JP4075165B2 - Combustion device for internal combustion engine - Google Patents
Combustion device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4075165B2 JP4075165B2 JP33273898A JP33273898A JP4075165B2 JP 4075165 B2 JP4075165 B2 JP 4075165B2 JP 33273898 A JP33273898 A JP 33273898A JP 33273898 A JP33273898 A JP 33273898A JP 4075165 B2 JP4075165 B2 JP 4075165B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- internal combustion
- combustion engine
- engine
- injection valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車用の内燃機関の燃料としては、ガソリンなど液体燃料が用いられている。しかし、近年は石油の枯渇等の問題からガソリンの代替燃料として天然ガス等の気体燃料が注目されている。こうした気体燃料によって駆動される内燃機関の燃料供給装置としては、例えば特開平3−26835号公報に記載されたものが知られている。
【0003】
同公報に記載された装置は、気体燃料を内燃機関の燃焼室に噴射供給する気体用燃料噴射弁と、液体燃料を同燃焼室に連通する吸気ポートに噴射供給する液体用燃料噴射弁とを備えている。そして、それら燃料噴射弁から噴射された気体燃料及び液体燃料は、燃焼室内にて点火プラグによって点火がなされて燃焼し、その燃焼エネルギによって内燃機関が駆動されるようになる。
【0004】
上記のように気体燃料と液体燃料との両方を供給することで、液体燃料を少なくしても着火性の良い気体燃料によって良好な燃焼を得ることができる。そして、液体燃料の供給量を少なくすることによって、その液体燃料の燃料消費率を抑えることができるようになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃焼室に噴射供給される気体燃料は燃焼室内の空気と混ざりにくいため、燃焼室内においては上記噴射供給された気体燃料が不均一に分布することとなる。そのため、点火プラグによる点火時において、同点火プラグ周りに必ずしも適正な濃度の燃料が存在するとは限らず、その燃料の濃度が不適正な場合には燃焼状態が悪化してしまう。
【0006】
また、内燃機関の低温始動時など機関温度や吸入空気温度が低いといきには、液体燃料が吸気ポート内壁に多量に付着して気化しにくくなるため、その液体燃料への着火性が悪くなる。そのため、液体燃料の良好な着火性を維持するためには同液体燃料の増量等を行う必要が生じ、良好な着火性を得ることと燃料消費率の抑制との両立が困難になる。
【0007】
更に、気体燃料を補給する設備を備えたガソリンスタンド等の補給場所は、現状では限られた場所にしかないため、気体燃料の補給を考慮すれば同気体燃料の消費率を極力抑えることが好ましい。しかし、上記公報に記載の装置では、常に気体燃料と液体燃料とを供給しているため、その気体燃料の補給ができない場合には液体燃料のみで内燃機関を駆動しなければならなくなる。
【0008】
また、気体用燃料噴射弁は、燃焼室に燃料を噴射供給するために同燃焼室内にて露出する。この気体用燃料噴射弁における燃焼室内にて露出した部分が燃焼時の熱等によって過度に過熱されると、その熱によって点火プラグによる点火が行われる前に燃焼室内の燃料が自然着火する、いわゆるプレイグニッションが発生して燃焼状態が悪化し易くなる。
【0009】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、第1の目的は、気体燃料によって駆動される内燃機関にあって燃焼状態が悪化するのを防止することのできる内燃機関の燃焼装置を提供することにある。
【0010】
本発明における第2の目的は、機関低温始動時等においても燃料の良好な着火性を得ることと燃料消費率の抑制との両立を図ることとのできる内燃機関の燃焼装置を提供することにある。
【0011】
本発明における第3の目的は、気体燃料の消費率を抑えることのできる内燃機関の燃焼装置を提供することにある。
本発明における第4の目的は、内燃機関にプレイグニッションが生じるのを好適に防止することのできる内燃機関の燃焼装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、気体燃料を燃焼室に噴射供給する燃料噴射弁と、その燃料噴射弁によって噴射供給された気体燃料に点火を行う点火プラグと、その点火プラグによる燃料への点火に基づき往復移動するピストンと、そのピストンの往復移動に基づき回転する出力軸とを備える内燃機関の燃焼装置において、前記燃料噴射弁は、前記点火プラグによる点火時における前記ピストン頭部の位置よりも前記出力軸側の位置に、その燃料噴射方向が前記ピストンの中心軸線からずれるように、且つ噴射燃料が前記点火プラグへ向かうように傾斜して設けられるものとした。
【0013】
同構成によれば、燃料噴射弁から噴射される気体燃料によってスワールが発生し、そのスワールによって気体燃料が的確に点火プラグの周りに集められるようになるため、点火時に点火プラグ周りの燃料濃度を的確に適正な状態にし、燃焼状態を良好に維持することができるようになる。
【0015】
また同構成によれば、点火プラグによる点火時には、燃料噴射弁がピストンによって隠れて燃焼室内に露出しないため、その露出する部分が過度に過熱されてプレイグニッションが発生し易くなることは防止される。
【0018】
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記内燃機関は前記気体燃料の他に液体燃料によっても駆動されるものであって、機関運転状態に応じて内燃機関の燃料を切り換える燃料切換手段を更に備えた。
【0019】
同構成によれば、着火性の良い気体燃料が点火プラグ周りに集められるため、気体燃料と液体燃料とを同時に供給するときにおいて、その液体燃料を少なくしても燃料の良好な着火性を維持す得ることができるようになる。従って、その液体燃料を少なくすることで燃料消費率が抑制されるようになる。
請求項3記載の発明では、気体燃料を燃焼室に噴射供給する燃料噴射弁と、その燃料噴射弁によって噴射供給された気体燃料に点火を行う点火プラグとを備える内燃機関の燃焼装置において、前記燃料噴射弁は、同噴射弁から噴射供給された気体燃料が点火プラグ周りに集まる位置に設けられ、前記内燃機関は前記気体燃料の他に液体燃料によっても駆動されるものであって、機関運転状態に応じて内燃機関の燃料を切り換える燃料切換手段を更に備え、前記燃料切換手段は、内燃機関にプレイグニッションが発生したとき、同機関の燃料を切り換えて液体燃料のみによって内燃機関を駆動させるものとした。
同構成によれば、着火性の良い気体燃料が点火プラグ周りに集められるため、気体燃料と液体燃料とを同時に供給するときにおいて、その液体燃料を少なくしても燃料の良好な着火性を維持す得ることができるようになる。従って、その液体燃料を少なくすることで燃料消費率が抑制されるようになる。
また同構成によれば、プレイグニッションが発生したとき、気体燃料よりも着火性が劣る液体燃料のみによって内燃機関が駆動されるため、そのプレイグニッションを好適に防止することができるようになる。
請求項4記載の発明では、請求項3記載の発明において、前記内燃機関は、前記点火プラグによる燃料への点火に基づき往復移動するピストンと、そのピストンの往復移動に基づき回転する出力軸とを備え、前記燃料噴射弁は、前記点火プラグによる点火時における前記ピストン頭部の位置よりも前記出力軸側の位置に設けられるものとした。
同構成によれば、点火プラグによる点火時には、燃料噴射弁がピストンによって隠れて燃焼室内に露出しないため、その露出する部分が過度に過熱されてプレイグニッションが発生し易くなることは防止される。
請求項5記載の発明では、請求項4記載の発明において、前記燃料噴射弁は、その燃料噴射方向が前記ピストンの中心軸線からずれるように、且つ噴射燃料が前記点火プラグへ向かうように傾斜して設けられるものとした。
同構成によれば、燃料噴射弁から噴射される気体燃料によってスワールが発生し、そのスワールによって気体燃料が的確に点火プラグの周りに集められるようになる。
【0020】
請求項6記載の発明では、請求項2〜5のいずれかに記載の発明において、前記燃料切換手段は、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方に基づき内燃機関の燃料を切り換えるものとした。
【0021】
同構成によれば、内燃機関の機関温度や吸入空気温度に基づき燃料を切り換えることで、その機関温度や吸入空気温度にとって適切な燃料を選択して供給することができるようになる。
【0022】
請求項7記載の発明では、請求項6記載の発明において、前記燃料切換手段は、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方の温度が所定の基準値よりも低いとき、同機関の燃料を切り換えて気体燃料のみによって内燃機関を駆動させるものとした。
