JP2002021608A - 予混合圧縮自着火エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、燃料供給手段８から供給される燃
料と酸素含有ガスとの予混合気を燃焼室７おいて圧縮し
て自着火燃焼させて、クランク軸６の回転を維持する高
熱効率且つ低ＮＯｘの予混合圧縮自着火エンジン１００
おいて、エンジンの動作状態が変化しても高い図示熱効
率を維持することができる技術を得ることを目的とす
る。 【解決手段】 エンジンの動作状態を検出する動作状態
検出手段Ｄを備えるとともに、予混合気の当量比を設定
する当量比設定手段９と、燃焼室７における実圧縮比を
設定する実圧縮比設定手段Ｂを備え、予め記憶している
当量比と実圧縮比との動作状態に関する関係に基づい
て、当量比設定手段９及び実圧縮比設定手段Ｂを働かせ
て、当量比及び実圧縮比を制御する制御手段Ｄを備え
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、燃料供給手段から
供給される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。

【０００２】

【従来の技術】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
縮を利用した自然着火形式であるが、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然着
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超
希薄な予混合気を圧縮自着火させ、高熱効率及び低ＮＯ
ｘが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、予混合圧縮自
着火エンジンにおいて、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、エンジンの起動からの経過時
間、エンジンの周囲環境（温度、湿度等）、若しくはエ
ンジン出力等のエンジン動作状態が変化した場合、吸気
路や燃焼室の壁面温度が変化するので、予混合気の自着
火タイミングが変化したり、自着火が発生しなくなり、
エンジンの熱効率低下若しくはエンジンの運転停止の原
因となる。エンジンの動作状態としての起動からの経過
時間が変化する場合、言換えればエンジンの暖機状態が
変化する場合、特に、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。よって、予混合圧縮自着火エンジンを起動する
に、エンジンを何らかの手法によって暖機し予混合気を
圧縮自着火させながら起動することは困難であるので、
従来の予混合圧縮自着火エンジンは、エンジンを火花点
火エンジンとして起動して充分に暖機した後、若しくは
何らかの暖機手段によってエンジンを充分に暖機した後
に、予混合気を圧縮自着火させる運転を行う必要があ
り、エンジンが複雑化する上に、スムーズな起動運転を
実現できなかった。また、エンジンの動作状態としての
エンジンの出力を変更する場合、燃焼室に吸気する予混
合気の当量比を変化させるのであるが、当量比を広く変
化させ出力設定範囲を拡大しながら、定格負荷から部分
負荷に渡って高い熱効率を維持するための有効な技術は
無かった。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、エンジンの動作状態が変化しても高い図示熱効率を
維持することができる技術を得ることを目的とする。

【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、エンジンの動作状態を検出する動作状態検出手段を
備えるとともに、前記燃料供給手段から供給される燃料
の供給量を設定して前記予混合気の当量比を設定する当
量比設定手段と、前記自着火前の前記燃焼室の圧力を調
整して、前記燃焼室における実圧縮比を設定する実圧縮
比設定手段を備え、予め記憶している前記当量比と前記
実圧縮比との前記動作状態に関する関係に基づいて、前
記当量比設定手段及び前記実圧縮比設定手段を働かせ
て、前記当量比及び前記実圧縮比を制御する制御手段を
備えたことを特徴とする。

