JP2001090541A

JP2001090541A - 予混合圧縮自着火エンジンとその運転方法

Info

Publication number: JP2001090541A
Application number: JP34321999A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Sako; 孝弘佐古; Shoji Asada; 昭治浅田; Koji Moriya; 浩二守家; Masashi Nishigaki; 雅司西垣
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、吸気路１３内の酸素含有ガスａ
を、吸気口を介して燃焼室１１内に吸気すると共に、酸
素含有ガスａに燃料ｇを供給し、燃焼室内において予混
合気を圧縮して自着火させ、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１００において、高出力運
転を行っても、ノッキングを発生させること無く、好ま
しい運転状態を維持する技術を得ることを目的とする。【解決手段】自着火時点において、予混合気を、燃料
の酸素含有ガスに対する拡散が抑制された拡散抑制状態
とする拡散抑制構造Ａに構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気路の酸素含有
ガスを、吸気口を介して燃焼室に吸気すると共に、前記
酸素含有ガスに燃料を供給し、前記燃焼室において予混
合気を圧縮して自着火させ、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及びその運転方法に関する
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。

【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、機構も複雑になる為、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。

【０００３】最近、自然着火を積極的に利用する圧縮自
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、上死点付近の
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燃焼させ、回転を続ける。こ
の手法をガスエンジンに適用すれば、圧縮比を増大さ
せ、高い効率を得ることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、エンジンの
出力を調整する方法として、絞り弁等の開度を調整し、
吸気圧力を変化させて吸入される予混合気量を調整する
方法や、空気量を一定に保ち、燃料の供給量を変化させ
て空気比を調整する方法がある。しかし、前述の予混合
圧縮自着火エンジンにおいて、高出力を得る為に、例え
ば前者の方法で、吸気圧を増加させると、圧縮後の予混
合気の圧力が増加し、着火時期が早くなり、また、後者
の方法で、空気比を下げて理論空気比に近づけると、燃
焼速度が早くなり、着火後の急激な圧力伝播の発生の原
因となるので、どちらの方法を取っても、ノッキング発
生の原因となり、好ましい運転状態に維持することは困
難となる。よって、本発明は、圧縮自着火エンジンにお
いて、高出力運転を行っても、ノッキングを発生させる
こと無く、好ましい運転状態を維持する技術を得ること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明による、吸気路の酸素含有ガスを、吸気
口を介して燃焼室に吸気すると共に、前記酸素含有ガス
に燃料を供給し、前記燃焼室において予混合気を圧縮し
て自着火させ、クランク軸の回転を維持する予混合圧縮
自着火エンジンの運転方法の特徴は、請求項１に記載さ
れているように、前記予混合気を、前記燃料の前記酸素
含有ガスに対する拡散が抑制された拡散抑制状態におい
て前記自着火させ、前記エンジンのノッキングを抑制す
る点にある。

【０００６】圧縮自着火エンジンは、圧縮による予混合
気の自然着火を利用するもので、着火状態は多数の部分
で着火する多点着火である。このような多点着火におい
て、圧縮自着火直後に、予混合気の圧縮自着火燃焼によ
って発生する圧力波が燃焼室の未燃焼部に急激に伝播
し、この急激な圧力波によってノッキングが発生する虞
がある。一般的に、燃料の燃焼速度は、空気比が１の理
論空気比付近を最高値とし、空気比が希薄側になるほど
急激に減少するので、特に、エンジンの出力を上げる為
に、空気比を下げて理論空気比に近づけると、予混合気
の燃焼速度は増加し、ノッキングが発生しやすい状態と
なる。

【０００７】通常、燃焼室に空気比が希薄側の燃料と空
気を供給する際に、その燃焼室において、燃料の拡散が
充分な状態である場合と、不充分な場合とを比較する
と、不充分な場合のほうが、燃料が希薄である淡部にお
ける燃焼速度の急激な低下により、全体的な燃焼速度は
低下する。このことを利用して、本発明のエンジンは、
自着火時点の予混合気を、燃料の酸素含有ガスに対する
拡散が抑制された拡散抑制状態、所謂、燃料と酸素含有
ガスの混合状態が不均一な状態とし、自着火時の燃焼室
において、空気比が低い部分（濃部）と高い部分（淡
部）が存在するように予混合気を吸気することで、圧縮
行程において、予混合気は、まず最初に濃部において着
火し、その火炎が、隣接している淡部に伝播することと
なるが、その自着火直後の燃焼速度は、均一な拡散状態
のときに比べて低下しており、結果、ノッキングを抑制
することができる。

