JP2009121406A - 内燃機関並びに内燃機関の運転制御装置及び運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリンダヘッドに取り付けられる導電体の第1電極71と、第1電極71と対向する導電体の第2電極72と、第1電極71又は第2電極72の一方の電極に形成される誘電体73と、を含み、第1電極71と第2電極72との間に電圧が印加されると、誘電体73と他方の電極との間のバリア放電によって混合気の自着火前の筒内にラジカルを生成可能なバリア放電部70を有する。
【選択図】図2
Description
(第1実施形態)
はじめに本発明の基本的な技術思想について説明する。
(極低負荷域)
負荷が非常に低い極低負荷域においては、空燃比A/Fは一定値に設定する(図10(A))。バリア放電開始時期は吸気行程の一定時期に設定する(図10(B))。この一定時期は後述の低負荷域での最進角側設定時期である。放電エネルギは、負荷が低いほど大きく設定する(図10(C))。吸気弁閉弁時期(IVC)は、下死点(BDC)よりも進角側に設定し、ミラーサイクル運転する。なお負荷が低いほど進角側に設定する(図10(D))。機械圧縮比は高圧縮比に設定する(図10(E))。
(低負荷域)
極低負荷域よりも負荷が大きな低負荷域においては、空燃比A/Fは、負荷が高いほど小さく(すなわちリッチ側)に設定する(図10(A))。バリア放電開始時期は、負荷が低いときは吸気行程に設定し、負荷が高いほど遅角側に設定し、負荷が高いときは圧縮行程に設定する(図10(B))。このように設定する理由は後述する。放電エネルギは一定値に設定する(図10(C))。吸気弁閉弁時期(IVC)は下死点(BDC)よりも遅角側の一定値に設定する(図10(D))。機械圧縮比は高圧縮比に設定する(図10(E))。
(低中負荷域)
低負荷域よりも負荷が大きな低中負荷域においては、空燃比A/Fは、負荷が高いほど小さく(すなわちリッチ側)に設定する(図10(A))。バリア放電開始時期は、低負荷域よりも大幅に遅角するとともに、負荷が高いほど遅角側に設定する(図10(B))。放電エネルギは一定値に設定する(図10(C))。吸気弁閉弁時期(IVC)は下死点(BDC)よりも遅角側の一定値に設定する(図10(D))。機械圧縮比は、極低負荷〜低負荷域よりも大幅に低く、そして負荷が高いほど低圧縮比に設定する(図10(E))。
(中高負荷域)
低中負荷域よりも負荷が大きな中高負荷域においては、空燃比A/Fは、負荷が高いほど小さく(すなわちリッチ側)に設定する(図10(A))。バリア放電開始時期は、負荷が高いほど遅角側に設定する(図10(B))。放電エネルギは一定値に設定する(図10(C))。吸気弁閉弁時期(IVC)は下死点(BDC)よりも遅角側の一定値に設定する(図10(D))。機械圧縮比は、低中負荷域よりもさらに低めに、負荷が高いほど低圧縮比に設定する(図10(E))。
図18は、本発明によるバリア放電機能付きエンジンの第2実施形態を示す図である。
図21は、本発明によるバリア放電機能付きエンジンの第3実施形態を示す図である。
図22は、本発明によるバリア放電機能付きエンジンの第4実施形態を示す図である。
図23は、本発明によるバリア放電機能付きエンジンの第5実施形態を示す図である。
11 アッパリンク(第1リンク)
12 ロアリンク(第2リンク)
13 コントロールリンク(第3リンク)
70 バリア放電部
71 中心電極(第1電極)
72 管状電極(第2電極)
73 誘電体(絶縁体)
200 可変動弁機構
Claims (24)
- シリンダヘッドに取り付けられる導電体の第1電極と、
前記第1電極と対向する導電体の第2電極と、
前記第1電極又は前記第2電極の一方の電極に形成される誘電体と、
を含み、前記第1電極と前記第2電極との間に電圧が印加されると、前記誘電体と他方の電極との間のバリア放電によって混合気の自着火前の筒内にラジカルを生成可能なバリア放電部を有する、
ことを特徴とする内燃機関。 - 請求項1に記載の内燃機関において、
前記第1電極は、線状の中心電極であり、
前記第2電極は、前記中心電極の周囲に形成され、シリンダヘッドに取り付けられる管状の電極である、
ことを特徴とする内燃機関。 - 請求項1に記載の内燃機関において、
前記第1電極は、線状の中心電極であり、
前記第2電極は、燃焼室内壁面又はピストン冠面である、
ことを特徴とする内燃機関。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の内燃機関において、
吸気弁の開閉時期を調整可能な可変動弁機構を有する、
ことを特徴とする内燃機関。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の内燃機関において、
機械圧縮比を調整可能な可変圧縮比機構を有する、
ことを特徴とする内燃機関。 - 請求項5に記載の内燃機関において、
前記可変圧縮比機構は、
ピストンに連結される第1リンクと、
クランクシャフトのクランクピンに装着され、前記第1リンクに連結する第2リンクと、
前記第2リンクに連結され、第2リンクの動作を規制して機械圧縮比を調整する第3リンクと、
を有することを特徴とする内燃機関。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の内燃機関において、
吸気ポートに設けられた燃料噴射弁を有する、
ことを特徴とする内燃機関。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の内燃機関において、
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有する、
ことを特徴とする内燃機関。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転状態を制御する運転制御装置において、
前記バリア放電部を機関負荷に応じて制御するバリア放電制御手段を備える、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項9に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、機関負荷が比較的低いときには、バリア放電の放電開始時期を吸気行程に設定する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項9又は請求項10に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、少なくとも吸気弁の開弁後に前記バリア放電部の放電開始時期を設定する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、さらに排気弁の閉弁後に前記バリア放電部の放電開始時期を設定する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項9から請求項12までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、吸気弁の閉弁前に前記バリア放電部の放電終了時期を設定する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項10から請求項13までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、機関負荷が比較的低いときには、機関負荷が低いほどバリア放電の放電開始時期を進角する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項9から請求項14までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、機関負荷が比較的高いときには、バリア放電の放電開始時期を圧縮行程に設定する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項15に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、機関負荷が比較的高いときには、機関負荷が高いほどバリア放電の放電開始時期を遅角する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項9から請求項16までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、機関負荷が比較的低いときには、機関負荷が小さいほどバリア放電の放電エネルギを大きくする、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項17に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、電極間に印加する交流電圧の電圧値を増加させることでバリア放電の放電エネルギを大きくする、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項17又は請求項18に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、電極間に印加する交流電圧の周波数を増加させることでバリア放電の放電エネルギを大きくする、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項17から請求項19までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記バリア放電制御手段は、電極間に印加する交流電圧の印加時間を長くすることでバリア放電の放電エネルギを大きくする、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項4に記載の内燃機関の運転状態を制御する運転制御装置において、
機関負荷が低いほど吸気弁の閉弁時期を進角する吸気閉弁時期制御手段を有する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項5又は請求項6に記載の内燃機関の運転状態を制御する運転制御装置において、
機関負荷が比較的高いときには、混合気が圧縮着火しないように機械圧縮比を低くする圧縮比制御手段と、
前記バリア放電部によって体積的な点火を行うように制御する点火制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項8に記載の内燃機関の運転状態を制御する運転制御装置において、
機関負荷が比較的低いときには、筒内に成層混合気を形成するように前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段を有する、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の内燃機関の運転状態を制御する運転制御方法において、
前記バリア放電部を機関負荷に応じて制御するバリア放電制御工程を備える、
ことを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
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