JP2002021567A - Premix compression self-ingition engine - Google Patents

Premix compression self-ingition engine

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JP2002021567A
JP2002021567A JP2000204154A JP2000204154A JP2002021567A JP 2002021567 A JP2002021567 A JP 2002021567A JP 2000204154 A JP2000204154 A JP 2000204154A JP 2000204154 A JP2000204154 A JP 2000204154A JP 2002021567 A JP2002021567 A JP 2002021567A
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JP
Japan
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ignition
combustion chamber
premixed
exhaust gas
fuel
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Application number
JP2000204154A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunsaku Nakai
俊作 中井
Shoji Asada
昭治 浅田
Koji Moriya
浩二 守家
Takahiro Sako
孝弘 佐古
Masashi Nishigaki
雅司 西垣
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
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Publication date
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    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of hightening an output of a supercharger 17 to supercharge flesh air sufficiently, even when the supercharger 17 is provided, in this self-ignition engine 100 wherein a premix compression self-ignition operation is carried out to compress a premix mixture comprising fuel and oxygen containing gas to conduct self-ignited combustion in a combustion chamber 7, and wherein rotation of a crank shaft 6 is maintained thereby. SOLUTION: This engine is provided with the supercharger 17 for supplying gas exhausted from the combustion chamber 7 to an exhaust gas turbine 17b provided in an exhaust passage 12, and for supercharging the flesh air sucked into the combustion chamber by an intake compressor 17a connected to the exhaust gas turbine 17b to be provided in an intake passage, and an energy increasing means A for increasing gas energy supplied to the exhaust gas turbine 17b.

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、燃料と酸素含有ガ
スとの予混合気を燃焼室において圧縮して自着火燃焼さ
せる予混合圧縮自着火運転を行って、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a premix compression self-ignition operation in which a premixed gas mixture of fuel and oxygen-containing gas is compressed in a combustion chamber to perform self-ignition combustion, thereby maintaining a crankshaft rotation. The present invention relates to a mixed compression self-ignition engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、自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。
この種の予混合圧縮自着火エンジンは、ディーゼルエン
ジンのパティキュレートを防止する目的で開発されたも
のであって、研究開発の端緒についたところである。着
火形式は、ディーゼルエンジンと同様に、断熱圧縮を利
用した自着火形式であるが、圧縮空気中に燃料を噴射す
るのではなく、主には、火花点火式のエンジンのように
空気(酸素含有ガスの一例)と燃料の予混合気を燃焼室
に形成し、その予混合気を断熱圧縮して自着火燃焼さ
せ、クランク軸の回転を続ける。この手法をガスエンジ
ンに適用すれば、圧縮比を増大させると共に希薄な予混
合気を圧縮自着火させ、高熱効率及び低NOxが可能と
なる。このような、予混合圧縮自着火エンジンは、希薄
予混合気を断熱圧縮によって昇温させ自着火させるの
で、燃焼室においてその予混合気を充分に圧縮する必要
がある。そこで、予混合圧縮自着火エンジンに、排気路
に設けられた排ガスタービンに燃焼室から排出される排
ガスを供給し、排ガスタービンに連結され吸気路に設け
られた吸気コンプレッサによって燃焼室に吸気される新
気を過給する過給機を設ける場合がある。
2. Description of the Related Art Recently, the concept of a homogeneous charge compression ignition engine that actively utilizes self ignition has been attracting attention.
This kind of homogeneous charge compression ignition engine has been developed for the purpose of preventing the particulates of diesel engines, and has just begun research and development. The ignition type is a self-ignition type using adiabatic compression, similar to a diesel engine. However, instead of injecting fuel into compressed air, air (oxygen-containing) is mainly used as in a spark ignition type engine. A premixed gas of an example of gas) and fuel is formed in the combustion chamber, and the premixed gas is adiabatically compressed to self-ignite combustion, and the rotation of the crankshaft is continued. If this technique is applied to a gas engine, the compression ratio is increased and the lean premixed gas is compressed and ignited, thereby achieving high thermal efficiency and low NOx. Such a premixed compression self-ignition engine raises the temperature of the lean premixed gas by adiabatic compression and self-ignites, and therefore it is necessary to sufficiently compress the premixed gas in the combustion chamber. Therefore, the exhaust gas exhausted from the combustion chamber is supplied to the exhaust gas turbine provided in the exhaust passage to the homogeneous charge compression ignition engine, and is taken into the combustion chamber by the intake compressor connected to the exhaust gas turbine and provided in the intake passage. A supercharger for supercharging fresh air may be provided.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、予混合圧縮自
着火エンジンは、希薄予混合気を燃焼させるので、燃焼
室から排出される排ガスの温度は全負荷運転時でも35
0℃程度と低く、排ガスのエネルギを利用する過給機を
効率良く運転させることは困難であった。さらに、予混
合圧縮自着火エンジンの起動時においては、吸気路及び
燃焼室の壁面温度が低く、予混合気を自着火するのに必
要な温度に達するまで断熱圧縮することができない。そ
こで、燃焼室において予混合気を圧縮して自着火させる
ために、過給機における新気の過給圧を上昇させるよう
としても、運転初期において過給機を運転させるために
必要なエネルギーを有する排ガスを殆ど得ることができ
ないので、エンジン自身を何らかの手法によって暖機し
た後に、予混合気を圧縮自着火させる運転を行う必要が
あった。従って、本発明は、上記問題点を解消し、高熱
効率且つ低NOxの予混合圧縮自着火エンジンにおい
て、過給機を備えた場合でも、過給機の出力を上昇さ
せ、充分に新気を過給することができる技術を得ること
を目的とする。
However, since the premixed compression ignition engine burns the lean premixed gas, the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber is 35 even at full load operation.
As low as about 0 ° C., it has been difficult to efficiently operate a supercharger that utilizes the energy of exhaust gas. Furthermore, when the premixed compression ignition engine is started, the wall temperatures of the intake passage and the combustion chamber are low, and the adiabatic compression cannot be performed until the premixed gas reaches a temperature required for self-ignition. Therefore, in order to compress the premixed gas in the combustion chamber and cause self-ignition, the boost pressure of fresh air in the supercharger is increased, but the energy required to operate the supercharger in the initial operation is increased. Since almost no exhaust gas can be obtained, it has been necessary to perform an operation of compressing and igniting the premixed gas after warming up the engine itself by some method. Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and increases the output of the supercharger even in the case of having a supercharger in a high-thermal-efficiency, low-NOx premixed compression-ignition engine to sufficiently generate fresh air. The aim is to obtain superchargeable technology.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】〔構成1〕本発明に係る
予混合圧縮自着火エンジンは、請求項1に記載したごと
く、排気路に設けられた排気タービンに前記燃焼室から
排出されるガスを供給し、前記排ガスタービンに連結さ
れ吸気路に設けられた吸気コンプレッサによって燃焼室
に吸気される新気を過給する過給機を備え、前記排気タ
ービンに供給されるガスのエネルギを増加させるエネル
ギ増加手段を備えたことを特徴とする。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] [Structure 1] In a homogeneous charge compression ignition engine according to the present invention, gas discharged from the combustion chamber to an exhaust turbine provided in an exhaust passage is provided. And a supercharger connected to the exhaust gas turbine and supercharging fresh air sucked into a combustion chamber by an intake compressor provided in an intake passage to increase energy of gas supplied to the exhaust turbine. An energy increasing means is provided.

