JP2003269201A - エンジン及びその運転方法 - Google Patents
エンジン及びその運転方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
- F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
- F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
- F02M31/06—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air
- F02M31/08—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air the gases being exhaust gases
- F02M31/087—Heat-exchange arrangements between the air intake and exhaust gas passages, e.g. by means of contact between the passages
- F02M31/093—Air intake passage surrounding the exhaust gas passage; Exhaust gas passage surrounding the air intake passage
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、高出力運転時において、燃
焼室５に封入した混合気ｍを圧縮し点火プラグ１３を働
かせて火花点火燃焼させるエンジン１００において、高
出力運転に対して充分に出力を低下した低出力運転をポ
ンピングロスの増加を抑制しつつ低出力行なうことがで
きる技術を提供する点にある。 【解決手段】 燃焼室５に供給される燃料量を調整可能
な燃料量調整手段１８と、燃焼室５に吸気される新気の
温度を調整可能な温度調整手段Ａと、新気に対するＥＧ
Ｒ量を調整可能なＥＧＲ量調整手段１１とを備えると共
に、各手段Ａ，１１，１８を働かせて、燃料量を高出力
運転時よりも少なく設定し、新気の温度を高出力運転時
よりも高く設定し、ＥＧＲ量を高出力運転時よりも多く
設定して、燃焼室５に封入した混合気ｍを圧縮して自着
火燃焼させて、高出力運転に対して出力を低下させた低
出力運転を行なう低出力運転手段Ｂを備える。
焼室５に封入した混合気ｍを圧縮し点火プラグ１３を働
かせて火花点火燃焼させるエンジン１００において、高
出力運転に対して充分に出力を低下した低出力運転をポ
ンピングロスの増加を抑制しつつ低出力行なうことがで
きる技術を提供する点にある。 【解決手段】 燃焼室５に供給される燃料量を調整可能
な燃料量調整手段１８と、燃焼室５に吸気される新気の
温度を調整可能な温度調整手段Ａと、新気に対するＥＧ
Ｒ量を調整可能なＥＧＲ量調整手段１１とを備えると共
に、各手段Ａ，１１，１８を働かせて、燃料量を高出力
運転時よりも少なく設定し、新気の温度を高出力運転時
よりも高く設定し、ＥＧＲ量を高出力運転時よりも多く
設定して、燃焼室５に封入した混合気ｍを圧縮して自着
火燃焼させて、高出力運転に対して出力を低下させた低
出力運転を行なう低出力運転手段Ｂを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室に封入した
混合気を圧縮し点火プラグを働かせて火花点火燃焼させ
るエンジン及びその運転方法に関する。
混合気を圧縮し点火プラグを働かせて火花点火燃焼させ
るエンジン及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】可燃範囲における所定の当量比（以下、
可燃範囲当量比と呼ぶ。）の混合気を燃焼室に封入し、
その混合気を燃焼室において圧縮して点火プラグにより
火花点火する火花点火式のエンジンにおいて、従来、定
格出力運転等の高出力運転に対して出力を低下させた低
出力運転を行なう低出力運転方法としては、吸気路に設
けたスロットルバルブを高出力運転時よりも絞ること
で、ピストンの下降に伴う燃焼室への新気の吸気量を低
下させる方法や、燃焼室に封入される混合気の当量比を
低下させる方法などがある。
可燃範囲当量比と呼ぶ。）の混合気を燃焼室に封入し、
その混合気を燃焼室において圧縮して点火プラグにより
火花点火する火花点火式のエンジンにおいて、従来、定
格出力運転等の高出力運転に対して出力を低下させた低
出力運転を行なう低出力運転方法としては、吸気路に設
けたスロットルバルブを高出力運転時よりも絞ること
で、ピストンの下降に伴う燃焼室への新気の吸気量を低
下させる方法や、燃焼室に封入される混合気の当量比を
低下させる方法などがある。
【０００３】尚、当量比とは、燃料と燃焼用の空気とを
混合させた混合気の濃さ表す量であり、以下のように定
義する。 当量比＝燃空比／理論燃空比 また、燃空比とは、燃料の空気に対する質量比であり、
理論燃空比とは、燃料も空気も過不足なく理論上燃料と
酸素がすべて完全燃焼物に転じるとしたときの燃空比で
ある。
混合させた混合気の濃さ表す量であり、以下のように定
義する。 当量比＝燃空比／理論燃空比 また、燃空比とは、燃料の空気に対する質量比であり、
理論燃空比とは、燃料も空気も過不足なく理論上燃料と
酸素がすべて完全燃焼物に転じるとしたときの燃空比で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法の
ように、スロットルバルブを絞ることで低出力運転を行
なうと、ポンピングロスが増加し、一方、後者の方法の
ように、燃焼室に封入する混合気の当量比を低下させて
低出力運転を行なうと、比較的狭い可燃範囲内でしか当
量比を変化させることができずに、充分に出力を低下さ
せることができない。
ように、スロットルバルブを絞ることで低出力運転を行
なうと、ポンピングロスが増加し、一方、後者の方法の
ように、燃焼室に封入する混合気の当量比を低下させて
低出力運転を行なうと、比較的狭い可燃範囲内でしか当
量比を変化させることができずに、充分に出力を低下さ
せることができない。
【０００５】従って、本発明の目的は、上記のような事
情に鑑みて、エンジンにおいて、高出力運転に対して充
分に出力を低下した低出力運転をポンピングロスの増加
を抑制しつつ低出力行なうことができる技術を提供する
点にある。
情に鑑みて、エンジンにおいて、高出力運転に対して充
分に出力を低下した低出力運転をポンピングロスの増加
を抑制しつつ低出力行なうことができる技術を提供する
点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るエンジンの第一の特徴構成は、特許請求
