側面54に複数設けられるピストンリング55のうち、最も燃焼室10側に位置するピストンリング55と、ピストン側面54と、シリンダブロック2とで形成される空間は、クレビスボリューム56として形成されている。このクレビスボリューム56は、ピストン4が上死点付近に位置した場合には、シリンダヘッド3が有する前記燃焼室形成部51の外周部52付近に位置することになる。このため、ピストン4が上死点付近に位置した場合には、クレビスボリューム56は、燃焼室形成部51のうち前記導電部53が接続されている部分付近に位置することになる。   As described above, among the plurality of piston rings 55 provided on the piston side surface 54, the space formed by the piston ring 55 located closest to the combustion chamber 10, the piston side surface 54, and the cylinder block 2 is a clevis volume 56. Is formed. The clevis volume 56 is located near the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 of the cylinder head 3 when the piston 4 is located near the top dead center. For this reason, when the piston 4 is positioned near the top dead center, the clevis volume 56 is positioned near the portion of the combustion chamber forming portion 51 to which the conductive portion 53 is connected.

この実施例3に係る内燃機関50は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記内燃機関50に設けられる導電部53はシリンダヘッド3に設けられ、燃焼室形成部51に接続されている。さらに、その接続される位置は、燃焼室形成部51の外周部52近傍となっている。また、当該導電部53は、実施例1の内燃機関1が有する導電部21と同様に高圧電源部20に接続されており、高圧電源部20は、さらに、連結ピン6によってピストン4が連結されたコネクティングロッド5に接続されている。このため、高圧電源部20によって導電部53とコネクティングロッド5とに極性の異なる電位を与えると、前記燃焼室形成部51の外周部52とピストン4との間で電位差が生じ、双方の間に電場が作り出される。   The internal combustion engine 50 according to the third embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. A conductive portion 53 provided in the internal combustion engine 50 is provided in the cylinder head 3 and connected to the combustion chamber forming portion 51. Further, the connected position is in the vicinity of the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51. In addition, the conductive portion 53 is connected to the high-voltage power supply unit 20 similarly to the conductive portion 21 included in the internal combustion engine 1 of the first embodiment. The high-voltage power supply unit 20 is further connected to the piston 4 by the connecting pin 6. The connecting rod 5 is connected. For this reason, when potentials having different polarities are applied to the conductive portion 53 and the connecting rod 5 by the high-voltage power supply portion 20, a potential difference is generated between the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 and the piston 4, and between them. An electric field is created.

また、高圧電源部20は、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における0°〜+20°の範囲で導電部53とコネクティングロッド5とに極性の異なる電位を与え続けることにより、燃焼室形成部51の外周部52とピストン4との間に電位差を生じさせ続けている。このため、燃焼室形成部51の外周部52とピストン4との間の電場は、クランクシャフトの回転時のクランク角における0°〜+20°の範囲で作り出されている。   The high-voltage power supply unit 20 has a polarity with respect to the conductive portion 53 and the connecting rod 5 in the range of 0 ° to + 20 ° in the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. By continuously applying different potentials, a potential difference is continuously generated between the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 and the piston 4. For this reason, the electric field between the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 and the piston 4 is created in the range of 0 ° to + 20 ° in the crank angle when the crankshaft rotates.

一方、前記ピストン4にはピストンリング55が設けられているので、このピストンリング55とピストン側面54とシリンダブロック2との間にはクレビスボリューム56が形成されているが、ピストン4が、クランクシャフトの回転時のクランク角における0°〜+20°の範囲に位置している場合には、燃焼室形成部51の外周部52の近傍にはクレビスボリューム56が位置することになる。このため、高圧電源部20が、燃焼室形成部51の外周部52とピストン4との間に電位差を生じさせることにより作り出される電場は、クレビスボリューム56内に作り出される。   On the other hand, since the piston 4 is provided with a piston ring 55, a clevis volume 56 is formed between the piston ring 55, the piston side surface 54, and the cylinder block 2. When the crank angle is in the range of 0 ° to + 20 ° during rotation, the clevis volume 56 is positioned in the vicinity of the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51. For this reason, an electric field created by the high voltage power supply unit 20 creating a potential difference between the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming unit 51 and the piston 4 is created in the clevis volume 56.

