專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的墊圈以及內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，涉及安裝在汽缸體與組裝在該汽缸體的曲軸箱相 反側(cè)的汽缸蓋之間的墊圈。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1公開了一種內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，具有由汽缸及活塞構(gòu)成的燃燒及反 應(yīng)室，對(duì)該燃燒及反應(yīng)室供給活性氣體和氧化氣體的混合氣，進(jìn)行該混合氣的燃燒及反應(yīng)、 或者等離子體反應(yīng)；自點(diǎn)火的機(jī)構(gòu)，通過(guò)以高壓噴射活性氣體與氧化氣體的混合氣，從而對(duì) 活性氣體與氧化氣體的混合氣進(jìn)行壓縮而使其溫度上升；微波放射機(jī)構(gòu)，向所述燃燒及反 應(yīng)區(qū)域內(nèi)放射微波；以及控制機(jī)構(gòu)，對(duì)所述自點(diǎn)火的機(jī)構(gòu)以及所述微波放射機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制， 所述微波放射機(jī)構(gòu)以及所述點(diǎn)火機(jī)構(gòu)通過(guò)由所述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，從而反復(fù)進(jìn)行以下循 環(huán)所述微波放射機(jī)構(gòu)向所述燃燒及反應(yīng)區(qū)域內(nèi)放射微波，而從該燃燒及反應(yīng)區(qū)域中的混 合氣中的水分產(chǎn)生大量的羥(OH)基和臭氧(O3)，然后進(jìn)行化學(xué)的氧化、反應(yīng)，所述自點(diǎn)火的 機(jī)構(gòu)對(duì)所述混合氣進(jìn)行點(diǎn)火，通過(guò)大量的OH基、臭氧促進(jìn)該燃燒及反應(yīng)區(qū)域中的混合氣的 燃燒。
專利文獻(xiàn)2至4公開了一種在燃燒室內(nèi)形成電場(chǎng)的內(nèi)燃機(jī)。在其中的專利文獻(xiàn)2 公開的內(nèi)燃機(jī)中，具有具有汽缸壁的汽缸體；配置在所述汽缸體上的汽缸蓋；配置在所述 汽缸體內(nèi)的活塞；由所述汽缸壁、汽缸蓋及活塞形成的燃燒室；以及在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中 在燃燒室內(nèi)施加電場(chǎng)的電場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)。在該內(nèi)燃機(jī)中，若對(duì)火焰施加電場(chǎng)，則離子在火焰內(nèi) 移動(dòng)而互相碰撞，增大火焰?zhèn)鞑ニ俣?，并且，已燃燒的氣體中的離子向未燃燒的氣體移動(dòng)， 使未燃燒的氣體的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生變化。由此，能夠?qū)⒒鹧娴臏囟染S持在一定溫度，抑制發(fā)動(dòng) 機(jī)的爆震。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-113570號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2000-179412號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2002-295259號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2002-295264號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人對(duì)專利文獻(xiàn)1公開的內(nèi)燃機(jī)中的燃燒促進(jìn)機(jī)理進(jìn)行推定，并就此獲得了 一定的見(jiàn)解。那就是，首先通過(guò)放電形成小規(guī)模的等離子體，當(dāng)對(duì)該小規(guī)模的等離子體照 射一定時(shí)間微波時(shí)，所述等離子體在該微波脈沖的作用下擴(kuò)大成長(zhǎng)，由此，在短時(shí)間內(nèi)從混 合氣中的水分產(chǎn)生大量的OH基和臭氧，從而促進(jìn)空氣與燃料的混合氣的燃燒及反應(yīng)。該基 于等離子體的、由OH基及臭氧的大量產(chǎn)生而引起的燃燒促進(jìn)機(jī)理與專利文獻(xiàn)2 4所公開 的、基于離子的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑黾舆@樣的燃燒促進(jìn)機(jī)理完全不同。在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，所述電場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)具有以在燃燒室內(nèi)施加電場(chǎng)的方式配 置的傳導(dǎo)體部件。該傳導(dǎo)體部件優(yōu)選是具有約1. Omm的直徑的鎳鉻合金線，并且該傳導(dǎo)體部件形成在插入到汽缸體的汽缸壁內(nèi)的環(huán)狀絕緣體上所設(shè)置的環(huán)狀槽內(nèi)。這樣，在專利文 獻(xiàn)2 4的技術(shù)中，必須對(duì)以往的內(nèi)燃機(jī)中作為主要的構(gòu)造部件的汽缸體等進(jìn)行大幅改造。 因此，這些內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)所需的工時(shí)增加，而且也不能在與已有的內(nèi)燃機(jī)之間實(shí)現(xiàn)多數(shù)零 件的通用化。