(57)【要約】【課題】エンジンが作動しても、発光ダイオード（ＬＥＤ）の性能が維持されるエンジンを提供する。また、このエンジンは、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を低減する。【解決手段】ＬＥＤ５から放出される５００ナノメートル以上、かつ、２５００ナノメートル以下の波長の可視領域から近赤外領域の光が、光ファイバ３によって、ディーゼルエンジン１内部の吸気経路の一部を構成しており、燃焼室に空気を供給する、インテークマニホールド部１４に導かれる。光ファイバ３によって導かれる光によって、インテークマニホールド部１４の内部を通過している空気が照射される。このようにして、可視領域から近赤外領域の光に照射された空気と、燃料が、燃焼室で混合されて燃焼する。また、光ファイバ３は、インテークマニホールド部１４と、空気を冷却するインタークーラ部１２との間を繋ぐ部分の吸気経路に接続されるようにしてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気経路を通して吸入される空気と、燃料が、燃焼室で混合されて燃焼することにより、動力を発生するエンジンであって、
可視領域から近赤外領域の光を放出する光源と、
前記光源から放出される光を、前記吸気経路に導いて、前記吸気経路を通過している空気に向けて照射する光ファイバと、を備える、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記光ファイバは、
前記吸気経路の一部を構成して前記燃焼室に空気を供給する、インテークマニホールド部に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
複数の前記燃焼室に対応する複数の前記光ファイバが設けられており、
各々の前記燃焼室に対応する前記光ファイバが、前記インテークマニホールド部に接続されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記光ファイバは、
前記吸気経路の一部を構成して前記燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド部と、前記インテークマニホールド部に供給される空気を冷却するインタークーラ部との間を繋ぐ部分の前記吸気経路に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
前記光源は、
エンジンを搭載している自動車のエンジンルームの外部に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項６】
前記光源は、
波長が５００ナノメートル以上、かつ、２５００ナノメートル以下の発光ダイオードである、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項７】
前記光源は、
波長が４６０ナノメートルと５７０ナノメートルで構成される白色発光ダイオード、波長が９４０ナノメートルの近赤外発光ダイオードまたは波長が１４５０ナノメートルの近赤外発光ダイオードのいずれかである、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料と、空気とを、エンジンの燃焼室で混合させて燃焼させることにより、動力を得るエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの燃焼室に供給される空気に近赤外線を照射してエンジンの燃焼効率を改善させる方法及び装置として、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、駆動中のエンジンの燃焼室に供給される燃料と混合される空気に近赤外領域の光を照射することにより、燃費を削減する方法及び装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１の発明によれば、エンジンに設置されているエアクリーナの内部に、近赤外領域の光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ: Light Emitting Diode）が配置される。エアクリーナを通過する空気は、このＬＥＤから放出される光によって照射された後に、燃焼室に送られて、そこで燃料と混合されて燃焼に寄与する。このように、燃料が、近赤外領域の光に照射された空気と、混合されて燃焼することにより、燃焼効率が改善して、燃費が削減される効果が示されている。
【０００５】
特許文献１には、このエアクリーナを取り付けた市販自動車による測定結果が示されており、燃費削減の効果を示すデータが記載されている。
【０００６】
このような効果が得られる理由について、空気に含まれている水分子が、近赤外領域の光の照射を受けて、激しく運動することにより、燃費削減に寄与するという内容の検討がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２３７３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の発明では、自動車のエンジンルーム内に設置されているエアクリーナの内部にＬＥＤが配置される。このために、エンジンが作動すると、燃焼室での燃料の燃焼によってエンジンルーム全体の温度が上昇して、それに伴って、エアクリーナの内部温度も上昇することが想定される。
【０００９】
そうすると、エアクリーナの内部に配置されるＬＥＤの周囲温度も上昇することになる。ＬＥＤの光出力は、周囲温度の上昇につれて低下する性質がある。その結果、エンジンの作動による温度上昇によって、ＬＥＤの光出力が低下して、特許文献１の発明の効果が小さくなっていくことが想定される。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、エンジンが作動しても、ＬＥＤの性能が維持されるエンジンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、吸気経路を通して吸入される空気と、燃料が、燃焼室で混合されて燃焼することにより、動力を発生するエンジンであって、可視領域から近赤外領域の光を放出する光源と、前記光源から放出される光を、前記吸気経路に導いて、前記吸気経路を通過している空気に向けて照射する光ファイバと、を備えるエンジンとしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記光ファイバは、前記吸気経路の一部を構成して前記燃焼室に空気を供給する、インテークマニホールド部に接続されているエンジンとしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の構成に加えて、複数の前記燃焼室に対応する複数の前記光ファイバが設けられており、各々の前記燃焼室に対応する前記光ファイバが、前記インテークマニホールド部に接続されているエンジンとしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記光ファイバは、前記吸気経路の一部を構成して前記燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド部と、前記インテークマニホールド部に供給される空気を冷却するインタークーラ部との間を繋ぐ部分の前記吸気経路に接続されているエンジンとしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の構成に加えて、前記光源は、エンジンを搭載している自動車のエンジンルームの外部に配置されているエンジンとしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の構成に加えて、前記光源は、波長が５００ナノメートル以上、かつ、２５００ナノメートル以下の発光ダイオードであるエンジンとしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の構成に加えて、前記光源は、波長が４６０ナノメートルと５７０ナノメートルで構成される白色発光ダイオード、波長が９４０ナノメートルの近赤外発光ダイオードまたは波長が１４５０ナノメートルの近赤外発光ダイオードのいずれかであるエンジンとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、光ファイバによって、可視領域から近赤外領域の光を、エンジン内部の吸気経路に導くため、光源を任意の位置に配置することができる。