JP2002188488A - 予混合圧縮自着火エンジン及びその運転方法 - Google Patents
予混合圧縮自着火エンジン及びその運転方法Info
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- JP2002188488A JP2002188488A JP2000390199A JP2000390199A JP2002188488A JP 2002188488 A JP2002188488 A JP 2002188488A JP 2000390199 A JP2000390199 A JP 2000390199A JP 2000390199 A JP2000390199 A JP 2000390199A JP 2002188488 A JP2002188488 A JP 2002188488A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、吸気路の新気を燃焼室に吸気し、
前記燃焼室に形成された混合気を圧縮して自着火燃焼さ
せる予混合圧縮自着火エンジンにおいて、高い熱効率を
維持した状態で出力を大幅に調整する技術を得ることを
目的とする。 【解決手段】 予混合圧縮自着火エンジンの運転方法で
あって、新気の温度を一定に保ちながら混合気の当量比
を上昇させる当量比上昇工程において、エンジンのノッ
キング開始の検出毎に、新気の温度を所定量低下させる
新気温度低下工程を実行し、エンジンの出力を上昇させ
る。
前記燃焼室に形成された混合気を圧縮して自着火燃焼さ
せる予混合圧縮自着火エンジンにおいて、高い熱効率を
維持した状態で出力を大幅に調整する技術を得ることを
目的とする。 【解決手段】 予混合圧縮自着火エンジンの運転方法で
あって、新気の温度を一定に保ちながら混合気の当量比
を上昇させる当量比上昇工程において、エンジンのノッ
キング開始の検出毎に、新気の温度を所定量低下させる
新気温度低下工程を実行し、エンジンの出力を上昇させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気路の新気を燃
焼室に吸気し、前記燃焼室に形成された混合気を圧縮し
て自着火燃焼させ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。
焼室に吸気し、前記燃焼室に形成された混合気を圧縮し
て自着火燃焼させ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。
【０００２】
【従来の技術】最近、上記の予混合圧縮自着火エンジン
のように、自然着火を積極的に利用するエンジンのコン
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、ディーゼルエンジンのように燃焼室
において圧縮された高圧空気中に燃料を噴射するのでは
なく、主には、吸気行程において燃焼室に混合気若しく
は空気等の新気を吸気して燃焼室内に混合気を形成し、
圧縮行程において燃焼室に形成された混合気を圧縮自着
火させ、膨張行程において燃焼させ、排気行程において
燃焼室の排ガスを排気路に排出するように構成され、圧
縮比を増加させて効率の向上が可能であると共に、燃料
を希薄状態で燃焼させ低ＮＯｘ化が可能となる。特に、
燃料が天然ガス系都市ガス等の気体燃料のエンジンを構
成する場合、ディーゼルエンジンとして構成して気体燃
料を高圧で噴射することが困難であるため、予混合圧縮
自着火エンジンとして構成して混合気を圧縮自着火して
燃焼させるほうが容易である。
のように、自然着火を積極的に利用するエンジンのコン
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、ディーゼルエンジンのように燃焼室
において圧縮された高圧空気中に燃料を噴射するのでは
なく、主には、吸気行程において燃焼室に混合気若しく
は空気等の新気を吸気して燃焼室内に混合気を形成し、
圧縮行程において燃焼室に形成された混合気を圧縮自着
火させ、膨張行程において燃焼させ、排気行程において
燃焼室の排ガスを排気路に排出するように構成され、圧
縮比を増加させて効率の向上が可能であると共に、燃料
を希薄状態で燃焼させ低ＮＯｘ化が可能となる。特に、
燃料が天然ガス系都市ガス等の気体燃料のエンジンを構
成する場合、ディーゼルエンジンとして構成して気体燃
料を高圧で噴射することが困難であるため、予混合圧縮
自着火エンジンとして構成して混合気を圧縮自着火して
燃焼させるほうが容易である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、予混合圧縮自
着火エンジンは、出力を調整するために混合気の当量比
を大幅に変化させると、安定した圧縮自着火燃焼を得る
ことができなくなる。例えば、当量比を上昇させすぎて
燃焼室の有効圧が上昇しすぎると、燃焼室における圧力
波の伝播速度が音速を超えて衝撃音等が発生する所謂ノ
ッキングが発生してしまう。また逆に、当量比を低下さ
せすぎて燃焼室における有効圧が低下しすぎると、混合
気を完全に自着火に至らせることができず混合気を完全
燃焼させることができないために熱効率が低下してしま
う。よって従来の予混合圧縮自着火エンジンにおいて、
高い効率を維持したまま出力を調整して運転することは
困難であった。従って、本発明は、上記問題点を解消
し、予混合圧縮自着火エンジンにおいて、高い熱効率を
維持した状態で出力を大幅に調整する技術を得ることを
目的とする。
着火エンジンは、出力を調整するために混合気の当量比
を大幅に変化させると、安定した圧縮自着火燃焼を得る
ことができなくなる。例えば、当量比を上昇させすぎて
燃焼室の有効圧が上昇しすぎると、燃焼室における圧力
波の伝播速度が音速を超えて衝撃音等が発生する所謂ノ
ッキングが発生してしまう。また逆に、当量比を低下さ
せすぎて燃焼室における有効圧が低下しすぎると、混合
気を完全に自着火に至らせることができず混合気を完全
燃焼させることができないために熱効率が低下してしま
う。よって従来の予混合圧縮自着火エンジンにおいて、
高い効率を維持したまま出力を調整して運転することは
困難であった。従って、本発明は、上記問題点を解消
し、予混合圧縮自着火エンジンにおいて、高い熱効率を
維持した状態で出力を大幅に調整す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の運転方法は、請求項１に記
載したごとく、前記新気の温度を一定に保ちながら前記
混合気の当量比を上昇させる当量比上昇工程において、
前記エンジンのノッキング開始の検出毎に、前記新気の
温度を所定量低下させる新気温度低下工程を実行し、前
記エンジンの出力を上昇させることを特徴とする。
予混合圧縮自着火エンジンの運転方法は、請求項１に記
載したごとく、前記新気の温度を一定に保ちながら前記
混合気の当量比を上昇させる当量比上昇工程において、
前記エンジンのノッキング開始の検出毎に、前記新気の
温度を所定量低下させる新気温度低下工程を実行し、前
記エンジンの出力を上昇させることを特徴とする。
【０００５】〔構成２〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンの運転方法は、請求項２に記載したごとく、前
記新気の温度を低下させながら前記混合気の当量比を上
昇させる当量比上昇工程において、前記エンジンのノッ
キング開始の検出毎に、前記新気の温度を所定量低下さ
せる新気温度低下工程、又は前記混合気の当量比を所定
量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジンの
出力を上昇させることを特徴とする。
