包括等离子体生成装置的内燃机的制作方法

专利名称：包括等离子体生成装置的内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括生成等离子体的等离子体生成装置的内燃机。
技术背景包括等离子体生成装置的内燃机被大家所公知，该等离子体生成装置 通过放电将等离子体生成气体转换成等离子体态以生成含有自由基的等 离子体，等离子体生成装置从其面对燃烧室的末端部向燃烧室注入等离子 体。如见JP-ANo. 2006-316777 (图ll)。已知当通过等离子体生成装置生成等离子体时，在等离子体发生装置 内等离子体所生成的生成室内的压力(此后称为生成大气压)越低，越容 易生成等离子体。因此，在等离子体生成装置用于内燃机内时，在如下情 况下能够提高等离子体生成效率等离子体能够在等于燃烧室内在对应于 空气-燃料混合物点火的定时(timing)或就在点火之前的定时的压縮上死 点附近的压缩压力的压力下生成，或者等离子体能够在小于生成大气压 (该生成大气压等于或高于压缩压力)的生成大气压下生成。随着等离子体生成效率的提高，由于包含在等离子体内的自由基 (radical),因此能够预期可燃性的提高。更进一步，可以减小等离子体生 成装置的尺寸、重量和能耗。进一步，包括等离子体生成装置的内燃机被大家所公知，该等离子体 生成装置使用废气(exhaustgas)作为等离子体生成气体，其中生成的等 离子体被供给吸入通路。如见JP-ANo. 2004-340048。因为等离子体含有自由基(radical),所以将等离子体添加到吸入空气
或空气-燃料混合物提高了可燃性。然而，根据内燃机上所需的载荷，将被 吸入燃烧室内的吸入空气的吸入量基于内燃机的操作状态变化很大。因 此，如果生成的等离子体的量相对吸入量不充分，难以在内燃机大的操作 范围内完全实现通过等离子体获得的可燃性提高的效果。进一步，还有一 种情况是等离子体的量相对吸入量过量。因此，为了控制生成的等离子体的量，可以使导入到等离子体生成装 置的等离子体生成气体的气体量恒定，以便控制用于生成放电的放电电压 而将等离子体生成气体转化成等离子体态。然而，在这种情况下，存在的 没有转化成等离子体的等离子体生成气体可以使得难以调节燃料与吸入 燃烧室内的空气之间的空气-燃料混合物内的混合比(即空气-燃料比)以 确保混合的均匀性。在吸入通路内的吸入压力用于将等离子体生成气体导入到反应室的 情况下，因为在内燃机的低载荷操作期间，节流阀的开度变小，节流阀下 游的吸入压力变低(负压变大)，因此等离子体生成气体的气体量趋向于 过量。另一方面，因为在内燃机的高载荷操作期间，节流阀的开度变大， 并且节流阀下游的吸入压力变高(负压变小)，等离子体生成气体的气体 量趋向于不足，因此不可以完全实现通过等离子体获得的可燃性提高的效 果。发明内容考虑到上述情形完成了本发明。本发明的一个目的是通过将用于生成 等离子体的生成大气压设定给吸入压力而提高包括等离子体生成装置的 内燃机内的等离子体生成效率，从而实现减小等离子体生成装置的尺寸、 重量和能量消耗，并实现由于等离子体而提高可燃性。根据本发明的实施例，在等离子体在吸入通路内被供给的位置方面， 实现了自由度的增加，并由此简化了等离子体生成装置的结构。根据本发明的实施例，实现了等离子体生成装置的紧凑布置。根据本发明的实施例，内燃机包括吸入装置，该吸入装置具有布置 在吸入通路内的节流阀，且该吸入通路具有开口到燃烧室的吸入开口；打 开和关闭吸入开口的吸入阀；和具有生成室的等离子体生成装置，该生成
室用于将等离子体生成气体转化成等离子体态以生成等离子体，在该等离 子体生成装置内，生成室连通吸入通路，并且等离子体生成装置将等离子 体供给到节流阀与吸入阀之间的吸入通路的通路部。根据本发明的实施例，等离子体生成装置包括形成生成室的等离子体 生成器，和供给管，该供给管连接到等离子体生成器，以将等离子体导入 到通路部并一直将通路部与等离子体室连通。根据本发明的实施例，等离子体生成气体是在吸入通路内流动的吸入 空气，并且等离子体生成器和供给管沿吸入通路布置。根据本发明的实施例，生成室与吸入通路连通，其中在该生成室内等 离子体在等离子体生成装置内生成，在该吸入通路内，吸入压力为低于燃 烧室内在压縮上死点附近的压縮压力的压力，因此生成大气压基本上等于 吸入压力。因此，当与生成大气压为上述压縮压力的情况相比时，能够提 高等离子体生成效率，从而可以减小等离子体生成装置的尺寸和重量。更 进一步，由于低生成大气压，可以减小用于生成等离子体的能耗。进一步，因为吸入空气被等离子体加热并且温度升高，并还由于等离 子体内含有的自由基，所以增加了燃烧室内的空气-燃料混合物的可燃性， 从而实现了发动机输出增加和燃料效率提高。根据本发明的实施例，因为通过供给管供给由等离子体生成器生成的 等离子体，所以能够容易地改变供给管的布置或到吸入通路的供给管的连 接部，从而在等离子体生成器内的等离子体供给部和吸入通路的通路部方 面增加了自由度。进一步，因为节流阀下游的吸入压力通过供给管传送给生成室，所以 没有必要设用于使生成大气压达到吸入压力的专用通路或导管，从而简化 了等离子体生成装置的结构。根据本发明的实施例，因为等离子体生成空气为吸入空气，并且等离 子体生成器和供给管沿吸入通路布置，所以等离子体生成器和供给管与吸 入装置一起能够并排布置，从而允许等离子体生成装置的紧凑布置。考虑到上述情形完成了本发明。因此，本发明的实施例的一个目的是 控制导入生成室内的等离子体生成气体的流量，以由此提高通过等离子体 获得的可燃性提高的效果，其中在该生成室内，等离子体在包括等离子体
