JP2003239748A - 圧縮自着火式内燃機関 - Google Patents
圧縮自着火式内燃機関Info
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱効率の向上と、ＮＯＸ量の低減化を実現す
ることができる圧縮自着火式（圧縮による自然着火方
式）の内燃機関を提供することである。 【解決手段】 空気過剰率λが ２．５≦λ の範囲に
調整された混合気を燃焼室へ供給する前に加熱する加熱
手段を備え、ＥＧＲによる排気ガスを混合気と混合さ
せ、前記排気ガスと混合した混合気を燃焼室内で圧縮自
着火させ、各気筒の燃焼状況を監視して気筒毎にノッキ
ング，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を設けた。
ることができる圧縮自着火式（圧縮による自然着火方
式）の内燃機関を提供することである。 【解決手段】 空気過剰率λが ２．５≦λ の範囲に
調整された混合気を燃焼室へ供給する前に加熱する加熱
手段を備え、ＥＧＲによる排気ガスを混合気と混合さ
せ、前記排気ガスと混合した混合気を燃焼室内で圧縮自
着火させ、各気筒の燃焼状況を監視して気筒毎にノッキ
ング，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内における
混合気が高温で圧縮されることにより着火する圧縮自着
火式の内燃機関に関するものである。
混合気が高温で圧縮されることにより着火する圧縮自着
火式の内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、空気過剰率と排出ＮＯＸ量の関
係を示すグラフである。図３に示すように火花点火方式
の内燃機関の可燃範囲は、空気過剰率がおよそ０．９〜
２．３となっており、この範囲を逸脱すると燃焼を行う
ことができない。したがって、排出されるＮＯＸ量の低
減化は図りにくい。
係を示すグラフである。図３に示すように火花点火方式
の内燃機関の可燃範囲は、空気過剰率がおよそ０．９〜
２．３となっており、この範囲を逸脱すると燃焼を行う
ことができない。したがって、排出されるＮＯＸ量の低
減化は図りにくい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、熱
効率の向上と、ＮＯＸ量の低減化を実現することができ
る圧縮自着火式（圧縮による自然着火方式）の内燃機関
を提供することを課題としている。
効率の向上と、ＮＯＸ量の低減化を実現することができ
る圧縮自着火式（圧縮による自然着火方式）の内燃機関
を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、空気過剰率λが ２．５≦λ の範
囲に調整された混合気を燃焼室へ供給する前に加熱する
加熱手段を備え、前記混合気を燃焼室内で圧縮自着火さ
せるようにした。請求項２の発明は請求項１の発明にお
いて、ＥＧＲによる排気ガスを混合気と混合させた。請
求項３の発明は請求項１の発明において、各気筒の燃焼
状況を監視して気筒毎にノッキング，失火及び正常燃焼
を識別する監視手段を設けた。請求項４の発明は請求項
１の発明において、各気筒の燃焼状況を監視して気筒毎
にノッキング，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を
設け、燃焼室近傍の吸気ポート内に燃料を直接供給する
燃料供給手段を設け、前記燃料供給手段による燃料の供
給量を調整する燃料供給量調整手段を設け、前記監視手
段によりノッキング又は失火を検出した際に、ノッキン
グ又は失火した気筒の吸気ポートに設けた燃料供給手段
から供給する燃料の供給量を前記燃料供給量調整手段に
より調整し、前記ノッキング又は失火した気筒が正常燃
焼をするようになったことを前記監視手段が検出したら
燃料の供給量を固定するようにした。請求項５の発明は
請求項４の発明において、前記監視手段がノッキングを
検出した際に、ノッキングした気筒の吸気ポートに設け
た燃料供給手段から供給する燃料供給量を減少させ、か
つＥＧＲによる排気ガスの供給量を増加させて速やかに
正常燃焼状態に復帰させるようにした。請求項６の発明
は請求項１の発明において、着火時期を判定する判定手
段を設けた。セラミック素子からなる圧力センサを備え
た点火プラグを設け、点火プラグの筒内圧力に対応する
電圧の変化から着火時期を判定することができる。ま
た、シリンダブロックに加速度ピックアップを設置し、
シリンダブロックの振動を検出した加速度ピックアップ
の出力電圧の変化から着火時期を判定することもでき
る。請求項７の発明は請求項１の発明において、機関の
始動時において、冷却水温度が所定温度に達するまでは
点火プラグにより混合気に着火して燃焼を行い、冷却水
温度が所定温度に達したら前記加熱手段により混合気を
加熱して圧縮自着火させることにより燃焼を行うように
した。請求項８の発明は請求項１の発明において、着火
時期を判定する判定手段を設け、機関回転数が下がり所
定回転数に達したら前記点火プラグによる火花点火で着
火させ、吸気弁の閉時期を早めることにより有効圧縮比
を低減するようにした。セラミック素子からなる圧力セ
ンサを備えた点火プラグを設け、点火プラグの筒内圧力
に対応する電圧の変化から着火時期を判定することがで
きる。また、シリンダブロックに加速度ピックアップを
設置し、シリンダブロックの振動を検出した加速度ピッ
クアップの出力電圧の変化から着火時期を判定すること
もできる。
請求項１の発明は、空気過剰率λが ２．５≦λ の範
囲に調整された混合気を燃焼室へ供給する前に加熱する
加熱手段を備え、前記混合気を燃焼室内で圧縮自着火さ
せるようにした。請求項２の発明は請求項１の発明にお
いて、ＥＧＲによる排気ガスを混合気と混合させた。請
求項３の発明は請求項１の発明において、各気筒の燃焼
状況を監視して気筒毎にノッキング，失火及び正常燃焼
を識別する監視手段を設けた。請求項４の発明は請求項
１の発明において、各気筒の燃焼状況を監視して気筒毎
にノッキング，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を
設け、燃焼室近傍の吸気ポート内に燃料を直接供給する
燃料供給手段を設け、前記燃料供給手段による燃料の供
給量を調整する燃料供給量調整手段を設け、前記監視手
段によりノッキング又は失火を検出した際に、ノッキン
グ又は失火した気筒の吸気ポートに設けた燃料供給手段
から供給する燃料の供給量を前記燃料供給量調整手段に
より調整し、前記ノッキング又は失火した気筒が正常燃
焼をするようになったことを前記監視手段が検出したら
燃料の供給量を固定するようにした。請求項５の発明は
請求項４の発明において、前記監視手段がノッキングを
検出した際に、ノッキングした気筒の吸気ポートに設け
た燃料供給手段から供給する燃料供給量を減少させ、か
つＥＧＲによる排気ガスの供給量を増加させて速やかに
正常燃焼状態に復帰させるようにした。請求項６の発明
は請求項１の発明において、着火時期を判定する判定手
段を設けた。セラミック素子からなる圧力センサを備え
た点火プラグを設け、点火プラグの筒内圧力に対応する
電圧の変化から着火時期を判定することができる。ま
た、シリンダブロックに加速度ピックアップを設置し、
シリンダブロックの振動を検出した加速度ピックアップ
の出力電圧の変化から着火時期を判定することもでき
る。請求項７の発明は請求項１の発明において、機関の
始動時において、冷却水温度が所定温度に達するまでは
点火プラグにより混合気に着火して燃焼を行い、冷却水
温度が所定温度に達したら前記加熱手段により混合気を
加熱して圧縮自着火させることにより燃焼を行うように
した。請求項８の発明は請求項１の発明において、着火
時期を判定する判定手段を設け、機関回転数が下がり所
定回転数に達したら前記点火プラグによる火花点火で着