【0023】
同構成によれば、内燃機関の低温始動時など機関温度や吸入空気温度が低いときには、着火性の良い気体燃料のみで内燃機関が駆動されるため、良好な着火性を得るための燃料増量等を行う必要がなくなる。そのため、燃料の良好な着火性を得ることと燃料消費率を抑制することとの両立が図られるようになる。
【0024】
請求項8記載の発明では、請求項6記載の発明において、前記燃料切換手段は、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方の温度が所定の基準値よりも高いとき、同機関の燃料を切り換えて液体燃料のみによって内燃機関を駆動させるものとした。
【0025】
同構成によれば、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方の温度が所定の基準値よりも高いときには、気体燃料の供給が停止されるため、その気体燃料の消費率を抑えることができるようになる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用エンジンに適用した一実施形態を図1〜図6に従って説明する。
【0029】
図1に示すように、エンジン11のシリンダブロック11aには、エンジン11の出力軸であるクランクシャフト14にコンロッド13を介して連結されるピストン12が往復移動可能に設けられている。そして、ピストン12の往復移動は、コンロッド13によってクランクシャフト14の回転へと変換されるようになっている。また、シリンダブロック11aには、エンジン11における冷却水の水温THWを検出するための水温センサ11bが設けられている。
【0030】
シリンダブロック11aの上端にはシリンダヘッド15が設けられ、シリンダヘッド15とピストン12との間には燃焼室16が設けられている。この燃焼室16には、シリンダヘッド15に設けられた吸気ポート17及び排気ポート18が連通している。それら吸気ポート17及び排気ポート18は、吸気通路32及び排気通路33と連通しており、吸気通路32には同通路32を通過する空気の温度(吸入空気温度)THAを検出するための吸気温センサ37が設けられている。
【0031】
吸気通路32の下流端には、吸気ポート17内にガソリンを噴射するための液体用燃料噴射弁50が設けられている。この液体用燃料噴射弁50は、吸気行程にて吸気通路32内の空気が燃焼室16へ吸入されるとき、吸気ポート17内にガソリンを噴射してガソリン及び空気からなる混合気を形成する。
【0032】
また、シリンダブロック11aの上部には、燃焼室16内へ天然ガスを直接噴射供給するための気体用燃料噴射弁61が設けられている。この気体用燃料噴射弁61は、供給通路62を介して天然ガスが充填されたガスタンク63に接続されている。供給通路62の途中には、ガスタンク63から気体用燃料噴射弁61へ供給される天然ガスの圧力を一定にするためのプレッシャレギュレータ64が設けられている。その供給通路62内のガス圧は、ガス圧センサ65によって検出される。そして、気体用燃料噴射弁61は、圧縮行程にて燃焼室16内の気体が圧縮されるとき天然ガスを噴射し、その天然ガスを燃焼室16に供給する。
【0033】
一方、シリンダヘッド15には、燃焼室16内に充填された燃料に対して点火を行うための点火プラグ51が設けられている。この点火プラグ51は、イグナイタモジュール53を介して、自動車のバッテリ54に接続されている。イグナイタモジュール53は、点火プラグ51による点火を行うためのイグナイタ53aと、燃料燃焼時に点火プラグ51の電極51a,51b間に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出回路部53bとを備えている。
【0034】
そして、燃焼室16内のガソリンや天然ガスといった燃料に対して点火が行われて同燃料が燃焼すると、その燃焼エネルギーによってピストン12が往復移動してクランクシャフト14が回転し、エンジン11が駆動されるようになる。また、イグナイタモジュール53は、点火が行われていないときには点火プラグ51の電極51a,51b間に低電圧を印加する。これにより、燃料の燃焼時に発生するイオンにより、その燃料の燃焼時に点火プラグ51の電極51a,51b間にイオン電流が流れ、そのイオン電流がイオン電流検出回路部53bによって検出される。
【0035】
従って、点火プラグ51による点火の前に燃焼室16内にて燃料が自然着火する、いわゆるプレイグニッションが発生した場合には、上記イオン電流の発生時期が通常よりも早くなる。そのため、そのイオン電流の発生時期に基づき、プレイグニッションの発生を検出することができるようになる。
【0036】
ここで、上記気体用燃料噴射弁61の配設位置の詳細について図1〜図3を参照して説明する。
ピストン12の移動方向(図1の上下方向)についての気体用燃料噴射弁61の配設位置は、点火時のピストン12の頭部よりもクランクシャフト14側の位置となっている。従って、点火プラグ51による点火時には、図1に示すように気体用燃料噴射弁61がピストン12によって隠れ、燃焼室16内にて露出することがなくなる。従って、燃料が燃焼されるときの熱により気体用燃料噴射弁61が過度に過熱されることは防止され、その過熱された気体用燃料噴射弁61がプレイグニッションの発生原因になるのを防止することができるようになる。
【0037】
また、気体用燃料噴射弁61は、その燃料噴射方向(図2及び図3に矢印Aで示す方向)がピストン12の中心軸線Lから図2に示す所定値αだけずれるように配設されている。更に、気体用燃料噴射弁61は、その噴射された天然ガスが点火プラグ51へ向かうようにピストン12の径方向に対して図3に示す角度βだけ傾斜して設けられている。
【0038】
天然ガス等の気体燃料は、空気等の気体に対して混合されにくたいめ、燃焼室16内にて不均等に分布した状態となり易い。しかし、上記のように気体用燃料噴射弁61を配設することにより、圧縮行程時に気体用燃料噴射弁61から噴射された天然ガスによってスワールが発生し、そのスワールによって天然ガスが図2及び図3に二点鎖線での矢印Bで示すように螺旋状に移動して点火プラグ51の周りに集められる。そのため、点火プラグ51周りの天然ガス濃度を的確に燃焼に適した値とすることができ、その濃度が不適正になって燃焼状態が悪化するのを防止することが可能になる。
【0039】
なお、気体用燃料噴射弁61の位置及び傾斜を決定する所定値α及び角度βは、その気体用燃料噴射弁61から噴射された天然ガスがスワールによって的確に点火プラグ51周りに集まるような値に予め設定される。
【0040】
次に、本実施形態における燃焼装置の電気適構成を図4に基づき説明する。
この燃焼装置は、燃料噴射量、燃料噴射時期、及び点火時期などエンジン11の各種運転状態を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」という)92を備えている。このECU92は、ROM93、CPU94、RAM95及びバックアップRAM96等を備える論理演算回路として構成されている。
【0041】
ここで、ROM93は各種制御プログラムや、その各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、CPU94はROM93に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAM95はCPU94での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM96はエンジン11の停止時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、ROM93、CPU94、RAM95及びバックアップRAM96は、バス97を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路98及び外部出力回路99と接続されている。
【0042】
外部入力回路98には、水温センサ11b、吸気温センサ37、イオン電流検出回路部53b、及びガス圧センサ65等が接続されている。一方、外部出力回路99には、液体用燃料噴射弁50、イグナイタ53a、及び気体用燃料噴射弁61等が接続されている。
【0043】
次に、上記のように構成されたECU92を通じて実行される燃料噴射制御の概要について説明する。
ECU92は、水温センサ11b及び吸気温センサ37からの検出信号に基づき、エンジン11の冷却水温THW及び吸入空気温度(吸気温)THAを求める。
【0044】
そして、水温THW及び吸気温THAがいずれも所定値K1(例えば−10℃)以下であって、極めて低温な状態でのエンジン11の運転が行われるときには、ECU92は、気体用燃料噴射弁61を駆動して天然ガスのみを燃料として燃焼室16内に噴射供給する。
【0045】
極低温時にはガソリンに対する着火性が低下することから、仮にガソリンを供給する場合には上記着火性の低下を防止するためにガソリンの増量を行う必要が生じ、ガソリンの燃料消費率が悪化することとなる。しかし、上記のように極低温時にガソリンよりも着火性のよい天然ガスのみを供給することで、良好な着火性を得ることと燃料消費率の抑制との両立が図られる。
【0046】