光源を、燃料の燃焼に伴う温度上昇の影響を受けない位置に配置することができるため、エンジンが作動しても、光源の周囲温度の上昇を防ぐことができる。この結果、光源の光出力の低下を招くことなく、吸気経路を通過している空気を照射することができる。
【００１９】
また、光源から放出される光を光ファイバによって導くため、低損失で光路を引き回すことができる。
【００２０】
さらに、可視領域から近赤外領域の光で照射された空気が燃焼室に供給されて、燃料と混合されて燃焼することにより、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ: Particulate matter）を低減することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、光ファイバがインテークマニホールド部に接続されるため、燃焼室に供給される直前の空気を可視領域から近赤外領域の光で照射することができる。これにより、空気への光の照射から、燃料がその空気と混合されて燃焼するまでの時間を短縮できる。この結果、排気ガスに含まれるＰＭをより低減することができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、複数の燃焼室に対応する光ファイバが、インテークマニホールド部に接続されているため、各燃焼室に供給される空気を均一に安定して照射することができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、光ファイバがインテークマニホールド部とインタークーラ部との間を繋ぐ部分の吸気経路に接続されているため、吸気経路を通過するすべての空気を一箇所から出射される光で照射することができる。これにより、１本の光ファイバで、すべての吸入空気を照射でき、簡単な構造にできるため、コストダウンできる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、光源が自動車のエンジンルームの外部に配置されるため、燃焼室と離れた位置に光源を配置することができる。燃料の燃焼による温度上昇の影響を受けない位置に光源を配置することにより、エンジンが作動しても、光源の周囲温度が上昇することなく、安定した光出力で発光させることができる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、可視光領域から近赤外領域の光の波長として、適正な範囲に選択されるため、排気ガスに含まれるＰＭの低減効果を得ることができる。
【００２６】
また、光源として、ＬＥＤが使用されるため、安価に、小型に、高効率に、空気を照射する光を発生させることができる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、吸入空気を照射する光を発する光源が、波長４６０ナノメートルと５７０ナノメートルで構成される白色発光ダイオード、波長９４０ナノメートルの近赤外発光ダイオードまたは波長１４５０ナノメートルの近赤外発光ダイオードのいずれかである。このように、光源の種類が明確になっており、これらの光源を使用することにより、排気ガスに含まれるＰＭを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るディーゼルエンジンを概略的に示す構成図である。
【図２】同実施の形態１に使用される送光ユニットの構成を概略的に示す図であり、（ａ）は、ＬＥＤから放出される光を凹面鏡で反射させて光ファイバに入射させる方式を示す図、（ｂ）は、ＬＥＤから放出される光をレンズにより集光して光ファイバに入射させる方式の図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るディーゼルエンジンのインテークマニホールド部を概略的に示す斜視図である。
【図４】同実施の形態２に係るディーゼルエンジンのインテークマニホールド部、光ファイバの接続部、光ファイバ、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源部の構造を概略的に示す図であり、インテークマニホールド部については、概略的断面を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るディーゼルエンジンを概略的に示す構成図である。
【図６】同実施の形態３に係るディーゼルエンジンの送光ユニットを構成するＬＥＤ光源部や光ファイバなどを示す図である。
【図７】同実施の形態３に係るディーゼルエンジンの送光ユニットを構成する光ファイバを示す図である。
【図８】同実施の形態３に係るディーゼルエンジンの送光ユニットを概略的に示す構成図である。
【図９】同実施の形態３に係るディーゼルエンジンの吸気経路に光ファイバが接続されている図である。
【図１０】同実施の形態３に係るディーゼルエンジンの吸気経路を構成する部材であって、光ファイバが取り付けられる光ファイバ取付管部を示す図である。
【図１１】同実施の形態３に係るディーゼルエンジンのオパシメータによる測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［発明の実施の形態１］
この発明の実施の形態１について、図１及び図２を用いて説明する。
【００３０】
図１は、この発明に係るディーゼルエンジン１の実施形態を示す概略的構成図である。
【００３１】
このディーゼルエンジン１は、エンジン本体部１５に、吸気経路と、排気経路が接続される構成をしている。
【００３２】
エンジン本体部１５は、シリンダヘッド（図示せず）、シリンダ（図示せず）、ピストン（図示せず）、コネクティングロッド（図示せず）、クランクシャフト（図示せず）などを含む構成になっている。
【００３３】
吸気経路は、図１に示されている、エアクリーナ部１０、ターボチャージャ部１１、インタークーラ部１２、スロットルバルブ部１３、インテークマニホールド部１４を含む構成になっている。
【００３４】
また、排気経路は、図１に示されている、エキゾーストマニホールド部１６、ターボチャージャ部１１、排気管１９を含む構成になっている。
【００３５】
このディーゼルエンジン１は、吸気経路から吸入される空気と、燃料が、エンジン本体部１５で混合されて燃焼することにより、動力を発生する。
【００３６】