火させ、吸気弁の閉時期を早めることにより有効圧縮比
を低減するようにした。セラミック素子からなる圧力セ
ンサを備えた点火プラグを設け、点火プラグの筒内圧力
に対応する電圧の変化から着火時期を判定することがで
きる。また、シリンダブロックに加速度ピックアップを
設置し、シリンダブロックの振動を検出した加速度ピッ
クアップの出力電圧の変化から着火時期を判定すること
もできる。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は、請求項１の発明を実施す
るガス機関１００の系統略図である。ガス機関１００
は、機関本体２０（シリンダブロック）とシリンダヘッ
ド２２とで形成される燃焼室（図示せず）に吸気通路２
３と排気通路２４とが接続されている。
るガス機関１００の系統略図である。ガス機関１００
は、機関本体２０（シリンダブロック）とシリンダヘッ
ド２２とで形成される燃焼室（図示せず）に吸気通路２
３と排気通路２４とが接続されている。
【０００６】吸気通路２３の上流側にはベンチュリミキ
サ９が設けてある。ベンチュリミキサ９（以下、ミキサ
９と呼ぶ。）には、エアフィルタ１で浄化された空気２
が空気通路２５を介して供給され、また燃料ガス３（例
えば天然ガス）が燃料ガス通路２６を介して供給され
る。
サ９が設けてある。ベンチュリミキサ９（以下、ミキサ
９と呼ぶ。）には、エアフィルタ１で浄化された空気２
が空気通路２５を介して供給され、また燃料ガス３（例
えば天然ガス）が燃料ガス通路２６を介して供給され
る。
【０００７】燃料ガス通路２６にはレギュレータ４，弁
５及び空気過剰率制御弁６が設けてある。ミキサ９内の
混合気の空気過剰率λは、空気過剰率制御弁６の開度を
調整し、ミキサ９内に供給する燃料ガスの量を増減する
ことにより調整されるようになっている。
５及び空気過剰率制御弁６が設けてある。ミキサ９内の
混合気の空気過剰率λは、空気過剰率制御弁６の開度を
調整し、ミキサ９内に供給する燃料ガスの量を増減する
ことにより調整されるようになっている。
【０００８】ミキサ９の下流側の吸気通路２３にはコン
トローラ１３で開度が調整されるスロットル１０が設け
てあり、スロットル１０の開度を調整することにより混
合気の流量が調整される。
トローラ１３で開度が調整されるスロットル１０が設け
てあり、スロットル１０の開度を調整することにより混
合気の流量が調整される。
【０００９】スロットル１０の下流側の吸気通路２３に
はヒータ１１（熱交換器）が設けてある。ヒータ１１に
は冷却水通路２７が貫通しており、混合気はヒータ１１
内で冷却水通路２７を流れる高温の冷却水により加熱さ
れ、燃焼室（図示せず）へ供給される。冷却水通路２７
の途中には制御バルブ１２が設けてあり、この制御バル
ブ１２の開度調整（冷却水の流量調整）は、コントロー
ラ１３から伝達される信号に基いて行われ、混合気（吸
気）の温度はコントローラ１３により調整されるように
なっている。
はヒータ１１（熱交換器）が設けてある。ヒータ１１に
は冷却水通路２７が貫通しており、混合気はヒータ１１
内で冷却水通路２７を流れる高温の冷却水により加熱さ
れ、燃焼室（図示せず）へ供給される。冷却水通路２７
の途中には制御バルブ１２が設けてあり、この制御バル
ブ１２の開度調整（冷却水の流量調整）は、コントロー
ラ１３から伝達される信号に基いて行われ、混合気（吸
気）の温度はコントローラ１３により調整されるように
なっている。
【００１０】また、排気通路２４には酸化機能を有する
触媒１７が設けてある。この触媒１７は、排気ガス中の
ＣＯ成分やＨＣ成分を浄化する。排気通路２４にはさら
にリーンバーンセンサ８が設けてあり、リーンバーンセ
ンサ８により検出された検出信号はコントローラ１３に
伝達され、空気過剰率λの値がコントローラ１３に入力
されるようになっている。
触媒１７が設けてある。この触媒１７は、排気ガス中の
ＣＯ成分やＨＣ成分を浄化する。排気通路２４にはさら
にリーンバーンセンサ８が設けてあり、リーンバーンセ
ンサ８により検出された検出信号はコントローラ１３に
伝達され、空気過剰率λの値がコントローラ１３に入力
されるようになっている。
【００１１】機関本体２０（シリンダブロック）には加
速度ピックアップ１９が設けてある。ガス機関１００が
複数気筒を備えている場合には、加速度ピックアップ１
９は各気筒毎に設け、各気筒の振動信号をコントローラ
１３へ伝達するようになっている。また、機関本体２０
には機関回転数を検出する電磁ピックアップ７が設けて
ある。電磁ピックアップ７により検出された検出信号は
コントローラ１３へ伝達されるようになっており、現在
の機関回転数がコントローラ１３に入力される。
速度ピックアップ１９が設けてある。ガス機関１００が
複数気筒を備えている場合には、加速度ピックアップ１
９は各気筒毎に設け、各気筒の振動信号をコントローラ
１３へ伝達するようになっている。また、機関本体２０
には機関回転数を検出する電磁ピックアップ７が設けて
ある。電磁ピックアップ７により検出された検出信号は
コントローラ１３へ伝達されるようになっており、現在
の機関回転数がコントローラ１３に入力される。
【００１２】シリンダヘッド２２には点火プラグ１４が
設置されている。点火プラグ１４は、詳しくは後述する
が、ガス機関１００の始動時と停止時のみに使用され
る。以上のように構成されたガス機関１００は、次のよ
うな手順で運転される。
設置されている。点火プラグ１４は、詳しくは後述する
が、ガス機関１００の始動時と停止時のみに使用され
る。以上のように構成されたガス機関１００は、次のよ
うな手順で運転される。
【００１３】（請求項１，３，４，６〜８の発明の実施
例）図１３は、ガス機関１００の始動から定格回転数に
達するまでの機関回転数の変化，冷却水温度の変化，吸
気弁の操作時期等を示すグラフである。
例）図１３は、ガス機関１００の始動から定格回転数に
達するまでの機関回転数の変化，冷却水温度の変化，吸
気弁の操作時期等を示すグラフである。
【００１４】ガス機関１００（図１）は、図示しないセ
ルモータにより始動される。コントローラ１３は、ミキ
サ９内の混合気の空気過剰率λが、λ＝１．３程度（火
花点火による着火が可能な値）となるように空気過剰率
制御弁６の開度を調整する。また、コントローラ１３は
圧縮比が１３程度となるようにスロットル弁１０の開度
と吸気弁（図示せず）の閉時期とを設定（遅角）する。
ルモータにより始動される。コントローラ１３は、ミキ
サ９内の混合気の空気過剰率λが、λ＝１．３程度（火
花点火による着火が可能な値）となるように空気過剰率
制御弁６の開度を調整する。また、コントローラ１３は
圧縮比が１３程度となるようにスロットル弁１０の開度
と吸気弁（図示せず）の閉時期とを設定（遅角）する。
【００１５】点火プラグ１４による火花点火でガス機関
を始動運転させ、暖機運転する。冷却水温度が上昇する
につれて混合気温度（吸気温度）も上昇する。この混合
気の加熱の制御が安定したことを吸気温度センサ１５で
検出した検出信号からコントローラ１３が確認した後に
吸気弁の閉時期を前進させ、圧縮比を上昇させる。
を始動運転させ、暖機運転する。冷却水温度が上昇する
につれて混合気温度（吸気温度）も上昇する。この混合
気の加熱の制御が安定したことを吸気温度センサ１５で
検出した検出信号からコントローラ１３が確認した後に
吸気弁の閉時期を前進させ、圧縮比を上昇させる。
【００１６】吸気弁（図示せず）の開閉を司るカム（図
示せず）のカムプロフィールをカム軸方向に変化させて
おき、タペット（図示せず）とカムの接触位置を軸方向
に移動させ、タペットのリフト量を変化させることによ
り吸気弁の閉時期を前進させることができる。
示せず）のカムプロフィールをカム軸方向に変化させて
おき、タペット（図示せず）とカムの接触位置を軸方向
に移動させ、タペットのリフト量を変化させることによ
り吸気弁の閉時期を前進させることができる。