本發(fā)明是著眼于上述問(wèn)題點(diǎn)而做出的，其目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)的墊圈及使用了 該墊圈的內(nèi)燃機(jī)，其能夠利用已有的內(nèi)燃機(jī)容易地實(shí)現(xiàn)基于等離子體的、由OH基及臭氧的 大量產(chǎn)生而引起的燃燒促進(jìn)機(jī)理，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)該內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)工時(shí)的最小化以及與已 有的內(nèi)燃機(jī)之間的零件的通用化。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，安裝在汽缸體與汽缸蓋之間，在該墊圈上設(shè)有與汽缸對(duì) 應(yīng)的開口，其中，所述汽缸體上貫通地設(shè)有汽缸，該汽缸中以往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如的方式嵌裝有活 塞；所述汽缸蓋組裝在該汽缸體的曲軸箱相反側(cè)并與活塞以及汽缸一同形成燃燒室，其特 征在于，具有 放電線路，該放電線路設(shè)在厚度方向的中間層中，外端從外周緣露出成為第一連 接部，內(nèi)端從開口的內(nèi)周緣露出成為電極，通過(guò)施加在第一連接部彼此之間或第一連接部 與接地部件之間的電壓，在電極間或電極與周圍的接地部件之間進(jìn)行放電；天線，該天線的至少一部分設(shè)在開口的內(nèi)周緣的厚度方向的中間層，向燃燒室放 射電磁波；電磁波傳送路徑，該電磁波傳送路徑設(shè)在厚度方向的中間層中，外端從外周緣露 出成為第二連接部，內(nèi)端連接在所述天線上，將電磁波向天線引導(dǎo)，使所述放電線路、天線以及電磁波傳送路徑與厚度方向的兩端面之間電絕緣。將該墊圈以其開口與汽缸對(duì)應(yīng)的方式安裝在汽缸體和汽缸蓋之間。而且，使活塞 以往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如的方式嵌裝在汽缸中，組裝通常動(dòng)作的汽油機(jī)、柴油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)。使得能夠 對(duì)放電線路的第一連接部彼此之間或在第一連接部和接地部件之間施加電壓。使得能夠?qū)?電磁波傳送路徑的第二連接部和接地部件之間以一定時(shí)間供給電磁波。而且，在內(nèi)燃機(jī)的 動(dòng)作時(shí)的壓縮行程中，進(jìn)行向放電線路的第一連接部等的電壓施加和向電磁波傳送路徑的 第二連接部等的電磁波的供給。這樣，在電極附近通過(guò)放電而形成等離子體，該等離子體從 由天線以一定時(shí)間供給的電磁波、也就是電磁波脈沖接受能量的供給，通過(guò)基于等離子體 的OH基及臭氧的大量產(chǎn)生而促進(jìn)燃燒。S卩，電極附近的電子被加速，向上述等離子體的區(qū) 域外飛出。該飛出的電子與處于上述等離子體的周邊區(qū)域的空氣、燃料及空氣的混合氣等 的氣體碰撞。由于該碰撞，周邊區(qū)域的氣體電離并成為等離子體。在新產(chǎn)生等離子體的區(qū) 域內(nèi)也存在電子。該電子又被電磁波脈沖加速，與周邊的氣體碰撞。由于這樣的等離子體 內(nèi)的電子的加速、電子與氣體的碰撞的連鎖反應(yīng)，因此在周邊區(qū)域，氣體雪崩式地電離，產(chǎn) 生懸浮電子。該現(xiàn)象向放電等離子體的周邊區(qū)域依次波及，周邊區(qū)域被等離子體化。通過(guò) 以上動(dòng)作，等離子體的體積增大。之后，當(dāng)電磁波脈沖的放射結(jié)束時(shí)，在該時(shí)刻，在等離子體 存在的區(qū)域中，與電離相比再結(jié)合處于優(yōu)勢(shì)地位。其結(jié)果是，電子密度降低。與之相伴地， 等離子體的體積開始減小。而且，當(dāng)電子的再結(jié)合完成時(shí)，等離子體消滅。通過(guò)這期間大量 形成的等離子體而從混合氣中的水分等大量產(chǎn)生OH基、臭氧，通過(guò)該OH基、臭氧促進(jìn)混合 氣的燃燒。
在該情況下，可以直接利用與已有的內(nèi)燃機(jī)相比作為主要構(gòu)造部件的汽缸體、汽 缸蓋等。只要使這些部件能夠進(jìn)行向放電線路的電壓的施加、向電磁波傳送路徑的電磁波 的供給即可。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)該內(nèi)燃機(jī)E的設(shè)計(jì)工時(shí)的最小化以及與已有的內(nèi)燃機(jī)的零件 的通用化。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，可以構(gòu)成為，上述中間層由電介質(zhì)或絕緣體形成，相對(duì)于 該中間層位于厚度方向的至少一側(cè)的表面層由導(dǎo)電體形成。這樣，表面層作為與放電線路的電極成對(duì)的接地電極發(fā)揮作用，在電極與表面層 之間進(jìn)行放電。另外，表面層作為與電磁波傳送路徑成對(duì)的接地導(dǎo)體發(fā)揮作用，在電磁波傳 送路徑與表面層之間傳遞電磁波。另外，若以金屬等形成表面層則能夠提高墊圈的剛性。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，可以構(gòu)成為，所述天線形成為棒形，該天線的基端設(shè)在厚 度方向的中間層，從該基端到前端的部分沿開口的內(nèi)周緣在開口的周向上延伸這樣，從天線放射的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度在燃燒室的外緣附近變得比其他的區(qū)域 強(qiáng)。因此，OH基、臭氧在燃燒室的外緣附近比其他的區(qū)域分別得多。因此，燃燒室的外緣附 近的燃燒與其他的區(qū)域的燃燒相比被進(jìn)一步促進(jìn)。另外，利用在燃燒室的外緣附近產(chǎn)生的 擠流、翻滾或漩渦，能夠促進(jìn)OH基或臭氧與混合氣等的混合。在本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈中，可以構(gòu)成為，將電極的位置確定在對(duì)所述天線供給 電磁波時(shí)產(chǎn)生在天線上的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度大的部位的附近。