使用了阀的等离子体装置的制作方法

专利名称：使用了阀的等离子体装置的制作方法
技术领域：
本发明属于内燃机技术领域，涉及通过进气阀或排气阀以规定时刻开闭进气口或 排气口的燃烧室侧的开口的、内燃机的燃烧室中的燃烧的改良。
背景技术：
专利文献1公开了一种内燃机，其特征在于，具有由汽缸及活塞构成的燃烧及反 应室，对该燃烧及反应室供给活性气体和氧化气体的混合气，进行该混合气的燃烧及反应、 或者等离子体反应；自点火的机构，通过以高压喷射活性气体与氧化气体的混合气，从而对 活性气体与氧化气体的混合气进行压缩而使其温度上升；微波放射机构，向所述燃烧及反 应区域内放射微波；以及控制机构，对所述自点火的机构以及所述微波放射机构进行控制， 所述微波放射机构以及所述点火机构通过由所述控制机构进行控制，从而反复进行以下循 环所述微波放射机构向所述燃烧及反应区域内放射微波，而从该燃烧及反应区域中的混 合气中的水分产生大量的羟(OH)基和臭氧(O3)，然后进行化学的氧化、反应，所述自点火的 机构对所述混合气进行点火，通过大量的OH基、臭氧促进该燃烧及反应区域中的混合气的 燃烧。专利文献2至4公开了一种在燃烧室内形成电场的内燃机。在其中的专利文献2 公开的内燃机中，具有具有汽缸壁的汽缸体；配置在所述汽缸体上的汽缸盖；配置在所述 汽缸体内的活塞；由所述汽缸壁、汽缸盖及活塞形成的燃烧室；以及在发动机燃烧过程中 在燃烧室内施加电场的电场施加机构。在该内燃机中，若对火焰施加电场，则离子在火焰内 移动而互相碰撞，增大火焰传播速度，并且，已燃烧的气体中的离子向未燃烧的气体移动， 使未燃烧的气体的化学反应发生变化。由此，能够将火焰的温度维持在一定温度，抑制发动 机的爆震。专利文献1 日本特开2007-113570号公报专利文献2 日本特开2000-179412号公报专利文献3 日本特开2002-295259号公报专利文献4 日本特开2002-295264号公报本发明人对专利文献1公开的内燃机中的燃烧促进机理进行推定，并就此获得了 一定的见解。那就是，首先通过放电形成小规模的等离子体，当对该小规模的等离子体照 射一定时间微波时，所述等离子体在该微波脉冲的作用下扩大成长，由此，在短时间内从混 合气中的水分生成大量的OH基和臭氧，从而促进空气与燃料的混合气的燃烧及反应。该基 于等离子体的、由OH基及臭氧的大量生成而引起的燃烧促进机理与专利文献2 4所公开 的、基于离子的火焰传播速度的增加这样的燃烧促进机理完全不同。在专利文献2的技术中，所述电场施加机构具有以在燃烧室内施加电场的方式配 置的传导体部件。该传导体部件优选是具有约1. Omm的直径的镍铬合金线，并且该传导体 部件形成在插入到汽缸体的汽缸壁内的环状绝缘体上所设置的环状槽内。这样，在专利文 献2 4的技术中，必须对以往的内燃机中作为主要的构造部件的汽缸体等进行大幅改造。因此，这些内燃机的设计所需的工时增加，而且也不能在与已有的内燃机之间实现多数零 件的通用化。

发明内容
本发明是着眼于上述问题点而做出的，其目的是提供一种使用了阀的等离子体装 置，在该使用了阀的等离子体装置中，能够尽量利用已有的内燃机容易地实现基于上述的 等离子体的、由OH基及臭氧的大量生成而引起的燃烧促进机理，由此，能够实现该内燃机 的设计工时的最小化、以及与已有的内燃机之间的多数零件的通用化。本发明是一种使用了阀的等离子体装置，所述阀设置在内燃机上，在所述内燃机 中，通过阀头以规定时刻对以与燃烧室连接并构成进气通路或排气通路的一部分的方式设 置在汽缸盖上的进气口或排气口的燃烧室侧的开口进行开闭，所述阀头设置在进气阀或排 气阀中的所述阀杆的前端，所述进气阀或排气阀以能够往复运动自如的方式嵌在从进气口 或排气口贯通至汽缸盖外壁的引导孔中。该使用了阀的等离子体装置包括放电装置，具有 在所述燃烧室中露出的电极，并且设置在所述汽缸盖上；天线，设置在所述阀头的阀面上； 电磁波传送路径，设置在所述阀杆上，一端与所述天线连接，另一端被绝缘体或电介质覆盖 并延伸至受电部，所述受电部位于阀杆上的嵌入到引导孔中的部位、或与其相比距所述阀 头远的部位；以及电磁波发生装置，向该受电部供给电磁波，所述使用了阀的等离子体装置 构成为，在所述阀头关闭所述进气口或排气口的燃烧室侧的开口的压缩行程中由放电装置 的电极放电，从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。