燃料の燃焼により生じる燃焼ガスは、排気ガスとして、エンジン本体部１５から排気経路を通過して、ディーゼルエンジン１の外部に排出される。
【００３７】
また、このディーゼルエンジン１は、自動車に搭載される。もちろん、自動車以外にも、このディーゼルエンジン１を船舶などに搭載するようにしてもよい。
【００３８】
以下に、図１に示されているディーゼルエンジン１の基本的構成について説明する。
【００３９】
まず、吸気経路を構成する要素について説明する。
【００４０】
エアクリーナ部１０は、外気に含まれるゴミや塵、埃などの異物がエンジン内部に進入することを防止する。エアクリーナ部１０の内部には、フィルタが設けられており、外気がフィルタを通過することにより、外気に含まれている異物が取り除かれるようになっている。
【００４１】
ターボチャージャ部１１は、コンプレッサ１１ａによって吸入される空気を圧縮する。圧縮された空気と、燃料を混合して燃焼させることにより、燃料の燃焼効率を改善させるためである。ターボチャージャ部１１は、コンプレッサ１１ａとタービン１１ｃが軸１１ｂを介して結合して一体となった構造をしている。後述する排気経路を構成するエキゾーストマニホールド部１６から排出される排気ガスが、ターボチャージャ部１１のタービン１１ｃに送られて、タービン１１ｃの羽根に衝突することにより、タービン１１ｃが回転する。これにより、タービン１１ｃと結合されているコンプレッサ１１ａが回転して、吸気経路内の空気を圧縮するようになっている。
【００４２】
インタークーラ部１２は、ターボチャージャ部１１で圧縮されて高温になった空気を冷却する。圧縮空気の温度を低下させることにより、燃焼効率が改善するためである。
【００４３】
スロットルバルブ部１３は、ディーゼルエンジン１の出力を制御するために、エンジン本体部１５に供給される空気の量を調節する。なお、通常、ディーゼルエンジンでは、スロットルバルブ部１３を設けないことも多い。
【００４４】
インテークマニホールド部１４は、複数ある燃焼室に空気を分配して供給する。
【００４５】
次に、エンジン本体部１５について説明をする。
【００４６】
エンジン本体部１５の内部では、燃焼室が、シリンダ、ピストン、シリンダヘッドなどから構成される。
【００４７】
吸気経路から吸入される空気と、燃料である軽油が、燃焼室で混合されて、燃焼することにより、シリンダに挿入されているピストンが往復運動をする。ピストンの往復運動をコネクティングロッドを介して、クランクシャフトの回転運動に変換して、動力を取り出すようになっている。なお、このディーゼルエンジン１の燃料は、軽油に限られず、重油や灯油などのその他の燃料を使用することができる。
【００４８】
次に、排気経路を構成する要素について説明する。
【００４９】
エキゾーストマニホールド部１６は、エンジン本体部１５の複数の燃焼室から排出される排気ガスを１本の管路にまとめる。
【００５０】
ターボチャージャ部１１は、上述したように吸気経路の一部を構成しているが、エキゾーストマニホールド部１６から送られる排気ガスが、ターボチャージャ部１１のタービン１１ｃを回転させた後に、排気管１９を通して、ディーゼルエンジン１の外部に排出される経路では、排気経路の一部を構成している。
【００５１】
以上が、ディーゼルエンジン１の基本的構成である。
【００５２】
この発明の実施の形態１は、図１に示されているように、この基本的構成に加えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源部２、光ファイバ３、接続端子４からなる送光ユニット３０が、インテークマニホールド部１４に接続されている。ＬＥＤ光源部２から放出される光が、光ファイバ３により、インテークマニホールド部１４に導かれて、インテークマニホールド部１４を通過している空気を照射する。その後、光に照射された空気が、エンジン本体部１５の燃焼室に供給されて燃料と混合されて燃焼する。
【００５３】
このディーゼルエンジン１は、４気筒エンジンであり燃焼室が４個ある。送光ユニット３０の光ファイバ３は、このディーゼルエンジン１の燃焼室の数に対応して４本あり、それぞれの光ファイバ３が燃焼室に対応してインテークマニホールド部１４に接続されている。
【００５４】
送光ユニット３０は、接続端子４によってインテークマニホールド部１４に接続されており、ＬＥＤ光源部２から放出される光が、光ファイバ３を通して、インテークマニホールド部１４に導かれる。
【００５５】
送光ユニット３０とインテークマニホールド部１４の接続部には、インテークマニホールド部１４を貫通する孔が設けられている。この貫通孔を通って、インテークマニホールド部１４に導かれた光は、インテークマニホールド部１４内部を通過している吸入空気を照射するようになっている。このようにして光に照射された空気は、エンジン本体部１５の燃焼室に供給された後に、シリンダとピストンで圧縮されて、燃料が噴射されることにより燃焼が発生する。
【００５６】
なお、この実施の形態１では、送光ユニット３０の光ファイバ３が、燃焼室の数と同数設けられており、燃焼室に対応する位置に接続されている。しかし、光ファイバ３と吸気経路との接続は、このような形態に限らない。すなわち、光ファイバ３の数は、燃焼室の数と異なっていてもよい。また、光ファイバ３の接続位置は、燃焼室に対応する位置以外の吸気経路のどの位置に接続してもよい。
【００５７】
例えば、空気がスロットルバルブ部１３を通過した直後の位置から、複数の燃焼室に送られるために分岐される直前の位置までの吸気経路の１箇所で光ファイバ３を接続するようにしてもよい。また、光ファイバ３の接続位置は、インテークマニホールド部１４に限定されることもない。ただし、空気への光の照射から、燃料と混合されて燃焼するまでの時間の間隔が短いほど、燃料の燃焼効率が高くなると推測されている。このため、エンジン本体部１５にできるだけ近い位置で、送光ユニット３０の光ファイバ３を接続することが好ましい。この観点からは、インテークマニホールド部１４に光ファイバ３を接続することが好ましい形態となる。
【００５８】
図２（ａ）には、送光ユニット３０の概略的な構成を示している。
【００５９】
送光ユニット３０は、ＬＥＤ光源部２、光ファイバ３、接続端子４からなる構成をしている。ＬＥＤ光源部２から放出される光を、光ファイバ３の一方の端面から入射させて、光ファイバ３の他方の端面に導いて、接続端子４を通して出射されるようになっている。光ファイバ３を用いることで、光を全反射させて低損失で離れた位置に送ることができる。また、光ファイバ３は、柔軟性があり、曲げることができるため、光ファイバ３によって形成される光路を引き回すことができて、光を自由自在に導くことができる。
【００６０】
ＬＥＤ光源部２は、複数のＬＥＤ５と凹面鏡６などを含んでいる。また、このＬＥＤ５を発光させるために、ＬＥＤ光源部２には、外部から電流が供給されるか、内部に電源（図示せず）と電気回路（図示せず）が設けられる。
【００６１】
ＬＥＤ５は、可視領域から近赤外領域の光を放出する。具体的には、波長が５００ナノメートル以上、かつ、２５００ナノメートル以下の光を放出するＬＥＤ５が使用される。ＬＥＤ５のチップ材質としては、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰなどが使用される。
【００６２】
なお、光源としては、ＬＥＤに限らず、半導体レーザ（ＬＤ: Laser
Diode）、固体レーザ、気体レーザ、白熱灯などその他の光源を使用することができる。
【００６３】