また、水温THW及び吸気温THAがいずれも上記所定値K1よりも大きく、且つ所定値K2(例えば60℃)以下であって、通常の低温状態でのエンジン11の運転が行われるときには、ECU92は、液体用燃料噴射弁50と気体用燃料噴射弁61との両方を駆動してガソリンと天然ガスとの両方を燃料として供給する。
【0047】
この場合にも、噴射される天然ガスが点火プラグ51周りに的確に集められ、その点火プラグ51周りの天然ガス濃度が着火に適切な値とされるため、噴射されるガソリンの量を少なくしても良好な燃料への着火性を維持することができるようになる。従って、その噴射されるガソリンの量を少なくして、燃料消費率を抑制することができるようになる。
【0048】
更に、水温THW及び吸気温THAがいずれも上記所定値K2よりも大きくエンジンの暖機が完了した状態にあっては、ECU92は、液体用燃料噴射弁50を駆動してガソリンのみを燃料として供給する。
【0049】
現状では、天然ガス等の気体燃料を補給する設備を備えたガソリンスタンド等の補給場所が少ないため、上記のようにエンジン11の暖機完了後に天然ガスの供給を停止して天然ガスの消費を抑えることが好ましい。そして、天然ガスの消費を極力抑えることで、天然ガスの補給ができずにガソリンのみによってエンジン11の駆動が行われるという運転状況を少なくすることが可能になる。
【0050】
上記のように供給される燃料を切り換えることにより、図5に示すように、エンジン11の燃料は、「THW,THA<K1」のとき天然ガスのみ、「K1≦THW,THA≦K2」のときガソリンと天然ガスとの両方、「K2<THW,THA」のときガソリンのみになる。
【0051】
一方、ECU92は、イオン電流検出回路部53bからの信号に基づきプレイグニッションの発生を検出する。そして、プレイグニッションの発生が検出されたとき、ECU92は、水温THW及び吸気温THAに係わらず、供給される燃料をガソリンのみとする。このように天然ガスよりも着火性が劣るガソリンのみを供給することによって、そのプレイグニッションの発生を好適に防止することができるようになる。
【0052】
次に、上記エンジン11における燃料噴射制御の手順について図6を参照して説明する。図6は、エンジン11に供給される燃料を切り換えるための燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。この燃料噴射制御ルーチンは、ECU92を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【0053】
同ルーチンにおいて、ECU92は、ステップS101の処理として、ガス圧センサ65からの検出信号に基づき供給通路62内における天然ガスの圧力を求め、その圧力に基づきガスタンク63内の天然ガス残量が「0」か否かを判断する。また、ECU92は、ステップS102の処理として、プレイグニッション発生の有無を判断する。
【0054】
そして、上記ステップS101,S102の処理のうち、いずれかでNOと判断されるとステップS107に進む。ECU92は、ステップS107の処理として、液体用燃料噴射弁50を駆動してガソリンのみをエンジン11に噴射供給する。従って、ガスタンク63内に天然ガスがないときやプレイグニッションの発生時には、ガソリンのみによってエンジン11が駆動されるようになる。
【0055】
また、上記ステップS101,S102の両方の処理でYESと判断されると、ステップS103に進む。このステップS103以降の処理は、水温THW及び吸気温THAに応じてエンジン11の燃料を切り換えるためのものである。ECU92は、ステップS103の処理として、水温THW及び吸気温THAが所定値K1(−10℃)よりも小さいか否かを判断し、「THW,THA<K1」ならばステップS105に進む。
【0056】
ECU92は、ステップS105の処理として、気体用燃料噴射弁61を駆動して天然ガスのみをエンジン11に噴射供給する。従って、天然ガス残量が「0」でなく且つプレイグニッションが発生していない条件下において、極めて低温の状態での運転が行われるときには天然ガスのみによってエンジン11が駆動されるようになる。
【0057】
また、上記ステップS103の処理において、水温THW及び吸気温THAが所定値K1(−10℃)以上である旨判断されると、ステップS104に進む。ECU92は、ステップS104の処理として、水温THW及び吸気温THAがが上記所定値K1よりも大きい所定値K2(60°)以下であるか否かを判断し、「THW,THA≦K2」であるならばステップS106に進む。
【0058】
ECU92は、ステップS106の処理として、液体用燃料噴射弁50及び気体用燃料噴射弁61を駆動し、ガソリンと天然ガスとの両方をエンジン11に噴射供給する。従って、天然ガス残量が「0」でなく且つプレイグニッションが発生していない条件下において、通常の低温状態での運転が行われるときには、ガソリンと天然ガスとの両方によってエンジン11が駆動されるようになる。
【0059】
また、上記ステップS104の処理において、水温THW及び吸気温THAが所定値K2(60℃)よりも大きい旨判断されると、ステップS107に進んでガソリンのみの噴射が行われるようになる。上記のように水温THW及び吸気温THAに応じてステップS105〜S106の処理のうちのいずれかを実行した後、ECU92は、この燃料噴射制御ルーチンを一旦終了する。
【0060】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)ピストン12の移動方向(図1の上下方向)について、点火時のピストン12の頭部よりもクランクシャフト14側の位置に気体用燃料噴射弁61を配設したため、点火プラグ51による点火時には気体用燃料噴射弁61がピストン12によって隠れる。従って、点火プラグ51による点火時に燃焼室16内にて気体用燃料噴射弁61が露出することはなくなり、燃料が燃焼されるときの熱により気体用燃料噴射弁61が過度に過熱されることが防止される。そして、その過熱された気体用燃料噴射弁61がプレイグニッションの発生原因になるのを防止することができる。
【0061】
(2)気体用燃料噴射弁61は、その燃料噴射方向(図2及び図3に矢印Aで示す方向)がピストン12の中心軸線Lから所定値αだけずれるように、且つ噴射された天然ガスが点火プラグ51へ向かうようにピストン12の径方向に対して角度βだけ傾斜して設けられる。その結果、圧縮行程時に噴射された天然ガスによってスワールが発生し、そのスワールによって天然ガスが図2及び図3に二点鎖線の矢印Bで示すように螺旋状に移動して点火プラグ51の周りに的確に集められるようになる。従って、空気等の気体に対して混合されにくい天然ガス等の気体燃料を燃焼室16に直接噴射供給する場合おいても、点火プラグ51周りの天然ガス濃度を的確に燃焼に適した値とすることができ、その濃度が不適正になって燃焼状態が悪化するのを防止することができる。
【0062】
(3)「K1≦THW,THA≦K2」であって通常の低温状態でエンジン11が運転されるとき、燃料としてガソリンと天然ガスとの両方が使用されるが、その天然ガスは点火プラグ51周りに的確に集められることとなる。そのため、点火プラグ51周りの天然ガス濃度を着火に適切な値とし、噴射されるガソリンの量を少なくしても良好な燃料への着火を維持することができるようになる。従って、その噴射されるガソリンの量を少なくすることで、同ガソリンの燃料消費率を抑制することができる。
【0063】
(4)「THW,THA<K1」であって極低温な状態でエンジン11が運転されるとき、燃料として天然ガスのみが使用されるようになる。その極低温時にはガソリンに対する着火性が低下することから、仮にガソリンを供給する場合には上記着火性の低下を防止するためにガソリンの増量を行う必要が生じ、ガソリンの燃料消費率が悪化することとなる。しかし、上記のように極低温時にガソリンよりも着火性のよい天然ガスのみを燃料として使用することで、良好な着火性を得ることと燃料消費率の抑制との両立を図ることができる。
【0064】
(5)「K2<THW,THA」であってエンジン11の暖機が完了した状態にあっては、燃料としてガソリンのみが使用されて天然ガスの消費が抑制される。現状では、天然ガス等の気体燃料を補給する設備を備えたガソリンスタンド等の補給場所が少ないため、上記のようにエンジン11の暖機完了後に天然ガスの供給を停止して天然ガスの消費を抑えることが好ましい。そして、天然ガスの消費を極力抑えることで、天然ガスの補給ができずにガソリンのみによってエンジン11の駆動が行われるという運転状況を少なくすることできる。
【0065】
(6)プレイグニッションの発生が検出されたときには、水温THW及び吸気温THAに係わらず、供給される燃料を天然ガスよりも着火性の劣るガソリンのみとしたため、そのプレイグニッションの発生を好適に防止することができるようになる。
【0066】
なお、本実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・本実施形態では、点火プラグ51の電極51a,51b間に流れるイオン電流に基づきプレイグニッションを検出したが、これに代えてイオン電流検出用のセンサを点火プラグ51と別途に設けてもよい。また、イオン電流に基づきプレイグニッションを検出するのに代えて、他の方法を用いてプレイグニッションを検出してもよい。こうした方法として、燃焼室16内の圧力、シリンダブロック11aの振動、及び燃焼光等に基づきプレイグニッションを検出することが考えられる。