【0005】〔作用効果〕本構成のごとく、前記過給機
を備えた予混合圧縮自着火エンジンに、前記排ガスエネ
ルギ増加手段を設け、前記燃焼室から前記排ガスタービ
ンへ供給される排ガス等のガスを加熱したり、前記排ガ
スに高エネルギガスを供給して前記排ガスタービンへ供
給されるガスのエネルギを増加させることができ、過給
機の出力を上昇させることができる。即ち、予混合圧縮
自着火エンジンは、希薄予混合気を燃焼させるので、燃
焼室から排出される排ガスの温度は350℃程度と低温
であるが、例えば前記排ガス加熱手段によって、その低
温の排ガスを500℃程度に加熱して、そのエネルギが
上昇した排ガスを排ガスタービンに供給することができ
るので、過給機を高い能力で運転して、新気としての空
気若しくは希薄予混合気の過給圧を上昇させることがで
きる。よって、充分に過給された新気を利用して燃焼室
に形成された予混合気の圧力は上昇し、その予混合気を
充分に自着火に至らしめることができ、例えば熱効率の
向上を図ることができる。
[Action and Effect] As in the present configuration, the premixed compression ignition engine provided with the supercharger is provided with the exhaust gas energy increasing means, and the gas such as exhaust gas supplied from the combustion chamber to the exhaust gas turbine is provided. Or by supplying a high energy gas to the exhaust gas to increase the energy of the gas supplied to the exhaust gas turbine, thereby increasing the output of the supercharger. That is, since the premixed compression ignition engine burns the lean premixed gas, the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber is as low as about 350 ° C., for example, the low-temperature exhaust gas is discharged by the exhaust gas heating means. Since the exhaust gas whose energy has been increased can be supplied to the exhaust gas turbine by heating to about 500 ° C., the supercharger is operated with high capacity, and the supercharging pressure of air or lean premixed air as fresh air is obtained. Can be raised. Therefore, the pressure of the premixed gas formed in the combustion chamber by utilizing the sufficiently supercharged fresh air rises, and the premixed gas can be sufficiently self-ignited. Can be planned.

【0006】〔構成2〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンは、請求項2に記載したごとく、上記構成1の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記排ガス
加熱手段が、バーナ用燃料を燃焼させて前記排ガスター
ビンに供給されるガスを加熱するバーナ装置であること
を特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a homogeneous charge compression ignition engine according to the present invention, wherein the exhaust gas heating means includes a burner. A burner device for burning a fuel supplied to the exhaust gas turbine by burning fuel for use.

【0007】〔作用効果〕本構成のごとく、排ガス加熱
手段として前記バーナ装置を設けることで、前記過給機
の排ガスタービンに供給される排ガス等のガスを、前記
燃焼室に供給する燃料若しくはその他のバーナ用燃料等
を燃焼させて加熱して、前記排ガスタービンへ供給され
るガスのエネルギを増加することができ、簡単な構成
で、過給機の出力を上昇させることができる本発明の予
混合圧縮自着火エンジンを構成することができる。
[Effects] As in the present configuration, by providing the burner device as the exhaust gas heating means, the gas such as the exhaust gas supplied to the exhaust gas turbine of the supercharger is supplied to the combustion chamber or other fuel. The burner fuel or the like can be burned and heated to increase the energy of the gas supplied to the exhaust gas turbine, and the output of the supercharger can be increased with a simple configuration. A mixed compression auto-ignition engine can be configured.

【0008】〔構成3〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンは、請求項3に記載したごとく、上記構成2の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記バーナ
装置が、前記バーナ用燃料を、前記排気路の前記排ガス
タービンの上流側流路内で燃焼させ、前記バーナ用燃料
が燃焼後の燃焼ガスを前記上流側流路に供給するもので
あることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a homogeneous charge compression ignition engine according to the third aspect of the present invention, in addition to the structure of the homogeneous charge compression ignition engine according to the second aspect, further comprising: Fuel for combustion in an upstream passage of the exhaust gas turbine in the exhaust passage, and the burner fuel supplies burned combustion gas to the upstream passage.

【0009】〔作用効果〕本構成のごとく、バーナ装置
によって排ガスタービンに供給されるガスのエネルギを
増加させるに、燃焼室から排出される排ガスが流通する
排気路の排ガスタービンの上流側流路内においてバーナ
用燃料を燃焼させるようにバーナ装置を構成することが
できる。即ち、バーナ装置において、前記上流側流路に
バーナ燃料を供給して、バーナ用燃料を、燃焼室から排
出される排ガス等のガス中の酸素を利用して燃焼させる
ことで、燃焼室から排出されるガスを加熱すると共に、
バーナ用燃料が燃焼後の排ガスを加えて、過給機の排ガ
スタービンへ高温且つ多量の高エネルギのガスを供給す
ることができ、一層過給機の出力を上昇させ、新気の過
給圧を上昇させることができる。また、このように排気
路内においてバーナ用燃料を燃焼させることで、前記排
ガス中の未燃成分をも燃焼させることができる。
According to this configuration, in order to increase the energy of the gas supplied to the exhaust gas turbine by the burner device, the exhaust gas discharged from the combustion chamber flows through the exhaust passage upstream of the exhaust gas turbine. , The burner device can be configured to burn the burner fuel. That is, in the burner device, the burner fuel is supplied to the upstream side flow path, and the burner fuel is burned by utilizing oxygen in gas such as exhaust gas discharged from the combustion chamber, so that the fuel is discharged from the combustion chamber. Heating the gas that is
The burner fuel can add high temperature and high energy gas to the exhaust gas turbine of the turbocharger by adding the exhaust gas after combustion, further increasing the output of the turbocharger and increasing the supercharging pressure of fresh air. Can be raised. In addition, by burning the burner fuel in the exhaust passage, the unburned components in the exhaust gas can also be burned.

【0010】〔構成4〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンは、請求項4に記載したごとく、上記構成1か
ら3の何れかの予混合圧縮自着火エンジンの構成に加え
て、前記クランク軸を強制的に回転させる強制運転手段
と、前記過給機における新気の過給圧を検出する過給圧
検出手段を備え、エンジンの運転開始に伴って、前記過
給圧検出手段により検出される前記過給圧が所定の目標
過給圧値になるまで、前記強制運転手段を働かせなが
ら、前記エネルギ増加手段を働かせ、前記過給圧が前記
目標過給圧になった後に、前記予混合圧縮自着火運転を
行う起動運転手段を備えたことを特徴とする。
[0010] [Structure 4] A premixed compression ignition engine according to the present invention is, in addition to the premixed compression ignition engine according to any one of the constitutions 1 to 3, further characterized in that: A supercharger forcibly rotating a shaft; and a supercharging pressure detecting unit for detecting a supercharging pressure of fresh air in the supercharger, which is detected by the supercharging pressure detecting unit when the operation of the engine is started. The energy increasing means is operated while the forcible operation means is operated until the supercharging pressure reaches a predetermined target supercharging pressure value. It is characterized by including a start-up operation means for performing a mixed compression auto-ignition operation.