生成装置的内燃机内生成。根据本发明的实施例，气体控制阀与吸入控制阀一起被操作，以由此 抑制由等离子体生成空气的气体量产生的空气-燃料比的变化。更进一步，根据本发明的实施例，简化了等离子体生成装置的结构， 并且吸入装置和等离子体生成装置的布置更加紧凑。根据本发明的实施例，内燃机包括吸入装置，该吸入装置包括吸入 控制阀，该吸入控制阀控制通过吸入通路被吸入燃烧室内的吸入空气的吸 入量；和等离子体生成装置，该等离子体生成装置具有用于将等离子体生 成气体转化成等离子体态以生成等离子体的生成室，在该等离子体生成装 置中，等离子体生成装置包括用于根据所需的载荷控制等离子体生成气体 的气体流量的气体流量控制装置，并且该等离子体生成装置将等离子体供 给到吸入通路。根据本发明的实施例，等离子体生成气体为等离子体生成空气，该等 离子体生成空气是内燃机外部的空气，或吸入控制阀上游的吸入空气，气 体流量控制装置由气体控制阀形成，并且气体控制阀与吸入控制阀一起操 作。根据本发明的实施例，吸入装置包括形成空气清洁室的空气清洁器， 且该空气清洁室构成吸入通路，气体控制阀布置在空气清洁室与生成室之 间连通的导入通路内，而生成室与吸入控制阀下游的吸入通路的通路部连 通以将等离子体供给到通路部。根据本发明的实施例，吸入控制阀和气体控制阀具有共用的阀轴。 根据本发明的实施例，通过气体流量控制装置能够控制将被生成的等 离子体的生成量，该气体流量控制装置根据内燃机上所需的载荷控制导入生成室内的等离子体生成空气的气体量(gasmte)的增加或减小。因此， 能够在所需载荷变化的内燃机的大的操作范围内适当地设定相对于所需 载荷的等离子体生成气体的气体量。因此，能够抑制由没有转化成等离子 体的等离子体空气产生的空气-燃料比的变化与吸入空气和燃料混合的均 匀性的下降，同时根据所需载荷适当地设定供给到吸入通路的等离子体 量。因此，可以提高通过等离子体获得的可燃性提高的效果。根据本发明的实施例，气体控制阀与吸入控制阀一起操作，以控制等
离子体生成空气的气体量(即，空气流量)，从而抑制由等离子体生成空 气的气体量产生的空气-燃料比的变化。根据本发明的实施例，吸入装置的空气清洁器的清洁室内的空气在使 其流量被气体控制阀控制之后通过导入通路被导入到生成室。因此，通过 使用吸入装置的空气清洁器能够吸入等离子体生成空气，所以能够简化等 离子体生成装置的结构。而且，等离子体生成装置能够接近吸入装置布置， 因而允许吸入装置和等离子体生成装置的结构紧凑。因为等离子体生成空气从空气清洁器内被吸入，所以即使当生成的等 离子体流回进导入通路时，在回流等离子体通过导入通路流进空气清洁室 内之后，回流等离子体通过吸入通路与吸入空气一起流向下游侧，并被吸 入燃烧室内。因此，通过使用装备到吸入装置的空气清洁器，借助简单的 结构能够防止回流等离子体渗漏到内燃机外部。根据本发明的实施例，因为吸入控制阀和气体控制阀具有共用的阀 轴，吸入控制阀的阀轴能够用作气体控制阀的阀轴，所以能够简化等离子 体生成装置的结构。更进一步，等离子体生成装置能够接近吸入装置布置， 从而允许吸入装置和等离子体生成装置的布置紧凑。以下从下文给出的详细说明中认识本发明的进一步应用范围。然而， 应该理解的是，虽然说明了本发明优选的实施例，但是仅通过说明给出详 细说明和具体示例，因为对本领域的技术人员来说，在本发明本质和保护 范围内的各种变化和修改从本详细说明中是显而易见的。


从下文给出的详细说明并参照仅由图例给出但不限于本发明的附图 更完全理解本发明，其中图l是摩托车的主要部分左侧视图，其中该摩托车具有在其内安装应 用于本发明的内燃机；图2是图1中的部分剖开的内燃机的放大的主要部分图；图3是图2中箭头nia-nia所见的主要部分图以及图2中沿线inb-nib的主要部分的剖视图；图4是图2中的等离子体生成装置的主要部分剖视图；以及 图5是示出了节流阀开度和气体控制阀开度与图1中的内燃机内的吸 入量与气体量之间的关系表。
具体实施方式