這樣，從天線的上述部位放射的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度變得比周圍的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng) 度強(qiáng)。因此，從附近的上述部位通過(guò)電磁波脈沖產(chǎn)生的能量被集中地供給到通過(guò)電極的放 電所形成的等離子體上。其結(jié)果為，能夠有效地產(chǎn)生大量OH基、臭氧。而且，以電極為中心 的區(qū)域的燃燒被進(jìn)一步促進(jìn)。另外，當(dāng)電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度變大的部位能夠形成在天線的多 處位置上時(shí)，只要與各部位對(duì)應(yīng)地確立電極位置，就能夠在燃燒室的多個(gè)區(qū)域進(jìn)一步促進(jìn) 燃燒。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，可以構(gòu)成為，在上述中間層上設(shè)置屏蔽電纜，該屏蔽電纜 的內(nèi)部電線的芯線構(gòu)成放電線路或電磁波傳送路徑。這樣，能夠使用屏蔽電纜比較簡(jiǎn)單地構(gòu)成墊圈。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，可以構(gòu)成為，上述放電線路設(shè)置一對(duì)，這些放電線路的電 極相接近地配置。這樣，若對(duì)放電線路的第一連接部彼此之間施加電壓，則在電極間進(jìn)行放電。在將 這些放電線路的電極相接近地配置時(shí)，能夠以較低的電壓進(jìn)行放電。這樣，促進(jìn)了 OH基以 及臭氧的產(chǎn)生。該產(chǎn)生的OH基以及臭氧的持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)。耗電量降低。而且，由于能夠抑 制進(jìn)行放電的區(qū)域的溫度上升，所以，能夠降低內(nèi)燃機(jī)中的氮氧化物(NOx)的發(fā)生量。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)具有汽缸體，該汽缸體中貫通地設(shè)有汽缸，該汽缸中以能夠往復(fù)的方式嵌裝有活塞；汽缸蓋，該汽缸蓋組裝在該汽缸體的曲軸箱相反側(cè)并與活塞以及汽缸一同形成燃
燒室；安裝在所述汽缸體與汽缸蓋之間的本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈。


圖1是具有本發(fā)明 的第一實(shí)施方式的墊圈的實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室附近的 縱剖視圖。圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的墊圈的立體圖。圖3是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的墊圈的一個(gè)開口附近在朝向墊圈的厚度方向 的面上剖面的橫剖視圖。圖4是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的墊圈在沿放電線路的面上剖面并放大的放大 縱剖視圖。圖5是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的墊圈在沿電磁波傳送路徑的面上剖開并放大 的放大縱剖視圖。圖6是將本發(fā)明的第二實(shí)施方式的墊圈的一個(gè)開口附近在朝向墊圈的厚度方向 的面上剖面的橫剖視圖。圖7是將本發(fā)明的第三實(shí)施方式的墊圈的一個(gè)開口附近在朝向墊圈的厚度方向 的面上剖面的橫剖視圖。圖8是將本發(fā)明的第四實(shí)施方式的墊圈的一個(gè)開口附近在朝向墊圈的厚度方向 的面上剖面的橫剖視圖。圖9將本發(fā)明的第五實(shí)施方式的墊圈在沿電磁波傳送路徑的面上剖面并放大的 放大縱剖視圖。圖10是將本發(fā)明的第六實(shí)施方式的墊圈的一個(gè)開口附近在朝向墊圈的厚度方向 的面上剖面的橫剖視圖。附圖標(biāo)記的說(shuō)明E內(nèi)燃機(jī)100 汽缸體110 汽紅200 活塞300 汽缸蓋400 燃燒室700 墊圈710 開口720 外周緣730 中間層740 表面層760 放電線路761 第一連接部762 電極770 天線780 電磁波傳送路徑781 第二連接部S 屏蔽電纜具體實(shí)施方式
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1表示安裝有本發(fā)明的墊圈的內(nèi)燃機(jī)E 的實(shí)施方式。作為本發(fā)明的對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)E是四 沖程的汽油機(jī)。附圖標(biāo)記100表示汽缸體，在該汽缸體100中貫通設(shè)置有橫截面為大致圓 形的汽缸110，橫截面為與汽缸110相對(duì)應(yīng)的大致圓形形狀的活塞200以往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如的 方式嵌在該汽缸110中。在該汽缸體100的曲軸箱相反側(cè)組裝有汽缸蓋300，由該汽缸蓋 300、活塞200和汽110形成燃燒室400。附圖標(biāo)記910表示一端與活塞200連結(jié)、另一端與 作為輸出軸的曲軸920連結(jié)的連桿。在汽缸蓋300上設(shè)置有構(gòu)成進(jìn)氣通路的一部分的進(jìn)氣 310和構(gòu)成排氣通路的一部分的排氣口 320，其中，進(jìn)氣310的一端與上述燃燒室400連接， 且另一端在汽缸蓋300的外壁上開口，排氣口 320的一端與上述燃燒室400連接，且另一端 在汽缸蓋300的外壁上開口。