また、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における0°〜+20°の範囲は、燃焼室10内の燃料が燃焼する範囲なので、この範囲で電場を作り出すことにより、クレビスボリューム56内に位置する燃料が燃焼した際に、クレビスボリューム56内にコロナ放電を発生させることができる。このため、クレビスボリューム56内の火炎伝播速度が向上する。   Further, the range of 0 ° to + 20 ° in the crank angle at the time of rotation of the crankshaft with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke is a range in which the fuel in the combustion chamber 10 burns. By creating an electric field, corona discharge can be generated in the clevis volume 56 when the fuel located in the clevis volume 56 burns. For this reason, the flame propagation speed in the clevis volume 56 is improved.

以上の内燃機関50は、導電部53がシリンダヘッド3に設けられている。このシリンダヘッド3は、内燃機関50の運転時においても作動する部分ではないので、容易に導電部53を設けることができる。また、導電部53は、燃焼室10を形成する燃焼室形成部51に接続されているため、この導電部53が接続された燃焼室形成部51と、連結ピン6を介してコネクティングロッド5に連結されたピストン4との間に高圧電源部20によって電位差を生じさせることにより、燃焼室10内の大部分に電場を作り出すことができる。これにより、燃料が燃焼する際の火炎は、より確実に電場内を伝播するため、燃焼室10内の燃料の火炎伝播速度を、より確実に向上させることができる。この結果、容易に、且つ、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   In the internal combustion engine 50 described above, the conductive portion 53 is provided in the cylinder head 3. Since the cylinder head 3 is not a portion that operates even when the internal combustion engine 50 is in operation, the conductive portion 53 can be easily provided. Further, since the conductive portion 53 is connected to the combustion chamber forming portion 51 that forms the combustion chamber 10, the conductive portion 53 is connected to the connecting rod 5 via the connection pin 6 and the combustion chamber forming portion 51 to which the conductive portion 53 is connected. An electric field can be generated in most of the combustion chamber 10 by generating a potential difference between the piston 4 and the connected piston 4 by the high-voltage power supply unit 20. Thereby, since the flame at the time of fuel combustion propagates more reliably in the electric field, the flame propagation speed of the fuel in the combustion chamber 10 can be improved more reliably. As a result, the lean limit can be easily and more reliably improved.

また、クレビスボリューム56内に位置する燃料は、ピストン側面54とピストンリング55、及びシリンダブロック2に接しやすいため、燃料の燃焼時の温度が低下し易くなっている。燃料の燃焼時の温度が低下すると燃焼状態が悪化し、大気汚染に影響を及ぼす虞のある物質であるHC(炭化水素)が発生し易くなるが、クレビスボリューム56内に電場を作り出してコロナ放電を発生させることにより、この部分の火炎伝播速度を向上させることができる。これにより、クレビスボリューム56内に位置する燃料の燃焼を促進させることができ、燃焼状態が悪い部分を低減することができる。この結果、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   Further, since the fuel located in the clevis volume 56 is likely to come into contact with the piston side surface 54, the piston ring 55, and the cylinder block 2, the temperature at the time of combustion of the fuel tends to decrease. When the temperature during combustion of the fuel decreases, the combustion state deteriorates and HC (hydrocarbon), which is a substance that may affect air pollution, is likely to be generated, but an electric field is created in the clevis volume 56 to corona discharge. By generating this, the flame propagation speed of this part can be improved. Thereby, combustion of the fuel located in the clevis volume 56 can be promoted, and the portion where the combustion state is bad can be reduced. As a result, the lean limit can be improved more reliably.

