JP4023434B2 - Internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation using two types of fuel - Google Patents

Internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation using two types of fuel Download PDF

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Description

本発明は、2種類の燃料を用いる予混合圧縮自着火運転可能な内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation using two types of fuel.

内燃機関の燃焼方式として、近年、通常のガソリンエンジンのような「予混合火花点火燃焼方式」や、通常のディーゼルエンジンのような「拡散燃焼方式」に代わる、新たな燃焼方式が模索されている。このような新たな燃焼方式の1つとして、燃焼室内に予め混合気を形成しておき、これを圧縮して自着火させる「予混合圧縮自着火燃焼方式」がある。予混合圧縮自着火燃焼方式は、超リーン混合気を高圧縮比で圧縮し、一気に自着火燃焼させて短時間に燃焼を完了させる燃焼方式であり、原理的には、排気ガス中に含まれる大気汚染物質の量と燃料消費量とを同時に、しかも大幅に低減することが可能と考えられている。   In recent years, as a combustion method for internal combustion engines, a new combustion method has been sought that replaces the "premixed spark ignition combustion method" like a normal gasoline engine or the "diffuse combustion method" like a normal diesel engine. . As one of such new combustion methods, there is a “premixed compression self-ignition combustion method” in which an air-fuel mixture is formed in advance in a combustion chamber, and this is compressed and self-ignited. The premixed compression auto-ignition combustion method is a combustion method that compresses an ultra-lean mixture at a high compression ratio, completes combustion in a short time by self-ignition combustion at once, and in principle it is included in the exhaust gas It is thought that the amount of air pollutants and fuel consumption can be reduced at the same time.

この予混合圧縮自着火燃焼方式を、広い運転領域で採用するためには、低負荷運転時において安定した自着火燃焼を行わせると共に、高負荷運転時において過早着火による激しい燃焼音が発生することを防止することが必要である。   In order to employ this premixed compression self-ignition combustion method in a wide operating range, stable self-ignition combustion is performed during low-load operation, and intense combustion noise due to pre-ignition is generated during high-load operation. It is necessary to prevent this.

予混合圧縮自着火燃焼を、広い運転領域で安定して行うための技術として、オクタン価の異なる2種類の燃料を用い、燃焼室内の供給燃料のオクタン価を可変制御する技術が知られている。この技術によれば、低負荷運転時には、着火性に優れた低オクタン価燃料の供給割合を増加させることによって燃焼室内の供給燃料のオクタン価を低くし、安定した自着火燃焼運転を行うことができる。一方、高負荷運転時には、耐ノック性に優れた高オクタン価燃料の供給割合を増加させることによって燃焼室内の供給燃料のオクタン価を高くし、ノッキング発生を抑制することができる。   As a technique for stably performing premixed compression self-ignition combustion in a wide operation region, a technique is known in which two types of fuels having different octane numbers are used and the octane number of fuel supplied in the combustion chamber is variably controlled. According to this technique, at the time of low load operation, the octane number of the supplied fuel in the combustion chamber can be lowered by increasing the supply ratio of the low octane fuel having excellent ignitability, and stable self-ignition combustion operation can be performed. On the other hand, at the time of high load operation, by increasing the supply ratio of the high-octane fuel excellent in knock resistance, the octane number of the supplied fuel in the combustion chamber can be increased and the occurrence of knocking can be suppressed.

特開2000−179368号公報JP 2000-179368 A 特開2001−254660号公報JP 2001-254660 A 特開平9−68061号公報JP-A-9-68061 特開2001−3800号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-3800 特開2001−207890号公報JP 2001-207890 A

しかし、上記のような燃焼室内の供給燃料のオクタン価を可変制御する技術では、燃焼室内に供給されるすべての燃料がほぼ同時に圧縮自着火燃焼するため、特に高負荷運転時において燃焼音の低減が不十分となり、圧縮自着火燃焼による運転を行うことができる運転領域が制限されるという問題があった。   However, in the technology for variably controlling the octane number of the fuel supplied in the combustion chamber as described above, since all the fuel supplied to the combustion chamber is subjected to compression auto-ignition combustion almost simultaneously, the combustion noise is reduced particularly during high-load operation. There has been a problem that the operating range in which the operation by compression auto-ignition combustion can be performed is limited.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、予混合圧縮自着火燃焼方式の利点を損なうことなく、高負荷運転時の燃焼音を抑制し、広い運転領域において予混合圧縮自着火燃焼方式による内燃機関の運転を可能とする技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and suppresses combustion noise during high-load operation without impairing the advantages of the premixed compression auto-ignition combustion method. An object of the present invention is to provide a technique that enables operation of an internal combustion engine by a mixed compression auto-ignition combustion system.

上記課題を解決するために、本発明の内燃機関は、予混合圧縮自着火運転が可能な内燃機関であって、
シリンダとピストンとで構成される燃焼室と、
前記燃焼室に設けられた吸気弁および排気弁と、
低オクタン価燃料を噴射する第1の燃料噴射弁と、
高オクタン価燃料を前記燃焼室内に直接噴射する第2の燃料噴射弁と、
前記内燃機関の運転を制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射によって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行う第1の運転モードを有する。
In order to solve the above problems, an internal combustion engine of the present invention is an internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation,
A combustion chamber composed of a cylinder and a piston;
An intake valve and an exhaust valve provided in the combustion chamber;
A first fuel injection valve for injecting low octane fuel;
A second fuel injection valve that directly injects high octane fuel into the combustion chamber;
A control unit for controlling the operation of the internal combustion engine;
With
The control unit forms a premixed gas in the combustion chamber by the first fuel injection by the first fuel injection valve, and after the compression auto-ignition of the premixed gas, the control unit performs the first fuel injection by the second fuel injection valve. A first operation mode in which two fuel injections are performed.

この内燃機関では、第1の燃料噴射によって燃焼室内に形成された低オクタン価燃料の予混合気を圧縮自着火燃焼させることによって、NOxなどの大気汚染物質排出量低減、燃料消費量低減、スモーク低減の効果を得ることができる。また、圧縮自着火燃焼の後に、第2の燃料噴射によって燃焼室内に噴射された高オクタン価燃料を拡散燃焼させることによって、燃焼音低減の効果を得ることができる。従って、広い運転領域において予混合圧縮自着火燃焼方式による運転を行うことができる。   In this internal combustion engine, the premixed mixture of low-octane fuel formed in the combustion chamber by the first fuel injection is subjected to compression auto-ignition combustion, thereby reducing air pollutant emissions such as NOx, fuel consumption, and smoke. The effect of can be obtained. In addition, after compression self-ignition combustion, the combustion noise can be reduced by diffusing and burning the high-octane fuel injected into the combustion chamber by the second fuel injection. Therefore, the operation by the premixed compression auto-ignition combustion method can be performed in a wide operation region.

上記内燃機関において、前記第1の運転モードにおける前記第1の燃料噴射は、前記吸気弁の開弁期間内に行われるとしてもよい。   In the internal combustion engine, the first fuel injection in the first operation mode may be performed within a valve opening period of the intake valve.

このような運転モードによれば、第1の燃料噴射時から、噴射された低オクタン価燃料が自着火燃焼するまでの時間が長くなるため、より均質な予混合気を形成することができる。また、低オクタン価燃料と空気とが混ざり合う時間が十分にあるため、スモーク発生量をより低減させることができる。   According to such an operation mode, since the time from the time of the first fuel injection until the injected low-octane fuel is self-ignited and combusted becomes longer, a more homogeneous premixed gas can be formed. Moreover, since there is sufficient time for the low-octane fuel and air to be mixed, the amount of smoke generated can be further reduced.

上記内燃機関において、前記第1の燃料噴射弁は、前記燃焼室内に新気を供給する吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁であるとしてもよい。   In the internal combustion engine, the first fuel injection valve may be a port injection valve that injects fuel into an intake port that supplies fresh air into the combustion chamber.

この構成によれば、第1の燃料噴射弁はシリンダヘッドに設置されないため、シリンダヘッドの設計自由度を向上させることができる。   According to this configuration, since the first fuel injection valve is not installed in the cylinder head, the degree of freedom in designing the cylinder head can be improved.

また、上記内燃機関において、前記制御部は、さらに、前記第1の燃料噴射弁による燃料噴射によって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火燃焼を行う第2の運転モードを有するとしてもよい。   Further, in the internal combustion engine, the control unit further forms a premixed gas in the combustion chamber by fuel injection by the first fuel injection valve, and performs second combustion of the premixed gas by compression autoignition combustion. It may have an operation mode.

第2の運転モードによれば、燃焼室内に供給されるすべての燃料を圧縮自着火燃焼させることによって、大気汚染物質排出量低減および燃料消費量低減の効果をより多く得ることができる。   According to the second operation mode, by compressing and igniting all the fuel supplied into the combustion chamber, it is possible to obtain more effects of reducing air pollutant emissions and reducing fuel consumption.

また、上記内燃機関において、前記制御部は、さらに、前記吸気弁の開弁期間内において前記第1と第2の燃料噴射弁の両方を用いて第1の燃料噴射を行うことによって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行う第3の運転モードを有するとしてもよい。   Further, in the internal combustion engine, the control unit further performs the first fuel injection using both the first and second fuel injection valves during the valve opening period of the intake valve, thereby causing the combustion chamber to And a third operation mode in which the second fuel injection by the second fuel injection valve is performed after the compression ignition of the premixed gas.