【0011】〔作用効果〕予混合圧縮自着火エンジンの
起動運転を行うに、運転開始時は、燃焼室や吸気路が低
温であり、且つ燃焼室から排ガスが排出されないので、
運転開始すぐに過給機を働かせることができず、前記予
混合圧縮自着火運転を行うことができない。そこで、本
発明の予混合圧縮自着火エンジンは、本構成のごとく、
前記起動運転手段によって、先ず、クランク軸を強制回
転させることで、燃焼室から排気路へ強制的にガスを排
出すると共に、前記エネルギ増加手段によって燃焼室か
ら排出されたガスのエネルギを増加して、前記過給機の
排ガスタービンに供給することができ、前記過給機の出
力は徐々に増加されることになる。そこで、例えば、圧
力センサによって吸気路の過給機の吸気コンプレッサの
下流側流路の圧力を検出する、若しくは過給機の回転数
を検出して検出された回転数から前記過給圧を推測する
等のように構成された過給圧検出手段によって、前記過
給圧が前記予混合圧縮自着火運転を行うことができる程
度の目標過給圧値になったときに、前記燃焼室に前記予
混合圧縮自着火運転のための予混合気を形成して、前記
予混合圧縮自着火運転に移行することができる。よっ
て、予混合圧縮自着火エンジンの起動運転時において
も、過給機の出力を増加させて、予混合圧縮自着火運転
にスムーズに移行することができる。
[Effects] In starting the premixed compression ignition engine, at the start of operation, the combustion chamber and the intake passage are at a low temperature, and no exhaust gas is discharged from the combustion chamber.
The supercharger cannot be operated immediately after the start of operation, and the homogeneous charge compression ignition operation cannot be performed. Therefore, the homogeneous charge compression ignition engine of the present invention has
First, the starting operation means forcibly rotates the crankshaft, thereby forcibly discharging gas from the combustion chamber to the exhaust path, and increasing the energy of the gas discharged from the combustion chamber by the energy increasing means. Can be supplied to the exhaust gas turbine of the supercharger, and the output of the supercharger is gradually increased. Therefore, for example, a pressure sensor detects the pressure in the downstream flow path of the intake compressor of the supercharger in the intake passage, or detects the rotational speed of the supercharger and estimates the supercharging pressure from the detected rotational speed. When the supercharging pressure reaches a target supercharging pressure value at which the premix compression ignition operation can be performed, the supercharging pressure is detected by the supercharging pressure detecting means. It is possible to form a premixed gas for the homogeneous charge compression ignition operation and shift to the homogeneous charge compression ignition operation. Therefore, even during the start-up operation of the homogeneous charge compression ignition engine, the output of the supercharger can be increased to smoothly shift to the homogeneous charge compression ignition operation.

【0012】〔構成5〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンは、請求項5に記載したごとく、上記構成4の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記強制運
転手段が、前記クランク軸に連結された電動モータであ
ることを特徴とする。
[Structure 5] According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the structure of the premixed compression self-ignition engine according to the fourth aspect, the forcible operation means further comprises: It is an electric motor connected to a crankshaft.

【0013】〔作用効果〕本構成のごとく、前記クラン
ク軸強制回転手段として、前記クランク軸に連結された
モータを利用することができ、簡単な構成で、起動運転
時において過給機の出力を増加させて、予混合圧縮自着
火運転にスムーズに移行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。
[Effects] As in the present configuration, a motor connected to the crankshaft can be used as the crankshaft forced rotation means, and the output of the supercharger can be reduced during startup operation with a simple configuration. It is possible to realize a premixed compression ignition engine that can increase the number and smoothly shift to the premixed compression ignition operation.

【0014】〔構成6〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンは、請求項6に記載したごとく、上記構成4の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記強制運
転手段が、前記燃焼室において圧縮された予混合気を火
花点火燃焼させる火花点火運転を行う火花点火運転手段
であることを特徴とする。
[Structure 6] A premixed compression ignition engine according to the present invention as described in claim 6, in addition to the structure of the premixed compression ignition engine according to the constitution 4, the forcible operation means includes It is a spark ignition operating means for performing a spark ignition operation for spark ignition combustion of the premixed gas compressed in the combustion chamber.

【0015】〔作用効果〕本構成のごとく、前記強制運
転手段としての前記火花点火運転手段は、先ず、充分に
暖機されておらず予混合圧縮自着火運転が不可能な状態
である起動運転時において、燃焼室に火花点火可能な当
量比の予混合気を吸気して圧縮し、TDCより遅いタイ
ミング、好ましくは10°ATDC程度の実圧縮比が1
7か18程度となるタイミングで燃焼室に設けられた点
火プラグにより火花発生させ、前記予混合気を点火して
火花点火運転を行う。このように火花点火運転を行うこ
とで、エンジンの暖機状態は徐々に進行すると共に、燃
焼室からは火花点火され燃焼後の高温の排ガスが排出さ
れ、さらにエネルギ増加手段によりエネルギを増加させ
られた排ガスを過給機の排ガスタービンに供給すること
ができるので、起動運転時において過給機の出力を増加
させて、予混合圧縮自着火運転にスムーズに移行するこ
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。
[Effects] As in the present configuration, the spark ignition operation means as the forced operation means is, first, a start-up operation in a state where the warm-up is not sufficiently performed and the premix compression ignition operation is impossible. At that time, a premixed gas having an equivalence ratio capable of spark ignition is taken into the combustion chamber and compressed, and the actual compression ratio at a timing later than TDC, preferably about 10 ° ATDC, is 1
A spark is generated by a spark plug provided in the combustion chamber at a timing of about 7 or 18, and the premixed gas is ignited to perform a spark ignition operation. By performing the spark ignition operation in this manner, the warm-up state of the engine gradually progresses, and the combustion chamber discharges the high temperature exhaust gas after the ignition by the spark ignition, and the energy is increased by the energy increasing means. Premixed compression ignition that increases the output of the turbocharger during start-up operation and enables a smooth transition to premixed compression autoignition operation. Engine can be realized.

【0016】〔構成7〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンは、請求項7に記載したごとく、上記構成4の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記強制運
転手段が、前記燃焼室において圧縮された新気に、着火
用燃料を噴射して自着火させる噴射着火運転を行う噴射
着火運転手段であることを特徴とする。
[Structure 7] According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the structure of the premixed compression self-ignition engine of the fourth aspect, the forcibly operating means comprises It is an injection ignition driving means for performing an injection ignition operation for injecting ignition fuel into fresh air compressed in the combustion chamber to self-ignite.

