JPH05321778A - 内燃機関における燃料供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関運転時の燃料の霧化又は気化段階に
おいて、燃料に電気的変化を与えて着火燃焼を促進し、
又は吸気系又は燃焼室内での霧化又は気化燃料の運動
を、電界の力を利用して行うことが可能な燃料供給方法
を提供する。 【構成】 燃料霧化又は気化手段２及びその手段から出
た燃料の進行経路に複数箇所に電極を設置し、それら直
流電源６の正負何れかの極に接続し、電極間等に放電又
は電界を生じさせ、燃料を電離又は帯電させる。例えば
燃料霧化又は気化手段に第１の電極３を設けて直流電源
の負極に接続する一方、その電極の近傍及び燃焼室１２
に夫々第２の電極４及び第３の電極５を設け、かつその
電極を夫々直流電源の正極に接続し、電極間に放電を生
じさせ、霧化又は気化手段放出燃料を負に電離又は帯電
する。その燃料が有する負電荷と電極５が有する正電荷
との間の吸引力により、燃料の少なくとも一部を電極５
又はその近傍に誘引する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、火花点火式
４サイクルピストンエンジン等の内燃機関において燃焼
に供される燃料の供給方法に関し、より詳述すれば、霧
化または気化燃料（即ち微細な粒状の燃料）を電離また
は帯電させることにより、燃料の性質に変化を与えてそ
の燃料の着火燃焼を促進し、あるいは、燃料の運動の制
御に電界の力を利用することを可能ならしめる燃料供給
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関、例えば、４サイクルピ
ストンエンジンにおける燃料供給方法は、まず、吸気系
に備えられたキャブレターまたはインジェクターを用い
て空気中に燃料を放出することによりその燃料を気化あ
るいは霧化し、次に、燃焼室内に吸入される空気に特定
の運動（渦流や乱流など）を生じさせて前記燃料を運動
させることにより、その燃料の着火燃焼を安定させてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の燃料供給方
法は、燃料霧化または気化手段によって微細化された燃
料に空気の運動を加えるなどして着火燃焼を容易にする
だけであり、燃料そのものを改質して着火燃焼を容易に
することはできなかった。

【０００４】また、前記従来の燃料供給方法は、吸気系
または燃焼室内における霧化または気化燃料の運動がそ
の吸気系または燃焼室内の空気の流動運動に依存してい
るため、燃料を燃焼室内で拡散させることが容易である
反面、燃焼室内における特定の場所に集中して安定的に
燃料を導くことは困難である。従って、例えば、低公害
化と燃費の向上を達成するために空燃比を燃焼限界（例
えば、ガソリンを燃料とした場合で２０：１前後）付近
に設定して希薄燃焼を行う４サイクルピストンエンジン
では、ミスファイヤや不完全燃焼を防止するために、燃
焼室内で燃料を偏在させて点火プラグ付近において燃料
を濃くすることが不可欠であるが、前記従来の燃料供給
方法では点火プラグの近傍に安定的に燃料を集中するこ
とが難しく、仮に燃焼室内の空気の運動を適切に制御す
ることで前記燃料の集中が可能になる場合でも、機関の
出力特性を犠牲にしたり、吸気系の構造が大変複雑にな
るなどの憂いがある。

【０００５】この発明の目的は、内燃機関の運転行程に
おける燃料の霧化または気化段階において、その燃料の
性質に電気的変化を与えて着火燃焼を促進することがで
きる燃料供給方法、あるいは、内燃機関の吸気系または
燃焼室内における霧化または気化燃料の運動を、空気の
運動だけに頼らずに電界の力を利用して行うことがで
き、例えば、燃焼室内の所定の場所に燃料を集中するこ
とが可能な燃料供給方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による燃料供給
方法は、上記の課題を解決するために、内燃機関が備え
る燃料霧化または気化手段及びその霧化または気化手段
から放出される燃料の進行経路において選択される複数
箇所に電極を設置し、それら複数の電極をそれぞれ直流
電源の正負いずれかの極に選択的に接続することによ
り、前記電極間または前記個々の電極に放電または電界
を生じさせて、前記電極間を進行する前記燃料を電離ま
たは帯電させる燃料供給方法を創出した。

