(57)【要約】簡単な構造で確実な燃料噴射と低電力で燃料に添加することが可能な点火装置を備えた小型の点火装置内蔵インジェクタを供給する。燃料を噴射する噴射口（２０）を備えた燃料噴射装置（２）と、噴射された燃料を点火する点火装置（３）と、燃料噴射装置（２）及び点火装置（３）を内部に配設するケーシング（１０）からなり、点火装置（３）は、電磁波を発信する電磁波発信器（ＭＷ）と容量結合した共振構造からなる昇圧手段（５）及びこの昇圧手段（５）により発生した高電圧を放電させる放電部（６）を一体的に形成したプラズマ生成器（３）から構成される。
2015182775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、  弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、  前記点火装置の外周部分を構成する筒状部材の外表面に、中空筒状のノズルニードルを摺動可能に配設した点火装置内蔵インジェクタ。
【請求項２】
電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、  弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、  前記点火装置の外周部分を構成する部材の外表面に、ノズルニードルの弁体を形成した点火装置内蔵インジェクタ。
【請求項３】
前記燃料噴射装置の燃料の噴射口は、周方向に所定間隔を開けて複数開口し、  前記放電電極と接地電極との間隔を、隣り合う噴射口の間で放電するように調整した請求項１又は請求項２に記載の点火装置内蔵インジェクタ。
【請求項４】
前記放電電極の外周形状を、連続した凹凸形状とした請求項３に記載の点火装置内蔵インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、点火装置を内蔵したインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】  点火装置を内蔵したインジェクタとして、種々の点火プラグ一体型インジェクタが提案されている。これらは、ディーゼルエンジン、ガスエンジン及びガソリンエンジンにおいては直噴型エンジンへの使用が期待されている。点火装置を内蔵したインジェクタは、インジェクタ（燃料噴射装置）の軸心と点火装置として使用する点火プラグの中心電極の軸心とを一致させた同軸構造のものと、燃料噴射装置と点火装置とを並列に配置して１のケーシング内に収納した構造のものに大別される。同軸構造のものは、例えば特開平７−７１３４３号公報及び特開平７−１９１４２号公報に開示されている。この点火装置内蔵インジェクタは、点火装置として使用される点火プラグの中心電極を、先端にシート部を形成した段付き中空状に構成し、アクチュエータの作動によってシート部を開閉するニードルを中心電極に挿通するように構成され、内燃機関への取り付けを容易に行うことができる。【０００３】  また、燃料噴射装置と点火装置を並列に配置した構造のものは、例えば特表２００５−５１１９６６及び特開２００８−２５５８３７号公報に開示されている。この点火装置内蔵インジェクタは、燃料噴射装置と点火装置として使用される点火プラグとを筒状のケーシング内に所定間隔を隔てて並列に配置するようにしたもので、通常の燃料噴射装置と点火プラグとを用いることができるように構成されている。そのため燃料噴射装置及び点火プラグのそれぞれを新たに設計する必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７１３４３号公報
【特許文献２】特開平７−１９１４２号公報
【特許文献３】特表２００５−５１１９６６号公報
