JPH06323209A - Alcohol reforming engine provided with auxiliary chamber - Google Patents

Alcohol reforming engine provided with auxiliary chamber

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Publication number
JPH06323209A
JPH06323209A JP13418893A JP13418893A JPH06323209A JP H06323209 A JPH06323209 A JP H06323209A JP 13418893 A JP13418893 A JP 13418893A JP 13418893 A JP13418893 A JP 13418893A JP H06323209 A JPH06323209 A JP H06323209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
chamber
alcohol
fuel
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP13418893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP13418893A priority Critical patent/JPH06323209A/en
Publication of JPH06323209A publication Critical patent/JPH06323209A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an alcohol reforming engine for reforming the alcohol fuel injected into an auxiliary chamber by utilizing the thermal energy of an exhaust gas and for improving fuel consumption. CONSTITUTION:A control valve 7 provided on a connection hole 3 communicating between a primary chamber 1 and a secondary chamber 2 is released in the vicinity of the compression top dead center and is closed before an exhaust valve 28 is released, in an alcohol reformed engine. The alcohol fuel injected from a fuel injection nozzle 8 into the auxiliary chamber 2 is injected at the time of exhaust stroke at the time of high temperature, while it is injected at the timing when the control valve 7 is released before the compression top dead center at the time of low temperature. The closing timing of the control valve 7 is expedited corresponding to a partial load signal by the controller 6. At the time of starting at low temperature, an EGR gas is controlled to be left in a cylinder 27 by throttling the opening of the exhaust valve 28, or the EGR gas is controlled to flow from an exhaust port 29 into the cylinder 27 by releasing the exhaust valve 28 for a short period of time at the time of suction stroke.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、メタノール等のアル
コール燃料を燃焼ガスの熱で改質する副室を備えたアル
コール改質エンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alcohol reforming engine provided with a sub chamber for reforming alcohol fuel such as methanol with the heat of combustion gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、エンジンから排気される排気ガス
による環境汚染が問題になり、最近、アルコールエンジ
ンが注目されるようになっている。アルコールエンジン
では、排気ガス中の炭酸ガス、炭化物の含有量は、ガソ
リン、軽油等の燃料に比較して非常に少ないものであ
る。ところが、アルコール燃料を使うアルコールエンジ
ンでは、着火性が悪くなるという問題点がある。即ち、
アルコールは、ガソリンに比較して気化するための潜熱
が高く、例えば、ガソリンが燃料の0.7%の気化潜熱
を要するのに対し、アルコールが燃料の5%の気化潜熱
を要するものであり、アルコール燃料は気化し難いとい
う性質を有している。しかも、燃料噴射ノズルから燃焼
室内の圧縮空気中に噴射されたアルコール燃料は、気化
のために圧縮空気及び燃焼室壁面の温度を低下させて着
火を悪化させている。
2. Description of the Related Art In recent years, environmental pollution caused by exhaust gas exhausted from an engine has become a problem, and an alcohol engine has recently attracted attention. In the alcohol engine, the content of carbon dioxide gas and carbide in the exhaust gas is very small compared to fuels such as gasoline and light oil. However, an alcohol engine that uses alcohol fuel has a problem of poor ignition performance. That is,
Alcohol has a higher latent heat for vaporization than gasoline, and for example, gasoline requires 0.7% of the latent heat of vaporization of fuel, whereas alcohol requires 5% of the latent heat of vaporization of fuel, Alcohol fuel has the property of being difficult to vaporize. Moreover, the alcohol fuel injected from the fuel injection nozzle into the compressed air in the combustion chamber lowers the temperature of the compressed air and the wall surface of the combustion chamber due to vaporization, which worsens ignition.

【0003】従来、アルコール改質エンジンとして、特
開平3−145558号公報、特開平3−145559
号公報等に開示されたものがある。例えば、特開平3−
145559号公報に開示されたアルコール改質エンジ
ンは、アルコール燃料と吸入空気の混合気を流す吸気通
路、燃焼室からの排気ガスを流す排気通路、吸入空気を
流す空気通路、前記各通路を横断して流体との間で熱交
換し且つ前記燃料を改質するハニカムリアクタ円板、該
円板の上流部位の前記吸気通路に配置され且つアルコー
ル燃料を噴射する燃料噴射ノズル、及び前記円板を回転
駆動するモータから成るものである。
Conventionally, alcohol reforming engines have been disclosed in JP-A-3-145558 and JP-A-3-145559.
There are some disclosed in Japanese Patent No. For example, JP-A-3-
The alcohol reforming engine disclosed in Japanese Patent No. 145559 crosses each of the above passages, an intake passage through which an air-fuel mixture of alcohol fuel and intake air flows, an exhaust passage through which exhaust gas from a combustion chamber flows, an air passage through which intake air flows. Honeycomb reactor disc that exchanges heat with a fluid and reforms the fuel, a fuel injection nozzle that is disposed in the intake passage upstream of the disc and that injects alcohol fuel, and the disc is rotated. It consists of a driving motor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、メタノール
等のアルコールを燃料とするアルコールエンジンにおい
て、メタノールの改質により燃費の改善を図ることは、
従来良く知られていることである。その理由は、メタノ
ールは、熱分解するものであり、メタノールに熱エネル
ギーを与えることによって、水素ガスと一酸化炭素に分
解する。即ち、メタノール1モルあたり20Kcalの
熱量を与えると、メタノールは水素と一酸化炭素に熱分
解〔CH3 OH+20Kcal→2H2 +CO〕する。
従って、メタノールが燃料として水素ガスと一酸化炭素
を有することになり、メタノール燃料が改質されること
になる。
By the way, in an alcohol engine that uses alcohol such as methanol as a fuel, it is necessary to improve fuel efficiency by reforming methanol.
It is well known in the art. The reason is that methanol decomposes thermally, and by applying heat energy to methanol, it decomposes into hydrogen gas and carbon monoxide. That is, when a heat quantity of 20 Kcal per mol of methanol is applied, methanol is thermally decomposed into hydrogen and carbon monoxide [CH 3 OH + 20 Kcal → 2H 2 + CO].
Therefore, methanol has hydrogen gas and carbon monoxide as fuel, and the methanol fuel is reformed.

【0005】また、遮熱エンジンについては、燃焼室を
遮熱構造に構成した場合に、該燃焼室から排気される排
気ガスの温度は、エンジンの高速高負荷時には1500
℃にも上昇しているものである。従って、遮熱エンジン
から排出される排気ガスを利用してアルコール燃料を熱
分解させて改質することは好ましいことである。しかし
ながら、エンジンの低速低負荷時には該燃焼室内壁面は
高温度の状態になっておらず、壁面から燃料が気化熱を
奪い、気化を促進することができず、燃料がアルコール
である場合には、気化するための潜熱が高いため、その
現象は大きく現れる。そこで、エンジン始動時、部分負
荷時等の排気ガスの温度或いは壁温の低い時に、燃焼を
改善し、また、アルコール燃料を如何にして改質するか
の課題がある。
Further, in a heat shield engine, when the combustion chamber has a heat shield structure, the temperature of the exhaust gas exhausted from the combustion chamber is 1500 when the engine is operating at high speed and high load.
It has risen to ℃. Therefore, it is preferable to use the exhaust gas discharged from the heat shield engine to thermally decompose and reform the alcohol fuel. However, when the engine is operating at low speed and low load, the wall surface of the combustion chamber is not in a high temperature state, the fuel takes heat of vaporization from the wall surface, and the vaporization cannot be promoted. When the fuel is alcohol, Since the latent heat for vaporization is high, the phenomenon appears significantly. Therefore, there are problems of improving combustion and reforming alcohol fuel when the temperature of exhaust gas or the wall temperature is low at the time of engine start, partial load, and the like.

