JP5744862B2 - 分離燃焼室を備えた内燃機関、および、分離燃焼室において修正及び制御された自己着火を実現させる方法 - Google Patents
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Description
−図面に描かれている燃焼室の表面積がその中の容積との関係で非常に大きいため、大きな壁での熱損失を生じさせ、燃焼室は噴射された燃料と空気とを混合するための渦流を形成できない形状であるため、燃焼過程(特に特許文献2)の観点で好ましく形成されていない。
−両方策、特に特許文献1では、出願人はシリンダの中の圧力をチョーキング(これは不可逆な圧力低下であり、これは事前に上げて到達させることがほとんどできない圧力の一部分であり、失われるものである)によって調整することを望んでいるが、大きなチョーキング損失が起きてしまう。
−両方策、特に特許文献2では、燃焼室の表面/容積率のため、燃焼過程に作用する消炎効果が起きてしまい、燃焼は特に壁面に隣接する部分で不完全なものとなり、大量の未燃焼炭化水素と中間燃焼物質が含まれる排気ガスをもたらす。
さらに、上記方策は、
−HCCI着火過程を実現するのに適したモータを提供しない
−既存のガソリンエンジン(低圧縮率、チョーキングによる出力制御、部分負荷での不十分な効率等)に関する問題を解決しない。
−上記方策はいずれも、発動行程の間で周囲圧力よりも常に高い圧力までガスが膨張してしまう問題を何ら解決しない。
−両者は不完全または不規則な燃焼のリスクを抱えている。
a :HCCI(または、略HCCI)着火過程の確立
b :損失低減による上記モータの効率向上
c :燃料消費及び環境汚染の低減
これら3つの目的は実際には区別することができない。なぜならHCCI着火過程はモータの効率に強く影響し、上記効率を向上させるために取られる手段は上記着火過程にフィードバックされ、第1及び第2の目的を達成すれば、第3の目的も同時に達成することとなるからである。それにもかかわらず、本発明を明確に開示するには、我々は上記方策を分けることを試みるつもりである。
図3及び4には次の参照符号が使用されている。
p :圧力
p0:周囲圧力
pc:最終圧縮圧力
pm:最終燃焼圧力
φ :クランクシャフトの回転角
FHP:上死点
AHP:下死点
sz:吸気行程
s :圧縮行程
t :膨張行程
k :排気行程
e :燃焼行程
I1:シリンダと燃焼室1を分離するバルブ
I2:シリンダと燃焼室2を分離するバルブ
ny:(l1またはl2)バルブが開放
z :(l1またはl2)バルブが閉鎖
bi:燃料噴射(i=1・・・n)
Δpi:部分噴射によって得られた圧力の蓄積
pi :ith部分噴射前の圧力
pi+1 :ith部分噴射後の圧力
φ :クランクシャフトの回転角
Δφb:部分噴射の継続時間
bi :ith部分噴射
p :圧力
p0 :周囲圧力
pC :最終圧縮圧力
pm :最終燃焼圧力
φ :クランクシャフトの回転角
Δφb:部分噴射の継続時間
Δφ1・・・Δφn:部分噴射(bi)間の休止期間
bi・・・bn :部分噴射
p :圧力
V :容積
T :温度
S :エントロピ
I〜IV:損失
Vhsz-s :排気容積
Vht-k :膨張行程及び排気行程における排気容積
Vc :圧縮容積
シングルシリンダエンジンの場合、部分サイクルごとに異なる排気容積Vhが、駆動サイクル(吸気+圧縮+拡張+排気)の異なる部分の間に得られる。吸気行程+圧縮行程の間、シリンダHの交互の容積はVhsz-sに達すると(図10)吸気弁が閉じる。これは下死点の前または後に行われる。このようにして駆動サイクル(吸気+圧縮+拡張+排気)の異なる部分の間で異なる排気容積は実現できる。
1、2:燃焼室
I、II:シリンダ
Vc :圧縮容積
Vh :排気容積
s :変位長さ
Sz :吸気弁
K :排気弁
I1、I2、II1、II2:バルブ
a :シリンダIの中へ吸引された充填物の経路
b :シリンダIIの中へ吸引された充填物の経路
図12には次の参照符号が使用されている。
1、2:燃焼室
I、II:シリンダ
