CN108798888A - 内燃机 - Google Patents

内燃机 Download PDF

Info

Publication number
CN108798888A
CN108798888A CN201810314214.4A CN201810314214A CN108798888A CN 108798888 A CN108798888 A CN 108798888A CN 201810314214 A CN201810314214 A CN 201810314214A CN 108798888 A CN108798888 A CN 108798888A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air intake
intake duct
fuel injection
cylinder
injection valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810314214.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108798888B (zh
Inventor
木村幸四郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN108798888A publication Critical patent/CN108798888A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108798888B publication Critical patent/CN108798888B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B69/00Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
    • F02B69/02Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different fuel types, other than engines indifferent to fuel consumed, e.g. convertible from light to heavy fuel
    • F02B69/04Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different fuel types, other than engines indifferent to fuel consumed, e.g. convertible from light to heavy fuel for gaseous and non-gaseous fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0644Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0692Arrangement of multiple injectors per combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3094Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401Controlling injection timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F02M43/04Injectors peculiar thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • F02M69/044Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the intake conduit downstream of an air throttle valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提供一种抑制氢在点火正时之前燃烧的内燃机。所述内燃机具备:第一进气道(41)以及第二进气道(42),该第一进气道(41)以及第二进气道(42)通向汽缸(2);第一燃料喷射阀(81),该第一燃料喷射阀(81)向第一进气道(41)内喷射氢;以及火花塞(9),该火花塞(9)设置于在进气行程中从所述第二进气道(42)流入汽缸(2)的气体比从所述第一进气道(41)流入汽缸(2)的气体更多地接触的位置。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机。
背景技术