第3の運転モードによれば、吸気弁の開弁期間内において燃焼室内に低オクタン価燃料および高オクタン価燃料が供給され、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とを含む予混合気が形成される。低オクタン価燃料噴射量と高オクタン価燃料噴射量との割合を変化させることによって、燃焼室内に形成される予混合気の耐ノック性を変化させることができ、予混合気の自着火タイミングをコントロールすることができる。従って、より適した時期に自着火燃焼を行わせることができる。   According to the third operation mode, the low-octane fuel and the high-octane fuel are supplied into the combustion chamber during the opening period of the intake valve, and a premixed gas including the low-octane fuel and the high-octane fuel is formed. By changing the ratio between the low-octane fuel injection amount and the high-octane fuel injection amount, the knock resistance of the pre-mixed gas formed in the combustion chamber can be changed, and the self-ignition timing of the pre-mixed gas is controlled. be able to. Therefore, self-ignition combustion can be performed at a more suitable time.

また、上記内燃機関において、前記制御部は、さらに、前記吸気弁の開弁期間内において前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射を行うと共に、圧縮行程後半において前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行うことによって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第3の燃料噴射を行う第4の運転モードを有するとしてもよい。   In the internal combustion engine, the control unit further performs the first fuel injection by the first fuel injection valve during the valve opening period of the intake valve, and the second fuel injection in the second half of the compression stroke. A second fuel injection by the valve is performed to form a premixed gas in the combustion chamber, and a fourth fuel injection by the second fuel injection valve is performed after compression autoignition of the premixed gas. It is good also as having the operation mode of.

第4の運転モードによれば、圧縮行程後半に噴射された高オクタン価燃料は、燃焼室中心付近で成層燃焼する。従って、冷却損失低減による燃料消費量低減の効果を得ることができる。   According to the fourth operation mode, the high-octane fuel injected in the latter half of the compression stroke stratifies in the vicinity of the center of the combustion chamber. Therefore, it is possible to obtain the effect of reducing the fuel consumption by reducing the cooling loss.

また、上記内燃機関において、前記ピストン頂面に凹部が形成されており、
前記制御部は、さらに、前記吸気弁の開弁期間内において前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射を行うと共に、圧縮行程前半において前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行うことによって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第3の燃料噴射を行う第5の運転モードを有するとしてもよい。
Further, in the internal combustion engine, a recess is formed on the top surface of the piston,
The control unit further performs the first fuel injection by the first fuel injection valve during the valve opening period of the intake valve, and the second fuel injection by the second fuel injection valve in the first half of the compression stroke. And a fifth operation mode in which a third fuel injection by the second fuel injection valve is performed after compression auto-ignition of the pre-mixture is formed. Good.

第5の運転モードによれば、圧縮行程前半に噴射された高オクタン価燃料は、ピストン頂面に形成された凹部内に良好に保持され、そのまま成層燃焼する。また、噴射された高オクタン価燃料は低沸点で気化しやすい上に、圧縮行程前半における高オクタン価燃料噴射から成層燃焼までに比較的時間があるため、燃料と空気との混合がより進行する。従って、冷却損失低減による燃料消費量低減の効果を得ることができると共に、サイクル間変動の低減およびスモーク低減の効果を得ることができる。   According to the fifth operation mode, the high-octane fuel injected in the first half of the compression stroke is well held in the recess formed on the piston top surface and stratified combustion is performed as it is. In addition, the injected high octane fuel is easy to vaporize at a low boiling point, and since there is a relatively long time from the high octane fuel injection to the stratified combustion in the first half of the compression stroke, the mixing of fuel and air further proceeds. Therefore, it is possible to obtain the effect of reducing the fuel consumption by reducing the cooling loss, and to obtain the effect of reducing the fluctuation between cycles and reducing the smoke.

上記内燃機関において、前記制御部は、前記内燃機関の負荷に応じて運転モードの切り替えを行うとしてもよい。   The said internal combustion engine WHEREIN: The said control part is good also as switching operation mode according to the load of the said internal combustion engine.

この構成によれば、内燃機関の負荷に応じた最適な運転モードを選択することができ、広い運転領域で予混合圧縮自着火燃焼方式による運転を行うことができると共に、予混合圧縮自着火燃焼方式のメリットをより多く得ることができる。   According to this configuration, it is possible to select an optimum operation mode according to the load of the internal combustion engine, and it is possible to perform the operation by the premixed compression autoignition combustion method in a wide operation region, and to perform premixed compression autoignition combustion. More merit of the method can be obtained.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、内燃機関や、内燃機関の運転方法、内燃機関の燃料噴射装置、内燃機関の燃料噴射方法等の態様で実現することができる。   Note that the present invention can be realized in various modes, for example, in modes such as an internal combustion engine, an operation method of the internal combustion engine, a fuel injection device of the internal combustion engine, and a fuel injection method of the internal combustion engine. Can do.

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
B.第2実施例:
C.第3実施例:
D.第4実施例:
E.第5実施例:
F.変形例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Third embodiment:
D. Fourth embodiment:
E. Example 5:
F. Variation:

A.第1実施例:
図1は、本発明の第1実施例としてのエンジン100の構成を概念的に示した説明図である。図1には、エンジン100のシリンダの中心で断面を取ったときのシリンダの構造が示されている。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram conceptually showing the structure of an engine 100 as a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cylinder structure when a cross section is taken at the center of the cylinder of engine 100.

このエンジン100の燃焼室は、シリンダブロック140内に設けられた中空円筒形のシリンダ142と、シリンダ142内を上下に摺動するピストン144と、シリンダブロック140の上部に設けられたシリンダヘッド130とによって形成されている。なお、シリンダブロック140とシリンダヘッド130とで構成される筒状体を、広義の「シリンダ」と呼ぶ。各燃焼室には、燃焼室の内圧(「筒内圧」とも呼ばれる)を測定するための筒内圧センサ36(「燃焼圧センサ」とも呼ぶ)が設けられている。また、本明細書においては、シリンダ142の中心軸に沿って、ピストン144がシリンダヘッド130に近づく方向を上方向と、ピストン144がシリンダヘッド130から離れる方向を下方向として説明する。   The combustion chamber of the engine 100 includes a hollow cylindrical cylinder 142 provided in the cylinder block 140, a piston 144 that slides up and down in the cylinder 142, and a cylinder head 130 provided on the cylinder block 140. Is formed by. A cylindrical body constituted by the cylinder block 140 and the cylinder head 130 is called a “cylinder” in a broad sense. Each combustion chamber is provided with an in-cylinder pressure sensor 36 (also referred to as “combustion pressure sensor”) for measuring the internal pressure (also referred to as “in-cylinder pressure”) of the combustion chamber. In the present specification, the direction in which the piston 144 approaches the cylinder head 130 along the central axis of the cylinder 142 is described as an upward direction, and the direction in which the piston 144 is separated from the cylinder head 130 is described as a downward direction.

シリンダヘッド130には、吸入空気が流入する吸気ポート133の開口部を開閉する吸気弁132と、排気ガスが流出する排気ポート135の開口部を開閉する排気弁134と、点火プラグ136と、燃焼室内に高オクタン価燃料の燃料噴霧を噴射する高オクタン価燃料用燃料噴射弁72とが設けられている。   The cylinder head 130 includes an intake valve 132 that opens and closes an opening of an intake port 133 through which intake air flows, an exhaust valve 134 that opens and closes an opening of an exhaust port 135 through which exhaust gas flows out, a spark plug 136, a combustion A high-octane fuel injection valve 72 for injecting a fuel spray of high-octane fuel into the room is provided.

吸気弁132および排気弁134は、それぞれ電動アクチュエータ162,164で駆動されている。電動アクチュエータ162,164は、任意のタイミングでそれぞれの吸気弁132および排気弁134を開閉することが可能である。なお、電動アクチュエータの代わりに、油圧アクチュエータやカム機構などの他の種類の可変動弁機構によって吸気弁132および排気弁134を駆動してもよい。   The intake valve 132 and the exhaust valve 134 are driven by electric actuators 162 and 164, respectively. The electric actuators 162 and 164 can open and close the respective intake valves 132 and exhaust valves 134 at an arbitrary timing. Instead of the electric actuator, the intake valve 132 and the exhaust valve 134 may be driven by another type of variable valve mechanism such as a hydraulic actuator or a cam mechanism.

また、高オクタン価燃料用燃料噴射弁72には、高オクタン価燃料タンク76に貯留された高オクタン価燃料が燃料ポンプ74によって供給される。   The high-octane fuel injection valve 72 is supplied with high-octane fuel stored in the high-octane fuel tank 76 by a fuel pump 74.

吸気ポート133には、吸気ポート133内に低オクタン価燃料の燃料噴霧を噴射する低オクタン価燃料用燃料噴射弁82が設けられている。低オクタン価燃料用燃料噴射弁82には、低オクタン価燃料タンク86に貯留された低オクタン価燃料が燃料ポンプ84によって供給される。   The intake port 133 is provided with a low-octane fuel injection valve 82 for injecting fuel spray of low-octane fuel into the intake port 133. The low-octane fuel injection valve 82 is supplied with the low-octane fuel stored in the low-octane fuel tank 86 by the fuel pump 84.

以上説明したように、エンジン100は、高オクタン価燃料および低オクタン価燃料の2種類の燃料を用いて運転を行うエンジンである。高オクタン価燃料は、通常は比較的低沸点であり、耐ノック性に優れると共に気化しやすい性質を有している。一方、低オクタン価燃料は、通常は比較的高沸点であり、着火性に優れると共に気化しにくい性質を有している。   As described above, the engine 100 is an engine that operates using two types of fuels, a high-octane fuel and a low-octane fuel. High-octane fuels usually have a relatively low boiling point, and are excellent in knock resistance and easily vaporized. On the other hand, low-octane fuels usually have a relatively high boiling point, have excellent ignitability and are difficult to vaporize.

