JP2002266708A - 圧縮自己着火式エンジン - Google Patents
圧縮自己着火式エンジンInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
- F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
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- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】エンジンの自己着火性を向上する。
【解決手段】燃焼室１に連通する密閉された空間６と、
該空間６を燃焼室１との間で開閉する開閉弁６１とを設
け、エンジンの部分負荷運転時に、空間６に充填された
既燃ガスを圧縮行程初期で開閉弁６１を短期間開いて燃
焼室１内に導出し、膨張行程末期で開閉弁６１を短期間
開いて燃焼室１内の既燃ガスを空間６に充填する動作を
繰り返して、既燃ガスを過給し、自己着火性を高める。
該空間６を燃焼室１との間で開閉する開閉弁６１とを設
け、エンジンの部分負荷運転時に、空間６に充填された
既燃ガスを圧縮行程初期で開閉弁６１を短期間開いて燃
焼室１内に導出し、膨張行程末期で開閉弁６１を短期間
開いて燃焼室１内の既燃ガスを空間６に充填する動作を
繰り返して、既燃ガスを過給し、自己着火性を高める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮自己着火式エ
ンジンに関し、特に、自己着火性能を改善した技術に関
する。
ンジンに関し、特に、自己着火性能を改善した技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンエンジンなど、着火性の低い燃
料を使用するエンジン（内燃機関）においても、点火を
行わず吸入空気の圧縮による温度・圧力上昇だけで自己
着火が可能な運転領域で、該圧縮自己着火によって着火
燃焼を行わせることが提案されている。
料を使用するエンジン（内燃機関）においても、点火を
行わず吸入空気の圧縮による温度・圧力上昇だけで自己
着火が可能な運転領域で、該圧縮自己着火によって着火
燃焼を行わせることが提案されている。
【０００３】すなわち、圧縮自己着火によれば、燃焼室
内全体において同時かつ多点的に着火するため、燃焼室
内全体の混合気が良好に燃焼し、熱効率が向上して燃費
が向上する。また、前記燃焼室内全体での同時かつ多点
的な着火により燃焼室内の燃焼温度が局所的に高くなる
ことがないので、ＮＯｘの発生も抑制できる。ところ
で、吸入空気を圧縮することだけで燃料が自己着火する
温度・圧力条件を達成しようとすると、エンジンの圧縮
比を高くする必要が生じ、この場合、高負荷運転時にノ
ッキングを発生しやすくなる。このため、圧縮比は低め
に設定しておき、自己着火による燃焼をさせるときは、
高温の既燃ガスを燃焼室内に残留させ、この残留ガスの
熱を利用して燃料を自己着火させる技術が研究されてい
る。
内全体において同時かつ多点的に着火するため、燃焼室
内全体の混合気が良好に燃焼し、熱効率が向上して燃費
が向上する。また、前記燃焼室内全体での同時かつ多点
的な着火により燃焼室内の燃焼温度が局所的に高くなる
ことがないので、ＮＯｘの発生も抑制できる。ところ
で、吸入空気を圧縮することだけで燃料が自己着火する
温度・圧力条件を達成しようとすると、エンジンの圧縮
比を高くする必要が生じ、この場合、高負荷運転時にノ
ッキングを発生しやすくなる。このため、圧縮比は低め
に設定しておき、自己着火による燃焼をさせるときは、
高温の既燃ガスを燃焼室内に残留させ、この残留ガスの
熱を利用して燃料を自己着火させる技術が研究されてい
る。
【０００４】特開平１１−３４３８７４号に開示された
技術（以下先行技術という）では、燃焼室に開閉弁を介
して連通する空間を設けると共に、膨張行程中に１回、
吸気〜圧縮行程中に１回、開閉弁を開き、前回燃焼サイ
クルの既燃ガスを次回燃焼サイクルへ残留させるように
している。
技術（以下先行技術という）では、燃焼室に開閉弁を介
して連通する空間を設けると共に、膨張行程中に１回、
吸気〜圧縮行程中に１回、開閉弁を開き、前回燃焼サイ
クルの既燃ガスを次回燃焼サイクルへ残留させるように
している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、吸気弁がまだ開弁している吸気行程後期に
開閉弁が開閉されて既燃ガスの導入が開始されるので、
燃焼室内に吸入される新気の量が減少する一方、高温で
密度の低い既燃ガスが大きな体積割合を占めることとな
り、その結果、燃焼室内の総ガス量（モル数）が減少し
てしまう（図８（Ａ）参照）。
来技術では、吸気弁がまだ開弁している吸気行程後期に
開閉弁が開閉されて既燃ガスの導入が開始されるので、
燃焼室内に吸入される新気の量が減少する一方、高温で
密度の低い既燃ガスが大きな体積割合を占めることとな
り、その結果、燃焼室内の総ガス量（モル数）が減少し
てしまう（図８（Ａ）参照）。
【０００６】燃焼室内の総ガス量が少ないと、自己着火
燃焼時の圧力上昇が急峻となって、エンジンの音振性能
を悪化させる問題がある。また、音振性能を満足するよ
うに燃焼室へ供給する燃料量を制限したのではエンジン
の出力性能を悪化させることとなる。本発明は、このよ