在内燃机作动时的压缩行程中，由放电装置的电极放电，并从天线放射从电磁波 发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。这样，在电极附近通过放电而形成等离子体， 该等离子体从由天线以一定时间供给的电磁波、也就是电磁波脉冲接受能量的供给，通过 基于等离子体的OH基及臭氧的大量生成而促进燃烧。S卩，电极附近的电子被加速，向上述 等离子体的区域外飞出。该飞出的电子与处于上述等离子体的周边区域的空气、燃料及空 气的混合气等的气体碰撞。由于该碰撞，周边区域的气体电离并成为等离子体。在新产生 等离子体的区域内也存在电子。该电子又被电磁波脉冲加速，与周边的气体碰撞。由于这 样的等离子体内的电子的加速、电子与气体的碰撞的连锁反应，因此在周边区域，气体雪崩 式地电离，产生悬浮电子。该现象向放电等离子体的周边区域依次波及，周边区域被等离子 体化。通过以上动作，等离子体的体积增大。之后，当电磁波脉冲的放射结束时，在该时刻， 在等离子体存在的区域中，与电离相比再结合处于优势地位。其结果是，电子密度降低。与 之相伴地，等离子体的体积开始减小。而且，当电子的再结合完成时，等离子体消灭。通过 这期间大量形成的等离子体而从混合气中的水分等大量生成OH基、臭氧，通过该OH基、臭 氧促进混合气的燃烧。在该情况下，可以直接利用与已有的内燃机相比作为主要构造部件的汽缸体等， 并在此基础上进行进气阀或排气阀及其周边构造的改造，除原本就需要火花塞的内燃机以 外，只要在并不是这样的内燃机上，在汽缸盖上设置放电装置即可。因此，能够实现该内燃 机的设计工时的最小化、以及与已有的内燃机之间的多数零件的通用化。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，可以是，所述天线在阀面上以包围中心 的方式形成为大致C字形，该天线的一端与电磁波传送路径连接。
这样，能够将天线紧凑地设置在阀面上。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，可以是，所述受电部从所述阀杆外表面 露出，所述使用了阀的等离子体装置还包括由电介质构成的感应部件，设置在所述汽缸盖 上，至少在所述阀头关闭进气口或排气口的燃烧室侧的开口时接近所述受电部；以及由导 电体构成的供电部件，设置在所述汽缸盖上，相对于该感应部件从所述阀杆的相反侧接近， 从电磁波发生装置对该供电部件供给电磁波。这样，来自电磁波发生装置的电磁波经由供电部件、感应部件及受电部以非接触 的方式向电磁波传送路径传送。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，可以是，在所述汽缸盖上设有从进气口 或排气口贯通至汽缸盖外壁的阀引导器安装孔，在该阀引导器安装孔中嵌有由电介质构成 的筒形的阀引导器，由该阀引导器的孔构成引导孔，该阀引导器中的、至少在所述阀头关闭 进气口或排气口的燃烧室侧的开口时接近所述受电部的部位成为感应部件。这样，通过利用公知的阀引导器安装构造，来自电磁波发生装置的电磁波以非接 触的方式向电磁波传送路径传送。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，可以是，电极被定位在，当对所述天线供 给电磁波时在阀头的阀面周围产生的电磁波的电场强度大的部位附近。这样，由于对通过电极放电而形成的等离子体放射来自位于附近的天线的电磁波 脉冲，因此能够对上述等离子体集中供给能量，从而高效且大量地生成OH基及臭氧。因此， 能够进一步促进燃烧。