【特許文献４】特開２００８−２５５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、特開平７−７１３４３号公報及び特開平７−１９１４２号公報に開示されている点火装置内蔵インジェクタは、点火装置として使用される点火プラグの中心電極に流れる点火コイルからの数万ボルトの高電圧の影響によって、噴射ノズルのニードルを作動するためのアクチュエータ（例えば、電磁コイルやピエゾ素子）の誤作動や破損する可能性があるという問題がある。また、特表２００５−５１１９６６及び特開２００８−２５５８３７号公報に開示されている点火装置内蔵インジェクタは、燃料噴射装置と点火装置として使用される点火プラグとを１つのケーシング内に配置するようにしたもので、点火プラグの外径寸法は通常の点火プラグを用いているため小径化には限界があり、ケーシング全体の外径が大径となり、内燃機関への取り付けスペースの確保が困難であるという問題があった。【０００６】  本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射装置の軸心と点火装置の軸心とを一致させ、同軸構造とした点火装置内蔵インジェクタであっても、点火装置に点火コイルからの数万ボルトの高電圧を使用することなく、燃料噴射装置のアクチュエータの誤作動を防止することができるとともに、点火装置の外形寸法を小径とすることができ装置全体のコンパクト化を図ることができる点火装置内蔵インジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するためになされた発明は、  電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、  弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、  前記点火装置の外周部分を構成する筒状部材の外表面に、中空筒状のノズルニードルを摺動可能に配設した点火装置内蔵インジェクタである。【０００８】  本発明の点火装置内蔵インジェクタは、点火装置が、電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成プラズマ生成器であり、放電部のみを高電界とすることができ、放電部までの経路における絶縁構造を簡素化することが可能となる。これにより、一般的に用いられる点火プラグと比べて大幅に小径化することができ、小径化した点火装置（プラズマ生成器）の外周部分を構成する筒状部材の外表面に、中空筒状のノズルニードルを摺動可能に配設するようにしたから、装置全体をコンパクトに構成することができる。また、昇圧手段は複数の共振回路から構成することができ、供給される電磁波を十分に昇圧し、接地電極と放電電極との間の電位差を高め（高電圧を発生させ）放電を生じさせ、燃料噴射装置から噴射される燃料を確実に点火する。また、共振構造からなる昇圧手段（共振器）は、電磁波の周波数を高くすること（例えば、２．４５ＧＨｚ）で小さくすることができ、この点もプラズマ生成器の小型化に資する。【０００９】  また、上記課題を解決するためになされた第２の発明は、  電磁波を発信する電磁波発信器と容量結合した共振構造からなる昇圧手段、接地電極及び放電電極を一体的に形成し、前記昇圧手段により、前記接地電極、放電電極間の電位差を高め放電を生じさせるプラズマ生成器からなる点火装置と、  弁座からノズルニードルの弁体を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置とからなり、  前記点火装置の外周部分を構成する部材の外表面に、ノズルニードルの弁体を形成した点火装置内蔵インジェクタである。【００１０】  本発明の点火装置内蔵インジェクタは、燃料噴射装置の主要部品となるノズルニードルの弁体部分を、点火装置の外周部分を構成する部材の外表面に形成するようにしたから、燃料溜まり室や圧力室の燃料が外部へ漏れることを抑制することができる。【００１１】  また、前記燃料噴射装置の燃料の噴射口は、周方向に所定間隔を開けて複数開口し、前記放電電極と接地電極との間隔を、隣り合う噴射口の間で放電するように調整することができる。