の範囲の欄の請求項１に記載した如く、高出力運転時に
おいて、燃焼室に封入した混合気を圧縮し点火プラグを
働かせて火花点火燃焼させるエンジンであって、前記燃
焼室に供給される燃料量を調整可能な燃料量調整手段
と、前記燃焼室に吸気される新気の温度を調整可能な温
度調整手段と、前記新気に対するＥＧＲ量を調整可能な
ＥＧＲ量調整手段とを備えると共に、前記燃料量調整手
段と前記温度調整手段と前記ＥＧＲ量調整手段とを働か
せて、前記燃料量を前記高出力運転時よりも少なく設定
し、前記新気の温度を前記高出力運転時よりも高く設定
し、前記ＥＧＲ量を前記高出力運転時よりも多く設定し
て、前記燃焼室に封入した混合気を圧縮して自着火燃焼
させて、前記高出力運転に対して出力を低下させた低出
力運転を行なう低出力運転手段を備えた点にある。
の本発明に係るエンジンの第一の特徴構成は、特許請求
の範囲の欄の請求項１に記載した如く、高出力運転時に
おいて、燃焼室に封入した混合気を圧縮し点火プラグを
働かせて火花点火燃焼させるエンジンであって、前記燃
焼室に供給される燃料量を調整可能な燃料量調整手段
と、前記燃焼室に吸気される新気の温度を調整可能な温
度調整手段と、前記新気に対するＥＧＲ量を調整可能な
ＥＧＲ量調整手段とを備えると共に、前記燃料量調整手
段と前記温度調整手段と前記ＥＧＲ量調整手段とを働か
せて、前記燃料量を前記高出力運転時よりも少なく設定
し、前記新気の温度を前記高出力運転時よりも高く設定
し、前記ＥＧＲ量を前記高出力運転時よりも多く設定し
て、前記燃焼室に封入した混合気を圧縮して自着火燃焼
させて、前記高出力運転に対して出力を低下させた低出
力運転を行なう低出力運転手段を備えた点にある。
【０００７】また、上記第一の特徴構成のエンジンによ
り好適に実施され、上記目的を達成するための本発明に
係るエンジンの運転方法の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項５に記載した如く、高出力運転時において
燃焼室に封入した混合気を圧縮し点火プラグを働かせて
火花点火燃焼させるエンジンにおいて、高出力運転に対
して出力を低下させた低出力運転を行なう運転方法であ
って、前記燃焼室に供給される燃料量を前記高出力運転
時よりも少なく設定し、前記燃焼室に吸気される新気の
温度を前記高出力運転時よりも高く設定し、前記新気に
対するＥＧＲ量を前記高出力運転時よりも多く設定し
て、前記燃焼室に封入した混合気を圧縮して自己着火燃
焼させることで前記低出力運転を行なう点にある。
り好適に実施され、上記目的を達成するための本発明に
係るエンジンの運転方法の特徴構成は、特許請求の範囲
の欄の請求項５に記載した如く、高出力運転時において
燃焼室に封入した混合気を圧縮し点火プラグを働かせて
火花点火燃焼させるエンジンにおいて、高出力運転に対
して出力を低下させた低出力運転を行なう運転方法であ
って、前記燃焼室に供給される燃料量を前記高出力運転
時よりも少なく設定し、前記燃焼室に吸気される新気の
温度を前記高出力運転時よりも高く設定し、前記新気に
対するＥＧＲ量を前記高出力運転時よりも多く設定し
て、前記燃焼室に封入した混合気を圧縮して自己着火燃
焼させることで前記低出力運転を行なう点にある。
【０００８】即ち、本発明に係るエンジンの上記第一の
特徴構成によれば、低出力運転手段は、温度調整手段に
より燃焼室に吸気される空気又は混合気である新気の温
度を高出力運転時よりも高く設定すると共に、ＥＧＲ量
調整手段により新気に還流される排ガス量であるＥＧＲ
量を高出力運転時より多く設定して、燃焼室に封入され
た初期の混合気の温度を、圧縮された後に自己着火する
程度の高出力運転時よりも高い温度に設定し、さらに、
燃料量調整手段により、燃焼室に供給される燃料量を高
出力運転時よりも少なく設定することで、高出力運転に
対して出力を低下させた低出力運転において、燃焼室に
おいて希薄混合気を圧縮して自着火燃焼させることがで
きる。従って、このような低出力運転時においては、吸
気路をスロットルバルブ等により大きく絞る必要がない
のでポンピングロスの増加を抑制することができ、熱効
率が比較的高い圧縮自着火燃焼を行なうことができる。
特徴構成によれば、低出力運転手段は、温度調整手段に
より燃焼室に吸気される空気又は混合気である新気の温
度を高出力運転時よりも高く設定すると共に、ＥＧＲ量
調整手段により新気に還流される排ガス量であるＥＧＲ
量を高出力運転時より多く設定して、燃焼室に封入され
た初期の混合気の温度を、圧縮された後に自己着火する
程度の高出力運転時よりも高い温度に設定し、さらに、
燃料量調整手段により、燃焼室に供給される燃料量を高
出力運転時よりも少なく設定することで、高出力運転に
対して出力を低下させた低出力運転において、燃焼室に
おいて希薄混合気を圧縮して自着火燃焼させることがで
きる。従って、このような低出力運転時においては、吸
気路をスロットルバルブ等により大きく絞る必要がない
のでポンピングロスの増加を抑制することができ、熱効
率が比較的高い圧縮自着火燃焼を行なうことができる。
【０００９】また、混合気を圧縮自着火燃焼させる低出
力運転時において、燃焼室に封入される混合気の温度を
上昇させるために、新気の温度を上昇させると共にＥＧ
Ｒ量を増加させる理由は、新気の温度のみを上昇させる
と、その温度上昇のための加熱装置等が大型化するとと
共に、温度上昇により混合気の燃焼速度が過剰に増加し
て、圧縮自着火燃焼後の燃焼室の圧力が過剰に高くなり
すぎてしまう虞があり、また、ＥＧＲ量のみ増加させる
と、新気に還流させることができる排ガス量には新気の
供給量確保等の点で上限があるため、混合気の温度を圧
縮自着火可能な程度に充分に上昇させることができない
からである。
力運転時において、燃焼室に封入される混合気の温度を
上昇させるために、新気の温度を上昇させると共にＥＧ
Ｒ量を増加させる理由は、新気の温度のみを上昇させる
と、その温度上昇のための加熱装置等が大型化するとと
共に、温度上昇により混合気の燃焼速度が過剰に増加し
て、圧縮自着火燃焼後の燃焼室の圧力が過剰に高くなり
すぎてしまう虞があり、また、ＥＧＲ量のみ増加させる
と、新気に還流させることができる排ガス量には新気の
供給量確保等の点で上限があるため、混合気の温度を圧
縮自着火可能な程度に充分に上昇させることができない
からである。
【００１０】また、本発明に係るエンジンは、高出力運
転時においては、燃焼室に封入された混合気を圧縮して
火花点火燃焼させるので、通常の火花点火式のエンジン
のごとく、吸気路に設けられた絞り弁により吸気路の流
路断面積を調整して出力を調整することができ、低出力
運転時においては、燃焼室に封入された混合気を圧縮し
