JPS62223411A

JPS62223411A - 内燃機関の燃焼促進装置

Info

Publication number: JPS62223411A
Application number: JP6681586A
Authority: JP
Inventors: Yuji Akagi; 赤木　裕治
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-03-25
Filing date: 1986-03-25
Publication date: 1987-10-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は内燃機関の燃焼促進装置に関し、特に希薄燃焼
方式の内燃機関にｔｙける燃焼性を化学面から改善する
ようにしたものに関する。

（従来の技術）従来、内燃機関の熱効率を向上させる手段のひとつとし
て、燃焼室に供給する混合気の混合比をリーンに設定す
るととらに圧縮比を高く設定して、内燃機関を理論空気
サイクルに近い条１′Ｆで運転するようにした希薄燃焼
方式が知られている。この方式によると、熱効率の向上
により燃料消費率が少なくなるとともに、排気ガス中の
Ｇｏ、ＮＯＸの量も少なくなるという効果が得られる。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、この希薄燃焼方式の内燃ａ　Ｉ’！！では、
層状燃焼を狙う＋３１１係上、燃焼室が複雑な形状にな
り、燃焼室の体積に対する表面積の比が大きくなって混
合気の冷却効果が大きなものになるので、発火手段から
離れたエンドゾーンには火炎がスムーズに伝播し難く、
エンドゾーンに到達するまでに消炎が起り、排気ガス中
の未然１−ＩＣが増大するという問題がある。この場合
、エンドゾーンの燃焼を（促進すべく大忙放電を強化す
ることが考えられるが、着火温度が高くなつ’Ｕ　Ｎ　
ＯＸの量が増大するので、上記問題の板木的解決にはな
らない。

ところで、内燃機関の発火装置のひとつとして、燃焼室
内に光透過体を通して焦点を形成するよ・うに光エネル
ギーを導入し、この光エネルギーによって混合気に発火
するようにしたものが知られている（実開昭５５−１０
２０７５号公報参照）。

そこで、このような発火装首を多数個設け、燃焼室内の
多点で混合気に発火して一気に燃焼させることにより、
希薄燃焼方式にＪ３ける）１４炎光生の防止を図ること
が考えられる。

しかし、この場合、光エネルギーにより混合気に発火づ
るには多大のエネルギーを赦するので、このエネルギー
供給上の問題から、車載用の内燃は関に適用するには実
用性に欠（）る。

本発明はかかる点に鑑み、下記の燃焼過程の特（歎に着
目してなされてものである。すなわち、内燃機関用燃料
は主としてパラフィン系成分とアロマチック系成分とか
らなり、その燃焼過程は、下記化学反応式に示すように
、両成分ともに、ＯＨ末などのラジカルのＶｊＪ突によ
りラジカル化するラジカル化反応と、その後の０２の取
り込みによりＲ＋　ＣＨＯとＲ２ＣＨ２Ｏとに分解υる
分解反応とからなる曲間反応を経て、ざらにこのＲ＋　
ＣＨＯとＲ，Ｃ１１２０とを３ｉｎ鎖的に崩壊せしめる
急速連鎖分岐反応に移行することが知らｉｔている。本
発明貨（ユ、このうら萌１■反応がイ１！速過程を構成
しており、この１）ｊＪ　ｌ！Ｉ］反応か不十分である
ために急速連鎖反応にまで至らない現矛が希、辺燃焼方
式【起るイ肖炎であることを：’：１１　’；ｌ　して
本発明を想到したものであり、その目的とするところは
、この１１１１明反応の中心的１儲２．１１を果た寸ラ
ジカルの生成を票外腺にＪ：り空間的、時間的に制御２
（ｌす゛ることによって、希薄燃焼力式の内燃１幾関の
燃焼性を改善することにある。

−＋＋　　　　　　　Ｉ＾〈問題点を解決するための手段）上記目的を達成づ°るため、本発明のＦ／ｌ決手段は、
燃焼室の混合気に発火する発火手段と、紫外光を発生さ
せる紫外光発生手段と、該紫外光発生手段で発生じた紫
外光を上記発火手段の発火時間とタイミングをとって燃
焼室のエンドゾーンに照ｑ・１する照射制御手段とを（
イ１１える構成としたものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、発火手段の発火によっ
て形成された火炎がエンドゾーンに到達するタイミング
に、エンドゾーンの混合気の燃ｆ４分子が紫外光によっ
て励起されてそのラジカル化反応が活性化され、燃焼過
程の１１０記反応の進行が促進されて急速燃焼するので
、）肖欠の発生が有効に防１トされることに／、ρる。