【００１７】例えば本願出願人の出願である特願２００
１−３６８８１号（可変バルブタイミング・リフト装
置），及び特願２００１−３８１２８９号（可変バルブ
タイミング機構を有するエンジン）の発明を利用する
と、吸気弁の閉時期を良好に前進させることができる。
１−３６８８１号（可変バルブタイミング・リフト装
置），及び特願２００１−３８１２８９号（可変バルブ
タイミング機構を有するエンジン）の発明を利用する
と、吸気弁の閉時期を良好に前進させることができる。
【００１８】コントローラ１３は、ノッキングを回避す
るために空気過剰率制御バルブ６の開度を制御して空気
過剰率λをリッチ側からリーン側へシフトさせる。コン
トローラ１３は、この一連の燃焼が正常に行われている
ことを加速度ピックアップ１９から伝達される信号によ
り監視する。
るために空気過剰率制御バルブ６の開度を制御して空気
過剰率λをリッチ側からリーン側へシフトさせる。コン
トローラ１３は、この一連の燃焼が正常に行われている
ことを加速度ピックアップ１９から伝達される信号によ
り監視する。
【００１９】図８は、点火プラグ１４の出力電圧の波形
を示すグラフである。正常燃焼時の出力電圧の振幅は、
約−０．０５〜０．０５の範囲内に収まっている（図８
の上のグラフ）が、ノッキングが生じるとこの範囲を大
きく逸脱する（図８の下のグラフ）ので、容易にノッキ
ングを検出することができる。
を示すグラフである。正常燃焼時の出力電圧の振幅は、
約−０．０５〜０．０５の範囲内に収まっている（図８
の上のグラフ）が、ノッキングが生じるとこの範囲を大
きく逸脱する（図８の下のグラフ）ので、容易にノッキ
ングを検出することができる。
【００２０】ノッキングは、また、例えば本願出願人の
出願である特開平１０−２０５３８６号（ノッキング検
出方法），特開平１０−２０５３８７号（ノッキング判
定方法）の発明を利用しても検出することができる。
出願である特開平１０−２０５３８６号（ノッキング検
出方法），特開平１０−２０５３８７号（ノッキング判
定方法）の発明を利用しても検出することができる。
【００２１】また失火は、回転変動から０．５次の振幅
を検出することで判定する本願出願人の出願である特開
平１１−２２９９５２号（希薄燃焼ガス機関）の発明を
利用して検出することができる。
を検出することで判定する本願出願人の出願である特開
平１１−２２９９５２号（希薄燃焼ガス機関）の発明を
利用して検出することができる。
【００２２】排気通路２４に温度センサ（図示せず）を
設置し、また、吸気通路２３のスロットル１０の下流側
に圧力センサ（図示せず）を設置しておき、この温度セ
ンサが検出した温度と圧力センサが検出した吸気圧とが
信号線（図示せず）を介してコントローラ１３に伝達さ
れるようにしておく。
設置し、また、吸気通路２３のスロットル１０の下流側
に圧力センサ（図示せず）を設置しておき、この温度セ
ンサが検出した温度と圧力センサが検出した吸気圧とが
信号線（図示せず）を介してコントローラ１３に伝達さ
れるようにしておく。
【００２３】排気通路２４内の排気ガス温度が低下して
所定温度Ｔに達し、かつスロットル１０より下流側の吸
気通路２３内の吸気圧が所定圧力Ｐよりも小さいとコン
トローラ１３が判定した場合にガス機関１００（又は複
数気筒の場合には判定対象気筒）は失火していると判定
することができる。
所定温度Ｔに達し、かつスロットル１０より下流側の吸
気通路２３内の吸気圧が所定圧力Ｐよりも小さいとコン
トローラ１３が判定した場合にガス機関１００（又は複
数気筒の場合には判定対象気筒）は失火していると判定
することができる。
【００２４】ここで所定温度Ｔと所定圧力Ｐは、予め実
験を行って求めておき、図示しないメモリ（記憶装置）
に記憶させておく。コントローラ１３は、このメモリに
記憶された所定温度Ｔ，所定圧力Ｐと検出された温度，
圧力とを比較する。
験を行って求めておき、図示しないメモリ（記憶装置）
に記憶させておく。コントローラ１３は、このメモリに
記憶された所定温度Ｔ，所定圧力Ｐと検出された温度，
圧力とを比較する。
【００２５】燃焼状態（正常燃焼，失火及びノッキン
グ）の判定は、着火時期が不明では行うことができない
ので、着火時期を判定する必要がある。図１０は、筒内
圧力（セラミック素子からなる圧力センサを備えた点火
プラグ１４の出力電圧）とクランク角度の関係を示すグ
ラフである。
グ）の判定は、着火時期が不明では行うことができない
ので、着火時期を判定する必要がある。図１０は、筒内
圧力（セラミック素子からなる圧力センサを備えた点火
プラグ１４の出力電圧）とクランク角度の関係を示すグ
ラフである。
【００２６】点火プラグ１４の出力電圧の波形をバンド
パスフィルタに通すことにより、図１０の下側のグラフ
を得ることができ、一定の振動数を抽出することができ
る。点火プラグ１４のバンドパスをかける前の信号（図
８の下側のグラフ）が、一定以上の振幅に達したら着火
したと判定する。図８の下側のグラフでは、着火時期は
ＴＤＣ（上死点）から１４度進角したときであると判定
することができる。また、着火時期は、機関本体２０
（シリンダブロック）の振動に対応した加速度ピックア
ップ１９の出力電圧の変動から判定することもできる。
パスフィルタに通すことにより、図１０の下側のグラフ
を得ることができ、一定の振動数を抽出することができ
る。点火プラグ１４のバンドパスをかける前の信号（図
８の下側のグラフ）が、一定以上の振幅に達したら着火
したと判定する。図８の下側のグラフでは、着火時期は
ＴＤＣ（上死点）から１４度進角したときであると判定
することができる。また、着火時期は、機関本体２０
（シリンダブロック）の振動に対応した加速度ピックア
ップ１９の出力電圧の変動から判定することもできる。
【００２７】図１１は、着火時期と空気過剰率λの関係
を示すグラフである。燃焼状態（正常燃焼，失火及びノ
ッキング）は気筒別に判定・操作するが、着火時期はガ
ス機関１００全体で操作する。
を示すグラフである。燃焼状態（正常燃焼，失火及びノ
ッキング）は気筒別に判定・操作するが、着火時期はガ
ス機関１００全体で操作する。
【００２８】着火時期の変更（補正）は、燃料ガスの供
給量を固定して空気量を操作することにより空気過剰率
λを制御して行う。空気過剰率λが希薄（リーン）にな
ると着火時期は遅くなる（図１１）。着火時期を適正に
するには、予め適正な着火時期に対応する空気過剰率λ
を調べておき、コントローラ１３（図１）の制御により
その空気過剰率λを維持する。
給量を固定して空気量を操作することにより空気過剰率
λを制御して行う。空気過剰率λが希薄（リーン）にな
ると着火時期は遅くなる（図１１）。着火時期を適正に
するには、予め適正な着火時期に対応する空気過剰率λ
を調べておき、コントローラ１３（図１）の制御により
その空気過剰率λを維持する。
【００２９】機関回転数が定格回転数に達し、冷却水温
度が上昇して混合気の加熱が十分に行われるようになる
と、図１３に示すようにコントローラ１３（図１）は遅
角された吸気弁の閉時期を前進（進角）させる。
度が上昇して混合気の加熱が十分に行われるようになる
と、図１３に示すようにコントローラ１３（図１）は遅
角された吸気弁の閉時期を前進（進角）させる。
【００３０】圧縮比が１７程度まで上昇し、空気過剰率
λがλ＝４程度になると、混合気は断熱圧縮状態で自然
着火（圧縮自着火）する。この状態で燃焼信号が正常で
あるとコントローラ１３が判定すると、点火プラグ１４
への通電を遮断し、火花点火による着火を停止する。ガ
ス機関１００は、このとき予混合圧縮自着火（homogene
ous charged compression ignition・略してＨＣＣＩ）
による運転が行われている。
λがλ＝４程度になると、混合気は断熱圧縮状態で自然
着火（圧縮自着火）する。この状態で燃焼信号が正常で
あるとコントローラ１３が判定すると、点火プラグ１４
への通電を遮断し、火花点火による着火を停止する。ガ