【0006】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、排気ガスの熱エネルギーをアルコ
ール燃料に吸収させてアルコール燃料を水素ガスと一酸
化炭素から成る改質燃料及び気化燃料にするため、副室
と主室とを連通する連絡孔に制御弁を設け、副室にアル
コール燃料を噴射する燃料噴射ノズルの噴射タイミン
グ、制御弁及び排気弁の開閉タイミングを制御すること
によって、排気ガスの熱エネルギーをアルコール燃料を
加熱気化させて熱分解させるのに有効に活用し、部分負
荷時の燃焼を改善し、低温始動時の着火燃焼を改善し、
アルコール燃料の改質によって発熱量を増大させ、熱効
率を向上させ、燃費を向上させる副室を備えたアルコー
ル改質エンジンを提供することである。
[0006] Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and the thermal energy of exhaust gas is absorbed in alcohol fuel to reform the alcohol fuel from hydrogen gas and carbon monoxide. In order to achieve, by providing a control valve in the communication hole that communicates the sub chamber and the main chamber, by controlling the injection timing of the fuel injection nozzle for injecting alcohol fuel into the sub chamber, the opening and closing timing of the control valve and exhaust valve, The heat energy of the exhaust gas is effectively used to heat and vaporize the alcohol fuel for thermal decomposition, improve combustion at partial load, improve ignition combustion at low temperature start,
It is an object of the present invention to provide an alcohol reforming engine including a sub chamber for increasing the heat generation amount by reforming alcohol fuel, improving thermal efficiency, and improving fuel efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、シリンダヘッドに形成したキャビティ内に設け
られた副室、該副室にアルコール燃料を噴射する燃料噴
射ノズル、前記シリンダヘッドに形成した排気ポートに
配置した排気弁、シリンダ側に形成された主室、前記副
室と前記主室とを連通する連絡孔、該連絡孔を圧縮上死
点近傍で開放し且つ前記排気弁の開放前に閉鎖する制御
弁、エンジン負荷を検出する負荷センサー、及び該負荷
センサーによる部分負荷信号に応答して前記制御弁の閉
鎖時期を早める制御を行うコントローラ、を有すること
を特徴とする副室を備えたアルコール改質エンジンに関
する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention relates to a sub-chamber provided in a cavity formed in a cylinder head, a fuel injection nozzle for injecting alcohol fuel into the sub-chamber, an exhaust valve arranged in an exhaust port formed in the cylinder head, and a cylinder side. A formed main chamber, a communication hole that communicates the sub chamber with the main chamber, a control valve that opens the communication hole near the compression top dead center and closes before opening the exhaust valve, and detects an engine load The present invention relates to an alcohol reforming engine having a sub-chamber, which has a load sensor and a controller that performs control for advancing the closing timing of the control valve in response to a partial load signal from the load sensor.

【0008】また、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンにおいて、エンジン温度を検出する温度センサー
を有し、前記コントローラは、前記温度センサーの所定
温度以上の温度に応答して前記制御弁を膨張行程下死点
後に閉鎖し、次いで前記燃料噴射ノズルからの燃料噴射
時期を排気行程時に噴射し、また、前記温度センサーの
所定温度以下の温度に応答して前記制御弁を膨張行程下
死点前に閉鎖し、次いで前記燃料噴射ノズルからの燃料
噴射時期を圧縮行程上死点前に噴射する制御を行うもの
である。
Further, in the alcohol reforming engine having the sub chamber, a temperature sensor for detecting an engine temperature is provided, and the controller expands the control valve in response to a temperature higher than a predetermined temperature of the temperature sensor. It is closed after the bottom dead center of the stroke, then the fuel injection timing from the fuel injection nozzle is injected during the exhaust stroke, and the control valve is expanded before the bottom dead center of the expansion stroke in response to a temperature lower than a predetermined temperature of the temperature sensor. Then, the fuel injection timing from the fuel injection nozzle is controlled to be injected before the top dead center of the compression stroke.

【0009】また、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンにおいて、前記コントローラは、前記温度センサ
ーの所定温度以下の温度に応答して、前記排気弁の開放
度を絞ってシリンダ内にEGRガスを残留させる制御を
行うものである。
Further, in the alcohol reforming engine having the sub chamber, the controller responds to a temperature lower than a predetermined temperature of the temperature sensor by narrowing the degree of opening of the exhaust valve to supply EGR gas into the cylinder. The control is made to remain.

【0010】また、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンにおいて、前記コントローラは、前記温度センサ
ーの所定の温度以下の温度に応答して、前記排気弁を吸
入行程時に短期間開放して前記排気ポートを通じてシリ
ンダ内にEGRガスを流入させる制御を行うものであ
る。
Further, in the alcohol reforming engine having the sub chamber, the controller opens the exhaust valve for a short period during an intake stroke in response to a temperature of the temperature sensor which is equal to or lower than a predetermined temperature, and the exhaust gas is exhausted. The control is performed so that the EGR gas flows into the cylinder through the port.

【0011】[0011]

【作用】この発明による副室を備えたアルコール改質エ
ンジンは、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、この副室を備えたアルコール改質エンジ
ンは、シリンダヘッドに形成したキャビティ内に副室を
設けると共に、前記シリンダヘッドに形成した排気ポー
トに排気弁を配置し、前記副室にアルコール燃料を燃料
噴射ノズルから噴射し、シリンダ側に形成された主室と
前記副室とを連絡孔で連通し、該連絡孔に制御弁を配置
し、該制御弁を圧縮上死点近傍で開放し且つ前記排気弁
の開放前に閉鎖するように設定し、特に、コントローラ
によって負荷センサーによる検出信号が部分負荷である
ことに応答して前記制御弁の閉鎖時期を早める制御を行
うので、前記副室には高温の排気ガスが残留され、排気
ガスが残留する雰囲気中に前記燃料噴射ノズルから前記
副室にアルコール燃料を噴射すると、アルコール燃料は
排気ガスが有する熱エネルギーと前記副室の壁面に蓄熱
された熱エネルギーによって、加熱気化されて十分に熱
分解されて改質され、燃料の発熱量を増大させることが
でき、排気ガスエネルギーを有効に回収して熱効率を向
上させ、燃費を向上させることができる。
The alcohol reforming engine having the sub chamber according to the present invention is constructed as described above and operates as follows. That is, an alcohol reforming engine including this sub-chamber is provided with a sub-chamber in a cavity formed in a cylinder head, and an exhaust valve is arranged in an exhaust port formed in the cylinder head to supply alcohol fuel to the sub-chamber. Fuel is injected from a fuel injection nozzle, the main chamber formed on the cylinder side and the sub chamber are communicated with each other by a communication hole, a control valve is arranged in the communication hole, and the control valve is opened near the compression top dead center and The exhaust valve is set to be closed before opening, and in particular, because the controller performs control for advancing the closing timing of the control valve in response to the partial load of the detection signal from the load sensor, The high-temperature exhaust gas remains, and when the alcohol fuel is injected from the fuel injection nozzle into the sub-chamber in an atmosphere in which the exhaust gas remains, the alcohol fuel has heat energy which the exhaust gas has. And the heat energy stored in the wall of the sub chamber, it is heated and vaporized to be sufficiently pyrolyzed and reformed, so that the calorific value of the fuel can be increased and the exhaust gas energy can be effectively recovered to improve the thermal efficiency. And fuel efficiency can be improved.