て自着火燃焼させるので、上記絞り弁により調整される
吸気路の流路断面積を大き目に設定してポンピングロス
を抑制しながら、燃焼室に封入される混合気の当量比を
調整して出力を調整することができる。
転時においては、燃焼室に封入された混合気を圧縮して
火花点火燃焼させるので、通常の火花点火式のエンジン
のごとく、吸気路に設けられた絞り弁により吸気路の流
路断面積を調整して出力を調整することができ、低出力
運転時においては、燃焼室に封入された混合気を圧縮し
て自着火燃焼させるので、上記絞り弁により調整される
吸気路の流路断面積を大き目に設定してポンピングロス
を抑制しながら、燃焼室に封入される混合気の当量比を
調整して出力を調整することができる。
【００１１】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加え
て、前記温度調整手段が、前記新気を加熱する加熱手段
と、前記加熱手段の加熱量を調整する加熱量調整手段と
を設けて構成されている点にある。
の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加え
て、前記温度調整手段が、前記新気を加熱する加熱手段
と、前記加熱手段の加熱量を調整する加熱量調整手段と
を設けて構成されている点にある。
【００１２】即ち、上記第二の特徴構成によれば、熱源
との熱交換により吸気路を流通する新気を加熱する熱交
換部や電気ヒータ等で構成可能な上記加熱手段と、その
熱媒体の流量や電気ヒータの電源電圧等を調整すること
で加熱手段の加熱量を調整することができる上記加熱量
調整手段とにより、吸気路を流通する新気の温度を調整
可能な上記温度調整手段を簡単に構成することができ
る。
との熱交換により吸気路を流通する新気を加熱する熱交
換部や電気ヒータ等で構成可能な上記加熱手段と、その
熱媒体の流量や電気ヒータの電源電圧等を調整すること
で加熱手段の加熱量を調整することができる上記加熱量
調整手段とにより、吸気路を流通する新気の温度を調整
可能な上記温度調整手段を簡単に構成することができ
る。
【００１３】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した如く、上記第二の特徴構成に加え
て、前記加熱手段が、前記新気を前記燃焼室から排出さ
れた排ガスとの熱交換により加熱する吸気熱交換部で構
成され、前記加熱量調整手段が、前記吸気熱交換部への
排ガス供給量を調整する調整弁で構成されている点にあ
る。
の請求項３に記載した如く、上記第二の特徴構成に加え
て、前記加熱手段が、前記新気を前記燃焼室から排出さ
れた排ガスとの熱交換により加熱する吸気熱交換部で構
成され、前記加熱量調整手段が、前記吸気熱交換部への
排ガス供給量を調整する調整弁で構成されている点にあ
る。
【００１４】即ち、上記第三の特徴構成によれば、上記
第二の特徴構成のように温度調整手段を加熱手段と加熱
量調整手段で構成する場合には、加熱手段を熱源として
の排ガスとの熱交換により吸気路を流通する新気を加熱
する上記吸気熱交換部で構成することができ、排ガスの
熱を部分部出力運転用に有効利用することができる。ま
た、加熱量調整手段は、その加熱手段としての吸気熱交
換部に熱源として供給される排ガス供給量を調整する調
整弁で構成することができ、加熱手段の吸気路を流通す
る新気に対する加熱量をこの調整弁による排ガス供給量
調整により容易に調整することができる。
第二の特徴構成のように温度調整手段を加熱手段と加熱
量調整手段で構成する場合には、加熱手段を熱源として
の排ガスとの熱交換により吸気路を流通する新気を加熱
する上記吸気熱交換部で構成することができ、排ガスの
熱を部分部出力運転用に有効利用することができる。ま
た、加熱量調整手段は、その加熱手段としての吸気熱交
換部に熱源として供給される排ガス供給量を調整する調
整弁で構成することができ、加熱手段の吸気路を流通す
る新気に対する加熱量をこの調整弁による排ガス供給量
調整により容易に調整することができる。
【００１５】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した如く、上記第三の特徴構成に加え
て、前記加熱手段へ供給されない排ガスの熱を熱媒との
熱交換により回収する排熱回収手段を備えた点にある。
の請求項４に記載した如く、上記第三の特徴構成に加え
て、前記加熱手段へ供給されない排ガスの熱を熱媒との
熱交換により回収する排熱回収手段を備えた点にある。
【００１６】即ち、上記第四の特徴構成によれば、上記
排熱回収手段により、調整弁により調整され上記加熱手
段としての吸気熱交換部に供給されなかった排ガスの熱
を熱媒との熱交換により容易に回収して、例えば、その
排ガスの熱を回収した熱媒又はその熱媒により加熱され
た水を、温水として利用することができる。
排熱回収手段により、調整弁により調整され上記加熱手
段としての吸気熱交換部に供給されなかった排ガスの熱
を熱媒との熱交換により容易に回収して、例えば、その
排ガスの熱を回収した熱媒又はその熱媒により加熱され
た水を、温水として利用することができる。
【００１７】また、これまで説明してきた本発明に係る
エンジンの運転方法において、請求項６に記載した如
く、前記高出力運転から前記低出力運転手段を働かせる
前記低出力運転に移行するに、前記新気の温度を上昇さ
せた後に、前記ＥＧＲ量を前記燃焼室に封入した混合気
が自着火することを検出するまで増加させることが好ま
しい。
エンジンの運転方法において、請求項６に記載した如
く、前記高出力運転から前記低出力運転手段を働かせる
前記低出力運転に移行するに、前記新気の温度を上昇さ
せた後に、前記ＥＧＲ量を前記燃焼室に封入した混合気
が自着火することを検出するまで増加させることが好ま
しい。
【００１８】即ち、燃焼室に封入した混合気を圧縮して
火花点火燃焼させる高出力運転から、その混合気を圧縮
して自着火燃焼させる低出力運転に移行するときに、新
気の温度の上昇とＥＧＲ量の増加を同時に行なうと、燃
焼室において急に自着火燃焼が発生してしまいノッキン
グが発生する要因となることがある。また、ＥＧＲ量
は、ＥＧＲ弁の開度調整等により調整されるため、瞬時
に増加及びその増加を停止させることができるが、新気
の温度は、吸気路に設けた加熱手段の加熱量調整等によ
り調整するため、瞬時に上昇及びその上昇を停止させる
ことができない場合があり、新気温度を、混合気が自着
火したことを検出するまで上昇させると、移行後の低出
力運転の初期においても新気温度が上昇してしまい、同
じくノッキングが発生する要因となることがある。
火花点火燃焼させる高出力運転から、その混合気を圧縮
して自着火燃焼させる低出力運転に移行するときに、新
気の温度の上昇とＥＧＲ量の増加を同時に行なうと、燃
