JPH09264180A - Combustion system and engine system - Google Patents

Combustion system and engine system

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JPH09264180A
JPH09264180A JP8071895A JP7189596A JPH09264180A JP H09264180 A JPH09264180 A JP H09264180A JP 8071895 A JP8071895 A JP 8071895A JP 7189596 A JP7189596 A JP 7189596A JP H09264180 A JPH09264180 A JP H09264180A
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JP
Japan
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fuel
cylinder
air
combustion
supplied
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JP8071895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Hirasawa
信夫 平澤
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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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
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion system and an engine system capable of increasing fuel cost efficiency and reducing exhaust gas by stably burning a very lean mixture. SOLUTION: A combustion system supplies fuel and air to a cylinder 1, compresses the fuel and air by a piston 2 provided in the cylinder 1, starts ignition in the cylinder 1, burns the fuel and then discharges burnt gas to the outside of the cylinder 1. Fuel is supplied when pressure in the cylinder 1 is close to a maximum load condition and air supply is performed immediately after fuel supply.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼システム及び
エンジンシステムに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a combustion system and an engine system.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
ガソリンエンジンは、図4,5,6に示すようにシリン
ダ1内にピストン2を設け、ピストン2の移動によりシ
リンダ1内にできる容積部分に、ガソリンと空気との混
合気を送り込む吸入バルブ6と、燃焼ガスを排出するた
めの排気バルブ5とを設け、まず、吸入バルブ6を開
き、排気バルブ5を閉じ、シリンダ1内に設けたピスト
ン2を移動させシリンダ1内の容積を拡大させ、シリン
ダ1内に空気とガソリンの混合気を吸い込む吸入行程,
次に、吸入バルブ6を閉じ、シリンダ1内の容積を縮小
するようにピストン2を移動させる圧縮行程,次に、圧
縮された混合気に点火して燃焼膨張させ、この燃焼膨張
による圧力でピストン2を移動させシリンダ1内の容積
を拡大させる膨張行程,次に、排気バルブ5を開き、前
記燃焼膨張したガスをシリンダ1外へ排出するため、シ
リンダ1の容積を縮小するようにピストン2を移動させ
る排気行程とからなっている。
2. Description of the Related Art In a conventional gasoline engine, a piston 2 is provided in a cylinder 1 as shown in FIGS. Is provided with an intake valve 6 for feeding a mixture of gasoline and air, and an exhaust valve 5 for exhausting combustion gas. First, the intake valve 6 is opened, and the exhaust valve 5 is closed. A suction stroke for moving the piston 2 to expand the volume in the cylinder 1 and sucking a mixture of air and gasoline into the cylinder 1,
Next, the intake valve 6 is closed, and the compression stroke in which the piston 2 is moved so as to reduce the volume in the cylinder 1 is performed. Then, the compressed air-fuel mixture is ignited to be combusted and expanded. 2 is moved to expand the volume in the cylinder 1, and then the exhaust valve 5 is opened to discharge the combustion-expanded gas to the outside of the cylinder 1. Therefore, the piston 2 is moved so as to reduce the volume of the cylinder 1. It consists of a moving exhaust stroke.

【0003】前記、吸入行程,圧縮行程,膨張行程,排
気行程の4行程を順次繰り返す方式が通常一般的な4サ
イクルエンジンである。
A normal four-cycle engine is a system in which the above-mentioned four steps of intake stroke, compression stroke, expansion stroke, and exhaust stroke are sequentially repeated.

【0004】前記従来のエンジンでは、シリンダ1内に
ガソリンと空気とを混合した混合気を吸入するため、燃
焼供給の応答性と燃焼制御とを精度良く行うことができ
ず、効率的な燃焼を行うためにシリンダ1内の燃焼状態
に応じ、空気とガソリンとの混合比を変更した混合気の
吸入量を最適に供給することは困難である。
In the above-mentioned conventional engine, since the mixture of gasoline and air is sucked into the cylinder 1, the response of combustion supply and the combustion control cannot be performed accurately, and efficient combustion is achieved. Therefore, it is difficult to optimally supply the intake amount of the air-fuel mixture in which the mixing ratio of air and gasoline is changed according to the combustion state in the cylinder 1.

【0005】従って、不完全な燃焼状態により燃費効率
が悪く、排気ガスの多いエンジンである。
Therefore, the engine is inefficient in fuel consumption due to an incomplete combustion state and has a large amount of exhaust gas.

