(57)【要約】【課題】本発明は、燃焼が不安定になりやすい希薄燃焼や大量ＥＧＲの導入条件において燃焼限界を拡大でき、燃費量消費量及びＮＯｘを低減することを目的とする。【解決手段】吸入された混合気はピストン(20)により圧縮され、ＥＣＵ(62)にてエンジン(1)の運転状況に最適な放電時期及び非平衡プラズマの放電エネルギを算出し高電圧発生器(61)に放電信号を送信し、高電圧発生器(61)より点火栓(30)へ放電エネルギを供給しシリンダヘッド(11)に配設された点火栓(30)の中心電極(31)からピストン(20)の上壁面(21)に形成されたピストン環状電極(22)へ複数の非平衡プラズマが放電され混合気に点火し燃焼される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されたシリンダとシリンダヘッドとピストンより構成される燃焼室と、前記燃焼室内で圧縮された混合気に電気的に点火する点火装置とを有したレシプロ式内燃機関において、
前記点火装置は、前記ピストンの上面壁に形成されるピストン電極と、前記燃焼室に臨み、前記ピストン電極との間に電気的放電回路をなすように配設される中心電極とを備え、
前記ピストン電極と前記中心電極とは、所定の放電時期範囲内において、該ピストン電極と該中心電極からなる放電距離が、前記中心電極から前記ピストン電極以外の前記燃焼室の壁面までの距離よりも短くなるよう設定したことを特徴とするレシプロ式内燃機関。
【請求項２】
前記点火装置は、前記中心電極と前記ピストン電極の間で非平衡プラズマが生成されるように該中心電極に電力を供給する放電手段と、
該放電手段の放電エネルギ及び放電時期を可変させる放電制御手段とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項３】
前記ピストン電極は、上面視で前記中心電極と同心である円環からなる円環状電極であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項４】
前記ピストン電極は、上面視で前記中心電極と同心である円環に備えられ、該中心電極から等距離に形成される複数の突起からなる突起状電極であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項５】
前記ピストンは、該ピストンの上面壁中央部にキャビティが凹設され、
前記円環は、前記キャビティの開口縁であることを特徴とする、請求項３又は４に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項６】
前記ピストンは、該ピストンの上死点位置において前記放電距離を半径とする球よりも大きなキャビティを形成することを特徴とする、請求項５に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項７】
前記キャビティは、浅皿形状とし、前記放電距離より前記中心電極に近接する前記底部に絶縁体を被覆することを特徴とする、請求項５又は６に記載のレシプロ式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関であって、中心電極からピストンの電極に向かって点火放電し点火する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火花点火内燃機関の点火プラグは、約１ｍｍの放電隙間を持つ中心電極と接地電極により構成され、放電隙間に高電圧を印加することにより、アーク放電を生成し燃料を含む予混合気に点火している。
しかしながら、アーク放電の体積は電極隙間に相当する微少な体積であり、点火により生成される火炎核の体積も小さく、燃焼室全体に火炎が伝播するまでに長い時間を要する。
【０００３】
そのため、火炎伝播速度が低下する希薄燃焼や大量ＥＧＲ（排気ガス再循環：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）の導入などの難燃焼条件では、火炎伝播時間が過大となり燃焼変動の増大や失火、高負荷運転時にはノッキングを引き起こす問題がある。
【０００４】
この様なことから、点火装置とピストンとの間に非平衡プラズマ放電を発生させ、非平衡プラズマ放電によって燃焼室内の予混合気に体積点火する内燃機関が開発されている（特許文献１参照）。
また、コロナ放電を用いて燃焼室内の予混合気に点火する内燃機関も開発されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９-３６１２５号公報