凹面鏡６は、ＬＥＤ５から放出される光を反射して、光ファイバ３の端面に集光させて入射させる。ＬＥＤ５から放出される光を凹面鏡６によって反射させるため、ＬＥＤ５から光ファイバ３の入射面までの光路が折り返されて、ＬＥＤ光源部２の寸法を小さくできる利点がある。
【００６４】
なお、図２（ａ）では、複数のＬＥＤ５が配置されているが、１個のＬＥＤ５により構成してもよい。
【００６５】
ＬＥＤは、周囲温度が上昇するにつれて、光出力が低下する。そして、周囲温度が８０℃程度以上になると、ＬＥＤは、発光しなくなる。ディーゼルエンジン１が作動すると、エンジン本体部１５の燃焼室では、燃料が燃焼して、温度が上昇する。燃料の燃焼による温度上昇が生ずる位置に、ＬＥＤ光源部２を配置すると、ディーゼルエンジン１の作動により、ＬＥＤ光源部２内部のＬＥＤ５の周囲温度が上昇して、光出力の低下が生じる。また、ＬＥＤ５の周囲温度がさらに高温になると、発光が停止してしまう。
【００６６】
そこで、ＬＥＤ光源部２は、ディーゼルエンジン１が作動しても、燃料の燃焼による温度上昇の影響を受けにくい位置に配置することが望ましい。また、このディーゼルエンジン１を自動車に搭載する場合には、エンジンルーム以外に配置することが望ましい。さらに、エアコンディショナ（Air Conditioner）により温度が調整されている運転室に配置することが望ましい。
【００６７】
このような検討から、この実施の形態１では、ＬＥＤ光源部２が運転室に設置されている。
【００６８】
なお、ＬＥＤ５の発光に伴う発熱を冷却するために、ＬＥＤ光源部２にヒートシンクや放熱ファンを取り付けてもよい。
【００６９】
光ファイバ３は、一方の端面に入射される光を、全反射によって導いて、他方の端面から出射する。図２（ａ）に示されるように光ファイバ３の一方の端部には、ＬＥＤ光源部２が接続されており、ＬＥＤ５から放出される光が端面に入射される。また、光ファイバ３の他方の端部には、接続端子４が接続されており、ディーゼルエンジン１のインテークマニホールド部１４に接続されて固定されるとともに、光ファイバ３の内部を通過した光が接続端子４を通して外部に出射される。
【００７０】
図１に示されるディーゼルエンジン１の燃焼室は４個あり、燃焼室に対応するように光ファイバ３が設けられている。このために、図２（ａ）の光ファイバ３は、４本に分岐されている。もちろん、光ファイバ３の分岐をさせずに、ＬＥＤ光源部２と１本の光ファイバ３から構成される送光ユニットを、複数の燃焼室に対応させるように複数設けてもよい。
【００７１】
また、光ファイバ３から出射される光が、広い範囲に拡散して、インテークマニホールド部１４を通過する空気を照射できるように、光ファイバ３の出射端面の後にレンズを追加して、光ファイバ３からの出射光を拡散させてもよい。
【００７２】
なお、光ファイバ３は、石英ガラスまたはプラスチックで作成される。
【００７３】
接続端子４は、光ファイバ３とインテークマニホールド部１４を接続して固定する。接続端子４は、光ファイバ３から出射される光が遮られることなく、接続端子４を通過して外部に放出されるようになっている。
【００７４】
図２（ｂ）には、上述した送光ユニット３０と置き換え可能な、別の形態の送光ユニット３１が示されている。
【００７５】
送光ユニット３１は、ＬＥＤ光源部２、光ファイバ３、接続端子４を含む構成になっている。
【００７６】
送光ユニット３０と比較すると、送光ユニット３１は、ＬＥＤ光源部２の構成が異なっており、また、光ファイバ３が１本になっている。
【００７７】
送光ユニット３１のＬＥＤ光源部２は、ＬＥＤ５とレンズ７などから構成されている。ＬＥＤ５から放出される光が、レンズ７によって集光されて光ファイバ３に入射している。図２（ｂ）には、ＬＥＤ５が１個しか示されていないが、複数のＬＥＤ５を使用してもよい。
【００７８】
図２（ｂ）に示される送光ユニット３１は、光ファイバ３が１本であるため、図１に示される燃焼室が４個あるディーゼルエンジン１では、光ファイバ３を燃焼室の数に対応させるためには、送光ユニット３１を４組用意する必要がある。もちろん、図２（ａ）に示したように、光ファイバ３を分岐させて、４本の光ファイバ３を備えるようにしてもよい。
【００７９】
次に、図１に示されているこのディーゼルエンジン１の使用方法とその動作について説明する。
【００８０】
このディーゼルエンジン１は、吸気経路の一部であるインテークマニホールド部１４を通過する吸入空気が、可視領域から近赤外領域の光に照射された後に、燃料と混合されて燃焼することにより、動力を発生するものである。
【００８１】
まず、ディーゼルエンジン１の作動の開始と同期して、送光ユニット３０のＬＥＤ光源部２に供給される電源が投入される。こうすることにより、吸入空気への光の照射が開始される。
【００８２】
ディーゼルエンジン１が作動して、エンジン本体部１５でピストンが往復運動を開始すると、それに伴い、燃焼室から燃焼ガスが排気経路を通って外部に排出される。そうすると、吸気経路の圧力が低下するため、ディーゼルエンジン１の外部から外気がエアクリーナ部１０に吸入される。
【００８３】
外気には、ゴミ、塵、埃などの異物が混入しているため、外気がエアクリーナ部１０を通過する際に、エアクリーナ部１０の内部に設けられているフィルタで異物が取り除かれる。異物を含む空気が、ディーゼルエンジン１の内部に混入すると、エンジン本体部１５を構成するシリンダやピストンなどを異物により傷つけてしまい、エンジンの性能が低下することを防止するためである。
【００８４】
このようにして、清浄化された空気が、吸気経路を通ってターボチャージャ部１１に送られる。ターボチャージャ部１１では、タービン１１ｃが排気経路の一部を構成するエキゾーストマニホールド部１６からの排気ガスの流れにより回転しており、タービン１１ｃと軸１１ｂを介して一体構造をしているコンプレッサ１１ａも回転している。このコンプレッサ１１ａの回転によって、ターボチャージャ部１１に送られる空気は圧縮される。圧縮された空気と燃料を混合して燃焼させて、燃料の燃焼効率を改善させるためである。
【００８５】
コンプレッサ１１ａで圧縮された空気は、圧縮されることにより高温になる。高温の空気を燃料と混合させて燃焼させると、十分な酸素が供給されなくなり、燃焼効率の低下を招くことになる。
【００８６】
このために、高温の圧縮空気は、吸気経路を通ってインタークーラ部１２に送られて冷却される。
【００８７】
冷却された圧縮空気は、スロットルバルブ部１３によって、燃焼室に供給される量を調節される。ディーゼルエンジンでは、エンジン本体部１５の燃焼室で、燃料が自己発火して燃焼が開始するため、空気の吸入量の調整を厳密に行う必要がなく、スロットルバルブ部１３が付加されていないことも多くある。
【００８８】
このようにして、清浄化、圧縮、冷却をされて吸気経路を通過する空気は、インテークマニホールド部１４に到達する。インテークマニホールド部１４では、空気が、燃焼室に供給されるように、燃焼室の数に対応して分配される。
【００８９】
インテークマニホールド部１４には、燃焼室の数に対応する送光ユニット３０の光ファイバ３が取り付けられている。送光ユニット３０のＬＥＤ光源部２から放出される５００ナノメートル（ｎｍ）から２５００（ｎｍ）の波長の可視領域から近赤外領域の光が、光ファイバ３を介して、接続端子４に送られて、接続端子４を通して出射される。光ファイバ３は、接続端子４によって、インテークマニホールド部１４に接続されており、接続部に設けられているインテークマニホールド部１４の貫通孔から光が吸気経路に入射する。このようにして、ＬＥＤ光源部２から放出される光によって、インテークマニホールド部１４を通過する空気が照射される。