吸気ポート133には吸入空気を導く吸気通路12が接続されており、排気ポート135には排気ガスが通過する排気通路16が接続されている。排気通路16の下流には、排気ガスに含まれる大気汚染物質を浄化するための触媒26と、過給器50のタービン52とが設けられている。排気通路16内を通過する排気ガスはタービン52を回転させた後、大気に放出される。また、吸気通路12には、過給器50のコンプレッサ54が設けられている。コンプレッサ54は、シャフト56を介してタービン52に接続されており、排気ガスによってタービン52が回転するとコンプレッサ54も回転する。その結果、コンプレッサ54はエアクリーナ20から吸い込んだ空気を加圧した後、吸気ポート133に向かって圧送する。   An intake passage 12 that guides intake air is connected to the intake port 133, and an exhaust passage 16 through which exhaust gas passes is connected to the exhaust port 135. A catalyst 26 for purifying air pollutants contained in the exhaust gas and a turbine 52 of the supercharger 50 are provided downstream of the exhaust passage 16. Exhaust gas passing through the exhaust passage 16 is released into the atmosphere after rotating the turbine 52. The intake passage 12 is provided with a compressor 54 for the supercharger 50. The compressor 54 is connected to the turbine 52 via a shaft 56, and the compressor 54 also rotates when the turbine 52 rotates by the exhaust gas. As a result, the compressor 54 pressurizes the air sucked from the air cleaner 20 and then pumps it toward the intake port 133.

コンプレッサ54で加圧すると空気温度が上昇するので、吸入空気を冷却するために、コンプレッサ54の下流側にはインタークーラ62が設けられている。また、吸気通路12内にはサージタンク60や、スロットル弁22も設けられている。サージタンク60は、燃焼室が空気を吸い込んだときに生じる圧力波を緩和させる作用を有しており、またスロットル弁22は電動アクチュエータ24によって適切な開度に設定されて、吸入空気量を調整する機能を有している。   Since air temperature rises when pressurized by the compressor 54, an intercooler 62 is provided downstream of the compressor 54 in order to cool the intake air. A surge tank 60 and a throttle valve 22 are also provided in the intake passage 12. The surge tank 60 has a function of relaxing pressure waves generated when the combustion chamber sucks air, and the throttle valve 22 is set to an appropriate opening degree by the electric actuator 24 to adjust the intake air amount. It has a function to do.

ピストン144は、コネクティングロッド146を介してクランクシャフト148に接続されており、クランクシャフト148には、クランク角度を検出するクランク角センサ32が取り付けられている。   The piston 144 is connected to a crankshaft 148 via a connecting rod 146, and a crank angle sensor 32 that detects a crank angle is attached to the crankshaft 148.

このエンジン100の動作は、エンジン制御ユニット(以下、ECU)30によって制御されている。ECU30は、エンジン回転速度Neやアクセル開度θac、筒内圧Psを検出し、これらに基づいてスロットル弁22の開度の制御や、点火プラグ136の点火タイミング制御、燃料噴射弁72,82の燃料噴射制御、燃料ポンプ74,84の制御を実行する。エンジン回転速度Neはクランク角センサ32によって検出され、アクセル開度θacはアクセルペダルに内蔵されたアクセル開度センサ34によって検出される。また、筒内圧Psは、前述のとおり、筒内圧センサ36によって検出される。   The operation of the engine 100 is controlled by an engine control unit (hereinafter, ECU) 30. The ECU 30 detects the engine rotational speed Ne, the accelerator opening degree θac, and the in-cylinder pressure Ps, and based on these, controls the opening degree of the throttle valve 22, the ignition timing control of the spark plug 136, and the fuel of the fuel injection valves 72 and 82. The injection control and the control of the fuel pumps 74 and 84 are executed. The engine rotation speed Ne is detected by a crank angle sensor 32, and the accelerator opening degree θac is detected by an accelerator opening degree sensor 34 built in the accelerator pedal. Further, the in-cylinder pressure Ps is detected by the in-cylinder pressure sensor 36 as described above.

図2は、第1実施例における、エンジン100のシリンダの断面を拡大して示す説明図である。前述のようにシリンダヘッド130には、高オクタン価燃料用燃料噴射弁72が設けられており、また吸気ポート133には、低オクタン価燃料用燃料噴射弁82が設けられている。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged cross section of a cylinder of the engine 100 in the first embodiment. As described above, the cylinder head 130 is provided with the high-octane fuel injection valve 72, and the intake port 133 is provided with the low-octane fuel injection valve 82.

図3は、第1実施例におけるエンジン100の動作の一例を概念的に示した説明図である。エンジン100は、シリンダ142内でピストン144を上下動させながら、吸気弁132および排気弁134の2つのバルブを適切なタイミングで開閉させると共に、高オクタン価燃料用燃料噴射弁72および低オクタン価燃料用燃料噴射弁82から適切なタイミングで燃料を噴射させながら、燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を取り出している。   FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually showing an example of the operation of the engine 100 in the first embodiment. The engine 100 opens and closes the two valves of the intake valve 132 and the exhaust valve 134 at appropriate timing while moving the piston 144 up and down in the cylinder 142, and the fuel injection valve 72 for the high octane fuel and the fuel for the low octane fuel Power is extracted by burning a mixture of fuel and air while injecting fuel from the injection valve 82 at an appropriate timing.

ピストン144が一番上にある状態(上死点)から、吸気弁132を開きながらピストン144を下降させると、吸気弁132から燃焼室内に空気が流入して吸気行程が開始される。図3(a)では、吸気ポート133から燃焼室内に空気が流入している様子を矢印で表している。このとき、空気の流入に合わせて、低オクタン価燃料用燃料噴射弁82から低オクタン価燃料を吸気ポート133内に噴射する。図3(a)では、噴射された低オクタン価燃料噴霧をハッチングを付して表している。噴射された低オクタン価燃料噴霧は、吸入空気と共に燃焼室内に流入する。   When the piston 144 is lowered while the intake valve 132 is opened from the state where the piston 144 is at the top (top dead center), air flows from the intake valve 132 into the combustion chamber and the intake stroke is started. In FIG. 3A, the state in which air is flowing from the intake port 133 into the combustion chamber is indicated by arrows. At this time, low octane fuel is injected into the intake port 133 from the low octane fuel fuel injection valve 82 in accordance with the inflow of air. In FIG. 3A, the injected low-octane fuel spray is indicated by hatching. The injected low-octane fuel spray flows into the combustion chamber together with the intake air.

燃焼室内に流入した吸入空気および低オクタン価燃料噴霧は、その後、燃焼室内で攪拌され、燃焼室内にほぼ均一な密度で分散して混合気を形成する。ピストン144が一番下まで下がりきった状態(下死点)になるのに合わせて吸気弁132を閉じられ、ピストン144を上昇させて圧縮行程が開始される。図3(b)では、圧縮行程においてピストン144が上昇している様子を示しており、また、均一な密度で分散した低オクタン価燃料の混合気をハッチングを付して表している。   The intake air and the low-octane fuel spray flowing into the combustion chamber are then stirred in the combustion chamber and dispersed with a substantially uniform density in the combustion chamber to form an air-fuel mixture. The intake valve 132 is closed as the piston 144 is fully lowered (bottom dead center), and the piston 144 is raised to start the compression stroke. FIG. 3B shows a state in which the piston 144 is rising during the compression stroke, and the mixture of low-octane fuel dispersed at a uniform density is hatched.

圧縮行程では、燃焼室内に形成された低オクタン価燃料の予混合気は断熱圧縮されるので、ピストン144の上昇と共に、急激に温度が上昇していく。そして、ほぼピストン144が上死点まで上昇した時点で、低オクタン価燃料の予混合気は自着火温度に達し、燃焼室内の予混合気がほぼ同時に自着火し、速やかに燃焼が完了する。図3(c)では、燃焼室内の低オクタン価燃料の予混合気が、ピストン144上死点付近において、自着火燃焼している様子を示している。燃焼室内の圧力は、予混合気の自着火燃焼によってさらに高くなり、その結果、ピストン144を強い力で押し下げる。このようにしてエンジン100は膨張行程を開始する。  In the compression stroke, the pre-mixture of low-octane fuel formed in the combustion chamber is adiabatically compressed, so that the temperature rapidly increases as the piston 144 rises. When the piston 144 rises to the top dead center, the pre-mixture of the low octane fuel reaches the self-ignition temperature, and the pre-mixture in the combustion chamber self-ignites almost simultaneously, and the combustion is completed quickly. FIG. 3C shows a state in which the pre-mixture of low-octane fuel in the combustion chamber is self-igniting and burning near the top dead center of the piston 144. The pressure in the combustion chamber is further increased by the self-ignition combustion of the premixed gas, and as a result, the piston 144 is pushed down with a strong force. In this way, the engine 100 starts the expansion stroke.

低オクタン価燃料の予混合気が自着火燃焼した後に、高オクタン価燃料用燃料噴射弁72から高オクタン価燃料を燃焼室内に噴射する。図3(d)では、高オクタン価燃料を燃焼室内に噴射している様子を示している。図3(d)では、噴射された高オクタン価燃料噴霧を細かいハッチングを付して表しており、また、低オクタン価燃料の予混合気が自着火燃焼した後の燃焼ガスを粗いハッチングを付して表している。   After the pre-mixture of the low octane fuel is self-ignited and combusted, the high octane fuel is injected from the high octane fuel fuel injection valve 72 into the combustion chamber. FIG. 3D shows a state where high octane fuel is injected into the combustion chamber. In FIG. 3 (d), the injected high-octane fuel spray is shown with fine hatching, and the combustion gas after the low-octane fuel premixture is self-ignited and burned is shown with rough hatching. Represents.

