JPH03117641A - Alcohol engine - Google Patents

Alcohol engine

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Publication number
JPH03117641A
JPH03117641A JP25376889A JP25376889A JPH03117641A JP H03117641 A JPH03117641 A JP H03117641A JP 25376889 A JP25376889 A JP 25376889A JP 25376889 A JP25376889 A JP 25376889A JP H03117641 A JPH03117641 A JP H03117641A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
fuel
combustion chamber
nozzle
main combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP25376889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP25376889A priority Critical patent/JPH03117641A/en
Publication of JPH03117641A publication Critical patent/JPH03117641A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition

Abstract

PURPOSE:To improve fuel consumption by a method wherein, during partial load running, a communicating hole between a main combustion chamber and an auxiliary chamber is closed by means of an on-off valve to inject alcohol fuel in the main combustion chamber through a multihole injection nozzle and during total load running, the communicating hole is opened to inject alcohol fuel in the auxiliary chamber. CONSTITUTION:In a control device 10, when a partial load is detected by a load sensor 16, a communicating hole 14 between an auxiliary chamber 5 and a main combustion chamber 8 is closed by means of an on-off valve 6, a compression ratio is improved, and alcohol fuel through a multihole injection nozzle 15 is sprayed in the main combustion chamber 8 in a state to energize a glow plug 12. Meanwhile, when a total load is detected, the on-off valve 6 is opened, during a compression stroke, and intake air is forced to effect a squish inflow to the auxiliary chamber 5. Before a piston is moved to a top dead center, alcohol fuel is injected through a throttle nozzle 17 to produce excellent fuel-air mixture, and flame formed by natural ignition is discharged in the main combustion chamber 8. This constitution improves ignitability, and prevents the generation of unburnt gas, e.g. aldehyde.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、主燃焼室と副室との連通孔に開閉バルブを
備えたアルコールエンジンに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an alcohol engine equipped with an on-off valve in a communication hole between a main combustion chamber and an auxiliary chamber.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、内燃機関において、主燃焼室と副燃焼室との連通
孔にバルブを備えた可変圧縮比内燃機関は、例えば、実
間@57−164224号公報に開示されている。該可
変圧縮比内燃機関は、内燃機関の燃焼室を第三弁を介し
て副燃焼室に連通せしめ、該第三弁を可変バルブタイミ
ング機構により駆動して、低負荷域では閉じたままとし
、高圧縮比で燃焼させ、高負荷域ではカムによる動弁機
構を作動して圧縮工程途中から排気工程後半まで開かせ
、低圧縮比で燃焼させるものである。
Conventionally, a variable compression ratio internal combustion engine including a valve in a communication hole between a main combustion chamber and a sub-combustion chamber is disclosed in Jitsuma@57-164224, for example. The variable compression ratio internal combustion engine has a combustion chamber of the internal combustion engine communicated with an auxiliary combustion chamber through a third valve, and the third valve is driven by a variable valve timing mechanism to remain closed in a low load range, Combustion is performed at a high compression ratio, and in a high load range, a cam-based valve mechanism is activated to open the engine from the middle of the compression process to the latter half of the exhaust process, and combustion is performed at a low compression ratio.

また、エンジンの吸排気バルブの開閉動作はカムシャフ
ト等の機械的な動弁機構により駆動されているが、この
機械的な動弁機構に代えて、ソレノイド等の吸引力を用
いた電動機構により動弁させる技術的思想が、例えば、
特開昭58−183305号公報、特開昭61−767
13号公報に開示されている。
In addition, the opening and closing operations of the engine's intake and exhaust valves are driven by a mechanical valve mechanism such as a camshaft, but instead of this mechanical valve mechanism, an electric mechanism using suction force such as a solenoid is used. The technical idea that drives the valve is, for example,
JP-A-58-183305, JP-A-61-767
It is disclosed in Publication No. 13.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、エンジンから排気される排気ガスによる環境
汚染が問題になり、最近、アルコールエンジンが注目さ
れるようになっている。アルコールエンジンでは、排気
ガス中の炭酸ガス、炭化物の含有量は、ガソリン、軽油
等の燃料に比較して非常に少ないものである。ところが
、アルコール燃料を使うディーゼルエンジンでは、着火
性が悪くなるという問題点がある。即ち、アルコールは
、ガソリンに比較して気化するための潜熱が高(、例え
ば、ガソリンが燃料の0.7%の気化潜熱を要するのに
対し、アルコールが燃料の5%の気化潜熱を要するもの
であり、アルコール燃料は気化し難いという性質を有し
ているからである。しかも、燃料噴射ノズルから燃焼室
内の圧縮空気中に噴射されたアルコール燃料は、気化の
ために圧縮空気及び燃焼室壁面の温度を低下させて着火
を悪化させている。
Incidentally, environmental pollution caused by exhaust gas emitted from engines has become a problem, and alcohol engines have recently been attracting attention. In an alcohol engine, the content of carbon dioxide gas and carbide in the exhaust gas is extremely small compared to fuels such as gasoline and diesel oil. However, diesel engines that use alcohol fuel have the problem of poor ignition performance. In other words, alcohol has a higher latent heat of vaporization than gasoline (for example, gasoline requires 0.7% of the latent heat of vaporization of fuel, whereas alcohol requires 5% of the latent heat of vaporization of fuel). This is because alcohol fuel has the property of being difficult to vaporize.Moreover, the alcohol fuel injected from the fuel injection nozzle into the compressed air in the combustion chamber is vaporized into the compressed air and the wall surface of the combustion chamber. This reduces the temperature of the fuel and worsens ignition.

ところで、断熱構造の燃焼室を有する断熱エンジンにつ
いては、圧縮工程終端における圧縮空気温度は、冷却エ
ンジンに比較して高くなっているので、その雰囲気中に
燃料を噴射させると、燃料の気化が良好に行われる。
By the way, in an adiabatic engine that has a combustion chamber with an adiabatic structure, the compressed air temperature at the end of the compression process is higher than that of a cooled engine, so if fuel is injected into that atmosphere, the vaporization of the fuel will be better. It will be held on.

しかしながら、アルコールを燃料として用いる断熱エン
ジンについては、部分負荷時の燃焼と全負荷時の燃焼と
では極めて異なっており、部分負荷時は燃焼が不安定で
あり、全負荷時は混合気生成スピードの遅延という問題
がある。特に、圧縮着火タイプの往復動エンジンについ
ては、通常の直接噴射式エンジンでは、圧縮比が15〜
17が良いとされている。この場合、圧縮端温度は65
0℃位であり、始動時或いは低温空気時には、時々、着
火、燃焼が良好にならず、着火ミス、不完全燃焼が発生
し、未燃ガスが発生し易くなり、未燃ガスの排出による
臭気、刺激臭が生じたりする。
However, for adiabatic engines that use alcohol as fuel, combustion at partial load is extremely different from combustion at full load; combustion is unstable at partial load, and the mixture formation speed is low at full load. There is a problem with delays. In particular, for compression ignition type reciprocating engines, normal direct injection engines have a compression ratio of 15 to
17 is said to be good. In this case, the compression end temperature is 65
When the temperature is around 0 degrees Celsius, ignition and combustion may not be good at startup or in low-temperature air, resulting in ignition errors and incomplete combustion, making it easier to generate unburned gas, and causing odor due to the discharge of unburned gas. , a pungent odor may occur.

また、高負荷時は、燃料流量が軽油に比較し、1゜6倍
以上なので、気体と液体との混合が非常になり難く、拡
散燃焼期間が長くなる不具合がある。
Furthermore, at high loads, the fuel flow rate is 1.6 times or more compared to light oil, so it is very difficult to mix gas and liquid, resulting in a problem that the diffusion combustion period becomes long.

特に、燃料がアルコールである場合には、気化するため
の潜熱が高いため、エンジンの低速低負荷時には該燃焼
室内壁面は高温度の状態になっていないので、該壁面が
燃料から気化熱を奪い、気化を促進することができず、
気化混合気を成功し難い、その結果、燃焼も不完全とな
り、未燃ガス発生の現象は大きく現れる。
In particular, when the fuel is alcohol, the latent heat for vaporization is high, so when the engine is running at low speed and under low load, the wall surface of the combustion chamber is not in a high temperature state, so the wall surface absorbs the heat of vaporization from the fuel. , unable to promote vaporization,
It is difficult to successfully vaporize the air-fuel mixture, resulting in incomplete combustion and the phenomenon of unburned gas generation.