【０００５】〔作用効果〕本構成のごとく、本発明の予
混合圧縮自着火エンジンは、前記動作状態検出手段によ
って、燃焼室における圧縮自着火のタイミング、エンジ
ンの起動からの経過時間、エンジンの周囲環境（温度、
湿度等）、若しくはエンジンの設定出力等のエンジンの
動作状態を検出可能であると共に、前記当量比設定手段
によって、例えば燃料供給手段から供給される燃料の供
給量を設定して、予混合気の当量比を設定可能、且つ、
前記実圧縮比設定手段によって、例えば圧縮行程におけ
る吸気弁の閉タイミングを変化させ調整する、若しくは
新気の過給圧を調整して、自着火前の燃焼室の圧力を調
整し、燃焼室における実圧縮比を設定可能に構成されて
いる。そして、前記制御手段によって、予め記憶してい
る前記当量比と前記実圧縮比との前記動作状態に関する
関係、即ち予め実験等によって求めて記憶しておいた、
検出される動作状態に対して常に高い図示熱効率を実現
することができる当量比及び圧縮比の夫々の値の関係に
基づいて、当量比及び実圧縮比を制御するので、動作状
態が変化しても常に高い図示熱効率を維持することがで
きる。詳しくは、エンジン動作状態が、燃焼室において
予混合気を自着火させ難い状態である場合、言換えれば
燃焼室において予混合気を断熱圧縮しても自着火が好ま
しい時点より遅れて発生する、若しくは自着火が発生し
ない状態である場合、実圧縮比を高い側に調整すると共
に、実圧縮比の増加に伴って発生するノッキング等を回
避するために、予混合気の当量比を低い側に調整するこ
とで、エンジンを好ましい状態で運転して、高い熱効率
を維持することができる。

【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、前記動作状
態検出手段が、前記動作状態としての前記エンジンの暖
機状態を検出する手段であり、前記制御手段が、予め記
憶している前記当量比と前記実圧縮比との前記暖機状態
に関する関係に基づいて、前記当量比及び前記実圧縮比
を制御するに、前記暖機状態進行に伴って、前記当量比
を増加させると共に、前記実圧縮比を減少させることを
特徴とする。

【０００７】〔作用効果〕本構成のごとく、前記動作状
態検出手段を、例えばシリンダ（特に燃焼室壁面）や吸
気路（特に吸気ポート）の温度を検出したり、燃焼室に
おいて燃料がどの程度自着火に至ったのかを知るため
に、燃焼室から排出される排ガスの温度を検出したり、
エンジンの運転開始からの経過時間をタイマー等で検出
して、エンジンの暖機状態、言換えれば暖機の進行状態
を検出するように構成することができる。そして、前記
制御手段によって、エンジンの運転開始から暖機状態が
進行するにつれて、詳しくは、シリンダ、吸気路、若し
くは排ガスの温度が上昇するにつれて、又は運転開始か
らの経過時間が増加するにつれて、前記予め記憶してい
る当量比及び実圧縮比のその温度若しくは経過時間に関
する関係に基づいて、当量比を増加させながら、実圧縮
比を減少させることで、ノッキング等を回避してエンジ
ンの熱効率を常に高いものに維持しながら、予混合圧縮
自着火エンジンの起動運転を行うことができ。

【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１の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記動作状
態検出手段が、前記動作状態としての前記エンジンの設
定出力を検出する手段であり、前記制御手段が、予め記
憶している前記当量比と前記実圧縮比との前記設定出力
に関する関係に基づいて、前記当量比及び前記実圧縮比
を制御するに、前記設定出力の増加に伴って、前記当量
比を増加させると共に、前記実圧縮比を減少させ、前記
設定出力の減少に伴って、前記当量比を減少させると共
に、前記実圧縮比を増加させることを特徴とする。

【０００９】〔作用効果〕エンジンの設定出力、言換え
れば要求されるエンジンの出力は、手動で、若しくはエ
ンジンのクランク軸にかかる負荷を検出して設定される
のであるが、本構成のごとく、動作状態検出手段を、前
記設定出力を検出する手段として構成し、制御手段によ
って、その検出された設定出力に基づいて、当量比と実
圧縮比を制御して、エンジンの出力を変更しながら、前
記エンジンの熱効率を好ましいものに維持することがで
きる。即ち、前記制御手段によって、前記予め記憶して
いる当量比及び実圧縮比のその設定出力に関する関係、
即ち、熱効率を高く維持するための当量比と実圧縮比の
関係に基づいて、エンジンの設定出力を増加させるに、
当量比を増加させながら、実圧縮比を減少させ、逆にエ
ンジンの設定出力を減少させるに、当量比を減少させな
がら、実圧縮比を増加させる。よって、出力を大幅に変
更しても、ノッキング等を回避してエンジンの熱効率を
常に高いものに維持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。