うな従来の課題に着目してなされたもので、自己着火時
の総ガス量を十分に確保することにより、エンジンの音
振性能を悪化させることなく良好な自己着火性能を得る
ことを目的とする。
燃焼時の圧力上昇が急峻となって、エンジンの音振性能
を悪化させる問題がある。また、音振性能を満足するよ
うに燃焼室へ供給する燃料量を制限したのではエンジン
の出力性能を悪化させることとなる。本発明は、このよ
うな従来の課題に着目してなされたもので、自己着火時
の総ガス量を十分に確保することにより、エンジンの音
振性能を悪化させることなく良好な自己着火性能を得る
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、燃焼室内の燃料を圧縮自己着火により燃焼さ
せる圧縮自己着火式エンジンにおいて、吸気弁と排気弁
が共に閉弁状態にある圧縮行程中の燃焼室内に、吸入空
気より温度の高い既燃ガスを導入する手段を設けたこと
を特徴とする。
る発明は、燃焼室内の燃料を圧縮自己着火により燃焼さ
せる圧縮自己着火式エンジンにおいて、吸気弁と排気弁
が共に閉弁状態にある圧縮行程中の燃焼室内に、吸入空
気より温度の高い既燃ガスを導入する手段を設けたこと
を特徴とする。
【０００８】請求項1に係る発明によると、新気の吸入
が完了して燃焼室が密閉された状態となってから、既燃
ガスを導入するので、既燃ガスの導入によって燃焼室内
の総ガス量を増加させることができる。これにより、自
己着火燃焼時の圧力上昇が急峻となることを防止しつ
つ、既燃ガスによる温度上昇効果で良好な自己着火性能
を得ることができる。
が完了して燃焼室が密閉された状態となってから、既燃
ガスを導入するので、既燃ガスの導入によって燃焼室内
の総ガス量を増加させることができる。これにより、自
己着火燃焼時の圧力上昇が急峻となることを防止しつ
つ、既燃ガスによる温度上昇効果で良好な自己着火性能
を得ることができる。
【０００９】また、請求項2に係る発明は、燃焼室に開
閉弁を介して連通する空間を設けると共に、吸気弁と排
気弁とが閉弁状態にある膨張行程中で前記空間内の圧力
より燃焼室内の圧力が高い第１時期と、吸気弁と排気弁
が共に閉弁状態にある圧縮行程中で燃焼室内の圧力より
前記空間内の圧力が高い第２時期に前記開閉弁を開弁す
ることを特徴とする。
閉弁を介して連通する空間を設けると共に、吸気弁と排
気弁とが閉弁状態にある膨張行程中で前記空間内の圧力
より燃焼室内の圧力が高い第１時期と、吸気弁と排気弁
が共に閉弁状態にある圧縮行程中で燃焼室内の圧力より
前記空間内の圧力が高い第２時期に前記開閉弁を開弁す
ることを特徴とする。
【００１０】請求項2に係る発明によると、前記膨張行
程中で前記空間内の圧力より燃焼室内の圧力が高い第１
時期に、前記開閉弁を開弁することにより、燃焼室内の
既燃ガスが空間内に充填され、閉弁後、空間内は導入時
の圧力に維持される。次いで、次燃焼サイクルの圧縮行
程中で燃焼室内の圧力より前記空間内の圧力が高い第２
時期に前記開閉弁を開弁することにより、該空間内に充
填された既燃ガスは燃焼室内に導かれる。
程中で前記空間内の圧力より燃焼室内の圧力が高い第１
時期に、前記開閉弁を開弁することにより、燃焼室内の
既燃ガスが空間内に充填され、閉弁後、空間内は導入時
の圧力に維持される。次いで、次燃焼サイクルの圧縮行
程中で燃焼室内の圧力より前記空間内の圧力が高い第２
時期に前記開閉弁を開弁することにより、該空間内に充
填された既燃ガスは燃焼室内に導かれる。
【００１１】このようにして過給された既燃ガスによ
り、燃焼室内の混合気は加熱され、さらにピストンによ
って断熱圧縮され、高温となり、圧縮上死点付近で自己
着火し、膨張行程に至る。この現象が繰り返されること
により、過給圧力は次第に高まり、自己着火性能が、よ
り高められていく。
り、燃焼室内の混合気は加熱され、さらにピストンによ
って断熱圧縮され、高温となり、圧縮上死点付近で自己
着火し、膨張行程に至る。この現象が繰り返されること
により、過給圧力は次第に高まり、自己着火性能が、よ
り高められていく。
【００１２】また、請求項3に係る発明は、前記開閉弁
の吸気弁閉止後の開時期を、エンジンの負荷が小さいと
きほど早くすることを特徴とする。請求項3に係る発明
によると、低負荷時には自己着火が比較的起こりにくい
ため、開閉弁の吸気弁閉止後の圧縮行程における開時期
を早くして、燃焼室内の圧力が低いうちに空間内の既燃
ガスを燃焼室内に導出することにより、導出される既燃
ガス量を大きくして自己着火性能を高めることができ
る。
の吸気弁閉止後の開時期を、エンジンの負荷が小さいと
きほど早くすることを特徴とする。請求項3に係る発明
によると、低負荷時には自己着火が比較的起こりにくい
ため、開閉弁の吸気弁閉止後の圧縮行程における開時期
を早くして、燃焼室内の圧力が低いうちに空間内の既燃
ガスを燃焼室内に導出することにより、導出される既燃
ガス量を大きくして自己着火性能を高めることができ
る。
【００１３】逆に、高負荷時は自己着火が比較的起こり
やすくなるので、相対的に開閉弁の吸気弁閉止後の開時
期を遅くして空間内から燃焼室内に導出される既燃ガス
量を減少させて自己着火性能を低負荷時より下げる。こ
れにより、エンジン負荷の変化に良好に適合したタイミ
ングで自己着火させることができる。
やすくなるので、相対的に開閉弁の吸気弁閉止後の開時
