JP2841551B2 - 断熱エンジン及びその作動制御装置 - Google Patents
断熱エンジン及びその作動制御装置Info
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- JP2841551B2 JP2841551B2 JP1252280A JP25228089A JP2841551B2 JP 2841551 B2 JP2841551 B2 JP 2841551B2 JP 1252280 A JP1252280 A JP 1252280A JP 25228089 A JP25228089 A JP 25228089A JP 2841551 B2 JP2841551 B2 JP 2841551B2
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- combustion chamber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/26—Pistons having combustion chamber in piston head
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，燃焼室に燃料を噴射すると共に水を噴射
する断熱エンジン及びその作動制御装置に関する。
する断熱エンジン及びその作動制御装置に関する。
従来，水噴射式断熱セラミックディーゼルエンジン
は，例えば，特開昭60−184923号公報に開示されたもの
が知られている。該公報に開示された水噴射式断熱セラ
ミックディーゼルエンジンは，シリンダヘッド，シリン
ダライナ及びピストンヘッドのそれぞれの少なくとも燃
焼室に面した部位のセラミックス製部材によって断熱構
造の燃焼室を形成し，前記シリンダヘッドに燃料噴射系
と独立した水噴射系より高圧水の供給を受け，前記燃焼
室に水を噴射する水噴射弁を装着し，前記水噴射弁の水
噴射タイミングと噴射水量とを制御して単位燃料当たり
の出力を増大させる水噴射制御装置を具備したものであ
る。
は，例えば，特開昭60−184923号公報に開示されたもの
が知られている。該公報に開示された水噴射式断熱セラ
ミックディーゼルエンジンは，シリンダヘッド，シリン
ダライナ及びピストンヘッドのそれぞれの少なくとも燃
焼室に面した部位のセラミックス製部材によって断熱構
造の燃焼室を形成し，前記シリンダヘッドに燃料噴射系
と独立した水噴射系より高圧水の供給を受け，前記燃焼
室に水を噴射する水噴射弁を装着し，前記水噴射弁の水
噴射タイミングと噴射水量とを制御して単位燃料当たり
の出力を増大させる水噴射制御装置を具備したものであ
る。
上記水噴射式断熱セラミックディーゼルエンジンは，
燃焼室を断熱構造として燃焼ガス温度を高め，該燃焼室
に適時適量の水を噴射することによって噴霧水を蒸気化
し，この蒸気の膨張力を燃焼ガスの膨張力に加担させる
ことによって燃料消費量を低減させ，単位燃料当たりの
出力を増大させると共に，水の蒸気化に伴う気化熱の吸
収によって新気の吸入効率の低下を補完するものであ
る。
燃焼室を断熱構造として燃焼ガス温度を高め，該燃焼室
に適時適量の水を噴射することによって噴霧水を蒸気化
し，この蒸気の膨張力を燃焼ガスの膨張力に加担させる
ことによって燃料消費量を低減させ，単位燃料当たりの
出力を増大させると共に，水の蒸気化に伴う気化熱の吸
収によって新気の吸入効率の低下を補完するものであ
る。
ところで，前掲特開昭60−184923号公報に開示された
水噴射式断熱セラミックディーゼルエンジンは，従来，
一般的に行われている噴射タイミングによって燃料噴射
し，また，水の噴射は膨張行程の始まりで行われ，水を
蒸発して膨張させ，該膨張力として出力を増大させるも
のである。従って，理論混合気での燃焼を行うことがで
きず，壁温を低下させる効果はなく，吸入効率を向上で
きるものではない。
水噴射式断熱セラミックディーゼルエンジンは，従来，
一般的に行われている噴射タイミングによって燃料噴射
し，また，水の噴射は膨張行程の始まりで行われ，水を
蒸発して膨張させ，該膨張力として出力を増大させるも
のである。従って，理論混合気での燃焼を行うことがで
きず，壁温を低下させる効果はなく，吸入効率を向上で
きるものではない。
この発明の目的は，上記の課題を解決することであ
り，断熱エンジンの吸入行程の後半から圧縮行程にかけ
て断熱構造の高温状態のピストンヘッド，シリンダヘッ