焼室において急に自着火燃焼が発生してしまいノッキン
グが発生する要因となることがある。また、ＥＧＲ量
は、ＥＧＲ弁の開度調整等により調整されるため、瞬時
に増加及びその増加を停止させることができるが、新気
の温度は、吸気路に設けた加熱手段の加熱量調整等によ
り調整するため、瞬時に上昇及びその上昇を停止させる
ことができない場合があり、新気温度を、混合気が自着
火したことを検出するまで上昇させると、移行後の低出
力運転の初期においても新気温度が上昇してしまい、同
じくノッキングが発生する要因となることがある。
【００１９】そこで、高出力運転から低出力運転手段を
働かせる低出力運転に移行する場合に、先ず、新気の温
度を上昇させ安定させた後に、ＥＧＲ量を増加させ、混
合気が自着火したことを検出したときに、ＥＧＲ量の増
加を瞬時に停止することで、移行後の低出力運転におけ
る新気の温度及びＥＧＲ量を、燃焼室において混合気を
安定して圧縮自着火させることができるものとすること
ができる。
働かせる低出力運転に移行する場合に、先ず、新気の温
度を上昇させ安定させた後に、ＥＧＲ量を増加させ、混
合気が自着火したことを検出したときに、ＥＧＲ量の増
加を瞬時に停止することで、移行後の低出力運転におけ
る新気の温度及びＥＧＲ量を、燃焼室において混合気を
安定して圧縮自着火させることができるものとすること
ができる。
【００２０】また、これまで説明してきた本発明に係る
エンジンの運転方法において、請求項７に記載した如
く、前記低出力運転手段を働かせる前記低出力運転から
前記高出力運転に移行するに、前記ＥＧＲ量を減少させ
て前記燃焼室に封入した混合気を圧縮し前記点火プラグ
を働かせて火花点火燃焼させた後に、前記新気の温度を
低下させることが好ましい。
エンジンの運転方法において、請求項７に記載した如
く、前記低出力運転手段を働かせる前記低出力運転から
前記高出力運転に移行するに、前記ＥＧＲ量を減少させ
て前記燃焼室に封入した混合気を圧縮し前記点火プラグ
を働かせて火花点火燃焼させた後に、前記新気の温度を
低下させることが好ましい。
【００２１】即ち、低出力運転手段を働かせる低出力運
転から高出力運転に移行する場合においても、先ず、瞬
時に減少させることができるＥＧＲ量を燃焼室に封入し
た混合気を安定して火花点火燃焼させることができる程
度に減少させた後に、その火花点火燃焼を維持したま
ま、新気の温度を低下させて、高出力運転を行なうこと
ができる。
転から高出力運転に移行する場合においても、先ず、瞬
時に減少させることができるＥＧＲ量を燃焼室に封入し
た混合気を安定して火花点火燃焼させることができる程
度に減少させた後に、その火花点火燃焼を維持したま
ま、新気の温度を低下させて、高出力運転を行なうこと
ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明に係る火花点火式エンジン
の実施形態を図１に基づいて説明する。図１に示すエン
ジン１００は、シリンダ９内に、シリンダ９の上部に連
結されたシリンダヘッド７とを有し、シリンダ９内に
は、連結棒８を介しクランク軸（図示せず）に連結され
たピストン６が往復移動自在に収容されており、ピスト
ン６の頂面と、シリンダ９の内面と、シリンダヘッド７
の下面とによって燃焼室５が形成されている。
の実施形態を図１に基づいて説明する。図１に示すエン
ジン１００は、シリンダ９内に、シリンダ９の上部に連
結されたシリンダヘッド７とを有し、シリンダ９内に
は、連結棒８を介しクランク軸（図示せず）に連結され
たピストン６が往復移動自在に収容されており、ピスト
ン６の頂面と、シリンダ９の内面と、シリンダヘッド７
の下面とによって燃焼室５が形成されている。
【００２３】燃焼室５には、吸気路１および排気路３が
開口され、燃焼室５の吸気路１側には吸気弁２が、燃焼
室５の排気路３側には排気弁４が設けられている。ま
た、シリンダヘッド７の下面の略中央に点火プラグ１３
が配設されている。また、この点火プラグ１３の火花発
生時期は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３
０により制御される。
開口され、燃焼室５の吸気路１側には吸気弁２が、燃焼
室５の排気路３側には排気弁４が設けられている。ま
た、シリンダヘッド７の下面の略中央に点火プラグ１３
が配設されている。また、この点火プラグ１３の火花発
生時期は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３
０により制御される。
【００２４】ＥＣＵ３０は、高出力運転（図示平均有効
圧力が０．５〜０．６ＭＰａ程度）においては、燃焼室
５に封入した混合気ｍを圧縮し点火プラグ１３を働かせ
て火花点火燃焼させるように機能すると共に、詳細につ
いては後述するが、上記高出力運転よりも出力を低下さ
せた低出力運転（図示平均有効圧力が０．３〜０．５Ｍ
Ｐａ程度）においては、燃焼室５に封入した混合気ｍを
圧縮し自着火燃焼させるための低出力運転手段Ｂとして
機能する。
圧力が０．５〜０．６ＭＰａ程度）においては、燃焼室
５に封入した混合気ｍを圧縮し点火プラグ１３を働かせ
て火花点火燃焼させるように機能すると共に、詳細につ
いては後述するが、上記高出力運転よりも出力を低下さ
せた低出力運転（図示平均有効圧力が０．３〜０．５Ｍ
Ｐａ程度）においては、燃焼室５に封入した混合気ｍを
圧縮し自着火燃焼させるための低出力運転手段Ｂとして
機能する。
【００２５】また、エンジン１００には、通常の火花点
火式エンジンと同様に、シリンダ９を構成するシリンダ
ブロック内に形成された冷却水ジャケット２７が設けら
れ、冷却水ジャケット２７内を流通してシリンダブロッ
クを冷却した後の冷却水ｗは、冷却水流路２８に排出さ
れる。また、本エンジン１００は、コジェネレーション
やＧＨＰ（ガスヒートポンプ）に設けられるエンジンで
あり、冷却水流路２８に排出された冷却水ｗは、水を加
熱して温水を生成する温水生成用の熱媒として利用され
る。
火式エンジンと同様に、シリンダ９を構成するシリンダ
ブロック内に形成された冷却水ジャケット２７が設けら
れ、冷却水ジャケット２７内を流通してシリンダブロッ
クを冷却した後の冷却水ｗは、冷却水流路２８に排出さ
れる。また、本エンジン１００は、コジェネレーション
やＧＨＰ（ガスヒートポンプ）に設けられるエンジンで
あり、冷却水流路２８に排出された冷却水ｗは、水を加
熱して温水を生成する温水生成用の熱媒として利用され
る。
【００２６】エンジン１００の吸気路１には、吸気路１
を流通する空気ａをベンチュリ部１６に流通させると共
に、そのベンチュリに１６に開口し天然ガス系都市ガス
である燃料ｇが内部に供給される燃料ノズル１７を設
け、ベンチュリ部１６を流通する空気ａに燃料ノズル１