【００９０】
光の照射を受けた空気は、エンジン本体部１５の燃焼室に供給される。燃焼室に供給された空気は、ピストンにより圧縮されて、加熱される。圧縮加熱された空気に満たされている燃焼室に、燃料である軽油が、燃料噴射装置（図示せず）によって噴射される。噴射される燃料は、高温になり、自己発火して燃焼する。この燃焼により発生する燃焼ガスの膨張による力を受けて、ピストンが往復運動をする。ピストンの往復運動は、ピストンとコネクティングロッドにより接続されるクランクシャフトを回転させる。このようにして、クランクシャフトの回転運動として、このディーゼルエンジン１の動力が取り出される。
【００９１】
燃焼室で発生した燃焼ガスは、排気ガスとして排出されるためにエキゾーストマニホールド部１６に送られる。エキゾーストマニホールド部１６において、複数の燃焼室から排出される排気ガスが１つの管路にまとめられた後に、ターボチャージャ部１１のタービン１１ｃに送られて、タービン１１ｃを回転させる。このタービン１１ｃの回転が、上述したようにコンプレッサ１１ａの回転となり、吸気経路の空気が圧縮されて、インタークーラ部１２に送られるようになっている。
【００９２】
エキゾーストマニホールド部１６を通過した後にタービン１１ｃを回転させた排気ガスは、排気管１９を通して、ディーゼルエンジン１の外部に排出される。
【００９３】
以上が、このディーゼルエンジン１の使用方法とその動作についての説明である。
【００９４】
この発明の実施の形態１では、図１に示されているディーゼルエンジン１が自動車に搭載されており、送光ユニット３０のＬＥＤ光源部２が運転室に設置される。
【００９５】
運転室は、ディーゼルエンジン１が設置されているエンジンルームの外部にあり、また、エアコンディショナによって温度調整されている。このため、このディーゼルエンジン１が作動しても、燃料の燃焼に伴う温度上昇の影響を受けることなく、ＬＥＤ光源部２の周囲温度がほぼ一定に維持される。同様に、ＬＥＤ光源部２の内部に配置されているＬＥＤ５の周囲温度も、ほぼ一定に保たれる。この結果、ＬＥＤ５の光出力が安定して得られるようになっている。
【００９６】
このように、ＬＥＤ光源部２をエンジンルーム以外に配置できるのは、光ファイバ３によって光を離れた位置に導けるようになっているためである。
【００９７】
次に、吸気経路を通過する空気を光で照射した後に、その空気を燃料と混合させて燃焼させることにより、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の数値が変化するかについて測定した結果を示す。
【００９８】
測定では、光ファイバ３を用いて光路を引き回すことなく、ＬＥＤ５を、このディーゼルエンジン１の吸気経路に配置して行った。
【００９９】
ＬＥＤ５を吸気経路に配置すると、ディーゼルエンジン１の作動に伴う温度上昇よって、ＬＥＤ５の周囲温度が上昇して、光出力が低下することが想定される。
【０１００】
しかし、排気ガス中のＰＭが変化する現象については、ＬＥＤ５の光出力が低下しても同様に観測できるとの推測に基づいて測定を行った。
【０１０１】
以下に測定結果を示す。
【０１０２】
＜測定結果１＞
吸気経路を通過する空気に光を照射した後で、その空気を燃焼室に供給して、そこで燃料と混合させて燃焼させることにより、ＰＭが低減した測定結果を示す。
【０１０３】
測定は、図１に示されている、吸気経路であるエアクリーナ部１０の内部にＬＥＤ５を配置して、エアクリーナ部１０を通過する空気を照射することにより行った。
【０１０４】
軽油を燃料とする排気量１２，０００ｃｃの大型トラック（ディーゼル車）を用いて、エアクリーナ部１０に配置されたＬＥＤ５を発光させた場合と、発光させない場合について、この大型トラックから排出された排気ガスをオパシメータにより測定した。
【０１０５】
ＬＥＤ５は、波長が１４５０ナノメールの近赤外領域の光を発光するものを使用した。エアクリーナ部１０の内部には、１２０個のＬＥＤ５を配置して、１個のＬＥＤ５に流れる電流を５０ミリアンペアとした。
【０１０６】
測定に用いた大型トラックでは、エアクリーナ部１０から燃焼室までの吸気経路の長さが、約１．８メートルであった。
【０１０７】
オパシメータとは、排気管より採取される排気ガスに光を透過させて、その透過率からＰＭによる排気ガスの汚染度（光吸収係数（ｍ−１））を測定する検査機器である。ＰＭの測定には、オパシメータを使用することが国土交通省によりに定められている。
【０１０８】
測定に使用したオパシメータは、株式会社バンザイ製の型式がＧＳＭ−２００ＲＰである。このオパシメータは、道路運送車両法施行規則改正による技術基準に準拠したものである。
【０１０９】
測定方法は、まず、エンジン暖気後、５〜６秒間無負荷運転を行う。次に、２秒間急速踏込みを行い、このときの排気ガスをオパシメータで測定する。その後は、２秒間急速踏込みと排気ガスのオパシメータの測定を繰り返して行う。
【０１１０】
オパシメータによる測定結果は、ＬＥＤ５を発光させた場合、０．６３（ｍ−１）となり、ＬＥＤ５を発光させない場合、１．９６（ｍ−１）となった。この結果から、ＬＥＤ５を発光させて、吸気経路における空気を光で照射した後で、その空気を燃料と混合して燃焼させることにより、排気ガス中に含まれるＰＭが大幅に低減することを確認できる。
【０１１１】
以上が測定結果である。
【０１１２】
このような現象が生じる理由について、空気中に含まれている水分子が、光の照射を受けて、激しく運動することにより、何らかの作用を及ぼして、排気ガス中のＰＭの低減に寄与していることが推測される。しかし、空気に対する光の照射が、どのような原理に基づいて、排気ガス中のＰＭの低減につながるかについて、確定的な理由は現在のところ不明である。
【０１１３】
次に、この発明の実施の形態１について、認められる効果を説明する。
【０１１４】
送光ユニット３０の光ファイバ３によって、ＬＥＤ光源部２から放出される光を、ディーゼルエンジン１の吸気経路の一部であるインテークマニホールド部１４に導くことができる。このため、ＬＥＤ光源部２を、任意の位置に配置することができる。ＬＥＤ光源部２を、エンジン本体部１５の燃焼室の温度上昇の影響を受けない位置に配置することにより、ディーゼルエンジン１が作動しても、ＬＥＤ光源部２の周囲温度の上昇を防ぐことができて、光出力の低下を招くことなく、安定して吸気経路を通過している空気を照射することができる。
【０１１５】
また、ＬＥＤ光源部２から放出される光を光ファイバによって導くため、低損失で光路を引き回すことができる。
【０１１６】
さらに、５００（ｎｍ）以上、かつ、２５００（ｎｍ）以下の波長の可視領域から近赤外領域の光で照射された空気が燃焼室に供給されて、燃料と混合されて燃焼することにより、排気ガスに含まれるＰＭを低減することができる。
【０１１７】
またさらに、光ファイバ３がインテークマニホールド部１４に接続されるため、燃焼室に供給される直前の空気を可視領域から近赤外領域の光で照射することができる。これにより、空気への光の照射から、燃料がその空気と混合されて燃焼するまでの時間を短縮できる。この結果、排気ガスに含まれるＰＭをより低減することができる。
【０１１８】
さらにまた、複数の燃焼室の数と同数の光ファイバ３が、それぞれの燃焼室に対応するように、インテークマニホールド部１４に接続されているため、各燃焼室に供給される空気を均一に安定して照射することができる。
【０１１９】
