JPH11107792A - 予混合圧縮着火式エンジン - Google Patents

予混合圧縮着火式エンジン

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JPH11107792A
JPH11107792A JP9282569A JP28256997A JPH11107792A JP H11107792 A JPH11107792 A JP H11107792A JP 9282569 A JP9282569 A JP 9282569A JP 28256997 A JP28256997 A JP 28256997A JP H11107792 A JPH11107792 A JP H11107792A
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JP
Japan
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chamber
pressure
engine
compression ignition
compression
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JP9282569A
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English (en)
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Chuichi Shiozaki
忠一 塩崎
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Hino Motors Ltd
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Hino Motors Ltd
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Publication date
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 予混合圧縮着火式のエンジンの燃費および排
ガス特性を改善する。 【解決手段】 予混合圧縮着火式エンジン１の燃焼室４
に常時連通する補助室７にスライダ８を摺動自在に取り
付けて該補助室７を燃焼室４に連通保持された可変容積
室７ａと圧力源に接続された蓄圧室７ｂに隔成する。エ
ンジン１の運転状態に応答して前記蓄圧室７ｂの圧力を
可変制御するコントローラ１０を設けたことにより、少
なくとも圧縮行程終期における可変容積室７ａの容積を
最適制御して圧縮による温度上昇を制御し、予混合圧縮
着火式エンジンで懸念される早期着火による不具合を解
消して燃費および排ガス特性を改善するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は予混合圧縮着火式の
エンジンに係り、特に、着火時期を最適制御して燃費お
よび排ガス特性を改善することができるようにした予混
合圧縮着火式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】吸入行程初期から圧縮行程中期までの間
に燃料の一部を燃焼空気中に噴射する予備噴射と、圧縮
上死点の近傍において残りの燃料を燃焼室に噴射する主
噴射を行なわせるようにした予混合圧縮着火式エンジン
は、ＮＯｘの生成を抑制しつつ黒煙の排出を防止して燃
費を改善することができる利点がある。
【０００３】ところが、これまでの予混合圧縮着火式エ
ンジンにおいては、ピストンが圧縮上死点に至る前に予
備噴射された燃料による混合気（以下、予混合気とい
う）が着火することによる不具合を避けるために、着火
性の低い特殊な燃料を特殊な噴射装置を用いて噴射する
必要性があることに加え、限られた負荷・回転領域でし
かエンジンの運転ができない。このために、負荷・回転
領域が多岐にわたる車両用エンジンに上記予混合圧縮着
火方式を適用することは実質的に不可能であるとされて
きた。
【０００４】すなわち、圧縮着火式エンジンにおける燃
料の着火遅れは温度および当量比などにより決まるが、
特に、温度の影響が大きい。従って、これまでの圧縮着
火式エンジンに予混合圧縮着火方式を適用して予混合気
を圧縮着火させようとする場合は、ピストンが圧縮上死
点に到達するよりもかなり早い時期に着火条件に達して
着火してしまうために、予混合圧縮着火式のエンジンと
いえども燃費および排ガス特性を充分に改善することは
きわめて困難であるとされてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであって、予混合気の着火遅れを最適
制御して予混合圧縮着火式のエンジンの燃費および排ガ
ス特性を改善することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、予混合圧縮着火式エンジンの燃焼室に常時
連通する補助室にスライダを摺動自在に取り付けて該補
助室を燃焼室に連通保持された可変容積室と圧力源に接
続された蓄圧室に隔成するとともに、エンジンの運転状
態に応答して前記蓄圧室の圧力を可変制御するコントロ
ーラを設けたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る予混合圧縮
着火式エンジンの一実施形態を示す構成図であり、予混
合圧縮着火式エンジン１のシリンダヘッド２には燃料噴
射ノズル３を取り付けることにより、図示しない制御装
置から燃料噴射ノズル３に制御信号を供給することによ
り、吸入行程初期から圧縮行程中期までの間に燃料の一
部を燃焼室４に噴射する予備噴射と、圧縮上死点の近傍
において残りの燃料を燃焼室４に噴射する主噴射を行な
わせるようにしている。５はシリンダ、６はピストンで
ある。
【０００８】前記シリンダヘッド２には前記燃焼室４に
常時連通する補助室７を形成している。そして、補助室
７にスライダ８を摺動自在に取り付けることにより、該
補助室７を燃焼室４に連通保持された可変容積室７ａと
図示しない圧力源に接続された蓄圧室７ｂに隔成してい
る。なお、スライダ８は可変容積室７ａを形成するプラ
ンジャ８ａと蓄圧室７ｂを形成するピストン８ｂをロッ
ド８ｃを介して結合して構成している。
【０００９】また、例えばエアタンクなどで構成した図