７から燃料ｇを供給して、吸気路１に混合気ｍを形成す
るベンチュリミキサ１５が設けられている。ベンチュリ
ミキサ１５は、燃料ノズル１７に天然ガス系都市ガスで
ある燃料ｇを供給すると共に、ベンチュリ部１６に空気
ａを流通させることで、燃料ノズル１７のベンチュリ部
１６側の圧力を低下させて、燃料ノズル１７側からベン
チュリ部１６側に燃料ｇを吸い出し、燃料ｇを空気ａに
供給して混合気ｍを形成するように構成されている。
を流通する空気ａをベンチュリ部１６に流通させると共
に、そのベンチュリに１６に開口し天然ガス系都市ガス
である燃料ｇが内部に供給される燃料ノズル１７を設
け、ベンチュリ部１６を流通する空気ａに燃料ノズル１
７から燃料ｇを供給して、吸気路１に混合気ｍを形成す
るベンチュリミキサ１５が設けられている。ベンチュリ
ミキサ１５は、燃料ノズル１７に天然ガス系都市ガスで
ある燃料ｇを供給すると共に、ベンチュリ部１６に空気
ａを流通させることで、燃料ノズル１７のベンチュリ部
１６側の圧力を低下させて、燃料ノズル１７側からベン
チュリ部１６側に燃料ｇを吸い出し、燃料ｇを空気ａに
供給して混合気ｍを形成するように構成されている。
【００２７】また、ベンチュリミキサ１５には、燃料ノ
ズル１７へ供給する燃料量を調整する燃料量調整弁１８
（燃料量調整手段の一例）が設けられている。燃焼室５
に封入した混合気ｍを圧縮し点火プラグ１３を働かせて
火花点火燃焼させる高出力運転時には、燃料量調整弁１
８の開度は、ＥＣＵ３０により、排ガスの酸素濃度を検
出する酸素センサ（図示せず）の検出結果等に基づいて
制御され、ベンチュリ部１６に空気比（当量比の逆数）
が１．３程度の可燃範囲空気比の混合気ｍが形成される
ように調整される。
ズル１７へ供給する燃料量を調整する燃料量調整弁１８
（燃料量調整手段の一例）が設けられている。燃焼室５
に封入した混合気ｍを圧縮し点火プラグ１３を働かせて
火花点火燃焼させる高出力運転時には、燃料量調整弁１
８の開度は、ＥＣＵ３０により、排ガスの酸素濃度を検
出する酸素センサ（図示せず）の検出結果等に基づいて
制御され、ベンチュリ部１６に空気比（当量比の逆数）
が１．３程度の可燃範囲空気比の混合気ｍが形成される
ように調整される。
【００２８】一方、燃焼室５に封入した混合気ｍを圧縮
し自着火燃焼させる上記高出力運転よりも出力を低下さ
せた低負荷運転時には、燃料量調整弁１８の開度は、Ｅ
ＣＵ３０の低出力運転手段Ｂにより、空気ａに供給され
る燃料量が、上記高出力運転時よりも少なく、且つ、要
求される出力（クランク軸にかかる回転数とトルクで決
定される。）の増加に従って増加するように調整され
る。
し自着火燃焼させる上記高出力運転よりも出力を低下さ
せた低負荷運転時には、燃料量調整弁１８の開度は、Ｅ
ＣＵ３０の低出力運転手段Ｂにより、空気ａに供給され
る燃料量が、上記高出力運転時よりも少なく、且つ、要
求される出力（クランク軸にかかる回転数とトルクで決
定される。）の増加に従って増加するように調整され
る。
【００２９】即ち、燃料量調整弁１８は、高出力運転時
において混合気ｍの空気比が１．３程度の可燃範囲空気
比となるように開度調整され、低出力運転時においては
混合気ｍの空気比が出力増加に従って２．０程度から減
少するように開度調整される。また、このようなベンチ
ュリミキサ１５は、他の燃料噴射弁等に変更しても構わ
ない。
において混合気ｍの空気比が１．３程度の可燃範囲空気
比となるように開度調整され、低出力運転時においては
混合気ｍの空気比が出力増加に従って２．０程度から減
少するように開度調整される。また、このようなベンチ
ュリミキサ１５は、他の燃料噴射弁等に変更しても構わ
ない。
【００３０】エンジン１００の吸気路１の吸気弁２の直
上流側には、吸気路１内の流路断面積を調整可能なスロ
ットルバルブ１２が設けられ、このスロットルバルブ１
２はＥＣＵ３０により、燃焼室５に封入した混合気ｍを
圧縮し点火プラグ１３を働かせて火花点火燃焼させる高
出力運転時には、エンジン１００の出力調整の目的でＥ
ＣＵ３０により制御され、上記低出力運転時には、この
高出力運転時よりも大きい所定の開度に設定される。
上流側には、吸気路１内の流路断面積を調整可能なスロ
ットルバルブ１２が設けられ、このスロットルバルブ１
２はＥＣＵ３０により、燃焼室５に封入した混合気ｍを
圧縮し点火プラグ１３を働かせて火花点火燃焼させる高
出力運転時には、エンジン１００の出力調整の目的でＥ
ＣＵ３０により制御され、上記低出力運転時には、この
高出力運転時よりも大きい所定の開度に設定される。
【００３１】本実施形態におけるエンジン１００におい
て、排気路３には、排気路３に排出された排ガスＥが供
給され、排ガスＥと所定の流体との熱交換を行なうため
の熱交換器２０が設けられている。詳しくは、熱交換器
２０は、吸気路１を流通する新気としての空気ａを排ガ
スＥとの熱交換により加熱可能な吸気熱交換部２１（加
熱手段の一例）と、ＥＣＵ３０により制御されて排気路
３を流通する排ガスの内の上記吸気熱交換部２１への排
ガス供給量を調整して上記吸気熱交換部２１における加
熱量を調整可能な調整弁２５（加熱量調整手段の一例）
が設けられている。そして、この吸気熱交換部２１及び
調整弁２５は、吸気路１を流通する空気ａを加熱すると
共にその加熱量を調整して、吸気路１を流通する空気ａ
の温度を調整可能な温度調整手段Ａとして機能する。
て、排気路３には、排気路３に排出された排ガスＥが供
給され、排ガスＥと所定の流体との熱交換を行なうため
の熱交換器２０が設けられている。詳しくは、熱交換器
２０は、吸気路１を流通する新気としての空気ａを排ガ
スＥとの熱交換により加熱可能な吸気熱交換部２１（加
熱手段の一例）と、ＥＣＵ３０により制御されて排気路
３を流通する排ガスの内の上記吸気熱交換部２１への排
ガス供給量を調整して上記吸気熱交換部２１における加
熱量を調整可能な調整弁２５（加熱量調整手段の一例）
が設けられている。そして、この吸気熱交換部２１及び
調整弁２５は、吸気路１を流通する空気ａを加熱すると
共にその加熱量を調整して、吸気路１を流通する空気ａ
の温度を調整可能な温度調整手段Ａとして機能する。
【００３２】尚、上記のような加熱手段としての吸気熱
交換部２１の代わりに、吸気路１を流通する新気を電気
ヒータ又はバーナにより加熱する加熱手段を設けても構
わず、このような加熱手段を設けた場合には、温度調整
手段Ａはその加熱量を調整する手段として構成される。
交換部２１の代わりに、吸気路１を流通する新気を電気
ヒータ又はバーナにより加熱する加熱手段を設けても構
わず、このような加熱手段を設けた場合には、温度調整
手段Ａはその加熱量を調整する手段として構成される。
【００３３】さらに、熱交換器２０には、調整弁２５に