以下参照图l-5说明本发明的实施例。参照图1 ，内燃机E是根据本发明的实施例的包括等离子体生成装置P 的冷空气单循环4冲程内燃机。用沿车辆宽度方向定向的曲轴26将内燃机E 水平安装在作为交通工具的摩托车V内。内燃机E和连接到内燃机E的传动 机构M构成动力单元，该动力单元通过由内燃机E生成的动力转动地驱动 作为驱动轮的后轮6。摩托车V包括主体，该主体具有主体架F和覆盖主体架F的主体盖C; 支撑在主体架F上的动力单元；和作为最终减速齿轮机构的链型传动机构 15，该减速齿轮机构在将动力速度传送给后轮6之前减小来自于动力单元 的动力速度。主体架F包括作为其前端部的头部管l (headpipe);从头部管l斜向 下延伸到后面的主架7;从主架2的后部斜向上延伸到后面的一对左右后架 3;和连接到主架2的后部的枢转轴板4。前叉8可驾驶地(或可转向地)支撑在头部管l上。前叉8具有轴颈支 撑(joumalled)到下端部的前轮5，而且还具有连接到上端部的把手7。回 转臂(swing arm) 11的前端部可回转地支撑在枢转轴9上，该枢转轴9支撑 在枢转板4上。回转臂11具有轴颈支撑到后端部的后轮6，并经由后减震器 10支撑在左后架3上。在后架3的后部，燃料箱13直接支撑在座位12的下面。应该注意的是在本实施例中，参照摩托车V限定诸如上下前后和左右 的多个方向。传动机构M由到输入轴的齿轮型传动机构形成，内燃机E的动力经由 曲轴26和离合器输入给传动机构M的输入轴。传动机构M布置在整体形成 有内燃机E的曲轴箱23的传动箱内。来自于传动机构M的输出轴14的动力 经由传动机构15传送给后轮6。如图2所示，内燃机E包括发动机主体，该发动机主体具有大大向前倾 斜的气缸21，这样，发动机主体的气缸轴线Lc关于水平平面从曲轴26稍微 向上倾斜地向前定向。气缸盖22结合到气缸21的端部，而曲轴箱23关于气 缸轴线方向结合到与气缸盖22相对的气缸21的端部。活塞24与汽缸21配合，该汽缸21布置在主体内，而其气缸轴线Lc被大 致上水平定向，这样允许往复运动。活塞24经由连杆25连接到可旋转地支 撑在曲轴箱23上的曲轴26。如图2、 3中所示，气缸盖22包括燃烧室27，该燃烧室27关于气缸轴 线方向与活塞24相对；吸入口28，该吸入口28具有开口到燃烧室27的吸入 开口28a;排出口29，该排出口29具有开口到燃烧室27的排出开口29a;以 及吸入阀30和排气阀31，该吸入阀30和排气阀31分别打开和关闭吸入开口 28a和排出开口29a。吸入阀30和排气阀31由顶置凸轮轴型气门机件(valve gear) 32驱动， 以与曲轴26的旋转同步地打开和关闭。气门机件32包括可旋转地支撑在气 缸盖22上的凸轮轴33，和由凸轮轴33驱动的摇杆34和35。如图1中所示，内燃机E包括吸入装置40，其中，该吸入装置40形成 空气通路50，该空气通路50用于经由吸入口28将从内燃机E外部吸入的空 气(以后称为"吸入空气")导入到燃烧室27的空气通路50;作为空气-燃 料混合物形成装置的燃料注入阀56，该燃料注入阀56用于通过将燃料供给 到由空气通路50导入的吸入空气而形成空气-燃料混合物；和排气装置，排 气装置形成排出通路，该排出通路用于经由排出口29从燃烧室27将通过在 燃烧室27内燃烧空气-燃料混合物而产生的燃烧气体作为废气引出到内燃 机E的外部。吸入装置40包括空气清洁器41，该空气清洁器41布置在吸入外部空 气的主体前部内；节流装置44，该节流装置44包括连接到空气清洁器41的 节流主体45;和吸入管49，该吸入管49作为连接到节流装置44和气缸盖22 的吸入管装置。吸入管49具有由电热绝缘材料(如在本示例中为橡胶)形 成的部分。应该注意的是节流主体45可以经由与节流主体45分离的导管连 接到空气清洁器41。关于吸入空气的流动定义上游和下游方向。从左、右及上面被主体盖C覆盖并连接到主架2的空气清洁器41布置在 主架2的下面，并形成空气清洁室51，作为过滤构件的清洁元件42容纳在 该空气清洁室51内。通过清洁元件42将空气清洁室51分成在上游侧的集尘 室51a和在下游侧的清洁室51b。节流主体45的上游端部开口到清洁室51b。 如图2、 3中所示，节流装置44包括节流主体45和作为布置在空气通路 52内的吸入控制阀的节流阀46，其中节流主体45是形成空气通路52的导 管，来自于空气清洁室51的吸入空气流动通过该空气通路52。由蝶阀形成 的节流阀46由作为阀操作机构的节流操作机构48操作。更具体地，节流阀 46被节流操作机构48通过其阀轴47操作(该节流操作机构48具有被骑乘者 操作的操作电缆48a)，以使得节流阀46的开度在开度最小的关闭位置与开 度最大的打开位置之间的范围内变化。因而，吸入量Ma被控制(见图5)， 该吸入量Ma为通过空气通路52吸入燃烧室27内的吸入空气的流量。空气通 路52包括在节流阀46上游的上游通路52a，和在节流阀46下游的下游通路 52b，而节流阀46位于它们之间。在下游通路52b内，根据节流阀46的开度 生成的吸入压力。开度越小，所生成的吸入压力越低(即，生成的负压越 大)。控制装置90控制燃料注入阀56，该燃料注入阀56连接到节流主体45并 面对在节流阀46下游位置处的下游通路52b。来自用于检测发动机操作状 态(如发动机速度和发动机载荷)的操作状态检测装置的检测信号被输入 给控制装置90。燃料注入阀56在根据发动机操作状态所设定的注入量和注 入定时下将燃料朝向吸入口28注入下游空气通路52b。