特許 5740580 燃料の微粒化促進装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5740580

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】燃料の微粒化促進装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 11/00 20060101AFI20150604BHJP

   F02B 23/06 20060101ALI20150604BHJP

   F02B 23/10 20060101ALI20150604BHJP

   F02M 27/04 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   F02B11/00 A

   F02B23/06 Z

   F02B23/10 L

   F02M27/04 B

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-249908(P2013-249908)

(22)【出願日】2013年12月3日

(62)【分割の表示】特願2008-201348(P2008-201348)の分割

【原出願日】2008年8月4日

(65)【公開番号】特開2014-62551(P2014-62551A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2013年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】504293528

【氏名又は名称】イマジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】池田 裕二

【審査官】 山田 由希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１５７０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８０２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０６００３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１３５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００９７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１７３６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ １１／００

Ｆ０２Ｂ ２３／００−２３／１０

Ｆ０２Ｍ ２７／０４

Ｆ０２Ｍ ３１／１２

Ｆ０２Ｍ ５１／０６

Ｆ０２Ｍ ５３／００−５３／０６

Ｆ０２Ｍ ６１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インジェクタから噴射される燃料の微粒化促進装置であって、
荷電粒子の供給手段と、
アンテナを用いて電磁波の照射を行い、荷電粒子が存在する空間に強電場を形成し、その空間内の荷電粒子にエネルギを供給することにより、この空間にプラズマを発生させるための手段と、
を備え、
前記アンテナ及び荷電粒子の供給手段を囲うキャビティを配設し、
該キャビティ壁面のインジェクタ先端部分を臨む位置に、燃焼室とキャビティ内部とを連通する開口を設け、この開口から噴出するプラズマを用いて燃料の表面張力に変化を与えることを特徴とする燃料の微粒化促進装置。

【請求項2】

荷電粒子の供給手段は、燃焼機関の着火手段を用いて荷電粒子を供給する
ことを特徴とする、請求項１記載の燃料の微粒化促進装置。

【請求項3】

前記プラズマを発生させるための手段は、表面張力に変化を与えた後にもプラズマの形成を維持し、プラズマを用いて該燃料を微粒化させる
ことを特徴とする、請求項１または請求項２記載の燃料の微粒化促進装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料の微粒化促進装置に関し、特に、電気的な制御で燃料噴霧の粒径に変化を与える微粒化促進装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料噴霧を微粒化する従来技術として、噴射弁の開弁圧を高めて高圧噴射を行うもの（例えばコモンレールシステム）、燃料を予熱することにより、粘性または燃料の表面張力を低下させ微小なノズルから燃料を噴射させるもの（例えば特許文献１）、水や界面活性剤と燃料を混合しエマルジョンを形成させるもの（例えば特許文献２）などが開発されており、一部は実用に供されている。その他、液体を微粒化する従来技術として、超音波霧化方式、静電霧化方式などがある。

【0003】

【特許文献1】特開２００７−２１１６７３公報

【特許文献2】特開２００７−１１３５７０公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コモンレールシステム等のように高圧噴射を行う方式では、堅牢かつ高精度の与圧機構及び電磁弁等を要する。そのためこの方式で燃料噴霧を微粒化する装置は自ら高価となり、普及の妨げとなっている。

【0005】

特許文献１に記載の方式では、燃料を予熱させるために微小なノズルとなる多孔質体に高電圧を印加し発熱させる。多孔質の発熱に時間を要するため、時間応答性が悪い。また、この方式では、粒径を制御できない。

【0006】

特許文献２に記載の方式では、結果的に燃料に不純物が混入する。この不純物が燃焼に悪影響を及ぼす虞がある。

【0007】

超音波霧化装置では、霧化する液体の量は、その液体を貯留する容器と気相との界面の面積に依存するため、霧化する液体の量の制御性が悪い。燃料量の精密な制御を要する燃焼機関への適用は困難である。

【0008】

静電霧化方式では、クーロン力によって液体分子を気相側に牽引することにより、霧化を行うため、燃料の加圧噴射に対応できない。これでは、短時間での燃料噴射を達成できない。

