JP2876647B2 - 断熱エンジンの作動制御装置 - Google Patents
断熱エンジンの作動制御装置Info
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- JP2876647B2 JP2876647B2 JP1252279A JP25227989A JP2876647B2 JP 2876647 B2 JP2876647 B2 JP 2876647B2 JP 1252279 A JP1252279 A JP 1252279A JP 25227989 A JP25227989 A JP 25227989A JP 2876647 B2 JP2876647 B2 JP 2876647B2
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- fuel
- combustion chamber
- water
- engine
- water injection
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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，燃焼室に水を噴射するノズル及び燃料を
噴射するノズルを備えた断熱エンジンの作動制御装置に
関する。
噴射するノズルを備えた断熱エンジンの作動制御装置に
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ている。
は，例えば，特開昭60−184923号公報に開示されてい
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ている。
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，水の噴射が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，上記水噴射式断熱セラミックディー
ゼルエンジンは，理論混合気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ない
ものである。
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，水の噴射が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，上記水噴射式断熱セラミックディー
ゼルエンジンは，理論混合気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ない
ものである。
この発明の目的は，上記の課題を解決することであ
り，断熱エンジンの排気行程終了後で吸入行程始まり直
後に断熱化されて高温になっているピストンヘッド，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噴射し，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ると共に，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
ルから水を噴射して筒内を冷却し，その直後に，スパー
クプラグで圧縮行程端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断熱エンジンの作動制御装置を
提供することである。
り，断熱エンジンの排気行程終了後で吸入行程始まり直
後に断熱化されて高温になっているピストンヘッド，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噴射し，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ると共に，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
ルから水を噴射して筒内を冷却し，その直後に，スパー
クプラグで圧縮行程端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断熱エンジンの作動制御装置を
提供することである。
この発明は，上記の課題を解決し，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，断熱構造の燃焼室に吸入行程開始直後に燃料を噴
射する燃料噴射手段，前記燃焼室内に水を噴射する水噴
射手段，混合気に火花着火するスパークプラグ，エンジ
ンの作動状態を検出するセンサー，及び前記センサーで
検出されたエンジン速度と負荷が所定以上の検出値に応
答して前記水噴射手段から圧縮行程後半に水を前記燃焼
室内に噴射する制御をするコントローラを有し，前記コ
ントローラは前記水噴射手段による前記燃焼室への水噴
射の直後の圧縮行程上死点付近で前記スパークプラグを
スパークして混合気に火花着火する制御を行なうことか
ら成る断熱エンジンの作動制御装置に関する。
するために，次のように構成されている。即ち，この発
明は，断熱構造の燃焼室に吸入行程開始直後に燃料を噴
射する燃料噴射手段，前記燃焼室内に水を噴射する水噴
射手段，混合気に火花着火するスパークプラグ，エンジ
ンの作動状態を検出するセンサー，及び前記センサーで
検出されたエンジン速度と負荷が所定以上の検出値に応
答して前記水噴射手段から圧縮行程後半に水を前記燃焼
室内に噴射する制御をするコントローラを有し，前記コ
ントローラは前記水噴射手段による前記燃焼室への水噴
射の直後の圧縮行程上死点付近で前記スパークプラグを
スパークして混合気に火花着火する制御を行なうことか
ら成る断熱エンジンの作動制御装置に関する。
また，前記コントローラは，吸入空気量を検出する空
気流量センサーで検出された空気量と当量となる燃料流
量を前記燃料噴射手段から吸入行程開始直後に前記燃焼
室内に噴射する制御を行なうものである。
気流量センサーで検出された空気量と当量となる燃料流
量を前記燃料噴射手段から吸入行程開始直後に前記燃焼
室内に噴射する制御を行なうものである。
この発明による断熱エンジンの作動制御装置は，以上
のように，コントローラによってエンジンの作動状態を
検出するセンサーによって検出された所定以上の高速高
負荷信号に応答して水噴射手段から圧縮行程の後半時に
水を燃焼室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。
のように，コントローラによってエンジンの作動状態を
検出するセンサーによって検出された所定以上の高速高
負荷信号に応答して水噴射手段から圧縮行程の後半時に
水を燃焼室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。
また，前記燃料噴射手段は吸入行程開始直後に検出さ
れた空気量と当量となる燃料流量を燃料噴射手段から前
記燃焼室内へ噴射制御したので，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気化させ，燃料の気化時間を