【0012】また、前記制御弁の開閉タイミングにおい
て、前記制御弁が吸入空気を主室に取り入れる期間即ち
吸入行程、圧縮期間の中間から圧縮上死点付近まで前記
連絡孔を閉鎖し、前記制御弁が前記連絡孔を圧縮終わり
で開放するように制御することによって、気体燃料でも
オクタン価に関係なく、高圧縮比で燃焼させることがで
き、熱効率を向上させることができる。
Further, at the opening / closing timing of the control valve, the control valve closes the communication hole from the middle of the period during which the control valve takes intake air into the main chamber, that is, the intake stroke and the compression period, to near the compression top dead center. By controlling the communication hole to open at the end of compression, the gas fuel can be burned at a high compression ratio regardless of the octane number, and the thermal efficiency can be improved.

【0013】また、このアルコール改質エンジンにエン
ジン温度を検出する温度センサーを設け、前記コントロ
ーラによって前記温度センサーの所定の温度以上の温度
に応答して前記制御弁を膨張行程下死点後に閉鎖し、次
いで前記燃料噴射ノズルからの燃料噴射時期を排気行程
時に噴射する制御を行えば、アルコール燃料の改質を効
果的に達成でき、燃料の発熱量を増大させることができ
る。
Further, the alcohol reforming engine is provided with a temperature sensor for detecting an engine temperature, and the controller closes the control valve after the expansion stroke bottom dead center in response to a temperature above a predetermined temperature of the temperature sensor. Then, if control is performed to inject the fuel injection timing from the fuel injection nozzle during the exhaust stroke, reforming of the alcohol fuel can be effectively achieved, and the calorific value of the fuel can be increased.

【0014】また、前記コントローラによって前記温度
センサーの所定の温度以下の温度に応答して前記制御弁
を膨張行程下死点前に閉鎖し、次いで前記燃料噴射ノズ
ルからの燃料噴射時期を圧縮行程上死点前に噴射する制
御を行うことによって、前記副室内に流入する高温空気
中に燃料を噴射することにより、燃料の着火性を高め、
燃焼が容易になると共に、前記制御弁の開放時期に整合
させて燃料噴射を行うこととなり、低温時及び部分負荷
時に前記副室に排気ガスを適正に残留させることがで
き、且つ前記主室から前記副室に吹き込まれる高温ガス
の熱エネルギーをアルコール燃料が受熱し、アルコール
燃料を効率的に燃焼させる行うことができる。更に、前
記温度センサーの所定の温度以下に応答して、前記排気
弁の開放度を絞ってシリンダ内にEGRガスを残留させ
るか、又は前記排気弁を吸入行程時に短期間開放して前
記排気ポートを通じてシリンダ内にEGRガスを流入さ
せることによって、排気ガスを前記副室に適正に残留さ
せることができる。
Further, in response to a temperature below a predetermined temperature of the temperature sensor by the controller, the control valve is closed before the bottom dead center of the expansion stroke, and then the fuel injection timing from the fuel injection nozzle is increased on the compression stroke. By performing the injection control before the dead center, by injecting the fuel into the high temperature air flowing into the sub chamber, the ignitability of the fuel is increased,
Combustion is facilitated, and fuel injection is performed in conformity with the opening timing of the control valve, so that exhaust gas can appropriately remain in the sub chamber at low temperature and partial load, and from the main chamber. The alcohol fuel receives the heat energy of the high temperature gas blown into the sub chamber, and the alcohol fuel can be efficiently burned. Further, in response to a temperature below a predetermined temperature of the temperature sensor, the degree of opening of the exhaust valve is reduced to allow EGR gas to remain in the cylinder, or the exhaust valve is opened for a short period during the intake stroke to open the exhaust port. By flowing the EGR gas into the cylinder through the exhaust gas, the exhaust gas can be appropriately left in the sub chamber.

【0015】アルコール燃料は、発熱量が9000kc
al/kgであるが、例えば、排気ガスの温度500℃
〜600℃の熱エネルギーを受けてCOとH2 とから成
る混合ガスに熱分解する。メタノールの熱分解によって
混合ガスの発熱量は、12000kcal/kgに発熱
量をアップし、改質される。しかも、アルコール燃料が
改質されたCO、H2 及び気化燃料の混合ガスは、燃焼
スピードが速く且つ燃焼温度が低いので、スモーク、N
X 等の発生を抑制できる。
Alcohol fuel has a calorific value of 9000 kc
al / kg, for example, the temperature of the exhaust gas is 500 ° C
It receives thermal energy of ~ 600 ° C and is thermally decomposed into a mixed gas of CO and H 2 . Due to the thermal decomposition of methanol, the calorific value of the mixed gas is increased to 12000 kcal / kg and reformed. Moreover, since the mixed gas of CO, H 2 and vaporized fuel obtained by reforming the alcohol fuel has a high combustion speed and a low combustion temperature, smoke, N 2
It is possible to suppress the generation of O x and the like.

【0016】また、前記連絡孔を前記制御弁が開放する
ことで、前記主室から前記連絡孔を通って高圧縮の吸入
空気が前記副室に流入し、アルコール燃料が改質して生
成されたガス燃料及び気化燃料と吸入空気とが混合して
着火燃焼し、当量比の大きい燃料リッチな状態で高速燃
焼してNOX の発生が抑制される。
Further, when the control valve opens the communication hole, highly compressed intake air flows from the main chamber through the communication hole into the sub chamber to reform and generate alcohol fuel. gas fuel and the vaporized fuel and intake air are mixed to ignite a combustion, generation of the NO X is suppressed at high burn in large fuel-rich equivalence ratio.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
を備えたアルコール改質エンジンの実施例を説明する。
図1はこの発明による副室を備えたアルコール改質エン
ジンの一実施例を示す断面図、図2は図1のアルコール
改質エンジンの制御弁と燃料噴射ノズルのタイミングを
示す説明図、図3は図1のアルコール改質エンジンに組
み込まれている制御弁と副室壁体との関係を示す説明
図、図4は図1のアルコール改質エンジンに組み込まれ
ている制御弁の一実施例を示す説明図、及び図5はこの
副室を備えたアルコール改質エンジンの作動の一実施例
を示す処理フロー図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an alcohol reforming engine having a sub chamber according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a sectional view showing an embodiment of an alcohol reforming engine having a sub chamber according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing timings of a control valve and a fuel injection nozzle of the alcohol reforming engine of FIG. 1, FIG. 1 is an explanatory view showing the relationship between the control valve incorporated in the alcohol reforming engine of FIG. 1 and the sub chamber wall, and FIG. 4 is an embodiment of the control valve incorporated in the alcohol reforming engine of FIG. FIG. 5 is a process flow chart showing an embodiment of the operation of the alcohol reforming engine provided with this sub chamber.

【0018】この副室を備えたアルコール改質エンジン
は、メタノール等のアルコールを燃料とする副室式エン
ジンであり、アルコール燃料を熱分解させて一炭酸ガス
COと水素ガスH2 とから成る混合ガス及び気化燃料に
改質して発熱量を増加させ、しかもエンジンの部分負荷
時の燃焼を改善すると共に、低温始動時の着火燃焼を向
上させ、熱効率を向上させるものである。
The alcohol reforming engine equipped with this sub-chamber is a sub-chamber engine that uses alcohol such as methanol as fuel, and is a mixture of monocarbon dioxide CO and hydrogen gas H 2 obtained by thermally decomposing alcohol fuel. By reforming into gas and vaporized fuel to increase the amount of heat generation, the combustion at the time of partial load of the engine is improved, and the ignition / combustion at the time of low temperature start is improved to improve the thermal efficiency.