在汽缸蓋300上設(shè)置有從進(jìn)氣310貫通至汽缸蓋300的外壁 的引導(dǎo)孔330，進(jìn)氣閥510的閥桿511以往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如的方式嵌入到該引導(dǎo)孔330中，構(gòu)成 為通過(guò)具有凸輪等的氣門機(jī)構(gòu)(省略圖示)，并通過(guò)設(shè)在閥桿511前端的閥頭512在規(guī)定時(shí) 刻對(duì)進(jìn)氣口 310的燃燒室側(cè)的開口 311進(jìn)行開閉。另外，在汽缸蓋300上設(shè)置有從排氣口 320貫通至汽缸蓋300的外壁的引導(dǎo)孔340，排氣閥520的閥桿521以往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如的方式 嵌入到該引導(dǎo)孔340中，構(gòu)成為通過(guò)具有凸輪等的氣門機(jī)構(gòu)(圖示省略)，并通過(guò)設(shè)在閥桿 521前端的閥頭522在規(guī)定時(shí)刻對(duì)排氣口 320的燃燒室側(cè)的開口 321進(jìn)行開閉。附圖標(biāo)記 600表示以電極露出至燃燒室400的方式設(shè)置在汽缸蓋300上的火花塞，當(dāng)活塞200位于 上止點(diǎn)附近時(shí)，火花塞600通過(guò)電極放電。因此，在活塞200在上止點(diǎn)與下止點(diǎn)之間兩次往 復(fù)運(yùn)動(dòng)期間，在燃燒室400中進(jìn)行混合氣的進(jìn)氣、壓縮、爆炸及廢氣的排氣這四個(gè)行程。但 是，并不通過(guò)本實(shí)施方式對(duì)作為本發(fā)明的對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)做限定解釋。本發(fā)明的對(duì)象也可以 是二沖程的內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)。在作為對(duì)象的汽油機(jī)中，也包括在燃燒室中向吸入到燃燒室內(nèi) 的空氣噴射燃料而形成混合氣的直噴式汽油機(jī)。另外，在作為對(duì)象的柴油機(jī)中，也包括向燃 燒室噴射燃料的直噴式柴油機(jī)、以及向副室噴射燃料的副室式柴油機(jī)。另外，本實(shí)施方式的 內(nèi)燃機(jī)E雖然是四汽缸的，但并不由此限定解釋作為本發(fā)明的對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)的汽缸數(shù)。另 夕卜，雖然本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)設(shè)置有兩根進(jìn)氣閥510和兩根排氣閥520，但并不由此限定解 釋作為本發(fā)明的對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣閥或排氣閥的根數(shù)。而且，在該汽缸體100與汽缸蓋300之間，安裝有圖2所示那樣的本發(fā)明的第一實(shí) 施方式的墊圈700。上述墊圈700呈大致一定厚度的薄板形。在該墊圈700上與汽缸110 對(duì)應(yīng)地設(shè)有開口 710。在該墊圈700上，還與水套、螺栓孔等對(duì)應(yīng)地開設(shè)有孔，不過(guò)并不由此 限定解釋成為本發(fā)明的對(duì)象的墊圈的形狀。如圖3以及圖4所示，在上述墊圈700的厚度方向的中間層730上設(shè)有放電線路 760。厚度方向的中間層730是指形成在厚度方向的中間部的層。該中間層730由陶瓷形 成。中間層除此以外還可以使用合成橡膠、氟元素樹脂、硅樹脂、芳香族聚醯胺纖維片等合 成樹脂，耐熱紙等?？梢赃@樣通過(guò)電介質(zhì)來(lái)形成中間層，還可以通過(guò)絕緣體來(lái)形成。上述放 電線路760由銅線形成，但只要由導(dǎo)電體形成即可。放電線路760埋設(shè)在墊圈700的外周 緣720與開口 710之間。而且，作為放電線路760的外側(cè)的端部的外端從墊圈700的外周 緣720露出，成為第一連接部761。另外，作為放電線路760的內(nèi)側(cè)的端部的內(nèi)端，從墊圈 700的外周緣向開口 710的中心露出，成為電極762。相對(duì)于上述中間層730位于厚度方向的兩側(cè)的表面層740由導(dǎo)電體形成。若在汽缸體100與汽缸蓋300之間安裝墊圈700，則 一側(cè)的表面層740與汽缸體100的端面接觸。另一側(cè)的表面層740與汽缸蓋300的端面接 觸。該表面層740由金屬形成，但也可以通過(guò)其他的原料形成。本實(shí)施方式中，以導(dǎo)電體形 成位于厚度方向的兩側(cè)的表面層740。但本發(fā)明還包括以導(dǎo)電體形成相對(duì)于中間層位于厚 度方向的至少一側(cè)的表面層的墊圈的實(shí)施方式。因此，使汽缸體100、汽缸蓋300或表面層 740接地，在第一連接部761與作為接地部件的汽缸體100、汽缸蓋300或表面層740之間 施加電壓，則在第一連接部761與接地部件之間進(jìn)行放電。本實(shí)施方式中，通過(guò)相同的材料 一體地設(shè)置放電線路760的電極以外的部分和電極762。但也可以使放電線路的電極以外 的部分與電極單獨(dú)形成并將其連接。另外，還可以使放電線路的電極以外的部分和電極由 不同的材料形成。
如圖3以及圖5所示，在墊圈700上設(shè)有天線770。該天線770由金屬形成。該 天線可以通過(guò)導(dǎo)電體、電介質(zhì)、絕緣體等任何一種形成。但是，在向天線和接地部件之間供 給電磁波時(shí)，必須從天線向燃燒室良好地放射電磁波。上述天線770設(shè)在開口 710的內(nèi)周 緣的厚度方向的中間層730上，向燃燒室400放射電磁波。該天線770形成為棒形，其基端 設(shè)在厚度方向的中間層730上。而且，該天線770從上述基端到前端的部分彎曲成大致圓 弧形，并沿開口 710的內(nèi)周緣在開口 710的周向上延伸。例如，若將該圓弧形的部分的長(zhǎng)度 設(shè)定為電磁波的四分之一的波長(zhǎng)，則會(huì)在天線770上產(chǎn)生駐波，因此，在天線770的前端附 近，電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度大。