已知有如下技术:在对于一个汽缸而形成有两个进气道的内燃机中,在一方的进气道具备喷射烃的第一燃料喷射阀,在另一方的进气道具备喷射氢的第二燃料喷射阀(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2013/021434号
发明内容
发明要解决的问题
氢能够以宽范围的空气过剩率(例如,从0.14到10为止)进行燃烧。另外,氢的着火性也高。因此,当流入到汽缸内的氢在汽缸内与温度高的部位接触时,可能会在点火正时之前在温度高的部位发生热面着火(日文:熱面着火)。由此,有可能发生早燃和/或回火。
本发明是鉴于上述那样的问题而做出的,其目的在于抑制氢在点火正时之前燃烧的情形。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述课题,在本发明中,在将烃以及氢用作燃料的内燃机中,具备:第一进气道以及第二进气道,该第一进气道以及第二进气道通向汽缸;第一燃料喷射阀,该第一燃料喷射阀设置于所述第一进气道,并向所述第一进气道内喷射氢;以及火花塞,该火花塞设置于在进气行程中从所述第二进气道流入汽缸的气体比从所述第一进气道流入汽缸的气体更多地接触的位置。
包含氢的混合气的着火性比包含烃的混合气的着火性高。能够利用该性质促进包含烃的混合气的燃烧。但是,由于在汽缸内火花塞的温度比较高,所以在氢与火花塞接触了时容易发生热面着火。即,若氢在点火正时之前与高温的火花塞接触,则有可能在点火正时之前由于热面着火而氢燃烧。与此相对,通过在从第二进气道流入汽缸的气体比从第一进气道流入汽缸的气体更多地接触的位置设置火花塞,能够抑制从第一进气道流入了的氢与温度高的火花塞接触。由此,能够抑制发生热面着火。另外,当不包含氢的气体从第二进气道流入时,该不包含氢的气体可能与火花塞接触。由于从第二进气道流入汽缸的气体的温度比火花塞的温度低,所以通过该温度低的气体与火花塞接触从而使得火花塞的温度降低。
另外,也可以是,所述内燃机还具备第二燃料喷射阀,所述第二燃料喷射阀设置于所述第二进气道并向所述第二进气道内喷射烃,所述火花塞设置于所述火花塞的温度在从所述第二燃料喷射阀喷射烃时比不从所述第二燃料喷射阀喷射烃时降低的位置。
烃与氢相比,难以发生热面着火。因此,即使烃与火花塞接触,也难以在点火正时之前发生由热面着火导致的燃烧。即,即使从第二燃料喷射阀喷射出的烃与火花塞接触,也难以在点火正时之前发生由热面着火导致的燃烧。而且,当向第二进气道内喷射液体的烃时,从第二进气道流入汽缸的气体通过烃的汽化潜热而被冷却。由于该冷却后的气体更多地与火花塞接触,所以能够冷却火花塞。
另外,也可以是,所述内燃机还具备第三燃料喷射阀,所述第三燃料喷射阀设置于所述汽缸并向所述汽缸内喷射烃,所述火花塞设置于与所述第一进气道向所述汽缸连接的连接部相比更靠近所述第二进气道向所述汽缸连接的连接部的位置,所述第三燃料喷射阀具有从所述第一进气道侧朝向所述第二进气道侧的喷孔,且不具有从所述第二进气道侧朝向所述第一进气道侧的喷孔。
通过从这样形成的第三燃料喷射阀喷射烃,能够产生从第一进气道侧朝向第二进气道侧的气体的流动。利用该气体的流动,推压存在于第二进气道侧的气体,使其向第一进气道侧移动。而且,由于被从第二进气道侧向第一进气道侧移动的气体推压,存在于第一进气道侧的气体向第二进气道侧移动。即,能够使存在于第一进气道侧的氢向火花塞的周围移动。此时,利用从第二进气道流入到汽缸内的气体对火花塞进行冷却,所以即使氢与火花塞接触,也可抑制发生热面着火。并且,通过在着火性高的氢移动到火花塞的周围之后利用火花塞进行点火,从而氢燃烧。利用由该氢的燃烧产生的火焰传播,烃也能够更切实地燃烧。
另外,所述内燃机能够还具备喷射正时控制装置,该喷射正时控制装置在进气下止点之后的压缩行程中实施来自所述第三燃料喷射阀的烃的喷射。
只要是进气下止点之后,则来自第一进气道的氢的吸入大致结束,所以通过从第三燃料喷射阀喷射烃,能够使更多的氢向火花塞的周围移动。因此,能够进行更良好的燃烧。
另外,所述内燃机能够还具备对所述第二进气道进行开闭的第二进气门、和使所述第二进气门的关闭结束正时比进气下止点提前的进气门控制装置。
在此,暂且吸入到汽缸内的气体从汽缸壁面、活塞、进气门、排气门、残留气体等接受热而温度上升。假设在汽缸内温度变高了的气体向第二进气道逆流,则在接下来的进气行程中温度高的气体会流入汽缸内。于是,由从第二进气道流入汽缸内的气体进行的对火花塞的冷却变得缓慢。另一方面,通过使第二进气门的关闭结束正时比进气下止点提前,从而可抑制在压缩行程中温度高的气体从汽缸内向第二进气道内逆流。因此,能够利用从第二进气道流入汽缸内的气体促进火花塞的冷却,所以能够抑制在氢与火花塞接触了时发生热面着火的情形。
发明的效果
根据本发明,能够抑制氢在点火正时之前燃烧的情形。
附图说明
图1是表示实施例1-3的内燃机1的概略构成的图。
图2是从上方观察了实施例1的内燃机的汽缸时的示意图。
图3是从上方观察了实施例2的内燃机的汽缸时的示意图。
图4是示出了进气行程中的汽缸内的气体的分布的图。
图5是示出了进气下止点之后的汽缸内的气体的分布的图。
图6是示出了来自第三燃料喷射阀的汽油喷射后的压缩行程中的汽缸内的气体的分布的图。