【0019】このアルコール改質エンジンは、シリンダ
ブロック26、シリンダブロック26に固定されたシリ
ンダヘッド4、シリンダヘッド4に形成されたキャビテ
ィ22、シリンダヘッド4のキャビティ22内に配置さ
れた副室2を構成する副室壁体9、キャビティ22内に
配置されたヘッドライナ10、シリンダブロック26の
孔部24に嵌合し且つシリンダ27を構成するシリンダ
ライナ18、シリンダライナ18に形成したシリンダ2
7内を往復運動するピストン3、及びヘッドライナ10
によって形成される主室1を有している。副室壁体9と
ヘッドライナ10とは、シリンダヘッド4のキャビティ
22内に断熱ガスケット21を介在させて両者とキャビ
ティ22間に遮熱空気層20を形成した構造に配置され
ている。また、ピストン3は、セラミックスから成るピ
ストンヘッド15と、ピストンヘッド15に遮熱空気層
23を形成して結合リング29のメタルフロー等で固定
されたピストンスカート16から構成されている。従っ
て、主室1は、ヘッドライナ10とピストンヘッド15
とで高度の遮熱度に構成されることになり、副室2は、
遮熱空気層20と副室壁体9とで高度の遮熱構造に構成
されている。
This alcohol reforming engine comprises a cylinder block 26, a cylinder head 4 fixed to the cylinder block 26, a cavity 22 formed in the cylinder head 4, and a sub chamber 2 arranged in the cavity 22 of the cylinder head 4. Cylinder liner 18 that is formed in the cylinder liner 18 that composes the cylinder 27 and that fits in the hole 24 of the cylinder block 26
7, reciprocating piston 3, and headliner 10
It has a main chamber 1 formed by The sub chamber wall 9 and the headliner 10 are arranged in a structure in which a heat insulating air layer 20 is formed between the cavity 22 of the cylinder head 4 and the cavity 22 with a heat insulating gasket 21 interposed therebetween. The piston 3 is composed of a piston head 15 made of ceramics, and a piston skirt 16 having a heat shield air layer 23 formed on the piston head 15 and fixed by a metal flow of a coupling ring 29 or the like. Therefore, the main chamber 1 includes the headliner 10 and the piston head 15.
And the high degree of heat shielding is configured, and the sub chamber 2
The heat shield air layer 20 and the sub-chamber wall 9 constitute a high-level heat shield structure.

【0020】ヘッドライナ10は、ヘッド下面部12と
ライナ上部11とを窒化ケイ素等の耐熱性で且つ高温高
強度のセラミックスで一体構造に構成されている。主室
1と副室2とを連通する連絡孔5は、ヘッドライナ10
のヘッド下面部12に副室2から主室1へシリンダ周辺
方向に向かって傾斜状態に複数個形成されている。副室
2の中央には中央連絡孔31が形成され、該中央連絡孔
31の周辺にはバルブシート17が形成されている。中
央連絡孔31には制御弁7が配置され、制御弁7のバル
ブフェース32がバルブシート17に着座している。
In the head liner 10, the head lower surface portion 12 and the liner upper portion 11 are integrally formed of ceramics such as silicon nitride having heat resistance and high temperature and high strength. The communication hole 5 that connects the main chamber 1 and the sub chamber 2 is provided with the headliner 10.
A plurality of head lower surface portions 12 are formed in an inclined state from the sub chamber 2 to the main chamber 1 toward the cylinder peripheral direction. A central communication hole 31 is formed in the center of the sub chamber 2, and a valve seat 17 is formed around the central communication hole 31. The control valve 7 is arranged in the central communication hole 31, and the valve face 32 of the control valve 7 is seated on the valve seat 17.

【0021】このアルコール改質エンジンは、特に、シ
リンダヘッド4に形成したキャビティ22内に配置され
た副室2を構成する副室壁体9、シリンダヘッド4に形
成した排気ポート29に配置した排気弁28、該副室2
にアルコール燃料を噴射する多噴孔14を備えた燃料噴
射ノズル8、シリンダ側に形成された主室1を構成する
ヘッド下面部12とライナ上部11から成るヘッドライ
ナ10、副室2と主室1とを連通する連絡孔5と中央連
絡孔31及び連絡孔5と中央連絡孔31を開閉する制御
弁7を有している。なお、このアルコール改質エンジン
では、排気弁28が配置される複数の排気ポート35が
ヘッド下面部12に形成されている。図示していない
が、吸気ポートはシリンダヘッド4或いはシリンダ下部
に形成されている。連絡孔5及び中央連絡孔31を形成
したヘッド下面部12は高温に晒されるので、ヘッド下
面部12を形成するヘッドライナ10は耐熱性に富み且
つ高温高強度の窒化ケイ素等のセラミックスで作製する
ことが好ましい。
In this alcohol reforming engine, in particular, the sub chamber wall 9 forming the sub chamber 2 disposed in the cavity 22 formed in the cylinder head 4 and the exhaust gas disposed in the exhaust port 29 formed in the cylinder head 4. Valve 28, the sub chamber 2
Fuel injection nozzle 8 having multiple injection holes 14 for injecting alcohol fuel, head liner 10 including head lower surface portion 12 and liner upper portion 11 forming main chamber 1 formed on the cylinder side, sub chamber 2 and main chamber 1 has a communication hole 5 and a central communication hole 31 communicating with each other, and a control valve 7 for opening and closing the communication hole 5 and the central communication hole 31. In addition, in this alcohol reforming engine, a plurality of exhaust ports 35 in which the exhaust valves 28 are arranged are formed in the head lower surface portion 12. Although not shown, the intake port is formed in the cylinder head 4 or the lower part of the cylinder. Since the lower surface 12 of the head having the communication hole 5 and the central communication hole 31 is exposed to high temperature, the head liner 10 forming the lower surface 12 of the head is made of ceramics such as silicon nitride having high heat resistance and high temperature and high strength. It is preferable.

【0022】更に、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンは、エンジン負荷Lを検出する負荷センサー25
及び燃焼室壁温等のエンジン温度Tを検出する温度セン
サー34を有すると共に、負荷センサー25と温度セン
サー34による検出信号に応答して制御弁7と排気弁2
8とのバルブタイミング及びバルブリフト、及び燃料噴
射ノズル8の噴射時期の制御を行うコントローラ6を有
している。制御弁7及び排気弁28は、電磁力でバルブ
タイミング及びバルブリフトが制御されるように、電磁
弁駆動装置13,30で開閉作動されるように構成され
ている。
Further, the alcohol reforming engine equipped with this sub chamber has a load sensor 25 for detecting the engine load L.
And a temperature sensor 34 for detecting the engine temperature T such as the combustion chamber wall temperature, and the control valve 7 and the exhaust valve 2 in response to detection signals from the load sensor 25 and the temperature sensor 34.
The controller 6 controls the valve timing and valve lift of the fuel injection nozzle 8 and the injection timing of the fuel injection nozzle 8. The control valve 7 and the exhaust valve 28 are configured to be opened and closed by the electromagnetic valve drive devices 13 and 30 so that the valve timing and the valve lift are controlled by the electromagnetic force.