另外，例如，若將該圓弧形的部分的長(zhǎng)度設(shè)定為電磁波的四分之 一的波長(zhǎng)的倍數(shù)，則會(huì)在天線770上產(chǎn)生駐波，因此，在天線770的多個(gè)位置產(chǎn)生駐波的波 腹，從而電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度變大。這里，天線770在全長(zhǎng)范圍內(nèi)大致埋設(shè)在中間層730中。 如圖5所示，天線770的橫截面在全長(zhǎng)范圍內(nèi)形成為大致實(shí)心的圓形，在全長(zhǎng)范圍內(nèi)，在橫 截面的周上的一點(diǎn)上，天線770從內(nèi)側(cè)與形成中間層730的開口 710的內(nèi)周緣的面接觸。因 此，在橫截面上，天線770在該部分從開口 710的內(nèi)周緣向燃燒室400露出。但是，本發(fā)明 的墊圈的天線，其橫截面形狀不限于實(shí)心的圓形，且可以完全埋設(shè)在中間層中。而且，將上 述電極762的位置確定在對(duì)上述天線770供給電磁波時(shí)產(chǎn)生在天線770上的電磁波的電場(chǎng) 強(qiáng)度大的部位的附近。這里，天線770的前端和電極762以沿開口 710的內(nèi)周緣隔開規(guī)定 間隔而接近的方式配置，形成帶狀線(stripline)線路。因此，若向第一連接部761和上述 的接地部件之間供給電磁波，則從天線770向燃燒室400放射電磁波。此外，接地部件可以 兼作帶狀線線路的接地側(cè)。雖然在本實(shí)施方式的情況下，上述天線770是棒狀的單極天線， 并且是彎曲的天線，但本發(fā)明的等離子體裝置的天線不限于此。因此，本發(fā)明的墊圈的天線 也可以是例如偶極天線、八木宇田天線、單線供電天線、環(huán)形天線、相位差供電天線、接地天 線、非接地型垂直天線、定向天線、角形天線、串形天線、或者其他的線形天線、微帶天線、板 形倒F天線、或者其他的平面天線、狹縫天線、喇叭天線或者其他的立體天線、貝佛萊日天 線、或者其他的行波天線、星型EH天線、橋型EH天線、或者其他的EH天線、棒狀天線、微小 環(huán)形天線、或者其他的磁場(chǎng)天線、或者電介質(zhì)天線。如圖3以及圖5所示，在上述墊圈700的厚度方向的中間層730上設(shè)有電磁波傳 送路徑780。該電磁波傳送路徑780由銅線形成。電磁波傳送路徑780可以由導(dǎo)電體、電 介質(zhì)、絕緣體等任一種形成，不過(guò)在向與接地部件之間供給電磁波時(shí)，必須向天線770良好 地傳送電磁波。作為電磁波傳送路徑的變形例之一，存在由導(dǎo)波管構(gòu)成的電磁波傳送路徑，該導(dǎo)波管由導(dǎo)電體或電介質(zhì)形成。上述電磁波傳送路徑780埋設(shè)在墊圈700的外周緣720 與開口 710之間。而且，作為電磁波傳送路徑780的外側(cè)端部的外端從墊圈700的外周緣 720露出，成為第二連接部781。另外，作為電磁波傳送路徑780的內(nèi)側(cè)端部的內(nèi)端，在中間 層730中連接在上述天線770上。因此，若向第二連接部781與上述接地部件之間供給電 磁波，電磁波傳送路徑780將電磁波導(dǎo)向至天線770。而且，該墊圈700構(gòu)成為，使上述放電線路760、天線770以及電磁波傳送路徑780 與墊圈700的厚度方向的兩端面之間電絕緣。汽缸體100、汽缸蓋300或表面層740接地， 在第一連接部761上連接 有放電用電壓發(fā)生裝置950的陽(yáng)極。在第二連接部781上連接有 電磁波發(fā)生裝置840的陽(yáng)極。這些放電用電壓發(fā)生裝置950以及電磁波發(fā)生裝置840的接 地端子被接地。而且，放電用電壓發(fā)生裝置950以及電磁波發(fā)生裝置840的動(dòng)作通過(guò)控制 裝置880進(jìn)行控制?？刂蒲b置880具有CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)裝置等，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理 并輸出控制用信號(hào)。在該控制裝置880上連接有對(duì)曲軸920的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的曲軸轉(zhuǎn) 角檢測(cè)裝置890的信號(hào)線，從該曲軸轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置890向控制裝置880發(fā)送曲軸920的曲 軸轉(zhuǎn)角的檢測(cè)信號(hào)。因此，控制裝置880接收到來(lái)自曲軸轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置890的信號(hào)，并對(duì)放 電裝置810以及電磁波發(fā)生裝置840的動(dòng)作進(jìn)行控制。該實(shí)施方式的放電用電壓發(fā)生裝置 950為12V的直流電源，但也可以為例如壓電元件或其他的裝置。電磁波發(fā)生裝置840產(chǎn)生 電磁波，本實(shí)施方式的電磁波發(fā)生裝置840是產(chǎn)生2. 45GHz頻段的微波的磁控管。但是，并 不因此限定解釋本發(fā)明的墊圈的控制裝置的控制方法以及信號(hào)輸入輸出的結(jié)構(gòu)。因此，將第一實(shí)施方式的墊圈700以其開口 710與汽缸110對(duì)應(yīng)的方式安裝在汽 缸體100和汽缸蓋300之間，并將活塞200以往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如的方式嵌裝在汽缸110中，組裝 作為通常進(jìn)行動(dòng)作的內(nèi)燃機(jī)E的四沖程的汽油機(jī)。使得能夠向放電線路760的第一連接部 761與接地部件之間施加電壓。使得能夠向電磁波傳送路徑780的第二連接部781與接地部 件之間以一定時(shí)間供給電磁波。而且，在內(nèi)燃機(jī)E的動(dòng)作時(shí)的壓縮行程中，向放電線路760 的第一連接部761和接地部件施加電壓，并向電磁波傳送路徑的第二連接部781和接地部 件供給電磁波。這樣，在電極762的附近通過(guò)放電形成等離子體，該等離子體從由天線770 以一定時(shí)間供給的電磁波、也就是電磁波脈沖接受能量的供給，通過(guò)基于等離子體的OH基 及臭氧的大量產(chǎn)生而促進(jìn)燃燒。