また、このディーゼルエンジン１が自動車に搭載される場合には、ＬＥＤ光源部２を自動車のエンジンルームの外部に配置できるため、燃焼室と離れた位置に光源を配置することができる。燃料の燃焼による温度上昇の影響を受けない位置にＬＥＤ光源部２を配置することにより、エンジンが作動しても、ＬＥＤ光源部２内部のＬＥＤ５の周囲温度が上昇することなく、安定した光出力で発光させることができる。また、温度調整されている運転室に、ＬＥＤ光源部２を配置することにより、より安定した光出力で発光させることができる。
【０１２０】
さらに、送光ユニット３０の光源として、ＬＥＤ５が使用されるため、安価に、小型に、高効率に、空気を照射する光を発生させることができる。
【０１２１】
なお、この発明の実施の形態１では、この発明をディーゼルエンジン１に使用しているが、ディーゼルエンジン１に限ることなく、ガソリンエンジンにもこの発明を使用することができる。
【０１２２】
［発明の実施の形態２］
この発明の実施の形態２について、図３及び図４を用いて説明する。
【０１２３】
この発明の実施の形態２は、図１及び図２に示されているこの発明の実施の形態１であるディーゼルエンジン１と比較して、インテークマニホールド部１４の構造が異なっている。インテークマニホールド部１４の構造以外は、実施の形態２と実施の形態１のディーゼルエンジン１の構造及び動作は同様であるため、説明を省略する。
【０１２４】
図３は、このディーゼルエンジン１のインテークマニホールド部１４を概略的に示す斜視図である。図３に示されているように、インテークマニホールド部１４は、インテークマニホールド本体部１４ａと、サージタンク部１４ｂから構成されている。
【０１２５】
インテークマニホールド本体部１４ａは、図１に示されているスロットルバルブ部１３を通過した空気が、各燃焼室に分配されるように分岐した部分から、各燃焼室までの吸気経路をいう。
【０１２６】
また、サージタンク部１４ｂは、図１に示されているスロットルバルブ部１３を通過した空気が、各燃焼室に分配される前のインテークマニホールド本体部１４ａの直前に形成されている広い空間のことをいう。サージタンク部１４ｂは、インテークマニホールド本体部１４ａで分岐した空気が燃焼室に吸入する際に発生する圧力の変動が、他の燃焼室への空気の供給に悪影響を及ぼさないように設けられている。
【０１２７】
図３には、サージタンク部１４ｂと、サージタンク部１４ｂに空気が供給される管路を二点鎖線で描いており、内部の構成が観察できるようになっている。図３の右端に示されている管路を通って、スロットルバルブ部１３を通過した空気が、サージタンク部１４ｂに流入する。
【０１２８】
サージタンク部１４ｂには、各燃焼室に向けて空気が分配される位置で、送光ユニット３０の光ファイバ３が接続される。図３に示されているディーゼルエンジン１には、燃焼室が４個あるため、燃焼室に対応して４箇所で光ファイバ３とサージタンク部１４ｂが接続されている。サージタンク部１４ｂと光ファイバ３とは、接続端子４により接続される。サージタンク部１４ｂの接続部には、貫通孔が設けられており、この貫通孔を通して、光ファイバ３から出射される光で、サージタンク部１４ｂを通過する空気が照射される。
【０１２９】
光ファイバ３から出射される光で照射されてサージタンク部１４ｂを通過した空気は、インテークマニホールド本体部１４ａを通過して燃焼室に供給される。その後、燃料と混合されて燃焼する。
【０１３０】
図４は、図３に示されているサージタンク部１４ｂと光ファイバ３の接続部を含み、インテークマニホールド本体部１４ａの分岐後の管路の延びる方向を含む面で切断したときの概略的な断面図を示している。
【０１３１】
インテークマニホールド本体部１４ａは、燃焼室に向かう管路が太く短いものと細く長いものの２本があり、管路の途中で１本に結合されて、燃焼室に向かうようになっている。
【０１３２】
インテークマニホールド本体部１４ａと燃焼室の接続部には、吸気バルブ部１８が設けられており、インテークマニホールド本体部１４ａを通過する空気は、この吸気バルブ部１８を通って燃焼室に供給されるようになっている。
【０１３３】
また、燃焼室に向かうインテークマニホールド本体部１４ａの太く短い側の管路には、吸気制御バルブ部１７が設けられている。この吸気制御バルブ部１７は、このディーゼルエンジン１が高回転のときには、開かれてインテークマニホールド本体部１４ａの吸気管路を太く短くする。一方、このディーゼルエンジン１が低回転のときには、この吸気制御バルブ部１７が閉じられて、インテークマニホールド本体部１４ａの吸気管路を細く長くする。
【０１３４】
このように吸気制御バルブ部１７を開閉することによって、吸気バルブ部１８の開閉に伴うインテークマニホールド本体部１４ａ内部の圧力変動が有効に利用されて、効率よく空気を燃焼室に供給できるようになっている。
【０１３５】
なお、図３に示されている吸気制御バルブ部１７は、開いた状態になっているために、このディーゼルエンジン１が高回転のときの動作を示している。
【０１３６】
図４に示されているように、インテークマニホールド本体部１４ａの上部には、大きな空間のサージタンク部１４ｂが設けられている。サージタンク部１４ｂの上部には、送光ユニット３０の光ファイバ３が接続されている。上述したように、ＬＥＤ光源部２から放出される光が、光ファイバ３によって導かれて、サージタンク部１４ｂに設けられている貫通孔を通して、サージタンク部１４ｂを通過する空気を照射するようになっている。
【０１３７】
この発明の実施の形態２のディーゼルエンジン１の使用方法及び動作は、上述したこの発明の実施の形態１のディーゼルエンジン１と同様である。
【０１３８】
このディーゼルエンジン１は、吸気経路の一部であるサージタンク部１４ｂを通過する吸入空気が、可視領域から近赤外領域の光に照射された後に、燃料と混合されて燃焼することにより、動力を発生するものである。
【０１３９】
まず、ディーゼルエンジン１の作動の開始と同期して、送光ユニット３０のＬＥＤ光源部２に供給される電源が投入される。こうすることにより、吸入空気への光の照射が開始される。
【０１４０】
ディーゼルエンジン１が作動すると、外気がエアクリーナ部１０に吸入されて、吸気経路を通過する空気中のゴミ、塵、埃などの異物が取り除かれる。エアクリーナ部１０を通過して清浄化された空気は、ターボチャージャ部１１に送られて、コンプレッサ１１ａによって、圧縮される。コンプレッサ１１ａで圧縮されて高温になった空気は、インタークーラ部１２に送られて冷却される。その後、インタークーラ部１２で冷却された空気は、スロットルバルブ部１３を通過して、インテークマニホールド部１４を構成するサージタンク部１４ｂに送られる。
【０１４１】
このようにして、吸気経路を通過する空気は、サージタンク部１４ｂに到達する。サージタンク部１４ｂには、燃焼室の数に対応する送光ユニット３０の光ファイバ３が取り付けられている。送光ユニット３０のＬＥＤ光源部２から放出される５００（ｎｍ）から２５００（ｎｍ）の波長の可視領域から近赤外領域の光が、光ファイバ３を介して、接続端子４に送られて、接続端子４を通して出射される。光ファイバ３は、接続端子４によって、サージタンク部１４ｂに接続されており、接続部に設けられているサージタンク部１４ｂの貫通孔から光が吸気経路に入射する。このようにして、ＬＥＤ光源部２から放出される光によって、サージタンク部１４ｂを通過する空気が照射される。
【０１４２】