【0023】このアルコール改質エンジンにおいて、連
絡孔5と中央連絡孔31の連絡孔はコントローラ6によ
って圧縮上死点近傍で開放し、排気弁28の開放前に閉
鎖するように制御される。また、コントローラ6は、負
荷センサー25による部分負荷信号に応答して制御弁7
の閉鎖時期を早める制御、例えば、図2の符号LCで示
す閉鎖時期から符号SCで示す閉鎖時期に早める制御を
行うように構成されている。また、コントローラ6は、
温度センサー34の所定の温度T1 以上の検出温度Tに
応答して、制御弁7を膨張行程下死点後に閉鎖し、次い
で、図2の符号FHで示すように、燃料噴射ノズル8の
多噴孔14からの燃料噴射時期を排気行程時に噴射する
ように制御する。また、コントローラ6は、温度センサ
ーの所定の温度T1 以下の検出温度Tに応答して、制御
弁7を膨張行程下死点前に閉鎖し、次いで、図2の符号
FLで示すように、燃料噴射ノズル8の多噴孔14から
の燃料噴射時期を圧縮行程上死点前に噴射する制御を行
う。
In this alcohol reforming engine, the communication holes 5 and the central communication hole 31 are controlled by the controller 6 to open near the compression top dead center and close before the exhaust valve 28 opens. Further, the controller 6 responds to the partial load signal from the load sensor 25, and
The control for accelerating the closing time is performed, for example, the control for accelerating the closing timing indicated by the reference symbol LC in FIG. 2 to the closing timing indicated by the reference symbol SC. In addition, the controller 6
In response to the detected temperature T which is equal to or higher than the predetermined temperature T 1 of the temperature sensor 34, the control valve 7 is closed after the bottom dead center of the expansion stroke, and then, as indicated by the symbol FH in FIG. The fuel injection timing from the injection hole 14 is controlled so that the fuel is injected during the exhaust stroke. The controller 6 also closes the control valve 7 before the bottom dead center of the expansion stroke in response to the detected temperature T which is equal to or lower than the predetermined temperature T 1 of the temperature sensor, and then, as indicated by the symbol FL in FIG. The fuel injection timing from the multiple injection holes 14 of the fuel injection nozzle 8 is controlled to be injected before the top dead center of the compression stroke.

【0024】また、このアルコール改質エンジンにおい
て、コントローラ6は、温度センサー34の所定の温度
1 以下の温度T、即ち低温始動時等の低温状態に応答
して、排気弁28の開放度を絞ってシリンダ27内にE
GRガスを残留させる制御を行うように構成することが
できる。或いは、コントローラ6は、温度センサー34
の所定の温度T1 以下の温度T、即ち低温始動時等の低
温状態に応答して、排気弁28を吸入行程時に短期間開
放して排気ポート29を通じてシリンダ27内にEGR
ガスを流入させる制御を行うことができる。コントロー
ラ6によって排気弁28を上記のように制御することに
よって、シリンダ27内に十分なEGRガスを存在させ
ることができ、その状態で圧縮行程に移行すると、圧縮
端温度を上昇させることができ、圧縮上死点近傍で制御
弁7が開放することによって主室1から副室2へ高温ガ
スが流入し、副室2に噴射されるアルコール燃料を十分
に加熱気化させ、熱分解させて改質することができる。
In addition, in this alcohol reforming engine, the controller 6 responds to the temperature T of the temperature sensor 34 which is equal to or lower than the predetermined temperature T 1 , that is, the open degree of the exhaust valve 28 in response to a low temperature condition such as a low temperature start. Squeeze and put E in cylinder 27
It can be configured to perform control for leaving the GR gas. Alternatively, the controller 6 uses the temperature sensor 34.
In response to a temperature T equal to or lower than the predetermined temperature T 1 , that is, a low temperature state such as a low temperature start, the exhaust valve 28 is opened for a short period during the intake stroke and the EGR is introduced into the cylinder 27 through the exhaust port 29.
It is possible to control the flow of gas. By controlling the exhaust valve 28 by the controller 6 as described above, sufficient EGR gas can be made to exist in the cylinder 27, and when the compression stroke is entered in that state, the compression end temperature can be raised, By opening the control valve 7 in the vicinity of the compression top dead center, high temperature gas flows from the main chamber 1 to the sub chamber 2, and the alcohol fuel injected into the sub chamber 2 is sufficiently heated and vaporized to be thermally decomposed and reformed. can do.

【0025】このアルコール改質エンジンについては、
副室壁体9は排気ガスが有する熱エネルギーによって加
熱されて蓄熱されており、アルコール燃料は副室壁体9
の壁面から熱を受熱し、アルコール燃料を加熱気化及び
熱分解させて改質させるものである。副室2にアルコー
ル燃料を噴射する燃料噴射ノズル8は、多噴孔14を有
し、該多噴孔14から副室2内に適正流量のアルコール
燃料を噴射するように設置されている。燃料噴射ノズル
8の多噴孔14から副室2に噴射されたアルコール燃料
は、副室壁体9から熱エネルギーを吸収して加熱され、
気化すると共に熱分解して水素と一酸化炭素になり〔C
3 OH+20Kcal→2H2 +CO〕、アルコール
燃料が改質され、燃費が改善されることになる。
Regarding this alcohol reforming engine,
The sub chamber wall 9 is heated by the thermal energy of the exhaust gas to store heat, and the alcohol fuel is stored in the sub chamber wall 9.
It receives heat from the wall surface and heats vaporizes and thermally decomposes the alcohol fuel to reform it. The fuel injection nozzle 8 for injecting alcohol fuel into the sub chamber 2 has multiple injection holes 14 and is installed so as to inject an appropriate amount of alcohol fuel into the sub chamber 2 from the multiple injection holes 14. The alcohol fuel injected from the multiple injection holes 14 of the fuel injection nozzle 8 into the sub chamber 2 is heated by absorbing thermal energy from the sub chamber wall 9.
It vaporizes and thermally decomposes into hydrogen and carbon monoxide [C
H 3 OH + 20 Kcal → 2H 2 + CO], the alcohol fuel is reformed, and the fuel efficiency is improved.

【0026】このアルコール改質エンジンにおいて、図
1及び図3に示すように、副室壁体9に形成した連絡孔
は、主室1と副室2とを連通するヘッドライナ10のヘ
ッド下面部12に形成した連絡孔5と中央連絡孔31か
ら構成されている。連絡孔を構成する連絡孔5と中央連
絡孔31とを開閉する制御弁7は、副室壁体9と副室2
の中央を貫通してシリンダヘッド4に配置されている。
制御弁7は、特に、図3と図4に示すように、中央連絡
孔31に嵌合して閉鎖する突出部33とバルブシート1
7に着座して連絡孔5を閉鎖する円錐面のバルブフェー
ス32を備えている。更に、連絡孔5は、バルブシート
17からシリンダ壁面に向って傾斜して複数個形成さ
れ、また、中央連絡孔31は、シリンダ中央に通路断面
積が大きく形成されている。
In this alcohol reforming engine, as shown in FIGS. 1 and 3, the connecting hole formed in the sub-chamber wall 9 has a head lower surface portion of the head liner 10 which connects the main chamber 1 and the sub-chamber 2 with each other. It is composed of a communication hole 5 formed in 12 and a central communication hole 31. The control valve 7 that opens and closes the communication hole 5 and the central communication hole 31 that form the communication hole includes the sub chamber wall 9 and the sub chamber 2.
Is arranged in the cylinder head 4 so as to penetrate through the center thereof.
The control valve 7 includes, in particular, as shown in FIGS. 3 and 4, a protrusion 33 that fits into the central communication hole 31 and closes the valve seat 1.
A valve face 32 having a conical surface for seating on the valve 7 and closing the communication hole 5 is provided. Further, a plurality of communication holes 5 are formed so as to be inclined from the valve seat 17 toward the wall surface of the cylinder, and the central communication hole 31 has a large passage sectional area in the center of the cylinder.

