JP2002364395A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP2002364395A
JP2002364395A JP2001169874A JP2001169874A JP2002364395A JP 2002364395 A JP2002364395 A JP 2002364395A JP 2001169874 A JP2001169874 A JP 2001169874A JP 2001169874 A JP2001169874 A JP 2001169874A JP 2002364395 A JP2002364395 A JP 2002364395A
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exhaust gas
combustion chamber
internal combustion
combustion engine
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Shoji Nakahara
彰治 仲原
Junichi Mizuta
準一 水田
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine that can realize high power, low fuel consumption and appreciable emission (purification of exhaust gas). SOLUTION: The internal combustion engine 10 comprises a fuel injection valve 24 for injecting fuel of high self-ignitability into a combustion chamber 16, and a fuel injection valve 42 for injecting fuel of low self-ignitability into an intake pipe 40. An exhaust pipe 44 and the intake pipe 40 are connected by an exhaust recirculating pipe 48, which recirculates (reintroduces) part of exhaust gas. The exhaust recirculating pipe 48 is provided with a recirculating volume adjuster 52, which can adjust the recirculating volume of exhaust gas. The recirculating volume is controlled by the recirculating volume adjuster 52 operated according to a computation result by a controller 26 so that exhaust gas reaching a purifier 46 is in a stoichiometric air-fuel ratio state. An operation is thus possible for extreme efficiency, low fuel consumption and appreciable emission according to a load state.

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】本発明は供給した燃料をシリ
ンダの燃焼室内で燃焼させて駆動する内燃機関に関す
る。
The present invention relates to an internal combustion engine driven by burning supplied fuel in a combustion chamber of a cylinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料を予め予混合化して、火花点火によ
り着火・燃焼させる所謂火花点火内燃機関や、燃料を燃
焼室(シリンダ)内に直接噴射し、圧縮着火及び燃焼さ
せる所謂圧縮着火内燃機関が一般的に知られている。
2. Description of the Related Art A so-called spark-ignition internal combustion engine in which fuel is premixed in advance and ignited and burned by spark ignition, or a so-called compression-ignited internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber (cylinder) for compression ignition and combustion. Is generally known.

【0003】ところで、このような内燃機関において、
ガソリンを予混合化し、さらに燃焼室内に軽油を直接噴
射しその着火・燃焼によって予混合気の着火・燃焼を行
なう技術が提案されている(例えば、自動車技術会論文
No.42(1989)、あるいは、特開平10−23
8374号公報)。またさらに、希薄な予混合気を確実
に着火させるために、再循環ガスを利用して予め予混合
気を燃焼室内に形成させ、その混合気の着火・燃焼を、
点火用燃料の着火・燃焼によって行なう技術が提案され
ている(特開2000−8966公報)。
By the way, in such an internal combustion engine,
A technique has been proposed in which gasoline is premixed, and further, light oil is directly injected into a combustion chamber to ignite and burn the premixed gas by ignition and combustion (for example, Automotive Engineering Society No. 42 (1989), or JP-A-10-23
8374). Furthermore, in order to reliably ignite the lean premix, a premix is formed in the combustion chamber in advance by using the recirculated gas, and the ignition and combustion of the mixture are
A technique for performing ignition and combustion of ignition fuel has been proposed (JP-A-2000-8966).

【0004】しかしながら、前記自動車技術会論文N
o.42(1989)において紹介されている技術で
は、スモークの減少は報告されているものの、その他の
排気ガス成分、特に内燃機関の中負荷から高負荷にかけ
てその出力に応じて排出される多量の窒素酸化物の浄化
が成されておらず、そのまま排出される状態であり、内
燃機関の低エミッション化(排気ガスのクリーン化)に
対しては改善の余地が有る。また、特開平10−238
374号公報、あるいは特開2000−8966公報に
提案された技術おいては、希薄な予混合気を確実に着火
させることを目的としているのみであり、排気ガス成分
については依然として有害要因が残存している。
[0004] However, the above-mentioned article of the Society of Automotive Engineers of Japan N
o. 42 (1989), although a reduction in smoke is reported, other exhaust gas components, particularly a large amount of nitrogen oxides discharged according to the output from a medium load to a high load of the internal combustion engine, are reported. The substance is not purified and is discharged as it is, and there is room for improvement in reducing the emission of the internal combustion engine (cleaning the exhaust gas). Also, JP-A-10-238
The technology proposed in Japanese Patent No. 374 or Japanese Patent Laid-Open No. 2000-8966 only aims to reliably ignite a lean premixture, and harmful factors remain in exhaust gas components. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、高出力・低燃費で、かつ良好なエミッション(排
気ガスのクリーン化)を実現することができる内燃機関
を得ることが目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and has as its object to obtain an internal combustion engine that can achieve high output, low fuel consumption, and good emission (clean exhaust gas). is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の内
燃機関は、自己着火性が低い第1の燃料を供給して燃焼
室内に予混合気を形成させる第1の燃料供給手段と、自
己着火性が高い第2の燃料を前記燃焼室内に直接噴射す
る第2の燃料供給手段と、排気ガスの一部を取り出して
前記第1の燃料の供給系に再循環させ再度前記燃焼室内
に供給する排気ガス還流機構と、前記排気ガス還流機構
よりも排気系下流に設けられた三元触媒コンバーターま
たは吸蔵還元型触媒コンバーターから成る浄化装置と、
を備え、前記第1の燃料供給手段によって前記第1の燃
料を供給して前記燃焼室内に予め予混合気を形成し、前
記第2の燃料供給手段によって前記第2の燃料を前記燃
焼室内に直接噴射して当該第2の燃料を自己着火により
燃焼させることにより前記第1の燃料による予混合気を
も着火燃焼させる内燃機関において、前記排気ガス還流
機構に、排気ガスの還流量を調節可能な還流量調節手段
を設け、前記浄化装置に至る排気ガス成分が理論空燃比
状態となるように前記排気ガス還流機構による排気ガス
の還流量を調節する、ことを特徴としている。
An internal combustion engine according to the first aspect of the present invention comprises a first fuel supply means for supplying a first fuel having a low self-ignition property to form a premixed gas in a combustion chamber; A second fuel supply means for directly injecting the second fuel having a high self-ignition property into the combustion chamber; and a part of the exhaust gas which is taken out, recirculated to the first fuel supply system, and returned to the combustion chamber again. An exhaust gas recirculation mechanism for supplying, a purifying device including a three-way catalytic converter or an occlusion reduction type catalytic converter provided downstream of the exhaust gas recirculation mechanism in the exhaust system;
Wherein the first fuel supply means supplies the first fuel to form a premixture in the combustion chamber in advance, and the second fuel supply means brings the second fuel into the combustion chamber. In an internal combustion engine that directly injects and burns the second fuel by self-ignition to also ignite and burn a premixed air mixture of the first fuel, the amount of exhaust gas recirculation can be adjusted by the exhaust gas recirculation mechanism. The exhaust gas recirculation mechanism adjusts the amount of exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation mechanism so that the exhaust gas component reaching the purification device is in a stoichiometric air-fuel ratio state.

【0007】請求項1記載の内燃機関では、第1の燃料
供給手段によって第1の燃料が供給されて燃焼室内に予
め予混合気が形成され、さらに、第2の燃料供給手段に
よって第2の燃料が燃焼室内に直接噴射されてこの第2
の燃料が自己着火により燃焼されると共に、第1の燃料
による予混合気をも着火燃焼される。さらに、排気ガス
還流機構によって、排気ガスの一部が取り出されて第1
の燃料の供給系に再循環され、再度燃焼室内に供給され
て燃焼される。排気ガス還流機構によって還流(再循
環)されない実質的な排気ガスは、浄化装置(三元触媒
コンバーターまたは吸蔵還元型触媒コンバーター)によ
って浄化された後に外部に排出される。
According to the first aspect of the present invention, the first fuel is supplied by the first fuel supply means to form a premixed gas in the combustion chamber in advance, and the second fuel supply means supplies the second mixture with the second fuel supply means. The fuel is injected directly into the combustion chamber and this second
Is burned by self-ignition, and the premixed air by the first fuel is also ignited and burned. Further, a part of the exhaust gas is taken out by the exhaust gas recirculation
Is recirculated to the fuel supply system, and is again supplied to the combustion chamber and burned. Substantial exhaust gas not recirculated (recirculated) by the exhaust gas recirculation mechanism is purified by a purifying device (three-way catalytic converter or occlusion reduction type catalytic converter) and then discharged to the outside.

【0008】このように、請求項1記載の内燃機関で
は、第1の燃料を予混合化することにより、及び、排気
ガスを再吸入することにより、燃焼室内に供給される燃
料の燃料供給から着火に至るまでの時間が長くなり、そ
の燃料の着火前の拡散時間を十分に得ることができ、ス
モークなどの排出が非常に少ない運転が可能になる。ま
た、燃焼室内に直接供給される第2の燃料が燃焼室の全
域に渡った後にその第2の燃料及び予混合化された第1
の燃料の全ての着火燃焼が行なわれる。すなわち、燃焼
期間が非常に短い時間で行なわれ、かつ燃焼室内の末端
の混合気まで燃焼が行き渡ることになり、燃焼しない燃
料量が減少し、排気ガス中の未燃焼の炭化水素量が少な
くなり、効率の非常に良い低燃費の運転が可能になる。
Thus, in the internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the first fuel is premixed, and the exhaust gas is re-inhaled, so that the fuel supplied from the fuel supplied to the combustion chamber is reduced. The time until ignition becomes longer, the diffusion time of the fuel before ignition can be sufficiently obtained, and operation with very small emission of smoke and the like becomes possible. Further, after the second fuel supplied directly into the combustion chamber reaches the whole area of the combustion chamber, the second fuel and the premixed first fuel are mixed with the second fuel.
All the ignition combustion of the fuel is performed. That is, the combustion period is performed in a very short time, and the combustion spreads to the air-fuel mixture at the end of the combustion chamber, the amount of unburned fuel decreases, and the amount of unburned hydrocarbons in the exhaust gas decreases. In addition, highly efficient and fuel-efficient driving becomes possible.

【0009】さらに、排気ガスを再吸入して燃焼させる
ことにより、圧縮工程時及び膨張工程時における燃焼室
内の温度が低く抑えられるため、高い圧縮比にも拘わら
ず、予め供給される第1の燃料の自発的着火燃焼と、予
混合気の燃焼中に生じうる未燃焼混合気の自発的着火・
燃焼とを抑制することができる。このため、燃焼時期を
最適時期に設定することが可能になり、低燃費の運転が
可能となる。またさらに、排気ガスを再吸入して燃焼さ
せることで圧縮工程時及び膨張工程時における燃焼室内
の温度が低く抑えられるため、窒素酸化物の生成を少な
くすることが可能となる。
Further, since the exhaust gas is re-inhaled and burned, the temperature in the combustion chamber during the compression step and the expansion step can be suppressed to a low level. Spontaneous ignition combustion of fuel and spontaneous ignition of unburned mixture which may occur during combustion of pre-mixture
Combustion can be suppressed. For this reason, it becomes possible to set the combustion timing to the optimal timing, and it is possible to operate with low fuel consumption. Furthermore, since the temperature inside the combustion chamber during the compression step and the expansion step can be suppressed low by re-inhaling and burning the exhaust gas, it is possible to reduce the generation of nitrogen oxides.