【０００８】また、このような運転方法において、請求
項２に記載されているように、前記予混合気の空気比が
１．０から５．０の範囲内であることができる。従来の
予混合圧縮自着火エンジンは、予混合気の空気比を例え
ば３．０から５．０の範囲内の極度の希薄状態に設定
し、その予混合気を圧縮し自着火させることによって運
転するように構成されている。このような従来の予混合
圧縮自着火エンジンにおいて、高出力を得る為に、空気
比を下げて理論空気比に近づけると、予混合気の着火直
後の燃焼速度が上昇し、急激な圧力伝播によりノッキン
グが発生しやすくなる。しかし、本発明の運転方法によ
って、空気比を下げて、上記のように空気比を１．０か
ら５．０の範囲内に設定し、高出力運転を行っても、ノ
ッキングを抑制し、良好な運転状態を得ることができ
る。

【０００９】以上が、予混合圧縮自着火エンジンの運転
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３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、吸気路の酸素
含有ガスを、吸気口を介して燃焼室に吸気すると共に、
前記酸素含有ガスに燃料を供給し、前記燃焼室において
予混合気を圧縮して自着火させ、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、前記自
着火時点において、前記予混合気を、前記燃料の前記酸
素含有ガスに対する拡散が抑制された拡散抑制状態とす
る拡散抑制構造に構成される。このように、本願発明の
予混合圧縮自着火エンジンは、自着火時の予混合気を拡
散抑制状態とする拡散抑制構造とされており、自着火直
後の燃焼速度を低下させ、急激な圧力伝播を抑制し、ノ
ッキングを抑制することができる。

【００１０】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４に記載されているように、前記予
混合気の空気比が１．０から５．０の範囲内であること
ができる。このように、空気比を下げて理論空気比に近
づけもノッキングを抑制できる高出力の予混合圧縮自着
火エンジンを構成することができる。

【００１１】また、このような予混合圧縮自着火エンジ
ンを構成するに、請求項５に記載されているように、前
記吸気路において燃料を供給する燃料供給手段を備え、
前記燃料供給手段の下流側の前記吸気口付近までの吸気
路を、流れ方向に沿って分割し、前記燃料の前記酸素含
有ガスに対する拡散が抑制された拡散抑制状態を保持す
る隔壁を備え、前記拡散抑制構造とされていることがで
きる。このように、燃料を吸気路において供給し、供給
されてすぐの予混合気においては燃料の拡散が充分でな
い。この拡散が充分でない予混合気を、燃焼室にその状
態のまま供給するべく、吸気路に隔壁を設け、隔壁によ
って分割された吸気路のそれぞれの流路においては、予
混合気の空気比所謂濃度がまちまちになり、この状態の
まま、燃焼室に吸気することができるので、燃料室にお
ける予混合気は、燃料の拡散が抑制された所謂拡散抑制
状態となる。よって、この予混合気を圧縮自着火させる
ことで、自着火直後の燃焼速度は低下させることが出
来、ノッキングを抑制することができる。

【００１２】また、上記の予混合圧縮自着火エンジンと
は別に、請求項６に記載されているように、前記吸気路
において、前記吸気口までの空間容積が、１サイクルに
おいて前記燃焼室に吸気される吸気容量の１０倍以内で
ある位置で前記燃料を供給する燃料供給手段を備えるこ
ともできる。