【0009】

本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、その目的は、短時間の燃料噴霧に対応でき、簡便かつ随意に制御可能な態様で燃料の微粒化を行うことを可能にする燃料の微粒化促進装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前述の課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る燃料の微粒化促進装置は、以下のいずれか一の構成を有する。

【0011】

〔構成１〕
インジェクタから噴射される燃料の微粒化促進装置であって、荷電粒子の供給手段と、アンテナを用いて電磁波の照射を行い、荷電粒子が存在する空間に強電場を形成し、その空間内の荷電粒子にエネルギを供給することにより、この空間にプラズマを発生させるための手段とを備え、前記アンテナ及び荷電粒子の供給手段を囲うキャビティを配設し、該キャビティ壁面のインジェクタ先端部分を臨む位置に、燃焼室とキャビティ内部とを連通する開口を設け、この開口から噴出するプラズマを用いて燃料の表面張力に変化を与えることを特徴とするものである。

【0012】

燃料の流れを阻害することなく、かつ、高速制御可能な態様で微粒化を促進するために、燃料噴流の近傍に荷電粒子の供給手段による荷電粒子の供給と電磁波照射とを併用する方式でプラズマを形成する。この方式では、プラズマ生成・消滅、規模の制御を高速で行うことができ、時間応答性に優れる。また、遠隔的にプラズマを形成維持できる。燃料近傍に形成したプラズマは、燃料を加熱し表面張力を低下させる。または、液滴表面若しくは液柱表面の燃料分子にプラズマを構成する化学種が直接作用し、この燃料分子を軽質化させる。炭化水素系燃料は一般的に、分子量が小さいものほど分子間力が低いため、表面張力が低下する。このような表面張力の、全体的なまたは部分的な変化により、微粒化が促進される。

【0013】

〔構成２〕
構成１を有する燃料の微粒化促進装置において、荷電粒子の供給手段は、燃焼機関の着火手段を用いて荷電粒子を供給することを特徴とするものである。

【0014】

燃焼機関においては、着火方式に違いこそあれ、燃焼を始動するために着火手段を備える。この着火手段は、燃料を着火させるための諸動作により、またはその結果として行われる燃焼により、荷電粒子を発生させる。この荷電粒子を燃料噴霧の近傍に供給することにより、燃料の微粒化を促進する一連の動作が始動する。

【0015】

〔構成３〕
構成１または構成２を有する微粒化促進装置であって、プラズマを発生させるための手段は、表面張力に変化を与えた後にもプラズマを維持し、プラズマを用いて燃料を微粒化させることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0016】

以上のように本発明によれば、短時間の燃料噴霧に対応でき、簡便かつ随意に制御可能な態様で燃料の微粒化を行うことを可能になる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、同一の部品には同一の符号を付してある。同一の符号を付した部品の構造、機能及び動作はいずれも同一である。したがって、同一の符号を付した部品についてはその説明を繰返さない。

【0018】

〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態に係る燃料の微粒化促進装置の概略構成図である。図１に示すように、燃焼機関１００は筒内直噴型のディーゼルエンジンであって、所定方向（図１上では上下方向）に伸びる直線を法線とする各断面（以下、この断面を「横断面」と呼ぶ）形状が概ね一様にその直線とその断面との交点を中心とする円形をなす壁面を有するシリンダブロック１０１を備える。シリンダブロック１０１は、この壁面によりシリンダＣを規定する。ディーゼルエンジン１００はさらに、ガスケット１０４を介してシリンダＣの一方の端部を覆うようにシリンダブロック１０１に組付けられシリンダＣにそれぞれ導通する複数の貫通孔が設けられたシリンダヘッド１０２と、横断面形状がシリンダＣの横断面形状に対応する概ね円形の部分を有しその部分でシリンダヘッド１０１のシリンダＣを形成する壁面（以下、この壁面を「シリンダ内壁」と呼ぶ）と摺接するようにシリンダＣ内に往復自在に挿入されたピストン１０３とを備えており、シリンダブロック１０１、シリンダヘッド１０２及びピストン１０３が燃焼室ＣＣを形成している。なお、シリンダブロック１０１及びシリンダ１０２は、電気的には筐体接地される。

