JP2010203276A - Ignition control device for compression ignition engine - Google Patents

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英二 高橋
Taisuke Shiraishi
泰介 白石
Tomonori Urushibara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition control device for a compression ignition engine increasing ignition property improving effect of an air fuel mixture. <P>SOLUTION: The ignition control device for the compression ignition engine 100 making the air fuel mixture spontaneously ignite and burn by compression action of a piston 12 includes a supply means 50 disposed in an intake port 31A and supplying ignition accelerating agent increasing ignition properties of the air fuel mixture, a mixing means 32A accelerating mixture of the ignition accelerating agent and exhaust gas remaining in a combustion chamber 13, and a control means 60 controlling the supply means 50 to supply the ignition accelerating agent into the intake port 31A. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧縮着火エンジンに供給される混合気の着火性を向上させる着火制御装置に関する。   The present invention relates to an ignition control device that improves the ignitability of an air-fuel mixture supplied to a compression ignition engine.

従来から、混合気をピストンの圧縮作用によって自着火燃焼させる圧縮着火エンジンが広く知られている。   Conventionally, a compression ignition engine that self-ignites and burns an air-fuel mixture by a compression action of a piston is widely known.

特許文献１には、エンジン運転状態に応じて着火促進剤を燃焼室内に供給することによって、混合気の着火性を向上させる圧縮着火エンジンの着火制御装置が開示されている。   Patent Document 1 discloses an ignition control device for a compression ignition engine that improves the ignitability of an air-fuel mixture by supplying an ignition accelerator into a combustion chamber according to the engine operating state.

特開２００２−２２１０６０号公報JP 2002-221060 A

圧縮着火エンジンでは、混合気は着火温度に到達した部分から着火するため、着火性向上の観点から、混合気の高温部分に着火促進剤を供給することが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置では、混合気の高温部分に着火促進剤を供給しておらず、混合気の着火性向上効果が十分でない。   In the compression ignition engine, since the air-fuel mixture is ignited from the portion where the ignition temperature is reached, it is desirable to supply an ignition accelerator to the high temperature portion of the air-fuel mixture from the viewpoint of improving the ignitability. However, in the ignition control device for a compression ignition engine described in Patent Document 1, the ignition accelerator is not supplied to the high-temperature portion of the air-fuel mixture, and the effect of improving the ignitability of the air-fuel mixture is not sufficient.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、混合気の着火性向上効果を高めることができる圧縮着火エンジンの着火制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide an ignition control device for a compression ignition engine that can enhance the ignitability improvement effect of the air-fuel mixture.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、混合気をピストン（１２）の圧縮作用によって自着火燃焼させる圧縮着火エンジン（１００）の着火制御装置において、吸気ポート（３１Ａ）に設けられ、混合気の着火性を高める着火促進剤を供給する供給手段（５０）と、着火促進剤と燃焼室（１３）内に残留する排気との混合を促進させる混合手段（３２Ａ）と、吸気ポート（３１Ａ）内に着火促進剤が供給されるように供給手段（５０）を制御する制御手段（６０）と、を備えることを特徴とする。   The present invention relates to an ignition control device for a compression ignition engine (100) that self-ignites and combusts an air-fuel mixture by a compression action of a piston (12). Supply means (50), mixing means (32A) for promoting the mixing of the ignition accelerator and the exhaust gas remaining in the combustion chamber (13), and the ignition accelerator are supplied into the intake port (31A). Control means (60) for controlling the supply means (50) as described above.

本発明によれば、燃焼室内に残留する高温の排気中に着火促進剤を供給するので、着火促進剤の周囲温度を高めることができ、着火促進剤による混合気の着火性向上効果を高めることが可能となる。   According to the present invention, since the ignition accelerator is supplied into the high-temperature exhaust gas remaining in the combustion chamber, the ambient temperature of the ignition accelerator can be increased, and the ignitability improvement effect of the air-fuel mixture by the ignition accelerator can be increased. Is possible.

第１実施形態における圧縮着火エンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression ignition engine in 1st Embodiment. 圧縮着火エンジンに備えられるラジカル生成装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the radical production | generation apparatus with which a compression ignition engine is equipped. 吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを示す図である。It is a figure which shows the valve timing of an intake valve and an exhaust valve. ラジカルを含む排気を用いた混合気の形成について説明する図である。It is a figure explaining formation of the air-fuel | gaseous mixture using the exhaust_gas | exhaustion containing a radical. 第２実施形態における圧縮着火エンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression ignition engine in 2nd Embodiment. ラジカルを含む排気を用いた混合気の形成について説明する図である。It is a figure explaining formation of the air-fuel | gaseous mixture using the exhaust_gas | exhaustion containing a radical. 第３実施形態における圧縮着火エンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the compression ignition engine in 3rd Embodiment. ラジカルを含む排気を用いた混合気の形成について説明する図である。It is a figure explaining formation of the air-fuel | gaseous mixture using the exhaust_gas | exhaustion containing a radical.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１（Ａ）は、圧縮着火エンジン１００の１つの気筒の平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1A is a plan view of one cylinder of the compression ignition engine 100. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す圧縮着火エンジン１００は、車両用のエンジンであって、混合気をピストンの圧縮作用によって自着火させて燃焼させる。圧縮着火エンジン１００は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上側に配置されるシリンダヘッド２０とを備える。   A compression ignition engine 100 shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B) is an engine for a vehicle, and an air-fuel mixture is self-ignited by a compression action of a piston and burned. The compression ignition engine 100 includes a cylinder block 10 and a cylinder head 20 disposed on the upper side of the cylinder block 10.