【００１３】燃料を、吸気路に設けたミキサや燃料噴霧
弁等の燃料供給手段で供給する構成においては、その燃
料供給手段の位重が重要となる。即ち、この燃料供給手
段で燃料が供給され燃焼室に吸気される予混合気の燃料
の拡散状態は、その吸気されるまでの流通容積若しくは
距離が大きいほど均一拡散され、逆に小さいほど充分に
拡散されない。そこで、本発明のエンジンは、吸気路に
おいて、燃料と酸素含有ガスが混合されてから、上記の
ような構成によって、１０サイクル以内に燃焼室に吸入
されるような位置に燃料供給手段を備えることで、燃料
の酸素含有ガスに対する拡散が促進されること無く、燃
焼室に吸入され、自着火時点の予混合気を拡散抑制状態
とすることができ、上記と同様に、圧縮自着火直後の衝
撃的な圧力伝播を抑制し、ノッキングを抑制することが
できる。また、前記燃料供給手段の吸気口までの空間容
積は、できるだけ小さいほうが燃料の酸素含有ガスに対
する拡散を抑制することができるので、燃料供給手段を
吸気路の吸気口にできるだけ近い部分に備えることが好
ましいが、燃料供給手段と吸気口の吸気弁等の干渉の観
点から、上記燃料供給手段の吸気口までの空間容積が上
記１サイクルにおいて燃焼室に吸気される吸気容量に対
して１／２倍以上程度とすると、簡単に構成することが
できる。

【００１４】また、上記のような構成とは別に、燃料室
に燃料を直接噴霧する燃料供給手段を備えることもで
き、このように構成することで、例えば、吸気行程直
後、若しくは圧縮過程の初期の段階において、燃焼室の
酸素含有ガスに燃料を噴射し、燃料と酸素含有ガスの混
合状態が不均一である状態のまま圧縮し、着火時点の予
混合気を前述の拡散抑制状態とすることができる。よっ
て、自着火直後の燃焼速度が低下し、衝撃的な圧力変動
を抑制することができるので、結果ノッキングの発生を
抑制することができる。

【００１５】また、上記の構成において、請求項７に記
載されているように、前記吸気路における前記燃料供給
手段の前記吸気口までの距離が、前記吸気路の横断面に
おける直径に対して５倍以下であることも好ましい。こ
のような状態で吸気路及び燃料供給手段を構成すること
で、さらに燃料の酸素含有ガスに対する拡散は抑制さ
れ、一層ノッキングを抑制することができる。また、吸
気路における前記燃料供給手段の前記吸気口までの距離
は、できるだけ小さいほうが燃料の酸素含有ガスに対す
る拡散を抑制することができるので、燃料供給手段を吸
気路の吸気口にできるだけ近い部分に備えることが好ま
しいが、燃料供給手段と吸気口の吸気弁等の干渉の観点
から、上記吸気路における前記燃料供給手段の前記吸気
口までの距離が吸気路の横断面における直径に対して１
／２倍以上程度とすると、簡単に構成することができ
る。

【００１６】また、上記の構成において、請求項８に記
載されているように、不燃性且つ予混合気に噴霧されて
前記圧縮自着火前に蒸発する液体を、前記燃焼室に供給
される予混合気に噴霧する液体噴霧手段を備えて、前記
拡散抑制構造とされていることができる。

【００１７】このように、例えば、吸気路の吸気弁の手
前若しくは燃焼室に、前記液体噴霧手段を備えて、燃焼
室に供給される予混合気に水等の上記のような液体を噴
霧し、予混合気が圧縮自着火されるまでに、この液体を
蒸発させることで、予混合気に乱れを生じさせ、即ち燃
料の拡散を抑制することができる。このように拡散抑制
構造を構成することで、出力を高めるべく空気比を低く
設定してもノッキングを抑制することができる予混合圧
縮自着火エンジンを構成することができる。

【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９に記載されているように、前記液
体噴霧手段が、前記液体を前記燃焼室に直接噴霧する手
段であり、前記噴霧する時期が、圧縮行程において吸気
弁が閉状態となった時点からクランク軸角が上死点前３
０°の時点までの範囲内に設定されていることが好まし
い。また、このような液体噴霧手段の液体噴霧を、燃焼
室において直接行う場合、液体の噴霧時期を、上記のよ
うに、吸気弁が閉状態となって圧縮行程が開始されてか
らクランク軸角が上死点前３０°の時点までに、行うこ
とが好ましく、吸気弁が閉じてから液体を噴霧すること
で、噴霧下液体のすべてを燃焼室に閉じ込め、充分に燃
料の拡散を抑制することができ、さらにクランク軸角が
上死点前３０°の時点までに液体を噴霧することで、燃
焼室が未だ低圧状態であるため、液体を低圧で噴霧する
ことができる。よって、簡単にこのような液体噴霧手段
を構成し、燃料の拡散を効率よく抑制してノッキングを
防止することができる予混合圧縮自着火エンジンを実現
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明に係る予
混合圧縮自着火エンジンの一例を図１に基づいて説明す
る。エンジン１００は、吸気弁１及び排気弁２を備えた
シリンダ３と、このシリンダ３内に収納されるピストン
４を備えて構成されている。ピストン４の往復動は連結
棒８によってクランク軸（図示せず）の回転運動として
得られる。また、吸気路１３には、燃料ｇを噴射する燃
料噴射弁５を備えており、吸気路中の空気ａに燃料ｇを
噴射する。この構成により、燃料と空気の予混合気は、
吸気路１３、吸気弁１を介し、燃焼室１１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。