長くとることができるので理論混合比を生成することが
できる。
れた空気量と当量となる燃料流量を燃料噴射手段から前
記燃焼室内へ噴射制御したので，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気化させ，燃料の気化時間を
長くとることができるので理論混合比を生成することが
できる。
また，シリンダ内は水噴射によって温度が低下する
が，前記スパークプラグによって圧縮行程端付近で混合
気に火花着火するので，混合気は確実に着火することが
できる。
が，前記スパークプラグによって圧縮行程端付近で混合
気に火花着火するので，混合気は確実に着火することが
できる。
以下，図面を参照して，この発明による断熱エンジン
の作動制御装置の実施例を詳述する。第１図は，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を示す
概略断面図である。
の作動制御装置の実施例を詳述する。第１図は，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を示す
概略断面図である。
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1
5,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,
ライナ上部とシリンダライナ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
を有し，特に，ヘッドライナ２にスパークプラグ3,燃料
噴射ノズル５及び水噴射ノズル７が配置されている。
ンダブロック11,シリンダ14に嵌合したシリンダライナ1
5,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,
ライナ上部とシリンダライナ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
を有し，特に，ヘッドライナ２にスパークプラグ3,燃料
噴射ノズル５及び水噴射ノズル７が配置されている。
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，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。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し，
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，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，低公害車が提供できる。
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し，
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，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，低公害車が提供できる。
スパークプラグ３は混合気に火花着火する。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に噴射する。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。
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に噴射する。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に取り付けられ，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。
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に取り付けられ，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。ま
た，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による噴射タイミングは，上記のクランク回転と
同期させる構造でなく，例えば，燃料噴射ノズル５及び
水噴射ノズル７に電気的に開閉する針弁を設け，該針弁
をコントローラ30の指令で開閉するように制御するよう
に構成することも可能である。
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。ま
た，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による噴射タイミングは，上記のクランク回転と
同期させる構造でなく，例えば，燃料噴射ノズル５及び
水噴射ノズル７に電気的に開閉する針弁を設け，該針弁
をコントローラ30の指令で開閉するように制御するよう
に構成することも可能である。
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サイクルから成
る作動行程で駆動される。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，排気行程Ｄ終了後
で，吸入行程Ａ開始直後に，断熱構造で高温になってい
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。
縮行程B,膨張行程Ｃ及び排気行程Ｄの４サイクルから成
る作動行程で駆動される。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，排気行程Ｄ終了後
で，吸入行程Ａ開始直後に，断熱構造で高温になってい
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開始直後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，それ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，吸入行程Ａに併せて
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開始直後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，それ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，吸入行程Ａに併せて
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。更に，断熱
エンジンに使用される燃料は，例えば，ガソリン，アル
コール等のオクタン価の高い燃料が好ましい。燃料のオ
クタン価が高いと，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。
