JP6436220B1 - Premixed compression ignition engine - Google Patents

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Abstract

【課題】高い熱効率を確保しつつ燃焼騒音を低減可能な予混合圧縮着火式エンジンを提供する。
【解決手段】燃焼室6内でガソリンを含む燃料と空気の混合気を自着火させることが可能な予混合圧縮着火式エンジンであって、ピストン5の冠面5aに、ピストン5の径方向の中央領域に凹設されたキャビティ19を設けるとともに、燃焼室6内に水を供給する水噴射手段15と、燃焼室6内に燃料を供給する燃料供給手段14とを設ける。燃料供給手段14に、キャビティ19内に混合気が形成されて当該キャビティ19内で混合気の自着火が開始するように、燃焼室6内に燃料を供給させ、且つ、水噴射手段15に、圧縮行程後期または膨張行程前期且つキャビティ19内で混合気が高温酸化反応するよりも前に、燃焼室6内のうちキャビティ19の径方向の中央部R1と外周部R2との間に位置する領域R3に水を噴射させる。
【選択図】図9
A premixed compression ignition engine capable of reducing combustion noise while ensuring high thermal efficiency is provided.
A premixed compression ignition type engine capable of self-igniting a fuel-air mixture containing gasoline in a combustion chamber 6 and having a radial direction of the piston 5 on a crown surface 5a of the piston 5. A cavity 19 recessed in the central region is provided, and a water injection means 15 for supplying water into the combustion chamber 6 and a fuel supply means 14 for supplying fuel into the combustion chamber 6 are provided. The fuel supply means 14 supplies fuel into the combustion chamber 6 so that an air-fuel mixture is formed in the cavity 19 and self-ignition of the air-fuel mixture starts in the cavity 19, and the water injection means 15 A region located between the radial center portion R1 and the outer peripheral portion R2 of the cavity 19 in the combustion chamber 6 before the high-temperature oxidation reaction in the cavity 19 in the late compression stroke or early expansion stroke. Water is sprayed on R3.
[Selection] Figure 9

Description

本発明は、燃焼室を有しピストンが嵌装された気筒を含むエンジン本体を備え、前記燃焼室内でガソリンを含む燃料と空気の混合気を自着火させることが可能な予混合圧縮着火式エンジンに関する。   The present invention includes a premixed compression ignition type engine having an engine body including a cylinder having a combustion chamber and having a piston fitted therein, and capable of self-igniting a fuel-air mixture containing gasoline in the combustion chamber. About.

従来、ガソリンを含む燃料と空気とを予め混合させておき、この混合気を燃焼室内で自着火させるいわゆる予混合圧縮着火燃焼を実施することが検討されている。   Conventionally, it has been studied to perform so-called premixed compression ignition combustion in which fuel containing gasoline and air are mixed in advance and the mixture is ignited in a combustion chamber.

予混合圧縮着火燃焼では、火炎伝播燃焼に比べて、エンジン本体の高圧縮比化が可能であることおよび燃焼時間が短縮されることに伴って熱効率を高めることができる一方、燃焼室内の圧力すなわち筒内圧が急激に上昇して燃焼騒音が悪化しやすいという問題がある。   In the premixed compression ignition combustion, compared with flame propagation combustion, it is possible to increase the compression ratio of the engine body and increase the thermal efficiency as the combustion time is shortened. There is a problem that the in-cylinder pressure is rapidly increased and combustion noise is easily deteriorated.

これに対して、例えば、特許文献1には、燃料を前段噴射と後段噴射とに分けて燃焼室に噴射するとともに、これら前段噴射と後段噴射との間に混合気に点火を行うように構成されたエンジンが開示されている。特許文献1のエンジンによれば、前段噴射により形成された混合気の燃焼を点火によって開始させることができるため、点火時期を調整することによって着火時期を適切に制御することができるとともに、前段噴射により形成された混合気と後段噴射により形成された混合気の燃焼を異なるタイミングで開始させることができ、筒内圧の急上昇を抑えて燃焼騒音の悪化を抑制できる。   On the other hand, for example, in Patent Document 1, fuel is divided into first-stage injection and second-stage injection and injected into the combustion chamber, and the air-fuel mixture is ignited between these first-stage injection and second-stage injection. The disclosed engine is disclosed. According to the engine disclosed in Patent Document 1, combustion of the air-fuel mixture formed by the pre-stage injection can be started by ignition. Therefore, the ignition timing can be appropriately controlled by adjusting the ignition timing, and the pre-stage injection can be controlled. Combustion of the air-fuel mixture formed by the above and the air-fuel mixture formed by the post-injection can be started at different timings, and the rapid increase of the in-cylinder pressure can be suppressed to suppress the deterioration of combustion noise.

特開2012−241590号公報JP 2012-241590 A

しかしながら、特許文献1の構成においても、エンジン本体の圧縮比をさらに高くした場合やエンジン負荷が高い運転条件等では、混合気が所望のタイミング(例えば点火タイミング)よりも早くに自着火を開始していまい燃焼騒音を十分に低減できないおそれがある。   However, even in the configuration of Patent Document 1, when the compression ratio of the engine body is further increased or when the engine load is high, the air-fuel mixture starts self-ignition earlier than a desired timing (for example, ignition timing). There is a possibility that the combustion noise cannot be reduced sufficiently.

これに対して、例えば、排気ガスの一部つまりEGRガスを多量に気筒に還流させることが考えられる。しかしながら、この方法では、燃焼室全体の燃焼が緩慢となって燃焼の終了時期が遅くなり熱効率が低下してしまう。   On the other hand, for example, a part of the exhaust gas, that is, EGR gas may be recirculated to the cylinder in a large amount. However, in this method, the combustion in the entire combustion chamber becomes slow, the end time of the combustion is delayed, and the thermal efficiency is lowered.

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、高い熱効率を確保しつつ燃焼騒音を低減可能な予混合圧縮着火式エンジンを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a premixed compression ignition engine capable of reducing combustion noise while ensuring high thermal efficiency.

前記課題を解決するために、本発明は、燃焼室を有しピストンが嵌装された気筒を含むエンジン本体を備え、前記燃焼室内でガソリンを含む燃料と空気の混合気を自着火させることが可能な予混合圧縮着火式エンジンであって、前記ピストンの冠面は、当該ピストンの径方向の中央領域に凹設されたキャビティを含み、前記燃焼室内に水を噴射する水噴射手段と、前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、前記水噴射手段および前記燃料供給手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記燃料供給手段に、前記キャビティ内に前記混合気が形成されて当該キャビティ内で当該混合気の自着火が開始するように、前記燃焼室内に燃料を供給させ、且つ、前記水噴射手段に、圧縮行程後期または膨張行程前期且つ前記キャビティ内で前記混合気が高温酸化反応するよりも前に、前記燃焼室内のうち前記キャビティの径方向の中央部と外周部との間に位置する領域に水を噴射させる、噴射制御を実施する、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンを提供する(請求項1)。   In order to solve the above problems, the present invention comprises an engine body including a cylinder having a combustion chamber and a piston fitted therein, and self-igniting a fuel / air mixture containing gasoline in the combustion chamber. A possible premixed compression ignition type engine, wherein a crown surface of the piston includes a cavity recessed in a central region in a radial direction of the piston, and water injection means for injecting water into the combustion chamber; A fuel supply means for supplying fuel into the combustion chamber; and a control means for controlling the water injection means and the fuel supply means. The control means forms the air-fuel mixture in the cavity in the fuel supply means. The fuel is supplied into the combustion chamber so that the self-ignition of the air-fuel mixture is started in the cavity, and the water injection means is in the latter half of the compression stroke or the first half of the expansion stroke and the cavity. Before the air-fuel mixture undergoes a high-temperature oxidation reaction, injecting water into a region located between the radially central portion and the outer peripheral portion of the cavity in the combustion chamber, A premixed compression ignition type engine is provided.

この構成によれば、キャビティ内に混合気が形成されてキャビティ内で主として燃焼が生じる場合に、水の噴射によって、筒内圧の急激な上昇を抑制して燃焼騒音を抑制しつつ燃焼期間を短く抑えて熱効率を高めることができる。   According to this configuration, when air-fuel mixture is formed in the cavity and combustion mainly occurs in the cavity, the combustion period is shortened while suppressing a sudden increase in the in-cylinder pressure and suppressing combustion noise by water injection. It can suppress and can improve thermal efficiency.

具体的には、自着火燃焼では、混合気が温められると、まず、冷却損失を上回るわずかな発熱を伴う低温酸化反応が生じ、この反応熱によって混合気がさらに温められることで次に高い熱エネルギーを発する高温酸化反応が生じる。また、キャビティ内に混合気が形成されてキャビティ内で主として燃焼が行われるときには、キャビティの外周部から遠く比較的温度の高いキャビティの中央部においてまず混合気が燃焼を開始し、生じた熱エネルギーによって昇温されることで周囲の混合気が自着火していくようになっており、混合気の自着火はキャビティの中央部から外周側に向かって進行していく。   Specifically, in the self-ignition combustion, when the air-fuel mixture is warmed, first, a low-temperature oxidation reaction with a slight exotherm that exceeds the cooling loss occurs, and the heat of the air-fuel mixture is further warmed by this heat of reaction. A high temperature oxidation reaction that generates energy occurs. In addition, when an air-fuel mixture is formed in the cavity and combustion is mainly performed in the cavity, the air-fuel mixture starts to combust first in the central portion of the cavity that is far from the outer periphery of the cavity and has a relatively high temperature, and the generated thermal energy. The surrounding air-fuel mixture is ignited by being heated by the self-ignition, and the self-ignition of the air-fuel mixture proceeds from the center of the cavity toward the outer peripheral side.

従って、キャビティ内で混合気の全体を自着火させるためには、キャビティの中央部において混合気の低温酸化反応を確実に生じさせる必要がある。一方で、混合気全体が急激に燃焼するのを防止するためには、最初に低温酸化反応した混合気の周囲の混合気が高温酸化反応を開始する時期あるいはこの周囲の混合気の酸化反応の速度を遅くする必要がある。   Therefore, in order to auto-ignite the entire air-fuel mixture in the cavity, it is necessary to reliably cause a low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the central portion of the cavity. On the other hand, in order to prevent the entire air-fuel mixture from burning suddenly, the time when the air-fuel mixture around the air-fuel mixture that initially undergoes the low-temperature oxidation reaction starts the high-temperature oxidation reaction or the oxidation reaction of the air-fuel mixture around this air-fuel mixture. Need to slow down.

これに対して、この構成では、圧縮行程後期あるいは膨張行程前期で且つ燃焼室内で混合気の高温酸化反応が開始するよりも前に、水噴射手段によって、キャビティの径方向の中央部と外周部との間に位置する中間部に水を噴射させている。つまり、キャビティの中央部には水を噴射せず、この中央部の周囲に位置する中間部に、混合気の高温酸化反応が開始する直前に水を噴射している。   On the other hand, in this configuration, the central portion and the outer peripheral portion in the radial direction of the cavity are formed by the water injection means before the high-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture is started in the later stage of the compression stroke or the early stage of the expansion stroke. Water is sprayed on the intermediate part located between the two. That is, water is not injected into the central portion of the cavity, and water is injected into the intermediate portion located around the central portion immediately before the high-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture starts.

そのため、キャビティの中央部において混合気を適切に低温酸化反応させつつ、水の潜熱作用および比熱の増大作用によって中間部における混合気の温度を低く抑えて、中間部での混合気の高温酸化反応の開始時期あるいはこの周囲の混合気の酸化反応の速度を遅くすることができる。従って、混合気の自着火を可能としながら筒内圧の急上昇を抑制できる。   Therefore, the temperature of the air-fuel mixture in the middle part is kept low by the latent heat action of water and the action of increasing the specific heat while keeping the air-fuel mixture in the middle part of the cavity appropriately at low temperature. Or the rate of the oxidation reaction of the surrounding air-fuel mixture can be slowed. Accordingly, it is possible to suppress a sudden rise in the in-cylinder pressure while enabling the air-fuel mixture to self-ignite.

しかも、この構成では、最後に混合気が燃焼する領域であるキャビティの径法王の外周部には水が噴射されていない。そのため、この外周部での燃焼が緩慢になるのを防止でき、燃焼を早期に終了させて燃焼期間を短くできる。   In addition, in this configuration, water is not sprayed on the outer peripheral portion of the cavity of the cavity, which is the region where the air-fuel mixture finally burns. For this reason, it is possible to prevent the combustion at the outer peripheral portion from slowing down, and it is possible to shorten the combustion period by terminating the combustion at an early stage.

前記構成において、前記噴射制御を実施する運転領域としては、エンジン負荷が予め設定された低負荷を示す第1基準負荷よりも高く且つ高負荷を示す第2基準負荷よりも低い中負荷領域が挙げられる(請求項2)。   In the above-described configuration, the operation range in which the injection control is performed is an intermediate load range in which the engine load is higher than the first reference load indicating a preset low load and lower than the second reference load indicating a high load. (Claim 2).

前記構成において、前記制御手段は、エンジン負荷が前記第2基準負荷以上の高負荷領域では、前記水噴射手段に、圧縮行程後期または膨張行程前期且つ前記燃焼室内で前記混合気が高温酸化反応するよりも前に、前記キャビティの外周部を含み且つ前記燃焼室のうち前記キャビティの径方向の中央部と前記燃焼室の径方向の外周部との間に位置する領域に水を噴射させる、のが好ましい(請求項3)。   In the above-described configuration, the control means causes the air-fuel mixture to undergo a high-temperature oxidation reaction with the water injection means in the latter half of the compression stroke or the first half of the expansion stroke and in the combustion chamber in a high load region where the engine load is greater than or equal to the second reference load. Before the water is injected into a region including the outer peripheral portion of the cavity and located between the radial central portion of the cavity and the radial outer peripheral portion of the combustion chamber. (Claim 3).

このようにすれば、高負荷領域であって燃焼室内のおよそ全体に混合気が形成される領域においても、キャビティの中央部において混合気を適切に低温酸化反応させつつ、中央部の周囲の領域での混合気の燃焼を緩慢にして燃焼騒音の増大を抑制することができる。さらに、燃焼室の外周部での燃焼が過度に緩慢になるのを防止して熱効率を高くすることができる。   In this way, even in the high load region where the air-fuel mixture is formed almost entirely in the combustion chamber, the air-fuel mixture is appropriately subjected to a low-temperature oxidation reaction in the central portion of the cavity, and the region around the central portion. This makes it possible to slow the combustion of the air-fuel mixture and suppress an increase in combustion noise. Furthermore, it is possible to increase the thermal efficiency by preventing the combustion at the outer periphery of the combustion chamber from becoming excessively slow.

以上説明したように、本発明の予混合圧縮着火式エンジンによれば、高い熱効率を確保しつつ燃焼騒音を低減できる。   As described above, according to the premixed compression ignition type engine of the present invention, combustion noise can be reduced while ensuring high thermal efficiency.

本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示した図である。It is a figure showing composition of an engine system concerning one embodiment of the present invention. エンジン本体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of an engine main body. 燃焼室の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a combustion chamber. 外開式の水インジェクタの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of an outward opening type water injector. エンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an engine. 制御マップを示した図である。It is the figure which showed the control map. 熱発生率を示した概略図である。It is the schematic which showed the heat release rate. 低温酸化反応および高温酸化反応を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a low temperature oxidation reaction and a high temperature oxidation reaction. 中負荷領域での中間領域を示した燃焼室の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the combustion chamber which showed the middle field in a middle load field. 中負荷領域での水噴射の様子を示したエンジン本体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the engine main part which showed the mode of the water injection in a medium load area | region. 高負荷領域での中間領域を示した燃焼室の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the combustion chamber which showed the middle field in a high load field. 高負荷領域での水噴射の様子を示したエンジン本体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the engine main part which showed the mode of the water injection in a high load area | region.

(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明の予混合圧縮着火エンジンが適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施形態のエンジンシステムは、4ストロークのエンジン本体1と、エンジン本体1に燃焼用の空気を導入するための吸気通路20と、エンジン本体1で生成された排気を排出するための排気通路30とを備える。
(1) Overall Configuration of Engine FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine system to which a premixed compression ignition engine of the present invention is applied. The engine system of the present embodiment includes a four-stroke engine main body 1, an intake passage 20 for introducing combustion air into the engine main body 1, and an exhaust passage 30 for discharging exhaust gas generated by the engine main body 1. With.

エンジン本体1は、例えば、4つの気筒2が図1の紙面と直交する方向に直列に配置された直列4気筒エンジンである。このエンジンシステムは車両に搭載され、エンジン本体1は車両の駆動源として利用される。本実施形態では、エンジン本体1は、ガソリンを含む燃料の供給を受けて駆動される。なお、燃料は、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。   The engine body 1 is, for example, an in-line four-cylinder engine in which four cylinders 2 are arranged in series in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. This engine system is mounted on a vehicle, and the engine body 1 is used as a drive source for the vehicle. In the present embodiment, the engine main body 1 is driven by receiving supply of fuel including gasoline. The fuel may be gasoline containing bioethanol or the like.

図2は、エンジン本体1の概略断面図である。   FIG. 2 is a schematic sectional view of the engine body 1.

エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に設けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復動(上下動)可能に嵌装されたピストン5とを有する。   The engine body 1 includes a cylinder block 3 in which a cylinder 2 is formed, a cylinder head 4 provided on the upper surface of the cylinder block 3, and a piston 5 fitted to the cylinder 2 so as to be able to reciprocate (up and down). Have

ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6はいわゆるペントルーフ型であり、シリンダヘッド4の下面で構成される燃焼室6の天井面6aは吸気側および排気側の2つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。   A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. The combustion chamber 6 is a so-called pent roof type, and the ceiling surface 6a of the combustion chamber 6 constituted by the lower surface of the cylinder head 4 has a triangular roof shape composed of two inclined surfaces on the intake side and the exhaust side.

ピストン5の冠面5a(以下、単に、ピストン冠面5aという)には、ピストン5の径方向の中心を含む中央領域に凹設されたキャビティ19が設けられている。キャビティ19は、上面視で略円形の形状を有し、燃焼室6の径方向においてピストン冠面5aの中央領域に、下方(シリンダヘッド4と反対の方向)に凹没するように形成されている。本実施形態では、ピストン冠面5aの表面は、断熱層5bによってコーティングされている。   On the crown surface 5a of the piston 5 (hereinafter simply referred to as the piston crown surface 5a), a cavity 19 is provided that is recessed in a central region including the center of the piston 5 in the radial direction. The cavity 19 has a substantially circular shape when viewed from above, and is formed so as to be recessed downward (in the direction opposite to the cylinder head 4) in the central region of the piston crown surface 5a in the radial direction of the combustion chamber 6. Yes. In the present embodiment, the surface of the piston crown surface 5a is coated with the heat insulating layer 5b.

なお、ここでは、ピストン5の位置や混合気の燃焼状態によらず気筒2の内側空間のうちピストン冠面5aと燃焼室の天井面6aとの間の空間を、燃焼室6という。   Here, the space between the piston crown surface 5a and the ceiling surface 6a of the combustion chamber in the inner space of the cylinder 2 regardless of the position of the piston 5 and the combustion state of the air-fuel mixture is referred to as the combustion chamber 6.

本実施形態では、エンジン本体1の幾何学的圧縮比、つまり、ピストン5が下死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積との比は、13以上25以下(例えば20程度)に設定されている。   In this embodiment, the geometric compression ratio of the engine body 1, that is, the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the bottom dead center and the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center. The ratio is set to 13 or more and 25 or less (for example, about 20).

シリンダヘッド4には、吸気通路20から供給される空気を気筒2(燃焼室6)内に導入するための吸気ポート9と、気筒2内で生成された排気を排気通路30に導出するための排気ポート10とが形成されている。これら吸気ポート9と排気ポート10とは、気筒2毎にそれぞれ2つずつ形成されている。   The cylinder head 4 has an intake port 9 for introducing the air supplied from the intake passage 20 into the cylinder 2 (combustion chamber 6), and an exhaust for generating exhaust gas generated in the cylinder 2 to the exhaust passage 30. An exhaust port 10 is formed. Two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are formed for each cylinder 2.

シリンダヘッド4には、各吸気ポート9の気筒2側の開口をそれぞれ開閉する吸気弁11と、各排気ポート10の気筒2側の開口をそれぞれ開閉する排気弁12とが設けられている。   The cylinder head 4 is provided with an intake valve 11 that opens and closes an opening on the cylinder 2 side of each intake port 9 and an exhaust valve 12 that opens and closes an opening on the cylinder 2 side of each exhaust port 10.

シリンダヘッド4には、燃料を噴射する燃料インジェクタ(燃料供給手段)14が設けられている。燃料インジェクタ14は、噴射口が形成された先端部が燃焼室の天井面6aの中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように取り付けられている。燃料インジェクタ14は、燃焼室の天井面6aの中央付近からピストン冠面5aに向かって、気筒2の中心軸を中心としたコーン状(詳しくはホローコーン状)に燃料を噴射するように構成されている。コーンのテーパ角(噴霧角)は、例えば90°〜100°である。   The cylinder head 4 is provided with a fuel injector (fuel supply means) 14 for injecting fuel. The fuel injector 14 is attached so that the tip portion where the injection port is formed is located near the center of the ceiling surface 6 a of the combustion chamber and faces the center of the combustion chamber 6. The fuel injector 14 is configured to inject fuel in a cone shape (specifically, a hollow cone shape) around the central axis of the cylinder 2 from the vicinity of the center of the ceiling surface 6a of the combustion chamber toward the piston crown surface 5a. Yes. The taper angle (spray angle) of the cone is, for example, 90 ° to 100 °.

本実施形態では、燃料インジェクタ14として、外開式のインジェクタが用いられている。なお、燃料インジェクタ14は、外開式に限らず、VCO(Valve Covered Orifice)ノズルタイプのインジェクタや、先端部に複数の噴孔が設けられかつ所定の噴霧角で燃料を噴射するマルチホールタイプのインジェクタや、ホロ−コーン状に燃料を噴射するスワールインジェクタであってもよい。   In the present embodiment, an outward-opening type injector is used as the fuel injector 14. The fuel injector 14 is not limited to an open-open type, but is a VCO (Valve Covered Orifice) nozzle type injector or a multi-hole type in which a plurality of injection holes are provided at the tip and fuel is injected at a predetermined spray angle. It may also be an injector or a swirl injector that injects fuel in a holo-cone shape.

シリンダヘッド4には、燃焼室6内の混合気を点火するための点火プラグ(点火装置)13が設けられている。点火プラグ13は、火花を放電して混合気を点火し混合気に点火エネルギーを付与する電極が形成された電極部13aを有する。点火プラグ13は、電極部13aが燃焼室の天井面6aの中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように配置されている。   The cylinder head 4 is provided with a spark plug (ignition device) 13 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 6. The spark plug 13 has an electrode portion 13a in which an electrode for discharging sparks to ignite the air-fuel mixture and impart ignition energy to the air-fuel mixture is formed. The spark plug 13 is disposed so that the electrode portion 13a is positioned near the center of the ceiling surface 6a of the combustion chamber and faces the center of the combustion chamber 6.

図3は、燃焼室6の概略断面図である。図3に示すように、シリンダヘッド4には、さらに、燃焼室6内に水を噴射する水インジェクタ(水噴射手段)15が設けられている。水インジェクタ15は、噴射口が形成された先端部が燃焼室の天井面6aの中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように取り付けられている。燃料インジェクタ14と水インジェクタ15とは、図2の紙面と直交する方向に近接して並んでいる。   FIG. 3 is a schematic sectional view of the combustion chamber 6. As shown in FIG. 3, the cylinder head 4 is further provided with a water injector (water injection means) 15 for injecting water into the combustion chamber 6. The water injector 15 is attached such that the tip portion where the injection port is formed is located near the center of the ceiling surface 6a of the combustion chamber and faces the center of the combustion chamber 6. The fuel injector 14 and the water injector 15 are arranged close to each other in a direction orthogonal to the paper surface of FIG.

水インジェクタ15は、燃焼室の天井面6aの中央付近からからピストン冠面5aに向かって、気筒2の中心軸を中心としたコーン状(詳しくはホローコーン状)に水を噴射するように構成されている。例えば、このコーンのテーパ角は90°〜100°(ホローコーンにおける内側の中空部のテーパ角は70°程度)となっている。   The water injector 15 is configured to inject water in a cone shape (specifically, a hollow cone shape) centering on the central axis of the cylinder 2 from the vicinity of the center of the ceiling surface 6a of the combustion chamber toward the piston crown surface 5a. ing. For example, the taper angle of this cone is 90 ° to 100 ° (the taper angle of the hollow portion inside the hollow cone is about 70 °).

本実施形態では、水インジェクタ15として、燃料インジェクタ14と同様に外開式のインジェクタが用いられる。   In the present embodiment, as the water injector 15, an outward-opening type injector is used similarly to the fuel injector 14.

図4は、外開式の水インジェクタ15の概略断面図である。図4に示すように、外開式の水インジェクタ15は、先端にノズル口15bが形成された燃料管15cと、燃料管15cの内側に配設されてノズル口15bを開閉する外開き弁15aとを有する。外開き弁15aは、印加された電圧に応じて変形するピエゾ素子15dに接続されている。外開き弁15aは、ピエゾ素子15dに電圧が印加されていない状態でノズル口15bと当接してノズル口15bを閉弁し、ピエゾ素子15dが電圧の印加に伴って変形することで、ノズル口15bから先端側に突き出してノズル口15bを開弁する。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the outward-opening water injector 15. As shown in FIG. 4, the open-type water injector 15 includes a fuel pipe 15 c having a nozzle port 15 b formed at the tip, and an open valve 15 a that is disposed inside the fuel tube 15 c and opens and closes the nozzle port 15 b. And have. The outer opening valve 15a is connected to a piezo element 15d that deforms according to the applied voltage. The outer opening valve 15a is in contact with the nozzle port 15b in a state where no voltage is applied to the piezo element 15d and closes the nozzle port 15b. The nozzle port 15b is opened by protruding from 15b to the tip side.

ノズル口15bおよび外開き弁15aのうちノズル口21bと当接する部分は、先端側ほど径が大きくなるテーパ状を有している。これにより、ノズル口15bからは、ノズル口15bの中心軸すなわち気筒2のほぼ中心軸を中心として、燃料がコーン状に噴射される。   The portion of the nozzle port 15b and the outer opening valve 15a that contacts the nozzle port 21b has a tapered shape whose diameter increases toward the tip side. Thereby, fuel is injected from the nozzle port 15b in a cone shape around the central axis of the nozzle port 15b, that is, the substantially central axis of the cylinder 2.

外開き弁15aのリフト量(リフト量は、外開き弁15aの閉弁位置からの突出量でありノズル口15bの開口量である)は、ピエゾ素子15dへの電圧の印加期間および電圧の大きさに応じて変化する。そして、外開き弁15aのリフト量に応じて、ノズル口15bから噴射される水の粒径が変化し、さらに、水インジェクタ15の軸方向に直交する径方向に対する噴霧の広がりが変化する。   The lift amount of the outer opening valve 15a (the lift amount is the amount of protrusion from the valve closing position of the outer opening valve 15a and the opening amount of the nozzle port 15b) is the period of voltage application to the piezoelectric element 15d and the magnitude of the voltage. It changes according to the height. And according to the lift amount of the outer opening valve 15a, the particle size of the water injected from the nozzle port 15b changes, and further, the spread of the spray in the radial direction orthogonal to the axial direction of the water injector 15 changes.

具体的には、リフト量が大きくされると噴霧の粒径が大きくなりペネトレーションが強くなる。これに伴い、コアンダ効果によってホローコーンの内側に形成される負圧が高くなり、この負圧に噴霧が引き寄せられることで噴霧の広がりは小さく抑えられる。一方、リフト量が小さくされると噴霧の粒径が小さくなりペネトレーションが弱められ、ホローコーンの内側に形成される負圧が低くなって噴霧の広がりが大きくなる。   Specifically, when the lift amount is increased, the particle size of the spray is increased and the penetration is increased. Along with this, the negative pressure formed inside the hollow cone is increased by the Coanda effect, and the spray is attracted to this negative pressure, so that the spread of the spray is suppressed to be small. On the other hand, when the lift amount is reduced, the particle size of the spray is reduced and the penetration is weakened, the negative pressure formed inside the hollow cone is lowered, and the spread of the spray is increased.

図1に戻り、吸気通路20には、上流側から順に、エアクリーナ21と、吸気通路20を開閉するためのスロットルバルブ22とが設けられている。本実施形態では、エンジンの運転中、スロットルバルブ22は基本的に全開もしくはこれに近い開度に維持されており、エンジンの停止時等の限られた運転条件のときにのみ閉弁されて吸気通路20を遮断する。   Returning to FIG. 1, an air cleaner 21 and a throttle valve 22 for opening and closing the intake passage 20 are provided in the intake passage 20 in order from the upstream side. In the present embodiment, during operation of the engine, the throttle valve 22 is basically fully opened or close to the opening, and is closed only when the engine is in a limited operating condition such as when the engine is stopped. The passage 20 is blocked.

排気通路30には、上流側から順に、排気を浄化するための浄化装置41、コンデンサー32が設けられている。浄化装置41は、例えば、三元触媒を内蔵している。   The exhaust passage 30 is provided with a purification device 41 and a condenser 32 for purifying exhaust gas in order from the upstream side. The purification device 41 includes, for example, a three-way catalyst.

コンデンサー32は、排気通路30を通過する排気中の水(水蒸気)を凝縮するためのものである。コンデンサー32と水インジェクタ15とは水供給通路35によって接続されており、コンデンサー32で生成された凝縮水は、水供給通路35を介して水インジェクタ15に供給される。このように、本実施形態では、水インジェクタ15は、排気から生成された水の供給を受けてこれを燃焼室6内に噴射する。より詳細には、水供給通路35には、コンデンサー32で生成された凝縮水を貯留する水タンク33が設けられるとともに、水タンク33内の水を圧送する水ポンプ34が設けられており、この水ポンプ34によって水タンク33から水インジェクタ15に凝縮水が供給される。例えば、水インジェクタ15には、その噴射圧が20MPaとなるように水が圧送される。また、本実施形態では、水ポンプ34は比較的低圧のポンプであり、水インジェクタ15から噴射される水は、エンジン冷却水の温度と同程度の90℃となっている。なお、これに代えて、高圧のポンプを用いて水の温度・圧力をさらに高くしてもよい。例えば、水インジェクタ15から超臨界水が噴射されるように水を加圧してもよい。   The condenser 32 is for condensing water (water vapor) in the exhaust gas that passes through the exhaust passage 30. The condenser 32 and the water injector 15 are connected by a water supply passage 35, and the condensed water generated in the condenser 32 is supplied to the water injector 15 through the water supply passage 35. Thus, in this embodiment, the water injector 15 receives the supply of water generated from the exhaust and injects it into the combustion chamber 6. More specifically, the water supply passage 35 is provided with a water tank 33 for storing the condensed water generated by the condenser 32 and a water pump 34 for pumping water in the water tank 33. Condensed water is supplied from the water tank 33 to the water injector 15 by the water pump 34. For example, water is pumped to the water injector 15 so that the injection pressure becomes 20 MPa. In the present embodiment, the water pump 34 is a relatively low-pressure pump, and the water injected from the water injector 15 is 90 ° C., which is about the same as the temperature of the engine cooling water. Instead of this, the temperature and pressure of water may be further increased using a high-pressure pump. For example, water may be pressurized so that supercritical water is jetted from the water injector 15.

排気通路30には、排気通路30を通過する排気の一部をEGRガスとして吸気通路20に還流するためのEGR装置46が設けられている。EGR装置46は、吸気通路20のうちスロットルバルブ22よりも下流側の部分と排気通路30のうち浄化装置41よりも上流側の部分とを連通するEGR通路47、および、EGR通路47を開閉するEGRバルブ48を有する。また、本実施形態では、EGR通路47に、これを通過するEGRガスを冷却するためのEGRクーラ49が設けられており、EGRガスはEGRクーラ49にて冷却された後吸気通路20に還流される。   The exhaust passage 30 is provided with an EGR device 46 for returning a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage 30 as EGR gas to the intake passage 20. The EGR device 46 opens and closes an EGR passage 47 that connects a portion of the intake passage 20 downstream of the throttle valve 22 and a portion of the exhaust passage 30 upstream of the purification device 41, and the EGR passage 47. An EGR valve 48 is provided. In the present embodiment, the EGR passage 47 is provided with an EGR cooler 49 for cooling the EGR gas passing therethrough, and the EGR gas is cooled by the EGR cooler 49 and then returned to the intake passage 20. The

(2)制御系統
(2−1)システム構成
図5は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。図5に示すように、本実施形態のエンジンシステムは、PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール、制御手段)100によって統括的に制御される。PCM100は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
(2) Control System (2-1) System Configuration FIG. 5 is a block diagram showing an engine control system. As shown in FIG. 5, the engine system of the present embodiment is comprehensively controlled by a PCM (powertrain control module, control means) 100. As is well known, the PCM 100 is a microprocessor including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

車両には各種センサが設けられており、PCM100はこれらセンサと電気的に接続されている。例えば、シリンダブロック3には、エンジン回転数を検出するクランク角センサSN1が設けられている。また、吸気通路20を通って各気筒2に吸入される空気量を検出するエアフローセンサSN2が設けられている。また、車両には、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサSN3が設けられている。   Various sensors are provided in the vehicle, and the PCM 100 is electrically connected to these sensors. For example, the cylinder block 3 is provided with a crank angle sensor SN1 that detects the engine speed. Further, an air flow sensor SN2 that detects the amount of air taken into each cylinder 2 through the intake passage 20 is provided. Further, the vehicle is provided with an accelerator opening sensor SN3 for detecting the opening degree of an accelerator pedal (accelerator opening degree) operated by the driver, which is not shown.

PCM100は、これらセンサSN1〜SN3等からの入力信号に基づいて種々の演算を実行して、点火プラグ13、燃料インジェクタ14、水インジェクタ15等のエンジンの各部を制御する。   The PCM 100 executes various calculations based on input signals from these sensors SN1 to SN3 and controls each part of the engine such as the spark plug 13, the fuel injector 14, and the water injector 15.

(2−2)燃焼制御
本実施形態では、全運転領域において予混合圧縮着火燃焼(CI燃焼、自着火燃焼)が実施される。
(2-2) Combustion control In this embodiment, premixed compression ignition combustion (CI combustion, self-ignition combustion) is performed in the entire operation region.

具体的には、圧縮上死点よりも前に燃料インジェクタ14から燃焼室6内に燃料が噴射されて、この燃料と空気との混合気が圧縮されて高温となり圧縮上死点付近で自着火する。   Specifically, fuel is injected into the combustion chamber 6 from the fuel injector 14 before the compression top dead center, and the mixture of the fuel and air is compressed to a high temperature and self-ignited near the compression top dead center. To do.

ここで、火炎伝播燃焼に比べてCI燃焼では熱効率(エンジントルク)を高めることができる。具体的には、CI燃焼では、燃焼室6内の複数の領域でそれぞれ燃焼を開始させることができる。従って、火炎伝播によって燃焼が進行する火炎伝播燃焼に比べて燃焼期間を短くでき、熱効率を高めることができる。   Here, the thermal efficiency (engine torque) can be increased in the CI combustion as compared with the flame propagation combustion. Specifically, in CI combustion, combustion can be started in a plurality of regions in the combustion chamber 6. Accordingly, the combustion period can be shortened and the thermal efficiency can be improved as compared with flame propagation combustion in which combustion proceeds by flame propagation.

しかしながら、エンジン負荷が高い場合に混合気を自着火させようとすると、燃焼室6内の温度が高いことに伴って燃焼室6の各部で混合気が一気に(ほぼ同時に)燃焼を開始する結果、燃焼室6内の圧力つまり筒内圧が急激に上昇して燃焼騒音が大きくなりやすい。また、燃焼室6内の温度つまり筒内温度が非常に高くなってNOxが生成しやすい。   However, if it is attempted to auto-ignite the air-fuel mixture when the engine load is high, the air-fuel mixture starts to burn (at substantially the same time) in each part of the combustion chamber 6 as the temperature in the combustion chamber 6 increases. The pressure in the combustion chamber 6, that is, the in-cylinder pressure, rises rapidly and combustion noise tends to increase. Further, the temperature in the combustion chamber 6, that is, the in-cylinder temperature, becomes very high and NOx is likely to be generated.

また、エンジン負荷が比較的低い一方エンジン回転数が高い場合も、反応時間が短いために、やはり燃焼室6内の各部において混合気が一気に燃焼し、燃焼騒音およびNOxの生成量が増大する。   Further, even when the engine load is relatively low and the engine speed is high, the reaction time is short, so that the air-fuel mixture is also burned all at once in each portion of the combustion chamber 6 and the amount of combustion noise and NOx generated increases.

そこで、本実施形態では、エンジン負荷が比較的高い領域において、混合気が一気に燃焼を開始するのを防止するべく燃焼室6内に水を噴射する。   Therefore, in the present embodiment, water is injected into the combustion chamber 6 in order to prevent the air-fuel mixture from starting at once in a region where the engine load is relatively high.

図6は、横軸がエンジン回転数で縦軸がエンジン負荷の制御マップである。図6に示すように、エンジン負荷が第1基準負荷Tq1以上且つ第2基準負荷Tq2未満の領域に中負荷領域A1が設定されている。第1基準負荷Tq1は、エンジン回転数が高いほど低い値に設定されている。また、エンジン負荷が予め設定された第2基準負荷Tq2以上となる領域に高負荷領域A2が設定されている。そして、これら中負荷領域A1と高負荷領域A2とにおいて燃焼室6内に水が噴射される。   FIG. 6 is a control map of the engine speed on the horizontal axis and the engine load on the vertical axis. As shown in FIG. 6, the medium load region A1 is set in a region where the engine load is equal to or higher than the first reference load Tq1 and lower than the second reference load Tq2. The first reference load Tq1 is set to a lower value as the engine speed is higher. Further, the high load area A2 is set in an area where the engine load is equal to or higher than a preset second reference load Tq2. Then, water is injected into the combustion chamber 6 in the medium load region A1 and the high load region A2.

燃焼室6内に水を噴射すれば、水の潜熱作用および比熱の増大によって燃焼室6内の温度上昇を抑制して混合気の燃焼を緩慢にできる(混合気が一気に燃焼を開始するのを防止できる)。ただし、燃焼室6内全体に単純に均一に水を供給したのでは熱効率が悪化する。図7を用いて具体的に説明する。図7は、クランク角に対する熱発生率の変化を示した概略図である。   By injecting water into the combustion chamber 6, the temperature rise in the combustion chamber 6 can be suppressed by increasing the latent heat action of water and the specific heat, and the combustion of the air-fuel mixture can be slowed (the air-fuel mixture starts to burn at once). Can be prevented). However, if water is simply and uniformly supplied to the entire combustion chamber 6, the thermal efficiency deteriorates. This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic view showing a change in the heat generation rate with respect to the crank angle.

燃焼室6に水を供給しなかった場合(以下、比較例1という)は、燃焼室6内で混合気が一気に燃焼を開始することで、図7の破線に示すように、熱発生率dQ1は急激に立ち上がる。   When water is not supplied to the combustion chamber 6 (hereinafter referred to as Comparative Example 1), the air-fuel mixture starts to burn at once in the combustion chamber 6, so that the heat generation rate dQ1 as shown by the broken line in FIG. Stands up suddenly.

これに対して、燃焼室6全体に均一に水を供給した場合(以下、比較例2という)は、燃焼室6内の温度上昇が抑制されて燃焼が緩慢となり、図7の鎖線で示すように、熱発生率dQ2の立ち上がりは緩やかとなる。この結果、比較例2では、筒内圧および筒内温度の急上昇は抑制される。   On the other hand, when water is uniformly supplied to the entire combustion chamber 6 (hereinafter referred to as Comparative Example 2), the temperature rise in the combustion chamber 6 is suppressed and the combustion becomes slow, as shown by the chain line in FIG. In addition, the rise of the heat generation rate dQ2 becomes gradual. As a result, in Comparative Example 2, rapid increases in the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature are suppressed.

しかしながら、比較例2では、燃焼後期における熱発生率の傾きも緩やかとなり、燃焼期間が長くなる。そのため、比較例2では熱効率が悪化する。   However, in Comparative Example 2, the slope of the heat release rate in the later stage of combustion also becomes gentle, and the combustion period becomes longer. Therefore, in Comparative Example 2, the thermal efficiency is deteriorated.

また、比較例2では、混合気の自着火自体が生じず失火するおそれがある。つまり、比較例2では、混合気の自着火を安定して適切に実現できないおそれがある。   Moreover, in the comparative example 2, there exists a possibility that self-ignition of air-fuel | gaseous mixture itself may not arise but it may misfire. That is, in Comparative Example 2, there is a possibility that self-ignition of the air-fuel mixture cannot be realized stably and appropriately.

比較例2で前記の現象が生じるのは次の理由による。   The above phenomenon occurs in Comparative Example 2 for the following reason.

自着火燃焼(予混合圧縮着火燃焼)では、混合気が温められると、まず、冷却損失を上回るわずかな発熱を伴う低温酸化反応が生じ、この反応熱によって混合気がさらに温められることで、高い熱エネルギーを発する高温酸化反応が開始する。低温酸化反応は、冷却損失を上回るわずかな発熱を伴う混合気の酸化反応である。図8は、混合気が自着火したときの筒内温度のモータリング時(燃焼室6で燃焼を生じさせなかった時)の筒内温度に対する上昇量を示したグラフである。このグラフに示されるように、自着火燃焼では、まず、クランク角CA1からわずかに温度が上昇し始め、その後、クランク角CA2において急激に温度が上昇する。低温酸化反応はクランク角CA1からクランク角CA2に生じている反応であり、クランク角CA2以降の急激な温度上昇が生じる反応が高温酸化反応である。   In auto-ignition combustion (premixed compression ignition combustion), when the air-fuel mixture is warmed, first, a low-temperature oxidation reaction with slight exotherm that exceeds the cooling loss occurs, and this heat of reaction further warms the air-fuel mixture. A high temperature oxidation reaction that generates thermal energy begins. The low temperature oxidation reaction is an oxidation reaction of the air-fuel mixture with a slight exotherm that exceeds the cooling loss. FIG. 8 is a graph showing an increase amount with respect to the in-cylinder temperature during motoring of the in-cylinder temperature when the air-fuel mixture self-ignites (when combustion is not generated in the combustion chamber 6). As shown in this graph, in the self-ignition combustion, first, the temperature starts to slightly increase from the crank angle CA1, and then the temperature rapidly increases at the crank angle CA2. The low temperature oxidation reaction is a reaction that occurs from the crank angle CA1 to the crank angle CA2, and the reaction that causes a rapid temperature increase after the crank angle CA2 is the high temperature oxidation reaction.

燃焼室6内では、燃焼室6の壁面から遠く比較的温度の高い部分においてまず混合気の酸化反応が開始し、この反応熱によって昇温されることで周囲の混合気が自着火していく。つまり、混合気の自着火は燃焼室6の壁面から遠い部分から外周側に向かって進行していく。本実施形態では、キャビティ19の中央部Cが最も温度が高くなりこのキャビティ19の中央部Cにおいてまず混合気の酸化反応が開始する。そのため、燃焼室6内において混合気を自着火させるためには、キャビティ19の中央部Cで混合気の低温酸化反応を確実に生じさせてその後の燃焼を誘発させる燃焼の核を確実に生成する必要がある。   In the combustion chamber 6, the oxidation reaction of the air-fuel mixture starts first at a relatively high temperature portion far from the wall surface of the combustion chamber 6, and the surrounding air-fuel mixture self-ignites by being heated by this reaction heat. . That is, the self-ignition of the air-fuel mixture proceeds from the portion far from the wall surface of the combustion chamber 6 toward the outer peripheral side. In this embodiment, the temperature at the central portion C of the cavity 19 is highest, and the oxidation reaction of the air-fuel mixture is first started at the central portion C of the cavity 19. Therefore, in order to self-ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber 6, a combustion nucleus that reliably causes a low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the central portion C of the cavity 19 and induces subsequent combustion is reliably generated. There is a need.

これに対して、比較例2では、キャビティ19の中央部Cにも水が噴射されてこの中央部Cの温度が低く抑えられる。そのため、比較例2では、キャビティ19の中央部Cで十分に酸化反応を生じさせることができず、失火するおそれがある。   On the other hand, in Comparative Example 2, water is also injected into the central portion C of the cavity 19 to keep the temperature of the central portion C low. Therefore, in Comparative Example 2, the oxidation reaction cannot be sufficiently caused at the central portion C of the cavity 19 and there is a risk of misfire.

また、前記のように混合気の自着火はキャビティ19の中央部Cから外周側に向かって進行しており、燃焼室6の外周側の領域の混合気が最後に燃焼する。そのため、この燃焼が緩慢となると燃焼期間が長くなってしまう。   Further, as described above, the self-ignition of the air-fuel mixture proceeds from the central portion C of the cavity 19 toward the outer peripheral side, and the air-fuel mixture in the region on the outer peripheral side of the combustion chamber 6 burns last. Therefore, when this combustion becomes slow, the combustion period becomes long.

これに対して、比較例2では、燃焼室6の外周側の領域にも水が噴射されており、燃焼室6の外周側の領域に存在し燃焼室6の壁面によって冷却される混合気がさらに水によって冷却される。そのため、燃焼室6の外周側の領域の混合気の燃焼が過度に緩慢となり、燃焼期間が長くなる。   On the other hand, in Comparative Example 2, water is also injected into the region on the outer peripheral side of the combustion chamber 6, and the air-fuel mixture that exists in the region on the outer peripheral side of the combustion chamber 6 and is cooled by the wall surface of the combustion chamber 6. It is further cooled by water. Therefore, the combustion of the air-fuel mixture in the region on the outer peripheral side of the combustion chamber 6 becomes excessively slow, and the combustion period becomes long.

このことから、本実施形態では、燃焼室6内で混合気が高温酸化反応を開始する前に、キャビティ19の中央部Cを含む第1領域R1と、燃焼室6の外周側の第2領域R2と、の間に位置する中間領域R3に水が偏在するように、燃焼室6内に水を噴射する。   From this, in this embodiment, before the air-fuel mixture starts a high-temperature oxidation reaction in the combustion chamber 6, the first region R1 including the central portion C of the cavity 19 and the second region on the outer peripheral side of the combustion chamber 6 are used. Water is injected into the combustion chamber 6 so that water is unevenly distributed in the intermediate region R3 located between R2.

このようにすれば、キャビティ19の中央部Cの温度を過度に低下させることなく、中央部Cの温度上昇を抑制できる。具体的には、中間領域R3に水が噴射されて中間領域R3が冷却されることでこれに隣接する第1領域R1も冷却されるが、その冷却効果は第1領域R1に直接水を噴射するよりも低く抑えられ、第1領域R1内の混合気の温度上昇を、この温度が過度に低下しない程度に抑えることができる。従って、キャビティ19の中央部Cでの高温酸化反応の開始時期あるいは高温酸化反応の速度を遅くしつつ、中央部Cでの低温酸化反応を確実に実現して失火を防止できる。   If it does in this way, the temperature rise of the center part C can be suppressed, without reducing the temperature of the center part C of the cavity 19 too much. Specifically, water is injected into the intermediate region R3 and the intermediate region R3 is cooled, so that the first region R1 adjacent thereto is also cooled, but the cooling effect is that water is directly injected into the first region R1. The temperature rise of the air-fuel mixture in the first region R1 can be suppressed to such an extent that the temperature does not decrease excessively. Accordingly, it is possible to reliably realize the low temperature oxidation reaction at the central portion C and prevent misfire while slowing the start time of the high temperature oxidation reaction at the central portion C of the cavity 19 or the speed of the high temperature oxidation reaction.

また、キャビティ19の中央部Cで生じた反応熱を受けた中間領域R3内の混合気の温度上昇を抑制して、中間領域R3での混合気の燃焼を緩慢にすること(高温酸化反応の開始時期あるいは高温酸化反応の速度を遅くすること)ができる。従って、キャビティ19の中央部Cおよびその周辺で一気に混合気が燃焼するのを防止できる。   Further, the temperature rise of the air-fuel mixture in the intermediate region R3 that has received the heat of reaction generated in the central portion C of the cavity 19 is suppressed, and the combustion of the air-fuel mixture in the intermediate region R3 is made slow (high-temperature oxidation reaction). The starting time or the rate of the high-temperature oxidation reaction can be slowed). Therefore, it is possible to prevent the air-fuel mixture from being burned at once in the central portion C of the cavity 19 and its periphery.

また、燃焼室6の外周側の領域の温度が水によってさらに低くなるのを防止でき、この外周側の領域での燃焼が緩慢になるのを回避できる。従って、燃焼期間を短くできる。   Moreover, it can prevent that the temperature of the area | region of the outer peripheral side of the combustion chamber 6 falls further with water, and can avoid that combustion in this outer peripheral side area | region becomes slow. Therefore, the combustion period can be shortened.

第1領域R1は、第1領域R1に存在する混合気により生成される燃焼エネルギーが燃焼室6全体の混合気の自着火を誘発できるような範囲に設定されていればよく、その具体的な範囲は限定されないが、例えば、第1領域R1は、直径が2mm程度以上且つキャビティ19の直径の約半分以下となるように設定されている。   The first region R1 only needs to be set in a range in which the combustion energy generated by the air-fuel mixture existing in the first region R1 can induce self-ignition of the air-fuel mixture in the entire combustion chamber 6, and its specific Although the range is not limited, for example, the first region R1 is set to have a diameter of about 2 mm or more and about half or less of the diameter of the cavity 19.

中間領域R3に水を偏在させるべく、また、中間領域R3において水と混合気との接触機会を多くするべく、本実施形態では、圧縮行程後期あるいは膨張行程前期で且つ燃焼室6内で混合気の高温酸化反応が開始するよりも前に、中間領域R3に水を噴射する。つまり、過度に早期に水を噴射すると、水が中間領域R3以外の領域に拡散しやすくなるとともに、水が燃焼室6の壁面に付着して混合気と水との接触機会が低下し、水による混合気の冷却効果および水による混合気の温度上昇抑制効果が小さくなる。そこで、本実施形態では、前記のように、圧縮行程の後期以降であって混合気の高温酸化反応が開始する直前に水を噴射する。なお、本明細書において圧縮行程等の○○行程の前期、中期、後期は、この行程を3等分したときの前期、中期、後期のことを指す。   In the present embodiment, in order to make water unevenly distributed in the intermediate region R3 and to increase the chance of contact between the water and the air-fuel mixture in the intermediate region R3, in the present embodiment, the air-fuel mixture is in the later stage of the compression stroke or the earlier stage of the expansion stroke. Prior to the start of the high-temperature oxidation reaction, water is injected into the intermediate region R3. That is, when water is jetted excessively early, water easily diffuses to the region other than the intermediate region R3, and water adheres to the wall surface of the combustion chamber 6 to reduce the chance of contact between the air-fuel mixture and water. The cooling effect of the air-fuel mixture by water and the effect of suppressing the temperature rise of the air-fuel mixture by water are reduced. Therefore, in this embodiment, as described above, water is injected after the latter stage of the compression stroke and immediately before the high-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture starts. In the present specification, the first, middle, and second half of the XX stroke such as the compression stroke refers to the first, middle, and second half when the stroke is divided into three equal parts.

さらに、中間領域R3内の混合気の低温酸化反応をより効果的に遅くするべく、本実施形態では、燃焼室6内で低温酸化反応が開始するタイミング(図8の例におけるクランク角CA1)と高温酸化反応が開始するタイミング(図8の例におけるクランク角CA2)との間の時期であって、中間領域R3内の混合気の低温酸化反応の開始前後に水を噴射する。   Furthermore, in order to slow down the low temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the intermediate region R3 more effectively, in this embodiment, the timing at which the low temperature oxidation reaction starts in the combustion chamber 6 (crank angle CA1 in the example of FIG. 8) and Water is injected before and after the start of the low temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the intermediate region R3 at a timing between the start of the high temperature oxidation reaction (crank angle CA2 in the example of FIG. 8).

具体的には、予め実験等によって、各運転条件(各エンジン回転数と各エンジン負荷等)での低温酸化反応が開始するタイミング(図8の例におけるクランク角CA1)と高温酸化反応が開始するタイミング(図8の例におけるクランク角CA2)とが求められるとともに、これらのタイミングの中間の時期が水噴射の開始時期として設定されてPCM100にマップ等で記憶されている。そして、PCM100は、運転条件に応じたこのマップ等から水噴射の開始時期を抽出し、この時期に水インジェクタ15によって燃焼室6内に水を噴射させる。なお、これに代えて、燃焼室6内の圧力を検出する筒内圧センサを設け、この筒内圧センサによって検出された筒内圧を用いて熱発生率を算出し、熱発生率が上昇したタイミングから所定クランク角度後の時期を水噴射の開始時期として設定してもよい。   Specifically, the timing (crank angle CA1 in the example of FIG. 8) and the high-temperature oxidation reaction start at each operating condition (each engine speed, each engine load, etc.) and the high-temperature oxidation reaction through experiments and the like in advance. A timing (crank angle CA2 in the example of FIG. 8) is obtained, and an intermediate timing between these timings is set as a water injection start timing and stored in the PCM 100 as a map or the like. Then, the PCM 100 extracts the start time of water injection from this map or the like corresponding to the operating conditions, and causes the water injector 15 to inject water into the combustion chamber 6 at this time. Instead of this, an in-cylinder pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber 6 is provided, the heat generation rate is calculated using the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor, and the timing at which the heat generation rate rises is calculated. The time after the predetermined crank angle may be set as the water injection start time.

また、燃料としてハイオクガソリンが用いられる場合は、低温酸化反応が明確に現れにくいことが分かっている。そのため、ハイオクガソリンが用いられる可能性がある場合は、各運転条件において、高温酸化反応が開始するタイミングを求めるとともに、このタイミングからおよそ10°CA程度前の角度を水噴射の開始時期として設定してPCM100にマップ等で記憶させる。そして、センサ等によってハイオクガソリンが用いられていることが検出されると、このハイオクガソリン用のマップを用いて水噴射の開始時期を設定する。   In addition, it has been found that when high-octane gasoline is used as the fuel, the low-temperature oxidation reaction hardly appears clearly. Therefore, when high-octane gasoline is likely to be used, the timing at which the high-temperature oxidation reaction starts under each operating condition is determined, and an angle approximately 10 ° CA before this timing is set as the start timing of water injection. And stored in the PCM 100 as a map or the like. When it is detected by a sensor or the like that high-octane gasoline is used, the start timing of water injection is set using the map for high-octane gasoline.

ただし、中負荷領域A1と高負荷領域A2とで、混合気が形成される領域および水を噴射する詳細な領域は異なっている。これについて次に説明する。   However, the area where the air-fuel mixture is formed and the detailed area where water is injected are different between the middle load area A1 and the high load area A2. This will be described next.

(2−3)中負荷領域A1
中負荷領域A1では、次のような噴射制御が実施される。
(2-3) Medium load region A1
In the middle load region A1, the following injection control is performed.

まず、中負荷領域A1では、燃費性能を高めるべく、主としてキャビティ19内に混合気が形成されるようにキャビティ19内に燃料が噴射され、主としてキャビティ19内で混合気の燃焼が行われる。つまり、中負荷領域A1では、キャビティ19内の混合気の空燃比を適切に高めてこれの自着火を実現しつつ、燃焼室6内全体での空燃比をリーンとして燃費性能を高める。具体的には、中負荷領域A1では、圧縮行程のおよそ中期にキャビティ19内に向かって燃料が噴射される。   First, in the middle load region A1, in order to improve fuel efficiency, fuel is injected into the cavity 19 so that the air-fuel mixture is mainly formed in the cavity 19, and the air-fuel mixture is mainly burned in the cavity 19. In other words, in the middle load region A1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cavity 19 is appropriately increased to realize self-ignition, while the air-fuel ratio in the entire combustion chamber 6 is lean to improve fuel efficiency. Specifically, in the medium load region A1, fuel is injected into the cavity 19 at approximately the middle stage of the compression stroke.

このように、中負荷領域A1では主としてキャビティ19内で混合気の燃焼が生じており、キャビティ19の最外周部分つまり開口縁19a付近の混合気が最後に燃焼する。従って、燃焼期間を短くするためには、キャビティ19の開口縁19a付近の温度低下を抑制する必要がある。   Thus, in the medium load region A1, combustion of the air-fuel mixture occurs mainly in the cavity 19, and the air-fuel mixture near the outermost peripheral portion of the cavity 19, that is, in the vicinity of the opening edge 19a, burns last. Therefore, in order to shorten the combustion period, it is necessary to suppress a temperature drop near the opening edge 19a of the cavity 19.

そこで、中負荷領域A1では、圧縮行程の後期あるいは膨張行程前期であって燃焼室6内で混合気が高温酸化反応を開始する直前に、キャビティ19内のうち図9に示す中間領域R3に、水が噴射される。   Therefore, in the middle load region A1, the intermediate region R3 shown in FIG. 9 in the cavity 19 immediately before the start of the high-temperature oxidation reaction in the combustion chamber 6 in the late stage of the compression stroke or the early stage of the expansion stroke, Water is jetted.

具体的には、中負荷領域A1では、キャビティ19の中央部Cを含む第1領域R1と、キャビティ19の外周部とキャビティ19よりも外周側の部分とで構成される第2領域R2、換言すると、キャビティ19の開口縁19aよりも径方向内側のラインL1から径方向外側の第2領域R2と、の間の領域が中間領域R3とされており、この中間領域R3に水が噴射される。詳細には、図10に示すように、中間領域R3と第2領域R2との境界ラインL1よりもわずかに径方向内側の部分に向かって水インジェクタ15から水Wが噴射される。図9の例では、第1領域R1は、キャビティ19の中心を中心としキャビティ19の直径のおよそ1/4の寸法を直径とする領域に設定されている。   Specifically, in the middle load region A1, the first region R1 including the central portion C of the cavity 19 and the second region R2 constituted by the outer peripheral portion of the cavity 19 and the outer peripheral portion of the cavity 19, Then, the area between the line L1 radially inward from the opening edge 19a of the cavity 19 and the second area R2 radially outside is an intermediate area R3, and water is injected into the intermediate area R3. . Specifically, as shown in FIG. 10, water W is injected from the water injector 15 toward a portion slightly inside in the radial direction from the boundary line L1 between the intermediate region R3 and the second region R2. In the example of FIG. 9, the first region R <b> 1 is set to a region centered on the center of the cavity 19 and having a diameter of about ¼ of the diameter of the cavity 19.

(2−4)高負荷領域A2
高負荷領域A2では、エンジン負荷が高いことに伴って燃焼室6内に供給せねばならない燃料量が多くなる。そのため、高負荷領域A2では、キャビティ19内に向かって燃料が噴射されるが、燃料はキャビティ19よりも径方向外側にまで拡散し、燃焼室6内のほぼ全体に混合気が形成される。
(2-4) High load area A2
In the high load region A2, the amount of fuel that must be supplied into the combustion chamber 6 increases as the engine load increases. Therefore, in the high load region A2, fuel is injected into the cavity 19, but the fuel diffuses to the outside in the radial direction with respect to the cavity 19, and an air-fuel mixture is formed almost entirely in the combustion chamber 6.

このように、高負荷領域A2では、燃焼室6内のほぼ全体で混合気の燃焼が生じるため、燃焼室6の外周縁付近の混合気が最後に燃焼する。従って、燃焼期間を短くするためには、キャビティ19の外周縁付近の温度低下を抑制する必要がある。また、高負荷領域A2では、燃焼室6内の温度が高いこと、および、燃料量が多いことに伴って、燃焼がより急峻になりやすい。   Thus, in the high load region A2, the air-fuel mixture is burned almost entirely in the combustion chamber 6, so the air-fuel mixture near the outer peripheral edge of the combustion chamber 6 is burned last. Therefore, in order to shorten the combustion period, it is necessary to suppress a temperature drop near the outer peripheral edge of the cavity 19. Further, in the high load region A2, combustion tends to become steeper due to the high temperature in the combustion chamber 6 and the large amount of fuel.

そこで、高負荷領域A2では、圧縮行程の後期あるいは膨張行程前期であって燃焼室6内で混合気が高温酸化反応を開始する直前に、キャビティ19内のうち図11に示す中間領域R13に水が噴射される。   Therefore, in the high load region A2, the intermediate region R13 shown in FIG. 11 in the cavity 19 has water in the late stage of the compression stroke or the early stage of the expansion stroke and immediately before the air-fuel mixture starts the high temperature oxidation reaction in the combustion chamber 6. Is injected.

具体的には、高負荷領域A2においても、キャビティ19の中央部Cを含み燃焼の核を生成可能な領域であって中負荷領域A1の第1領域R1とほぼ同じ範囲の領域に第1領域R11が設定されている。一方、高負荷領域A2では、燃焼室6の外周縁から、キャビティ19の開口縁19aよりも径方向外側のラインL11までの領域であってキャビティ19の外周部を含む領域が第2領域R12とされる。そして、これら第1領域R1と第2領域R2との間の領域が中間領域R13とされて、この中間領域R13に水が噴射される。つまり、高負荷領域A2では、水が噴射される領域が、キャビティ19の開口縁19aよりも径方向内側のラインL12からキャビティ19の開口縁19aよりも径方向外側のラインL11までの領域であって、中負荷領域A1よりも広い領域とされる。   Specifically, even in the high load region A2, the first region is in a region including the central portion C of the cavity 19 and capable of generating combustion nuclei and in a region substantially the same as the first region R1 of the medium load region A1. R11 is set. On the other hand, in the high load region A2, the region from the outer peripheral edge of the combustion chamber 6 to the line L11 radially outside the opening edge 19a of the cavity 19 and including the outer peripheral portion of the cavity 19 is the second region R12. Is done. And the area | region between these 1st area | region R1 and 2nd area | region R2 is made into intermediate | middle area | region R13, and water is injected into this intermediate | middle area | region R13. That is, in the high load region A2, the region where water is jetted is a region from the line L12 radially inward of the opening edge 19a of the cavity 19 to the line L11 radially outward of the opening edge 19a of the cavity 19. Thus, the region is wider than the medium load region A1.

詳細には、高負荷領域A2では、中負荷領域A1よりも水インジェクタ15のリフト量が小さくされて水の噴霧角度が大きくされ、図12に示すように、キャビティ19の開口縁19aに向けて水インジェクタ15から水Wが噴射される。そして、水インジェクタ15のリフト量が小さくされていることで、水の粒径が小さくなり、水のペネトレーションは小さくなる。従って、高負荷領域A2では、中負荷領域A1に比べて水はより広範囲に拡散し、中負荷領域A1よりも広い領域に水が供給される。   Specifically, in the high load region A2, the lift amount of the water injector 15 is made smaller than that in the middle load region A1 to increase the water spray angle, and as shown in FIG. 12, toward the opening edge 19a of the cavity 19 Water W is jetted from the water injector 15. And since the lift amount of the water injector 15 is made small, the particle size of water becomes small and the penetration of water becomes small. Accordingly, in the high load region A2, water is diffused in a wider range than in the medium load region A1, and water is supplied to a region wider than the medium load region A1.

(3)作用等
以上のように、本実施形態では、キャビティ19内に混合気が形成されてキャビティ19内で主として混合気が燃焼する中負荷領域A1において、キャビティ19の径方向の中央部Cと外周部(第2領域R2)との間の中間領域R3に、圧縮行程後期あるいは膨張行程前期で且つ燃焼室6内で混合気の高温酸化反応が開始するよりも前に、水を噴射していることで、キャビティ19内で生じる燃焼において、初期の燃焼を緩慢にして燃焼騒音を抑制することができるとともに、後期の燃焼が緩慢になるのを抑制して熱効率を高めることができる。
(3) Operation, etc. As described above, in the present embodiment, in the middle load region A1 where the air-fuel mixture is formed in the cavity 19 and the air-fuel mixture mainly burns in the cavity 19, the central portion C in the radial direction of the cavity 19 Water is injected into the intermediate region R3 between the outer peripheral portion and the outer peripheral portion (second region R2) before the high-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture starts in the late compression stroke or early expansion stroke and in the combustion chamber 6. As a result, in the combustion that occurs in the cavity 19, it is possible to suppress the combustion noise by slowing the initial combustion, and to suppress the slow combustion of the latter period and to increase the thermal efficiency.

さらに、本実施形態では、燃焼室6のおよそ全体で混合気が燃焼する高負荷領域A2では、キャビティ19の開口縁19aの径方向内側から外側の領域にわたりキャビティ19の径方向の外周部(中負荷領域A1において第2領域R2とされた領域)を含む広い領域が中間領域R13として設定される。そして、この中間領域R13に水が噴射される。そのため、高負荷領域A2においても、初期の燃焼をより一層緩慢にして燃焼騒音を確実に小さく抑えることができる。   Furthermore, in the present embodiment, in the high load region A2 where the air-fuel mixture burns in almost the entire combustion chamber 6, the radially outer peripheral portion (medium of the cavity 19 extends from the radially inner side to the outer region of the opening edge 19a of the cavity 19. A wide area including the second area R2 in the load area A1 is set as the intermediate area R13. Then, water is injected into the intermediate region R13. For this reason, even in the high load region A2, the initial combustion can be made even slower, and the combustion noise can be reliably reduced.

(4)変形例
前記実施形態では、キャビティ19内に混合気を形成し、且つ、キャビティ19の径方向の中央部Cと外周部(第2領域R2)との間の中間領域R3に水を噴射する制御を、中負荷領域A1でのみ行う場合について説明したが、この制御を実施する領域はこれに限らない。
(4) Modification In the above embodiment, air-fuel mixture is formed in the cavity 19 and water is supplied to the intermediate region R3 between the central portion C in the radial direction of the cavity 19 and the outer peripheral portion (second region R2). Although the case where the injection control is performed only in the middle load region A1 has been described, the region in which this control is performed is not limited thereto.

また、前記実施形態では、燃料がガソリンを含む場合について説明したが、燃料の具体的な種類はこれに限らず、ナフサ(naphtha)であってもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a fuel contains gasoline, the specific kind of fuel is not restricted to this, A naphtha (naphtha) may be sufficient.

また、エンジン本体の幾何学的圧縮比は前記に限らない。ただし、混合気の適切な自着火燃焼を実現して高い熱効率を得るために、幾何学的圧縮比は前記実施形態のように設定されるのが好ましい。   The geometric compression ratio of the engine body is not limited to the above. However, the geometric compression ratio is preferably set as in the above-described embodiment in order to achieve appropriate self-ignition combustion of the air-fuel mixture and obtain high thermal efficiency.

また、前記実施形態では、水インジェクタ15を外開式としこれのリフト量を変更することで、中負荷領域A1と高負荷領域A2とで異なる領域に水を噴射させるようにした場合について説明したが、水の噴射領域を異ならせるための具体的な構成はこれに限らない。例えば、水インジェクタ15として、異なる噴射角度で水を噴射することが可能なものを用いて、この噴射角度を変更することで水の噴射領域を変更してもよい。   Moreover, in the said embodiment, the case where water was injected to the area | region different in medium load area | region A1 and high load area | region A2 by changing the lift amount of the water injector 15 by making it the outside opening type was demonstrated. However, the specific configuration for making the water injection region different is not limited thereto. For example, the water injection region may be changed by changing the injection angle using a water injector 15 that can inject water at different injection angles.

また、前記実施形態では、燃料インジェクタ14によって燃料を燃焼室6内に噴射する場合について説明したが、これに代えて、燃料を吸気ポート9に供給してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the fuel is injected into the combustion chamber 6 by the fuel injector 14 has been described. Alternatively, the fuel may be supplied to the intake port 9.

1 エンジン本体
2 気筒
5 ピストン
5a ピストンの冠面
6 燃焼室
14 燃料インジェクタ(燃料供給手段)
15 水インジェクタ(水噴射手段)
100 PCM(制御手段)
R1 第1領域
R2 第2領域
R3 中間領域
R11 第1領域
R12 第2領域
R13 中間領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Cylinder 5 Piston 5a Piston crown 6 Combustion chamber 14 Fuel injector (fuel supply means)
15 Water injector (water injection means)
100 PCM (control means)
R1 First region R2 Second region R3 Intermediate region R11 First region R12 Second region R13 Intermediate region

Claims (3)

燃焼室を有しピストンが嵌装された気筒を含むエンジン本体を備え、前記燃焼室内でガソリンを含む燃料と空気の混合気を自着火させることが可能な予混合圧縮着火式エンジンであって、
前記ピストンの冠面は、当該ピストンの径方向の中央領域に凹設されたキャビティを含み、
前記燃焼室内に水を噴射する水噴射手段と、
前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記水噴射手段および前記燃料供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記燃料供給手段に、前記キャビティ内に前記混合気が形成されて当該キャビティ内で当該混合気の自着火が開始するように、前記燃焼室内に燃料を供給させ、且つ、
前記水噴射手段に、圧縮行程後期または膨張行程前期且つ前記キャビティ内で前記混合気が高温酸化反応するよりも前に、前記燃焼室内のうち前記キャビティの径方向の中央部と外周部との間に位置する領域に水を噴射させる、噴射制御を実施する、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
A premixed compression ignition type engine comprising an engine body including a cylinder having a combustion chamber and a piston fitted therein, and capable of self-igniting a fuel-air mixture containing gasoline in the combustion chamber,
The crown surface of the piston includes a cavity recessed in the central region in the radial direction of the piston,
Water injection means for injecting water into the combustion chamber;
Fuel supply means for supplying fuel into the combustion chamber;
Control means for controlling the water injection means and the fuel supply means,
The control means includes
Causing the fuel supply means to supply fuel into the combustion chamber such that the mixture is formed in the cavity and self-ignition of the mixture starts in the cavity; and
Before the air-fuel mixture is subjected to a high-temperature oxidation reaction in the cavity in the latter half of the compression stroke or in the early stage of the expansion stroke, the water injection means is provided between the radially central portion and the outer peripheral portion of the cavity. A premixed compression ignition type engine characterized in that injection control is performed to inject water into a region located in the area.
請求項1に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、エンジン負荷が予め設定された低負荷を示す第1基準負荷よりも高く且つ高負荷を示す第2基準負荷よりも低い中負荷領域で、前記噴射制御を実施する、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
The premixed compression ignition type engine according to claim 1,
The control means performs the injection control in a medium load region in which an engine load is higher than a first reference load indicating a preset low load and lower than a second reference load indicating a high load. A premixed compression ignition engine.
請求項2に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、エンジン負荷が前記第2基準負荷以上の高負荷領域では、前記水噴射手段に、圧縮行程後期または膨張行程前期且つ前記燃焼室内で前記混合気が高温酸化反応するよりも前に、前記キャビティの外周部を含み且つ前記燃焼室のうち前記キャビティの径方向の中央部と前記燃焼室の径方向の外周部との間に位置する領域に水を噴射させる、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
The premixed compression ignition engine according to claim 2,
In a high load region where the engine load is equal to or higher than the second reference load, the control means causes the water injection means to be in the late stage of the compression stroke or the early stage of the expansion stroke and before the air-fuel mixture undergoes a high temperature oxidation reaction in the combustion chamber. And water is injected into a region that includes the outer periphery of the cavity and that is located between the radial center of the cavity and the outer periphery of the combustion chamber in the radial direction of the combustion chamber. Premixed compression ignition engine.
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