【0067】
・プレイグニッションが発生したときに必ずしもエンジン11の燃料をガソリンのみにする必要はない。
・本実施形態では、水温THWと吸気温THAとの両方に基づき燃料を切り換えるようにしたが、これに代えて水温THWと吸気温THAとのいずれか一方に基づき燃料を切り換えるようにしてもよい。
【0068】
・エンジン11の燃料を切り換える温度、即ち所定値K1及び所定値K2を適宜変更してもよい。例えば所定値K1と所定値K2とを同じ値としてもよい。この場合、天然ガスとガソリンとを同時に供給することはなくなる。
【0069】
・極低温状態のときに天然ガスの供給に加えてガソリンを供給したり、暖機完了状態のときガソリンの供給に加えて天然ガスを供給したりしてもよい。
・必ずしも水温THW及び吸気温THAに基づき燃料の切り換えを行う必要はない。
【0070】
・ガソリンの供給が行われず天然ガスの供給のみによって駆動されるエンジン11に本発明を適用してもよい。
・気体用燃料噴射弁61の位置及び角度を決定するための所定値α及び角度βを適宜変更してもよい。
【0071】
・気体用燃料噴射弁61をシリンダヘッド15側に設けて燃焼室16内に露出させてもよい。この場合、気体用燃料噴射弁61から噴射される天然ガスを点火プラグ51周りに集めるために、ピストン12の頭部に窪みを設けることが好ましい。
【0072】
・本実施形態では、気体燃料として天然ガスを例示したが、これに代えて例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素系ガス、水素、並びにガソリン気化物等を採用してもよい。
【0073】
・本実施形態では、液体燃料としてガソリンを例示したが、これに代えて軽油、灯油、重油、メタノール、エタノール、及び動植物油等を採用してもよい。
次に、以上の実施形態から把握することができる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以下に記載する。
【0074】
(1)燃料を燃焼室に噴射供給する燃料噴射弁と、その燃料噴射弁によって噴射供給された燃料に点火を行う点火プラグと、その点火に基づく燃料の燃焼によって往復移動するピストンと、そのピストンの往復移動に基づき回転する出力軸とを備える内燃機関の燃焼装置において、前記燃料噴射弁を前記点火プラグによる点火時の前記ピストン頭部の位置よりも前記出力軸側の位置に設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼装置。
【0075】
同構成によれば、点火プラグによる点火時には、燃料噴射弁がピストンによって隠れて燃焼室内に露出しないため、その露出する部分が過度に過熱されることに基づきプレイグニッションが発生し易くなるのを防止することができる。
【0076】
(2)上記(1)に記載の内燃機関の燃焼装置において、前記燃料噴射弁は、その燃料噴射方向が前記ピストンの中心軸線からずれるように、且つ噴射燃料が前記点火プラグへ向かうように傾斜して設けられる内燃機関の燃焼装置。
【0077】
同構成によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料によってスワールが発生し、そのスワールによって燃料が的確に点火プラグの周りに集められるようになる。
(3)機関運転状態に応じて内燃機関の燃料を気体燃料と液体燃料とで切り換える内燃機関の燃焼装置において、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方に基づき同機関の燃料を切り換える燃料切換手段を備えることを特徴とする内縁機関の燃焼装置。
【0078】
同構成によれば、内燃機関の機関温度や吸入空気温度に基づき燃料を切り換えることで、その機関温度や吸入空気温度にとって適切な燃料を選択して供給することができる。
【0079】
(4)上記(3)に記載の内燃機関の燃焼装置において、前記燃料切換手段は、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方が所定の基準値よりも低いとき、同機関の燃料を切り換えて気体燃料のみによって内燃機関を駆動させる内燃機関の燃焼装置。
【0080】
同構成によれば、内燃機関の機関温度や吸入空気温度が低いときには、着火性の良い気体燃料のみで内燃機関が駆動されるため、良好な着火性を得るための燃料増量等を行う必要がなくなる。そのため、燃料の良好な着火性を得ることと、燃料消費率を抑制することとの両立を図ることができるようになる。
【0081】
(5)上記(3)に記載の内燃機関の燃焼装置において、前記燃料切換手段は、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方が所定の基準値よりも高いとき、同機関の燃料を切り換えて液体燃料のみによって内燃機関を駆動させる内燃機関の燃焼装置。
【0082】
同構成によれば、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方の温度が所定の基準値よりも高いときには、気体燃料の供給が停止されるため、その気体燃料の消費率を抑えることができる。
【0083】
(6)機関運転状態に応じて内燃機関の燃料を気体燃料と液体燃料とで切り換える内燃機関の燃焼装置において、内燃機関にプレイグニッションが発生したとき、同機関の燃料を切り換えて液体燃料のみによって内燃機関を駆動させる燃料切換手段を備える内燃機関の燃焼装置。
【0084】
同構成によれば、プレイグニッションが発生したとき、気体燃料よりも着火性が劣る液体燃料のみによって内燃機関が駆動されるため、そのプレイグニッションを好適に防止することができる。
【0085】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、燃料噴射弁から噴射される気体燃料によってスワールが発生し、そのスワールによって気体燃料が的確に点火プラグの周りに集められるようになるため、点火時に点火プラグ周りの燃料濃度を的確に適正な状態にし、燃焼状態を良好に維持することができるようになる。
【0086】
また、点火プラグによる点火時には、燃料噴射弁がピストンによって隠れて燃焼室内に露出しないため、その露出する部分が過度に過熱されてプレイグニッションが発生し易くなるのを防止することができる。
【0088】
請求項2記載の発明によれば、着火性の良い気体燃料が点火プラグ周りに集められるため、気体燃料と液体燃料とが供給されるときにおいて、その液体燃料を少なくしても燃料の良好な着火性を維持す得ることができるようになる。従って、その液体燃料を少なくすることで燃料消費率が抑制されるようになる。
請求項3記載の発明によれば、着火性の良い気体燃料が点火プラグ周りに集められるため、気体燃料と液体燃料とが供給されるときにおいて、その液体燃料を少なくしても燃料の良好な着火性を維持す得ることができるようになる。従って、その液体燃料を少なくすることで燃料消費率が抑制されるようになる。またプレイグニッションが発生したとき、気体燃料よりも着火性が劣る液体燃料のみによって内燃機関が駆動されるため、そのプレイグニッションを好適に防止することができる。
請求項4記載の発明によれば、点火プラグによる点火時には、燃料噴射弁がピストンによって隠れて燃焼室内に露出しないため、その露出する部分が過度に過熱されてプレイグニッションが発生し易くなるのを防止することができる。
請求項5記載の発明によれば、燃料噴射弁から噴射される気体燃料によってスワールが発生し、そのスワールによって気体燃料が的確に点火プラグの周りに集められるようになる。
【0089】
請求項6記載の発明によれば、内燃機関の機関温度や吸入空気温度に基づき燃料を切り換えることで、その機関温度や吸入空気温度にとって適切な燃料を選択して供給することができる。
【0090】
請求項7記載の発明によれば、内燃機関の低温始動時など機関温度や吸入空気温度が低いときには、着火性の良い気体燃料のみで内燃機関が駆動されるため、良好な着火性を得るための燃料増量等を行う必要がなくなる。そのため、燃料の良好な着火性を得ることと、燃料消費率を抑制することとの両立を図ることができるようになる。
【0091】
請求項8記載の発明によれば、内燃機関の機関温度と吸入空気温度との少なくとも一方の温度が所定の基準値よりも高いときには、気体燃料の供給が停止されるため、その気体燃料の消費率を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の燃焼装置が適用されたエンジンを示す断面図。
【図2】同エンジンにおけるシリンダブロックの平断面図。
【図3】同シリンダブロックの縦断面。
【図4】上記燃焼装置の電気的構成を示すブロック図。
【図5】冷却水温及び吸気温の変化に対する燃料の切換態様を示す図。
【図6】燃料噴射制御の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