より調整されて上記吸気熱交換部２１に供給されなかっ
た排ガスの熱を冷却水流路２８を供給する冷却水ｗ（熱
媒の一例）との熱交換により回収する水熱交換部２３が
設けられている。即ち、調整弁２５は、排気路３から供
給された排ガスを上記吸気熱交換部と上記水熱交換部２
３とに分配すると共に、その分配割合を調整するもので
ある。
より調整されて上記吸気熱交換部２１に供給されなかっ
た排ガスの熱を冷却水流路２８を供給する冷却水ｗ（熱
媒の一例）との熱交換により回収する水熱交換部２３が
設けられている。即ち、調整弁２５は、排気路３から供
給された排ガスを上記吸気熱交換部と上記水熱交換部２
３とに分配すると共に、その分配割合を調整するもので
ある。
【００３４】また、このような水熱交換部２３により排
ガスの熱を回収して加熱された冷却水ｗは、コジェネレ
ーションまたはＧＨＰにおける温水生成のための熱源と
して利用することができる。
ガスの熱を回収して加熱された冷却水ｗは、コジェネレ
ーションまたはＧＨＰにおける温水生成のための熱源と
して利用することができる。
【００３５】エンジン１００の吸気路１と排気路３とは
ＥＧＲ流路１０により接続されており、排気路３と吸気
路１との圧力差により、排気路３を流通する排ガスの一
部をこのＥＧＲ流路１０を介して吸気路１に還流させる
ことができる。また、ＥＧＲ流路１０には、ＥＧＲ量調
整弁１１（ＥＧＲ量調整手段の一例）が設けられてお
り、ＥＣＵ３０は、このＥＧＲ量調整弁１１を制御し
て、吸気路１に還流する排ガス量であるＥＧＲ量を調整
することができる。また、ＥＧＲ量調整弁１１は、低負
荷運転において前記平均有効圧力が最も小さいときに、
排ガス量の５０％程度を吸気路１に還流するように開度
調整される。尚、燃焼室５に吸気される混合気ｍに排ガ
スを還流するに、排気弁４に閉時期を下死点に対して進
角又は遅角させることで、燃焼室５に排ガスを残留させ
るように構成しても構わず、また、このように構成した
場合には、ＥＧＲ量調整手段は、排気弁４の進角量又は
遅角量を設定することで燃焼室５に残留する排ガス量を
調整するように構成することができる。
ＥＧＲ流路１０により接続されており、排気路３と吸気
路１との圧力差により、排気路３を流通する排ガスの一
部をこのＥＧＲ流路１０を介して吸気路１に還流させる
ことができる。また、ＥＧＲ流路１０には、ＥＧＲ量調
整弁１１（ＥＧＲ量調整手段の一例）が設けられてお
り、ＥＣＵ３０は、このＥＧＲ量調整弁１１を制御し
て、吸気路１に還流する排ガス量であるＥＧＲ量を調整
することができる。また、ＥＧＲ量調整弁１１は、低負
荷運転において前記平均有効圧力が最も小さいときに、
排ガス量の５０％程度を吸気路１に還流するように開度
調整される。尚、燃焼室５に吸気される混合気ｍに排ガ
スを還流するに、排気弁４に閉時期を下死点に対して進
角又は遅角させることで、燃焼室５に排ガスを残留させ
るように構成しても構わず、また、このように構成した
場合には、ＥＧＲ量調整手段は、排気弁４の進角量又は
遅角量を設定することで燃焼室５に残留する排ガス量を
調整するように構成することができる。
【００３６】ＥＣＵ３０により実現される低出力運転手
段Ｂは、高出力運転に対して出力を低下させた低出力運
転を行なうに、温度調整手段Ａ及びＥＧＲ量調整弁１１
を働かせて、燃焼室５に吸気される混合気ｍの温度を、
定格出力運転時よりも高く設定すると共に、調整弁１８
を働かせて、燃焼室５に供給される燃料量、即ち空気ａ
の単位体積当たりの燃料供給量を高出力運転時よりも少
なく設定して混合気ｍを希薄状態とし、燃焼室５に高温
且つ希薄な混合気ｍを吸気させ、その希薄混合気を燃焼
室５において圧縮後自着火燃焼させるように構成されて
いる。また、このように混合気ｍを圧縮自着火燃焼させ
る低出力運転においては、混合気を火花点火燃焼させる
ときよりも、高効率となる。
段Ｂは、高出力運転に対して出力を低下させた低出力運
転を行なうに、温度調整手段Ａ及びＥＧＲ量調整弁１１
を働かせて、燃焼室５に吸気される混合気ｍの温度を、
定格出力運転時よりも高く設定すると共に、調整弁１８
を働かせて、燃焼室５に供給される燃料量、即ち空気ａ
の単位体積当たりの燃料供給量を高出力運転時よりも少
なく設定して混合気ｍを希薄状態とし、燃焼室５に高温
且つ希薄な混合気ｍを吸気させ、その希薄混合気を燃焼
室５において圧縮後自着火燃焼させるように構成されて
いる。また、このように混合気ｍを圧縮自着火燃焼させ
る低出力運転においては、混合気を火花点火燃焼させる
ときよりも、高効率となる。
【００３７】次に、本エンジン１００において、燃焼室
５において混合気ｍを火花点火燃焼させる高出力運転か
ら、燃焼室５において混合気ｍを圧縮自着火燃焼させる
低出力運転に移行する方法について説明する。
５において混合気ｍを火花点火燃焼させる高出力運転か
ら、燃焼室５において混合気ｍを圧縮自着火燃焼させる
低出力運転に移行する方法について説明する。
【００３８】本エンジン１００において、上記高出力運
転において要求される出力が低下して、燃焼室５におけ
る平均有効圧力が例えば所定の圧力以下となるときに、
ＥＣＵ３０は、低出力運転手段Ｂによる上記低出力運転
に移行する。
転において要求される出力が低下して、燃焼室５におけ
る平均有効圧力が例えば所定の圧力以下となるときに、
ＥＣＵ３０は、低出力運転手段Ｂによる上記低出力運転
に移行する。
【００３９】即ち、ＥＣＵ３０は、高出力運転から低出
力運転に移行するに、先ず、点火プラグ１３による火花
発生を維持しながら、温度調整手段Ａにより燃焼室５に
吸気される混合気ｍの温度を所定の温度まで上昇させ、
さらに、燃料量調整弁１８により空気ａに供給する燃料
量を低下させて混合気ｍの空気比を上昇させながら、ス
ロットルバルブ１２の開度を徐々に増加させる。また、
このように燃料量を低下させる場合には、燃焼室５にお
いて失火が発生する虞があるが、排ガスの酸素濃度又は
一酸化炭素濃度等を検出することでこのような失火を検
出することができ、燃料量はこのような失火が検出され
ない程度に低下される。
力運転に移行するに、先ず、点火プラグ１３による火花
発生を維持しながら、温度調整手段Ａにより燃焼室５に
吸気される混合気ｍの温度を所定の温度まで上昇させ、
さらに、燃料量調整弁１８により空気ａに供給する燃料
量を低下させて混合気ｍの空気比を上昇させながら、ス
ロットルバルブ１２の開度を徐々に増加させる。また、
このように燃料量を低下させる場合には、燃焼室５にお
いて失火が発生する虞があるが、排ガスの酸素濃度又は
一酸化炭素濃度等を検出することでこのような失火を検
出することができ、燃料量はこのような失火が検出され
ない程度に低下される。
【００４０】次に、ＥＣＵ３０は、燃焼室５の圧力検出
により混合気ｍの自着火が検出されるまで、ＥＧＲ量調