当从空气清洁室51已进入空气通路52的其流量被节流阀46控制的吸 入空气与来自于燃料注入阀56的燃料混合时，空气-燃料混合物形成。当打 开吸入阀30时，燃料-空气混合物穿过空气通路52，由吸入管49形成的空气 通路53，和吸入口28以进入燃烧室27，然后由插入设在气缸盖22内的插入 孔并面向燃烧室27的火花塞(未示出)点燃以便燃烧。当打开排气阀31时， 在燃烧气体流出到排出口29之前，由燃烧室27内的空气-燃料混合物的燃烧 生成的燃烧气体驱动活塞24。在燃烧气体被释放到内燃机E的外部之前， 燃烧气体进一步穿过包括连接到排出口29的排气管39 (见图l)的排气装 置。吸入空气通路(以下称为"吸入通路")由空气清洁室51和空气通路 52、 53以及吸入口28形成，该空气通路52、 53形成吸入装置40的空气通路 50。如图2-4中所示，内燃机E包括等离子体生成装置P，该等离子体生成 装置P将吸入空气转化成等离子体态而生成等离子体(仍见图l)，该吸入 空气为作为等离子体生成气体的空气(以下称为"等离子体生成空气")。 众所周知，等离子体含有自由基(当空气是等离子体气体时，含有氧自由 基或氮自由基)，该自由基具有高温活化分子，从而促进燃烧。等离子体生成装置P包括等离子体生成器60，该等离子体生成器60 具有等离子体在其内生成的生成室61;导入管70，该导入管70形成用于 将等离子体生成空气导入到生成室61的导入通路71;供给管75，该供给管 75形成用于将等离子体供给吸入通路的供给通路76;和作为用于生成等离 子体的能量源的电源装置80。具有管状形状的等离子体生成器60包括管状外壳62，该管状外壳62 具有形成生成室61的本示例中的圆柱状形状；布置在生成室61内的阳极63 和阴极64;连接到电源装置80的连接端子65a、 65b;以及形成引导通路67 的引导管66，该引导通路67用于将等离子体生成空气从导入通路71导入到 生成室61内作为等离子体生成空间的放电空间61a。外壳62和引导管66每 一个均由电热绝缘材料形成。阴极64是与引导管66同轴地布置在引导通路67内的柱状电极，并包括 从引导通路67的下游端突出的端部64a。阳极63是与阴极64同心地包围在 端部64a的环形电极，并形成朝向生成室61的出口61o逐渐变细的放电空间 61a。阳极63和阴极64经由作为导体的电线68a、 68b分别连接到连接端子 65a、 65b。在为生成室61的一部分的放电空间61a内，在施加有电压的阳 极63与阴极64之间出现作为放电的电弧放电，因此，生成室61内的等离子 体生成空气被转化成等离子体态以生成等离子体。在本说明书中，阳极63和阴极64中的一个为第一电极，而另一个电极 为第二电极。导入管70在上游侧连接到空气清洁室41 ，并在下游侧连接到等离子体 生成器60的引导管66。导入通路71经由还作为生成室61的入口的导入通路 67连通清洁室51b和生成室61，从而通过引导通路67将清洁室51b内的吸入 空气作为等离子体生成空气导入生成室61。因此，等离子体生成空气是节
流阀46上游的吸入空气。在导入通路71内布置有气体控制阀72 (见图5)，该气体控制阀72构成 用于根据内燃机上所需的载荷控制气体量Mg的气体量控制设备，Mg代表 流进生成室61内的等离子体生成空气的流量。与节流阀46—起操作以打开 和关闭导入通路71的气体控制阀72与节流阀46的打开和关闭同步打开和 关闭，用这样的方法，当打开节流阀46时，气体控制阀72被打开。气体控制阀72和节流阀46具有由单个构件形成的共用阀轴。更具体 地，气体控制阀72为蝶阀，该蝶阀通过部分地切断构成节流阀46的阀轴47 的一部分的阀轴73而形成。气体控制阀72由节流操作机构48操作以打开和 关闭。如图5中所示，当内燃机E所需的载荷，即吸入空气的吸入量Ma增加 时，节流操作机构48控制气体控制阀72以增加等离子体生成空气的气体量 Mg。在本实施例中，当吸入量Ma增加时，控制气体控制阀72以在节流阔 46的开度的整个范围内增加气体量Mg。此时，等离子体生成空气的气体量Mg与吸入量Ma的比值被设定成 当节流阀46的开度变得越小时，即，当内燃机E上的发动机载荷变得更小 时，气体量Mg就变得越大；以及在内燃机的低载荷操作范围内气体量Mg 变成大于吸入量Ma，而在内燃机的高载荷操作范围内气体量Mg变成小于 吸入量Ma。作为吸入量Ma和气体量Mg的和的总流量代表被吸入燃烧室27内的空 气的流量。在此总流量下的空气提供了被预先设定的设定好的空气-燃料比 值下的空气-燃料混合物，以与内燃机E的操作状态相一致。供给管75将从出口61o发射的等离子体供给下游通路52b，该下游通路 52b是节流阀46与吸入阀30之间的吸入通路的通路部。供给管75在上游侧 连接到外壳62，在下游侧连接到节流主体45。供给通路76通过出口61o连 通下游通路52b和生成室61，以将在放电空间61a内生成的等离子体导入到 下游通路52b。等离子体与空气-燃料混合物或吸入空气一起被吸入燃烧室 27。供给通路76的出口76o布置在燃料注入阀56的喷嘴部56a的下游，并稍 微位于从燃料注入阀56或燃料喷口内部注入的燃料喷口的上游。因而，在