ドのヘッド下面部及びライナ上部の壁面に向けて比較的
に低圧状態で燃料噴射ノズルから吸入空気量と当量とな
る燃料を燃料噴射ノズルから噴射して上記壁面より熱エ
ネルギーを吸収することにより燃料を気化させ，次い
で，圧縮行程の後半でシリンダ内の温度が燃料の可燃温
度より高温になる前にシリンダ内のガス雰囲気に向けて
水噴射ノズルから水を噴射し，シリンダ内温度を可燃温
度以下に冷却し，更に，スパークプラグで圧縮行程上死
点付近の最適タイミングで火花着火を行って確実に着火
し，それによって，壁面より熱エネルギーを回収すると
共に，ノッキングの発生を防止し，壁温の低下により吸
入効率を向上させる断熱エンジン及びその作動制御装置
を提供することである。
り，断熱エンジンの吸入行程の後半から圧縮行程にかけ
て断熱構造の高温状態のピストンヘッド，シリンダヘッ
ドのヘッド下面部及びライナ上部の壁面に向けて比較的
に低圧状態で燃料噴射ノズルから吸入空気量と当量とな
る燃料を燃料噴射ノズルから噴射して上記壁面より熱エ
ネルギーを吸収することにより燃料を気化させ，次い
で，圧縮行程の後半でシリンダ内の温度が燃料の可燃温
度より高温になる前にシリンダ内のガス雰囲気に向けて
水噴射ノズルから水を噴射し，シリンダ内温度を可燃温
度以下に冷却し，更に，スパークプラグで圧縮行程上死
点付近の最適タイミングで火花着火を行って確実に着火
し，それによって，壁面より熱エネルギーを回収すると
共に，ノッキングの発生を防止し，壁温の低下により吸
入効率を向上させる断熱エンジン及びその作動制御装置
を提供することである。
この発明は，上記の目的を達成するために，次のよう
に構成されている。即ち，この発明は，吸入行程，圧縮
行程，膨張行程及び排気行程の４つの行程を順次繰り返
すサイクルで駆動される断熱エンジンにおいて，前記吸
入行程後半から前記圧縮行程にかけて断熱構造の燃焼室
内にその壁面に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段，前
記燃焼室への前記燃料の噴射後の前記圧縮行程後半に前
記燃焼室内に水を噴射する水噴射手段，及び前記燃焼室
への前記水の噴射後の前記圧縮行程上死点付近で混合気
に火花着火するスパークプラグ，から構成したことを特
徴とする断熱エンジン関する。
に構成されている。即ち，この発明は，吸入行程，圧縮
行程，膨張行程及び排気行程の４つの行程を順次繰り返
すサイクルで駆動される断熱エンジンにおいて，前記吸
入行程後半から前記圧縮行程にかけて断熱構造の燃焼室
内にその壁面に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段，前
記燃焼室への前記燃料の噴射後の前記圧縮行程後半に前
記燃焼室内に水を噴射する水噴射手段，及び前記燃焼室
への前記水の噴射後の前記圧縮行程上死点付近で混合気
に火花着火するスパークプラグ，から構成したことを特
徴とする断熱エンジン関する。
この断熱エンジンは，吸入空気量を調節するスロット
ルバルブを吸気管に設けたものである。
ルバルブを吸気管に設けたものである。
又は，この発明は，吸入行程，圧縮行程，膨張行程及
び排気行程の４つの行程を順次繰り返すサイクルで駆動
される断熱エンジンにおいて，前記吸入行程後半から前
記圧縮行程にかけて断熱構造の燃焼室内にその壁面に向
けて燃料を噴射する燃料噴射手段，前記燃焼室への前記
燃料の噴射後の前記圧縮行程後半に前記燃焼室内に水を
噴射する水噴射手段，及び前記燃焼室への前記水の噴射
後の前記圧縮行程上死点付近で混合気に火花着火するス
パークプラグ，吸気管に設けた吸入空気量を調節するス
ロットルバルブ，前記吸入空気量を検出する空気流量セ
ンサー，及び前記燃料噴射手段から前記吸入行程後半か
ら前記圧縮行程にかけて前記吸入空気量と当量となる燃
料流量を噴射制御するコントローラ，から構成したこと
を特徴とする断熱エンジンの作動制御装置に関する。
び排気行程の４つの行程を順次繰り返すサイクルで駆動
される断熱エンジンにおいて，前記吸入行程後半から前
記圧縮行程にかけて断熱構造の燃焼室内にその壁面に向
けて燃料を噴射する燃料噴射手段，前記燃焼室への前記
燃料の噴射後の前記圧縮行程後半に前記燃焼室内に水を
噴射する水噴射手段，及び前記燃焼室への前記水の噴射
後の前記圧縮行程上死点付近で混合気に火花着火するス
パークプラグ，吸気管に設けた吸入空気量を調節するス
ロットルバルブ，前記吸入空気量を検出する空気流量セ
ンサー，及び前記燃料噴射手段から前記吸入行程後半か