【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、前記燃焼室に吸気される新気の温度を設定する新気
温度設定手段を備え、前記制御手段が、予め記憶してい
る前記当量比と前記実圧縮比と前記新気の温度との前記
動作状態に関する関係に基づいて、前記当量比設定手段
及び前記実圧縮比設定手段及び前記新気温度設定手段を
働かせて、前記当量比及び前記実圧縮比及び前記新気の
温度を制御することを特徴とする。

【００１１】〔作用効果〕本構成のごとく、制御手段
を、前記当量比と前記実圧縮比とを制御すると共に、予
め記憶している前記当量比と前記実圧縮比と前記新気の
温度との前記動作状態に関する関係に基づいて、前記新
気温度設定手段を働かせて燃焼室に吸気される新気の温
度を制御するように構成することができる。詳しくは、
エンジンの出力を変化させる場合、予混合気の当量比を
高い側に設定するのであるが、その時にエンジン動作状
態としてはノッキング等が発生しやすい状態となる。そ
こで、その当量比増加と合わせて実圧縮比及び新気の温
度を制御するのであるが、具体的には、出力増加に伴っ
て、実圧縮比を減少させると共に、前記新気の温度を減
少させ、ノッキングを回避することができる。よって、
出力等を大幅に変更しても常に高い熱効率を維持するこ
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。

【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１か
ら４の何れかの予混合圧縮自着火エンジンの構成に加え
て、前記実圧縮比設定手段が、吸気弁を吸気行程後の下
死点時期よりも早く若しくは遅く閉じ、前記下死点時期
と前記吸気弁の閉時期との差を調整することによって、
前記燃焼室に吸気される新気の量を設定して前記実圧縮
比を設定する手段であることを特徴とする。

【００１３】〔作用効果〕本構成のごとく、例えば、吸
気行程において開状態となっている吸気弁を下死点時期
よりも早く若しくは遅く閉状態とする所謂ミラーサイク
ル方式で運転することで、その吸気弁の閉時期における
燃焼室の容積分しか新規を吸気できないので、下死点時
点で閉状態したときよりも実圧縮比は小さくなる。即
ち、下死点時期と吸気弁の閉時期の差を調整することに
より、燃焼室に吸気される新気の量を調整することがで
き、これにより実圧縮比を任意に調整することができ
る。よって、この実圧縮比設定手段を働かせることで、
実圧縮比を任意に設定することができ、このような簡単
な構成で、動作状態が変化しても常に高い図示熱効率を
維持することができる本発明の予混合圧縮自着火エンジ
ンを実現することができる。

【００１４】

【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、過給機１７によって加圧され吸気路１１に流
通する空気に、燃料ノズル８によって燃料としての天然
ガス系都市ガスを供給して予混合気を形成し、形成され
た予混合気を、吸気弁１を介してシリンダ３内に形成さ
れた燃焼室７に供給し、燃焼室７において予混合気を圧
縮して自着火燃焼させて、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。

【００１５】さらに、本発明の予混合圧縮自着火エンジ
ン１００は、燃料ノズル８から供給される燃料の供給量
を調整する制御弁９と、クランク軸６の回転数を検出す
るクランク角センサ１０とを備えており、夫々が制御装
置２０に接続されている。制御装置２０は、クランク角
センサ１０の出力信号によって検出されるクランク軸６
の回転数から、吸気される空気量を算出することができ
る。よって、制御装置２０、その算出される空気量に基
づいて燃料の供給量を決定し、制御弁９を働かせて決定
された供給量の燃料を吸気路１１の空気に供給し、形成
される予混合気の当量比を設定することができる。この
ように、制御弁９を働かせて予混合気の当量比を設定す
る手段を当量比設定手段Ａと呼ぶ。

【００１６】また、吸気弁１及び排気弁２は開閉タイミ
ング設定機構１９に接続され、任意のタイミングで開閉
動作可能となっている。そこで、本発明に係る予混合圧
縮自着火エンジン１００の吸気弁１の開閉状態は、図２
に示すように、下死点よりも遅れて閉になるタイミング
を有し、吸気弁１が下死点時期から閉になる時間Ｔを設
定可能となっている。このことにより、吸気行程におい
て燃焼室７に一旦吸気した予混合気の内、圧縮行程にお
いて時間Ｔの間に動いたピストン４の軌跡分の予混合気
を、吸気路１３側に吹き戻すことが可能である。これに
よって、燃焼室７に吸気する予混合気は、吸気弁１が閉
状態となるタイミングの燃焼室７の容積分に相当し、こ
の時間Ｔを調整することで燃焼室７に吸気される予混合
気の量を調整することができ、よって、実圧縮比を調整
することができる。このように、吸気弁１の下死点より
も遅い閉時期を調整することによって実圧縮比を調整す
る手段を実圧縮比設定手段Ｂと呼ぶ。

【００１７】また、エンジン１００には、燃焼室７の内
圧を検出するための内圧センサ２１が備えられている。
内圧センサ２１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２０に送られ
る。従って、制御装置２０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燃焼室７の内圧がどの
ような状態にあるかの情報を得て、実際の圧縮自着火の
タイミングである燃焼室７の内圧が設定値を越えるタイ
ミングを検出することができる。また、内圧センサ２１
のように、エンジンの動作状態としての自着火タイミン
グを検出する手段を動作状態検出手段Ｃと呼ぶ。

【００１８】制御装置２０には、エンジン１００の一動
作サイクル内における実際の圧縮自着火のタイミング情
報（実際は、各クランク角において燃焼室７の内圧が設
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２０は、内部に記憶手段２
００を備えており、実際の圧縮自着火のタイミングの好
ましい圧縮自着火のタイミングに対する早遅情報（動作
状態の一例）に対して、好ましい圧縮自着火タイミング
に維持するための当量比及び実圧縮比の関係を記憶手段
２００に記憶しており、実際の圧縮自着火のタイミング
を検出しながら記憶しているその関係に基づいて、前記
当量比設定手段Ａ及び前記実圧縮比設定手段Ｂを働かせ
て、予混合気の当量比及び実圧縮比を制御し、熱効率が
高い状態に維持しながら、エンジン１００を運転するこ
とができ、このように、予め記憶している実際の圧縮自
着火のタイミングの好ましい圧縮自着火のタイミングに
対する早遅情報に対する当量比及び実圧縮比の関係に基
づいて、当量比及び実圧縮比を制御する手段を制御手段
Ｄと呼ぶ。