图7是示出了点火正时下的汽缸内的气体的分布的图。
图8是示出了第一燃料喷射阀、第二燃料喷射阀以及第三燃料喷射阀各自的燃料喷射正时、以及火花塞的点火正时的图。
图9是示出了实施来自第一燃料喷射阀、第二燃料喷射阀以及第三燃料喷射阀的燃料喷射的运转区域的图。
图10是示出了第一进气门以及第二进气门各自的提升量、第一燃料喷射阀、第二燃料喷射阀以及第三燃料喷射阀各自的燃料喷射正时、以及火花塞的点火正时的图。
附图标记说明
1 内燃机
2 汽缸
4 进气道
5 排气道
6 进气门
7 排气门
9 火花塞
10 ECU
11 汽缸体
12 汽缸盖
13 曲轴
14 连杆
15 活塞
41 第一进气道
42 第二进气道
61 第一进气门
62 第二进气门
81 第一燃料喷射阀
82 第二燃料喷射阀
83 第三燃料喷射阀
83A 喷孔
91 曲轴位置传感器
具体实施方式
以下,参照附图,基于实施例例示性地详细说明用于实施本发明的实施方式。不过,本实施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别记载,就并非意在将本发明的范围仅限定于上述内容。
(实施例1)
图1是表示本实施例的内燃机1的概略构成的图。另外,图2是从上方观察了本实施例的内燃机1的汽缸2时的示意图。此外,在本实施例中,为了简洁地表示内燃机1,省略了一部分的构成要素的图示。内燃机1例如搭载于车辆。
在内燃机1的汽缸体11形成有汽缸2。另外,在内燃机1的汽缸盖12形成有进气道4以及排气道5。此外,在各汽缸2分别连接有进气道4以及排气道5各两个。在图2中,将一方的进气道4设为第一进气道41,将另一方的进气道4设为第二进气道42。以下,在不区分第一进气道41和第二进气道42的情况下,仅称为进气道4。进气道4形成为滚流(日文:タンブル)以及紊流(日文:スワール)的强度比预定的大小小那样的形状。即,进气道4不成为使滚流以及紊流积极产生那样的形状。
在进气道4的汽缸2侧的端部具备进气门6。另外,在排气道5的汽缸2侧的端部具备排气门7。进气门6以及排气门7在各汽缸2各设置有两个。在图2中,将在第一进气道41的汽缸2侧的端部所具备的进气门6设为第一进气门61,将在第二进气道42的汽缸2侧的端部所具备的进气门6设为第二进气门62。以下,在不区分第一进气门61和第二进气门62的情况下,仅称为进气门6。在内燃机1设置有对进气门6的开闭正时进行变更的进气侧可变气门机构65以及对排气门7的开闭正时进行变更的排气侧可变气门机构75。此外,在本实施例1以及以下的实施例2中,进气侧可变气门机构65以及排气侧可变气门机构75不是必须的。
在内燃机1设置有向第一进气道41内喷射燃料的第一燃料喷射阀81、向第二进气道42内喷射燃料的第二燃料喷射阀82、以及向汽缸2内喷射燃料的第三燃料喷射阀83。从第一燃料喷射阀81喷射氢作为燃料,从第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83喷射烃(例如汽油,以下设为汽油)作为燃料。另外,在内燃机1安装有在汽缸2内产生电火花的火花塞9。
并且,经由连杆14连结于内燃机1的曲轴13的活塞15在汽缸2内进行往复运动。
在内燃机1一并设置有作为用于控制该内燃机1的电子控制装置的ECU10。该ECU10除了CPU之外还具备存储各种程序以及映射的ROM、RAM等,并根据内燃机1的运转条件和/或驾驶员的要求来控制内燃机1。
在此,在ECU10电连接有曲轴位置传感器91。ECU10从曲轴位置传感器91接收与内燃机1的输出轴的旋转角相应的信号,算出内燃机转速。
另一方面,在ECU10经由电配线连接有第一燃料喷射阀81、第二燃料喷射阀82、第三燃料喷射阀83以及火花塞9,利用该ECU10控制这些设备。此外,在本实施例中,可以从第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83中的任一方喷射汽油,或者,也可以从这双方喷射汽油。
在此,火花塞9设置于与第一进气道41相比更靠近第二进气道42的位置。也就是说,在图2中,以包括汽缸2的中心轴的面将汽缸2假想地分为包括第一进气道41或第一进气门61的一侧和包括第二进气道42或第二进气门62的一侧这两个部分时,以在包括第二进气道42或第二进气门62的一侧配置火花塞9的方式设置火花塞9。其结果是,火花塞9被设置成,在进气行程中从第二进气道42流入汽缸2的气体比从第一进气道41流入汽缸2的气体更多地与火花塞9接触。
在这样构成的内燃机1中,在氢从第一进气道41流入汽缸2时,氢难以与火花塞9接触。在此,在汽缸2内,火花塞9的温度与其他部件的温度相比容易变高。另外,氢的着火性比汽油的着火性高,而且,氢能够以宽范围的空气过剩率进行燃烧。因此,当流入到汽缸2内的氢与高温的火花塞9接触时,有可能在点火正时之前发生热面着火。由于该热面着火,可能发生回火或早燃。另一方面,通过如本实施例的内燃机1那样、设为从第一进气道41流入到汽缸2的氢难以与温度高的火花塞9接触的构成,从而能够抑制发生热面着火。