11…エンジン、11b…水温センサ、12…ピストン、14…クランクシャフト、16…燃焼室、37…吸気温センサ、50…液体用燃料噴射弁、51…点火プラグ、53…イグナイタモジュール、53a…イグナイタ、53b…イオン電流検出回路部、61…気体用燃料噴射弁、92…電子制御ユニット(ECU)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion apparatus for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In general, liquid fuel such as gasoline is used as a fuel for an internal combustion engine for automobiles. However, in recent years, gaseous fuels such as natural gas have attracted attention as alternative fuels for gasoline due to problems such as oil depletion. As a fuel supply device for an internal combustion engine driven by such gaseous fuel, for example, a device described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-26835 is known.
[0003]
The apparatus described in the publication includes a gas fuel injection valve that injects and supplies gaseous fuel to a combustion chamber of an internal combustion engine, and a liquid fuel injection valve that injects and supplies liquid fuel to an intake port that communicates with the combustion chamber. I have. The gaseous fuel and liquid fuel injected from the fuel injection valves are ignited by the spark plug in the combustion chamber and burned, and the internal combustion engine is driven by the combustion energy.
[0004]
By supplying both gaseous fuel and liquid fuel as described above, good combustion can be obtained with gaseous fuel having good ignitability even if the amount of liquid fuel is reduced. By reducing the amount of liquid fuel supplied, the fuel consumption rate of the liquid fuel can be suppressed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the gaseous fuel injected and supplied to the combustion chamber is difficult to mix with the air in the combustion chamber, the injected and supplied gaseous fuel is unevenly distributed in the combustion chamber. For this reason, at the time of ignition by the spark plug, fuel of an appropriate concentration does not necessarily exist around the spark plug, and the combustion state is deteriorated when the concentration of the fuel is inappropriate.
[0006]
In addition, when the engine temperature or intake air temperature is low, such as when the internal combustion engine is cold started, the liquid fuel adheres to the inner wall of the intake port and becomes difficult to vaporize, so the ignitability of the liquid fuel deteriorates. . Therefore, in order to maintain the good ignitability of the liquid fuel, it is necessary to increase the amount of the liquid fuel, and it becomes difficult to achieve both good ignitability and suppression of the fuel consumption rate.
[0007]
Furthermore, since replenishment locations such as a gas station equipped with a facility for replenishing gaseous fuel are currently limited, it is preferable to suppress the consumption rate of the gaseous fuel as much as possible in consideration of replenishment of gaseous fuel. However, since the apparatus described in the above publication always supplies gaseous fuel and liquid fuel, if the gaseous fuel cannot be replenished, the internal combustion engine must be driven only by the liquid fuel.
[0008]
The gas fuel injection valve is exposed in the combustion chamber in order to inject and supply fuel to the combustion chamber. If the portion exposed in the combustion chamber in the gaseous fuel injection valve is overheated excessively by heat during combustion, the fuel in the combustion chamber spontaneously ignites before ignition by the spark plug due to the heat. Preignition occurs and the combustion state is likely to deteriorate.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object thereof is combustion of an internal combustion engine that can prevent deterioration of a combustion state in an internal combustion engine driven by gaseous fuel. To provide an apparatus.
[0010]
A second object of the present invention is to provide a combustion apparatus for an internal combustion engine that can achieve both good ignitability of the fuel and suppression of the fuel consumption rate even when the engine is cold started. is there.
[0011]
A third object of the present invention is to provide a combustion apparatus for an internal combustion engine that can suppress the consumption rate of gaseous fuel.
