(57)【要約】インジェクター５０から燃焼室２１へ噴射された燃料の燃焼を電磁波プラズマにより促進させる内燃機関２０において、インジェクター５０から噴射される複数の噴流に対応して複数の電磁波プラズマを生成する。アンテナ３６は、インジェクター５０の複数の噴口５５に対応して複数設けられている。各アンテナ３６は、ピストン４６において燃焼室２１に露出する露出面４６ａにおいて、各噴口５５に対応する位置に配置されている。インジェクター５０から燃料が噴射される際に、各アンテナ３６から燃焼室２１へ電磁波を放射することにより電磁波プラズマが生成される。
2012105572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダにピストンが往復自在に嵌め込まれて燃焼室が形成された内燃機関本体と、
互いに異なる方向へ燃料を噴射する複数の噴口を有し、各噴口から燃焼室へ燃料を噴射するインジェクターと、
電磁波を発振する電磁波発振器と、該電磁波発振器から供給される電磁波を燃焼室へ放射するためのアンテナとを有し、該アンテナから燃焼室へ電磁波を放射することにより電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置とを備え、
上記インジェクターから燃料が噴射される際に上記プラズマ生成装置が電磁波プラズマを生成する内燃機関であって、
上記アンテナは、上記インジェクターの複数の噴口に対応して複数設けられ、
上記各アンテナは、上記ピストンにおいて燃焼室に露出する露出面において、各噴口に対応する位置に配置されている
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１において、
上記燃焼室においてスワールが形成される一方、
上記各アンテナの先端は、上記インジェクターの各噴口から噴射方向に真っ直ぐ延びる線に対してスワールの流れ方向にずれた位置に配置されている
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１において、
上記各アンテナは、上記ピストンの上記露出面に沿って、上記インジェクターの各噴口から噴射方向に延びている
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項３において、
上記燃焼室においてスワールが形成される一方、
上記各アンテナは、上記インジェクターの噴口から離れるに従ってスワールの流れ方向へ曲がっている
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項３又は４において、
上記電磁波発振器から上記アンテナへ向かって電磁波が流れる伝送ラインには、電磁波が供給されたアンテナ表面において、電場の強度が相対的に強くなる位置を変化させる調節手段が設けられている
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つにおいて、
上記プラズマ生成装置は、上記燃焼室において放電を生じさせる放電器を備え、該放電器により生成された放電プラズマに上記アンテナから電磁波を放射することにより電磁波プラズマを生成する
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか１つにおいて、
上記プラズマ生成装置は、上記燃焼室において熱電子を生じさせるグロープラグを備え、該グロープラグにより生成された熱電子を上記アンテナから放射した電磁波により加速させることにより電磁波プラズマを生成する
ことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクターから燃焼室へ噴射された燃料の燃焼を電磁波プラズマにより促進させる内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インジェクターから燃焼室へ噴射された燃料の燃焼を電磁波プラズマ（例えば、マイクロ波プラズマ）により促進させる内燃機関が知られている。この種の内燃機関が、例えば特許文献１に記載されている。【０００３】