ら前記圧縮行程にかけて前記吸入空気量と当量となる燃
料流量を噴射制御するコントローラ，から構成したこと
を特徴とする断熱エンジンの作動制御装置に関する。
この発明による断熱エンジン及びその作動制御装置
は，以上のように構成されており，次のように作用す
る。
は，以上のように構成されており，次のように作用す
る。
この断熱エンジンは，上記のように構成したので，シ
リンダ内の高温の壁面に向けて比較的に低圧状態で燃料
噴射ノズルから燃料を噴射させることができ，上記壁面
より熱エネルギーを吸収することにより燃料をスムーズ
に気化させ，燃料の気化時間が長いので理論混合比の生
成が容易である。
リンダ内の高温の壁面に向けて比較的に低圧状態で燃料
噴射ノズルから燃料を噴射させることができ，上記壁面
より熱エネルギーを吸収することにより燃料をスムーズ
に気化させ，燃料の気化時間が長いので理論混合比の生
成が容易である。
また，この断熱エンジンは，圧縮行程の後半でシリン
ダ内ガス雰囲気に向けて水噴射ノズルから水噴射するこ
とによって，シリンダ内温度を可燃温度以下に冷却し，
ノッキングの発生を防止し，壁温の低下により吸入効率
を向上させる。また，前記スパークプラグで混合気は確
実に着火することができる。
ダ内ガス雰囲気に向けて水噴射ノズルから水噴射するこ
とによって，シリンダ内温度を可燃温度以下に冷却し，
ノッキングの発生を防止し，壁温の低下により吸入効率
を向上させる。また，前記スパークプラグで混合気は確
実に着火することができる。
或いは，この断熱エンジンの作動制御装置は，上記の
ように構成したので，コントローラによって検出された
空気量と当量となる燃料流量を燃料噴射手段から燃焼室
内へ噴射し，理論混合比を生成できると共に，圧縮行程
の後半でシリンダ内ガス雰囲気に向けて水噴射ノズルか
ら水噴射することによって，シリンダ内の温度が燃料の
可燃温度より高温になることがなく，シリンダ内温度を
可燃温度以下に冷却し，ノッキングの発生を防止し，壁
面より熱エネルギーを回収すると共に，壁温の低下によ
り吸入効率を向上させる。
ように構成したので，コントローラによって検出された
空気量と当量となる燃料流量を燃料噴射手段から燃焼室
内へ噴射し，理論混合比を生成できると共に，圧縮行程
の後半でシリンダ内ガス雰囲気に向けて水噴射ノズルか
ら水噴射することによって，シリンダ内の温度が燃料の
可燃温度より高温になることがなく，シリンダ内温度を
可燃温度以下に冷却し，ノッキングの発生を防止し，壁
面より熱エネルギーを回収すると共に，壁温の低下によ
り吸入効率を向上させる。
以下，図面を参照して，この発明による断熱エンジン
及びその作動制御装置の実施例を詳述する。
及びその作動制御装置の実施例を詳述する。
第１図において，この発明による作動制御装置を組み
込んだ断熱エンジンの概略断面図が示されている。
込んだ断熱エンジンの概略断面図が示されている。
この断熱エンジンは，第２図に示すように，吸入行程
A,圧縮行程B,膨張行程Ｃ及び排気行程Ｄの４つの行程を
順次繰り返すサイクルによって駆動される。
A,圧縮行程B,膨張行程Ｃ及び排気行程Ｄの４つの行程を
順次繰り返すサイクルによって駆動される。
この断熱エンジンは，主として，シリンダ14を備えた
シリンダブロック11,シリンダ14に嵌合したシリンダラ
イナ15,シリンダブロック11にガスケット28を介して固
定したシリンダヘッド10,シリンダヘッド10に形成した
穴部に断熱ガスケット４を介して配置したヘッド下面部
とライナ上部とを一体的に断熱構造に構成したヘッドラ
イナ2,ヘッドライナ２とシリンダライナ15内を往復運動
する断熱構造のピストンヘッド９を備えたピストン6,及
びピストンヘッド９とヘッドライナ２によって形成され
る燃焼室１を有する。
シリンダブロック11,シリンダ14に嵌合したシリンダラ
イナ15,シリンダブロック11にガスケット28を介して固
定したシリンダヘッド10,シリンダヘッド10に形成した
穴部に断熱ガスケット４を介して配置したヘッド下面部
とライナ上部とを一体的に断熱構造に構成したヘッドラ
イナ2,ヘッドライナ２とシリンダライナ15内を往復運動
する断熱構造のピストンヘッド９を備えたピストン6,及
びピストンヘッド９とヘッドライナ２によって形成され
る燃焼室１を有する。
この断熱エンジンは，特に，ヘッドライナ２のヘッド
下面部には，スパークプラグ3,燃料噴射ノズル５及び水
噴射ノズル７を有している。
