(57)【要約】【課題】成層混合気の着火性を効率的に向上させる。【解決手段】内燃機関１００の着火制御装置であって、燃料噴射弁２６から噴射された燃料によって、燃焼室１３内に、周囲に形成される空気層又は混合気層よりも濃い空燃比の成層混合気を形成する成層混合気形成手段（Ｓ７１）と、成層混合気内において、成層混合気のラジカルを生成するよう、ラジカル生成装置２５を制御する制御手段（Ｓ７２，Ｓ７３）と、ラジカルが生成された成層混合気を着火させる着火手段（Ｓ７４）と、を備える。【選択図】図３
2010216270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室内に設けられ、燃焼室内のガス成分のラジカルを生成するラジカル生成装置と、
を備える内燃機関の着火制御装置であって、
前記燃料噴射弁から噴射された燃料によって、燃焼室内に、周囲に形成される空気層又は混合気層よりも濃い空燃比の成層混合気を形成する成層混合気形成手段と、
前記成層混合気内において、成層混合気のラジカルを生成するよう、前記ラジカル生成装置を制御する制御手段と、
ラジカルが生成された前記成層混合気を着火させる着火手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の着火制御装置。
【請求項２】
前記ラジカル生成装置によるラジカルの生成範囲が、前記成層混合気の形成範囲に略一致していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の着火制御装置。
【請求項３】
前記ラジカル生成装置は、
前記燃焼室内に設けられた電極と、
前記電極と対向するように前記燃焼室内に設けられた接地電極と、
前記電極に電圧を印加する電圧発生器と、
を備え、
前記成層混合気形成手段は、
前記燃料噴射弁から噴射された燃料によって、前記電極と前記接地電極との間に、周囲に形成される空気層又は混合気層よりも濃い空燃比の成層混合気を形成し、
前記制御手段は、
前記電圧発生器によって前記電極に電圧を印加し、前記電極と前記接地電極との間に非平衡プラズマ放電を起こして前記成層混合気の内部にラジカルを生成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の着火制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
燃料噴射と同時に、又は燃料噴射より後に、前記ラジカルの生成を開始する
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載の内燃機関の着火制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
筒内ガス温度が所定温度よりも高くなったときに、前記ラジカルの生成を終了する
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１つに記載の内燃機関の着火制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
筒内ガス温度及び筒内ガス圧力に基づいて、前記ラジカルの生成終了時期を決定する
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１つに記載の内燃機関の着火制御装置。
【請求項７】
前記成層混合気形成手段は、
圧縮行程中に燃料を噴射して、前記電極と前記接地電極との間に前記成層混合気を形成する
ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１つに記載の内燃機関の着火制御装置。
【請求項８】
前記成層混合気形成手段は、複数回に分けて燃料を噴射して前記電極と前記接地電極との間に前記成層混合気を形成し、
前記ラジカル生成装置は、最初の燃料噴射によって形成された前記成層混合気の内部で前記ラジカルを生成する
ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１つに記載の内燃機関の着火制御装置。
【請求項９】
前記着火手段は、
前記成層混合気を圧縮させて自己着火させる
ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１つに記載の内燃機関の着火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の着火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関として、圧縮行程中に燃料を筒内に直接燃料を噴射して成層化された混合気を形成するときに、同じ圧縮行程で、成層化される混合気場に対してオゾンを直接噴射するものがある。（例えば、特許文献１参照）。従来の内燃機関は、これにより成層混合気の自己着火性を向上させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０９９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の内燃機関では、混合気層の内部で選択的にオゾンを生成するものではないので、燃焼室内に直接噴射したオゾンが空気層にも存在することになる。そうすると、空気層に存在するオゾンは自己着火性の向上にはほとんど寄与しないので、供給したオゾンが無駄になり効率が悪いという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、成層混合気の着火性を効率的に向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、燃焼室（１３）内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁（２６，１２６）と、燃焼室（１３）内に設けられ、燃焼室内のガス成分のラジカルを生成するラジカル生成装置（２５）と、を備える内燃機関（１００）の着火制御装置であって、燃料噴射弁（２６，１２６）から噴射された燃料によって、燃焼室（１３）内に、周囲に形成される空気層又は混合気層よりも濃い空燃比の成層混合気を形成する成層混合気形成手段（Ｓ７１）と、成層混合気内において、成層混合気のラジカルを生成するよう、ラジカル生成装置（２５）を制御する制御手段（Ｓ７２，Ｓ７３）と、ラジカルが生成された成層混合気を着火させる着火手段（Ｓ７４）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、着火前に選択的に混合気層の内部にラジカルを生成することができる。そのため、燃焼に寄与しない空気層でのラジカル生成を抑制して無駄なラジカルの生成を抑えつつ、着火前にラジカルと混合気とを反応させることができるので、成層混合気の着火性を効率的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【図２】第１実施形態による混合気の着火制御について説明するフローチャートである。
【図３】成層自己着火燃焼モード時の処理について説明するフローチャートである。
【図４】アクセルペダル踏み込み量に基づいて目標トルクを算出するテーブルである。
【図５】目標燃空比を算出するためのマップである。
【図６】燃焼モードを決定するためのマップである。
【図７】混合気内にラジカルが存在することによる混合気の着火促進効果について説明する図である。
【図８】成層自己着火燃焼モードのときの燃料噴射時期と非平衡プラズマ放電の実施時期とを示した図である。
【図９】成層自己着火燃焼モードのときの筒内の様子を説明する図である。
【図１０】第２実施形態による成層自己着火燃焼モードのときの燃料噴射時期と非平衡プラズマ放電の実施時期とを示した時である。
【図１１】第３実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【図１２】第４実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【図１３】第５実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【図１４】第６実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジン１００の概略構成図である。
【００１２】
エンジン１００は、シリンダブロック１と、シリンダヘッド２と、コントローラ３と、を備える。
【００１３】
シリンダブロック１には、複数のシリンダ１１が形成される。シリンダ１１の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ１１の内部を往復動するピストン１２が収められる。これらシリンダブロック１とシリンダヘッド２とピストン１２とによって、ペントルーフ形の燃焼室１３が区画形成される。
【００１４】
シリンダヘッド２は、吸気ポート２１と、排気ポート２２と、吸気弁２３と、排気弁２４と、放電装置２５と、燃料噴射弁２６と、を備える。
【００１５】
吸気ポート２１は、シリンダ１１に吸入される空気が流れる流路であり、燃焼室頂壁の一方の傾斜面に開口する。
【００１６】
排気ポート２２は、シリンダ１１から排出される排気が流れる流路であり、燃焼室頂壁の他方の傾斜面に開口する。
【００１７】
吸気弁２３は、ピストン１２の上下動に応じて燃焼室１３と吸気ポート２１との開口を開閉する。
【００１８】
排気弁２４は、ピストン１２の上下動に応じて燃焼室１３と排気ポート２２との開口を開閉する。
【００１９】
放電装置２５は、電極２５１と、電圧発生器２５２と、を備える。
【００２０】
電極２５１は導電体からなり、誘電体（絶縁体）２５３を軸方向に貫通して先端側の一部が燃焼室１３に突出している。ピストン冠面に形成されたキャビティ１２ａがこの電極２５１の接地電極を兼ねる。