ス機関１００は、このとき予混合圧縮自着火（homogene
ous charged compression ignition・略してＨＣＣＩ）
による運転が行われている。
【００３１】ガス機関１００は、ＨＣＣＩによる運転を
行い、機関回転数が上昇して負荷（例えば発電機による
発電容量）を固定する。空気過剰率λを固定し、スロッ
トル１０の開度を調整して混合気の供給量を調整するこ
とにより出力を固定する。
行い、機関回転数が上昇して負荷（例えば発電機による
発電容量）を固定する。空気過剰率λを固定し、スロッ
トル１０の開度を調整して混合気の供給量を調整するこ
とにより出力を固定する。
【００３２】空気供給量，燃料ガス供給量のどちらかが
不足又は過剰になり空気過剰率λが可燃範囲から外れる
と、コントローラ１３は可燃範囲に入るように空気過剰
率λを制御しなければならないので、ガス機関１００の
運転が軌道に載ると空気量と燃料ガス量を固定して空気
過剰率λを変動させないようにするのが好ましい。
不足又は過剰になり空気過剰率λが可燃範囲から外れる
と、コントローラ１３は可燃範囲に入るように空気過剰
率λを制御しなければならないので、ガス機関１００の
運転が軌道に載ると空気量と燃料ガス量を固定して空気
過剰率λを変動させないようにするのが好ましい。
【００３３】ガス機関１００による出力（電力）は一定
となるが、例えば負荷が増大し出力（電力）が不足した
場合には、ガス機関１００の出力は固定しておき、ガス
機関１００以外の供給源から電力を供給して補うように
してもよい。
となるが、例えば負荷が増大し出力（電力）が不足した
場合には、ガス機関１００の出力は固定しておき、ガス
機関１００以外の供給源から電力を供給して補うように
してもよい。
【００３４】負荷が下がると機関回転数が上がり、負荷
が上がると機関回転数が下がるので、実際には負荷（出
力）の変動はそれほど大きく影響を及ぼすことはない。
負荷が変化しても機関回転数がそれを補えば、ガス機関
１００の出力はほぼ一定に維持することができる。
が上がると機関回転数が下がるので、実際には負荷（出
力）の変動はそれほど大きく影響を及ぼすことはない。
負荷が変化しても機関回転数がそれを補えば、ガス機関
１００の出力はほぼ一定に維持することができる。
【００３５】図４は、内燃機関のノッキング限界と空気
過剰率の関係を示すグラフである。図４からわかるよう
に、火花点火式単室式及び副室式の内燃機関と比較して
ＨＣＣＩ式（圧縮自着火式）の内燃機関は空気過剰率λ
がリーンの領域（２．５＜λ）で運転しなければノッキ
ングが生じることがわかる。したがって、ＨＣＣＩ式の
内燃機関では空気過剰率λは失火しない範囲で ２．５
＜λ である必要がある。
過剰率の関係を示すグラフである。図４からわかるよう
に、火花点火式単室式及び副室式の内燃機関と比較して
ＨＣＣＩ式（圧縮自着火式）の内燃機関は空気過剰率λ
がリーンの領域（２．５＜λ）で運転しなければノッキ
ングが生じることがわかる。したがって、ＨＣＣＩ式の
内燃機関では空気過剰率λは失火しない範囲で ２．５
＜λ である必要がある。
【００３６】図５は、吸気温度が６０℃における正味平
均有効圧力（ＢＭＥＰ）と空気過剰率の関係を示すグラ
フである。温度が高くなるほど図５に左肩上がりに傾斜
したグラフは、同様に傾斜した破線で示ようにノッキン
グ限界が空気過剰率λ１からλ２へとリーン側へシフト
するように移動する。図示はしていないが、失火限界の
空気過剰率もノッキング限界の空気過剰率と同様に温度
が高くなるほどリーン側へシフトする。また一般に、吸
気温度を下げるとＢＭＥＰを上昇させることができる。
均有効圧力（ＢＭＥＰ）と空気過剰率の関係を示すグラ
フである。温度が高くなるほど図５に左肩上がりに傾斜
したグラフは、同様に傾斜した破線で示ようにノッキン
グ限界が空気過剰率λ１からλ２へとリーン側へシフト
するように移動する。図示はしていないが、失火限界の
空気過剰率もノッキング限界の空気過剰率と同様に温度
が高くなるほどリーン側へシフトする。また一般に、吸
気温度を下げるとＢＭＥＰを上昇させることができる。
【００３７】次に運転中のガス機関１００を停止させる
手順を説明する。図１４はガス機関１００を停止させる
際の機関回転数，冷却水温度等の変化の様子を比較した
グラフである。
手順を説明する。図１４はガス機関１００を停止させる
際の機関回転数，冷却水温度等の変化の様子を比較した
グラフである。
【００３８】まず、混合気を圧縮自着火できる状態（圧
縮比，空気過剰率λ）で点火プラグ１４に通電し火花点
火をＯＮにする。混合気温度（吸気温度）を制御する制
御バルブ１２を全閉とし混合気の加熱を停止する。混合
気の温度が下がり始める。
縮比，空気過剰率λ）で点火プラグ１４に通電し火花点
火をＯＮにする。混合気温度（吸気温度）を制御する制
御バルブ１２を全閉とし混合気の加熱を停止する。混合
気の温度が下がり始める。
【００３９】次に進角状態の吸気弁の閉時期を後退さ
せ、遅角状態にする。吸気弁の閉時期を後退させるにつ
れて空気過剰率制御弁６（図１）の開度を大きくするこ
とにより空気過剰率λをリッチ側（例えばλ＝１．３程
度）にシフトさせる。
せ、遅角状態にする。吸気弁の閉時期を後退させるにつ
れて空気過剰率制御弁６（図１）の開度を大きくするこ
とにより空気過剰率λをリッチ側（例えばλ＝１．３程
度）にシフトさせる。
【００４０】吸気弁の閉時期を後退させると圧縮比は下
がるので、混合気は点火プラグ１４による火花点火で着
火されることができるようになる。機関回転数は次第に
低下し、やがて停止する。
がるので、混合気は点火プラグ１４による火花点火で着
火されることができるようになる。機関回転数は次第に
低下し、やがて停止する。
【００４１】図１５は、以上説明した内燃機関（ガス機
関１００）が始動してから停止するまでの運転環境の推
移を示す流れ図である。火花点火による着火が正常に行
われているとコントローラ１３が判定してから機関回転
数を下げるようにする。このように機関回転数を最後に
下げることによりＨＣＣＩ式（圧縮自着火）から火花点
火による着火方式に円滑にシフトさせることができ、燃
料が吸気通路２３に溜まった状態でガス機関１００が停
止することを防止する。
関１００）が始動してから停止するまでの運転環境の推
移を示す流れ図である。火花点火による着火が正常に行
われているとコントローラ１３が判定してから機関回転
数を下げるようにする。このように機関回転数を最後に
下げることによりＨＣＣＩ式（圧縮自着火）から火花点
火による着火方式に円滑にシフトさせることができ、燃
料が吸気通路２３に溜まった状態でガス機関１００が停
止することを防止する。
【００４２】（請求項２の発明の実施例）図９は、請求
項２の発明を実施したガス機関１１０の系統略図であ
る。ガス機関１１０は、ＥＧＲを採用しており、混合気
に排気ガスを混合している点のみがガス機関１００の構
成と異なっており、ＥＧＲを採用することに伴う構成を
追加した以外にはガス機関１００と違いはなく、同じ部
材，装置には同じ符号を付してある。
項２の発明を実施したガス機関１１０の系統略図であ
る。ガス機関１１０は、ＥＧＲを採用しており、混合気
に排気ガスを混合している点のみがガス機関１００の構
成と異なっており、ＥＧＲを採用することに伴う構成を
追加した以外にはガス機関１００と違いはなく、同じ部
材，装置には同じ符号を付してある。
【００４３】ＥＧＲを利用するとＥＧＲを利用しない場
合と比較して高出力化を図り易くなる。図９において、
排気通路２４にはＥＧＲ用排気ガス通路２７が連通させ
てある。ＥＧＲ用排気ガス通路２７には排気ガスを冷却
するクーラ１６と流量を調整する制御バルブ１８とが設
けてある。ＥＧＲ用排気ガスの流れる方向の制御バルブ
１８の下流側にはＥＧＲ用排気ガス温度センサ２８が設
けてある。ＥＧＲ用排気ガス通路２７の下流側端部は、