下游通路52b内的吸入空气和来自于燃料注入阀56的燃料被从供给管75供 给的高温等离子体加热，从而有助于空气-燃料混合物的形成，并还提高可 燃性。供给通路76或供给管75—直连通生成室61和下游通路52b。因此，生 成室61—直与吸入通路连通。因为下游通路52b内的吸入压力通过供给通 路76或供给管75被如此传送到包括放电空间61a的生成室61，所以作为生 成室61内的压力的生成大气压基本上等于下游通路52b内的吸入压力。如图2和图3中所示，导入管70、外壳62、和供给管75沿作为吸入通路 的空气通路52布置。导入管70或导入通路71的通路中心线和外壳62的中心 轴线基本上平行于空气通路52的通路中心线。将电压供给阳极63和阴极64的电源装置80包括作为电源的电池81，和 将电池81的电压转化成类脉冲电压(以下成为"脉冲电压")的电源控制 装置82。基于来自于控制装置90的信号，电力控制装置82根据上述发动机 的操作状态控制代表电压大小的频率、脉冲宽度w、脉冲高度h，和作为放 电电压的脉冲电压的施加定时和持续时间。当将预定频率下的电压脉冲施加给阳极63和阴极64时，在阳极63与阴 极64之间生成在预定频率下的电弧放电，从而产生了作为类脉冲电流的脉 冲放电电流。当脉冲高度被设定为常值时，通过改变脉冲电压的脉冲宽度 w，作为放电电流的脉冲放电电流的负载比被控制，因此将被生成的等离 子体的温度或生成的自由基的量被控制。脉冲放电电流的负载比指的是持续时间比，脉冲电流在该持续时间内 流过脉冲电压的一个循环。施加给阳极63和阴极64的脉冲电压的定时和持续时间被设定为大致 与燃料注入阀56的燃料注入定时和燃料注入持续时间相同。因为施加给阳极63和阴极64的电压为脉冲电压，当与一直将恒定电压 施加给阳极63和阴极64相比时，作为用于生成等离子体而消耗的能量的能 耗被明显减少。进一步，以下信息通过实验得到。随着负载比的增加，等离子体的温度上升了，并且生成的自由基的量 也增加了。
随着脉冲高度h的增加，生成的自由基的量增加了。因此，除了控制等离子体生成空气的气体量Mg之外，脉冲电压或脉 冲放电电流可以被控制以控制生成的自由基的量。接下来下面说明如上所述构造的实施例的操作和效果。在设有用于生成等离子体的生成室61的等离子体生成装置P内，生成 室61与吸入通路连通，并且等离子体生成装置P将等离子体供给到吸入通 路内的节流阀46与吸入阀30之间的下游通路52b。因为生成室61这样与吸 入通路连通，在该吸入通路内，吸入压力变成低于燃烧室27内在压縮上死 点附近的压縮压力的压力，所以生成大气压基本上等于吸入压力。因此， 当与生成大气压为上述压縮压力的情况相比时，能够提高等离子体生成的 效率，因而可以减小等离子体生成装置P的尺寸和重量。更进一步，由于 低的生成大气压，可以减少用于生成等离子体的功率消耗。进一步，由于等离子体，所以吸入空气和从燃料注入阀56供给的燃料 被加热，并且其温度被升高。从而，容易形成空气-燃料混合物。因此，还 由于含在等离子体内的自由基，增加了燃烧室27内的空气-燃料混合物的可 燃性，从而实现了增加的发动机输出和提高的燃料效率。等离子体生成装置P包括设有生成室61的等离子体生成器60，和连接 到等离子体生成器60以将等离子体导入到下游通路52b并还一直连通生成 室61和下游通路52b的供给管75。因为由等离子体生成器60生成的等离子 体通过供给管75被如此供给，因此供给管75的布置或连接到吸入通路的供 给管75的连接部能够容易地改变，从而增加等离子体生成器60内的等离子 体的供给部和吸入通路的下游通路52b方面的自由度。进一步，因为节流阀46下游的吸入压力通过供给管75被传送给生成室 61，因此没有必要设置用于将生成大气压带给吸入压力的专用通路或导 管，从而简化了等离子体生成装置P的结构。等离子体生成空气是从构成吸入通路的空气清洁室51吸入的吸入空 气，并且等离子体生成器60和等离子体生成装置P的供给管75沿构成吸入 通路的空气通路52布置。因而，由于等离子体生成空气是吸入空气，并且 导入管70、等离子体生成器60和供给管75能够与吸入装置40并排布置，从 而允许等离子体生成装置P的紧凑布置。 因为等离子体含有自由基，所以将等离子体添加到吸入空气或空气-燃料混合物提高了可燃性。然而，根据内燃机上所需的载荷，将被吸入燃烧室27内的吸入空气的吸入量基于内燃机E的操作状态变化很大。因此， 如果生成的等离子体的量相对吸入量不足，就难以在内燃机大的操作范围 内完全利用通过等离子体获得的可燃性提高的效果。进一步，还有一种情 况是等离子体的量相对吸入量过量。因此，为了控制生成的等离子体的量，可以使导入等离子体生成装置 P内的等离子体生成气体的气体量恒定，和控制用于生成放电的放电电压 以便将等离子体生成气体转化成等离子体态。