【００２１】
電圧発生器２５２は、電極２５１に接続されて電極２５１に電圧を印加する。
【００２２】
放電装置２５は上記のように構成されて、電圧発生器２５２によってパルス幅の短い高電圧が印加されたときに、平衡プラズマ放電（アーク放電ともいう）に遷移する前の過渡的な放電形態である非平衡プラズマ放電を起こす。これにより、燃焼室１３の内部にガス成分のラジカルを生成し、このとき放電装置２５はラジカル生成装置として機能する。
【００２３】
一方で、電圧発生器２５２によってパルス幅の長い高電圧が印加されたときに、平衡プラズマ放電を起こす。このとき放電装置２５はは点火装置として機能する。
【００２４】
燃料噴射弁２６は、圧縮行程中の所定の燃料噴射時期にキャビティ１２ａへ向けて直接燃料を噴射する。キャビティ１２ａによって、燃料噴射弁２６から噴射された燃料が電極２５１の近傍に案内される。
【００２５】
コントローラ３は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００２６】
コントローラ３には、アクセルストロークセンサ３１やクランク角センサ３２、エアーフローセンサ３３などのエンジン１００の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。コントローラ３は、運転状態に応じて最適な燃焼モードを選択し、混合気を着火させる。そして、燃焼モードに応じて電圧発生器２５２を制御し、電極２５１に印加する電圧値（以下「印加電圧」という）及び印加波数（繰り返し周波数×放電時間）を制御する。以下では、この混合気の着火制御について説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態による着火制御について説明するフローチャートである。コントローラ３は、本ルーチンをエンジン１００の運転中に所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で実行する。
【００２８】
ステップＳ１において、コントローラ３は、アクセルストロークセンサ３１によって検出したアクセルペダル踏み込み量と、クランク角センサ３２によって検出したエンジン１００回転速度と、エアーフローセンサ３３によって検出した吸入空気量と、を読み込む。
【００２９】
ステップＳ２において、コントローラ３は、後述する図４のテーブルを参照し、アクセルペダル踏み込み量に基づいて目標トルクを算出する。
【００３０】
ステップＳ３において、コントローラ３は、後述する図５のマップを参照し、エンジン回転速度と目標トルクとに基づいて目標燃空比を算出する。ここで燃空比とは空気過剰率の逆数のことをいう。
【００３１】
ステップＳ４において、コントローラ３は、目標燃料噴射量を算出する。具体的には、まず、吸入空気量とエンジン回転速度とに基づいて基本燃料噴射量を算出する。次に、この基本燃料噴射量に各種補正を実施して目標燃料噴射量とする。
【００３２】
ステップＳ５において、コントローラ３は、後述する図６のマップを参照し、エンジン１００が自己着火燃焼モード領域で運転しているか否かを判定する。コントローラ３は、自己着火燃焼モード領域で運転していればステップＳ６に処理を移行し、そうでなければステップＳ９に処理を移行する。
【００３３】
ステップＳ６において、コントローラ３は、再び後述する図６のマップを参照し、エンジン１００が成層自己着火燃焼モード領域で運転しているか否かを判定する。コントローラ３は、成層自己着火燃焼モード領域で運転していればステップＳ７に処理を移行し、そうでなければステップＳ８に処理を移行する。
【００３４】
ステップＳ７において、コントローラ３は、成層自己着火燃焼モードに移行する。成層自己着火燃焼モードのときは、圧縮行程中に燃料を噴射して成層混合気を形成するとともに、燃料噴射と同時に非平衡プラズマ放電を実施して成層混合気の内部に着火性を高めるラジカルを生成する。その後、ラジカルによって着火性を高めた成層混合気を自己着火によって燃焼させる。成層自己着火燃焼モード時の処理については、図３を参照して後述する。
【００３５】
ステップＳ８において、コントローラ３は、均質自己着火燃焼モードに移行する。均質自己着火燃焼モードのときは、吸気行程中に噴射した燃料で均質混合気を形成し、その均質混合気を自己着火燃焼させる。
【００３６】
ステップＳ９において、コントローラ３は、火炎伝播燃焼モードに移行する。火炎伝播燃焼モードのときは、吸気行程中に噴射した燃料で均質混合気を形成し、その均質混合気を平衡プラズマ放電によって点火して燃焼させる。
【００３７】
図３は、成層自己着火燃焼モード時の処理について説明するフローチャートである。
【００３８】
