JP2012154194A - Internal combustion engine control device - Google Patents

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Taisuke Shiraishi
泰介 白石
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine control device that eliminates the need for a large amount of electric power.SOLUTION: The device includes: a generation unit for generating low temperature oxidation reactive species that oxidatively reacts with a fuel/air mixture at a low temperature in a compression stroke (step S1); and an ignition unit for igniting the fuel/air mixture the temperature of which is increased by the low temperature oxidation reaction of the low temperature oxidation reactive species that is generated at the generation unit and introduced into a combustion chamber along with the fuel/air mixture (step S3).

Description

この発明は、内燃エンジンを制御する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for controlling an internal combustion engine.

特許文献１では、吸気にオゾンを供給し、オゾンが存在した状態で混合気に点火する。このようにすることで、オゾンによる混合気の燃焼性向上効果が得られ、点火時期の遅角量を増やすことができ、排ガス浄化触媒を早期に暖機できるとしている。すなわちオゾンは酸素よりも酸化力が大きい。そのためオゾンが存在した状態の混合気は、燃焼性が高まるので、点火時期を大幅に遅角できるとしているのである。   In Patent Document 1, ozone is supplied to the intake air, and the air-fuel mixture is ignited in the presence of ozone. By doing in this way, the combustibility improvement effect of the air-fuel mixture by ozone can be obtained, the retard amount of the ignition timing can be increased, and the exhaust gas purification catalyst can be warmed up early. That is, ozone has a higher oxidizing power than oxygen. For this reason, the air-fuel mixture in the presence of ozone increases the combustibility, so that the ignition timing can be greatly retarded.

特開２００８−２３３２号公報JP 2008-2332 A

しかしながら、本件発明者が再現実験したところ、特許文献１に記載されているような現象を生じさせるには、高濃度のオゾンが必要であって膨大な電力が必要になり、本件発明者が所望する内燃エンジンには適用できないということが知見された。   However, when the present inventor conducted a reproduction experiment, in order to cause the phenomenon described in Patent Document 1, high concentration of ozone is required, and enormous power is required. It has been found that it cannot be applied to internal combustion engines.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、本発明の目的は、膨大な電力を必要とすることのない内燃エンジンの制御装置を提供することである。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that does not require enormous electric power.

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。
本発明は、内燃エンジンの制御装置に関する。そして、圧縮行程において混合気と低温酸化反応する低温酸化反応種を発生する発生部と、前記発生部で発生して混合気とともに燃焼室に導入された低温酸化反応種が低温酸化反応することで昇温した混合気に着火する点火部と、を有することを特徴とする。 The present invention solves the above problems by the following means.
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. Then, a generation part that generates a low-temperature oxidation reactive species that undergoes a low-temperature oxidation reaction with the air-fuel mixture in the compression stroke, and a low-temperature oxidation reactive species that is generated in the generation part and introduced into the combustion chamber together with the air-fuel mixture undergo a low-temperature oxidation reaction. And an ignition part that ignites the heated air-fuel mixture.

本発明によれば、燃焼室に導入された低温酸化反応種が低温酸化反応することで昇温した混合気に着火するので、膨大な電力を必要とすることがないのである。   According to the present invention, the low-temperature oxidation reaction species introduced into the combustion chamber ignites the air-fuel mixture that has been heated by the low-temperature oxidation reaction, so that an enormous amount of electric power is not required.

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。   Embodiments of the present invention and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

図１は、オゾン濃度と燃焼速度の増大率との関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the ozone concentration and the rate of increase of the combustion rate. 図２は、モーターリング(空気だけ吸入して燃焼させない)したときのガス温度とオゾン分解率との関係を示す図である。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the gas temperature and the ozone decomposition rate when motoring (intake of only air and not combusting). 図３は、本発明による内燃エンジンの制御装置の第１実施形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. 図４は、本発明による内燃エンジンの制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。FIG. 4 is a control flowchart executed by the controller of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. 図５は、第１実施形態の作用効果を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operational effects of the first embodiment. 図６は、クランク角と熱発生率との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the crank angle and the heat generation rate. 図７は、オゾン濃度と、低温酸化反応による温度上昇との相関を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the ozone concentration and the temperature rise due to the low-temperature oxidation reaction. 図８は、点火時期と吸気圧との相関を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a correlation between the ignition timing and the intake pressure. 図９は、第２実施形態の作用効果を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operational effects of the second embodiment.