また、高圧電源部20は、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における0°〜+20°の範囲で導電部53とコネクティングロッド5とに極性の異なる電位を与え続けて燃焼室形成部51の外周部52とピストン4との間に電位差を生じさせ続けることにより、この範囲でクレビスボリューム56内に電場を作り出すことができる。クレビスボリューム56は、点火プラグ15から離れた位置に形成されているため、クレビスボリューム56内の点火プラグ15によって点火された燃料の火炎は、所定の時間を経過後にクレビスボリューム56内に伝播される。このため、燃焼室形成部51の外周部52とピストン4との間に電位差を生じさせ続ける範囲を上記の範囲とすることにより、燃料の燃焼の後半にクレビスボリューム56内に電場を作り出すことができ、燃焼時の後半に燃焼するクレビスボリューム56内の燃料が燃焼する際にコロナ放電を発生させることができる。このため、クレビスボリューム56内の燃料が燃焼する際の燃焼の促進を図ることができる。また、クレビスボリューム56内に電場を作り出す時期が限定されているので、電場を作り出すためのエネルギーを最小限に抑えることができる。これらの結果、消費エネルギーを抑制しつつ、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   The high-voltage power supply unit 20 has a polarity with respect to the conductive portion 53 and the connecting rod 5 in the range of 0 ° to + 20 ° in the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. The electric field can be created in the clevis volume 56 within this range by continuously applying the different potentials and continuously generating a potential difference between the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 and the piston 4. Since the clevis volume 56 is formed at a position away from the spark plug 15, the fuel flame ignited by the spark plug 15 in the clevis volume 56 is propagated into the clevis volume 56 after a predetermined time has elapsed. . For this reason, an electric field can be created in the clevis volume 56 in the latter half of the combustion of the fuel by setting the range in which the potential difference is continuously generated between the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 and the piston 4 as described above. The corona discharge can be generated when the fuel in the clevis volume 56 burned in the latter half of the combustion burns. For this reason, combustion can be promoted when the fuel in the clevis volume 56 burns. In addition, since the time for creating the electric field in the clevis volume 56 is limited, the energy for creating the electric field can be minimized. As a result, it is possible to more reliably improve the lean limit while suppressing energy consumption.

なお、実施例1及び実施例3では、高圧電源部20はコネクティングロッド5に接続されており、連結ピン6を介してピストン4に電位を与えているが、高圧電源部20はコネクティングロッド5以外の部分に接続されていてもよい。高圧電源部20が接続される位置は、内燃機関1、50の運転時に確実にピストン4に電位を与える事のできる位置であれば、その位置は問わない。   In the first and third embodiments, the high-voltage power supply unit 20 is connected to the connecting rod 5 and applies a potential to the piston 4 through the connecting pin 6, but the high-voltage power supply unit 20 is not connected to the connecting rod 5. It may be connected to the part. The position to which the high-voltage power supply unit 20 is connected is not limited as long as it can reliably apply a potential to the piston 4 when the internal combustion engines 1 and 50 are operated.

また、燃焼室10内に電場を作り出す時期は、実施例1では圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における±60°の範囲となっており、実施例2では、同位置を基準として±10°、実施例3では、同位置を基準として0°〜+20°の範囲となっているが、燃焼室10内に電場を作り出す時期は、これら以外でもよい。例えば、実施例2に係る内燃機関において燃焼室10内に電場を作り出す時期を、実施例3と同様に上記の位置を基準として0°〜20°の範囲で電場を作り続けることにより、燃料の燃焼時の後半における燃焼の促進を図ることができるので燃焼状態を向上させることができ、燃焼後半のHC排出を低減できる。   In addition, in the first embodiment, the electric field is generated in the combustion chamber 10 within a range of ± 60 ° in the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. In Example 2, ± 10 ° with reference to the same position, and in Example 3, the range is 0 ° to + 20 ° with reference to the same position. Other than that. For example, in the internal combustion engine according to the second embodiment, when the electric field is generated in the combustion chamber 10, the electric field is continuously generated in the range of 0 ° to 20 ° with respect to the above position as in the third embodiment. Since combustion can be promoted in the latter half of combustion, the combustion state can be improved, and HC emissions in the second half of combustion can be reduced.