【特許文献２】特開２００９-８１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２の内燃機関では、点火栓（電極）とピストンとの間に非平衡プラズマ放電やコロナ放電を発生させ、非平衡プラズマ放電やコロナ放電によって燃焼室内の予混合気に点火している。
しかしながら、エンジン運転中のピストンは、シリンダ内を高速で上下方向に往復運動している。
【０００７】
よって、放電時期（点火時期）によってピストンの位置が大きく変化するため、点火栓の中心電極とピストンからなる放電距離も変化し、放電時期を進めるとピストンの位置が中心電極から遠ざかり、放電距離が拡大するため放電困難となる、若しくは必ずしも中心電極とピストンとの間で放電が発生せず安定的な点火が困難となり、好ましいことではない。
【０００８】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの放電時期範囲内において体積空間の大きい点火放電を安定的に実現し、火炎伝播時間を短縮することにより、燃焼が不安定になりやすい希薄燃焼や大量ＥＧＲの導入条件において燃焼限界を拡大でき、燃料消費量及びＮＯｘの排出量を低減することのできるレシプロ式内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１のレシプロ式内燃機関では、シリンダブロックに形成されたシリンダとシリンダヘッドとピストンより構成される燃焼室と、前記燃焼室内で圧縮された混合気に電気的に点火する点火装置とを有したレシプロ式内燃機関において、前記点火装置は、前記ピストンの上面壁に形成されるピストン電極と、前記燃焼室に臨み、前記ピストン電極との間に電気的放電回路をなすように配設される中心電極とを備え、前記ピストン電極と前記中心電極とは、所定の放電時期範囲内において、該ピストン電極と該中心電極からなる放電距離が、前記中心電極から前記ピストン電極以外の前記燃焼室の壁面までの距離よりも短くなるよう設定したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２のレシプロ式内燃機関では、請求項１の発明において、前記点火装置は、前記中心電極と前記ピストン電極の間で非平衡プラズマが生成されるように該中心電極に電力を供給する放電手段と、該放電手段の放電エネルギ及び放電時期を可変させる放電制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３のレシプロ式内燃機関では、請求項１又は２の発明において、前記ピストン電極は、上面視で前記中心電極と同心である円環からなる円環状電極であることを特徴とする。
また、請求項４のレシプロ式内燃機関では、請求項１又は２の発明において、前記ピストン電極は、上面視で前記中心電極と同心である円環に備えられ、該中心電極から等距離に形成される複数の突起からなる突起状電極であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５のレシプロ式内燃機関では、請求項３又は４の発明において、前記ピストンは、該ピストンの上面壁中央部にキャビティが凹設され、前記円環は、前記キャビティの開口縁であることを特徴とする。
また、請求項６のレシプロ式内燃機関では、請求項５の発明において、前記ピストンは、該ピストンの上死点位置において前記放電距離を半径とする球よりも大きなキャビティを形成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７のレシプロ式内燃機関では、請求項５又は６の発明において、前記キャビティは、浅皿形状とし、前記放電距離より前記中心電極に近接する前記底部に絶縁体を被覆することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、中心電極とピストン電極は、所定の放電時期範囲内において、中心電極とピストン電極からなる放電距離が燃焼室を構成するピストン電極以外の部分までの距離よりも短くなるよう配置されている。これにより、混合気に点火する際にシリンダヘッド下面などに放電することを回避し、ピストン電極へ対してのみ良好に点火放電させることができる。
【００１５】
そして、このようにピストン電極への点火放電は、放電時期範囲内において体積空間の大きい点火放電を安定的に行うことができるので、放電経路付近に存在する混合気に点火することができ火炎伝播時間を短縮することができる。