即，電極762附近的電子被加速，向上述等離子體的區(qū)域外 飛出。該飛出的電子與處于上述等離子體的周邊區(qū)域的空氣、燃料及空氣的混合氣等的氣 體碰撞。由于該碰撞，周邊區(qū)域的氣體電離并成為等離子體。在新產(chǎn)生等離子體的區(qū)域內(nèi) 也存在電子。該電子又被電磁波脈沖加速，與周邊的氣體碰撞。由于這樣的等離子體內(nèi)的 電子的加速、電子與氣體的碰撞的連鎖反應(yīng)，因此在周邊區(qū)域，氣體雪崩式地電離，產(chǎn)生懸 浮電子。該現(xiàn)象向放電等離子體的周邊區(qū)域依次波及，周邊區(qū)域被等離子體化。通過(guò)以上 動(dòng)作，等離子體的體積增大。之后，當(dāng)電磁波脈沖的放射結(jié)束時(shí)，在該時(shí)刻，在等離子體存在 的區(qū)域中，與電離相比再結(jié)合處于優(yōu)勢(shì)地位。其結(jié)果是，電子密度降低。與之相伴地，等離 子體的體積開始減小。而且，當(dāng)電子的再結(jié)合完成時(shí)，等離子體消滅。通過(guò)這期間大量形成 的等離子體而從混合氣中的水分等大量產(chǎn)生OH基、臭氧，通過(guò)該OH基、臭氧促進(jìn)混合氣的 燃燒。該情況下，與已有的內(nèi)燃機(jī)相比，可以直接利用作為主要的構(gòu)造部件的汽缸體 100、汽缸蓋300等，只要使這些部件能夠進(jìn)行向放電線路760的電壓的施加、向電磁波傳送路徑780的電磁波的供給即可。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)該內(nèi)燃機(jī)E的設(shè)計(jì)工時(shí)的最小化以及與現(xiàn) 有的內(nèi)燃機(jī)之間的零件的通用化。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈不限定相對(duì)于中間層位于厚度方向的兩側(cè)的表面層的材 質(zhì)。因此，表面層可以為電介質(zhì)或絕緣體。在這些各種的實(shí)施方式中，第一實(shí)施方式的墊圈 700，通過(guò)電介質(zhì)形成上述中間層730，并以導(dǎo)電體形成相對(duì)于上述中間層730位于厚度方 向的兩側(cè)的表面層740。這樣，表面層740和放電線路760的電極762作為成對(duì)的接地電 極發(fā)揮作用。在電極762與表面層740之間進(jìn)行放電。另外，表面層740與電磁波傳送路 徑780作為成對(duì)的接地導(dǎo)體發(fā)揮作用，在電磁波傳送路徑780與表面層740之間傳送電磁 波。通過(guò)絕緣體形成中間層、并以導(dǎo)電體形成相對(duì)于中間層位于厚度方向的兩側(cè)的表面層 時(shí)，也能夠得到同樣的作用以及效果。另外，通過(guò)電介質(zhì)或絕緣體形成上述中間層、并以導(dǎo) 電體形成相對(duì)于該中間層位于厚度方向的至少一側(cè)的表面層時(shí)，也能夠得到相同的作用以 及效果。另外，由于以金屬形成表面層740，因此能夠提高墊圈700的剛性。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈不限定天線的構(gòu)造、形狀。在這樣的各種實(shí)施方式中，第一 實(shí)施方式的墊圈700，將上述天線770形成為棒形，將天線770的基端設(shè)在厚度方向的中間 層730上，將天線770上從基端到前端的部分沿開口 710的內(nèi)周緣在開口 710的周向上延 伸。這樣，從天線770放射的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度在燃燒室400的外緣附近變得比其他的區(qū) 域強(qiáng)，因此，OH基、臭氧在燃燒室400的外緣附近比其他的區(qū)域分布得多。因此，燃燒室400 的外緣附近的燃燒與其他的區(qū)域的燃燒相比被進(jìn)一步促進(jìn)。另外，利用燃燒室400的外緣 附近產(chǎn)生的擠流、翻滾或漩渦，促進(jìn)OH基或臭氧和混合氣等的混合。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈不限定天線和電極的位置關(guān)系。在這樣的各種實(shí)施方式 中，第一實(shí)施方式的墊圈700中，將電極762的位置確定在對(duì)上述天線770供給電磁波時(shí)產(chǎn) 生在天線770上的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度大的部位的附近。這樣，從天線770的上述部位放射 的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度變得比周圍的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)，因此，從附近的上述部位由電磁 波脈沖產(chǎn)生的能量被集中地供給到通過(guò)電極762的放電形成的等離子體，能夠有效地產(chǎn)生 大量OH基、臭氧，以電極762為中心的區(qū)域的燃燒被進(jìn)一步促進(jìn)。另外，當(dāng)電磁波的電場(chǎng)強(qiáng) 度變大的部位能夠形成在天線770的多處位置上時(shí)，只要與各部位對(duì)應(yīng)地確立電極762的 位置，便能夠在燃燒室400的多個(gè)區(qū)域進(jìn)一步促進(jìn)燃燒。下面，對(duì)本發(fā)明的墊圈的其他的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在這些其他的實(shí)施方式的墊 圈的說(shuō)明中，對(duì)發(fā)揮與第一實(shí)施方式的墊圈700相同作用的部件，部分地標(biāo)注與第一實(shí)施 方式的墊圈700所使用的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。而且，在這些其他的實(shí) 施方式的墊圈中，對(duì)與第一實(shí)施方式的墊圈700結(jié)構(gòu)不同的點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。