具体的に、特許文献１に記載の内燃機関では、ピストンが上死点付近にあるときにインジェクターが燃料を噴射すると、噴射された燃料が着火し、火炎が形成される。そして、火炎近傍の領域にマイクロ波パルスが供給されると、火炎中の電子がエネルギーの供給を受けて加速され、加速された電子が周囲の分子に衝突する。衝突された分子は、電離してプラズマになる。プラズマ中の電子もエネルギーの供給を受けて加速され、その電子との衝突により周囲の分子がプラズマになる。この内燃機関では、雪崩式にプラズマが生成される。その結果、比較的大きなマイクロ波プラズマが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の内燃機関では、インジェクターから噴射される複数の噴流に対してそれぞれ電磁波プラズマを接触させている。しかし、複数の強電場を形成して、各強電場に電磁波プラズマを生成する構成が具体的に考えられていない。【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、インジェクターから燃焼室へ噴射された燃料の燃焼を電磁波プラズマにより促進させる内燃機関において、インジェクターから噴射される複数の噴流に対応して複数の電磁波プラズマを生成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、シリンダにピストンが往復自在に嵌め込まれて燃焼室が形成された内燃機関本体と、互いに異なる方向へ燃料を噴射する複数の噴口を有し、各噴口から燃焼室へ燃料を噴射するインジェクターと、電磁波を発振する電磁波発振器と、該電磁波発振器から供給される電磁波を燃焼室へ放射するためのアンテナとを有し、該アンテナから燃焼室へ電磁波を放射することにより電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置とを備え、上記インジェクターから燃料が噴射される際に上記プラズマ生成装置が電磁波プラズマを生成する内燃機関を対象とし、上記アンテナは、上記インジェクターの複数の噴口に対応して複数設けられ、上記各アンテナは、上記ピストンにおいて燃焼室に露出する露出面において、各噴口に対応する位置に配置されている。【０００８】
第１の発明では、インジェクターの複数の噴口に対応して、複数のアンテナが設けられている。各アンテナは、ピストンの上記露出面において、各噴口に対応する位置に配置されている。各アンテナに電磁波が供給されると、燃焼室において電場の強度が相対的に強くなる強電場が各アンテナの近傍に形成され、その強電場の位置に電磁波プラズマが生成される。電磁波プラズマは、各アンテナの近傍に生成される。各アンテナは各噴口に対応する位置に配置されているので、インジェクターの各噴口に対応する位置に電磁波プラズマがそれぞれ生成される。【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、上記燃焼室においてスワールが形成される一方、上記各アンテナの先端は、上記インジェクターの各噴口から噴射方向に真っ直ぐ延びる線に対してスワールの流れ方向にずれた位置に配置されている。【００１０】
第２の発明では、各アンテナの先端が、インジェクターの各噴口から噴射方向に真っ直ぐ延びる線に対してスワールの流れ方向にずれた位置に配置されている。各アンテナの先端の位置は、スワールの流れ方向を考慮して決定されている。【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、上記各アンテナが、上記ピストンの上記露出面に沿って、上記インジェクターの各噴口から噴射方向に延びている。【００１２】
第３の発明では、各アンテナが、ピストンの露出面に沿って、インジェクターの各噴口から噴射方向に延びている。ピストンの露出面において、各噴口から噴射された噴流の通過領域の広範囲に亘って電磁波のエネルギーを供給可能である。【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、上記燃焼室においてスワールが形成される一方、上記各アンテナは、上記インジェクターの噴口から離れるに従ってスワールの流れ方向へ曲がっている。【００１４】
第４の発明では、各アンテナが、インジェクターの噴口から離れるに従ってスワールの流れ方向へ曲がっている。ピストンの露出面において各噴口からの噴射方向に延びるアンテナは、スワールの流れ方向を考慮して曲げられている。【００１５】
第５の発明は、第３又は第４の発明において、上記電磁波発振器から上記アンテナへ向かって電磁波が流れる伝送ラインには、電磁波が供給されたアンテナ表面において電場の強度が相対的に強くなる位置を変化させる調節手段が設けられている。【００１６】