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，断熱
エンジンに使用される燃料は，例えば，ガソリン，アル
コール等のオクタン価の高い燃料が好ましい。燃料のオ
クタン価が高いと，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。
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
よって検出し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に噴射する水量を決定し，該水量
を水噴射ノズル７から燃焼室１に噴射し，燃焼室１内を
可燃温度以下に維持するように制御することができる。
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
よって検出し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に噴射する水量を決定し，該水量
を水噴射ノズル７から燃焼室１に噴射し，燃焼室１内を
可燃温度以下に維持するように制御することができる。
第３図の処理フロー図を参照して，水噴射の作動の一
例について説明する。
例について説明する。
断熱エンジンにおいて，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,エンジン負荷を検出する負荷センサー27,及び吸入空
気量を検出する空気流量センサー16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。
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,エンジン負荷を検出する負荷センサー27,及び吸入空
気量を検出する空気流量センサー16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。
この断熱エンジンの作動制御装置の作動処理は，回転
センサー26によってエンジン回転数NEを検出し，負荷セ
ンサー27によってエンジン負荷LEを検出する（ステップ
40）。検出されたエンジン回転数NE及びエンジン負荷LE
は，コントローラ30に入力される。コントローラ30は，
エンジン回転数NEの検出信号を受けて該検出値が予め設
定したエンジン回転数NE0より大きいか否かを比較判断
する（ステップ41）。
センサー26によってエンジン回転数NEを検出し，負荷セ
ンサー27によってエンジン負荷LEを検出する（ステップ
40）。検出されたエンジン回転数NE及びエンジン負荷LE
は，コントローラ30に入力される。コントローラ30は，
エンジン回転数NEの検出信号を受けて該検出値が予め設
定したエンジン回転数NE0より大きいか否かを比較判断
する（ステップ41）。
回転数NEが設定回転数NE0より大きい場合には，エン
ジン負荷LEの検出信号を受けて該検出値が予め設定した
エンジン負荷LE0より大きいか否かを比較判断する（ス
テップ42）。負荷LEが設定負荷LE0より大きい場合に
は，エンジンは高速高負荷時であり，燃焼室１は相当に
高温になつており，ノッキングを起こす可能性があるの
で，該高速高負荷の信号値に応じて水噴射ポンプ20の流
量調節バルブを調節して開放し，水噴射ポンプ20から水
噴射ノズル７へ供給される水流量を調節し，圧縮行程Ｂ
の後半で水噴射ノズル７から水を燃焼室１内に噴射する
（ステップ43）。
ジン負荷LEの検出信号を受けて該検出値が予め設定した
エンジン負荷LE0より大きいか否かを比較判断する（ス
テップ42）。負荷LEが設定負荷LE0より大きい場合に
は，エンジンは高速高負荷時であり，燃焼室１は相当に
高温になつており，ノッキングを起こす可能性があるの
で，該高速高負荷の信号値に応じて水噴射ポンプ20の流
量調節バルブを調節して開放し，水噴射ポンプ20から水
噴射ノズル７へ供給される水流量を調節し，圧縮行程Ｂ
の後半で水噴射ノズル７から水を燃焼室１内に噴射する
（ステップ43）。
燃焼室１への水の噴射によって筒内温度が低下するの
で（ステップ44），スパークプラグ３をオンにし（ステ
ップ45），圧縮行程端付近で混合気に火花着火をする
（ステップ46）。従って，燃焼室１の高速高負荷時に高
温になると，常に水噴射して燃焼室１は冷却され，温度
が低下するので，ノッキングの発生が防止される。
で（ステップ44），スパークプラグ３をオンにし（ステ
ップ45），圧縮行程端付近で混合気に火花着火をする
（ステップ46）。従って，燃焼室１の高速高負荷時に高
温になると，常に水噴射して燃焼室１は冷却され，温度
が低下するので，ノッキングの発生が防止される。
また，ステップ41において回転数NEが設定回転数NE0
より大きい場合，及びステップ42において負荷LEが設定
負荷LE0より大きくない場合には，燃焼室１の温度は高
温になっておらず，燃焼室１に水噴射を行う必要がない
ので，水噴射ポンプ20の水噴射口を閉鎖し，水噴射ノズ
ル７への水の供給を遮断する（ステップ47）。従って，
燃焼室１は，燃焼に好ましい温度を確保でき，スパーク
プラグ３の火花着火を必要としないが，着火を確実に行
うためにスパークプラグ３の火花着火を行ってもよい。
燃料がガソリン，又はアルコールの場合には，当然，ス
パークプラグ３をオンして火花着火を行う。
より大きい場合，及びステップ42において負荷LEが設定
負荷LE0より大きくない場合には，燃焼室１の温度は高
温になっておらず，燃焼室１に水噴射を行う必要がない
ので，水噴射ポンプ20の水噴射口を閉鎖し，水噴射ノズ
ル７への水の供給を遮断する（ステップ47）。従って，
燃焼室１は，燃焼に好ましい温度を確保でき，スパーク
プラグ３の火花着火を必要としないが，着火を確実に行
うためにスパークプラグ３の火花着火を行ってもよい。
燃料がガソリン，又はアルコールの場合には，当然，ス
パークプラグ３をオンして火花着火を行う。
この発明による断熱エンジンの作動制御装置は，以上
のように構成されているので，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，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，エンジン回転及びエン
ジン負荷が高くなり，燃焼室内が高温の状態になろうと
しても，燃焼室内は水噴射によってシリンダ内温度が可
燃温度以下に冷却され，シリンダ内の温度が燃料可燃温
度より高温になることがなく，ノッキングの発生を防止
すると共に，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行程において吸入効率を向上させ
る。
のように構成されているので，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，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，エンジン回転及びエン