在本实施例中,也可以设置第三燃料喷射阀83而不设置第二燃料喷射阀82,仅从第三燃料喷射阀83喷射汽油。即使是这样的构成,氢难以与火花塞9接触的情况也不会改变。另一方面,在设置第二燃料喷射阀82而使汽油从第二燃料喷射阀82喷射的情况下,能够利用汽油的汽化潜热使在第二进气道42流通的气体的温度降低。由于如上述那样在假想地一分为二的汽缸2的第二进气道42侧设置有火花塞9,所以从第二进气道42流入汽缸2的温度低的气体容易与火花塞9接触。通过该温度低的气体在进气行程中与火花塞9接触,从而能够降低火花塞9的温度。因此,即使之后氢进行移动而与火花塞9接触,也能够抑制发生热面着火。
如以上说明了的那样,根据本实施例,由于从离开火花塞9的位置向汽缸2内导入氢,所以能够抑制氢与温度高的火花塞9接触。而且,在向第二进气道42内喷射汽油的情况下,能够利用汽油的汽化潜热对火花塞9进行冷却。因此,能够抑制在点火正时之前发生热面着火的情形,所以能够抑制发生早燃和/或回火。
(实施例2)
本实施例的第三燃料喷射阀83具有从第一进气道41侧朝向第二进气道42侧的方向的喷孔,且不具有从第二进气道42侧朝向第一进气道41侧的方向的喷孔。在将第三燃料喷射阀83设置于汽缸2的中心轴附近的情况下,当以包括汽缸2的中心轴的面将汽缸2假想地分为包括第一进气道41或第一进气门61的一侧和包括第二进气道42或第二进气门62的一侧这两个部分的情况下,形成为具有朝向一分为二的汽缸2的第二进气道42侧(第二进气门62侧)的喷孔,且不具有朝向一分为二的汽缸2的第一进气道41侧(第一进气门61侧)的喷孔。而且,ECU10在进气下止点之后的压缩行程中实施来自第三燃料喷射阀83的汽油的喷射。此外,在本实施例中,ECU10通过使汽油在进气下止点之后的压缩行程中从第三燃料喷射阀83喷射,从而作为本发明中的喷射正时控制装置发挥功能。
图3是从上方观察了本实施例的内燃机1的汽缸2时的示意图。在图3中,第三燃料喷射阀83配置在汽缸2的大致中心。不过,第三燃料喷射阀83的位置不限于此。在本实施例中,以具有从第一进气道41侧朝向第二进气道42侧的喷孔且不具有从第二进气道42侧朝向第一进气道41侧的喷孔的方式形成喷孔83A。这可以说是:在图3中,在将汽缸2分为包括第一进气门61的一侧和包括第二进气门62的一侧这两个部分时,以喷孔83A朝向包括第二进气门62的一侧且喷孔83A不朝向包括第一进气门61的一侧的方式设置喷孔83A。
在此,图4是示出了进气行程中的汽缸2内的气体的分布的图。图4是以通过汽缸2的中心轴A1以及火花塞9的中心轴的面切断了汽缸2时的剖视图。在图4中,在比中心轴A1靠左侧的位置包括上述第一进气道41或第一进气门61,在比中心轴A1靠右侧的位置包括上述第二进气道42或第二进气门62(在后述的图5~图7中也同样如此)。因此,在进气行程中,包含氢的气体(以下,也称为氢混合气)从第一进气道41向汽缸2向图4的左侧流入,包含汽油的气体(以下,也称为汽油混合气)从第二进气道42向汽缸2向图4的右侧流入。本实施例的内燃机1构成为紊流以及滚流的强度变小,所以随着活塞15下降而被吸入汽缸2的氢混合气和汽油混合气几乎不混合而作为分开的混合气存在于汽缸2内。并且,在火花塞9的周围存在从第二进气道42流入汽缸2的汽油混合气,在离火花塞9比较远的位置存在从第一进气道41流入汽缸2的氢混合气。在这样的状态下,即使进行了由火花塞9实施的点火,由于汽油的着火性比氢的着火性低,所以也有可能不发生燃烧。另外,也无法有效地利用供给了的氢。与此相对,在本实施例中,在点火正时之前使氢向火花塞9的周围移动。
图5是示出了进气下止点之后的汽缸2内的气体的分布的图。在本实施例中,通过在进气下止点之后的压缩行程中从第三燃料喷射阀83喷射汽油,从而在汽缸2内产生回旋流(日文:旋回流)。在此,由于第三燃料喷射阀83的喷孔83A朝向第二进气道42侧,所以从第三燃料喷射阀83喷射出的汽油喷雾103从喷孔83A朝向汽油混合气侧流动。如图5的箭头所示,利用该汽油喷雾103的流动,产生以与汽缸2的中心轴A1正交的轴为中心的回旋流。利用该回旋流,氢混合气以及汽油混合气移动。此外,以下,将汽缸2内的第三燃料喷射阀83侧设为上部,将汽缸2内的活塞15侧设为下部。
图6是示出了来自第三燃料喷射阀83的汽油喷射后的压缩行程中的汽缸2内的气体的分布的图。如图6的箭头所示,氢混合气向汽缸2的上部移动,汽油混合气向汽缸2的下部移动。即,氢混合气配置于火花塞9的周围。在此,在进气行程中,利用从第二进气道42流入汽缸2的气体对火花塞9进行冷却。因此,压缩行程中的火花塞9的温度比进气行程初期的火花塞9的温度低。因此,在压缩行程中,即使在火花塞9的周围配置氢混合气,也难以发生热面着火。
图7是示出了点火正时下的汽缸2内的气体的分布的图。这样,氢混合气配置于汽缸2内的上部,汽油混合气配置于汽缸2内的下部。通过在该状态下利用火花塞9进行点火,首先氢开始燃烧。在此,氢的着火性比汽油的着火性高且氢能够以宽范围的空气过剩率进行燃烧。因此,通过在火花塞9的周围配置了氢混合气的状态下进行点火,从而即使在例如供给了EGR气体的情况下、或者在以成为比理论空燃比高的空燃比(稀空燃比)的方式供给了氢以及汽油的情况下,也能够进行良好的燃烧。