期を遅くして空間内から燃焼室内に導出される既燃ガス
量を減少させて自己着火性能を低負荷時より下げる。こ
れにより、エンジン負荷の変化に良好に適合したタイミ
ングで自己着火させることができる。
【００１４】また、請求項4に係る発明は、前記開閉弁
の吸気弁閉止後の開時期を、エンジンの回転速度が高い
ときほど早くすることを特徴とする。請求項４に係る発
明によると、高回転時には自己着火が比較的起こりにく
いため、開閉弁の吸気弁閉止後の開時期を早くすること
により、上記のように空間から燃焼室内に導出される既
燃ガス量を大きくして自己着火性能を高め、逆に、低回
転時は自己着火が比較的起こりやすくなるので、相対的
に開閉弁の吸気弁閉止後の開時期を遅くすることによ
り、既燃ガス導出量を減らして自己着火性能を高回転時
より下げる。
の吸気弁閉止後の開時期を、エンジンの回転速度が高い
ときほど早くすることを特徴とする。請求項４に係る発
明によると、高回転時には自己着火が比較的起こりにく
いため、開閉弁の吸気弁閉止後の開時期を早くすること
により、上記のように空間から燃焼室内に導出される既
燃ガス量を大きくして自己着火性能を高め、逆に、低回
転時は自己着火が比較的起こりやすくなるので、相対的
に開閉弁の吸気弁閉止後の開時期を遅くすることによ
り、既燃ガス導出量を減らして自己着火性能を高回転時
より下げる。
【００１５】これにより、エンジン回転速度の変化に良
好に適合したタイミングで自己着火させることができ
る。また、請求項5に係る発明は、前記開閉弁の排気弁
開放前の開時期を、エンジンの負荷が小さいときほど早
くすることを特徴とする。
好に適合したタイミングで自己着火させることができ
る。また、請求項5に係る発明は、前記開閉弁の排気弁
開放前の開時期を、エンジンの負荷が小さいときほど早
くすることを特徴とする。
【００１６】請求項５に係る発明によると、低負荷時に
は自己着火が比較的起こりにくいため、開閉弁の排気弁
開放前の膨張行程における開時期を早くして、燃焼室内
の圧力が高いうちに燃焼室内の既燃ガスを空間内に充填
することにより、充填される既燃ガス量を多くしてお
き、次回の燃焼サイクルの圧縮行程で空間から燃焼室内
に導出される既燃ガス量を多くして自己着火性能を高め
ることができる。
は自己着火が比較的起こりにくいため、開閉弁の排気弁
開放前の膨張行程における開時期を早くして、燃焼室内
の圧力が高いうちに燃焼室内の既燃ガスを空間内に充填
することにより、充填される既燃ガス量を多くしてお
き、次回の燃焼サイクルの圧縮行程で空間から燃焼室内
に導出される既燃ガス量を多くして自己着火性能を高め
ることができる。
【００１７】逆に、高負荷時は自己着火が比較的起こり
やすくなるので、相対的に開閉弁の排気弁開放前の開時
期を遅くすることにより、空間へ充填されその後空間内
から燃焼室内に導出される既燃ガス量を減少させて自己
着火性能を低負荷時より下げる。これにより、エンジン
負荷の変化に良好に適合したタイミングで自己着火させ
ることができる。
やすくなるので、相対的に開閉弁の排気弁開放前の開時
期を遅くすることにより、空間へ充填されその後空間内
から燃焼室内に導出される既燃ガス量を減少させて自己
着火性能を低負荷時より下げる。これにより、エンジン
負荷の変化に良好に適合したタイミングで自己着火させ
ることができる。
【００１８】また、請求項６に係る発明は、前記開閉弁
の排気弁開放前の開時期を、エンジンの回転速度が高い
ときほど早くすることを特徴とする。請求項６に係る発
明によると、高回転時には自己着火が比較的起こりにく
いため、上記のように開閉弁の排気弁開放前の膨張行程
における開時期を早くすることにより、空間へ充填され
その後空間内から燃焼室内へ導出される既燃ガス量を多
くして自己着火性能を高め、逆に、低回転時は自己着火
が比較的起こりやすくなるので、相対的に開閉弁の排気
弁開放前の開時期を遅くすることにより、空間へ充填さ
れその後空間内から燃焼室内に導出される既燃ガス量を
減少させて自己着火性能を高回転時より下げる。
の排気弁開放前の開時期を、エンジンの回転速度が高い
ときほど早くすることを特徴とする。請求項６に係る発
明によると、高回転時には自己着火が比較的起こりにく
いため、上記のように開閉弁の排気弁開放前の膨張行程
における開時期を早くすることにより、空間へ充填され
その後空間内から燃焼室内へ導出される既燃ガス量を多
くして自己着火性能を高め、逆に、低回転時は自己着火
が比較的起こりやすくなるので、相対的に開閉弁の排気
弁開放前の開時期を遅くすることにより、空間へ充填さ
れその後空間内から燃焼室内に導出される既燃ガス量を
減少させて自己着火性能を高回転時より下げる。
【００１９】これにより、エンジン回転速度の変化に良
好に適合したタイミングで自己着火させることができ
る。
好に適合したタイミングで自己着火させることができ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態のシステム構
成を示す図１において、圧縮自己着火が可能なエンジン
の燃焼室１には、それぞれ２股に分岐した吸気ポート２
と、１本の排気ポート３とが接続され、吸気ポート２に
は吸気弁２１、排気ポート３には排気弁３１が装着され
ている。燃焼室１には、高負荷運転時に火花点火燃焼を
行うときにスパーク点火を行う点火栓５が装着されてい