【0019】

ピストン１０３のシリンダヘッド１０２側には、ピストンチャンバと称する窪みが設けられており、その反対側は、コネクティングロッドを介してこのディーゼルエンジン１００の出力軸であるクランクシャフトに連結される。コネクティングロッド及びクランクシャフト、並びにそれらの連結機構については周知であり、ここでは説明を行わない。

【0020】

シリンダヘッド１０２の貫通孔のうち少なくとも１つは、図示しない排気管に連通するよう設けられており、この貫通孔が吸気ポートＩＮを形成している。シリンダヘッド１０２にはさらに、吸気ポートＩＮからこのシリンダヘッド１０２の外壁まで貫通するガイド孔が設けられている。このガイド孔には棒状のバルブステム１２１が往復自在に嵌められ、バルブステム１２１の吸気ポートＩＮ側には傘型のバルブヘッド１２２が設けられている。バルブステム１２１とバルブヘッド１２２は、吸気ポートＩＮの燃焼室側端部を開閉する吸気バルブ１２０を構成している。

【0021】

シリンダヘッド１０２の貫通孔のうち別の少なくとも１つは、図示しない排気管に連通するよう設けられており、この貫通孔が排気ポートＥＸを形成している。シリンダヘッド１０２にはさらに、排気ポートＥＸからこのシリンダヘッド１０２の外壁まで貫通するガイド孔が設けられている。このガイド孔には棒状のバルブステム１２６が往復自在に嵌められ、バルブステム１２６の排気ポートＥＸ側には傘型のバルブヘッド１２７が設けられている。バルブステム１２６とバルブヘッド１２７は、排気ポートＥＸの燃焼室側端部を開閉する排気バルブ１２５を構成している。吸気バルブ１２０と排気バルブ１２５とはそれぞれ、カムまたはソレノイド等を有する図示しない動弁機構により駆動する。

【0022】

シリンダヘッド１０２の貫通孔のうちさらに別の１つには、インジェクタ１３０が設置されている。インジェクタ１３０の燃焼室ＣＣを臨む先端部分１３１にはノズルが設けられており、内部に図示しない電磁弁が組み込まれている。インジェクタ１３０は、図示しない油送管、蓄圧容器及びサプライポンプを介して燃料タンクから燃料の導入を受けるよう接続されており、油送管、蓄圧容器及びサプライポンプ、並びにこれらを制御するＥＣＵ（エンジン制御ユニット）、ＥＤＵ（駆動ユニット）とともに、燃料噴射システムを構成している。燃料噴射システム自体の詳細の動作については周知であり、ここでは説明しないが、この燃料噴射システムが駆動すると、先端部分１３１のノズルから燃料を噴射する。なお、本実施形態においては、インジェクタ１３０の少なくとも先端部分１３１は金属等の導電体からなるものである。

【0023】

燃料噴射システムが燃料を噴射すると、燃料は気化しないまま噴出し、液滴、霧、または、液柱の状態でノズルから噴出する。このような状態の燃料を微粒化するために、このディーゼルエンジン１００は、以下に説明する構成を有する。

【0024】

シリンダヘッド１０２の別の貫通孔に、高圧導体及び接地導体を誘電体で被覆してなる放電用線路１４０を挿入しシリンダヘッド１０２に接合する。放電用線路１４０の燃焼室ＣＣ側の端部には、高圧電極及び接地電極からなる電極対１５０を設け、他方側の端部は、高圧電極と接地電極との間の作動流体を絶縁破壊させるのに十分な電圧を発生する放電用電圧発生装置１６０を接続する。