エンジンの運転方法は、請求項２に記載したごとく、前
記新気の温度を低下させながら前記混合気の当量比を上
昇させる当量比上昇工程において、前記エンジンのノッ
キング開始の検出毎に、前記新気の温度を所定量低下さ
せる新気温度低下工程、又は前記混合気の当量比を所定
量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジンの
出力を上昇させることを特徴とする。
【０００６】〔作用効果〕本構成の予混合圧縮自着火エ
ンジンの運転方法は、予混合圧縮自着火エンジンの出力
を上昇させるときに実施されるものである。即ち、予混
合圧縮自着火エンジンにおいて、前記当量比上昇工程を
実行し、予混合圧縮自着火エンジンの燃焼室に形成され
後に圧縮自着火される混合気の当量比を上昇させる。こ
のような当量比上昇工程においては、当量比の上昇に伴
って混合気の燃焼速度が上昇しノッキングが発生する。
そして、そのノッキング開始が検出される毎に、前記新
気温度低下工程を実行して、ノッキングが若干発生して
いる予混合圧縮自着火エンジンにおいて、燃焼室に吸気
される新気の温度を、予め設定された所定量又はノッキ
ングが検出されなくなるまでの所定量低下させる。する
と、新気の温度低下及び圧縮自着火される混合気の温度
低下によって、ノッキングは発生しなくなり、引き続
き、前記当量比上昇工程を行って、当量比を上昇させて
予混合圧縮自着火エンジンの出力を上昇させることがで
きるのである。よって、予混合圧縮自着火エンジンを運
転するに、前記当量比上昇工程において、前記新気温度
低下工程を実行することで、ノッキング開始が検出され
る付近の状態で、エンジンの出力を上昇させることがで
きるので、高効率を維持することができる。また、前記
当量比上昇工程において、繰り返し前記新気温度低下工
程を実行することで、予混合圧縮自着火エンジンを高効
率に保ちながら、徐々に当量比を上昇させて、大幅に出
力を上昇させることができる。
ンジンの運転方法は、予混合圧縮自着火エンジンの出力
を上昇させるときに実施されるものである。即ち、予混
合圧縮自着火エンジンにおいて、前記当量比上昇工程を
実行し、予混合圧縮自着火エンジンの燃焼室に形成され
後に圧縮自着火される混合気の当量比を上昇させる。こ
のような当量比上昇工程においては、当量比の上昇に伴
って混合気の燃焼速度が上昇しノッキングが発生する。
そして、そのノッキング開始が検出される毎に、前記新
気温度低下工程を実行して、ノッキングが若干発生して
いる予混合圧縮自着火エンジンにおいて、燃焼室に吸気
される新気の温度を、予め設定された所定量又はノッキ
ングが検出されなくなるまでの所定量低下させる。する
と、新気の温度低下及び圧縮自着火される混合気の温度
低下によって、ノッキングは発生しなくなり、引き続
き、前記当量比上昇工程を行って、当量比を上昇させて
予混合圧縮自着火エンジンの出力を上昇させることがで
きるのである。よって、予混合圧縮自着火エンジンを運
転するに、前記当量比上昇工程において、前記新気温度
低下工程を実行することで、ノッキング開始が検出され
る付近の状態で、エンジンの出力を上昇させることがで
きるので、高効率を維持することができる。また、前記
当量比上昇工程において、繰り返し前記新気温度低下工
程を実行することで、予混合圧縮自着火エンジンを高効
率に保ちながら、徐々に当量比を上昇させて、大幅に出
力を上昇させることができる。
【０００７】本発明の予混合圧縮自着火エンジンの運転
方法は、前記当量比上昇工程において、新気の温度を若
干低下させながら、当量比を上昇させて、当量比のみを
上昇させるときと比較して、ノッキングの発生を遅らせ
ることができる。また、本発明の予混合圧縮自着火エン
ジンの運転方法における前記当量比上昇工程において
は、後に必ずノッキングが発生するように行われ、詳し
くは、当量比上昇工程において、新気温度の低下により
ノッキングが発生する当量比の上限界値は上昇するの
で、当量比の上昇量を、新気温度の低下量に対する前記
上限界値の上昇量よりも大きく設定するのである。そし
て、さらに、このような当量比上昇工程を実行して、出
力の上昇を行う間において、前記ノッキング開始が検出
される毎に、前記新気温度低下工程、又は当量比を予め
設定された所定量又はノッキングが検出されなくなるま
での所定量低下させる当量比低下工程を実行する。する
と、新気の温度低下、又は混合気の当量比低下によっ
て、ノッキングは発生しなくなり、引き続き、前記当量
比上昇工程を行って、新気温度を低下させながら当量比
を上昇させて、前のノッキングが発生したときよりも更
に新気温度を低下させることにより当量比を上昇させる
ことができ、予混合圧縮自着火エンジンの出力を上昇さ
せることができるのである。また、このように、前記当
量比上昇工程において新気の温度を低下させながら、当
量比を上昇させることで、予混合圧縮自着火エンジンの
出力を目標の出力まで早期に上昇させることができる。
また、ノッキング開始を検出する毎に、前記当量比低下
工程を行う場合は、当量比上昇工程における当量比の上
昇量が、前記当量比低下工程における当量比の低下量よ
りも大きくなるように、夫々の量及び当量比上昇工程に
おける新気の温度の低下量が調整される。従って、本発
明の予混合圧縮自着火エンジンの運転方法により、高い
熱効率を維持した状態で出力を大幅に上昇させることが
できる。
方法は、前記当量比上昇工程において、新気の温度を若
干低下させながら、当量比を上昇させて、当量比のみを
上昇させるときと比較して、ノッキングの発生を遅らせ
ることができる。また、本発明の予混合圧縮自着火エン
ジンの運転方法における前記当量比上昇工程において
は、後に必ずノッキングが発生するように行われ、詳し
くは、当量比上昇工程において、新気温度の低下により
ノッキングが発生する当量比の上限界値は上昇するの
で、当量比の上昇量を、新気温度の低下量に対する前記
上限界値の上昇量よりも大きく設定するのである。そし
て、さらに、このような当量比上昇工程を実行して、出
力の上昇を行う間において、前記ノッキング開始が検出
される毎に、前記新気温度低下工程、又は当量比を予め
設定された所定量又はノッキングが検出されなくなるま
での所定量低下させる当量比低下工程を実行する。する
と、新気の温度低下、又は混合気の当量比低下によっ
て、ノッキングは発生しなくなり、引き続き、前記当量
比上昇工程を行って、新気温度を低下させながら当量比
を上昇させて、前のノッキングが発生したときよりも更
に新気温度を低下させることにより当量比を上昇させる
ことができ、予混合圧縮自着火エンジンの出力を上昇さ
せることができるのである。また、このように、前記当
量比上昇工程において新気の温度を低下させながら、当
量比を上昇させることで、予混合圧縮自着火エンジンの
出力を目標の出力まで早期に上昇させることができる。
また、ノッキング開始を検出する毎に、前記当量比低下
工程を行う場合は、当量比上昇工程における当量比の上
昇量が、前記当量比低下工程における当量比の低下量よ
りも大きくなるように、夫々の量及び当量比上昇工程に
おける新気の温度の低下量が調整される。従って、本発
明の予混合圧縮自着火エンジンの運転方法により、高い
熱効率を維持した状態で出力を大幅に上昇させることが
できる。
【０００８】〔構成３〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンの運転方法は、請求項３に記載したごとく、前
記混合気の当量比を一定に保ちながら、前記新気の温度
を上昇させる新気温度上昇工程において、前記エンジン
のノッキング開始の検出毎に、前記混合気の当量比を所
定量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジン
の出力を低下させることを特徴とする。
エンジンの運転方法は、請求項３に記載したごとく、前
記混合気の当量比を一定に保ちながら、前記新気の温度
を上昇させる新気温度上昇工程において、前記エンジン
のノッキング開始の検出毎に、前記混合気の当量比を所
定量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジン
の出力を低下させることを特徴とする。
【０００９】〔構成４〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンの運転方法は、請求項４に記載したごとく、前
記混合気の当量比を低下させながら、前記新気の温度を
上昇させる新気温度上昇工程において、前記エンジンの
ノッキング開始の検出毎に、前記新気の温度を所定量低
下させる新気温度低下工程、又は前記混合気の当量比を
所定量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジ
ンの出力を低下させることを特徴とする。
エンジンの運転方法は、請求項４に記載したごとく、前
記混合気の当量比を低下させながら、前記新気の温度を
上昇させる新気温度上昇工程において、前記エンジンの
ノッキング開始の検出毎に、前記新気の温度を所定量低
下させる新気温度低下工程、又は前記混合気の当量比を
所定量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジ
ンの出力を低下させることを特徴とする。
【００１０】〔作用効果〕本構成の混合圧縮自着火エン
ジンの運転方法は、予混合圧縮自着火エンジンの出力を
低下させるときに実施されるものである。即ち、予混合
圧縮自着火エンジンにおいて、前記新気温度上昇工程を
実行し、予混合圧縮自着火エンジンの燃焼室に吸気され
る新気の温度即ち圧縮自着火される混合気の温度を上昇
させる。このような新気温度上昇工程においては、新気
の温度上昇に伴って混合気が圧縮自着火するタイミング
が早くなり、ノッキングが発生する。そして、そのノッ
キング開始が検出される毎に、前記当量比低下工程を実
行して、ノッキングが若干発生している予混合圧縮自着
火エンジンにおいて、燃焼室に形成され後に圧縮自着火
される混合気の当量比を、予め設定された所定量又はノ
ッキングが検出されなくなるまでの所定量低下させて前
記予混合圧縮自着火エンジンの出力を低下させることが
できる。よって、予混合圧縮自着火エンジンを運転する
に、前記新気温度上昇工程において、前記当量比低下工
程を実行することで、ノッキング開始が検出される付近
の状態で、エンジンの出力を低下させることができるの
で、高効率を維持することができる。また、前記新気温
度上昇工程において、繰り返し前記当量比低下工程を実
行することで、予混合圧縮自着火エンジンを高効率に保
ちながら、徐々に当量比を低下させて、大幅に出力を低
下させることができる。
ジンの運転方法は、予混合圧縮自着火エンジンの出力を
低下させるときに実施されるものである。即ち、予混合
圧縮自着火エンジンにおいて、前記新気温度上昇工程を
実行し、予混合圧縮自着火エンジンの燃焼室に吸気され
る新気の温度即ち圧縮自着火される混合気の温度を上昇
させる。このような新気温度上昇工程においては、新気
の温度上昇に伴って混合気が圧縮自着火するタイミング
が早くなり、ノッキングが発生する。そして、そのノッ
キング開始が検出される毎に、前記当量比低下工程を実
行して、ノッキングが若干発生している予混合圧縮自着
火エンジンにおいて、燃焼室に形成され後に圧縮自着火
される混合気の当量比を、予め設定された所定量又はノ
ッキングが検出されなくなるまでの所定量低下させて前
記予混合圧縮自着火エンジンの出力を低下させることが
できる。よって、予混合圧縮自着火エンジンを運転する
に、前記新気温度上昇工程において、前記当量比低下工
程を実行することで、ノッキング開始が検出される付近
の状態で、エンジンの出力を低下させることができるの
で、高効率を維持することができる。また、前記新気温
度上昇工程において、繰り返し前記当量比低下工程を実
行することで、予混合圧縮自着火エンジンを高効率に保
ちながら、徐々に当量比を低下させて、大幅に出力を低
下させることができる。
【００１１】本発明の予混合圧縮自着火エンジンの運転
方法は、前記新気温度上昇工程において、当量比を若干
低下させながら、新気の温度を上昇させて、新気の温度
のみを上昇させるときと比較して、ノッキングの発生を
遅らせることができる。また、本発明の予混合圧縮自着
火エンジンの運転方法における前記新気温度上昇工程に
おいては、後に必ずノッキングが発生するように行わ
れ、詳しくは、新気温度上昇昇工程において、新気温度
の上昇によりノッキングが発生する当量比の上限界値は
低下するので、当量比の低下量を、新気温度の上昇量に
対する前記上限界値の低下量よりも小さく設定するので
ある。そして、さらに、このような新気温度上昇工程を
実行して、出力の上昇を行う間において、前記ノッキン
グ開始が検出される毎に、前記当量比低下工程、又は新
気の温度を予め設定された所定量又はノッキングが検出
されなくなるまでの所定量低下させる新気温度低下工程
を実行する。すると、当量比低下、又は新気の温度低下
によって、ノッキングは発生しなくなり、引き続き、前
記新気温度上昇工程を行って、新気温度を上昇させなが
ら当量比を低下させて、予混合圧縮自着火エンジンの出
力を低下させることができるのである。また、このよう
に、前記新気温度上昇工程において当量比を低下させな
がら、新気の温度を上昇させることで、予混合圧縮自着
火エンジンの出力を目標の出力まで早期に低下させるこ
とができる。また、ノッキング開始を検出する毎に、前
記新気温度低下工程を行う場合は、新気温度上昇工程に
おける新気の温度の上昇量が、前記新気温度低下工程に
おける新気の温度の低下量よりも大きくなるように、夫
々の量及び新気温度上昇工程における当量比の低下量が
調整される。従って、本発明の予混合圧縮自着火エンジ
ンの運転方法により、高い熱効率を維持した状態で出力
を大幅に低下させることができる。
方法は、前記新気温度上昇工程において、当量比を若干
低下させながら、新気の温度を上昇させて、新気の温度
のみを上昇させるときと比較して、ノッキングの発生を
遅らせることができる。また、本発明の予混合圧縮自着
火エンジンの運転方法における前記新気温度上昇工程に
おいては、後に必ずノッキングが発生するように行わ
れ、詳しくは、新気温度上昇昇工程において、新気温度
の上昇によりノッキングが発生する当量比の上限界値は
低下するので、当量比の低下量を、新気温度の上昇量に
対する前記上限界値の低下量よりも小さく設定するので
ある。そして、さらに、このような新気温度上昇工程を
実行して、出力の上昇を行う間において、前記ノッキン
グ開始が検出される毎に、前記当量比低下工程、又は新
気の温度を予め設定された所定量又はノッキングが検出
されなくなるまでの所定量低下させる新気温度低下工程
を実行する。すると、当量比低下、又は新気の温度低下
によって、ノッキングは発生しなくなり、引き続き、前
記新気温度上昇工程を行って、新気温度を上昇させなが
ら当量比を低下させて、予混合圧縮自着火エンジンの出
力を低下させることができるのである。また、このよう
に、前記新気温度上昇工程において当量比を低下させな
がら、新気の温度を上昇させることで、予混合圧縮自着
火エンジンの出力を目標の出力まで早期に低下させるこ
とができる。また、ノッキング開始を検出する毎に、前
記新気温度低下工程を行う場合は、新気温度上昇工程に
おける新気の温度の上昇量が、前記新気温度低下工程に
おける新気の温度の低下量よりも大きくなるように、夫
々の量及び新気温度上昇工程における当量比の低下量が