このように放電電極と接地電極との間隔を調整することで、放電電極に燃料が直接当たることが無く、放電部が燃料と空気との混合域となり、良好な点火を実現する。【００１２】  この場合において、前記放電電極の外周形状を、連続した凹凸形状とすることで、容易に隣り合う噴射口の間で放電するように調整することができる。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の点火装置内蔵インジェクタは、燃料噴射装置の軸心と点火装置の軸心とを一致させ、同軸構造とした点火装置内蔵インジェクタであっても、燃料噴射装置のアクチュエータの誤作動を防止することができるとともに、点火装置の外形寸法を小径とすることができ装置全体のコンパクト化を図った点火装置内蔵インジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１の点火装置内蔵インジェクタを示す一部断面の正面図で、（ａ）は燃料遮断状態を示す断面正面図、（ｂ）燃料噴射状態を示す断面正面図である。
【図２】同点火装置内蔵インジェクタの点火装置として使用されるプラズマ生成器を示す断面正面図である。
【図３】同点火装置内蔵インジェクタの燃料噴射部分と放電部の関係を示す底面図で、（ａ）は燃料領域、放電領域を説明する概略図、（ｂ）は放電ギャップを説明する概略図である。
【図４】プラズマ生成器の放電電極の異なる実施形態で、（ａ）は外周形状を連続した凹凸形状、（ｂ）は正面視ティアドロップ形状、（ｃ）は楕円形状として放電ギャップを部分的に小さくした例を示す。
【図５】実施形態１の変形例の点火装置内蔵インジェクタを示し、（ａ）は一部断面の正面図、（ｂ）はケーシングの平面図である。
【図６】実施形態２の点火装置内蔵インジェクタを示す一部断面の正面図で、（ａ）は燃料遮断状態を示す断面正面図、（ｂ）燃料噴射状態を示す断面正面図である。
【図７】プラズマ生成器の昇圧手段の等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１６】＜実施形態１＞点火装置内蔵インジェクタ  本実施形態１は、本発明に係る点火装置内蔵インジェクタ１である。当該点火装置内蔵インジェクタ１は、図１に示すように、燃料噴射装置２、点火装置としてのプラズマ生成器３をそれぞれの軸心が一致した構成となっている。燃料噴射装置２及びプラズマ生成器３の軸心Ａとは、燃料噴射装置２においては、中空円筒形状のノズルニードル２４の軸心を、プラズマ生成器３においては軸形状の中心電極５３、５５の軸心をいう。
【００１７】  この点火装置内蔵インジェクタ１は、点火装置として使用されるプラズマ生成器３と、弁座（オリフィス）２３ａからノズルニードル２４の弁体部分を接離させることで、燃料の噴射を制御する燃料噴射装置２とからなり、点火装置３の外周部分を構成する筒状部材の外表面に、中空筒状のノズルニードル２４を摺動可能に配設するようにして、燃料噴射装置２及びプラズマ生成器３の軸心が一致するようにしている。点火装置内蔵インジェクタ１の固定手段は特に限定されるものではなく、シール部材を介装し、取付口に刻設した雌ねじ部に点火装置内蔵インジェクタ１の外表面に刻設した雄ねじ部を螺合することで固定したり、点火装置内蔵インジェクタ１を上方から押圧固定する固定手段によって固定したりすることができる。
【００１８】―燃料噴射装置―  当該点火装置内蔵インジェクタ１の燃料噴射機能を構成する燃料噴射装置２は、燃料を噴射する噴射口２ａ、この噴射口２ａに連なるオリフィス２３ａ（弁座）、このオリフィス２３ａを開閉する弁体部分を備えたノズルニードル２４を主要部として構成されている。ノズルニードル２４は、中空筒状で、後述するプラズマ生成器３の外周部分を構成する筒状部材の外表面に摺動可能に配設するようにしている。高圧燃料の内部での漏洩を防止する観点から、ノズルニードル２４の内表面とプラズマ生成器３の外周部分を構成する筒状部材の外表面との隙間は可及的に０となるように構成することが好ましい。このノズルニードル２４は、アクチュエータ２１の作動によってオリフィス２３ａから接離させるように構成されている。アクチュエータ２１は、図に示すように電磁コイルアクチュエータを用いることもできるが、燃料の噴射時間、噴射タイミング（多段噴射）をナノ秒単位で制御可能なピエゾ素子（ピエゾ素子アクチュエータ）を用いることが好ましい。
