JP2012127275A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
従来の内燃機関は、運転状態に応じて混合気の燃焼方式を、点火栓による火花点火によって燃焼させる火花点火燃焼(Spark Ignition;以下「SI燃焼」という。)又は圧縮自己着火によって燃焼させる予混合圧縮着火燃焼(Homogeneous Charge Compression Ignition;以下「HCCI燃焼」という。)のいずれかに切り替えていた。そして、吸気系に過給機、インタクーラ及びインタクーラのバイパス通路を備え、HCCI燃焼を実施するときは、過給機で圧縮した吸気がバイパス通路へと流れるように制御して、吸気を冷却せずに各シリンダに供給していた。 A conventional internal combustion engine uses a spark ignition combustion (Spark Ignition; hereinafter referred to as “SI combustion”) or a premixing that is combusted by a spark ignition by a spark plug according to an operating state. It switched to either compression ignition combustion (Homogeneous Charge Compression Ignition; hereinafter referred to as “HCCI combustion”). The intake system is provided with a supercharger, an intercooler, and an intercooler bypass passage, and when performing HCCI combustion, the intake air compressed by the supercharger is controlled to flow to the bypass passage, so that the intake air is not cooled. Were supplied to each cylinder.
HCCI燃焼時における混合気の着火性を向上させるためには、混合気内に予めオゾン等のラジカル(化学活性種)が含まれるようにしておくことが有効である。そのために、吸気系でラジカルを生成又は供給することが考えられる。 In order to improve the ignitability of the air-fuel mixture during HCCI combustion, it is effective to previously contain radicals (chemically active species) such as ozone in the air-fuel mixture. Therefore, it is conceivable to generate or supply radicals in the intake system.
しかしながら、例えば前述した従来の内燃機関において、バイパス通路でラジカルを供給しようとすると、供給したラジカルの一部がインタクーラ側に逆流してしまい、効率良くラジカルを各シリンダに供給できないという問題点があった。 However, for example, in the above-described conventional internal combustion engine, if radicals are to be supplied through the bypass passage, a part of the supplied radicals flow backward to the intercooler side, so that the radicals cannot be efficiently supplied to each cylinder. It was.
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、吸気系で生成又は供給したラジカルを効率良く各シリンダに供給することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to efficiently supply radicals generated or supplied in an intake system to each cylinder.
本発明は、吸気通路に設けられた過給機と、過給機よりも下流の吸気通路に設けられた吸気コレクタと、過給機と吸気コレクタとの間の吸気通路、又は、吸気コレクタの内部に設けられたインタクーラと、インタクーラを迂回するように、一端が過給機よりも下流の吸気通路に接続され、他端が吸気コレクタに接続されるバイパス通路と、吸気コレクタの直上流のパイパス通路に設けられ、混合気の着火性を向上させる活性種を発生させる活性種発生器と、活性種生成器よりも上流の前記パイパス通路に設けられ、そのバイパス通路を開閉するバイパス開閉弁と、バイパス通路によってバイパスされる被バイパス部分における吸気コレクタの直上流の吸気通路に設けられ、被バイパス部分の吸気通路を開閉する吸気開閉弁と、を備える内燃機関である。 The present invention relates to a supercharger provided in an intake passage, an intake collector provided in an intake passage downstream of the supercharger, an intake passage between the supercharger and the intake collector, or an intake collector An intercooler provided inside, a bypass passage with one end connected to the intake passage downstream of the supercharger and the other end connected to the intake collector so as to bypass the intercooler, and a bypass immediately upstream of the intake collector An active species generator that generates active species that improve the ignitability of the air-fuel mixture, and a bypass on-off valve that opens and closes the bypass passage provided in the bypass passage upstream of the active species generator; An internal combustion engine comprising: an intake opening and closing valve provided in an intake passage immediately upstream of an intake collector in a bypassed portion bypassed by the bypass passage, and opening and closing the intake passage of the bypassed portion It is.
本発明によれば、吸気開閉弁から吸気コレクタまでの空間容積が可能な限り小さくなるように、吸気コレクタの直上流の吸気通路に吸気開閉弁を設けた。 According to the present invention, the intake opening / closing valve is provided in the intake passage immediately upstream of the intake collector so that the space volume from the intake opening / closing valve to the intake collector is as small as possible.