【００２０】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、予混合気の吸気が行われる。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１１空間を減少させる方向に移動
し、燃焼室１１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、圧縮自着火エンジンにおける予混合気の圧縮自着火
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。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がシリンダ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。さらに、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の燃焼室
１１空間を減少させる方向への移動に伴って燃焼室１１
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、断熱圧縮に伴って発生される
熱による予混合気の自然着火である以外、他のエンジン
と変わるところはない。

【００２１】このような、予混合圧縮自着火エンジン１
００は、断熱圧縮による予混合気の自然着火を利用する
ものであるので、燃焼室１１の着火状態は多数の点で着
火する多点着火である。このような多点着火において、
圧縮自着火直後に、火炎が燃焼室１１の未燃焼部に急激
に伝播することでノッキングが発生し、エンジン損傷等
の問題を起こすことがある。特に、高出力を得る為に、
空気比を下げて、理論空気量に近づけると、予混合気の
燃焼速度が増加し、このような、急激な燃焼伝播が起こ
りやすい。

【００２２】このようなノッキング発生時の諸問題を抑
制するために、本願の圧縮自着火エンジン１００は、図
１に示すように、吸気路１３に、燃料噴射弁５の少し下
流側の位置から吸気弁１の少し上流側の位置までの流路
を、燃料噴射弁５に近い流路１３ａと、燃料噴射弁５よ
りも遠い流路１３ｂと分離する隔壁１５を備えている。
このように構成することで、まず燃料噴射弁５によって
噴射される燃料は、吸気路１３を流通する空気ａに流さ
れて、流路１３ａには多く、流路１３ｂには少なく供給
されることになる。流路１３ａ及び流路１３ｂに流通す
る空気ａの量はそれぞれ同じことから、流路１３ａの予
混合気の空気比は、流路１３ｂの予混合気の空気比より
も小さくなり、このような状態のまま、隔壁１５によっ
て吸気弁１付近まで維持された予混合気は、燃焼室１１
に吸気されて濃部２０及び淡部２１を形成し、この状態
のまま、ピストン４によって圧縮され自着火することと
なる。隔壁１５のように、自着火時点の予混合気におい
て、燃料の空気ａに対する拡散を抑制する構造を拡散抑
制構造Ａと呼ぶ。

【００２３】所定量の燃料と空気を混合した予混合気の
燃焼速度は、燃料が空気に対して充分に拡散した場合に
最高値となり、燃料の拡散が不充分になるほど燃焼速度
が低下する。それは、予混合気において、空気比が１の
理論空気比付近において燃焼速度が最大になり、空気比
が理論空気量から離れるほど燃焼速度が低下し、特に希
薄側になるほど燃焼速度は急激に低下するからである。

【００２４】よって、本発明のエンジン１００のよう
に、拡散抑制構造Ａによって、自着火時の予混合気にお
ける燃料ｇの拡散を抑制し、燃料ｇと空気ａを不均一な
混合状態で燃焼室に吸気することで、その予混合気の自
着火した直後の燃焼速度を低下させ、自着火直後の衝撃
的な圧力上昇を抑制することができるので、ノッキング
の発生を抑制することができる。