【0025】

放電用線路１４０及び電極対１５０は、燃焼室ＣＣ内の環境に耐えうるだけの熱的耐久性及び機械的耐久性を備えていることが望ましい。そのため、放電用線路１４０及び電極対１５０は、具体的には内燃機関用のスパークプラグであってもよい。この場合プラグボディ及びプラグボディが螺入されるシリンダヘッド１０２が放電用線路１４０の接地導体となる。放電用線路１４０及び電極対１５０として点火プラグを用いる場合、その形式は、一般的な単極ギャップ型のものであってもいわゆる多極プラグであってもよい。また、沿面放電タイプやセミ沿面放電タイプと称されるものであってもよい。放電用電圧発生装置１６０としては、具体的には自動車用の１２Ｖ電源に接続された点火コイルを用いてもよく、その他の種々の形式の電圧発生装置を適宜選択して用いてもよい。放電用電圧装置１６０が発生する電圧は、直流電圧、交流電圧のいずれであってもよい。

【0026】

そして、シリンダヘッド１０２の別の貫通孔に、電磁波伝送線路１４１を挿入しシリンダヘッド１０２に接合する。電磁波伝送線路１４１の燃焼室ＣＣ側の端部にはアンテナ１５１を設け、他方側の端部は、所定周波数の電磁波を発生する電磁波発生装置１６１を接続する。

【0027】

電磁波発生装置１６１は、電力の供給を受けて発振し所定周波数の電磁波を発生する発振器とその電源とを備える。発振器は、帰還型、弛緩型のいずれであってもよい。また、いわゆる高周波発電機であってもよい。なお、２．４５ＧＨｚ発振のマグネトロンは、安価でかつ高出力であり発振器として好適である。電源は、使用する発振器に合わせて適宜選択すればよい。例えばインバータ方式のパルス電源装置を用いてもよい。電磁波伝送線路１４１は、同軸線路、平行線路、導波管のいずれの形式のものであってよい。図１においては、アンテナ１５１としてモノポールアンテナを例示しているが、電磁波伝送線路１４１及びアンテナ１５１は、電磁波発生装置１６１が発生する電磁波を良好に伝送し放射するものであればよい。具体的にはアンテナ１５１は、線状アンテナ、面状アンテナ、立体アンテナ、進行波アンテナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体アンテナのいずれであってもよく、アンテナアレイを構成するものであっても、ダイバーシチアンテナを構成するものであってもよい。また、アンテナ１５１への給電方式は電流給電であっても、電圧給電であってもよい。

【0028】

なお、電極対１５０及びアンテナ１５１はいずれも、インジェクタ１３０からの噴霧が直撃しない位置に配置されることが望ましい。例えば、インジェクタ１３０がマルチノズルのものである場合、ノズルからの噴霧の間に設置していてもよい。

【0029】

放電用電圧発生装置１６０及び電磁波発生装置１６１は、所定の入力信号１７０を受ける制御装置１７１に接続する。制御装置１７１は、具体的にはＣＰＵ（中央演算ユニット）、並びに、メモリ及び不揮発性記憶装置等、並びに、信号の入出力インタフェースを備えたコンピュータであり、メモリ及び不揮発性記憶装置等に記憶されたコンピュータプログラムに従い動作し、入力信号１７０を演算処理して放電用電圧発生装置１６０に対する制御信号と、電磁波発生装置１６１に対する制御信号とを発生し出力する機能を備える。入力信号１７０は、ＥＣＵが発する燃料噴射の指令信号であってもよい。または、ディーゼルエンジン１００に設置された各種センサが出力する信号であってもよい。

【0030】

以上の構成において、放電用線路１４０、電極対１５０及び放電用電圧発生装置１６０からなる電気系統（以下、この系統を「放電系」と呼ぶことがある）は、制御装置１７１による制御に従い動作し電極対１５０の高圧電極−接地電極間で放電により電子、イオン等の荷電粒子を生じさせる荷電粒子の供給器を構成する。電磁波伝送線路１４１、アンテナ１５１及び電磁波発生装置１６１からなる電気系統（以下、この系統を「電磁波放射系」と呼ぶことがある）は、制御装置１７１による制御に従い動作しアンテナ１５１から電磁波を放射することにより少なくとも放電の生じる部分を包含する空間に所定値以上の強度の電場を形成し荷電粒子にエネルギを与えプラズマを形成させる電磁波照射器を構成する。