従って、火炎伝播時間が短縮するので燃焼の不安定になりやすい希薄燃焼及び大量のＥＧＲ導入条件においても、燃焼限界を拡大することができるので燃料消費量及びＮＯｘの排出量を低減することができ、且つ高負荷時にはノッキングを抑制することができるので高出力化することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、点火装置は、中心電極とピストン電極の間で非平衡プラズマが生成されるように電力を供給する放電手段と、放電エネルギ及び放電時期を可変させる放電制御手段とを備えているので、放電距離の大きい中心電極とピストン電極との間で複数に枝分かれした非平衡プラズマを形成することができ、放電時期範囲内において形成された非平衡プラズマ付近に存在する混合気に一斉に点火するため、更に火炎伝播時間を短縮することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、ピストン電極は、中心電極と同心である円環状で形成されているので、放電時期によらずに非平衡プラズマを確実にピストン電極へ放電させることができる。
請求項４の発明によれば、ピストン電極は、中心電極と同心である円環に備えられ、該中心電極から等距離に形成される複数の突起状からなるので、非平衡プラズマの放電方向を規定することができ、火炎核が中心電極を中心とした同心円状に均等に伝播することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、ピストン電極が形成される円環は、ピストンの上面壁中央部に凹設されたキャビティの開口縁であるため、中心電極からシリンダ端までの距離が大きく火炎伝播時間が過大となり易いキャビティ外周部のピストン上面壁とシリンダヘッドの下面との間に形成される空間近傍へ放電を実施することができ、燃焼変動の増大や失火、高負荷運転時のノッキングを抑制することができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、ピストン上死点位置での放電距離を半径とする球よりも大きなキャビティを形成しているので、キャビティ底面が最も中心電極に近接する上死点位置においても放電距離よりも距離が短くなることがなく、ピストン電極以外の部位への非平衡プラズマの放電を回避することができ、非平衡プラズマを確実にピストン電極に放電することができる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、キャビティを浅皿形状とし、ピストンの上死点位置で放電距離より中心電極に近接する底部に絶縁体を被覆しているので、非平衡プラズマを確実にピストン電極に放電することができ、キャビティを浅皿形状としているのでキャビティの容積を低減することができ高圧縮比設計等の設計的制約を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施例に係るレシプロ式内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るピストン上死点での燃焼室内上部の構造図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るピストンの上面視図である。
【図４】本発明の第１実施例における各放電時期における放電距離を示す概略図であり、（ａ）は圧縮上死点、（ｂ）は圧縮上死点前２０度、（ｃ）は圧縮上死点前４０度をそれぞれ示す。
【図５】本発明の第１実施例における放電時期における放電距離の変化量を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施例に係るピストンの上面視図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る燃焼室内上部の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係るレシプロ式内燃機関の概略構成図であり、図２は、ピストン上死点での燃焼室内上部の構成を示す縦断面図であり、図３は、ピストンの上面視図であり、図４は、各放電時期における放電距離を示す概略図であり、（ａ）は圧縮上死点、（ｂ）は圧縮上死点前２０度、（ｃ）は圧縮上死点前４０度をそれぞれ示しており、図５は、放電時期における放電距離の変化量を示すグラフであり、縦軸に放電距離Ｒとピストン上死点から下死点までの全行程間距離で定義されるピストンストローク量Ｓとの割合、横軸に放電時期を示している。
【００２３】
また、図２中のＲは、中心電極３１からピストン環状電極２２までの非平衡プラズマを生成する放電距離を示し、一点鎖線は、放電距離Ｒからなる球状の範囲である放電可能範囲３２を示す。
また、図３中の一点鎖線は、各放電時期のピストン位置における放電距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を示す。
【００２４】
以下、本発明の第１実施例のレシプロ式内燃機関の構成を説明する。