サージタンク部１４ｂで光の照射を受けた空気は、インテークマニホールド部１４を構成するインテークマニホールド本体部１４ａに送られる。インテークマニホールド本体部１４ａでは、空気が、燃焼室に供給されるように、燃焼室の数に対応して分配される。
【０１４３】
その後、吸気経路を流れる空気は、インテークマニホールド本体部１４ａを通過して、エンジン本体部１５の燃焼室に供給される。燃焼室に供給された空気は、ピストンにより圧縮されて、加熱される。圧縮加熱された空気に満たされている燃焼室に、燃料が、噴射されことにより、自己発火して燃焼する。この燃焼による燃焼ガスの膨張により、ピストンが往復運動をする。そして、ピストンの往復運動が、クランクシャフトの回転運動に変換されて、動力が取り出される。
【０１４４】
燃焼室で発生した燃焼ガスは、エキゾーストマニホールド部１６に送られて、ターボチャージャ部１１のタービン１１ｃを回転させた後に、排気管１９を通って、排気ガスとしてこのディーゼルエンジン１の外部に排出される。
【０１４５】
以上が、この発明の実施の形態２のディーゼルエンジン１の使用方法とその動作についての説明である。
【０１４６】
また、この発明の実施の形態２のディーゼルエンジン１により生じる効果も、上述したこの発明の実施の形態１のディーゼルエンジン１と同様である。
【０１４７】
［発明の実施の形態３］
本発明の実施の形態３について、図５〜図１１を用いて説明する。
【０１４８】
図５には、この実施の形態３に係るディーゼルエンジン１００の概略的構成図が示されている。図５のディーゼルエンジン１００と、図１に示されているディーゼルエンジン１について、同一の構成要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【０１４９】
このディーゼルエンジン１００と、図１のディーゼルエンジン１との差異は、光ファイバ３の接続位置である。すなわち、図１に示されているディーゼルエンジン１では、インテークマニホールド部１４に光ファイバ３が接続されているのに対して、図５に示されているディーゼルエンジン１００では、スロットルバルブ部１３とインタークーラ部１２との間を繋ぐ吸気経路に光ファイバ３が接続されている。
【０１５０】
上述したように、ディーゼルエンジンでは、スロットルバルブ部１３を設けないことも多い。このため、一般的な構成として、図５に示されているディーゼルエンジン１００は、インテークマニホールド部１４とインタークーラ部１２との間を繋ぐ吸気経路に光ファイバ３が接続されているといえる。
【０１５１】
光ファイバ３が接続されている吸気経路のこの部分には、貫通孔が設けられており、この貫通孔を通して、光ファイバ３から出射される光で、吸気経路を通過する空気が照射されるようになっている。
【０１５２】
光ファイバ３に光を入射するＬＥＤ光源部２は、上述のこの発明の実施の形態１と同様に、ディーゼルエンジン１００が作動しても、燃料の燃焼による温度上昇の影響を受けにくい位置に配置される。例えば、自動車の場合、エンジンルームの外側に配置される。特に、エアコンディショナにより温度が調整されている運転室に配置することが好ましい。
【０１５３】
また、このディーゼルエンジン１００の使用方法及び動作について、インテークマニホールド部１４とインタークーラ部１２との間を繋ぐ吸気経路を通過する空気を、光ファイバ３から出射される光で照射する以外は、図１に示されているディーゼルエンジン１と同様である。
【０１５４】
＜測定結果２＞
本発明者は、この実施の形態３に係るディーゼルエンジン１００を試作して、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の数値を測定した。
【０１５５】
図６には、このディーゼルエンジン１００の送光ユニット３２を構成するＬＥＤ光源部２と光ファイバ３などが示されている。光ファイバ３には、石英ファイバが使用されている。また、この図中の左側には、発光ダイオード（ＬＥＤ）コントローラ４１が示されている。
【０１５６】
このＬＥＤコントローラ４１は、ＬＥＤ光源部２に接続されて、ＬＥＤ５を発光させる電流を供給したり、ＬＥＤ５に流れる電流の大きさを調節したりするために使用される。
【０１５７】
図６では、ＬＥＤ光源部２から光ファイバ３が取り外された状態になっている。光ファイバ３の両端が、保護カバーに覆われているが、このカバーを外した状態が図７に示されている。図７に示されているように光ファイバ３の一方の端には、ＬＥＤ光源部２に接続するためのコントローラ側接続部４３が設けられており、他端には、ディーゼルエンジン１００の吸気経路に接続するための接続端子４が設けられている。
【０１５８】
この光ファイバ３のコントローラ側接続部４３は、図６に示されているＬＥＤ光源部２の接続口４２に装着されて固定されるようになっている。
【０１５９】
また、この光ファイバ３は、複数の小径の光ファイバが束ねられた構成をしている。そして、この光ファイバ３の周囲は、金属製の被覆部材により覆われている。
【０１６０】
図８には、試作した送光ユニット３２の概略構成図が示されている。ＬＥＤ５から発せられる光が、レンズ７などで構成される光学系によって、ＬＥＤ光源部２の接続口４２に装着されている光ファイバ３に入射するようになっている。このようにして、複数の光ファイバの束から構成されている光ファイバ３の一方の端面に入射する光は、接続端子４が設けられている他端に導かれ、もう一方の端面から出射するようになっている。
【０１６１】
図９には、試作した送光ユニット３２をディーゼルエンジン１００の吸気経路に取り付けた部分が示されている。
【０１６２】
図５に示されているようにインテークマニホールド部１４とインタークーラ部１２とを繋ぐ吸気経路の部分の管路が略９０度曲がっている位置に接続端子４を介して光ファイバ３が接続されている。
【０１６３】
この管路が略９０度曲がっている部分である光ファイバ取付管部５０は、吸気経路の一部を構成する部材であり、取り外せるようになっている。
【０１６４】
図１０には、光ファイバ取付管部５０を構成する部材が示されている。この部材は、光ファイバ３が取り付けられるように加工されている。この部材の略９０度曲がっている部分である光ファイバ接続部５３に、試作した送光ユニット３２の接続端子４が取り付けられるようになっており、これによって吸気経路に光ファイバ３が接続されるようになっている。
【０１６５】
この光ファイバ接続部５３には、貫通孔が設けられており、光ファイバ３から出射される光で、光ファイバ取付管部５０を通過する空気を照射するようになっている。
【０１６６】
この部材の管路の一端には、インタークーラ部１２からの吸気経路に結合されるインタークーラ側開口部５１が形成されており、他端には、インテークマニホールド部１４に向かう吸気経路に結合されるインテークマニホールド側開口部５２が形成されている。
【０１６７】
また、この部材の内面は、光ファイバ３から出射される光が、吸気経路の内部で乱反射するように、反射コーティングがされている。
【０１６８】
この試作したディーゼルエンジン１００では、ＬＥＤ光源部２が、エンジンルームの外側に配置されている。こうすることにより、エンジン１００の作動によって、燃料が燃焼してもＬＥＤ光源部２の周囲温度が上昇せず、ＬＥＤ５の光出力の低下が防止される。そして、ＬＥＤ光源部２から出射される光が、光ファイバ３によって、吸気経路に導かれるようになっている。
【０１６９】
本発明者は、マツダ株式会社製のトラックであるタイタン標準車（カタログ番号：ＡＪＷＡ０８、排気量：４０００ｃｃ、軽油）を改造することにより、以上のようなディーゼルエンジン１００を試作した。