因此，未記載的結(jié) 構(gòu)與第一實(shí)施方式的墊圈700的結(jié)構(gòu)相同。圖6表示第二實(shí)施方式的墊圈700。在第一實(shí)施方式的墊圈700中，天線770在全 長(zhǎng)范圍內(nèi)大致被埋設(shè)在中間層730中。而在第二實(shí)施方式的墊圈700中，天線770的基端 設(shè)置在厚度方向的中間層730上，從該基端延伸至前端的部分從中間層730向外伸出。艮口， 從天線770的基端延伸的部分從基端向開口 710的中心延伸后大致向L字方向彎曲，其前 端彎曲成大致圓弧形，并沿開口 710的內(nèi)周緣在開口 710的周向上延伸。由于第一實(shí)施方 式的墊圈700的天線770在全長(zhǎng)范圍內(nèi)大致埋設(shè)在中間層730中，因此，天線770從燃燒室 400受到的熱負(fù)荷以及天線770所受到的因機(jī)械的振動(dòng)產(chǎn)生的疲勞被減輕。而第二實(shí)施方式的墊圈700的天線770向燃燒室400露出，因此，從天線770放射的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度變 大。其他的作用以及效果與第一實(shí)施方式的墊圈700的情況相同。圖7表示第三實(shí)施方式的墊圈700。該墊圈700與第二實(shí)施方式的墊圈700類似， 但天線770的長(zhǎng)度比第二實(shí)施方式長(zhǎng)。即，從天線770的基端延伸的部分，從基端向開口 710的中心延伸后大致向L字方向彎曲，其前端彎曲成為大致圓弧形，并沿開口 710的內(nèi)周 緣在開口 710的周向上在開口 710的大致一周范圍內(nèi)延伸。這樣，爭(zhēng)取了天線770的長(zhǎng)度， 因此，從天線770放射的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度變大。其他的作用以及效果與第一實(shí)施方式的 墊圈700的情況相同。這樣，若天線770變長(zhǎng)，則在天線770上產(chǎn)生駐波，因此，只要是相同 頻率的電磁波，那么，與具有比其短的天線的墊圈相比，能夠在天線的多個(gè)位置形成電磁波 的電場(chǎng)強(qiáng)度大的部位。在圖8所示的第四實(shí)施方式的墊圈700中，將第二實(shí)施方式的墊圈 700中僅具有一個(gè)的電極762沿開口 710的內(nèi)周緣以大致等間隔設(shè)置多個(gè)。將各電極762 的位置確定在產(chǎn)生在天線770上的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度大的部位的附近。這樣，從天線770 的上述各部位放射的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度變得比周圍的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)，因此，從對(duì)應(yīng) 的附近的上述部位由電磁波脈沖產(chǎn)生的能量被集中地供給到由各電極762的放電形成的 等離子體上，能夠有效地且大量地產(chǎn)生OH基、臭氧，能夠進(jìn)一步促進(jìn)以電極762為中心的區(qū) 域的燃燒。因此，能夠進(jìn)一步促進(jìn)在燃燒室400的多個(gè)區(qū)域的燃燒。圖9表示第五實(shí)施方式的墊圈700。在第一實(shí)施方式的墊圈700中，放電線路760 和電磁波傳送路徑780都由銅線形成。而在第五實(shí)施方式的墊圈700中，在上述中間層730 上設(shè)置屏蔽電纜S，通過(guò)該屏蔽電纜S的內(nèi)部電線的芯線構(gòu)成電磁波傳送路徑。這里，屏蔽 電纜S具有內(nèi)部電線、外部導(dǎo)體和外部覆蓋體，內(nèi)部電線具有由銅線等導(dǎo)電體構(gòu)成的芯線 和覆蓋該芯線的由絕緣體構(gòu)成的內(nèi)部覆蓋體，外部導(dǎo)體由覆蓋該內(nèi)部電線的導(dǎo)電體構(gòu)成， 外部覆蓋體由覆蓋該外部導(dǎo)體的絕緣體構(gòu)成。這樣，能夠使用屏蔽電纜S比較簡(jiǎn)單地制造 墊圈700。其他的作用以及效果與第一實(shí)施方式的墊圈700的情況相同。同樣地，可以在上 述中間層上設(shè)置屏蔽電纜，并通過(guò)該屏蔽電纜的內(nèi)部電線的芯線構(gòu)成放電線路。圖10表示第六實(shí)施方式的墊圈700。在第一實(shí)施方式的墊圈700中，在墊圈700 的厚度方向的中間層730上設(shè)置放電線路760，并在該放電線路760的第一連接部761上 連接放電用電壓發(fā)生裝置950的陽(yáng)極，將作為接地部件的汽缸體100、汽缸蓋300或表面層 740接地，向第一連接部761與上述接地部件之間施加電壓，在第一連接部761與接地部件 之間進(jìn)行放電。而在第六實(shí)施方式的墊圈700中，在墊圈700的厚度方向的中間層730上 設(shè)置一對(duì)放電線路760。作為各放電線路760的外側(cè)端部的外端從墊圈700的外周緣720 露出，分別形成第一連接部761。另外，作為各放電線路760的內(nèi)側(cè)端部的內(nèi)端從墊圈700 的外周緣向開口 710的中心露出，分別成為電極762。這些放電線路760的電極相接近地 配置。這樣，若向放電線路760的第一連接部彼此之間施加電壓，則在電極間進(jìn)行放電。在 將這些放電線路760的電極762相接近地進(jìn)行了配置時(shí)，能夠以較低的施加電壓進(jìn)行放電。 這樣，能夠促進(jìn)OH基以及臭氧的產(chǎn)生，該產(chǎn)生的OH基以及臭氧的持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)，耗電量降 低，而且，由于能夠抑制進(jìn)行放電的區(qū)域的溫度上升，所以，內(nèi)燃機(jī)中的氮氧化物的發(fā)生量 降低。其他的作用以及效果與第一實(shí)施方式的墊圈700的情況相同。在本發(fā)明的墊圈中，電極或與其成對(duì)的接地部件可由電介質(zhì)覆蓋。該情況下，由于 在電極間或者電極與設(shè)置部件之間施加的電壓，而進(jìn)行電介質(zhì)阻擋放電。在電介質(zhì)阻擋放電中，由于在覆蓋電極或接地部件的電介質(zhì)表面蓄積電荷而限制放電，因此放電在極短時(shí) 間且小規(guī)模地進(jìn)行。由于放電在短期間內(nèi)結(jié)束，因此不會(huì)引起周邊部的熱化。即，降低因電 極間的放電而導(dǎo)致的氣體的溫度上升。氣體的溫度上升的降低有助于降低內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的NOx