A fourth object of the present invention is to provide a combustion apparatus for an internal combustion engine that can suitably prevent pre-ignition from occurring in the internal combustion engine.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve that injects gaseous fuel into the combustion chamber, and an ignition plug that ignites the gaseous fuel injected and supplied by the fuel injection valve.A piston that reciprocates based on ignition of fuel by the spark plug, and an output shaft that rotates based on reciprocation of the piston;An internal combustion engine combustion apparatus comprising: the fuel injection valveIs such that the fuel injection direction is shifted from the central axis of the piston to a position closer to the output shaft than the position of the piston head at the time of ignition by the spark plug, and the injected fuel is directed to the spark plug. It was supposed to be provided with an inclination.
[0013]
According to the configuration,The swirl is generated by the gaseous fuel injected from the fuel injection valve, and the swirl allows the gaseous fuel to be accurately collected around the spark plug.Therefore, the fuel concentration around the spark plug can be accurately set at the time of ignition, and the combustion state can be maintained satisfactorily.
[0015]
AlsoAccording to this configuration, at the time of ignition by the spark plug, the fuel injection valve is hidden by the piston and is not exposed to the combustion chamber, so that it is possible to prevent the exposed portion from being overheated and easily causing preignition.
[0018]
Claim2In the described invention, the claims1In the described invention, the internal combustion engine is driven by a liquid fuel in addition to the gaseous fuel, and further includes a fuel switching means for switching the fuel of the internal combustion engine in accordance with the engine operating state.The.
[0019]
According to this configuration, gas fuel with good ignitability is collected around the spark plug. Therefore, when gas fuel and liquid fuel are supplied simultaneously, good ignitability of the fuel is maintained even if the liquid fuel is reduced. You can get. Therefore, the fuel consumption rate is suppressed by reducing the liquid fuel.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus for an internal combustion engine comprising: a fuel injection valve that injects gaseous fuel into the combustion chamber; and an ignition plug that ignites the gaseous fuel injected and supplied by the fuel injection valve. The fuel injection valve is provided at a position where the gaseous fuel injected and supplied from the injection valve gathers around the spark plug, and the internal combustion engine is driven by liquid fuel in addition to the gaseous fuel. Fuel switching means for switching the fuel of the internal combustion engine in accordance with the state, wherein the fuel switching means switches the fuel of the engine and drives the internal combustion engine only by liquid fuel when preignition occurs in the internal combustion engine It was.
According to this configuration, gas fuel with good ignitability is collected around the spark plug. Therefore, when gas fuel and liquid fuel are supplied simultaneously, good ignitability of the fuel is maintained even if the liquid fuel is reduced. You can get. Therefore, the fuel consumption rate is suppressed by reducing the liquid fuel.
Further, according to this configuration, when pre-ignition occurs, the internal combustion engine is driven only by liquid fuel that is less ignitable than gaseous fuel, so that pre-ignition can be suitably prevented.
According to a fourth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, the internal combustion engine includes: a piston that reciprocates based on ignition of fuel by the spark plug; and an output shaft that rotates based on the reciprocal movement of the piston. The fuel injection valve is provided at a position closer to the output shaft than the position of the piston head at the time of ignition by the spark plug.
According to this configuration, at the time of ignition by the spark plug, the fuel injection valve is hidden by the piston and is not exposed to the combustion chamber, so that it is prevented that the exposed portion is excessively heated and preignition is likely to occur.
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the fuel injection valve is inclined so that the fuel injection direction is deviated from the central axis of the piston and the injected fuel is directed toward the spark plug. It was supposed to be provided.
According to this configuration, swirl is generated by the gaseous fuel injected from the fuel injection valve, and the gaseous fuel is accurately collected around the spark plug by the swirl.
[0020]
Claim6In the described invention, the claims2 to 5In the described invention, the fuel switching means switches the fuel of the internal combustion engine based on at least one of the engine temperature of the internal combustion engine and the intake air temperature.
[0021]
According to this configuration, by switching the fuel based on the engine temperature and intake air temperature of the internal combustion engine, it becomes possible to select and supply the fuel suitable for the engine temperature and intake air temperature.
[0022]
Claim7In the described invention, the claims6In the invention described above, the fuel switching means switches the fuel of the engine when the temperature of at least one of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined reference value, It was supposed to be driven.
[0023]
According to this configuration, when the engine temperature or the intake air temperature is low, such as when the internal combustion engine is started at a low temperature, the internal combustion engine is driven only by a gas fuel with good ignitability, so the fuel increase to obtain good ignitability, etc. There is no need to do. Therefore, it is possible to achieve both good fuel ignitability and low fuel consumption rate.
[0024]
Claim8In the described invention, the claims6In the described invention, the fuel switching means switches the fuel of the engine when the temperature of at least one of the engine temperature of the internal combustion engine and the intake air temperature is higher than a predetermined reference value, and uses the liquid fuel alone to It was supposed to be driven.
[0025]
According to this configuration, when at least one of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is higher than a predetermined reference value, the supply of the gaseous fuel is stopped, so that the consumption rate of the gaseous fuel is suppressed. Will be able to.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an automobile engine will be described with reference to FIGS.
[0029]
As shown in FIG. 1, the
[0030]
A
[0031]
A liquid
[0032]
Further, a gas
[0033]
On the other hand, the
[0034]
When the fuel such as gasoline or natural gas in the
[0035]
Therefore, when so-called preignition occurs, in which the fuel spontaneously ignites in the
[0036]
Here, the detail of the arrangement | positioning position of the said
The arrangement position of the gas
[0037]
Further, the gas
[0038]
Gaseous fuel such as natural gas is difficult to be mixed with gas such as air and tends to be unevenly distributed in the
[0039]
The predetermined value α and angle β that determine the position and inclination of the gas
[0040]
Next, the electrical configuration of the combustion apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG.
The combustion apparatus includes an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 92 for controlling various operating states of the
[0041]
Here, the
[0042]
The
[0043]
Next, an outline of fuel injection control executed through the
The
[0044]
When both the water temperature THW and the intake air temperature THA are equal to or lower than a predetermined value K1 (for example, −10 ° C.) and the
[0045]
Since the ignitability of gasoline decreases at extremely low temperatures, if gasoline is supplied, it is necessary to increase the amount of gasoline in order to prevent the decrease in ignitability, and the fuel consumption rate of gasoline will deteriorate. Become. However, by supplying only natural gas having better ignitability than gasoline at extremely low temperatures as described above, it is possible to achieve both good ignitability and suppression of the fuel consumption rate.
[0046]
Further, when both the water temperature THW and the intake air temperature THA are larger than the predetermined value K1 and not more than the predetermined value K2 (for example, 60 ° C.) and the
[0047]
Also in this case, since the injected natural gas is accurately collected around the
[0048]
Further, when both the water temperature THW and the intake air temperature THA are larger than the predetermined value K2 and the engine has been warmed up, the
[0049]
At present, since there are few replenishment locations such as gas stations equipped with facilities for replenishing gaseous fuel such as natural gas, the supply of natural gas is stopped after the
[0050]
By switching the fuel supplied as described above, as shown in FIG. 5, the fuel of the
[0051]
On the other hand, the
[0052]
Next, the procedure of fuel injection control in the
[0053]
In this routine, as the process of step S101, the
[0054]
If NO is determined in any of the processes in steps S101 and S102, the process proceeds to step S107. The
[0055]
If YES is determined in both steps S101 and S102, the process proceeds to step S103. The processing after step S103 is for switching the fuel of the
[0056]
The
[0057]
If it is determined in step S103 that the water temperature THW and the intake air temperature THA are equal to or higher than the predetermined value K1 (−10 ° C.), the process proceeds to step S104. In step S104, the
[0058]
In step S106, the
[0059]
If it is determined in step S104 that the water temperature THW and the intake air temperature THA are larger than the predetermined value K2 (60 ° C.), the routine proceeds to step S107, where only gasoline is injected. After executing any of the processes of steps S105 to S106 according to the water temperature THW and the intake air temperature THA as described above, the
[0060]
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) Since the gas
[0061]
(2) The
[0062]
(3) When “K1 ≦ THW, THA ≦ K2” and the
[0063]
(4) When the
[0064]
(5) In the state where “K2 <THW, THA” and the
[0065]
(6) When the occurrence of pre-ignition is detected, regardless of the water temperature THW and the intake air temperature THA, the fuel to be supplied is only gasoline that is less ignitable than natural gas. Will be able to.
