JP2010001865A - Engine - Google Patents

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英二 高橋
Taisuke Shiraishi
泰介 白石
Tomonori Urushibara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine capable of enhancing an ignitability improving effect. <P>SOLUTION: The engine supplied with radicals in a combustion chamber is provided with: an intake valve 31 for opening/closing an intake port 30; a valve-timing adjusting device 200 for adjusting valve timing of the intake valve 31; a discharge unit 50 including a first electrode 51, a dielectric element 53 covering the first electrode 51, and a second electrode 52 arranged at a position to face the dielectric element 53, and constituted such that a discharge chamber 55 formed between the second electrode 52 and the dielectric element 53 faces a combustion chamber 13, thereby to generate an unbalanced plasma discharge in the discharge chamber 55; a voltage applying means 60 for applying voltage to the discharge unit 50 so that the radicals can be produced in the discharge chamber by the unbalanced plasma discharge; and a controller 70 for controlling the valve-timing adjusting device 200 so that an intake valve closing period for closing the intake valve 31 can be provided during the downward movement of the piston from an exhaust top dead center to an intake bottom dead center, thereby to diffuse the radicals in the discharge chamber into the combustion chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃焼室内にラジカルを供給するエンジンに関する。   The present invention relates to an engine that supplies radicals into a combustion chamber.

従来から、混合気をピストンの圧縮作用によって圧縮着火燃焼させる圧縮着火エンジンが広く知られている(例えば、特許文献1)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a compression ignition engine that compresses and burns an air-fuel mixture by a compression action of a piston is widely known (for example, Patent Document 1).

特許文献1には、非平衡プラズマ放電する放電部を燃焼室の中央部に臨むように設け、この放電部において非平衡プラズマ放電してラジカルを生成する圧縮着火エンジンが開示されている。このラジカルは反応性の高い活性化学種であるので、混合気の着火性を向上させることができる。
特開2007−309160号公報
Patent Document 1 discloses a compression ignition engine in which a discharge part for non-equilibrium plasma discharge is provided so as to face the center of a combustion chamber, and radicals are generated by non-equilibrium plasma discharge in this discharge part. Since this radical is an active chemical species having high reactivity, the ignitability of the air-fuel mixture can be improved.
JP 2007-309160 A

しかしながら、特許文献1に記載のエンジンでは、シリンダヘッドに窪みを設けて放電部を形成するので、放電部において生成されたラジカルが燃焼室側に流出しにくく、ラジカルと燃焼室内の混合気とが混ざりにくい。そのため、ラジカルによる着火性向上効果が低減するという問題がある。   However, in the engine described in Patent Document 1, since the cylinder head is provided with a recess to form the discharge part, the radicals generated in the discharge part are unlikely to flow out to the combustion chamber side, and the radical and the air-fuel mixture in the combustion chamber are not generated. Hard to mix. Therefore, there is a problem that the effect of improving ignitability by radicals is reduced.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、着火性向上効果を高めることができるエンジンを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide an engine capable of enhancing the ignitability improvement effect.

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、燃焼室内にラジカルを供給するエンジンにおいて、吸気ポート(30)を開閉する吸気弁(31)と、吸気弁(31)のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置(200)と、第1電極(51)と、第1電極(51)を覆う誘電体(53)と、誘電体(53)と対向する位置に配置される第2電極(52)とを有し、第2電極(52)と誘電体(53)との間に形成される放電室(55)が燃焼室(13)に臨むように構成され、放電室内で非平衡プラズマ放電を発生させる放電部(50)と、非平衡プラズマ放電によって放電室内にラジカルが生成するように放電部(50)に電圧を印加する電圧印加手段(60)と、排気上死点から吸気下死点へのピストン下降中に吸気弁(31)が閉弁する吸気弁閉期間を有するようにバルブタイミング制御装置(200)を制御して、放電室内のラジカルを燃焼室内に拡散させる制御手段(70)と、を備えることを特徴とする。   The present invention relates to an intake valve (31) for opening and closing an intake port (30), a valve timing adjusting device (200) for adjusting the valve timing of the intake valve (31), and an engine for supplying radicals into a combustion chamber, A first electrode (51), a dielectric (53) covering the first electrode (51), and a second electrode (52) disposed at a position facing the dielectric (53); 52) and a discharge part (50) configured to cause a discharge chamber (55) formed between the dielectric (53) to face the combustion chamber (13) and generating a non-equilibrium plasma discharge in the discharge chamber; Voltage application means (60) for applying a voltage to the discharge part (50) so that radicals are generated in the discharge chamber by non-equilibrium plasma discharge, and an intake valve (during piston lowering from the exhaust top dead center to the intake bottom dead center) 31) has an intake valve closing period to close So that the by controlling the valve timing control device (200), and control means for diffusing the discharge chamber of the radicals in the combustion chamber (70), characterized in that it comprises a.

本発明によれば、筒内圧の低下を利用して放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させることができる。これにより、ラジカルが混合気中に拡散するので、ラジカルによる着火性向上効果を高めることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to cause radicals in the discharge chamber to flow out to the combustion chamber side by utilizing the decrease in the in-cylinder pressure. Thereby, since radicals diffuse into the air-fuel mixture, it becomes possible to enhance the ignitability improvement effect by radicals.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、圧縮着火エンジン100の概略構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a compression ignition engine 100.

圧縮着火エンジン100は、シリンダブロック10と、シリンダブロック10の上側に配置されるシリンダヘッド20とを備える。   The compression ignition engine 100 includes a cylinder block 10 and a cylinder head 20 disposed on the upper side of the cylinder block 10.

シリンダブロック10には、ピストン11を収納するシリンダ12が形成される。そして、ピストン11の冠面と、シリンダ12の壁面と、シリンダヘッド20の下面とによって燃焼室13を形成する。この燃焼室13で混合気が燃焼すると、ピストン11は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ12を往復動する。   The cylinder block 10 is formed with a cylinder 12 that houses the piston 11. A combustion chamber 13 is formed by the crown surface of the piston 11, the wall surface of the cylinder 12, and the lower surface of the cylinder head 20. When the air-fuel mixture burns in the combustion chamber 13, the piston 11 receives a combustion pressure due to combustion and reciprocates the cylinder 12.

シリンダヘッド20には、燃焼室13に混合気を流す吸気ポート30と、燃焼室13からの排気を流す排気ポート40とが形成される。   The cylinder head 20 is formed with an intake port 30 through which an air-fuel mixture flows into the combustion chamber 13 and an exhaust port 40 through which exhaust from the combustion chamber 13 flows.