また、実施例2に係る内燃機関30において副燃焼室31内に電場を作り出す時期を、上記の位置を基準として±30°の範囲で電場を作り続けることにより、より確実に燃料の燃焼時にコロナ放電を発生させることができる。これにより、より確実に火炎伝播速度を向上させることができ、リーン限界を向上させることができるので、よりリーンでの運転が可能となり、燃費の向上やNOxの低減を図ることができる。また、点火プラグ15での点火時には既に電場を作り出しているので、燃料の点火直後の失火を抑えることができる。さらに、燃焼時の後半に生成され易いHCの生成を抑えることができ、HCの大気への放出を低減することができる。   In addition, when the electric field is generated in the auxiliary combustion chamber 31 in the internal combustion engine 30 according to the second embodiment within the range of ± 30 ° with respect to the above position, the corona is more reliably generated during the combustion of the fuel. A discharge can be generated. As a result, the flame propagation speed can be improved more reliably and the lean limit can be improved, so that the lean operation can be performed, and the fuel consumption can be improved and NOx can be reduced. In addition, since an electric field has already been generated at the time of ignition by the spark plug 15, misfire immediately after ignition of fuel can be suppressed. Furthermore, the generation of HC that is likely to be generated in the latter half of combustion can be suppressed, and the release of HC into the atmosphere can be reduced.

図4は、実施例3の変形例を示す図である。また、実施例3では、点火プラグ15は実施例1に係る内燃機関1に設けられる点火プラグ15と同様に吸気バルブ11と排気バルブ12とに間に設けられているが、点火プラグ15は、それ以外の部分に設けてもよい。例えば、図4に示すように、点火プラグ15は吸気バルブ11や排気バルブ12よりも燃焼室形成部51の外周部52方向に設けてもよい。即ち、点火プラグ15は導電部53の近傍に設けてもよい。このように、点火プラグ15を導電部53が設けられている部分の近傍に位置させることにより、点火プラグ15で燃料に点火した際の点火直後の火炎を電場内に位置させることができる。これにより、点火直後の火炎伝播速度を向上させることができ、燃焼をし易くすることができるので、点火直後の失火を抑制できる。この結果、より確実に燃料を燃焼させることができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the third embodiment. In the third embodiment, the spark plug 15 is provided between the intake valve 11 and the exhaust valve 12 in the same manner as the spark plug 15 provided in the internal combustion engine 1 according to the first embodiment. You may provide in a part other than that. For example, as shown in FIG. 4, the spark plug 15 may be provided closer to the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 than the intake valve 11 and the exhaust valve 12. That is, the spark plug 15 may be provided in the vicinity of the conductive portion 53. Thus, by positioning the spark plug 15 in the vicinity of the portion where the conductive portion 53 is provided, the flame immediately after ignition when the fuel is ignited by the spark plug 15 can be positioned in the electric field. Thereby, the flame propagation speed immediately after ignition can be improved and combustion can be facilitated, so that misfire immediately after ignition can be suppressed. As a result, the fuel can be burned more reliably.

さらに、点火プラグ15を上記の位置に配置することにより、点火部16をクレビスボリューム56に近づけることができるので、クレビスボリューム56内の燃料を点火させ易くなる。これにより、より確実にクレビスボリューム56内の燃料の燃焼を促進させ、この部分の燃料を燃焼させ易くすることができるので、燃焼状態が悪い部分を低減することができる。この結果、HCの排出を低減することができると共に、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。また、リーン限界の向上を図ることにより、燃費を向上させることができる。   Furthermore, since the ignition part 16 can be brought close to the clevis volume 56 by arranging the spark plug 15 at the above position, the fuel in the clevis volume 56 is easily ignited. Thereby, the combustion of the fuel in the clevis volume 56 can be more reliably promoted and the fuel in this portion can be easily burned, so that the portion having a bad combustion state can be reduced. As a result, HC emissions can be reduced, and the lean limit can be improved more reliably. Further, fuel efficiency can be improved by improving the lean limit.