下面部には，スパークプラグ3,燃料噴射ノズル５及び水
噴射ノズル７を有している。
シリンダヘッド10及びヘッドライナ２には，吸気ポー
ト12及び排気ポート13が形成され，吸気ポート12には吸
気バルブ８が配置され，排気ポート13には排気バルブが
配置されている。ヘッドライナ２及びピストンヘッド９
は，窒化珪素（Si3N4），炭化珪素（SiC），チタン酸ア
ルミニウム，チタン酸カリウム等のセラミック材料から
断熱構造に構成されている。
ト12及び排気ポート13が形成され，吸気ポート12には吸
気バルブ８が配置され，排気ポート13には排気バルブが
配置されている。ヘッドライナ２及びピストンヘッド９
は，窒化珪素（Si3N4），炭化珪素（SiC），チタン酸ア
ルミニウム，チタン酸カリウム等のセラミック材料から
断熱構造に構成されている。
また，この断熱エンジンにおいて，吸気ポート12に
は，吸入空気流量を調節するスロットルバルブ17及び吸
入空気流量を検出する空気流量センサー16が設けられて
いる。
は，吸入空気流量を調節するスロットルバルブ17及び吸
入空気流量を検出する空気流量センサー16が設けられて
いる。
スロットルバルブ17は，コントローラ30の指令によっ
て吸入空気流量を調節することができ，エンジン負荷を
コントロールすることができる。また，排気ポート13に
続く排気管には，酸化還元触媒による排ガス処理装置18
が設けられている。従って，断熱エンジンでは，混合気
を理論混合比で燃焼させ，発生した排ガスを排ガス処理
装置18で処理すれば，低公害車を提供できる。
て吸入空気流量を調節することができ，エンジン負荷を
コントロールすることができる。また，排気ポート13に
続く排気管には，酸化還元触媒による排ガス処理装置18
が設けられている。従って，断熱エンジンでは，混合気
を理論混合比で燃焼させ，発生した排ガスを排ガス処理
装置18で処理すれば，低公害車を提供できる。
この断熱エンジンにおいて，スパークプラグ３は混合
気に火花着火するものであり，燃料噴射ノズル５は燃料
噴射ポンプ19から供給される燃料を燃焼室１に噴射し，
また，水噴射ノズル７は水噴射ポンプ20から供給される
水を燃焼室１に噴射する。
気に火花着火するものであり，燃料噴射ノズル５は燃料
噴射ポンプ19から供給される燃料を燃焼室１に噴射し，
また，水噴射ノズル７は水噴射ポンプ20から供給される
水を燃焼室１に噴射する。
更に，燃料噴射ポンプ19にはポンプ作動用プーリ21が
設けられ，また，水噴射ポンプ20にはポンプ作動用プー
リ22が設けられている。これらのポンプ作動用プーリ2
1,22は，クランクシャフト23に取り付け且つクランクシ
ャフト23と一体に回転するクランクプーリ24にタイミン
グベルト25によって駆動連結されている。従って，エン
ジン駆動に伴って燃料噴射ポンプ19及び水噴射ポンプ20
は，タイミングベルト25によって駆動される。
設けられ，また，水噴射ポンプ20にはポンプ作動用プー
リ22が設けられている。これらのポンプ作動用プーリ2
1,22は，クランクシャフト23に取り付け且つクランクシ
ャフト23と一体に回転するクランクプーリ24にタイミン
グベルト25によって駆動連結されている。従って，エン
ジン駆動に伴って燃料噴射ポンプ19及び水噴射ポンプ20
は，タイミングベルト25によって駆動される。
この時，燃料噴射ポンプ19及び水噴射ポンプ20は，ク
ランクシャフト23の回転数の1/2回転で同期して回転す
るようにタイミングベルト25によって駆動される。な
お，図示していないが，燃料噴射ポンプ19及び水噴射ポ
ンプ20の噴射タイミングについては，上記のように，ク
ランク回転に同期させる構成でなく，燃料噴射ノズル５
と水噴射ノズル７に電気的に開閉作動する針弁を設け，
該針弁をコントローラ30の指令で開閉するように構成す
ることもできる。
ランクシャフト23の回転数の1/2回転で同期して回転す
るようにタイミングベルト25によって駆動される。な
お，図示していないが，燃料噴射ポンプ19及び水噴射ポ
ンプ20の噴射タイミングについては，上記のように，ク
ランク回転に同期させる構成でなく，燃料噴射ノズル５
と水噴射ノズル７に電気的に開閉作動する針弁を設け，
該針弁をコントローラ30の指令で開閉するように構成す
ることもできる。
この断熱エンジンの作動制御装置において，燃料噴射
ポンプ19は，吸入行程Ａの後半から圧縮行程Ｂにかけ
て，断熱されて高温になっているヘッドライナ２及びピ
ストンヘッド９に向けて比較的に低圧で燃料噴射ノズル