示しない圧力源から蓄圧室７ｂに至る配管の途中に圧力
調整弁９を設けるとともに、圧力調整弁９を制御するコ
ントローラ１０を設けている。なお、コントローラ１０
はセンサ群１１から出力されたエンジン１の負荷、回転
数、アクセル開度、温度および気圧などで代表される各
種運転情報に関連する信号に基づいてエンジン１の運転
状態を判断し、圧力調整弁９に供給する制御信号を可変
制御して前記蓄圧室７ｂの圧力を変化させることによ
り、可変容積室７ａの容積を可変制御して圧縮上死点中
期から圧縮上死点までの燃焼室４の温度を最適制御す
る。
【００１０】上記のような構成になる予混合圧縮着火式
エンジン１において、燃料噴射ノズル３は、吸入行程の
初期から圧縮行程中期までの間にそのときのエンジンの
運転状態に基づいて算出した噴射量の一部を予備噴射
し、圧縮上死点の近傍で残りの燃料を主噴射する。従っ
て、予備噴射された燃料は燃焼室内の空気の乱れによる
影響を受けて燃焼室内に広く拡散して充分に混合され
る。
【００１１】圧縮行程が進行して燃焼室４の温度が上昇
すると、この温度上昇した空気を熱源として予備噴射燃
料が気化し、当量比１を下回る均一な希薄混合気が形成
される。そして、圧縮上死点の近傍において主噴射が行
なわれると、この主噴射燃料を核とする着火が行なわれ
て希薄混合気が一気に燃焼する。なお、希薄混合気は余
剰の酸素および窒素を含むものであり、しかも、予備噴
射燃料が長時間にわたって空気と接触して充分に気化さ
れているために、燃焼による黒煙、ＨＣおよびＮＯｘの
発生がほとんど見られない。
【００１２】しかしながら、例えばエンジン１の回転数
および負荷が高い場合、あるいは、エンジン１の温度が
高い場合は、圧縮にともなって希薄混合気の温度が着火
温度より高くなる可能性がある。従って、このような場
合はコントローラ１０からの信号により圧力調整弁９を
減圧作動させて蓄圧室７ｂの圧力を低くすることによ
り、エンジン１の圧縮比を実質的に低くして希薄混合気
の温度が着火温度より高くなることを回避し、もって、
主噴射が行なわれる前に燃焼が開始されることを防止す
る。なお、予備噴射燃料による希薄混合気の温度が着火
温度よりも高くなる可能性がない場合は、蓄圧室７ｂの
圧力を高くしてエンジン１の圧縮比を従来同様に保持さ
せて効率の良い燃焼を行なわせる。
【００１３】これを詳述すれば、蓄圧室７ｂには圧力調
整弁９で調整されたエアを供給し、この蓄圧室７ｂの圧
力をピストン８ｂに押圧力（保持力）として作用させつ
つ、燃焼室４の圧力をプランジャ８ａに押し戻し力とし
て作用させている。そして、スライダ８はプランジャ８
ａに作用する押圧力とピストン８ｂに作用する押し戻し
力がバランスする位置まで移動して静止する。
【００１４】従って、蓄圧室７ｂの圧力が一定であれば
圧縮行程が進行して燃焼室４の圧力が上昇して押し戻し
力が増大すると、スライダ８が図中が図中上方に移動し
て可変容積室７ａの容積を増大させる。すると、エンジ
ン１の実質圧縮比が低くなるために圧縮による温度上昇
が抑制されるために、希薄混合気の着火が防止されると
ともに燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘの生成が抑制
される。
【００１５】ところで、上記実施形態においては圧縮性
流体の代表であるエアを蓄圧室７ｂに供給し、この蓄圧
室７ｂの圧力を可変制御してスライダ８の保持力を変化
させるようにしているために、主噴射により開始される
燃焼の進行にともなって燃焼室４の圧力が低下すると、
スライダ８が蓄圧室７ｂの圧力による押し戻し力で元の
位置まで戻される。従って、この場合は少なくともエン
ジン１の排気行程が終了した時点で可変容積室７ａの排
気も完了しているために、蓄圧室７ｂの圧力を上昇させ
て可変容積室７ａの容積を減少させて強制排気させる必
要性はない。
【００１６】また、圧縮性流体に代えて非圧縮性の流体
を蓄圧室７ｂに供給し、この蓄圧室７ｂの圧力を可変制
御して可変容積室７ａの容積を最適制御するようにした
場合は、エンジン１の排気行程が終了した後もスライダ
８が設定位置に保持されて可変容積室７ａの容積を保持
する。従って、この場合は可変容積室７ａが排気ガスの
残留空間として機能して燃焼室４に残される排気ガスの
量が増量補正されるために、いわゆる内部ＥＧＲ効果が
高くなってＮＯｘの抑制効果を高くすることができる利
点がある。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、エンジンの運転状態に応答して蓄圧室の圧力を可変
制御することにより、少なくとも圧縮行程終期における
可変容積室の容積を最適制御して圧縮による温度上昇を
制御し、もって、予混合圧縮着火式エンジンで懸念され
る早期着火による不具合を解消して燃費および排ガス特
性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る予混合圧縮着火式エンジンの一実
施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 予混合圧縮着火式エンジン ２ シリンダヘッド ３ 燃料噴射ノズル ４ 燃焼室 ５ シリンダ ６ ピストン ７ 補助室 ７ａ 可変容積室 ７ｂ 蓄圧室 ８ スライダ ８ａ プランジャ ８ｂ ピストン ９ 圧力調整弁 １０ コントローラ １１ センサ群

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸入行程初期から圧縮行程中期までの間
    に燃料の一部を燃焼空気中に噴射する予備噴射と、圧縮
    上死点の近傍において残りの燃料を燃焼室に噴射する主
    噴射を行なわせるようにした予混合圧縮着火式エンジン
    において、前記燃焼室に常時連通する補助室にスライダ
    を摺動自在に取り付けて該補助室を燃焼室に連通保持さ
    れた可変容積室と圧力源に接続された蓄圧室に隔成する
    とともに、エンジンの運転状態に応答して前記蓄圧室の
    圧力を可変制御するコントローラを設けたことを特徴と
    する予混合圧縮着火式エンジン。
JP9282569A 1997-09-30 1997-09-30 予混合圧縮着火式エンジン Pending JPH11107792A (ja)

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