图8是示出了第一燃料喷射阀81、第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83各自的燃料喷射正时、以及火花塞9的点火正时的图。横轴为曲轴角度。由于来自第一燃料喷射阀81以及第二燃料喷射阀82的燃料喷射在进气行程中被实施,所以在排气上止点之前从第一燃料喷射阀81以及第二燃料喷射阀82实施燃料喷射。此外,来自第一燃料喷射阀81以及第二燃料喷射阀82的燃料喷射在进气行程中在燃料能够吸入汽缸2内的正时实施即可。另外,来自第三燃料喷射阀83的燃料喷射正时被设定在进气下止点之后的压缩行程中。并且,来自第三燃料喷射阀83的燃料喷射在压缩行程中且在点火正时之前,并且在能够将氢混合气配置于火花塞9的周围的正时实施。另外,在压缩上止点前的压缩行程中设定有点火正时。
在此,图9是示出了实施来自第一燃料喷射阀81、第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83的燃料喷射的运转区域的图。横轴为内燃机转速(rpm),纵轴为实际平均有效压力BMEP(MPa)。在图9的用网状线示出的运转区域、即从轻负荷到中负荷中,从第一燃料喷射阀81、第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83中的任一方实施燃料喷射。该运转区域例如是在具备EGR装置的情况下供给EGR气体的运转区域。另外,该运转区域例如是以稀空燃比进行运转的运转区域。在供给EGR气体的情况下,或者,在以稀空燃比进行运转的情况下,为了提高热效率而供给了氢。该运转区域中的第一燃料喷射阀81、第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83各自的燃料喷射量以及燃料喷射正时的最佳值例如与内燃机1的冷却水温度等运转条件相关联地预先利用实验或模拟等求出。例如,来自第三燃料喷射阀83的燃料喷射量设为能够将氢混合气配置于火花塞9的周围的量。另外,如图7所示,以在从第三燃料喷射阀83喷射燃料后氢混合气被配置于火花塞9的周围的方式,设定第三燃料喷射阀83的喷孔83A的朝向和/或数量。对于该第三燃料喷射阀83的喷孔83A的朝向及数量,也可以利用实验或模拟等进行最优化。
在其他运转区域(在图9中没有标注网状线的运转区域)中,仅从第三燃料喷射阀83实施燃料喷射。当在该运转区域中供给氢时有可能发生早燃,所以不供给氢。另外,通过仅从第三燃料喷射阀83供给燃料,从而能够利用汽油的汽化潜热来抑制爆震的发生。在图9中没有标注网状线的运转区域是不供给EGR气体的运转区域,或者,是不以比理论空燃比大的空燃比进行运转的运转区域。
如以上说明了的那样,根据本实施例,通过使第三燃料喷射阀83的喷孔83A朝向从第一进气道41侧向第二进气道42侧的方向、且不使其朝向从第二进气道42侧向第一进气道41侧的方向,从而能够在来自第三燃料喷射阀83的燃料喷射时在汽缸2内产生回旋流。并且,通过在进气下止点之后的压缩行程实施来自第三燃料喷射阀83的燃料喷射,从而能够使氢混合气向火花塞9的周围移动,所以能够进行良好的燃烧。另外,由于能够使氢混合气高效地燃烧,所以能够减少氢的供给量。在此,在能够搭载于车辆的氢的量存在上限,所以若能够减少氢的供给量,则能够以相同量的氢行驶更长的距离。
此外,在本实施例中,将第三燃料喷射阀83设置在汽缸2的中心轴A1上,但不限于此,只要是能够将氢混合气向火花塞9的周围移动的位置,则也能够设置于其他位置。
另外,在本实施例中,从第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83这双方供给汽油,但也可以仅从第三燃料喷射阀83供给汽油来代替上述方式。在该情况下,在进气行程以及压缩行程各行程中各从第三燃料喷射阀83进行一次燃料喷射,合计进行两次燃料喷射。各燃料喷射正时以及燃料喷射量利用实验或模拟等求出。
(实施例3)
在本实施例中,将进气门6的关闭结束正时设定为比进气下止点提前了的正时。在该情况下,仅在以图9的网状线示出的运转区域运转着时,将进气门6的关闭结束正时设定为比进气下止点提前了的正时。进气门6的开闭正时由进气侧可变气门机构65变更,排气门7的开闭正时由排气侧可变气门机构75变更。该进气侧可变气门机构65以及排气侧可变气门机构75由ECU10控制。此外,在本实施例中,ECU10通过使进气门6的关闭结束正时比进气下止点提前,从而作为本发明中的进气门控制装置发挥功能。
在此,假设使进气门6的关闭结束正时比进气下止点延迟,则在压缩行程中汽缸2内的气体会从汽缸2向进气道4逆流。此时逆流的气体在汽缸2内被加热,所以温度比一次也没有吸入汽缸2内的进气道4内的气体的温度高。并且,向进气道4内逆流了的温度高的气体在接下来的进气行程中被吸入汽缸2内。即,在使进气门6的关闭结束正时比进气下止点延迟了的情况下,吸入汽缸2内的气体的温度变高。于是,由在进气行程中从第二进气道42流入汽缸2的气体进行的火花塞9的冷却效果会降低。其结果是,容易发生热面着火。