（第１実施形態）
図１は、オゾン濃度と燃焼速度の増大率との関係を示す図である。
最初に図１を参照して本件発明者の知見について説明する。
上述のように、特許文献１では、吸気にオゾンを供給し、オゾンが存在した状態で混合気に点火することで、オゾンによる混合気の燃焼性向上効果が得られ、点火時期の遅角量を増やすことができ、排ガス浄化触媒を早期に暖機できるとしている。すなわちオゾンは酸素よりも酸化力が大きい。そのためオゾンが存在した状態の混合気は、燃焼性が高まるので、点火時期を大幅に遅角できるとしているのである。確かにオゾンは酸素よりも酸化力が大きいので、特許文献１の説明には一理あるようにも思われる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the ozone concentration and the rate of increase of the combustion rate.
First, the knowledge of the present inventors will be described with reference to FIG.
As described above, in Patent Document 1, by supplying ozone to the intake air and igniting the air-fuel mixture in the presence of ozone, the effect of improving the combustibility of the air-fuel mixture by ozone is obtained, and the retard amount of the ignition timing The exhaust gas purification catalyst can be warmed up early. That is, ozone has a higher oxidizing power than oxygen. For this reason, the air-fuel mixture in the presence of ozone increases the combustibility, so that the ignition timing can be greatly retarded. Certainly, since ozone has a higher oxidizing power than oxygen, it seems that there is a reason for the explanation in Patent Document 1.

そこで本件発明者が、再現実験したところ、多量のオゾンが必要であって膨大な電力が必要になり、本件発明者が所望する内燃エンジンには適用できないということが知見された。   Therefore, when the present inventor conducted a reproduction experiment, it was found that a large amount of ozone is required and a large amount of electric power is required, which cannot be applied to the internal combustion engine desired by the present inventor.

すなわち、燃焼性が向上したといえるには、一般的には燃焼速度が１０％程度は増大しなければならない。そこで燃焼速度が１０％増大させるのに必要なオゾン濃度を求めたところ、図１に示されるように、数千ｐｐｍのオゾン濃度が必要であることが判明した。   That is, in order to say that the combustibility is improved, generally, the combustion speed must be increased by about 10%. Therefore, when the ozone concentration necessary for increasing the combustion rate by 10% was obtained, it was found that an ozone concentration of several thousand ppm was necessary as shown in FIG.

また、特許文献１のようにオゾンが存在した状態で混合気に点火するには、非常に低い圧縮比にしなければならない。これについて図２を参照して説明する。   In addition, as in Patent Document 1, in order to ignite the air-fuel mixture in the presence of ozone, the compression ratio must be very low. This will be described with reference to FIG.

図２は、モーターリング(空気だけ吸入して燃焼させない)したときのガス温度とオゾン分解率との関係を示す図である。横軸はガス温度[Ｋ；ケルビン]、縦軸はオゾン分解率[％]である。
図２を見ると、オゾンＯ3は、ガス温度に応じて分解するという特性があることが判る。４５０Ｋ程度からオゾンＯ3の分解が急激に始まり、６００Ｋ程度でほぼ１００％分解して酸素Ｏ2に戻ることが判る。
したがって、圧縮状態の燃焼室内でオゾンを存在させるには、非常に低い圧縮比にしなければならない。燃焼室内の温度が４５０Ｋに達してしまうと、オゾンＯ3の分解によって低温酸化反応(発熱反応)が生じ、それを基点として連鎖的に低温酸化反応(発熱反応)が生じるので、燃焼室内にオゾンを存在させることが非常に困難だからである。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the gas temperature and the ozone decomposition rate when motoring (intake of only air and not combusting). The horizontal axis represents the gas temperature [K; Kelvin], and the vertical axis represents the ozone decomposition rate [%].
As can be seen from FIG. 2, ozone O 3 has a characteristic of decomposing according to the gas temperature. It can be seen that the decomposition of ozone O 3 starts abruptly from about 450K, and almost 100% decomposes and returns to oxygen O 2 at about 600K.
Therefore, in order for ozone to be present in the compressed combustion chamber, the compression ratio must be very low. When the temperature in the combustion chamber reaches 450K, a low-temperature oxidation reaction (exothermic reaction) occurs due to decomposition of ozone O 3 , and a low-temperature oxidation reaction (exothermic reaction) occurs in a chain from that point. This is because it is very difficult to exist.