的產(chǎn)生量。通過(guò)至此記載的實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)E以及實(shí)施方式的墊圈700的說(shuō)明，也充分地 說(shuō)明了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)。即，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)是具有汽缸體100、汽缸蓋300、以及本發(fā)明的 內(nèi)燃機(jī)的墊圈700的內(nèi)燃機(jī)E，汽缸體100貫通地設(shè)有能夠往復(fù)地嵌合有活塞200的汽缸 110，汽缸蓋300被組裝在該汽缸體100的曲軸箱相反側(cè)并與活塞200以及汽缸110 —同形 成燃燒室400，墊圈700被安裝在上述汽缸體100和汽缸蓋300之間。本發(fā)明包含組合了以上的實(shí)施方式的特征的實(shí)施方式。另外，以上的實(shí)施方式只 是示出了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的墊圈以及內(nèi)燃機(jī)的幾個(gè)例子的實(shí)施方式。因此，本發(fā)明的內(nèi)燃 機(jī)的墊圈以及內(nèi)燃機(jī)不被這些實(shí)施方式的記載所限定解釋。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機(jī)的墊圈，該墊圈安裝在汽缸體與汽缸蓋之間，在該墊圈上設(shè)有與汽缸對(duì)應(yīng)的開口，其中，所述汽缸體上貫通地設(shè)有汽缸，該汽缸中以往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如的方式嵌裝有活塞；所述汽缸蓋組裝在該汽缸體的曲軸箱相反側(cè)并與活塞以及汽缸一同形成燃燒室，其特征在于，具有放電線路，該放電線路設(shè)在厚度方向的中間層中，外端從外周緣露出成為第一連接部，內(nèi)端從開口的內(nèi)周緣露出成為電極，通過(guò)施加在第一連接部彼此之間或第一連接部與接地部件之間的電壓，在電極間或電極與周圍的接地部件之間進(jìn)行放電；天線，該天線的至少一部分設(shè)在開口的內(nèi)周緣的厚度方向的中間層，向燃燒室放射電磁波；電磁波傳送路徑，該電磁波傳送路徑設(shè)在厚度方向的中間層中，外端從外周緣露出成為第二連接部，內(nèi)端連接在所述天線上，將電磁波向天線引導(dǎo)，使所述放電線路、天線以及電磁波傳送路徑與厚度方向的兩端面之間電絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，其特征在于，所述中間層由電介質(zhì)或絕緣體形 成，相對(duì)于該中間層位于厚度方向的至少一側(cè)的表面層由導(dǎo)電體形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，其特征在于，所述天線形成為棒形，該天線 的基端設(shè)在厚度方向的中間層，從該基端到前端的部分沿開口的內(nèi)周緣在開口的周向上延 伸。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，其特征在于，將電極的位置確定在 對(duì)所述天線供給電磁波時(shí)產(chǎn)生在天線上的電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度大的部位的附近。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，其特征在于，在所述中間層中設(shè)有 屏蔽電纜，該屏蔽電纜的內(nèi)部電線的芯線構(gòu)成放電線路或電磁波傳送路徑。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的墊圈，其特征在于，所述放電線路設(shè)有一 對(duì)，這些放電線路的電極相接近地配置。
7.一種內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，具有汽缸體，該汽缸體中貫通地設(shè)有汽缸，該汽缸中以能夠往復(fù)的方式嵌裝有活塞； 汽缸蓋，該汽缸蓋組裝在該汽缸體的曲軸箱相反側(cè)并與活塞以及汽缸一同形成燃燒室；安裝在所述汽缸體與汽缸蓋之間的權(quán)利要求1至權(quán)利要求6的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的墊圈。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的墊圈以及內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的墊圈具有放電線路，該放電線路設(shè)在中間層，外端從外周緣露出成為第一連接部，內(nèi)端從開口的內(nèi)周緣露出成為電極，通過(guò)施加在第一連接部彼此之間等的電壓，在電極間等進(jìn)行放電；天線，該天線的至少一部分設(shè)在開口的內(nèi)周緣處的中間層中，向燃燒室放射電磁波；電磁波傳送路徑，該電磁波傳送路徑設(shè)在中間層中，外端從外周緣露出成為第二連接部，內(nèi)端連接在天線上，將電磁波向天線引導(dǎo)，使放電線路、天線以及電磁波傳送路徑與兩端面之間電絕緣。
文檔編號(hào)F16J15/08GK101970842SQ20098010896
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者池田裕二 申請(qǐng)人:創(chuàng)想科學(xué)技術(shù)工程株式會(huì)社