Vc :圧縮容積
Vh :排気容積
s :変位長さ
Sz :新たな充填のための吸気弁
K :排気弁
I1、I2、II1、II2:バルブ(すなわち、バルブI1はシリンダIと燃焼室1との間にあるバルブ)
ダブルシリンダエンジンMと共にサイクル運転がどのように二つの部分に分けられているのかが示されている。
1、2:燃焼室
I、II:シリンダ
Vc :圧縮容積
Vh1,2 :排気容積
s :変位長さ
Sz :新たな充填のための吸気弁
K :排気弁
I1、I2、II1、II2:バルブ(すなわち、バルブI1はシリンダIと燃焼室1との間にあるバルブ)
s1 :シリンダIの排気
s2 :シリンダIIの排気
マルチシリンダエンジンMのシリンダHは、次のような方法で2つのグループに分けられる。エンジンとして働く第1のグループのシリンダは、運転サイクル全体の一部(膨張及び排気)をなす一方で、第2のグループのシリンダは、他のグループと並行して同じクランクシャフトTにおいて、運転サイクル全体の他の部分(新たな充填物の吸気及び圧縮)をなす。そのため最初の運転サイクルは、シリンダによって同時に2つの部分に分けられる。吸気及び圧縮を行うシリンダDの排気s2が、他のグループ(膨張)の中のシリンダの排気よりも小さくなるように選択された場合、運転サイクルの異なる行程(吸気+圧縮及び膨張+排気)において異なる変位が実現される。この解決方法が図13(他の変形例も備えている)に表されている。シリンダの直径Dが排気とはかなり異なる場合、より単純な構造が得られる。(図14)
図14には次の参照符号が使用されている。
1、2:燃焼室
I、II:シリンダ
Vc :圧縮容積
Vh1-Vh2:排気容積
s :変位長さ
Sz :新たな充填のための吸気弁
K :排気弁
I1、I2、II1、II2:バルブ(例えば、バルブI1はシリンダIと燃焼室1との間にあるバルブ)
s :排気
D :シリンダIの直径
d :シリンダIIの直径
I :シリンダ
p :圧力
p0 :周囲圧力
pC :最終圧縮圧力
pm :最終燃焼圧力
φ :クランクシャフトの回転角
FHP :上死点
AHP :下死点
sz :吸気行程
s :圧縮行程
t :膨張行程
k :排気行程
e(eアクソンテギュ):燃焼行程
l1 :シリンダIと燃焼室1の間のバルブ
l2 :シリンダIと燃焼室2の間のバルブ
ny :(l1またはl2)バルブが開放
z :(l1またはl2)バルブが閉鎖
bi :燃料噴射(i=1・・・n)
ε :圧縮比
η0 :理論効率
k :等エントロピ指数
Claims (2)
- ピストン(D)を内蔵するシリンダ(I、II)と、バルブ(I1、I2 、II 1 、II 2 )によって上記シリンダ(I、II)から分離された少なくとも2つの分離燃焼室(1、2)とを備え、また、各シリンダ(I、II)に共に開く吸気弁(Sz)及び排気弁(K)を備え、さらにクランクシャフトを備え、各燃焼室(1、2)は、休止期間が短い数回の部分噴射(b i )によってその内部に燃料を噴射可能な少なくとも1つの燃料噴射ノズル(P)が設けられた内燃往復動機関において、
少なくとも2つの上記燃焼室(1、2)を介して二つ一組で互いに連結され、平行に整列した偶数個のシリンダ(I、II)を備え、該シリンダ(I、II)はそれぞれ、上記燃焼室(1、2)へ開く上記バルブ(I 1 、I 2 、II 1 、II 2 )によって、その上記吸気弁(Sz)を介して一組の上記シリンダ(I、II)のうちの一方のシリンダ(I、II)に吸引され、上記バルブ(I 1 、I 2 、II 1 、II 2 )及び上記燃焼室(1、2)を介して他方のシリンダ(I、II)に供給される充填物の流路(a、b)を形成するように設けられている
ことを特徴とする内燃往復動機関。 - 上記燃焼室(1、2)は球状、円筒状またはドーナッツ状の部屋として形成され、燃料噴射ノズル(P)の中心線(t)は、上記燃焼室の対称面内にある円形断面の割線と一直線をなす
ことを特徴とする請求項1記載の内燃往復動機関(M)。
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