【００１９】  具体的に、高圧燃料は、本体２０（後述するプラズマ生成器３のケース５１を兼ねる場合がある。）に形成されるオリフィス２３ａに連なる燃料溜まり室２３及び圧力室２５に燃料供給流路２８から導入されている。燃料を噴射しない状態（図１（ａ）参照）では、高圧燃料からの圧力が作用するノズルニードル２１の受圧面が、燃料溜まり室２３より圧力室２５の方が大きく、さらにノズルニードル２１は付勢手段２２（例えば、スプリング）によりオリフィス２３ａ側に付勢されているため燃料溜まり室２３からオリフィス２３ａを介して噴射口２ａに燃料が流れることはない。そして、アクチュエータ２１が、制御手段（例えば、ＥＣＵ）からの噴射指令（例えば、電磁コイルアクチュエータに通電される燃料噴射弁駆動電流Ｅ）によって作動し、圧力室２５の機密を保持するバルブ２１ａを引き上げ、圧力室２５内の高圧燃料を、作動流路２９を介してタンク２７に逃がし、圧力室２５の圧力を低下させることでノズルニードル２４をオリフィス２３ａから離間させる（図１（ｂ）参照）。これにより、燃料溜まり室２３の高圧燃料（ガソリン、軽油、ガス燃料等）が、オリフィス２３ａを通過し、燃料噴射口２ａから噴射される。２７は燃料タンク、２６はレギュレータを含む燃料ポンプである。圧力室２５から点火装置内蔵インジェクタ１外に放出される高圧燃料は、燃料タンク２７に循環するように構成することが好ましいが、高圧燃料としてガスを利用する場合、インテークマニホールド（吸入経路）に供給し、吸入空気と混合するように構成することもできる。
【００２０】  燃料の噴射口２ａは、周方向に所定間隔を開けて複数開口することが好ましい。具体的には、軸心Ａと同心上に複数（図例では８箇所）開口するようにしている。
【００２１】―プラズマ生成器―  プラズマ生成器３は、電磁波を発信する電磁波発信器ＭＷと容量結合した共振構造からなる昇圧手段５、接地電極（ケース５１の先端部５１ａ）及び放電電極５５ａを一体的に形成している。そして、昇圧手段５により、接地電極（先端部５１ａ）、放電電極５５ａ間の電位差を高め（高電圧を発生させ）放電を生じさせるようにしている。なお、断面図のハッチング部は金属、クロスハッチング部は絶縁体（誘電体）を示す。また、図２は、ケース５１が全体を覆うプラズマ生成器３を示す。図１に示す点火装置内蔵インジェクタ１のプラズマ生成器３では、ケース５１はノズルニードル２４の内表面が摺接するように出力部の中心電極５３と絶縁体５９近傍を覆う部分にのみ形成され、それ以外の部分における絶縁体５９は本体２０によって覆われる構造である。そして、ケース５１が全体を覆うプラズマ生成器３では、図２（ｂ）に示すように、本体２０に対して軸心Ａと平行方向に移動させることができる。図２（ｂ）においては、本体２０の下端面から距離ｄだけ下方に移動させた例を示す。このように、プラズマ生成器３を下方にずらし、燃料の噴射口２ａと放電部６との距離を変更することが可能な構成とすることで、噴射される燃料が最適に点火するように調整することができる。
【００２２】  昇圧手段５は、入力部の中心電極５３、出力部の中心電極５５、結合部の電極５４及び絶縁体５９（誘電体）から構成される。中心電極５３、中心電極５５、電極５４及び絶縁体５９は、ケース５１内に同軸状に収納されているが、これに限定されるものではない。絶縁体５９は、本実施形態においては、絶縁体５９ａ、絶縁体５９ｂ及び絶縁体５９ｃの分割構造としているが、これに限られるものではない。絶縁体５９ａは、入力端５２及び入力部の中心電極５３の一部をケース５１と絶縁する。絶縁体５９ｂは、入力部の中心電極５３と結合部の電極５４とを絶縁するとともに、両電極を容量結合する。絶縁体５９ｃは、結合部の電極５４とケース５１と絶縁するとともに、出力部の中心電極５５の軸部５５ｂとケース５１を絶縁し、共振空間を形成する。また、放電電極５５ａの位置決めを行う機能も有する。