【0031】

制御装置１７１が入力信号１７０を受けると、制御装置１７１は、放電系が稼働した状態に対応する制御信号を放電用電圧発生装置１６０に与える。放電用電圧発生装置１６０はこの制御信号に応答して、放電用線路１４０を介して電極対１５０に対し電圧印加を開始する。この電圧印加により電極対１５０では放電が開始し、荷電粒子が発生する。

【0032】

制御装置１７１はさらに、放電により荷電粒子が存在している期間中に電磁波放射系が電磁波の放射を開始するよう、電磁波放射系が稼働した状態に対応する制御信号を電磁波発生装置１６１に与える。この際、制御装置１７１は、放電系及び電磁波放射系の動作時間遅れを考慮したタイミングで、制御信号を電磁波発生装置１６１に与えることが望ましい。電磁波発生装置１６１は、この制御信号に応答して発振を開始し、電磁波伝送路１４１に電磁波を印加する。印加された電磁波は、電磁波伝送路１４１内を進行し、アンテナ１５１より放射する。

【0033】

放電により生じた荷電粒子は、アンテナより放射された電磁波の照射を受け、いわゆる電子雪崩を誘起する。すなわち、荷電粒子が電磁波のエネルギを受けて加速し第２空間内の物質と衝突する。衝突を受けた物質は電離し荷電粒子となる。この連鎖により、第２空間にプラズマが形成される。このような荷電粒子の供給と電磁波照射との組合せにより、容易にプラズマが始動し、拡大成長する。プラズマの契機となる荷電粒子の準備・供給と、プラズマ形成及び拡大をそれぞれ別々の機構を用いて行う。このプラズマ形成方式は、大規模なプラズマの発生に極めて高い電圧の印加を要する放電によるプラズマ形成方式や、契機となるプラズマを偶発的に生じる荷電粒子に頼るマイクロ波単独でのプラズマ形成方式より、高効率であり、かつ時間応答性に優れ、所望のタイミングに所望のプラズマを得ることができる。

【0034】

プラズマの形成により、燃料噴霧近傍の領域が加熱される。または、電子等の荷電粒子が燃料液滴表面若しくは燃料液柱表面に衝突し、この部分にある燃料分子の化学組成を変化させる。燃料噴霧の近傍に形成されたこのプラズマにより、燃料を加熱し表面張力を低下させる。また、プラズマ形成により、ＯＨラジカル、酸素イオン、オゾン等の酸化力の高い化学種が生成される。または、燃料液滴表面若しくは燃料液柱表面の燃料分子にＯＨラジカル、酸素イオン、オゾン等の酸化力の高い化学種が直接化学的に作用し、燃料分子を酸化させ、この燃料分子を軽質化させる。炭化水素系燃料は一般的に、分子量が小さいものほど分子間力が低いため、表面張力が低下する。または、燃料の粘性が低下する。または、燃料液滴表面若しくは燃料液柱表面の燃料分子が酸化力の高い化学種と反応することにより、表面の燃料分子に極性が生じ、その結果表面張力が変化する。

【0035】

燃料噴霧表面全体において表面張力が低下すると、実質的にはウェーバ数が低下することとなる。自由表面の変形が容易になり、また、表面積増大の確率が高くなる。このため、燃料の拡散係数が高まり、微粒化が促進される。燃料液滴表面若しくは燃料液柱表面の一部分にプラズマを作用させその部分の表面張力を変化させると、燃料液滴表面若しくは燃料液柱表面に表面張力波が生じる。この表面張力波もまた、微粒化促進に資する。なお、表面の一部にプラズマを作用させる場合、表面張力は必ず低下することを要しない。逆に表面張力が局所的に高まった場合も、表面張力波の発生による分散・微粒化が促進することがあり得る。