【0010】またさらに、請求項1記載の内燃機関で
は、排気ガス還流機構には排気ガスの還流量を調節可能
な還流量調節手段が設けられており、浄化装置に至る排
気ガス成分が理論空燃比状態となるように排気ガスの還
流量(再吸入量)が調節される。したがって、排気ガス
の再吸入を調節することで排気ガス成分を燃料の理論空
燃比に設定し、浄化装置(三元触媒コンバーター)を使
用することにより、排出される未燃焼炭化水素、窒素酸
化物、一酸化炭素を完全に浄化することが可能になる。
また、例えば、排気ガスの再吸入を調節することで燃焼
室内を燃料の理論空燃比よりも空気が多い状態に設定す
れば、より効率の高い状態での運転が可能となり、さら
に、浄化装置(吸蔵還元型触媒)の使用によりその時に
排出される窒素酸化物を一時的に吸蔵し、この内燃機関
の一時的な運転において排気ガス成分を燃料の理論空燃
比に設定することにより、一時的に吸蔵された窒素酸化
物を浄化することが可能になり、全般として効率の高い
運転が可能となる。
Further, in the internal combustion engine according to the first aspect, the exhaust gas recirculation mechanism is provided with a recirculation amount adjusting means capable of adjusting the recirculation amount of the exhaust gas, so that the exhaust gas component reaching the purification device is stoichiometric. The recirculation amount (re-intake amount) of the exhaust gas is adjusted so as to achieve the fuel ratio state. Therefore, the exhaust gas components are set to the stoichiometric air-fuel ratio of the fuel by adjusting the re-intake of the exhaust gas, and the unburned hydrocarbons and nitrogen oxides discharged by using the purifier (three-way catalytic converter) are used. Thus, carbon monoxide can be completely purified.
Further, for example, if the combustion chamber is set to a state in which the amount of air is larger than the stoichiometric air-fuel ratio of the fuel by adjusting the re-intake of the exhaust gas, the operation in a more efficient state can be performed. The use of a storage-reduction catalyst temporarily stores the nitrogen oxides discharged at that time, and temporarily sets the exhaust gas component to the stoichiometric air-fuel ratio of the fuel during the temporary operation of the internal combustion engine. It becomes possible to purify the stored nitrogen oxides, and as a whole, highly efficient operation becomes possible.

【0011】ここで、従来の一般的な火花点火機関にお
いては、混合気を理論空燃比として燃焼させるため、燃
焼室(シリンダ)内に供給する燃料量に応じて吸入する
空気量を調節する目的で吸気管内に絞り装置を設置し
て、理論空燃比混合気を燃焼室内に形成させている。こ
のため、吸気管内の絞り装置により吸気工程中は燃焼室
内が過大な負圧となり、吸気工程中に燃焼室内に空気を
吸入するために必要な仕事量が増大する。このため火花
点火機関から得られる仕事量が、燃料の燃焼により得ら
れる仕事量からこの空気の吸入に必要な仕事量を減らし
た量となり、最終的に必要な火花点火機関からの仕事量
を得るためにより多くの燃料を必要とし、結果的に燃費
が悪化することとなっていた。
Here, in a conventional general spark ignition engine, in order to burn an air-fuel mixture at a stoichiometric air-fuel ratio, the purpose of adjusting the amount of air to be taken in according to the amount of fuel supplied into a combustion chamber (cylinder). A throttle device is installed in the intake pipe to form a stoichiometric air-fuel mixture in the combustion chamber. For this reason, an excessive negative pressure is generated in the combustion chamber during the intake process by the throttle device in the intake pipe, and the work required for sucking air into the combustion chamber during the intake process increases. For this reason, the work obtained from the spark ignition engine is the amount obtained by reducing the work required for intake of this air from the work obtained by burning the fuel, and finally the required work from the spark ignition engine is obtained. As a result, more fuel was required, resulting in lower fuel economy.

【0012】この点、請求項1記載の内燃機関では、上
記絞り装置を必要とせず、供給する燃料量に応じて吸入
する空気量を調節するため排気ガスの再吸入量の調節を
行なっており、前述の吸気工程中の燃焼室内における過
大な負圧発生に伴う吸気工程中における燃焼室内に空気
を吸入するために必要な仕事量の増大が発生せず、結果
として最終的に必要な内燃機関からの仕事量を得るため
の燃料量を火花点火機関よりも少なくすることができ
る。
In this regard, the internal combustion engine according to the first aspect does not require the throttle device, and adjusts the re-intake amount of the exhaust gas in order to adjust the amount of air to be taken in according to the amount of fuel to be supplied. However, the work required for sucking air into the combustion chamber during the intake process due to the generation of excessive negative pressure in the combustion chamber during the intake process does not occur, and as a result, the internal combustion engine finally required The amount of fuel for obtaining the work load from the engine can be made smaller than that of the spark ignition engine.

【0013】また従来の一般的な火花点火機関は、混合
気の着火・燃焼を燃焼室内の中心付近に設置した点火栓
によりその近傍の混合気に着火・燃焼を行ない、その燃
焼の火炎によりその周りの混合気を着火・燃焼させ、こ
の燃焼動作を順次行なわせて燃焼室内の全混合気を燃焼
させる、所謂火炎伝播燃焼方式を特徴としている。この
燃焼方式は、燃焼が順次行なわれるため、燃焼開始から
燃焼終了までの所謂燃焼時間が長い。このため、火花点
火機関における膨張工程の比較的遅い時期まで燃焼が行
われる。換言すれば、ピストンが上死点からかなり下が
ったところすなわち燃焼室内の圧力が低くなったところ
まで燃焼が行なわれるため、燃焼による燃焼室内の圧力
上昇から得られる仕事量が相対的に減ることとなる。こ
のため、供給した燃料により得られる内燃機関からの仕
事量が減り、結果として燃費が悪くなっている。またこ
の燃焼方式は、燃焼による燃焼室内の圧力上昇により未
だ燃焼していない所謂未燃混合気が圧縮され、これに伴
い未燃混合気の温度が上昇するため燃焼火炎が到達する
前に未燃混合気が自発的に着火・燃焼を行なうこととな
り、この自発的な着火による燃焼音の発生所謂ノッキン
グが発生する。このノッキングを回避する目的で、点火
栓による燃焼開始の時期を、供給した燃料で最高の仕事
量を得られる最適な時期ではなく、その時期よりも遅い
時期、すなわち燃焼室内の圧力が低くなった時期に設定
している。このため、供給した燃料から得られる仕事量
が減ることになり、結果として燃費が悪くなっている。
また、例えば、より多くの仕事量を得る目的で、吸気管
路に配置した過給器などにより、より多くの空気量を燃
焼室内に供給し、予混合気をより多く燃焼室内に形成し
た場合、圧縮工程における圧力上昇がより大きくなり、
このため燃焼途中における未燃混合気の圧力・温度上昇
が早くなりかつその未燃混合気量が多くなる。このた
め、ノッキングが発生し易くなり、供給した燃料量に応
じた仕事量を得ることができない。
In a conventional general spark ignition engine, the mixture is ignited and burned by a spark plug installed near the center of the combustion chamber, and the mixture is ignited and burned by the ignition plug. It is characterized by a so-called flame-propagating combustion system in which the surrounding air-fuel mixture is ignited and burned, and this combustion operation is sequentially performed to burn all the air-fuel mixture in the combustion chamber. In this combustion method, since combustion is performed sequentially, a so-called combustion time from the start of combustion to the end of combustion is long. Therefore, combustion is performed until a relatively late stage of the expansion process in the spark ignition engine. In other words, since the combustion is performed until the piston is considerably lowered from the top dead center, that is, the pressure in the combustion chamber is reduced, the work amount obtained from the pressure increase in the combustion chamber due to the combustion is relatively reduced. Become. For this reason, the amount of work from the internal combustion engine obtained by the supplied fuel is reduced, and as a result, fuel efficiency is deteriorated. In this combustion method, a so-called unburned air-fuel mixture that has not yet been burned is compressed due to a rise in pressure in the combustion chamber due to combustion, and the temperature of the unburned air-fuel mixture rises. The air-fuel mixture spontaneously ignites and burns, and a so-called knocking occurs due to the generation of combustion noise due to the spontaneous ignition. In order to avoid this knocking, the timing of the start of combustion by the spark plug was not the optimal time to obtain the maximum work amount with the supplied fuel, but was later than that time, that is, the pressure in the combustion chamber became low. The time has been set. As a result, the amount of work obtained from the supplied fuel is reduced, and as a result, fuel efficiency is deteriorated.
Also, for example, when a larger amount of air is supplied into the combustion chamber by a supercharger or the like arranged in the intake pipe for the purpose of obtaining more work, and more premixed air is formed in the combustion chamber. The pressure rise in the compression process is greater,
For this reason, the pressure and temperature of the unburned air-fuel mixture rise faster during combustion, and the amount of the unburned air-fuel mixture increases. For this reason, knocking easily occurs, and it is not possible to obtain a work amount corresponding to the supplied fuel amount.

【0014】この点、請求項1記載の内燃機関では、第
1の燃料によって予混合気を燃焼室内に形成し、その後
第2の燃料を燃焼室内に直接供給する構成であるため、
燃焼室内に直接供給された第2の燃料が先ず燃焼室内全
域に拡散し、その後この第2の燃料が自発的に着火・燃
焼し、その燃焼の火炎により第1の燃料による予混合気
の着火・燃焼を行なうことを特徴としている。このた
め、燃焼室全体の混合気すなわち燃料が非常に短時間に
かつ燃焼室の隅々まで燃焼することになり、ピストンが
上死点からあまり下がらないところすなわち燃焼室内の
圧力が高い状態で全ての燃焼が行なわれる。したがっ
て、燃焼による燃焼室内の圧力上昇から得られる仕事量
が相対的に多くなり、非常に燃費が良くなる。
In this regard, in the internal combustion engine according to the first aspect, since the premixed air is formed in the combustion chamber by the first fuel, and then the second fuel is directly supplied to the combustion chamber.
The second fuel supplied directly into the combustion chamber first diffuses throughout the combustion chamber, and then the second fuel spontaneously ignites and burns, and the flame of the combustion ignites the premixed gas with the first fuel. -It is characterized by combustion. For this reason, the air-fuel mixture in the entire combustion chamber, that is, the fuel, burns in a very short time and to every corner of the combustion chamber, and when the piston does not drop much from the top dead center, that is, when the pressure in the combustion chamber is high, Is performed. Therefore, the work amount obtained from the pressure increase in the combustion chamber due to the combustion becomes relatively large, and the fuel efficiency is greatly improved.