【0017】本構成のごとく、前記強制運転手段として
の前記噴射着火運転手段は、先ず、充分に暖機されてお
らず予混合圧縮自着火運転が不可能な状態である起動運
転時において、燃焼室に空気若しくは希薄混合気等の新
気を吸気して圧縮し、TDCより遅いタイミング、好ま
しくは10°ATDC程度の実圧縮比が17か18程度
となるタイミングで、軽油等の着火用燃料を噴射して自
着火させて噴射着火運転を行う。このように噴射着火運
転を行うことで、エンジンの暖機状態は徐々に進行する
と共に、燃焼室からは噴射着火され燃焼後の高温の排ガ
スが排出され、さらにエネルギ増加手段によりエネルギ
を増加させられた排ガスを過給機の排ガスタービンに供
給することができるので、起動運転時において過給機の
出力を増加させて、予混合圧縮自着火運転にスムーズに
移行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。
[0017] As in the present configuration, the injection ignition operation means as the forced operation means first performs combustion during the start-up operation in which the warm-up is not sufficiently performed and the premix compression self-ignition operation is impossible. Fresh air such as air or a lean mixture is taken into the chamber and compressed, and ignition fuel such as light oil is supplied at a timing later than TDC, preferably at a timing when the actual compression ratio of about 10 ° ATDC becomes about 17 or 18. Inject and self-ignite to perform injection ignition operation. By performing the injection ignition operation in this way, the warm-up state of the engine gradually progresses, and the combustion chamber is injected and ignited to discharge high-temperature exhaust gas after combustion, and the energy is increased by the energy increasing means. Premixed compression ignition that increases the output of the turbocharger during start-up operation and enables a smooth transition to premixed compression autoignition operation. Engine can be realized.

【0018】〔構成8〕さらに本発明に係る予混合圧縮
自着火エンジンは、上記構成7の予混合圧縮自着火エン
ジンの構成に加えて、前記燃焼室に、前記着火用燃料の
着火温度以上に加熱されたグロープラグを備えておいて
もよい。
[Structure 8] A homogeneous charge compression ignition engine according to the present invention further includes, in addition to the structure of the homogeneous charge compression ignition engine according to Structure 7, the combustion chamber is provided with an ignition temperature equal to or higher than the ignition temperature of the ignition fuel. A heated glow plug may be provided.

【0019】この構成では、燃焼室にグロープラグを設
けることで、例えば着火用燃料として、着火温度が高い
天然ガス系都市ガス等を利用する場合においても、噴射
着火運転において、燃焼室において圧縮された新気に、
着火用燃料を噴射して確実に着火させることができ、好
ましい状態で予混合圧縮自着火エンジンを起動すること
ができる。
In this configuration, by providing a glow plug in the combustion chamber, even when, for example, a natural gas-based city gas having a high ignition temperature is used as the ignition fuel, the fuel is compressed in the combustion chamber in the injection ignition operation. New
The ignition fuel can be injected to reliably ignite, and the homogeneous charge compression ignition engine can be started in a preferable state.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に本発明の予混合圧縮自着火
エンジン100に関する実施の形態を図面に基づいて説
明する。図1に示すように、予混合圧縮自着火エンジン
100は、燃料と空気(酸素含有ガスの一例)との予混
合気を、吸気路11から吸気弁1を介してシリンダ3内
に形成された燃焼室7に吸気し、燃焼室7において圧縮
して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火運転を行って、
ピストン4の往復運動を連結棒5を介してクランク軸6
の回転として出力するものである。また、燃焼後の排ガ
スは、燃焼室7から排気弁2を介して排気路12へ排出
される。尚、この予混合圧縮自着火エンジン100の仕
様は、以下の通りである。ボア径:φ110mm×スト
ローク:106mm圧縮比:18定格クランク軸回転
数:1200rpm
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a homogeneous charge compression ignition engine according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the premixed compression ignition engine 100, a premixed air of fuel and air (an example of an oxygen-containing gas) is formed in a cylinder 3 from an intake passage 11 via an intake valve 1. A premixed compression auto-ignition operation is performed in which the air is sucked into the combustion chamber 7, compressed in the combustion chamber 7, and self-ignites.
The reciprocating motion of the piston 4 is transmitted through the connecting rod 5 to the crankshaft 6.
Is output as a rotation. Further, the exhaust gas after combustion is discharged from the combustion chamber 7 to the exhaust passage 12 via the exhaust valve 2. The specifications of the homogeneous charge compression ignition engine 100 are as follows. Bore diameter: φ110 mm x stroke: 106 mm Compression ratio: 18 Rated crankshaft rotation speed: 1200 rpm

【0021】予混合圧縮自着火エンジン100は、排気
路12に設けられた排ガスタービン17bに燃焼室7か
ら排出される排ガスを供給して、排ガスタービン17b
を回転させて、排ガスタービン17bに連結され吸気路
11に設けられた吸気コンプレッサ17aを回転させ、
吸気路11に供給される空気を加圧する過給機17が設
けられている。
The premixed compression ignition engine 100 supplies exhaust gas discharged from the combustion chamber 7 to an exhaust gas turbine 17b provided in the exhaust passage 12, and the exhaust gas turbine 17b
To rotate the intake compressor 17a connected to the exhaust gas turbine 17b and provided in the intake passage 11,
A supercharger 17 that pressurizes air supplied to the intake passage 11 is provided.

【0022】燃料としての天然ガス系都市ガスは、流量
調整弁8を介して過給機によって加圧された空気に供給
され、吸気路11に予混合気を形成することができ、制
御装置20は、クランク軸6の角度を検出するクランク
軸角センサ10の検出結果からクランク軸6の回転数を
検出し、吸気される空気量を算出しながら、流量調整弁
8を働かせて燃料の供給量を制御し、燃焼室7に吸気さ
れる予混合気の空気比を設定することができる。
The natural gas-based city gas as fuel is supplied to the air pressurized by the supercharger through the flow control valve 8 to form a premixed air in the intake passage 11, and the control device 20 Detects the rotation speed of the crankshaft 6 from the detection result of the crankshaft angle sensor 10 for detecting the angle of the crankshaft 6, and operates the flow control valve 8 while calculating the amount of air to be taken in. And the air ratio of the premixed air taken into the combustion chamber 7 can be set.

【0023】吸気路11の吸気コンプレッサ17aの下
流側には、冷却水が流量調整弁14を介して供給され、
加圧された予混合気を冷却する冷却器13が設けられ、
制御装置20は、吸気路11の冷却器13の下流側に設
けられた温度センサ15の検出結果に基づいて、流量調
整弁14を制御して、冷却器13の予混合気に対する冷
却量を調整し、燃焼室7に吸気される予混合気の温度を
設定することができ、たとえば制御装置20は、燃焼室
7の内圧を検出する内圧センサ9の検出結果によって、
燃焼室における予混合気の自着火タイミングを検出しな
がら、燃焼室7に吸気される予混合気の温度を設定し
て、その自着火タイミングを好ましいものに調整するこ
とができる。
Cooling water is supplied to the downstream side of the intake compressor 17a of the intake passage 11 through a flow control valve 14.
A cooler 13 for cooling the pressurized premixed gas is provided,
The control device 20 controls the flow control valve 14 based on the detection result of the temperature sensor 15 provided on the downstream side of the cooler 13 in the intake passage 11 to adjust the cooling amount of the cooler 13 for the premixed air. Then, it is possible to set the temperature of the premixed gas sucked into the combustion chamber 7. For example, the control device 20 uses the detection result of the internal pressure sensor 9 for detecting the internal pressure of the combustion chamber 7,
While detecting the self-ignition timing of the premixed gas in the combustion chamber, the temperature of the premixed gas sucked into the combustion chamber 7 can be set to adjust the self-ignition timing to a preferable one.