图1是具有本发明的第一实施方式的使用了阀的等离子体装置的实施方式的内 燃机的燃烧室附近的纵剖视图。图2是具有本发明的第一实施方式的使用了阀的等离子体装置的实施方式的内 燃机的排气口附近的放大纵剖视图。图3是本发明的第一实施方式的使用了阀的等离子体装置中使用的排气阀的放 大纵剖视图。图4是从阀面侧观察本发明的第一实施方式的使用了阀的等离子体装置中使用 的排气阀的阀头的放大图。图5是本发明的第二实施方式的使用了阀的等离子体装置中使用的排气阀的放 大纵剖视图。附图标记说明
E内燃机
100汽缸体
110汽缸
200活塞
300汽缸盖
310进气口
311开口
5
330引导孔
320排气口
321开口
340引导孔
350阀引导器安装孔
360阀引导器
400燃烧室
510进气阀
511阀杆
512阀头
520排气阀
521阀杆
521a基本部
521b外周部
522阀头
522a基本部
522b阀面
810放电装置
812第一电极
813第二电极
820天线
830电磁波传送路径
840电磁波发生装置
850感应部件
860供电部件
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。图1表示具有本发明的使用了阀的等离子 体装置的内燃机E的实施方式。作为本发明的对象的内燃机是往复运动内燃机，本实施方 式的内燃机E是四冲程的汽油机。附图标记100表示汽缸体，在该汽缸体100上贯通设置 有横截面为大致圆形的汽缸110，横截面为与汽缸110相对应的大致圆形形状的活塞200 以往复运动自如的方式嵌在该汽缸110中。在该汽缸体100的曲轴箱相反侧组装有汽缸盖 300，由该汽缸盖300、活塞200和汽缸110形成燃烧室400。附图标记910表示一端与活塞 200连结、另一端与作为输出轴的曲轴920连结的连杆。在汽缸盖300上设置有构成进气 通路的一部分的进气口 310和构成排气通路的一部分的排气口 320，其中，进气口 310的一 端与上述燃烧室400连接，且另一端在汽缸盖300的外壁上开口，排气口 320的一端与上述 燃烧室400连接，且另一端在汽缸盖300的外壁上开口。在汽缸盖300上设置有从进气口 310贯通至汽缸盖300的外壁的引导孔330，进气阀510的棒状的阀杆511以往复运动自如 的方式嵌入到该引导孔330中，构成为通过具有凸轮等的气门机构(省略图示)，并通过设在阀杆511前端的伞状的阀头512在规定时刻对进气口 310的燃烧室侧的开口 311进行开 闭。另外，在汽缸盖300上设置有从排气口 320贯通至汽缸盖300的外壁的引导孔340，排 气阀520的棒状的阀杆521以往复运动自如的方式嵌入到该引导孔340中，构成为通过具 有凸轮等的气门机构(图示省略)，并通过设在阀杆521前端的伞状的阀头522在规定时刻 对排气口 320的燃烧室侧的开口 321进行开闭。附图标记810表示以一对电极812、813从 燃烧室400露出的方式设置在汽缸盖300上的火花塞，当活塞200位于上止点附近时，火花 塞810通过电极放电。因此，在活塞200在上止点与下止点之间两次往复运动期间，在燃烧 室400中进行混合气的进气、压缩、爆炸及废气的排气这四个行程。但是，并不通过本实施 方式对作为本发明的对象的内燃机做限定解释。本发明的对象也可以是二冲程的内燃机、 柴油机。在作为对象的汽油机中，也包括在燃烧室中向吸入到燃烧室内的空气喷射燃料而 形成混合气的直喷式汽油机。另外，在作为对象的柴油机中，也包括向燃烧室喷射燃料的直 喷式柴油机、以及向副室喷射燃料的副室式柴油机。另外，本实施方式的内燃机E虽然是四 汽缸的，但并不由此限定解释作为本发明的对象的内燃机的汽缸数。另外，虽然本实施方式 的内燃机设置有两根进气阀510和两根排气阀520，但并不由此限定解释作为本发明的对 象的内燃机的进气阀或排气阀的根数。附图标记700表示安装在汽缸体100与汽缸盖300 之间的垫圈。上述火花塞810也作为本发明的使用了阀的等离子体装置的放电装置810而发 挥作用。该放电装置810设置在上述汽缸盖300上。该放电装置810安装构成燃烧室400 的壁上，该放电装置810具有配置在燃烧室400外侧的连接部811 ；与上述连接部811电 连接的第一电极812 ；以及与汽缸盖300接触而接地的第二电极813，该第一电极812与第 二电极813隔着规定的间隙相对，并都在上述燃烧室400中露出。