なお、このように導電部53の近傍に点火プラグ15を位置させる場合には、高圧電源部20は、圧縮行程でのピストン4の上死点の位置を基準としてクランクシャフトの回転時のクランク角における−30°〜+30°の範囲で燃焼室形成部51の外周部52とピストン4との間に電位差を生じさせ続け、燃焼室10に電場を作り出すのが好ましい。点火プラグ15が導電部53の近傍に位置している場合には、点火プラグ15によって点火された火炎は、点火直後に電場に伝播されるので、上記の範囲で電場を作り続けることにより、より確実に燃料の燃焼時にコロナ放電を発生させることができる。これにより、より確実に火炎伝播速度を向上させ、燃料の燃焼を促進させることができる。この結果、より確実にリーン限界の向上を図ることができる。   When the ignition plug 15 is positioned in the vicinity of the conductive portion 53 in this way, the high voltage power source portion 20 uses the crank angle when the crankshaft rotates with reference to the position of the top dead center of the piston 4 in the compression stroke. It is preferable that a potential difference is continuously generated between the outer peripheral portion 52 of the combustion chamber forming portion 51 and the piston 4 in the range of −30 ° to + 30 ° in order to create an electric field in the combustion chamber 10. When the spark plug 15 is positioned in the vicinity of the conductive portion 53, the flame ignited by the spark plug 15 is propagated to the electric field immediately after ignition. Corona discharge can be reliably generated during fuel combustion. Thereby, a flame propagation speed can be improved more reliably and combustion of fuel can be promoted. As a result, the lean limit can be improved more reliably.

また、上述した各実施例では、電場内に燃料の燃焼による火炎が伝播した際にコロナ放電が発生しているが、コロナ放電は、電場内に火炎が伝播していない状態においても、高圧電源部20によって燃焼室10に面する各部に電位差を生じさせることにより発生するものであってもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, corona discharge occurs when a flame due to the combustion of fuel propagates in the electric field, but the corona discharge is a high voltage power source even in a state where no flame propagates in the electric field. It may be generated by causing a potential difference in each part facing the combustion chamber 10 by the part 20.

以上のように、本発明にかかる内燃機関は、リーン燃焼をさせる内燃機関に有用であり、特に、リーン限界の向上を図る場合に適している。   As described above, the internal combustion engine according to the present invention is useful for an internal combustion engine that performs lean combustion, and is particularly suitable for improving the lean limit.

本発明の実施例1に係る内燃機関の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2に係る内燃機関の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the internal combustion engine which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る内燃機関の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the internal combustion engine which concerns on Example 3 of this invention. 実施例3の変形例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
4 ピストン
5 コネクティングロッド
6 連結ピン
7 ガスケット
10 燃焼室
11 吸気バルブ
12 排気バルブ
13 バルブステム
14 バルブ面
15 点火プラグ
16 点火部
20 高圧電源部
21 導電部
30 内燃機関
31 副燃焼室
32 副燃焼室壁
33 導電部
34 インジェクタ
35 変流部
50 内燃機関
51 燃焼室形成部
52 外周部
53 導電部
54 ピストン側面
55 ピストンリング
56 クレビスボリューム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder block 3 Cylinder head 4 Piston 5 Connecting rod 6 Connecting pin 7 Gasket 10 Combustion chamber 11 Intake valve 12 Exhaust valve 13 Valve stem 14 Valve surface 15 Spark plug 16 Ignition part 20 High voltage power supply part 21 Conductive part 30 Internal combustion engine 31 Subcombustion Chamber 32 Subcombustion Chamber Wall 33 Conductive Part 34 Injector 35 Current Transformer 50 Internal Combustion Engine 51 Combustion Chamber Forming Part 52 Outer Peripheral Part 53 Conductive Part 54 Piston Side 55 Piston Ring 56 Clevis Volume