調整される。従って、本発明の予混合圧縮自着火エンジ
ンの運転方法により、高い熱効率を維持した状態で出力
を大幅に低下させることができる。
【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、吸気路の新気
を燃焼室に吸気し、前記燃焼室に形成された混合気を圧
縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火エンジンであ
って、前記新気の温度を調整可能な新気温度調整手段
と、前記混合気の当量比を調整可能な当量比調整手段
と、前記エンジンのノッキングの発生を検出するノッキ
ング検出手段とを備え、前記ノッキング検出手段により
ノッキング開始を検出する毎に、前記新気温度調整手段
を働かせて前記新気の温度を所定量低下させる、又は前
記当量比調整手段を働かせて、前記混合気の当量比を所
定量低下させて、出力を上昇又は低下させる出力調整手
段を備えたことを特徴とする。
エンジンは、請求項５に記載したごとく、吸気路の新気
を燃焼室に吸気し、前記燃焼室に形成された混合気を圧
縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火エンジンであ
って、前記新気の温度を調整可能な新気温度調整手段
と、前記混合気の当量比を調整可能な当量比調整手段
と、前記エンジンのノッキングの発生を検出するノッキ
ング検出手段とを備え、前記ノッキング検出手段により
ノッキング開始を検出する毎に、前記新気温度調整手段
を働かせて前記新気の温度を所定量低下させる、又は前
記当量比調整手段を働かせて、前記混合気の当量比を所
定量低下させて、出力を上昇又は低下させる出力調整手
段を備えたことを特徴とする。
【００１３】〔作用効果〕本発明の予混合圧縮自着火エ
ンジンは、本構成のごとく、過給機によって圧縮され温
度上昇した新気を冷却する冷却器若しくは新気を加熱す
る加熱器等の新気の冷却若しくは加熱量を調整するよう
に構成された前記新気温度調整手段と、吸気路若しくは
燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段等の前記燃料の供
給量を調整するように構成された前記当量比調整手段と
が設けられ、さらに、当量比の過剰上昇若しくは新気温
度の過剰上昇により発生するノッキングを検出するノッ
キング検出手段が設けられている。そして、本発明の予
混合圧縮自着火エンジンは、エンジンの出力を調整する
前記出力調整手段が設けられており、前記出力調整手段
により、ノッキングを検出するタイミングで、前記当量
比の上昇及び前記新気温度の低下、又は前記新気温度の
上昇及び前記当量比の低下を交互に実行して、エンジン
の出力を上昇若しくは低下させることができる。即ち、
出力調整手段は、前記出力を上昇させるに、前記ノッキ
ング検出手段により前記ノッキング開始が検出されるま
で、当量比のみを上昇させ、又は新気温度の若干の低下
を伴って当量比を上昇させ、ノッキング開始が検出され
る毎に、少なくとも前記新気温度調整手段により前記新
気の温度を所定量低下させる。逆に、出力調整手段は、
前記出力を低下させるに、前記ノッキング検出手段によ
り前記ノッキング開始が検出されるまで、新気温度のみ
を上昇させ、又は当量比の若干の低下を伴って新気温度
を上昇させ、ノッキング開始が検出される毎に、少なく
とも前記当量比調整手段により前記当量比を所定量低下
させる。このような出力調整手段によりエンジンの出力
を調整することで、高効率であるノッキングが発生する
直前の状態で、徐々に当量比を上昇若しくは低下させ
て、大幅に出力を調整することができる。従って、高い
熱効率を維持した状態で出力を大幅に調整することがで
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。尚、本発明の予混合圧縮自着火エンジンは、前記構
成１から４の予混合圧縮自着火エンジンの運転方法を実
施することができるので、同様の作用効果を発揮するこ
とができる。
ンジンは、本構成のごとく、過給機によって圧縮され温
度上昇した新気を冷却する冷却器若しくは新気を加熱す
る加熱器等の新気の冷却若しくは加熱量を調整するよう
に構成された前記新気温度調整手段と、吸気路若しくは
燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段等の前記燃料の供
給量を調整するように構成された前記当量比調整手段と
が設けられ、さらに、当量比の過剰上昇若しくは新気温
度の過剰上昇により発生するノッキングを検出するノッ
キング検出手段が設けられている。そして、本発明の予
混合圧縮自着火エンジンは、エンジンの出力を調整する
前記出力調整手段が設けられており、前記出力調整手段
により、ノッキングを検出するタイミングで、前記当量
比の上昇及び前記新気温度の低下、又は前記新気温度の
上昇及び前記当量比の低下を交互に実行して、エンジン
の出力を上昇若しくは低下させることができる。即ち、
出力調整手段は、前記出力を上昇させるに、前記ノッキ
ング検出手段により前記ノッキング開始が検出されるま
で、当量比のみを上昇させ、又は新気温度の若干の低下
を伴って当量比を上昇させ、ノッキング開始が検出され
る毎に、少なくとも前記新気温度調整手段により前記新
気の温度を所定量低下させる。逆に、出力調整手段は、
前記出力を低下させるに、前記ノッキング検出手段によ
り前記ノッキング開始が検出されるまで、新気温度のみ
を上昇させ、又は当量比の若干の低下を伴って新気温度
を上昇させ、ノッキング開始が検出される毎に、少なく
とも前記当量比調整手段により前記当量比を所定量低下
させる。このような出力調整手段によりエンジンの出力
を調整することで、高効率であるノッキングが発生する
直前の状態で、徐々に当量比を上昇若しくは低下させ
て、大幅に出力を調整することができる。従って、高い
熱効率を維持した状態で出力を大幅に調整することがで
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。尚、本発明の予混合圧縮自着火エンジンは、前記構
成１から４の予混合圧縮自着火エンジンの運転方法を実
施することができるので、同様の作用効果を発揮するこ
とができる。
【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５の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記当量比
調整手段が、間欠的に行われる燃料供給のデューティー
比調整を行う手段であることを特徴とする。
エンジンは、請求項６に記載したごとく、上記構成５の
予混合圧縮自着火エンジンの構成に加えて、前記当量比
調整手段が、間欠的に行われる燃料供給のデューティー
比調整を行う手段であることを特徴とする。
【００１５】〔作用効果〕本発明の予混合圧縮自着火エ
ンジンの当量比調整手段は、前記出力調整手段により調
整され、当量比を段階的に上昇若しくは低下させるもの
であるが、吸気路若しくは燃焼室に燃料を供給する燃料
供給手段等の燃料の供給を連続的なものとして、その燃
料の流量を段階的に調整するように構成すると、燃料流
量を上昇若しくは低下させて、瞬時に且つ安定して、当
量比を目標値に調整することが困難であり、例えば出力
を上昇させるためにノッキングが検出されるまで当量比
を上昇させるとき、ノッキングが検出されても当量比が
それ以上に上昇してノッキングがさらに悪化し、エンジ
ンの効率低下の原因となる。そこで、本発明の予混合圧
縮自着火エンジンにおいては、前記当量比調整手段を本
構成のごとく構成することで、燃料を間欠的に供給する
燃料供給手段等に対して、そのデューティー比を調整す
ることで、前記当量比を安定して調整することができ、
本発明の予混合圧縮自着火エンジンにおいて、ノッキン
グの発生を抑制しながら高効率で出力を調整することが
できる。
ンジンの当量比調整手段は、前記出力調整手段により調
整され、当量比を段階的に上昇若しくは低下させるもの
であるが、吸気路若しくは燃焼室に燃料を供給する燃料
供給手段等の燃料の供給を連続的なものとして、その燃
料の流量を段階的に調整するように構成すると、燃料流
量を上昇若しくは低下させて、瞬時に且つ安定して、当
量比を目標値に調整することが困難であり、例えば出力
を上昇させるためにノッキングが検出されるまで当量比
を上昇させるとき、ノッキングが検出されても当量比が
それ以上に上昇してノッキングがさらに悪化し、エンジ
ンの効率低下の原因となる。そこで、本発明の予混合圧
縮自着火エンジンにおいては、前記当量比調整手段を本
構成のごとく構成することで、燃料を間欠的に供給する
燃料供給手段等に対して、そのデューティー比を調整す
ることで、前記当量比を安定して調整することができ、
本発明の予混合圧縮自着火エンジンにおいて、ノッキン
グの発生を抑制しながら高効率で出力を調整することが
できる。
【００１６】〔構成７〕本発明に係る予混合圧縮自着火
エンジンの運転方法は、請求項７に記載したごとく、上
記構成５又は６の予混合圧縮自着火エンジンの構成に加
えて、前記新気温度調整手段が、間欠的に行われる新気
に対する加熱又は冷却のデューティー比調整を行う手段
であることを特徴とする。
エンジンの運転方法は、請求項７に記載したごとく、上
記構成５又は６の予混合圧縮自着火エンジンの構成に加
えて、前記新気温度調整手段が、間欠的に行われる新気
に対する加熱又は冷却のデューティー比調整を行う手段
であることを特徴とする。
【００１７】〔作用効果〕本発明の予混合圧縮自着火エ
ンジンの新気温度調整手段は、前記出力調整手段により
調整され、新気の温度を段階的に上昇若しくは低下させ
るものであるが、過給機によって圧縮され温度上昇した
新気を冷却する冷却器若しくは新気を加熱する加熱器等
の冷却若しくは加熱を連続的なものとして、その冷却量
若しくは加熱量を段階的に調整するように構成すると、
新気の温度を上昇若しくは低下させて、瞬時に且つ安定
して、新気の温度を目標値に調整することが困難とな
り、例えば出力を低下させるためにノッキングが検出さ
れるまで新気の温度を上昇させるとき、ノッキングが検
出されても新気の温度がそれ以上に上昇してノッキング
がさらに悪化し、エンジンの効率低下の原因となる。そ
こで、本発明の予混合圧縮自着火エンジンにおいては、
前記新気温度調整手段を本構成のごとく構成すること
で、新気を間欠的に冷却若しくは加熱する冷却器若しく
は加熱器等に対して、そのデューティー比を調整するこ
とで、前記新気の温度を安定して調整することができ、
本発明の予混合圧縮自着火エンジンにおいて、ノッキン
グの発生を抑制しながら高効率で出力を調整することが
できる。
ンジンの新気温度調整手段は、前記出力調整手段により
調整され、新気の温度を段階的に上昇若しくは低下させ
るものであるが、過給機によって圧縮され温度上昇した
新気を冷却する冷却器若しくは新気を加熱する加熱器等
の冷却若しくは加熱を連続的なものとして、その冷却量
若しくは加熱量を段階的に調整するように構成すると、
新気の温度を上昇若しくは低下させて、瞬時に且つ安定
して、新気の温度を目標値に調整することが困難とな
り、例えば出力を低下させるためにノッキングが検出さ
れるまで新気の温度を上昇させるとき、ノッキングが検
出されても新気の温度がそれ以上に上昇してノッキング
がさらに悪化し、エンジンの効率低下の原因となる。そ
こで、本発明の予混合圧縮自着火エンジンにおいては、
前記新気温度調整手段を本構成のごとく構成すること
で、新気を間欠的に冷却若しくは加熱する冷却器若しく
は加熱器等に対して、そのデューティー比を調整するこ
とで、前記新気の温度を安定して調整することができ、
本発明の予混合圧縮自着火エンジンにおいて、ノッキン
グの発生を抑制しながら高効率で出力を調整することが
できる。
【００１８】
【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及びその運転方法に関する実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１に示す予混合圧縮自着火
エンジン１００は、過給機１８によって圧縮され吸気路
１１を流れる空気に、燃料供給手段としての燃料ノズル
１５によって天然ガス系都市ガスである燃料ガスを供給
して混合気を形成し、形成された混合気を吸気弁１を介
してシリンダ３内に形成された燃焼室７に吸気し、燃焼
室７において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（図示
せず）の回転出力として得るものである。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。
エンジン１００及びその運転方法に関する実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１に示す予混合圧縮自着火
エンジン１００は、過給機１８によって圧縮され吸気路
１１を流れる空気に、燃料供給手段としての燃料ノズル
１５によって天然ガス系都市ガスである燃料ガスを供給
して混合気を形成し、形成された混合気を吸気弁１を介
してシリンダ３内に形成された燃焼室７に吸気し、燃焼
室７において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（図示
せず）の回転出力として得るものである。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。
【００１９】燃料ノズル１５は、燃料ガスの流路を周期
的に開閉し、吸気路１１の空気に燃料ガスを間欠的に供
給するものであり、制御装置３０には当量比調整手段３
２が設けられ、当量比調整手段３２は、クランク軸の回
転数等から吸気路に流通する空気流量を検出しながら、
燃料ノズル１５のデューティー比を調整して、燃焼室７
に吸気される混合気の当量比を調整可能に構成されてい
る。
的に開閉し、吸気路１１の空気に燃料ガスを間欠的に供
給するものであり、制御装置３０には当量比調整手段３
２が設けられ、当量比調整手段３２は、クランク軸の回
転数等から吸気路に流通する空気流量を検出しながら、
燃料ノズル１５のデューティー比を調整して、燃焼室７
に吸気される混合気の当量比を調整可能に構成されてい
る。
【００２０】また、予混合圧縮自着火エンジン１００に
は、吸気路１１の過給機１８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１
１に流通する空気との熱交換を行い圧縮され昇温した空
気を冷却する冷却器１６が設けられている。さらに、冷
却器１６に流通する冷却水の流路を周期的に開閉する開
閉弁１７が設けられており、開閉弁１７により冷却器１
６に冷却水が間欠的に供給され、吸気路１１の空気は間
欠的に冷却される。そして、制御装置３０には新気温度
調整手段３１が設けられ、新気温度調整手段３１は、開
閉弁１７の開閉動作のデューティー比を調整して、吸気
路１１の空気の温度を調整可能に構成されている。
は、吸気路１１の過給機１８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１
１に流通する空気との熱交換を行い圧縮され昇温した空
気を冷却する冷却器１６が設けられている。さらに、冷
却器１６に流通する冷却水の流路を周期的に開閉する開
閉弁１７が設けられており、開閉弁１７により冷却器１
６に冷却水が間欠的に供給され、吸気路１１の空気は間