ステップＳ７１において、コントローラ３は、燃料噴射開始時期を設定する。具体的には、エンジン回転速度と目標トルクとに基づいて、予め実験等で定められたマップを参照して設定する。ここでの燃料噴射開始時期は、成層混合気を形成するために圧縮行程中に設定される。なお、本実施形態によるマップは、エンジン回転速度が高いときほど燃料噴射開始時期が進角するマップとなっている。
【００３９】
ステップＳ７２において、コントローラ３は、非平衡プラズマ放電開始時期を設定する。ここでの非平衡プラズマ放電開始時期は、燃焼噴射開始時期と同じに設定されるが、燃料噴射開始時期よりも遅角側に設定しても良い。
【００４０】
ステップＳ７３において、コントローラ３は、シリンダ内部のガス温度（以下「筒内温度」という）に応じて非平衡プラズマ放電終了時期を設定する。具体的な設定方法については、図７を参照して後述する。
【００４１】
ステップＳ７４において、着火手段に相当する上死点付近における燃焼室１３の圧縮は、ラジカルによって着火性を高めた成層混合気を自己着火させ、燃焼させる。
【００４２】
図４は、アクセルペダル踏み込み量に基づいて目標トルクを算出するテーブルである。このテーブルは予め実験等によって定められ、コントローラ３に格納される。
【００４３】
図４に示すように、アクセルペダル踏み込み量が大きいときほど目標トルクは大きくなる。
【００４４】
図５は、目標燃空比を算出するためのマップである。このマップは予め実験等によって定められ、コントローラ３に格納される。
【００４５】
図５に示すように、エンジン回転速度が高いときほど、また、目標トルクが大きいときほど目標燃空比は大きくなる。
【００４６】
図６は、燃焼モードを決定するためのマップである。このマップは予め実験等によって定められ、コントローラ３に格納される。
【００４７】
図６に示すように、燃焼モードには大きく分けて火炎伝播燃焼モードと自己着火燃焼モードの２つがあり、自己着火燃焼モードはさらに均質自己着火燃焼モードと成層自己着火燃焼モードとに分かれている。
【００４８】
コントローラ３は、エンジン１００が高回転又は高負荷で運転しているときは火炎伝播燃焼モードを選択する。一方で、低回転から中回転、かつ、低負荷から中負荷で運転しているときは自己着火燃焼モードを選択する。
【００４９】
そして自己着火燃焼モードを選択した場合は、その中で相対的に高負荷のときは均質自己着火燃焼モードを選択し、相対的に低負荷のときは成層自己着火燃焼モードを選択する。
【００５０】
図７は、混合気内にラジカルが存在することによる混合気の着火促進効果について説明する図である。
【００５１】
図７に示すように、発明者らの鋭意研究によって、混合気内にラジカルが存在することによる混合気の着火促進効果は、主に筒内温度に依存し、筒内温度が低いときほど大きくなることがわかった。つまり、筒内温度が高くなるにつれて混合気内にラジカルが存在することによる混合気の着火促進効果は小さくなり、筒内温度が１０００［Ｋ］以上になると着火促進効果は略ゼロとなる。
【００５２】
そこで本実施形態では、混合気内にラジカルが存在することによって混合気の着火が効果的に促進する筒内温度の限界値（以下「限界温度」という）を予め設定し、筒内温度がその限界温度となるクランク角を非平衡プラズマ放電終了時期とする。本実施形態では限界温度を８００［Ｋ］に設定しているが、エンジン仕様ごとに適宜変更すれば良い。
【００５３】
また、混合気内にラジカルが存在することによる混合気の着火促進効果は、シリンダ内部のガス圧力（以下「筒内圧力」という）によっても若干の影響を受け、筒内圧力が高いときほど大きくなる。したがって、筒内圧力も考慮して非平衡プラズマ放電終了時期を設定しても良い。
【００５４】
図８は、成層自己着火燃焼モードのときの燃料噴射時期と非平衡プラズマ放電の実施時期とを示した図である。
【００５５】
図８に示すように、成層自己着火燃焼モードのときは、成層混合気を形成するために圧縮行程中に燃料噴射が開始される。そして、本実施形態では燃料噴射開始と同時に非平衡プラズマ放電が開始される。非平衡プラズマ放電は、燃料噴射が終了した後も、筒内温度が限界温度に達するまで実施される。
【００５６】
図９は、成層自己着火燃焼モードのときの筒内の様子を説明する図である。
【００５７】
図９（Ａ）は、燃料噴射と非平衡プラズマ放電とが両方実施されているときのシリンダ内の様子を表す図である。
【００５８】
図９（Ａ）に示すように、圧縮行程中にキャビティ１２ａに向けて燃料噴射が開始されると、噴射された燃料は周辺の空気を巻き込みながらキャビティ１２ａの内部で成層混合気を形成する。以下では、この成層混合気のうち、キャビティ１２ａの内部に形成されて、周囲に形成される空気層（又は空燃比が薄い混合気層）よりも空燃比が相対的に濃い部分を混合気層といい、それ以外の燃料が拡散していない部分を空気層という。本実施例の混合気層は、ストイキよりも薄い（リーンな）空燃比の混合気とする。
【００５９】
そして、燃料噴射と同時に非平衡プラズマ放電が開始されると、電極２５１からキャビティ１２ａの内壁に向かって複数のストリーマが生じる。
