JP2001073774A - Premix compression self-ignition engine and its control - Google Patents

Premix compression self-ignition engine and its control

Info

Publication number
JP2001073774A
JP2001073774A JP2000095469A JP2000095469A JP2001073774A JP 2001073774 A JP2001073774 A JP 2001073774A JP 2000095469 A JP2000095469 A JP 2000095469A JP 2000095469 A JP2000095469 A JP 2000095469A JP 2001073774 A JP2001073774 A JP 2001073774A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
combustion chamber
timing
compression ignition
engine
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.)
Pending
Application number
JP2000095469A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Sako
孝弘 佐古
Koji Moriya
浩二 守家
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.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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 Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2000095469A priority Critical patent/JP2001073774A/en
Publication of JP2001073774A publication Critical patent/JP2001073774A/en
Pending legal-status Critical Current

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
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to make adequate self-ignition timing, with simple construction, in premix self-ignition engine maintaining rotation of crankshaft taking in fuel and oxygen-containing gas for combustion into burning chamber of cylinder, and making premix air compressed self-ignited and burning. SOLUTION: This control system is provided, on one hand, with compression self-ignition timing detector A to detect the timing of compression self-ignition in engine actuation cycle, and at least temperature control measure B to adjust the temperature of wall face of combustion chamber 6, and control measure C to control timing of compression self-ignition by actuating temperature control B based on the self-ignition timing detected by the detector A.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と燃焼用酸素
含有ガスとをシリンダの燃焼室内に吸気すると共に、前
記燃焼室内において予混合気を圧縮自着火させて燃焼さ
せ、クランク軸の回転を維持する予混合圧縮自着火エン
ジンに関するものであり、このようなエンジンにおい
て、好ましい運転状態を維持する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion chamber for a cylinder, in which fuel and oxygen-containing gas for combustion are sucked into a combustion chamber of a cylinder, and the premixed air is compressed and ignited in the combustion chamber for combustion, thereby reducing the rotation of a crankshaft. The present invention relates to a homogeneous charge compression ignition engine to be maintained, and to a technique for maintaining a preferable operating state in such an engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関であるエンジンは、大きく、火
花点火エンジン(オットーサイクルエンジン)と、圧縮
空気中に液体燃料を噴射するディーゼルエンジンに分け
られるが、都市ガスを燃料とするガスエンジンでは、従
来型のディーゼルエンジンの場合、噴射燃料の圧縮動力
が大きく、機構も複雑になるため、圧倒的多数は、火花
点火エンジン(以下SIエンジンと記す)とされる。S
Iエンジンは、シリンダへ空気(燃焼用酸素含有ガスの
一例)と燃料の予混合気を送り込み、シリンダで圧縮し
た後、スパークプラグで強制着火する。ところで、エン
ジンは、圧縮比を増大させる程効率が増大することが分
かっているが、SIエンジンでは、圧縮比を増大させる
と、ノッキングが発生し、そのため、通常、圧縮比は1
0程度に抑えられる。ノッキングとは、火花点火された
燃焼波が、シリンダ全域に拡がる前に、未燃部が自然燃
焼して、衝撃波を発生する現象であり、この自然着火条
件の成立は、温度依存性が極めて高い。また、圧縮比を
増大させると、ノッキングが発生し易くなるのは、圧縮
比増大と共に、未燃部の温度が増大するためである。
2. Description of the Related Art Engines, which are internal combustion engines, are roughly classified into a spark ignition engine (Otto cycle engine) and a diesel engine which injects liquid fuel into compressed air. In the case of a conventional diesel engine, since the compression power of the injected fuel is large and the mechanism is complicated, the overwhelming majority is a spark ignition engine (hereinafter referred to as SI engine). S
The I engine sends a premixed gas of air (an example of oxygen-containing gas for combustion) and fuel to a cylinder, compresses the cylinder, and forcibly ignites with a spark plug. It is known that the efficiency of the engine increases as the compression ratio increases. However, in the SI engine, when the compression ratio increases, knocking occurs.
It can be suppressed to about 0. Knocking is a phenomenon in which an unburned portion spontaneously combusts and generates a shock wave before a spark-ignited combustion wave spreads over the entire cylinder, and the establishment of the spontaneous ignition condition is extremely temperature-dependent. . The reason why knocking is likely to occur when the compression ratio is increased is that the temperature of the unburned portion increases with the increase in the compression ratio.

【0003】最近、自然着火を積極的に利用する予混合
圧縮自着火エンジンのコンセプトが話題になっている。
これは、元々、燃料噴射ディーゼルのパティキュレート
を防止する目的で考え出されたものであるが、圧縮空気
中に燃料を噴射するのではなく、主には、SIエンジン
の様に空気と燃料の予混合気をシリンダに供給し、圧縮
によって自然着火させ、回転を続ける。この手法をガス
エンジンに適用すれば、ノッキングの問題を避けつつ、
圧縮比を増大させ、高い効率を得ることが可能となる。
[0003] Recently, the concept of a homogeneous charge compression ignition engine that actively utilizes spontaneous ignition has become a hot topic.
This was originally conceived for the purpose of preventing the particulates of fuel-injected diesel, but rather than injecting the fuel into the compressed air, it mainly uses air and fuel like SI engines. The pre-mixed gas is supplied to the cylinder, spontaneously ignites by compression, and continues to rotate. By applying this method to gas engines, it is possible to avoid knocking problems,
It is possible to increase the compression ratio and obtain high efficiency.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記予混合圧縮自着火
エンジンを実現するための大きな課題の一つは、着火時
期の制御である。SIエンジンでは、火花点火時期によ
って、燃料噴射ディーゼルでは燃料噴射時期によって着
火時期を制御できるが、予混合圧縮自着火エンジンの場
合、そのままでは(着火時間の制御を適正に行わない
と)、起動からの経過時間、エンジン負荷、空気比等の
変化により、自着火の起こるタイミングが変わり運転を
継続できなくなる。従って、本発明の目的は、予混合圧
縮自着火エンジンにおいて、その自着火タイミングを適
性なものとすることができる技術を得ることにある。
One of the major problems in realizing the above-mentioned homogeneous charge compression self-ignition engine is control of the ignition timing. In the SI engine, the ignition timing can be controlled by the spark ignition timing, and in the fuel injection diesel, the ignition timing can be controlled by the fuel injection timing. However, in the case of the homogeneous charge compression self-ignition engine, if the ignition timing is not properly controlled, the ignition timing is not changed. Due to changes in the elapsed time, engine load, air ratio, and the like, the timing at which self-ignition occurs changes, and operation cannot be continued. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a technique capable of making the self-ignition timing appropriate in a homogeneous charge compression self-ignition engine.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による、燃料と燃焼用酸素含有ガスとをシリン
ダの燃焼室内に吸気すると共に、前記燃焼室内において
予混合気を圧縮自着火させて燃焼させ、クランク軸の回
転を維持する予混合圧縮自着火エンジンの制御方法の特
徴構成は、請求項1に記載されているように、エンジン
動作サイクルにおける前記圧縮自着火のタイミングを検
出可能、且つ少なくとも前記燃焼室の壁面の温度を調整
可能な構造とし、前記検出された圧縮自着火のタイミン
グに基づいて、前記燃焼室の壁面の温度を制御し、前記
圧縮自着火のタイミングを制御することにある。
According to the present invention, a fuel and an oxygen-containing gas for combustion are suctioned into a combustion chamber of a cylinder, and a premixed gas is compressed and ignited in the combustion chamber. The characteristic configuration of the control method of the homogeneous charge compression ignition engine for burning and maintaining the rotation of the crankshaft can detect the timing of the compression ignition in the engine operation cycle, as described in claim 1. And controlling the temperature of the wall surface of the combustion chamber based on the detected timing of the compression ignition, thereby controlling the timing of the compression ignition. It is in.

【0006】エンジンの動作制御にあっては、圧縮自着
火のタイミングが重要である。従って、まず、エンジン
の動作サイクル中における圧縮自着火の実際のタイミン
グを検出する。即ち、エンジンは、吸気、圧縮、膨張、
排気行程を経て動作することから、このような行程を経
る時間軸上で、どのタイミングで自着火が発生している
かを検出する。実際上は、このような自着火は、圧縮行
程の最終段階、若しくは膨張行程の初期の段階におい
て、発生することが好ましい。このような検出は、例え
ば、シリンダ内の内圧若しくは温度の変化を、クランク
軸の回転角と関連付けて検出することにより、行うこと
ができる。
In controlling the operation of the engine, the timing of compression ignition is important. Therefore, first, the actual timing of the compression ignition in the operation cycle of the engine is detected. That is, the engine is used for intake, compression, expansion,
Since the operation is performed through the exhaust stroke, it is detected at which timing self-ignition occurs on a time axis passing through such a stroke. In practice, such self-ignition preferably occurs at the end of the compression stroke or at the beginning of the expansion stroke. Such detection can be performed, for example, by detecting a change in internal pressure or temperature in the cylinder in association with the rotation angle of the crankshaft.