整弁１１の開度を徐々に増加させ、混合気ｍの自着火が
確認された場合に、ＥＧＲ量調整弁１１の開度増加を停
止すると共に、点火プラグ１３による火花発生も停止す
る。また、このように自着火が確認された初期において
は、混合気ｍの空気比が比較的高いために、ノッキング
が発生しやすい状態となっており、ＥＣＵ３０は、自着
火が確認された後に、ノッキングセンサ等でノッキング
が検出されないようになるまで、燃料量調整弁１８によ
り空気ａに供給する燃料量を低下させて混合気ｍの空気
比を上昇させて低出力運転を行なう。尚、燃焼室５にお
ける混合気ｍの自着火は、高価であるが圧力センサ等を
用いて、燃焼室５の圧力検出により検出することができ
る。また、燃焼室５において混合気ｍが自着火したこと
を、エンジン本体の振動状態の変化として、ノッキング
センサ等により検出することもできる。
により混合気ｍの自着火が検出されるまで、ＥＧＲ量調
整弁１１の開度を徐々に増加させ、混合気ｍの自着火が
確認された場合に、ＥＧＲ量調整弁１１の開度増加を停
止すると共に、点火プラグ１３による火花発生も停止す
る。また、このように自着火が確認された初期において
は、混合気ｍの空気比が比較的高いために、ノッキング
が発生しやすい状態となっており、ＥＣＵ３０は、自着
火が確認された後に、ノッキングセンサ等でノッキング
が検出されないようになるまで、燃料量調整弁１８によ
り空気ａに供給する燃料量を低下させて混合気ｍの空気
比を上昇させて低出力運転を行なう。尚、燃焼室５にお
ける混合気ｍの自着火は、高価であるが圧力センサ等を
用いて、燃焼室５の圧力検出により検出することができ
る。また、燃焼室５において混合気ｍが自着火したこと
を、エンジン本体の振動状態の変化として、ノッキング
センサ等により検出することもできる。
【００４１】以上のように、高出力運転から低出力運転
に移行することで、燃焼室５において希薄混合気を圧縮
して自着火燃焼させることで高効率の低出力運転を行な
うことができる。
に移行することで、燃焼室５において希薄混合気を圧縮
して自着火燃焼させることで高効率の低出力運転を行な
うことができる。
【００４２】次に、本エンジン１００において、低出力
運転から高出力運転に移行する方法について説明する。
本エンジン１００において、上記低出力運転において要
求される出力が上昇し、燃焼室５における平均有効圧力
が例えば所定の圧力以上となるときに、ＥＣＵ３０は上
記高出力運転に移行する。
運転から高出力運転に移行する方法について説明する。
本エンジン１００において、上記低出力運転において要
求される出力が上昇し、燃焼室５における平均有効圧力
が例えば所定の圧力以上となるときに、ＥＣＵ３０は上
記高出力運転に移行する。
【００４３】即ち、ＥＣＵ３０は、低出力運転から高出
力運転に移行するに、先ず、ＥＧＲ量調整弁１１の開度
を所定の開度に減少させると共に、燃焼室５において失
火が発生しないように、燃料量調整弁１８により空気ａ
に供給する燃料量を増加させて混合気ｍの空気比を低下
させながら、スロットルバルブ１２の開度を徐々に減少
させる。
力運転に移行するに、先ず、ＥＧＲ量調整弁１１の開度
を所定の開度に減少させると共に、燃焼室５において失
火が発生しないように、燃料量調整弁１８により空気ａ
に供給する燃料量を増加させて混合気ｍの空気比を低下
させながら、スロットルバルブ１２の開度を徐々に減少
させる。
【００４４】さらに、ＥＣＵ３０は、ノッキングセンサ
等でノッキングが検出されるまで混合気ｍの空気比を低
下させ、ノッキングが検出されたときに、点火プラグ１
３による火花発生を開始し、燃焼室５の混合気ｍを火花
点火燃焼させる。
等でノッキングが検出されるまで混合気ｍの空気比を低
下させ、ノッキングが検出されたときに、点火プラグ１
３による火花発生を開始し、燃焼室５の混合気ｍを火花
点火燃焼させる。
【００４５】そして、このように火花点火燃焼を開始し
た後に、温度調整手段Ａにより燃焼室５に吸気される混
合気ｍの温度を低下させると共に、燃焼室５において失
火が発生しないように、燃料量調整弁１８により空気ａ
に供給する燃料量をさらに増加させて混合気ｍの空気比
をさらに低下させて高出力運転を行なう。
た後に、温度調整手段Ａにより燃焼室５に吸気される混
合気ｍの温度を低下させると共に、燃焼室５において失
火が発生しないように、燃料量調整弁１８により空気ａ
に供給する燃料量をさらに増加させて混合気ｍの空気比
をさらに低下させて高出力運転を行なう。
【００４６】以上のように、低出力運転から高出力運転
に移行することで、燃焼室５において可燃範囲空気比の
混合気ｍを火花点火燃焼させる高出力運転にスムーズに
移行することができる。
に移行することで、燃焼室５において可燃範囲空気比の
混合気ｍを火花点火燃焼させる高出力運転にスムーズに
移行することができる。
【図１】本発明に係るエンジンの実施の形態を示す概略
構成図
構成図
１：吸気路
３：排気路
５：燃焼室
６：ピストン
９：シリンダ
１０：ＥＧＲ流路
１２：スロットルバルブ
１１：ＥＧＲ量調整弁（ＥＧＲ量調整手段）
１３：点火プラグ
１５：ベンチュリミキサ
１８：燃料量調整弁（燃料量調整手段）
２０：熱交換器
２１：吸気熱交換部（加熱手段）
２３：水熱交換部
２５：調整弁（加熱量調整手段）
３０：ＥＣＵ
１００：火花点火式エンジン
Ａ：温度調整手段
Ｂ：低出力運転手段
ａ：空気
ｇ：燃料
ｍ：混合気
ｗ：冷却水
─────────────────────────────────────────────────────
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 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ａ
３０１Ｃ
41/02 ３５１ 41/02 ３５１
３８０ ３８０Ｅ
41/04 ３８０ 41/04 ３８０Ｅ
43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ
３０１Ｎ
３０１Ｐ
45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ｓ
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ
５５０Ｒ
31/08 ３０１ 31/08 ３０１Ｂ
(72)発明者 守家 浩二
大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
大阪瓦斯株式会社内
(72)発明者 薬師寺 新吾
大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
大阪瓦斯株式会社内