Claims (7)

燃焼室内の燃料を点火プラグで点火することにより燃焼させる内燃機関において、
前記燃焼室内で燃料が燃焼した際に前記燃料の燃焼による火炎が伝播する位置に電場を作り出し、且つ、少なくとも前記電場内に前記火炎が伝播した際にはコロナ放電を発生させる電場発生手段が設けられていることを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine that burns fuel by igniting fuel in a combustion chamber with a spark plug,
An electric field generating means for generating an electric field at a position where a flame caused by the combustion of the fuel propagates when the fuel burns in the combustion chamber and generating a corona discharge at least when the flame propagates in the electric field is provided. An internal combustion engine characterized by the above.
前記燃焼室は、吸排気バルブが設けられたシリンダヘッドにより構成され、
前記燃焼室には、ピストンが対面しており、
前記電場発生手段は、前記吸排気バルブと前記ピストンとに接続されると共に、前記吸排気バルブと前記ピストンとの間に電位差を生じさせて前記電場を作り出すことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
The combustion chamber is constituted by a cylinder head provided with intake and exhaust valves,
A piston faces the combustion chamber,
2. The electric field generating means is connected to the intake / exhaust valve and the piston, and creates the electric field by generating a potential difference between the intake / exhaust valve and the piston. Internal combustion engine.
前記燃焼室は、電気的にそれぞれ独立した二分割構造で形成されると共に前記点火プラグが設けられる副燃焼室を有しており、
前記電場発生手段は前記副燃焼室に接続され、且つ、前記二分割構造となる部分間に電位差を生じさせて前記副燃焼室内に前記電場を作り出すことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
The combustion chamber has a sub-combustion chamber that is formed in an electrically separate two-divided structure and provided with the spark plug,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the electric field generating means is connected to the sub-combustion chamber, and creates an electric field in the sub-combustion chamber by generating a potential difference between the parts having the two-part structure. organ.
前記燃焼室内には燃料噴射手段によって直接燃料が噴射され、
前記燃料噴射手段で噴射した燃料は、前記副燃焼室内に集められることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関。
Fuel is directly injected into the combustion chamber by fuel injection means,
The internal combustion engine according to claim 3, wherein the fuel injected by the fuel injection means is collected in the auxiliary combustion chamber.
前記燃焼室は、シリンダヘッドにより構成され、
前記燃焼室には、ピストンが対面しており、
前記電場発生手段は、前記シリンダヘッドと前記ピストンとに接続されると共に、前記シリンダヘッドと前記ピストンとの間に電位差を生じさせて前記電場を作り出すことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
The combustion chamber is constituted by a cylinder head,
A piston faces the combustion chamber,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the electric field generating unit is connected to the cylinder head and the piston and generates the electric field by generating a potential difference between the cylinder head and the piston. organ.
前記電場発生手段は、前記シリンダヘッドのうち前記燃焼室を形成する部分である燃焼室形成部の外周部近傍と前記ピストンとの間に電位差を生じさせて前記電場を作り出すことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関。   The electric field generating means generates the electric field by generating a potential difference between a vicinity of an outer peripheral portion of a combustion chamber forming portion which is a portion forming the combustion chamber of the cylinder head and the piston. Item 6. The internal combustion engine according to Item 5. 前記点火プラグは、前記シリンダヘッドにおける前記電場発生手段が設けられている部分の近傍に位置していることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 6, wherein the spark plug is positioned in the vicinity of a portion of the cylinder head where the electric field generating means is provided.
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