ここで低温酸化反応について補足する。低温酸化反応とは、混合気が燃焼するときに生じる中間反応である。低温酸化反応では、混合気の燃料成分に含まれる分子内の結合が切れて、すなわち連鎖が分岐して、ホルムアルデヒドや一酸化炭素などの中間体が生成される。燃料成分にオゾンＯ3を供給して、オゾンＯ3が分解する温度条件になると、燃料成分と酸素原子とが結びつくことで、燃料成分に含まれる分子内の結合が切れてホルムアルデヒドや一酸化炭素などの中間体が生成される。低温酸化反応では、このときに生じるエネルギーによって発熱する。 Here, it supplements about low-temperature oxidation reaction. The low temperature oxidation reaction is an intermediate reaction that occurs when the air-fuel mixture burns. In the low temperature oxidation reaction, intramolecular bonds contained in the fuel component of the air-fuel mixture are broken, that is, the chain is branched, and intermediates such as formaldehyde and carbon monoxide are generated. When ozone O 3 is supplied to the fuel component and the temperature condition is such that ozone O 3 decomposes, the fuel component and oxygen atoms are combined, and the intramolecular bonds contained in the fuel component are broken to formaldehyde and carbon monoxide. Intermediates such as are generated. In the low temperature oxidation reaction, heat is generated by the energy generated at this time.

したがって、特許文献１のようにオゾンが存在した状態で混合気に点火するには、圧縮状態でも燃焼室内の温度が４５０Ｋに達しないように、非常に低い圧縮比にしなければならない。   Therefore, in order to ignite the air-fuel mixture in the presence of ozone as in Patent Document 1, it is necessary to make the compression ratio very low so that the temperature in the combustion chamber does not reach 450K even in the compressed state.

このような内燃エンジンは、本件発明者が所望する内燃エンジンとは全く相違する。そこで、本件発明者は、鋭意研究を重ねることで、本件発明者が所望する内燃エンジンを実現したのである。   Such an internal combustion engine is completely different from the internal combustion engine desired by the present inventors. Therefore, the present inventor has realized an internal combustion engine desired by the present inventor through extensive research.

詳細には、点火プラグによる点火前に、低温酸化反応(発熱反応)を積極的に生じさせるようにしたのである。そして低温酸化反応によって昇温した混合気に着火するようにしたのである。具体的な構成を以下に説明する。   Specifically, a low-temperature oxidation reaction (exothermic reaction) is actively caused before ignition by the spark plug. Then, the air-fuel mixture heated by the low temperature oxidation reaction is ignited. A specific configuration will be described below.

図３は、本発明による内燃エンジンの制御装置の第１実施形態を示す図である。
内燃エンジン１は、燃焼室１１に臨む点火プラグ１１１と燃料インジェクター１１２とを含み、コントローラー２０によって作動が制御される。なお図３においては、燃料インジェクター１１２は、燃焼室１１に臨むいわゆる直噴タイプであるが、吸気ポートに臨むポート噴射タイプであってもよい。 FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
The internal combustion engine 1 includes a spark plug 111 and a fuel injector 112 facing the combustion chamber 11, and the operation is controlled by the controller 20. In FIG. 3, the fuel injector 112 is a so-called direct injection type facing the combustion chamber 11, but may be a port injection type facing the intake port.

内燃エンジン１の吸気通路１２には、吸気の流れ方向上流側から、吸気スロットル１２１と、低温酸化反応種発生器１２２と、吸気コレクター１２３と、が含まれる。   The intake passage 12 of the internal combustion engine 1 includes an intake throttle 121, a low-temperature oxidation reaction species generator 122, and an intake collector 123 from the upstream side in the intake flow direction.