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
アルコール燃料がガソリン、軽油等の燃料に比較して気
化潜熱が大きいという性質を有し、特に、エンジンの部
分負荷時には燃焼室壁面の温度が低く、壁面での気化ス
ピードが遅いという現象が顕著であるということを考慮
し、燃焼室を主燃焼室と副室に二分割し、主燃焼室と副
室とを連通ずる連通孔に開閉バルブを配置し、エンジン
の低負荷時には開閉バルブを閉鎖状態に維持して圧縮比
を大きくし、エンジンの高負荷時には開閉バルブを開口
状態に維持して圧縮比を小さくする制御を行い、特に、
副室に単噴孔のスロットルノズルを配置して層状燃焼を
実現して拡散燃焼のスピードを速くし、主燃焼室に多噴
孔ノズルを配置して該ノズルの噴霧エネルギーによって
混合気を創生し、更に、開閉バルブ、副室を形成する壁
体及び該壁体と一体構造のバルブガイドを線膨張係数が
小さく且つ耐摩耗性に優れたセラミック材料から製作し
、副室、開閉バルブ及びバルブガイドの耐久性を向上さ
せ、しかも良好な燃焼を確保して未燃ガスの発生を防止
できるアルコールエンジンを提供することである。
The purpose of this invention is to solve the above problems,
Alcohol fuel has a property that it has a large latent heat of vaporization compared to fuels such as gasoline and diesel oil, and the phenomenon that the temperature of the combustion chamber wall is low and the vaporization speed on the wall is slow is particularly noticeable when the engine is partially loaded. Taking this into consideration, the combustion chamber is divided into the main combustion chamber and the auxiliary chamber, and an on-off valve is placed in the communication hole that communicates the main combustion chamber and the auxiliary chamber, and the on-off valve is closed when the engine is under low load. In particular, when the engine is under high load, the on-off valve is kept open to reduce the compression ratio.
A single-hole throttle nozzle is placed in the auxiliary chamber to achieve stratified combustion and speed up diffusion combustion, and a multi-hole nozzle is placed in the main combustion chamber to create an air-fuel mixture using the spray energy of the nozzle. Furthermore, the opening/closing valve, the wall forming the auxiliary chamber, and the valve guide integrated with the wall are manufactured from a ceramic material with a small coefficient of linear expansion and excellent wear resistance. To provide an alcohol engine that can improve the durability of a guide, ensure good combustion, and prevent the generation of unburned gas.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。即ち、この発明は、多噴孔ノズルを備えた
主燃焼室とスロットルノズルを備えた副室とを連通ずる
連通孔を開閉する開閉バルブ、エンジン負荷を検出する
負荷センサー、及び該負荷センサーによる部分負荷信号
に応答して前記開閉バルブで前記連通孔を閉鎖して前記
多噴孔ノズルからアルコール燃料を噴霧し、また全負荷
信号に応答して前記開閉バルブで前記連通孔を開放して
前記スロットルノズルからアルコール燃料を噴射する制
御を行うコントローラから成るアルコールエンジンに関
する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides an opening/closing valve that opens and closes a communication hole that communicates a main combustion chamber equipped with a multi-hole nozzle with an auxiliary chamber equipped with a throttle nozzle, a load sensor that detects engine load, and a portion using the load sensor. In response to a load signal, the on-off valve closes the communication hole to spray alcohol fuel from the multi-nozzle nozzle, and in response to a full load signal, the on-off valve opens the communication hole to control the throttle. The present invention relates to an alcohol engine that includes a controller that controls the injection of alcohol fuel from a nozzle.

また、このアルコールエンジンにおいて、前記開閉バル
ブをセラミック材料から製作し、前記副室を構成し且つ
上部にバルブガイドと下部にバルブシートを同心軸上に
形成した壁体をセラミック材料で一体構造に製作したも
のである。
Further, in this alcohol engine, the opening/closing valve is manufactured from a ceramic material, and the wall that constitutes the auxiliary chamber and has a valve guide on an upper part and a valve seat on a lower part on a concentric axis is manufactured in an integral structure from a ceramic material. This is what I did.

更に、このアルコールエンジンにおいて、前記主燃焼室
にグロープラグを配置したものである。
Furthermore, in this alcohol engine, a glow plug is arranged in the main combustion chamber.

〔作用〕[Effect]

この発明によるアルコールエンジンは、上記のノ ように構成され、次のように作用する。即ち、このアル
コールエンジンは、エンジン負荷を検出する負荷センサ
ーによる部分負荷信号に応答して主燃焼室と副室との連
通孔を開閉バルブで閉鎖して前記主燃焼室に配置した多
噴孔ノズルからアルコール燃料を噴霧し、高負荷信号に
応答して前記連通孔を開放して前記副室に配置したスロ
ットルノズルからアルコール燃料を噴射するように構成
したので、エンジンの部分負荷時には、前記副室を遮断
して圧縮比を高くし、前記主燃焼室内には余剰空気が豊
富であるので前記多噴孔ノズルの噴霧エネルギーによっ
て良好な混合気を生じさせ、混合気生成を短時間に達成
して良好な燃焼を確保し、燃費を向上させる。
The alcohol engine according to the present invention is constructed as described above and operates as follows. That is, in response to a partial load signal from a load sensor that detects engine load, this alcohol engine closes a communication hole between a main combustion chamber and an auxiliary chamber with an opening/closing valve, and a multi-nozzle disposed in the main combustion chamber. The communication hole is opened in response to a high load signal, and alcohol fuel is injected from a throttle nozzle disposed in the auxiliary chamber, so that when the engine is partially loaded, the alcohol fuel is sprayed from the auxiliary chamber. Since there is plenty of surplus air in the main combustion chamber, a good mixture is generated by the spray energy of the multi-hole nozzle, and mixture generation is achieved in a short time. Ensure good combustion and improve fuel efficiency.

また、エンジンの全負荷時には、前記開閉バルブを開放
状態に維持して前記副室を開放して低圧縮比で燃焼を行
わせる。即ち、全負荷時には副室式の燃焼方式に切換え
ることによって、前記副室内のスワールに前記スロット
ルノズルによる単項孔混合ゾーンを生じさせた後に、逆
スキッシュによって空気と噴霧燃料との間で二次混合を
行わせ、単項孔による層状燃焼を実現させ、拡散燃焼の
スピードをアップさせる。しかも、全負荷時には燃焼が
盛んで前記主燃焼室内は高温度になり、アルコール燃料
の気化は促進されるが、前記副室において完全に燃料を
燃焼させてしまうと出力制御ができないので、圧縮工程
で前記連通孔から前記副室へスキッシュとして流入され
た空気と燃料流量の大きい前記スロットルノズルより上
死点T、D、C。
Further, when the engine is under full load, the opening/closing valve is maintained in an open state to open the subchamber to perform combustion at a low compression ratio. That is, at full load, by switching to the pre-chamber type combustion system, a single hole mixing zone is created by the throttle nozzle in the swirl in the pre-chamber, and then secondary mixing is performed between air and atomized fuel by reverse squish. This will realize stratified combustion using single pores and increase the speed of diffusive combustion. Moreover, at full load, combustion is active and the temperature inside the main combustion chamber becomes high, promoting the vaporization of the alcohol fuel. However, if the fuel is completely burned in the auxiliary chamber, the output cannot be controlled, so the compression process At the top dead center T, D, C from the throttle nozzle where the flow of air and fuel flowing from the communication hole into the auxiliary chamber is large.

前306以前に噴射されたアルコール燃料とを混合させ
て混合気を迅速に生成して着火させ、該燃料の一部を燃
焼させ、次いで、その火炎を前記副室から前記主燃焼室
へ逆スキッシュにより吹き出して、二次混合を行って完
全な燃焼を行わせると共に、燃料当量比を急激に低下さ
せ、燃焼温度を低下させ、NOXの発生を抑制する。
306, the mixture is quickly generated and ignited by mixing with the alcohol fuel injected before 306, a part of the fuel is combusted, and then the flame is reversely squirted from the auxiliary chamber to the main combustion chamber. The fuel is blown out and secondary mixing is performed to achieve complete combustion, and the fuel equivalence ratio is rapidly lowered, the combustion temperature is lowered, and the generation of NOx is suppressed.