【0006】本発明は、以上のような従来の課題を解決
するためになされたものであり、超希薄な混合気を安定
燃焼し、燃費効率が高く、排気ガスの少ない燃焼システ
ム及びエンジンシステムを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above conventional problems, and provides a combustion system and an engine system that stably burns an ultra-lean air-fuel mixture, has high fuel efficiency, and emits less exhaust gas. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。
The gist of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0008】燃料及び空気をシリンダ1へ供給し、該燃
料及び空気を該シリンダ1内に設けたピストン2により
圧縮し、次に、シリンダ1内で点火して前記燃料を燃焼
させた後、燃焼ガスをシリンダ1外へ排気する燃焼シス
テムにおいて、該シリンダ1内の圧力が負圧状態時に燃
料の供給を行い、空気の供給を燃料の供給の後に行うこ
とを特徴とする燃焼システムに係るものである。
Fuel and air are supplied to the cylinder 1, the fuel and air are compressed by a piston 2 provided in the cylinder 1, and then the fuel is ignited in the cylinder 1 to burn the fuel and then burned. A combustion system for exhausting gas to the outside of a cylinder 1, wherein fuel is supplied when the pressure in the cylinder 1 is in a negative pressure state, and air is supplied after the fuel is supplied. is there.

【0009】また、シリンダ1内に設けたピストン2を
移動させ、機械的エネルギを発生させるエンジンシステ
ムにおいて、前記シリンダ1内に設けたピストン2の移
動により該シリンダ1内の容積が最大となる状況近傍で
燃料を供給し、燃料供給直後に空気を供給し、次に、シ
リンダ1内の容積をピストン2の移動により圧縮し、該
圧縮した燃料と空気の混合気に点火して燃焼膨張させ、
燃焼膨張による圧力で前記シリンダ1内の容積を拡大す
るように前記ピストン2を移動させ、次に、前記燃焼膨
張したガスをシリンダ1外へ排出するため排気バルブ5
を開きシリンダ1内の容積を縮小するように前記ピスト
ン2を移動させることを特徴とするエンジンシステムに
係るものである。
Further, in an engine system in which the piston 2 provided in the cylinder 1 is moved to generate mechanical energy, the movement of the piston 2 provided in the cylinder 1 maximizes the volume in the cylinder 1. Fuel is supplied in the vicinity, air is supplied immediately after the fuel is supplied, then the volume in the cylinder 1 is compressed by the movement of the piston 2, and the mixture of the compressed fuel and air is ignited to cause combustion expansion.
The piston 2 is moved so as to expand the volume in the cylinder 1 by the pressure due to combustion expansion, and then the exhaust valve 5 for discharging the combustion expanded gas to the outside of the cylinder 1.
The present invention relates to an engine system in which the piston 2 is moved so as to open and reduce the volume in the cylinder 1.

【0010】また、前記シリンダ1内の燃焼状態に応
じ、超希薄な混合気を安定燃焼でき、最も効率的で少な
い燃料を供給するように燃焼状態を制御装置10にフィー
ドバックし、フィードバックされた情報に基づき制御装
置10より最適な燃料を供給するようにコントロールし、
該燃料の供給後に供給する空気を理想空燃比となるよう
に制御装置10にてコントロールして空気量を自動供給す
ることを特徴とする請求項1,2いずれか1項に記載の
燃焼システム或いはエンジンシステムに係るものであ
る。
Further, according to the combustion state in the cylinder 1, the ultra-lean mixture can be stably burned, and the combustion state is fed back to the control device 10 so as to supply the most efficient and small amount of fuel, and the fed back information is fed back. Based on the above, control device 10 controls to supply optimal fuel,
The combustion system according to any one of claims 1 and 2, wherein the controller 10 controls the air supplied after the fuel is supplied so that the air has an ideal air-fuel ratio, and the air amount is automatically supplied. It relates to the engine system.

【0011】また、前記燃料の供給後に供給する空気が
超高圧空気或いは液化空気であることを特徴とする請求
項1〜3いずれか1項に記載の燃焼システム或いはエン
ジンシステムに係るものである。
Further, the present invention relates to a combustion system or an engine system according to any one of claims 1 to 3, wherein the air supplied after the fuel is supplied is ultrahigh pressure air or liquefied air.

【0012】また、前記シリンダ1若しくはケーシング
が複数配置されている場合、該シリンダ1若しくはケー
シングのいくつかを空気圧縮機用として使用することを
特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃焼シ
ステム或いはエンジンシステムに係るものである。
Further, when a plurality of the cylinders 1 or casings are arranged, some of the cylinders 1 or the casings are used for an air compressor. It relates to the described combustion system or engine system.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】好適な本発明の実施の形態(発明
をどのように実施するか)を、図面に基づいてその作用
効果を示して簡単に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention (how to carry out the invention) will be briefly described with reference to the drawings, showing the operational effects thereof.