【００６０】
このように、混合気層の内部で非平衡プラズマ放電が実施されると、非平衡プラズマによって生成される高エネルギ電子が混合気層の内部の分子と衝突して分子解離を誘発する。これにより、混合気層の内部に選択的にラジカル（化学活性種）４４を生成することができる。すなわち、自己着火性の向上にはほとんど寄与しない空気層でのラジカル生成を避けることができる。このときに生成されるラジカルは、主に酸素ラジカル、水素ラジカル及び炭化水素ラジカルである。
【００６１】
混合気の内部にラジカルが存在していると、存在していない場合と比べて低い温度のときから混合気の低温酸化反応が促進され、種々の中間生成物を発生させつつ、最終的に混合気の着火性が向上する。
【００６２】
しかも、図９に示すように、放電装置２５によるラジカルの生成範囲を、成層混合気の形成範囲に略一致させれば、自己着火性の向上にはほとんど寄与しない空気層でのラジカル生成を避け、ラジカル生成による自己着火性の向上を効率的に図ることができる。また、例えば従来例にあるように、オゾンを噴射するようなものでは、噴射されたオゾンによって混合気層が吹飛ばされて混合気形成に影響を与えるという課題がある。また、混合気層内部への浸透が不十分となって活性化（着火性の向上）への寄与度が低下するという課題がある。これに対して本実施形態のように、成層混合気内において成層混合気のラジカルを生成させればそのような課題も生じない。
【００６３】
図９（Ｂ）は、燃料噴射が終了した後に、非平衡プラズマ放電だけが実施されているときのシリンダ内の様子を表す図である。
【００６４】
図９（Ｂ）に示すように、燃料噴射が終了して成層混合気が形成された後も、混合気層の内部で継続して非平衡プラズマ放電を実施し、引き続き混合気層の内部にラジカルを生成する。
【００６５】
図９（Ｃ）は、非平衡プラズマ放電を終了し、自己着火よる燃焼が起こる前のシリンダ内の様子を表す図である。
【００６６】
図９（Ｃ）に示すように、ピストン１２が上昇してきて筒内温度が限界温度よりも高くなると、非平衡プラズマ放電を終了する。これは、前述したように筒内温度が限界温度よりも高くなると、混合気層にラジカルが存在することによる混合気の着火促進効果が大幅に減少するためである。
【００６７】
以上説明した本実施形態によれば、成層自己着火燃焼モードのときは、キャビティ１２ａの内部に理論空燃比よりリッチな混合気層を形成し、混合気層の内部で非平衡プラズマ放電を実施した後で、混合気層と空気層からなる成層混合気を自己着火燃焼させることにした。
【００６８】
これにより、着火前に選択的に混合気層の内部にラジカルを生成することができる。そのため、燃焼に寄与しない空気層でのラジカル生成を抑制して無駄なラジカルの生成を抑えつつ、着火前にラジカルと混合気とを反応させることができるので、成層混合気の着火性を効率的に向上させることができる。
【００６９】
また、従来例のようにオゾンを燃焼室１３に直接噴射するものではないので、燃料噴霧流が乱れることもなく、成層混合気の形成が乱されることもない。また、燃焼室１３が比較的高圧になる圧縮行程中に燃焼室１３にオゾンを供給しようとすると、燃焼室１３の外部で生成したオゾンを昇圧する必要があり、本実施形態と比べてシステムが複雑となってしまう。オゾンは熱分解や壁面沈着、消滅を起こすため、このような不安定なオゾンを複雑なシステムを経て燃焼室１３に供給しようとすると、燃焼室１３に供給する前にオゾンの量が大幅に減少してしまうおそれもある。
【００７０】
また本実施形態によれば、非平衡プラズマ放電の終了時期を、筒内温度に応じて設定することとした。具体的には、混合気内にラジカルが存在することによる混合気の着火促進効果は、筒内温度が高くなるにつれて小さくなるので、着火促進効果が大幅に減少し始める限界温度に筒内温度が達したときに、非平衡プラズマ放電を終了することとした。
【００７１】
これにより、混合気の着火促進効果が少ない時期にラジカルを生成することを抑制でき、無駄な非平衡プラズマ放電を抑制できる。結果として電圧発生器２５２への電力供給量を減少させることができるので、燃費を向上させることができる。
【００７２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、圧縮行程中に燃料を２回に分けて噴射する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下の各実施形態では上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００７３】
図１０は、本実施形態による成層自己着火燃焼モードのときの燃料噴射時期と非平衡プラズマ放電の実施時期とを示した時である。
【００７４】