５から燃料を噴射させるように，予め噴射時期が設定さ
れている。
ポンプ19は，吸入行程Ａの後半から圧縮行程Ｂにかけ
て，断熱されて高温になっているヘッドライナ２及びピ
ストンヘッド９に向けて比較的に低圧で燃料噴射ノズル
５から燃料を噴射させるように，予め噴射時期が設定さ
れている。
燃料噴射ポンプ19の作動によって燃焼室１に燃料を吸
入行程Ａの後半に噴射することによって，着火まで燃料
の気化時間を長くとることができる。そこで，コントロ
ーラ30は，コントローラ30に入力された吸入空気流量セ
ンサー16による検出信号に応答して，燃料噴射ポンプ19
から燃料噴射ノズル５へ供給される燃料を，理論混合比
になるまで圧縮行程Ｂでも噴射を続けるように制御する
ことができ，従って，理想的な当量燃焼を行うことがで
きる。
入行程Ａの後半に噴射することによって，着火まで燃料
の気化時間を長くとることができる。そこで，コントロ
ーラ30は，コントローラ30に入力された吸入空気流量セ
ンサー16による検出信号に応答して，燃料噴射ポンプ19
から燃料噴射ノズル５へ供給される燃料を，理論混合比
になるまで圧縮行程Ｂでも噴射を続けるように制御する
ことができ，従って，理想的な当量燃焼を行うことがで
きる。
また，燃料噴射ポンプ19の燃料噴射口には，燃料噴射
ポンプ19から燃料噴射ノズル５へ供給される燃料流量を
調節する流量調節バルブが設けられている。
ポンプ19から燃料噴射ノズル５へ供給される燃料流量を
調節する流量調節バルブが設けられている。
更に，この断熱エンジンに使用される燃料は，例え
ば，ガソリン，アルコール等のアクタン価の高い燃料が
好ましい。燃料のオクタン価の高いと，圧縮比を高く設
定することができ，サイクル効率を高めることができ
る。
ば，ガソリン，アルコール等のアクタン価の高い燃料が
好ましい。燃料のオクタン価の高いと，圧縮比を高く設
定することができ，サイクル効率を高めることができ
る。
また，水噴射ポンプ20の水噴射口には，水噴射ポンプ
20から水噴射ノズル７へ供給される水量を調節する流量
調節バルブが設けられている。
20から水噴射ノズル７へ供給される水量を調節する流量
調節バルブが設けられている。
この断熱エンジンの作動制御装置において，空気流量
センサー16によって吸入空気量を検出し，吸入空気温度
センサー29によって吸入空気温度を検出する。また，ヘ
ッドライナ２に設けた壁温センサー31によって燃焼室１
の壁温を検出する。そこで，各センサーによって検出さ
れた検出値をコントローラ30に入力し，コントローラ30
は，吸入空気温度，吸入空気量，壁温，エンジン回転数
及びエンジン負荷の各検出信号を受けて，燃焼室１内の
温度及び圧力を計算し，自己着火の可否を判断すると共
に，燃焼室１が好ましい温度になるように，燃焼室１に
噴射する水量を決定し，該水量を水噴射ノズル７から噴
射するように制御することができる。
センサー16によって吸入空気量を検出し，吸入空気温度
センサー29によって吸入空気温度を検出する。また，ヘ
ッドライナ２に設けた壁温センサー31によって燃焼室１
の壁温を検出する。そこで，各センサーによって検出さ
れた検出値をコントローラ30に入力し，コントローラ30
は，吸入空気温度，吸入空気量，壁温，エンジン回転数
及びエンジン負荷の各検出信号を受けて，燃焼室１内の
温度及び圧力を計算し，自己着火の可否を判断すると共
に，燃焼室１が好ましい温度になるように，燃焼室１に
噴射する水量を決定し，該水量を水噴射ノズル７から噴
射するように制御することができる。
また，この断熱エンジンの作動制御装置において，エ
ンジンの作動状態を検出するセンサーであるエンジン回
転を検出する回転センサー26,及びエンジン負荷を検出
する負荷センサー27を有している。これらの各センサー
16,26,27で検出された検出信号は，コントローラ30に入
力される。
ンジンの作動状態を検出するセンサーであるエンジン回
転を検出する回転センサー26,及びエンジン負荷を検出
する負荷センサー27を有している。これらの各センサー
16,26,27で検出された検出信号は，コントローラ30に入
力される。
コントローラ30は，センサー16,26,27からの検出信号
を受けて，該各検出信号に応答して燃料噴射ポンプ19か
ら燃料噴射ノズル５に供給される燃料噴射流量を制御
し，且つ水噴射ポンプ20から水噴射ノズル７に供給され
る水の噴射流量を制御することができる。例えば，エン
ジンの作動状態が高速高負荷の時に，該検出状態に応じ