このように、吸気開閉弁から吸気コレクタまでの空間容積を小さくしたことによって、吸気コレクタの直上流のパイパス通路に設けた活性種発生器から活性種を供給する際に吸気開閉弁を閉じれば、バイパス通路を通って吸気コレクタに供給されたラジカルを含んだ吸気が吸気通路側に逆流するのを抑制できる。そのため、吸気コレクタに供給した吸気が、吸気開閉弁と吸気コレクタとの間の吸気通路内で淀むのを抑制できる。よって、吸気改質器で発生させて吸気コレクタに供給したラジカルを、効率良く吸気コレクタから各シリンダに供給することができる。 In this way, by reducing the space volume from the intake opening / closing valve to the intake collector, if the intake opening / closing valve is closed when supplying the active species from the active species generator provided in the bypass passage immediately upstream of the intake collector, It is possible to suppress the intake air including radicals supplied to the intake collector through the bypass passage from flowing backward to the intake passage. Therefore, it is possible to suppress the intake air supplied to the intake collector from stagnation in the intake passage between the intake opening / closing valve and the intake collector. Therefore, radicals generated by the intake reformer and supplied to the intake collector can be efficiently supplied from the intake collector to each cylinder.
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、本発明の第1実施形態による内燃機関(以下「エンジン」という。)1の概略構成図である。エンジン1は、運転状態に応じて燃焼方式をSI燃焼又はHCCI燃焼に切り替え可能なように構成される。以下、エンジン1の詳細について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 according to a first embodiment of the present invention. The
エンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダヘッド3と、吸気装置4と、排気装置5と、コントローラ6と、を備える。
The
シリンダブロック2には、複数のシリンダ21が形成される。シリンダ21の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ21の内部を往復運動するピストン22が収められる。ピストン22には、コンロッド23の一端部を取り付けるためのピストンピン24が挿入される。
A plurality of
また、シリンダブロック2は、クランクシャフト25を回転自在に支持する。クランクシャフト25は、ピストン22の往復運動をコンロッド23を介して回転運動に変換する。
Moreover, the
シリンダヘッド3は、シリンダブロック2の上面に取り付けられ、シリンダ21及びピストン22とともに燃焼室26の一部を形成する。
The
シリンダヘッド3には、吸気ポート31と、排気ポート32と、吸気弁33と、排気弁34と、吸気弁可変動弁装置35と、排気弁可変動弁装置36と、点火栓37と、燃料噴射弁38と、が設けられる。
The
吸気ポート31は、一端がシリンダヘッド3の一方(図中左側)の側面に開口し、他端が燃焼室26の頂壁に開口するように、シリンダヘッド3の内部に形成された通路である。吸気ポート31の一端は吸気装置4の吸気通路41に接続されており、吸気ポート31を介して燃焼室26に空気が供給される。
The
排気ポート32は、一端がシリンダヘッド3の他方(図中右側)の側面に開口し、他端が燃焼室26の頂壁に開口するように、シリンダヘッド3の内部に形成された通路である。排気ポート32の一端は排気装置5の排気通路51に接続されており、排気ポート32を介して燃焼室26で発生した燃焼ガスが排気通路51へと排出される。
The
吸気弁33は、吸気ポート31の燃焼室側の開口端を開閉する。
The
排気弁34は、排気ポート32の燃焼室側の開口端を開閉する。
The
吸気弁可変動弁装置35は、吸気弁33を開閉駆動するとともに、吸気弁33の開閉時期を任意の時期に調節する。
The intake valve variable
排気弁可変動弁装置36は、排気弁34を開閉駆動するとともに、排気弁34の開閉時期を任意の時期に調節する。
The exhaust valve
点火栓37は、燃焼室26の頂壁中央に臨むように設けられる。点火栓37は、任意の時期に火花を発生させて、燃焼室内の混合気に着火する。
The
燃料噴射弁38は、任意の時期に燃焼室26に直接燃料を噴射する。