【００２５】〔実施の形態２〕本発明に係る予混合圧縮
自着火エンジンの上記の実施の形態とは別の構成を図２
に基づいて説明する。図２に示すエンジン２００の基本
構成は、上記で説明したエンジンと同じである為に省略
するが、エンジン２００は、自着火時点における予混合
気において、燃料ｇの空気ａに対する拡散を抑制する拡
散抑制構造Ａとして、燃料噴射弁５を吸気弁１により近
い位置に設置している。詳しくは、吸気路１３において
吸気弁１の軸心から２００ｍｍ程度離れた位置に燃料ｇ
を噴射する構成となっており、吸気路１３の燃料噴射弁
５の下流側の空間の容積が、１サイクルにおいて燃焼室
１１に吸気される容積の１０倍となっている。このよう
な燃料噴射弁５の位置において、空気ａに燃料ｇを供給
することで、予混合気は充分に混合されていない状態で
燃焼室１１に吸気され、ピストン４によって圧縮される
ので、自着火時点の予混合気は、所謂拡散抑制状態とな
る。よって、前述の実施例と同様に、自着火時の予混合
気において、濃部２０と淡部２１を形成することとな
り、その予混合気の燃焼速度を低下することができるの
で、結果自着火直後の急激な圧力伝播の発生を抑制し、
ノッキングを抑制することができるのである。

【００２６】次に、本発明のエンジン２００の運転状態
を確認する為に、従来の圧縮自着火エンジンの空気比よ
りも低い値の空気比範囲において運転を行った。結果、
空気比が１．０から５．０の範囲内において、ノッキン
グが発生せず、好ましい状態で運転することができ、空
気比をさげて高出力のエンジン１００を構成できること
が確認できた。また、従来の予混合圧縮自着火エンジン
４００として、図４に示すように、吸気路１１３におい
て吸気弁１０１の軸心から３０００ｍｍ離れた位置に燃
料噴射弁５を備え、空気用ａに燃料ｇが供給されてか
ら、１０サイクル以上経過後に燃焼室１１に供給される
構成とし、その他の構成は、本発明の圧縮自着火エンジ
ンと同じ圧縮自着火エンジン４００を製作し、運転を行
った。この従来のエンジン３００において、本発明のエ
ンジンと同じ動作条件、即ち空気比４．０以下で運転す
ると、ノッキングが発生し、運転を維持することができ
なかった。尚、それぞれの運転条件は、以下の通りであ
る。ボア径 φ１１０ｍｍストローク１０６ｍｍ圧縮比１７燃料都市ガス１３Ａ

【００２７】〔実施の形態３〕次に、本発明の別の実施
の形態として、図３に示す、予混合圧縮自着火エンジン
３００について説明する。エンジン３００は、圧縮行程
初期の吸気弁１が閉状態となってからクランク角が上死
点前３０°までに、燃焼室１１に水ｗを噴霧する水噴霧
弁２５を備えており、吸気路１３から吸気された予混合
気に水ｗを噴霧することができる。このように、燃焼室
１１に水ｗを噴霧することで、燃焼室に噴霧された水ｗ
は不燃性である為に、燃焼室において燃焼することはな
く、さらに圧縮行程において周囲が昇温することで蒸発
するので、燃焼室においてこの蒸発した水蒸気が存在す
る部分において燃料ｇがほとんど存在しない状態、即ち
圧縮自着火前の予混合気において燃料ｇの拡散が抑制さ
れた拡散抑制状態となる。よって、前述の実施例と同様
に、自着火時の予混合気において、濃部と淡部を形成す
ることとなり、その予混合気の燃焼速度を低下すること
ができるので、結果自着火直後の急激な圧力伝播の発生
を抑制し、ノッキングを抑制することができるのであ
る。この水噴射弁２５のように、自着火時点の予混合気
において、燃料の拡散を抑制する構造を拡散抑制構造Ａ
と呼ぶ。

【００２８】また、本実施の形態において、不燃性且つ
予混合気に噴霧されて圧縮自着火前に蒸発する液体とし
て水ｗを利用した構成を示したが、本願はこのような液
体を水に限定するものではなく、このような液体として
水の代わりに、フロンなども利用することができる。さ
らに、このような燃料の拡散を抑制するために、燃焼室
に水ｗを噴霧する構成を示したが、別に、吸気路に、水
等の液体を噴霧しても構わず、また、吸気路において
も、より燃焼室に近い部位で液体を噴霧するほうが、そ
の液体の蒸発による燃料の拡散抑制効果を発揮しやす
い。