【0027】また、制御弁7は、電磁弁駆動装置13に
よって電磁力によって駆動され、エンジン負荷、エンジ
ン温度等のエンジンの作動状態に応答してコントローラ
6の指令で開閉作動を制御することができる。電磁弁駆
動装置13によって最初は連絡孔5が開放し、次いで、
中央連絡孔31が開放する二段階でバルブリフトされる
ように構成できる。制御弁7を開閉作動する電磁弁駆動
装置13は、例えば、小さい電磁力で連絡孔5を開放
し、大きい電磁力で中央連絡孔31を開放するように構
成できる。例えば、エンジン負荷を検出する負荷センサ
ー25からの検出信号を受けてコントローラ6の指令で
電磁コイルに小さな電流が流れると、小さな電磁力が付
勢され、制御弁7は僅かにリフトされる。制御弁7が僅
かに上昇すれば、円錐面のバルブフェース32がバルブ
シート17から離れ、連絡孔5が開放して微小開度にな
る。次いで、コントローラ6の指令で電磁コイルに大き
な電流が流れると、大きな電磁力が付勢され、制御弁7
は大きくリフトされる。制御弁7が大きく上昇すれば、
突出部33が中央連絡孔31から抜け出して中央連絡孔
31が開放する。
Further, the control valve 7 is driven by an electromagnetic force by the electromagnetic valve driving device 13, and can control the opening / closing operation by a command of the controller 6 in response to an engine operating state such as an engine load and an engine temperature. . The communication valve 5 is first opened by the solenoid valve drive device 13, and then
The valve may be lifted in two steps in which the central communication hole 31 is opened. The electromagnetic valve driving device 13 that opens and closes the control valve 7 can be configured to open the communication hole 5 with a small electromagnetic force and open the central communication hole 31 with a large electromagnetic force, for example. For example, when a small current flows through the electromagnetic coil in response to a command from the controller 6 in response to a detection signal from the load sensor 25 that detects the engine load, a small electromagnetic force is applied and the control valve 7 is lifted slightly. When the control valve 7 rises slightly, the conical surface valve face 32 separates from the valve seat 17, the communication hole 5 opens, and the opening degree becomes minute. Next, when a large current flows through the electromagnetic coil in response to a command from the controller 6, a large electromagnetic force is applied and the control valve 7
Is greatly lifted. If the control valve 7 rises significantly,
The projecting portion 33 comes out of the central communication hole 31 and the central communication hole 31 is opened.

【0028】次に、このアルコール改質エンジンの作動
の一実施例を、特に、図2及び図5の処理フロー図を参
照して説明する。エンジンを駆動して、負荷センサー2
5によってエンジン負荷Lを検出すると共に、温度セン
サー34によって燃焼室壁温等のエンジン温度Tを検出
する(ステップ40)。コントローラ6によって、温度
センサー34によって検出されたエンジン温度Tが所定
の温度T1 より高いか否か、又は負荷センサー25によ
って検出されたエンジン負荷Lが所定の温度L1 より高
いか否かを比較判断される(ステップ41)。
Next, one embodiment of the operation of the alcohol reforming engine will be described with reference to the process flow charts of FIGS. 2 and 5. Drive the engine and load sensor 2
The engine load L is detected by 5 and the engine temperature T such as the combustion chamber wall temperature is detected by the temperature sensor 34 (step 40). The controller 6 compares whether the engine temperature T detected by the temperature sensor 34 is higher than a predetermined temperature T 1 or whether the engine load L detected by the load sensor 25 is higher than a predetermined temperature L 1. It is judged (step 41).

【0029】ステップ41において、温度センサー34
によって検出されたエンジン温度Tが所定の温度T1
り高い場合、又は負荷センサー25によって検出された
エンジン負荷Lが所定の温度L1 より高い場合には、エ
ンジン負荷Lは高負荷であり、副室壁体9の壁面温度は
高温になっているので、副室2に噴射されるアルコール
燃料は副室2の壁面から改質する熱エネルギーを十分に
与えることができる状態である。そこで、コントローラ
6の指令で、燃料噴射ノズル8の多噴孔14から副室2
内にエンジン負荷Lに応じた所定量のアルコール燃料を
排気行程時に噴射する(ステップ42)。副室2に噴射
されたアルコール燃料は、副室壁体9の壁面からの熱を
吸収し、加熱気化され、熱分解して改質燃料になる。コ
ントローラ6の指令で制御弁7を圧縮上死点前0〜20
°でリフトして連絡孔5を開放し、主室1から副室2へ
圧縮空気が導入される。副室2へ導入された吸入空気は
改質燃料と混合を促進されて着火燃焼する。
In step 41, the temperature sensor 34
When the engine temperature T detected by the load sensor 25 is higher than the predetermined temperature T 1 , or when the engine load L detected by the load sensor 25 is higher than the predetermined temperature L 1 , the engine load L is a high load, Since the wall surface temperature of the chamber wall body 9 is high, the alcohol fuel injected into the sub chamber 2 is in a state in which it can sufficiently give the thermal energy for reforming from the wall surface of the sub chamber 2. Therefore, in response to a command from the controller 6, the multi-injection hole 14 of the fuel injection nozzle 8 causes the sub chamber 2
A predetermined amount of alcohol fuel corresponding to the engine load L is injected therein during the exhaust stroke (step 42). The alcohol fuel injected into the sub chamber 2 absorbs heat from the wall surface of the sub chamber wall body 9, is heated and vaporized, and is thermally decomposed into a reformed fuel. The control valve 7 is compressed by the command of the controller 6 before the top dead center 0 to 20.
The communication hole 5 is opened by lifting at a temperature of 50 ° C., and compressed air is introduced from the main chamber 1 to the sub chamber 2. The intake air introduced into the sub chamber 2 is promoted to be mixed with the reformed fuel and is ignited and burned.

【0030】そして、改質燃料の燃焼によって副室2内
のガス圧が上昇する。エンジン負荷Lは高負荷の場合に
は、壁面温度がアルコール燃料を改質するのに十分な温
度であり、副室2に噴射されるアルコール燃料が壁面か
ら熱を吸収するので、副室2内の温度を低下させる効果
も発揮することができる。次いで、膨張行程に移行し
て、副室2の火炎、未燃混合気等のガスが連絡孔5を通
じてシリンダ27の周辺側へと噴出すると共に、制御弁
7が最大リフト量になって中央連絡孔31が開放し、ピ
ストン3の下降に移り、副室2の火炎、未燃混合気等の
ガスは主室1へ一気に噴出し、主室1に存在する新気と
混合を促進して燃焼スピードを短縮して短期に燃焼を完
結し、仕事をする。次いで、排気弁28が排気ポート3
5を開放して排気行程に移行し、制御弁7は、コントロ
ーラ6の指令で排気行程下死点BDC後に閉鎖する(ス
テップ43)。そして、燃焼ガス即ち排気ガスが主室1
から排気ポート35を通じて排気される。更に、吸気ポ
ート或いは掃気ポートが開放することで、吸入行程或い
は掃気行程へ移行し、シリンダ27内に吸入空気が導入
され、サイクルは繰り返されてエンジンが駆動される。
Then, the gas pressure in the sub chamber 2 rises due to the combustion of the reformed fuel. When the engine load L is high, the temperature of the wall surface is sufficient to reform the alcohol fuel, and the alcohol fuel injected into the sub chamber 2 absorbs heat from the wall surface. The effect of lowering the temperature can be exerted. Next, in the expansion stroke, the gas in the sub-chamber 2 such as flame and unburned air-fuel mixture is ejected to the peripheral side of the cylinder 27 through the communication hole 5, and the control valve 7 reaches the maximum lift amount and communicates with the center. The hole 31 is opened, and the piston 3 is moved downward. Gases such as flames and unburned air-fuel mixture in the sub-chamber 2 are blown out into the main chamber 1 at a stroke, promoting the mixing with the fresh air existing in the main chamber 1 and burning. Work faster by reducing speed and completing combustion in a short period of time. Next, the exhaust valve 28 is connected to the exhaust port 3
5 is opened to shift to the exhaust stroke, and the control valve 7 is closed after the exhaust stroke bottom dead center BDC according to a command from the controller 6 (step 43). The combustion gas, that is, the exhaust gas is the main chamber 1.
Is exhausted through the exhaust port 35. Further, when the intake port or the scavenging port is opened, the intake stroke or the scavenging stroke is started, intake air is introduced into the cylinder 27, and the cycle is repeated to drive the engine.

【0031】また、ステップ41において、温度センサ
ー34によって検出されたエンジン温度Tが所定の温度
1 より高くない場合、又は負荷センサー25によって
検出されたエンジン負荷Lが所定の温度L1 より高くな
い場合には、エンジン負荷Lは低負荷であり、副室壁体
9の壁面温度は低温であるので、副室2に噴射されるア
ルコール燃料は副室2の壁面から改質する熱エネルギー
を十分に与えることができる状態ではない。そこで、コ
ントローラ6の指令で、燃料噴射ノズル8の多噴孔14
から副室2内にエンジン負荷Lに応じた所定量のアルコ
ール燃料を、圧縮上死点前20°で噴射する(ステップ
44)。また、コントローラ6の指令で制御弁7を圧縮
上死点TDC前0〜20°でリフトして連絡孔5を開放
し、主室1から副室2へ圧縮空気が導入される(ステッ
プ45)。次いで、制御弁7を膨張行程下死点BDC前
20°で閉鎖する。そこで、副室2に噴射されたアルコ
ール燃料は、主室1から副室2へ吹き込まれる高温ガス
と副室壁体9の壁面からの熱を吸収し、加熱気化され、
熱分解して改質燃料になり、副室2へ導入された吸入空
気は改質燃料と混合して着火燃焼する。
In step 41, if the engine temperature T detected by the temperature sensor 34 is not higher than the predetermined temperature T 1 , or the engine load L detected by the load sensor 25 is not higher than the predetermined temperature L 1 . In this case, since the engine load L is low and the wall temperature of the sub chamber wall 9 is low, the alcohol fuel injected into the sub chamber 2 has sufficient thermal energy to be reformed from the wall of the sub chamber 2. Is not in a state that can be given to. Therefore, at the command of the controller 6, the multiple injection holes 14 of the fuel injection nozzle 8 are
Then, a predetermined amount of alcohol fuel corresponding to the engine load L is injected into the sub chamber 2 at 20 ° before the compression top dead center (step 44). Further, in response to a command from the controller 6, the control valve 7 is lifted at 0 to 20 ° before the compression top dead center TDC to open the communication hole 5, and compressed air is introduced from the main chamber 1 to the sub chamber 2 (step 45). . Next, the control valve 7 is closed at 20 ° before the expansion stroke bottom dead center BDC. Therefore, the alcohol fuel injected into the sub chamber 2 absorbs the high temperature gas blown from the main chamber 1 into the sub chamber 2 and the heat from the wall surface of the sub chamber wall body 9, and is heated and vaporized,
The intake air introduced into the sub chamber 2 is pyrolyzed into a reformed fuel and mixed with the reformed fuel to be ignited and burned.

【0032】ステップ41において、温度センサー34
によって検出されたエンジン温度Tが所定の温度T1
り高くない場合、又は負荷センサー25によって検出さ
れたエンジン負荷Lが所定の温度L1 より高くない場合
には、コントローラ6によって排気弁28の開放度を絞
ってシリンダ27内にEGRガスを残留させる制御を行
うか、又は、排気弁28を吸入行程時に短期間開放して
排気ポート35を通じてシリンダ27内にEGRガスを
流入させる制御を行う(ステップ46)。このように排
気弁28の開度又は開閉時期を制御することによって、
低温時及び部分負荷時にシリンダ27内に排気ガスを適
正に残留させることができ、副室2内への吹き込みガス
を高温にすることができ、アルコール燃料の改質を効率
的に行うことができる。
In step 41, the temperature sensor 34
When the engine temperature T detected by the engine is not higher than the predetermined temperature T 1 , or when the engine load L detected by the load sensor 25 is not higher than the predetermined temperature L 1 , the controller 6 opens the exhaust valve 28. The control is performed so that the EGR gas remains in the cylinder 27 at a reduced rate, or the exhaust valve 28 is opened for a short period during the intake stroke to allow the EGR gas to flow into the cylinder 27 through the exhaust port 35 (step 46). By controlling the opening degree or opening / closing timing of the exhaust valve 28 in this way,
Exhaust gas can be appropriately left in the cylinder 27 at low temperature and at partial load, the gas blown into the sub chamber 2 can be heated to a high temperature, and alcohol fuel can be reformed efficiently. .

【0033】[0033]

【発明の効果】この発明による副室を備えたアルコール
改質エンジンは、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、この副室を備えたアルコール
改質エンジンは、シリンダヘッドに形成したキャビティ
内に副室を設けると共に、前記シリンダヘッドに形成し
た排気ポートに排気弁を配置し、前記副室にアルコール
燃料を燃料噴射ノズルから噴射し、シリンダ側に形成さ
れた主室と前記副室とを連絡孔で連通し、該連絡孔に制
御弁を配置し、該制御弁を圧縮上死点近傍で開放し且つ
前記排気弁の開放前に閉鎖するように設定し、特に、コ
ントローラによって負荷センサーによる検出信号が部分
負荷であることに応答して前記制御弁の閉鎖時期を早め
る制御を行うので、前記副室内には高温の排気ガスを残
留させることができ、前記燃料噴射ノズルから噴射され
たアルコール燃料はその高温ガスと前記副室壁体に蓄熱
した熱エネルギーによって効果的に改質される。アルコ
ール燃料は、燃料ガスの熱エネルギーで加熱されると共
に、蓄熱された副室壁体の壁面の熱エネルギーによって
加熱されて熱分解され、COとH2 とに熱分解して改質
され、着火性を向上させると共に発熱量を増加させるこ
とができ、排気ガスエネルギーを有効に回収することに
なる。
The alcohol reforming engine having the sub chamber according to the present invention is constructed as described above and has the following effects. That is, an alcohol reforming engine including this sub-chamber is provided with a sub-chamber in a cavity formed in a cylinder head, and an exhaust valve is arranged in an exhaust port formed in the cylinder head to supply alcohol fuel to the sub-chamber. Fuel is injected from a fuel injection nozzle, the main chamber formed on the cylinder side and the sub chamber are communicated with each other by a communication hole, a control valve is arranged in the communication hole, and the control valve is opened near the compression top dead center and The exhaust valve is set to be closed before opening, and in particular, control is performed to accelerate the closing time of the control valve in response to the detection signal from the load sensor being a partial load by the controller. The high temperature exhaust gas can remain, and the alcohol fuel injected from the fuel injection nozzle is effectively modified by the high temperature gas and the thermal energy accumulated in the sub chamber wall. It is. The alcohol fuel is heated by the thermal energy of the fuel gas, and is also thermally decomposed by being heated by the thermal energy of the wall surface of the sub-chamber wall body in which the heat is stored, and is thermally decomposed into CO and H 2 for reforming and ignition. The heat generation amount can be increased while improving the property, and the exhaust gas energy can be effectively recovered.