第５の発明では、電磁波の伝送ラインには、電磁波が供給されたアンテナ表面において強電場の位置を変化させる調節手段が設けられている。このため、アンテナに沿う領域において、電磁波プラズマを生成する位置を変化させることが可能である。【００１７】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、上記プラズマ生成装置が、上記燃焼室において放電を生じさせる放電器を備え、該放電器により生成された放電プラズマに上記アンテナから電磁波を放射することにより電磁波プラズマを生成する。【００１８】
第６の発明では、電磁波プラズマが、放電器により生成された放電プラズマにアンテナから電磁波を放射することにより生成される。電磁波プラズマは、火炎がない状態であっても生成可能である。第６の発明では、インジェクターから噴射された着火前の燃料に電磁波プラズマを接触させることが可能になる。【００１９】
第７の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、上記プラズマ生成装置が、上記燃焼室において熱電子を生じさせるグロープラグを備え、該グロープラグにより生成された熱電子を上記アンテナから放射した電磁波により加速させることにより電磁波プラズマを生成する。【００２０】
第７の発明では、電磁波プラズマが、グロープラグにより生成された熱電子を電磁波により加速させることにより生成される。電磁波プラズマは、火炎がない状態であっても生成可能である。第７の発明では、インジェクターから噴射された着火前の燃料に電磁波プラズマを接触させることが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、各アンテナがインジェクターの各噴口に対応する位置に配置されているので、各噴口に対応する位置に電磁波プラズマがそれぞれ生成される。アンテナは、複数の噴口に対応して複数設けられている。従って、インジェクターの複数の噴口から噴射される複数の噴流に対応して複数の電磁波プラズマを生成することができる。【００２２】
また、本発明では、インジェクターの各噴口に対応する位置に電磁波プラズマがそれぞれ生成されるので、各噴口から噴射された燃料に対して効果的に電磁波プラズマを接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態１に係る内燃機関の縦断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る内燃機関のピストンの上面図である。
【図３】図３は、実施形態１の変形例１に係る内燃機関の縦断面図である。
【図４】図４は、実施形態１の変形例２に係る内燃機関のピストンの上面図である。
【図５】図５は、実施形態２に係る内燃機関の縦断面図である。
【図６】図６は、実施形態２に係る内燃機関のピストンの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
《実施形態１》
【００２５】
本実施形態１は、燃焼室２１において燃料を圧縮着火させる圧縮着火式の内燃機関２０である。内燃機関２０は、マイクロ波プラズマを利用して燃焼を促進させる。内燃機関２０は、本発明の一例である。内燃機関２０は、内燃機関本体２２と燃料噴射装置２４とプラズマ生成装置３０とを備えている。
−内燃機関本体−
【００２６】
内燃機関本体２２は、図１に示すように、シリンダブロック４２とシリンダヘッド４４とピストン４６とを備えている。シリンダブロック４２には、横断面が円形のシリンダ４８が複数形成されている。各シリンダ４８には、ピストン４６が往復自在に嵌め込まれている。ピストン４６は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフトに連結されている（図示省略）。クランクシャフトは、シリンダブロック４２に回転自在に支持されている。各シリンダ４８内においてシリンダ４８の軸方向にピストン４６が往復運動すると、コネクティングロッドがピストン４６の往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。
【００２７】
シリンダヘッド４４は、ガスケット４３を挟んで、シリンダブロック４２上に載置されている。シリンダヘッド４４は、ピストン４６及びシリンダ４８と共に、燃焼室２１を区画している。シリンダヘッド４４には、各シリンダ４８に対して、インジェクター５０が１つずつ設けられている。インジェクター５０は、燃焼室２１の天井面の中心に設けられている。インジェクター５０についての詳細は後述する。
【００２８】
シリンダヘッド４４には、各シリンダ４８に対して、吸気ポート２５及び排気ポート２６が形成されている。吸気ポート２５には、吸気ポート２５を開閉する吸気バルブ２７が設けられている。吸気ポート２５は、燃焼室２１においてスワールが発生するように構成されている。一方、排気ポート２６には、排気ポート２６を開閉する排気バルブ２８が設けられている。