【0014】シリンダ1内の圧力が負圧状態時に燃料の
供給を行うと、高い負圧状態下で燃料が噴射されること
になるから、シリンダ1内で燃料の分子間引力が極限に
低下し、燃料が超ミクロ化(分子レベルのガス化)して
噴散する。そして、燃料の供給の後、つまり、燃料が超
ミクロ化して均一に噴散した状況下で、空気を供給する
から燃料と空気とが従来に比べて均一に混合した混合気
となり、燃料を完全燃焼することができる。
If fuel is supplied when the pressure in the cylinder 1 is negative, the fuel will be injected under a high negative pressure, so that the intermolecular attractive force of the fuel in the cylinder 1 is extremely reduced. , The fuel is ultra-micronized (gasification at the molecular level) and is jetted. Then, after the fuel is supplied, that is, under the condition that the fuel is micronized and uniformly jetted, the air is supplied, so that the fuel and the air are mixed more uniformly than in the conventional case, and the fuel is completely discharged. It can burn.

【0015】以上のように、燃料を超ミクロ化して空気
と混合することにより、ピストン2の低速運動時から高
速運動時まで全ての領域で安定燃焼ができる。また、寒
冷地や高地等の悪環境下においても安定燃焼できる。
As described above, by making the fuel ultra-micronized and mixing it with air, stable combustion can be performed in all regions from low speed movement of the piston 2 to high speed movement. Further, stable combustion can be performed even in a bad environment such as a cold region or a highland.

【0016】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃費効率が高く排気ガスの少ない燃焼システムを達
成することができる。
Therefore, it is possible to achieve a combustion system with high fuel efficiency and low exhaust gas under all environments and conditions.

【0017】請求項2記載の発明によれば、シリンダ1
内に設けたピストン2の移動により、シリンダ1内の容
積が最大となる状況近傍、つまり、シリンダ1内の圧力
が最大負圧状態近傍時に燃料の供給を行うと、シリンダ
1内で燃料の分子間引力が極限に低下し、燃料が超ミク
ロ化(分子レベルのガス化)する。そして、燃料の供給
の直後、つまり、燃料が超ミクロ化した状況下で空気を
供給すると燃料と空気とが均一に混合した混合気とな
り、燃料を完全燃焼することができる。
According to the second aspect of the invention, the cylinder 1
When the fuel is supplied near the situation where the volume in the cylinder 1 is maximized by the movement of the piston 2 provided inside the cylinder 1, that is, when the pressure in the cylinder 1 is near the maximum negative pressure state, the molecular weight of the fuel in the cylinder 1 is increased. The thinning force is extremely reduced, and the fuel becomes ultra-micronized (gasification at the molecular level). Immediately after the fuel is supplied, that is, when the air is supplied under the condition that the fuel is ultra-micronized, the air-fuel mixture is a uniform mixture of the fuel and the air, and the fuel can be completely burned.

【0018】以上のように、燃料を超ミクロ化して空気
と混合することにより、一般に最も燃焼が不安定なアイ
ドリング運動域でも安定燃焼ができ、ピストン2の低速
運動時から高速運動時まで全ての領域で安定燃焼ができ
る。また、寒冷地や高地等の悪環境下においても安定燃
焼ができる。
As described above, by making the fuel ultra-micronized and mixing with air, stable combustion can be performed even in the idling motion region where combustion is generally the least stable, and all of the piston 2 from low speed motion to high speed motion can be performed. Stable combustion is possible in the area. In addition, stable combustion can be performed even in adverse environments such as cold regions and highlands.

【0019】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃費効率が高く、排気ガスの少ないエンジンシステ
ムを達成することができる。
Therefore, it is possible to achieve an engine system having high fuel efficiency and low exhaust gas under all environments and conditions.

【0020】請求項3記載の発明によれば、燃料の供給
後に供給する空気を理想空燃比となるように調整して空
気量を自動供給すると、シリンダ1内の燃料が最も効率
良く燃焼できるように空気の量をコントロールすること
ができ、超希薄な混合気を安定燃焼することができ、い
かなる環境下,条件下においても燃費効率が高く、排気
ガスの少ない燃焼システム及びエンジンシステムを達成
することができる。そして、最も効率的な燃焼を行うた
めに、シリンダ1内の燃焼状態に応じ、できるだけ希薄
な混合気を安定燃焼させるため、まず、最も効率的で少
ない燃料の供給を行い、次に、その燃料に応じて最も希
薄で安定燃焼することができるように空気の量をコント
ロールして供給することができる。
According to the third aspect of the present invention, when the air supplied after the fuel is supplied is adjusted to have an ideal air-fuel ratio and the air amount is automatically supplied, the fuel in the cylinder 1 can be burned most efficiently. Achieving a combustion system and engine system that can control the amount of air in a stable manner, can stably burn an ultra-lean air-fuel mixture, has high fuel efficiency under any environment and conditions, and has little exhaust gas. You can Then, in order to perform the most efficient combustion, in order to stably burn the leanest air-fuel mixture according to the combustion state in the cylinder 1, first, the most efficient and small amount of fuel is supplied, and then the fuel is supplied. The amount of air can be controlled and supplied so that the leanest and stable combustion can be achieved.