然而，在这种情况下，没有 被转化成等离子体的等离子体生成气体的存在使得难以调节空气-燃料比(即燃料与被吸入燃烧室27内的空气之间的空气-燃料混合物的混合比)或 确保空气-燃料混合物混合的均匀性。在吸入通路内的吸入压力被用于将等离子体生成气体导入到生成室 61的情况下，因为在内燃机E的低载荷操作期间，节流阀46的开度变小， 节流阀46下游的吸入压力变低(负压变大)，所以等离子体生成气体的气 体量趋向于过量。另一方面，因为在内燃机E的高载荷操作期间，节流阀 46的开度变大，并且节流阀46下游的吸入压力变高(负压变小)，所以等 离子体生成气体的气体量趋向于不足，因此不可以完全实现通过等离子体 获得的可燃性提高的效果。为了解决此问题，内燃机E的等离子体生成装置P包括气体控制阀72， 当吸入量Ma被节流阀46控制以增加吸入量Ma时，该气体控制阀72增加等 离子体生成空气的气体量Mg。因为将被生成的等离子体的生成量能够如 此被气体控制阀72控制，该气体控制阀72根据因节流阀46引起的吸入空气 的吸入量Ma的增加或减少控制导入生成室内的等离子体生成空气的气体 量Mg增加或减少，所以相对吸入量Ma的等离子体生成空气的气体量Mg能 够在吸入量Ma变化的内燃机E的大的操作范围内被适当地设置。因此，能够抑制由没有转化成等离子体的等离子体生成空气的存在所产生的空气-燃料比的变化和吸入空气和燃料混合均匀性的下降，同时根据吸入量Ma 适当地设定供给到吸入通路的等离子体的量。因而，可以提高通过等离子 体获得的可燃性提高的效果。
等离子体生成空气是节流阀46上游的吸入空气，即，空气清洁室51内 的吸入压力。因为气体控制阀72与节流阀46—起操作，所以气体控制阀72 与节流阀46—起控制等离子体生成空气的气体量Mg，从而抑制了由于等 离子体生成空气的气体量Mg引起的空气-燃料比的变化。吸入装置40包括形成清洁室51的空气清洁器41，该清洁室51构成吸入 通路，气体控制阀72布置在导入通路71内，该导入通路71在空气清洁室51 的清洁室51b与生成室61之间连通，并且生成室61与下游通路52b连通，这 样，等离子体被供给到下游通路52b，该下游通路52b是节流阀46下游的吸 入通路的通路部。因此，在清洁室51b内的空气的流量被气体控制阀72控 制之后，清洁室51b内的空气通过导入通路71被导入到生成室61。因此， 能够通过使用吸入装置40的空气清洁器41而吸入等离子体生成空气，因此 能够简化等离子体生成装置P的结构。而且，等离子体生成装置P能够接近 吸入装置40而布置，从而允许吸入装置40和等离子体生成装置P的紧凑布 置。因为等离子体生成空气从空气清洁器41内被吸入，所以即使当生成的 等离子体流回进导入通路71内时，在回流等离子体通过导入通路71流进空 气清洁室50的清洁室51b内之后，回流等离子体与吸入空气一起通过吸入 通路流向下游侧，并吸入燃烧室27内。因此，通过使用装备到吸入装置40 的空气清洁器41，通过简单的结构能够防止回流等离子体渗漏到内燃机E 的外部。因为节流阀46和气体控制阀72具有共用的阀轴47、 73，节流阀46的阀 轴47能够用作气体控制阀72的阀轴73 ，所以能够简化等离子体生成装置P 的结构。更进一步，等离子体生成装置P能够接近吸入装置40的节流主体 45而布置，从而允许吸入装置40和等离子体生成装置P的紧凑布置。因为当节流阀46的开度变得越小时，等离子体生成空气的气体量Mg 与吸入量Ma的比能够设成越大，即，当内燃机E上的发动机载荷越小时， 在内燃机E的低载荷操作范围内，能够增加可燃性提高的效果，同时保持 上述设定的空气-燃料比。而且，因为在低载荷操作范围内气体量Mg大于 吸入量Ma，所以能够进一步增加可燃性提高的效果。对于根据上述实施例的构造被部分修改的实施例，下文给出被修改构
造的说明。如图2中的双点划线所示，等离子体生成装置P的等离子体生成器60可 以布置成外壳62的中心轴线交叉吸入通路。导入管70、气体控制阀72和供 给管75在那种情况下由双点划线示出。等离子体生成气体可以是除吸入空气之外的气体。 如图2中的双点划线所示，电源装置80可以与等离子体生成器60整体地连接。阳极63可以布置在引导通路67内，而阴极64可以布置成包围阳极63。 生成室61可以经由设在通路(或导管)内的打开和关闭阀通过与供给通路76 (或供给管75)隔离的通路(或导管)和吸入通路连通。在供给通路76内，可以设置打开和关闭阀，该打开和关闭阀用于控制等离子体被供给上游通路52b的定时和持续时间。除了被构造为由骑乘者手动地操作的机构，节流操作机构可以为包括致动器(如电动机)的机构。进一步，节流阀和气体控制阀可以被单独的操作机构操作。内燃机可以为包括作为吸入管装置的吸入总管的多气缸式内燃机，或 可以为在其内执行吸入节流的压縮点火型内燃机。内燃机E的等离子体生成装置P包括气体控制阀72，当吸入量Ma被节流 阀46控制而增加时，该气体控制阀72增加等离子体生成空气的气体量Mg。 