【0036】

さらに、その他の要因によっても、燃料と周囲雰囲気との相互作用に変化が生じる。燃料液滴表面若しくは燃料液柱表面付近の境界層の温度、化学組成、圧力等がプラズマの作用で変化することにより、この境界層の厚さ、密度、速度勾配が変化する。また、界面における滑り抵抗、界面方向のせん断力の変化も生じる。これらの変化もまた微粒化促進に資する。

【0037】

このようにして表面張力に変化が生じた後、プラズマ形成を継続し、燃料液滴表面または燃料液柱表面付近にさらにプラズマを作用させると、燃料液滴または燃料液柱は分裂し微粒化する。例えば、表面積増大に伴い加熱が促進され、気化が促進される。または、プラズマ発生に伴う衝撃波等圧力の変動により、燃料液滴または燃料液柱は外力を受け変形し、ついには分裂する。すなわち微粒化する。

【0038】

なお、本実施形態では、インジェクタ１３０の先端部分１３１を励振させるために、先端部分１３１を突出させたが、励振させるための構造はこのようなものには限定されない。使用される電磁波の周波数に応じて、この部分が励振するよう、その形状、構造、材質及び他の部材との接合形態等を適宜選択すればよい。

【0039】

〔第２の実施形態〕
インジェクタ１３０の先端部分１３１にも別途電磁波給電を行い、先端部分１３１の部材を励振させてもよい。この場合、インジェクタ１３０の先端部分１３１の部材は、電磁波発生装置１６１から給電を受けてもよい。また、電磁波発生装置１６１とは別に電磁波の発生源と伝送路とを設け、これらから給電を受けるようにしてもよい。さらに、インジェクタ１３０の先端部分１３１の部材に給電を行う場合、この部材がアンテナ１５１の機能を兼ねるようにしてもよい。また、放電用線路１４０の高圧側の線路に電磁波を重畳させ、電極対１５０の高圧側の電極をアンテナ１５１として用いてもよい。

【0040】

〔第３の実施形態〕
本実施形態においては、インジェクタ１３０付近の作動流体の流れによってプラズマを燃料噴霧に吹き付ける。具体的には、電極対１５０とアンテナ１５１とを囲うように小容量のキャビティ３００を設け、キャビティ３００内で発生したプラズマをインジェクタからの燃料噴霧の近辺に噴出するように構成した以外は、第１の実施形態と同様である。

【0041】

図２は、本実施形態の概略構成図である。図２に示すように、本実施形態では、電極対１５０とアンテナ１５１とを囲うように小容量のキャビティ３００を設ける。キャビティ３００を形成する壁面には、インジェクタ１３０の先端部分１３１を臨む位置に、燃焼室ＣＣとキャビティ３００内部の空間とを連通するよう開口３０２を設ける。

【0042】

本実施形態において、放電による荷電粒子の供給と電磁波放射によるプラズマの形成及び拡大とは、いずれも第１の実施形態と同様に行われる。この動作において投入されるエネルギの一部はキャビティ３００内の作動流体の加熱に供される。キャビティ３００内の作動流体が加熱されると、キャビティ３００の内部の圧力が上昇し、キャビティ３００の内外で圧力差が生じる。キャビティ３００の内部と外部とは開口３０２により連通しているため、キャビティ３００内からキャビティ外への流れが生じ、この流れによりキャビティ３００内に発生したプラズマは、開口３０２から噴出する。開口３０２はインジェクタ１３０の先端部分１３１に向けて設けられているため、噴出したプラズマはインジェクタからの燃料噴霧の近辺に導入される。その結果、燃料噴霧は、プラズマ中の荷電粒子や酸化力の高い化学種に曝露される。

【0043】

以上のように本実施形態では、プラズマ発生時に作動流体にエネルギを熱エネルギとして利用し、プラズマの加速を行う。そのため、エネルギ効率が高い。また、プラズマの定位性に優れており、燃料噴霧とプラズマとの位置関係を適切に保つことが容易になる。

【0044】

なお、本実施形態では、小容量のキャビティを用いて圧力差を発生させることによりプラズマを加速し輸送した。しかし、本発明はこのようなものには限定されない。燃焼室ＣＣ内に生じるスキッシュ流若しくはスワール若しくはタンブル等の流れ、圧力振動、衝撃波等、ディーゼルエンジン１００の動作中に生じる作動流体の流れや乱れをプラズマの加速・輸送に利用してもよい。