【００２３】  出力部の中心電極５５の放電電極５５ａは、軸部５５ｂを介して結合部の電極５４と電気的に結合されている。入力部の中心電極５３は、電磁波発振器ＭＷと入力端５２を介して電気的に接続されている。
【００２４】  結合部の電極５４は有底の筒状で、電極５４の筒状部分の内径、中心電極５３の外径及び中心電極５３の先端部と電極５４の筒状部分との結合度（距離Ｌ）によって結合容量Ｃ１が決定される。結合容量Ｃ１の調整のため、中心電極５３は軸芯方向に移動可能に、例えば、ねじ調整可能なように配設することができる。また、電極５４の開放端部を斜めに切断することで結合容量Ｃ１の調節を容易に行うこともできる。
【００２５】  共振容量Ｃ２は、結合部の電極５４とケース５１によって形成されるコンデサＣ２による接地容量（浮遊容量）である。共振容量Ｃ２は、電極５４の筒状長さ、外径、ケース５１の内径（電極５４を覆う部分の内径）、電極５４とケース５１との間隙（電極５４を覆う部分の間隙）及び絶縁体（誘電体）５９ｃの誘電率によって決定される。コンデサＣ２の部分の詳細寸法は、電磁波発振器ＭＷから発振される電磁波（マイクロ波）の周波数に合わせて共振するように設計される。
【００２６】  共振容量Ｃ３は、出力部の中心電極５５とケース５１の中心電極５５を覆う部分によって形成されるコンデサＣ３による放電側容量（浮遊容量）である。出力部の中心電極５５は、上述したとおり、結合部の電極５４の底板中央から延設される軸部５５ｂと軸部５５ｂの先端に形成される放電電極５５ａとを備えている。放電電極５５ａは、軸部５５ｂよりも大径である。共振容量Ｃ３は、放電電極５５ａ及び軸部５５ｂの長さ、外径、ケース５１の内径（中心電極５５を覆う部分の内径）、中心電極５５とケース５１との間隙（ケース５１の先端部５１ａが中心電極５５を覆う部分の間隙）、軸部５５ｂを覆う絶縁体（誘電体）５９ｃの厚みや誘電率によって決定される。特に、放電電極５５ａの外周面と先端部５１ａの内周面との間隙によって形成される環状部分の面積及び放電電極５５ａの外周面と先端部５１ａの内周面との距離が、共振周波数を決定する際の重要な要素となるため、詳細に計算され決定される。
【００２７】  昇圧手段５を構成する共振構造は、電極（入力部の中心電極５３及び結合部の電極５４）とケーシング５１との間で構成するコンデサＣ２、Ｃ３（図７に示す等価回路参照）の共振容量Ｃ２、Ｃ３を、Ｃ３に比べてＣ２が十分に大きく（Ｃ２≫Ｃ３）なるように各寸法を調整することで構成するようにしている。このように構成することで、電磁波を十分に昇圧し高電圧として、放電（絶縁破壊）を可能とする。
【００２８】  このように、昇圧手段５を構成することで、点火装置としてのプラズマ生成器３の外径は５ｍｍ程度とすることができ、点火装置内蔵インジェクタ１全体をコンパクトに構成することができる。
【００２９】  放電電極５５ａは軸部５５ｂに対して、軸方向に移動可能に配設することが好ましいが、軸部５５ｂと一体的に形成しても構わない。また、放電電極５５ａは外径の異なる複数種類を用意して共振容量Ｃ３を調整することもできる。具体的には、軸部５５ｂの先端に雄ねじ部を形成し、放電電極５５ａの底面に、軸部５５ｂの雄ねじ部に対応した雌ねじ部を形成する。また、放電電極５５ａとケース５１の先端部５１ａ内面との距離を軸方向と直交する方向で異なるように、放電電極５５ａの周面の形状を波形に構成したり、放電電極５５ａの形状を球状体、半球状体又は回転楕円体形状としたりすることもできる。この放電電極５５ａ及びケース５１の先端部５１ａ内面（接地電極）が放電部６を構成し、放電電極５５ａとケース５１の先端部５１ａ内面（接地電極）とのギャップで放電が生じる。