吸気ポート30には、吸気弁31が設けられる。吸気弁31は、可変動弁装置200の揺動カム210によって駆動され、ピストン11の上下動に応じて吸気ポート30を開閉する。可変動弁装置200は、吸気弁31のリフト量やバルブタイミング等のバルブ特性を変更する。また、吸気ポート30には燃料噴射弁32が設置されている。この燃料噴射弁32は、排気行程や吸気行程中の所定時期に吸気ポート30の燃焼室13への開口部に向けて燃料を噴射する。   The intake port 30 is provided with an intake valve 31. The intake valve 31 is driven by the swing cam 210 of the variable valve operating apparatus 200, and opens and closes the intake port 30 according to the vertical movement of the piston 11. The variable valve apparatus 200 changes valve characteristics such as the lift amount and valve timing of the intake valve 31. A fuel injection valve 32 is installed in the intake port 30. The fuel injection valve 32 injects fuel toward the opening of the intake port 30 to the combustion chamber 13 at a predetermined time during the exhaust stroke or the intake stroke.

排気ポート40には、排気弁41が設けられる。排気弁41は、カムシャフト42に一体形成されたカム43によって駆動され、ピストン11の上下動に応じて排気ポート40を開閉する。   The exhaust port 40 is provided with an exhaust valve 41. The exhaust valve 41 is driven by a cam 43 integrally formed with the camshaft 42 and opens and closes the exhaust port 40 according to the vertical movement of the piston 11.

図2及び図3を参照して、吸気弁31のバルブ特性を変更する可変動弁装置200について説明する。図2は、可変動弁装置200の概略構成図である。また、図3は、可変動弁装置200によって駆動される吸気弁31のリフト量及び作動角の一例を示す図である。   With reference to FIG.2 and FIG.3, the variable valve apparatus 200 which changes the valve characteristic of the intake valve 31 is demonstrated. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the variable valve apparatus 200. FIG. 3 is a view showing an example of the lift amount and the operating angle of the intake valve 31 driven by the variable valve operating apparatus 200.

図2に示すように、可変動弁装置200は、揺動カム210と、揺動カム210を揺動させる揺動カム駆動機構220と、吸気弁31のリフト量を連続的に変化させ得るリフト量可変機構230とを備える。   As shown in FIG. 2, the variable valve apparatus 200 includes a swing cam 210, a swing cam drive mechanism 220 that swings the swing cam 210, and a lift that can continuously change the lift amount of the intake valve 31. The variable amount mechanism 230 is provided.

揺動カム210は、シリンダ列方向に延びる駆動軸221の外周に回転自在に嵌合する。圧縮着火エンジン100は一つの気筒に対して2つの吸気弁31を備えるので、一つの気筒に2つの揺動カム210とバルブリフタ211とが設けられる。2つの揺動カム210は、駆動軸221に対して回転自在に挿通された連結筒221Aによって同一位相状態で結合され、互いに同期して同一に作動する。そのため、揺動カム駆動機構220は、1つの揺動カム210に対してのみ備えられる。   The swing cam 210 is rotatably fitted on the outer periphery of the drive shaft 221 extending in the cylinder row direction. Since the compression ignition engine 100 includes two intake valves 31 for one cylinder, two swing cams 210 and a valve lifter 211 are provided for one cylinder. The two swing cams 210 are coupled in the same phase state by a connecting cylinder 221A that is rotatably inserted into the drive shaft 221, and operates in synchronism with each other. Therefore, the swing cam drive mechanism 220 is provided for only one swing cam 210.

揺動カム駆動機構220の駆動軸221には、偏心カム222が圧入される。円形外周面を有する偏心カム222は、その外周面の中心が駆動軸221の軸心から所定量だけオフセットする。駆動軸221は、クランクシャフトの回転に連動して回転するため、偏心カム222は駆動軸221の軸心回りに偏心回転する。   An eccentric cam 222 is press-fitted into the drive shaft 221 of the swing cam drive mechanism 220. In the eccentric cam 222 having a circular outer peripheral surface, the center of the outer peripheral surface is offset from the axis of the drive shaft 221 by a predetermined amount. Since the drive shaft 221 rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft, the eccentric cam 222 rotates eccentrically around the axis of the drive shaft 221.

偏心カム222の外周には、第1リンク223の基端側の環状部224が回転可能に嵌合している。第1リンク223の先端は、連結ピン225を介してロッカアーム226の一端と連結する。また、ロッカアーム226の他端は、連結ピン227を介して第2リンク228の上端と連結する。第2リンク228の下端は、連結ピン229を介して、吸気弁31を駆動する揺動カム210と連結する。なお、ロッカアーム226の略中央部は、リフト量可変機構230の制御軸231に圧入された偏心カム部232に揺動自在に支持される。   An annular portion 224 on the base end side of the first link 223 is rotatably fitted to the outer periphery of the eccentric cam 222. The distal end of the first link 223 is connected to one end of the rocker arm 226 via a connecting pin 225. The other end of the rocker arm 226 is connected to the upper end of the second link 228 via a connecting pin 227. The lower end of the second link 228 is connected to a swing cam 210 that drives the intake valve 31 via a connecting pin 229. The substantially central portion of the rocker arm 226 is swingably supported by an eccentric cam portion 232 that is press-fitted into the control shaft 231 of the lift amount varying mechanism 230.

駆動軸221がエンジン回転に同期して回転すると、偏心カム222が偏心回転し、これにより第1リンク223が上下方向に揺動する。第1リンク223の揺動によりロッカアーム226が偏心カム部232の軸周りに揺動し、第2リンク228が上下に揺動して、揺動カム210を駆動軸221の軸回りに所定の回転角度範囲で揺動運動させる。このように揺動カム210は互いに同期して同一に揺動することで、吸気弁31が吸気ポート30を開閉する。   When the drive shaft 221 rotates in synchronization with the engine rotation, the eccentric cam 222 rotates eccentrically, and thereby the first link 223 swings in the vertical direction. The rocker arm 226 swings around the axis of the eccentric cam portion 232 by the swing of the first link 223, the second link 228 swings up and down, and the swing cam 210 rotates about the axis of the drive shaft 221 by a predetermined amount. Oscillate in an angular range. In this way, the swing cam 210 swings the same in synchronism with each other, whereby the intake valve 31 opens and closes the intake port 30.

可変動弁装置200では、駆動軸221の一端がカムスプロケットに挿入されており、駆動軸221はカムスプロケットに対して相対回転するように構成されている。そのため、駆動軸221はカムスプロケットに対する位相を変更でき、クランクシャフトに対する駆動軸221の回転位相を変更できる。   In the variable valve apparatus 200, one end of the drive shaft 221 is inserted into the cam sprocket, and the drive shaft 221 is configured to rotate relative to the cam sprocket. Therefore, the drive shaft 221 can change the phase with respect to the cam sprocket, and the rotation phase of the drive shaft 221 with respect to the crankshaft can be changed.