【0024】このような予混合圧縮自着火エンジン10
0は、希薄予混合気を圧縮自着火させる予混合圧縮自着
火運転を行うために、燃焼室7においてその予混合気を
充分に圧縮する必要がある。そこで、予混合圧縮自着火
エンジン100は、過給機17によって燃焼室7に予混
合気を過給するのであるが、燃焼室7から排出され排気
路12を流通する排ガスの温度は全負荷運転時でも35
0℃程度と低く、排ガスのエネルギを利用する過給機1
7を効率良く運転させることは困難である。
Such a homogeneous charge compression ignition engine 10
In the case of 0, the premixed air-fuel mixture needs to be sufficiently compressed in the combustion chamber 7 in order to perform the premixed compression auto-ignition operation for compressively igniting the lean premixed air-fuel mixture. Therefore, the premixed compression ignition engine 100 supercharges the premixed gas into the combustion chamber 7 by the supercharger 17, and the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 7 and flowing through the exhaust passage 12 is changed to the full load operation. Even 35
A supercharger 1 that is as low as 0 ° C and uses the energy of exhaust gas
It is difficult to operate 7 efficiently.

【0025】そこで、本発明の予混合圧縮自着火エンジ
ン100においては、排気路12において、排ガスター
ビン17bに供給される排ガスのエネルギを増加させ過
給機の出力を上昇させる排ガスエネルギ増加手段Aとし
て、バーナ用燃料として天然ガス系都市ガスを排気路1
2の排ガスタービン17bの上流側流路内で燃焼させ、
燃焼ガスを排ガスタービン17bに供給される排ガスに
供給し排ガスを加熱するバーナ装置25を備えている。
詳しくは、バーナ装置25は、バーナ用燃料燃料を互い
に衝突するように噴出して燃焼させるインパクトバーナ
であり、排気路12の一部を形成し両端が絞られたバー
ナ燃焼室23を備え、さらに、バーナ燃焼室23内に設
けられたバーナノズル21と、バーナノズル21の噴出
方向の近傍に火花を発生するスパークロット22とを備
え、制御装置20によって、開閉弁24を開状態として
バーナノズル21に設けられた複数の噴孔に燃料を供給
すると共に、スパークロット22を働かせてこの噴出し
たバーナ用燃料を着火し、排ガス中に残留する酸素の一
部を利用して、燃料をコンパクトな火炎を形成させて燃
焼させることができ、排ガスタービン17bに供給され
る排ガスを加熱すると共に、排ガス中の未燃成分を燃焼
させることができる。
Therefore, in the homogeneous charge compression ignition engine 100 of the present invention, the exhaust gas energy increasing means A for increasing the energy of the exhaust gas supplied to the exhaust gas turbine 17b and increasing the output of the supercharger in the exhaust path 12 is provided. , Natural gas-based city gas as burner fuel, exhaust path 1
2 in the upstream flow path of the exhaust gas turbine 17b,
A burner device 25 is provided for supplying combustion gas to exhaust gas supplied to the exhaust gas turbine 17b and heating the exhaust gas.
More specifically, the burner device 25 is an impact burner that burns and burns fuel for a burner so as to collide with each other, and includes a burner combustion chamber 23 that forms a part of the exhaust passage 12 and has both ends narrowed. A burner nozzle 21 provided in the burner combustion chamber 23, and a spark lot 22 that generates a spark in the vicinity of the ejection direction of the burner nozzle 21. The control device 20 opens and closes the on-off valve 24 and is provided on the burner nozzle 21. In addition to supplying fuel to the plurality of injection holes, the spark lot 22 is operated to ignite the injected fuel for the burner, and a part of oxygen remaining in the exhaust gas is used to convert the fuel into a compact flame. To heat the exhaust gas supplied to the exhaust gas turbine 17b and burn unburned components in the exhaust gas. .

【0026】このような排ガスエネルギ増加手段Aとし
てのバーナ装置25によって、燃焼室7から排出される
低温の排ガスを500℃程度に加熱して、そのエネルギ
が上昇した排ガスを排ガスタービン17bに供給するこ
とができるので、過給機を高い能力で運転して、予混合
気の過給圧を上昇させることができ、燃焼室7において
予混合気を充分に自着火に至らしめることができる。
By the burner device 25 as such an exhaust gas energy increasing means A, the low temperature exhaust gas discharged from the combustion chamber 7 is heated to about 500 ° C., and the increased exhaust gas is supplied to the exhaust gas turbine 17b. As a result, the supercharger can be operated with high performance to increase the supercharging pressure of the premixed gas, and the premixed gas can be sufficiently self-ignited in the combustion chamber 7.

【0027】次に、本発明の予混合圧縮自着火エンジン
100の起動運転について、以下に説明する。予混合圧
縮自着火エンジン100の起動運転を行うに、運転開始
時は、燃焼室7や吸気路11が低温で、燃焼室から排ガ
スが排出されないので過給機17を働かせることができ
ないので、すぐに予混合圧縮自着火運転を行うことがで
きない。そこで、本発明の予混合圧縮自着火エンジン1
00の制御装置20には、起動運転手段201が設けら
れており、起動運転手段201は、起動運転において、
排ガスエネルギ増加手段Aとしてのバーナ装置25を利
用して、過給機17の出力を増加させ、前記予混合圧縮
自着火エンジン100をスムーズに起動させることがで
きる。
Next, the starting operation of the homogeneous charge compression ignition engine 100 of the present invention will be described below. At the start of the operation of the homogeneous charge compression ignition engine 100, at the start of operation, the supercharger 17 cannot be operated because the combustion chamber 7 and the intake passage 11 are at a low temperature and no exhaust gas is discharged from the combustion chamber. Cannot perform the homogeneous charge compression ignition operation. Therefore, the homogeneous charge compression ignition engine 1 of the present invention
00 is provided with start-up operation means 201. The start-up operation means 201
By using the burner device 25 as the exhaust gas energy increasing means A, the output of the supercharger 17 can be increased, and the homogeneous charge compression ignition engine 100 can be started smoothly.

【0028】即ち、制御装置20に運転開始指令が入力
された後に、起動運転手段201は、先ず、流量調整弁
8を閉じて燃料の供給を停止した状態で、クランク軸6
を回転自在に設けられたモータ30(強制運転手段の一
例)によって、クランク軸6を例えば1200rpm程
度で強制回転させ、燃焼室7から排気路12へ強制的に
空気を排出させる。そして、バーナ装置25において1
0L/minで供給されたバーナ用燃料を燃焼させ、排
ガスタービン17bに供給される空気に高温の燃焼ガス
を供給することで、排ガスタービン17bには高エネル
ギのガスが供給されることになるので、前記過給機17
の出力は徐々に増加することになる。そして、圧力セン
サ16(過給圧検出手段の一例)において検出される吸
気路11の圧力が、100kPa程度の予混合圧縮自着
火運転を行うことができる程度の目標過給圧値になり、
冷却器13を働かせて吸気路11の予混合気の温度が8
0℃程度になったときに、流量調整弁8を働かせて、空
気比2.5(当量比0.4)程度の希薄状態の予混合気
を燃焼室7に吸気して、予混合圧縮自着火運転に移行す
ることができる。また、予混合圧縮自着火運転に移行後
においては、バーナ装置25は停止若しくは低燃焼量運
転を行う。
That is, after the operation start command is input to the control device 20, the starting operation means 201 first closes the flow control valve 8 and stops the supply of fuel to the crankshaft 6 while stopping the supply of fuel.
The crankshaft 6 is forcibly rotated at, for example, about 1200 rpm by a motor 30 (an example of a forcible operation means) rotatably provided to forcibly discharge air from the combustion chamber 7 to the exhaust passage 12. Then, in the burner device 25, 1
By burning the burner fuel supplied at 0 L / min and supplying high-temperature combustion gas to the air supplied to the exhaust gas turbine 17b, a high-energy gas is supplied to the exhaust gas turbine 17b. , The supercharger 17
Will gradually increase. Then, the pressure of the intake passage 11 detected by the pressure sensor 16 (an example of the supercharging pressure detecting means) becomes a target supercharging pressure value such that the homogeneous charge compression ignition operation of about 100 kPa can be performed,
By operating the cooler 13, the temperature of the premixed air in the intake path 11 becomes 8
When the temperature reaches about 0 ° C., the flow control valve 8 is operated to inhale a lean premixed air having an air ratio of about 2.5 (equivalent ratio of 0.4) into the combustion chamber 7, and the premixed compressed gas is compressed. It is possible to shift to the ignition operation. After the transition to the homogeneous charge compression auto-ignition operation, the burner device 25 stops or performs the low combustion operation.

【0029】〔別実施の形態〕 〈1〉 上記の実施の形態において、強制運転手段とし
てモータ30を備え、クランク軸6を強制回転させなが
ら起動運転を行う構成を示したが、別に、強制運転手段
として、図2に示すように、燃焼室7に火花発生可能な
点火プラグ31を備え、さらに、制御装置20に、火花
点火運転手段202が備えることができる。即ち、火花
点火運転手段202は、例えば運転開始指示が入力され
た後に、モータ30によりクランク軸6を回転させ、流
量調整弁8を調整して当量比が0.6程度の予混合気を
燃焼室7に吸気して圧縮し、点火プラグ31をTDC以
降の10°ATDC程度で働かせ、予混合気を点火して
火花点火運転を行う。そして、圧力センサ16(過給圧
検出手段の一例)において検出される吸気路11の圧力
が、120kPa程度になり、冷却器13を働かせて吸
気路11の予混合気の温度が85℃程度になったとき
に、点火プラグ31による火花発生の時期をさらに遅ら
せ、内圧センサ9によりTDC付近における圧縮自着火
が確認できた時点で、空気比2.5(当量比0.4)程
度の希薄状態の予混合気を燃焼室7に吸気して、予混合
圧縮自着火運転に移行する。
[Another Embodiment] <1> In the above-described embodiment, the configuration is described in which the motor 30 is provided as the forcible operation means and the starting operation is performed while the crankshaft 6 is forcibly rotated. As means, as shown in FIG. 2, a spark plug 31 capable of generating a spark can be provided in the combustion chamber 7, and further, a spark ignition operating means 202 can be provided in the control device 20. That is, for example, after the operation start instruction is input, the spark ignition operating means 202 rotates the crankshaft 6 by the motor 30 and adjusts the flow control valve 8 to burn the premixed gas having the equivalent ratio of about 0.6. The air is sucked into the chamber 7 and compressed, and the spark plug 31 is operated at about 10 ° ATDC after TDC to ignite the premixed air and perform the spark ignition operation. Then, the pressure in the intake passage 11 detected by the pressure sensor 16 (an example of the supercharging pressure detecting means) becomes approximately 120 kPa, and the temperature of the premixed air in the intake passage 11 is reduced to approximately 85 ° C. by operating the cooler 13. When the spark plug 31 is turned on, the spark generation by the spark plug 31 is further delayed, and when the self-compression ignition in the vicinity of TDC can be confirmed by the internal pressure sensor 9, the lean state with the air ratio of about 2.5 (equivalent ratio of 0.4) Is sucked into the combustion chamber 7 and the operation shifts to the premix compression ignition operation.

【0030】〈2〉 上記の実施の形態において、強制
運転手段としてモータ30を備え、クランク軸6を強制
回転させながら起動運転を行う構成を示したが、別に、
強制運転手段として、図3に示すように、燃焼室7に着
火用燃料としての軽油を噴射可能な燃料噴射弁32を備
え、さらに、制御装置20に、噴射着火運転手段203
が備えることができる。即ち、噴射着火運転手段203
は、例えば運転開始指示が入力された後に、モータ30
によりクランク軸6を回転させ、当量比が希薄状態の予
混合気を燃焼室7に吸気して圧縮し、TDC以降の10
°ATDC程度の時期に、燃料噴射弁32により軽油を
噴射して自着火させる噴射着火運転を行う。そして、圧
力センサ16(過給圧検出手段の一例)において検出さ
れる吸気路11の圧力が、120kPa程度になり、冷
却器13を働かせて吸気路11の予混合気の温度が85
℃程度になったときに、点火プラグ31による火花発生
の時期をさらに遅らせ、内圧センサ9によりTDC付近
における圧縮自着火が確認できた時点で、燃料噴射弁3
2からの軽油の噴射を停止し、空気比2.5(当量比
0.4)程度の希薄状態の予混合気を燃焼室7に吸気し
て、予混合圧縮自着火運転に移行する。また、着火用燃
料としては、発火点が比較的低い軽油を利用することが
好適であるが、別に予混合圧縮自着火運転時に燃焼室に
供給する燃料と同じ燃料を噴射しても構わない。しか
し、着火用燃料として、着火温度が高い天然ガス系都市
ガス等を利用する場合、燃焼室7の着火用燃料が噴射さ
れる領域にグロープラグを設けることが好ましく、燃焼
室7において圧縮された新気に、着火用燃料を噴射して
確実に着火させることができ、好ましい状態で予混合圧
縮自着火エンジンを起動することができる。また、グロ
ープラグを設け、着火用燃料として天然ガス系都市ガス
を利用する場合、グロープラグを1300K(約100
0℃)程度に加熱するこのが好ましく、燃焼室における
当量比が0.5となるように燃料が噴射され、燃焼室か
ら500℃程度の排ガスを排出させることができるの
で、上記の排ガスエネルギ増加手段Aとしてのバーナ装
置25の燃焼負荷を低く押えることができる。
<2> In the above-described embodiment, the configuration has been described in which the motor 30 is provided as the forced operation means and the startup operation is performed while the crankshaft 6 is forcibly rotated.
As shown in FIG. 3, as the forced operation means, a fuel injection valve 32 capable of injecting light oil as ignition fuel into the combustion chamber 7 is provided.
Can be provided. That is, the injection ignition driving means 203
For example, after the operation start instruction is input, the motor 30
The crankshaft 6 is rotated to suck the premixed gas having a lean equivalent ratio into the combustion chamber 7 and compress it.
At a time of about ATDC, an injection ignition operation is performed in which light oil is injected by the fuel injection valve 32 to self-ignite. Then, the pressure of the intake passage 11 detected by the pressure sensor 16 (an example of the supercharging pressure detecting means) becomes about 120 kPa, and the cooler 13 is operated to reduce the temperature of the premixed air in the intake passage 11 to 85 kPa.
° C, the spark generation by the spark plug 31 is further delayed, and when the self-compression ignition near TDC is confirmed by the internal pressure sensor 9, the fuel injection valve 3
The injection of light oil from the fuel cell 2 is stopped, the premixed air in a lean state having an air ratio of about 2.5 (equivalent ratio 0.4) is drawn into the combustion chamber 7, and the operation shifts to the premixed compression ignition operation. As the ignition fuel, it is preferable to use light oil having a relatively low ignition point. Alternatively, the same fuel as the fuel supplied to the combustion chamber during the premixed compression self-ignition operation may be used. However, when a natural gas-based city gas or the like having a high ignition temperature is used as the ignition fuel, it is preferable to provide a glow plug in a region of the combustion chamber 7 where the ignition fuel is injected. The ignition fuel can be reliably injected by injecting the ignition fuel into the fresh air, and the homogeneous charge compression ignition engine can be started in a preferable state. When a glow plug is provided and natural gas-based city gas is used as an ignition fuel, the glow plug is set to 1300K (about 100 K).
0 ° C.) is preferable. Fuel is injected so that the equivalent ratio in the combustion chamber becomes 0.5, and exhaust gas of about 500 ° C. can be discharged from the combustion chamber. The combustion load of the burner device 25 as the means A can be kept low.

【0031】〈3〉 上記の実施の形態において、排ガ
スタービン17bに供給される排ガスのエネルギを増加
させ過給機の出力を上昇させる排ガスエネルギ増加手段
Aとして、燃焼ガスを排ガスタービン17bに供給され
る排ガスに供給し排ガスを加熱するバーナ装置25を備
えた構成について説明したが、このバーナ装置を、バー
ナ用燃料が燃焼する燃焼ガスにより排ガスタービンに供
給される排ガスを間接的に加熱するように構成すること
もでき、排ガスエネルギ増加手段Aとして、バーナ装置
の代わりに、電気ヒータ等を設けることもできる。
<3> In the above embodiment, the combustion gas is supplied to the exhaust gas turbine 17b as exhaust gas energy increasing means A for increasing the energy of the exhaust gas supplied to the exhaust gas turbine 17b and increasing the output of the supercharger. The structure provided with the burner device 25 for supplying the exhaust gas and heating the exhaust gas has been described, but the burner device is configured to indirectly heat the exhaust gas supplied to the exhaust gas turbine by the combustion gas in which the burner fuel burns. An electric heater or the like may be provided as the exhaust gas energy increasing means A instead of the burner device.

【0032】〈4〉 本発明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。
<4> As a fuel that can be used in the premixed compression ignition engine of the present invention, city gas is suitable, but any fuel such as gasoline, propane, methanol, and hydrogen can be used.

【0033】〈5〉 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
とを混合すれば良いが、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。
<5> In producing the premixed gas, the fuel and the gas containing oxygen for combustion of the fuel may be mixed. For example, air is used as the oxygen-containing gas for combustion. Is common. 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.

【0034】〈6〉 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。
<6> In the above embodiment,
Although described in relation to a so-called four-stroke engine, the present application is applicable to a two-stroke engine.

【0035】〈7〉 上記の実施の形態において、燃焼
室7で圧縮自着火燃焼する予混合気を、吸気路11にお
いて形成する構成を示したが、別に、燃焼室7に直接噴
射する燃料噴射弁を備え、空気のみを吸気し、吸気行程
若しくは圧縮行程初期において燃料を噴射して燃焼室に
予混合気を形成し、この予混合気を圧縮して自着火させ
るように構成することもできる。
<7> In the above-described embodiment, the configuration is shown in which the premixed gas for compression ignition combustion in the combustion chamber 7 is formed in the intake passage 11, but separately, the fuel injection is directly injected into the combustion chamber 7. A valve may be provided so that only air is sucked in, fuel is injected at an early stage of an intake stroke or a compression stroke to form a premixed gas in a combustion chamber, and the premixed gas is compressed to self-ignite. .

【0036】〈8〉 上記の実施の形態において、過給
機17における予混合気の過給圧を検出するための過給
圧検出手段として、圧力センサ16を設けたが、別に、
過給圧検出手段を過給機17の回転数を検出する回転数
検出センサによって過給圧を推定するように構成しても
構わない。
<8> In the above-described embodiment, the pressure sensor 16 is provided as the supercharging pressure detecting means for detecting the supercharging pressure of the premixed gas in the supercharger 17.
The supercharging pressure detecting means may be configured to estimate the supercharging pressure by a rotation speed detection sensor that detects the rotation speed of the supercharger 17.

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

【図1】本発明に係る予混合圧縮自着火エンジンの実施
の形態を示す概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a homogeneous charge compression ignition engine according to the present invention.

【図2】本発明に係る予混合圧縮自着火エンジンの別の
実施の形態を示す概略構成図
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the homogeneous charge compression ignition engine according to the present invention.

【図3】本発明に係る予混合圧縮自着火エンジンの別の
実施の形態を示す概略構成図
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of a premixed compression ignition engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 吸気弁 2 排気弁 3 シリンダ 4 ピストン 5 連結棒 6 クランク軸 7 燃焼室 8 流量調整弁 9 内圧センサ 10 クランク軸角センサ 11 吸気路 12 排気路 13 冷却器 14 流量調整弁 15 温度センサ 16 圧力センサ(過給圧検出手段) 17 過給機 17a 吸気コンプレッサ 17b 排ガスタービン 20 制御装置 25 バーナ装置 30 モータ(強制運転手段) 31 点火プラグ 32 燃料噴射弁 202 火花点火運転手段(強制運転手段) 203 噴射着火運転手段(強制運転手段) A 排ガスエネルギ増加手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake valve 2 Exhaust valve 3 Cylinder 4 Piston 5 Connecting rod 6 Crankshaft 7 Combustion chamber 8 Flow control valve 9 Internal pressure sensor 10 Crankshaft angle sensor 11 Intake path 12 Exhaust path 13 Cooler 14 Flow control valve 15 Temperature sensor 16 Pressure sensor (Supercharging pressure detecting means) 17 Supercharger 17a Intake compressor 17b Exhaust gas turbine 20 Control device 25 Burner device 30 Motor (forcible operation means) 31 Spark plug 32 Fuel injection valve 202 Spark ignition operation means (Forced operation means) 203 Injection ignition Operating means (forcible operating means) A means for increasing exhaust gas energy

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 23/00 F02D 41/02 351 41/02 351 F02B 37/12 301S (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 佐古 孝弘 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) 3G005 DA02 FA05 GB17 GB24 GD09 HA00 HA04 HA05 HA13 JA16 3G023 AA00 AA02 AA05 AA08 AB03 AB06 AB08 AC00 AC01 AC04 AC06 AC07 AD03 AF02 AF03 AG02 3G092 AA00 AA18 AB08 BB01 DB03 HA16Z HC01Z HE01Z HE03Z 3G301 HA00 HA01 HA11 HA22 MA11 PA16Z PC01Z PE01Z PE03Z──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 23/00 F02D 41/02 351 41/02 351 F02B 37/12 301S (72) Inventor Koji Moriya Osaka Prefecture Osaka Gas Co., Ltd. (72) Inventor Takahiro Sako 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi Osaka Gas Co., Ltd. (72) Inventor Masashi Nishigaki 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Osaka Gas Co., Ltd. (reference) 3G005 DA02 FA05 GB17 GB24 GD09 HA00 HA04 HA05 HA13 JA16 3G023 AA00 AA02 AA05 AA08 AB03 AB06 AB08 AC00 AC01 AC04 AC06 AC07 AD03 AF02 AF03 AG02 3G092 AA00 AA18 AB08 BB01 DB03 HA16Z HC01Z HE01Z HE03Z 3G301 HA00 HA01 HA11 HA22 MA11 PA16Z PC01Z PE01Z PE03Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料と酸素含有ガスとの予混合気を燃焼
室において圧縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火
運転を行って、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、 排気路に設けられた排気タービンに前記燃焼室から排出
されるガスを供給し、前記排ガスタービンに連結され吸
気路に設けられた吸気コンプレッサによって燃焼室に吸
気される新気を過給する過給機を備え、 前記排気タービンに供給されるガスのエネルギを増加さ
せるエネルギ増加手段を備えた予混合圧縮自着火エンジ
ン。
1. A premixed compression self-ignition engine that performs a premixed compression self-ignition operation in which a premixed mixture of fuel and an oxygen-containing gas is compressed in a combustion chamber to perform self-ignition combustion and maintains rotation of a crankshaft. And supplying gas exhausted from the combustion chamber to an exhaust turbine provided in an exhaust passage, and supercharging fresh air sucked into the combustion chamber by an intake compressor connected to the exhaust gas turbine and provided in an intake passage. A homogeneous charge compression ignition engine, comprising: a supercharger that increases the energy of gas supplied to the exhaust turbine.
【請求項2】 前記排ガス加熱手段が、バーナ用燃料を
燃焼させて前記排ガスタービンに供給されるガスを加熱
するバーナ装置である請求項1に記載の予混合圧縮自着
火エンジン。
2. The premixed compression ignition engine according to claim 1, wherein the exhaust gas heating means is a burner device that burns fuel for a burner and heats a gas supplied to the exhaust gas turbine.
【請求項3】 前記バーナ装置が、前記バーナ用燃料
を、前記排気路の前記排ガスタービンの上流側流路内で
燃焼させ、前記バーナ用燃料が燃焼後の燃焼ガスを前記
上流側流路に供給するものである請求項3に記載の予混
合圧縮自着火エンジン。
3. The burner device burns the burner fuel in an upstream flow passage of the exhaust gas turbine in the exhaust passage, and transfers the combustion gas after the burner fuel burns to the upstream flow passage. The homogeneous charge compression ignition engine according to claim 3, which is supplied.
【請求項4】 前記クランク軸を強制的に回転させる強
制運転手段と、 前記過給機における新気の過給圧を検出する過給圧検出
手段を備え、 エンジンの運転開始に伴って、前記過給圧検出手段によ
り検出される前記過給圧が所定の目標過給圧値になるま
で、前記強制運転手段を働かせながら、前記エネルギ増
加手段を働かせ、前記過給圧が前記目標過給圧になった
後に、前記予混合圧縮自着火運転を行う起動運転手段を
備えた請求項1から3の何れか1項に記載の予混合圧縮
自着火エンジン。
4. A forcible operating means for forcibly rotating the crankshaft; and a supercharging pressure detecting means for detecting a supercharging pressure of fresh air in the supercharger. Until the supercharging pressure detected by the supercharging pressure detecting means reaches a predetermined target supercharging pressure value, the energy increasing means is operated while the forcibly operating means is operated, and the supercharging pressure is reduced to the target supercharging pressure. The homogeneous charge compression ignition engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a start-up operation unit that performs the homogeneous charge compression ignition operation after the start of the engine.
【請求項5】 前記強制運転手段が、前記クランク軸に
連結された電動モータである請求項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 forced operation means is an electric motor connected to said crankshaft.
【請求項6】 前記強制運転手段が、前記燃焼室におい
て圧縮された予混合気を火花点火燃焼させる火花点火運
転を行う火花点火運転手段である請求項4に記載の予混
合圧縮自着火エンジン。
6. The premixed compression ignition engine according to claim 4, wherein the forcible operation means is a spark ignition operation means for performing a spark ignition operation for spark ignition combustion of the premixed gas compressed in the combustion chamber.
【請求項7】 前記強制運転手段が、前記燃焼室におい
て圧縮された新気に、着火用燃料を噴射して自着火させ
る噴射着火運転を行う噴射着火運転手段である請求項5
に記載の予混合圧縮自着火エンジン。
7. The injection ignition operation means for performing an injection ignition operation in which self-ignition is performed by injecting ignition fuel into fresh air compressed in the combustion chamber.
A premixed compression ignition engine according to claim 1.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010532441A (en) * 2007-04-04 2010-10-07 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト Combustion method for reciprocating piston internal combustion engine
CN102287266A (en) * 2011-07-06 2011-12-21 江西惟思特科技发展有限公司 Micro fully-wind-driven oxygen enriched combustion type gas turbine generator
CN102297024A (en) * 2011-07-06 2011-12-28 江西惟思特科技发展有限公司 Miniature pure oxygen combustion gas turbine generator
CN102297025A (en) * 2011-07-06 2011-12-28 江西惟思特科技发展有限公司 Micro gas turbine generator employing mixed oxygen-enriched combustion
JP2012503732A (en) * 2008-09-23 2012-02-09 エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド Power plant and related control system and method
JP2013019342A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Denso Corp Supercharging apparatus for vehicle
CN106930850A (en) * 2015-12-29 2017-07-07 长城汽车股份有限公司 Dual fuel engine system and its control method, vehicle
WO2023036710A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-16 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010532441A (en) * 2007-04-04 2010-10-07 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト Combustion method for reciprocating piston internal combustion engine
JP2012503732A (en) * 2008-09-23 2012-02-09 エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド Power plant and related control system and method
CN102287266A (en) * 2011-07-06 2011-12-21 江西惟思特科技发展有限公司 Micro fully-wind-driven oxygen enriched combustion type gas turbine generator
CN102297024A (en) * 2011-07-06 2011-12-28 江西惟思特科技发展有限公司 Miniature pure oxygen combustion gas turbine generator
CN102297025A (en) * 2011-07-06 2011-12-28 江西惟思特科技发展有限公司 Micro gas turbine generator employing mixed oxygen-enriched combustion
JP2013019342A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Denso Corp Supercharging apparatus for vehicle
CN106930850A (en) * 2015-12-29 2017-07-07 长城汽车股份有限公司 Dual fuel engine system and its control method, vehicle
CN106930850B (en) * 2015-12-29 2020-07-03 长城汽车股份有限公司 Dual-fuel engine system, control method thereof and vehicle
WO2023036710A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-16 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine

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