JP5015415B2 - 予混合圧縮着火の負荷範囲を拡大する方法、ならびに、通常は4ストロークhcciエンジンサイクルで動作する内燃機関において高負荷2ストロークhcciエンジンサイクルを実現するシステム及び方法 - Google Patents
予混合圧縮着火の負荷範囲を拡大する方法、ならびに、通常は4ストロークhcciエンジンサイクルで動作する内燃機関において高負荷2ストロークhcciエンジンサイクルを実現するシステム及び方法 Download PDFInfo
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Description
"Use of Dynamic Valving to Achieve Residual-Affected Combustion", N.B.Kaahaaina他著、SAE Technical Paper Series No. 2001-01-0529(2001)として発行
本発明による2ストロークサイクルは、4ストロークごとではなく2ピストンストロークごとに現れるため、4ストロークサイクルの2倍の速さで実行されるので、関係式(1)が満たされるならば、2ストロークサイクルによって発生する全動力(P2s)は4ストロークサイクルにより発生する動力(P4s)よりも大きいということになる。吸気圧の増圧は、排気ポートにおける気体のエネルギーを基に動作するターボ過給機を使用することで達成されることに注意されたい。上記の2ストロークサイクルでは、これらの気体は一般的な4ストロークターボ過給エンジンの場合よりも高いエネルギーを有しているので、増圧はエンジン回転数が比較的低くても可能であり、増圧に使用されたエネルギーの大部分は燃焼生成物から回収される。2ストロークサイクルから得られる仕事W2sを評価する際には、この作用が考慮される。
Claims (13)
- ピストンを有するエンジンシリンダを備えた内燃機関において予混合圧縮着火の負荷範囲を拡大する方法であって、
前記方法は、
前記機関の現在の状態を検出するステップと、
前記機関に課されている負荷要求を検出するステップと、
負荷要求が4ストロークエンジンサイクルの動力発生能力を超えているか否かを前記機関の現在の状態と負荷要求とのみに基づいて判定するステップと、
負荷要求が4ストロークエンジンサイクルの能力を超えている場合には、前記機関の速度とは無関係に、対応するシリンダピストンの位置には関係なく吸気バルブと排気バルブのタイミングを変化させることにより、4ストロークエンジンサイクルモードから2ストロークエンジンサイクルモードに切り換えるステップとを有しており、ただし、4ストロークエンジンサイクルモードを実施するための機関速度の範囲は2ストロークエンジンサイクルモードを実施するための機関速度の範囲と重なっており、
ここで、前記機関内の各シリンダは吸気バルブを有しており、
4ストロークエンジンサイクルモードから2ストロークエンジンサイクルモードに切り換える前記ステップは、
エンジンシリンダ内でピストンが膨張する間に排気バルブを早期に開弁するステップと、
吸気マニホルド内の圧力を大気圧より高くすることにより、吸気マニホルドに接続された前記吸気バルブを介して新たなチャージ燃料を投入するステップを含む、
ことを特徴とする予混合圧縮着火の負荷調整範囲を拡大する方法。 - 前記機関は4ストロークエンジンであり、シリンダ内のピストンの位置とは無関係に弁開閉時期及び行程のプロフィールを実施することのできるバルブシステムを有する、請求項1記載の方法。
- 電子制御装置を使用して、負荷要求と前記機関の現在の状態とに基づいて、実施されるべき完全可変バルブの弁開閉時期及び行程のプロフィールを決定するステップをさらに有する、請求項2記載の方法。
- 吸気マニホルド内の圧力をターボ過給機により増圧する、請求項2記載の方法。
- 前記排気バルブ及び前記吸気バルブは電気油圧弁又は電磁弁である、請求項1記載の方法。
- ピストンを有するシリンダを備えた形式の通常は4ストロークHCCIエンジンサイクルで動作する内燃機関において高負荷2ストロークHCCIエンジンサイクルを実現するシステムであって、