【０００７】前記燃料供給方法は、例えば、前記燃料霧
化または気化手段に第１の電極を設けて前記直流電源の
負極に接続する一方、その第１の電極の近傍及び前記内
燃機関の燃焼室にそれぞれ第２の電極及び第３の電極を
設け、かつ、その第２、第３の電極をそれぞれ前記直流
電源の正極に接続することにより、前記第１の電極とそ
の近傍に設けた第２の電極との間に放電を生じさせて、
その電極間を進行する前記霧化または気化手段放出燃料
を負に電離または帯電させる。そして、その燃料が有す
る負電荷と前記第３の電極が有する正電荷との間に生じ
る吸引力によって、前記燃料の少なくとも一部を前記第
３の電極またはその近傍に誘引する。

【０００８】前記燃焼室に設けた第３の電極として、例
えば、火花点火式内燃機関における点火プラグの電極を
用いる。

【０００９】

【作用】この発明による燃料供給方法は、燃料霧化また
は気化手段及び霧化または気化燃料の進行経路から選択
される任意の場所に設けられた複数の電極またはその電
極間に放電や電界を生じさせると、その電極間を進行す
る霧化または気化燃料は電離または帯電する。そして、
電離した状態の霧化または気化燃料は活性化して他の元
素と反応し易い状態になるので、例えば、電離前と比較
して酸素との結合（酸化）が容易になり、従って、着火
燃焼が促進される。また、電離または帯電した燃料は、
その燃料と前記電極との間に生じる電界あるいは前記電
極間に生じる電界の力に従って運動する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明による燃料供給方法の実施例を
図面に基づいて説明する。 実施例１ 図１は、この発明による燃料供給方法の１実施例を例示
し、まず、内燃機関１（例えば４サイクルピストンエン
ジン）の吸気系１１に備えられた燃料霧化または気化手
段２（例えばインジェクターのノズル部分）に第１の電
極３を設け、その電極３に近接して、例えば、霧化また
は気化燃料の進行通路を形成する壁面の内周に沿う形状
の第２の電極４を設置する。そして、前記電極３を直流
電源６の負（−）極に、電極４を正（＋）極にそれぞれ
接続することにより、前記電極３−４間に放電または電
界を生じさせて、その電極３−４間を進行する霧化また
は気化燃料を負に電離または帯電させる。

【００１１】本実施例によれば、電離した状態の霧化ま
たは気化燃料は活性化して他の元素と反応し易い状態に
なるので、例えば、電離前と比較して酸素との結合（酸
化）が容易になり、従って着火燃焼が促進される。そし
て、負に電離または帯電した燃料は、その燃料と前記電
極３または４との間に生じる電界、あるいは、前記電極
３−４間に生じる電界の力に従って、燃料霧化または気
化手段２の燃料放出方向と同じ方向に運動するので、燃
料は円滑に燃焼室１２に吸入される（図１の点線矢印参
照）。

【００１２】なお、本実施例おける内燃機関１は、燃焼
室１２に点火プラグ７が設けられているので、少なくと
もそのプラグ７に点火用放電電圧が加えられる時には、
そのプラグ７の正極またはその近傍に、前記負に電離ま
たは帯電した燃料の少なくとも一部が誘引されて着火燃
焼が促進される効果が期待できる。

【００１３】実施例２ 図２は、この発明による燃料供給方法の他の実施例を例
示し、まず、前記実施例１と同様に内燃機関１の吸気系
１１に備えられた燃料霧化または気化手段２に第１の電
極３を設けて直流電源６の負（−）極に接続する一方、
その電極３の近傍の吸気経路に、例えば、格子状の第２
の電極４を設け、更に、燃焼室１２に設けられた点火プ
ラグ７の中心電極を第３の電極５として利用し、その電
極４及び５を前記直流電源６の正（＋）極に接続する。
そして、前記電極３と電極４との間に生じる放電によ
り、その電極３−４間を進行する霧化または気化燃料を
負に電離または帯電させると、その燃料は前記電極３−
４間に生じる電界の力に従って電極３から電極４に向か
い、更に、電極４の格子を通過して燃焼室１２に円滑に
吸入される。すると、その燃料が有する負電荷と電極５
が有する正電荷との間に生じる吸引力によって、前記燃
料の少なくとも一部が前記電極５またはその近傍に誘引
される（図２の点線矢印参照）。

【００１４】本実施例では、点火プラグ７の中心電極を
第３の電極５として利用し、その電極に電源６の正極を
接続しているので、プラグ７に加えられる点火用放電電
圧に関係なく、燃料を常に電極５の周囲にに誘引集中す
ることが可能であるので、燃料の着火燃焼が一層容易に
なる。

