JP6544419B2 - 予混合圧縮着火式エンジン - Google Patents
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Description
この場合、前記水噴射制御部は、前記高負荷の運転領域内において比較的負荷の高い運転領域では、前記第1領域に水を噴射させ、前記高負荷の運転領域内において比較的負荷の低い運転領域では、前記第2領域に水を噴射させることが望ましい。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る予混合圧縮着火式エンジンを詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る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概略構成図である。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、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EGR装置40と、排気通路30を通過する排気から水を回収してエンジン本体1に水を供給する水供給装置WAとを備える。
図5は、前記エンジンシステムの制御構成を示すブロック図である。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)100によって統括的に制御される。PCM100は、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
続いて、PCM100による運転制御の具体例を示す。本実施形態のエンジンでは、燃料としてガソリンを用いた場合に一般的に採用される火花点火燃焼(混合気を火花点火により強制着火させる燃焼)ではなく、燃料と空気との混合気をピストン5による圧縮に伴い自着火させる予混合圧縮着火燃焼が実行される。
第1水噴射モードでは、図7(A)、(B)に示した通り、第1領域R1に水噴射Wが実行され、外周部REには水噴射Wが行われない。このため、第1領域R1は冷却され、低温酸化反応が規制される。燃焼室6の外周部REに相当する領域は、気筒2の内周壁(ライナー)にて冷却されることで本来的には温度が低い領域である。しかし、外周部REだけには水が噴射されないことから、他の領域(第1領域R1)に対して外周部REは相対的に高温になり、低温酸化反応が進行する。従って、この外周部REに存在する混合気に、最初に着火が生じる。つまり、外周部REの領域が、予混合圧縮着火燃焼における着火源となる。
本実施形態において、水噴射Wは、先に図9に基づき説明した通り、インジェクタ14による燃料噴射の後、燃焼室6内における混合気の低温酸化反応の開始以前(クランク角CA1の時点又はそれより前の時点)から高温酸化反応の開始前(クランク角CA2よりも前)の間の任意のタイミングにおいて実行されれば良い。また、水噴射Wは、一回の噴射で所定量の全量を噴射しても良いし、複数回に分割して噴射しても良い。
続いて、PCM100による水噴射の制御例を、図12に示すフローチャートに基づいて説明する。ここでは、温度推定部103が求める圧縮端温度の推定値に基づいて、水噴射制御部102が水噴射モードを設定する例を示す。PCM100は、処理を開始すると、所定のサンプリングタイミングにおいて、車両が備える各種センサの信号を読み込む(ステップS1)。温度推定部103は、ステップS1で得られた各種パラメータ(エンジン負荷、外気温、冷却水温度、燃料噴射量など)に基づいて、圧縮端温度を推定する演算を行う(ステップS2)。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。
2 気筒
5 ピストン
6 燃焼室
6A 第1領域
6B 第2領域
14 インジェクタ(燃料噴射弁)
17 水噴射装置
30 排気通路
101 燃料噴射制御部
102 水噴射制御部
103 温度推定部103(温度推定手段)
R1 第1領域
R2 第2領域
RC 中央部
RE 外周部
Claims (4)
- 少なくともガソリンを含む燃料を用いる予混合圧縮着火式エンジンであって、
気筒及びピストンで区画され、前記燃料と空気との混合気を自着火により燃焼させることが可能な燃焼室と、
前記燃焼室内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室内に水を噴射する水噴射装置と、
前記水噴射装置の動作を制御する水噴射制御部と、を備え、
前記燃焼室の壁面の一部は前記ピストンの冠面で形成され、前記燃焼室の径方向において前記冠面の中央領域にはキャビティが凹設されており、
前記水噴射制御部は、
エンジン負荷が所定値以上の高負荷となる運転領域であるときには、前記燃料噴射弁による燃料噴射の後、圧縮行程における前記混合気の低温酸化反応の開始時から高温酸化反応の開始前の間のタイミングにおいて、前記水噴射装置に水の噴射動作を実行させるものであって、
前記燃焼室のうち、当該燃焼室の径方向において前記キャビティの外周縁よりもさらに外側に位置する環状領域からなる外周部で最初に自着火が生じるように、当該外周部を除いた中央側の第1領域に水を噴射させる、若しくは、
前記燃焼室のうち、当該燃焼室の径方向の中央部で最初に自着火が生じるように、当該中央部を除いた外周側の第2領域に水を噴射させる一方で、
エンジン負荷が前記所定値を下回る中低負荷となる運転領域であるときには、前記水噴射装置に水の噴射動作を実行させないことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記水噴射制御部は、
前記高負荷の運転領域内において比較的負荷の高い運転領域では、前記第1領域に水を噴射させ、
前記高負荷の運転領域内において比較的負荷の低い運転領域では、前記第2領域に水を噴射させる、予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項2に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記ピストンが圧縮上死点にあるときの前記燃焼室内の温度を推定する温度推定手段をさらに備え、
前記水噴射制御部は、
前記温度推定手段が所定の第1温度以上の高温を推定している場合に、前記第1領域へ水噴射を実行させ、
前記温度推定手段が前記第1温度に対して低温の第2温度を推定している場合に、前記第2領域に水を噴射させる、予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記燃焼室から排気を排出するための排気通路をさらに備え、
前記水噴射装置には、前記排気通路を通過する排気中の凝縮水が供給される、予混合圧縮着火式エンジン。
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