放电装置810与产生放 电用电压的放电用电压发生装置950连接。这里，放电用电压发生装置950是12V的直流 电源及点火线圈。将该汽缸盖300接地，将连接部811与放电用电压发生装置950连接，并 在汽缸盖300与连接部811之间施加电压，则在第一电极812与第二电极813之间进行放 电。也可以不像这样设置一对电极，而在放电装置的电极、与构成燃烧室的壁或者其他接地 部件之间放电。在内燃机例如是柴油发动机的情况下，原本就不具有火花塞，因此新设具有 在燃烧室中露出的电极的、设在上述汽缸盖上的放电装置。在该情况下，作为放电装置可以 设置这里已说明的那样的火花塞，并将该火花塞与放电用电压发生装置相连接。但是，放电 装置只要是通过放电无论规模大小都能够形成等离子体的装置即可，因此也可以不是火花 塞，例如可以是压电元件或其他装置。如图2至图4所示，在上述排气阀520的阀头522的阀面522b上设置有天线820。 阀面522b是阀头522的面中的与面向排气口 320的背面相比位于相反侧的面，是在通过阀 头522关闭排气口 320的燃烧室侧的开口 321时面向燃烧室400的面。该天线820由金属 形成。该天线虽然也可以由导电体、电介质、绝缘体等的任意一种形成，但是在向天线与接 地部件之间供给电磁波时，必须能够从天线向燃烧室400良好地放射电磁波。该天线820 形成为棒形并且弯曲，在阀头522的阀面522b上以包围中心的方式形成为大致C字形，向 燃烧室400放射电磁波。即，当沿着阀杆521延伸的方向观察阀头522时，天线820以包围 阀面522b的方式形成为大致C字形、即切缺了一部分的环形。阀杆521上的嵌入到引导孔 340中的部位的内部由电介质形成并形成基本部521a，该基本部521a的外周侧上的嵌入到引导孔340中的部位由金属形成并成为外周部521b。将该外周部521b由金属形成是为了 提高耐摩擦性及耐热性，但也可以由其他材料形成。另外，在阀杆521上，也可以由电介质 形成直到嵌入到引导孔340中的部位以外的部分。而且，在阀头522上，与上述阀杆521的 基本部521a连续的部位由电介质形成并成为基本部522a。而且，成为阀头522的燃烧室侧 的阀面522b由金属形成。将阀面522b由金属形成是为了提高耐热性，但也可以由其他材料 形成。天线820设置在阀头522的基本部522a的背面。这里，作为上述电介质而使用了陶 瓷，但也可以由其他的电介质或绝缘体形成。例如，当将该天线820的长度设定为电磁波的 四分之一波长时，在天线820上产生驻波，因此在天线820的前端附近，电磁波的电场强度 大。另外，例如，当将该天线820的长度设定为电磁波的四分之一波长的倍数时，在天线820 上产生驻波，因此在天线820的多个位置，产生驻波的波腹，电磁波的电场强度大。天线820 也可以埋设在阀头522内。而且，上述第一电极812和第二电极813被定位在，当向上述天 线820供给电磁波时在阀头522的阀面522b的周围产生的电磁波的电场强度大的部位附 近。这里，天线820的前端被配置成与第一电极812和第二电极813接近。由此，在向天线 820与作为接地部件的汽缸盖300之间供给电磁波时，成为从天线820向燃烧室400放射电 磁波。而且，该天线820的一端与下面说明的电磁波传送路径830连接。在本实施方式的情 况下，虽然上述天线820是棒状的单极天线，并且是弯曲的天线，但是本发明的等离子体装 置的天线不限于此。因此，本发明的等离子体装置的天线也可以是例如偶极天线、八木宇田 天线、单线供电天线、环形天线、相位差供电天线、接地天线、非接地型垂直天线、定向天线、 水平极化全方向性天线、角形天线、串形天线、或者其他的线形天线、微带天线、板形倒F天 线、或者其他的平面天线、狭缝天线、抛物面天线、喇叭天线、喇叭抛物面天线、卡塞格伦天 线、或者其他的立体天线、贝佛莱日天线、或者其他的行波天线、星型EH天线、桥型EH天线、 或者其他的EH天线、棒状天线、微小环形天线、或者其他的磁场天线、又或者电介质天线。如图3所示，在上述排气阀520的阀杆521中设置有电磁波传送路径830。该电磁 波传送路径830由铜线形成。电磁波传送路径830也可以由导电体、电介质、绝缘体等的任 意一个形成。但是，在向与接地部件之间供给电磁波时，电磁波必须能够良好地向天线820 传送。作为电磁波传送路径的变形例之一，存在由导电体或电介质形成的导波管构成的电 磁波传送路径的情况。在阀杆521上的嵌入到引导孔340中的部位，设置有受电部521c。 该受电部521c也可以由导电体、电介质、绝缘体等的任意一个形成。在此，受电部521c设置 在阀杆521的外周部，但也可以设置在内部。但是，受电部521c的形状及材质如后述那样 根据与供电部件860的结合方式进行选择。该受电部也可以设置在与阀杆的嵌入到引导孔 中的部位相比距上述阀头远的部位。该电磁波传送路径830的一端与上述天线820连接， 另一端被绝缘体或电介质覆盖，并延伸至阀杆521上的嵌入到引导孔340中的部位处的受 电部521c，并与该受电部521c连接。在此，电磁波传送路径830在阀杆521的基本部521a 的内部延伸，因此，电磁波传送路径830的另一端被电介质覆盖并延伸至受电部521c。但 是，当基本部由绝缘体形成时，电磁波传送路径的另一端被绝缘体覆盖并延伸至受电部。因 此，在向受电部521c和汽缸盖300等的接地部件之间供给电磁波时，电磁波传送路径830 将电磁波导向天线820。在内燃机E或其周边，设置有向上述受电部521c供给电磁波的电磁波发生装 置840。该电磁波发生装置840产生电磁波，但本实施方式的电磁波发生装置840是产生
82. 45GHz频段的微波的磁控管。但是，并不因此限定解释本发明的等离子体装置的电磁波发 生装置的结构。如图2及图3所示，上述受电部521c在上述排气阀520中的上述阀杆521的外表 面露出。在汽缸盖300上设置有感应部件850和供电部件860。感应部件850由陶瓷形成， 至少在上述排气阀520中的上述阀头522关闭排气口 320的燃烧室侧的开口 321时，该感应 部件850接近上述受电部521c。感应部件由电介质形成即可。另外，供电部件860由金属 形成，该供电部件860从与上述排气阀520中的阀杆521的相反侧接近上述感应部件850。 供电部件860只要由导电体形成即可。经由感应部件850而实现的供电部件860与受电部 521c之间的电磁波的交流，也可以是电场结合式(容量式)、磁场结合式(感应式)中的任 意一种方式。供电部件860和受电部521c的形状及材质根据其方式进行选择即可。例如， 若使用电场结合式，则供电部件860和受电部521c可以选择相对的板状的导电体。另外， 对供电部件860和受电部521c分别选择对于电磁波发生装置840产生的电磁波具有规定 好处的电场天线即可。若采用磁场结合式，则供电部件860和受电部521c可以选择线圈状 的导电体。另外，对供电部件860和受电部521c分别选择对于电磁波发生装置840产生的 电磁波具有规定好处的磁场天线即可。而且，向该供电部件860输入上述电磁波发生装置 840的输出信号，从电磁波发生装置840供给电磁波。如图2所示，在上述汽缸盖300上设置有从排气口 320贯通至汽缸盖300的外壁 的阀引导器安装孔350，在该阀引导器安装孔350中嵌有陶瓷形成的筒形的阀引导器360， 通过该阀引导器360的孔构成引导孔340。阀引导器只要是电介质即可。而且，该阀引导 器360上的、至少当上述排气阀520的阀头522关闭排气口 320的燃烧室侧的开口 321时 接近上述受电部521c的部位成为感应部件850。而且，该等离子体装置中，在上述阀头522关闭上述排气口 320的燃烧室侧的开口 321的压缩行程中，由放电装置810的第一电极812与第二电极813放电，从天线820放射 从电磁波发生装置840经由电磁波传送路径830供给的电磁波。汽缸100或汽缸盖300接 地，放电用电压发生装置950及电磁波发生装置840的接地端子接地。而且，放电用电压发 生装置950及电磁波发生装置840的动作通过控制装置880进行控制。