The
吸気装置4は、エンジン1に吸入される空気(吸気)が流れる吸気通路41を備える。吸気通路41には、上流から順に、スーパチャージャ42と、インタクーラ43と、スロットル弁44と、吸気コレクタ45と、が設けられる。
The
スーパチャージャ42は、クランクシャフト25の一端に形成されたクランクプーリとベルトとを介してクランクシャフト25によって駆動される過給機である。スーパチャージャ42は、クランクシャフト25の回転力を利用して吸気を強制的に圧縮し、その圧縮した吸気をシリンダ21に供給する。
The
インタクーラ43は、インタクーラ43を通過する吸気を冷却する。
The
スロットル弁44は、吸気通路41の通路段面積を連続的又は段階的に変化させることで、吸気コレクタ45、ひいてはシリンダ21に吸入される吸気量を調整する。スロットル弁44は、スロットルアクチュエータ441によって開閉駆動され、スロットルセンサ442によってその開度(以下「スロットル開度」という。)が検出される。スロットル弁44は、スロットル弁44から吸気コレクタ45までの吸気通路41の空間容積が可能な限り小さくなるように、吸気コレクタ45の直上流に設けられる。この理由については、図4を参照して後述する。
The
吸気コレクタ45は、流入してきた吸気を各シリンダ21へ均等に分配する。
The
吸気通路41にはさらに、スーパチャージャ42をバイパスする第1バイパス通路46と、インタクーラ43をバイパスする第2バイパス通路47と、が設けられる。
The
第1バイパス通路46は、非過給時など、必要に応じてスーパチャージャ42を迂回させて外気を自然吸気として各シリンダ21に供給できるようにするための通路である。第1バイパス通路46は一端がスーパチャージャ42よりも上流側の吸気通路41に接続され、他端がスーパチャージャ42とインタクーラ43との間の吸気通路41に接続される。
The
第1バイパス通路46には、第1バイパス弁461が設けられる。
A
第1バイパス弁461は、図示しないアクチュエータによって開閉駆動され、第1バイパス通路46を開閉する。
The
第2バイパス通路47は、HCCI燃焼時に、スーパチャージャ42で圧縮されて高温となった吸気を、インタクーラ43を迂回させて直接各シリンダ21に供給できるようにするための通路である。第2バイパス通路47は、一端が第1バイパス弁461よりも下流側の第1バイパス通路46に接続され、他端が吸気コレクタ45に接続される。吸気通路41のうち、第2バイパス通路47にバイパスされる被バイパス部分は、スーパチャージャ42とインタクーラ43の間にあるバイパス通路の分岐/合流部から吸気コレクタ45までの区間が該当し、スロットル弁44は被バイパス部分の吸気通路41の最下流位置、すなわち吸気コレクタ45の直上流に設けられ、スロットル弁44から吸気コレクタ45までの吸気通路41の空間容積が可能な限り小さくなるように構成されている。
The
第2バイパス通路47には、上流から順に、第2バイパス弁471と、吸気改質器472と、が設けられる。
The
第2バイパス弁471は、図示しないアクチュエータによって開閉駆動され、第2バイパス通路47を開閉する。第2バイパス弁471は、少なくとも吸気改質器472よりも上流に設けてあればよいが、本実施形態では、第2バイパス弁471から吸気改質器472までの第2バイパス通路内の空間容積が可能な限り小さくなるように、吸気改質器472の直上流に設けた。この理由については、図4を参照して後述する。
The
吸気改質器472は、吸気改質器472から吸気コレクタ45までの空間容積が可能な限り小さくなるように、吸気コレクタ45の直上流に設けられる。この理由については、図4を参照して後述する。吸気改質器472は、非平衡プラズマを発生させて、吸気中の酸素の一部をオゾン等のラジカルに改質する。最終的に燃焼室内で生成される混合気の内部にラジカルが存在していると、存在していない場合と比べて低い温度のときから混合気の低温酸化反応が促進され、種々の中間生成物を発生させつつ、最終的に混合気の着火性が向上する。本実施形態では、放電電極と接地電極との間に誘電体を介在させ、放電電極に高周波の高電圧を印加することで非平衡プラズマを発生させる。なお、非平衡プラズマを形成できる電極と電源の仕様であれば、この形態に限らずの他の形態であっても良い。例えば、マイクロ波等を利用して非平衡プラズマを発生させるものであってもよい。
The
排気装置5は、エンジン1から排出される燃焼ガス(以下「排気」という。)が流れる排気通路51を備える。排気通路51には、排気中の炭化水素や窒素酸化物などの有害物質を取り除く三元触媒52が設けられる。
The
コントローラ6は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ6には、エンジン負荷としてのアクセルペダル踏み込み量(以下「アクセル操作量」という。)を検出するアクセルストロークセンサ61やクランク角に基づいてエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ62などの、エンジン1の運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。
The
コントローラ6は、検出したエンジン1の運転状態に基づいて、予め記憶しておいた運転モード切替マップを参照して燃焼方式をHCCI燃焼又はSI燃焼のいずれかに切り替えるとともに、スーパチャージャ42による過給を行うか否かを判断する。
The
図2は、運転モード切替マップである。 FIG. 2 is an operation mode switching map.