【００１５】なお、この発明による燃料供給方法は、霧
化または気化燃料に電離と帯電の現象が同時に並行して
生じることが考えられるので、その場合には、燃料の改
質と運動制御の両方の効果が期待できる。

【００１６】また、この発明による燃料供給方法は、例
えば、直流電源６に制御機能を付加あるいは接続するこ
とにより、機関の運転状態に応じて各電極への通電を断
続的に行ったり電圧を可変したりするなどの制御を行う
ことが考えられ。その制御によって、その時々の機関の
運転状態に最も適した燃料の電離または帯電状態の生成
あるいはその燃料の運動制御を行うことが可能になる。

【００１７】更に、この発明による燃料供給方法は、前
記実施例の他に、例えば、火花点火式２サイクルピスト
ンエンジン、ロータリーエンジン、ディーゼルエンジン
あるいはガスタービンエンジンにおいても実施可能であ
り、その場合、仮に、エンジンの構造上の問題などから
霧化または気化燃料の運動を電界の力によって制御する
ことが困難な場合であっても、例えば、前記実施例１で
示すように、燃料霧化または気化手段２とその至近にそ
れぞれ電極３と４とを設けることは、前記いずれのエン
ジンにおいても可能であるので、その電極３−４間の放
電によって霧化または気化燃料を電離させれば、少なく
とも燃料の電離による着火燃焼の促進効果が保証され
る。

【００１８】

【発明の効果】この発明による燃料供給方法は、内燃機
関の運転行程において燃料を霧化または気化する際に、
その霧化あるいは気化燃料を電離または帯電させる。従
って、電離（即ちイオン化）することにより活性化した
燃料は着火燃焼が促進され、安定した燃焼が可能にな
る。

【００１９】また、燃料が電離または帯電することによ
り、その燃料の運動が電気的影響を受けるようになるの
で、その燃料の運動を電界の力で制御することが可能に
なり、従って、例えば、希薄燃焼型の火花点火式ピスト
ンエンジンにおいて、電荷の吸引力によって点火プラグ
の電極近傍に燃料を誘引し、そのプラグの周囲に濃混合
気の環境を生成することができるので、燃料の着火燃焼
が容易になり、ミスファイヤや不完全燃焼の憂いを解消
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による燃料供給方法の１実施例を示す
簡略説明図、

【図２】この発明による燃料供給方法の他の実施例を示
す簡略説明図、

【符号の説明】

１．．．．．．．．．．内燃機関、 １１．．．．．．．．その吸気系、 １２．．．．．．．．その燃焼室、 ２．．．．．．．．．．燃料霧化または気化手段（例え
ばインジェクター）、 ３．．．．．．．．．．電極（第１の電極）、 ４．．．．．．．．．．電極（第２の電極）、 ５．．．．．．．．．．電極（第３の電極）、 ６．．．．．．．．．．直流電源、 ７．．．．．．．．．．点火プラグ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関が備える燃料霧化または気化手段
   及びその霧化または気化手段から放出される燃料の進行
   経路において選択される複数箇所に電極を設置し、前記
   複数の電極をそれぞれ直流電源の正負いずれかの極に選
   択的に接続することにより、前記電極間または前記個々
   の電極に放電または電界を生じさせて、その電極間を進
   行する前記燃料を電離または帯電させることを特徴とす
   る燃料供給方法。
2. 【請求項２】前記燃料霧化または気化手段に第１の電極
   を設けて前記直流電源の負極に接続する一方、その第１
   の電極の近傍及び前記内燃機関の燃焼室にそれぞれ第２
   の電極及び第３の電極を設け、かつ、その第２、第３の
   電極をそれぞれ前記直流電源の正極に接続し、前記第１
   の電極と第２の電極との間に放電を生じさせて、その電
   極間を進行する前記霧化または気化手段放出燃料を負に
   電離または帯電させることにより、その燃料が有する負
   電荷と前記第３の電極が有する正電荷との間に吸引力を
   生じさせて、前記燃料の少なくとも一部を前記燃焼室に
   設けた第３の電極またはその近傍に誘引する請求項１に
   記載の燃料供給方法。
3. 【請求項３】前記燃焼室に設けた第３の電極が、火花点
   火式内燃機関における点火プラグの電極である請求項２
   に記載の燃料供給方法。