JP2010190043A - 圧縮自己着火式内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮自己着火式内燃機関は、燃焼室内の混合気分布における平均自着火性と、自着火性不均一度合いとによって燃焼を制御する。これによって、燃焼騒音と熱効率および排気性能を両立する圧縮自己着火燃焼を実現することが可能となる。
【選択図】図1
Description
この予混合圧縮自己着火燃焼においては、燃焼期間の長さを適正に維持することが重要な課題となる。すなわち、燃焼期間が火炎伝播速度によって決まる火花点火燃焼と異なり、予混合圧縮自己着火燃焼における燃焼期間は様々な要因の影響を受けて大幅に変化するため、燃焼期間が過小となって燃焼騒音やエンジン振動が発生したり、燃焼期間が過大となって燃料の燃え残りが発生したりしやすい。
上記技術の問題点を解決する手段として、特許文献1に示されるものがある。この特許文献1には、予混合圧縮自己着火燃焼方式による燃焼において、筒内に直接噴射する噴射弁を2本有し、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とを重ならないように分布させることにより、窒素酸化物とスモークの生成を抑制し、かつ、高負荷運転時の過早着火を抑制することを狙いとする。
以上のフローをサイクル毎に繰り返すことにより、燃焼騒音および熱効率の観点で、燃焼をより改善するよう混合気分布の調整がなされ、燃焼騒音と熱効率・排気特性の良好な燃焼を、安定に運転することが可能となる。
3…主燃焼室
4…吸気弁
5…排気弁
6…吸気ポート
7…排気ポート
8…吸気コレクタ
9…吸気スロットル
10…ECU
11…アクセル開度センサ
12…水温センサ
13…クランク角センサ
14…筒内圧力計
15…第一直噴燃料噴射弁
16…第二直噴燃料噴射弁
17…第一燃料タンク
18…第二燃料タンク
19…第一低圧ポンプ
20…第二低圧ポンプ
21…第一高圧ポンプ
22…第二高圧ポンプ
Claims (34)
- 混合気の自着火性空間分布を燃焼室内に配置し、混合気分布における平均自着火性と、自着火性不均一度合いとによって燃焼を制御することを特徴とする圧縮自己着火式内燃機関。
- 混合気分布の平均自着火性と、自着火性不均一度合いとを同時に制御することを特徴とする請求項1に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 燃焼状態を検知する手段を有して構成され、検知された燃焼状態に基づいて制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 平均自着火性を低下させるのと同時に自着火性不均一度合いを大きくし、平均自着火性を上昇させるのと同時に自着火性不均一度合いを小さくする制御を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 平均自着火性の変化代に対する自着火性不均一度合いの変化代をエンジン運転条件に応じて可変設定することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- エンジン負荷が大きいほど平均自着火性に対する自着火性不均一度の変化代を大きくすることを特徴とする請求項5に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- エンジン回転数が高いほど平均自着火性に対する自着火性不均一度の変化代を小さくすることを特徴とする請求項5に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 燃焼騒音に関係するパラメータを取得し、該パラメータから燃焼騒音が適正な大きさより大きいことが判断される場合に平均自着火性を低下させるのと同時に自着火性不均一度合いを大きくする制御を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 燃焼騒音に関係するパラメータを取得し、該パラメータから燃焼騒音が適正な大きさより小さいことが判断される場合に平均自着火性を上昇させるのと同時に自着火性不均一度合いを小さくする制御を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとしてエンジン回転角速度のサイクル変動を取得し、該変動と所定値との比較により、燃焼騒音が適正な大きさであるかどうかを判断することを特徴とする請求項8または9に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとして排気ガス中の未燃燃料量を取得し、該未燃燃料量と所定値との比較により、燃焼騒音が適正な大きさであるかどうかを判断することを特徴とする請求項8または9に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとしてエンジン本体の振動を取得し、該振動と所定値との比較により、燃焼騒音が適正な大きさであるかどうかを判断することを特徴とする請求項8または9に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとしてエンジン筒内圧力のサイクル変動を取得し、該変動と所定値との比較により、燃焼騒音が適正な大きさであるかどうかを判断することを特徴とする請求項8または9に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとしてエンジン筒内圧力の最大値を取得し、該筒内圧力最大値と所定値との比較により、燃焼騒音が適正な大きさであるかどうかを判断することを特徴とする請求項8または9に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとして1サイクル中の熱発生量を取得し、該熱発生量と供給した燃料量から求められる熱発生量との比較により、燃焼騒音が適正な大きさであるかどうかを判断することを特徴とする請求項8または9に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとしてエンジン筒内圧力の上昇率を取得し、該筒内圧力上昇率と所定値との比較により、燃焼騒音が適正な大きさであるかどうかを判断することを特徴とする請求項8または9に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 平均自着火性を上昇させるのと同時に自着火性不均一度合いを大きくし、平均自着火性を低下させるのと同時に自着火性不均一度合いを小さくする制御を行うことを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 熱効率に関係するパラメータを取得し、該パラメータに基づいて、平均自着火性と着火性不均一度合いの制御を行うことを特徴とする請求項17に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとして、1サイクル中の熱発生重心を取得し、該熱発生重心が所定のタイミングよりも早いとき平均自着火性を低下させるのと同時に自着火性不均一度合いを小さくする制御を行い、該熱発生重心が所定のタイミングよりも遅いとき平均自着火性を上昇させるのと同時に自着火性不均一度合いを大きくする制御を行うことを特徴とする請求項18に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとしてエンジン筒内圧力が最大値を取るタイミングを取得し、該筒内圧力最大値を取るタイミングが所定のタイミングよりも早いとき平均自着火性を低下させるのと同時に自着火性不均一度合いを小さくする制御を行い、該筒内圧力最大値を取るタイミングが所定のタイミングよりも遅いとき平均自着火性を上昇させるのと同時に自着火性不均一度合いを大きくする制御を行うことを特徴とする請求項18に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとしてエンジン筒内圧力の上昇率が最大となるタイミングを取得し、該筒内圧力上昇率が最大となるタイミングが所定のタイミングよりも早いとき平均自着火性を低下させるのと同時に自着火性不均一度合いを小さくする制御を行い、該筒内圧力上昇率が最大となるタイミングが所定のタイミングよりも遅いとき平均自着火性を上昇させるのと同時に自着火性不均一度合いを大きくする制御を行うことを特徴とする請求項18に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記パラメータとして軸トルクが最大値を取るタイミングを取得し、該軸トルクの最大値を取るタイミングが所定のタイミングよりも早いとき平均自着火性を低下させるのと同時に自着火性不均一度合いを小さくする制御を行い、該筒内圧力最大値を取るタイミングが所定のタイミングよりも遅いとき平均自着火性を上昇させると同時に自着火性不均一度合いを大きくする制御を行うことを特徴とする請求項18に記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記自着火性不均一度合いは、筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁が、自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、2つの燃料噴射弁それぞれの分割噴射を実施し、それぞれの燃料噴射弁の分割噴射量割合および分割噴射タイミングを変更することにより制御することを特徴とする請求項1から22のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記自着火性不均一度合いは、吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁が所定の自着火性の燃料を噴射し、かつ筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれから噴射する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁の噴射量の、筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射量の合計に対する割合を変更することにより制御する、あるいは筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の分割噴射量割合および分割噴射タイミングを変更することにより制御することを特徴とする請求項1から22のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記自着火性不均一度合いは、 吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射し、かつ筒内に直接燃料を噴射する2種類の燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射量合計と、前記筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射量合計との割合を変更する、あるいは筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の分割噴射量割合および分割噴射タイミングを変更することにより制御することを特徴とする請求項1から22のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記自着火性不均一度合いは、吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁が所定の自着火性の燃料を噴射し、筒内に直接燃料を噴射する、1つの2種燃料対応燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁の噴射量合計と、前記筒内に直接燃料を噴射する2種燃料対応燃料噴射弁の噴射量合計との割合を変更する、あるいは前記筒内に直接燃料を噴射する2種燃料対応燃料噴射弁の分割噴射量割合および分割噴射タイミングを変更することにより制御することを特徴とする請求項1から22のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記自着火性不均一度合いは、吸気管に燃料を供給する2つの燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射し、かつ筒内に直接燃料を噴射する、1つの2種燃料対応燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射量合計と、前記筒内に直接燃料を噴射する2種燃料対応燃料噴射弁の噴射量合計との割合を変更する、あるいは前記筒内に直接燃料を噴射する2種燃料対応燃料噴射弁の分割噴射量割合および分割噴射タイミングを変更することにより制御することを特徴とする請求項1から22のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記自着火性不均一度合いは、燃料供給手段として、2つの燃料噴射弁を2本の吸気管それぞれに1本ずつ有し、自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれから供給する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁に供給する2燃料の自着火性を変更する、あるいは筒内流動の強度を変更することにより制御することを特徴とする請求項1から22のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記平均自着火性は、筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁が、自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、2つの燃料噴射弁の燃料噴射量分担割合を変更することにより制御することを特徴とする請求項1から28のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記平均自着火性は、吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁が所定の自着火性の燃料を噴射し、かつ筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれから噴射する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁が噴射する燃料の自着火性を変更する、あるいは前記筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射割合を変更することにより制御することを特徴とすることを特徴とする請求項1から28のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記平均自着火性は、吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射し、かつ筒内に直接燃料を噴射する2種類の燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射量分担割合を変更する、あるいは前記筒内に直接燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射割合を変更することにより制御することを特徴とする請求項1から28のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
- 前記平均自着火性は、吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁が所定の自着火性の燃料を噴射し、筒内に直接燃料を噴射する、1つの2種燃料対応燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、
前記吸気管に燃料を噴射する1つの燃料噴射弁の噴射する燃料の自着火性を変更する、あるいは前記2燃料対応燃料噴射弁が噴射する自着火性の異なる2種類の燃料の噴射量分担割合を変更することにより制御することを特徴とする請求項1から28のいずれかに記載の圧縮自己着火内燃機関。 - 前記平均自着火性は、吸気管に燃料を供給する2つの燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射し、かつ筒内に直接燃料を噴射する、1つの2種燃料対応燃料噴射弁が自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれ噴射する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の噴射量分担割合を変更する、あるいは前記2燃料対応燃料噴射弁が噴射する自着火性の異なる2種類の燃料の噴射量分担割合を変更することにより制御することを特徴とする請求項1から28のいずれかに記載の圧縮自己着火内燃機関。
- 前記平均自着火性は、燃料供給手段として、2つの吸気管それぞれに1つずつ燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、自着火性の異なる2種類の燃料をそれぞれから供給する燃料供給手段において、前記吸気管に燃料を噴射する2つの燃料噴射弁の燃料噴射量分担割合を変更することにより制御することを特徴とする請求項1〜28のいずれかに記載の圧縮自己着火式内燃機関。
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