另一方面,通过如本实施例那样使进气门6的关闭结束正时比进气下止点提前,从而在压缩行程时进气门6成为全闭了的状态,所以能够抑制高温的气体从汽缸2向进气道4逆流。因此,能够抑制在接下来的进气行程中从进气道4向汽缸2吸入的气体的温度上升,所以能够利用该气体适当地冷却火花塞9。因此,能够抑制发生热面着火。
在此,图10是示出了第一进气门61以及第二进气门62各自的提升量、第一燃料喷射阀81、第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83各自的燃料喷射正时、以及火花塞9的点火正时的图。横轴为曲轴角度。此外,图10中的第一燃料喷射阀81、第二燃料喷射阀82以及第三燃料喷射阀83各自的燃料喷射正时、以及火花塞9的点火正时与图8相同。第一进气门61以及第二进气门62的打开开始正时设定为排气上止点后。另外,各曲轴角度中的第一进气门61的提升量与第二进气门62的提升量相同。并且,将第一进气门61以及第二进气门62的关闭结束正时设定在进气下止点之前。
在此,通过以第一进气门61的打开开始正时与第二进气门62的打开开始正时成为相同的方式设定两进气门的打开开始正时、且以在各曲轴角度下第一进气门61的提升量与第二进气门62的提升量成为相同的方式设定两进气门的提升量,从而能够使从第一进气道41以及第二进气道42每单位时间流入汽缸2的各自的气体量为大致相同量。假设从第一进气道41以及第二进气道42每单位时间流入汽缸2的各自的气体量不同,则通过气体从气体量多的一方的进气道4向气体量少的一方的进气道4移动,从而会在汽缸2内产生回旋流。于是,促进了氢混合气与汽油混合气的混合,所以向火花塞9的周围移动的气体的氢浓度变低,其结果是,着火性会降低。另一方面,在本实施例中,从第一进气道41以及第二进气道42每单位时间流入汽缸2的各自的气体量为大致相同量,由此能够抑制氢混合气与汽油混合气混合,因此能够抑制着火性降低。并且,由于将第一进气门61以及第二进气门62的关闭结束正时设定在进气下止点之前,所以能够抑制高温的气体从汽缸2向进气道4逆流,因此能够抑制在接下来的进气行程中被吸入汽缸2的气体的温度上升。因此,能够利用从第二进气道42流入汽缸2内的气体来适当地冷却火花塞9,所以能够更切实地抑制发生热面着火。因此,能够抑制在点火正时之前由于热面着火而发生燃烧的情形。此外,第一进气门61以及第二进气门62的打开开始正时、关闭结束正时以及提升量分别利用实验或模拟等求出。

Claims (5)

1.一种内燃机,是将烃以及氢用作燃料的内燃机,具备:
第一进气道以及第二进气道,该第一进气道以及第二进气道通向汽缸;
第一燃料喷射阀,该第一燃料喷射阀设置于所述第一进气道,并向所述第一进气道内喷射氢;以及
火花塞,该火花塞设置于在进气行程中从所述第二进气道流入汽缸的气体比从所述第一进气道流入汽缸的气体更多地接触的位置。
2.根据权利要求1所述的内燃机,
所述内燃机还具备第二燃料喷射阀,所述第二燃料喷射阀设置于所述第二进气道并向所述第二进气道内喷射烃,
所述火花塞设置于所述火花塞的温度在从所述第二燃料喷射阀喷射烃时比不从所述第二燃料喷射阀喷射烃时降低的位置。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机,
所述内燃机还具备第三燃料喷射阀,所述第三燃料喷射阀设置于所述汽缸并向所述汽缸内喷射烃,
所述火花塞设置于与所述第一进气道向所述汽缸连接的连接部相比更靠近所述第二进气道向所述汽缸连接的连接部的位置,
所述第三燃料喷射阀具有从所述第一进气道侧朝向所述第二进气道侧的喷孔,且不具有从所述第二进气道侧朝向所述第一进气道侧的喷孔。
4.根据权利要求3所述的内燃机,
所述内燃机还具备喷射正时控制装置,该喷射正时控制装置在进气下止点之后的压缩行程中实施来自所述第三燃料喷射阀的烃的喷射。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机,
所述内燃机还具备:第二进气门,该第二进气门对所述第二进气道进行开闭;以及
进气门控制装置,该进气门控制装置使所述第二进气门的关闭结束正时比进气下止点提前。
CN201810314214.4A 2017-04-28 2018-04-10 内燃机 Expired - Fee Related CN108798888B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017089951A JP6551457B2 (ja) 2017-04-28 2017-04-28 内燃機関
JP2017-089951 2017-04-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108798888A true CN108798888A (zh) 2018-11-13
