JP2021014799A - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Abstract
Description
エンジンに設けられたシリンダと、前記シリンダ内を往復動するピストンとによって形成される燃焼室と、
前記燃焼室の天井部に配置された点火装置と、
前記燃焼室内に臨む噴孔を通じて、前記燃焼室内に水を噴射する水噴射装置と、を備え、
前記水噴射装置は、前記燃焼室が圧縮行程にあるときに水を噴射し、
前記水噴射装置は、加熱装置の熱によって水の温度を上げる昇温部を有し、
前記昇温部は、前記水が流れる複数の通路を有し、前記複数の通路は、前記昇温部において、前記加熱装置が取り付けられる取付側に形成され、
前記昇温部における反取付側には、前記通路が形成されない非形成部が設けられている。
前記水噴射装置は、水噴射弁を有し、
前記昇温部は、前記水噴射弁と前記燃焼室との間に介在し、各通路は、前記水噴射弁から前記燃焼室へ向かう方向に延び、
前記ヒートパイプは、前記昇温部の、前記通路に直交する方向の側部に取り付けられている、としてもよい。
前記伝熱部は、前記通路の長さの半分以上の幅を有している、としてもよい。
前記水供給装置は、
前記エンジンの排気ガス中の水を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器が凝縮した水を溜める水タンクと、
前記水タンクの水を加圧して前記水噴射装置へ供給する水ポンプと、を有している、としてもよい。
前記ピストンは、その上面から凹んだキャビティを有し、
前記水噴射装置は、少なくとも一部の噴孔の軸の延長線が前記キャビティと交差しているタイミングで、水を前記キャビティに向かって噴射し、
前記点火装置は、前記シリンダの軸に直交する方向に対して、前記キャビティから外れた位置に設置されている、としてもよい。
前記水噴射装置は、水の噴射量が少ない場合は、多い場合よりも噴射の開始タイミングを遅らせる、としてもよい。
前記燃料噴射弁は、前記燃焼室に連通する吸気ポートに配置されている、としてもよい。
このエンジン1は、水噴射装置4と、水供給装置5とを備えている。水噴射装置4は、燃焼室11内に水を噴射する。水供給装置5は、水噴射装置4に水を供給する。このエンジン1は、燃焼室11内に水を噴射することによって作動ガスを増加させ、エンジン1のピストン仕事の増加を図る。また、このエンジン1は、燃焼室11内に水を噴射することにより燃焼室11内を冷却して、異常燃焼の発生を抑制する。
前述したように、燃焼室11内に大量の水を噴射すると、燃焼室11内に水が拡散することに伴い点火プラグ65の付近の水の濃度が高くなって、点火プラグ65が安定して混合気に点火をすることができなくなる。
図10は、エンジン1の制御装置の構成を例示している。エンジン1の制御装置は、ECU10を備えている。ECU10は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)101と、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ102と、電気信号の入出力をする入出力バス103と、を備えている。
11 燃焼室
111 天井部
14 シリンダ
15 吸気ポート
3 ピストン
31 キャビティ
311 底部
312 側壁(巻上部)
32 遮熱層
4 水噴射装置
41 水噴射弁
42 昇温部
421 取付部
422 本体部
423 伝熱部
432 噴孔
433 噴射面
44 ヒートパイプ(加熱装置)
45 通路
46 非形成部
5 水供給装置
51 凝縮器
52 水タンク
53 水ポンプ
54 熱交換器(加熱装置)
62 排気管
64 インジェクタ(燃料噴射弁)
65 点火プラグ(点火装置)
Claims (10)
- エンジンに設けられたシリンダと、前記シリンダ内を往復動するピストンとによって形成される燃焼室と、
前記燃焼室の天井部に配置された点火装置と、
前記燃焼室内に臨む噴孔を通じて、前記燃焼室内に水を噴射する水噴射装置と、を備え、
前記水噴射装置は、前記燃焼室が圧縮行程にあるときに水を噴射し、
前記水噴射装置は、加熱装置の熱によって水の温度を上げる昇温部を有し、
前記昇温部は、前記水が流れる複数の通路を有し、前記複数の通路は、前記昇温部において、前記加熱装置が取り付けられる取付側に形成され、
前記昇温部における反取付側には、前記通路が形成されない非形成部が設けられているエンジンの燃焼室構造。 - 請求項1に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記加熱装置は、前記エンジンの排気ガスの熱を前記昇温部へ送るヒートパイプを有し、
前記水噴射装置は、水噴射弁を有し、
前記昇温部は、前記水噴射弁と前記燃焼室との間に介在し、各通路は、前記水噴射弁から前記燃焼室へ向かう方向に延び、
前記ヒートパイプは、前記昇温部の、前記通路に直交する方向の側部に取り付けられているエンジンの燃焼室構造。 - 請求項2に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記昇温部は、前記通路が形成された本体部と、前記ヒートパイプが取り付けられる取付部と、前記本体部と前記取付部と接続する伝熱部とを有し、
前記伝熱部は、前記通路の長さの半分以上の幅を有しているエンジンの燃焼室構造。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記水噴射装置に水を供給する水供給装置を備え、
前記水供給装置は、
前記エンジンの排気ガス中の水を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器が凝縮した水を溜める水タンクと、
前記水タンクの水を加圧して前記水噴射装置へ供給する水ポンプと、を有しているエンジンの燃焼室構造。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記燃焼室の天井部に配置された点火装置を備え、
前記ピストンは、その上面から凹んだキャビティを有し、
前記水噴射装置は、少なくとも一部の噴孔の軸の延長線が前記キャビティと交差しているタイミングで、水を前記キャビティに向かって噴射し、
前記点火装置は、前記シリンダの軸に直交する方向に対して、前記キャビティから外れた位置に設置されているエンジンの燃焼室構造。 - 請求項5に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記キャビティは、前記水噴射装置が噴射した前記水が当たる底部と、前記底部に沿って広がる水を前記水噴射装置の方へ巻き上げる巻上部とを有しているエンジンの燃焼室構造。 - 請求項1〜6いずれか1項に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記水噴射装置は、前記圧縮行程の前期から中期までの間に水を噴射するエンジンの燃焼室構造。 - 請求項7に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記水噴射装置が噴射する水の量は、前記エンジンの負荷が低い場合は、高い場合よりも少なく、
前記水噴射装置は、水の噴射量が少ない場合は、多い場合よりも噴射の開始タイミングを遅らせるエンジンの燃焼室構造。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のエンジンの燃焼室構造において、
燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記燃料噴射弁は、前記燃焼室に連通する吸気ポートに配置されているエンジンの燃焼室構造。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記エンジンは、混合気の少なくとも一部が圧縮着火により燃焼する圧縮着火ガソリンエンジンであるエンジンの燃焼室構造。
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US11859581B2 (en) | 2022-04-12 | 2024-01-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller and control method for internal combustion engine |
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JP2009138661A (ja) * | 2007-12-07 | 2009-06-25 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの水噴射制御装置及び水噴射制御方法 |
JP2017089554A (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
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