この場合、発火手段の発火による火炎がエンドゾーンに
到達するｎｔｉには紫外光が照射されないので、エンド
ゾーンの自発火によるノッキングが発生ずる虞れはない
。

（実施＋！ｉｌＪ　）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る燃焼促進装置を１希えた
内燃（段間を示す。同図に、ｊ３いて、１はシリンダブ
ロック２とシリンダヘッド３との間に形成されたシリン
ダぐあって、該シリンダ１内にはピストン４が摺動自在
に嵌挿されていて、上記シリンダヘッド３の下端部に１
．を燃焼室５が形成されている。該燃焼室５は、シリン
ダ１の一部に間口する略凹状の主燃焼ゾーン５ａと、シ
リンダヘッド下面よりも若干凹陥して形成されたエンド
ゾーン５ｂとからなる。上記燃焼室５の主燃焼ゾーン５
８には燃料噴射ノズル（図示せず）が配設されていて、
燃焼室５内にシリンダ１の吸気行程から圧縮（テ稈の間
にＪｊいて燃料をｌ１７５則してシリンダ１内にノズル
の近傍がリッチになるような成層状の希薄混合気を生成
するようになさ゛れている。また、上記主燃焼ゾーン５
ａにおいてノズルの噴孔部の近傍には、混合気に発太り
る発火手段６が配置さトしてＪｊす、該発火手段６はイ
グナイタ用゛電源７に接続されている。

また、−Ｆ２燃焼室５の上方には、紫外光を発生させる
紫外光発生手段８が配置されている。該紫外光発生手段
８は、光源用電源９に接続され該光源用゛電源９からの
通電時に紫外光をチャージするキセノンランプ又は徂水
索ランプよりなる紫外光源ランプ１０と、該紫外光源ラ
ンプ′１０に巻（＝ＪさＪｌつ発光用電源１１に接続さ
れ該発光用電源１１からの通電時に紫外光源ランプ１０
にチャージされた紫外光を放出ぼしめるトリガコイル１
２とを１＠えている。

さらに、上記紫外光発生手段８から発生した紫外光は九
ファイバーケーブル１３を介して燃焼室５の上方に出力
されており、該光フアイバーケーブル１３の燃焼室側に
は、燃焼室５のエンドゾーン５１］に向って、順に、紫
外光の中から特定波長（例えば２２０ｍｍ〜３００ｍｍ
）の紫外光を選択する選択波長用フィルタ１４と、紫外
光の照射立体角を１広げる凹レンズ１５とが配置されて
示されており、また燃焼蛮５には石英製の紫外線透過窓
１６が上記凹レンズ１５に対峙するように配設されてい
て、紫外光発生手段８からの紫外光のうちの特定波長の
紫外光を燃焼室５のエンドゾーン５ｂ全体に照射するよ
うにしている。

そして、上記イグナイタ用電源７、光源用電源９おＪ、
び発光用°電源１１は、エンジン回転数、ブースト圧力
、クランク角ｊ立、吸入空気）品度、燃焼室壁温度及び
空燃比の各１ａ号が入力されたエレキコントロールユニ
ット１７によって制罪される。

次に、上記エレキコントロールユニツ１−１７の作動に
ついて説明するに、エンジン回転数等の各信号がエレキ
コントロールユニット１７にパノノされると、エンジン
の運転状態に応じた発火時期が決定されるとともに、発
火手段６の発火によって形成された火炎が燃焼室５のエ
ンドゾーン５１〕に到達すると予想される時開が決定さ
れる。そして、第２図に示すようにこの決定された発火
時開にイグナイタ用電源７への１３号が出力されてデと
火手段６が発火され、次いで上記決定によるエンドゾー
ン大穴到達時間に光源用電源９及び発光用電源１１への
信８が出力されてエンドゾーン５ｂに紫外光が照ｍされ
る。このエレキコントロールユニツ１〜１７により紫外
光発生手段８で発生した紫外光を上記発火手段６の発火
時期とタイミング（たとえば発火直性）をとって燃焼室
５のエンドゾーン５ｂに照射する照躬制徨０手段１８が
偶成されている。