CN108798888B CN108798888B (zh) 2020-11-13

Family

ID=63797364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810314214.4A Expired - Fee Related CN108798888B (zh) 2017-04-28 2018-04-10 内燃机

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10415512B2 (zh)
JP (1) JP6551457B2 (zh)
CN (1) CN108798888B (zh)
DE (1) DE102018109939B4 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112709648A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 湖南罗佑发动机部件有限公司 一种发动机燃烧控制系统及方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6229598B2 (ja) * 2014-06-11 2017-11-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2022187094A (ja) * 2021-06-07 2022-12-19 株式会社日立製作所 水素混焼用電子制御装置及び水素混合割合制御方法
WO2023004017A1 (en) 2021-07-22 2023-01-26 Achates Power, Inc. Hydrogen-powered opposed-piston engine
US11933215B2 (en) 2022-02-21 2024-03-19 Achates Power, Inc. Hydrogen opposed-piston engine
US11639701B1 (en) 2022-06-01 2023-05-02 Caterpillar Inc. Gaseous fuel engine configuration and method using always-open fuel admission ports

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006037888A (ja) * 2004-07-29 2006-02-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US20100229838A1 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Sturman Digital Systems, Llc Dual Fuel Compression Ignition Engines and Methods
CN102575608A (zh) * 2009-08-07 2012-07-11 丰田自动车株式会社 火花点火式内燃机
CN204299688U (zh) * 2014-11-04 2015-04-29 吉林大学 一种稀燃气体双燃料点燃式内燃机系统
JP2016515678A (ja) * 2013-04-12 2016-05-30 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 燃料混合気を識別するための方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6119651A (en) 1997-08-04 2000-09-19 Herman P. Anderson Technologies, Llp Hydrogen powered vehicle, internal combustion engine, and spark plug for use in same
JP4003764B2 (ja) * 2004-08-04 2007-11-07 トヨタ自動車株式会社 水素添加内燃機関の制御装置
JP4103867B2 (ja) * 2004-08-04 2008-06-18 トヨタ自動車株式会社 水素添加内燃機関の制御装置
JP2006052686A (ja) * 2004-08-12 2006-02-23 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US7980220B2 (en) 2007-10-04 2011-07-19 Ford Global Technologies, Llc Staggered intake valve opening with bifurcated port to eliminate hydrogen intake backfire