本実施例において使用する高オクタン価燃料は低沸点であるので、燃焼室内に噴射された高オクタン価燃料噴霧は、高温の燃焼ガスにより熱せられて直ちに気化し、拡散しながら燃焼ガス内の空気と混ざり合って高オクタン価燃料の混合気を形成する。形成された高オクタン価燃料の混合気は、燃焼に最も適した空燃比の部分で自着火燃焼し、自着火燃焼で発生した火炎に、後から噴射された燃料が供給されながら燃焼が進行する。このように、燃焼室内に噴射された高オクタン価燃料噴霧は拡散燃焼する。図3(e)では、高オクタン価燃料の混合気(細かいハッチングを付して表す)が、拡散燃焼している様子を表している。なお、図3(d)と同様に、図3(e)では、燃焼ガスを粗いハッチングを付して表している。高オクタン価燃料の拡散燃焼によって、燃焼室内の圧力は一層高くなり、その結果、ピストン144をさらに強い力で押し下げる。   Since the high-octane fuel used in this embodiment has a low boiling point, the high-octane fuel spray injected into the combustion chamber is heated by the high-temperature combustion gas and immediately vaporizes and mixes with the air in the combustion gas while diffusing. Together, it forms a mixture of high octane fuel. The formed high-octane fuel mixture is self-ignited and combusted at the air-fuel ratio most suitable for combustion, and the combustion proceeds while the fuel injected later is supplied to the flame generated by the self-ignition combustion. Thus, the high octane fuel spray injected into the combustion chamber is diffusely burned. FIG. 3 (e) shows a state in which a mixture of high octane fuel (represented with fine hatching) is diffusely burned. In addition, like FIG.3 (d), in FIG.3 (e), combustion gas is represented with rough hatching. Due to the diffusion combustion of the high octane fuel, the pressure in the combustion chamber becomes higher, and as a result, the piston 144 is pushed down with a stronger force.

ピストン144は、燃焼室内の圧力によって下死点まで下降すると上昇に転ずる。このとき排気弁134が開き、排気行程が開始される。燃焼室内の燃焼ガスは、ピストン144によって押し出されるように排気弁134から排出される。図3(f)では、燃焼ガス(ハッチングを付して示す)が排気弁134から排出されている様子を示している。ピストン144が上死点まで上昇し、燃焼ガスをほとんど排出し終えると、排気弁134が閉じ、図3(a)に示す吸気行程に移行する。   When the piston 144 is lowered to the bottom dead center by the pressure in the combustion chamber, the piston 144 starts to rise. At this time, the exhaust valve 134 is opened and the exhaust stroke is started. The combustion gas in the combustion chamber is discharged from the exhaust valve 134 so as to be pushed out by the piston 144. FIG. 3F shows a state in which combustion gas (shown with hatching) is exhausted from the exhaust valve 134. When the piston 144 rises to the top dead center and exhausts most of the combustion gas, the exhaust valve 134 is closed, and the intake stroke shown in FIG.

図4は、第1実施例におけるエンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図である。図4では、横軸にクランク角をとり、低オクタン価燃料の燃料噴射量の推移および高オクタン価燃料の燃料噴射量の推移を示している。BDCは下死点を、TDCは上死点を、それぞれ表している。   FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing an example of fuel injection control of the engine 100 in the first embodiment. In FIG. 4, the abscissa indicates the crank angle, and shows the transition of the fuel injection amount of the low octane fuel and the transition of the fuel injection amount of the high octane fuel. BDC represents bottom dead center and TDC represents top dead center.

図4に示すように、第1実施例におけるエンジン100は、下死点(BDC)より前の吸気行程において、低オクタン価燃料を噴射している。また、上死点(TDC)付近で低オクタン価燃料が自着火燃焼した後に、高オクタン価燃料を噴射している。   As shown in FIG. 4, the engine 100 according to the first embodiment injects low-octane fuel in the intake stroke before the bottom dead center (BDC). Further, after the low-octane fuel is self-ignited and burned near the top dead center (TDC), the high-octane fuel is injected.

このような燃料噴射制御を行うことにより、図3を用いて前述したように、低オクタン価燃料は上死点付近で圧縮自着火燃焼すると共に、高オクタン価燃料は低オクタン価燃料の自着火燃焼後に拡散燃焼する。   By performing such fuel injection control, as described above with reference to FIG. 3, the low-octane fuel is compressed by self-ignition combustion near the top dead center, and the high-octane fuel is diffused after the low-octane fuel is self-ignited. Burn.

低オクタン価燃料が圧縮自着火燃焼することによって、大気汚染物質(窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素)排出量の低減および燃料消費量の低減の効果を得ることができる。圧縮自着火燃焼によりこのような効果が得られるのは、等容度の向上、空気過剰率の増加、比熱比の増大の3つの要因によるものと考えられる。このことについて、以下に詳細に説明する。   When the low-octane fuel is subjected to compression auto-ignition combustion, it is possible to obtain the effect of reducing the emission amount of air pollutants (nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons) and fuel consumption. The reason why such an effect is obtained by the compression auto-ignition combustion is considered to be due to three factors such as an improvement in isovolume, an increase in excess air ratio, and an increase in specific heat ratio. This will be described in detail below.

まず、等容度の向上について説明する。等容度は、燃焼室内の混合気をいかに素早く燃焼させることができるかを表す指標である。混合気が上死点前に燃焼すると圧力が上昇し始めた混合気をピストンが圧縮することになり、動力として取り出すことのできる仕事が減少する。同様に、混合気が上死点後に燃焼すると燃焼室内の圧力が十分に高くならないままピストンが下降し始めるため、動力として取り出すことのできる仕事が減少する。従って、燃焼室内の混合気を素早く燃焼させ、理論サイクルの上死点における燃焼に近づけるほど、動力として取り出すことのできる仕事量が増加する。   First, the improvement of the equal volume will be described. The isovolume is an index representing how quickly the air-fuel mixture in the combustion chamber can be combusted. When the air-fuel mixture burns before top dead center, the piston compresses the air-fuel mixture whose pressure has started to increase, and the work that can be taken out as power decreases. Similarly, when the air-fuel mixture burns after top dead center, the piston starts to descend without the pressure in the combustion chamber becoming sufficiently high, so the work that can be taken out as power is reduced. Therefore, the amount of work that can be taken out as power increases as the air-fuel mixture in the combustion chamber is quickly burned and approaches combustion at the top dead center of the theoretical cycle.

この点で、予混合圧縮自着火燃焼方式では、すべての混合気をほぼ同時に自着火燃焼させることができるので、火炎伝搬により燃焼室内の混合気を燃焼させていく火花点火燃焼方式や、燃料液滴の表面から燃料を蒸発させながら燃焼させる拡散燃焼方式と比較して遙かに短い時間で燃焼を完了させることができる。この結果、予混合圧縮自着火燃焼方式は、等容度を向上させることができ、同じ燃料量の混合気を燃焼させても、より多くの仕事を取り出すことが可能となり、その分燃料消費量を低減させることができる。   In this regard, in the premixed compression self-ignition combustion method, all of the air-fuel mixture can be self-ignited and combusted almost simultaneously. Therefore, the spark ignition combustion method in which the air-fuel mixture in the combustion chamber is combusted by flame propagation, the fuel liquid Combustion can be completed in a much shorter time compared to the diffusion combustion method in which fuel is burned while evaporating from the surface of the droplets. As a result, the premixed compression auto-ignition combustion method can improve the isovolume, and even if the mixture of the same fuel amount is burned, more work can be taken out, and fuel consumption is correspondingly increased. Can be reduced.

次に、空気過剰率の増加について説明する。空気過剰率とは、混合気中に含まれる空気量と燃料量との割合を示す指標であり、空気過剰率が「1」とは、混合気に含まれる空気と燃料とが互いに過不足無く燃焼する比率であることを意味している。混合気の燃焼速度は、空気過剰率が「1」の付近で最大となり、空気過剰率が大きくなるほど燃焼速度は低下する。火花点火燃焼方式では、混合気全体の燃焼開始から燃焼完了までの時間を短縮するために、燃焼部分の燃焼速度を高くする必要があり、空気過剰率をあまり大きく設定することはできない。また拡散燃焼方式では、最も自着火しやすい空気過剰率「1」付近の部分で燃焼する。一方、予混合圧縮自着火燃焼方式では、十分に温度を上げて燃焼室内の混合気をほぼ同時に自着火燃焼させるので、短時間で混合気全体の燃焼を完了させることができ、従って、自着火可能な範囲で空気過剰率を大きな値に設定することができる。   Next, an increase in the excess air ratio will be described. The excess air ratio is an index indicating the ratio between the amount of air and the amount of fuel contained in the air-fuel mixture, and the excess air ratio of “1” means that the air and fuel contained in the air / fuel mixture are not excessive or insufficient. It means that it is a burning ratio. The combustion speed of the air-fuel mixture becomes maximum when the excess air ratio is near “1”, and the combustion speed decreases as the excess air ratio increases. In the spark ignition combustion method, in order to shorten the time from the start of combustion of the entire air-fuel mixture to the completion of combustion, it is necessary to increase the combustion speed of the combustion portion, and the excess air ratio cannot be set too large. Further, in the diffusion combustion method, combustion is performed in a portion near the excess air ratio “1” that is most likely to self-ignite. On the other hand, in the premixed compression self-ignition combustion method, the temperature of the mixture is sufficiently raised and the air-fuel mixture in the combustion chamber is self-ignited and combusted almost simultaneously, so that the combustion of the entire air-fuel mixture can be completed in a short time. The excess air ratio can be set as large as possible.

