JP7024597B2 - エンジンの燃焼制御方法及び燃焼制御装置 - Google Patents
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Description
本実施形態では、エンジン1の燃焼サイクルにおいて、非平衡プラズマを生成することにより、エンジン1の燃焼状態を制御するようにしている(制御の詳細については後述する)。尚、非平衡プラズマとは、燃焼室6内のガス温度の上昇を伴わず、燃焼室6内の電子と、燃焼室6内のガスのイオンや分子とが熱平衡状態にないプラズマのことをいう。
本実施形態では、エンジン1の全運転領域において、圧縮着火燃焼(CI燃焼)が実施される。具体的には、圧縮上死点よりも前にインジェクタ14から燃焼室6内に燃料が噴射され、この燃料と空気との混合気を燃焼室6内で圧縮することで昇温させ、圧縮上死点付近で混合気を自着火させる。
2 気筒
6 燃焼室
13 放電プラグ(プラズマ生成手段)
13a 中心電極(プラズマ生成手段の電極)
13b 接地電極(プラズマ生成手段の電極)
14 インジェクタ(燃焼噴射手段)
100 PCM(制御手段)
Claims (12)
- 燃焼室が形成された気筒と、上記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、上記燃料噴射手段から噴射中の燃料の少なくとも一部が電極間を通るように配設され、該電極間で放電することにより上記燃焼室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備え、上記燃料噴射手段により噴射された燃料によって形成される混合気を上記燃焼室内で圧縮着火させるエンジンの燃焼制御方法であって、
上記燃焼室内での混合気の燃焼制御として、上記エンジンの運転時において、エンジン負荷が所定負荷以上であるときには、吸気行程から圧縮行程前期の期間内で、上記燃料噴射手段により上記燃焼室内に燃料を噴射する第1燃料噴射工程と、上記燃焼室内での混合気の燃焼を抑制する物質である抑制種を生成する抑制種生成工程と、上記燃焼室内での混合気の燃焼を促進する物質である活性種を生成する第1活性種生成工程と、を含み、
上記抑制種生成工程は、上記第1燃料噴射工程で上記燃料噴射手段から噴射中の燃料が上記電極間を通る期間において、該電極間に放電して非平衡プラズマを生成することで、上記抑制種を生成する工程であり、
上記第1活性種生成工程は、上記抑制種生成工程の後に、上記電極間の混合気の空燃比が所定空燃比以上であるときに、上記電極間に放電して非平衡プラズマを生成することで、上記活性種を生成する工程であることを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。 - 請求項1に記載のエンジンの燃焼制御方法において、
上記燃焼室内での混合気の燃焼制御として、上記エンジンの運転時において、エンジン負荷が上記所定負荷未満であるときには、吸気行程から圧縮行程前期の期間内に、上記電極間に放電して非平衡プラズマを生成することで、上記活性種を生成する第2活性種生成工程と、該第2活性種生成工程の後の圧縮行程後期において、上記燃料噴射手段により上記燃焼室内に燃料を噴射する第2燃料噴射工程と、を含むことを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。 - 請求項2に記載のエンジンの燃焼制御方法において、
上記第2活性種生成工程は、上記燃焼室内の混合気におけるガスと燃料との比であるG/Fが25以上の運転状態で実行する工程であることを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。 - 請求項2又は3に記載のエンジンの燃焼制御方法において、
上記第2活性種生成工程は、吸気行程から圧縮行程前期の期間内における第1クランク角期間の間、上記活性種を生成する工程であり、
上記第1クランク角期間は、エンジン回転数が高いほど長いことを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。 - 請求項1~4のいずれか1つに記載のエンジンの燃焼制御方法において、
上記第1活性種生成工程は、吸気行程から圧縮行程前期の期間内における第2クランク角期間において、上記電極間の混合気の空燃比が上記所定空燃比以上であるときに、上記活性種を生成する工程であり、
上記第2クランク角期間は、エンジン回転数が高いほど長いことを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。 - 請求項1~5のいずれか1つに記載のエンジンの燃焼制御方法において、
上記エンジンは、幾何学的圧縮比が15以上の圧縮着火式エンジンであることを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。 - 燃焼室が形成された気筒と、上記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、上記燃料噴射手段により噴射された燃料によって形成される混合気を上記燃焼室内で圧縮着火させるエンジンの燃焼制御装置であって、
上記燃料噴射手段から噴射中の燃料の少なくとも一部が電極間を通るように配設され、該電極間で放電することにより上記燃焼室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
上記燃料噴射手段及び上記プラズマ生成手段の作動を制御する制御手段とを更に備え、
上記制御手段は、上記エンジンの運転時において、エンジン負荷が所定負荷以上であるときには、上記燃焼室内での混合気の燃焼を抑制する物質である抑制種を生成する抑制種生成制御と、上記燃焼室内での混合気の燃焼を促進する物質である活性種を生成する第1活性種生成制御と、を実行可能に構成され、
上記抑制種生成制御は、吸気行程から圧縮行程前期の期間内で、上記燃料噴射手段により上記燃焼室内に燃料を噴射させるときに、上記燃料噴射手段から噴射中の燃料が上記電極間を通る期間において、該電極間に放電して非平衡プラズマを生成することで、上記抑制種を生成する制御であり、
上記第1活性種生成制御は、上記抑制種生成制御の後に、上記電極間の混合気の空燃比が所定空燃比以上であるときに、上記電極間に放電して非平衡プラズマを生成することで、上記活性種を生成する制御であることを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。 - 請求項7に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
上記制御手段は、上記エンジンの運転時において、エンジン負荷が所定負荷未満であるときには、吸気行程から圧縮行程前期の期間内で、上記電極間に放電して非平衡プラズマを生成することで、上記活性種を生成する第2活性種生成制御を実行し、該第2活性種生成制御の後の圧縮行程後期において、上記燃料噴射手段により上記燃焼室内に燃料を噴射させるように構成されていることを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。 - 請求項8に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
上記制御手段は、上記第2活性種生成制御を、上記燃焼室内の混合気におけるガスと燃料との比であるG/Fが25以上の運転状態で実行するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。 - 請求項8又は9に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
上記制御手段は、吸気行程から圧縮行程前期の期間内における第1クランク角期間の間、上記第2活性種生成制御を実行するように構成されており、
さらに上記制御手段は、エンジン回転数が高いほど上記第1クランク角期間を長く設定するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。 - 請求項7~10のいずれか1つに記載のエンジンの燃焼制御装置において、
上記制御手段は、吸気行程から圧縮行程前期の期間内における第2クランク角期間において、上記電極間の混合気の空燃比が所定空燃比以上であるときに、上記第1活性種生成制御を実行するように構成されており、
さらに上記制御手段は、エンジン回転数が高いほど上記第2クランク角期間を長く設定するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。 - 請求項7~11のいずれか1つに記載のエンジンの燃焼制御装置において、
上記エンジンは、幾何学的圧縮比が15以上の圧縮着火式エンジンであることを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。
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