前記システムは、
負荷要求が4ストロークエンジンの動力発生能力を超えていると判定された場合に4ストロークエンジンサイクルモードから2ストロークエンジンサイクルモードに切り換えるよう構成された電子制御及び観測装置と、
前記電子制御及び観測装置に接続された可変バルブシステムと、
シリンダに接続されたターボ過給機とを有しており、
前記判定は前記機関の現在の状態と負荷要求とのみに基づいて行われ、前記切り換えは、前記機関の速度とは無関係に、対応するシリンダピストンの位置には関係なく吸気バルブと排気バルブのタイミングを変化させることにより行われ、ただし、4ストロークエンジンサイクルモードを実施するための機関速度の範囲は2ストロークエンジンサイクルモードを実施するための機関速度の範囲と重なっており、
前記可変バルブシステムは、前記電子制御及び観測装置によって送信された信号に応じて吸気及び排気バルブを完全に可変に作動させ、
前記ターボ過給機は、前記電子制御及び観測装置によって前記シリンダに増圧されたチャージ燃料を供給するよう動作し、ピストンを動かすことなくチャージ燃料の投入を可能にし、
前記機関内の各シリンダは吸気バルブを有しており、
4ストロークエンジンサイクルモードから2ストロークエンジンサイクルモードに切り換える前記切り換えは、
エンジンシリンダ内でピストンが膨張する間に排気バルブを早期に開弁し、
吸気マニホルド内の圧力を大気圧より高くすることにより、吸気マニホルドに接続された吸気バルブを介して新たなチャージ燃料を投入することを含む、
ことを特徴とするシステム。 - 前記機関は4ストロークエンジンであり、前記可変バルブシステムは、シリンダ内のピストンの位置とは無関係に弁開閉時期及び行程のプロフィールを実施することができる、請求項6記載のシステム。
- 前記電子制御及び観測装置は、負荷要求と前記機関の現在の状態とに基づいて、実施すべき完全可変バルブの弁開閉時期及び行程のプロフィールを決定する、請求項7記載のシステム。
- 通常は4ストロークエンジンサイクルモードで動作する内燃機関を操作する方法において、
前記方法は、
前記機関に課されている負荷要求が4ストロークエンジンサイクルモードの動力発生能力を超えているか否かを判定するステップと、
負荷要求が4ストロークエンジンサイクルモードの能力を超えていると判定された場合には、前記機関の速度とは無関係に4ストロークエンジンサイクルモードから2ストロークエンジンサイクルモードに切り換えるステップとを有し、ただし前記判定は前記機関の現在の状態と負荷要求とのみに基づいて行われ、4ストロークエンジンサイクルモードを実施するための機関速度の範囲は2ストロークエンジンサイクルモードを実施するための機関速度の範囲と重なっており、
4ストロークエンジンサイクルモードから2ストロークエンジンサイクルモードに切り換える前記ステップは対応するシリンダピストンの位置には関係なく吸気バルブ及び排気バルブのタイミングと揚程を制御することにより行われ、該切り換えステップは、エンジンシリンダ内でピストンが膨張する間に排気バルブを早期に開弁するステップと、吸気マニホルド内の圧力を大気圧より高くすることにより、吸気マニホルドに接続された前記吸気バルブを介して新たなチャージ燃料を投入するステップを含む
ことを特徴とする方法。 - 前記機関は液体燃料及び気体燃料のうちの少なくとも一方を介して動作し、前記燃料は炭化水素ベースの燃料及び非炭化水素ベースの燃料のうちの一方である、請求項9記載の方法。
- 前記燃料はメタン及びプロパンのうちの少なくとも一方を含んでいる、請求項10記載の方法。
- 前記4ストロークエンジンサイクルモード及び前記2ストロークエンジンサイクルモードは、ガソリン燃料に適合させてある、請求項9記載の方法。
- 前記4ストロークエンジンサイクルモード及び前記2ストロークエンジンサイクルモードは、ディーゼル燃料及びディーゼルサイクルに適合させてある、請求項9記載の方法。
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