空気過剰率を大きな値に設定すると、燃焼部分の燃焼温度が低下するので、混合気が局所的に高温にさらされることにより発生する窒素酸化物の排出量を大きく低減させることができる。また、空気過剰率を大きな値に設定すると、燃料に対して酸素が不足した条件で燃焼することによって発生する一酸化炭素の排出量についても大きく低減させることができる。従って、予混合圧縮自着火燃焼方式では、これらの大気汚染物質の排出量を大きく低減することができる。   When the excess air ratio is set to a large value, the combustion temperature of the combustion portion is lowered, so that the emission amount of nitrogen oxide generated when the air-fuel mixture is locally exposed to a high temperature can be greatly reduced. In addition, when the excess air ratio is set to a large value, it is possible to greatly reduce the amount of carbon monoxide emitted by burning under conditions where oxygen is insufficient with respect to the fuel. Therefore, in the premixed compression auto-ignition combustion method, the emission amount of these air pollutants can be greatly reduced.

次に、比熱比の増大について説明する。前述したように、予混合圧縮自着火燃焼方式では空気過剰率を大きな値に設定することができる。空気過剰率が大きいとは、すなわち、燃焼室内の混合気中に占める空気の割合が大きいということである。従って、燃焼室内の混合気の比熱比を大きくすることができる。   Next, an increase in the specific heat ratio will be described. As described above, in the premixed compression auto-ignition combustion method, the excess air ratio can be set to a large value. A large excess air ratio means that the proportion of air in the air-fuel mixture in the combustion chamber is large. Therefore, the specific heat ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber can be increased.

ここで、吸入、圧縮、膨張(燃焼)、排気を繰り返して運転を行う内燃機関の効率は、混合気の比熱比が大きいほど良い値となる。従って、比熱比が大きいほど燃料消費量は低減される。このように、予混合圧縮自着火燃焼方式では、比熱比の増大により燃料消費量を低減することができる。   Here, the efficiency of an internal combustion engine that operates by repeatedly performing suction, compression, expansion (combustion), and exhaust becomes a better value as the specific heat ratio of the air-fuel mixture increases. Therefore, the fuel consumption is reduced as the specific heat ratio is larger. Thus, in the premixed compression auto-ignition combustion system, the fuel consumption can be reduced by increasing the specific heat ratio.

また、低オクタン価燃料は、燃焼室内に供給されてから自着火燃焼するまでに、空気と混合する十分な時間が与えられる。従って、燃料が空気と接触できないまま熱せられることが原因となって発生するスモークについても発生量を低減することができる。   Further, the low-octane fuel is given sufficient time to be mixed with air from the time it is supplied into the combustion chamber until the self-ignition combustion. Therefore, it is possible to reduce the amount of smoke generated due to the fuel being heated without being in contact with air.

さらに、高オクタン価燃料が拡散燃焼することによって、スモーク低減と燃焼音低減の効果を得ることができる。すなわち、本実施例におけるエンジン100に用いる高オクタン価燃料は低沸点であり気化しやすい。従って、高オクタン価燃料が燃焼室内に噴射されると、直ちに気化して周囲の空気と十分混合されるため、スモークの発生量が低減される。また、高オクタン価燃料は、低オクタン価燃料が上死点付近で自着火燃焼した後に、燃焼室内に噴射され拡散燃焼するため、低オクタン価燃料の燃焼と高オクタン価燃料の燃焼との間に時間差ができることになり、エンジンの燃焼音が低減される。   Furthermore, the effect of reducing smoke and combustion noise can be obtained by diffusion combustion of the high-octane fuel. That is, the high octane fuel used for the engine 100 in this embodiment has a low boiling point and is easily vaporized. Therefore, when the high octane fuel is injected into the combustion chamber, it is immediately vaporized and sufficiently mixed with the surrounding air, so that the amount of smoke generated is reduced. In addition, since high-octane fuel is self-ignited and burned near the top dead center, the low-octane fuel is injected into the combustion chamber and diffusely burned, so there is a time difference between low-octane fuel combustion and high-octane fuel combustion. Thus, the combustion noise of the engine is reduced.

なお、図4では、高オクタン価燃料の燃料噴射開始時期を上死点(TDC)の後の膨張行程内となるように表しているが、高オクタン価燃料の噴射開始時期は低オクタン価燃料の自着火燃焼の後であればよく、上死点の前であってもよい。また、熱効率の観点から、高オクタン価燃料の噴射開始時期は、遅くとも上死点後20度までであることが好ましい。   In FIG. 4, the fuel injection start timing of the high octane fuel is shown to be within the expansion stroke after the top dead center (TDC), but the injection start timing of the high octane fuel is the self-ignition of the low octane fuel. It may be after combustion and may be before top dead center. From the viewpoint of thermal efficiency, it is preferable that the injection start timing of the high-octane fuel is at most 20 degrees after the top dead center.

一方、同じく図4では、低オクタン価燃料の噴射開始時期を吸気行程内となるように表しているが、低オクタン価燃料の噴射開始時期は吸気弁132が開弁しているときであればいつでもよい。ただし、低オクタン価燃料の噴射開始時期が早い(進角側)ほど、燃料噴射から自着火燃焼までの時間が長く、燃料と空気との混合がより進み、大気汚染物質排出量やスモーク発生量をより低減することができるため、好ましい。   On the other hand, in FIG. 4, the injection start timing of the low octane number fuel is shown to be within the intake stroke, but the injection start timing of the low octane number fuel may be any time when the intake valve 132 is open. . However, the earlier the injection start timing of low-octane fuel (advanced side), the longer the time from fuel injection to self-ignition combustion, the more the fuel and air are mixed, and the greater the amount of air pollutant emissions and smoke generated. Since it can reduce more, it is preferable.

以上説明したように、エンジン100は、燃料噴射制御を行うことによって、燃焼室内の燃焼形態や燃焼時期を制御することができる。なお、本明細書において、1つの運転領域で行われる、燃焼室内の燃焼形態や燃焼時期等を含むエンジンの運転方法を「運転モード」とも呼ぶ。   As described above, the engine 100 can control the combustion mode and the combustion timing in the combustion chamber by performing fuel injection control. In the present specification, an engine operation method including a combustion mode in the combustion chamber, a combustion timing, and the like performed in one operation region is also referred to as an “operation mode”.

運転モードは、エンジンの負荷に応じて切り替えを行うことが好ましい。図5は、第1実施例におけるエンジン100の運転モードの一例を示すマップである。図5の例では、低負荷運転時には、低オクタン価燃料の自着火燃焼のみにより運転を行う運転モードを採用している。すなわち、図4において、低オクタン価燃料噴射は行うが、高オクタン価燃料噴射は行わないように燃料噴射制御を行っている。低負荷運転時には、安定した自着火燃焼を行う必要があり、また、燃焼室内に供給される燃料量が比較的少なく過早着火による激しい燃焼音の発生の恐れも少ないため、着火性の良い低オクタン価燃料のみにより自着火燃焼を行っている。   The operation mode is preferably switched according to the engine load. FIG. 5 is a map showing an example of an operation mode of the engine 100 in the first embodiment. In the example of FIG. 5, an operation mode in which operation is performed only by self-ignition combustion of low-octane fuel at the time of low load operation is adopted. That is, in FIG. 4, the fuel injection control is performed so that the low octane fuel injection is performed but the high octane fuel injection is not performed. During low-load operation, it is necessary to perform stable self-ignition combustion, and the amount of fuel supplied into the combustion chamber is relatively small, so there is little risk of intense combustion noise due to premature ignition. Autoignition combustion is performed only with octane fuel.

一方、高負荷運転時には、低オクタン価燃料の自着火燃焼に加えて、高オクタン価燃料の拡散燃焼を行うことにより運転を行う運転モードを採用している。すなわち、図4において、低オクタン価燃料噴射および高オクタン価燃料噴射の両方を行うように燃料噴射制御を行っている。   On the other hand, during high-load operation, in addition to self-ignition combustion of low-octane fuel, an operation mode is adopted in which operation is performed by diffusion combustion of high-octane fuel. That is, in FIG. 4, the fuel injection control is performed so that both low-octane fuel injection and high-octane fuel injection are performed.

高負荷運転時には、燃焼室内に供給される燃料量が増加し、それに応じて空気量も増加するため、燃焼室内の圧力が増加する。従って、燃焼室内の予混合気は、より少ない圧縮によって自着火燃焼を起こしやすくなる。そのため、高負荷運転時に低オクタン価燃料の自着火燃焼のみによって運転を行う運転モードを採用すると、過早着火による激しい燃焼音の発生を招く恐れがある。   During high load operation, the amount of fuel supplied into the combustion chamber increases, and the amount of air also increases accordingly, so the pressure in the combustion chamber increases. Therefore, the premixed gas in the combustion chamber is likely to cause self-ignition combustion with less compression. For this reason, if an operation mode in which operation is performed only by self-ignition combustion of low-octane fuel during high-load operation is employed, there is a risk of causing intense combustion noise due to premature ignition.

そこで、高負荷運転時には、過早着火を起こさないような量の低オクタン価燃料を供給して、安定した自着火燃焼による燃焼エネルギーを得ると共に、残りの必要な燃焼エネルギーを、耐ノック性に優れた高オクタン価燃料の拡散燃焼により得る。このような運転モードを採用することによって、高負荷運転時においても、過早着火による激しい燃焼音を発生させることなく、予混合圧縮自着火燃焼方式のメリットを最大限利用することができるような運転を行うことができる。   Therefore, during high-load operation, an amount of low octane fuel that does not cause pre-ignition is supplied to obtain combustion energy by stable self-ignition combustion, and the remaining necessary combustion energy is excellent in knock resistance. Obtained by diffusion combustion of high octane fuel. By adopting such an operation mode, even during high-load operation, the merit of the premixed compression auto-ignition combustion method can be maximized without generating intense combustion noise due to pre-ignition. You can drive.

以上説明したように、本実施例のエンジン100は、予混合圧縮自着火燃焼方式の利点を損なうことなく、高負荷運転時の燃焼音を抑制し、広い運転領域において予混合圧縮自着火燃焼方式による運転を行うことができる。   As described above, the engine 100 according to the present embodiment suppresses the combustion noise during high load operation without impairing the advantages of the premixed compression autoignition combustion method, and the premixed compression autoignition combustion method in a wide operation range. Can be operated.

B.第2実施例:
図6は、第2実施例における、エンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図である。図6では、図4と同様に、横軸にクランク角をとり、低オクタン価燃料の燃料噴射量の推移および高オクタン価燃料の燃料噴射量の推移を示している。図4に示した第1実施例との違いは、高オクタン価燃料噴射を吸気行程においても行っていることであり、その他は第1実施例と同じである。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing an example of fuel injection control of the engine 100 in the second embodiment. In FIG. 6, as in FIG. 4, the abscissa represents the crank angle, and shows the transition of the fuel injection amount of the low octane fuel and the transition of the fuel injection amount of the high octane fuel. The difference from the first embodiment shown in FIG. 4 is that the high-octane fuel injection is performed also in the intake stroke, and the others are the same as the first embodiment.

吸気行程において噴射された高オクタン価燃料は、同じく吸気行程において噴射された低オクタン価燃料と混ざり合って、燃焼室内で攪拌され、燃焼室内にほぼ均一な密度で分散して予混合気を形成する。この予混合気は、第1実施例と同様に、ピストン144によって圧縮され、自着火燃焼する。ここで、この予混合気は、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とが含まれているため、低オクタン価燃料のみによって形成された予混合気と比較して耐ノック性が良好であり、自着火燃焼しにくくなっている。従って、燃焼室内がより高温高圧になったときに自着火条件に達して自着火燃焼する。このように、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料の割合を変化させることによって、燃焼室内の予混合気の耐ノック性を変化させ、予混合気の自着火タイミングをコントロールすることができる。   The high-octane fuel injected in the intake stroke is mixed with the low-octane fuel injected in the intake stroke, stirred in the combustion chamber, and dispersed with a substantially uniform density in the combustion chamber to form a premixed gas. This premixed gas is compressed by the piston 144 and self-ignited and combusted, as in the first embodiment. Here, since this premixed gas contains a low octane fuel and a low octane fuel, it has better knock resistance and self-ignition combustion than a premixed gas formed only by a low octane fuel. It is difficult to do. Therefore, when the combustion chamber is at a higher temperature and pressure, the self-ignition condition is reached and self-ignition combustion occurs. In this way, by changing the ratio of the low octane number fuel and the high octane number fuel, the knock resistance of the premixed gas in the combustion chamber can be changed, and the self-ignition timing of the premixed gas can be controlled.

図7は、第2実施例におけるエンジン100の運転モードの一例を示すマップである。図7の例では、低負荷運転時には、第1実施例と同様に、低オクタン価燃料の自着火燃焼のみにより運転を行う運転モードを採用している。すなわち、図6において、低オクタン価燃料噴射のみを行うように燃料噴射制御を行っている。   FIG. 7 is a map showing an example of an operation mode of the engine 100 in the second embodiment. In the example of FIG. 7, at the time of low load operation, the operation mode in which the operation is performed only by the self-ignition combustion of the low octane fuel is adopted as in the first embodiment. That is, in FIG. 6, the fuel injection control is performed so that only the low octane fuel injection is performed.

一方、中負荷運転時には、低オクタン価燃料の自着火燃焼に加えて、高オクタン価燃料の自着火燃焼により運転を行う運転モードを採用している。すなわち、図6において、吸気行程に、低オクタン価燃料噴射に加えて高オクタン価燃料噴射も行うように燃料噴射制御を行っている。   On the other hand, during medium load operation, in addition to self-ignition combustion of low-octane fuel, an operation mode in which operation is performed by self-ignition combustion of high-octane fuel is adopted. That is, in FIG. 6, the fuel injection control is performed so that the high-octane fuel injection is performed in addition to the low-octane fuel injection in the intake stroke.

前述したように、負荷が増加すると、燃焼室内の予混合気は、より少ない圧縮によって自着火燃焼を起こしやすくなる。従って、負荷が増加したときに、低オクタン価燃料の自着火燃焼のみにより運転を行う運転モードを採用すると、第1実施例と同様に、過早着火による激しい燃焼音の発生を招く恐れがある。また、予混合気の自着火のタイミングは、上死点付近が最も望ましく、上死点より一定以上進角側または遅角側で自着火が発生することは、熱効率の面でも好ましくない。   As described above, when the load increases, the premixed gas in the combustion chamber is likely to cause self-ignition combustion with less compression. Therefore, when the operation mode in which the operation is performed only by the self-ignition combustion of the low-octane fuel when the load is increased is employed, there is a risk of causing intense combustion noise due to premature ignition as in the first embodiment. Further, the timing of self-ignition of the premixed gas is most desirably in the vicinity of the top dead center, and it is not preferable in terms of thermal efficiency that the self-ignition occurs at a certain advance side or retard side from the top dead center.

そこで、中負荷運転時には、吸気行程において、低オクタン価燃料噴射および高オクタン価燃料噴射を行い、低オクタン価燃料噴射量と高オクタン価燃料噴射量との割合を、負荷に応じて変化させることが好ましい。すなわち、負荷が増加するほど、高オクタン価燃料の噴射量の割合を増加させることが好ましい。このようにすれば、負荷に応じて燃焼室内の予混合気の耐ノック性が変化するため、常に上死点付近で予混合気の自着火を発生させることが可能になる。従って、より広い運転領域において、過早着火による激しい燃焼音を発生させることなく、予混合圧縮自着火燃焼方式の利点をより生かした運転を行うことができる。   Therefore, during medium load operation, it is preferable to perform low-octane fuel injection and high-octane fuel injection in the intake stroke, and to change the ratio between the low-octane fuel injection amount and the high-octane fuel injection amount according to the load. That is, it is preferable to increase the ratio of the injection amount of the high octane fuel as the load increases. In this way, since the knock resistance of the premixed gas in the combustion chamber changes according to the load, it becomes possible to always generate self-ignition of the premixed gas near the top dead center. Therefore, in a wider operating range, it is possible to perform an operation that takes advantage of the advantages of the premixed compression auto-ignition combustion method without generating intense combustion noise due to premature ignition.

なお、さらに高負荷運転時には、低オクタン価燃料および高オクタン価燃料の自着火燃焼に加えて、第1実施例と同様に、高オクタン価燃料の拡散燃焼により運転を行う運転モードを採用している。本実施例では、第1実施例と比較して、全燃焼エネルギーに占める自着火燃焼による燃焼エネルギーの割合を高くすることができる。従って、圧縮自着火燃焼方式の利点をより多く得ることができる。   In addition, during a higher load operation, in addition to the self-ignition combustion of the low-octane fuel and the high-octane fuel, an operation mode is adopted in which the operation is performed by diffusion combustion of the high-octane fuel as in the first embodiment. In the present embodiment, the proportion of combustion energy by self-ignition combustion in the total combustion energy can be increased as compared with the first embodiment. Therefore, more advantages of the compression auto-ignition combustion method can be obtained.

C.第3実施例:
図8は、第3実施例における、エンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図である。図8では、図4と同様に、横軸にクランク角をとり、低オクタン価燃料の燃料噴射量の推移および高オクタン価燃料の燃料噴射量の推移を示している。図4に示した第1実施例との違いは、高オクタン価燃料噴射を圧縮行程後半においても行っていることであり、その他は第1実施例と同じである。
C. Third embodiment:
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an example of fuel injection control of the engine 100 in the third embodiment. In FIG. 8, as in FIG. 4, the horizontal axis shows the crank angle, and shows the transition of the fuel injection amount of the low octane fuel and the transition of the fuel injection amount of the high octane fuel. The difference from the first embodiment shown in FIG. 4 is that the high-octane fuel injection is performed also in the latter half of the compression stroke, and the others are the same as the first embodiment.

圧縮行程後半において、噴射された高オクタン価燃料は、直ちに気化して周囲の空気と混合する。その後すぐにピストン144が上死点(TDC)付近まで上昇するため、高オクタン価燃料の混合気は、燃焼室内に均質に形成された低オクタン価燃料の予混合気と混じり合うだけの時間もないまま自着火温度に達し、燃焼室中心付近で自着火燃焼する。すなわち、圧縮行程後半に噴射された高オクタン価燃料の自着火燃焼は、燃焼室内に局所的に燃料濃度のより高い混合気を形成する燃焼方式であり、「成層燃焼」とも呼ばれる。   In the latter half of the compression stroke, the injected high octane fuel is immediately vaporized and mixed with the surrounding air. Immediately after that, the piston 144 rises to near the top dead center (TDC), so that the high-octane fuel mixture does not have enough time to mix with the low-octane fuel premix that is uniformly formed in the combustion chamber. The self-ignition temperature is reached, and self-ignition combustion occurs near the center of the combustion chamber. That is, self-ignition combustion of high-octane fuel injected in the latter half of the compression stroke is a combustion method in which an air-fuel mixture having a higher fuel concentration is locally formed in the combustion chamber, and is also referred to as “stratified combustion”.

高オクタン価燃料が燃焼室中心付近で成層燃焼することにより、シリンダ壁面からの冷却損失が低減され、内燃機関の熱効率が向上し、燃料消費量低減の効果を得ることができる。   By stratifying combustion of the high octane fuel near the center of the combustion chamber, the cooling loss from the cylinder wall surface is reduced, the thermal efficiency of the internal combustion engine is improved, and the effect of reducing fuel consumption can be obtained.

図9は、第3実施例におけるエンジン100の運転モードの一例を示すマップである。図9の例では、低負荷運転時には、第1実施例と同様に、低オクタン価燃料の自着火燃焼のみにより運転を行う運転モードを採用している。すなわち、図8において、低オクタン価燃料噴射のみを行うように燃料噴射制御を行っている。   FIG. 9 is a map showing an example of an operation mode of the engine 100 in the third embodiment. In the example of FIG. 9, at the time of low load operation, an operation mode in which operation is performed only by self-ignition combustion of low-octane fuel is employed as in the first embodiment. That is, in FIG. 8, fuel injection control is performed so that only low octane fuel injection is performed.

一方、中負荷運転時には、低オクタン価燃料の自着火燃焼に加えて高オクタン価燃料の成層燃焼も行う運転モードを採用している。すなわち、図8において、吸気行程に低オクタン価燃料噴射を行うと共に、圧縮行程後半に高オクタン価燃料噴射を行うように燃料噴射制御を行っている。   On the other hand, during medium load operation, an operation mode is employed in which stratified combustion of high-octane fuel is performed in addition to self-ignition combustion of low-octane fuel. That is, in FIG. 8, the fuel injection control is performed so that the low-octane fuel injection is performed in the intake stroke and the high-octane fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke.

中負荷運転時に低オクタン価燃料の自着火燃焼のみを行う運転モードを採用すると、第1実施例と同様に、過早着火による激しい燃焼音の発生を招く恐れがある。そこで、中負荷運転時には、過早着火を起こさない量の低オクタン価燃料を供給して安定した自着火燃焼を行うと共に、必要燃焼エネルギーの残りを高オクタン価燃料の成層燃焼により得る。このようにして、より負荷の高い運転領域まで圧縮自着火燃焼による運転を行うことができる。また、高オクタン価燃料が成層燃焼することにより、シリンダ壁面からの冷却損失が低減され、内燃機関の熱効率が向上し、燃料消費量の低減を行うことができる。   If an operation mode in which only low-octane fuel is self-ignited and combusted during medium-load operation is employed, there is a risk of causing intense combustion noise due to pre-ignition as in the first embodiment. Thus, during medium load operation, an amount of low-octane fuel that does not cause pre-ignition is supplied to perform stable self-ignition combustion, and the remaining required combustion energy is obtained by stratified combustion of high-octane fuel. In this way, it is possible to perform the operation by the compression ignition combustion up to the operation region where the load is higher. Further, the stratified combustion of the high-octane fuel reduces the cooling loss from the cylinder wall surface, improves the thermal efficiency of the internal combustion engine, and reduces the fuel consumption.

なお、さらに高負荷時には、低オクタン価燃料の自着火燃焼および高オクタン価燃料の成層燃焼に加えて、第1実施例と同様に、高オクタン価燃料の拡散燃焼も行う運転モードを採用している。   In addition, in the case of a higher load, in addition to the self-ignition combustion of the low octane fuel and the stratified combustion of the high octane fuel, the operation mode is also employed in which the diffusion combustion of the high octane fuel is performed as in the first embodiment.

D.第4実施例:
図10は、第4実施例における、エンジン100のシリンダの断面を拡大して示す説明図である。図2に示した第1実施例との違いは、ピストン144の頂面に凹部(キャビティ)145が形成されていることである。それ以外の構成は、第1実施例と同じである。
D. Fourth embodiment:
FIG. 10 is an explanatory view showing an enlarged cross section of a cylinder of the engine 100 in the fourth embodiment. The difference from the first embodiment shown in FIG. 2 is that a recess (cavity) 145 is formed on the top surface of the piston 144. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

図11は、第4実施例における、エンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図である。図11では、図8と同様に、横軸にクランク角をとり、低オクタン価燃料の燃料噴射量の推移および高オクタン価燃料の燃料噴射量の推移を示している。図8に示した第3実施例との違いは、第3実施例では圧縮行程後半に噴射していた分の高オクタン価燃料を、本実施例では圧縮行程前半に噴射していることであり、その他は第3実施例と同じである。   FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing an example of fuel injection control of the engine 100 in the fourth embodiment. In FIG. 11, as in FIG. 8, the horizontal axis shows the crank angle, and shows the transition of the fuel injection amount of the low octane fuel and the transition of the fuel injection amount of the high octane fuel. The difference from the third embodiment shown in FIG. 8 is that the high octane fuel that was injected in the second half of the compression stroke in the third embodiment is injected in the first half of the compression stroke in this embodiment. Others are the same as the third embodiment.

圧縮行程前半における高オクタン価燃料の噴射は、高オクタン価燃料用燃料噴射弁72により、直接シリンダ内に行われるため、噴射された高オクタン価燃料は、ピストン144の頂面に設けられた凹部145に到達し、凹部145内に良好に保持される。また、高オクタン価燃料は低沸点であるため、直ちに気化して周囲の空気と混合し、凹部145内に高オクタン価燃料の混合気を形成する。そして、ピストン144が上死点(TDC)付近まで上昇すると、凹部145内の高オクタン価燃料混合気は、自着火温度に達して凹部145内で自着火燃焼する。すなわち、本実施例においても、第3実施例と同様に、圧縮行程前半に噴射された高オクタン価燃料は成層燃焼する。   The high-octane fuel injection in the first half of the compression stroke is performed directly into the cylinder by the high-octane fuel injection valve 72, so that the injected high-octane fuel reaches the recess 145 provided on the top surface of the piston 144. And retained well in the recess 145. In addition, since the high-octane fuel has a low boiling point, it is immediately vaporized and mixed with the surrounding air to form a high-octane fuel mixture in the recess 145. When the piston 144 rises to near the top dead center (TDC), the high-octane fuel mixture in the recess 145 reaches the auto-ignition temperature and self-ignites and burns in the recess 145. That is, also in this embodiment, as in the third embodiment, the high octane fuel injected in the first half of the compression stroke stratifies.

さらに、本実施例では、圧縮行程前半における高オクタン価燃料の噴射から、上死点付近における高オクタン価燃料の成層燃焼までに、比較的時間があることから、燃料と空気との混合がより進行する。   Further, in this embodiment, since there is a relatively long time from the injection of the high octane fuel in the first half of the compression stroke to the stratified combustion of the high octane fuel in the vicinity of the top dead center, the mixing of the fuel and air further proceeds. .

従って、本実施例においては、圧縮行程前半に噴射された高オクタン価燃料が凹部145内で成層燃焼することにより、第3実施例と同様に燃料消費量低減の効果を得ることができると共に、サイクル間変動低減およびスモーク低減の効果を得ることができる。   Therefore, in the present embodiment, the high octane fuel injected in the first half of the compression stroke stratifies in the recess 145, so that the effect of reducing the fuel consumption can be obtained as in the third embodiment, and the cycle It is possible to obtain the effect of reducing the fluctuations in smoke and reducing the smoke.

E.第5実施例:
図12は、第5実施例における、エンジン100のシリンダの断面を拡大して示す説明図である。図2に示した第1実施例との違いは、低オクタン価燃料用燃料噴射弁82の位置である。すなわち本実施例では、低オクタン価燃料用燃料噴射弁82は、直接燃焼室内に低オクタン価燃料を噴射できるようにシリンダヘッド130に設けられている。それ以外の構成は、第1実施例と同じである。
E. Example 5:
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an enlarged cross section of a cylinder of the engine 100 in the fifth embodiment. The difference from the first embodiment shown in FIG. 2 is the position of the low-octane fuel injection valve 82. That is, in the present embodiment, the low-octane fuel injection valve 82 is provided in the cylinder head 130 so that the low-octane fuel can be directly injected into the combustion chamber. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

図13は、第5実施例における、エンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図である。図13では、図4と同様に、横軸にクランク角をとり、低オクタン価燃料の燃料噴射量の推移および高オクタン価燃料の燃料噴射量の推移を示している。図4に示した第1実施例との違いは、第1実施例では吸気行程に噴射していた低オクタン価燃料を、本実施例では圧縮行程に噴射していることであり、その他は第1実施例と同じである。   FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing an example of fuel injection control of the engine 100 in the fifth embodiment. In FIG. 13, similarly to FIG. 4, the abscissa indicates the crank angle, and shows the transition of the fuel injection amount of the low octane fuel and the transition of the fuel injection amount of the high octane fuel. The difference from the first embodiment shown in FIG. 4 is that the low-octane fuel injected in the intake stroke in the first embodiment is injected in the compression stroke in this embodiment, and the others are the first. The same as the embodiment.

本実施例では、低オクタン価燃料用燃料噴射弁82が、直接燃焼室内に低オクタン価燃料を噴射できる位置に設けられているため、吸気弁132が閉じている圧縮行程においても、低オクタン価燃料を燃焼室内に噴射することが可能である。従って、低オクタン価燃料の燃料噴射時期の自由度を向上させることができる。   In this embodiment, since the low-octane fuel injection valve 82 is provided at a position where the low-octane fuel can be directly injected into the combustion chamber, the low-octane fuel is burned even in the compression stroke where the intake valve 132 is closed. It can be injected indoors. Therefore, the degree of freedom of the fuel injection timing of the low octane number fuel can be improved.

F.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
F. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

F1.変形例1:
各実施例では、エンジン100の運転モードのマップを示して説明したが、これらは単なる一例であり、運転領域の区分はこれら以外の種々の区分が可能であり、また運転モードはこれら以外の種々の運転モードの採用が可能である。
F1. Modification 1:
In each embodiment, the operation mode map of the engine 100 is shown and described. However, these are merely examples, and the operation region can be classified into various other categories, and the operation mode can be various other than these. The operation mode can be adopted.

本発明の第1実施例としてのエンジン100の構成を概念的に示した説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which showed notionally the structure of the engine 100 as 1st Example of this invention. 第1実施例におけるエンジン100のシリンダの断面を拡大して示す説明図。Explanatory drawing which expands and shows the cross section of the cylinder of the engine 100 in 1st Example. 第1実施例におけるエンジン100の動作の一例を概念的に示した説明図。Explanatory drawing which showed notionally an example of operation | movement of the engine 100 in 1st Example. 第1実施例におけるエンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図。Explanatory drawing which shows roughly an example of the fuel-injection control of the engine 100 in 1st Example. 第1実施例におけるエンジン100の運転モードの一例を示すマップ。The map which shows an example of the operation mode of the engine 100 in 1st Example. 第2実施例におけるエンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図。Explanatory drawing which shows roughly an example of the fuel-injection control of the engine 100 in 2nd Example. 第2実施例におけるエンジン100の運転モードの一例を示すマップ。The map which shows an example of the operation mode of the engine 100 in 2nd Example. 第3実施例におけるエンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図。Explanatory drawing which shows roughly an example of the fuel-injection control of the engine 100 in 3rd Example. 第3実施例におけるエンジン100の運転モードの一例を示すマップ。The map which shows an example of the operation mode of the engine 100 in 3rd Example. 第4実施例におけるエンジン100のシリンダの断面を拡大して示す説明図。Explanatory drawing which expands and shows the cross section of the cylinder of the engine 100 in 4th Example. 第4実施例におけるエンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図。Explanatory drawing which shows roughly an example of the fuel-injection control of the engine 100 in 4th Example. 第5実施例におけるエンジン100のシリンダの断面を拡大して示す説明図。Explanatory drawing which expands and shows the cross section of the cylinder of the engine 100 in 5th Example. 第5実施例におけるエンジン100の燃料噴射制御の一例を概略的に示す説明図。Explanatory drawing which shows roughly an example of the fuel-injection control of the engine 100 in 5th Example.

符号の説明Explanation of symbols

12...吸気通路
16...排気通路
20...エアクリーナ
22...スロットル弁
24...電動アクチュエータ
26...触媒
32...クランク角センサ
34...アクセル開度センサ
36...筒内圧センサ
50...過給器
52...タービン
54...コンプレッサ
56...シャフト
60...サージタンク
62...インタークーラ
72...高オクタン価燃料用燃料噴射弁
74...燃料ポンプ
76...高オクタン価燃料タンク
82...低オクタン価燃料用燃料噴射弁
84...燃料ポンプ
86...低オクタン価燃料タンク
100...エンジン
130...シリンダヘッド
132...吸気弁
133...吸気ポート
134...排気弁
135...排気ポート
136...点火プラグ
140...シリンダブロック
142...シリンダ
144...ピストン
145...凹部
146...コネクティングロッド
148...クランクシャフト
162,164...電動アクチュエータ
12 ... Intake passage 16 ... Exhaust passage 20 ... Air cleaner 22 ... Throttle valve 24 ... Electric actuator 26 ... Catalyst 32 ... Crank angle sensor 34 ... Accelerator opening sensor 36 ... In-cylinder pressure sensor 50 ... supercharger 52 ... turbine 54 ... compressor 56 ... shaft 60 ... surge tank 62 ... intercooler 72 ... fuel injection for high octane fuel Valve 74 ... Fuel pump 76 ... High octane fuel tank 82 ... Fuel injection valve for low octane fuel 84 ... Fuel pump 86 ... Low octane fuel tank 100 ... Engine 130 ... Cylinder Head 132 ... Intake valve 133 ... Intake port 134 ... Exhaust valve 135 ... Exhaust port 136 ... Spark plug 140 ... Cylinder block 142 ... Cylinder 144 ... Piston 145 .. .Recess 146 ... Connecting rod 148 ... Clan Shaft 162, 164 ... electric actuator

Claims (3)

予混合圧縮自着火運転が可能な内燃機関であって、  An internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation,
シリンダとピストンとで構成される燃焼室と、  A combustion chamber composed of a cylinder and a piston;
前記燃焼室に設けられた吸気弁および排気弁と、  An intake valve and an exhaust valve provided in the combustion chamber;
低オクタン価燃料を噴射する第1の燃料噴射弁と、  A first fuel injection valve for injecting low octane fuel;
高オクタン価燃料を前記燃焼室内に直接噴射する第2の燃料噴射弁と、  A second fuel injection valve that directly injects high octane fuel into the combustion chamber;
前記内燃機関の運転を制御するための制御部と、  A control unit for controlling the operation of the internal combustion engine;
を備え、With
前記制御部は、前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射によって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行う第1の運転モードと、前記吸気弁の開弁期間内において前記第1と第2の燃料噴射弁の両方を用いて第1の燃料噴射を行うことによって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行う第3の運転モードと、を有する、内燃機関。  The control unit forms a premixed gas in the combustion chamber by the first fuel injection by the first fuel injection valve, and after the compression auto-ignition of the premixed gas, the control unit performs the first fuel injection by the second fuel injection valve. In the combustion chamber by performing the first fuel injection using both the first and second fuel injection valves during the opening period of the intake valve and the first operation mode in which the second fuel injection is performed. And a third operation mode in which a second fuel injection by the second fuel injection valve is performed after the pre-mixed gas is compressed and self-ignited.
予混合圧縮自着火運転が可能な内燃機関であって、  An internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation,
シリンダとピストンとで構成される燃焼室と、  A combustion chamber composed of a cylinder and a piston;
前記燃焼室に設けられた吸気弁および排気弁と、  An intake valve and an exhaust valve provided in the combustion chamber;
低オクタン価燃料を噴射する第1の燃料噴射弁と、  A first fuel injection valve for injecting low octane fuel;
高オクタン価燃料を前記燃焼室内に直接噴射する第2の燃料噴射弁と、  A second fuel injection valve that directly injects high octane fuel into the combustion chamber;
前記内燃機関の運転を制御するための制御部と、  A control unit for controlling the operation of the internal combustion engine;
を備え、With
前記制御部は、前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射によって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行う第1の運転モードと、前記吸気弁の開弁期間内において前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射を行うと共に、圧縮行程後半において前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行うことによって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第3の燃料噴射を行う第4の運転モードと、を有する、内燃機関。  The control unit forms a premixed gas in the combustion chamber by the first fuel injection by the first fuel injection valve, and after the compression auto-ignition of the premixed gas, the control unit performs the first fuel injection by the second fuel injection valve. And the second fuel injection valve in the second half of the compression stroke while performing the first fuel injection by the first fuel injection valve during the opening period of the intake valve. A second fuel injection is performed to form a premixed gas in the combustion chamber, and a third fuel injection by the second fuel injection valve is performed after compression autoignition of the premixed gas. An internal combustion engine having an operation mode.
予混合圧縮自着火運転が可能な内燃機関であって、  An internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation,
シリンダとピストンとで構成される燃焼室と、  A combustion chamber composed of a cylinder and a piston;
前記燃焼室に設けられた吸気弁および排気弁と、  An intake valve and an exhaust valve provided in the combustion chamber;
低オクタン価燃料を噴射する第1の燃料噴射弁と、  A first fuel injection valve for injecting low octane fuel;
高オクタン価燃料を前記燃焼室内に直接噴射する第2の燃料噴射弁と、  A second fuel injection valve that directly injects high octane fuel into the combustion chamber;
前記内燃機関の運転を制御するための制御部と、  A control unit for controlling the operation of the internal combustion engine;
を備え、With
前記ピストン頂面に凹部が形成されており、  A recess is formed on the piston top surface,
前記制御部は、前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射によって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行う第1の運転モードと、前記吸気弁の開弁期間内において前記第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射を行うと共に、圧縮行程前半において前記第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射を行うことによって前記燃焼室内に予混合気を形成し、前記予混合気の圧縮自着火の後に、前記第2の燃料噴射弁による第3の燃料噴射を行う第5の運転モードと、を有する、内燃機関。  The control unit forms a premixed gas in the combustion chamber by the first fuel injection by the first fuel injection valve, and after the compression auto-ignition of the premixed gas, the control unit performs the first fuel injection by the second fuel injection valve. The first fuel injection is performed by the first fuel injection valve in the first operation mode in which the fuel injection of 2 is performed and the intake valve is open, and the second fuel injection valve is in the first half of the compression stroke. The second fuel injection is performed to form a premixed gas in the combustion chamber, and after the compression auto-ignition of the premixed gas, the third fuel injection is performed by the second fuel injection valve. An internal combustion engine having an operation mode.
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