【００２９】
ピストン４６の頂面には、燃焼室２１を形成するキャビティ１８が形成されている。キャビティ１８は、図２に示すように、開口が円形であり、その開口の縁から側面が外側へ膨らんでいる。開口の中心は、ピストン４６の軸心に一致している。キャビティ１８の底面は、シリンダヘッド４４側へ突出する円錐面であり、その中心がピストン４６の軸心に一致している。
【００３０】
ピストン４６では、キャビティ１８の底面および側面と、ピストン４６の頂面におけるキャビティ１８の外側領域とが、燃焼室２１に露出する露出面を構成している。この露出面のうちキャビティ１８の底面には、複数のアンテナ３６が設けられている。アンテナ３６についての詳細は後述する。
−燃料噴射装置−
【００３１】
燃料噴射装置２４は、内燃機関本体２２に取り付けられて、燃焼室２１に燃料を噴射する。燃料噴射装置２４は、コモンレール式の燃料噴射装置であり、１回の燃焼サイクルにおいてパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフター噴射およびポスト噴射の多段噴射を行う。
【００３２】
燃料噴射装置２４は、図１に示すように、各シリンダ４８にそれぞれ設けられたインジェクター５０と、各インジェクター５０へ供給する高圧燃料を蓄える蓄圧器５２と、燃料タンク５３の燃料を加圧して蓄圧器５２に供給する供給ポンプ５４とを備えている。燃料噴射装置２４は、制御装置１０により制御される。
【００３３】
インジェクター５０は、互いに異なる方向へ燃料を噴射する複数の噴口５５（本実施形態１では６つの噴口）を有し、各噴口５５から燃焼室２１へ燃料を噴射する。複数の噴口５５は、インジェクター５０の軸心を中心に等角度間隔に配置されている。インジェクター５０は放射状に燃料を噴射する。各噴口５５は、燃焼を噴射する噴射方向が水平よりもやや下方（ピストン４６側）を向いている。各噴口５５からは、キャビティ１８内へ燃料が噴射される。各噴口５５から噴射された噴流５６は、スワールにより曲げられる。
−プラズマ生成装置−
【００３４】
プラズマ生成装置３０は、インジェクター５０から燃料が噴射される際に、燃焼室２１にマイクロ波を放射してマイクロ波プラズマ（電磁波プラズマ）を生成する。プラズマ生成装置３０は、各シリンダ４８に対して、１つずつ設けられている。
【００３５】
プラズマ生成装置３０は、図１に示すように、電磁波用電源３２と電磁波発振器３３とアンテナ３６とを備えている。電磁波発振器３３およびアンテナ３６は、対になっており、インジェクター５０の噴口５５と同数組設けられている。
【００３６】
電磁波用電源３２は、自動車のバッテリーに接続されている。電磁波用電源３２は、バッテリーからの電流をパルス電流に変換して各電磁波発振器３３に出力する。各電磁波発振器３３は、例えばマグネトロンや半導体発振器である。各電磁波発振器３３は、パルス電流を受けると、アンテナ３６にマイクロ波パルスを出力する。
【００３７】
各アンテナ３６は、ピストン４６に設けられている。各アンテナ３６は、キャビティ１８の底面（円錐面）から突出している。各アンテナ３６は、インジェクター５０の各噴口５５に対応して配置されている。各アンテナ３６としては、凸構造体のものや溝構造体のものを使用することができる。
【００３８】
具体的に、各アンテナ３６は、図２に示すように、ピストン４６の頂面を上方から見た場合に、各噴口５５から噴射された噴流５６が通過する位置に配置されている。各アンテナ３６は、インジェクター５０の各噴口５５から噴射方向に真っ直ぐ延びる線に対してスワールの流れ方向にずれた位置に配置されている。各アンテナ３６の位置は、スワールの流れ方向を考慮して決定されている。各噴口５５から噴射された噴流５６は、図２において、スワールにより反時計回りの方向に曲げられ、各アンテナ３６の位置を通過する。また、各アンテナ３６は、ピストン４６の径方向において、マイクロ波プラズマを生成する特定の運転状態の際にインジェクター５０から噴射された燃料が着火する位置、又はその位置よりも外側に配置されている。
【００３９】
電磁波発振器３３からアンテナ３６へ向かってマイクロ波が流れる電磁波の伝送ラインは、シリンダ４８の内周面とピストン４６の外周面との間で容量結合されている。シリンダ４８の内周面とピストン４６の外周面との間では、電磁波発振器３３に接続された固定側導体３７と、アンテナ３６に接続された移動側導体３８とにより伝送ラインが容量結合されている。固定側導体３７はシリンダ４８の内周面に固定され、移動側導体３８はピストン４６の外周面に固定されている。固定側導体３７と移動側導体３８は、圧縮行程の後半（ピストン４６が移動範囲の中心から上死点に至るまでの間）に常に対面するように、それぞれの長さが設定されている。
【００４０】
また、ピストン４６の内部では、移動側導体３８とアンテナ３６とを結ぶ同軸線路５８が、絶縁体６０と金属線６１により構成されている。
【００４１】
プラズマ生成装置３０の動作について説明する。プラズマ生成装置３０は、制御装置１０により制御されて、マイクロ波プラズマを生成するプラズマ生成動作を行う。
【００４２】
プラズマ生成動作では、制御装置１０が、インジェクター５０の各噴口５５からメイン噴射の燃料が噴射される際に電磁波発振信号を出力する。電磁波用電源３２は、電磁波発振信号を受けると、所定のデューティー比で所定の設定時間（例えば、１ｍｓ）に亘ってパルス電流を出力し続ける。各電磁波発振器３３は、上記設定時間に亘ってマイクロ波パルスを所定のデューティー比で出力する。各電磁波発振器３３から出力されたマイクロ波パルスは、各アンテナ３６から燃焼室２１へ放射される。
【００４３】
各アンテナ３６の先端近傍では、燃焼室２１において電場の強度が相対的に強い強電場が形成される。各アンテナ３６の先端近傍では、インジェクター５０の噴口５５から噴射された燃料が着火される。各アンテナ３６の先端近傍には、火炎が存在する状態になる。各アンテナ３６の先端近傍の強電場では、マイクロ波パルスにより火炎中の電子が加速される。加速された電子は、周囲の分子に衝突する。衝突された分子は、電離してプラズマになる。プラズマ中の電子もマイクロ波パルスにより加速され、その電子との衝突により周囲の分子がプラズマになる。このように、各アンテナ３６の先端近傍の強電場では、雪崩式にプラズマが生じ、比較的大きなマイクロ波プラズマが生成される。
【００４４】
なお、プラズマ生成装置３０では、マイクロ波プラズマが生成されている状態でマイクロ波の反射波の強度が小さくなるようにインピーダンスマッチングされており、各アンテナ３６では、先端が定在波の腹になって電場の強度が相対的に強くなる。
【００４５】
電磁波発振信号の出力時点から上記設定時間が経過すると、マイクロ波パルスの発振が停止され、マイクロ波プラズマが消滅する。設定時間は、インジェクター５０の各噴口５５から噴射された噴流５６がアンテナ３６の先端を通過し終わるまでマイクロ波プラズマが維持されるように設定されている。
−実施形態１の効果−
【００４６】
本実施形態１では、各アンテナ３６がインジェクター５０の各噴口５５に対応する位置に配置されているので、各噴口５５に対応する位置にマイクロ波プラズマがそれぞれ生成される。アンテナ３６は、複数の噴口５５に対応して複数設けられている。従って、インジェクター５０の複数の噴口５５から噴射される複数の噴流５６に対応して複数のマイクロ波プラズマを生成することができる。このため、各噴口５５から噴射された燃料の酸化反応が促進されて燃焼が促進される。
【００４７】
また、本実施形態１では、インジェクター５０の各噴口５５に対応する位置にマイクロ波プラズマがそれぞれ生成されるので、各噴口５５から噴射された燃料に対して効果的にマイクロ波プラズマを接触させることができる。特に、ピストン４６に各アンテナ３６を設けているので、ピストン４６側へ噴射される燃料に対して効果的にマイクロ波プラズマを接触させることができる。
【００４８】
また、本実施形態１では、各アンテナ３６の位置が、スワールの流れ方向を考慮して決定されている。各アンテナ３６の先端近傍は、スワールにより曲げられた噴流５６が通過する。従って、噴流５６に対して効果的にマイクロ波プラズマを接触させることができる。
−実施形態１の変形例１−
【００４９】
実施形態１の変形例１について説明する。この変形例１では、プラズマ生成装置３０が、電磁波用電源３２と電磁波発振器３３とアンテナ３６に加えて、パルス発生器３１と放電器３５を備えている。プラズマ生成装置３０は、放電器３５により生成された放電プラズマにアンテナ３６からマイクロ波を放射することによりマイクロ波プラズマを生成する。
【００５０】
具体的に、パルス発生器３１は、自動車（本内燃機関２０を搭載する自動車）に搭載されたバッテリーに接続されている。パルス発生器３１は、例えばイグニッションコイルであり、制御装置１０から放電信号を受けると、バッテリーから印加された電圧を昇圧し、昇圧後の高電圧パルスを放電器３５へ出力する。
【００５１】