[0066]
In addition, this embodiment can also be changed as follows, for example.
In the present embodiment, the preignition is detected based on the ionic current flowing between the
[0067]
-When pre-ignition occurs, the fuel of the
In this embodiment, the fuel is switched based on both the water temperature THW and the intake air temperature THA. However, instead of this, the fuel may be switched based on either the water temperature THW or the intake air temperature THA. .
[0068]
The temperature at which the fuel of the
[0069]
-Gasoline may be supplied in addition to the supply of natural gas in a cryogenic state, or natural gas may be supplied in addition to the supply of gasoline in a warm-up completed state.
-It is not always necessary to switch the fuel based on the water temperature THW and the intake air temperature THA.
[0070]
The present invention may be applied to the
The predetermined value α and angle β for determining the position and angle of the gas
[0071]
A gas
[0072]
-In this embodiment, although natural gas was illustrated as gaseous fuel, it replaces with this, for example, you may employ | adopt hydrocarbon gas, such as methane, ethane, propane, butane, hydrogen, and a gasoline vaporized material.
[0073]
In the present embodiment, gasoline is exemplified as the liquid fuel, but light oil, kerosene, heavy oil, methanol, ethanol, animal and vegetable oils, and the like may be employed instead.
Next, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiments will be described together with the effects thereof.
[0074]
(1) A fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber, an ignition plug that ignites the fuel injected and supplied by the fuel injection valve, a piston that reciprocates by combustion of fuel based on the ignition, and the piston In an internal combustion engine combustion apparatus comprising an output shaft that rotates based on the reciprocal movement of the engine, the fuel injection valve is provided at a position closer to the output shaft than the position of the piston head at the time of ignition by the ignition plug. A combustion apparatus for an internal combustion engine.
[0075]
According to this configuration, when the ignition plug is ignited, the fuel injection valve is hidden by the piston and is not exposed to the combustion chamber, so that the exposed portion is excessively overheated to prevent preignition from being easily generated. can do.
[0076]
(2) In the combustion apparatus for an internal combustion engine according to (1), the fuel injection valve is inclined so that the fuel injection direction is deviated from the central axis of the piston and the injected fuel is directed to the ignition plug. Combustion device for an internal combustion engine provided as
[0077]
According to this configuration, a swirl is generated by the fuel injected from the fuel injection valve, and the fuel is accurately collected around the spark plug by the swirl.
(3) In a combustion apparatus for an internal combustion engine that switches the fuel of the internal combustion engine between gaseous fuel and liquid fuel according to the engine operating state, the fuel of the engine is switched based on at least one of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine An internal combustion engine combustion apparatus comprising fuel switching means.
[0078]
According to this configuration, by switching the fuel based on the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine, it is possible to select and supply the fuel suitable for the engine temperature and the intake air temperature.
[0079]
(4) In the combustion apparatus for an internal combustion engine according to (3), the fuel switching means is configured such that when at least one of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined reference value, the fuel of the engine A combustion apparatus for an internal combustion engine that drives the internal combustion engine only with gaseous fuel by switching between them.
[0080]
According to this configuration, when the engine temperature or intake air temperature of the internal combustion engine is low, the internal combustion engine is driven only with gaseous fuel with good ignitability, so it is necessary to increase the fuel to obtain good ignitability. Disappear. For this reason, it is possible to achieve both good ignitability of the fuel and suppression of the fuel consumption rate.
[0081]
(5) In the combustion apparatus for an internal combustion engine as set forth in (3), the fuel switching means is configured such that when at least one of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is higher than a predetermined reference value, A combustion apparatus for an internal combustion engine that switches the engine to drive the internal combustion engine only with liquid fuel.
[0082]
According to this configuration, when at least one of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is higher than a predetermined reference value, the supply of the gaseous fuel is stopped, so that the consumption rate of the gaseous fuel is suppressed. Can do.
[0083]
(6) In a combustion apparatus for an internal combustion engine in which the fuel of the internal combustion engine is switched between gaseous fuel and liquid fuel in accordance with the engine operating state, when pre-ignition occurs in the internal combustion engine, the fuel of the engine is switched and only the liquid fuel is used. A combustion apparatus for an internal combustion engine, comprising fuel switching means for driving the internal combustion engine.
[0084]
According to this configuration, when pre-ignition occurs, the internal combustion engine is driven only by the liquid fuel that is inferior in ignitability than the gaseous fuel, so that pre-ignition can be suitably prevented.
[0085]
【The invention's effect】
According to invention of Claim 1, it injects from a fuel injection valve.RuGaseous fuelCreates a swirl that allows gas fuel to be accurately collected around the spark plugTherefore, the fuel concentration around the spark plug can be accurately set at the time of ignition, and the combustion state can be maintained satisfactorily.
[0086]
AlsoWhen the ignition plug is ignited, the fuel injection valve is hidden by the piston and is not exposed in the combustion chamber, so that it is possible to prevent the exposed portion from being overheated and easily causing preignition.
[0088]
Claim2According to the described invention, since the gas fuel having good ignitability is collected around the spark plug, when the gas fuel and the liquid fuel are supplied, the good ignitability of the fuel can be obtained even if the liquid fuel is reduced. Will be able to get maintained. Therefore, the fuel consumption rate is suppressed by reducing the liquid fuel.
According to the third aspect of the invention, since the gaseous fuel with good ignitability is collected around the spark plug, when the gaseous fuel and the liquid fuel are supplied, even if the amount of the liquid fuel is reduced, the fuel quality is good. The ignitability can be maintained. Therefore, the fuel consumption rate is suppressed by reducing the liquid fuel. In addition, when preignition occurs, the internal combustion engine is driven only by liquid fuel that is less ignitable than gaseous fuel, so that preignition can be suitably prevented.
According to the fourth aspect of the present invention, at the time of ignition by the spark plug, the fuel injection valve is hidden by the piston and is not exposed to the combustion chamber, so that the exposed portion is excessively heated and preignition is likely to occur. Can be prevented.
According to the fifth aspect of the present invention, the swirl is generated by the gaseous fuel injected from the fuel injection valve, and the gaseous fuel is accurately collected around the spark plug by the swirl.
[0089]
Claim6According to the described invention, by switching the fuel based on the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine, it is possible to select and supply the fuel suitable for the engine temperature and the intake air temperature.
[0090]
Claim7According to the described invention, when the engine temperature or the intake air temperature is low, such as when the internal combustion engine is started at a low temperature, the internal combustion engine is driven only by the gas fuel having good ignitability, so that the fuel increase to obtain good ignitability Etc. are no longer necessary. For this reason, it is possible to achieve both good ignitability of the fuel and suppression of the fuel consumption rate.