吸気スロットル１２１は、目標出力トルクに応じて開度が調整される。吸気スロットル１２１は、目標出力トルクが大きいほど開度が大きくなる。吸気スロットル１２１は、アイドル運転では全閉される。吸気スロットル１２１の開度が大きいほど、吸気コレクター１２３における気圧(吸気圧)が大きくなる。吸気スロットル１２１の開度が小さいほど、吸気コレクター１２３における吸気負圧が大きくなり、すなわち吸気圧は小さくなる。   The opening degree of the intake throttle 121 is adjusted according to the target output torque. The opening of the intake throttle 121 increases as the target output torque increases. The intake throttle 121 is fully closed during idle operation. The greater the opening of the intake throttle 121, the greater the atmospheric pressure (intake pressure) in the intake collector 123. As the opening of the intake throttle 121 is smaller, the intake negative pressure in the intake collector 123 becomes larger, that is, the intake pressure becomes smaller.

低温酸化反応種発生器１２２は、低温酸化反応種を発生する。低温酸化反応種とは、低温酸化反応のもとになるものである。低温酸化反応種としては、たとえば、オゾンＯ3が挙げられる。オゾンは比較的安定しているので、吸気管に供給した場合に、吸気配管内での減衰が少なく燃焼室内に導入でき、オゾンを用いることで、効果的に混合気の低温酸化反応を促進することができる。
したがって、本実施形態の低温酸化反応種発生器１２２は、オゾン発生器である。低温酸化反応種発生器１２２は、パルス電源部１２２ａと、吸気改質部１２２ｂと、を含む。吸気改質部１２２ｂは、パルス電源部１２２ａから供給された電力によって低温プラズマを形成して吸入空気の一部をオゾンＯ3に改質する。なお改質ガスには、窒素酸化物ＮＯｘ、Ｏラジカル、ＯＨラジカルなども含まれ、これらも低温酸化反応種となる。 The low temperature oxidation reactive species generator 122 generates low temperature oxidation reactive species. The low temperature oxidation reactive species is a source of a low temperature oxidation reaction. An example of the low-temperature oxidation reactive species is ozone O 3 . Since ozone is relatively stable, when it is supplied to the intake pipe, it can be introduced into the combustion chamber with little attenuation in the intake pipe, and the use of ozone effectively promotes the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture. be able to.
Therefore, the low-temperature oxidation reactive species generator 122 of this embodiment is an ozone generator. The low-temperature oxidation reactive species generator 122 includes a pulse power supply unit 122a and an intake reforming unit 122b. The intake reforming unit 122b forms low-temperature plasma with the electric power supplied from the pulse power supply unit 122a to reform a part of the intake air into ozone O 3 . The reformed gas also contains nitrogen oxides NOx, O radicals, OH radicals, etc., which are also low-temperature oxidation reaction species.

コントローラー２０は、たとえばクランク角センサー２１やエンジン水温センサー２２の信号に基づいて、点火プラグ１１１、燃料インジェクター１１２、吸気スロットル１２１、パルス電源部１２２ａなどの作動を制御する。コントローラー２０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ーで構成される。コントローラー２０は、複数のマイクロコンピューターで構成されてもよい。   The controller 20 controls the operation of the spark plug 111, the fuel injector 112, the intake throttle 121, the pulse power supply unit 122a, and the like based on signals from the crank angle sensor 21 and the engine water temperature sensor 22, for example. The controller 20 is composed of a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller 20 may be composed of a plurality of microcomputers.

図４は、本発明による内燃エンジンの制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。
なおコントローラーは、この制御を微小時間(たとえば数ミリ秒又はそれ以下)サイクルで繰り返し実行する。 FIG. 4 is a control flowchart executed by the controller of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
The controller repeatedly executes this control in a minute time (for example, several milliseconds or less) cycle.

ステップＳ１においてコントローラーは、パルス電源部１２２ａを作動させて低温酸化反応種を発生させる。   In step S1, the controller activates the pulse power supply unit 122a to generate low-temperature oxidation reactive species.

ステップＳ２においてコントローラーは、クランク角センサー２１の信号に基づいて所定タイミングであるか否かを判定する。コントローラーは、所定タイミングになるまでは一旦処理を抜け、所定タイミングになったらステップＳ３へ処理を移行する。なお「所定タイミング」については後述する。   In step S <b> 2, the controller determines whether it is a predetermined timing based on the signal of the crank angle sensor 21. The controller temporarily exits the process until the predetermined timing is reached, and proceeds to step S3 when the predetermined timing is reached. The “predetermined timing” will be described later.

ステップＳ３においてコントローラーは、点火プラグ１１１に点火させる。   In step S3, the controller ignites the spark plug 111.