【００３０】  放電部６を構成する放電電極５５ａは、放電を確実に行うようにするために、図４（ｂ）〜（ｃ）に示すように、ティアドロップ形状、楕円形状とし、軸部５５ｂに対して偏芯して取り付けることができる。これによって、ケース５１の先端部５１ａの内周面（接地電極）と放電電極５５ａの尖頭部との間で確実に放電が生じる。なお、この様な形状としたときも放電電極５５ａの外周面と先端部５１ａの内周面との間隙によって形成される環状部分の面積及び放電電極５５ａの外周面と先端部５１ａの内周面との距離が、共振周波数を決定する際の重要な要素となるため、環状部分の面積及び放電電極５５ａの外周面と先端部５１ａの内周面との距離は詳細に計算される。
【００３１】  このように、放電ギャップを部分的に短くすることで、高気圧下において、低電力で放電が可能となる。本発明者らの実験によると、放電電極５５ａが円筒形でケース５１と同軸の場合、８気圧において８４０Ｗで放電するものの、９気圧では１ｋＷでも放電しなかったものが、放電ギャップを部分的に短くした形状の場合、１５気圧では５００Ｗで放電することが確認できた。また、１．６ｋＷの出力とすれば４０気圧以上でも放電することが確認できた。
【００３２】  また、放電電極５５ａは、図３、図４（ａ）に示すように、外周形状を連続した凹凸形状とすることができる。凹部、凸部の数は、燃料の噴射口２ａに合わせて形成する。本実施例においては、８箇所の凹凸部を形成するようにしている。一組の凹凸形状の周面とケース５１の先端部５１ａ内周面との距離（放電ギャップの距離）は、図３（ｂ）に示すように、凹部で最大値Ｇｍａｘ、凸部で最小値Ｇｍｉｎとなる。放電は、放電ギャップが最小値Ｇｍｉｎとなる近傍でおこりやすく、放電電極５５ａ周面の凸部が隣り合う噴射口の間となるように調整することで、放電電極５５ａと接地電極（ケース５１の先端部５１ａの内周面）との間隔を、隣り合う噴射口２ａの間で放電するように、放電領域Ｈを調整することとなる。このように調整することで、燃料の噴射領域Ｆに放電領域Ｈが重なり合うことがなく、放電領域Ｈが、燃料の噴射領域Ｆと空気の存在領域Ａ／Ｆの位置、つまり燃料と空気との混合域となり、良好な点火を実現する。
【００３３】−点火装置の動作−  点火装置としてのプラズマ生成器３のプラズマ生成動作について説明する。プラズマ生成動作では、放電部６からの放電により、放電部６の近傍にプラズマが生じ、燃料噴射弁２から噴射される燃料が点火する。
【００３４】  具体的なプラズマ生成動作は、まず制御装置（図示省略）が、所定周波数ｆの電磁波発振信号を出力する。この発信信号は燃料噴射装置２への燃料噴射信号と同期（燃料噴射信号の発信後、所定時間経過したタイミング）して、発信される。電磁波用電源（図示省略）から電力の供給を受ける電磁波発振器ＭＷは、このような電磁波発振信号を受けると、所定の設定時間に亘って周波数ｆの電磁波パルスを所定のデューティー比で出力する。電磁波発振器ＭＷから出力された電磁波パルスは、共振周波数がｆであるプラズマ生成器３の昇圧手段５により、高電圧となる。高電圧になる仕組みは、上述したように、共振容量（浮遊容量）Ｃ２、Ｃ３を、Ｃ３に比べてＣ２が十分に大きくなるように構成するとともに、中心電極５５とケース５１との浮遊容量Ｃ３及び結合部の電極５４とケース５１との浮遊容量Ｃ２が、コイル（軸部５５ｂ（等価回路のＬ１）が相当）と共振するように構成しているためである。そして、昇圧された電磁波が放電電極５５ａとケース５１の先端部５１ａ内面（接地電極）との間で放電を起こし、スパークが生じる。このスパークにより、プラズマ生成器３の放電部６の近傍で生成されるガス分子から電子が放出され、プラズマが生成され、燃料が点火する。なお、電磁波発信器ＭＷからの電磁波は、連続波（ＣＷ）であっても構わない。