図１に示すように、本実施例のレシプロ式内燃機関（内燃機関、以下、エンジン）１は、多気筒のエンジンであり、シリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の上側に配置されるシリンダヘッド１１と、混合気を点火し燃焼させる非平衡プラズマ放電式点火装置（点火装置）２を備える。
【００２５】
シリンダブロック１２には、ピストン２０を收装するシリンダ１２ａが形成されている。
シリンダヘッド１１は、非平衡プラズマ放電式点火装置２の構成部品である点火栓３０と図示しない吸排気弁を備え、図示しない吸気ポートからピストン２０の上面壁２１とシリンダ１２aとシリンダヘッド１１で形成される燃焼室１５内へ混合気を吸入し、図示しない排気ポートから燃焼室１５内の燃焼ガスを排出するよう構成されている。
【００２６】
燃焼室１５では、ピストン２０により圧縮された混合気に点火栓３０により点火され混合気が燃焼し、燃焼エネルギによりピストン２０は、シリンダ１２ａに沿ってコンロッド１３とクランクシャフト１４により構成されるピストンクランク機構により往復運動をする。
【００２７】
非平衡プラズマ放電式点火装置２は、ピストン２０、点火栓３０、高電圧発生器（放電手段）６１、ＥＣＵ（放電制御手段）６２で構成され、ピストン２０と点火栓３０の先端に形成された中心電極３１との間に非平衡プラズマを発生させ、混合気に点火するものである。
【００２８】
ピストン２０には、図３に示すように上面壁２１に点火栓３０の中心電極３１の中心と同心である円環状であり、ピストン２０の縦断面視で点火栓３０側に凸である頂点を有し、所定の放電時期範囲（例えば、圧縮上死点前５０度〜圧縮上死点後５０度）において、ピストンストローク量Ｓの第１の所定割合（例えば１０％）から第２の所定割合（例えば２０％）の範囲内で点火栓３０の先端に形成される中心電極３１と非平衡プラズマが生成される放電距離Ｒをなし、且つ放電距離Ｒの変化量がピストンストローク量Ｓの第３の所定割合（例えば４％）以下となるようにピストン環状電極（円環状電極）２２が形成されている。
【００２９】
また、ピストン２０には、図２に示すように上死点位置において、ピストン環状電極２２以外に放電をすることの無いようピストン環状電極２２の下部には放電可能範囲３２を避けるように形成される底部２５を有してキャビティ２４が形成されている。
【００３０】
点火栓３０は、所定の放電時期範囲において放電距離Ｒ内にピストン環状電極２２を除くエンジンを構成する他部材が位置しないように、且つ放電距離Ｒがピストンストローク量Ｓの第１の所定割合から第２の所定割合の範囲内であり、且つ放電距離Ｒの変化量がピストンストローク量Ｓの第３の所定割合以下となるように燃焼室１５内に突出してシリンダヘッド１１に設けられ、シリンダヘッド１１の雌ねじに螺合して固定されている。また、中心電極３１とシリンダヘッド１１の間は絶縁体により電気的に絶縁されている。
【００３１】
高電圧発生器６１は、電気的に点火栓３０に接続され、点火栓３０に放電エネルギを供給するものである。
ＥＣＵ６２は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。
【００３２】
ここでは、ＥＣＵ６２は、エンジン回転速度、エンジン負荷などからエンジン１の運転状況を検出する図示しない各種センサの出力情報が入力され、これら情報に基づいて高電圧発生器６１へ放電信号を送信し、点火栓３０での放電時期及び非平衡プラズマの放電エネルギを制御するように構成されている。
【００３３】
以下、このように構成された本発明の第１実施例に係るレシプロ式内燃機関の作用及び効果について説明する。
図４に示すように（ａ）では、所定の放電時期内である圧縮上死点での放電時に中心電極３１とピストン環状電極２２との間に放電距離Ｒ１が形成され、また（ｂ）では圧縮上死点前２０度での放電時に放電距離Ｒ２が形成され、また（ｃ）では圧縮上死点前４０度での放電時に放電距離Ｒ３が形成されており、いずれの放電時期においても、放電距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３以内にピストン環状電極２２を除くエンジン１を構成する他部材が位置しないようにピストン２０の上壁面２１にピストン環状電極２２が形成されている。
【００３４】
また、図５に示すように放電時期Ｒとピストンストローク量Ｓの割合は、所定の放電時期内である圧縮上死点ではＲ１／Ｓ、圧縮上死点前２０度ではＲ２／Ｓ、圧縮上死点前４０度ではＲ３／Ｓであり、所定の放電時期内においては、放電距離Ｒとピストンストローク量Ｓの割合が第１の所定割合と第２の所定割合範囲内となるように、且つ放電距離Ｒの変化量がピストンストローク量Ｓの第３の所定割合以内となるように、シリンダヘッド１１に点火栓３０が配設され、ピストン２０の上壁面２１にピストン環状電極２２が形成されている。