【0015】また、燃焼室内の混合気を瞬時に燃焼させ
るため、従来の火花点火機関の燃焼における未燃混合気
の圧縮・温度上昇は発生せず、また排気ガスを再吸入す
ることでそれらのガスの持つ比較的高い比熱により、圧
縮工程中における予混合気の温度の上昇が抑えられ、そ
れら結果として混合気の自発的な着火・燃焼及びそれに
伴うノッキングが発生しないため、供給した燃料に応じ
た最高の仕事量が得られる最適な燃焼を行なうことがで
きる。
Further, since the air-fuel mixture in the combustion chamber is instantaneously burned, the compression and temperature rise of the unburned air-fuel mixture in the combustion of the conventional spark ignition engine do not occur. Due to the relatively high specific heat of the gas, the temperature rise of the premixture during the compression process is suppressed, and as a result, spontaneous ignition and combustion of the mixture and the accompanying knocking do not occur. Optimum combustion can be performed to obtain the highest work load.

【0016】一方、従来の一般的な圧縮着火内燃機関で
は、火花点火機関のような吸気管内の絞り装置を必要と
せず、内燃機関の燃焼室内に直接供給する燃料量を調節
することにより、必要な仕事量を調整している。このた
め火花点火機関のような吸気工程中における燃焼室内へ
の空気の吸入するために必要な仕事量の増大は発生しな
い。しかしながらこのことにより、圧縮着火内燃機関か
ら排出される排気ガス成分は理論空燃比状態ではなく、
非常に空気量の多い排気ガスとなる。このため、所謂理
論空燃比状態のみでしか用いることができない三元触媒
コンバーターあるいは吸蔵還元型触媒コンバーターの還
元状態を使用することができず、燃焼に伴い燃焼室内で
生成される窒素酸化物を浄化することができず、そのま
ま排出されている。これを解決するために排気ガスの再
吸入などにより排気ガス成分を理論空燃比状態にする
と、燃焼室内も理論空燃比状態であり、しかも、燃焼室
内に供給された燃料の個々の液滴の気化、混合気形成、
その燃焼がこれら個々の液滴の近傍でかつ短時間に行な
われる燃焼形態であるため、燃料の液滴周りにその液滴
燃料を完全に燃焼させるに必要な酸素量を確保できず、
不完全燃焼による未燃の炭化水素、一酸化炭素、スモー
クなどを排出することになる。
On the other hand, a conventional general compression ignition internal combustion engine does not require a throttle device in an intake pipe such as a spark ignition engine, but adjusts the amount of fuel supplied directly to the combustion chamber of the internal combustion engine. Adjusting the amount of work done. Therefore, an increase in the amount of work required for sucking air into the combustion chamber during an intake process such as a spark ignition engine does not occur. However, due to this, the exhaust gas component discharged from the compression ignition internal combustion engine is not in the stoichiometric air-fuel ratio state,
The exhaust gas has a very high air content. For this reason, the reduced state of the three-way catalytic converter or the storage reduction type catalytic converter that can be used only in the so-called stoichiometric air-fuel ratio state cannot be used, and the nitrogen oxide generated in the combustion chamber due to the combustion is purified. And it is discharged as it is. In order to solve this, if the exhaust gas components are brought to the stoichiometric air-fuel ratio state by re-inhaling the exhaust gas, the combustion chamber is also in the stoichiometric air-fuel ratio state, and the individual droplets of the fuel supplied into the combustion chamber are vaporized. , Mixture formation,
Since the combustion is performed in the vicinity of these individual droplets and in a short time, the amount of oxygen necessary to completely burn the droplet fuel around the fuel droplets cannot be secured.
Unburned hydrocarbons, carbon monoxide, smoke, etc. due to incomplete combustion will be emitted.

【0017】この問題に対し、請求項1記載の内燃機関
では、燃焼室内の燃料を全て燃焼するために必要な燃焼
室内に直接供給する燃料量はごく少量で充分であり、か
つ浄化装置に至る排気ガス成分が理論空燃比状態となる
ように排気ガスの再吸入を行なうため(当然に、浄化装
置による三元触媒作用あるいは吸蔵還元型触媒作用は充
分に行なわれる)、圧縮工程中の燃焼室内の温度が低く
抑えられ、燃焼室内に直接供給した燃料が供給後に着火
・燃焼を開始するまでに必要な拡散・混合気形成時間を
充分に得ることができ、結果的に燃焼室内に直接供給し
た燃料が燃焼室全体に広がりかつ予混合気状態となった
後に着火・燃焼が開始されることで、不完全燃焼による
未燃の炭化水素、一酸化炭素、スモークなどを排出する
ことのない運転が可能となる。
In order to solve this problem, in the internal combustion engine according to the first aspect, the amount of fuel directly supplied to the combustion chamber required to burn all the fuel in the combustion chamber is very small, and the amount of the fuel supplied to the purification device is reduced. Since the exhaust gas is re-inhaled so that the exhaust gas component is brought to the stoichiometric air-fuel ratio state (the three-way catalysis or the occlusion-reduction type catalysis by the purifier is sufficiently performed), the combustion chamber during the compression process Temperature is kept low, and the fuel supplied directly into the combustion chamber has sufficient diffusion / mixture formation time required to start ignition / combustion after supply, resulting in direct supply into the combustion chamber. By starting ignition and combustion after the fuel spreads over the entire combustion chamber and becomes a premixed gas state, operation that does not emit unburned hydrocarbons, carbon monoxide, smoke, etc. due to incomplete combustion is achieved. The ability.

【0018】請求項2に係る発明の内燃機関は、請求項
1記載の内燃機関において、前記第1の燃料供給手段
は、前記第1の燃料を吸気管に噴射する、ことを特徴と
している。
According to a second aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect, the first fuel supply means injects the first fuel into an intake pipe.

【0019】請求項2記載の内燃機関では、予め供給し
て形成する第1の燃料の予混合気を、より均質化するこ
とが可能となり、スモークなどの排出が非常に少ない運
転が可能になる。
In the internal combustion engine according to the second aspect, it is possible to homogenize the premixed air of the first fuel which is supplied and formed in advance, and it is possible to operate the engine with extremely small emission of smoke and the like. .

【0020】請求項3に係る発明の内燃機関は、請求項
1記載の内燃機関において、前記第1の燃料供給手段
は、前記第1の燃料を前記燃焼室内に直接に噴射する、
ことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect, the first fuel supply means directly injects the first fuel into the combustion chamber.
It is characterized by:

【0021】請求項3記載の内燃機関では、予め供給す
る第1の燃料による予混合気を、燃焼室の壁面から離れ
た場所で形成させることができる。これにより、燃焼室
内の壁面付近の燃焼し難い混合気を無くすることがで
き、排気ガス中の未燃焼の炭化水素量が少なくなり、排
気ガスがクリーンで、かつ効率の非常に良い低燃費の運
転が可能になる。
[0021] In the internal combustion engine according to the third aspect, the pre-mixed air by the first fuel supplied in advance can be formed at a location away from the wall surface of the combustion chamber. This makes it possible to eliminate an incombustible air-fuel mixture near the wall surface in the combustion chamber, reduce the amount of unburned hydrocarbons in the exhaust gas, clean the exhaust gas, and improve the efficiency of the fuel economy. Driving becomes possible.

【0022】請求項4に係る発明の内燃機関は、請求項
1乃至請求項3の何れかに記載の内燃機関において、吸
気管路に過給器を備えたことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein a supercharger is provided in the intake pipe.

【0023】請求項4記載の内燃機関では、燃焼室内の
圧力変化がより高い状態で運転することで、高効率・低
燃費の運転が可能になる。さらに、より多くの空気を燃
焼室内に供給することができるため、すなわちより多く
の燃料を供給することができるため、より高出力の運転
が可能となる。また、排気ガスの再吸入量が供給する空
気量の増加に応じて増加するため、圧縮工程時における
燃焼室内のガス量の増加に伴う燃焼室内温度の上昇が抑
えられることとなり、かつ燃焼室内に直接供給される第
2の燃料が燃焼室内全域に広がった後の着火・燃焼によ
る全燃焼室内混合気の短時間燃焼効果と相俟って、ノッ
キングが発生しない最適な燃焼を行なうことができる。
In the internal combustion engine according to the fourth aspect, by operating in a state where the pressure change in the combustion chamber is higher, it is possible to operate with high efficiency and low fuel consumption. Furthermore, since more air can be supplied into the combustion chamber, that is, more fuel can be supplied, higher-power operation becomes possible. In addition, since the re-intake amount of the exhaust gas increases in accordance with the increase in the supplied air amount, the increase in the temperature in the combustion chamber due to the increase in the gas amount in the combustion chamber during the compression process is suppressed, and Optimal combustion without knocking can be performed in combination with the short-time combustion effect of the air-fuel mixture in the entire combustion chamber due to ignition and combustion after the directly supplied second fuel spreads throughout the combustion chamber.

【0024】請求項5に係る発明の内燃機関は、請求項
1乃至請求項4の何れかに記載の内燃機関において、吸
気弁の開時期を変更する吸気開弁調節手段、及び、排気
弁の閉時期を変更する排気閉弁調節手段、の何れか一方
もしくは両方を備えたことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein the intake valve adjusting means for changing the opening timing of the intake valve and the exhaust valve. An exhaust valve closing adjusting means for changing a closing timing is provided.