【００１９】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、前記動作
状態検出手段Ｃとしての内圧センサ２１の代わりに、例
えば、制御装置２０に設けられたタイマ２０１によって
検出されるエンジンの起動からの経過時間（動作状態の
一例）、吸気路１１に設けられた温度センサ１５によっ
て検出される吸気路１１内の温度、排気路１２に設けら
れた温度センサ１６によって検出される排気路１２内の
温度、エンジンの周囲温度若しくは湿度等（動作状態の
一例）２２等の変化に対して、当量比及び圧縮比を適切
に制御し、好ましい運転状態を得ることが好ましい場合
もある。上記のタイマ２０１によって検出される運転開
始からの経過時間が短く、エンジンが充分に暖機されて
いないとき、吸気路１１の温度若しくは排気路１２の温
度が低いとき、又は前記エンジン周囲温度が低いとき、
前記エンジン周囲湿度が高いときにおいて、燃焼室７に
おける自着火のタイミングは好ましい自着火タイミング
よりも遅い若しくは自着火が起こらない状態となる。そ
こで、制御手段Ｄによって、そのような動作状態を検出
した場合に、実圧縮比設定手段Ｂを働かせて実圧縮比を
高い側に調整すると共に、実圧縮比の増加に伴って発生
するノッキング等を回避するために、当量比設定手段Ａ
を働かせて予混合気の当量比を低い側に調整すること
で、エンジンを好ましい状態で運転して、高い熱効率を
維持することができる特にエンジン起動運転において
は、運転開始時に当量比を低く設定すると共に実圧縮比
を高く設定してエンジンの運転を開始し、エンジンの暖
機が進行するに連れて、当量比を増加させながら実圧縮
比を減少させ、定格運転に移行することができ、起動運
転時においても常に高い熱効率を維持することができ
る。

【００２０】次に、本発明の予混合圧縮自着火エンジン
１００において、出力を変化させる場合の制御手段Ｄの
構成について以下に説明する。制御装置２０の記憶手段
２００には、前記当量比と前記実圧縮比との出力所謂図
示有効圧（動作状態の一例）に関する関係が記憶されて
いる。この関係は、図３に示すように、予め実験等で求
められた実圧縮比及び当量比に対する出力所謂図示有効
圧の関係により、夫々の出力値に対して最も図示熱効率
を高く維持することができる当量比及び実圧縮比の値で
ある。

【００２１】そして、予混合圧縮自着火エンジン１００
は、動作状態検出手段Ｃとして、制御装置２０に入力さ
れる出力設定指令の設定出力を検出して、予混合圧縮自
着火エンジン１００の出力を設定する。即ち、記憶手段
２００に記憶されている上記の当量比及び実圧縮比の好
ましい値に基づいて、当量比設定手段Ａ及び実圧縮比設
定手段Ｂを働かせて当量比及び実圧縮比を連続的若しく
は段階的に調整し、例えば、当量比が０．２０から０．
２７程度の値であるときは実圧縮比を１９、当量比が
０．２７から０．３２程度の値であるときは実圧縮比を
１８、当量比が０．３２から０．４０程度の値であると
きは実圧縮比を１７と調整して、図示有効圧を０．２７
ＭＰａから０．６８ＭＰａまで変化させ、最小値に対し
て２倍以上変化幅で出力を変化させることができ、図４
からもわかるように、ほとんどの当量比において図示熱
効率を４５％程度に維持させることができる。これは、
当量比に対して圧縮比を好ましい値に設定することで、
図示有効圧力の上昇の増加率を、ノッキングの発生限界
以下、且つ燃焼室７において予混合気を完全に自着火に
至らせることができる温度以上に設定することができ、
図示熱効率を高く維持できるからである。このように制
御手段Ｄは、記憶手段２００において記憶されているそ
れぞれの動作状態としての設定出力に対する相関関係に
基づいて当量比及び実圧縮比を調整して出力を設定する
ように構成されている。なお、図３及び４に示すデータ
は、新気の温度、即ち温度センサ１５による検出温度が
１５０℃、過給機７による過給圧、即ち吸気路１１に設
けられた圧力計１８の検出圧力が７５ｋＰａ、クランク
軸６の回転数が１２００ｒｐｍの条件におけるものであ
る。

【００２２】また、予混合圧縮自着火エンジン１００
は、エンジン１００は、吸気路１１における過給機１７
の下流側に、クーリングタワー（図示せず）によって空
冷された冷却水と吸気路１１に流通する新気との熱交換
を行う熱交換器１３を備え、過給機１７によって加圧さ
れて昇温した新気を冷却することができる。さらに、熱
交換器１３を流通する冷却水の流量を調整する制御弁１
４を備えており、制御装置２０は、温度センサ１５の検
出信号に基づいて、制御弁１４の開度を制御して、吸気
路１１内の空気の温度を設定することができ、結果、燃
焼室７に供給される予混合気（新気）の温度を設定する
ことができる。このように、燃焼室７に供給される新気
の冷却量を調整して、新気の温度を設定する手段を新気
温度設定手段Ｅと呼ぶ。