そして、エンドゾーン５１）の混合気に紫外光が照射さ
れると、混合気の燃料分子のうらアロマチック系成分で
は、紫外光の有するエネルギーによって電子の配置転換
が起って、熱い赤！／ｌ−線の分子回転あるいは分子振
動による場合よりｔ）ａレベルの励起が１０°ｔ　ｓ　
ｓｅｃのオーダーという短時間のうちになされる。また
、燃料分子のうちオレフィン系成分もアロマチック系成
分と同様に励起され（Ｒ＋　ＣＨ＝　ＣＨＲ２−シＲ＋
　Ｃｔ−１＝ＣＲｚ　）、一方バラフイン系成分は紫外
光に対して全く透明であり、６Ｊ＋起は生じない。

この、ように、ア【コマチック系成分とオレフィン系成
分の励起によってこれらの成分のラジカル化反応が活性
化され、このことにより燃焼反応の）ｍ行が促進されて
エンドゾーン５１）の混合気の燃焼が急速に行われる。

したがって、上記実施例においては、花火手段Ｇの発火
によって形成された火炎が燃焼室５のエンドゾーン５１
〕に到達するタイミングに、エンドゾーン５Ｌｌの混合
気の燃料分子が紫外光によってのｈ起活性化され、急；
虫燃焼するので、消炎の発生を確実に防止することがで
きる。よって、熱効率の向上による燃料消費率の低減お
よびＩＪＩ気ガス中のＣ○、ＮＯｘの低減という希Ｆｔ
Ｕ燃焼方式による本来的な効果に加えて消炎防止による
未然ＨＣの低減を図ることができる。

また、発火手段６の花火による火炎がエンドゾーン５ｂ
に到達する前には紫外光が照射されないので、エンドゾ
ーン５ｂの自発火によるノッキングが発生する虞れはな
い。

尚、上記実施例では、波長が２２０ｍｍ〜３００１１１
ｎｌの紫外光をｍ　ＩＲするようにしたが、波長が１９
０　ｌｎｍ−２２０ｍｍの紫外光を運択するようにずれ
ば、混合気中にΔ“シンを発生させることができ、この
オゾンの右する漬れた反応性によって燃焼の促進を図る
ことができる。

また、紫外線透過窓１Ｇの祠質として、石矢の他にフッ
化すチウム、フッ化カルシウム、塩化ナトリウム、１高
化カリウム又ｔよ臭化カリウムを（重用してもよい。

さらに、第３図は紫外線照射の変形例を示す。

ずなわら略半球型の燃焼室５′の上方に光フン・イバー
ケーブル１３′を介して紫外光発生手段８で発生した紫
外光を導き、この紫外光を選択波良用フィルタ１４′、
凹レンズ１５′および紫外線透過窓１６′を通して燃焼
ｖ５′の上部中央から燃焼室５′の下端周縁のエンドゾ
ーン５’　ｂに環状に照冬１するようにしたものであり
、上記実施例と同様の作用、効果を秦する。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、発火手段の発火
によって形成された火炎が燃焼室のエンドゾーンに到達
するタイミングにエンドゾーンに紫外光を照射し℃燃料
分子のラジカル化反応を活性化するようにしたので、消
炎の発生を右動に防止して希薄燃焼方式の内燃機関の燃
焼性を向上させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示で”全体概略構成図、第２
図は紫外光の照射タイミングを示す説明図、第３図は変
形例を示す全体概略構成図である。５．５′・・・燃焼室、５ｂ、５ｂ’・・・エンドゾー
ン、６・・・発火手段、８・・・紫外光発生手段、１８
・・・照１４制御手段。特許出願人　　　　マツダ株式会社代　　理　　人　　　　　弁理士　　前　　「口　　　
弘中１．Ｌ第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼室の混合気に発火する発火手段と、紫外光を
発生させる紫外光発生手段と、該紫外光発生手段で発生
した紫外光を上記発火手段の発火時期とタイミングをと
つて燃焼室のエンドゾーンに照射する照射制御手段とを
備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼促進装置。