ジン負荷が高くなり，燃焼室内が高温の状態になろうと
しても，燃焼室内は水噴射によってシリンダ内温度が可
燃温度以下に冷却され，シリンダ内の温度が燃料可燃温
度より高温になることがなく，ノッキングの発生を防止
すると共に，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行程において吸入効率を向上させ
る。
しかも，前記燃料噴射手段は吸入行程開始直後に燃料
を前記燃焼室に噴射したので，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気化させ，燃料の気化時間を長
く設定でき，吸入行程に併せ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することができ，
当量燃焼を行うことができる。従って，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。
を前記燃焼室に噴射したので，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気化させ，燃料の気化時間を長
く設定でき，吸入行程に併せ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することができ，
当量燃焼を行うことができる。従って，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。
また，シリンダ内は水噴射によって温度が低下する
が，前記スパークプラグによって圧縮行程端付近で混合
気に火花着火するので，混合気を確実に着火することが
でき，着火ミスが無く未然ガスの発生を防止できる。
が，前記スパークプラグによって圧縮行程端付近で混合
気に火花着火するので，混合気を確実に着火することが
でき，着火ミスが無く未然ガスの発生を防止できる。
第１図はこの発明による断熱エンジンの作動制御装置の
一実施例を示す説明図，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，及び第３図は第１図の断熱エンジンの作動
制御装置の作動の一例を示す処理フロー図である。 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
6……回転センサー,27……負荷センサー,29……吸入空
気温度センサー,30……コントローラ,31……壁温センサ
ー。
一実施例を示す説明図，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，及び第３図は第１図の断熱エンジンの作動
制御装置の作動の一例を示す処理フロー図である。 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
6……回転センサー,27……負荷センサー,29……吸入空
気温度センサー,30……コントローラ,31……壁温センサ
ー。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02M 25/02 F02B 1/00 - 23/10
Claims (2)
- 【請求項１】断熱構造の燃焼室に吸入行程開始直後に燃
料を噴射する燃料噴射手段，前記燃焼室内に水を噴射す
る水噴射手段，混合気に火花着火するスパークプラグ，
エンジンの作動状態を検出するセンサー，及び前記セン
サーで検出されたエンジン速度と負荷が所定以上の検出
値に応答して前記水噴射手段から圧縮行程後半に水を前
記燃焼室内に噴射する制御をするコントローラを有し，
前記コントローラは前記水噴射手段による前記燃焼室へ
の水噴射の直後の圧縮行程上死点付近で前記スパークプ
ラグをスパークして混合気に火花着火する制御を行なう
ことから成る断熱エンジンの作動制御装置。 - 【請求項２】前記コントローラは，吸入空気量を検出す
る空気流量センサーで検出された空気量と当量となる燃
料流量を前記燃料噴射手段から吸入行程開始直後に前記
燃焼室内に噴射する制御を行なうことから成る請求項１
に記載の断熱エンジンの作動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252279A JP2876647B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 断熱エンジンの作動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252279A JP2876647B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 断熱エンジンの作動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115729A JPH03115729A (ja) | 1991-05-16 |
| JP2876647B2 true JP2876647B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17235038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252279A Expired - Lifetime JP2876647B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 断熱エンジンの作動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876647B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7739985B2 (en) | 2006-03-23 | 2010-06-22 | Lonox Engine Company, Inc. | Internal combustion water injection engine |
| CN109779768A (zh) * | 2017-11-13 | 2019-05-21 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于运行内燃机的方法和装置 |
| KR102100250B1 (ko) * | 2018-10-01 | 2020-04-13 | 현대오트론 주식회사 | 레일 내 공기를 배출하기 위한 물 분사 시스템 및 그 제어 방법 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP1252279A patent/JP2876647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03115729A (ja) | 1991-05-16 |
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