【0025】請求項5記載の内燃機関では、吸気弁を排
気工程中に開くことで排気ガスを燃焼室内から一旦吸気
管に排出し再度燃焼室内に再吸入する、あるいは、排気
弁を吸気工程中に開くことで排気管に排出された排気ガ
スを燃焼室内に再吸入する、あるいは、排気弁を排気工
程終了時期よりも早く閉じることで排気ガスを排気管に
排出せずに燃焼室内に留めることが可能となる。これに
より、排気ガスを再度燃焼室内に供給する際の再吸入量
あるいは燃焼室内に留める排気ガス量(所謂、残留ガス
量)を運転状態に応じた最適な量に制御することがで
き、運転状態の急激な変化に最適に対応することができ
る。
In the internal combustion engine according to the fifth aspect, the exhaust gas is once discharged from the combustion chamber to the intake pipe and re-inhaled again into the combustion chamber by opening the intake valve during the exhaust process, or the exhaust valve is opened during the intake process. The exhaust gas discharged to the exhaust pipe is re-inhaled into the combustion chamber by opening the exhaust valve, or the exhaust valve is closed earlier than the end of the exhaust process to keep the exhaust gas in the combustion chamber without discharging to the exhaust pipe. Becomes possible. As a result, it is possible to control the re-intake amount when exhaust gas is supplied again into the combustion chamber or the amount of exhaust gas retained in the combustion chamber (so-called residual gas amount) to an optimal amount according to the operation state. It can respond optimally to sudden changes in

【0026】請求項6に係る発明の内燃機関は、請求項
1乃至請求項5の何れかに記載の内燃機関において、吸
気弁の閉時期を変更する吸気閉弁調節手段を備えたこと
を特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the internal combustion engine according to any one of the first to fifth aspects, further comprising an intake closing control means for changing a closing timing of the intake valve. And

【0027】請求項6記載の内燃機関では、圧縮工程時
における燃焼室内の温度を低く抑えることができるた
め、より高い負荷運転においても、予め供給される第1
の燃料の自発的着火・燃焼と、予混合気の燃焼中に生じ
うる未燃焼混合気の自発的着火・燃焼とを抑制すること
ができる。したがって、高い膨張比を維持したまま燃焼
時期を最適時期に設定することが可能になり、高出力で
かつ低燃費の運転が可能となる。
[0027] In the internal combustion engine according to the sixth aspect, the temperature in the combustion chamber during the compression step can be kept low.
And the spontaneous ignition and combustion of the unburned mixture which may occur during the combustion of the premixed gas. Therefore, it is possible to set the combustion timing to the optimal timing while maintaining a high expansion ratio, and it is possible to operate with high output and low fuel consumption.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]図1には本
発明の第1の実施の形態に係る内燃機関10の全体構成
が示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] FIG. 1 shows the overall configuration of an internal combustion engine 10 according to a first embodiment of the present invention.

【0029】内燃機関10は、シリンダブロック12及
びシリンダヘッド14によって燃焼室16が構成されて
おり、さらに、燃焼室16内にはピストン18が収容さ
れている。このピストン18はコンロッド20を介して
クランク軸22に連結されている。また、シリンダヘ
ッド14には、第2の燃料供給手段としての燃料噴射弁
24が設けられている。この燃料噴射弁24は、制御装
置26の出力ポートに接続されており、制御装置26の
制御によって、第2の燃料としての例えばヘプタンやセ
タン価が40以上の軽油等の自己着火性の高い燃料を燃
焼室16内に直接噴射することができる。
In the internal combustion engine 10, a combustion chamber 16 is constituted by a cylinder block 12 and a cylinder head 14, and a piston 18 is housed in the combustion chamber 16. This piston 18 is connected to a crankshaft 22 via a connecting rod 20. Further, the cylinder head 14 is provided with a fuel injection valve 24 as second fuel supply means. The fuel injection valve 24 is connected to an output port of the control device 26, and under the control of the control device 26, a highly self-igniting fuel such as heptane or light oil having a cetane number of 40 or more as the second fuel. Can be directly injected into the combustion chamber 16.

【0030】また、燃焼室16にはシリンダヘッド14
に形成された吸気ポート28及び排気ポート30が連通
している。吸気ポート28には吸気弁32が設けられる
と共に、排気ポート30には排気弁34が設けられてい
る。また、吸気弁32には駆動カム36が連結されてお
り、排気弁34には駆動カム38が連結されている。
The combustion chamber 16 has a cylinder head 14
Are connected to each other. The intake port 28 is provided with an intake valve 32, and the exhaust port 30 is provided with an exhaust valve 34. A drive cam 36 is connected to the intake valve 32, and a drive cam 38 is connected to the exhaust valve 34.

【0031】さらに、吸気ポート28には吸気管40が
接続されている。この吸気管40には、第1の燃料供給
手段としての燃料噴射弁42が設けられている。燃料噴
射弁42も制御装置26の出力ポートに接続されてお
り、制御装置26の制御によって、第1の燃料としての
例えばイソオクタンやオクタン価が80から100のガ
ソリン等の自己着火性の低い燃料を吸気管40内に噴射
することができる。一方、排気ポート30には排気管4
4が接続されている。この排気管44には、浄化装置4
6(三元触媒コンバーターまたは吸蔵還元型触媒コンバ
ーター)が取り付けられており、排気ガス中に含まれる
窒素酸化物、炭化水素、及び一酸化炭素を浄化すること
ができる。
Further, an intake pipe 40 is connected to the intake port 28. The intake pipe 40 is provided with a fuel injection valve 42 as first fuel supply means. The fuel injection valve 42 is also connected to the output port of the control device 26. Under the control of the control device 26, a low self-ignition fuel such as isooctane or gasoline having an octane number of 80 to 100 is taken as the first fuel. It can be injected into the tube 40. On the other hand, the exhaust port 30 is
4 are connected. The exhaust pipe 44 includes a purifying device 4.
6 (three-way catalytic converter or occlusion reduction type catalytic converter) is attached, and can purify nitrogen oxides, hydrocarbons, and carbon monoxide contained in exhaust gas.

【0032】また、排気管44の浄化装置46よりも上
流側には、排気ガス還流機構を構成する排気還流管48
の一端が接続されており、さらに、この排気還流管48
の他端は吸気管40に接続されている。これにより、排
気ガスの一部を取り出して吸気管40(第1の燃料の供
給系)に再循環させて再度燃焼室16内に供給すること
ができる。
An exhaust gas recirculation pipe 48 constituting an exhaust gas recirculation mechanism is provided upstream of the purification device 46 of the exhaust pipe 44.
Of the exhaust gas recirculation pipe 48.
Is connected to an intake pipe 40. Thus, a part of the exhaust gas can be taken out, recirculated to the intake pipe 40 (first fuel supply system), and supplied again into the combustion chamber 16.

【0033】排気還流管48の途中には、冷却器50、
及び還流量調節手段としての還流量調節装置52が設け
られている。この還流量調節装置52は、排気還流管4
8によって吸気管40に再循環して供給される排気ガス
の還流量を調節変更することができる構成となってお
り、制御装置26の出力ポートに接続されている。
In the middle of the exhaust gas recirculation pipe 48, a cooler 50,
Further, a reflux amount adjusting device 52 as a reflux amount adjusting means is provided. The recirculation amount adjusting device 52 includes an exhaust recirculation pipe 4.
8, the recirculation amount of the exhaust gas recirculated and supplied to the intake pipe 40 can be adjusted and changed, and is connected to the output port of the control device 26.

【0034】また、シリンダブロック12には燃焼室圧
力センサ54が設けられており、燃焼室16内の圧力を
検出することができる。また、クランク軸22にはクラ
ンク角度センサ56が設けられており、クランク軸22
の回転角度を検出することができる。さらに、排気管4
4には排気空燃比センサ58が設けられており、浄化装
置46に至る排気ガスの空燃比を検出することができる
構成となっている。さらに、出力軸の回転を調節するア
クセル機構には、負荷状態を検出するアクセルセンサ6
0が設けられている。これらの燃焼室圧力センサ54、
クランク角度センサ56、排気空燃比センサ58、及び
アクセルセンサ60は共に制御装置26の入力ポートに
接続されている。
The cylinder block 12 is provided with a combustion chamber pressure sensor 54 for detecting the pressure in the combustion chamber 16. The crankshaft 22 is provided with a crank angle sensor 56.
Can be detected. Furthermore, the exhaust pipe 4
4 is provided with an exhaust air-fuel ratio sensor 58, which can detect the air-fuel ratio of exhaust gas reaching the purification device 46. Further, an accelerator mechanism for adjusting the rotation of the output shaft includes an accelerator sensor 6 for detecting a load state.
0 is provided. These combustion chamber pressure sensors 54,
The crank angle sensor 56, the exhaust air-fuel ratio sensor 58, and the accelerator sensor 60 are all connected to an input port of the control device 26.

【0035】制御装置26は、予め記憶されたプログラ
ム(または、マップ)及び前記各センサからの入力信号
に基づいて演算を行ない、演算結果を出力して燃料噴射
弁24、燃料噴射弁42、及び還流量調節装置52を駆
動するようになっている。
The control device 26 performs a calculation based on a program (or a map) stored in advance and input signals from the sensors, outputs a calculation result, and outputs the calculation results to the fuel injection valve 24, the fuel injection valve 42, The recirculation amount adjusting device 52 is driven.

【0036】次に、本第1の実施の形態の作用を説明す
る。
Next, the operation of the first embodiment will be described.

【0037】上記構成の内燃機関10では、吸気弁32
は閉鎖した直後に、アクセルセンサ60の出力に応じた
量の自己着火性の低い燃料が、燃料噴射弁42から吸気
管40内に噴霧Xとして噴射される。これにより、この
燃料が空気と混合し、吸気管40と吸気ポート28内で
加熱されて、大部分が蒸気になる。
In the internal combustion engine 10 having the above configuration, the intake valve 32
Immediately after closing, the fuel having low self-ignitability in an amount corresponding to the output of the accelerator sensor 60 is injected from the fuel injection valve 42 into the intake pipe 40 as spray X. As a result, the fuel mixes with the air, and is heated in the intake pipe 40 and the intake port 28, and becomes mostly steam.

【0038】さらに、吸気管40と吸気ポート28内で
予混合された燃料蒸気は、吸気弁32が開放して吸気工
程になると、燃焼室16に吸入され、燃焼室16の全体
に高分散して均一に分布し、圧縮工程になって吸気弁3
2が閉鎖すると、燃焼室16内で圧縮される。
Further, the fuel vapor premixed in the intake pipe 40 and the intake port 28 is sucked into the combustion chamber 16 when the intake valve 32 is opened to perform an intake process, and is highly dispersed throughout the combustion chamber 16. And uniformly distributed, and the compression process becomes the intake valve 3
When 2 is closed, it is compressed in the combustion chamber 16.

【0039】ピストン18が圧縮上死点付近に達する
と、自己着火性の高い燃料が燃料噴射弁24から燃焼室
16に広範囲に噴霧Yとして噴射されて高分散し、微細
な燃料噴霧が燃焼室16均一に分布した後、その燃料噴
霧が全て同時に着火して燃焼が行なわれる。さらに、燃
焼室16全体に同時に発生したその燃焼火炎によって、
燃焼室16内で予め圧縮されていた予混合気が着火さ
れ、燃焼室16内の全予混合気が瞬時に燃焼を行なう。
When the piston 18 reaches the vicinity of the compression top dead center, the fuel with high self-ignition is injected from the fuel injection valve 24 into the combustion chamber 16 as spray Y over a wide range and is highly dispersed, and the fine fuel spray is dispersed in the combustion chamber. After the fuel spray is uniformly distributed, all the fuel sprays are ignited at the same time and combustion is performed. Further, by the combustion flame generated simultaneously in the entire combustion chamber 16,
The premixed gas that has been compressed in the combustion chamber 16 is ignited, and all the premixed gas in the combustion chamber 16 burns instantaneously.

【0040】ここで、浄化装置46を有効に作動させる
ために、還流量調節装置52によって吸気管40に再循
環して供給される排気ガスの還流量が調節され、排気ガ
スの空燃比が制御される。すなわち、制御装置26が、
燃焼室圧力センサ54、クランク角度センサ56、排気
空燃比センサ58、及びアクセルセンサ60からの入力
信号に基づいて、燃料噴射弁24の噴霧量と噴霧時期、
燃料噴射弁42の噴霧量、及び還流量調節装置52によ
る還流量の一または複数を制御する。これにより、燃焼
室16の混合気の燃焼時期と排気ガスの空燃比及び軸出
力が最適化される。
Here, in order to operate the purifier 46 effectively, the recirculation amount of the exhaust gas recirculated and supplied to the intake pipe 40 is adjusted by the recirculation amount adjusting device 52, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled. Is done. That is, the control device 26
Based on input signals from the combustion chamber pressure sensor 54, the crank angle sensor 56, the exhaust air-fuel ratio sensor 58, and the accelerator sensor 60, the spray amount and the spray timing of the fuel injection valve 24,
One or more of the spray amount of the fuel injection valve 42 and the recirculation amount by the recirculation amount adjusting device 52 are controlled. Thereby, the combustion timing of the air-fuel mixture in the combustion chamber 16, the air-fuel ratio of the exhaust gas, and the shaft output are optimized.

【0041】例えば、浄化装置46(三元触媒コンバー
ター)を有効に作動させるために、排気空燃比センサ5
8の検出信号に基づいて制御装置26が演算を行ない、
排気ガス成分が理論空燃比状態よりも空気が多い状態で
あると判断すると、還流量調節装置52が駆動されて吸
気管40に再循環して供給される排気ガスの還流量が多
くなるように調節され、吸気管40に吸入される新たな
空気を減少させるように制御される。一方、これとは逆
に、排気空燃比センサ58の検出信号に基づいて制御装
置26が演算を行なった結果、排気ガス成分が理論空燃
比状態よりも空気が少ない状態であると判断すると、還
流量調節装置52が駆動されて吸気管40に再循環して
供給される排気ガスの還流量が少なくなるように調節さ
れ、吸気管40に吸入される新たな空気を増加させるよ
うに制御される。これらの制御動作によって、内燃機関
10の運転状態に拘わらず、浄化装置46(三元触媒コ
ンバーター)が有効に機能して、排気ガス中に含まれる
窒素酸化物、炭化水素、及び一酸化炭素を同時に浄化す
ることができる。
For example, in order to effectively operate the purifier 46 (three-way catalytic converter), the exhaust air-fuel ratio sensor 5
The control device 26 performs an operation based on the detection signal of No. 8,
When it is determined that the exhaust gas component has more air than the stoichiometric air-fuel ratio state, the recirculation amount adjusting device 52 is driven so that the recirculation amount of the exhaust gas recirculated to the intake pipe 40 and supplied is increased. It is adjusted and controlled so as to reduce new air sucked into the intake pipe 40. On the other hand, on the other hand, when the control device 26 performs an operation based on the detection signal of the exhaust air-fuel ratio sensor 58 and determines that the exhaust gas component has less air than the stoichiometric air-fuel ratio state, the return is made. The flow control device 52 is driven to adjust the amount of exhaust gas recirculated to the intake pipe 40 so as to reduce the amount of recirculated exhaust gas, and is controlled to increase the amount of new air sucked into the intake pipe 40. . By these control operations, the purifying device 46 (three-way catalytic converter) functions effectively regardless of the operating state of the internal combustion engine 10 to remove nitrogen oxides, hydrocarbons, and carbon monoxide contained in the exhaust gas. Can be purified at the same time.

【0042】ここで、図2には、第1の実施の形態に係
る内燃機関10と、従来の火花点火内燃機関(ガソリン
機関)、圧縮着火内燃機関(ディーゼル機関)との各種
の運転特性の相違が線図にて示されている。なお、図に
おいては、第1の実施の形態に係る内燃機関10が太実
線Aで示されており、ガソリン機関が細実線Bで示され
ディーゼル機関が破線Cで示されている。
FIG. 2 shows various operating characteristics of the internal combustion engine 10 according to the first embodiment and a conventional spark ignition internal combustion engine (gasoline engine) and a compression ignition internal combustion engine (diesel engine). The differences are shown diagrammatically. In the figure, the internal combustion engine 10 according to the first embodiment is indicated by a thick solid line A, a gasoline engine is indicated by a thin solid line B, and a diesel engine is indicated by a broken line C.

【0043】前述した如く、第1の実施の形態に係る内
燃機関10では、第1の燃料(自己着火性の低い燃料)
を予混合化することにより、及び、排気ガスを再吸入す
ることにより、燃焼室16内に供給される燃料の燃料供
給から着火に至るまでの時間が長くなり、その燃料の着
火前の拡散時間を十分に得ることができ、スモークなど
の排出が非常に少ない運転が可能になる。また、燃焼室
16内に直接供給される第2の燃料(自己着火性の高い
燃料)が燃焼室16の全域に渡った後にその第2の燃料
及び予混合化された第1の燃料の全ての着火燃焼が行な
われる。すなわち、燃焼期間が非常に短い時間で行なわ
れ、かつ燃焼室内の末端の混合気まで燃焼が行き渡るこ
とになり、燃焼しない燃料量が減少し、排気ガス中の未
燃焼の炭化水素量が少なくなり、効率の非常に良い低燃
費の運転が可能になる。
As described above, in the internal combustion engine 10 according to the first embodiment, the first fuel (fuel having low self-ignition property) is used.
By premixing the fuel gas and by re-inhaling the exhaust gas, the time from the fuel supply of the fuel supplied into the combustion chamber 16 to the ignition becomes longer, and the diffusion time of the fuel before the ignition is increased. Can be obtained sufficiently, and operation with very small emission of smoke and the like can be performed. In addition, after the second fuel (highly self-igniting fuel) directly supplied into the combustion chamber 16 reaches the entire area of the combustion chamber 16, all of the second fuel and the premixed first fuel are discharged. Is performed. That is, the combustion period is performed in a very short time, and the combustion spreads to the air-fuel mixture at the end of the combustion chamber, the amount of unburned fuel decreases, and the amount of unburned hydrocarbons in the exhaust gas decreases. In addition, highly efficient and fuel-efficient driving becomes possible.

【0044】また特に、この内燃機関10では、第1の
燃料供給手段としての燃料噴射弁42は、第1の燃料を
吸気管40内に噴射する構成であるため、予め供給して
形成する第1の燃料の予混合気を、より均質化すること
が可能となり、スモークなどの排出が非常に少ない運転
が可能になる。
In particular, in the internal combustion engine 10, since the fuel injection valve 42 as the first fuel supply means is configured to inject the first fuel into the intake pipe 40, the first fuel is supplied and formed in advance. It is possible to homogenize the premixed air of the fuel No. 1 and to operate with very little emission of smoke and the like.

【0045】さらに、排気ガスを再吸入して燃焼させる
ことにより、圧縮工程時及び膨張工程時における燃焼室
16内の温度が低く抑えられるため、高い圧縮比にも拘
わらず、予め供給される第1の燃料の自発的着火燃焼
と、予混合気の燃焼中に生じうる未燃焼混合気の自発的
着火・燃焼とを抑制することができる。このため、燃焼
時期を最適時期に設定することが可能になり、低燃費の
運転が可能となる。またさらに、排気ガスを再吸入して
燃焼させることで圧縮工程時及び膨張工程時における燃
焼室16内の温度が低く抑えられるため、窒素酸化物の
生成を少なくすることが可能となる。
Further, since the exhaust gas is re-inhaled and burned, the temperature in the combustion chamber 16 during the compression step and the expansion step can be kept low. It is possible to suppress spontaneous ignition and combustion of the fuel No. 1 and spontaneous ignition and combustion of an unburned air-fuel mixture that may occur during the combustion of the pre-air-fuel mixture. For this reason, it becomes possible to set the combustion timing to the optimal timing, and it is possible to operate with low fuel consumption. Furthermore, since the temperature in the combustion chamber 16 during the compression step and the expansion step is kept low by re-inhaling and burning the exhaust gas, the generation of nitrogen oxides can be reduced.

【0046】またさらに、この内燃機関10では、排気
還流管48の途中には排気ガスの還流量を調節する還流
量調節装置52が設けられており、浄化装置46に至る
排気ガス成分が理論空燃比状態となるように排気ガスの
還流量(再吸入量)が調節される。したがって、排気ガ
スの再吸入を調節することで排気ガス成分を燃料の理論
空燃比に設定し、浄化装置46(三元触媒コンバータ
ー)を使用することにより、排出される未燃焼炭化水
素、窒素酸化物、一酸化炭素を完全に浄化することが可
能になる。また、例えば、排気ガスの再吸入を調節する
ことで燃焼室16内を燃料の理論空燃比よりも空気が多
い状態に設定すれば、より効率の高い状態での運転が可
能となり、さらに、浄化装置46(吸蔵還元型触媒)の
使用によりその時に排出される窒素酸化物を一時的に吸
蔵し、この内燃機関10の一時的な運転において排気ガ
ス成分を燃料の理論空燃比に設定することにより、一時
的に吸蔵された窒素酸化物を浄化することが可能にな
り、全般として効率の高い運転が可能となる。
Further, in the internal combustion engine 10, a recirculation amount adjusting device 52 for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust gas recirculation pipe 48, so that the exhaust gas component reaching the purification device 46 is theoretically evacuated. The recirculation amount (re-intake amount) of the exhaust gas is adjusted so as to achieve the fuel ratio state. Therefore, the exhaust gas component is set to the stoichiometric air-fuel ratio of the fuel by adjusting the re-intake of the exhaust gas, and the unburned hydrocarbons and nitrogen oxides discharged by the purifier 46 (three-way catalytic converter) are used. Substances and carbon monoxide can be completely purified. Further, for example, if the inside of the combustion chamber 16 is set to a state in which the amount of air is larger than the stoichiometric air-fuel ratio of the fuel by adjusting the re-intake of the exhaust gas, the operation in a more efficient state becomes possible, and furthermore, the purification is performed. The use of the device 46 (storage reduction type catalyst) temporarily stores the nitrogen oxides discharged at that time, and sets the exhaust gas component to the stoichiometric air-fuel ratio of the fuel in the temporary operation of the internal combustion engine 10. In addition, it becomes possible to purify the temporarily stored nitrogen oxides, and as a whole, highly efficient operation becomes possible.