る。燃料噴射弁４は吸気ポート２に燃料噴射するように
配置されているが、燃焼室１内に燃料を噴射供給するも
のであってもよい。
成を示す図１において、圧縮自己着火が可能なエンジン
の燃焼室１には、それぞれ２股に分岐した吸気ポート２
と、１本の排気ポート３とが接続され、吸気ポート２に
は吸気弁２１、排気ポート３には排気弁３１が装着され
ている。燃焼室１には、高負荷運転時に火花点火燃焼を
行うときにスパーク点火を行う点火栓５が装着されてい
る。燃料噴射弁４は吸気ポート２に燃料噴射するように
配置されているが、燃焼室１内に燃料を噴射供給するも
のであってもよい。
【００２１】また、燃焼室１に連通する密閉された空間
６と、該空間６を燃焼室１との間で開閉する開閉弁６１
が設けられる。前記吸気弁２１、排気弁３１は、それぞ
れ図示しない吸気弁用カム、排気弁用カムによってバル
ブタイミングが可変に制御され、特に、火花点火燃焼時
における通常のバルブタイミング制御と、本発明に係る
自己着火燃焼時のバルブタイミング制御とを切換可能に
構成されている。図２は、自己着火燃焼時のバルブタイ
ミング制御（開閉弁６の開閉制御を含む）を示し、図３
は、火花点火燃焼時における通常のバルブタイミング制
御を示す。このような燃焼切換に応じたバルブタイミン
グ制御が切換可能な可変動弁装置の例としては、例え
ば、特開平９−２０３３０７号に開示されるようなもの
がある。
６と、該空間６を燃焼室１との間で開閉する開閉弁６１
が設けられる。前記吸気弁２１、排気弁３１は、それぞ
れ図示しない吸気弁用カム、排気弁用カムによってバル
ブタイミングが可変に制御され、特に、火花点火燃焼時
における通常のバルブタイミング制御と、本発明に係る
自己着火燃焼時のバルブタイミング制御とを切換可能に
構成されている。図２は、自己着火燃焼時のバルブタイ
ミング制御（開閉弁６の開閉制御を含む）を示し、図３
は、火花点火燃焼時における通常のバルブタイミング制
御を示す。このような燃焼切換に応じたバルブタイミン
グ制御が切換可能な可変動弁装置の例としては、例え
ば、特開平９−２０３３０７号に開示されるようなもの
がある。
【００２２】次に、上記実施形態の作用を説明する。ま
ず、自己着火燃焼を行わせる際の必要な諸条件について
説明する。自己着火燃焼では、火花で点火することな
く、混合気の温度をピストン圧縮で上昇させ、自発的な
着火を行わせる必要がある。ガソリンを燃料とする場合
には、火花点火燃焼の全負荷性能を損なわない圧縮比
（例えば１２以下）では、ピストン圧縮のみでは自発的
な着火に至る温度が得られない。このため、圧縮開始の
時点以前に何らかの混合気加熱の動作を行う必要があ
る。前記先行技術では、自己着火を助けるため内部ＥＧ
Ｒ（残留既燃ガス量）を増やして混合気温度を上げる必
要がある。この場合、混合気温度が上昇するので、新気
と残留ガスを合わせたガスの総モル数は減少する。
ず、自己着火燃焼を行わせる際の必要な諸条件について
説明する。自己着火燃焼では、火花で点火することな
く、混合気の温度をピストン圧縮で上昇させ、自発的な
着火を行わせる必要がある。ガソリンを燃料とする場合
には、火花点火燃焼の全負荷性能を損なわない圧縮比
（例えば１２以下）では、ピストン圧縮のみでは自発的
な着火に至る温度が得られない。このため、圧縮開始の
時点以前に何らかの混合気加熱の動作を行う必要があ
る。前記先行技術では、自己着火を助けるため内部ＥＧ
Ｒ（残留既燃ガス量）を増やして混合気温度を上げる必
要がある。この場合、混合気温度が上昇するので、新気
と残留ガスを合わせたガスの総モル数は減少する。
【００２３】次に、自己着火燃焼の最高負荷について説
明する。自己着火燃焼は、燃焼室空間で多点同時的に発
生するため局所的な熱発生速度が大きいと、全体として
も熱発生が急激となり、急激な圧力上昇による打音が発
生する。この現象を回避するには、ガス・燃料重量比
（以下Ｇ／Ｆ）を大きくして局所の熱発生速度を緩やか
なものにする必要がある。経験上、この打音が発生しな
い限界Ｇ／Ｆは約３０であり、したがって燃焼室に投入
できる燃料の量は燃焼室内のガス量に応じて制限され
る。これは、すなわち、自己着火燃焼の最高負荷が減少
することを意味する。前記先行技術では、自己着火を助
けるため内部ＥＧＲを増やして混合気温度を上げ、燃焼
室内ガスの総モル数（ガス重量）が減少しているため、
前記限界Ｇ／Ｆとの関係から燃料量が制限され、自己着
火燃焼の最高負荷が小さな値に留まる。すなわち、実質
的に自己着火燃焼が可能な運転領域が制限され、燃費の
改善やＮＯｘの低減が制約されてしまう。
明する。自己着火燃焼は、燃焼室空間で多点同時的に発
生するため局所的な熱発生速度が大きいと、全体として
も熱発生が急激となり、急激な圧力上昇による打音が発
生する。この現象を回避するには、ガス・燃料重量比
（以下Ｇ／Ｆ）を大きくして局所の熱発生速度を緩やか
なものにする必要がある。経験上、この打音が発生しな
い限界Ｇ／Ｆは約３０であり、したがって燃焼室に投入
できる燃料の量は燃焼室内のガス量に応じて制限され
る。これは、すなわち、自己着火燃焼の最高負荷が減少
することを意味する。前記先行技術では、自己着火を助
けるため内部ＥＧＲを増やして混合気温度を上げ、燃焼
室内ガスの総モル数（ガス重量）が減少しているため、
前記限界Ｇ／Ｆとの関係から燃料量が制限され、自己着
火燃焼の最高負荷が小さな値に留まる。すなわち、実質