控制装置880具有 CPU、内存、存储装置等，对输入信号进行运算处理并输出控制用信号。在该控制装置880上 连接有对曲轴920的曲轴转角进行检测的曲轴转角检测装置890的信号线，从该曲轴转角 检测装置890向控制装置880传送曲轴920的曲轴转角的检测信号。由此，控制装置880 接收来自曲轴转角检测装置890的信号，控制放电装置810及电磁波发生装置840的动作。 但是，并不因此限定解释本发明的等离子体装置的控制方法及信号输入输出的结构。因此，在内燃机E的动作时的压缩行程中，由上述放电装置810的第一电极812与 第二电极813放电，并从天线820放射从电磁波发生装置840经由电磁波传送路径830供 给的电磁波。这样，在第一电极812及第二电极813的附近通过放电而形成等离子体，该等 离子体从由天线820以一定时间供给的电磁波、也就是从电磁波脉冲接受能量的供给，通 过基于等离子体的OH基及臭氧的大量生成而促进燃烧。S卩，电极附近的电子被加速，向上 述等离子体的区域外飞出。该飞出的电子与处于上述等离子体的周边区域的空气、燃料及 空气的混合气等的气体碰撞。由于该碰撞，周边区域的气体电离并成为等离子体。在新产 生等离子体的区域内也存在电子。该电子又被电磁波脉冲加速，与周边的气体碰撞。由于这样的等离子体内的电子的加速、电子与气体的碰撞的连锁反应，因此在周边区域，气体雪 崩式地电离，产生悬浮电子。该现象向放电等离子体的周边区域依次波及，周边区域被等离 子体化。通过以上动作，等离子体的体积增大。之后，当电磁波脉冲的放射结束时，在该时 刻，在等离子体存在的区域中，与电离相比再结合处于优势地位。其结果是，电子密度降低。 与之相伴地，等离子体的体积开始减小。而且，当电子的再结合完成时，等离子体消灭。通 过这期间大量形成的等离子体而从混合气中的水分等大量生成OH基、臭氧，通过该OH基、 臭氧促进混合气的燃烧。在该情况下，可以直接利用与已有的内燃机相比作为主要构造部件的汽缸体100 等，并在此基础上进行排气阀520及其周边构造的改造，像本实施方式这样，除原本就需要 火花塞810的内燃机E以外，只要在并不是这样的内燃机上，在汽缸盖上设置放电装置即 可。因此，能够实现该内燃机的设计工时的最小化、以及与已有的内燃机之间的多数零件的 通用化。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，没有对天线的形状或构造进行限定。在 这样的各种实施方式中，在第一实施方式的等离子体装置中，上述天线820在排气阀520的 阀面522b上以包围中心的方式形成为大致C字形，该天线820的一端与电磁波传送路径 830连接。这样，能够将天线820紧凑地设置在阀面522b上。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，没有对用于从电磁波发生装置向电磁波 传送路径传送电磁波的构造进行限定。在这样的各种实施方式中，在第一实施方式的等离 子体装置中，上述受电部521c在上述排气阀520的阀杆521的外表面露出，并设在上述气 缸盖300上，等离子体装置具有由电介质形成的、至少在上述排气阀520的阀头522将排 气口 320的燃烧室侧的开口关闭时接近上述受电部521c的感应部件850 ；以及由导电体形 成的、设置在上述汽缸盖300上并从与上述阀杆521的相反侧接近该感应部件850的供电 部件860，该等离子体装置构成为，从电磁波发生装置840对该供电部件860供给电磁波。 这样，来自电磁波发生装置840的电磁波经由供电部件860、感应部件850及受电部521c以 非接触的方式向电磁波传送路径830传送。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，没有对引导孔附近的构造进行限定。在 这样的各种实施方式中，在第一实施方式的等离子体装置中，在上述汽缸盖300上设置有 从排气口 320贯通至汽缸盖300的外壁的阀引导器安装孔350，在该阀引导器安装孔350 上，嵌合有由电介质构成的筒形的阀引导器360，由该阀引导器360的孔构成引导孔340，将 该阀引导器360上的、至少当上述阀头522将排气口 320的燃烧室侧的开口关闭时接近上 述受电部521c的部位作为感应部件。