【0047】さらに、内燃機関10では、供給する燃料
量に応じて吸入する空気量を調節するため排気ガスの再
吸入量の調節を行なっており、吸気工程中の燃焼室16
内における過大な負圧発生に伴う吸気工程中における燃
焼室16内に空気を吸入するために必要な仕事量の増大
が発生せず、結果として最終的に必要な内燃機関10か
らの仕事量を得るための燃料量を従来の火花点火機関よ
りも少なくすることができる。
Further, in the internal combustion engine 10, the re-intake amount of the exhaust gas is adjusted in order to adjust the amount of air to be taken in according to the amount of fuel to be supplied.
The work required for sucking air into the combustion chamber 16 during the intake process due to the generation of an excessive negative pressure inside the combustion chamber does not increase, and as a result, the work required from the internal combustion engine 10 finally required is reduced. The amount of fuel to be obtained can be smaller than that of a conventional spark ignition engine.

【0048】またさらに、内燃機関10では、第1の燃
料によって予混合気を燃焼室16内に形成し、その後に
第2の燃料を燃焼室16内に直接供給する構成であるた
め、燃焼室16内に直接供給された第2の燃料が先ず燃
焼室16内全域に拡散し、その後この第2の燃料が自発
的に着火・燃焼し、その燃焼の火炎により第1の燃料に
よる予混合気の着火・燃焼を行なうことを特徴としてい
る。このため、燃焼室16全体の混合気すなわち燃料が
非常に短時間にかつ燃焼室16の隅々まで燃焼すること
になり、ピストン18が上死点からあまり下がらないと
ころすなわち燃焼室16内の圧力が高い状態で全ての燃
焼が行なわれる。したがって、燃焼による燃焼室16内
の圧力上昇から得られる仕事量が相対的に多くなり、非
常に燃費が良くなる。
Furthermore, in the internal combustion engine 10, the premixed air is formed in the combustion chamber 16 by the first fuel, and then the second fuel is directly supplied into the combustion chamber 16, so that the combustion chamber The second fuel directly supplied into the combustion chamber 16 first diffuses throughout the combustion chamber 16, and then the second fuel spontaneously ignites and burns. It is characterized by performing ignition and combustion. Therefore, the air-fuel mixture in the entire combustion chamber 16, that is, the fuel, burns in a very short time and to all corners of the combustion chamber 16, and the piston 18 does not drop much from the top dead center, that is, the pressure in the combustion chamber 16. All combustion is performed in a state where is high. Therefore, the amount of work obtained from the increase in the pressure in the combustion chamber 16 due to the combustion is relatively increased, and the fuel efficiency is greatly improved.

【0049】また、燃焼室16内の混合気を瞬時に燃焼
させるため、従来の火花点火機関の燃焼における未燃混
合気の圧縮・温度上昇は発生せず、また排気ガスを再吸
入することでそれらのガスの持つ比較的高い比熱によ
り、圧縮工程中における予混合気の温度の上昇が抑えら
れ、それら結果として混合気の自発的な着火・燃焼及び
それに伴うノッキングが発生しないため、供給した燃料
に応じた最高の仕事量が得られる最適な燃焼を行なうこ
とができる。
Since the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 is instantaneously burned, the compression and temperature rise of the unburned air-fuel mixture in the combustion of the conventional spark ignition engine do not occur, and the exhaust gas is re-inhaled. Due to the relatively high specific heat of these gases, the temperature rise of the premixture during the compression process is suppressed, and as a result spontaneous ignition and combustion of the mixture and the resulting knocking do not occur. Optimum combustion can be performed to obtain the maximum amount of work according to.

【0050】さらに、この内燃機関10では、燃焼室1
6内の燃料を全て燃焼するために必要な燃焼室16内に
直接供給する第2の燃料量はごく少量で充分であり、か
つ浄化装置46に至る排気ガス成分が理論空燃比状態と
なるように排気ガスの再吸入を行なうため、圧縮工程中
の燃焼室16内の温度が低く抑えられ、燃焼室16内に
直接供給した燃料が供給後に着火・燃焼を開始するまで
に必要な拡散・混合気形成時間を充分に得ることがで
き、結果的に燃焼室16内に直接供給した第2の燃料が
燃焼室16全体に広がりかつ予混合気状態となった後に
着火・燃焼が開始されることで、不完全燃焼による未燃
の炭化水素、一酸化炭素、スモークなどを排出すること
のない運転が可能となる。
Further, in the internal combustion engine 10, the combustion chamber 1
The amount of the second fuel directly supplied into the combustion chamber 16 necessary for burning all the fuel in the fuel cell 6 is very small and sufficient, and the exhaust gas component reaching the purification device 46 is in the stoichiometric air-fuel ratio state. During the compression process, the temperature in the combustion chamber 16 is kept low, and the fuel directly supplied to the combustion chamber 16 diffuses and mixes until the fuel and the combustion start after the supply. That the second fuel directly supplied into the combustion chamber 16 spreads over the entire combustion chamber 16 and ignition / combustion starts after a premixed gas state is reached. Thus, an operation that does not emit unburned hydrocarbons, carbon monoxide, smoke, and the like due to incomplete combustion can be performed.

【0051】なお、前述した第1の実施の形態に係る内
燃機関10では、自己着火性の低い第1の燃料を燃料噴
射弁42によって吸気管40内に噴射する構成とした
が、これに限らず、燃料噴射弁42によって第1の燃料
を燃焼室16内(シリンダ内)に直接に噴射する構成と
してもよい。この場合には、予め供給する第1の燃料に
よる予混合気を、燃焼室16の壁面から離れた場所で形
成させることができる。これにより、燃焼室16内の壁
面付近の燃焼し難い混合気を無くすることができ、排気
ガス中の未燃焼の炭化水素量が少なくなり、排気ガスが
クリーンで、かつ効率の非常に良い低燃費の運転が可能
になる。 [第2の実施の形態]図3には本発明の第2の実施の形
態に係る内燃機関70の全体構成が示されている。
In the internal combustion engine 10 according to the first embodiment, the first fuel having low self-ignition property is injected into the intake pipe 40 by the fuel injection valve 42. However, the present invention is not limited to this. Instead, the first fuel may be directly injected into the combustion chamber 16 (in the cylinder) by the fuel injection valve 42. In this case, the pre-mixed air with the first fuel supplied in advance can be formed at a location away from the wall surface of the combustion chamber 16. This makes it possible to eliminate an incombustible air-fuel mixture near the wall surface in the combustion chamber 16, reduce the amount of unburned hydrocarbons in the exhaust gas, and reduce the amount of clean and highly efficient exhaust gas. Driving of fuel economy becomes possible. [Second Embodiment] FIG. 3 shows the overall configuration of an internal combustion engine 70 according to a second embodiment of the present invention.

【0052】内燃機関70は、前述した第1の実施の形
態に係る内燃機関10と基本的に同様の構成となってお
り、当該同様の構成部分については同一の符号を付与し
てその説明を省略する。
The internal combustion engine 70 has basically the same configuration as the internal combustion engine 10 according to the first embodiment described above, and the same reference numerals are given to the same components, and the description will be given. Omitted.

【0053】吸気弁32を駆動する駆動カム36には、
吸気弁32の開時期及び閉時期を変更する吸気開弁調節
手段及び吸気閉弁調節手段としての吸気弁開閉時期調節
装置72が連結されている。この吸気弁開閉時期調節装
置72は、制御装置26の出力ポートに接続されてい
る。また、排気弁34を駆動する駆動カム38には、排
気弁34の閉時期を変更する排気閉弁調節手段としての
排気弁閉鎖時期調節装置74が連結されている。この排
気弁閉鎖時期調節装置74は、制御装置26の出力ポー
トに接続されている。
The driving cam 36 for driving the intake valve 32 includes:
An intake valve opening / closing timing adjusting device 72 as the intake valve opening / closing adjusting device for changing the opening timing and closing timing of the intake valve 32 and an intake valve opening / closing timing adjusting device 72 are connected. The intake valve opening / closing timing adjusting device 72 is connected to an output port of the control device 26. Further, an exhaust valve closing timing adjusting device 74 as exhaust closing adjusting means for changing the closing timing of the exhaust valve 34 is connected to the drive cam 38 for driving the exhaust valve 34. The exhaust valve closing timing adjusting device 74 is connected to an output port of the control device 26.

【0054】また、内燃機関70は、過給器76を備え
ている。過給器76は、ガスタービン78と遠心圧縮機
80からなる構成とされており、ガスタービン78が浄
化装置46の下流側の排気管44に接続されると共に、
遠心圧縮機80が燃料噴射弁42の上流側の吸気管40
に接続されている。また、吸気管40には、遠心圧縮機
80と燃料噴射弁42との間に冷却器82が設けられて
いる。
The internal combustion engine 70 has a supercharger 76. The supercharger 76 includes a gas turbine 78 and a centrifugal compressor 80. The gas turbine 78 is connected to the exhaust pipe 44 on the downstream side of the purification device 46.
The centrifugal compressor 80 is connected to the intake pipe 40 upstream of the fuel injection valve 42.
It is connected to the. Further, a cooler 82 is provided in the intake pipe 40 between the centrifugal compressor 80 and the fuel injection valve 42.

【0055】一方、排気管44の過給器76(ガスター
ビン78)下流側部位と、吸気管40の過給器76(遠
心圧縮機80)上流側部位との間は、排気還流管84に
よって接続されている。これにより、過給器76(ガス
タービン78)を通過した後の排気ガスの一部を取り出
して吸気管40(第1の燃料の供給系)に再循環させて
再度燃焼室16内に供給することができる構成である。
On the other hand, an exhaust gas recirculation pipe 84 connects a portion of the exhaust pipe 44 downstream of the supercharger 76 (gas turbine 78) and a portion of the intake pipe 40 upstream of the supercharger 76 (centrifugal compressor 80). It is connected. Thereby, a part of the exhaust gas after passing through the supercharger 76 (gas turbine 78) is taken out, recirculated to the intake pipe 40 (first fuel supply system), and supplied again into the combustion chamber 16. It is a configuration that can be used.

【0056】排気還流管84の途中には、冷却器86、
及び還流量調節手段としての還流量調節装置88が設け
られている。この還流量調節装置88は、排気還流管8
4によって吸気管40に再循環して供給される排気ガス
の還流量を調節変更することができる構成となってお
り、制御装置26の出力ポートに接続されている。
In the middle of the exhaust gas recirculation pipe 84, a cooler 86,
Further, a reflux amount adjusting device 88 as a reflux amount adjusting means is provided. The recirculation amount adjusting device 88 includes an exhaust recirculation pipe 8.
4, the recirculation amount of the exhaust gas recirculated and supplied to the intake pipe 40 can be adjusted and changed, and is connected to the output port of the control device 26.

【0057】他の構成は、前述した第1の実施の形態に
係る内燃機関10と基本的に同様の構成となっている。
The other structure is basically the same as the structure of the internal combustion engine 10 according to the first embodiment.

【0058】次に、本第2の実施の形態の作用を説明す
る。
Next, the operation of the second embodiment will be described.

【0059】上記構成の内燃機関70では、前述した第
1の実施の形態に係る内燃機関10と基本的に同様の作
用を奏する。
The internal combustion engine 70 having the above configuration has basically the same operation as the internal combustion engine 10 according to the above-described first embodiment.

【0060】またここで、前述した第1の実施の形態に
係る内燃機関10においては、負荷が増加するほど燃料
を多く供給する必要があるため、排気ガスを理論空燃比
状態に維持するためには、出力が増加するほど排気ガス
の再吸入量を減らす必要がある。このため、出力が増加
するほど、排気ガスの再吸入がもたらすその比較的高い
比熱による圧縮工程中における予混合気の温度の上昇抑
制効果が減ることとなり、結果として、予混合気の自発
的な着火・燃焼あるいはノッキングが発生し易くなって
しまう。
Here, in the internal combustion engine 10 according to the first embodiment, since it is necessary to supply more fuel as the load increases, it is necessary to maintain the exhaust gas at the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is necessary to reduce the re-intake amount of exhaust gas as the output increases. For this reason, as the output increases, the effect of suppressing the rise in the temperature of the premixed gas during the compression process due to the relatively high specific heat caused by the re-intake of exhaust gas decreases, and as a result, Ignition, combustion, or knocking is likely to occur.

【0061】この点、第2の実施の形態に係る内燃機関
70おいては、負荷が増加するほど吸気弁開閉時期調節
装置72による吸気弁32を閉じる時期を遅らせる制御
を行なう。これにより、吸気弁32が閉じてからピスト
ン18が上死点近傍に至るまでの燃焼室16における混
合気の圧縮工程が短くなり、これにより圧縮工程中の混
合気の温度上昇が抑えられ、その後に着火・燃焼のノッ
キングの発生を回避することができる。したがって、供
給した燃料に応じた最高の仕事量が得られる最適な燃焼
を行うことができる。
In this regard, in the internal combustion engine 70 according to the second embodiment, control is performed to delay the timing of closing the intake valve 32 by the intake valve opening / closing timing adjusting device 72 as the load increases. Thereby, the compression process of the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 from the closing of the intake valve 32 to the vicinity of the piston 18 near the top dead center is shortened, thereby suppressing the temperature rise of the air-fuel mixture during the compression process. Thus, the occurrence of knocking of ignition and combustion can be avoided. Therefore, it is possible to perform the optimal combustion that can obtain the maximum amount of work according to the supplied fuel.

【0062】さらに、内燃機関70においては、過給器
76で吸気を加圧して燃焼室16に強制的に供給するた
め、燃焼室16の混合気中の還流排気量が減少する割合
が緩和される。したがって、負荷が所望の最大値に達す
るときに燃焼室16の混合気の空燃比を理論空燃比にす
ることができ、所望の最大負荷を得ることができる。
Further, in the internal combustion engine 70, since the intake air is pressurized by the supercharger 76 and is forcibly supplied to the combustion chamber 16, the rate at which the amount of recirculated exhaust gas in the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 decreases is reduced. You. Therefore, when the load reaches a desired maximum value, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 can be set to the stoichiometric air-fuel ratio, and a desired maximum load can be obtained.

【0063】また、同一負荷すなわち同一燃料量に対す
る燃焼室16の全ガス量が増加するため、燃焼時の単位
当たりの温度上昇が抑えられて、着火・燃焼時のノッキ
ングの発生を回避することができ、供給した燃料から得
られる最高の仕事量が得られる最適な燃焼を行なうこと
ができる。さらに、過給器76による加圧によって吸気
の温度が上昇するが、過給器76によって加圧された空
気は、燃焼室16に供給される前に冷却器82で冷却さ
れるので、過給器76による吸気の加圧のために、燃焼
室16の混合気の温度上昇による着火・燃焼時のノッキ
ングが発生することはない。
Further, since the total gas amount in the combustion chamber 16 for the same load, that is, the same fuel amount, increases, the temperature rise per unit during combustion can be suppressed, and the occurrence of knocking during ignition and combustion can be avoided. Optimum combustion that can obtain the maximum amount of work obtained from the supplied fuel can be performed. Furthermore, although the temperature of the intake air rises due to the pressurization by the supercharger 76, the air pressurized by the supercharger 76 is cooled by the cooler 82 before being supplied to the combustion chamber 16, Due to the pressurization of the intake air by the heater 76, knocking during ignition and combustion due to an increase in the temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 does not occur.

【0064】さらに、過給器76のガスタービン78を
通過した排気ガスは、冷却器86で冷却された後に還流
量調節装置88で調整された量が過給器76の遠心圧縮
機80に還流され、混合気と一緒に燃焼室16に強制的
に供給される。その結果、より高い負荷においても、比
熱の高い排気ガスが燃焼室16に供給されることによ
り、排気管44における排気ガスを理論空燃比状態とす
ることができ、かつ燃焼時の単位時間当たりの温度上昇
も抑えられて、着火・燃焼時のノッキングの発生を回避
することができ、これによっても、供給した燃料から得
られる最高の仕事量を得ることができる最適な燃焼を行
なうことができる。
Further, after the exhaust gas passing through the gas turbine 78 of the supercharger 76 is cooled by the cooler 86, the amount adjusted by the reflux amount adjusting device 88 is returned to the centrifugal compressor 80 of the supercharger 76. And is forcibly supplied to the combustion chamber 16 together with the air-fuel mixture. As a result, even at a higher load, the exhaust gas having a high specific heat is supplied to the combustion chamber 16 so that the exhaust gas in the exhaust pipe 44 can be brought into the stoichiometric air-fuel ratio state, and the combustion rate per unit time during combustion is increased. The rise in temperature is also suppressed, so that the occurrence of knocking during ignition and combustion can be avoided. This also enables optimal combustion capable of obtaining the maximum amount of work obtained from the supplied fuel.

【0065】またここで、急激な負荷の変化に対し還流
量調節装置52あるいは還流量調節装置88による排気
管44内の排気ガスの理論空燃比制御が遅れを生じる恐
れがあり、結果として浄化装置46による窒素酸化物の
浄化が達成されない恐れがある。
Here, the control of the stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust pipe 44 by the recirculation amount adjusting device 52 or the recirculation amount adjusting device 88 may be delayed due to a sudden change in the load. There is a possibility that purification of nitrogen oxides by 46 may not be achieved.

【0066】これに対し、内燃機関70においては、還
流量調節装置52あるいは還流量調節装置88と、吸気
弁開閉時期調節装置72及び排気弁閉鎖時期調節装置7
4のどちらか一つあるいはその両方を併用することによ
りこの問題を解決することができる。
On the other hand, in the internal combustion engine 70, the recirculation amount adjusting device 52 or the recirculation amount adjusting device 88, the intake valve opening / closing timing adjusting device 72, and the exhaust valve closing timing adjusting device 7
This problem can be solved by using one or both of them in combination.

【0067】すなわち、吸気弁開閉時期調節装置72に
よって吸気弁32が開く時期を、吸気工程より前の排気
工程まで早めることにより、排気工程中に燃焼室16か
ら排出される排気ガスを吸気ポート28あるいは吸気管
40に排出させる。その後には、吸気工程に移行するた
め、燃焼室16から吸気ポート28あるいは吸気管40
に排出された排気ガスは、吸気ポート28あるいは吸気
管40に存在する噴霧と新しい空気により形成された混
合気と共に再度燃焼室16に取り込まれる。この結果、
排気還流管48を通じてもたらされる排気ガスの還流に
よる効果と同等の効果が得られることとなる。
That is, the opening timing of the intake valve 32 by the intake valve opening / closing timing adjusting device 72 is advanced to the exhaust process before the intake process, so that the exhaust gas discharged from the combustion chamber 16 during the exhaust process is supplied to the intake port 28. Alternatively, it is discharged to the intake pipe 40. Thereafter, in order to proceed to the intake process, the combustion chamber 16 is connected to the intake port 28 or the intake pipe 40.
The exhaust gas discharged to the combustion chamber 16 is again taken into the combustion chamber 16 together with the mixture formed by the spray present in the intake port 28 or the intake pipe 40 and new air. As a result,
The same effect as the effect of the exhaust gas recirculation provided through the exhaust gas recirculation pipe 48 can be obtained.

【0068】この場合、前記排気ガスの再吸入量は、吸
気弁32を開く時期を早めると排気工程中に吸気ポート
28あるいは吸気管40に排出される排気ガス量が増
え、結果的に吸気工程時に燃焼室16に再吸入される排
気ガス量が増えることとなる。一方、吸気弁32を開く
時期を遅くすると、排気工程中に吸気ポート28あるい
は吸気管40に排出される排気ガス量を減らすことがで
き、結果的に吸気工程時に燃焼室16に再吸入される排
気ガス量が減ることとなる。この吸気弁開閉時期調節装
置72の動作は、負荷の変化に対して瞬時であり、これ
らにより排気ガスの再吸入量の調節及びその動作を瞬時
に正確に行なうことができる。
In this case, if the timing of opening the intake valve 32 is advanced, the amount of exhaust gas discharged to the intake port 28 or the intake pipe 40 during the exhaust process increases, resulting in an increase in the exhaust gas re-intake amount. At times, the amount of exhaust gas re-inhaled into the combustion chamber 16 increases. On the other hand, if the opening timing of the intake valve 32 is delayed, the amount of exhaust gas discharged to the intake port 28 or the intake pipe 40 during the exhaust process can be reduced, and as a result, the exhaust gas is re-inhaled into the combustion chamber 16 during the intake process. The amount of exhaust gas will be reduced. The operation of the intake valve opening / closing timing adjusting device 72 is instantaneous in response to a change in load, whereby the adjustment of the re-intake amount of exhaust gas and the operation can be instantaneously and accurately performed.

【0069】またこれと同様に、排気弁閉鎖時期調節装
置74によって排気ガスの再吸入量を調節することもで
きる。
Similarly, the exhaust gas re-suction amount can be adjusted by the exhaust valve closing timing adjusting device 74.

【0070】すなわち、排気工程中に燃焼室16より排
気ポート30あるいは排気管44に排気ガスが排出され
るが、排気弁閉鎖時期調節装置74によって排気弁34
が閉じる時期を排気工程の後の吸気工程まで遅くする
と、燃焼室16から排気ポート30あるいは排気管44
に排出された排気ガスは、再度燃焼室16に取り込まれ
る。この結果、排気還流管48を通じてもたらされる排
気ガスの還流による効果と同等の効果が得られることと
なる。
That is, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 16 to the exhaust port 30 or the exhaust pipe 44 during the exhaust process.
Is delayed until the intake process after the exhaust process, the exhaust port 30 or the exhaust pipe 44 from the combustion chamber 16 is closed.
The exhaust gas discharged to the combustion chamber 16 is taken in the combustion chamber 16 again. As a result, the same effect as the effect by the recirculation of the exhaust gas brought through the exhaust gas recirculation pipe 48 can be obtained.

【0071】この場合、前記排気ガスの再吸入量は、排
気弁34を閉じる時期を遅くすると排気ポート30ある
いは排気管44に排出された排気ガスの吸気工程中にお
ける燃焼室16への再吸入量が増える。一方、排気弁3
4を閉じる時期を早くすると、排気ポート30あるいは
排気管44に排出された排気ガスの吸気工程中における
燃焼室16への再吸入量を減らすことができ、結果的に
吸気工程時に燃焼室16に再吸入される排気ガス量が減
ることとなる。この排気弁閉鎖時期調節装置74の動作
は、負荷の変化に対して瞬時であり、これらにより排気
ガスの再吸入量の調節及びその動作を瞬時に正確に行な
うことができる。
In this case, if the timing of closing the exhaust valve 34 is delayed, the amount of exhaust gas re-inhaled into the combustion chamber 16 during the intake process of the exhaust gas discharged to the exhaust port 30 or the exhaust pipe 44 is determined. Increase. On the other hand, exhaust valve 3
If the timing of closing the valve 4 is advanced, the amount of exhaust gas discharged to the exhaust port 30 or the exhaust pipe 44 to the combustion chamber 16 during the intake process can be reduced. The amount of exhaust gas to be re-inhaled is reduced. The operation of the exhaust valve closing timing adjusting device 74 is instantaneous in response to a change in load, and thereby, the adjustment of the re-intake amount of exhaust gas and the operation can be instantaneously and accurately performed.

【0072】このように、内燃機関70では、急激な負
荷の変化に対しても好適に対応することが可能であり、
浄化装置46による窒素酸化物の浄化を充分に達成する
ことができる。
As described above, the internal combustion engine 70 can appropriately cope with a sudden change in load.
Purification of nitrogen oxides by the purifying device 46 can be sufficiently achieved.

【0073】なお、第2の実施の形態に係る内燃機関7
0おいても、前述した内燃機関10と同様に、燃料噴射
弁42によって第1の燃料を燃焼室16内(シリンダ
内)に直接に噴射する構成としてもよい。
The internal combustion engine 7 according to the second embodiment
Even in the case of 0, the first fuel may be directly injected into the combustion chamber 16 (in the cylinder) by the fuel injection valve 42 as in the case of the internal combustion engine 10 described above.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る内燃機関
は、高出力・低燃費で、かつ良好なエミッション(排気
ガスのクリーン化)が実現することができるという優れ
た効果を有している。
As described above, the internal combustion engine according to the present invention has an excellent effect that high output, low fuel consumption, and good emission (clean exhaust gas) can be realized. .

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る内燃機関の全
体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る内燃機関と、
従来の火花点火内燃機関(ガソリン機関)及び圧縮着火
内燃機関(ディーゼル機関)との各種の運転特性の相違
を示す線図である。
FIG. 2 shows an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram showing differences in various operating characteristics between a conventional spark ignition internal combustion engine (gasoline engine) and a compression ignition internal combustion engine (diesel engine).

【図3】本発明の第2の実施の形態に係る内燃機関の全
体構成図である。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 内燃機関 16 燃焼室 24 燃料噴射弁(第2の燃料供給手段) 26 制御装置 42 燃料噴射弁(第1の燃料供給手段) 46 浄化装置 48 排気還流管(排気ガス還流機構) 52 還流量調節装置(還流量調節手段) 58 排気空燃比センサ Reference Signs List 10 internal combustion engine 16 combustion chamber 24 fuel injection valve (second fuel supply means) 26 control device 42 fuel injection valve (first fuel supply means) 46 purification device 48 exhaust recirculation pipe (exhaust gas recirculation mechanism) 52 recirculation amount adjustment Device (reflux control means) 58 Exhaust air-fuel ratio sensor

───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/24 F01N 3/24 U 3G301 3/28 301 3/28 301A 301C F02B 1/12 F02B 1/12 23/10 23/10 L F02D 21/08 301 F02D 21/08 301C 311 311B 23/00 23/00 P 41/02 351 41/02 351 370 370 380 380D 380G 43/00 301 43/00 301H 301N 301R 301Z F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J 570L 570P Fターム(参考) 3G023 AA02 AA04 AA05 AA06 AB05 AC02 AC04 AF03 AG03 3G062 AA01 AA05 BA04 BA09 FA05 FA13 GA04 GA05 GA06 GA15 GA17 3G084 AA00 BA08 BA09 BA20 BA23 DA01 DA02 DA10 DA38 EB08 FA10 FA21 FA29 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AA21 AA23 AA24 AB03 AB06 BA00 BA14 BA15 BA19 CA13 CB02 CB03 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 DC01 EA01 EA07 EA12 EA31 EA34 FB10 FB11 GA06 HA36 HB03 HB05 HB06 3G092 AA01 AA05 AA06 AA11 AA17 AB02 AB03 BA05 BA08 BB01 DA01 DA02 DA08 DB03 DC09 DE01S DE03S EA06 EC09 FA01 FA15 FA16 FA17 FA18 HC01Z HD05Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 HA13 HA19 JA01 JA02 JA21 JA22 JA25 JA26 LA00 LA07 MA11 NC02 NE14 PC01Z PD04Z PE03Z PF03Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F01N 3/24 F01N 3/24 U 3G301 3/28 301 3/28 301A 301C F02B 1/12 F02B 1/12 23/10 23/10 L F02D 21/08 301 F02D 21/08 301C 311 311B 23/00 23/00 P 41/02 351 41/02 351 370 370 380 380 380D 380G 43/00 301 43/00 301H 301N 301R 301Z F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J 570L 570P F-term (reference) 3G023 AA02 AA04 AA05 AA06 AB05 AC02 AC04 AF03 AG03 3G062 AA01 AA05 BA04 BA09 FA05 FA13 GA04 GA05 GA06 GA15 GA20 3A08 BA00 DA08 FA10 FA21 FA29 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AA21 AA23 AA24 AB03 AB06 BA00 BA14 BA15 BA19 CA13 CB02 CB03 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 DC01 EA01 EA07 EA12 EA31 EA34 FB10 FB11 GA06 HA36 HB03 HB05 HB06 3G092 AA01 AA03 BA01 DE02 AB02 DA02 DA02 AB02 FA01 FA15 FA16 FA17 FA18 HC01Z HD05Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 HA13 HA19 JA01 JA02 JA21 JA22 JA25 JA26 LA00 LA07 MA11 NC02 NE14 PC01Z PD04Z PE03Z PF03Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自己着火性が低い第1の燃料を供給して
燃焼室内に予混合気を形成させる第1の燃料供給手段
と、 自己着火性が高い第2の燃料を前記燃焼室内に直接噴射
する第2の燃料供給手段と、 排気ガスの一部を取り出して前記第1の燃料の供給系に
再循環させ再度前記燃焼室内に供給する排気ガス還流機
構と、 前記排気ガス還流機構よりも排気系下流に設けられた三
元触媒コンバーターまたは吸蔵還元型触媒コンバーター
から成る浄化装置と、 を備え、前記第1の燃料供給手段によって前記第1の燃
料を供給して前記燃焼室内に予め予混合気を形成し、前
記第2の燃料供給手段によって前記第2の燃料を前記燃
焼室内に直接噴射して当該第2の燃料を自己着火により
燃焼させることにより前記第1の燃料による予混合気を
も着火燃焼させる内燃機関において、 前記排気ガス還流機構に、排気ガスの還流量を調節可能
な還流量調節手段を設け、前記浄化装置に至る排気ガス
成分が理論空燃比状態となるように前記排気ガス還流機
構による排気ガスの還流量を調節する、 ことを特徴とする内燃機関。
1. A first fuel supply means for supplying a first fuel having a low self-ignition property to form a premixed mixture in a combustion chamber, and a second fuel having a high self-ignition property directly into the combustion chamber. A second fuel supply means for injecting, an exhaust gas recirculation mechanism for extracting a part of the exhaust gas, recirculating the exhaust gas to the first fuel supply system, and supplying the exhaust gas to the combustion chamber again, A purifying device comprising a three-way catalytic converter or a storage-reduction type catalytic converter provided downstream of the exhaust system, wherein the first fuel is supplied by the first fuel supply means and premixed in the combustion chamber. Gas is formed, and the second fuel supply means injects the second fuel directly into the combustion chamber to burn the second fuel by self-ignition, thereby forming a premixed gas by the first fuel. Even ignition combustion In the internal combustion engine, the exhaust gas recirculation mechanism is provided with a recirculation amount adjusting means capable of adjusting the recirculation amount of the exhaust gas, and the exhaust gas recirculation mechanism is controlled so that an exhaust gas component reaching the purification device is in a stoichiometric air-fuel ratio state. An internal combustion engine, wherein the amount of exhaust gas recirculated by the engine is adjusted.
【請求項2】 前記第1の燃料供給手段は、前記第1の
燃料を吸気管に噴射する、ことを特徴とする請求項1記
載の内燃機関。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said first fuel supply means injects said first fuel into an intake pipe.
【請求項3】 前記第1の燃料供給手段は、前記第1の
燃料を前記燃焼室内に直接に噴射する、ことを特徴とす
る請求項1記載の内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said first fuel supply means injects said first fuel directly into said combustion chamber.
【請求項4】 吸気管路に過給器を備えたことを特徴と
する請求項1乃至請求項3の何れかに記載の内燃機関。
4. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a supercharger in the intake pipe.
【請求項5】 吸気弁の開時期を変更する吸気開弁調節
手段、及び、排気弁の閉時期を変更する排気閉弁調節手
段、の何れか一方もしくは両方を備えたことを特徴とす
る請求項1乃至請求項4の何れかに記載の内燃機関。
5. An apparatus according to claim 1, further comprising one or both of an intake valve opening adjusting means for changing the opening timing of the intake valve and an exhaust valve closing adjusting means for changing the closing timing of the exhaust valve. An internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 吸気弁の閉時期を変更する吸気閉弁調節
手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項5の
何れかに記載の内燃機関。
6. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising intake closing control means for changing a closing timing of the intake valve.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011157861A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Honda Motor Co Ltd Compression ignition internal combustion engine
JP2018204471A (en) * 2017-05-31 2018-12-27 マツダ株式会社 Compression ignition type engine and control method for compression ignition type engine
JP2018204468A (en) * 2017-05-31 2018-12-27 マツダ株式会社 Compression ignition type engine

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