吸気温度センサ１５の設置位置よりも上流側の位置で吸
気通路２３と接続されている。
合と比較して高出力化を図り易くなる。図９において、
排気通路２４にはＥＧＲ用排気ガス通路２７が連通させ
てある。ＥＧＲ用排気ガス通路２７には排気ガスを冷却
するクーラ１６と流量を調整する制御バルブ１８とが設
けてある。ＥＧＲ用排気ガスの流れる方向の制御バルブ
１８の下流側にはＥＧＲ用排気ガス温度センサ２８が設
けてある。ＥＧＲ用排気ガス通路２７の下流側端部は、
吸気温度センサ１５の設置位置よりも上流側の位置で吸
気通路２３と接続されている。
【００４４】吸気通路２３内の混合気と混合させる前の
排気ガス温度をＥＧＲ用排気ガス温度センサ２８で検出
し、さらに混合気と排気ガスとが混合した吸気温度を吸
気温度センサ１５で検出することにより、温度管理を厳
密に行う。
排気ガス温度をＥＧＲ用排気ガス温度センサ２８で検出
し、さらに混合気と排気ガスとが混合した吸気温度を吸
気温度センサ１５で検出することにより、温度管理を厳
密に行う。
【００４５】（請求項５の発明の実施例）図１２は、請
求項５の発明を実施したＥＧＲを利用したガス機関１２
０の系統略図である。図１２のガス機関１２０は、図９
のガス機関１１０において、ミキサ９を除去し、かつ燃
料ガス３をヒータ１１より下流側の吸気通路２３にイン
ジェクタ３０より噴射供給するように構成した。その他
の構成は図９のガス機関１１０の構成と同じである。
求項５の発明を実施したＥＧＲを利用したガス機関１２
０の系統略図である。図１２のガス機関１２０は、図９
のガス機関１１０において、ミキサ９を除去し、かつ燃
料ガス３をヒータ１１より下流側の吸気通路２３にイン
ジェクタ３０より噴射供給するように構成した。その他
の構成は図９のガス機関１１０の構成と同じである。
【００４６】ガス機関１２０では、コントローラ１３が
インジェクタ３０を制御し、燃料ガスの噴射量を調整す
るようにして吸気通路２３内の混合気の空気過剰率λを
設定可能にしている。また、コントローラ１３がスロッ
トル１０の開度を制御することにより空気２の供給量を
調整することもできるので、空気２の供給量を増減させ
て空気過剰率λを設定することもできる。
インジェクタ３０を制御し、燃料ガスの噴射量を調整す
るようにして吸気通路２３内の混合気の空気過剰率λを
設定可能にしている。また、コントローラ１３がスロッ
トル１０の開度を制御することにより空気２の供給量を
調整することもできるので、空気２の供給量を増減させ
て空気過剰率λを設定することもできる。
【００４７】ノッキングが検出されたら、コントローラ
１３はインジェクタ３０から供給する燃料ガス３の噴射
量を減少させ、かつＥＧＲ制御バルブ１８の開度を大き
く設定して排気ガスの供給量を増加させると、速やかに
燃焼状態を正常化させることができる。
１３はインジェクタ３０から供給する燃料ガス３の噴射
量を減少させ、かつＥＧＲ制御バルブ１８の開度を大き
く設定して排気ガスの供給量を増加させると、速やかに
燃焼状態を正常化させることができる。
【００４８】図１２のガス機関１２０は単気筒式である
が、複数気筒を備えた内燃機関においても、各気筒毎に
燃料ガスを燃焼室に近い吸気通路に噴射供給可能にイン
ジェクタを設け、各気筒毎に個別に燃料ガスの供給量を
調整することができるように構成すれば、請求項５の発
明を実施することができる。
が、複数気筒を備えた内燃機関においても、各気筒毎に
燃料ガスを燃焼室に近い吸気通路に噴射供給可能にイン
ジェクタを設け、各気筒毎に個別に燃料ガスの供給量を
調整することができるように構成すれば、請求項５の発
明を実施することができる。
【００４９】図６はガス機関１１０，１２０の空気過剰
率λとＢＭＥＰ（正味平均有効圧力）の関係を示すグラ
フである。高出力化を図るには空気過剰率λを小さく
（リッチに）する必要があるが、空気過剰率λを小さく
するとノッキングを起こす恐れが出てくる。図６に示す
ようにＥＧＲを利用するとＥＧＲを利用しない場合と比
較してノッキング限界が上がり、同じ大きさの出力を得
るために、より希薄な空気過剰率λで安全に運転させる
ことが可能になる。排気ガスは高温なので、吸気温度は
ＥＧＲを利用しないガス機関１００よりも高温になる。
よって上述したような厳密な温度管理が必要となる。
率λとＢＭＥＰ（正味平均有効圧力）の関係を示すグラ
フである。高出力化を図るには空気過剰率λを小さく
（リッチに）する必要があるが、空気過剰率λを小さく
するとノッキングを起こす恐れが出てくる。図６に示す
ようにＥＧＲを利用するとＥＧＲを利用しない場合と比
較してノッキング限界が上がり、同じ大きさの出力を得
るために、より希薄な空気過剰率λで安全に運転させる
ことが可能になる。排気ガスは高温なので、吸気温度は
ＥＧＲを利用しないガス機関１００よりも高温になる。
よって上述したような厳密な温度管理が必要となる。
【００５０】図７はＥＧＲ率（吸気全量に対するＥＧＲ
用排気ガス量の割合）と吸気温度の関係を示すグラフで
ある。図７からわかるようにＥＧＲガス温度が低くなる
ほどノッキング限界はＥＧＲ率の低い側へ広がる。した
がってＥＧＲガス温度は低い方が好ましい。また、ＥＧ
Ｒガス温度が一定ならＥＧＲ率が高くなるほど失火し易
くなる。
用排気ガス量の割合）と吸気温度の関係を示すグラフで
ある。図７からわかるようにＥＧＲガス温度が低くなる
ほどノッキング限界はＥＧＲ率の低い側へ広がる。した
がってＥＧＲガス温度は低い方が好ましい。また、ＥＧ
Ｒガス温度が一定ならＥＧＲ率が高くなるほど失火し易
くなる。
【００５１】触媒１７よりも上流側の排気ガスをＥＧＲ
用排気ガスとすると、燃費が良好になり、触媒１７より
も下流側の排気ガスをＥＧＲ用排気ガスとすると、排気
ガス温度を下げ易くなる。目的に応じて触媒１７の上流
側又は下流側にＥＧＲ用排気ガス通路２７を設けるよう
にするのが好ましい。
用排気ガスとすると、燃費が良好になり、触媒１７より
も下流側の排気ガスをＥＧＲ用排気ガスとすると、排気
ガス温度を下げ易くなる。目的に応じて触媒１７の上流
側又は下流側にＥＧＲ用排気ガス通路２７を設けるよう
にするのが好ましい。
【００５２】図２は、内燃機関の熱効率と排出ＮＯＸ量
の関係を示すグラフである。図２のグラフに示すよう
に、火花点火式の内燃機関は排出ＮＯＸ量を低減させよ
うとすると熱効率も下がるトレードカーブを描く。それ
に対して、ＨＣＣＩ式の内燃機関（ガス機関１００，１
１０，１２０）では熱効率と排出ＮＯＸ量の間にこのよ
うな相関関係がなく、高い熱効率を維持しながら排出Ｎ
ＯＸ量を極めて少量に抑制することができる。
の関係を示すグラフである。図２のグラフに示すよう
に、火花点火式の内燃機関は排出ＮＯＸ量を低減させよ
うとすると熱効率も下がるトレードカーブを描く。それ
に対して、ＨＣＣＩ式の内燃機関（ガス機関１００，１
１０，１２０）では熱効率と排出ＮＯＸ量の間にこのよ
うな相関関係がなく、高い熱効率を維持しながら排出Ｎ
ＯＸ量を極めて少量に抑制することができる。
【００５３】図３は、内燃機関の排出ＮＯＸ量と空気過
剰率の関係を示すグラフである。図３に示すように、火
花点火式の内燃機関においては、空気過剰率λが０．８
〜２．３（程度）の範囲でなければ火花点火による着火
を行うことができず、したがってこの範囲の空気過剰率
λでなければ燃焼を行う（運転させる）ことができな
い。
剰率の関係を示すグラフである。図３に示すように、火
花点火式の内燃機関においては、空気過剰率λが０．８
〜２．３（程度）の範囲でなければ火花点火による着火
を行うことができず、したがってこの範囲の空気過剰率
λでなければ燃焼を行う（運転させる）ことができな
い。
【００５４】それに対して請求項１〜８の発明を実施し
た内燃機関は、空気過剰率λは２．５以上となるように
設定して運転を行うことができるので、排出ＮＯＸ量を
極めて少量に抑制することができる。
た内燃機関は、空気過剰率λは２．５以上となるように
設定して運転を行うことができるので、排出ＮＯＸ量を
極めて少量に抑制することができる。
【００５５】
【発明の効果】火花点火式の内燃機関は１点から火炎伝
播させるため、空気過剰率λがリーンになると燃焼が不
安定に成り易いが、圧縮自着火式の内燃機関では複数の
ポイントで火種が発生するため、燃焼室の全域に渡って
均一な燃焼を行い易く、安定した燃焼を行うことができ
るので燃焼が安定しており、回転変動が極めて小さくな
る。請求項１~８の発明を実施すると、いずれもこの効
果を奏することができる。
播させるため、空気過剰率λがリーンになると燃焼が不
安定に成り易いが、圧縮自着火式の内燃機関では複数の
ポイントで火種が発生するため、燃焼室の全域に渡って
均一な燃焼を行い易く、安定した燃焼を行うことができ
るので燃焼が安定しており、回転変動が極めて小さくな
る。請求項１~８の発明を実施すると、いずれもこの効
果を奏することができる。
【００５６】請求項１~８の発明を実施した内燃機関
（ガス機関１００，１１０及び１２０）は、空気過剰率
λを２．５≦λの範囲に設定して運転させることがで
き、しかも排出ＮＯＸ量を極めて少量に抑制することが
できる。
（ガス機関１００，１１０及び１２０）は、空気過剰率
λを２．５≦λの範囲に設定して運転させることがで
き、しかも排出ＮＯＸ量を極めて少量に抑制することが
できる。
【００５７】請求項１~８の発明を実施すると、火花点
火式の内燃機関と比較して空気過剰率λを非常にリーン
に設定することができるので、圧縮率を高く設定しても
ノッキング限界に到達しにくくなる。よって容易に高出
力化を図ることができる。また、燃費を良好にすること
ができる。
火式の内燃機関と比較して空気過剰率λを非常にリーン
に設定することができるので、圧縮率を高く設定しても
ノッキング限界に到達しにくくなる。よって容易に高出
力化を図ることができる。また、燃費を良好にすること
ができる。
【００５８】請求項１の発明を実施すると、空気過剰率
λが ２．５＜λ という希薄な状態において圧縮比を
高く設定することができ、熱効率を向上させながら排出
ＮＯ Ｘ量を極めて微量にすることができる。
λが ２．５＜λ という希薄な状態において圧縮比を
高く設定することができ、熱効率を向上させながら排出
ＮＯ Ｘ量を極めて微量にすることができる。
【００５９】請求項２の発明では、ＥＧＲにより高温の
排気ガス（不活性ガス）を利用することにより、出力を
向上させることができる。
排気ガス（不活性ガス）を利用することにより、出力を
向上させることができる。
【００６０】請求項３の発明では、ノッキング，失火及
び正常燃焼を識別する監視手段を設けたので燃焼状態の
異常を速やかに検出することができ、異常を検出した際
に速やかに対応することができる。
び正常燃焼を識別する監視手段を設けたので燃焼状態の
異常を速やかに検出することができ、異常を検出した際
に速やかに対応することができる。
【００６１】請求項４の発明を実施すると、ノッキン
グ，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を設けたので
燃焼状態の異常を速やかに検出することができ、異常を
検出した際に速やかに対応することができ、その上失火
した気筒に供給する燃料ガス量のみを調整して失火した
気筒を正常燃焼させることができる。
グ，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を設けたので
燃焼状態の異常を速やかに検出することができ、異常を
検出した際に速やかに対応することができ、その上失火
した気筒に供給する燃料ガス量のみを調整して失火した
気筒を正常燃焼させることができる。
【００６２】請求項５の発明を実施すると、ＥＧＲ用の
排気ガスを利用することにより、失火またはノッキング
が生じた内燃機関（ガス機関１００，１１０及び１２
０）を速やかに正常燃焼状態に復帰させることができ、
内燃機関が損傷することを回避することができる。
排気ガスを利用することにより、失火またはノッキング
が生じた内燃機関（ガス機関１００，１１０及び１２
０）を速やかに正常燃焼状態に復帰させることができ、
内燃機関が損傷することを回避することができる。
【００６３】請求項６の発明を実施すると、セラミック
素子を備えた点火プラグ１４を設けることにより筒内圧
力に対応する出力電圧を検出することで燃焼の開始時期
を容易に特定することができ、熱効率を最適化すること
ができる。
素子を備えた点火プラグ１４を設けることにより筒内圧
力に対応する出力電圧を検出することで燃焼の開始時期
を容易に特定することができ、熱効率を最適化すること
ができる。
【００６４】請求項７の発明を実施すると、特別な補助
装置なしでＨＣＣＩ式の内燃機関を始動させることがで
きる。
装置なしでＨＣＣＩ式の内燃機関を始動させることがで
きる。
【００６５】請求項８の発明を実施すると、ＨＣＣＩ式
の内燃機関を安全に停止させることができる。
の内燃機関を安全に停止させることができる。
【図１】 請求項１の発明を実施するガス機関の系統略
図である。
図である。
【図２】 内燃機関の熱効率と排出ＮＯＸ量の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】 内燃機関の排出ＮＯＸ量と空気過剰率の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】 内燃機関のノッキング限界と空気過剰率の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図５】 吸気温度が６０℃における正味平均有効圧力
（ＢＭＥＰ）と空気過剰率の関係を示すグラフである。
（ＢＭＥＰ）と空気過剰率の関係を示すグラフである。
【図６】 内燃機関の空気過剰率λとＢＭＥＰ（正味平
均有効圧力）の関係を示すグラフである。
均有効圧力）の関係を示すグラフである。
【図７】 ＥＧＲ率（吸気全量に対するＥＧＲ用排気ガ
ス量の割合）と吸気温度の関係を示すグラフである。
ス量の割合）と吸気温度の関係を示すグラフである。
【図８】 点火プラグの出力電圧の波形を示すグラフで
ある。
ある。
【図９】 ＥＧＲを利用したガス機関の系統略図であ
る。
る。
【図１０】 筒内圧力（セラミック素子を備えた点火プ
ラグの出力電圧）とクランク角度の関係を示すグラフで
ある。
ラグの出力電圧）とクランク角度の関係を示すグラフで
ある。
【図１１】 着火時期と空気過剰率λの関係を示すグラ
フである。
フである。
【図１２】 図９とは別のＥＧＲを利用したガス機関の
系統略図である。
系統略図である。
【図１３】 ガス機関の始動から定格回転数に達するま
での機関回転数の変化，冷却水温度の変化，吸気弁の操
作時期等を示すグラフである。
での機関回転数の変化，冷却水温度の変化，吸気弁の操
作時期等を示すグラフである。
【図１４】 ガス機関を停止させる際の機関回転数，冷
却水温度等の変化の様子を比較したグラフである。
却水温度等の変化の様子を比較したグラフである。
【図１５】 本発明を実施するＨＣＣＩ式の内燃機関が
始動してから停止するまでの運転環境の推移を示す流れ
図である。
始動してから停止するまでの運転環境の推移を示す流れ
図である。
１ エアフィルタ
２ 空気
３ 燃料ガス
４ レギュレータ
５ 弁
６ 空気過剰率制御弁
７ 電磁ピックアップ
８ リーンバーンセンサ
９ ベンチュリミキサ
１０ スロットル
１１ ヒータ
１２ 制御バルブ
１３ コントローラ
１４ 点火プラグ
１５ 吸気温度センサ
１６ クーラ
１７ 触媒
１８ ＥＧＲ制御バルブ
１９ 加速度ピックアップ
２０ 機関本体（シリンダブロック）
２１ ＥＧＲ用排気ガス温度センサ
２２ シリンダヘッド
２３ 吸気通路
２４ 排気通路
２５ 空気通路
２６ 燃料ガス通路
２７ ＥＧＲ用排気ガス通路
３０ インジェクタ
─────────────────────────────────────────────────────
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 19/02 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｄ
19/10 19/10
21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ｃ
３１１ ３１１Ｚ
41/02 ３５１ 41/02 ３５１
45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ａ
３６８Ｚ
Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｖ
３０１ ３０１Ｒ
25/07 ５７０ 25/07 ５７０Ｅ
５７０Ｊ
31/04 31/04 Ｆ
Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA05 AB06 AC01 AC07
AE05 AG03 AG05
3G062 AA01 BA04 CA01 GA06 GA08
GA12 GA15 GA16 GA17 GA18
3G084 AA00 BA09 BA13 BA20 BA23
BA26 CA01 CA05 DA02 DA10
FA11 FA20 FA25 FA27 FA29
FA33
3G092 AA01 AA02 AA11 AA17 AB06
BA05 BA08 BB01 DA01 DA09
DC01 DC09 DE04S DE15S
EA01 EA02 EA11 EA13 EA21
FA17 FA31 GA01 GA08 GA14
HA04Z HA05Z HA13X HB01X
HC08X HD01Z HD05X HD05Z
HD07X HE01Z HE03Z HE08Z
HF19Z
3G301 HA01 HA02 HA13 HA19 HA22
JA25 KA01 KA06 KA21 LA01
LA07 LB03 MA01 MA11 NC02
NE01 NE06 NE11 PA07Z
PA10Z PC08Z PD04Z PD11Z
PE01Z PE03Z PE08Z PE10Z
Claims (8)
- 【請求項１】 空気過剰率λが ２．５≦λ の範囲に
調整された混合気を燃焼室へ供給する前に加熱する加熱
手段を備え、前記混合気を燃焼室内で圧縮自着火させる
ことを特徴とする圧縮自着火式内燃機関。 - 【請求項２】 ＥＧＲによる排気ガスを混合気と混合さ
せた請求項１に記載の圧縮自着火式内燃機関。 - 【請求項３】 各気筒の燃焼状況を監視して気筒毎にノ
ッキング，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を設け
た請求項１に記載の圧縮自着火式内燃機関。 - 【請求項４】 各気筒の燃焼状況を監視して気筒毎にノ
ッキング，失火及び正常燃焼を識別する監視手段を設
け、燃焼室近傍の吸気ポート内に燃料を直接供給する燃
料供給手段を設け、前記燃料供給手段による燃料の供給
量を調整する燃料供給量調整手段を設け、 前記監視手段によりノッキング又は失火を検出した際
に、ノッキング又は失火した気筒の吸気ポートに設けた
燃料供給手段から供給する燃料の供給量を前記燃料供給
量調整手段により調整し、 前記ノッキング又は失火した気筒が正常燃焼をするよう
になったことを前記監視手段が検出したら燃料の供給量
を固定する請求項１に記載の圧縮自着火式内燃機関。 - 【請求項５】 前記監視手段がノッキングを検出した際
に、ノッキングした気筒の吸気ポートに設けた燃料供給
手段から供給する燃料供給量を減少させ、かつＥＧＲに
よる排気ガスの供給量を増加させて速やかに正常燃焼状
態に復帰させる請求項４に記載の圧縮自着火式内燃機
関。 - 【請求項６】 着火時期を判定する判定手段を設けた請
求項１に記載の圧縮自着火式内燃機関。 - 【請求項７】 機関の始動時において、冷却水温度が所
定温度に達するまでは点火プラグにより混合気に着火し
て燃焼を行い、冷却水温度が所定温度に達したら前記加
熱手段により混合気を加熱して圧縮自着火させることに
より燃焼を行うようにした請求項１に記載の圧縮自着火
式内燃機関。 - 【請求項８】 着火時期を判定する判定手段を設け、機
関回転数が下がり所定回転数に達したら前記点火プラグ
による火花点火で着火させ、吸気弁の閉時期を早めるこ
とにより有効圧縮比を低減するようにした請求項１に記
載の圧縮自着火式内燃機関。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002040043A JP2003239748A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 圧縮自着火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040043A JP2003239748A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 圧縮自着火式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003239748A true JP2003239748A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27780899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002040043A Pending JP2003239748A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 圧縮自着火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003239748A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247569A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスエンジンのノッキング制御装置 |
| JP2008215263A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Toho Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火エンジンの制御方法及び制御装置 |
| EP1707791A3 (en) * | 2005-03-31 | 2009-05-06 | Mazda Motor Corporation | Control system for spark-ignition type engine |
| JP2010048094A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Toho Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火エンジンの制御方法及び制御装置 |
| JP2011208589A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の異常検出方法 |
| CN102767422A (zh) * | 2011-07-07 | 2012-11-07 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 内燃气体压缩机 |