放電器３５は、例えばスパークプラグである。放電器３５は、パルス発生器３１に電気的に接続された放電電極と、その放電電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とを備えている。放電器３５は、図３に示すように、燃焼室２１の天井面に取り付けられ、燃焼室２１において放電を生じさせる。放電器３５は、インジェクター５０に隣接している。
【００５２】
プラズマ生成動作では、制御装置１０が、インジェクター５０の各噴口５５から燃料が噴射される際に、パルス発生器３１に放電信号を出力すると同時に、電磁波用電源３２に電磁波発振信号を出力する。厳密には、制御装置１０は、放電信号よりも僅かに先に電磁波発振信号を出力する。
【００５３】
電磁波用電源３２は、電磁波発振信号を受けると、所定のデューティー比で所定の設定時間に亘ってパルス電流を出力する。電磁波発振器３３は、設定時間に亘ってマイクロ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３３から出力されたマイクロ波パルスは、アンテナ３６から燃焼室２１へ放射される。他方、パルス発生器３１は、放電信号を受けると、高電圧パルスを出力する。放電器３５では、パルス発生器３１から高電圧パルスを受けると、放電ギャップでスパーク放電が生じる。
【００５４】
プラズマ生成動作では、マイクロ波パルスの燃焼室２１への放射開始タイミングがスパーク放電前であり、マイクロ波パルスの燃焼室２１への放射終了タイミングがスパーク放電後である。スパーク放電が生じる時点は、マイクロ波パルスの放射期間中である。マイクロ波パルスの放射期間は、燃焼室２１において電場の強度が相対的に強い強電場が、アンテナ３６の先端近傍に形成される。そのため、スパーク放電により電離したガスから放出された電子が、アンテナ３６の先端近傍で効果的に加速され、アンテナ３６の先端近傍にマイクロ波プラズマが生成される。マイクロ波プラズマは、アンテナ３６の先端近傍を通過する噴流５６に接触する。その結果、燃料の酸化反応が促進されて燃焼が促進される。
【００５５】
変形例１では、マイクロ波プラズマが、火炎がない状態であっても生成可能である。従って、インジェクター５０から噴射された着火前の燃料にマイクロ波プラズマを接触させることが可能になる。各アンテナ３６は、ピストン４６の径方向において、マイクロ波プラズマを生成する特定の運転状態の際にインジェクター５０から噴射された燃料が着火する位置よりも内側に配置されている。
【００５６】
なお、放電器３５の代わりに、燃焼室２１において熱電子を生じさせるグロープラグを設けてもよい。グロープラグは、シリンダ内の主燃焼室に設けてもよいし、主燃焼室に連通する副燃焼室に設けてもよい。プラズマ生成装置３０は、グロープラグにより生成された熱電子をアンテナ３６から放射したマイクロ波により加速させることによりマイクロ波プラズマを生成する。
−実施形態１の変形例２−
【００５７】
実施形態１の変形例２について説明する。この変形例２では、図４に示すように、各アンテナ３６が、ピストン４６において燃焼室２１に露出する露出面４６ａに沿うように設けられている。
【００５８】
各アンテナ３６は、インジェクター５０の各噴口５５から燃料の噴射方向に延びている。各アンテナ３６の外側は、スワールの流れ方向へ曲がっている。各アンテナ３６は、インジェクター５０の噴口５５から離れるに従ってスワールの流れ方向へ曲がっている。各アンテナ３６の内端には、電磁波の伝送ラインとなる同軸線路５８が接続されている。
なお、各アンテナ３６は、インジェクター５０の各噴口５５から燃料の噴射方向に真っ直ぐ延ばしてもよい。
【００５９】
変形例２では、各アンテナ３６が、ピストン４６の露出面４６ａにおいて、インジェクター５０の各噴口５５から噴射された噴流５６の通過領域に沿って延びている。従って、ピストン４６の露出面４６ａにおいて、噴流５６の通過領域の広範囲に亘ってマイクロ波のエネルギーを供給することが可能である。このため、噴流５６が拡散する期間において、比較的長い時間に亘って、噴流５６にマイクロ波のエネルギーを供給することができる。
【００６０】
また、変形例２では、各アンテナ３６の内端に同軸線路５８が接続されているので、各アンテナ３６の外端がアンテナの先端となる。プラズマ生成装置３０では、マイクロ波プラズマが生成されている状態でマイクロ波の反射波の強度が小さくなるようにインピーダンスマッチングされており、各アンテナ３６では、外端が定在波の腹になって電場の強度が相対的に強くなる。従って、各アンテナ３６にマイクロ波パルスが供給されると、各アンテナ３６の外端近傍にマイクロ波プラズマが生成される。変形例２では、噴流５６が着火する各アンテナ３６の中央付近から、拡散火炎中の電子にマイクロ波パルスのエネルギーが供給され、各アンテナ３６の外端近傍でマイクロ波プラズマに接触する。
【００６１】
なお、変形例２では、各アンテナ３６の内端に同軸線路５８を接続したが、各アンテナ３６の外端に同軸線路５８を接続してもよい。マイクロ波プラズマは、各アンテナ３６の内端近傍に生成される。この場合は、マイクロ波プラズマを生成する位置では燃料が着火遅れにより着火していないので、実施形態１の変形例１と同様に、インジェクター５０から燃料が噴射される際に、放電器３５により放電を生じさせると共に、各アンテナ３６から燃焼室２１へマイクロ波パルスを放射することによりマイクロ波プラズマを生成する。
【００６２】
また、電磁波の伝送ラインに、マイクロ波が供給されたアンテナ３６表面において電場の強度が相対的に強い強電場の位置を変化させる調節手段を設けてもよい。調節手段としては、伝送ラインに接続するスタブを使用することができる。スタブの電気長を変化させることにより、マイクロ波が供給されたアンテナ３６表面において強電場の位置が変化する。このため、アンテナ３６に沿う領域において、マイクロ波プラズマを生成する位置を変化させることが可能である。例えば、噴流５６の拡散に従って、マイクロ波プラズマをアンテナ３６に沿って内側から外側へ移動させてもよい。
《実施形態２》
【００６３】
実施形態２について説明する。実施形態２の内燃機関２０は、図５に示すように、火花点火式の直噴エンジンである。内燃機関２０では、インジェクター５０が、２つの吸気ポート２５の開口の間から燃焼室２１に突出している。インジェクター５０は、複数の噴口５５（実施形態２では３つの噴口）から互いに異なる方向へ燃焼を噴射する。インジェクター５０は、ピストン４６の頂面に向かって燃料を噴射する。
【００６４】
電磁波発振器３３およびアンテナ３６は、インジェクター５０の噴口５５と同数組設けられている（図５において、電磁波発振器３３の図示は省略）。各アンテナ３６は、ピストン４６の頂面から突出している。各アンテナ３６は、インジェクター５０の各噴口５５に対応して配置されている。具体的に、各アンテナ３６は、図６に示すように、ピストン４６の頂面を上方から見た場合に、各噴口５５から噴射された噴流が通過する位置に配置されている。
【００６５】
なお、各アンテナ３６は、実施形態１の変形例２のように、ピストン４６の上記露出面４６ａに沿って、インジェクター５０の各噴口５５から噴射方向に延びるように設けてもよい。
【００６６】
プラズマ生成装置３０は、実施形態１の変形例１と同様に、インジェクター５０から燃料が噴射される際に、スパークプラグ３５（放電器）により放電を生じさせると共に、各アンテナ３６から燃焼室２１へマイクロ波パルスを放射することによりマイクロ波プラズマを生成する。その結果、インジェクター５０の各噴口５５から噴射された噴流５６にマイクロ波プラズマが接触するので、燃料の酸化反応が促進されて燃焼が促進される。実施形態２では、内燃機関２２の点火装置を構成するスパークプラグ３５が、プラズマ生成装置３０に兼用されている。
《その他の実施形態》
【００６７】
上記実施形態は、以下のように構成してもよい。
【００６８】
上記実施形態１において、メイン噴射以外の噴射（プレ噴射、パイロット噴射、アフター噴射、ポスト噴射）に対してマイクロ波プラズマを生成してもよい。
【００６９】
上記実施形態において、１つの電磁波発振器３３から複数のアンテナ３６へ電磁波を供給するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明したように、本発明は、インジェクターから燃焼室へ噴射された燃料の燃焼を電磁波プラズマにより促進させる内燃機関について有用である。
【符号の説明】
【００７１】
２０       内燃機関
３０       プラズマ生成装置
３６       アンテナ
４６       ピストン
４６ａ    露出面
５０       インジェクター
５５       噴口
５６       噴流
【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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【国際調査報告】
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