【0021】以上のように、シリンダ1内の燃焼状態に
応じ、超希薄な混合気で最も効率良く燃焼できるよう
に、燃焼状態を制御装置10にフィードバックし、そのフ
ィードバックされた情報に基づき最も効率的で少ない燃
料と、その燃料に応じた最も理想的な空燃比となる空気
の量とをシリンダ1内に供給することにより、一般に最
も燃焼が不安定なアイドリング運動域でも安定燃焼がで
き、ピストン2の低速運動時から高速運動時まで全ての
領域で安定燃焼ができる。また、寒冷地や高地等の悪環
境下においても安定燃焼ができる。
As described above, the combustion state is fed back to the control unit 10 so that the combustion can be performed most efficiently with the ultra-lean air-fuel mixture according to the combustion state in the cylinder 1, and the most efficient operation is performed based on the fed-back information. By supplying a small amount of fuel and the amount of air that provides the most ideal air-fuel ratio corresponding to the fuel into the cylinder 1, stable combustion can be performed even in the idling motion region where combustion is generally unstable, and the piston 2. Stable combustion is possible in all regions from low speed movement to high speed movement. In addition, stable combustion can be performed even in adverse environments such as cold regions and highlands.

【0022】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃費効率が高く排気ガスの少ない燃焼システム及び
エンジンシステムを達成することができる。
Therefore, it is possible to achieve a combustion system and an engine system with high fuel efficiency and low exhaust gas under all environments and conditions.

【0023】請求項4記載の発明によれば、燃料の供給
後に供給する空気を超高圧空気或いは液化空気にする
と、燃料と空気とが均一に混合した混合気となり、燃料
を完全燃焼することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, when the air supplied after the fuel is supplied is ultra-high pressure air or liquefied air, the fuel and the air are uniformly mixed, and the fuel is completely burned. it can.

【0024】以上のように、空気を超高圧空気或いは液
化空気にして燃料と均一に混合することにより、一般に
最も燃焼が不安定なアイドリング運動域でも安定燃焼が
でき、ピストン2の低速運動時から高速運動時まで全て
の領域で安定燃焼ができる。また、寒冷地や高地等の悪
環境下においても安定燃焼ができる。
As described above, by converting the air into ultra-high pressure air or liquefied air and mixing it uniformly with the fuel, stable combustion can be achieved even in the idling motion range where combustion is generally unstable, and the piston 2 can be operated at low speed. Stable combustion is possible in all areas until high speed movement. In addition, stable combustion can be performed even in adverse environments such as cold regions and highlands.

【0025】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃費効率が高く排気ガスの少ない燃焼システム及び
エンジンシステムを達成することができる。
Therefore, it is possible to achieve a combustion system and an engine system with high fuel efficiency and low exhaust gas under all environments and conditions.

【0026】請求項5記載の発明によれば、シリンダ1
若しくはケーシングのいくつかを空気圧縮機用として使
用することにより、燃焼システム或いはエンジンシステ
ムを低コスト化することができる。
According to the invention described in claim 5, the cylinder 1
Alternatively, the cost of the combustion system or the engine system can be reduced by using some of the casings for the air compressor.

【0027】[0027]

【実施例】本発明の具体的な実施例について図面に基づ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】本実施例は図1に示すように、シリンダ1
内に設けたピストン2の移動により機械的なエネルギを
発生させるエンジンシステムであり、シリンダ1内にピ
ストン2を設け、ピストン2の移動によりシリンダ1内
にできる容積部分にガソリン等の炭化水素系燃料をシリ
ンダ1内に供給するための燃料噴射ノズル3及び空気を
シリンダ1内に供給するための空気噴射ノズル4を設
け、更に燃焼ガスを排出するための排気バルブ5とを設
ける。
In this embodiment, as shown in FIG.
This is an engine system that generates mechanical energy by the movement of a piston 2 provided therein. A piston 2 is provided in a cylinder 1, and a hydrocarbon-based fuel such as gasoline is provided in a volume portion formed in the cylinder 1 by the movement of the piston 2. Is provided with a fuel injection nozzle 3 for supplying air into the cylinder 1, an air injection nozzle 4 for supplying air into the cylinder 1, and an exhaust valve 5 for discharging combustion gas.

【0029】そして、エンジンの動作は、図2,3に示
すように、まず、排気バルブ5を閉じ、シリンダ1内に
設けたピストン2を移動させてシリンダ1内の容積を拡
大させ、シリンダ1内の容積が最大となる近傍でガソリ
ン等の炭化水素系燃料をシリンダ1内に供給し、炭化水
素系燃料の供給直後、シリンダ1内の容積が最大となる
近傍で空気をシリンダ1内に供給する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the operation of the engine is as follows. First, the exhaust valve 5 is closed, the piston 2 provided in the cylinder 1 is moved, and the volume in the cylinder 1 is expanded. A hydrocarbon-based fuel such as gasoline is supplied into the cylinder 1 near the maximum internal volume, and immediately after the hydrocarbon-based fuel is supplied, air is supplied into the cylinder 1 near the maximum internal volume of the cylinder 1. To do.

【0030】次に、シリンダ1内の容積をピストン2の
移動により圧縮し、圧縮した燃料と空気の混合気にシリ
ンダ1内に設けた点火プラグ11にて点火して燃焼膨張さ
せ、この燃焼膨張による圧力で前記シリンダ1内の容積
を拡大するように前記ピストン2を移動させ、次に、前
記燃焼膨張したガスをシリンダ1外へ排出するために排
気バルブ5を開きシリンダ1内の容積を縮小するように
ピストンを移動させる。
Next, the volume in the cylinder 1 is compressed by the movement of the piston 2, and a mixture of compressed fuel and air is ignited by a spark plug 11 provided in the cylinder 1 to be combusted and expanded. The piston 2 is moved so as to expand the volume in the cylinder 1 by the pressure by, and then the exhaust valve 5 is opened to discharge the combustion-expanded gas to the outside of the cylinder 1 to reduce the volume in the cylinder 1. Move the piston as you would.

【0031】以上のように、エンジンの動作は、図2の
(a),(a'),(b),(c),(d),図3に図示したよう
に、吸入行程,圧縮行程,膨張行程,排気行程の4行程
を順次繰り返すことになる。
As described above, the operation of the engine is as shown in FIG.
As shown in (a), (a '), (b), (c), (d), and FIG. 3, four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke are sequentially repeated.

【0032】尚、図中の符号12は燃料タンク,符号13は
フィルタ,符号14は分配型噴射ポンプ,符号15はエアフ
ィルタ,符号16は圧縮機,符号17はエアタンク,符号18
は分配型噴射ポンプ,符号19はセンサーである。
In the figure, reference numeral 12 is a fuel tank, reference numeral 13 is a filter, reference numeral 14 is a distribution type injection pump, reference numeral 15 is an air filter, reference numeral 16 is a compressor, reference numeral 17 is an air tank, reference numeral 18 is shown.
Is a distribution type injection pump, and reference numeral 19 is a sensor.

【0033】前記実施例を更に詳しく説明すると、前記
シリンダ1内の燃焼状態に応じ、超希薄な混合気を安定
燃焼できるように、最も効率的で少ない燃料を供給する
ように、燃焼状態を制御装置10にフィードバックし、こ
のフィードバックされた情報に基づき制御装置10より最
適な燃料を供給するようにシリンダ1内に燃料噴射でき
る燃料噴射ノズル3を設け、燃料の供給直後に供給する
空気を理想空燃比(最小の燃料で燃焼効率が最も高くな
る燃料と空気との質量比。理論空燃比=14.7とは異な
る。)となるように制御装置10にてコントロールして、
シリンダ1内に理想空燃比となる空気の量を自動的に供
給できる空気噴射ノズル4を設ける。
Explaining the embodiment in more detail, according to the combustion state in the cylinder 1, the combustion state is controlled so that the ultra-lean air-fuel mixture can be stably burned and the most efficient and small amount of fuel is supplied. A fuel injection nozzle 3 that can inject fuel into the cylinder 1 is provided so that the fuel is fed back to the device 10 and the control device 10 supplies the optimum fuel based on this fed back information, and the air supplied immediately after the fuel is supplied is ideally empty. The control device 10 controls so that the fuel ratio (mass ratio of fuel and air that maximizes combustion efficiency with the smallest fuel. Different from theoretical air-fuel ratio = 14.7) is obtained.
An air injection nozzle 4 capable of automatically supplying an amount of air having an ideal air-fuel ratio is provided in the cylinder 1.

【0034】以上のように、シリンダ1内の燃焼状態に
応じ、超希薄な混合気で最も効率良く燃焼できるよう
に、燃焼状態を制御装置10にフィードバックし、そのフ
ィードバックされた情報に基づき最も効率的で少ない燃
料と、その燃料に応じた最も理想的な空燃比となる空気
の量とをシリンダ1内に供給することにより、一般に最
も燃焼が不安定なアイドリング運動域でも安定燃焼がで
き、ピストン2の低速運動時から高速運動時まで全ての
領域で安定燃焼ができる。
As described above, according to the combustion state in the cylinder 1, the combustion state is fed back to the control device 10 so that the combustion can be performed most efficiently with the ultra-lean air-fuel mixture, and based on the fed-back information, the most efficient combustion is performed. By supplying a small amount of fuel and the amount of air that provides the most ideal air-fuel ratio corresponding to the fuel into the cylinder 1, stable combustion can be performed even in the idling motion region where combustion is generally unstable, and the piston 2. Stable combustion is possible in all regions from low speed movement to high speed movement.

【0035】また、寒冷地や高地等の悪環境下において
も安定燃焼ができる。
Further, stable combustion can be performed even in a bad environment such as a cold region or a highland.

【0036】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃焼効率が高く排気ガスの少ないエンジンシステム
を達成することができる。
Therefore, it is possible to achieve an engine system having high combustion efficiency and low exhaust gas under all environments and conditions.

【0037】また、燃料の供給直後に供給する空気を超
高圧空気或いは液化空気にすると、燃料と空気とが均一
に混合した混合気となり、燃料を完全燃焼することがで
きる。そして、空気を超高圧空気或いは液化空気にして
燃料と均一に混合することにより、一般に最も不安定な
アイドリング運動域でも安定燃焼ができ、ピストン2の
低速運動時から高速運動時まで全ての領域で安定燃焼が
できる。
If the air supplied immediately after the fuel is supplied is ultra-high pressure air or liquefied air, it becomes a mixture of the fuel and the air, and the fuel can be completely burned. By making the air into ultra-high pressure air or liquefied air and mixing it uniformly with the fuel, stable combustion is possible even in the most unstable idling motion region, and in all regions from low speed motion of the piston 2 to high speed motion. Stable combustion is possible.

【0038】以上の実施例では、燃焼システムの最も一
般的な4サイクルガソリンエンジンを例に説明したが、
本発明は、実施例の4サイクルガソリンエンジンに限定
するものでなく、ディーゼルエンジン等他の燃焼システ
ム全般、つまり、シリンダ1内にピストン2を設け、シ
リンダ1内に燃料と空気とを供給し、ピストン2の移動
により機械的エネルギを発生させることができる全ての
燃焼システムに応用できるものである。
In the above embodiments, the most common four-stroke gasoline engine of the combustion system has been described as an example.
The present invention is not limited to the four-cycle gasoline engine of the embodiment, and other combustion systems in general such as a diesel engine, that is, the piston 2 is provided in the cylinder 1, and fuel and air are supplied into the cylinder 1. The present invention can be applied to all combustion systems that can generate mechanical energy by moving the piston 2.

【0039】尚、多気筒エンジンにおいて、いくつかの
シリンダ1若しくはケーシングを空気圧縮機用として使
用することは技術的に容易であり、かつ多くのコストを
要しないで当該発明を実施することが可能である。
In a multi-cylinder engine, it is technically easy to use some cylinders 1 or casings for an air compressor, and the present invention can be implemented without much cost. Is.

【0040】そして、上記内容は、ロータリーエンジン
に採用すると、その機構上最も良く本発明になじむもの
である。
When the above contents are adopted in the rotary engine, they are best suited to the present invention in terms of their mechanism.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は上述のように構成したから、シ
リンダ内の圧力が負圧状態時に燃料の供給を行うと、シ
リンダ内で燃料の分子間引力が極限に低下し、燃料が超
ミクロ化するので燃料と空気とが均一に混合した混合気
となり、燃料を完全燃焼することができる。また、燃料
を超ミクロ化して空気と混合することにより、ピストン
の低速運動時から高速運動時まで全ての領域で安定燃焼
ができる。そして、寒冷地や高地等の悪環境下において
も安定燃焼ができる。
Since the present invention is configured as described above, when fuel is supplied when the pressure in the cylinder is in a negative pressure state, the intermolecular attractive force of the fuel in the cylinder is extremely reduced, and the fuel is ultra-microscopic. As a result, the fuel and air become a uniform mixture, and the fuel can be completely burned. Further, by making the fuel ultra-micro and mixing it with air, stable combustion can be performed in all regions from low speed movement of the piston to high speed movement. Further, stable combustion can be performed even in a bad environment such as a cold region or a highland.

【0042】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃費効率が高く排気ガスの少ない燃焼システムを達
成することができる。
Therefore, under all environments and conditions, it is possible to achieve a combustion system with high fuel efficiency and less exhaust gas.

【0043】請求項2記載の発明によれば、シリンダ内
に設けたピストンの移動により、シリンダ内の容積が最
大となる状況近傍、つまりシリンダ内の圧力が最大負圧
状態近傍時に燃料の供給を行うと、シリンダ内で燃料の
分子間引力が極限に低下し、燃料が超ミクロ化する。そ
して、燃料の供給の直後、つまり、燃料が超ミクロ化し
た状況下で空気を供給すると燃料と空気とが均一に混合
した混合気となり、燃料を完全燃焼することができる。
According to the second aspect of the invention, the fuel is supplied near the situation where the volume inside the cylinder is maximized by the movement of the piston provided in the cylinder, that is, when the pressure inside the cylinder is near the maximum negative pressure state. If this is done, the intermolecular attractive force of the fuel is extremely reduced in the cylinder, and the fuel becomes ultra-micro. Immediately after the fuel is supplied, that is, when the air is supplied under the condition that the fuel is ultra-micronized, the air-fuel mixture is a uniform mixture of the fuel and the air, and the fuel can be completely burned.

【0044】燃料を超ミクロ化して空気と混合すること
により、一般に最も燃焼が不安定なアイドリング運動域
でも安定燃焼ができ、ピストンの低速運動時から高速運
動時まで全ての領域で安定燃焼ができる。また、寒冷地
や高地等の悪環境下においても安定燃焼ができる。
By super-micronizing the fuel and mixing it with air, stable combustion can be performed even in the idling motion region where combustion is generally unstable, and stable combustion is possible in all regions from low speed movement of the piston to high speed movement. . In addition, stable combustion can be performed even in adverse environments such as cold regions and highlands.

【0045】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃費効率が高く排気ガスの少ないエンジンシステム
を達成することができる。
Therefore, it is possible to achieve an engine system having high fuel efficiency and low exhaust gas under all environments and conditions.

【0046】請求項3記載の発明によれば、シリンダ内
の燃焼状態に応じ、超希薄な混合気で最も効率良く燃焼
できるように、燃焼状態を制御装置にフィードバック
し、そのフィードバックされた情報に基づき最も効率的
で少ない燃料と、その燃料に応じた最も理想的な空燃比
となる空気の量とをシリンダ内に供給することにより、
一般に最も燃焼が不安定なアイドリング運動域でも安定
燃焼ができ、ピストンの低速運動時から高速運動時まで
全ての領域で安定燃焼ができる。また、寒冷地や高地等
の悪環境下においても安定燃焼ができる。
According to the third aspect of the present invention, the combustion state is fed back to the control device so that the combustion can be performed most efficiently with the ultra-lean air-fuel mixture according to the combustion state in the cylinder. By supplying the most efficient and least fuel based on this, and the amount of air that is the most ideal air-fuel ratio corresponding to that fuel into the cylinder,
In general, stable combustion is possible even in the idling motion range where combustion is most unstable, and stable combustion is possible in all regions from low speed movement to high speed movement of the piston. In addition, stable combustion can be performed even in adverse environments such as cold regions and highlands.

【0047】従って、あらゆる環境下,条件下におい
て、燃費効率が高く排気ガスの少ない燃焼システム及び
エンジンシステムを達成することができる。
Therefore, it is possible to achieve a combustion system and an engine system with high fuel efficiency and low exhaust gas under all environments and conditions.

【0048】請求項4記載の発明によれば、燃料の供給
後に供給する空気を超高圧空気或いは液化空気にする
と、燃料と空気とが均一に混合した混合気となり、燃料
を完全燃焼することができる。そして、空気を超高圧空
気或いは液化空気にして燃料と均一に混合することによ
り、一般に最も燃焼が不安定なアイドリング運動域でも
安定燃焼ができ、ピストンの低速運動時から高速運動時
まで全ての領域で安定燃焼ができる。また、寒冷地や高
地等の悪環境下においても安定燃焼ができる。従って、
あらゆる環境下,条件下において、燃費効率が高く排気
ガスの少ない燃焼システム及びエンジンシステムを達成
することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, when the air supplied after the fuel is supplied is ultra-high pressure air or liquefied air, the fuel and air are mixed uniformly, and the fuel is completely burned. it can. And, by making the air into ultra-high pressure air or liquefied air and mixing it uniformly with the fuel, stable combustion is possible even in the idling motion range where combustion is generally the least stable, and the entire range from low speed piston movement to high speed piston movement is achieved. It enables stable combustion. In addition, stable combustion can be performed even in adverse environments such as cold regions and highlands. Therefore,
Under all environments and conditions, it is possible to achieve a combustion system and an engine system with high fuel efficiency and low exhaust gas.

【0049】尚、一般的な排気量を超えた出力が空気圧
縮によるパワーロスを引いても可能である。
It should be noted that an output exceeding a general displacement can be obtained even if the power loss due to air compression is subtracted.

【0050】請求項5記載の発明によれば、シリンダ若
しくはケーシングのいくつかを空気圧縮機用として使用
するこにより燃焼システム或いはエンジンシステムを低
コスト化することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, by using some of the cylinders or casings for the air compressor, the cost of the combustion system or the engine system can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るエンジンシステムの概
略構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an engine system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係るエンジンの作動を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the operation of the engine according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例に係るエンジンの作動を示す
概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the operation of the engine according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来のエンジンシステムの概略構成を示す平面
図である。
FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of a conventional engine system.

【図5】従来のエンジンの作動を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the operation of a conventional engine.

【図6】従来のエンジンの作動を示す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing the operation of a conventional engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ 2 ピストン 5 排気バルブ 10 制御装置 1 cylinder 2 piston 5 exhaust valve 10 controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 41/14 310 F02D 41/14 310C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location F02D 41/14 310 F02D 41/14 310C

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料及び空気をシリンダへ供給し、該燃
料及び空気を該シリンダ内に設けたピストンにより圧縮
し、次に、シリンダ内で点火して前記燃料を燃焼させた
後、燃焼ガスをシリンダ外へ排気する燃焼システムにお
いて、該シリンダ内の圧力が負圧状態時に燃料の供給を
行い、空気の供給を燃料の供給の後に行うことを特徴と
する燃焼システム。
1. A fuel and air are supplied to a cylinder, the fuel and the air are compressed by a piston provided in the cylinder, and then the fuel is burned by igniting the fuel in the cylinder to generate a combustion gas. In a combustion system for exhausting to the outside of a cylinder, fuel is supplied when the pressure in the cylinder is in a negative pressure state, and air is supplied after the fuel is supplied.
【請求項2】 シリンダ内に設けたピストンを移動さ
せ、機械的エネルギを発生させるエンジンシステムにお
いて、前記シリンダ内に設けたピストンの移動により該
シリンダ内の容積が最大となる状況近傍で燃料を供給
し、燃料供給直後に空気を供給し、次に、シリンダ内の
容積をピストンの移動により圧縮し、該圧縮した燃料と
空気の混合気に点火して燃焼膨張させ、燃焼膨張による
圧力で前記シリンダ内の容積を拡大するように前記ピス
トンを移動させ、次に、前記燃焼膨張したガスをシリン
ダ外へ排出するため排気バルブを開きシリンダ内の容積
を縮小するように前記ピストンを移動させることを特徴
とするエンジンシステム。
2. An engine system in which a piston provided in a cylinder is moved to generate mechanical energy, and fuel is supplied in the vicinity of a situation where the movement of the piston provided in the cylinder maximizes the volume in the cylinder. Then, air is supplied immediately after the fuel is supplied, then the volume in the cylinder is compressed by the movement of the piston, the mixture of the compressed fuel and air is ignited to be combusted and expanded, and the cylinder is pressurized by the combustion expansion. The piston is moved so as to increase the internal volume, and then the piston is moved so as to reduce the internal volume of the cylinder by opening an exhaust valve to discharge the combustion-expanded gas to the outside of the cylinder. And engine system.
【請求項3】 前記シリンダ内の燃焼状態に応じ、超希
薄な混合気を安定燃焼でき、最も効率的で少ない燃料を
供給するように燃焼状態を制御装置にフィードバック
し、フィードバックされた情報に基づき制御装置より最
適な燃料を供給するようにコントロールし、該燃料の供
給後に供給する空気を理想空燃比となるように制御装置
にてコントロールして空気量を自動供給することを特徴
とする請求項1,2いずれか1項に記載の燃焼システム
或いはエンジンシステム。
3. An ultra-lean air-fuel mixture can be stably burned according to the combustion state in the cylinder, and the combustion state is fed back to the control device so as to supply the most efficient and less fuel, and based on the fed-back information. The control device controls so as to supply an optimum fuel, and the air supplied after the supply of the fuel is controlled by the control device so as to have an ideal air-fuel ratio, and the air amount is automatically supplied. 1. The combustion system or engine system according to any one of 1 and 2.
【請求項4】 前記燃料の供給後に供給する空気が超高
圧空気或いは液化空気であることを特徴とする請求項1
〜3いずれか1項に記載の燃焼システム或いはエンジン
システム。
4. The air supplied after the fuel is supplied is ultrahigh pressure air or liquefied air.
A combustion system or an engine system according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 前記シリンダ若しくはケーシングが複数
配置されている場合、該シリンダ若しくはケーシングの
いくつかを空気圧縮機用として使用することを特徴とす
る請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃焼システム或
いはエンジンシステム。
5. A plurality of the cylinders or casings are arranged, and some of the cylinders or casings are used for an air compressor. Combustion system or engine system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017130526A1 (en) * 2016-01-29 2017-08-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 Fuel injection valve control device

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