て水噴射ポンプ20から噴射される水量を決定し，水噴射
ノズル７から燃焼室１内に水噴射して燃焼室１内を冷却
することができる。
を受けて，該各検出信号に応答して燃料噴射ポンプ19か
ら燃料噴射ノズル５に供給される燃料噴射流量を制御
し，且つ水噴射ポンプ20から水噴射ノズル７に供給され
る水の噴射流量を制御することができる。例えば，エン
ジンの作動状態が高速高負荷の時に，該検出状態に応じ
て水噴射ポンプ20から噴射される水量を決定し，水噴射
ノズル７から燃焼室１内に水噴射して燃焼室１内を冷却
することができる。
従って，燃焼室１の高速高負荷時の高温時には，常に
水噴射して燃焼室１は冷却され，温度が可燃温度以下に
低下されるので，ノッキングの発生が防止される。従っ
て，燃焼室１は燃焼に好ましい温度を確保できるが，混
合気の着火を確実にするため，スパークプラグ３の火花
着火を行い，混合気に確実に着火する。
水噴射して燃焼室１は冷却され，温度が可燃温度以下に
低下されるので，ノッキングの発生が防止される。従っ
て，燃焼室１は燃焼に好ましい温度を確保できるが，混
合気の着火を確実にするため，スパークプラグ３の火花
着火を行い，混合気に確実に着火する。
この発明による断熱エンジン及びその作動制御装置
は，以上のように構成されているので，次のような効果
を有する。即ち，この断熱エンジンは，上記のように構
成したので，断熱エンジンで高排ガスエネルギーを得る
ことができることは勿論のこと，シリンダ内の高温の壁
面に向けて比較的に低圧状態で燃料噴射ノズルから燃料
を噴射させることができ，上記壁面より熱エネルギーを
吸収することにより燃料を気化させ，燃料の気化時間を
長くとることができ，吸入行程から圧縮行程にかけて吸
入空気量に応じた燃料流量を理論混合比になるまで噴射
制御して理論混合比を容易に生成できると共に，圧縮行
程の後半でシリンダ内ガス雰囲気に向けて水噴射ノズル
から水噴射することによって，シリンダ内の温度が燃料
の可燃温度より高温になることがなく，シリンダ内温度
を可燃温度以下に冷却し，ノッキングの発生を防止し，
壁温の低下により吸入行程で吸入する空気量を十分に確
保して吸入効率を向上させる。
は，以上のように構成されているので，次のような効果
を有する。即ち，この断熱エンジンは，上記のように構
成したので，断熱エンジンで高排ガスエネルギーを得る
ことができることは勿論のこと，シリンダ内の高温の壁
面に向けて比較的に低圧状態で燃料噴射ノズルから燃料
を噴射させることができ，上記壁面より熱エネルギーを
吸収することにより燃料を気化させ，燃料の気化時間を
長くとることができ，吸入行程から圧縮行程にかけて吸
入空気量に応じた燃料流量を理論混合比になるまで噴射
制御して理論混合比を容易に生成できると共に，圧縮行
程の後半でシリンダ内ガス雰囲気に向けて水噴射ノズル
から水噴射することによって，シリンダ内の温度が燃料
の可燃温度より高温になることがなく，シリンダ内温度
を可燃温度以下に冷却し，ノッキングの発生を防止し，
壁温の低下により吸入行程で吸入する空気量を十分に確
保して吸入効率を向上させる。
しかも，水噴射による燃焼室内の冷却による吸入効率
の向上によって圧縮比を高くすることができるので，サ
イクル効率を向上できる。また，シリンダ内は水噴射に
よって温度低下するが，前記スパークプラグによって圧
縮行程上死点付近で混合気に火花着火するので，混合気
は確実に着火することができ，着火ミスが無く未燃ガス
の発生を防止できる。
の向上によって圧縮比を高くすることができるので，サ
イクル効率を向上できる。また，シリンダ内は水噴射に
よって温度低下するが，前記スパークプラグによって圧
縮行程上死点付近で混合気に火花着火するので，混合気
は確実に着火することができ，着火ミスが無く未燃ガス
の発生を防止できる。
また，この断熱エンジンにおいて，スロットルバルブ
を吸気管に設けたので，前記スロットルバルブの調節で
最適の吸入空気量を調節することができ，理論混合比を
容易に生成できる。
を吸気管に設けたので，前記スロットルバルブの調節で
最適の吸入空気量を調節することができ，理論混合比を
容易に生成できる。
或いは，この断熱エンジンの作動制御装置は，上記の
ように構成したので，コントローラによって検出された
空気量と当量となる燃料流量を燃料噴射手段から燃焼室
内へ噴射制御し，壁面より熱エネルギーを吸収すること
により燃料を気化させ，燃料の気化時間を長くとること
ができ，理論混合比まで燃料を噴射させることができる