这样，通过利用公知的阀引导器安装构造，就能够将 来自电磁波发生装置840的电磁波以非接触的方式向电磁波传送路径830传送。在本发明的使用了阀的等离子体装置中，没有对天线与电极的位置关系进行限 定。在这样的各种实施方式中，在第一实施方式的使用了阀的等离子体装置中，将第一电极 812及第二电极813定位在对上述天线820供给电磁波时在阀头522的阀面522b的周围产 生的电磁波的电场强度大的部位附近。这样，由于来自位于附近的天线820的电磁波脉冲 向通过以第一电极812及第二电极813放电而形成的等离子体放射，因此能够对上述等离 子体集中供给能量，从而高效且大量地生成OH基及臭氧。因此，能够进一步促进燃烧。下面，对本发明的使用了阀的等离子体装置的第二实施方式进行说明。该第二实施方式的等离子体装置只有排气阀520的结构与第一实施方式的等离子体装置不同。在第 一实施方式的等离子体装置的排气阀520中，将阀杆521上的嵌入到引导孔340中的部位 的内部作为基本部521a由电介质或绝缘体形成。另外，将该基本部521a的外周侧上的嵌 入到引导孔340中的部位作为外周部521b由金属形成。与此相对，如图5所示，在第二实 施方式的等离子体装置的排气阀520中，基本部521a和外周部521b —体地构成，并由电介 质或绝缘体形成。这样，如果阀杆521的直径相同，则电介质或绝缘体所占的体积变大。由 此，在第一实施方式和第二实施方式中电磁波传送路径830的阻抗被设定为相同水平的情 况下，能够将第二实施方式的电磁波传送路径830的截面积设定得更大，因此，电磁波传送 路径830的传送效率提高。其他的作用及效果与第一实施方式的等离子体装置的情况相 同。本发明的使用了阀的等离子体装置中，一对电极、或者电极以及与其成对的接地 部件可由电介质覆盖。该情况下，由于在电极间或者电极与设置部件之间施加的电压，而进 行电介质阻挡放电。在电介质阻挡放电中，由于在覆盖电极或接地部件的电介质表面蓄积 电荷而限制放电，因此放电在极短时间且小规模地进行。由于放电在短期间内结束，因此不 会引起周边部的热化。即，降低因电极间的放电而导致的气体的温度上升。气体的温度上 升的降低有助于降低内燃机内的NOx的产生量。在以上说明的实施方式中，使用排气阀构成等离子体装置。即，在这些等离子体装 置中，在排气阀520的阀头522的阀面522b上设置天线820，在排气阀520的阀杆521上设 置电磁波传送路径830，在设于排气阀520的阀杆521上的受电部521c上设置供给电磁波 的电磁波发生装置840，并在上述排气阀520的阀头522关闭上述排气口 320的燃烧室侧的 开口 321的压缩行程中由放电装置810的电极放电，从天线820放射从电磁波发生装置840 经由电磁波传送路径830供给的电磁波。但是，本发明包括使用进气阀构成等离子体装置 的实施方式。即，在使用了进气阀的等离子体装置中，在进气阀的阀头的阀面上设置天线， 在进气阀的阀杆上设置电磁波传送路径，在设于进气阀的阀杆上的受电部上设置供给电磁 波的电磁波发生装置，并在上述进气阀的阀头关闭上述进气口的燃烧室侧的开口的压缩行 程中由放电装置的电极放电，从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电 磁波。该情况下，进气阀、天线、电磁波传送路径、受电部、电磁波发生装置、放电装置及其 电极等的结构与使用了排气阀的等离子体装置中的排气阀等相同。而且，通过使用了进气 阀的等离子体装置所得到的作用及效果与通过上述各实施方式所得到的作用及效果相同。 而且，上述天线在阀面上以包围中心的方式形成为大致C字形，将该天线的一端连接在电 磁波传送路径上，此时所得到的作用及效果与通过上述各实施方式所得到的作用及效果相 同。另外，上述受电部在上述阀杆外表面露出，并具有设置在上述汽缸盖上并至少在上述 阀头关闭进气口的燃烧室侧的开口时接近上述受电部的、由电介质构成的感应部件；以及 设置在上述汽缸盖上并相对于该感应部件从与上述阀杆的相反侧接近的、由导电体构成的 供电部件，从电磁波发生装置向该供电部件供给电磁波，像这样构成时所得到的作用及效 果与通过上述各实施方式所得到的作用及效果相同。而且，在上述汽缸盖上设置有从进气 口贯通至汽缸盖外壁的阀引导器安装孔，在该阀引导器安装孔中嵌有由电介质构成的筒形 的阀引导器，通过该阀引导器的孔构成引导孔，该阀引导器上的、至少在上述阀头关闭进气 口的燃烧室侧的开口时接近上述受电部的部位成为感应部件，此时所得到的作用及效果与