図１０に示すように、本実施形態では圧縮行程中に２回に分けて燃料が噴射され、１回目の噴射と同時に非平衡プラズマ放電が開始される。これにより、着火前の比較的長い期間、混合気とラジカルとを反応させることができるので、成層混合気の着火性を向上させることができる。２回目の燃料噴射は非平衡プラズマ放電の終了後に実施しているが、非平衡プラズマ放電の実施中でも良い。
【００７５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、放電装置２５の構成が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００７６】
図１１は、本発明の第３実施形態によるエンジン１００の概略構成図である。
【００７７】
第１実施形態では、ラジカルの生成手段として、多重の高電圧パルス波を印加し、アーク放電に遷移する前に電界を遮断して複数のストリーマを生じさせ、ラジカルを生成していた。
【００７８】
しかしながら、図１１に示すように、燃焼室１３に突出した電極２５１の表面を誘電体２５３で覆い、電極２５１に高電圧高周波を印加して非平衡プラズマ放電を起こし、キャビティ１２ａの内壁に向かって複数ストリーマを生じさせ、ラジカルを生成しても良い。原理的に電極２５１と接地電極（キャビティ１２ａの表面）との間に誘電体２５３があることでアーク放電に遷移することが抑制され、誘電体２５３の表面と接地電極との間の広い空間に複数のストリーマが生じる。
【００７９】
本実施形態のような構成にしても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、放電装置２５の構成が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００８１】
図１２は、本発明の第４実施形態によるエンジン１００の概略構成図である。
【００８２】
第３実施形態では、電極２５１の表面を誘電体２５３で覆ったが、図１２に示すように、キャビティ１２ａの表面を誘電体２５３で覆って複数のストリーマを生じさせても良い。
【００８３】
本実施形態のような構成にしても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、キャビティ１２ａの形状及び燃料噴射弁２６の設置位置が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００８５】
図１３は、本発明の第５実施形態によるエンジン１００の概略構成図である。
【００８６】
第１実施形態では、燃料噴射弁２６を燃焼室頂壁の中央近傍に設け、それに対応するようにピストン冠面の中央にキャビティ１２ａを形成したが、図１３に示すように、燃料噴射弁２６を燃焼室１３の側壁近傍に設けてもよい。この場合は、噴射された燃料がキャビティ１２ａの内壁に沿うようにして電極２５１の周りで混合気層を形成するように、キャビティ１２ａの形状を変更すれば良い。
【００８７】
本実施形態のような構成にしても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、ピストン１２にキャビティ１２ａを形成しない点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００８９】
図１４は、本発明の第６実施形態によるエンジン１００の概略構成図である。
【００９０】
上記各実施形態では、マルチホールタイプの燃料噴射弁２６を用いたが、本実施形態では外開きのアウトワードタイプの燃料噴射弁１２６を用いて噴射量を制御し、図１４に示すように、キャビティ１２ａを設けずに成層混合気を形成しても良い。また、電極２５１には高電圧ラジオ波を印加する。この場合もピストン冠面が接地電極となり、複数のストリーマが生じる。
【００９１】
本実施形態のような構成にしても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００９３】
例えば、非平衡プラズマを形成できる電極と電源の仕様であれば、ここで記載しなかった他の非平衡プラズマ形成手段であってもよい。例えば、マイクロ波等を利用して非平衡プラズマを形成する方法でもよい
【符号の説明】
【００９４】
１２    ピストン（接地電極）
１３    燃焼室
２６    燃料噴射弁
１００    エンジン（内燃機関）
２５１    電極
２５２    電圧発生器
Ｓ７１    成層混合気形成手段
Ｓ７２    制御手段
Ｓ７３    制御手段
Ｓ７４    着火手段
【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８】
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【図１０】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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