ここでフローチャートにおける「所定タイミング」について説明する。
本実施形態では、低温酸化反応種発生器１２２からオゾンＯ3を発生させるが、図２で説明されたように、オゾンＯ3は、ガス温度に応じて分解するという特性がある。
このような特性に着目し、本実施形態では、オゾンＯ3の分解が開始するよりも低い温度で、オゾンＯ3を燃焼室に導入する。このように、所定の温度（低温酸化反応種が分解して消滅してしまう温度：約４５０〜６００Ｋ程度（オゾンの場合））に達するより前に燃料混合気と低温酸化反応種を燃焼室内に導入することで、低温酸化反応種が分解して消滅してしまう前に、混合気との低温酸化反応に低温酸化反応種を有効活用できる。吸気行程中の初期に低温酸化反応種と燃料とを燃焼室内へ導入するのが最も望ましい（低温酸化反応の反応時間をできる限り確保するという観点からも望ましい）。
そして、燃焼室内のオゾンＯ３がほぼすべて分解してしまったタイミングでステップＳ２からステップＳ３へ処理を移行して点火する。つまり、混合気に着火するときには混合気中に残らない濃度の低温酸化反応種を燃焼室に導入する。低温酸化反応種がオゾンＯ3の場合、その濃度は数十ｐｐｍから４００ｐｐｍ程度の間とする。このようにして、少量の低温酸化反応種によって、効果的に燃焼性向上を図ることができる。なお燃焼室内の温度は、圧縮上死点に近づくほど高くなる。そこであらかじめ、燃焼室内の温度とクランク角との関係を取得しておき、所望の燃焼室内温度になったクランク角のタイミングで点火するようにすればよい。 Here, “predetermined timing” in the flowchart will be described.
In the present embodiment, ozone O 3 is generated from the low-temperature oxidation reactive species generator 122. As described with reference to FIG. 2, the ozone O 3 has a characteristic of decomposing according to the gas temperature.
Focusing on such characteristics, in this embodiment, ozone O 3 is introduced into the combustion chamber at a temperature lower than the decomposition of ozone O 3 starts. Thus, the fuel mixture and the low-temperature oxidation reactive species are put into the combustion chamber before reaching a predetermined temperature (temperature at which the low-temperature oxidation reactive species decomposes and disappears: about 450 to 600 K (in the case of ozone)). By introducing the low-temperature oxidation reactive species, the low-temperature oxidation reactive species can be effectively used for the low-temperature oxidation reaction with the air-fuel mixture before they decompose and disappear. It is most desirable to introduce the low-temperature oxidation reaction species and fuel into the combustion chamber in the early stage of the intake stroke (desired from the viewpoint of securing the reaction time of the low-temperature oxidation reaction as much as possible).
Then, when almost all the ozone O3 in the combustion chamber has been decomposed, the process proceeds from step S2 to step S3, and ignition is performed. That is, when the mixture is ignited, low-temperature oxidation reactive species having a concentration that does not remain in the mixture is introduced into the combustion chamber. When the low-temperature oxidation reactive species is ozone O 3 , the concentration is between several tens of ppm and about 400 ppm. In this way, it is possible to effectively improve the combustibility with a small amount of low-temperature oxidation reactive species. Note that the temperature in the combustion chamber increases as it approaches the compression top dead center. Therefore, the relationship between the temperature in the combustion chamber and the crank angle may be acquired in advance, and ignition may be performed at the timing of the crank angle at which the desired combustion chamber temperature is reached.

図５は、第１実施形態の作用効果を説明する図である。
低温酸化反応種を供給しない比較形態では、図５(Ａ)に示されるように、点火後に火炎伝播による熱発生が生じる。
これに対して、低温酸化反応種を供給する本実施形態によれば、図５(Ｂ)に示されるように、点火前に低温酸化反応による熱発生があり、その後の点火後に火炎伝播による熱発生が生じる。
このため、低温酸化反応種を供給しない比較形態では、燃焼室内のガス温度は、図５(Ｃ)の破線のように変化する。これに対して、低温酸化反応種を供給する本実施形態では、燃焼室内のガス温度は、低温酸化反応による発熱分が加算されて図５(Ｃ)の実線のように変化し、比較形態に比べて温度が上昇するのである。そのため点火後の燃焼速度が速められ、すなわち燃焼反応が促進されるので、燃焼安定性が向上するのである。 FIG. 5 is a diagram for explaining the operational effects of the first embodiment.
In the comparative embodiment in which the low-temperature oxidation reactive species is not supplied, heat generation due to flame propagation occurs after ignition as shown in FIG.
On the other hand, according to the present embodiment for supplying the low-temperature oxidation reactive species, as shown in FIG. 5B, heat is generated by the low-temperature oxidation reaction before ignition, and heat generated by flame propagation after the subsequent ignition. Occurrence occurs.
For this reason, in the comparative embodiment in which the low-temperature oxidation reactive species are not supplied, the gas temperature in the combustion chamber changes as indicated by a broken line in FIG. On the other hand, in the present embodiment for supplying the low-temperature oxidation reaction species, the gas temperature in the combustion chamber changes as indicated by the solid line in FIG. In comparison, the temperature rises. Therefore, the combustion speed after ignition is increased, that is, the combustion reaction is promoted, so that the combustion stability is improved.

（第２実施形態）
図６は、クランク角と熱発生率との関係を示す図である。
上述のように、低温酸化反応種を供給することで、燃焼安定性が向上する。そのため点火時期を大きく遅角することができる。したがってたとえば排ガス浄化触媒を早期に暖機することが可能になる。
しかも、図６に示されるように、排ガス浄化触媒を暖機するときには、点火時期Ａよりも遅角された点火時期Ｂで点火した方が、低温酸化反応による熱発生が大きくなる。なお図６には、点火時期Ａで点火したときの熱発生の様子が破線で示されており、点火時期Ｂで点火したときの熱発生の様子が実線で示されている。これらから、点火時期Ｂで点火したときのほうが、低温酸化反応による熱発生が大きいことが判る。この理由は、以下のように考えられる。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the crank angle and the heat generation rate.
As described above, the combustion stability is improved by supplying the low-temperature oxidation reactive species. Therefore, the ignition timing can be greatly retarded. Therefore, for example, the exhaust gas purification catalyst can be warmed up early.
Moreover, as shown in FIG. 6, when the exhaust gas purification catalyst is warmed up, heat generated by the low-temperature oxidation reaction becomes larger when the ignition timing B is retarded than the ignition timing A. In FIG. 6, the state of heat generation when ignited at the ignition timing A is indicated by a broken line, and the state of heat generation when ignited at the ignition timing B is indicated by a solid line. From these, it can be seen that when ignition is performed at the ignition timing B, heat generation due to the low-temperature oxidation reaction is larger. The reason is considered as follows.

すなわち、排ガス浄化触媒を暖機するときは、内燃エンジンは、一定出力で運転される。したがって点火時期を大きく遅角することに基因して下がった出力を補うように、吸気スロットルの開度を大きくする。すると、吸気コレクターにおける気圧(吸気圧)が大きくなる。
そして図７に示されるように、オゾン濃度が一定であれば、吸気圧が大きいほど、低温酸化反応による温度上昇効果(低温酸化反応種を供給しないときとの温度差)が大きいことが知見された。これは吸気圧が大きいほど、吸気コレクターに存在する混合気が多いので反応機会が多いためであると考えられる。 That is, when warming up the exhaust gas purification catalyst, the internal combustion engine is operated at a constant output. Therefore, the opening degree of the intake throttle is increased so as to compensate for the output that has decreased due to the ignition timing being greatly retarded. Then, the atmospheric pressure (intake pressure) in the intake collector increases.
Then, as shown in FIG. 7, it is found that if the ozone concentration is constant, the temperature rise effect due to the low-temperature oxidation reaction (temperature difference from when the low-temperature oxidation reactive species is not supplied) increases as the intake pressure increases. It was. This is presumably because the greater the intake pressure, the more air-fuel mixture is present in the intake collector and the more reaction opportunities.

点火時期と吸気圧との相関は図８のように示される。すなわち吸気圧が大きいほうが点火時期を大きく遅角できるのである。   The correlation between the ignition timing and the intake pressure is shown in FIG. That is, the greater the intake pressure, the greater the ignition timing can be retarded.

なお図７からは、さらに吸気圧が一定であれば、オゾン濃度が大きいほど、低温酸化反応による温度上昇効果が大きいことが判る。詳細には、低温酸化反応による温度上昇効果は、オゾン濃度が数十ｐｐｍから得られ、１００ｐｐｍ程度を超えたあたりから向上代が緩くなり、４００ｐｐｍ程度で飽和することが判る。このように４００ｐｐｍ程度で温度上昇効果は飽和するので、低温酸化反応による温度上昇効果を得るには、４００ｐｐｍ程度のオゾンを供給すれば十分であることが判る。   From FIG. 7, it can be seen that if the intake pressure is further constant, the higher the ozone concentration, the greater the temperature rise effect due to the low-temperature oxidation reaction. Specifically, it can be seen that the temperature increase effect due to the low-temperature oxidation reaction is obtained from the ozone concentration of several tens of ppm, and the margin for improvement becomes loose when it exceeds about 100 ppm and saturates at about 400 ppm. Thus, since the temperature increase effect is saturated at about 400 ppm, it can be seen that it is sufficient to supply ozone at about 400 ppm to obtain the temperature increase effect by the low-temperature oxidation reaction.

図９は、第２実施形態の作用効果を説明する図である。
この図９は、排ガス浄化触媒を浄化する運転条件において点火時期を遅角したときの燃焼安定度を示す。
図９(Ａ)に示されるように、低温酸化反応種の供給の有無にかかわらず、点火時期を遅角するほど、燃焼安定度は悪化する。
しかしながら、低温酸化反応種(オゾン)を供給する本実施形態では、低温酸化反応種(オゾン)を供給しない比較形態に比べて、点火時期をより大きく遅角できることが判る。これは、オゾンを供給することで、燃焼開始前のガス温度が上昇することで、燃焼速度が改善するためである。そのため、より安定した燃焼を実現でき、同一点火時期での燃焼安定度を向上させることができるのである。そのため、安定限界で比較すると、オゾンを供給しない場合に比べて、オゾンを供給した場合のほうが、点火時期をより遅角できるのである。 FIG. 9 is a diagram for explaining the operational effects of the second embodiment.
FIG. 9 shows the combustion stability when the ignition timing is retarded under the operating conditions for purifying the exhaust gas purifying catalyst.
As shown in FIG. 9A, the combustion stability deteriorates as the ignition timing is retarded regardless of whether or not the low-temperature oxidation reactive species is supplied.
However, it can be seen that in this embodiment in which the low temperature oxidation reactive species (ozone) is supplied, the ignition timing can be delayed more than in the comparative embodiment in which the low temperature oxidation reactive species (ozone) is not supplied. This is because by supplying ozone, the gas temperature before the start of combustion rises, thereby improving the combustion speed. Therefore, more stable combustion can be realized, and the combustion stability at the same ignition timing can be improved. Therefore, compared with the stability limit, the ignition timing can be retarded more when ozone is supplied than when ozone is not supplied.

このように、低温酸化反応種(オゾン)を供給したほうが、点火時期をより遅角できる。すると、図９(Ｂ)に示されるように、排気温度が高くなる。   Thus, the ignition timing can be retarded more by supplying the low-temperature oxidation reactive species (ozone). Then, as shown in FIG. 9B, the exhaust gas temperature becomes high.

そのため、排ガス浄化触媒を早期に活性化することができる。したがって、図９(Ｃ)に示されるように、低温酸化反応種(オゾン)を供給したほうが、内燃エンジンから排出されるハイドロカーボン(エンジンアウトＨＣ)の量を少なくすることができるのである。   Therefore, the exhaust gas purification catalyst can be activated early. Accordingly, as shown in FIG. 9C, the amount of hydrocarbon (engine-out HC) discharged from the internal combustion engine can be reduced by supplying the low-temperature oxidation reactive species (ozone).

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
たとえば、図３では、低温酸化反応種発生器を吸気配管に配置する場合を例示したが、吸気ポートや吸気マニホールドなど吸気入口から燃焼室までの間の吸気通路の任意の場所に配置してよい。また、燃焼室内に低温プラズマ放電部を配置して、燃焼室内部で低温酸化反応種(オゾン)を生成してもよい。
また、図３では、低温酸化反応種発生器を吸気配管の主流に配置する場合を例示したが、吸気配管とは別に設けた低温酸化反応種発生器で生成した低温酸化反応種を吸気管に供給してもよい。具体的には、パルス電源が接続された放電器と、吸気通路と、を通路で結んでおく。そして、ポンプによって放電器内に空気を取り込む。放電器内に低温プラズマを形成すると、低温酸化反応種が生成される。そして、この低温酸化反応種を吸気配管に導入するようにすればよい。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
For example, FIG. 3 illustrates the case where the low temperature oxidation reaction species generator is arranged in the intake pipe, but it may be arranged in any place in the intake passage between the intake inlet and the combustion chamber, such as an intake port and an intake manifold. . Moreover, a low temperature plasma discharge part may be arrange | positioned in a combustion chamber, and low temperature oxidation reaction seed | species (ozone) may be produced | generated in a combustion chamber inside.
FIG. 3 illustrates the case where the low-temperature oxidation reaction species generator is disposed in the mainstream of the intake pipe. However, the low-temperature oxidation reaction species generated by the low-temperature oxidation reaction species generator provided separately from the intake pipe is used as the intake pipe. You may supply. Specifically, a discharger to which a pulse power supply is connected and an intake passage are connected by a passage. Then, air is taken into the discharger by the pump. When low temperature plasma is formed in the discharger, low temperature oxidation reactive species are generated. Then, this low temperature oxidation reactive species may be introduced into the intake pipe.

１ 内燃エンジン
１１ 燃焼室
１１１ 点火プラグ
１１２ 燃料インジェクター
１２ 吸気通路
１２１ 吸気スロットル
１２２ 低温酸化反応種発生器
１２２ａ パルス電源部
１２２ｂ 吸気改質部
１２３ 吸気コレクター
２０ コントローラー
ステップＳ１ 低温酸化反応種発生部（発生部）
ステップＳ３ 点火部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 11 Combustion chamber 111 Spark plug 112 Fuel injector 12 Intake passage 121 Intake throttle 121 Low temperature oxidation reaction type generator 122a Pulse power supply part 122b Intake reforming part 123 Intake collector 20 Controller Step S1 Low temperature oxidation reaction type generation part (generation part) )
Step S3 ignition part

Claims (5)

圧縮行程において混合気と低温酸化反応する低温酸化反応種を発生する発生部と、
前記発生部で発生して混合気とともに燃焼室に導入された低温酸化反応種が低温酸化反応することで昇温した混合気に着火する点火部と、
を有する内燃エンジンの制御装置。 A generating part that generates low-temperature oxidation reactive species that undergo low-temperature oxidation reaction with the air-fuel mixture in the compression stroke;
An ignition part that ignites the mixture that has been heated by the low-temperature oxidation reaction of the low-temperature oxidation reaction species generated in the generation unit and introduced into the combustion chamber together with the mixture; and
A control device for an internal combustion engine. 請求項１に記載の内燃エンジンの制御装置において、
前記低温酸化反応種を含んだ混合気は、低温酸化反応種が低温酸化反応する温度に達する前に燃焼室に導入される、
内燃エンジンの制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The air-fuel mixture containing the low-temperature oxidation reactive species is introduced into the combustion chamber before reaching a temperature at which the low-temperature oxidation reactive species undergoes a low-temperature oxidation reaction.
Control device for internal combustion engine. 請求項１又は請求項２に記載の内燃エンジンの制御装置において、
混合気に着火するときには混合気中に残らない濃度の前記低温酸化反応種を前記燃焼室に導入する、
内燃エンジンの制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
Introducing the low-temperature oxidation reactive species having a concentration not remaining in the air-fuel mixture into the combustion chamber when igniting the air-fuel mixture;
Control device for internal combustion engine. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃エンジンの制御装置において、
前記低温酸化反応種は、オゾンであって、前記燃焼室に導入される濃度が４００ｐｐｍよりも小さい、
内燃エンジンの制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The low-temperature oxidation reactive species is ozone, and the concentration introduced into the combustion chamber is less than 400 ppm,
Control device for internal combustion engine. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃エンジンの制御装置において、
前記点火部は、排ガス浄化触媒を暖機するときには、暖機しないときよりも遅角タイミングで混合気に着火する、
内燃エンジンの制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The ignition unit ignites the air-fuel mixture at a retarded timing when warming up the exhaust gas purification catalyst than when not warming up.
Control device for internal combustion engine.
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