【００２９】〔別実施の形態〕（イ）上記の実施の形態とは別の拡散抑制構造Ａとし
て、燃焼室に直接燃料ｇを噴射するように構成してもよ
く、自着火時点における予混合気の燃料の拡散を抑制す
ることができる。また、予混合気の燃料の拡散を一層抑
制する為には、燃焼室に吸気される空気にスワール等の
渦が発生しないように構成することもできる。（ロ）本願の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、ガソリン、プロパン、メタノール、
水素等、任意の炭化水素系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、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。

【発明の効果】従って、上記手法により、予混合圧縮自
着火エンジンにおいて、簡単な構造で自着火直後の圧力
波の衝撃的な伝播を緩和し、エンジンの動作状態を良好
なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の予混合圧縮自着火エンジンの実施の形
態を示す図

【図２】本発明の予混合圧縮自着火エンジンの別の実施
の形態を示す図

【図３】本発明の予混合圧縮自着火エンジンの別の実施
の形態を示す図

【図４】従来の圧縮自着火エンジンの構成を示す図

【符号の説明】

１吸気弁２排気弁３シリンダ４ピストン５燃料噴射弁８連結棒１１燃焼室１３吸気路１４排気路１００エンジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者守家浩二大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者西垣雅司大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 3G023 AA06 AB00 AB05 AC00 AC02 AC04 AC05 AC07 AD05 3G092 AA00 AA03 AB07 AB08 AB17 AB18 BA04 DE00S FA16 3G301 HA00 HA01 HA03 HA10 HA22 HA23 JA22 LB01 LB04 MA01 MA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気路の酸素含有ガスを、吸気口を介し
て燃焼室に吸気すると共に、前記酸素含有ガスに燃料を
供給し、前記燃焼室において予混合気を圧縮して自着火
させ、クランク軸の回転を維持する予混合圧縮自着火エ
ンジンの運転方法であって、前記予混合気を、前記燃料の前記酸素含有ガスに対する
拡散が抑制された拡散抑制状態において前記自着火さ
せ、前記エンジンのノッキングを抑制する予混合圧縮自
着火エンジンの運転方法。
【請求項２】前記予混合気の空気比が１．０から５．
０の範囲内である請求項１に記載の予混合圧縮自着火エ
ンジンの運転方法。
【請求項３】吸気路の酸素含有ガスを、吸気口を介し
て燃焼室に吸気すると共に、前記酸素含有ガスに燃料を
供給し、前記燃焼室において予混合気を圧縮して自着火
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、前記自着火時点において、前記予混合気を、前記燃料の
前記酸素含有ガスに対する拡散が抑制された拡散抑制状
態とする拡散抑制構造に構成された予混合圧縮自着火エ
ンジン。
【請求項４】前記予混合気の空気比が１．０から５．
０の範囲内である請求項３に記載の予混合圧縮自着火エ
ンジン。
【請求項５】前記吸気路において燃料を供給する燃料
供給手段を備え、前記燃料供給手段の下流側の前記吸気
口付近までの吸気路を、流れ方向に沿って分割し、前記
燃料の前記酸素含有ガスに対する拡散が抑制された拡散
抑制状態を保持する隔壁を備えて、前記拡散抑制構造と
されている請求項３又は４に記載の予混合圧縮自着火エ
ンジン。
【請求項６】前記吸気路において、前記吸気口までの
空間容積が、１サイクルにおいて前記燃焼室に吸気され
る吸気容量の１０倍以内である位置で前記燃料を供給す
る燃料供給手段を備えて、前記拡散抑制構造とされてい
る請求項３から５の何れか１項に記載の予混合圧縮自着
火エンジン。
【請求項７】前記吸気路における前記燃料供給手段の
前記吸気口までの距離が、前記吸気路の横断面における
直径に対して５倍以下である請求項６に記載の予混合圧
縮自着火エンジン。
【請求項８】不燃性且つ予混合気に噴霧されて前記圧
縮自着火前に蒸発する液体を、前記燃焼室に供給される
予混合気に噴霧する液体噴霧手段を備えて、前記拡散抑
制構造とされている請求項３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。
【請求項９】前記液体噴霧手段が、前記液体を前記燃
焼室に直接噴霧する手段であり、前記噴霧する時期が、
圧縮行程において吸気弁が閉状態となった時点からクラ
ンク軸角が上死点前３０°の時点までの範囲内に設定さ
れている請求項８に記載の予混合圧縮自着火エンジン。