WO2013021434A1 (ja) 2011-08-05 2013-02-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料供給装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006037888A (ja) * 2004-07-29 2006-02-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US20100229838A1 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Sturman Digital Systems, Llc Dual Fuel Compression Ignition Engines and Methods
CN102575608A (zh) * 2009-08-07 2012-07-11 丰田自动车株式会社 火花点火式内燃机
JP2016515678A (ja) * 2013-04-12 2016-05-30 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 燃料混合気を識別するための方法
CN204299688U (zh) * 2014-11-04 2015-04-29 吉林大学 一种稀燃气体双燃料点燃式内燃机系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112709648A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 湖南罗佑发动机部件有限公司 一种发动机燃烧控制系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018109939A1 (de) 2018-10-31
CN108798888B (zh) 2020-11-13
US10415512B2 (en) 2019-09-17
JP6551457B2 (ja) 2019-07-31
US20180313299A1 (en) 2018-11-01
JP2018188990A (ja) 2018-11-29
DE102018109939B4 (de) 2021-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108798888A (zh) 内燃机
Kanda et al. PCCI operation with early injection of conventional diesel fuel
Tomoda et al. Development of direct injection gasoline engine-study of stratified mixture formation
CN103154474B (zh) 气态燃料化学计量的内燃发动机及操作内燃发动机的方法
CN106050451B (zh) 内燃机的控制装置
CN103384757B (zh) 分层充气端口喷射式发动机及方法
US6612282B2 (en) Combustion chamber for DISI engine
JP2008025534A (ja) 予混合圧縮自着火内燃機関
CN102822470A (zh) 布置成在内燃机气缸内往复运动的活塞
US7025036B2 (en) Valve controlled divided chamber internal combustion engine
CN106687677A (zh) 内燃发动机
CN103375299A (zh) 多汽缸汽油发动机
JP2000034925A (ja) ガソリン直噴エンジン
JP6337877B2 (ja) 内燃機関の燃焼室構造
CN110985255A (zh) 用于燃料喷射器的方法和系统
CN108005825B (zh) 具有三级的燃料喷射器
JP2007162631A (ja) 内燃機関の制御装置
JP6930970B2 (ja) 噴射温度を通じた反応性制御により圧縮点火内燃機関の燃焼を制御する方法
JP2007511707A (ja) 内燃エンジン
JPS60500341A (ja) 高蒸発熱燃料で機関を運転する方法
CN103775190A (zh) 活塞发动机的预燃烧室结构
CN103180566B (zh) 吸气端口燃料喷射发动机
JP7424732B2 (ja) 筒内直噴エンジンの制御装置
JP3235525B2 (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP2009167862A (ja) 内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201113

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee