JP6264040B2 - 圧縮点火低オクタンガソリンエンジン - Google Patents

Description

本発明は、機械産業における内燃エンジンの技術分野に属する。本発明は、新規な内燃エンジンに関する。

１．ディーゼルエンジンとガソリンエンジンとの比較
一般的に、ディーゼルエンジン（圧縮点火エンジン）は、ガソリンエンジン（火花点火エンジン）と比較して、約３０％（いくつかの参考文献では２０〜４０％と主張されている）熱効率を増加させ、排出により引き起こされる温室効果を約４５％減少させる。ディーゼルエンジンはまた、一酸化炭素及びＨＣ排出が低い。ディーゼルエンジンは、単純な構造及び低い故障率を有するが、大きな有害粒子を排出するという欠点を有する。

ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンと比較して、燃料貯蔵及び送達システムが異なる。ガソリンはより揮発性及び湿潤性である。ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンは、燃料供給の様式が異なる。ガソリンエンジンについては、ガソリンをシリンダー中に入れる前に通気道中に噴射し空気と混合する一方で、ディーゼルエンジンについては、最初に空気をシリンダーピストンで圧縮し、次いで、ディーゼルを噴射ノズルでシリンダー中に噴射する。

近年、圧縮段階中にガソリンの一部をシリンダー中に予備噴射して空気と予備ブレンドし、ピストンが上死点に到達した後に、ガソリンを複数回シリンダー中に噴射する、点火プラグの点火を採用するＧＤＩ（ガソリン直噴）ガソリンエンジンが市場に現れている。このエンジンは、高オクタン価ガソリンを使用し、その圧縮比は、かなり改善されているが、多過ぎではない。別の予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）ガソリンエンジンはまだ研究段階であり、これは予備噴射（ガソリンを空気と予備混合する）及び複数噴射ガソリンを通して圧縮点火及び複数点火を達成し、適切に圧縮比を上昇させ、予熱プラグで加熱することができる。それにもかかわらず、ＨＣＣＩガソリンエンジンは、燃焼制御における問題と粗い作動についての問題を有し、普及させるのが困難である。

ディーゼルエンジンの粗い作動に関して：ディーゼルの動粘度はかなり高いので、ディーゼルは、十分に噴霧化するために高圧油ポンプでシリンダー中に噴射しなければならない。ディーゼルと空気との十分な混合を達成するため、この油ポンプ噴射圧力は、時々、１８００〜２０００大気圧にも達し得る。そのため、従来のディーゼルエンジンは、一般的に非常に短時間内にディーゼルをシリンダー中に噴射し、結果として、噴霧化ディーゼルが空気と混合した後に自然発火して、同時に複数部位に点火することにより爆燃を引き起こし、大きな騒音及び振動を起こすので、粗い作動をもたらす。

最新のディーゼルエンジンは、ターボ過給、中間冷却器、直接噴射、排気ガスの触媒変換及び粒子回収等のいくつかの先端技術を既に採用している。ディーゼルエンジンを有する車両による排出は、ユーロＩＩＩ、ユーロＩＶ及びユーロＶ排出基準をも満たしている。

２．エンジン圧縮比及び熱効率
理論上、圧縮比が高いほど、エンジンはより効率的である。ガソリンエンジンの一般的な圧縮比は７〜１１であり、高オクタン価（高級）ガソリンを使用する必要がある。ディーゼルエンジンの一般的な圧縮比は、１５〜１８であり、１８〜２２にまで達するものもある。それにもかかわらず、シリンダー材料の強度の制限により、その圧縮比はあまり高くできない。

３．具体的な燃料消費
燃料消費率とは、エンジンが生成する１ｋｗ効率出力毎の１時間に消費される燃料量（ｇ単位基準）を指す。明らかに、燃料消費率が低いほど、エンジンは経済的である。

４．芳香族炭化水素及びオクタン価
ガソリンは、全て芳香族炭化水素と呼ばれる、キシレン、エチルベンゼン、トルエン、メチル−エチルベンゼン又は他のベンゼン誘導体を含む。芳香族炭化水素は一般的に、高オクタン価を有するが、わずかに毒性である。芳香族炭化水素の燃焼により生成される排ガスは、がんを引き起こすＰＡＨを含む。

ガソリンのオクタン価を増加させるために、精油所は、一般的に、直鎖アルカンを芳香族炭化水素に変換する「改質」工程を採用する。この工程は、大量のエネルギーを消費し、原料の一部を浪費する。

５．アンチノック剤
ガソリンオクタン価を増加させるために、エンジニアはまた、アンチノック剤、例えば、メチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニル（ＭＭＴ）、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、ＴＡＭＥ等を開発してきた。ＭＭＴ及びＭＴＢＥの使用は、しばしば、環境への二次汚染をもたらす。ＭＴＢＥは、米国のいくつかの州では規制により禁止されている。

６．オクタン価及びセタン価
ディーゼルの品質指標の中で、セタン価は、ディーゼルを圧縮点火することができるかどうかを決定する主要な指標である。一般的に、ディーゼルは、４０〜６０のセタン価を有するべきであり、セタン価が高いほど、ディーゼルエンジンを容易に圧縮点火することができる。研究によると、４０のセタン価は５０のオクタン価と同等であり、６０のセタン価は３０のオクタン価と同等であることを示している。実際のところ、ガソリンオクタン価が低いほど、ガソリンを容易に圧縮点火することができる。

７．ガソリンエンジンの利点を組み合わせたディーゼルエンジンの利点を有する新規なエンジン
ディーゼルエンジンは、主に、より高い圧縮比及びより高い空気−燃料比を有するために、ガソリンエンジンよりも高い熱効率を有する。ガソリンは、ディーゼルよりも揮発性が高く、ディーゼルよりも空気混合の均質性に優れている。排ガス中に残るカーボンブラック粒子の不純物は、ディーゼルよりも少ない。

本発明は、高圧縮比を有する圧縮点火ガソリンエンジンを設計する。そして、この新規な内燃エンジンは、今までにまだ報告されていない。

低オクタン価ガソリンはかなり低い自然発火温度を有し、圧縮点火内燃エンジンの熱効率は火花点火内燃エンジンよりも高いという特徴の利点を利用して、燃料として低オクタンガソリンを使用し、ガソリンエンジン（圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジン）の熱効率をディーゼルエンジンのレベルまで高め、同時にガソリンエンジン排出によりもたらされる温室効果を減少させる圧縮点火ガソリンエンジンを設計する。

圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンは、予混合圧縮着火とは異なる拡散圧縮点火を採用する。

実験データは、圧縮点火低オクタンガソリンエンジンの具体的な燃料消費は、ディーゼルエンジンの燃料消費よりも１０〜１５％低いことを示している。すなわち、圧縮点火低オクタンガソリンエンジンの熱効率変換率は、ディーゼルエンジンよりも１０〜１５％高い。そのため、圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンの熱効率変換率は、火花点火ガソリンエンジンよりも約３０〜５５％高い。

高オクタン価ガソリン（９０を超えるオクタン価を有するガソリン、研究法）の製造における困難及び技術的複雑さのために、圧縮点火低オクタンガソリンエンジンの出現は、精油所のガソリン製造の困難及び技術的複雑さを減少させるだろう。

１．本発明は、圧縮点火低オクタン価エンジンに技術的解決策及び技術的手段を提供する。

（１）ガソリンエンジンの熱効率変換率を改善するために、ガソリンエンジンの圧縮比を１４〜２２増加させる。ターボ過給技術及び中間冷却技術を含む吸気圧縮技術を採用するガソリンエンジンについては、圧縮比は７〜１５又は１５〜１８の範囲内とすることができる。

（２）燃料として３０〜５０のオクタン価を有するガソリンを使用すると、そのようなガソリンのセタン価は４０〜６０と同等であり、これは前記圧縮比で圧縮点火することができる。実際、圧縮点火ガソリンエンジンの圧縮比及び関連するパラメータによると、ガソリンオクタン価は、ガソリンを点火することができ、信頼できる圧縮点火を有する限り、例えば、５５、５９等に適切に調整することができる。

（３）高圧ガソリン油ポンプ及び高圧ガソリン噴射ノズルを使用して、低オクタン価を有するガソリンをシリンダー中に効果的に噴射することができ、ガソリンをシリンダー内の空気中に均一に分散させることができるような圧力で、ガソリンをシリンダー中に噴射することを保証することができる。この高圧ガソリン油ポンプは、ディーゼル油ポンプよりも比較的低い噴射圧力を有する。

（４）ガソリン貯蔵及び送達システム、例えば、燃料タンク、燃料ポンプ、燃料チューブ、バルブ、燃料計等を使用する。

（５）燃焼制御において、噴射時間を延長し、噴射速度を落とすことによりエンジン効率が改善する。この間、以下を防ぐべきである：空気及び燃料の混合物によるノッキング、ピストンが上死点に近い場合の燃焼室中の過度の高圧、並びにエンジンの粗い作動。クランクアームと連接棒との間に９０度角度を形成する前及び６０度角度を形成した後に燃焼させるガソリン燃料を制御することが、本発明のエンジン効率を改善するための第二の重要な技術的手段である。設計スキーム及び技術的手段は、ディーゼルエンジンにも適用可能である。

（６）複数噴射燃料供給技術により燃焼制御を最適化することができる。複数噴射燃料供給技術を採用しない場合、回路及び電子部品を含まなくてもエンジン構造が単純化されるだろう。

２．本発明により解決すべき技術的課題
（１）ガソリンエンジンの圧縮比がディーゼルエンジンよりも低く、熱効率及び出力性能がディーゼルエンジンより劣り、またガソリン燃料がディーゼルよりも経済的でないという課題を解決すること。

（２）低オクタンガソリンをディーゼルエンジンに使用することができないという困難を克服すること、並びに低オクタンガソリン燃料の噴射にディーゼルエンジンの燃料ポンプ及び燃料ノズルを使用する際にプランジャー及び回転要素の潤滑及び摩耗の問題を回避すること。

（３）燃焼制御を最適化すること、圧縮点火内燃エンジン（ディーゼルエンジン及び低オクタン価ガソリンエンジンを含む）の粗い作動及び騒音の問題を解決すること、並びにエンジン効率をさらに改善すること。

（４）ディーゼルエンジンが大量のカーボンブラック及び他の粒状不純物及び一酸化炭素を排出する問題、並びにガソリンエンジンが大量の多環芳香族炭化水素及び炭化水素を排出する問題を解決すること。

（５）ガソリンがアンチノック剤を必要とする問題を解決すること、及び清澄で芳香族炭化水素を含まないガソリンという目標を達成すること。

３．本発明の技術的解決策及び技術的手段により達成される効果
（１）圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジン及びガソリンエンジンの両方の利点を有する。圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンのように高効率及び高出力である（シリンダーの直径をディーゼルエンジンのように増大させることができるが、ノッキングの危険性がない）。圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンはまた、ガソリンエンジンのように低排出である（ガソリンエンジンのカーボンブラック及び他の粒状不純物並びに一酸化炭素の排出は、ディーゼルエンジンの排出よりも低い）。炭化水素排出指数は、最近市販されているＧＤＩガソリンエンジンよりも低く、また、（ＨＣＣＩ）ガソリンエンジンよりも低い。

ガソリンの揮発性は、ディーゼルの揮発性よりも優れているので、低オクタンガソリンは、シリンダー中に噴射した後、空気と急速に混合して十分に燃焼し、従って排ガスはカーボンブラックのような粒状不純物を含まず、一酸化炭素の排出は非常に低い（ディーゼルを使用したディーゼルエンジンと比較して）。そのため、その効率は、ディーゼルエンジンよりも１０〜１５％高く、通常のガソリンエンジンよりも３０〜５５％高い。

（２）燃料噴射を延長する技術を使用して、低オクタン価ガソリンエンジンを回路及び電子部品を含まない単純な機械デバイスにすることができる。従って、高熱効率変換率に加えて、このエンジンは故障率が低いという利点を有する。

（３）燃料噴射を延長する技術を使用すると、ディーゼルエンジンは回路及び電子部品を含まなくて良いだけでなく、故障率が低いという利点を有し、その状況下では、ディーゼルエンジンは改善した効率、穏やかな作動及び低い騒音を有することができる。

（４）低オクタン価ガソリンエンジンの排ガスは、芳香族炭化水素を含まない。

（５）複数噴射燃料供給技術を使用して、圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンの燃焼制御をさらに改善することができ、熱効率変換率をさらに改善することができる。

（６）何人かの内燃エンジン専門家は、低オクタンガソリンは、燃料よりもディーゼルエンジンディーゼルに適した燃料である一方で、圧縮点火低オクタン価ガソリンは、歴史上最も完全な内燃エンジンとなり得ると論評した。

４．低オクタンガソリンの概念
一般的に、６０（研究）未満のオクタン価を有するガソリンを、低オクタンガソリンと呼ぶ。低オクタン価ガソリン数は、高オクタン価ガソリンと同様に、そのオクタン価により決定することができる、例えば、４０のオクタン価を有するガソリンは、ガソリン＃４０と呼ぶことができる。低オクタン価ガソリンの数が小さいほど、このガソリンは異なる圧縮比の圧縮点火ガソリンエンジンに適するが、そのコストは高くなる。例えば、ガソリン＃１０（１０のオクタン価）は、ガソリン＃３０（３０のオクタン価）よりも低い圧縮比の圧縮点火ガソリンエンジンに対してより適合する。

５．圧縮点火低オクタンガソリンエンジンの作動工程
ピストンが空気を燃焼室中に圧縮すると、ピストンは上死点に到達又は接近し、燃料ポンプ及び噴射ノズルにより低オクタン価ガソリンがシリンダー中に噴射され、シリンダーの高温高圧空気中で自動的に発火及び燃焼し、さらに高い圧力を生じ、ピストンを下死点に向かって動かし、作動させる。噴射速度を落とし、噴射期間を延長することにより、シリンダー中のガソリン及び空気の混合時間が延長され、混合が十分になり、燃焼が十分且つ穏やかになり、騒音が低減する。

６．時間の概念
エンジンピストンの処理に関する本明細書中における時間、並びに噴射ノズルが噴射を開始及び停止する時間は全て、クランク軸が回転する角度に関係し、これを指す。例えば、上死点から下死点までのピストンの運転時間は１８０度角度であり、対応して、クランク軸は１８０度角度回転する。噴射ノズルが、上死点の前５度の角度で噴射を開始し、上死点から５５度の角度で終了すると仮定すると、噴射時間は、クランク軸が６０度角度回転する相対時間に相当する６０度角度である。噴射時間が６０度角度の場合、エンジンが１２００ｒｐｍ（１回転当たり１／２０秒）の速度で回転するなら、噴射時間は１／１２０秒である。

７．圧縮点火低オクタンガソリンエンジンと通常のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンとの間の違い
（１）圧縮点火ガソリンエンジンを通常のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンと区別する特徴である、燃料の違い。ディーゼル及びガソリンは、構造及び成分が異なるので、ガソリンの揮発性、透過性及び湿潤性はディーゼルより強く、ディーゼル（高粘度）はガソリンよりも高い動粘度を有し、圧縮点火低オクタンガソリンエンジンの燃料タンク、燃料パイプ、燃料ポンプ及び噴射ノズルの構造及び性能はディーゼルエンジンのものとかなり異なる。従って、通常のディーゼルエンジンを低オクタンガソリンエンジンとして使用することはできない。

ここで結論に帰着する：たとえ圧縮点火ガソリンエンジンの圧縮比がディーゼルエンジンの圧縮比と同等であるとしても、圧縮点火ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンは、二つの完全に異なる内燃エンジン製品である。

圧縮点火ガソリンエンジンは、低オクタンガソリンを使用する。低オクタン価ガソリンは、高オクタン価ガソリンと比較して、三つの主要な利点を有する。すなわち、清澄であって芳香族炭化水素がなく、アンチノック剤がない；排ガスは多環芳香族炭化水素を含まず、環境に優しい；ガソリンオクタン価を改善するための「改質」等の分子転換技術を必要とせず、低コストである。

低オクタン価ガソリンはディーゼルとは異なり、異なる圧縮比を有する低オクタンガソリンエンジンと適合するように、ガソリン＃４５、ガソリン＃４０、ガソリン＃３５、ガソリン＃３０、ガソリン＃２０等のように自然発火点が対応するオクタン価にしたがって等級が決定される。それにもかかわらず、ディーゼルは、異なる圧縮比を有するディーゼルエンジンを対象とする等級数を有さない。

低オクタンガソリンの高圧噴射燃料ポンプ及び噴射ノズルは、ディーゼルエンジンのものとは異なる。

（２）異なる点火の様式が、圧縮点火ガソリンエンジンを通常のガソリンエンジンと区別している第二の特徴である。

圧縮点火ガソリンエンジンは、燃料がシリンダー中で自動的に発火する様式を採用する一方で、通常のガソリンエンジンは、点火プラグ等の電子点火システムを採用する。

電子点火システムは、圧縮点火ガソリンエンジンに存在しなくて良い。従って、通常のガソリンエンジンよりも構造が単純で、故障率が低い。

燃焼室に噴射する時間を延長する方法はディーゼルエンジンにも適している。多点式噴射技術を使用しないディーゼルエンジンはまた、効率を改善し、騒音を減らし、穏やかな作動を達成し、単純な構造を有し得る。

（３）異なる圧縮比が、圧縮点火ガソリンエンジンをガソリンエンジン及びディーゼルエンジンと区別している第三の特徴である。圧縮点火低オクタンガソリンエンジンを成形すると、圧縮比が決定される。低オクタン価ガソリンのオクタン価（ガソリン等級）には上限がある。その等級と等しいか又はそれより低い等級を有するガソリンを使用した場合にのみ、圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンは正常に作動することができる。

逆に、ガソリン等級が低いほど、圧縮点火ガソリンエンジンの圧縮比を低くする（例えば、圧縮比を１０〜１４に選択する）ことができ、エンジンはより穏やかにより安定に動くだろう。

どのシリンダー圧縮比が低オクタンガソリンのどの等級に相当するのかという標準的なデータは、ガソリンオクタン価の試験デバイスを使用した逆方向試験によって、当業者が容易に得ることができる。

圧縮点火ガソリンエンジンの圧縮比は、通常のガソリンエンジンより高いが、異なる等級の低オクタンガソリンを必要とする。

ａ．より高効率のエンジンを得るために、圧縮点火ガソリンエンジンの圧縮比を１８〜２０の範囲内に（１９〜２２の範囲内にさえ）設計することができ、この種の圧縮点火ガソリンエンジンは、比較的高い等級の低オクタン価ガソリン製品を含むガソリンを使用することができる。

ｂ．エンジンを穏やかに且つ安定に動かすために、圧縮点火ガソリンエンジンの圧縮比を１０〜１４の範囲内に（７〜１０の範囲内にさえ）設定することができる。特に、空気加圧技術を使用する場合、比較的低い圧縮比でもなお比較的高い熱効率変換率を有し、空気−燃料比の増加もエンジン効率の改善にとって良いことである。このように、低オクタン価を有する低級のガソリン製品を、比較的低い圧縮比を有する圧縮点火ガソリンエンジン（例えば、１２〜１４の圧縮比を有する圧縮点火ガソリンエンジン）に使用することができる。たとえそうであっても、このような圧縮点火ガソリンエンジンの圧縮比は、火花点火ガソリンエンジン（通常）のものよりなお高く、その熱効率も同様であり、排出によりもたらされる温室効果も低い。

（４）燃料供給における違い
圧縮点火ガソリンエンジンは、噴射ノズルを使用して燃料をシリンダー中に噴射する一方で、通常のガソリンエンジンは、噴射ノズルを使用して燃料を空気管中に噴射し、そこで燃料はシリンダーに入る前に空気と混合される。当然、現在では、直噴技術を採用するガソリンエンジンがいくつか存在するが、点火様式において依然として異なる。

（５）効率における違い
圧縮点火ガソリンエンジンの熱効率は、ガソリンエンジンよりも約４０〜５５％高い（ディーゼルエンジンよりも約１０〜１５％高い）。例えば、通常のガソリンエンジンを備える自動車が８Ｌガソリン／１００ｋｍを消費する場合（９３番ガソリンを仮定すると、４０Ｌガソリンは５００ｋｍ運転することができる）、この自動車が圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンを使用すると、１００ｋｍ当たりの燃料消費は約５．７Ｌである（４０Ｌガソリンは７００ｋｍ運転することができる）。

（６）燃料噴射速度における違い
エンジンの騒音及び振動を低減するために、圧縮点火低オクタンガソリンエンジンは、燃料供給速度（噴射速度）を落とし、これは、シリンダー中の燃料−空気混合物の燃焼速度を落とすことに相当し、シリンダー及びピストンに対するノッキングガスの打撃を軽減する。

（７）異なる始動様式
ａ．圧縮点火ガソリンエンジンを始動させる場合、最初の圧縮点火時に燃焼の蓄積が多くなり過ぎるのを防ぐために、噴射ノズルを制御することにより、噴射ノズルからシリンダーへの燃料供給量を減少させる。

ｂ．クランクにより手動で圧縮点火ガソリンエンジンを始動させる場合、シリンダーに燃料を供給するのを停止するために、シリンダーの閉鎖バルブの開閉レバーをリリースする前に燃料通路を遮断する。

（８）潤滑理論及び潤滑システム及び潤滑油の違い
圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンの潤滑システムは、ディーゼルエンジンのものとは異なり、ガソリンエンジンのものに近い。

（９）温室ガス排出基準の違い
同単位量の燃料を使用すると、圧縮点火ガソリンエンジン排出によりもたらされる温室効果は、ガソリンエンジンのものより約４０〜５５％低い。

当業者は、圧縮点火エンジン及び火花点火エンジンの作動理論、機械構造、及び圧縮点火エンジンと火花点火エンジンとの違いに精通しているので、本明細書は、当業者の本発明の理解に影響を及ぼすことなくその詳細な説明を省略する。

圧縮点火ガソリンエンジンは、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの両方の利点を有するが、従来のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンとは異なる。そのため、本発明は、利用可能なだけでなく、新規で独創的である。

８．関連請求項
（１）燃料として低オクタンガソリンを使用し、圧縮点火を使用し、１０〜２２の高圧縮比を有し；
ターボ過給又は中間冷却器等の空気圧縮技術を使用することにより、低圧縮比、例えば７〜１５又は１５〜１８の圧縮比を採用することができ、それでもなお通常のガソリンエンジンよりも優れた出力性能を有し；
点火プラグ、予熱プラグ等の電子制御多点式噴射システムがなくても良いことを特徴とする、圧縮点火低オクタンガソリンエンジン。

電子制御多点式噴射システム又はデフォルト電子制御多点式噴射システムを採用する。従って、エンジンは、単純な構造及び低い故障率を有する。

（２）請求項１により、ガソリン内燃エンジンが必要とする潤滑システム及び燃料貯蔵−送達システム（ガソリンエンジンの燃料タンク、燃料パイプシステムに類似）、並びに圧縮点火エンジンが必要とする高圧燃料ポンプ及び噴射ノズル（ディーゼルエンジンの燃料ポンプ及び噴射ノズルに類似）を採用するが、高圧ガソリン燃料ポンプ及び噴射ノズルは低オクタン価ガソリンに適するよう特別に設計されている。

（３）請求項１により、燃料を、噴射ノズルを通して空気タンク中に噴射した後、混合した燃料及び空気のノッキングにより引き起こされるエンジンに対する衝撃及び振動を減少させるために、作動工程の噴射速度を落として（噴射時間を延長する）、噴射終了時間を４５〜１０５度角度の間、典型的には４５〜７５度角度の間のクランク軸回転角度（ピストンが上死点にある時、クランク軸回転角度は０である）まで延長する手段を採用し、燃料燃焼時間が通常のガソリンエンジンに近い。その状況下で、その燃料消費は同じであり、出力効率はさらに改善している。

均一な燃料−ガス混合層を形成するために、ピストンが上死点に到達する前に、より大きい回転角度（例えば、５０〜６０度角度の範囲内）でガソリンをシリンダー中に予備噴射する必要がなく、又は空気が通気道に入る際にガソリンを予備ブレンドする必要がない。

空気との混合後にシリンダー中に噴射される少量の第一バッチガソリンが、ピストンが上死点を通過した後、０〜１０度角度内で点火されるようにするために、噴射開始時間を、ピストンが上死点に到達する前の０〜５度角度、又は５〜１０度角度前方にすることができる。

（４）請求項１により、エンジン始動段階中、カーボンブラックを含む不完全燃料燃焼により生成される排ガス中の粒子排出を減少させる以下の二つの手段：
ａ．始動状態で、各作動工程中に噴射ノズルを通してシリンダー中に噴射される低オクタンガソリンの量を減少させること；
ｂ．エンジンの回転速度が所定の速度（例えば、事前設定のアイドリング速度）に到達する前に、油通路を遮断してシリンダーへの燃料供給を停止し；エンジンの回転速度が所定の速度（例えば、事前設定のアイドリング速度）に到達すると、シリンダーへの燃料供給を開始して、最初の圧縮点火時にシリンダー中に燃料蓄積が多くなり過ぎることによるカーボンブラック及び他の粒子状不純物の不完全燃焼及び出現を回避し；
クランクにより手動でエンジンを始動させる場合、バルブを閉じるシリンダーのレバー（ハンドル）をリリースする前に、高圧燃料ポンプ又は噴射ノズルの燃料通路を遮断し、燃料のシリンダーへの噴射を停止すること、すなわち、シリンダーの閉鎖バルブを開けるレバー（ハンドル）を押す際、燃料を高圧ポンプ又は噴射ノズルに供給するバルブを閉じ；ハンドルをリリースした後、燃料を噴射ノズルに供給するバルブを開くこと、
をそれぞれ又は同時に採用する。

特定の実施形態
（実施例１）
１７．６の圧縮比を有する４ストローク、１１０ｍｍの一室内燃エンジンを使用して、低オクタン価ガソリン圧縮実行可能性試験を行う。エンジンは、自然吸気及びクランクによる手動始動を使用する。結果として、エンジンは、３９．３、２５及び１２．５のオクタン価を有する三つの低等級ガソリン試料をうまく点火する。エンジンは始動後に正常に動く。

（実施例２）
１８の圧縮比を有する４ストローク、９３ｍｍの四室内燃エンジンを使用して、ベンチテストを行う。エンジンは、水冷却及び自然吸気を使用する。結果は、荷重曲線及び速度曲線によると、圧縮点火低オクタンガソリンエンジンの具体的な油消費が、ディーゼルを使用した場合の同一型のディーゼルエンジンの特定の燃焼消費より１０〜１５％低いことを示す。

（実施例３）
市場には、圧縮点火低オクタン価ガソリンエンジンの要件を基本的に満たす、１７ＭＰａの噴射圧力を有する高圧ガソリン噴射ポンプが存在する。将来、圧縮点火低オクタンガソリンエンジンに調和する高圧を提供するガソリン噴射ポンプが存在すれば、これはさらに高い圧縮比の圧縮点火低オクタンガソリンエンジンの需要に応じるだろう。

Claims (6)

1. 圧縮点火で、燃料として６０未満のオクタン価を有するガソリンを使用する内燃ガソリンエンジンであって、前記圧縮点火が拡散圧縮点火であり、
   該内燃ガソリンエンジンの機構的特徴が、以下：
   シリンダーが１４〜２２の圧縮比を有すること、
   ガソリンエンジンの燃料貯蔵−送達システムを使用すること、
   １７ＭＰａ以上の噴射圧力を有する、ガソリンエンジンの高圧燃料ポンプ及び噴射ノズルを使用すること、
   ガソリンエンジンの潤滑システムを使用すること、にあり、
   該内燃ガソリンエンジンの作動工程の特徴が、以下：
   ピストンが空気を燃焼室中に圧縮すると、ピストンは上死点に到達又は接近し、
   高圧燃料ポンプ及び噴射ノズルにより低オクタンガソリンがシリンダー中に噴射され、
   シリンダーの高温高圧空気中で自動的に発火及び燃焼し、さらに高い圧力を生じ、
   ピストンを下死点に向かって動かし、作動させ、
   低オクタンガソリンをシリンダーへ噴射する開始時間を、クランク軸回転角度のピストンが上死点に到達する前の０〜１０度前方にすること、にある内燃ガソリンエンジン。
2. 吸気機構に、ターボ過給技術及び中間冷却器を使用することを特徴とする、請求項１に記載の内燃ガソリンエンジン。
3. 低オクタンガソリンをシリンダー中に噴射するとき、ガソリンの噴射終了時間を、４５〜１０５度の間のクランク軸回転角度まで遅らせる、請求項１に記載の内燃ガソリンエンジン。
4. エンジン始動段階中、カーボンブラックを含む燃料の不完全燃焼により生成される排ガス中の粒子排出を減少させる以下の二つの手段：
   （１）始動状態で、各作動工程中に噴射ノズルを通してシリンダー中に噴射される低オクタンガソリンの量を減少させること；
   （２）エンジンの回転速度が所定の速度に到達する前に、低オクタンガソリンのシリンダーへの噴射を停止させ、エンジンの回転速度が所定の速度に到達すると、低オクタンガソリンのシリンダーへの噴射を開始すること；
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の内燃ガソリンエンジン。
5. 前記噴射終了時間を４５〜７５度の間のクランク軸回転角度まで遅らせる、請求項３に記載の内燃ガソリンエンジン。
6. エンジンを手動で始動させることが可能であり、エンジンを手動で始動させるとき、エンジンはクランクハンドルによって回転し、エンジンの始動が以下の段階：
   （１）クランクハンドルによってエンジンを回転させる前、バルブのレバーが押しこまれていることで、燃焼室が大気に通気され、同時に、低オクタンガソリンのシリンダーへの噴射が停止している段階；
   （２）クランクハンドルによりエンジンを回転させる段階；
   （３）エンジンの回転速度が所定の速度に到達し、バルブのレバーがリリースされて燃焼室が大気から遮断され、同時に、低オクタンガソリンのシリンダーへの噴射が開始される段階；
   を含むことを特徴とする、請求項４に記載の内燃ガソリンエンジン。