【００３５】
これより、図示しない吸気ポートより吸入された混合気は、ピストン２０により圧縮され、ＥＣＵ６２にてエンジン１の運転状況に最適な放電時期及び非平衡プラズマの放電エネルギを算出し高電圧発生器６１に放電信号を送信し、高電圧発生器６１より点火栓３０へ放電エネルギを供給し、エンジン１を構成する他部材に放電することなく中心電極３１からピストン環状電極２２に向かって複数に枝分かれした非平衡プラズマが放電されることで、混合気に点火され燃焼する。
【００３６】
燃焼した混合気は、膨張をしながらピストン２０を押し下げ、コンロッド１３を介してクランクシャフト１４を回転させ、ピストン２０の往復運動を回転運動に変換し動力として出力される。
このように、図４及び図５に示すように所定の放電時期範囲内で中心電極３１とピストン環状電極２２で放電距離Ｒを形成するため、中心電極３１とピストン環状電極２２間で安定的に体積空間の大きな複数に枝分かれした非平衡プラズマを放電することができ、火炎伝播時間を短縮することができる。
【００３７】
これにより、本発明の第１実施例に係るレシプロ式内燃機関によれば、
（１）燃焼が不安定になりやすい希薄燃焼や大量のＥＧＲ導入条件において燃焼限界を拡大し、燃料消費量及びＮＯｘの排出量を低減することができる。
（２）高負荷運転時にはノッキングを抑制することができるので高出力化することができる。
（３）放電時期に対する放電距離の変化を抑制することができるので、点火放電を保証するための複雑な放電回路や制御が不要となり、コストを低減することができる。
【００３８】
［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。
図６は、本発明の第２実施例に係るピストン１２０の上面視図である。
図６に示すように上記第１実施例に対して、ピストン１２０に中心電極３１から非平衡プラズマを放電させる突起状のピストン突起状電極（突起状電極）１２３を有しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
【００３９】
ピストン突起状電極１２３は、図６に示すように上面壁２１に中心電極３１の中心と同心円である円環状であり、ピストン１２０の縦断面視で点火栓３０側に凸である頂点を有し、且つ所定の放電時期範囲（例えば、圧縮上死点前５０度〜圧縮上死点後５０度）において中心電極３１と非平衡プラズマが生成される放電距離Ｒをなすように、円環上に中心電極から等距離に形成される複数（例えば８カ所）の突起が形成されている。
【００４０】
ピストン１２０には、第１実施例と同様に上死点位置において、ピストン突起状電極１２３以外に放電をすることの無いようピストン突起状電極１２３の下部に放電可能範囲３２を避けるように形成されている底部２５を有してキャビティ２４が形成されている。
【００４１】
以下、このように構成された本発明の第２実施例に係るレシプロ式内燃機関の作用及び効果について説明する。
上述したように、シリンダヘッド１１に点火栓３０が配設され、ピストン１２０の上壁面２１にピストン突起状電極１２３が形成されている。
【００４２】
図示しない吸気ポートより吸入された混合気は、ピストン１２０により圧縮され、ＥＣＵ６２にてエンジン１の運転状況に最適な放電時期及び非平衡プラズマの放電エネルギを算出し高電圧発生器６１に放電信号を送信し、高電圧発生器６１より点火栓３０へ放電エネルギを供給し、エンジン１を構成する他部材に放電することなく中心電極３１からピストン突起状電極１２３に複数の非平衡プラズマが放電されることで、混合気に点火され燃焼する。
【００４３】
燃焼した混合気は、膨張をしながらピストン１２０を押し下げ、コンロッド１３を介してクランクシャフト１４を回転させ、ピストン１２０の往復運動を回転運動に変換し動力として出力される。
【００４４】
このように、所定の放電時期範囲内で中心電極３１とピストン突起状電極１２３で放電距離Ｒを形成するため、中心電極３１とピストン突起状電極１２３間に安定的に体積空間の大きな複数の非平衡プラズマを規定の方向に確実に放電することができ、火炎伝播時間を短縮することができる。
【００４５】
なお、図６は複数のピストン突起状電極１２３を周方向に等間隔に設けているが、火炎伝播速度が周方向に不均質な場合には、火炎伝播速度が遅い方向の突起間隔を狭く、火炎伝播速度が速い方向の突起間隔を広く形成することにより、全周に渡って火炎伝播時間をほぼ等しくすることができる。
【００４６】
これにより、本発明の第２実施例に係るレシプロ式内燃機関によれば、非平衡プラズマを確実に複数のピストン突起状電極１２３へ向けて規定の方向に確実に放電し、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