【0034】また、連絡孔及び中央連絡孔を閉鎖して主
室と副室とを遮断した状態で、吸入空気を主室に導入す
るので、吸入空気を高圧縮する高圧縮比化が実現でき
る。そして、前記副室内には空気が存在しない状態でア
ルコール燃料を噴射し、燃料を副室に封入した状態で排
気ガスエネルギーで改質するので、適正な燃料流量を供
給でき、改質燃料が自己着火することがない。更に、吸
入空気が前記主室内で高圧縮圧力になっても前記副室は
前記制御弁で閉鎖して前記主室とは遮断されており、前
記副室内の活性化した改質燃料が自己着火することな
く、ノッキングが発生することもない。
Further, since the intake air is introduced into the main chamber in a state where the communication hole and the central communication hole are closed and the main chamber and the sub chamber are cut off, a high compression ratio for highly compressing the intake air can be realized. . Then, alcohol fuel is injected in a state where air does not exist in the sub chamber, and the fuel is reformed by exhaust gas energy in a state where the fuel is sealed in the sub chamber, so that an appropriate fuel flow rate can be supplied and the reformed fuel is self-contained. Never ignite. Further, even if the intake air has a high compression pressure in the main chamber, the sub-chamber is closed by the control valve to shut off from the main chamber, and the activated reformed fuel in the sub-chamber self-ignites. Knocking does not occur.

【0035】また、前記制御弁が作動して前記連絡孔が
開放することで、前記主室から高圧縮されて高温化した
空気が前記副室に一気に流入し、改質燃料と吸入空気と
の混合が一気に促進して着火し、前記副室では当量比の
大きい燃料リッチな状態で高速燃焼するので、NOX
発生が抑制される。そして、前記副室内は燃焼により一
気に圧力が上昇し、燃焼が促進され、それと同時に、前
記連絡孔及び前記中央連絡孔を通じて前記副室から前記
主室へその火炎が一気に噴出し、該火炎は前記主室で新
気と混合し、予混合燃焼を促進して燃焼スピードを短縮
して理想的な二次燃焼を完結する。従って、このアルコ
ール改質エンジンは、NOX 、HC等の発生を大幅に低
減でき、高効率のエンジンを提供できる。
Further, when the control valve is actuated and the communication hole is opened, the air that is highly compressed and has a high temperature flows from the main chamber into the sub chamber at once, and the reformed fuel and the intake air are separated from each other. Mixing is accelerated at once and ignited, and high-speed combustion is performed in the sub-chamber in a fuel-rich state with a large equivalence ratio, so that the generation of NO X is suppressed. Then, the pressure in the sub-chamber increases at once due to the combustion, and the combustion is promoted, and at the same time, the flame ejects from the sub-chamber to the main chamber at once through the communication hole and the central communication hole, and the flame is It mixes with fresh air in the main chamber, promotes premixed combustion and shortens the combustion speed to complete ideal secondary combustion. Accordingly, the alcohol reforming engine, NO X, can significantly reduce the generation of HC and the like, can provide a high efficiency of the engine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明による副室を備えたアルコール改質エ
ンジンの一実施例を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an alcohol reforming engine provided with a sub chamber according to the present invention.

【図2】図1のアルコール改質エンジンの制御弁と燃料
噴射ノズルのタイミングを示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing timings of a control valve and a fuel injection nozzle of the alcohol reforming engine of FIG.

【図3】図1のアルコール改質エンジンに組み込まれて
いる制御弁と副室壁体との関係を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a control valve incorporated in the alcohol reforming engine of FIG. 1 and a sub chamber wall body.

【図4】図1のアルコール改質エンジンに組み込まれて
いる制御弁の一実施例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an embodiment of a control valve incorporated in the alcohol reforming engine of FIG.

【図5】図1のアルコール改質エンジンの作動の一実施
例を説明する処理フロー図である。
5 is a process flow chart for explaining an embodiment of the operation of the alcohol reforming engine of FIG. 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主室 2 副室 3 ピストン 4 シリンダヘッド 5 連絡孔 6 コントローラ 7 制御弁 8 燃料噴射ノズル 9 副室壁体 10 ヘッドライナ 13,30 電磁弁駆動装置 22 キャビティ 25 負荷センサー 27 シリンダ 28 排気弁 31 中央連絡孔 34 温度センサー 35 排気ポート 1 Main Chamber 2 Sub Chamber 3 Piston 4 Cylinder Head 5 Communication Hole 6 Controller 7 Control Valve 8 Fuel Injection Nozzle 9 Sub Chamber Wall Body 10 Headliner 13, 30 Solenoid Valve Drive Device 22 Cavity 25 Load Sensor 27 Cylinder 28 Exhaust Valve 31 Central Communication hole 34 Temperature sensor 35 Exhaust port

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダヘッドに形成したキャビティ内
に設けられた副室、該副室にアルコール燃料を噴射する
燃料噴射ノズル、前記シリンダヘッドに形成した排気ポ
ートに配置した排気弁、シリンダ側に形成された主室、
前記副室と前記主室とを連通する連絡孔、該連絡孔を圧
縮上死点近傍で開放し且つ前記排気弁の開放前に閉鎖す
る制御弁、エンジン負荷を検出する負荷センサー、及び
該負荷センサーによる部分負荷信号に応答して前記制御
弁の閉鎖時期を早める制御を行うコントローラ、を有す
ることを特徴とする副室を備えたアルコール改質エンジ
ン。
1. A sub-chamber provided in a cavity formed in a cylinder head, a fuel injection nozzle for injecting alcohol fuel into the sub-chamber, an exhaust valve arranged in an exhaust port formed in the cylinder head, and a cylinder side. The main room,
A communication hole that connects the sub chamber and the main chamber, a control valve that opens the communication hole near the compression top dead center and closes before opening the exhaust valve, a load sensor that detects an engine load, and the load. An alcohol reforming engine having a sub-chamber, comprising a controller for accelerating the closing timing of the control valve in response to a partial load signal from a sensor.
【請求項2】 エンジン温度を検出する温度センサーを
有し、前記コントローラは、前記温度センサーの所定温
度以上の温度に応答して前記制御弁を膨張行程下死点後
に閉鎖し、次いで前記燃料噴射ノズルからの燃料噴射時
期を排気行程時に噴射し、また、前記温度センサーの所
定温度以下の温度に応答して前記制御弁を膨張行程下死
点前に閉鎖し、次いで前記燃料噴射ノズルからの燃料噴
射時期を圧縮行程上死点前に噴射する制御を行うことを
特徴とする請求項1に記載の副室を備えたアルコール改
質エンジン。
2. A temperature sensor for detecting an engine temperature, wherein the controller closes the control valve after an expansion stroke bottom dead center in response to a temperature of the temperature sensor equal to or higher than a predetermined temperature, and then the fuel injection. The fuel injection timing from the nozzle is injected during the exhaust stroke, and the control valve is closed before the bottom dead center of the expansion stroke in response to the temperature below the predetermined temperature of the temperature sensor, and then the fuel from the fuel injection nozzle is closed. The alcohol reforming engine having a sub chamber according to claim 1, wherein the injection timing is controlled to be injected before the top dead center of the compression stroke.
【請求項3】 前記コントローラは、前記温度センサー
の所定温度以下の温度に応答して、前記排気弁の開放度
を絞ってシリンダ内にEGRガスを残留させる制御を行
うことを特徴とする請求項2に記載の副室を備えたアル
コール改質エンジン。
3. The controller, in response to a temperature of the temperature sensor equal to or lower than a predetermined temperature, controls the degree of opening of the exhaust valve so that the EGR gas remains in the cylinder. An alcohol reforming engine including the sub chamber according to 2.
【請求項4】 前記コントローラは、前記温度センサー
の所定の温度以下の温度に応答して、前記排気弁を吸入
行程時に短期間開放して前記排気ポートを通じてシリン
ダ内にEGRガスを流入させる制御を行うことを特徴と
する請求項2に記載の副室を備えたアルコール改質エン
ジン。
4. The controller is responsive to a temperature lower than a predetermined temperature of the temperature sensor to open the exhaust valve for a short period during an intake stroke so that EGR gas flows into the cylinder through the exhaust port. The alcohol reforming engine having the sub chamber according to claim 2, which is performed.
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