欠的に冷却される。そして、制御装置３０には新気温度
調整手段３１が設けられ、新気温度調整手段３１は、開
閉弁１７の開閉動作のデューティー比を調整して、吸気
路１１の空気の温度を調整可能に構成されている。
【００２１】また、予混合圧縮自着火エンジン１００の
燃焼室７の上方には、燃焼室７の圧力を検出する圧力セ
ンサ２０が設けられている。そして、制御装置３０には
ノッキング検出手段３４が設けられ、ノッキング検出手
段３４は、圧力センサ２０により検出される燃焼室７の
圧力波形に、高周波数の振動成分が付加されたときに、
ノッキングの発生を検出するように構成されている。
燃焼室７の上方には、燃焼室７の圧力を検出する圧力セ
ンサ２０が設けられている。そして、制御装置３０には
ノッキング検出手段３４が設けられ、ノッキング検出手
段３４は、圧力センサ２０により検出される燃焼室７の
圧力波形に、高周波数の振動成分が付加されたときに、
ノッキングの発生を検出するように構成されている。
【００２２】さらに、制御装置３０には本発明の予混合
圧縮自着火エンジン１００の特徴構成の１つである出力
調整手段３３が設けられており、出力調整手段３３は、
ノッキング検出手段３４によりノッキングを検出しなが
ら、新気温度調整手段３１及び当量比調整手段３２を働
かせ、空気の温度及び混合気の当量比を交互に上昇若し
くは低下させ、エンジン１００の出力を調整するように
構成されている。
圧縮自着火エンジン１００の特徴構成の１つである出力
調整手段３３が設けられており、出力調整手段３３は、
ノッキング検出手段３４によりノッキングを検出しなが
ら、新気温度調整手段３１及び当量比調整手段３２を働
かせ、空気の温度及び混合気の当量比を交互に上昇若し
くは低下させ、エンジン１００の出力を調整するように
構成されている。
【００２３】即ち、本発明の予混合圧縮自着火エンジン
１００の運転方法は、図２に示すように、出力調整手段
３３により当量比を初期当量比から目標当量比まで上昇
させ出力を上昇させる場合、先ず出力調整手段３３は、
当量比上昇工程を実行し、ノッキング検出手段３４によ
りエンジン１００のノッキング開始が検出されるまで、
当量比調整手段３２を働かせて、前記燃料ノズル１５の
デューティー比を増加させ、燃焼室７に吸気される混合
気の当量比を上昇させる。このとき、予混合圧縮自着火
エンジン１００は若干ノッキングが発生している状態と
なる。次に、出力調整手段３３は、新気温度低下工程を
実行し、新気温度調整手段３１を働かせて、開閉弁１７
の開閉動作のデューティー比を予め設定してある所定量
増加させ、冷却器１６における空気の冷却量を増加させ
て、後に燃料ガスが供給され燃焼室７に吸気される空気
の温度を低下させる。このとき、予混合圧縮自着火エン
ジン１００はノッキングを発生せずに高効率で運転する
ことになる。そして、当量比が目標当量比となるまで上
記の当量比上昇工程及び新気温度低下工程とを繰り返し
て実行するのである。このように予混合圧縮自着火エン
ジン１００において出力を上昇させることで、エンジン
の状態をノッキングが発生する直前の高効率状態に維持
しながら、燃焼室７に吸気される混合気の温度を低下さ
せて一層効率を向上させることができる。
１００の運転方法は、図２に示すように、出力調整手段
３３により当量比を初期当量比から目標当量比まで上昇
させ出力を上昇させる場合、先ず出力調整手段３３は、
当量比上昇工程を実行し、ノッキング検出手段３４によ
りエンジン１００のノッキング開始が検出されるまで、
当量比調整手段３２を働かせて、前記燃料ノズル１５の
デューティー比を増加させ、燃焼室７に吸気される混合
気の当量比を上昇させる。このとき、予混合圧縮自着火
エンジン１００は若干ノッキングが発生している状態と
なる。次に、出力調整手段３３は、新気温度低下工程を
実行し、新気温度調整手段３１を働かせて、開閉弁１７
の開閉動作のデューティー比を予め設定してある所定量
増加させ、冷却器１６における空気の冷却量を増加させ
て、後に燃料ガスが供給され燃焼室７に吸気される空気
の温度を低下させる。このとき、予混合圧縮自着火エン
ジン１００はノッキングを発生せずに高効率で運転する
ことになる。そして、当量比が目標当量比となるまで上
記の当量比上昇工程及び新気温度低下工程とを繰り返し
て実行するのである。このように予混合圧縮自着火エン
ジン１００において出力を上昇させることで、エンジン
の状態をノッキングが発生する直前の高効率状態に維持
しながら、燃焼室７に吸気される混合気の温度を低下さ
せて一層効率を向上させることができる。
【００２４】また、このように出力を上昇させるべく、
上記の当量比上昇工程において当量比を上昇させるとき
に、前記新気温度調整手段３１により燃焼室７に吸気さ
れる空気の温度を若干量低下させても構わず、目標当量
比までの時間を短縮することができる。このように当量
比上昇工程において空気の温度も低下させる場合におい
て、空気の温度の低下量が当量比の上昇量と比較して大
きすぎると、ノッキング開始を検出することができず、
さらに、混合気の不完全燃焼の原因となるので、このと
きの空気の温度の低下量は、後にノッキングが発生する
程度に比較的小さく設定される。
上記の当量比上昇工程において当量比を上昇させるとき
に、前記新気温度調整手段３１により燃焼室７に吸気さ
れる空気の温度を若干量低下させても構わず、目標当量
比までの時間を短縮することができる。このように当量
比上昇工程において空気の温度も低下させる場合におい
て、空気の温度の低下量が当量比の上昇量と比較して大
きすぎると、ノッキング開始を検出することができず、
さらに、混合気の不完全燃焼の原因となるので、このと
きの空気の温度の低下量は、後にノッキングが発生する
程度に比較的小さく設定される。
【００２５】一方、本発明の予混合圧縮自着火エンジン
１００の運転方法は、図３に示すように、出力調整手段
３３により当量比を初期当量比から目標当量比まで低下
させ出力を低下させる場合、先ず出力調整手段３３は、
新気温度上昇工程を実行し、ノッキング検出手段３４に
よりエンジン１００のノッキング開始が検出されるま
で、新気温度調整手段３１を働かせて、開閉弁１７の開
閉動作のデューティー比を減少させ、冷却器１６におけ
る空気の冷却量を減少させて、燃焼室７に吸気される空
気の温度を上昇させる。このとき、予混合圧縮自着火エ
ンジン１００は若干ノッキングが発生している状態とな
る。次に、出力調整手段３３は、当量比低下工程を実行
し、当量比調整手段３２を働かせて、前記燃料ノズル１
５のデューティー比を減少させ、燃焼室７に吸気される
混合気の当量比を低下させる。このとき、予混合圧縮自
着火エンジン１００はノッキングを発生せずに高効率で
運転することになる。そして、当量比が目標当量比とな
るまで上記の新気温度上昇工程及び当量比低下工程とを
繰り返して実行するのである。このように予混合圧縮自
着火エンジン１００において出力を低下させることで、
エンジンの状態をノッキングが発生する直前の高効率状
態に維持しながら高効率で運転することができる。
１００の運転方法は、図３に示すように、出力調整手段
３３により当量比を初期当量比から目標当量比まで低下
させ出力を低下させる場合、先ず出力調整手段３３は、
新気温度上昇工程を実行し、ノッキング検出手段３４に
よりエンジン１００のノッキング開始が検出されるま
で、新気温度調整手段３１を働かせて、開閉弁１７の開
閉動作のデューティー比を減少させ、冷却器１６におけ
る空気の冷却量を減少させて、燃焼室７に吸気される空
気の温度を上昇させる。このとき、予混合圧縮自着火エ
ンジン１００は若干ノッキングが発生している状態とな
る。次に、出力調整手段３３は、当量比低下工程を実行
し、当量比調整手段３２を働かせて、前記燃料ノズル１
５のデューティー比を減少させ、燃焼室７に吸気される
混合気の当量比を低下させる。このとき、予混合圧縮自
着火エンジン１００はノッキングを発生せずに高効率で
運転することになる。そして、当量比が目標当量比とな
るまで上記の新気温度上昇工程及び当量比低下工程とを
繰り返して実行するのである。このように予混合圧縮自
着火エンジン１００において出力を低下させることで、
エンジンの状態をノッキングが発生する直前の高効率状
態に維持しながら高効率で運転することができる。
【００２６】また、このように出力を低下させるべく、
上記の新気温度上昇工程において、新気温度を上昇させ
るときに、前記当量比調整手段３２により燃焼室７に形
成される混合気の当量比を若干量低下させても構わず、
目標当量比までの時間を短縮することができる。このよ
うに新気温度上昇工程において当量比も低下させる場合
において、当量比の低下量が新気温度の上昇量と比較し
て大きすぎると、ノッキング開始を検出することができ
ず、さらに、混合気の不完全燃焼の原因となるので、こ
のときの当量比の低下量は、後にノッキングが発生する
程度に比較的小さく設定される。
上記の新気温度上昇工程において、新気温度を上昇させ
るときに、前記当量比調整手段３２により燃焼室７に形
成される混合気の当量比を若干量低下させても構わず、
目標当量比までの時間を短縮することができる。このよ
うに新気温度上昇工程において当量比も低下させる場合
において、当量比の低下量が新気温度の上昇量と比較し
て大きすぎると、ノッキング開始を検出することができ
ず、さらに、混合気の不完全燃焼の原因となるので、こ
のときの当量比の低下量は、後にノッキングが発生する
程度に比較的小さく設定される。
【００２７】次に、上記の実施の形態で説明してきた本
発明に係る予混合圧縮自着火エンジンの図示効率及び出
力の変化範囲（当量比の変化範囲）を実験により求めた
結果を以下に示す。尚、本実験で使用した本発明の予混
合圧縮自着火エンジン１００の仕様は、以下の通りであ
る。 シリンダ内径：１１０ｍｍ ピストンストローク：１０６ｍｍ 気筒数：１ 圧縮比：１７ 過給圧：１２５〜１５０ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ） 燃料：都市ガス１３Ａ
発明に係る予混合圧縮自着火エンジンの図示効率及び出
力の変化範囲（当量比の変化範囲）を実験により求めた
結果を以下に示す。尚、本実験で使用した本発明の予混
合圧縮自着火エンジン１００の仕様は、以下の通りであ
る。 シリンダ内径：１１０ｍｍ ピストンストローク：１０６ｍｍ 気筒数：１ 圧縮比：１７ 過給圧：１２５〜１５０ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ） 燃料：都市ガス１３Ａ
【００２８】本実験の結果、本発明に係る予混合圧縮自
着火エンジンにおいては、当量比が０．２６程度（新気
温度１７０℃程度）から０．４６程度（新気温度１００
℃程度）までの広範囲において、出力を変化させること
ができ、このときの図示熱効率は４７％（当量比０．２
６）から５０％（当量比０．４６）と高効率であること
が確認でき、本発明の予混合圧縮自着火エンジンは高い
熱効率を維持した状態で出力を大幅に調整することがで
きるといえる。
着火エンジンにおいては、当量比が０．２６程度（新気
温度１７０℃程度）から０．４６程度（新気温度１００
℃程度）までの広範囲において、出力を変化させること
ができ、このときの図示熱効率は４７％（当量比０．２
６）から５０％（当量比０．４６）と高効率であること
が確認でき、本発明の予混合圧縮自着火エンジンは高い
熱効率を維持した状態で出力を大幅に調整することがで
きるといえる。
【００２９】〔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。
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。
【００３０】〈２〉 前記混合気を形成するにあたって
は、燃料とこの燃料の燃焼のための酸素含有ガスを混合
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。
は、燃料とこの燃料の燃焼のための酸素含有ガスを混合
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。
【００３１】〈３〉 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混合気を、吸気路１１におい
て、燃料ノズル１５により空気に燃料ガスを供給して形
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、空気のみを燃焼室に吸気し、
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
燃焼室に混合気を形成し、この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。
室７で圧縮自着火燃焼する混合気を、吸気路１１におい
て、燃料ノズル１５により空気に燃料ガスを供給して形
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、空気のみを燃焼室に吸気し、
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
燃焼室に混合気を形成し、この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。
【００３２】〈４〉 上記の実施の形態において、本発
明の予混合圧縮自着火エンジンを所謂、４サイクルエン
ジンとして構成したが、勿論本発明の予混合圧縮自着火
エンジンは２サイクルエンジンとしての構成することが
できる。
明の予混合圧縮自着火エンジンを所謂、４サイクルエン
ジンとして構成したが、勿論本発明の予混合圧縮自着火
エンジンは２サイクルエンジンとしての構成することが
できる。
【００３３】〈５〉 上記の実施の形態において、前記
新気温度調整手段３１を冷却器１６の冷却量を調整して
新気（空気）の温度を調整する構成を説明したが、別
に、吸気路１１に排ガスの熱若しくは電力によって新気
を加熱するヒータを設け、新気温度調整手段をそのヒー
タの新気の加熱量を調整し、新気の温度を調整するよう
に構成しても構わない。
新気温度調整手段３１を冷却器１６の冷却量を調整して
新気（空気）の温度を調整する構成を説明したが、別
に、吸気路１１に排ガスの熱若しくは電力によって新気
を加熱するヒータを設け、新気温度調整手段をそのヒー
タの新気の加熱量を調整し、新気の温度を調整するよう
に構成しても構わない。
【００３４】〈６〉 上記の実施の形態において、当量
比調整手段３２及び新気温度調整手段３１を、燃料ノズ
ル１５及び開閉弁１７の間欠動作のデューティー比を調
整して当量比及び新気温度を調整するように構成した
が、別に燃料ノズル１５を開閉弁１７を燃料及び冷却水
の流量を連続的に調整可能に構成し、その流量を調整す
ることで、前記当量比及び新気温度を調整しても構わな
い。
比調整手段３２及び新気温度調整手段３１を、燃料ノズ
ル１５及び開閉弁１７の間欠動作のデューティー比を調
整して当量比及び新気温度を調整するように構成した
が、別に燃料ノズル１５を開閉弁１７を燃料及び冷却水
の流量を連続的に調整可能に構成し、その流量を調整す
ることで、前記当量比及び新気温度を調整しても構わな
い。
【００３５】
【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
の形態を示す概略構成図
【図２】本発明の予混合圧縮自着火エンジンの運転方法