〔実施例〕 以下、図面を参照して、この発明によるアルコールエン
ジンの実施例を説明する。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the alcohol engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、この発明によるアルコールエンジンの
一実施例が示されている。このアルコールエンジンは、
主燃焼室8と核上燃焼室8の上方に配置された副室5を
有する。副室5を構成する壁体22には、主燃焼室8と
副室5を連通ずる連通孔14及び該連通孔14にバルブ
シート9を形成すると共に、開閉バルブ6の上下運動を
ガイドするバルブガイド21が一体構造に構成されてい
る。開閉バルブ6、壁体22及びバルブガイド21は、
線膨張係数が小さく、耐摩耗性に優れた材料、例えば、
窒化珪素(SiJ4) 、炭化珪素(SiC)等のセラ
ミック材料、或いは複合材料のセラミック材料で製作さ
れている。この連通孔14に形成されたバルブシート9
には、開閉バルブ6が配設されている。連通孔14は副
室5の下部中央部に位1し、開閉バルブ6のバルブステ
ム19は、副室5の中央部を貫通し、壁体22の上部中
央部に一体構造に構成されたバルブガイド21に案内さ
れて開閉作動をする。この開閉バルブ22の上下運動に
よって開閉バルブ6は、連通孔14を開口状態或いは閉
鎖状態に維持し、主燃焼室8と副室5を連通状態或いは
遮断状態にする機能を有するものである。また、開閉バ
ルブ6は、コントローラ10の指令によって後述の電磁
バルブ駆動装置におけるバルブリフタ20によって開閉
作動される。
In FIG. 1, one embodiment of an alcohol engine according to the invention is shown. This alcohol engine
It has a main combustion chamber 8 and an auxiliary chamber 5 arranged above the supranuclear combustion chamber 8. The wall 22 constituting the sub-chamber 5 has a communication hole 14 that communicates the main combustion chamber 8 and the sub-chamber 5, a valve seat 9 in the communication hole 14, and a valve that guides the vertical movement of the opening/closing valve 6. The guide 21 has an integral structure. The on-off valve 6, the wall body 22, and the valve guide 21 are
Materials with a small coefficient of linear expansion and excellent wear resistance, such as
It is made of ceramic materials such as silicon nitride (SiJ4), silicon carbide (SiC), or composite ceramic materials. Valve seat 9 formed in this communication hole 14
An on-off valve 6 is provided. The communication hole 14 is located in the lower central part of the sub-chamber 5, and the valve stem 19 of the on-off valve 6 passes through the central part of the sub-chamber 5, and the valve stem 19 is integrally formed in the upper central part of the wall body 22. The opening/closing operation is guided by a guide 21. By the vertical movement of the on-off valve 22, the on-off valve 6 maintains the communication hole 14 in an open state or a closed state, and has the function of putting the main combustion chamber 8 and the sub-chamber 5 in a communicating state or a cutoff state. Further, the opening/closing valve 6 is opened/closed by a valve lifter 20 in an electromagnetic valve driving device, which will be described later, in response to commands from the controller 10.

主燃焼室8は、主として、シリンダへソド3のヘッド下
面部、シリンダライナ4及び該シリンダライナ4内を往
復動するピストン7のピストンヘソド部によって形成さ
れ、更に、ピストン7のピストンヘッド部に形成した凹
部13も主燃焼室8の一部ヲ構成する。ピストン7のピ
ストンリング溝には、金属材料、セラミック材料等から
成るピストンリング1日が嵌入している。主燃焼室8を
構成するヘッド下面部には、燃料流量の小さい多噴孔ノ
ズル15及びグロープラグ12が配置されている。アル
コール燃料を噴霧する多噴孔ノズル15の複数の噴口は
主燃焼室8内に開口し、また、主燃焼室8内にグロープ
ラグ12の加熱部が配置されている。ところで、エンジ
ンの部分負荷時に副室5を遮断すれば、主燃焼室8のみ
の燃焼となる直接燃焼方式となり、圧縮比は大きくなり
、主燃焼室8内には余剰空気が豊富となる。この状態で
、多噴孔ノズル15の複数の噴口からアルコール燃料を
主燃焼室8内に噴霧すると、多噴孔ノズル15の噴霧エ
ネルギーによってアルコール燃料と主燃焼室8内の豊富
な空気との良好な混合気を生じさせることができる。ま
た、グロープラグ12は、コントローラ10の指令によ
ってオン・オフ制御され、主燃焼室8内に噴霧されるア
ルコール燃料の気化促進或いは着火補助を行う機能を有
している。
The main combustion chamber 8 is mainly formed by the lower surface of the head of the cylinder head 3, the cylinder liner 4, and the piston head of the piston 7 that reciprocates within the cylinder liner 4, and is further formed in the piston head of the piston 7. The recess 13 also constitutes a part of the main combustion chamber 8. A piston ring made of a metal material, ceramic material, etc. is fitted into the piston ring groove of the piston 7. A multi-hole nozzle 15 with a small fuel flow rate and a glow plug 12 are arranged on the lower surface of the head constituting the main combustion chamber 8 . A plurality of nozzles of the multi-nozzle nozzle 15 for spraying alcohol fuel are opened into the main combustion chamber 8, and the heating portion of the glow plug 12 is disposed within the main combustion chamber 8. By the way, if the auxiliary chamber 5 is shut off when the engine is partially loaded, a direct combustion method is achieved in which only the main combustion chamber 8 is combusted, the compression ratio becomes large, and the main combustion chamber 8 becomes rich in surplus air. In this state, when alcohol fuel is sprayed into the main combustion chamber 8 from the plurality of nozzles of the multi-nozzle nozzle 15, the spray energy of the multi-nozzle nozzle 15 creates a good relationship between the alcohol fuel and the abundant air within the main combustion chamber 8. A mixture of mixtures can be produced. Further, the glow plug 12 is controlled on and off by commands from the controller 10, and has a function of promoting vaporization or assisting ignition of the alcohol fuel sprayed into the main combustion chamber 8.

また、副室5を構成する壁体22には、燃料流量の大き
い単項孔のスロットルノズル17が配置されている。ア
ルコール燃料を噴霧するスロットルノズル17の噴口は
、第2図に示すように、例えば、噴霧軌跡が円筒状の副
室5内に内壁面に沿う方向に開口し、スロットルノズル
17から副室5内に噴霧されたアルコール燃料は矢印へ
のようにスワール中に噴霧される。従って、主燃焼室8
から副室5ヘスキフシユによって流入した空気の副室5
内のスワールに単項孔による混合ゾーンを生じさせるこ
とができ、その後、副室5から主燃焼室8へ吹き出す逆
スキッシュによって二次混合を実施させることができる
。従って、単項孔による層状燃焼が実現でき、しかも拡
散燃焼のスピードがアンプすることになる。
Furthermore, a single-hole throttle nozzle 17 with a large fuel flow rate is arranged on the wall 22 constituting the subchamber 5. As shown in FIG. 2, the nozzle of the throttle nozzle 17 that sprays alcohol fuel opens, for example, in a direction along the inner wall surface of the cylindrical auxiliary chamber 5 with a spray trajectory extending from the throttle nozzle 17 into the auxiliary chamber 5. The alcohol fuel sprayed in the direction of the arrow is sprayed into a swirl. Therefore, the main combustion chamber 8
The air flowing into the sub-chamber 5 from the sub-chamber 5
A mixing zone can be created by a single hole in the internal swirl, and then secondary mixing can be performed by a reverse squish blowing out from the subchamber 5 to the main combustion chamber 8. Therefore, stratified combustion can be realized by single-order pores, and the speed of diffusive combustion can be increased.

多噴孔ノズル15とスロットルノズル17とは、燃料噴
射ポンプ11から供給されるアルコール燃料を主燃焼室
8内と副室5内とにそれぞれ噴霧するものである。燃料
噴射ポンプ11は、コントローラ10からの指令によっ
て多噴孔ノズル15又はスロットルノズル17のいずれ
か一方に切り換えてアルコール燃料を供給する切換え装
置付き燃料噴射ポンプである。この燃料噴射ポンプ11
における切換え装置は、例えば、流路を切換え可能に構
成した電磁弁を有し、該電磁弁がコントローラ10から
の指令によって波路を切換えることによって燃料噴射ポ
ンプ11からのアルコール燃料を多噴孔ノズル15又は
スロットルノズル17へ供給できるように構成されてい
る。また、燃料噴射ポンプ11は、スロットルノズル1
7から副室5又は多噴孔ノズル15から主燃焼室8に噴
霧したアルコール燃料の流量を、負荷センサー16によ
って検出し、該検出値を負荷信号値としてコントローラ
10に入力する。コントローラ10は、負荷センサー1
6から入力された負荷信号値に応じて、燃料噴射ポンプ
11に多旨令をし、燃料噴射ポンプ11を多噴孔ノズル
15又はスロットルノズル17の何れか一方に切換え制
御を行い、燃料噴射ポンプ11から供給されるアルコー
ル燃料は、多噴孔ノズル15から噴霧又はスロットルノ
ズル17から噴射されるように制御される。また、主燃
焼室8にグロープラグ12を設けることによって、特に
、エンジン負荷が部分負荷時或いはエンジン始動時に、
多噴孔ノズル15から噴霧されるアルコール燃料の気化
促進を行い、或いは着火ミスを防止して燃焼をスムース
に行わせ、アルデヒド等の未燃ガスの発生を防止する。
The multi-nozzle nozzle 15 and the throttle nozzle 17 spray alcohol fuel supplied from the fuel injection pump 11 into the main combustion chamber 8 and the auxiliary chamber 5, respectively. The fuel injection pump 11 is a fuel injection pump equipped with a switching device that switches to supply alcohol fuel to either the multi-nozzle nozzle 15 or the throttle nozzle 17 according to a command from the controller 10. This fuel injection pump 11
The switching device includes, for example, an electromagnetic valve configured to be able to switch the flow path, and the electromagnetic valve switches the wave path in accordance with a command from the controller 10 to transfer the alcohol fuel from the fuel injection pump 11 to the multi-nozzle nozzle 15. Or it is configured so that it can be supplied to the throttle nozzle 17. Further, the fuel injection pump 11 is connected to the throttle nozzle 1
7 into the main combustion chamber 8 from the auxiliary chamber 5 or the multi-nozzle nozzle 15 is detected by a load sensor 16, and the detected value is input to the controller 10 as a load signal value. The controller 10 includes a load sensor 1
In accordance with the load signal value input from 6, a multiple command is issued to the fuel injection pump 11, and control is performed to switch the fuel injection pump 11 to either the multi-hole nozzle 15 or the throttle nozzle 17, and the fuel injection pump The alcohol fuel supplied from 11 is controlled to be sprayed from a multi-hole nozzle 15 or injected from a throttle nozzle 17. In addition, by providing the glow plug 12 in the main combustion chamber 8, especially when the engine load is partial or when starting the engine,
The alcohol fuel sprayed from the multi-hole nozzle 15 is accelerated in vaporization, or ignition errors are prevented to ensure smooth combustion, thereby preventing the generation of unburned gas such as aldehyde.

なお、このアルコールエンジンにおいて、エンジンの負
荷状態を検出する負荷センサー16は、燃料噴射ポンプ
11から多噴孔ノズル15又はスロットルノズル17に
供給されるアルコール燃料の流量を検出するものとした
が、場合によっては、アクセルペダルの踏込み量を検出
するものとして構成することもできる。また、コントロ
ーラ10は、燃料噴射ポンプ11の噴射時期、噴射量、
噴射タイミング等を制御することができ、それらの条件
をエンジンの作動状態に応じて最適条件に制御する。更
に、シリンダヘッド3に吸排気ポート2が形成され、該
吸排気ポート2を開閉する吸排気バルブ1がバルブガイ
ド27に案内されて開閉作動するように配置されている
。図示していないが、シリンダへラド3はシリンダブロ
ックにガスケットを介して固定されている。また、シリ
ンダブロックに形成された複数のシリンダには、シリン
ダライナ4がそれぞれ嵌合している。
In this alcohol engine, the load sensor 16 that detects the load state of the engine is configured to detect the flow rate of alcohol fuel supplied from the fuel injection pump 11 to the multi-nozzle nozzle 15 or the throttle nozzle 17. Depending on the situation, it may be configured to detect the amount of depression of the accelerator pedal. The controller 10 also controls the injection timing and injection amount of the fuel injection pump 11,
It is possible to control injection timing, etc., and these conditions are controlled to optimal conditions according to the operating state of the engine. Further, an intake/exhaust port 2 is formed in the cylinder head 3, and an intake/exhaust valve 1 for opening/closing the intake/exhaust port 2 is arranged so as to be guided by a valve guide 27 to open/close. Although not shown, the cylinder head 3 is fixed to the cylinder block via a gasket. Furthermore, cylinder liners 4 are fitted into each of the plurality of cylinders formed in the cylinder block.

この発明によるアルコールエンジンにおいて、エンジン
低負荷時或いはエンジン始動時には、副室5と主燃焼室
8を連通する連通孔14を開閉バルブ6によって閉鎖状
態に維持する。従って、圧縮比は大きくなる。圧縮比が
大きいことによってアルコール燃料への着火がスムース
になり、しかもグロープラグ12をオンするので、1亥
グロープラグ12によってアルコール燃料の気化を促進
すると共に、着火を確実にして着火ミスの発生を防止し
、未燃ガスの発生を防止する。即ち、コントローラ10
は、負荷センサー16からの検出信号を受け、該検出信
号が所定の設定値より低い信号値即ち部分負荷信号に応
答して開閉バルブ6をオンして連通孔14を閉鎖状態に
維持し、主燃焼室8のみの直接噴射式の燃焼作動をする
と共に、グロープラグ12の通電により着火補助成いは
気化促進を行う、また、コントローラ10は、負荷セン
サー16からの検出信号を受け、該検出信号が所定の設
定値より高い信号値即ち高負荷信号に応答して開閉バル
ブ6を開口維持し、連通孔14を開放して副室5と主燃
焼室8とを連通させ、副室式の燃焼作動を行わせる。こ
の場合には、燃焼室は高温度になっているので、アルコ
ール燃料は良好に気化して混合気を生成できるので、グ
ロープラグ12はオフに制御する。
In the alcohol engine according to the present invention, when the engine is under low load or when the engine is started, the communication hole 14 that communicates the auxiliary chamber 5 and the main combustion chamber 8 is maintained in a closed state by the opening/closing valve 6. Therefore, the compression ratio increases. The large compression ratio allows for smooth ignition of the alcohol fuel, and since the glow plug 12 is turned on, the glow plug 12 promotes vaporization of the alcohol fuel, ensures ignition, and prevents ignition errors. and prevent the generation of unburned gas. That is, the controller 10
receives the detection signal from the load sensor 16, and in response to the detection signal having a signal value lower than a predetermined set value, that is, a partial load signal, turns on the opening/closing valve 6 to maintain the communication hole 14 in a closed state. The controller 10 performs direct injection combustion only in the combustion chamber 8, and assists in ignition or promotes vaporization by energizing the glow plug 12.The controller 10 receives a detection signal from the load sensor 16 and uses the detection signal In response to a signal value higher than a predetermined set value, that is, a high load signal, the on-off valve 6 is kept open, the communication hole 14 is opened, and the sub-chamber 5 and the main combustion chamber 8 are communicated with each other, thereby achieving sub-chamber type combustion. make the operation take place. In this case, since the combustion chamber is at a high temperature, the alcohol fuel can be vaporized well to generate an air-fuel mixture, so the glow plug 12 is controlled to be turned off.

開閉バルブ6の作動については、コントローラlOから
の指令によって開閉作動を行う電磁バルブ駆動装置のバ
ルブリフタ20によって駆動されるものである。開閉バ
ルブ6を上記セラミック材料で作ることによって耐熱性
を向上でき、また、燃料をメタノール等のアルコール燃
料を使用することによって、開閉バルブ6のバルブフェ
ースと連通孔14のバルブシートとの部位にカーボンデ
ポジットが発生することがなく、カーボンデポジットに
よる開閉バルブ9の開閉作動不良は発生しない。
The operation of the opening/closing valve 6 is driven by a valve lifter 20 of an electromagnetic valve driving device that performs opening/closing operation according to commands from the controller IO. By making the on-off valve 6 from the above-mentioned ceramic material, heat resistance can be improved, and by using alcohol fuel such as methanol as the fuel, carbon is added to the area between the valve face of the on-off valve 6 and the valve seat of the communication hole 14. No deposits are generated, and opening/closing operation failure of the opening/closing valve 9 due to carbon deposits does not occur.

次に、このアルコールエンジンに組込むことができる電
磁バルブ駆動装置の一例を説明する。
Next, an example of an electromagnetic valve drive device that can be incorporated into this alcohol engine will be described.

開閉バルブ6の上昇又は下降によってバルブフェースが
、連通孔14に形成されたバルブシート9に当接又は離
脱することによって、連通孔14が開閉されるものであ
る。従って、連通孔14の開閉作動或いは開閉量によっ
て副室5内への吸入空気量が制御されるものである。バ
ルブステム19の上端部には、軟鉄等の磁性材料から成
る可動子23が固定されており、この可動子23には可
動子コイル24が設けられている。また、可動子23に
対して、該可動子23の上方に軟鉄等の磁性材料から成
る固定子25が設置されており、しかも固定子25には
固定子コイル26が設けられている。従って、コントロ
ーラ10からの指令によって開閉バルブ6を開閉作動す
るには、コントローラ10の指令で可動子コイル24及
び固定子コイル26を通電することによって、固定子2
5は可動子23を吸引することになり、開閉バルブ6を
下方に動弁駆動する。また、コントローラ10の指令で
可動子コイル24及び固定子コイル26を遮断すること
によって、可動子23はバルブスプリング(図示せず)
のばね力によって固定子25から離されることになり、
開閉バルブ6を上方に動弁駆動し、開閉バルブ6は連通
孔14を閉鎖する。しかるに、図示していないが、シリ
ンダへラド3の上面に形成されたバルブスプリングシー
トと可動子23との間には、バルブスプリングが配設さ
れている。従って、開閉バルブ6は、バルブスプリング
のばね力により常時は連通孔14を閉鎖即ち閉弁される
ものである。また、バルブリフタ20は、上記の構成に
限らず、バルブシートの当接位置を逐次変更するため、
開閉バルブ6を上下運動に伴って当接部位の位置ずれが
できるように回転可能に構成してもよいことは勿論であ
る。
The communication hole 14 is opened and closed by the valve face coming into contact with or separating from the valve seat 9 formed in the communication hole 14 as the opening/closing valve 6 moves up or down. Therefore, the amount of air taken into the auxiliary chamber 5 is controlled by the opening/closing operation or amount of opening/closing of the communication hole 14. A movable element 23 made of a magnetic material such as soft iron is fixed to the upper end of the valve stem 19, and a movable element coil 24 is provided on this movable element 23. Further, a stator 25 made of a magnetic material such as soft iron is installed above the mover 23, and the stator 25 is provided with a stator coil 26. Therefore, in order to open and close the opening/closing valve 6 in response to a command from the controller 10, the stator coil 24 and the stator coil 26 are energized by the command from the controller 10.
5 attracts the movable element 23 and drives the opening/closing valve 6 downward. In addition, by cutting off the movable coil 24 and stator coil 26 in response to a command from the controller 10, the movable coil 23 is connected to a valve spring (not shown).
It is separated from the stator 25 by the spring force of
The on-off valve 6 is driven upward, and the on-off valve 6 closes the communication hole 14 . However, although not shown, a valve spring is disposed between the valve spring seat formed on the upper surface of the cylinder rod 3 and the movable element 23. Therefore, the opening/closing valve 6 normally closes the communication hole 14, that is, is closed, by the spring force of the valve spring. In addition, the valve lifter 20 is not limited to the above-mentioned configuration, and since it sequentially changes the contact position of the valve seat,
Of course, the opening/closing valve 6 may be configured to be rotatable so that the position of the contact portion can be shifted by vertical movement.

更に、電磁力で作動される開閉バルブ6については、バ
ルブ自体を構成する材料は、セラミック材で製作されて
いるので、開閉バルブ6のバルブフェース及びバルブス
テム19の摺動部に鉄粉等が吸着するようなことはない
。しかるに、バルブフェース及びバルブステム19の摺
動部に鉄粉等が吸着すると、開閉バルブ6によるバルブ
シート9との密閉状態が悪化するし、また、摺動部の摩
擦抵抗が大きくなり焼き付き等の好ましくない状態が発
生するからである。
Furthermore, regarding the on-off valve 6 that is operated by electromagnetic force, since the valve itself is made of ceramic material, iron powder etc. may be present on the valve face of the on-off valve 6 and the sliding part of the valve stem 19. There is no adsorption. However, if iron powder or the like is adsorbed to the sliding parts of the valve face and valve stem 19, the sealing condition of the opening/closing valve 6 with the valve seat 9 will deteriorate, and the frictional resistance of the sliding parts will increase, resulting in seizures and other problems. This is because an unfavorable situation will occur.

上記のように、開閉バルブ6を構成することによって、
コントローラ10からの制御された電流が可動子コイル
24及び固定子コイル26に通電又は遮断されると、固
定子25は可動子23をバルブスプリングの付勢力に抗
して離反又は吸引を行うことができ、従って、開閉バル
ブ6は下降又は上昇を行い、開閉バルブ6のバルブフェ
ースは連通孔14を開放又は閉鎖することができる。な
お、吸排気バルブ1についての開閉作動についての装置
が図示されていないが、吸排気バルブ1についても、上
記と同様な!磁バルブ駆動装置のバルブリフタによって
開閉作動ができるものである。
By configuring the on-off valve 6 as described above,
When the controlled current from the controller 10 is energized or cut off to the mover coil 24 and the stator coil 26, the stator 25 can separate or attract the mover 23 against the urging force of the valve spring. Therefore, the on-off valve 6 can move down or up, and the valve face of the on-off valve 6 can open or close the communication hole 14. Although the device for opening and closing the intake and exhaust valves 1 is not shown, the same applies to the intake and exhaust valves 1 as described above. Opening and closing operations can be performed using the valve lifter of the magnetic valve drive device.

このアルコールエンジンに組み込むことができる電磁バ
ルブ駆動装置は、エンジンの負荷を検出するために、負
荷センサー16が設けられている。
The electromagnetic valve drive device that can be incorporated into this alcohol engine is provided with a load sensor 16 to detect the load on the engine.

この負荷センサー16は、エンジン負荷を検出するもの
であり、この実施例では、燃料噴射ポンプ11からエン
ジンへ供給される燃料供給量を検出するか、或いはアク
セルペダルの踏込み量を検出することによって検出でき
るものである。従って、エンジンへの燃料供給量及び/
又はアクセルペダルの踏込み量の信号をエンジンの負荷
信号として、コントローラ10に入力することによって
、バルブを制御することができる。
This load sensor 16 detects the engine load, and in this embodiment, it detects the amount of fuel supplied to the engine from the fuel injection pump 11 or by detecting the amount of depression of the accelerator pedal. It is possible. Therefore, the amount of fuel supplied to the engine and/or
Alternatively, the valve can be controlled by inputting a signal of the amount of depression of the accelerator pedal to the controller 10 as an engine load signal.

次に、第1図及び第3図を参照して、この発明によるア
ルコールエンジンの作動の一例について説明する。第3
図はこの発明によるアルコールエンジンの制御作動の一
例を示す処理フロー図である。
Next, an example of the operation of the alcohol engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3. Third
The figure is a process flow diagram showing an example of the control operation of the alcohol engine according to the present invention.

エンジンの始動によって、燃料噴射ポンプ11、吸排気
バルブ1の電動バルブ駆動装置或いは動弁i梼等が駆動
制御される。
When the engine is started, the fuel injection pump 11, the electric valve drive device for the intake and exhaust valves 1, the valve train, etc. are controlled.

まず、第1ステツプとして、エンジンを始動する場合に
は、コントローラ10の指令によって開閉バルブ6を閉
鎖作動して連通孔14を閉鎖し、主燃焼室8のみの高圧
縮比の燃焼を行う。この時、コントローラ10の指令に
よって燃料噴射ポンプ11から多噴孔ノズル15ヘアル
コール燃料を供給し、該アルコール燃料を多噴孔ノズル
15から噴霧エネルギーを持たせて主燃焼室8内に噴霧
させ、また、グロープラグ12をオンして通電して多噴
孔ノズル15から主燃焼室8に噴射されるアルコール燃
料の気化の促進及びアルコール燃料への着火の補助を行
う。
First, as a first step, when starting the engine, the opening/closing valve 6 is operated to close according to a command from the controller 10, the communication hole 14 is closed, and combustion is performed at a high compression ratio only in the main combustion chamber 8. At this time, according to a command from the controller 10, alcohol fuel is supplied from the fuel injection pump 11 to the multi-nozzle nozzle 15, and the alcohol fuel is sprayed from the multi-nozzle nozzle 15 into the main combustion chamber 8 with spray energy. Further, the glow plug 12 is turned on and energized to promote vaporization of the alcohol fuel injected from the multi-nozzle nozzle 15 into the main combustion chamber 8 and to assist in igniting the alcohol fuel.

次いで、負荷センサー16によってエンジン負荷Ltを
検出するため、燃料噴射ポンプ11から多噴孔ノズル1
5へ供給されるアルコール燃料の供給量を検出する。多
噴孔ノズル15へ供給された検出燃料供給量信号をエン
ジンの負荷信号としてコントローラlOに入力する(ス
テップ30)。
Next, in order to detect the engine load Lt by the load sensor 16, the fuel injection pump 11 is connected to the multi-nozzle nozzle 1.
Detects the amount of alcohol fuel supplied to No. 5. The detected fuel supply amount signal supplied to the multi-nozzle nozzle 15 is input to the controller IO as an engine load signal (step 30).

コントローラ10において、負荷センサー16によって
検出したエンジン負荷り、が予め計算された所定のエン
ジン負荷り。1より大きいか否かを比較して判断する(
ステップ31)。
In the controller 10, the engine load detected by the load sensor 16 is a predetermined engine load calculated in advance. Compare and judge whether it is greater than 1 (
Step 31).

:27)tff−ラ10の比較判断によって、エンジン
負荷Ltが所定のエンジン負荷LE+より大きい場合に
は、エンジンは高負荷時であり、燃焼が盛んに行われて
いる状態であり、燃焼室内は高温度になっている。そこ
で、コントローラ1は、エンジンの高負荷信号を受けて
、電磁バルブ駆動装置のバルブリフタ20を駆動して開
閉バルブ6を開放状態に維持するように指令を出す、開
閉バルブ6の開放によって、主燃焼室8と副室5の両者
を使用する副室式の燃焼方式に変更される(ステップ3
2)。また、主燃焼室8内も燃焼が盛んに行われている
状態で高温度になっており、アルコール燃料の気化は促
進されるので、着火の補助を行う必要がない、従って、
グロープラグ12をオフ状態にする(ステップ33)、
開閉バルブ6の開放状態に維持する作動によって、主燃
焼室8と副室5とを使用する低圧縮比の燃焼方式になる
(ステップ34)、コントローラ10の指令によって、
燃料噴射ポンプ11は、アルコール燃料の供給をスロッ
トルノズル17側へ切換えられる(ステップ35)0次
いで、燃料噴射ポンプ11の切換え作動によりスロット
ルノズル17から副室5にアルコール燃料を噴射し、ア
ルコール燃料の噴射時期を圧縮工程の上死点T、D、C
,前30″以前に設定しておく (ステップ36)、主
燃焼室8から副室5にスッキシェとして流入した空気は
開閉バルブ6のバルブステム19の回りでスワールを形
成しながら押し込められ、該空気と副室5に噴射された
アルコール燃料とは単項孔混合ゾーンを形成して良好に
混合気を生成して燃料の一部は着火し燃焼し、火炎は副
室5から主燃焼室8へ逆スキッシュによりスワールを形
成して吹き出され、燃料と空気とは二次混合されて完全
に良好な混合気が生成されると共に、急激に燃料当量比
は低下され、高温で酸素濃度の高いNOX発生燃焼ゾー
ンに突入することなく燃焼して、NOXの発生を抑制で
きる(ステップ37)、このような制御によって、アル
コール燃料は低圧縮比で燃焼される状態となり、主燃焼
室8及び副室5内は、アルコール燃料の燃焼が盛んであ
り高温度であるので、アルコール燃料の気化が促進され
、良好な混合気が生成され、噴射されたアルコール燃料
は気化が促進されてスムースに燃焼し、アルデヒド等の
未燃ガスの発生を防止でき、しかもNOXの発生を抑制
できる0次いで、エンジンの駆動を引き続き行うか否を
判断すると共に、処理工程において、エンジンに対して
設けた各種センサーからの異常信号が有るか否を判断し
くステップ38)、異常信号がなく且つエンジン駆動を
持続する場合には処理はステップ30に戻って制御は繰
り返される。また、エンジンを停止する場合或いは異常
信号がある場合には、このアルコールエンジンの作動の
制御処理を終了する(ステップ39)。
:27) If the engine load Lt is larger than the predetermined engine load LE+ as a result of the comparative judgment of tff-ra10, the engine is under high load, combustion is actively occurring, and there is no air inside the combustion chamber. The temperature is high. Therefore, the controller 1 receives a high load signal from the engine and issues a command to drive the valve lifter 20 of the electromagnetic valve drive device to maintain the on-off valve 6 in the open state.By opening the on-off valve 6, the main combustion The combustion method is changed to a pre-chamber type combustion method that uses both the chamber 8 and the pre-chamber 5 (step 3).
2). In addition, the temperature inside the main combustion chamber 8 is high due to active combustion, and the vaporization of the alcohol fuel is promoted, so there is no need to assist in ignition.
Turn off the glow plug 12 (step 33),
By maintaining the opening/closing valve 6 in the open state, a low compression ratio combustion method using the main combustion chamber 8 and the auxiliary chamber 5 is established (step 34).
The fuel injection pump 11 switches the supply of alcohol fuel to the throttle nozzle 17 side (step 35).Next, the switching operation of the fuel injection pump 11 injects alcohol fuel from the throttle nozzle 17 into the auxiliary chamber 5, and the alcohol fuel is switched to the throttle nozzle 17 side. Set the injection timing to the top dead center of the compression process T, D, C
(Step 36), the air flowing from the main combustion chamber 8 into the auxiliary chamber 5 is forced in while forming a swirl around the valve stem 19 of the opening/closing valve 6. The alcohol fuel injected into the pre-chamber 5 forms a single pore mixing zone to produce a good air-fuel mixture, a part of the fuel ignites and burns, and the flame flows back from the pre-chamber 5 to the main combustion chamber 8. The squish forms a swirl and blows out, and the fuel and air are secondary mixed to create a perfectly good air-fuel mixture, and the fuel equivalence ratio is suddenly reduced, resulting in NOx-generating combustion at high temperature and high oxygen concentration. By this kind of control, the alcohol fuel can be combusted at a low compression ratio, and the inside of the main combustion chamber 8 and the sub-chamber 5 are Since the combustion of alcohol fuel is active and the temperature is high, the vaporization of alcohol fuel is promoted and a good air-fuel mixture is generated, and the injected alcohol fuel is promoted to vaporize and burns smoothly. It can prevent the generation of unburned gas and suppress the generation of NOX.Next, it determines whether or not to continue driving the engine, and in the processing process, there are abnormal signals from various sensors installed on the engine. If there is no abnormality signal and the engine continues to be driven, the process returns to step 30 and the control is repeated.Furthermore, if the engine is stopped or if there is an abnormality signal, The control process for the operation of this alcohol engine is ended (step 39).

また、ステップ31において、コントローラlOの比較
判断によって、エンジン負荷り、が所定のエンジン負荷
L□より小さい場合には、エンジンは低負荷時であり、
主燃焼室8のみを使用し、圧縮比を高くして燃焼を行う
ように制御するため、コントローラ10の指令によって
電磁バルブ駆動装置のバルブリフタ20を駆動してバル
ブスプリングのばね力で開閉バルブ6でバルブシート9
を閉鎖状態に維持し、連通孔14を閉鎖する(ステップ
40)、連通孔11を閉鎖状態に維持することによっ〜
で副室5は閉鎖され、主燃焼室8のみの使用となり、高
圧縮比での燃焼となる(ステップ41)、コントローラ
10の指令によって、燃料噴射ポンプ11は、アルコー
ル燃料の供給を多噴孔ノズル15側へ切換えられる(ス
テップ42)。
Further, in step 31, as a result of the comparative judgment of the controller IO, if the engine load is smaller than the predetermined engine load L□, the engine is under low load;
In order to use only the main combustion chamber 8 and perform combustion with a high compression ratio, the valve lifter 20 of the electromagnetic valve drive device is driven by a command from the controller 10, and the opening/closing valve 6 is controlled by the spring force of the valve spring. Valve seat 9
By maintaining the communication hole 11 in a closed state and closing the communication hole 14 (step 40),
The auxiliary chamber 5 is closed, and only the main combustion chamber 8 is used, resulting in combustion at a high compression ratio (step 41).According to a command from the controller 10, the fuel injection pump 11 switches the alcohol fuel supply to the multiple injection holes. It is switched to the nozzle 15 side (step 42).

更に、コントローラ10の指令によってグロープラグ1
2をオンして通電し、アルコール燃料の気化促進と着火
補助を行うようにする(ステップ43)0次いで、燃料
噴射ポンプ11を作動し、多噴孔ノズル15から主燃焼
室8にアルコール燃料を噴霧し、アルコール燃料の噴射
時期を圧縮工程の上死点T、D、C,前309以前に設
定しておく (ステップ44)、このような制御によっ
てアルコール燃料は高圧縮比で燃焼される状態となり、
良好な混合気が生成され、噴射されたアルコール燃料は
スムースに燃焼し、アルデヒド等の未燃ガスの発生を防
止できる(ステップ45)0次いで、エンジンの駆動を
引き続き行うか否を判断すると共に、処理工程において
、エンジンに対して設けた各種センサーからの異常信号
が有るか否を判断しくステップ46)、異常信号がなく
且つエンジン駆動を持続する場合には処理はステップ3
0に戻って制御処理は繰り返される。また、エンジンを
停止する場合或いは異常信号がある場合には、このアル
コールエンジンの作動の制御処理を終了する(ステップ
47)。
Furthermore, the glow plug 1 is activated by a command from the controller 10.
2 is turned on and energized to promote vaporization and ignition of the alcohol fuel (step 43).Next, the fuel injection pump 11 is operated to inject alcohol fuel from the multi-nozzle nozzle 15 into the main combustion chamber 8. The alcohol fuel is sprayed and the injection timing of the alcohol fuel is set before the top dead center T, D, C, 309 of the compression process (step 44). Through such control, the alcohol fuel is combusted at a high compression ratio. Then,
A good air-fuel mixture is generated, the injected alcohol fuel burns smoothly, and the generation of unburned gas such as aldehyde can be prevented (step 45).Next, it is determined whether or not to continue driving the engine, and In the processing process, it is determined whether or not there is an abnormal signal from various sensors provided for the engine (step 46), and if there is no abnormal signal and the engine continues to be driven, the process proceeds to step 3.
The value returns to 0 and the control process is repeated. If the engine is to be stopped or if there is an abnormality signal, the alcohol engine operation control process is terminated (step 47).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によるアルコールエンジンは、上記のように構
成されており、次のような効果を有する。
The alcohol engine according to the present invention is configured as described above and has the following effects.

即ち、このアルコールエンジンは、多噴孔ノズルを備え
た主燃焼室とスロットルノズルを儂えた副室とを連通す
る連通孔を開閉する開閉バルブ、エンジン負荷を検出す
る負荷センサー、及び該負荷センサーによる部分負荷信
号に応答して前記開閉バルブで前記連通孔を閉鎖して前
記多噴孔ノズルからアルコール燃料を噴霧し、また全負
荷信号に応答して前記開閉バルブで前記連通孔を開放し
て前記スロットルノズルからアルコール燃料を噴射する
制御を行うコントローラから構成したので、前記コント
ローラは前記負荷センサーからのエンジンの部分負荷信
号を受けて、前記開閉バルブ及び前記燃料噴射ポンプに
指令を出し、前記開閉バルブで前記連通孔を遮断し、前
記副室を閉鎖して前記主燃焼室のみの使用として圧縮比
を高く (例えば、20〜21)し、前記燃料噴射ポン
プを前記多噴孔ノズル側に切換えて該多噴孔ノズルから
前記主燃焼室内へアルコール燃料を噴霧する直接噴射式
の燃焼方式で燃焼を行う、また、前記主燃焼室内には余
剰空気が豊富であるので前記多噴孔ノズルの噴霧エネル
ギーによって良好な混合気を生じさせ、良好な燃焼を確
保し、臭気、刺激臭等の発生を防止し、炭化水素即ちハ
イドロカーボンの発生を低減し、しかも始動性を向上し
、しかも燃費を向上させることができる。
That is, this alcohol engine includes an on-off valve that opens and closes a communication hole that communicates between a main combustion chamber equipped with a multi-hole nozzle and an auxiliary chamber that includes a throttle nozzle, a load sensor that detects the engine load, and a load sensor that detects the engine load. In response to a partial load signal, the on-off valve closes the communication hole to spray alcohol fuel from the multi-nozzle nozzle, and in response to a full load signal, the on-off valve opens the communication hole to spray the alcohol fuel from the multi-nozzle nozzle. Since the controller includes a controller that controls the injection of alcohol fuel from the throttle nozzle, the controller receives a partial load signal of the engine from the load sensor, issues commands to the on-off valve and the fuel injection pump, and instructs the on-off valve and the fuel injection pump. The communication hole is shut off, the auxiliary chamber is closed, the compression ratio is set high (for example, 20 to 21) so that only the main combustion chamber is used, and the fuel injection pump is switched to the multi-nozzle side. Combustion is performed by a direct injection combustion method in which alcohol fuel is sprayed into the main combustion chamber from the multi-nozzle nozzle, and since there is plenty of surplus air in the main combustion chamber, the spray energy of the multi-nozzle nozzle is This produces a good air-fuel mixture, ensures good combustion, prevents the generation of odors, pungent odors, etc., reduces the generation of hydrocarbons, improves starting performance, and improves fuel efficiency. be able to.

また、エンジンの全負荷時には、前記開閉バルブを開放
状態に維持して前記副室を開放して低圧縮比(例えば、
14〜15)で燃焼を行わせる。
Also, when the engine is under full load, the opening/closing valve is maintained in an open state to open the pre-chamber to achieve a low compression ratio (for example,
Combustion is performed in steps 14-15).

即ち、全負荷時には前記主燃焼室と前記副室を使用する
ことによって副室式の燃焼方式で燃焼を行い、前記副室
内のスワールに前記スロットルノズルによる単項孔混合
ゾーンを生じさせた後に、逆スキッシュによって空気と
噴霧燃料との間で二次混合を行わせ、単項孔による層状
燃焼を実現させ、拡散燃焼のスピードをアップさせる。
That is, at full load, the main combustion chamber and the auxiliary chamber are used to perform combustion in the auxiliary chamber type combustion mode, and after creating a single hole mixing zone in the swirl in the auxiliary chamber by the throttle nozzle, the reverse combustion is performed. The squish causes secondary mixing between the air and the atomized fuel, realizing stratified combustion by single-order pores and increasing the speed of diffusive combustion.

しかるに、全負荷時には燃焼が盛んに行われ、前記主燃
焼室のみの燃焼状態では自発火してノンキングの発生の
原因にもなるので、前記副室を使用して低圧縮比で燃焼
を行わせるのである。また、全負荷時には燃焼が盛んに
行われて前記主燃焼室内は高温度になっており、アルコ
ール燃料の気化は促進され、圧縮工程において空気は前
記主燃焼室から前記連通孔を通じて前記副室へスキッシ
ュとして流入され、その空気と上死点T、D、C,前に
噴霧されたアルコール燃料と上記のように良好な混合気
を迅速に生成して着火して燃料の一部が燃焼して、拡散
燃焼期間が長くなることがなく、次いで、火炎は前記副
室から前記主燃焼室へ逆スキッシュにより吹き出され、
二次混合を行わせて良好な混合気を生成すると共に、燃
料当量比を急激に低下させ且つ燃焼温度を低下させ、N
o、の発生を抑制した燃焼を行うことができ、スムース
な燃焼をしてアルデヒド等の未燃ガスの発生を防止し、
排ガスの臭気、刺激臭等の発生を防止する。
However, under full load, combustion occurs actively, and if only the main combustion chamber is combusted, it may spontaneously ignite and cause non-king, so the auxiliary chamber is used to carry out combustion at a low compression ratio. It is. Furthermore, at full load, combustion is active and the temperature inside the main combustion chamber is high, promoting vaporization of the alcohol fuel, and in the compression process, air flows from the main combustion chamber to the auxiliary chamber through the communication hole. The air flows in as a squish, and the alcohol fuel sprayed before the top dead centers T, D, and C quickly generates a good mixture as described above and ignites, causing a part of the fuel to burn. , the diffusion combustion period is not prolonged, and then the flame is blown out from the auxiliary chamber to the main combustion chamber by reverse squish;
Secondary mixing is performed to generate a good air-fuel mixture, and the fuel equivalence ratio is rapidly lowered and the combustion temperature is lowered.
It is possible to perform combustion that suppresses the generation of
Prevents the generation of exhaust gas odors, irritating odors, etc.

しかも、前記開閉バルブをセラミック材料から製作し、
前記副室を構成し且つ上部にバルブガイドと下部にバル
ブシートを同心軸上に形成した壁体をセラミック材料で
一体構造に製作したものであり、セラミック材料として
線膨張係数が小さく、耐摩耗性に優れた材料、例えば、
窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SiC)等のセラ
ミック材料、或いは複合材料のセラミック材料を選定す
ることによって、副室の構造がシンプルで耐熱性を向上
し且つ強度を確保して前記壁体の耐久性を向上できると
共に、前記バルブガイドと前記バルブシートとを同心軸
上に配置して精度を上げ、前記バルブガイドと前記バル
ブステムとの間のクリアランスを無くして高圧ガスの漏
洩を防止し、前記開閉バルブの摺動特性を向上する。更
に、前記副室へスキッシュにより流入した空気と前記ス
ロットルノズルから上死点T、D、C,前に噴霧された
アルコール燃料と単項孔混合ゾーンを形成して前記開閉
バルブのバルブステムの周りでスワールを形成しながら
迅速に混合気を生成する。
Moreover, the on-off valve is manufactured from a ceramic material,
The wall that constitutes the auxiliary chamber and has a valve guide at the top and a valve seat at the bottom coaxially formed is made of ceramic material in an integral structure, and as a ceramic material, it has a small coefficient of linear expansion and is resistant to wear. Excellent materials, e.g.
By selecting a ceramic material such as silicon nitride (Si3N4), silicon carbide (SiC), or a composite ceramic material, the structure of the subchamber is simple, heat resistance is improved, and strength is ensured, and the wall is In addition to improving durability, the valve guide and the valve seat are arranged on a concentric axis to improve accuracy, and the clearance between the valve guide and the valve stem is eliminated to prevent leakage of high pressure gas, The sliding characteristics of the opening/closing valve are improved. Further, the air flowing into the subchamber by squishing from the throttle nozzle and the alcohol fuel sprayed before the top dead center T, D, and C form a single hole mixing zone around the valve stem of the opening/closing valve. Quickly generate a mixture while forming a swirl.

それ故に、このアルコールエンジンでは、燃料当量比(
燃料/空気)の大きな前記副室の燃焼では、NOxの発
生が抑制され、また、アルコール燃料を使用するので燃
料中に酸素を含んでいるため、ガソリン、軽油に比較し
てスモークの発生は少なく、また、バルブフェース、バ
ルブシート等にカーボンデポジットの現象は発生しなく
、バルブの作動不良等が発生することはない。
Therefore, in this alcohol engine, the fuel equivalence ratio (
During combustion in the pre-chamber, where the amount of fuel (fuel/air) is large, the generation of NOx is suppressed, and since alcohol fuel is used, the fuel contains oxygen, so less smoke is generated than with gasoline or diesel oil. Furthermore, no carbon deposits occur on the valve face, valve seat, etc., and valve malfunctions do not occur.

また、このアルコールエンジンにおいて、前記主燃焼室
にグロープラグを配置したので、部分負荷時には、前記
コントローラからの指令によって該グロープラグをオン
し、前記グロープラグをオンすることで気化潜熱の大き
いアルコール燃料の気化を促進すると共に、着火性を良
好にして着火ミスの発生を防止し、該アルコール燃料の
燃焼を良好にしてアルデヒド等の未燃ガスの発生を防止
することができる。
In addition, in this alcohol engine, a glow plug is arranged in the main combustion chamber, so that during partial load, the glow plug is turned on by a command from the controller, and alcohol fuel with a large latent heat of vaporization is turned on by turning on the glow plug. It is possible to promote vaporization of the alcohol fuel, improve ignitability to prevent ignition errors, improve combustion of the alcohol fuel, and prevent generation of unburned gas such as aldehyde.

更に、前記開閉バルブを前記コントローラの指令で制御
される電磁バルブ駆動装置によって開閉作動したので、
クランクシャフトの回転とは独立して、上記の条件で前
記開閉バルブを自由に開閉制御でき、即ち、エンジンの
作動状態に直ちに応答して前記開閉バルブを開放状態又
は閉鎖状態に維持することができ、レスポンスを向上さ
せることができ、エンジンの性能をアップすることがで
きる。
Furthermore, since the opening/closing valve was opened and closed by an electromagnetic valve driving device controlled by commands from the controller,
Independently of the rotation of the crankshaft, the opening and closing valve can be freely controlled to open and close under the above conditions, that is, the opening and closing valve can be maintained in the open or closed state in immediate response to the operating state of the engine. , response can be improved and engine performance can be improved.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明によるアルコールエンジンの一実施例
を示す断面図、第2図は第1図の副室の一例を示す断面
図、及び第3図は第1図のアルコールエンジンの作動の
一例を示す処理フロー図である。 1−−−−一吸排気バルブ、3・−一−−−−シリンダ
ヘッド、5−・−副室、6・・−開閉バルブ、8・−・
−主燃焼室、9−・・・−バルブシート、10−−−−
・コントローラ、11・−・燃料噴射ポンプ、I2・・
−曲グローブラグ、14・・・一連通孔、15−一一−
−多噴孔ノズル、16・−・負荷センサー、17−−・
・−スロットルノズル、19−−一・・バルブステム、
20−・−・・バルブリフタ、21−・・−バルブガイ
ド、22−・面壁体。
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the alcohol engine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of the subchamber shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a processing flow diagram showing an example of the operation of the alcohol engine of FIG. 1-----Single intake and exhaust valve, 3.--1--Cylinder head, 5-.-Subchamber, 6.--Opening/closing valve, 8.--
-Main combustion chamber, 9-...-Valve seat, 10----
・Controller, 11...Fuel injection pump, I2...
- Curved glove lug, 14... series of holes, 15-11-
-Multi-hole nozzle, 16--Load sensor, 17--
・-Throttle nozzle, 19--1...Valve stem,
20-- Valve lifter, 21- Valve guide, 22- Face wall body.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)多噴孔ノズルを備えた主燃焼室とスロットルノズ
ルを備えた副室とを連通する連通孔を開閉する開閉バル
ブ、エンジン負荷を検出する負荷センサー、及び該負荷
センサーによる部分負荷信号に応答して前記開閉バルブ
で前記連通孔を閉鎖して前記多噴孔ノズルからアルコー
ル燃料を噴霧し、また全負荷信号に応答して前記開閉バ
ルブで前記連通孔を開放して前記スロットルノズルから
アルコール燃料を噴射する制御を行うコントローラから
成るアルコールエンジン。
(1) An on-off valve that opens and closes a communication hole that communicates a main combustion chamber with a multi-nozzle and an auxiliary chamber with a throttle nozzle, a load sensor that detects the engine load, and a partial load signal from the load sensor. In response, the on-off valve closes the communication hole to spray alcohol fuel from the multi-nozzle nozzle, and in response to the full load signal, the on-off valve opens the communication hole to spray alcohol from the throttle nozzle. An alcohol engine consisting of a controller that controls fuel injection.
(2)前記開閉バルブをセラミック材料から製作し、前
記副室を構成し且つ上部にバルブガイドと下部にバルブ
シートを同心軸上に形成した壁体をセラミック材料で一
体構造に製作した請求項1に記載のアルコールエンジン
(2) The opening/closing valve is made of a ceramic material, and the wall forming the sub-chamber and having a valve guide on an upper part and a valve seat on a lower part on a concentric axis is made of a ceramic material in an integral structure. Alcohol engine described in.
(3)前記主燃焼室にグロープラグを配置した請求項1
に記載のアルコールエンジン。
(3) Claim 1, wherein a glow plug is arranged in the main combustion chamber.
Alcohol engine described in.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001025618A1 (en) * 1999-10-04 2001-04-12 Cosimo Sarno Multi-injection systems

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WO2001025618A1 (en) * 1999-10-04 2001-04-12 Cosimo Sarno Multi-injection systems

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