因为将被生成的等离子体的生成量能够这样被气体控制阀72控制，该气体 控制阀72根据因节流阀46引起的吸入空气的吸入量Ma的增加或减少控制 导入生成室内的等离子体生成空气的气体量Mg增加或减少，所以相对吸入 量Ma的等离子体生成空气的气体量Mg能够在吸入量Ma变化的内燃机E的 大的操作范围内被适当地设置。从而，能够抑制由没有转化成等离子体的 等离子体空气的存在而产生的空气-燃料比的变化和吸入空气和燃料混合 的均匀性的下降，同时根据吸入量Ma适当地设定供给到吸入通路的等离子 体的量。因此，可以提高通过等离子体获得的可燃性提高的效果。己知当通过等离子体生成装置P生成等离子体时，等离子体生成装置P 内的生成大气压越低，越容易生成等离子体。所以，在下面情况下能够提 高等离子体生成效率，即等离子体能够在等于对应于空气-燃料混合物点火
的定时或就在点火之前的定时的压縮上死点附近的燃烧室内的压縮压力 的压力下生成，或者等离子体能够在小于生成大气压(该生成大气压等于 或高于压缩压力)的生成大气压下生成。随着等离子体生成效率的提高， 也可以减小等离子体生成装置的尺寸、重量和能量消耗。为此，在设有用于生成等离子体的生成室61的等离子体生成装置P内， 生成室61与吸入通路连通，并且等离子体生成装置P将等离子体供给到节 流阀46与吸入通路内的吸入阀30之间的下游通路52b。因为生成室61与吸 入通路如此连通，该吸入通路内的吸入压力低于燃烧室27内在压缩上死点 附近的压縮压力，所以生成大气压基本上等于吸入压力。因此，当与生成 大气压是上述压縮压力的情况相比时，能够提高等离子体生成的效率，从 而可以减小等离子体生成装置P的尺寸和重量。更进一步，由于低的生成 大气压，可以减少用于生成等离子体的功率消耗。进一步，由于等离子体，所以吸入空气和从燃料注入阀56供给的燃料 被加热，并且其温度被升高，并易于形成空气-燃料混合物。因此，还由于 含在等离子体内的自由基，燃烧室27内的空气-燃料混合物的可燃性被增 加，从而实现了发动机输出增加和燃料效率提高。等离子体生成空气可以是除了吸入通路内的吸入空气之外的内燃机 内部的空气(如，存储在空气箱内的空气)，或内燃机外部的空气。并且， 等离子体生成空气可以是除空气之外的如燃料和空气的空气-燃料混合物 或尾气的气体。导入管70的上游端部可以开口到上游通路52a，以使得导入通路71开 口到上游通路52a。因此，等离子体生成空气可以是上游通路52a内的吸入空气。内燃机可以是不包括节流阀的发动机。在那种情况下，吸入控制阀为 吸入阀。如此说明了本发明，显而易见的是相同的发明可以以许多方式变化。 这些变化不认为脱离本发明的本质和保护范围，并且对本领域的技术人员 来说所有这些修改都是显而易见的，并旨在包括在所附权利要求的保护范 围内。
权利要求
1. 一种与内燃机一起使用的等离子体生成器，包括吸入装置，所述吸入装置包括布置在吸入通路内的节流阀，所述吸入通路具有开口到燃烧室的吸入开口；吸入阀，所述吸入阀用于打开和关闭所述吸入开口；以及等离子体生成装置，所述等离子体生成装置具有用于将等离子体生成气体转化成等离子体态以生成等离子体的生成室；其中所述生成室与所述吸入通路连通；以及所述等离子体生成装置将等离子体供给到在所述节流阀与所述吸入阀之间的所述吸入通路的通路部。
2. 根据权利要求l所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中 所述等离子体生成装置包括形成所述生成室的等离子体生成器，和供给 管，所述供给管连接到所述等离子体生成器以将等离子体导入到所述通路 部，并用于一直连通所述通路部和所述生成室。
3. 根据权利要求2所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述等离子体生成气体是在所述吸入通路内流动的吸入空气；以及 所述等离子体生成器和所述供给管沿所述吸入通路布置。
4. 根据权利要求l所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中 所述节流阀是操作地连接到节流操作机构的蝶阀，且所述节流操作机构被 选择性地操作以打开和关闭所述蝶阀。
5. 根据权利要求l所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其进 一步包括操作地连接到燃料注入阀的控制装置，所述燃料注入阀用于在邻 近将等离子体供给到所述节流阀与所述吸入阀之间的所述吸入通路的通 路部的位置处选择性地将燃料供给所述吸入通路。
6. 根据权利要求l所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中 所述生成室包括操作地连接到电源以便将所述等离子体生成气体转化成 等离子体的阳极和阴极。
7. 根据权利要求6所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述阴极包括末端，所述末端中心地设置在所述生成室内以与用于供给等　离子体生成气体的引导管同轴，所述阴极包括被设置成基本上被所述阳极 包围的近端。