【０１７０】
そして、このディーゼルエンジン１００を用いて、排気ガス中に含まれるＰＭの測定を行った。
【０１７１】
ＰＭの測定には、株式会社堀場製作所製のオパシメータ（型式：ＭＥＸＡ−６００ＳＷ）を使用した。
【０１７２】
また、本発明者は、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５として、波長の異なる３種類について、それぞれの送光ユニット３２を試作して、測定を行った。測定に使用したこの３種類のＬＥＤ５とは、波長が４６０（ｎｍ）と５７０（ｎｍ）で構成される白色ＬＥＤ、波長が９４０（ｎｍ）の近赤外ＬＥＤ及び波長が１４５０（ｎｍ）の近赤外ＬＥＤである。
【０１７３】
そして、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５を消灯させたときと、点灯させたときで、ＰＭ測定を行った。
【０１７４】
測定順序は、まず、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５が、波長４６０（ｎｍ）と５７０（ｎｍ）で構成される白色ＬＥＤである送光ユニット３２を取り付けて、ＬＥＤ５を消灯させた状態でＰＭを測定し、次に、ＬＥＤ５に７００（ｍＡ）の電流を流して発光させた状態でＰＭを測定した。この結果、オパシメータによる光吸収係数の測定値は、ＬＥＤ消灯時は、１．５３８（ｍ−１）となり、ＬＥＤ発光時は、０．５５１（ｍ−１）となった。
【０１７５】
排気ガス中に含まれるＰＭの量が少ないほど、光吸収係数は小さな数値として測定されるため、ＬＥＤ消灯時に比べて、ＬＥＤ発光時のＰＭの量が少なくなっているという測定結果が得られた。
【０１７６】
次に、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５が、波長１４５０（ｎｍ）の近赤外ＬＥＤである送光ユニット３２を取り付けて、ＬＥＤ５を消灯させた状態でＰＭ測定を行い、その後、ＬＥＤ５を発光させた状態でＰＭ測定を行った。ＬＥＤ５を発光させるために流す電流は、１０００（ｍＡ）とした。光吸収係数の測定値は、ＬＥＤ消灯時、１．１４１（ｍ−１）となり、ＬＥＤ発光時、０．５６２（ｍ−１）となった。この測定でも、ＬＥＤ５を発光させたときの方が、光吸収係数が小さく測定されるという結果になった。
【０１７７】
次に、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５が、波長９４０（ｎｍ）の近赤外ＬＥＤである送光ユニット３２を取り付けて、ＬＥＤ５消灯状態でＰＭ測定を行い、その後、ＬＥＤ５発光状態でＰＭ測定を行った。このとき、ＬＥＤ５を発光させるために流す電流を、５００（ｍＡ）とした。光吸収係数の測定値は、ＬＥＤ消灯時、１．０８１（ｍ−１）となり、ＬＥＤ発光時、０．５６３（ｍ−１）となった。この測定においても、ＬＥＤ５を消灯させたときに比べて、ＬＥＤ５を発光させると、光吸収係数が小さく測定されるという結果になった。
【０１７８】
図１１には、以上のように実施した測定の結果がまとめて示されている。この図の左端の列には測定を行った順序が記載されている。左から２列目には、ＬＥＤ５を消灯（ＯＦＦ）して測定を行ったか、発光（ＯＮ）させて行ったかが示されている。左から３列目には、測定値である光吸収係数が示されている。右端の列には、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５の種類や、このＬＥＤ５に流した電流値が示されている。
【０１７９】
この図に示されているように測定値は、波長の異なる３種類のいずれのＬＥＤ５を使用した測定でも、同様の傾向を示しており、ＬＥＤ５消灯時に比較して、ＬＥＤ５発光時の光吸収係数が小さくなっている。これは、ＬＥＤ５の発光により、排気ガスに含まれるＰＭの量が減少することを示している。
【０１８０】
このように、吸気経路を通過する空気に、ＬＥＤ５から出射される光を照射すると、排気ガスに含まれるＰＭの量が低減することが確認されている。
【０１８１】
ただし、このような現象が発生する原因は、分かっていない。
【０１８２】
本発明の実施の形態３によれば、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５から出射される光が、光ファイバ３によって、ディーゼルエンジン１００の吸気経路まで導かれる構成になっている。このため、ＬＥＤ光源部２を、燃料の燃焼に伴う温度上昇の影響を受けない位置に配置することができる。すなわち、ＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５を、燃料が燃焼しても温度上昇しない位置に配置することが可能になる。これにより、ディーゼルエンジン１００が作動しても、ＬＥＤ５の周囲温度の上昇を防ぐことができる。この結果、ＬＥＤ５の光出力の低下を招くことなく、吸気経路を通過している空気を照射することができる。
【０１８３】
また、この実施の形態３によれば、光ファイバ３がインテークマニホールド部１４とインタークーラ部１２との間を繋ぐ部分の吸気経路に接続されているため、吸気経路を通過するすべての空気を一箇所から出射される光で照射することができる。これにより、１本の光ファイバ３で、すべての吸入空気を照射でき、簡単な構造にできるため、コストダウンできる。
【０１８４】
また、この実施の形態３によれば、吸入空気を照射する光を発するＬＥＤ光源部２のＬＥＤ５が、波長４６０ナノメートルと５７０ナノメートルで構成される白色発光ダイオード、波長９４０ナノメートルの近赤外発光ダイオードまたは波長１４５０ナノメートルの近赤外発光ダイオードのいずれかとなっている。このように、ＬＥＤ５の種類が明確になっており、これらのＬＥＤ５を使用することにより、排気ガスに含まれるＰＭを低減することができる。
【０１８５】
また、この実施の形態３に係るディーゼルエンジン１００は、上述したこの発明の実施の形態１に係るディーゼルエンジン１と同様の効果を生ずる。
【０１８６】
なお、この実施の形態３では、この発明をディーゼルエンジン１００に使用しているが、ディーゼルエンジン１００に限ることなく、ガソリンエンジンにもこの発明を使用することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１，１００  ディーゼルエンジン
２  発光ダイオード（ＬＥＤ）光源部
３  光ファイバ
４  接続端子
５  発光ダイオード（ＬＥＤ）
６  凹面鏡
７  レンズ
１０  エアクリーナ部
１１  ターボチャージャ部
１１ａ  コンプレッサ
１１ｂ  軸
１１ｃ  タービン
１２  インタークーラ部
１３  スロットルバルブ部
１４  インテークマニホールド部
１４ａ  インテークマニホールド本体部
１４ｂ  サージタンク部
１５  エンジン本体部
１６  エキゾーストマニホールド部
１７  吸気制御バルブ部
１８  吸気バルブ部
１９  排気管
３０，３１，３２  送光ユニット
４１  発光ダイオード（ＬＥＤ）コントローラ
４２  接続口
４３  コントローラ側接続部
５０  光ファイバ取付管部
５１  インタークーラ側開口部
５２  インテークマニホールド側開口部
５３  光ファイバ接続部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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