(72)発明者 佐藤 裕紀
大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
大阪瓦斯株式会社内
Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA06 AA18 AB06 AC01
AC07 AC09 AF01 AG03
3G062 BA04 BA06 CA06 EA10 ED01
ED04 ED10 FA02 FA05 FA23
GA17 GA18
3G084 AA03 AA05 BA01 BA05 BA09
BA11 BA20 BA26 CA05 DA02
DA38 FA10 FA13 FA19 FA21
FA24 FA25 FA29 FA31 FA37
3G092 AA05 AA17 AB08 AC08 BA01
BA04 BB01 DC01 DC09 DE04S
EA01 EA02 EA22 FA16 FA24
GA05 GA06 GA08 HA01Z
HA04X HA04Z HA06X HC01Y
HC01Z HC04Y HC05Y HC06Y
HD05Y HD05Z HD07X HE06X
3G301 HA06 HA13 HA22 HA26 JA02
JA22 JA23 KA08 KA09 KA21
LA01 MA01 MA11 NE03 NE08
NE15 PA01A PA01Z PA10A
PA10Z PA11A PA11Z PA17A
PA17Z PB03A PC01B PC01Z
PC02B PC02Z PC06B PC08B
PC09B PD02B PD15A PD15Z
PE06A PE06Z
Claims (7)
- 【請求項１】 高出力運転時において、燃焼室に封入し
た混合気を圧縮し点火プラグを働かせて火花点火燃焼さ
せるエンジンであって、 前記燃焼室に供給される燃料量を調整可能な燃料量調整
手段と、 前記燃焼室に吸気される新気の温度を調整可能な温度調
整手段と、 前記新気に対するＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲ量調整手
段とを備えると共に、 前記燃料量調整手段と前記温度調整手段と前記ＥＧＲ量
調整手段とを働かせて、前記燃料量を前記高出力運転時
よりも少なく設定し、前記新気の温度を前記高出力運転
時よりも高く設定し、前記ＥＧＲ量を前記高出力運転時
よりも多く設定して、前記燃焼室に封入した混合気を圧
縮して自着火燃焼させて、前記高出力運転に対して出力
を低下させた低出力運転を行なう低出力運転手段を備え
たエンジン。 - 【請求項２】 前記温度調整手段が、前記新気を加熱す
る加熱手段と、前記加熱手段の加熱量を調整する加熱量
調整手段とを設けて構成されている請求項１に記載の火
花点火式エンジン。 - 【請求項３】 前記加熱手段が、前記新気を前記燃焼室
から排出された排ガスとの熱交換により加熱する吸気熱
交換部で構成され、 前記加熱量調整手段が、前記吸気熱交換部への排ガス供
給量を調整する調整弁で構成されている請求項２に記載
の火花点火式エンジン。 - 【請求項４】 前記加熱手段へ供給されない排ガスの熱
を熱媒との熱交換により回収する排熱回収手段を備えた
請求項３に記載の火花点火式エンジン。 - 【請求項５】 高出力運転時において燃焼室に封入した
混合気を圧縮し点火プラグを働かせて火花点火燃焼させ
るエンジンにおいて、高出力運転に対して出力を低下さ
せた低出力運転を行なう運転方法であって、 前記燃焼室に供給される燃料量を前記高出力運転時より
も少なく設定し、前記燃焼室に吸気される新気の温度を
前記高出力運転時よりも高く設定し、前記新気に対する
ＥＧＲ量を前記高出力運転時よりも多く設定して、前記
燃焼室に封入した混合気を圧縮して自己着火燃焼させる
ことで前記低出力運転を行なうエンジンの運転方法。 - 【請求項６】 前記高出力運転から前記低出力運転手段
を働かせる前記低出力運転に移行するに、前記新気の温
度を上昇させた後に、前記ＥＧＲ量を前記燃焼室に封入
した混合気が自着火することを検出するまで増加させる
請求項５に記載のエンジンの運転方法。 - 【請求項７】 前記低出力運転手段を働かせる前記低出
力運転から前記高出力運転に移行するに、前記ＥＧＲ量
を減少させて前記燃焼室に封入した混合気を圧縮し前記
点火プラグを働かせて火花点火燃焼させた後に、前記新
気の温度を低下させる請求項５又は６に記載のエンジン
の運転方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002070689A JP2003269201A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | エンジン及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070689A JP2003269201A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | エンジン及びその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003269201A true JP2003269201A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=29201191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002070689A Pending JP2003269201A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | エンジン及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003269201A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2007044131A1 (en) | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Caterpillar Inc. | Gaseous fuel engine charge density control system |
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-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070689A patent/JP2003269201A/ja active Pending
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