8. 根据权利要求7所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，进一 步包括气体控制阀，所述气体控制阀操作地定位在所述引导管内以便控制 供给到所述生成室的等离子体生成气体的供给。
9. 根据权利要求8所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述气体控制阀与所述节流阀一起操作以便与所述节流阀的打开和关闭 同步地打开和关闭到所述引导管的等离子体生成气体的供给。
10. 根据权利要求6所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述电源将脉冲电压施加给所述阳极和阴极，所述脉冲电压被设定为基 本上与燃料注入定时和燃料注入持续时间相同。
11. 一种与内燃机一起使用的等离子体生成器，包括-吸入装置，所述吸入装置包括用于控制通过吸入通路吸入燃烧室内的 吸入空气的吸入量的吸入控制阀；以及等离子体生成装置，所述等离子体生成装置具有用于将等离子体生成 气体转化成等离子体态以生成等离子体的生成室；其中所述等离子体生成装置包括气体流量控制装置，所述气体流量控 制装置根据所需的载荷控制所述等离子体生成气体的气体流量，且所述等 离子体生成装置将等离子体提供给所述吸入通路。
12. 根据权利要求ll所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述等离子体生成气体是等离子体生成空气，所述等离子体生成空气 是所述内燃机外部的空气或所述吸入控制阀上游的吸入空气； 所述气体流量控制装置由气体控制阀形成；以及 所述气体控制阀与所述吸入控制阀一起操作。
13. 根据权利要求12所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述吸入装置包括空气清洁器，且所述空气清洁器形成构成所述吸入 通路的空气清洁室；所述气体控制阀布置在导入通路内，所述导入通路在所述空气清洁室　与所述生成室之间连通；以及所述生成室与所述吸入控制阀下游的所述吸入通路的通路部连通，以 将所述等离子体供给到所述通路部。
14. 根据权利要求12所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述吸入控制阀和所述气体控制阀具有共用的阀轴。
15. 根据权利要求13所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其 中所述吸入控制阀和所述气体控制阀具有共用的阀轴。
16. 根据权利要求ll所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其 中所述生成室包括操作地连接到电源以将所述等离子体生成气体转化成 等离子体的阳极和阴极。
17. 根据权利要求16所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述阴极包括末端，所述末端中心地设置在所述生成室内以便与用于供 给所述等离子体生成气体的引导管同轴，所述阴极包括被设置成基本上被 所述阳极包围的近端。
18. 根据权利要求17所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其 中所述气体流量控制装置是气体控制阀，所述气体控制阀操作地定位在所 述引导管内以便控制供给到所述发生室的等离子体生成气体的所述供给。
19. 根据权利要求18所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其 中所述气体控制阀与所述节流阀一起操作，以便与所述节流阀的打开和关 闭同步地打开和关闭到所述引导管的等离子体生成气体的所述供给。
20. 根据权利要求16所述的与内燃机一起使用的等离子体生成器，其中所述电源将脉冲电压施加给所述阳极和阴极，所述脉冲电压被设定为基 本上与燃料注入定时和燃料注入持续时间相同。
全文摘要
本发明公开了一种用于内燃机的等离子体生成装置，所述等离子体生成装置设定用于生成等离子体的生成大气压为吸入压力，从而实现等离子体生成装置尺寸、重量和能耗的减小和可燃性的提高。内燃机包括布置在吸入通路内的节流阀，且该吸入通路具有开口到燃烧室的吸入开口。吸入阀打开和关闭吸入开口。等离子体生成装置包括等离子体生成器，该等离子体生成器具有用于将吸入空气转化成等离子体态以生成等离子体的生成室。等离子体生成室将等离子体供给到节流阀与吸入阀之间的吸入通路的下游通路，并布置在空气清洁室与生成室之间的导入通路内。
文档编号F02M27/00GK101397950SQ20081016170
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年9月25日
发明者冈部仁, 堤崎高司, 石川友美 申请人:本田技研工业株式会社