[发明专利]内燃机的点火装置及点火方法

说明书

技术领域

本发明涉及在火花塞的电极之间反复施加电压而使其发生多次放电，进行混合气体点火的内燃机的点火装置及点火方法。

背景技术

例如在专利文献1、2中公开了下述技术：为了在燃烧室内可靠地使燃料和空气的混合气体点火，在火花塞的电极之间反复施加电压而发生多次放电。

专利文献1通过在火花塞的中心电极的周围配置例如3个侧方电极，并以脉冲状施加电压，从而依次在中心电极和彼此不同的侧方电极之间产生火花放电。在这里，通过使施加电压的间隔以一定程度增大，从而使下一次放电不在中心电极和刚刚发生过放电的侧方电极之间产生，而是在中心电极和另一个侧方电极之间产生。

专利文献2在进行电弧放电的主放电之前进行成为流注放电（streamer discharge）及辉光放电（glow discharge）的多次脉冲放电，以此提高电弧放电即主放电之前的活性粒子浓度。

此外，活性粒子通常是自由基（radical，包括离子或束缚电子的激发）、电子、原子、分子内部振动或平移运动等，由于活性粒子在通过放电而生成后随着时间经过变为稳定状态，因此其寿命较短。

在内燃机的燃烧室内，通常存在用于点火的混合气体的流动即气体流动。例如，在柱塞上下移动的通常的往复运动型内燃机中，由于柱塞的上下运动而在缸内产生气体流动。特别是空燃比高的稀薄混合气体或EGR系统的含有大量回流排气的混合气体，燃烧速度低且燃烧不稳定，因此，通常强制生成气体流动以弥补这一点。例如，使用下述方法，即，在进气通路上设置用于在燃烧室内生成滚流（tumble flow）或涡流（swirl）等气体流动的设备，或者，通过调整进气阀的打开时间或开度而提高缸内的气体流动等。

如果这种气体流动位于火花塞附近，则放电而生成的活性粒子和焰心随着气体流动而流向下游，通常导致点火变得更加困难。专利文献1和专利文献2的技术均没有考虑这种气体流动的影响。

例如，在专利文献1的方法中存在不均匀性的问题，即，受到气体流动的影响，容易仅在中心电极和某个特定的侧方电极之间发生放电。

另外，在专利文献2的技术中，由于气体流动的存在而使得在主放电之前进行的脉冲放电所生成的活性粒子随着气体流动流至下游，因此，在进行主放电时，在主放电的周围没有多少活性粒子存在，导致活性粒子的火焰传播促进效果降低。

本发明的目的在于提供一种在存在气体流动的条件下，更加可靠且高效地进行混合气体点火的点火装置及点火方法。

专利文献1:日本特公昭61－27588号公报

专利文献2:日本特开2009－47149号公报

发明内容

本发明的内燃机的点火装置及点火方法为，在火花塞的电极之间反复施加电压而发生多次放电，进行混合气体点火。

并且，在本发明的一个技术方案中，在与将上述电极之间以最短距离连结的方向正交的方向上存在气体流动的速度分量的条件下，将第n次放电和前一次放电即第n－1次放电之间的时间间隔设定为，使得第n次放电的放电通道沿着上述气体流动方向比第n－1次放电的放电通道长。在这里，所谓放电通道是指放电时发光的路径。

另外，在本发明的另一个技术方案中，在与将上述电极之间以最短距离连结的方向正交的方向上存在气体流动的速度分量的条件下，在通过第n－1次放电而产生的活性粒子因气体流动而流向下游的放电路径的电阻，比以上述最短距离连结的路径的电阻小的期间内，进行第n次放电。此外，此处的放电路径是预想或预定放电的路径，与上述放电通道实质上差别不大，如果沿着放电路径实时地发生放电，则该路径即为放电通道。

众所周知，如果电极间的电位差达到一定水平，则位于电极之间的气体会发生绝缘破坏，发生放电。如果在电极之间发生放电，则由于混合气体的气体与电子之间的碰撞而生成自由基等活性粒子，电阻局部下降。该活性粒子存在寿命，其作用会在较短的时间内消失。特别是在存在气体流动的条件下，所生成的活性粒子随着气体流动而流至下游侧，因此，电极之间的电阻、特别是将最短距离连结的路径的电阻会较快地再次增加。