【００３５】−実施形態１の効果−  本実施形態１の点火装置内蔵インジェクタ１は、電磁波を昇圧し、放電を行うことができる小径のプラズマ生成器３を点火装置として使用するため、点火コイルからの高電圧の影響によるアクチュエータ２１の誤作動や破損を防止することができる。燃料噴射装置２の内側に位置するプラズマ生成器３が小径であるから、装置全体の外径寸法の大幅なコンパクト化を図ることができる。また、燃料噴射装置２及びプラズマ生成器３からの放熱は本体２０の燃料供給流路２８及び作動流路２９を流れる燃料によって冷却される。
【００３６】−実施形態１の変形例１−  実施形態１の変形例１では、点火装置としてのプラズマ生成器３からの放電プラズマに電磁波を供給し、プラズマの維持拡大を行うための電磁波照射アンテナ４を備えている。電磁波照射アンテナ４を配設している以外の構成は実施形態１と同様であり、説明を省略する。
【００３７】  この電磁波照射アンテナ４は、図５に示すように本体２０とは別に、例えば内燃機関のシリンダヘッドに取付口を開口して取り付けることもできるが、このアンテナ４は、構造上、同軸ケーブルの内部導体を延長したものを利用できるため、小径の同軸ケーブルを採用することで、本体２０に同軸ケーブルを内挿することで取り付けることもできる。この場合、アンテナ４は複数の箇所に取り付けるようにすることもできる。
【００３８】  電磁波照射アンテナ４に供給される電磁波は、プラズマ生成器３に供給される電磁波の反射波を、サーキュレータＳを介して供給される。サーキュレータとは、３つ以上の入出力端子を備え、各端子の入出力方向が定まっている回路をいい、本実施形態においては、電磁波発信器ＭＷからの電磁波はプラズマ生成器３へ、プラズマ生成器３からの反射波は電磁波照射アンテナ４に流れるように結線されている。このように、サーキュレータＳを用い、プラズマ生成器３の反射波を利用することで、別途、電磁波照射アンテナ４用の電磁波発信器を用意する必要がない。
【００３９】  電磁波照射アンテナ４の長さは、照射する電磁波の周波数をλとした場合、λ／４の整数倍となるように設定することが好ましい。
【００４０】  このように、プラズマ生成器３からの反射波を、サーキュレータＳを介して照射することで、局所的なプラズマ生成領域に生成されたプラズマを維持、拡大することが可能となり、燃料噴射装置２から噴射された燃料を安定して点火することができる。
【００４１】  また、電磁波照射アンテナ４用の電磁波発信器を用意して、電磁波照射アンテナ４から電磁波（マイクロ波）を連続波（ＣＷ）又はパルス波として放射するようにしても構わない。
【００４２】＜実施形態２＞点火装置内蔵インジェクタ  本実施形態１は、本発明に係る点火装置内蔵インジェクタ１である。当該点火装置内蔵インジェクタ１は、図６に示すように、点火装置として使用されるプラズマ生成器３の外周部分を構成する部材の外表面に、ノズルニードル２４の弁体部分を形成するようにしている。プラズマ生成器３の外周部分を構成する部材の外表面の形状が異なる以外の構成は実施形態１と同様であり、説明を省略する。
【００４３】  この点火装置内蔵インジェクタ１は、実施形態１では中空円筒状に形成され、プラズマ生成器３の外周部分を構成する筒状部材の外表面に摺動可能に配設されるノズルニードル２４のオリフィス２３ａを開閉する弁体部分を、プラズマ生成器３の外周部分を構成する部材の外表面に形成するように構成し、高圧燃料の内部での漏洩を確実に防止するようにしている。
【００４４】  本実施形態においては、プラズマ生成器３の先端側となる出力部の中心電極５５、この中心電極５５及び結合部の電極５４を覆う絶縁体５９ｃ、並びに入力部に中心電極５３及び電磁波発信器と接続される入力端５２を覆う絶縁体５９ａを内包するケース５１の先端側（放電電極５５ａの近傍）に弁体を形成するようにしている。