| WO2013014789A1 (ja) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| WO2014148192A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 三菱重工業株式会社 | ガスエンジンの排ガス制御装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62157220A (ja) * | 1985-12-28 | 1987-07-13 | Toyota Motor Corp | ２サイクル内燃機関の点火制御装置 |
| JPH0299234U (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-07 | ||
| JPH07332141A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 圧縮着火式ガソリン機関 |
| JPH09324631A (ja) * | 1996-06-10 | 1997-12-16 | Shin A C Ii:Kk | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法 |
| JPH11257108A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-21 | Hitachi Ltd | 圧縮着火式内燃機関およびその制御方法 |
| JP2000054874A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 圧縮着火式内燃機関の燃料および燃焼方法 |
| JP2001207889A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼制御装置 |
| JP2001323829A (ja) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Tokyo Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火機関 |
| JP2002004913A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Nissan Motor Co Ltd | 圧縮自己着火式内燃機関 |
| JP2002021653A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-23 | Niigata Eng Co Ltd | ディーゼル機関の給気温度制御装置 |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002040043A patent/JP2003239748A/ja active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62157220A (ja) * | 1985-12-28 | 1987-07-13 | Toyota Motor Corp | ２サイクル内燃機関の点火制御装置 |
| JPH0299234U (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-07 | ||
| JPH07332141A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 圧縮着火式ガソリン機関 |
| JPH09324631A (ja) * | 1996-06-10 | 1997-12-16 | Shin A C Ii:Kk | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法 |
| JPH11257108A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-21 | Hitachi Ltd | 圧縮着火式内燃機関およびその制御方法 |
| JP2000054874A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 圧縮着火式内燃機関の燃料および燃焼方法 |
| JP2001207889A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼制御装置 |
| JP2001323829A (ja) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Tokyo Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火機関 |
| JP2002004913A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Nissan Motor Co Ltd | 圧縮自己着火式内燃機関 |
| JP2002021653A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-23 | Niigata Eng Co Ltd | ディーゼル機関の給気温度制御装置 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1707791A3 (en) * | 2005-03-31 | 2009-05-06 | Mazda Motor Corporation | Control system for spark-ignition type engine |
| JP2007247569A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスエンジンのノッキング制御装置 |
| JP2008215263A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Toho Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火エンジンの制御方法及び制御装置 |
| JP4688829B2 (ja) * | 2007-03-06 | 2011-05-25 | 東邦瓦斯株式会社 | 予混合圧縮自着火エンジンの制御方法及び制御装置 |
| JP2010048094A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Toho Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火エンジンの制御方法及び制御装置 |
| JP2011208589A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の異常検出方法 |
| CN102767422A (zh) * | 2011-07-07 | 2012-11-07 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 内燃气体压缩机 |
| WO2013014789A1 (ja) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| WO2014148192A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 三菱重工業株式会社 | ガスエンジンの排ガス制御装置 |
| JP2014181614A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスエンジンの排ガス制御装置 |
| US9551285B2 (en) | 2013-03-19 | 2017-01-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Exhaust gas control device of gas engine |
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