[0091]
Claim8According to the described invention, when the temperature of at least one of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is higher than a predetermined reference value, the supply of the gaseous fuel is stopped, so that the consumption rate of the gaseous fuel is suppressed. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an engine to which a combustion apparatus according to an embodiment is applied.
FIG. 2 is a plan sectional view of a cylinder block in the engine.
FIG. 3 is a longitudinal section of the cylinder block.
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the combustion apparatus.
FIG. 5 is a diagram showing a fuel switching mode with respect to changes in cooling water temperature and intake air temperature.
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of fuel injection control.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記燃料噴射弁は、前記点火プラグによる点火時における前記ピストン頭部の位置よりも前記出力軸側の位置に、その燃料噴射方向が前記ピストンの中心軸線からずれるように、且つ噴射燃料が前記点火プラグへ向かうように傾斜して設けられる
ことを特徴とする内燃機関の燃焼装置。A fuel injection valve that injects gaseous fuel into the combustion chamber, an ignition plug that ignites the gaseous fuel injected and supplied by the fuel injection valve, a piston that reciprocates based on ignition of the fuel by the ignition plug, and An internal combustion engine combustion apparatus comprising an output shaft that rotates based on a reciprocating movement of a piston ,
The fuel injection valve is positioned at a position closer to the output shaft than the position of the piston head at the time of ignition by the spark plug so that the fuel injection direction is deviated from the central axis of the piston, and the injected fuel is ignited. A combustion apparatus for an internal combustion engine, wherein the combustion apparatus is provided so as to be inclined toward the plug .
前記内燃機関は前記気体燃料の他に液体燃料によっても駆動されるものであって、機関運転状態に応じて内燃機関の燃料を切り換える燃料切換手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼装置。 The combustion apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The internal combustion engine is driven by liquid fuel in addition to the gaseous fuel, and further includes fuel switching means for switching the fuel of the internal combustion engine according to the engine operating state.
A combustion apparatus for an internal combustion engine.
前記燃料噴射弁は、同噴射弁から噴射供給された気体燃料が点火プラグ周りに集まる位置に設けられ、
前記内燃機関は前記気体燃料の他に液体燃料によっても駆動されるものであって、機関運転状態に応じて内燃機関の燃料を切り換える燃料切換手段を更に備え、
前記燃料切換手段は、内燃機関にプレイグニッションが発生したとき、同機関の燃料を切り換えて液体燃料のみによって内燃機関を駆動させる
ことを特徴とする内燃機関の燃焼装置。 In a combustion apparatus for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection valve that injects gaseous fuel into a combustion chamber; and an ignition plug that ignites gaseous fuel injected and supplied by the fuel injection valve.
The fuel injection valve is provided at a position where the gaseous fuel injected and supplied from the injection valve gathers around the spark plug,
The internal combustion engine is also driven by liquid fuel in addition to the gaseous fuel, and further comprises a fuel switching means for switching the fuel of the internal combustion engine according to the engine operating state,
When the pre-ignition occurs in the internal combustion engine, the fuel switching means switches the fuel of the engine and drives the internal combustion engine only with liquid fuel.
A combustion apparatus for an internal combustion engine.
前記燃料噴射弁は、前記点火プラグによる点火時における前記ピストン頭部の位置よりも前記出力軸側の位置に設けられる
請求項3記載の内燃機関の燃焼装置。 The internal combustion engine includes a piston that reciprocates based on ignition of fuel by the spark plug, and an output shaft that rotates based on the reciprocation of the piston,
The fuel injection valve is provided at a position closer to the output shaft than the position of the piston head at the time of ignition by the spark plug.
A combustion apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 .
請求項4記載の内燃機関の燃焼装置。The combustion apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the fuel injection valve is provided so as to be inclined so that a fuel injection direction is deviated from a central axis of the piston and the injected fuel is directed toward the ignition plug .
請求項2〜5のいずれかに記載の内燃機関の燃焼装置。The combustion apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 5, wherein the fuel switching means switches the fuel of the internal combustion engine based on at least one of an engine temperature of the internal combustion engine and an intake air temperature .
請求項6記載の内燃機関の燃焼装置。It said fuel switching means according to claim at least one of the temperature of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is low Itoki than a predetermined reference value, to drive the internal combustion engine only by the gaseous fuel by switching the fuel in the same engine 6. A combustion apparatus for an internal combustion engine according to 6 .
請求項6記載の内燃機関の燃焼装置。It said fuel switching means, when at least one of the temperature of the engine temperature and the intake air temperature of the internal combustion engine is higher than a predetermined reference value, claim to drive the internal combustion engine only by the liquid fuel switches the fuel of the engine 6 A combustion apparatus for an internal combustion engine as described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33273898A JP4075165B2 (en) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Combustion device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33273898A JP4075165B2 (en) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Combustion device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000161066A JP2000161066A (en) | 2000-06-13 |
JP4075165B2 true JP4075165B2 (en) | 2008-04-16 |
Family
ID=18258315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33273898A Expired - Fee Related JP4075165B2 (en) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Combustion device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4075165B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2406204C (en) | 2002-10-02 | 2004-06-08 | Westport Research Inc. | Method of reducing particulates and enhancing burning rate within a combustion chamber |
DE102011003909B4 (en) * | 2011-02-10 | 2018-05-30 | Man Diesel & Turbo Se | Two-stroke internal combustion engine and method of operating the same |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP33273898A patent/JP4075165B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000161066A (en) | 2000-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3783425B2 (en) | Start control device for internal combustion engine | |
KR101693895B1 (en) | Variable ignition type engine for complex combustion using diesel and gasoline, method for controlling of the same and complex combustion system using diesel and gasoline | |
US9995202B2 (en) | Sparkplug assembly with prechamber volume | |
US7252069B2 (en) | Gas fuel engine and control method for the same | |
US20040194755A1 (en) | Control apparatus for internal combustion engine and control method for internal combustion engine combustion method for internal combustion engine and direct injection engine | |
JP2007332939A (en) | Various-fuel internal combustion engine | |
EP2312142A2 (en) | Combustion timing prediction method and apparatus for compression ignition internal combustion engine | |
JP6111986B2 (en) | Control device for premixed compression ignition engine | |
KR20220158205A (en) | Ignition system for dual mode ignition and engine having the same | |
US6990948B2 (en) | Direct injection engine system and start-up method for direct injection engine | |
JP2003206772A (en) | Fuel control device of internal combustion engine for bi-fuel vehicle | |
JP4412194B2 (en) | Control unit for direct injection hydrogen engine | |
WO2011114508A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4075165B2 (en) | Combustion device for internal combustion engine | |
US7460947B2 (en) | Power generation control system and method | |
JP4305826B2 (en) | Bi-fuel engine and control method thereof | |
JP4478887B2 (en) | Control device for hydrogen engine | |
JP4493593B2 (en) | Self-igniting engine | |
JP4353104B2 (en) | Engine control device | |
JP4254614B2 (en) | Premixed compression ignition engine | |
JPH06241077A (en) | Gas fuel engine | |
JP2007040189A (en) | Fuel control device for hydrogen engine | |
JP2002138908A (en) | Cylinder injection spark ignition type internal combustion engine | |
JP4978322B2 (en) | Fuel supply device | |
JP2005201178A (en) | Multi-fuel engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051108 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071011 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071016 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071217 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080121 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140208 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |