JPH03141823A - アルコールディーゼルエンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料としてメタノール等の低セタン燃料を使
用するアルコールディーゼルエンジンの燃焼制御装置の
改良に関する。

（従来の技術） 一般に、ディーゼルエンジンにおいてメタノール等の低
セタン燃料を使用する場合、この低セタン燃料の燃焼範
囲はガソリンの場合に比較して狭く、その自己着火した
火炎が燃焼室内で伝播し得る最小濃度は、燃料含有量体
積表示で約６％程度であって、ガソリンの１゜４％に比
して低いものである。このため、特に低セタン燃料の少
ない混合気のリーン（稀薄）な状態となるエンジンの低
負荷時には、混合気は燃焼し難くて、未燃燃料量が増大
する。

（発明が解決しようとする課Ｗｉ） そこで、例えば実開昭６２−５６７４３号公報に開示さ
れるような技術、つまり吸気通路に配置した吸気絞り弁
により吸気量を制限して排気温度を高める技術における
上記吸気絞り弁に着目し、エンジン低負荷時には、吸気
絞り弁により吸気を絞って吸気量を少なく　１ｉ１Ｊ限
し、これによりエンジンのポンピングロスは増大するも
のの、吸気量が少なくなる分、混合気の空燃比をリッチ
（過濃）化して、低セタン燃料の燃焼性を向上させ、よ
って従来の未燃燃料をも燃焼に至らせることが考えられ
る。

その場合、エンジン低負荷時での混合気の燃焼性の向上
の程度を本発明者が天験調査したところ、第３図に破線
で示すように、熱発生率は、吸気を絞らない図中東線で
示す従来のものに比して高くなるものの、その燃焼峙間
は長くなり燃焼は緩慢化する。この燃焼の緩慢化は、火
炎が着火点より遠方にある従来の未燃燃料の所にまで到
達するからであるが、更には吸気絞り弁による吸気絞り
作用により吸気密度が減少し、このため燃焼室内での空
気の巻込み等も低下して、混合気の燃焼速度が低下した
ことに起因するものと考えられる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、エンジン低負荷時に吸気を絞ることにより混合気
の空燃比をリッチ化して低セタン燃料の燃焼性を向上さ
せる場合には、更に混合気の燃焼速度を高めて、低セタ
ン燃料の燃焼性を一層良好にすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明では、特開昭６３−
１４０８２０号公報に開示されるようなスワール可変機
構に着目し、エンジン低負荷時には、吸気を絞ると共に
、吸気のスワールを大きくして混合気の燃焼速度を高く
する二ととする。

つまり、本発明の具体的な解決手段は、燃料としてメタ
ノール等の低セタン燃料を使用するアルコールディーゼ
ルエンジンにおいて、吸気通路に配置され燃焼室内への
吸気の供給量を制限する吸気絞り弁と、燃焼室内に供給
される吸気のスワールの大きさを可変に調整するスワー
ル可変手段とを設けるとともに、エンジン負荷を検出す
る負荷検出手段と、該負荷検出手段により検出した低負
荷時に吸気を絞ると共にスワールを強めるよう上記吸気
絞り弁及びスワール可変手段を制御する制御手段とを設
ける構成としている。

（作用） 以上の構成により、本発明では、エンジンの低負荷時に
は、吸気絞り弁により吸気か絞られて吸気量が少なく制
限されると共に、この吸気に与えるスワールがスワール
可変手段により強められるので、低セタン燃料を燃料と
する混合気の空燃比がリッチ化すると共に、この混合気
の燃焼速度が上昇するので、着火点より遠方にある燃料
にも短特開で火炎が伝播して、低セタン燃料の燃焼性が
効果的に向上することになる。

しかも、吸気絞り弁による吸気の絞り作用によってエン
ジン低負荷時での排気温度が上昇するので、低排気温度
では機能を十分には光Ｆ１（シない酸化触媒の排気浄化
性能が有効に発揮されることになる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のアルコールディゼルエン
ジンの燃焼制御装置によれば、メタノール等の低セタン
燃料を使用する場合に、エンジンの低負荷時に、吸気を
絞って混合気をリッチ化し、その燃焼を燃焼速度の早い
状況で行わせるので、低セタン燃料の燃焼範囲を拡大で
きると共に、急速な混合気の燃焼により燃焼性を高めて
燃費の向上を図ることができる。しかも、酸化触媒を装
着したエンジンでは、排気温度の上昇によりその排気浄
化性能の向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、１は燃料としてメタノール等の低セタ
ン燃料を使用するアルコールディーゼルエンジンであっ
て、その長手方向には、ＩＪＩＩに配列した４個の気筒
１ａ〜１ｄが形成されている。

該容気筒１ａ〜１ｄには各々ピストン（図示せず）が嵌
挿され、該各ピストンによりその上方に各々燃焼室２，
２・・・が形成され、該６燃焼室２・・・には、その頂
部にメイン吸気ポート２ａ・・・、サブ吸気ポー）２ｂ
・・・及び排気ボート２ｃ・・・が各々開口している。

また、３は一端が大気に開口し１他端が４分岐して各メ
イン吸気ポート２ａ・・・に連通して各気筒１ａ〜１ｄ
の燃焼室２・・・に開口し、吸気を該６燃焼室２・・・
に供給する吸気通路、４は一端が４分岐して各排気ポー
ト２Ｃ・・・に連通して各気筒１ａ〜１ｄの燃焼室２・
・・に開口し、他端が大気に解放されて、排気を排出す
る排気通路である。

上記吸気通路３の分岐部の上流側には、該吸気通路３を
経て各燃焼室２・・・に供給される吸気を絞って吸気量
を制限する吸気絞り弁５が配置されている。該吸気絞り
弁５は、その弁体５ａが、吸気通路３内の吸気の流通方
向に平行となる位置が通常位置である。上記メイン吸気
ボート２ａ・・・は、各々吸気通路３を流れた吸気が該
各メイン吸気ポート２ａ・・・から燃焼室２の周方向に
沿って該燃焼室２内に流入するように形成されていて、
この構成により、吸気を気筒軸周りに旋回させるスワー
ルを生成するように構成している。

さらに、７は副吸気通路であって、該副吸気通路７は、
その一端が上記吸気通路３の分岐部上流側で且つ吸気絞
り弁５の配置位置よりも下流側に連通し、その他側は気
筒１ａ〜１ｄの配列方向に平行で各気筒１ａ〜１ｄの近
傍に配置されている。

この他側は、燃焼室２・・・内の吸気が副吸気通路７に
逆流するのを防止するワンウェイバルブ８ａ〜８ｄを介
して、各々気筒１ａ〜１ｄのサブ吸気ボート２ｂ・・・
に連通していて、吸気通路３を流れる吸気の一部を該副
吸気通路７からサブ吸気ボート２ｂ・・・を経て各燃焼
室２・・・に供給する構成である。

ここで、各サブ吸気ボート２ｂ・・・は、メイン吸気ポ
ー）２ａ・・・よりも小径に形成され、且つその燃焼室
２内への吸気の流入方向は、燃焼室２の周方向に沿うが
、メイン吸気ボート２ａ・・・から流入する吸気と衝突
する方向に形成されている。従って、サブ吸気ボート２
ｂ・・・から燃焼室２・・・に吸気を供給した場合には
、メイン吸気ボート２ａ・・・から供給された吸気のス
ワールは弱まる構成である。

そして、上記副吸気通路７の途中には、該副吸気通路７
を開閉する０Ｎ１０ＦＦバルブつと、該０Ｎ１０ＦＦバ
ルブ９の上流側で該副吸気通路７を流れる吸気量を調整
するスワール調整弁１０とが各々配置されている。該ス
ワール調整弁１０は、その弁体１０ａが副吸気通路７内
の吸気の流通方向に平行な図示の全開位置と、上記吸気
の流通方向に封して所定角度に傾斜する半開位置との２
位置に切換わるものである。

よって、以上の構成により、０Ｎ１０ＦＦバルブ９を開
き、スワール調整弁１０を全開位置に位置付けた場合に
は、各サブ吸気ボート２ｂ・・・から供給する吸気量を
多くして、メイン吸気ボート２ａ・・・から供給された
吸気のスワールを弱める程度を大きくして弱スワールと
し、また０Ｎ１０ＦＦバルブ９の開状態でスワール調整
弁１０を半開位置に位置付けた場合には、各サブ吸気ポ
ー）２ｂ・・・からの吸気量を上記よりも少なくして、
メイン吸気ボート２ａ・・・からの吸気のスワールを若
干弱めて中スワールとし、更に０Ｎ１０ＦＦバルブ９を
閉じた場合には、各サブ吸気ボート２ｂ・・・から供給
する吸気量をなくして、メイン吸気ボート２ａ・・・か
らの吸気のスワールを弱めず強スワールとするようにし
たスワール可変手段１２を構成している。

また、第１図において、１３はエンジン１の回転数を検
出する回転数センサ、１４はエンジン１のスロットル弁
開度を検出する開度センサであって、該両センサ１３，
１４により、エンジン回転数とスロットル弁開度とに基
いてエンジン１の負荷を検出するようにした負荷検出手
段１５を構成している。

そして上記各センサ１３，１４の検出信号は、内部にＣ
ＰＵ等を有するコントローラ１６に人力され、該コント
ローラ１６により、上記吸気絞り弁５．０Ｎ１０ＦＦバ
ルブ９及びスワール調整弁１０を制御するようにしてい
る。

次に、上記コントローラ１６による吸気のスワールの大
きさの制御および吸気絞り弁５の作動制御を第２図に示
す。つまり、エンジン回転センサの低い低速状態での高
負荷時には強スワール、高速高負荷時及び中負荷時には
中スワールとする。

また、低負荷領域では、低セタン燃料の混合気の空燃比
が極めて稀薄となる図中破線で示す線未満の極低負荷領
域と、それ以外の領域とに区分し、この後者の領域での
低速域では中スワール、後者の領域の高速域では弱スワ
ールとするが、前者の極低負荷領域での低速時では強ス
ワール、その高速１１５では中スワールとして、後者の
領域よりもスワールを強めるように制御する。また、上
記極低負荷領域では吸気絞り弁５により吸気通路３の吸
気を絞って吸気量を少なく制限し、この領域以外の領域
では吸気絞り作用を行わないよう吸気絞り弁５を制御す
る。

よって、上記の構成により、回転数センサ１３及び開度
センサ１４の双方により検出した低負作ｊ領域のうち、
特に極低負荷領域をとる運転時において、吸気絞り弁５
により吸気通路３の吸気を絞ると共に、スワールを極低
負荷領域を除く低負荷領域での通常のスワールよりも強
めるよう、吸気絞り弁５及びスワール可変手段１２を制
御するようにした制御手段１８を構成している。

したがって、上記実施例においては、極低負荷領域にあ
るエンジン運転時には、吸気通路３から各燃焼室２・・
・に流れる吸気が吸気絞り弁５により絞られると共に、
各燃焼室２・・・内で生成される吸気のスワールが、低
速時ではこの極低負荷領域を除く低負荷領域での中スワ
ールよりも強められて強スワールとなり、高速領域では
同様に弱スワールよりも強められて中スワールとなる。

そのことにより、吸気量が吸気絞り弁５で少な（制限さ
れる分、混合気の空燃比がリッチになると共に、スワー
ルが強められる分、各燃焼室２・・・での混合気の燃焼
速度が第３図に一点鎖線で示すように、吸気絞りを行わ
ない実線の従来のものや破線で示す吸気絞りのみを行う
ものに比べて、効果的に速まるので、熱発生率が顕著に
高められる。

その結果、燃費改善率は、第４図に一点鎖線で示すよう
に、吸気絞りのみを行う実線のものに比べて、全ての回
転域において良くなる。

しかも、低セタン燃料を使用するとスモールの発生がな
いので酸化触媒を装着して排気の浄化を行うこととした
場合に、この酸化触媒は比較的高い排気温度の下で排気
浄化性能を発ｉｆｆするが、上述のように吸気絞り弁５
による吸気の絞り作用によって排気温度が上昇するので
、極低負荷領域での酸化触媒の排気浄化性能が向上する
効果も得られる。

尚、上記実施例では、サブ吸気ポート２ｂ・・・から燃
焼室２・・・に供給する吸気によりスワールを弱める構
成としたが、第５図に示す変形例のように、サブ吸気ポ
ート２ｂ’・・・から各燃焼室２・・・への吸気の流入
方向を、メイン吸気ポート２ａ・・・からの吸気の流入
方向と同一方向として、スワールを強めるよう構成して
もよい。また、吸気絞り弁５は、吸気通路３において、
副吸気通路７の接続点よりも下流に配置してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図はエンジン負荷領域に応してとる吸気のスワー
ルの大きさを示す図、第３図は熱発生率の向上の様子を
示す説明図、第４図はエンジン回転数に対する燃費改善
率を示す図、第５図はサブ吸気ポートの変形例を示す図
である。 １・・・アルコールディーゼルエンジン、２・・・燃焼
室、３・・・吸気通路、５・・・吸気絞り弁、７・・・
副吸気通路、１０・・・スワール調整弁、１２・・・ス
ワール可変手段、１３・・・回転数センサ、１４・・・
開度センサ、１５・・・負荷検出手段、 １６・・・コントローラ、 ８ ・・・制御手段。 ばか２名 第５ 図 第４ 図 １ンシン回中乙子交、 第２ 図 クツ〉り角度 Ａ 第３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料としてメタノール等の低セタン燃料を使用す
   るアルコールディーゼルエンジンにおいて、吸気通路に
   配置され燃焼室内への吸気の供給量を制限する吸気絞り
   弁と、燃焼室内に供給される吸気のスワールの大きさを
   可変に調整するスワール可変手段とを備えるとともに、
   エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手
   段により検出した低負荷時に吸気を絞ると共にスワール
   を強めるよう上記吸気絞り弁及びスワール可変手段を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とするアルコール
   ディーゼルエンジンの燃焼制御装置。