と共に，圧縮行程の後半でシリンダ内ガス雰囲気に向け
て水噴射ノズルから水噴射することによって，シリンダ
内の温度が燃料の可燃温度より高温になることがなく，
シリンダ内温度を可燃温度以下に冷却し，ノッキングの
発生を防止し，壁面より熱エネルギーを回収すると共
に，壁温の低下により吸入効率を向上させる。更に，理
論当量比燃焼が可能であるので，排気管に酸化還元触媒
の排気ガス処理装置を配置すれば，排ガス処理を十分に
行うことができ，低公害車を提供できる。
ように構成したので，コントローラによって検出された
空気量と当量となる燃料流量を燃料噴射手段から燃焼室
内へ噴射制御し，壁面より熱エネルギーを吸収すること
により燃料を気化させ，燃料の気化時間を長くとること
ができ，理論混合比まで燃料を噴射させることができる
と共に，圧縮行程の後半でシリンダ内ガス雰囲気に向け
て水噴射ノズルから水噴射することによって，シリンダ
内の温度が燃料の可燃温度より高温になることがなく，
シリンダ内温度を可燃温度以下に冷却し，ノッキングの
発生を防止し，壁面より熱エネルギーを回収すると共
に，壁温の低下により吸入効率を向上させる。更に，理
論当量比燃焼が可能であるので，排気管に酸化還元触媒
の排気ガス処理装置を配置すれば，排ガス処理を十分に
行うことができ，低公害車を提供できる。
第１図はこの発明による断熱エンジンの一実施例を示す
説明図，及び第２図は第１図の断熱エンジンの作動制御
装置において燃料噴射時期及び水噴射時期を示す説明図
である。 １……燃焼室,2……ヘッドライナ,3……スパークプラ
グ,5……燃料噴射ノズル,6……ピストン,7……水噴射ノ
ズル,9……ピストンヘッド,10……シリンダヘッド,12…
…吸気ポート,16……空気流量センサー,17……スロット
ルバルブ,19……燃料噴射ポンプ,20……水噴射ポンプ,2
9……吸入空気温度センサー,30……コントローラ。
説明図，及び第２図は第１図の断熱エンジンの作動制御
装置において燃料噴射時期及び水噴射時期を示す説明図
である。 １……燃焼室,2……ヘッドライナ,3……スパークプラ
グ,5……燃料噴射ノズル,6……ピストン,7……水噴射ノ
ズル,9……ピストンヘッド,10……シリンダヘッド,12…
…吸気ポート,16……空気流量センサー,17……スロット
ルバルブ,19……燃料噴射ポンプ,20……水噴射ポンプ,2
9……吸入空気温度センサー,30……コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−4005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−14990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−53115（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−267518（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−163634（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−17646（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−84746（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−6458（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02M 25/02 F02B 1/00 - 23/10
Claims (3)
- 【請求項１】吸入行程，圧縮行程，膨張行程及び排気行
程の４つの行程を順次繰り返すサイクルで駆動される断
熱エンジンにおいて，前記吸入行程後半から前記圧縮行
程にかけて断熱構造の燃焼室内にその壁面に向けて燃料
を噴射する燃料噴射手段，前記燃焼室への前記燃料の噴
射後の前記圧縮行程後半に前記燃焼室内に水を噴射する
水噴射手段，及び前記燃焼室への前記水の噴射後の前記
圧縮行程上死点付近で混合気に火花着火するスパークプ
ラグ，から構成したことを特徴とする断熱エンジン。 - 【請求項２】吸入空気量を調節するスロットルバルブを
吸気管に設けたことを特徴とする請求項１に記載の断熱
エンジン。 - 【請求項３】吸入行程，圧縮行程，膨張行程及び排気行
程の４つの行程を順次繰り返すサイクルで駆動される断