【００４５】  燃料の噴射手順は、実施形態１と同様であり、高圧燃料は、本体２０に形成されるオリフィス２３ａに連なる燃料溜まり室２３及び圧力室２５に燃料供給流路２８から導入されている。燃料を噴射しない状態（図５（ａ）参照）では、高圧燃料からの圧力が作用するノズルニードル２１の受圧面が、燃料溜まり室２３より圧力室２５の方が大きく、さらにノズルニードル２１は付勢手段２２によりオリフィス２３ａ側に付勢されているため燃料溜まり室２３からオリフィス２３ａを介して噴射口２ａに燃料が流れることはない。そして、アクチュエータ２１が、制御手段（例えば、ＥＣＵ）からの噴射指令（例えば、電磁コイルアクチュエータに通電される燃料噴射弁駆動電流Ｅ）によって作動し、圧力室２５の機密を保持するバルブ２１ａを引き上げ、圧力室２５内の高圧燃料を、作動流路２９を介してタンク２７に逃がし、圧力室２５の圧力を低下させることでノズルニードル２４をオリフィス２３ａから離間させる（図５（ｂ）参照）。これにより、燃料溜まり室２３の高圧燃料（ガソリン、軽油、ガス燃料等）が、オリフィス２３ａを通過し、燃料噴射口２ａから噴射される。燃料噴射の際には、ノズルニードル２４の弁体部分のオリフィス２３ａからの離間に伴って、プラズマ生成器３全体が浮上する。
【００４６】  また、本実施形態においては、実施形態１の変形例である電磁波放射アンテナを追加することも可能である。
【００４７】−実施形態２の効果−  本実施形態２の点火装置内蔵インジェクタ１は、実施形態１と同様、電磁波を昇圧し、放電を行うことができる小径のプラズマ生成器３を点火装置として使用するため、点火コイルからの高電圧の影響によるアクチュエータ２１の誤作動や破損を防止することができる。燃料噴射装置２の内側に位置するプラズマ生成器３が小径であるから、装置全体の外径寸法の大幅なコンパクト化を図ることができる。
【００４８】  また、中空円筒状のノズルニードル２４が、プラズマ生成器３の外周部分を構成する筒状部材の外表面に摺動する場合と比べて高圧燃料の内部での漏洩を確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】  以上説明したように、本発明の点火装置内蔵インジェクタは、電磁波を昇圧し、放電を行うことができる小径のプラズマ生成器を点火装置として使用するため、高電圧の影響によるアクチュエータの誤作動や破損を抑制し、燃料噴射装置と点火装置との軸心を一致させた構造であるものの、装置全体の外径をコンパクトにすることができる。このため、当該点火装置内蔵インジェクタの配設位置の自由度が高く、種々の内燃機関に用いることができる。また、当該点火装置内蔵インジェクタは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンをベースとし、燃料を天然ガスや、炭鉱ガス、シェールガス等を使用するようにした内燃機関、特に、ディーゼルエンジンをベースとし、燃費向上、環境性の向上の観点から燃料にガス（ＣＮＧガスやＬＰＧガス）を使用するようにしたエンジンに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５０】  １    点火装置内蔵インジェクタ  ２    燃料噴射装置  ２０  本体  ２ａ  噴射口  ２２  付勢手段  ２３  燃料溜まり室  ２４  ノズルニードル  ２５  圧力室  ３    プラズマ生成器  ４    電磁波照射アンテナ  ５    昇圧手段  ５１  ケース  ５１ａ  先端部  ５２  入力端  ５３  入力部の中心電極  ５４  結合部の電極  ５５  出力部の中心電極  ５５ａ  放電電極  ５９  絶縁体  ６    放電部
【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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【国際調査報告】
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