11通过上述各实施方式所得到的作用及效果相同。另外，电极被定位在，当向上述天线供给电 磁波时天线产生的电磁波的电场强度大的部位附近，此时所得到的作用及效果与通过上述 各实施方式所得到的作用及效果相同。 本发明包括将以上实施方式的特征进行组合而得到的实施方式。另外，以上的实 施方式仅表示了本发明的使用了阀的等离子体装置的几个例子。因此，并不因这些实施方 式的记载而限定解释本发明的使用了阀的等离子体装置。
权利要求
一种使用了阀的等离子体装置，所述阀设置在内燃机上，在所述内燃机中，通过阀头以规定时刻对以与燃烧室连接并构成进气通路或排气通路的一部分的方式设置在汽缸盖上的进气口或排气口的燃烧室侧的开口进行开闭，所述阀头设置在进气阀或排气阀中的所述阀杆的前端，所述进气阀或排气阀以能够往复运动自如的方式嵌在从进气口或排气口贯通至汽缸盖外壁的引导孔中，其特征在于，包括放电装置，具有在所述燃烧室中露出的电极，并且设置在所述汽缸盖上；天线，设置在所述阀头的阀面上；电磁波传送路径，设置在所述阀杆上，一端与所述天线连接，另一端被绝缘体或电介质覆盖并延伸至受电部，所述受电部位于阀杆上的嵌入到引导孔中的部位、或与其相比距所述阀头远的部位；以及电磁波发生装置，向该受电部供给电磁波，所述使用了阀的等离子体装置构成为，在所述阀头关闭所述进气口或排气口的燃烧室侧的开口的压缩行程中由放电装置的电极放电，从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。
2.如权利要求1所述的使用了阀的等离子体装置，其特征在于，所述天线在阀面上以包围中心的方式形成为大致C字形，该天线的一端与电磁波传送 路径连接。
3.如权利要求1或2所述的使用了阀的等离子体装置，其特征在于，所述受电部在所述阀杆外表面露出，所述使用了阀的等离子体装置还包括由电介质构成的感应部件，设置在所述汽缸盖上，至少在所述阀头关闭进气口或排气 口的燃烧室侧的开口时接近所述受电部；以及由导电体构成的供电部件，设置在所述汽缸盖上，相对于该感应部件从所述阀杆的相 反侧接近，从电磁波发生装置对该供电部件供给电磁波。
4.如权利要求1 3的任一项所述的使用了阀的等离子体装置，其特征在于，在所述汽缸盖上设有从进气口或排气口贯通至汽缸盖外壁的阀引导器安装孔，在该阀引导器安装孔中嵌有由电介质构成的筒形的阀引导器，由该阀引导器的孔构成引导孔，该阀引导器中的、至少在所述阀头关闭进气口或排气口的燃烧室侧的开口时接近所述 受电部的部位成为感应部件。
5.如权利要求1 4的任一项所述的使用了阀的等离子体装置，其特征在于，电极被定位在，当对所述天线供给电磁波时在阀头的阀面周围产生的电磁波的电场强 度大的部位附近。
全文摘要
本发明提供一种使用了阀的等离子体装置，该使用了阀的等离子体装置包括放电装置，具有在燃烧室中露出的电极，并设置在汽缸盖上；天线，设置在阀头的阀面上；电磁波传送路径，设置在阀杆上，一端与天线连接，另一端被绝缘体或电介质覆盖并延伸至受电部，该受电部位于阀杆上的嵌入到引导孔中的部位等；以及电磁波发生装置，向该受电部供给电磁波，在阀头关闭进气口或排气口的燃烧室侧的开口的压缩行程中由放电装置的电极放电，从天线放射从电磁波发生装置经由电磁波传送路径供给的电磁波。
文档编号F02M27/04GK101970848SQ20098010896
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年3月14日
发明者池田裕二 申请人:创想科学技术工程株式会社