【0045】

〔その他変形例等〕

【0046】

上述の各実施形態では、プラズマは、燃料液滴または燃料液柱の表面に直接作用し、表面張力に変化を与えたが、さらに、燃料が通過する流路表面（例えばノズル表面）にもプラズマが作用するようにしておけば、その部分の燃料に対する濡れ性を変化させることができる。これもまた、燃料の表面張力に変化を与え得る。

【0047】

上述の各実施形態では、放電によりプラズマ形成の契機となる荷電粒子を準備し供給したが、荷電粒子の供給はこのようなものには限定されない。例えば、フィラメントやセラミックヒータ、グロープラグのようなヒータによる加熱で熱電子を放出させてもよい。火打石やマッチなど衝撃や摩擦により荷電粒子を放出させてもよい。レーザ光等を用いた着火装置も荷電粒子の供給に利用できる。ガスタービン機関等の再着火及び保炎に用いられるパイロットバーナや、火薬、導火線等を用いて火炎を形成するようにしてもよい。ディーゼルエンジン１００での圧縮着火により燃焼室ＣＣ内に形成される火炎もまた、荷電粒子の供給源として利用できる。このように、燃焼機関における着火、燃焼に伴う動作により、荷電粒子が発生する。この荷電粒子を契機としてプラズマを形成するようにしてもよい。また逆に、上述した荷電粒子の供給器または電磁波放射器を、着火の支援、または、着火若しくは燃焼の支援に用いてもよい。

【0048】

上述した荷電粒子の供給器、電磁波放射器、及び、加速器はいずれも必ずしもシリンダヘッド１０２に設置することを要しない。シリンダボディ１０１、ピストン１０３、ガスケット１０４、吸気バルブ１２０、排気バルブ１２５などに設置してもよく、また、ディーゼルエンジン１００のその他の部材に設置してもよい。

【0049】

上述した各実施形態では、直噴方式のエンジンのインジェクタ１３０からの燃料の微粒化を促進した。しかし、本発明はこのようなものには限定されない。インジェクタは、ＰＦＩ（Port Fuel Injection）方式や副室燃焼方式のエンジンに適用してもよい。

【0050】

上述の各実施形態では、燃焼機関としてディーゼルエンジンを例示したが、本発明はこのようなものには限定されない。ガソリンエンジンをはじめとする火花点火式の内燃機関、ＨＣＣＩ（予混合圧縮自着火）エンジン、ＳＣＣＩ（成層圧縮自着火）エンジン等の自着火エンジンであってもよい。また、ピストン式の内燃機関に限らずロータリエンジン、ガスタービン機関、ラム機関等の内燃機関であってもよい。また、内燃機関に限らす外燃機関の燃焼器や炉などにも適用可能である。また、微粒化対象の燃料は、インジェクタより噴射された直後のものには限定されない。本発明の適用対象となる燃焼機関において作動流体が流通するいずれの部分においても、本発明は適用可能である。これらの場合、荷電粒子の供給器、電磁波放射器及び加速器の配置及び構成は、適用対象となる燃焼機関及び液相の燃料の通過する位置に応じて適宜選択すればよい。

【0051】

なお、今回開示した実施形態は単なる例示であって、本発明の範囲が前述の各実施形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、明細書及び図面の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】第１の実施形態の概略構成図である。

【図2】第３の実施形態の概略構成図である。

【符号の説明】

【0053】

１００ 燃焼機関（ディーゼルエンジン）
１０１ シリンダブロック
１０２ シリンダヘッド
１０３ ピストン
１０４ ガスケット
１２０ 吸気バルブ
１２５ 排気バルブ
１４０ 放電用線路
１４１ 電磁波伝送線路
１５０ 電極対
１５１ アンテナ
１６０ 放電用電圧発生装置
１６１ 電磁波発生装置
１７１ 制御装置
３００ キャビティ

【図1】

【図2】