図2に示すように、コントローラ6は、低回転・低負荷の所定の運転領域において、運転モードを過給HCCI燃焼モードに切り替える。過給HCCI燃焼モード時には、コントローラ6は、スーパチャージャ42による過給を実施しつつ、HCCI燃焼を実施する。
As shown in FIG. 2, the
また、高負荷の所定の運転領域において、運転モードを過給SI燃焼モードに切り替える。過給SI燃焼モード時には、コントローラ6は、スーパチャージャ42による過給を実施しつつ、SI燃焼を実施する。
Further, the operation mode is switched to the supercharging SI combustion mode in a predetermined operation region with a high load. In the supercharging SI combustion mode, the
さらに、中〜高回転・低〜中負荷の所定の運転領域において、運転モードを自然吸気SI燃焼モードに切り替える。自然吸気SI燃焼モード時には、コントローラ6は、スーパチャージャ42による過給を実施せずに、SI燃焼を実施する。
Further, the operation mode is switched to the natural intake SI combustion mode in a predetermined operation region of medium to high rotation and low to medium load. In the natural intake SI combustion mode, the
図3は、コントローラ6が実施する運転モード切替制御について説明するフローチャートである。コントローラ6は、本ルーチンをエンジン1の運転中に所定の演算周期(例えば10[ms])で実行する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation mode switching control performed by the
ステップS1において、コントローラ6は、エンジン回転速度と、エンジン負荷としてのアクセル操作量と、を読み込む。
In step S1, the
ステップS2において、コントローラ6は、図2の運転モード切替マップを参照し、エンジン回転速度とアクセル操作量とに基づいて現在の運転領域を判定する。コントローラ6は、現在の運転領域が低回転・低負荷の所定の運転領域内にあればステップS3の処理を行い、中〜高回転・低〜中負荷の所定の運転領域内にあればステップS6の処理を行い、高負荷の所定の運転領域内にあればステップS9の処理を行う。
In step S2, the
ステップS3からステップS5は、過給HCCI燃焼モード時に実行される処理である。 Steps S3 to S5 are processes executed in the supercharging HCCI combustion mode.
ステップS3において、コントローラ6は、第1バイパス弁461を閉じ、第2バイパス弁471を開き、スロットル弁44を全閉にする。
In step S3, the
ステップS4において、コントローラ6は、スーパチャージャ42を駆動する。
In step S4, the
ステップS5において、コントローラ6は、吸気改質器472の放電電極に高周波の高電圧を印加して非平衡プラズマを発生させ、吸気の一部をラジカルに改質する。
In step S5, the
ステップS6からステップS8は、自然吸気SI燃焼モード時に実行される処理である。 Steps S6 to S8 are processes executed in the natural intake SI combustion mode.
ステップS6において、コントローラ6は、第1バイパス弁461を開くとともに、第2バイパス弁471を閉じる。またスロットル開度をアクセル操作量に応じて調節する。
In step S6, the
ステップS7において、コントローラ6は、スーパチャージャ42を非駆動とする。
In step S7, the
ステップS8において、コントローラ6は、吸気改質器472の放電電極に対する電圧の印加を停止する。
In step S <b> 8, the
ステップS9からステップS11は、過給SI燃焼モード時に実行される処理である。 Steps S9 to S11 are processes executed in the supercharging SI combustion mode.
ステップS9において、コントローラ6は、第1バイパス弁461及び第2バイパス弁471の双方を閉じ、スロットル弁44を全開にする。
In step S9, the
ステップS10において、コントローラ6は、スーパチャージャ42を駆動する。
In step S10, the
ステップS11において、コントローラ6は、吸気改質器472の放電電極に対する電圧の印加を停止する。
In step S <b> 11, the
図4は、各運転モードにおける吸気の流れを簡単に示した図である。図4(A)は、過給SI燃焼モード時の吸気の流れを示した図である。図4(B)は、自然吸気SI燃焼モード時の吸気の流れを示した図である。図4(C)は、過給HCCI燃焼モード時の吸気の流れを示した図である。 FIG. 4 is a diagram simply showing the flow of intake air in each operation mode. FIG. 4A is a diagram showing the flow of intake air in the supercharging SI combustion mode. FIG. 4B is a diagram showing the flow of intake air in the natural intake SI combustion mode. FIG. 4C is a diagram showing the flow of intake air in the supercharged HCCI combustion mode.
図4(A)に示すように、過給SI燃焼モード時には、第1バイパス弁461が閉じられた状態でスーパチャージャ42が駆動される。そのため、吸気通路入口から吸入された吸気は、第1バイパス通路46に流れ込まずに吸気通路41を流れ、スーパチャージャ42で圧縮される。
As shown in FIG. 4A, in the supercharged SI combustion mode, the
また、過給SI燃焼モード時には、第2バイパス弁471が閉じられるとともに、スロットル弁44が全開にされる。そのため、スーパチャージャ42で圧縮された吸気は、第2バイパス通路47に流れ込まずにそのまま吸気通路41を流れ、インタクーラ43で冷却される。インタクーラ43で冷却された吸気は、そのまま吸気コレクタ45に流れ込み、各シリンダ21へ均等に吸入される。
In the supercharging SI combustion mode, the
図4(B)に示すように、自然吸気SI燃焼モード時には、スーパチャージャ42を停止した状態で第1バイパス弁461が開かれる。そのため、吸気通路入口から吸入された吸気は、第1バイパス通路46に流れ込む。
As shown in FIG. 4B, in the natural intake SI combustion mode, the
また、自然吸気SI燃焼モード時には、第2バイパス弁471が閉じられるとともに、運転状態に応じてスロットル開度が調整される。そのため、第1バイパス通路46に流れ込んだ吸気は、第2バイパス通路47に流れ込まずにスーパチャージャ42下流の吸気通路41に流れ込み、インタクーラ43で冷却される。インタクーラ43で冷却された吸気は、スロットル弁44で流入量が調整されて吸気コレクタ45へと流れ込み、各シリンダ21へ均等に吸入される。
In the natural intake SI combustion mode, the
図4(C)に示すように、過給HCCI燃焼モード時には、第1バイパス弁461が閉じられた状態でスーパチャージャ42が駆動される。そのため、吸気通路入口から吸入された吸気は、第1バイパス通路46に流れ込まずに吸気通路41を流れ、スーパチャージャ42で圧縮される。
As shown in FIG. 4C, in the supercharged HCCI combustion mode, the
過給HCCI燃焼モード時には、スロットル弁44が全閉にされた状態で第2バイパス弁471が開かれるので、スーパチャージャ42で圧縮されて高温になった吸気は、第2バイパス通路47へと流れ込む。
In the supercharged HCCI combustion mode, since the
そして、第2バイパス通路47へ流れ込んだ吸気中の酸素の一部を、吸気改質器472によってプラズマ化させてラジカルを生成する。このとき、本実施形態では、吸気改質器472を吸気コレクタ45の直上流に設けたので、生成したラジカルを、高い活性状態を維持したまま吸気コレクタ45に供給でき、各シリンダ21へ均等に供給することができる。
A part of oxygen in the intake air flowing into the
また、本実施形態では、スロットル弁44を吸気コレクタ45の直上流に設け、スロットル弁44から吸気コレクタ45までの吸気通路41の空間容積が可能な限り小さくなるようにしている。そのため、吸気コレクタ45に流れ込んだ吸気のうち、吸気通路41側に逆流する吸気の割合を少なくすることができる。
In the present embodiment, the
これにより、吸気コレクタ45に流れ込んだ吸気のうち、吸気通路41側に逆流してスロットル弁44と吸気コレクタ45との間の吸気通路41内にとどまってしまう吸気の量を少なくすることができる。よって、吸気コレクタ45に流れ込んだ吸気を無駄なく各シリンダ21へ供給することができる。つまり、吸気改質器472で生成されて吸気コレクタ45に供給されたラジカルを、効率的に各シリンダ21へ供給することができる。
As a result, the amount of the intake air that flows into the
次に、第2バイパス弁471を吸気改質器472の直上流に設けた理由について説明する。
Next, the reason why the
図4(A)及び図4(B)に示すように、過給SI燃焼モード時及び自然吸気SI燃焼モード時には、インタクーラ43で冷却されて相対的に低温となった吸気が、吸気通路41から吸気コレクタ45に供給される。
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the supercharging SI combustion mode and the natural intake SI combustion mode, the intake air cooled by the
一方、図4(C)に示すように、過給HCCI燃焼モード図には、スーパチャージャ42で過給されて相対的に高温となった吸気が第2バイパス通路47から吸気コレクタ45に供給される。
On the other hand, as shown in FIG. 4C, in the supercharged HCCI combustion mode diagram, the intake air that has been supercharged by the
ここで、過給SI燃焼モード時及び自然吸気SI燃焼モード時に、吸気コレクタ45に供給された低温の吸気の一部が第2バイパス通路47側に逆流することが想定される。第2バイパス通路47側に逆流した低温の吸気が吸気改質器472の近傍にとどまってしまうと、第2バイパス通路47にスーパチャージャ42で過給されて相対的に高温となった吸気が流れたときに、第2バイパス通路47内の雰囲気温度の変化が大きくなってしまう。
Here, it is assumed that part of the low-temperature intake air supplied to the
そうすると、吸気改質器472の放電電極及び接地電極の温度が急変してしまい、吸気改質器472によって改質されるものが変化し、適切なラジカルを十分に生成できなくなるおそれがある。
As a result, the temperature of the discharge electrode and the ground electrode of the
そこで、本実施形態では第2バイパス弁471を吸気改質器472の直上流に設け、第2バイパス弁471から吸気改質器472までの第2バイパス通路47内の空間容積が可能な限り小さくなるようにしたのである。これにより、過給SI燃焼モード時及び自然吸気SI燃焼モード時に、吸気コレクタ45から第2バイパス通路47側に逆流する低温の吸気の流量を抑制でき、低温の吸気が吸気改質器472の近傍にとどまるのを抑制できる。
Therefore, in this embodiment, the
よって、第2バイパス通路47内の雰囲気温度の変化を小さくすることができるので、吸気改質器472の放電電極及び接地電極の温度変化を抑制でき、吸気改質器472によって適切なラジカルを生成できる。
Therefore, since the change in the atmospheric temperature in the
なお、このような吸気改質器472の近傍の温度変化を抑制するためには、第2バイパス弁471を吸気改質器472の下流に設置した方が良いとも考えられるが、以下の理由により適切ではない。つまり、第2バイパス弁471を吸気改質器472の下流に設置してしまうと、吸気改質器472で生成したラジカルによって、第2バイパス弁471の各種部品、例えばシール部品などが酸化劣化してしまい、ラジカルが第2バイパス通路47から外気に放出されてしまうおそれがある。
In order to suppress the temperature change in the vicinity of the
以上説明した本実施形態によれば、過給SI燃焼モード時及び自然吸気SI燃焼モード時には、インタクーラ43を通過させた吸気を吸気コレクタ45に供給し、各シリンダ21へと均等に吸入させることにした。一方で、過給HCCI燃焼モード時には、インタクーラ43を通過させずに吸気改質器472を設けた第2バイパス通路47から吸気を吸気コレクタ45に供給し、各シリンダ21へと均等に吸入させることとした。
According to the present embodiment described above, in the supercharging SI combustion mode and the natural intake SI combustion mode, the intake air that has passed through the
これにより、過給HCCI燃焼モード時に、選択的に吸気改質器472によって生成したラジカルを吸気中に含ませることができ、過給HCCI燃焼モード時における混合気の着火性を向上させることができる。さらに、過給SI燃焼モード時及び自然吸気SI燃焼モード時に、吸気改質器472が通気抵抗となるのを防止することができる。
Thus, radicals selectively generated by the
また、第2バイパス通路47を流れる吸気中の酸素の一部を吸気改質器472によってプラズマ化させてラジカルを生成するので、別途吸気改質器472に空気を供給するための空気導入通路やポンプ等を設ける必要がない。そのため、吸気装置4が複雑になるのを防止できる。
Further, since a part of oxygen in the intake air flowing through the
さらに、ラジカルが含まれた吸気を吸気コレクタ45に供給するようにしたので、シリンダ21ごとに吸気改質器472を設ける必要がなく、コストを低減できる。
Furthermore, since the intake air containing radicals is supplied to the
また、本実施形態によれば、吸気改質器472から吸気コレクタ45までの空間容積が可能な限り小さくなるように、吸気コレクタ45の直上流の第2バイパス通路47に吸気改質器472を設けた。
Further, according to the present embodiment, the
これにより、吸気改質器472で生成したラジカルを、高い活性状態を維持したまま吸気コレクタ45に供給でき、各シリンダ21へ均等に供給することができる。
As a result, radicals generated by the
また、本実施形態によれば、スロットル弁44から吸気コレクタ45までの空間容積が可能な限り小さくなるように、吸気コレクタ45の直上流の吸気通路41にスロットル弁44を設けた。このように、スロットル弁44から吸気コレクタ45までの空間容積を小さくすることで、過給HCCI燃焼モード時に吸気コレクタ45に流れ込んだラジカルを含んだ吸気のうち、吸気通路41側に逆流する吸気の割合を少なくすることができる。
Further, according to the present embodiment, the
これにより、吸気コレクタ45に供給した吸気が、スロットル弁44と吸気コレクタ45との間の吸気通路41内で淀むのを抑制できる。そのため、吸気改質器472で生成されて吸気コレクタ45に供給されたラジカルを、無駄なく効率的に吸気コレクタ45から各シリンダ21に供給することができる。
Thereby, it is possible to suppress the intake air supplied to the
また、本実施形態によれば、第2バイパス弁471から吸気改質器472までの空間容積が可能な限り小さくなるように、吸気改質器472の直上流に第2バイパス弁471を設けた。
Further, according to the present embodiment, the
これにより、過給SI燃焼モード時及び自然吸気SI燃焼モード時に、吸気コレクタ45から第2バイパス通路47側に逆流する低温の吸気の流量を抑制でき、低温の吸気が吸気改質器472の近傍にとどまるのを抑制できる。
Thereby, in the supercharging SI combustion mode and the natural intake SI combustion mode, it is possible to suppress the flow rate of the low-temperature intake air that flows backward from the
よって、第2バイパス通路47内の雰囲気温度の変化を小さくすることができるので、吸気改質器472の放電電極及び接地電極の温度変化を抑制でき、吸気改質器472によって適切なラジカルを生成できる。
Therefore, since the change in the atmospheric temperature in the
また、吸気改質器472の上流に第2バイパス弁471を設けることで、吸気改質器472で生成されたラジカルによって第2バイパス弁471を構成する各種部品、例えばシール部品などが酸化劣化するのを抑制でき、ラジカルが第2バイパス通路47から外気に放出されるのを防止できる。
In addition, by providing the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図5及び図6を参照して説明する。本発明の第2実施形態は、第1バイパス通路46が無い点で第1実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the
図5は、本発明の第2実施形態によるエンジン1の概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the
本実施形態によるエンジン1は、スーパチャージャ42よりも上流の吸気通路41にスロットル弁44を設ける。そして、第1実施形態でスロットル弁44が配置されていた吸気コレクタ45の直上流の吸気通路41に、吸気通路41を開閉する別途の開閉弁48を設ける。開閉弁48は、図示しないアクチュエータによって開閉駆動される。
The
図6は、本実施形態による運転モード切替制御について説明するフローチャートである。コントローラ6は、本ルーチンをエンジン1の運転中に所定の演算周期(例えば10[ms])で実行する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation mode switching control according to the present embodiment. The
ステップS23において、コントローラ6は、アクセル操作量に応じてスロットル開度を調節する。そして、開閉弁48を全閉にして、第2バイパス弁471を開く。
In step S23, the
ステップS26において、コントローラ6は、アクセル操作量に応じてスロットル開度を調節する。そして、開閉弁48を全開にして、第2バイパス弁471を閉じる。
In step S26, the
ステップS29において、コントローラ6は、アクセル操作量に応じてスロットル開度を調節する。そして、開閉弁48を全開にして、第2バイパス弁471を閉じる。
In step S29, the
以上説明した本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができるともに、第1バイパス通路46が無い分だけ吸気装置4を簡素化できる。
In the present embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the
なお、本発明は上記の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うることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、図7に示すように、インタクーラ43が吸気コレクタ45の内部に設けられ、インタクーラ43と吸気コレクタ45とが一体化されたものであっても良い。
For example, as shown in FIG. 7, the
また、上記各実施形態では、過給機としてスーパチャージャ42を用いたが、ターボチャージャを用いてもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、吸気改質器472によって吸気中の酸素の一部を改質してラジカルを生成していたが、予め生成したおいたラジカルを吸気改質器472が設置された箇所から供給するようにしても良い。
Further, in each of the above embodiments, radicals are generated by reforming a part of oxygen in the intake air by the
1 内燃機関
41 吸気通路
42 スーパチャージャ(過給機)
43 インタクーラ
44 スロットル弁(吸気開閉弁)
45 吸気コレクタ
47 第2バイパス通路(バイパス通路)
471 第2バイパス弁(バイパス開閉弁)
472 吸気改質器(活性種発生器)
48 開閉弁(吸気開閉弁)
1
43
45
471 Second bypass valve (Bypass open / close valve)
472 Intake reformer (active species generator)
48 On-off valve (intake on-off valve)
Claims (4)
前記過給機よりも下流の吸気通路に設けられた吸気コレクタと、
前記過給機と前記吸気コレクタとの間の前記吸気通路、又は、前記吸気コレクタの内部に設けられたインタクーラと、
前記インタクーラを迂回するように、一端が前記過給機よりも下流の吸気通路に接続され、他端が前記吸気コレクタに接続されるバイパス通路と、
前記吸気コレクタの直上流の前記パイパス通路に設けられ、そのバイパス通路内に混合気の着火性を向上させる活性種を発生させる活性種発生器と、
前記活性種生成器よりも上流の前記パイパス通路に設けられ、そのバイパス通路を開閉するバイパス開閉弁と、
バイパス通路によってバイパスされる被バイパス部分における前記吸気コレクタの直上流の前記吸気通路に設けられ、前記被バイパス部分の吸気通路を開閉する吸気開閉弁と、
を備える内燃機関。 A turbocharger provided in the intake passage;
An intake collector provided in an intake passage downstream of the supercharger;
The intake passage between the supercharger and the intake collector, or an intercooler provided in the intake collector;
A bypass passage having one end connected to an intake passage downstream of the supercharger and the other end connected to the intake collector so as to bypass the intercooler;
An active species generator that is provided in the bypass passage immediately upstream of the intake collector and generates active species that improve the ignitability of the air-fuel mixture in the bypass passage;
A bypass on-off valve that is provided in the bypass passage upstream of the active species generator and opens and closes the bypass passage;
An intake on-off valve provided in the intake passage immediately upstream of the intake collector in the bypassed portion bypassed by the bypass passage, and opens and closes the intake passage of the bypassed portion;
An internal combustion engine.
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 The bypass on-off valve is provided immediately upstream of the active species generator.
The internal combustion engine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関。 The bypass on-off valve is closed when supplying the intake air cooled by the intercooler to the intake collector.
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that.
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載の内燃機関。 The active species generator generates active species during inspiration by reforming part of the intake air to generate active species,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine is characterized by that.
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