［第３実施例］
次に、第３実施例について説明する。
【００４７】
図７は、本発明の第３実施例に係る燃焼室内上部の構造図である。
図７に示すように、上記第１実施例に対して、ピストン２２０のキャビティ２２４を浅皿形状とし、該浅皿形状の底部２２５に絶縁体（例えばフッ素材料）２２６を有しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
【００４８】
ピストン２２０には、図７に示すように、上面壁２１に中心電極３１の中心と同心である円環状であり、ピストン２２０の縦断面視で点火栓３０側に凸である頂点を有し、所定の放電時期範囲（例えば、圧縮上死点前５０度〜圧縮上死点後５０度）において、ピストンストローク量Ｓの第１の所定割合（例えば１０％）から第２の所定割合（例えば２０％）の範囲内で中心電極３１と非平衡プラズマが生成される放電距離Ｒをなすピストン環状電極（円環状電極）２２が形成されている。
【００４９】
また、ピストン２２０は、図７に示すように上死点位置において、点火栓３０に接触することのないピストン環状電極２２の下部を浅皿形状としたキャビティ２２４が形成されている。
キャビティ２２４の底部２２５には、底部２２５への非平衡プラズマの放電を抑制する絶縁体２２６が配設されている。
【００５０】
以下、このように構成された本発明の第３実施例に係るレシプロ式内燃機関の作用及び効果について説明する。
上述したように、シリンダヘッド１１に点火栓３０が配設され、ピストン２２０の上壁面２１にピストン環状電極２２が形成されている。
【００５１】
図示しない吸気ポートより吸入された混合気は、ピストン２２０により圧縮され、ＥＣＵ６２にてエンジン１の運転状況に最適な放電時期及び非平衡プラズマの放電エネルギを算出し高電圧発生器６１に放電信号を送信し、高電圧発生器６１より点火栓３０へ放電エネルギを供給し、エンジン１を構成する他部材に放電することなく中心電極３１からピストン環状電極２２に複数の非平衡プラズマが放電されることで、混合気に点火され燃焼する。
【００５２】
燃焼した混合気は、膨張をしながらピストン２２０を押し下げ、コンロッド１３を介してクランクシャフト１４を回転させ、ピストン２２０の往復運動を回転運動に変換し動力として出力される。
このように、所定の放電時期範囲内で中心電極３１とピストン突起状電極２２で放電距離Ｒを形成し、放電距離Ｒからなる球状の範囲である放電可能範囲３２にキャビティ２２４の底部２２５が位置するが、底部２２５には絶縁体２２６が配設されており、放電時期によらず中心電極３１とピストン環状電極２２間に安定的に体積空間の大きな複数の非平衡プラズマを放電することができ、火炎伝播時間を短縮することができる。
【００５３】
これにより、本発明の第３実施例に係るレシプロ式内燃機関によれば、第１実施例と同様の効果を得ることができるとともに、キャビティ２２４の容積を減少させることができ、高圧縮比の設計を容易にすることができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は実施形態に限定されるものではない。
【００５４】
例えば、ピストン環状電極２２は、第１実施例及び第３実施例では中心電極３１の中心と同心円の円環状としているが、各辺が中心電極３１の中心と同心円に接する切片で形成される多角形状であってもよい。
また、ピストン突起状電極１２３は、第２実施例では中心電極３１の中心と同心円である円環上に中心電極から等距離に形成される複数の突起を有しているが、突起形状はこれに限定されるものではなく、例えば、円環上に接するキャビティ２４側に凸形状である円弧状の突起であってもよい。
【００５５】
また、絶縁体２２６は、第３実施例ではフッ素材料としているが、材料はこれに限定されるものではなく、例えば、シリコン系材料のような電気を絶縁できるものであればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  レシプロ式エンジン（内燃機関）
２  非平衡プラズマ放電式点火装置（点火装置）
１１  シリンダヘッド
１５  燃焼室
２０，１２０，２２０  ピストン
２１，１２１  上面壁
２２，１２２，２２２  ピストン環状電極（円環状電極）
１２３  ピストン突起状電極（突起状電極）
２４，２２４  キャビティ
２５，２２５  底部
２２６  絶縁体
３０  点火栓
３１  中心電極
３２  放電可能範囲
６１  高電圧発生器（放電手段）
６２  ＥＣＵ（放電制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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