【００２３】そして、記憶手段２００は、圧力計１８に
よって検出された新気の圧力に対応した、当量比と実圧
縮比と新気温度との出力に関する関係を記憶している。
即ち、圧力計１８によって検出された吸気の圧力に対し
て、熱効率を高く維持できる好ましい新気の温度を上記
新気温度設定手段Ｅで設定して、その設定された新気温
度と前記新気の圧力に対する当量比及び実圧縮比の出力
所謂図示有効圧に関する予め記憶しておいた関係に基づ
いて、当量比及び実圧縮比を設定する。よって、例えば
クランク軸６の回転数が変化して、排気路１２内を流通
する排ガスの速度が変化し、過給機１７のタービン（図
示せず）の回転数が変化することで吸気の圧力が変化し
ても、その圧力と新規の温度にあった好ましい値に当量
比及び実圧縮比を設定することができ、それぞれ図示熱
効率を高いものに維持しながら出力等を変化させて設定
することができる。

【００２４】〔別実施の形態〕〈１〉 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。

【００２５】〈２〉 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。

【００２６】〈３〉 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。

【００２７】〈４〉 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、燃料を燃焼室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。

【００２８】〈５〉 上記の実施の形態で、実圧縮比設
定手段Ｂを、吸気弁１を下死点よりも遅い時期に閉状態
とし、吸気弁１が下死点時期から閉になる時間Ｔを設定
することで、実圧縮比を設定するように構成したが、別
に、実圧縮比設定手段Ｂを、図５に示すように、吸気弁
１を下死点よりも早い時期に閉状態とし、吸気弁１が閉
状態となってから下死点時期になるまでの時間Ｔを設定
することで、実圧縮比を設定するように構成することも
できる。また、実圧縮比設定手段Ｂを、吸気路に設けら
れたロータリーバルブ若しくはバタフライバルブ等の絞
り弁によって構成することもできる。即ち、その絞り弁
の開度を変更して、空気若しくは予混合気の新気が燃焼
室に吸気されるときの圧損を変更し、自着火前の燃焼室
の圧力を調整して、燃焼室における実圧縮比を設定する
ことができる。詳しくは、絞り弁の開度を減少側に設定
することで、吸気路の新気が燃焼室に吸気されるときの
圧損が増加し、実圧縮比を減少側に設定することができ
る。

【００２９】〈６〉 上記の実施の形態で説明した予混
合圧縮自着火エンジン１００において、過給機１７の過
給状態を検出するに吸気路１１の圧力を検出する圧力計
１８を設けたが、別に、過給機１７の回転数を検出して
過給状態を検出することもできる。この場合は、記憶手
段２００には、過給機１７のそれぞれの回転数に対応し
た当量比及び吸気の温度の設定値を記憶させることが好
ましい。

【図面の簡単な説明】

【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

【図２】予混合圧縮自着火エンジンの吸気弁の開閉状態
とピストンの位置を示す図

【図３】予混合圧縮自着火エンジンの当量比及び実圧縮
比に対する図示平均有効圧を示すグラフ図

【図４】予混合圧縮自着火エンジンの当量比及び実圧縮
比に対する図示熱効率を示すグラフ図

【図５】予混合圧縮自着火エンジンの吸気弁の開閉状態
とピストンの位置を示す図

【符号の説明】

１ 吸気弁 ２ 排気弁 ４ ピストン ６ クランク軸 ７ 燃焼室 ８ 燃料ノズル（燃料供給手段） １７ 過給機 １８ 圧力計 １９ 開閉タイミング設定機構 ２１ 内圧センサ １００ 予混合圧縮自着火エンジン Ａ 当量比設定手段 Ｂ 実圧縮比設定手段 Ｃ 動作状態検出手段 Ｄ 制御手段 Ｅ 新気温度設定手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/02 ３５１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３５１ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ ３０１Ｚ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｂ (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 (72)発明者 中井 俊作 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 AA02 AA06 AA17 AB05 AC02 AC04 AC07 AD03 AF00 AF02 AF03 3G084 AA02 BA08 BA09 BA13 BA22 BA23 CA02 DA38 EA07 EA11 EB06 EC03 FA02 FA11 FA12 FA20 FA21 FA27 FA36 FA38 3G092 AA11 AA12 AA18 AB06 BA04 BB01 DA01 DA03 DD03 EA03 EA04 EA08 EA17 EC09 FA16 GA02 HA04Z HA05Z HA16Z HC01Z HD01Z HE03Z HE08Z HF19Z 3G301 HA03 HA04 HA11 HA19 HA22 JA22 KA05 LA07 LB04 MA00 MA01 MA11 NA08 NC01 NE11 NE12 NE23 PA07Z PA10Z PA16Z PC01Z PD11Z PE03Z PE08Z PF16Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給手段から供給される燃料と酸素
   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、 エンジンの動作状態を検出する動作状態検出手段を備え
   るとともに、 前記燃料供給手段から供給される燃料の供給量を設定し
   て前記予混合気の当量比を設定する当量比設定手段と、
   前記自着火前の前記燃焼室の圧力を調整して、前記燃焼
   室における実圧縮比を設定する実圧縮比設定手段を備
   え、 予め記憶している前記当量比と前記実圧縮比との前記動
   作状態に関する関係に基づいて、前記当量比設定手段及
   び前記実圧縮比設定手段を働かせて、前記当量比及び前
   記実圧縮比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. 【請求項２】 前記動作状態検出手段が、前記動作状態
   としての前記エンジンの暖機状態を検出する手段であ
   り、 前記制御手段が、予め記憶している前記当量比と前記実
   圧縮比との前記暖機状態に関する関係に基づいて、前記
   当量比及び前記実圧縮比を制御するに、前記暖機状態進
   行に伴って、前記当量比を増加させると共に、前記実圧
   縮比を減少させる請求項１に記載の予混合圧縮自着火エ
   ンジン。
3. 【請求項３】 前記動作状態検出手段が、前記動作状態
   としての前記エンジンの設定出力を検出する手段であ
   り、 前記制御手段が、予め記憶している前記当量比と前記実
   圧縮比との前記設定出力に関する関係に基づいて、前記
   当量比及び前記実圧縮比を制御するに、前記設定出力の
   増加に伴って、前記当量比を増加させると共に、前記実
   圧縮比を減少させ、前記設定出力の減少に伴って、前記
   当量比を減少させると共に、前記実圧縮比を増加させる
   請求項１に記載の予混合圧縮自着火エンジン。
4. 【請求項４】 前記燃焼室に吸気される新気の温度を設
   定する新気温度設定手段を備え、 前記制御手段が、予め記憶している前記当量比と前記実
   圧縮比と前記新気の温度との前記動作状態に関する関係
   に基づいて、前記当量比設定手段及び前記実圧縮比設定
   手段及び前記新気温度設定手段を働かせて、前記当量比
   及び前記実圧縮比及び前記新気の温度を制御する請求項
   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。
5. 【請求項５】 前記実圧縮比設定手段が、吸気弁を吸気
   行程後の下死点時期よりも早く若しくは遅く閉じ、前記
   下死点時期と前記吸気弁の閉時期との差を調整すること
   によって、前記燃焼室に吸気される新気の量を設定して
   前記実圧縮比を設定する手段である請求項１から４の何
   れか１項に記載の予混合圧縮自着火エンジン。