的に自己着火燃焼が可能な運転領域が制限され、燃費の
改善やＮＯｘの低減が制約されてしまう。
【００２４】この問題を解消するには吸気を加熱するた
めに内部ＥＧＲを増やしても、新気量が減らないように
すればよい。つまり、ＥＧＲを過給すればよい。本発明
では、ターボチャージャ、スーパーチャージャ等の従来
の過給方法によらずに高い過給圧力を発生させることが
できる。まず、図４に基づき、同上実施形態にかかるエ
ンジンの部分負荷時の作動を、行程毎に説明する。
めに内部ＥＧＲを増やしても、新気量が減らないように
すればよい。つまり、ＥＧＲを過給すればよい。本発明
では、ターボチャージャ、スーパーチャージャ等の従来
の過給方法によらずに高い過給圧力を発生させることが
できる。まず、図４に基づき、同上実施形態にかかるエ
ンジンの部分負荷時の作動を、行程毎に説明する。
【００２５】膨張行程において、排気弁３１が開く以前
に開閉弁６１を開きかつ閉じることによって、空間６内
部に燃焼室１内のＥＧＲガス（既燃ガス）を充填する。
その後、通常のエンジンと同様に、排気行程での排気、
吸気行程での吸気を行う。さらに、吸気弁２１の閉止
後、開閉弁６１を開きかつ閉じることによって、空間６
に充填されていたＥＧＲガスを燃焼室１内に導く。これ
により、高温のＥＧＲガスで加熱された燃焼室１内の混
合気は、さらにピストンによって断熱圧縮され、高温と
なり、圧縮上死点付近で自己着火し、膨張行程に至る。
そして、排気弁３１が開く前に再び開閉弁６１を開閉す
ることにより再度ＥＧＲガスを空間６に充填する。
に開閉弁６１を開きかつ閉じることによって、空間６内
部に燃焼室１内のＥＧＲガス（既燃ガス）を充填する。
その後、通常のエンジンと同様に、排気行程での排気、
吸気行程での吸気を行う。さらに、吸気弁２１の閉止
後、開閉弁６１を開きかつ閉じることによって、空間６
に充填されていたＥＧＲガスを燃焼室１内に導く。これ
により、高温のＥＧＲガスで加熱された燃焼室１内の混
合気は、さらにピストンによって断熱圧縮され、高温と
なり、圧縮上死点付近で自己着火し、膨張行程に至る。
そして、排気弁３１が開く前に再び開閉弁６１を開閉す
ることにより再度ＥＧＲガスを空間６に充填する。
【００２６】圧縮行程初めにおいて空間６よりＥＧＲガ
スが、燃焼室１内に充填されるとき、燃焼室１内の圧力
は、空間６内の圧力と同程度まで高まる。その後膨張行
程終わりに再び開閉弁６１が開くときには、燃料の燃焼
によって、燃焼室１内圧力は圧縮行程初めに開閉弁６１
を開いた時点よりも高くなることになる。したがって、
次サイクルの圧縮初めにおいては、前サイクルより高い
圧力でＥＧＲガスが燃焼室１内に充填されることにな
る。
スが、燃焼室１内に充填されるとき、燃焼室１内の圧力
は、空間６内の圧力と同程度まで高まる。その後膨張行
程終わりに再び開閉弁６１が開くときには、燃料の燃焼
によって、燃焼室１内圧力は圧縮行程初めに開閉弁６１
を開いた時点よりも高くなることになる。したがって、
次サイクルの圧縮初めにおいては、前サイクルより高い
圧力でＥＧＲガスが燃焼室１内に充填されることにな
る。
【００２７】この現象が繰り返されることにより、過給
圧力は次第に高まり、２Ｋｇ／ｃｍ 2程度にまで達す
る。以上の時間的変化を図５，図６に示す。本発明で
は、このようなメカニズムにより、ＥＧＲガスを過給す
ることによって燃焼室内の総ガス量を増大させ、自己着
火運転の負荷範囲を高負荷側に高めることができる。前
記先行技術とのガス量の相違を図８に概念的に示す。
圧力は次第に高まり、２Ｋｇ／ｃｍ 2程度にまで達す
る。以上の時間的変化を図５，図６に示す。本発明で
は、このようなメカニズムにより、ＥＧＲガスを過給す
ることによって燃焼室内の総ガス量を増大させ、自己着
火運転の負荷範囲を高負荷側に高めることができる。前
記先行技術とのガス量の相違を図８に概念的に示す。
【００２８】次に、同上エンジンの全負荷における動作
を説明する。全負荷運転時には、火花点火燃焼を行い、
可変動弁装置を作動させることによって、図３に示した
弁リフト特性を採用する。このとき、開閉弁６１の開閉
は行われず(閉止状態に維持され)、４行程にわたって吸
・排気弁の開閉動作は通常のガソリンエンジンと同じに
なる。
を説明する。全負荷運転時には、火花点火燃焼を行い、
可変動弁装置を作動させることによって、図３に示した
弁リフト特性を採用する。このとき、開閉弁６１の開閉
は行われず(閉止状態に維持され)、４行程にわたって吸
・排気弁の開閉動作は通常のガソリンエンジンと同じに
なる。
【００２９】図８に、第２の実施形態を示す。本実施形
態は、図１に示した第1の実施形態と同様のハードウエ
アを有するが、開閉弁６１の動作タイミングすなわち、
クランク軸回転に対する位相をエンジンの運転条件に応
じて変化させるものである。開閉弁６１の吸気弁２１閉
止後の開時期を早くすることによって、燃焼室１内圧力
が低い時期に空間６と燃焼室１とが連通するため、空間
６から燃焼室１へのＥＧＲガスの充填量は多くなる。
態は、図１に示した第1の実施形態と同様のハードウエ
アを有するが、開閉弁６１の動作タイミングすなわち、
クランク軸回転に対する位相をエンジンの運転条件に応
じて変化させるものである。開閉弁６１の吸気弁２１閉
止後の開時期を早くすることによって、燃焼室１内圧力
が低い時期に空間６と燃焼室１とが連通するため、空間