の当量比及び新気温度の調整状態を示すグラフ図
の当量比及び新気温度の調整状態を示すグラフ図
【図３】本発明の予混合圧縮自着火エンジンの運転方法
の当量比及び新気温度の調整状態を示すグラフ図
の当量比及び新気温度の調整状態を示すグラフ図
１ 吸気弁 ２ 排気弁 ３ シリンダ ４ ピストン ５ 連結棒 ７ 燃焼室 １１ 吸気路 １２ 排気路 １５ 燃料ノズル １６ 冷却器 １７ 開閉弁 １８ 過給機 ２０ 圧力センサ ３０ 制御装置 ３１ 新気温度調整手段 ３２ 当量比調整手段 ３３ 出力調整手段 ３４ ノッキング検出手段 １００ 予混合圧縮自着火エンジン
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｊ ３０１Ｐ 31/20 31/20 Ａ (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 浅田 昭治 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） 3G084 AA01 AA05 BA09 EA04 EC06 FA25 3G092 AA05 AB07 BA04 BB01 DE01S DE15S EA02 FA16 HC05Z 3G301 HA02 HA11 HA22 HA23 JA22 JA25 MA01 ND41 PC08Z
Claims (7)
- 【請求項１】 吸気路の新気を燃焼室に吸気し、前記燃
焼室に形成された混合気を圧縮して自着火燃焼させる予
混合圧縮自着火エンジンの運転方法であって、 前記新気の温度を一定に保ちながら前記混合気の当量比
を上昇させる当量比上昇工程において、前記エンジンの
ノッキング開始の検出毎に、前記新気の温度を所定量低
下させる新気温度低下工程を実行し、前記エンジンの出
力を上昇させる予混合圧縮自着火エンジンの運転方法。 - 【請求項２】 吸気路の新気を燃焼室に吸気し、前記燃
焼室に形成された混合気を圧縮して自着火燃焼させる予
混合圧縮自着火エンジンの運転方法であって、 前記新気の温度を低下させながら前記混合気の当量比を
上昇させる当量比上昇工程において、前記エンジンのノ
ッキング開始の検出毎に、前記新気の温度を所定量低下
させる新気温度低下工程、又は前記混合気の当量比を所
定量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジン
の出力を上昇させる予混合圧縮自着火エンジンの運転方
法。 - 【請求項３】 吸気路の新気を燃焼室に吸気し、前記燃
焼室に形成された混合気を圧縮して自着火燃焼させる予
混合圧縮自着火エンジンの運転方法であって、 前記混合気の当量比を一定に保ちながら、前記新気の温
度を上昇させる新気温度上昇工程において、前記エンジ
ンのノッキング開始の検出毎に、前記混合気の当量比を
所定量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エンジ
ンの出力を低下させる予混合圧縮自着火エンジンの運転
方法。 - 【請求項４】 吸気路の新気を燃焼室に吸気し、前記燃
焼室に形成された混合気を圧縮して自着火燃焼させる予
混合圧縮自着火エンジンの運転方法であって、 前記混合気の当量比を低下させながら、前記新気の温度
を上昇させる新気温度上昇工程において、前記エンジン
のノッキング開始の検出毎に、前記新気の温度を所定量
低下させる新気温度低下工程、又は前記混合気の当量比
を所定量低下させる当量比低下工程を実行し、前記エン
ジンの出力を低下させる予混合圧縮自着火エンジンの運
転方法。 - 【請求項５】 吸気路の新気を燃焼室に吸気し、前記燃
焼室に形成された混合気を圧縮して自着火燃焼させる予
混合圧縮自着火エンジンであって、 前記新気の温度を調整可能な新気温度調整手段と、 前記混合気の当量比を調整可能な当量比調整手段と、 前記エンジンのノッキングの発生を検出するノッキング
検出手段とを備え、 前記ノッキング検出手段によりノッキング開始を検出す
る毎に、前記新気温度調整手段を働かせて前記新気の温
度を所定量低下させる、又は前記当量比調整手段を働か
せて、前記混合気の当量比を所定量低下させて、出力を
上昇又は低下させる出力調整手段を備えた予混合圧縮自
着火エンジン。 - 【請求項６】 前記当量比調整手段が、間欠的に行われ
る燃料供給のデューティー比調整を行う手段である請求
項５に記載の予混合圧縮自着火エンジン。 - 【請求項７】 前記新気温度調整手段が、間欠的に行わ
れる新気に対する加熱又は冷却のデューティー比調整を
行う手段である請求項５又は６に記載の予混合圧縮自着
火エンジン。
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|---|---|---|---|
| JP2000390199A JP4408561B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 予混合圧縮自着火エンジン及びその運転方法 |
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| JP2002188488A true JP2002188488A (ja) | 2002-07-05 |
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| JP (1) | JP4408561B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6990947B2 (en) | 2004-04-16 | 2006-01-31 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Homogeneous charge compression ignition engine and method for operating homogeneous charge compression ignition engine |
-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000390199A patent/JP4408561B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6990947B2 (en) | 2004-04-16 | 2006-01-31 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Homogeneous charge compression ignition engine and method for operating homogeneous charge compression ignition engine |
| DE102005017530B4 (de) * | 2004-04-16 | 2009-09-24 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya | Kraftmaschine mit Kompressionszündung einer homogenen Ladung und Verfahren zum Betreiben der Kraftmaschine mit Kompressionszündung einer homogenen Ladung |
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| JP4408561B2 (ja) | 2010-02-03 |
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