【0007】そして、本願にあっては、少なくとも前記
燃焼室の壁面の温度を調整可能な構造とし、検出された
圧縮自着火のタイミングに基づいて、前記燃焼室の壁面
の温度を変化させることで、燃焼室内の予混合気の温度
を変化させ、圧縮温度を変化させることができ、結果的
に圧縮自着火のタイミングを制御することができる。即
ち、燃焼室の壁面の温度を上昇させると、圧縮後の予混
合気の温度は上昇し、自着火のタイミングを早めること
ができ、逆に、燃焼室の壁面の温度を降下させると、圧
縮後の温度は降下し、自着火のタイミングを遅めること
ができる。よって、このように、燃焼室の壁面の温度を
制御することで、例えば、好ましいタイミングで自着火
をさせることができる。また、本願において、燃焼室内
の予混合気の温度を変化させるために、少なくとも前記
燃焼室の壁面の温度を変化させるようにしたが、シリン
ダ全体の温度を変化させ、結果的に燃焼室の壁面の温度
を変化させてもよく、更に、圧縮後の燃焼室内と多くの
接触面積を有するシリンダヘッドの温度を変化させても
よく、本発明の少なくとも前記燃焼室の壁面の温度を変
化させるという構成には、もちろん、このような構成も
含まれる。
In the present invention, at least the temperature of the wall surface of the combustion chamber is adjustable, and the temperature of the wall surface of the combustion chamber is changed based on the detected timing of compression ignition. By changing the temperature of the premixed gas in the combustion chamber, the compression temperature can be changed, and as a result, the timing of the compression self-ignition can be controlled. That is, when the temperature of the wall of the combustion chamber is increased, the temperature of the premixed gas after compression is increased, and the timing of the self-ignition can be advanced. Conversely, when the temperature of the wall of the combustion chamber is decreased, the compression Later the temperature drops and the timing of self-ignition can be delayed. Thus, by controlling the temperature of the wall surface of the combustion chamber in this way, for example, self-ignition can be performed at a preferable timing. Further, in the present application, at least the temperature of the wall surface of the combustion chamber is changed in order to change the temperature of the premixed gas in the combustion chamber. However, the temperature of the entire cylinder is changed, and as a result, the wall surface of the combustion chamber is changed. May be changed, the temperature of the cylinder head having a large contact area with the combustion chamber after compression may be changed, and at least the temperature of the wall surface of the combustion chamber of the present invention is changed. Of course, such a configuration is also included.

【0008】以上が、圧縮自着火のタイミングの制御方
法に関するものであるが、このような予混合圧縮自着火
エンジンは、請求項2に記載されているように、以下の
ように構成することが好ましい。即ち、燃料と燃焼用酸
素含有ガスとをシリンダの燃焼室内に吸気すると共に、
前記燃焼室内において予混合気を圧縮自着火させて燃焼
させ、クランク軸の回転を維持する予混合圧縮自着火エ
ンジンであって、エンジン動作サイクルにおける前記圧
縮自着火のタイミングを検出する圧縮自着火タイミング
検出手段を備えると共に、少なくとも前記燃焼室の壁面
の温度を調整する温度調整手段を備え、前記圧縮自着火
タイミング検出手段によって検出された圧縮自着火のタ
イミングに基づいて、前記温度調整手段を働かせて、前
記圧縮自着火のタイミングを制御する制御手段を備え
る。
The above description relates to a method for controlling the timing of compression ignition, and such a homogeneous charge compression ignition engine may be configured as follows. preferable. That is, the fuel and the oxygen-containing gas for combustion are sucked into the combustion chamber of the cylinder,
A premixed compression ignition engine for compressively igniting and burning a premixed gas in the combustion chamber to maintain rotation of a crankshaft, wherein a compression ignition timing for detecting a timing of the compression ignition in an engine operation cycle. Along with detecting means, further comprising temperature adjusting means for adjusting at least the temperature of the wall surface of the combustion chamber, based on the timing of compression ignition detected by the compression ignition timing detection means, operating the temperature adjustment means And control means for controlling the timing of the compression self-ignition.

【0009】この予混合圧縮自着火エンジンにあって
は、圧縮自着火タイミング検出手段により、エンジン動
作サイクル内における経時的な圧縮自着火のタイミング
が検出される。一方、少なくとも前記燃焼室の壁面の温
度を調整する温度調整手段を備えている。さて、本願エ
ンジンには、制御手段が備えられ、この制御手段により
前記圧縮自着火タイミング検出手段によって検出された
圧縮自着火のタイミングに基づいて、前記温度調整手段
を働かせて、少なくとも前記燃焼室の壁面の温度を変化
させて、圧縮後の予混合気の温度を変化させる。結果、
圧縮自着火のタイミングを変更、制御することができ、
例えば、これを好ましい状態とすることができる。例え
ば、前記制御手段が、前記圧縮自着火タイミング検出手
段により検出される情報に従って、圧縮自着火が起こる
べきクランク軸角度タイミングに対する、実際の圧縮自
着火のタイミングの遅れ若しくは早まりを検出し、前記
実際の圧縮自着火のタイミングに遅れがある場合に、前
記燃焼室の壁面の温度を高温側に制御し、前記実際の圧
縮自着火のタイミングに早まりがある場合に、前記燃焼
室の壁面の温度を低温側に制御することが好ましい。
In this homogeneous charge compression ignition engine, the compression ignition timing detecting means detects the compression ignition timing over time in the engine operation cycle. On the other hand, a temperature adjusting means for adjusting at least the temperature of the wall surface of the combustion chamber is provided. Now, the engine of the present application is provided with control means, based on the compression ignition timing detected by the compression ignition timing detection means by this control means, by operating the temperature adjustment means, at least the combustion chamber The temperature of the premixed gas after compression is changed by changing the temperature of the wall surface. result,
The timing of compression ignition can be changed and controlled,
For example, this can be in a favorable state. For example, the control means detects a delay or advance of the actual compression ignition timing with respect to the crankshaft angle timing at which compression ignition should occur, according to the information detected by the compression ignition timing detection means, If there is a delay in the timing of compression self-ignition, the temperature of the wall surface of the combustion chamber is controlled to a high temperature side, and if the actual timing of compression self-ignition is advanced, the temperature of the wall surface of the combustion chamber is reduced. It is preferable to control to the low temperature side.

【0010】一般に、予混合圧縮自着火エンジンにおい
ては、クランク軸の回転角との関係で、圧縮自着火のタ
イミングとして好ましいタイミングが特定される。即
ち、ピストンが上死点にあるタイミングの近傍に、圧縮
自着火のタイミングがきていることが好ましく、このよ
うな理想的なタイミングは、エンジンの仕様、動作状態
が特定されると、ほぼ一意的に決まる。これが、圧縮自
着火が起こるべきクランク軸回転角度タイミングであ
る。よって、このような情報を予め求めておき、制御手
段により、このタイミングに対して、実際の圧縮自着火
のタイミングの遅れ若しくは早まりを、検出することが
可能であり、これを、好ましいタイミングに持っていこ
うとすると、制御手段による制御を働かせて、前記燃焼
室の壁面を高温側若しくは低温側に制御することによ
り、好ましいタイミングとすることができる。
Generally, in a homogeneous charge compression ignition engine, a preferable timing for compression ignition is specified in relation to the rotation angle of the crankshaft. That is, it is preferable that the compression ignition timing is near the timing at which the piston is at the top dead center. Such an ideal timing is almost unique when the specifications and operating conditions of the engine are specified. Is decided. This is the crankshaft rotation angle timing at which compression ignition should occur. Therefore, it is possible to obtain such information in advance, and to detect the delay or advance of the actual compression ignition timing with respect to this timing by the control means. In this case, it is possible to set a preferable timing by controlling the wall surface of the combustion chamber to a high temperature side or a low temperature side by controlling the control means.