また、リフト量可変機構230の制御軸231の一端には、ギア等を介してアクチュエータが設けられる。このアクチュエータによって制御軸231の回転位置を変化させることで、ロッカアーム226の揺動中心となる偏心カム部232の軸心が制御軸231の回転中心周りを旋回し、これに伴いロッカアーム226の支点が変位する。これにより、第1リンク223及び第2リンク228の姿勢が変化して、揺動カム210の揺動中心とロッカアーム226の回転中心との距離が変化し、揺動カム210の揺動特性が変化する。   In addition, an actuator is provided at one end of the control shaft 231 of the variable lift amount mechanism 230 via a gear or the like. By changing the rotational position of the control shaft 231 by this actuator, the shaft center of the eccentric cam portion 232 that becomes the rocking center of the rocker arm 226 turns around the rotational center of the control shaft 231, and accordingly, the fulcrum of the rocker arm 226 becomes a fulcrum. Displace. As a result, the postures of the first link 223 and the second link 228 change, the distance between the swing center of the swing cam 210 and the rotation center of the rocker arm 226 changes, and the swing characteristics of the swing cam 210 change. To do.

上記した可変動弁装置200では、制御軸231の角度及び駆動軸221のカムスプロケットに対する位相を変更することで、図3に示すように吸気弁31のリフト量や作動角などのバルブ特性を連続的に変更することができる。   In the variable valve apparatus 200 described above, by changing the angle of the control shaft 231 and the phase of the drive shaft 221 with respect to the cam sprocket, the valve characteristics such as the lift amount and operating angle of the intake valve 31 are continuously changed as shown in FIG. Can be changed.

一方、吸気ポート30と排気ポート40との間であってシリンダヘッド20の中心部には、図1に示すように、ラジカルを生成するための放電部50が設置される。放電部50は、中心電極51と、円筒電極52と、絶縁部53と、主体金具54とを備える。   On the other hand, between the intake port 30 and the exhaust port 40 and at the center of the cylinder head 20, a discharge unit 50 for generating radicals is installed as shown in FIG. The discharge part 50 includes a center electrode 51, a cylindrical electrode 52, an insulating part 53, and a metal shell 54.

放電部50は、絶縁部53の軸方向中央に設けられた主体金具54によってシリンダヘッド20に設置される。   The discharge part 50 is installed in the cylinder head 20 by a metal shell 54 provided at the center in the axial direction of the insulating part 53.

中心電極51は、棒状の導電体からなり、先端が主体金具54から放電室55側に突出するように延設される。中心電極51は、誘電体からなる絶縁部53によって覆われている。また、中心電極51の後端には、後端側端子51Aが設けられる。   The center electrode 51 is made of a rod-shaped conductor and extends so that the tip protrudes from the metal shell 54 toward the discharge chamber 55. The center electrode 51 is covered with an insulating part 53 made of a dielectric. A rear end side terminal 51 </ b> A is provided at the rear end of the center electrode 51.

円筒電極52は、円筒形状の導電体であって、絶縁部53を取り囲みかつ中心電極51に対向するように設けられる。この円筒電極52は、シリンダヘッド20を介して接地される。絶縁部53と円筒電極52との間には、燃焼室13に臨む放電室55が形成される。   The cylindrical electrode 52 is a cylindrical conductor and is provided so as to surround the insulating portion 53 and face the center electrode 51. The cylindrical electrode 52 is grounded via the cylinder head 20. A discharge chamber 55 that faces the combustion chamber 13 is formed between the insulating portion 53 and the cylindrical electrode 52.

放電部50は、中心電極51の後端側端子51Aを介して高電圧高周波発生器60と接続する。高電圧高周波発生器60は、エンジン運転状態に応じて交流電圧を後端側端子51Aに印加する。   The discharge unit 50 is connected to the high-voltage and high-frequency generator 60 via the rear end side terminal 51A of the center electrode 51. The high voltage high frequency generator 60 applies an AC voltage to the rear end side terminal 51A according to the engine operating state.

高電圧高周波発生器60から後端側端子51Aに交流電圧が印加されると、放電部50の絶縁部53と円筒電極52との間で非平衡プラズマ放電し、放電室55の内部にラジカルが生成される。ラジカルの生成量は、非平衡プラズマ放電の放電エネルギーが大きくなるほど増大する。非平衡プラズマ放電の放電エネルギーは、高電圧高周波発生器60によって印加される交流電圧の電圧値、印加時間、交流周波数によって制御される。   When an AC voltage is applied from the high voltage high frequency generator 60 to the rear end side terminal 51 </ b> A, non-equilibrium plasma discharge occurs between the insulating part 53 of the discharge part 50 and the cylindrical electrode 52, and radicals are generated inside the discharge chamber 55. Generated. The amount of radicals generated increases as the discharge energy of non-equilibrium plasma discharge increases. The discharge energy of the non-equilibrium plasma discharge is controlled by the voltage value of the AC voltage applied by the high-voltage high-frequency generator 60, the application time, and the AC frequency.

圧縮着火エンジン100は、高電圧高周波発生器60や可変動弁装置200を制御するため、コントローラ70を備える。コントローラ70はCPU、ROM、RAM及びI/Oインタフェースを有する。このコントローラ70には、エンジン回転速度、エンジン負荷など、エンジン運転状態を検出する各種センサの出力が入力する。コントローラ70は、これら出力に基づいて高電圧高周波発生器60からの交流電圧の電圧値、印加時間、交流周波数を制御したり、可変動弁装置200を制御して吸気弁31のバルブ特性を変更したりする。   The compression ignition engine 100 includes a controller 70 for controlling the high voltage high frequency generator 60 and the variable valve operating apparatus 200. The controller 70 has a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface. The controller 70 receives outputs from various sensors that detect engine operating conditions such as engine speed and engine load. Based on these outputs, the controller 70 controls the voltage value, application time, and AC frequency of the AC voltage from the high-voltage and high-frequency generator 60, or controls the variable valve device 200 to change the valve characteristics of the intake valve 31. To do.

上記した圧縮着火エンジン100では、圧縮着火燃焼時の着火性を向上させるためにラジカルを生成するが、放電室内にラジカルを生成するため、ラジカルと燃焼室内の混合気とが混ざりにくい。そのため、ラジカルによる着火性向上効果が低減する。そこで、圧縮着火エンジン100では、吸気弁31のバルブ特性と放電部50でのラジカル生成時期とを調整して、ラジカルが混合気内に拡散するように制御(ラジカル拡散制御)することで、着火性向上効果を高める。   In the compression ignition engine 100 described above, radicals are generated in order to improve the ignitability during compression ignition combustion. However, since radicals are generated in the discharge chamber, the radicals and the air-fuel mixture in the combustion chamber are difficult to mix. Therefore, the effect of improving the ignitability by radicals is reduced. Therefore, in the compression ignition engine 100, ignition is performed by adjusting the valve characteristics of the intake valve 31 and the radical generation timing in the discharge unit 50 and controlling the radicals to diffuse into the mixture (radical diffusion control). Increases the effect of improving sexiness.

このラジカル拡散制御について、図4及び図5を参照して説明する。   This radical diffusion control will be described with reference to FIGS.

図4は、エンジン回転速度と負荷とによって表わされる運転マップである。圧縮着火エンジン100は、図4に示す運転マップに基づいて運転される。   FIG. 4 is an operation map represented by engine speed and load. The compression ignition engine 100 is operated based on the operation map shown in FIG.

エンジン運転状態が高回転速度側や高負荷側の領域Bにある場合には、圧縮着火燃焼時における着火性はそれほど問題にならないので、ラジカル拡散制御することなく通常制御を実施する。この通常制御では、排気上死点前のIVOで開弁し、吸気下死点後のIVCで閉弁するように吸気弁31を制御するとともに、排気行程や吸気行程中の所定時期にラジカルを生成するように放電部50を制御する。   When the engine operating state is in the region B on the high rotation speed side or the high load side, the ignitability at the time of compression ignition combustion does not matter so much, so normal control is performed without performing radical diffusion control. In this normal control, the intake valve 31 is controlled so that it opens at IVO before exhaust top dead center and closes at IVC after intake bottom dead center, and radicals are released at a predetermined time during the exhaust stroke or intake stroke. The discharge unit 50 is controlled so as to be generated.

これに対して、エンジン運転状態が低回転速度・低負荷の領域Aにある場合には、ラジカル拡散制御を実施する。このように制御するのは、低回転速度・低負荷域では、圧縮行程において圧縮された混合気の温度が低下して着火性が悪化するからである。このラジカル拡散制御では、吸気弁31のIVCを吸気下死点よりも前に進角制御し、放電部50でのラジカルの生成時期をIVCよりも前に制御する。   On the other hand, when the engine operating state is in the low rotation speed / low load region A, radical diffusion control is performed. The reason for controlling in this way is that, at a low rotational speed and low load range, the temperature of the air-fuel mixture compressed in the compression stroke is lowered and the ignitability is deteriorated. In this radical diffusion control, the IVC of the intake valve 31 is advanced and controlled before the intake bottom dead center, and the radical generation timing in the discharge unit 50 is controlled before the IVC.

図5は、ラジカル拡散制御の作用を示すタイミングチャートである。   FIG. 5 is a timing chart showing the action of radical diffusion control.

図5(B)に示すように、ピストン11が排気上死点に上昇する排気行程において燃焼室内の排気が排出される。そして、図5(A)に示すように、排気行程後半においてピストン11が排気上死点に到達するまでの間、放電部50で非平衡プラズマ放電する。そのため、排気上死点までは、放電室内のラジカル量が増加する。   As shown in FIG. 5B, the exhaust in the combustion chamber is discharged in the exhaust stroke in which the piston 11 rises to the exhaust top dead center. Then, as shown in FIG. 5A, non-equilibrium plasma discharge is performed in the discharge section 50 until the piston 11 reaches the exhaust top dead center in the latter half of the exhaust stroke. Therefore, the amount of radicals in the discharge chamber increases until exhaust top dead center.

吸気弁31は、排気上死点前に開弁して、吸気下死点よりも前に閉弁するように制御される。排気上死点前に吸気弁31が開くと、図5(B)に示すように吸気ポート内に形成された混合気が燃焼室13に導入される。吸気弁31は吸気下死点前に閉弁するが、吸気弁閉弁後もピストン11が下降するため、燃焼室内の圧力(筒内圧)は低下する。このように筒内圧が低下すると、図5(D)に示すように放電室55のラジカルが燃焼室側に流出して、ラジカルが燃焼室13の混合気中に拡散する。   The intake valve 31 is controlled to open before exhaust top dead center and close before intake bottom dead center. When the intake valve 31 is opened before the exhaust top dead center, the air-fuel mixture formed in the intake port is introduced into the combustion chamber 13 as shown in FIG. The intake valve 31 closes before the intake bottom dead center, but the piston 11 descends even after the intake valve closes, so the pressure in the combustion chamber (cylinder pressure) decreases. When the in-cylinder pressure is thus reduced, the radicals in the discharge chamber 55 flow out to the combustion chamber side as shown in FIG. 5D, and the radicals diffuse into the air-fuel mixture in the combustion chamber 13.

ピストン11が吸気下死点を経過して圧縮上死点に向かって上昇し始めると、図5(E)に示すようにラジカルを含む混合気が放電室内に流入する。そのため、図5(A)に示すように、吸気下死点後しばらくすると放電室内における混合気量が増加する。そして、ピストン11が圧縮上死点近傍に達すると、放電室内及び燃焼室内の混合気が圧縮着火燃焼する。   When the piston 11 passes the intake bottom dead center and starts to rise toward the compression top dead center, the air-fuel mixture containing radicals flows into the discharge chamber as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 5A, the air-fuel mixture amount in the discharge chamber increases after a while after the intake bottom dead center. When the piston 11 reaches the vicinity of the compression top dead center, the air-fuel mixture in the discharge chamber and the combustion chamber is subjected to compression ignition combustion.

以上により、圧縮着火エンジン100では、下記の効果を得ることができる。   As described above, the compression ignition engine 100 can obtain the following effects.

圧縮着火エンジン100では、吸気弁31のIVCを吸気下死点よりも前に進角制御して、このIVCよりも前に放電部50においてラジカルを生成するので、筒内圧の低下を利用して放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させることができる。これにより、ラジカルが混合気中に拡散するので、ラジカルによる着火性向上効果を高めることが可能となる。   In the compression ignition engine 100, the IVC of the intake valve 31 is controlled to advance before the intake bottom dead center, and radicals are generated in the discharge unit 50 before the IVC. Therefore, the reduction in the in-cylinder pressure is utilized. Radicals in the discharge chamber can flow out to the combustion chamber side. Thereby, since radicals diffuse into the air-fuel mixture, it becomes possible to enhance the ignitability improvement effect by radicals.

圧縮着火エンジン100では、着火性が悪化しやすい低回転速度・低負荷域において、ラジカル拡散制御を実行するので、エンジン運転状態によらず安定して圧縮着火燃焼させることが可能となる。   In the compression ignition engine 100, since the radical diffusion control is executed in a low rotation speed and low load range where the ignitability is likely to deteriorate, the compression ignition combustion can be stably performed regardless of the engine operating state.

(第2実施形態)
第2実施形態の圧縮着火エンジン100の構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、領域Aよりも低負荷側でのエンジン運転において一部相違する。つまり、エンジン運転状態が低負荷側にある場合に第2ラジカル拡散制御を実施するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
The configuration of the compression ignition engine 100 of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but is partly different in the engine operation on the low load side than the region A. That is, the second radical diffusion control is performed when the engine operating state is on the low load side, and the difference will be mainly described below.

図6は、エンジン回転速度と負荷とによって表わされる運転マップである。圧縮着火エンジン100は、図6に示す運転マップに基づいて運転される。   FIG. 6 is an operation map represented by engine speed and load. The compression ignition engine 100 is operated based on the operation map shown in FIG.

圧縮着火エンジン100では、低回転速度・低負荷の領域Aにおいてラジカル拡散制御(第1ラジカル拡散制御)を実施し、領域Aよりも低負荷側の領域Cにおいて第2ラジカル拡散制御を実施する。この第2ラジカル拡散制御では、可変動弁装置200によって、吸気弁31のIVOを排気上死点よりも後に遅角制御し、IVCを吸気下死点よりも前に進角制御する。そして、高電圧高周波発生器60によって、IVOよりも前と、IVO後であってIVCの前とにおいて放電部50で非平衡プラズマ放電して、ラジカルを生成させる。   In the compression ignition engine 100, radical diffusion control (first radical diffusion control) is performed in the region A of low rotation speed and low load, and second radical diffusion control is performed in the region C on the lower load side than the region A. In this second radical diffusion control, the variable valve apparatus 200 controls the IVO of the intake valve 31 to be retarded after the exhaust top dead center, and the IVC is advanced to be controlled before the intake bottom dead center. Then, the high-voltage high-frequency generator 60 generates radicals by performing non-equilibrium plasma discharge at the discharge unit 50 before IVO and after IVO and before IVC.

第2ラジカル拡散制御の作用について、図7を参照して説明する
圧縮着火エンジン100では、図7(A)に示すように、排気上死点前の排気行程後半において、放電部50で1回目の非平衡プラズマ放電を実施して、放電室内のラジカル量を増加させる。
The operation of the second radical diffusion control will be described with reference to FIG. 7. In the compression ignition engine 100, as shown in FIG. 7A, the discharge unit 50 performs the first time in the latter half of the exhaust stroke before exhaust top dead center. The non-equilibrium plasma discharge is performed to increase the amount of radicals in the discharge chamber.

吸気弁31は、排気上死点後に開弁する。吸気弁開弁前にピストン11が下降するので、筒内圧が低下し、図7(B)に示すように放電室55に生成されたラジカルが燃焼室側に流出する。排気上死点後に吸気弁31が開弁すると、図7(C)に示すように吸気ポート内に形成された混合気が燃焼室13に導入される。このとき、吸気ポートから燃焼室内に流れ込む混合気と、燃焼室内に流出したラジカルとが混ざり合う。また、筒内圧は上述の通り低下しているので、混合気が燃焼室内に導入された際に、一部の混合気が放電部50の放電室55に流入する。そのため、図7(A)に示すように、吸気弁開弁後しばらくすると、放電室内の混合気量が増加する。   The intake valve 31 opens after exhaust top dead center. Since the piston 11 is lowered before the intake valve is opened, the in-cylinder pressure is lowered, and radicals generated in the discharge chamber 55 flow out to the combustion chamber side as shown in FIG. 7B. When the intake valve 31 opens after exhaust top dead center, the air-fuel mixture formed in the intake port is introduced into the combustion chamber 13 as shown in FIG. At this time, the air-fuel mixture flowing into the combustion chamber from the intake port is mixed with the radicals flowing out into the combustion chamber. Further, since the in-cylinder pressure is reduced as described above, a part of the air-fuel mixture flows into the discharge chamber 55 of the discharge unit 50 when the air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber. Therefore, as shown in FIG. 7A, after a while after the intake valve is opened, the air-fuel mixture amount in the discharge chamber increases.

そして、吸気弁開弁後から吸気弁31が閉弁するまでの間に、放電部50で2回目の非平衡プラズマ放電が実施される。2回目の非平衡プラズマ放電時には、放電室内に混合気が存在するので、1回目の非平衡プラズマ放電時よりもラジカル生成効率が高くなる。   Then, after the intake valve is opened and before the intake valve 31 is closed, the discharge unit 50 performs the second non-equilibrium plasma discharge. During the second non-equilibrium plasma discharge, since the air-fuel mixture exists in the discharge chamber, the radical generation efficiency is higher than that during the first non-equilibrium plasma discharge.

吸気弁31は吸気下死点前に閉弁するが、吸気弁閉弁後もピストン11が吸気下死点に達するまではピストン11が下降するため、筒内圧が低下する。このように筒内圧が低下すると、図7(D)に示すように放電室55に生成されたラジカルが再び燃焼室側に流出して、ラジカルが燃焼室13の混合気中に拡散する。   The intake valve 31 closes before the intake bottom dead center, but even after the intake valve closes, the piston 11 descends until the piston 11 reaches the intake bottom dead center, so the in-cylinder pressure decreases. When the in-cylinder pressure is thus reduced, the radicals generated in the discharge chamber 55 again flow out to the combustion chamber side as shown in FIG. 7D, and the radicals diffuse into the air-fuel mixture in the combustion chamber 13.

ピストン11が圧縮上死点に向かって上昇し始めると、図7(E)に示すようにラジカルを含む混合気が放電室内に流入する。そして、ピストン11が圧縮上死点近傍に達すると、放電室内及び燃焼室内の混合気が圧縮着火燃焼する。   When the piston 11 starts to rise toward the compression top dead center, an air-fuel mixture containing radicals flows into the discharge chamber as shown in FIG. When the piston 11 reaches the vicinity of the compression top dead center, the air-fuel mixture in the discharge chamber and the combustion chamber is subjected to compression ignition combustion.

以上により、圧縮着火エンジン100では、下記の効果を得ることができる。   As described above, the compression ignition engine 100 can obtain the following effects.

圧縮着火エンジン100では、低負荷側の領域Cにおいて、吸気弁31のIVOを排気上死点よりも後に遅角制御し、IVCを吸気下死点よりも前に進角制御する。そして、IVOよりも前に1回目の非平衡プラズマ放電を実施し、IVO後であってIVCの前に2回目の非平衡プラズマ放電を実施して、放電部50の放電室内にラジカルを生成させる。
そのため、放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させる回数を増やすことができ、第1実施形態よりもラジカルが混合気中に拡散しやすくなり、ラジカルによる着火性向上効果をさらに高めることがきる。これにより、混合気の着火性が悪化する低負荷側の領域Cにおいても、安定して圧縮着火燃焼させることが可能となる。
In the compression ignition engine 100, in the region C on the low load side, the IVO of the intake valve 31 is retarded after the exhaust top dead center and the IVC is advanced before the intake bottom dead center. Then, the first non-equilibrium plasma discharge is performed before the IVO, and the second non-equilibrium plasma discharge is performed after the IVO and before the IVC to generate radicals in the discharge chamber of the discharge unit 50. .
For this reason, the number of times the radicals in the discharge chamber are allowed to flow out to the combustion chamber side can be increased, and the radicals can be more easily diffused into the air-fuel mixture than in the first embodiment, thereby further improving the effect of improving the ignitability by the radicals. As a result, even in the region C on the low load side where the ignitability of the air-fuel mixture deteriorates, it is possible to stably perform compression ignition combustion.

(第3実施形態)
図8は、第3実施形態の圧縮着火エンジン100の概略構成図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the compression ignition engine 100 of the third embodiment.

第3実施形態の圧縮着火エンジン100の構成は、第2実施形態とほぼ同様であるが、燃料噴射弁32の設置位置において一部相違する。つまり、燃料噴射弁32は、燃焼室内に直接燃料を噴射するように配置したもので、以下にその相違点を中心に説明する。   The configuration of the compression ignition engine 100 of the third embodiment is substantially the same as that of the second embodiment, but is partially different at the installation position of the fuel injection valve 32. That is, the fuel injection valve 32 is arranged so as to inject fuel directly into the combustion chamber, and the difference will be mainly described below.

図8に示すように、燃料噴射弁32は、燃焼室内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド20に配置される。燃料噴射弁32は、吸気弁31が開弁する前に燃料を噴射する。燃料噴射弁32は、噴射された燃料の一部が放電部50の円筒電極52の開口端52Aを指向するように構成される。   As shown in FIG. 8, the fuel injection valve 32 is disposed in the cylinder head 20 so as to inject fuel directly into the combustion chamber. The fuel injection valve 32 injects fuel before the intake valve 31 is opened. The fuel injection valve 32 is configured such that part of the injected fuel is directed to the opening end 52 </ b> A of the cylindrical electrode 52 of the discharge unit 50.

上記のような圧縮着火エンジン100では、エンジン運転状態が領域Cにある場合に、以下の効果を得ることができる。   In the compression ignition engine 100 as described above, when the engine operating state is in the region C, the following effects can be obtained.

第2ラジカル拡散制御での2回目の非平衡プラズマ放電を実施する前に、放電部50の放電室55内に燃料を直接吹き入れるので、第2実施形態のように放電室内に混合気が流入する場合よりもラジカル生成効率を高めることができる。これにより、放電部50への投入エネルギーを抑制することが可能となる。   Before the second non-equilibrium plasma discharge in the second radical diffusion control is performed, the fuel is directly blown into the discharge chamber 55 of the discharge unit 50, so that the air-fuel mixture flows into the discharge chamber as in the second embodiment. The radical generation efficiency can be increased as compared with the case of doing so. Thereby, it is possible to suppress the input energy to the discharge unit 50.

(第4実施形態)
図9は、第4実施形態の圧縮着火エンジン100の概略構成図である。図9(A)は放電部50を示す図であり、図9(B)は、図9(A)をB方向から見たときの図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the compression ignition engine 100 of the fourth embodiment. FIG. 9A is a diagram showing the discharge unit 50, and FIG. 9B is a diagram when FIG. 9A is viewed from the B direction.

第4実施形態の圧縮着火エンジン100の構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、放電部50の構成において一部相違する。つまり、放電部50の放電室55と燃焼室13とを円筒電極52に形成した連通路52Bによって連通するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。   The configuration of the compression ignition engine 100 of the fourth embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but a part of the configuration of the discharge unit 50 is different. That is, the discharge chamber 55 and the combustion chamber 13 of the discharge unit 50 are communicated with each other by the communication passage 52B formed in the cylindrical electrode 52, and the difference will be mainly described below.

放電部50の円筒電極52は、図9(A)に示すように、中心電極51を覆う絶縁部53を取り囲むように構成される。そのため、絶縁部53と円筒電極52との間に形成された空間が放電室55となる。円筒電極52は、先端に小径の連通路52Bが複数設けられており、連通路52Bによって放電室55と燃焼室13とが連通する。これら連通路52Bは、図9(B)に示すように、円筒電極52の先端側面の周方向に等間隔で配置される。   The cylindrical electrode 52 of the discharge part 50 is comprised so that the insulating part 53 which covers the center electrode 51 may be surrounded, as shown to FIG. 9 (A). Therefore, the space formed between the insulating portion 53 and the cylindrical electrode 52 becomes the discharge chamber 55. The cylindrical electrode 52 is provided with a plurality of small-diameter communication passages 52B at the tip, and the discharge chamber 55 and the combustion chamber 13 communicate with each other through the communication passage 52B. These communication paths 52B are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the tip side surface of the cylindrical electrode 52, as shown in FIG.

上記のように構成される圧縮着火エンジン100では、吸気弁閉弁後のピストン下降によって生じる筒内圧の低下を利用して、放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させる。ラジカルの流出速度は、ラジカルが連通路52Bを通って燃焼室13へ流出するときに高速化される。また、ラジカルは、図9(B)に示すように燃焼室内に放射状に噴出する。   In the compression ignition engine 100 configured as described above, radicals in the discharge chamber are caused to flow out to the combustion chamber side by utilizing the decrease in the in-cylinder pressure generated by the piston descending after the intake valve is closed. The outflow rate of radicals is increased when the radicals flow out to the combustion chamber 13 through the communication path 52B. Further, radicals are ejected radially into the combustion chamber as shown in FIG.

以上により、圧縮着火エンジン100では、下記の効果を得ることができる。   As described above, the compression ignition engine 100 can obtain the following effects.

圧縮着火エンジン100では、高速化されたラジカルを燃焼室内に放射状に噴出するので、ラジカルが第1実施形態よりも混合気中に拡散しやすくなり、ラジカルによる着火性向上効果をさらに高めることが可能となる。   In the compression ignition engine 100, since the accelerated radicals are ejected radially into the combustion chamber, the radicals are more easily diffused into the air-fuel mixture than in the first embodiment, and the ignitability improvement effect by the radicals can be further enhanced. It becomes.

(第5実施形態)
図10は、第5実施形態の圧縮着火エンジン100の概略構成図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a compression ignition engine 100 of the fifth embodiment.

第5実施形態の圧縮着火エンジン100の構成は、第4実施形態とほぼ同様であるが、領域Aよりも低負荷側でのエンジン運転において一部相違する。つまり、エンジン運転状態が低負荷側にある場合に混合気を成層化するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。   The configuration of the compression ignition engine 100 of the fifth embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment, but is partially different from the region A in engine operation on the low load side. That is, the air-fuel mixture is stratified when the engine operating state is on the low load side, and the difference will be mainly described below.

図10に示すように、ピストン11は、ピストン冠面の一部が窪むように形成された凹部11Aを有する。   As shown in FIG. 10, the piston 11 has a recess 11 </ b> A formed so that a part of the piston crown surface is recessed.

そして、放電部50の円筒電極52の連通路52Bは、連通路52Bから噴出するラジカルがピストン11の凹部11Aを指向するように配置される。   And the communication path 52B of the cylindrical electrode 52 of the discharge part 50 is arrange | positioned so that the radical spouted from the communication path 52B may face the recessed part 11A of the piston 11. FIG.

また、燃料噴射弁32は、燃焼室内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド20に配置される。この燃料噴射弁32は、噴射された燃料がピストン11の凹部11Aを指向するように構成される。   The fuel injection valve 32 is disposed in the cylinder head 20 so as to inject fuel directly into the combustion chamber. The fuel injection valve 32 is configured such that the injected fuel is directed to the recess 11 </ b> A of the piston 11.

上記のように構成される圧縮着火エンジン100は、図11(A)に示すように、領域Aよりも低負荷側の領域Cにおいて、燃料噴射弁32を圧縮行程中に駆動して混合気の成層化を図る。なお、領域Cにおいても、領域Aと同様のラジカル拡散制御を実施する。   As shown in FIG. 11A, the compression ignition engine 100 configured as described above drives the fuel injection valve 32 during the compression stroke in the region C on the lower load side than the region A to generate the air-fuel mixture. Plan stratification. In the region C, radical diffusion control similar to that in the region A is performed.

エンジン運転状態が領域Cにある場合の圧縮着火エンジン100の成層運転について、図11(B)及び図11(C)を参照して説明する。   The stratified operation of the compression ignition engine 100 when the engine operating state is in the region C will be described with reference to FIGS. 11 (B) and 11 (C).

圧縮着火エンジン100では、領域Cにおいてもラジカル拡散制御を実施するので、吸気弁閉弁後からピストン11が吸気下死点に下降までの期間に、図11(B)に示すように、放電室内に形成されたラジカルが連通路52Bを介して燃焼室側に噴出する。このラジカルは、図11(B)の領域Rに示す通り、ピストン11の凹部11Aに向かって噴出する。   In the compression ignition engine 100, since radical diffusion control is also performed in the region C, during the period from when the intake valve is closed until the piston 11 is lowered to the intake bottom dead center, as shown in FIG. The radicals formed in are ejected to the combustion chamber side through the communication passage 52B. This radical is ejected toward the recess 11A of the piston 11 as shown in the region R of FIG.

そして、ピストン11が圧縮上死点に向かって上昇する圧縮行程中に、燃料噴射弁32から燃料が燃焼室内に直接噴射される。この燃料は、図11(B)の領域Fに示すようにピストン11の凹部11Aに向かって噴射される。このときラジカルは、図11(C)の領域Rに示すようにピストン11の凹部11Aに滞留しているので、ラジカルと燃料とが凹部11Aで混ざり合って成層化された混合気となる。その後、ピストン11が圧縮上死点近傍に達すると、混合気が圧縮着火燃焼する。   Then, during the compression stroke in which the piston 11 rises toward the compression top dead center, the fuel is directly injected from the fuel injection valve 32 into the combustion chamber. This fuel is injected toward the concave portion 11A of the piston 11 as shown in a region F of FIG. At this time, since the radicals stay in the concave portion 11A of the piston 11 as shown in the region R of FIG. 11C, the radical and the fuel are mixed in the concave portion 11A to form an air-fuel mixture. Thereafter, when the piston 11 reaches the vicinity of the compression top dead center, the air-fuel mixture undergoes compression ignition combustion.

以上により、圧縮着火エンジン100では、下記の効果を得ることができる。   As described above, the compression ignition engine 100 can obtain the following effects.

圧縮着火エンジン100では、低負荷側の領域Cにおいて、ピストン11の凹部11Aにラジカルを滞留させるとともに、圧縮行程中に凹部11Aに向かって燃料を噴射する。そのため、低負荷側の領域Cにおいて成層運転しても、効率的に着火性を向上させることができる。また、この成層運転により、燃費性能の向上を図ることも可能となる。   In the compression ignition engine 100, radicals are retained in the recess 11A of the piston 11 in the region C on the low load side, and fuel is injected toward the recess 11A during the compression stroke. Therefore, even if the stratified operation is performed in the region C on the low load side, the ignitability can be improved efficiently. In addition, this stratified operation can improve fuel efficiency.

本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。   It is obvious that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea.

第1実施形態では、吸気弁11のIVCを吸気下死点よりも前に設定することで、筒内圧を低下させてラジカルを放電部50の放電室55から燃焼室側に流出させるように構成したが、これに限られるものではない。つまり、電磁アクチュエータによって吸気弁31のバルブタイミングを制御し、ピストン11が排気上死点から吸気下死点に下降するまでの間に吸気弁31が閉弁する期間(吸気弁閉期間)を設けるように構成してもよい。吸気弁閉弁期間中に筒内圧が低下するので、ラジカルを放電室55から燃焼室側に流出させることができ、ラジカルを混合気中に拡散させることができる。   In the first embodiment, the IVC of the intake valve 11 is set before the intake bottom dead center, thereby reducing the in-cylinder pressure and allowing radicals to flow out from the discharge chamber 55 of the discharge unit 50 to the combustion chamber side. However, it is not limited to this. That is, the valve timing of the intake valve 31 is controlled by the electromagnetic actuator, and a period during which the intake valve 31 closes (intake valve closed period) is provided before the piston 11 descends from the exhaust top dead center to the intake bottom dead center. You may comprise as follows. Since the in-cylinder pressure decreases during the intake valve closing period, radicals can flow out from the discharge chamber 55 to the combustion chamber side, and the radicals can be diffused into the air-fuel mixture.

第1実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression ignition engine of 1st Embodiment. 可変動弁装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a variable valve apparatus. 吸気弁のリフト量及び作動角の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the lift amount and operating angle of an intake valve. エンジン回転速度と負荷とによって表わされる運転マップである。3 is an operation map represented by engine rotation speed and load. ラジカル拡散制御の作用を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the effect | action of radical diffusion control. 第2実施形態の圧縮着火エンジンの運転マップである。It is a driving | operation map of the compression ignition engine of 2nd Embodiment. 第2ラジカル拡散制御の作用を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the effect | action of 2nd radical diffusion control. 第3実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression ignition engine of 3rd Embodiment. 第4実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression ignition engine of 4th Embodiment. 第5実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression ignition engine of 5th Embodiment. 圧縮着火エンジンの成層運転を示す図である。It is a figure which shows the stratification operation | movement of a compression ignition engine.

符号の説明Explanation of symbols

100 圧縮着火エンジン
200 可変動弁装置(バルブタイミング調整装置)
10 シリンダブロック
11 ピストン
11A 凹部
12 シリンダ
13 燃焼室
20 シリンダヘッド
30 吸気ポート
31 吸気弁
32 燃料噴射弁(燃料供給手段)
50 放電部
51 中心電極(第1電極)
52 円筒電極(第2電極)
52B 連通路
53 絶縁部(絶縁体)
55 放電室
60 高電圧高周波発生器(電圧印加手段)
70 コントローラ(制御装置)
100 Compression ignition engine 200 Variable valve gear (valve timing adjusting device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylinder block 11 Piston 11A Recessed part 12 Cylinder 13 Combustion chamber 20 Cylinder head 30 Intake port 31 Intake valve 32 Fuel injection valve (fuel supply means)
50 Discharge part 51 Center electrode (first electrode)
52 Cylindrical electrode (second electrode)
52B Communication path 53 Insulation part (insulator)
55 Discharge chamber 60 High voltage high frequency generator (voltage application means)
70 Controller (control device)

Claims (11)

燃焼室内にラジカルを供給するエンジンにおいて、
吸気ポートを開閉する吸気弁と、
前記吸気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置と、
第1電極と、第1電極を覆う誘電体と、誘電体と対向する位置に配置される第2電極とを有し、前記第2電極と前記誘電体との間に形成される放電室が燃焼室に臨むように構成され、前記放電室内で非平衡プラズマ放電を発生させる放電部と、
非平衡プラズマ放電によって前記放電室内にラジカルが生成するように前記放電部に電圧を印加する電圧印加手段と、
排気上死点から吸気下死点へのピストン下降中に前記吸気弁が閉弁する吸気弁閉期間を有するように前記バルブタイミング制御装置を制御して、前記放電室内のラジカルを燃焼室内に拡散させる制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジン。
In an engine that supplies radicals into the combustion chamber,
An intake valve that opens and closes the intake port;
A valve timing adjusting device for adjusting the valve timing of the intake valve;
A discharge chamber formed between the second electrode and the dielectric, the first electrode; a dielectric covering the first electrode; and a second electrode disposed at a position facing the dielectric. A discharge section configured to face the combustion chamber and generate a non-equilibrium plasma discharge in the discharge chamber;
Voltage applying means for applying a voltage to the discharge part so that radicals are generated in the discharge chamber by non-equilibrium plasma discharge;
The valve timing control device is controlled so as to have an intake valve closing period in which the intake valve is closed while the piston descends from the exhaust top dead center to the intake bottom dead center, and the radicals in the discharge chamber are diffused into the combustion chamber. Control means for causing
An engine comprising:
前記制御手段は、排気上死点から前記吸気弁閉期間が終了するまでに非平衡プラズマ放電が発生するように前記電圧印加手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジン。
The control means controls the voltage application means so that a non-equilibrium plasma discharge is generated from exhaust top dead center until the intake valve closing period ends.
The engine according to claim 1.
前記制御手段は、前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも前となるように前記バルブタイミング調整装置を制御し、前記吸気弁閉期間を設定する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン。
The control means controls the valve timing adjusting device so that the closing timing of the intake valve is before the intake bottom dead center, and sets the intake valve closing period;
The engine according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記制御手段は、前記吸気弁の開弁時期が排気上死点よりも後となるように前記バルブタイミング調整装置を制御し、前記吸気弁閉期間を設定する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン。
The control means controls the valve timing adjusting device so that the opening timing of the intake valve is after exhaust top dead center, and sets the intake valve closing period;
The engine according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記制御手段は、前記吸気弁の開弁時期を排気上死点よりも後に制御して第1吸気弁閉期間を設定するとともに、前記吸気弁の閉弁時期を吸気下死点よりも前に制御して第2吸気弁閉期間を設定し、第1吸気弁閉期間の終了するまでに非平衡プラズマ放電を発生させるとともに、第1吸気弁閉期間終了後であって第2吸気弁閉期間が終了するまでに非平衡プラズマ放電を発生させるように前記電圧印加手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン。
The control means controls the opening timing of the intake valve after the exhaust top dead center to set the first intake valve closing period, and sets the closing timing of the intake valve before the intake bottom dead center. The second intake valve closing period is controlled to generate a non-equilibrium plasma discharge until the end of the first intake valve closing period, and after the first intake valve closing period ends, The voltage application means is controlled to generate a non-equilibrium plasma discharge until
The engine according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記エンジンに燃料を供給する燃料供給手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気弁が開弁する前に燃料を供給するように前記燃料供給手段を制御する、
ことを特徴とする請求項5に記載のエンジン。
Fuel supply means for supplying fuel to the engine;
The control means controls the fuel supply means to supply fuel before the intake valve opens;
The engine according to claim 5.
前記燃料供給手段は、燃焼室内に直接燃料を噴射するとともに、噴射された燃料が前記放電室を指向するように構成される、
ことを特徴とする請求項6に記載のエンジン。
The fuel supply means is configured to inject fuel directly into the combustion chamber and to direct the injected fuel to the discharge chamber.
The engine according to claim 6.
前記第2電極は、前記放電室と前記燃焼室とを隔てるように形成され、前記放電室と前記燃焼室とを連通する連通路を備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一つに記載のエンジン。
The second electrode is formed so as to separate the discharge chamber and the combustion chamber, and includes a communication path that communicates the discharge chamber and the combustion chamber.
The engine according to any one of claims 1 to 5, characterized by that.
前記連通路は、略円筒形状の前記第2電極の周方向に均等に複数配置される、
ことを特徴とする請求項8に記載のエンジン。
A plurality of the communication passages are arranged uniformly in the circumferential direction of the substantially cylindrical second electrode;
The engine according to claim 8.
ピストン冠面が窪むように形成された凹部を有するピストンと、
燃焼室内に直接燃料を噴射するとともに、噴射された燃料が前記凹部に指向するように構成される燃料供給手段と、を備え、
前記第2電極は、前記連通路から流出するラジカルが前記凹部に指向するように構成され、
前記制御手段は、圧縮行程中に前記燃料供給手段によって燃料を噴射する、
ことを特徴とする請求項8に記載のエンジン。
A piston having a recess formed such that the crown surface of the piston is recessed;
A fuel supply means configured to inject fuel directly into the combustion chamber and to direct the injected fuel to the recess,
The second electrode is configured such that radicals flowing out from the communication path are directed to the recess,
The control means injects fuel by the fuel supply means during a compression stroke;
The engine according to claim 8.
前記エンジンは、圧縮行程の圧縮作用によって混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火エンジンである、
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一つに記載のエンジン。
The engine is a compression ignition engine that compresses and burns an air-fuel mixture by a compression action of a compression stroke.
The engine according to any one of claims 1 to 10, characterized by that.
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