６から燃焼室１へのＥＧＲガスの充填量は多くなる。
【００３０】また、開閉弁６１の排気弁３１開放前の開
時期を早くすることによって、燃焼室１内圧力が高い時
期に空間６と燃焼室１とが連通するため、燃焼室１から
空間６へのＥＧＲガスの充填量は多くなり、次サイクル
でのＥＧＲガス量が増加する。以上から開閉弁６１動作
のタイミングを早くすることによって、ＥＧＲの過給圧
力を高く、開閉弁６１動作のタイミングを遅くすること
によって、ＥＧＲの過給圧力を低くすることができる。
低負荷時および高速回転時には自己着火が比較的起こり
にくいため、このように開閉弁６１動作のタイミングを
早くすることが有効である。逆に、高負荷時および低速
回転時には自己着火が比較的起こりやすいため、開閉弁
６１動作タイミングを遅くすればよい。
時期を早くすることによって、燃焼室１内圧力が高い時
期に空間６と燃焼室１とが連通するため、燃焼室１から
空間６へのＥＧＲガスの充填量は多くなり、次サイクル
でのＥＧＲガス量が増加する。以上から開閉弁６１動作
のタイミングを早くすることによって、ＥＧＲの過給圧
力を高く、開閉弁６１動作のタイミングを遅くすること
によって、ＥＧＲの過給圧力を低くすることができる。
低負荷時および高速回転時には自己着火が比較的起こり
にくいため、このように開閉弁６１動作のタイミングを
早くすることが有効である。逆に、高負荷時および低速
回転時には自己着火が比較的起こりやすいため、開閉弁
６１動作タイミングを遅くすればよい。
【００３１】図９は、開閉弁６１の動作をエンジン回転
速度と負荷とをパラメータとして示したものである。こ
のように、運転条件に応じた自己着火の発生傾向によっ
て、開閉弁６１動作のタイミングを変更して燃焼室１内
の内部ＥＧＲ量を変えることにより、常に最適なタイミ
ングで自己着火させることができ、安定した燃焼性を確
保できる。
速度と負荷とをパラメータとして示したものである。こ
のように、運転条件に応じた自己着火の発生傾向によっ
て、開閉弁６１動作のタイミングを変更して燃焼室１内
の内部ＥＧＲ量を変えることにより、常に最適なタイミ
ングで自己着火させることができ、安定した燃焼性を確
保できる。
【図１】本発明の実施形態のシステム構成を示す図。
【図２】同上実施形態の自己着火燃焼時のバルブタイミ
ング特性を示す図。
ング特性を示す図。
【図３】同じく火花点火燃焼時のバルブタイミング特性
を示す図。
を示す図。
【図４】同じく部分負荷時のエンジン動作を示す図。
【図５】同じく空間内圧力のサイクル繰り返しによる増
大変化の様子を示すタイムチャート。
大変化の様子を示すタイムチャート。
【図６】同じく筒内圧力のサイクル繰り返しによる増大
変化の様子を示すタイムチャート。
変化の様子を示すタイムチャート。
【図７】同じく自己着火燃焼時にＥＧＲを増大させたと
きの総ガス量の増大変化の様子を、先行技術の場合と比
較して示すタイムチャート。
きの総ガス量の増大変化の様子を、先行技術の場合と比
較して示すタイムチャート。
【図８】本発明の第２実施形態における自己着火燃焼時
のバルブタイミング特性を示す図。
のバルブタイミング特性を示す図。
【図９】同じく、燃焼形態と開閉弁開閉時期を示すマッ
プ
プ
１ 燃焼室 ６ 空間 ２１ 吸気弁 ３１ 排気弁 ６１ 開閉弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３５１ 41/04 ３５１ (72)発明者 長谷川 和也 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 吉沢 幸大 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA11 AA18 AB06 AC02 AD04 AD13 AD14 AG03 3G062 AA01 AA10 CA00 CA07 EA01 ED06 ED13 ED16 GA00 GA06 3G092 AA01 AA02 AA05 AA11 AA17 AB02 BA08 DF08 DG01 EA03 EA04 FA14 FA21 GA05 GA06 GA18 HA11Z HA12X HD09X HE01Z 3G301 HA01 HA04 HA09 HA13 HA19 JA00 JA04 KA08 KA09 KA24 KA25 LA07 LB03 LB04 MA11 NE11 NE12 PA17Z PE01Z
Claims (6)
- 【請求項１】燃焼室内の燃料を圧縮自己着火により燃焼
させる圧縮自己着火式エンジンにおいて、 吸気弁と排気弁が共に閉弁状態にある圧縮行程中の燃焼
室内に、吸入空気より温度の高い既燃ガスを導入する手
段を設けたことを特徴とする圧縮自己着火エンジン。 - 【請求項２】燃焼室に開閉弁を介して連通する空間を設
けると共に、吸気弁と排気弁とが閉弁状態にある膨張行
程中で前記空間内の圧力より燃焼室内の圧力が高い第１
時期と、吸気弁と排気弁が共に閉弁状態にある圧縮行程
中で燃焼室内の圧力より前記空間内の圧力が高い第２時
期に前記開閉弁を開弁することを特徴とする請求項１に
記載の圧縮自己着火エンジン。 - 【請求項３】前記開閉弁の吸気弁閉止後の開時期を、エ
ンジンの負荷が小さいときほど早くすることを特徴とす
る請求項２に記載の圧縮自己着火式エンジン。 - 【請求項４】前記開閉弁の吸気弁閉止後の開時期を、エ
ンジンの回転速度が高いときほど早くすることを特徴と
する請求項２または請求項３に記載の圧縮自己着火式エ
ンジン。 - 【請求項５】前記開閉弁の排気弁開放前の開時期を、エ
ンジンの負荷が小さいときほど早くすることを特徴とす
る請求項２〜請求項４のいずれか1つに記載の圧縮自己
着火式エンジン。 - 【請求項６】前記開閉弁の排気弁開放前の開時期を、エ
ンジンの回転速度が高いときほど早くすることを特徴と
する請求項２〜請求項５のいずれか1つに記載の圧縮自
己着火式エンジン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001070201A JP3800020B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 圧縮自己着火式エンジン |
| US10/094,970 US6688293B2 (en) | 2001-03-13 | 2002-03-12 | System and method for auto-ignition support |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001070201A JP3800020B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 圧縮自己着火式エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002266708A true JP2002266708A (ja) | 2002-09-18 |
| JP3800020B2 JP3800020B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=18928112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001070201A Expired - Fee Related JP3800020B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 圧縮自己着火式エンジン |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6688293B2 (ja) |
| JP (1) | JP3800020B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005042694A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Osamu Nakada | 圧縮工程の時、下死点で開き上死点の手前の間で閉じる弁の開閉と、該弁から何も無い空間への通路の開閉。 |
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| US6758195B1 (en) * | 2002-11-26 | 2004-07-06 | Daimlerchrysler Corporation | System and method for fast exhaust gas recirculation in a combustion chamber |
| US20040261774A1 (en) * | 2003-06-25 | 2004-12-30 | Eft Neil Wallace | Gas-assisted internal combustion engine |
| FR2866388B1 (fr) * | 2004-02-18 | 2009-05-29 | Renault Sas | Systeme de recirculation des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne |
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| WO2006101779A2 (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | The University Of Chicago | Non-aqueous electrolytes for lithium ion batteries |
| DE102005059007A1 (de) * | 2005-12-08 | 2007-07-05 | Deutz Ag | Abgasrückführung bei einer luftgekühlten Brennkraftmaschine |
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| US7673596B2 (en) * | 2008-03-24 | 2010-03-09 | Bonner M Jeffrey | Six-cycle internal combustion engine |
| US8256390B1 (en) | 2008-03-24 | 2012-09-04 | Bonner M Jeffrey | Six-cycle internal combustion engine |
| WO2010140020A1 (en) * | 2009-06-02 | 2010-12-09 | Renault Trucks | Method for operating an engine arrangement |
| US20110068245A1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-24 | Donald Scott Livingston | Adjustable and collapsible one-piece display easel |
| DE102010007071A1 (de) | 2010-02-06 | 2011-08-11 | Volkswagen AG, 38440 | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| JP6601371B2 (ja) * | 2016-11-22 | 2019-11-06 | マツダ株式会社 | 圧縮自己着火式エンジンの制御装置 |
| US11739702B2 (en) | 2021-02-23 | 2023-08-29 | Aramco Services Company | Reheated residual gas ignitor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4389981A (en) * | 1982-02-17 | 1983-06-28 | Meyer Stanley A | Hydrogen gas injector system for internal combustion engine |
| JP3374475B2 (ja) | 1993-11-16 | 2003-02-04 | 株式会社デンソー | バルブタイミング調整装置 |
| JP3319896B2 (ja) | 1994-12-21 | 2002-09-03 | 株式会社ユニシアジェックス | エンジンの弁作動装置 |
| JP3435955B2 (ja) | 1996-01-29 | 2003-08-11 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の可変動弁機構の切換装置 |
| DE19615435A1 (de) | 1996-04-19 | 1997-10-23 | Daimler Benz Ag | Vorrichtung zur elektromagnetischen Betätigung eines Gaswechselventiles für Verbrennungsmotoren |
| US5836276A (en) | 1996-08-09 | 1998-11-17 | Denso Corporation | Rotational phase adjusting apparatus having fluid reservoir |
| FR2777948B1 (fr) | 1998-04-27 | 2000-11-17 | Inst Francais Du Petrole | Procede de combustion par auto-allumage controle et moteur 4 temps associe avec volume de stockage de gaz residuels et soupape dediee |
| US6278429B1 (en) * | 1998-09-11 | 2001-08-21 | Kent State University | Bistable reflective cholesteric liquid crystal displays utilizing super twisted nematic driver chips |
| JP2001323828A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Nissan Motor Co Ltd | 圧縮自己着火式ガソリン機関 |
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-
2001
- 2001-03-13 JP JP2001070201A patent/JP3800020B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-03-12 US US10/094,970 patent/US6688293B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2005042694A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Osamu Nakada | 圧縮工程の時、下死点で開き上死点の手前の間で閉じる弁の開閉と、該弁から何も無い空間への通路の開閉。 |
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| Publication number | Publication date |
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| US6688293B2 (en) | 2004-02-10 |
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