【0011】さて、予混合圧縮自着火エンジンは上記の
構成でほぼ好ましい運転状態を確保できるが、自着火の
タイミングは、例えば、エンジンの運転開始からの経過
時間、エンジン負荷、空気比、あるいは環境温湿度気圧
等の動作条件の変化に対して直接自着火のタイミングを
適切に設定してエンジンの運転状態を良好なものに維持
することが好ましい場合がある。この場合は以下の構成
を採用することができる。このような動作条件の変化に
対して、燃焼室の壁面の温度を適切に調整して、好まし
い動作状態を得ようとする提案が以下のものである。
The homogeneous charge compression ignition engine can secure a substantially preferable operating state with the above configuration. The timing of the self ignition can be determined, for example, by the elapsed time from the start of operation of the engine, the engine load, the air ratio, or the environment. In some cases, it is preferable to appropriately set the timing of self-ignition directly in response to changes in operating conditions such as temperature, humidity, and atmospheric pressure, and to maintain a favorable operating state of the engine. In this case, the following configuration can be adopted. The following is a proposal for appropriately adjusting the temperature of the wall surface of the combustion chamber to obtain a preferable operation state in response to such a change in the operation condition.

【0012】即ち、燃料と燃焼用酸素含有ガスとをシリ
ンダの燃焼室内に吸気すると共に、前記燃焼室内におい
て予混合気を圧縮自着火させて燃焼させ、クランク軸の
回転を維持する予混合圧縮自着火エンジンを構成する
に、請求項3に記載されているように、エンジンの動作
条件を検出する動作条件検出手段を備えると共に、少な
くとも前記燃焼室の壁面の温度を調整する温度調整手段
を備え、前記動作条件検出手段によって検出された動作
条件に基づいて、前記温度調整手段を働かせて、前記圧
縮自着火のタイミングを制御する制御手段を備える。
That is, the fuel and the oxygen-containing gas for combustion are drawn into the combustion chamber of the cylinder, and the premixed gas is compressed and ignited and burned in the combustion chamber to maintain the rotation of the crankshaft. As described in claim 3, the ignition engine is configured to include an operating condition detecting unit that detects an operating condition of the engine, and a temperature adjusting unit that adjusts at least a temperature of a wall surface of the combustion chamber. Control means is provided for controlling the timing of the compression self-ignition by operating the temperature adjusting means based on the operating condition detected by the operating condition detecting means.

【0013】この構成にあっては、動作条件検出手段に
より、自着火タイミングに影響を及ぼすと考えられる動
作条件が検出される。このような動作条件とは、先に示
したような、エンジンの運転開始からの経過時間、エン
ジン負荷、空気比、あるいは環境温湿度気圧等である。
一方、これまで説明してきた例と同様に、少なくとも前
記燃焼室の壁面の温度を調整する温度調整手段を備えて
いる。そして、制御手段は、前記動作条件検出手段によ
って検出された動作条件に基づいて、前記温度調整手段
を働かせて、圧縮自着火のタイミングを制御することが
できる。即ち、制御手段には、例えば、動作条件に従っ
た、あるいはこのような動作条件の変化傾向に対応し
て、前記燃焼室の壁面の温度の設定あるいはその変化傾
向を設定するための情報が予め収納されており、このよ
うな予め得られている規範情報に従って、前記燃焼室の
壁面の温度を制御する。このようにすることで、動作条
件に適合して、あるいは動作条件の変化に対応して、燃
焼室の壁面の温度調整を伴って、好ましい運転状態を確
保できる。
In this configuration, the operating condition detecting means detects an operating condition which is considered to affect the self-ignition timing. Such operating conditions are, for example, the elapsed time from the start of operation of the engine, the engine load, the air ratio, the ambient temperature, the humidity, and the atmospheric pressure, as described above.
On the other hand, similarly to the example described so far, a temperature adjusting means for adjusting at least the temperature of the wall surface of the combustion chamber is provided. And the control means can control the timing of the compression ignition by operating the temperature adjusting means based on the operating condition detected by the operating condition detecting means. That is, for example, information for setting the temperature of the wall surface of the combustion chamber or setting the change tendency in accordance with the operation condition or corresponding to the change tendency of the operation condition is stored in the control means in advance. The temperature of the wall of the combustion chamber is controlled in accordance with the standard information obtained in advance. In this way, a favorable operating state can be ensured in accordance with the operating condition or in response to a change in the operating condition, together with the temperature adjustment of the wall surface of the combustion chamber.

【0014】また、このような予混合圧縮自着火エンジ
ンは、以下のように構成することができる。即ち、請求
項4に記載されているように、前記温度調整手段が、少
なくとも前記燃焼室の壁面を冷却液によって冷却する冷
却手段と、前記冷却手段の冷却能力を調整する冷却能力
調整手段とである。この構成にあっては、水冷式を採用
し、燃焼室の壁面を冷却する為に、該壁面のシリンダ部
材内部に設けられた水ジャケット等の冷却液を送り込む
空間に冷却液を流通させる構成とし、その冷却液の冷却
能力、即ち、燃焼室の壁面を冷却する能力を変化させる
ことで、燃焼室の壁面の温度を調整することができ、制
御手段において、この冷却能力を調整することで燃焼室
の壁面の温度を変化させ、圧縮後の予混合気の温度を変
化させることができ、圧縮自着火タイミングを制御し、
好ましい運転状態を確保することができる。
Further, such a homogeneous charge compression ignition engine can be configured as follows. That is, as described in claim 4, the temperature adjusting means includes a cooling means for cooling at least a wall surface of the combustion chamber with a cooling liquid, and a cooling capacity adjusting means for adjusting a cooling capacity of the cooling means. is there. In this configuration, a water-cooling type is adopted, and in order to cool the wall surface of the combustion chamber, the cooling liquid is circulated to a space for feeding the cooling liquid such as a water jacket provided inside the cylinder member of the wall surface. The temperature of the wall of the combustion chamber can be adjusted by changing the cooling capacity of the cooling liquid, that is, the ability to cool the wall of the combustion chamber, and the control means adjusts the cooling capacity to control the combustion. The temperature of the wall of the chamber can be changed, the temperature of the premixed gas after compression can be changed, and the compression ignition timing can be controlled,
A favorable operation state can be ensured.

【0015】また、このような冷却能力調整手段は、請
求項5に記載されているように、前記冷却能力調整手段
が、前記冷却液の流量を調整する流量調整手段であるこ
とができる。即ち、流量制御弁やロータリーバルブ等の
流量調整手段によって冷却液の流量を変化させること
で、冷却液が燃焼室の壁面を冷却する能力を変化させる
ことができ、結果、燃焼室の壁面の温度を変化させるこ
とができる。よって、制御手段において、この流量調整
手段を働かせることで、結果、燃焼室の壁面の温度を変
化させ、圧縮自着火のタイミングを制御することができ
る。
Further, the cooling capacity adjusting means may be a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cooling liquid. That is, by changing the flow rate of the cooling liquid by a flow control means such as a flow control valve or a rotary valve, the ability of the cooling liquid to cool the wall surface of the combustion chamber can be changed, and as a result, the temperature of the wall surface of the combustion chamber can be changed. Can be changed. Therefore, by operating the flow rate adjusting means in the control means, as a result, the temperature of the wall surface of the combustion chamber can be changed, and the timing of compression ignition can be controlled.

【0016】また、このような冷却能力調整手段は、請
求項6に記載されているように、前記冷却能力調整手段
が、前記冷却液の温度を調整する冷却液温度調整手段で
あることもできる。即ち、冷却液温度調整手段によって
冷却液の温度を変化させることで、冷却液が燃焼室の壁
面を冷却する能力を変化させることができ、結果、燃焼
室の壁面の温度を変化させることができ、これまでと同
じように、制御手段によって、圧縮自着火のタイミング
を制御することができる。また、これらの冷却能力調整
手段を両方備えることができる。即ち、冷却液の流量を
調整すると共に、冷却液の温度を調整することで、冷却
手段の冷却能力を大幅に変化させることができる。
The cooling capacity adjusting means may be a cooling liquid temperature adjusting means for adjusting the temperature of the cooling liquid. . That is, by changing the temperature of the coolant by the coolant temperature adjusting means, the ability of the coolant to cool the wall surface of the combustion chamber can be changed, and as a result, the temperature of the wall surface of the combustion chamber can be changed. As before, the timing of the compression ignition can be controlled by the control means. Further, both of these cooling capacity adjusting means can be provided. That is, by adjusting the flow rate of the cooling liquid and the temperature of the cooling liquid, the cooling capacity of the cooling means can be significantly changed.

【0017】また、このような予混合圧縮自着火エンジ
ンにおいて、冷却液の温度を調整するためには、以下の
ように構成することができる。即ち、請求項7に記載さ
れているように、前記冷却手段が、前記冷却液をファン
によって空冷するラジエタ部位と前記シリンダ内におい
て、前記冷却液を循環する手段であり、前記冷却能力調
整手段が、前記ファンの回転数を調整して、前記シリン
ダ内に供給される冷却液の温度を調整する手段である。
このようにラジエタに備えられたファンの回転数を調整
することで、シリンダ内を流通した後の冷却液の放熱量
を変化させることができ、結果、シリンダ内に供給され
る冷却液の温度を変化させることができる。よって、制
御手段によって、このファンの回転数を調整すること
で、冷却液の冷却能力が変化し、結果、燃焼室の壁面の
温度を変化させて、圧縮後の予混合気の温度を変化させ
ることができるので、結果圧縮自着火タイミングを制御
することができ、簡単な構成で、予混合圧縮自着火エン
ジンにおいて好ましい運転状態を確保することができ
る。
Further, in such a homogeneous charge compression ignition engine, the temperature of the coolant can be adjusted as follows. That is, as described in claim 7, the cooling means is means for circulating the cooling liquid in a radiator portion where the cooling liquid is air-cooled by a fan and in the cylinder, and the cooling capacity adjusting means is provided. Means for adjusting the number of revolutions of the fan to adjust the temperature of the coolant supplied into the cylinder.
By adjusting the rotation speed of the fan provided in the radiator in this way, the amount of heat radiation of the coolant after flowing through the cylinder can be changed, and as a result, the temperature of the coolant supplied to the cylinder can be reduced. Can be changed. Therefore, by controlling the number of revolutions of the fan by the control means, the cooling capacity of the cooling liquid changes, and as a result, the temperature of the wall surface of the combustion chamber is changed, and the temperature of the premixed air after compression is changed. As a result, the compression ignition timing can be controlled, and a favorable operating state of the homogeneous charge compression ignition engine can be ensured with a simple configuration.

【0018】また、このような予混合圧縮自着火エンジ
ンにおいて、請求項8に記載されているように、前記冷
却液は、沸点が100℃(101kPa(1気圧))よ
りも高い液体であることが好ましい。本発明のように、
燃焼室の温度を積極的に制御して、予混合圧縮自着火の
タイミングを制御するには、水等の沸点が100℃以下
のものを冷却液として利用すると、冷却液が沸騰して、
正確な燃焼室の壁面の温度制御を行うことができない場
合があるので、上記のように、沸点が100℃よりも高
い液体を冷却液として利用することで、冷却液を沸騰さ
せることなく、正確に燃焼室の壁面の温度を調整するこ
とができるので、確実に圧縮自着火のタイミングを制御
することができる。また、このような液体として、沸点
はできるだけ高いものが好ましいが、沸点が250℃程
度以下のものは、入手が容易である。
[0018] In the premixed compression ignition engine, the cooling liquid is a liquid having a boiling point higher than 100 ° C (101 kPa (1 atm)). Is preferred. As in the present invention,
In order to actively control the temperature of the combustion chamber and control the timing of the premixed compression auto-ignition, when a coolant having a boiling point of 100 ° C. or less is used as a coolant, the coolant boils,
Since it may not be possible to accurately control the temperature of the wall surface of the combustion chamber, as described above, by using a liquid having a boiling point higher than 100 ° C. as the cooling liquid, the cooling liquid can be accurately controlled without boiling. Since the temperature of the wall surface of the combustion chamber can be adjusted in a short time, the timing of compression ignition can be reliably controlled. As such a liquid, a liquid having a boiling point as high as possible is preferable, but a liquid having a boiling point of about 250 ° C. or less is easily available.

【0019】また、このような予混合圧縮自着火エンジ
ンにおいて、請求項9に記載されているように、前記冷
却液が、エンジン油であることが好ましく、エンジン油
に利用される鉱油等をは、沸点が100℃よりも高いの
で、上述したように、正確に燃焼室の壁面の温度を調整
して、圧縮自着火のタイミングを制御することができ、
好ましいタイミングで圧縮自着火する予混合圧縮自着火
エンジンを構成することができる。
Further, in such a homogeneous charge compression ignition engine, the coolant is preferably an engine oil, and mineral oil or the like used for the engine oil is preferably used. Since the boiling point is higher than 100 ° C., as described above, the temperature of the wall of the combustion chamber can be accurately adjusted to control the timing of compression ignition,
A premixed compression ignition engine that performs compression ignition at a preferable timing can be configured.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本願の予混合圧縮自着火エンジン
100の構造を図1に基づいて説明する。エンジン10
0は、天然ガスを燃料とするエンジンであり、吸気弁1
及び排気弁2を備えたシリンダヘッド5と、ピストン4
を収納するシリンダ3を備えて構成されている。ピスト
ン4は連接棒8によってクランク軸9に接続されてお
り、ピストン4の往復動に従ってクランク軸9に回転出
力を得られる。この構成により、天然ガスと空気の予混
合気は、吸気路13、吸気弁1を介し、シリンダ3内の
燃焼室6内へ導かれ、圧縮・膨張行程を経た後、排気弁
2、排気路14を介して排気側へ排気される。また、エ
ンジン100は、シリンダ3等のを水冷する構成とし
て、冷却水CW(冷却液の一例)をシリンダ3の部材内
部に設けられた水ジャケット20内に供給し、シリンダ
3の熱を奪い、ラジエタ23において放熱する水冷シス
テム50を備えている。即ち、水ポンプ27によって圧
送された冷却水CWは供給口21を介してシリンダ3内
の水ジャケット20内に供給され、シリンダ3及びシリ
ンダヘッド5の熱を奪って排出口22から排出される、
排出された冷却水CWは、後に説明するサーモスタット
2によって、バイパス流路25若しくはラジエタ23に
供給され、ラジエタに供給された冷却水CWは、ファン
24の補助で内部の熱を大気に放出して、水ジャケット
20内に供給される。また、サーモスタット26は、例
えばエンジンの起動時のように冷却水CWが低温のと
き、冷却水CWをバイパス流路25に流通させて、冷却
水CWの熱の放熱を行わず、シリンダ4等の暖機を行
い、冷却水CWが例えば70℃程度になったときに、冷
却水CWをラジエタ23に流通させて放熱を行うように
構成されている。このような冷却システム50は従来の
エンジンに備えられているものと同様であるが、本発明
においては、後に説明するが、この冷却水CWの流量を
調整するロータリー弁等の流量調整弁28を備えてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a homogeneous charge compression ignition engine 100 according to the present invention will be described with reference to FIG. Engine 10
Numeral 0 denotes an engine using natural gas as a fuel.
Cylinder head 5 equipped with an exhaust valve 2 and a piston 4
Is provided. The piston 4 is connected to the crankshaft 9 by a connecting rod 8, and a rotational output is obtained on the crankshaft 9 as the piston 4 reciprocates. With this configuration, a premixed gas of natural gas and air is guided into the combustion chamber 6 in the cylinder 3 through the intake passage 13 and the intake valve 1, and after undergoing a compression / expansion stroke, is subjected to the exhaust valve 2 and the exhaust passage. The air is exhausted to the exhaust side via the air outlet 14. In addition, the engine 100 supplies water CW (an example of a cooling liquid) into a water jacket 20 provided inside a member of the cylinder 3 so as to take heat of the cylinder 3 by cooling the cylinder 3 and the like with water. A water cooling system 50 that radiates heat in the radiator 23 is provided. That is, the cooling water CW pressure-fed by the water pump 27 is supplied into the water jacket 20 in the cylinder 3 through the supply port 21, removes heat from the cylinder 3 and the cylinder head 5, and is discharged from the discharge port 22.
The discharged cooling water CW is supplied to the bypass flow path 25 or the radiator 23 by the thermostat 2 described later, and the cooling water CW supplied to the radiator discharges internal heat to the atmosphere with the help of the fan 24. , Water jacket 20. Further, when the cooling water CW is at a low temperature, for example, at the time of starting the engine, the thermostat 26 allows the cooling water CW to flow through the bypass passage 25 and does not radiate the heat of the cooling water CW. When the cooling water CW reaches, for example, about 70 ° C., the cooling water CW is circulated through the radiator 23 to radiate heat. Such a cooling system 50 is the same as that provided in a conventional engine. In the present invention, as will be described later, a flow control valve 28 such as a rotary valve for controlling the flow rate of the cooling water CW is used. Have.

【0021】エンジンの動作サイクルは、吸気行程、圧
縮行程、膨張行程、排気行程を経て、一サイクルを完了
する。通常、前記吸気行程においては、吸気弁1のみが
開状態とされて、予混合気の吸入が行われる。圧縮行程
においては、吸気弁1及び排気弁2が共に閉状態とされ
ピストン4が燃焼室6内空間を減少させる方向に移動
し、燃焼室6内のガスの圧縮が起こる。この圧縮が完了
する状態におけるピストン4の位置が、上死点と呼ば
れ、本願における圧縮自着火は、この位置の近傍にピス
トン4があるタイミングで起こることが好ましい。膨張
行程は、燃焼によって発生する高圧ガスによりピストン
4が燃焼室6内空間を増加する方向に移動する行程であ
る。この行程にあっても、吸気弁1及び排気弁2が共に
閉状態とされる。更に、排気行程においては、排気弁2
のみが開状態とされ、ピストン4のシリンダ3内空間を
減少させる方向への移動に伴ってシリンダ3内の排ガス
が排出される。以上の行程は、4サイクルエンジンが普
通に備える行程であり、基本的に予混合圧縮自着火エン
ジンも、着火が、圧縮に伴って発生される熱によって起
こる以外、他のエンジンと変わるところはない。
One operation cycle of the engine is completed through an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. Normally, in the intake stroke, only the intake valve 1 is opened, and suction of premixed air is performed. In the compression stroke, both the intake valve 1 and the exhaust valve 2 are closed, and the piston 4 moves in a direction to reduce the space in the combustion chamber 6, and the gas in the combustion chamber 6 is compressed. The position of the piston 4 in a state where the compression is completed is called a top dead center, and the compression ignition in the present application preferably occurs at a timing when the piston 4 is located near this position. The expansion stroke is a stroke in which the piston 4 moves in a direction to increase the space inside the combustion chamber 6 due to the high-pressure gas generated by the combustion. Even during this process, the intake valve 1 and the exhaust valve 2 are both closed. Further, in the exhaust stroke, the exhaust valve 2
Only the open state is set, and the exhaust gas in the cylinder 3 is discharged as the piston 4 moves in the direction to reduce the space in the cylinder 3. The above strokes are the ones that a four-stroke engine normally has. Basically, a homogeneous charge compression ignition engine is no different from other engines except that ignition is caused by heat generated by compression. .

【0022】以下 本願の特徴構成に関して説明する。
図1に示すエンジン100の水冷システム50におい
て、冷却水CWの流量を調整する流量調整弁28を備え
ている。一方、シリンダ3内の内圧を検出するための内
圧センサ10が備えられると共に、クランク軸9の角度
を検出するためのクランク角センサ11が備えられてい
る。内圧センサ10からの出力情報は予め設定されてい
る設定値と比較され、その比較結果、及び検出されたク
ランク角が、エンジンに備えられる制御装置12に送ら
れる。従って、制御装置12においては、各時点におい
て、クランク角と設定値に対してシリンダ内の内圧がど
のような状態にあるかの情報を得ることができる。シリ
ンダ内圧が設定値を越えるタイミングが実際の自着火の
タイミングである。このように、エンジンの動作サイク
ルにおける圧縮自着火のタイミングを検出する手段を、
圧縮自着火タイミング検出手段Aと呼ぶ。ここで、この
圧縮自着火タイミング検出手段Aにおいては、クランク
軸角度が動作サイクルの時間軸に代わる情報として認識
され、クランク軸角がどの角度にあるタイミングで、圧
縮自着火が起こったかを検出して、自着火のタイミング
が特定される。
Hereinafter, the characteristic configuration of the present invention will be described.
The water cooling system 50 of the engine 100 shown in FIG. 1 includes a flow control valve 28 for controlling the flow of the cooling water CW. On the other hand, an internal pressure sensor 10 for detecting an internal pressure in the cylinder 3 is provided, and a crank angle sensor 11 for detecting an angle of the crankshaft 9 is provided. The output information from the internal pressure sensor 10 is compared with a preset set value, and the comparison result and the detected crank angle are sent to the control device 12 provided in the engine. Therefore, the control device 12 can obtain information on the state of the internal pressure in the cylinder with respect to the crank angle and the set value at each time point. The timing at which the cylinder internal pressure exceeds the set value is the actual self-ignition timing. As described above, the means for detecting the timing of compression ignition in the operation cycle of the engine includes:
This is referred to as compression ignition timing detection means A. Here, the compression ignition timing detecting means A recognizes the crankshaft angle as information replacing the time axis of the operation cycle, and detects at what timing the crankshaft angle is at which compression ignition occurs. Thus, the timing of self-ignition is specified.

【0023】一方、前述の燃焼調整弁28に付いて説明
すると、燃焼調整弁28は制御装置12によりその開度
を制御する構成となっており、この冷却水CWの流量を
変化させることにより、シリンダ3の温度を変化させ、
結果燃焼室6の壁面の温度を変化させることができる。
このように、冷却水CWの温度を調整して、燃焼室6の
壁面の温度を調整する手段を温度調整手段Bと呼ぶ。
On the other hand, the combustion regulating valve 28 will be described. The opening of the combustion regulating valve 28 is controlled by the control device 12, and by changing the flow rate of the cooling water CW, Changing the temperature of cylinder 3
As a result, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 can be changed.
The means for adjusting the temperature of the cooling water CW to adjust the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 in this manner is referred to as temperature adjusting means B.

【0024】このように、温度調整手段Bによって、燃
焼室6の壁面の温度を調整することで、燃焼室6内の予
混合気の温度を調整することができ、例えば、冷却水C
Wの流量を増加させると、シリンダ3及び燃焼室6の壁
面の温度が低下して燃焼室6内の予混合気の温度が低下
し、逆に、冷却水CWの流量を低下させると、シリンダ
3及び燃焼室6の壁面の温度が上昇して燃焼室6内の予
混合気の温度が上昇する。よって、温度調整手段Bによ
って燃焼室6の壁面の温度を調整することで、燃焼室6
内の圧縮後の予混合気の温度を変更させることができ、
この予混合気の温度が上昇すると圧縮自着火タイミング
が速くなり、この予混合気の温度が低下すると圧縮自着
火タイミングが遅くなる。このことを利用して、温度調
整手段Bによって、燃焼室6の壁面の温度を変化させる
ことで、圧縮自着火のタイミングを変化させ、好ましい
自着火タイミングとすることができるのである。
As described above, by adjusting the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 by the temperature adjusting means B, the temperature of the premixed gas in the combustion chamber 6 can be adjusted.
When the flow rate of W is increased, the temperature of the cylinder 3 and the wall surface of the combustion chamber 6 is decreased, and the temperature of the premixed gas in the combustion chamber 6 is decreased. Conversely, when the flow rate of the cooling water CW is decreased, the cylinder 3 and the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 rise, and the temperature of the premixed gas in the combustion chamber 6 rises. Therefore, by adjusting the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 by the temperature adjusting means B, the combustion chamber 6
Can change the temperature of the premixed gas after compression in the
When the temperature of the premixed gas increases, the compression ignition timing becomes earlier, and when the temperature of the premixed gas decreases, the compression ignition timing becomes later. By utilizing this fact, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is changed by the temperature adjusting means B, so that the timing of the compression self-ignition can be changed to achieve a preferable self-ignition timing.

【0025】上記構成により、制御装置12には、エン
ジン100の一動作サイクル内における実際の自着火の
タイミング情報(実際は、各クランク角においてシリン
ダ内圧力が設定値に対して、これを越えたクランク角情
報)が、入力される。一方、この制御装置12は、内部
に記憶手段120を備えており、運転条件に対応して、
圧縮自着火が起こるべきタイミング(特定のクランク
角)情報を備えている。このような好ましい自着火のタ
イミングは、エンジンの仕様が固定されている場合、経
験的に判明しており、予め記憶しておくことができる。
そして、制御装置12内では、エンジン動作時におけ
る、圧縮自着火タイミング検出手段Aによって検出され
た実際の自着火タイミング(シリンダ内圧が前記設定値
を越えるシリンダ角)と、前記好ましい自着火のタイミ
ング(好ましいシリンダ角)との、比較を行う。このよ
うにすることで、実際の自着火のタイミングの遅れ若し
くは早まりを判断する。この結果に基づいて、制御装置
12にあっては、予め記憶させておいた冷却水CWの流
量を決定し、温度調整手段Bを働かせ、流量調整弁28
により、冷却水CWの流量を設定し、燃焼室6の壁面の
温度を変化させる。
With the above-described configuration, the control unit 12 provides the self-ignition timing information (actually, the crank pressure exceeding the set value at each crank angle to the set value at each crank angle) to the control device 12. Corner information) is input. On the other hand, the control device 12 includes a storage unit 120 therein, and according to the operating conditions,
Information on the timing (specific crank angle) at which compression ignition should occur is provided. Such a preferred timing of self-ignition is known empirically when the specification of the engine is fixed, and can be stored in advance.
In the control device 12, the actual self-ignition timing (cylinder angle at which the cylinder internal pressure exceeds the set value) detected by the compression self-ignition timing detection means A during the operation of the engine and the preferable self-ignition timing ( (Preferable cylinder angle). In this way, the delay or advance of the actual self-ignition timing is determined. Based on the result, the control device 12 determines the flow rate of the cooling water CW stored in advance, activates the temperature adjusting means B, and sets the flow rate adjusting valve 28.
Thereby, the flow rate of the cooling water CW is set, and the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is changed.

【0026】このように、圧縮自着火タイミング検出手
段Aにより検出される情報に従って、実際の圧縮自着火
のタイミングの遅れ若しくは早まりを検出し、温度調整
手段Bを働かせ、燃焼室6の壁面の温度を制御する手段
を制御手段Cと呼び、この制御手段Cにより、燃焼室6
の壁面が好ましい温度となって、圧縮後の予混合気の温
度が好ましい状態で圧縮自着火するものとなり、圧縮自
着火のタイミングを適切なタイミングとすることができ
る。
As described above, the delay or advance of the actual compression ignition timing is detected in accordance with the information detected by the compression ignition timing detection means A, the temperature adjusting means B is operated, and the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is detected. Is called control means C, and the control means C controls the combustion chamber 6.
The wall surface has a preferable temperature, and the compression self-ignition is performed in a preferable state of the temperature of the premixed gas after compression, and the timing of the compression self-ignition can be set to an appropriate timing.

【0027】さて、制御装置12には、上記のような内
圧センサ10及びクランク角センサ11からの検出情報
の他に、エンジンに係る負荷情報、及びエンジンの周囲
環境の温湿度情報が入力されるようにシステムが構成さ
れていてもよく、これらの入力情報に基づいて、温度調
整手段Bを働かせ、冷却水CWの流量を制御、即ち、燃
焼室6の壁面の温度を制御し、自着火タイミングの制御
を行うこともできる。この構成に関して、以下に説明す
る。エンジン負荷に関しては、エンジンの必要回転数等
をモニターするエンジン負荷検出センサ17(手段の一
例)が備えられる構成が採用されており、検出される負
荷の変動に対して制御装置12は、エンジン負荷検出手
段17により検出されるエンジン負荷が増大する場合に
は、冷却水CWの流量を増加側に制御して、燃焼室6の
壁面の温度を低温側へ変化させ、圧縮後の予混合気の温
度を低め、エンジン負荷が減少する場合には、冷却水C
Wの流量を減少側に制御して、燃焼室6の壁面の温度を
高温側へ変化させ、圧縮後の予混合気の温度を高めるこ
とができる。結果、エンジン負荷に対しても本願の自着
火エンジンは良好に対応でき、好ましいタイミングで自
着火させることができる。更に環境温度に関しては、環
境温度を検出する温度センサ18(環境温度検出手段の
一例)が備えられており、この環境温度検出手段18に
より検出される環境温度が上昇する場合は、冷却水CW
の流量を増加側に制御して、燃焼室6の壁面の温度を低
温側へ変化させ、環境温度が下降する場合は、冷却水C
Wの流量を減少側に制御して、燃焼室6の壁面の温度を
高温側へ変化させることができる。結果、環境温度等の
変動に対しても、自着火のタイミングを好ましいタイミ
ングに設定することができる。ここで、負荷センサ17
や環境温度センサ18のような、エンジンの動作条件を
検出する手段を、動作条件検出手段Dと称する。
Now, in addition to the detection information from the internal pressure sensor 10 and the crank angle sensor 11 as described above, load information on the engine and temperature and humidity information on the environment around the engine are input to the control device 12. The system may be configured as described above. Based on the input information, the temperature adjusting means B is operated to control the flow rate of the cooling water CW, that is, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is controlled, and the self-ignition timing Can also be controlled. This configuration will be described below. With respect to the engine load, a configuration is employed in which an engine load detection sensor 17 (an example of means) for monitoring the required number of revolutions of the engine and the like is provided. When the engine load detected by the detecting means 17 increases, the flow rate of the cooling water CW is controlled to increase, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is changed to low temperature, and When the temperature is lowered and the engine load decreases, the cooling water C
By controlling the flow rate of W to the decreasing side, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 can be changed to the higher temperature side, and the temperature of the compressed premixed gas can be increased. As a result, the self-ignition engine of the present invention can well cope with the engine load, and can self-ignite at a preferable timing. Further, with regard to the environmental temperature, a temperature sensor 18 (an example of an environmental temperature detecting means) for detecting the environmental temperature is provided, and when the environmental temperature detected by the environmental temperature detecting means 18 rises, the cooling water CW
Is controlled to increase, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is changed to low temperature, and when the environmental temperature decreases, the cooling water C
By controlling the flow rate of W to the decreasing side, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 can be changed to the higher temperature side. As a result, the timing of self-ignition can be set to a preferable timing even with respect to fluctuations in environmental temperature and the like. Here, the load sensor 17
Means for detecting the operating conditions of the engine, such as the engine and the environmental temperature sensor 18, are referred to as operating condition detecting means D.

【0028】〔別実施の形態〕 (イ) 上記の実施の形態において、燃焼室6の壁面の
温度を調整する温度調整手段Bとして、水冷システム5
0の冷却水CWの流量を調整する流量調整弁28を設け
る構成を説明したが、これとは別に、水ポンプ27の吐
出量を調整して冷却水CWの流量を調整することも可能
である。また、燃焼室6の壁面の温度を調整するために
冷却水CWの流量を調整することとは別に、冷却水CW
の温度を変化させて燃焼室6の壁面の温度を調整するこ
とも可能であり、図1に示すように、ラジエタ23のフ
ァン24の回転数を制御装置12によって制御し、ラジ
エタ23における冷却水CWの放熱量を変化させること
で、水ジャケット20に供給される冷却水CWの温度を
変化させて、燃焼室6の壁面の温度を変化させることが
可能であり、圧縮自着火タイミング検出手段Aの検出結
果に基づいて、圧縮自着火タイミングを制御し、好まし
い運転状態に維持することができる。 (ロ) 本願の予混合圧縮自着火エンジンに使用できる
燃料としては、都市ガス等が好適であるが、ガソリン、
プロパン、メタノール、水素等、任意の燃料を使用する
ことができる。 (ハ) 予混合気を生成するにあたっては、燃料とこの
燃料の燃焼のための酸素を含有するガスとを混合すれば
よいが、例えば、燃焼用酸素含有ガスとして空気を使用
することが一般的である。しかしながら、このようなガ
スとしては、例えば、酸素成分含有量が空気に対して高
い酸素富化ガス等を使用することが可能である。 (ニ) 上記の実施の形態例において、自着火のタイミ
ングの検出にあたっては、シリンダ内圧が所定の設定値
を越えるタイミングとして捕らえたが、このようなタイ
ミングの検出は、温度、振動を基準とする、更に、自着
火の発光を検出するフォトセンサによる方法もあり、更
に、ノッキングセンサをシリンダに取りつけておいて、
このセンサの信号から検出するようにしてもよい。更
に、動作サイクルにおけるタイミングの特定は、クラン
ク軸角との関係で特定したが、時間軸において、このタ
イミングを特定してもよい。 (ホ) 上記の実施の形態例においては、エンジンの動
作条件として、エンジン負荷、環境温度の場合を主に説
明したが、これら、自着火に影響を与える動作条件とし
ては、環境湿度、環境気圧、起動からの経過時間、空気
比、過給圧、燃料ガス組成等もある。従って、これらの
状態を検出するセンサを設け、このセンサの出力に従っ
て制御をすることが好ましい。例えば、環境湿度の上昇
に対しては燃焼室6の壁面の温度を上昇させ、環境湿度
の降下に対しては燃焼室6の壁面の温度を降下させる起
動からの経過時間に関しては、この経過時間が短い場合
は燃焼室6の壁面の温度を比較的上昇させるように制御
し、時間経過に伴って、燃焼室6の壁面の温度を低下さ
せるように制御するように構成することが好ましい。ま
た、空気比に関しては、同じく、空気比の上昇に対して
は燃焼室6の壁面の温度を上昇させ、空気比の下降に対
しては燃焼室6の壁面の温度を低下させる。ここで、空
気比は、予混合圧縮自着火エンジンの場合2〜6の範囲
内に設定されることが多く、この程度の範囲における上
昇・下降の変化に対応する。 (ヘ) 上記の実施の形態例においては、所謂、4サイ
クルエンジンに関連して、説明したが、本願は、2サイ
クルエンジンにおいても適応可能である。 (ト) 上記の実施の形態例においては、燃料と燃焼用
酸素含有ガスとの予混合気である予混合気をシリンダ内
に吸入する構造のものを示したが、燃料及び燃焼酸素含
有ガスを別々に、例えば、圧縮行程の初期段階でシリン
ダ内に供給して、予混合気を形成して、これを圧縮・自
着火する構造のものにおいても、本願の発明は適応でき
る。 (チ) 上記の実施の形態において、動作条件検出手段
Dによって検出されたエンジンの動作条件に基づいて、
冷却水CWの温度及び流量を変化させ、好ましいタイミ
ングで自着火させる構成を示したが、予め、この動作条
件に対応したこのましい冷却水CWの温度が判明してい
る場合においては、制御手段にエンジンの動作条件と好
ましい冷却水温度の関係を記憶させ、冷却水CWの温度
を検出する温度センサ等を設け、検出された動作条件と
該記憶した関係に基づいて、冷却水CWの温度を設定す
るように構成することもできる。 (リ) 上記の実施の形態、及び別実施の形態におい
て、水の冷却水CWによって燃焼室の壁面の温度を調整
する構成を説明したが、冷却水CWの代わりに、エンジ
ン油のように沸点が100℃よりも高い液体を冷却液と
して利用することもでき、このような液体によって、燃
焼室の壁面の温度を調整することで、高温の燃焼室壁面
の温度を正確に調整することができ、確実に圧縮自着火
のタイミングを制御することができる。
[Another Embodiment] (A) In the above embodiment, the water cooling system 5 is used as the temperature adjusting means B for adjusting the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6.
Although the configuration in which the flow rate adjusting valve 28 for adjusting the flow rate of the cooling water CW of 0 is provided has been described, it is also possible to adjust the discharge rate of the water pump 27 to adjust the flow rate of the cooling water CW. . In addition to adjusting the flow rate of the cooling water CW to adjust the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6, the cooling water CW
It is also possible to adjust the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 by changing the temperature of the cooling water in the radiator 23, as shown in FIG. By changing the heat release amount of the CW, it is possible to change the temperature of the cooling water CW supplied to the water jacket 20 to change the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6. , The compression ignition timing is controlled based on the detection result, and the preferable operation state can be maintained. (B) As a fuel that can be used for the premixed compression ignition engine of the present application, city gas or the like is suitable.
Any fuel, such as propane, methanol, hydrogen, etc., can be used. (C) In generating the premixed gas, the fuel may be mixed with a gas containing oxygen for combustion of the fuel. For example, air is generally used as the oxygen-containing gas for combustion. It is. However, as such a gas, it is possible to use, for example, an oxygen-enriched gas having an oxygen component content higher than that of air. (D) In the above-described embodiment, the timing of self-ignition is detected as a timing at which the cylinder internal pressure exceeds a predetermined set value, but such timing detection is based on temperature and vibration. Also, there is a method using a photo sensor for detecting light emission of self-ignition, and further, a knocking sensor is attached to a cylinder,
It may be detected from the signal of this sensor. Further, although the timing in the operation cycle is specified in relation to the crankshaft angle, the timing may be specified on the time axis. (E) In the above-described embodiment, the case where the engine load and the environmental temperature are mainly described as the operating conditions of the engine has been described. However, the operating conditions that affect the self-ignition include the environmental humidity and the atmospheric pressure. , The elapsed time from the start, the air ratio, the supercharging pressure, the fuel gas composition, and the like. Therefore, it is preferable to provide a sensor for detecting these states and perform control according to the output of this sensor. For example, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is increased with respect to an increase in the environmental humidity, and the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is decreased with a decrease in the environmental humidity. When is short, it is preferable to control the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 to be relatively increased, and to control the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 to be reduced with time. Similarly, with respect to the air ratio, the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is increased when the air ratio is increased, and the temperature of the wall surface of the combustion chamber 6 is decreased when the air ratio is decreased. Here, the air ratio is often set in the range of 2 to 6 in the case of a homogeneous charge compression ignition engine, and corresponds to a change in ascent / descent in this range. (F) In the above embodiment, the description has been given in relation to a so-called four-cycle engine. However, the present application is applicable to a two-cycle engine. (G) In the above-described embodiment, the structure in which the premixed gas that is the premixed gas of the fuel and the oxygen-containing gas for combustion is sucked into the cylinder has been described. The invention of the present application is also applicable to a structure in which the premixed gas is separately supplied, for example, into a cylinder at an initial stage of a compression stroke to form a premixed gas, and the mixture is compressed and self-ignited. (H) In the above embodiment, based on the operating condition of the engine detected by the operating condition detecting means D,
The configuration has been described in which the temperature and the flow rate of the cooling water CW are changed and self-ignition is performed at a preferable timing. However, if the temperature of the cooling water CW corresponding to this operating condition is known in advance, the control means A temperature sensor or the like for detecting the temperature of the cooling water CW, and the temperature of the cooling water CW is determined based on the detected operating conditions and the stored relationship. It can also be configured to set. (I) In the above embodiment and another embodiment, the configuration in which the temperature of the wall surface of the combustion chamber is adjusted by the cooling water CW of water has been described. However, it is also possible to use a liquid higher than 100 ° C. as a cooling liquid, and to adjust the temperature of the wall of the combustion chamber with such a liquid, thereby accurately adjusting the temperature of the wall of the high-temperature combustion chamber. Thus, the timing of compression ignition can be reliably controlled.

【0029】[0029]

【発明の効果】従って、上記手法によりコストをあまり
かけずに、予混合圧縮自着火エンジンを実現できる。
Thus, the above-mentioned method can realize a homogeneous charge compression ignition engine at a low cost.

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

【図1】本願の予混合圧縮自着火エンジンシステムの構
成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a homogeneous charge compression ignition engine system of the present application.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 シリンダ 4 ピストン 6 燃焼室 9 クランク軸 12 制御装置 50 水冷システム 100 予混合圧縮自着火エンジン A 圧縮自着火タイミング検出手段 B 温度調整手段 C 制御手段 D 動作条件検出手段 CW 冷却水 Reference Signs List 3 Cylinder 4 Piston 6 Combustion chamber 9 Crankshaft 12 Controller 50 Water cooling system 100 Premixed compression ignition engine A Compression ignition timing detection means B Temperature adjustment means C Control means D Operating condition detection means CW Cooling water

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G023 AA02 AA06 AB05 AC01 AC07 AD10 3G092 AA02 AA05 AB08 BA08 DF00 DG07 EA01 EA02 EC09 FA06 FA16 HA11Z HC00X HC01Z HE03Z HE08X  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3G023 AA02 AA06 AB05 AC01 AC07 AD10 3G092 AA02 AA05 AB08 BA08 DF00 DG07 EA01 EA02 EC09 FA06 FA16 HA11Z HC00X HC01Z HE03Z HE08X

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料と燃焼用酸素含有ガスとをシリンダ
の燃焼室内に吸気すると共に、前記燃焼室内において予
混合気を圧縮自着火させて燃焼させ、クランク軸の回転
を維持する予混合圧縮自着火エンジンの制御方法であっ
て、 エンジン動作サイクルにおける前記圧縮自着火のタイミ
ングを検出可能、且つ少なくとも前記燃焼室の壁面の温
度を調整可能な構造とし、 前記検出された圧縮自着火のタイミングに基づいて、前
記燃焼室の壁面の温度を制御し、前記圧縮自着火のタイ
ミングを制御する予混合圧縮自着火エンジンの制御方
法。
1. A premixed compressor that inhales fuel and oxygen-containing gas for combustion into a combustion chamber of a cylinder, compresses and ignites a premixed gas in the combustion chamber, and burns the mixture to maintain rotation of a crankshaft. A method for controlling an ignition engine, comprising: a structure capable of detecting a timing of the compression ignition in an engine operation cycle and adjusting at least a temperature of a wall surface of the combustion chamber, based on the detected timing of the compression ignition. And controlling the temperature of the wall surface of the combustion chamber to control the timing of the compression ignition.
【請求項2】 燃料と燃焼用酸素含有ガスとをシリンダ
の燃焼室内に吸気すると共に、前記燃焼室内において予
混合気を圧縮自着火させて燃焼させ、クランク軸の回転
を維持する予混合圧縮自着火エンジンであって、 エンジン動作サイクルにおける前記圧縮自着火のタイミ
ングを検出する圧縮自着火タイミング検出手段を備える
と共に、 少なくとも前記燃焼室の壁面の温度を調整する温度調整
手段を備え、 前記圧縮自着火タイミング検出手段によって検出された
圧縮自着火のタイミングに基づいて、前記温度調整手段
を働かせて、前記圧縮自着火のタイミングを制御する制
御手段を備えた予混合圧縮自着火エンジン。
2. A premixed compressor that inhales fuel and a combustion oxygen-containing gas into a combustion chamber of a cylinder, compresses and ignites a premixed gas in the combustion chamber, and burns the mixture to maintain rotation of a crankshaft. An ignition engine, comprising: compression ignition timing detection means for detecting a timing of the compression ignition in an engine operation cycle; and temperature adjusting means for adjusting at least a temperature of a wall surface of the combustion chamber; A premixed compression ignition engine having control means for controlling the timing of the compression ignition by operating the temperature adjusting means based on the timing of the compression ignition detected by the timing detection means.
【請求項3】 燃料と燃焼用酸素含有ガスとをシリンダ
の燃焼室内に吸気すると共に、前記燃焼室内において予
混合気を圧縮自着火させて燃焼させ、クランク軸の回転
を維持する予混合圧縮自着火エンジンであって、 エンジンの動作条件を検出する動作条件検出手段を備え
ると共に、 少なくとも前記燃焼室の壁面の温度を調整する温度調整
手段を備え、 前記動作条件検出手段によって検出された動作条件に基
づいて、前記温度調整手段を働かせて、前記圧縮自着火
のタイミングを制御する制御手段を備えた予混合圧縮自
着火エンジン。
3. A premixed compressor that inhales fuel and an oxygen-containing gas for combustion into a combustion chamber of a cylinder, compresses and ignites a premixed gas in the combustion chamber, and burns the mixture to maintain rotation of a crankshaft. An ignition engine, comprising: operating condition detecting means for detecting an operating condition of the engine; and temperature adjusting means for adjusting at least a temperature of a wall surface of the combustion chamber, wherein the operating condition detected by the operating condition detecting means is A homogeneous charge compression ignition engine having control means for controlling the timing of the compression ignition by operating the temperature adjustment means based on the temperature adjustment means.
【請求項4】 前記温度調整手段が、少なくとも前記燃
焼室の壁面を冷却液によって冷却する冷却手段と、前記
冷却手段の冷却能力を調整する冷却能力調整手段とであ
る請求項2又は3に記載の予混合圧縮自着火エンジン。
4. A cooling means for cooling at least a wall surface of the combustion chamber with a cooling liquid, and a cooling capacity adjusting means for adjusting a cooling capacity of the cooling means. Premixed compression ignition engine.
【請求項5】 前記冷却能力調整手段が、前記冷却液の
流量を調整する流量調整手段である請求項4に記載の予
混合圧縮自着火エンジン。
5. The homogeneous charge compression ignition engine according to claim 4, wherein said cooling capacity adjusting means is a flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of said coolant.
【請求項6】 前記冷却能力調整手段が、前記冷却液の
温度を調整する冷却液温度調整手段である請求項4又は
5に記載の予混合圧縮自着火エンジン。
6. The homogeneous charge compression ignition engine according to claim 4, wherein the cooling capacity adjusting means is a cooling liquid temperature adjusting means for adjusting a temperature of the cooling liquid.
【請求項7】 前記冷却手段が、前記冷却液をファンに
よって空冷するラジエタ部位と前記シリンダ内におい
て、前記冷却液を循環する手段であり、前記冷却能力調
整手段が、前記ファンの回転数を調整して、前記シリン
ダ内に供給される冷却液の温度を調整する手段である請
求項6に記載の予混合圧縮自着火エンジン。
7. The cooling means is means for circulating the cooling liquid in a radiator portion for cooling the cooling liquid with a fan by air and in the cylinder, and the cooling capacity adjusting means adjusts the rotation speed of the fan. 7. The homogeneous charge compression ignition engine according to claim 6, wherein said means is a means for adjusting the temperature of the cooling liquid supplied into said cylinder.
【請求項8】 前記冷却液は、沸点が100℃よりも高
い液体である請求項4から7の何れか1項に記載の予混
合圧縮自着火エンジン。
8. The premixed compression ignition engine according to claim 4, wherein the cooling liquid is a liquid having a boiling point higher than 100 ° C.
【請求項9】 前記冷却液が、エンジン油である請求項
8に記載の予混合圧縮自着火エンジン。
9. The homogeneous charge compression ignition engine according to claim 8, wherein the coolant is engine oil.
JP2000095469A 1999-07-07 2000-03-30 Premix compression self-ignition engine and its control Pending JP2001073774A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000095469A JP2001073774A (en) 1999-07-07 2000-03-30 Premix compression self-ignition engine and its control

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19280799 1999-07-07
JP11-192807 1999-07-07
JP2000095469A JP2001073774A (en) 1999-07-07 2000-03-30 Premix compression self-ignition engine and its control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001073774A true JP2001073774A (en) 2001-03-21

Family

ID=26507532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000095469A Pending JP2001073774A (en) 1999-07-07 2000-03-30 Premix compression self-ignition engine and its control

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001073774A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7472016B2 (en) 2005-01-13 2008-12-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Start control apparatus for internal combustion engine
JP2010077974A (en) * 2010-01-08 2010-04-08 Yanmar Co Ltd Multi-cylinder premixed compression self-ignition type engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7472016B2 (en) 2005-01-13 2008-12-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Start control apparatus for internal combustion engine
JP2010077974A (en) * 2010-01-08 2010-04-08 Yanmar Co Ltd Multi-cylinder premixed compression self-ignition type engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6990947B2 (en) Homogeneous charge compression ignition engine and method for operating homogeneous charge compression ignition engine
US6983730B2 (en) Homogeneous charge compression ignition engine and method for operating homogeneous charge compression ignition engine
US8459021B2 (en) Method and apparatus for controlling supercharged engine
US8783227B2 (en) Engine control method and apparatus
JP4748255B2 (en) ENGINE CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE
KR20050034718A (en) Controlled temperature combustion engine
KR20060051868A (en) Engine
JP2005098188A (en) Internal combustion engine of premixed charge compression self-ignition type
JP2001082229A (en) Compression self-ignition gasoline internal combustion engine
JP2005069097A (en) Premixed compression self-ignition type gas engine
US20070169745A1 (en) Spark ignition to compression ignition transition in an internal combustion engine
JP2000073768A (en) Engine and engine ignition method
JP4225805B2 (en) Start-up operation method of premixed compression ignition engine and premixed compression ignition engine
JP2001073774A (en) Premix compression self-ignition engine and its control
JP3969915B2 (en) Premixed compression self-ignition engine and operation method thereof
JP3953346B2 (en) Sub-chamber lean combustion gas engine
JP2000073770A (en) Four-cycle internal combustion engine
JP2003269201A (en) Engine and its operating method
JP2004278428A (en) Diesel engine and its operation method
JPH03115730A (en) Insulated engine and operation control device therefor
JP2002357138A (en) Auxiliary chamber type gas engine with control valve and operation method therefor
JP2001271670A (en) Multi-cylinder pre-mixed compression self-ignition engine
JP2000220484A (en) Pre-mixing compression self-ignition engine and its starting method
JP2004316593A (en) Premix, compression and self-ignition type internal combustion engine
JP2004278454A (en) Engine and its operating method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071115

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080327