熱エンジンにおいて，前記吸入行程後半から前記圧縮行
程にかけて断熱構造の燃焼室内にその壁面に向けて燃料
を噴射する燃料噴射手段，前記燃焼室への前記燃料の噴
射後の前記圧縮行程後半に前記燃焼室内に水を噴射する
水噴射手段，及び前記燃焼室への前記水の噴射後の前記
圧縮行程上死点付近で混合気に火花着火するスパークプ
ラグ，吸気管に設けた吸入空気量を調節するスロットル
バルブ，前記吸入空気量を検出する空気流量センサー，
及び前記燃料噴射手段から前記吸入行程後半から前記圧
縮行程にかけて前記吸入空気量と当量となる燃料流量を
噴射制御するコントローラ，から構成したことを特徴と
する断熱エンジンの作動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252280A JP2841551B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 断熱エンジン及びその作動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252280A JP2841551B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 断熱エンジン及びその作動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115730A JPH03115730A (ja) | 1991-05-16 |
| JP2841551B2 true JP2841551B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=17235053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252280A Expired - Lifetime JP2841551B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 断熱エンジン及びその作動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841551B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK176118B1 (da) * | 1997-04-29 | 2006-09-04 | Man B & W Diesel As | Fremgangsmåde til drift af en trykladet dual fuel forbrændingsmotor af dieseltypen og en sådan motor |
| JP6369410B2 (ja) | 2015-07-22 | 2018-08-08 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| JP6332240B2 (ja) * | 2015-11-12 | 2018-05-30 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| JP6436219B1 (ja) * | 2017-12-13 | 2018-12-12 | マツダ株式会社 | 予混合圧縮着火式エンジン |
| JP6436220B1 (ja) * | 2017-12-13 | 2018-12-12 | マツダ株式会社 | 予混合圧縮着火式エンジン |
| CN108590830A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-09-28 | 陈宣浩 | 向活塞顶喷水冷却的内燃机 |
| JP6866871B2 (ja) * | 2018-04-12 | 2021-04-28 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置及び制御方法 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP1252280A patent/JP2841551B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03115730A (ja) | 1991-05-16 |
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