シリンダブロック１０には、シリンダ１１が形成される。シリンダ１１には、ピストン１２が摺動自在に嵌合する。シリンダ１１の壁面と、ピストン１２の冠面と、シリンダヘッド２０の下面とによって燃焼室１３が形成される。   A cylinder 11 is formed in the cylinder block 10. A piston 12 is slidably fitted into the cylinder 11. A combustion chamber 13 is formed by the wall surface of the cylinder 11, the crown surface of the piston 12, and the lower surface of the cylinder head 20.

シリンダヘッド２０には、燃焼室１３に吸気を流す吸気ポート３０と、燃焼室１３からの排気を流す排気ポート４０とが形成される。   The cylinder head 20 is formed with an intake port 30 through which intake air flows into the combustion chamber 13 and an exhaust port 40 through which exhaust from the combustion chamber 13 flows.

吸気ポート３０は、エンジン前方側の第１吸気ポート３１Ａと、エンジン後方側の第２吸気ポート３１Ｂとを備える。第１吸気ポート３１Ａには第１吸気弁３２Ａが設けられ、第２吸気ポート３１Ｂには第２吸気弁３２Ｂが設けられる。第１吸気弁及３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂは、吸気カムシャフトに設けられた吸気カム３３によって駆動され、ピストン１２の上下動に応じて第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂを開閉する。   The intake port 30 includes a first intake port 31A on the front side of the engine and a second intake port 31B on the rear side of the engine. The first intake port 31A is provided with a first intake valve 32A, and the second intake port 31B is provided with a second intake valve 32B. The first intake valve 32A and the second intake valve 32B are driven by an intake cam 33 provided on the intake camshaft, and open and close the first intake port 31A and the second intake port 31B according to the vertical movement of the piston 12. .

排気ポート４０は、エンジン前方側の第１排気ポート４１Ａと、エンジン後方側の第２排気ポート４１Ｂとを備える。第１排気ポート４１Ａには第１排気弁４２Ａが設けられ、第２排気ポート４１Ｂには第２排気弁４２Ｂが設けられる。第１排気弁及４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂは、排気カムシャフトに設けられた排気カム４３によって駆動され、ピストン１２の上下動に応じて第１排気ポート４１Ａ及び第２排気ポート４１Ｂを開閉する。   The exhaust port 40 includes a first exhaust port 41A on the front side of the engine and a second exhaust port 41B on the rear side of the engine. The first exhaust port 41A is provided with a first exhaust valve 42A, and the second exhaust port 41B is provided with a second exhaust valve 42B. The first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B are driven by an exhaust cam 43 provided on the exhaust camshaft, and open and close the first exhaust port 41A and the second exhaust port 41B according to the vertical movement of the piston 12. .

吸気ポート３０と排気ポート４０との間であってシリンダヘッド２０の中心部には、燃料噴射弁２１が設置される。燃料噴射弁２１は、エンジン運転状態に応じて燃料を燃焼室１３内に噴射して、混合気を形成する。   A fuel injection valve 21 is installed between the intake port 30 and the exhaust port 40 and in the center of the cylinder head 20. The fuel injection valve 21 injects fuel into the combustion chamber 13 in accordance with the engine operating state to form an air-fuel mixture.

第１吸気ポート３１Ａには、着火促進剤としてのラジカルを生成し供給するラジカル生成装置５０（着火促進剤供給手段）が設置される。ラジカル生成装置５０によって生成されるラジカルは、反応性の高い活性化学種である。   The first intake port 31A is provided with a radical generator 50 (ignition accelerator supply means) that generates and supplies radicals as ignition accelerators. The radicals generated by the radical generator 50 are highly reactive active chemical species.

上記した燃料噴射弁２１やラジカル生成装置５０は、コントローラ６０によって制御される。コントローラ６０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースを備える。コントローラ６０には、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成するクランク角センサ６１と、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルペダルセンサ６２とからの検出データがそれぞれ信号として入力する。クランク角センサ６１からのクランク角信号はエンジン回転速度を代表する信号として用いられ、アクセルペダルの踏み込み量はエンジン負荷を代表する信号として用いられる。コントローラ６０は、これら入力信号に基づいて燃料噴射弁２１の燃料噴射時期やラジカル生成装置５０のラジカル生成時期を調整する。   The fuel injection valve 21 and the radical generator 50 described above are controlled by a controller 60. The controller 60 includes a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface. Detection data from a crank angle sensor 61 that generates a crank angle signal for each predetermined crank angle and an accelerator pedal sensor 62 that detects the amount of depression of the accelerator pedal are input to the controller 60 as signals. The crank angle signal from the crank angle sensor 61 is used as a signal representing the engine rotation speed, and the depression amount of the accelerator pedal is used as a signal representing the engine load. The controller 60 adjusts the fuel injection timing of the fuel injection valve 21 and the radical generation timing of the radical generator 50 based on these input signals.

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して、ラジカル生成装置５０の詳細について説明する。図２（Ａ）はラジカル生成装置５０の概略構成図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。   With reference to FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), the detail of the radical production | generation apparatus 50 is demonstrated. 2A is a schematic configuration diagram of the radical generator 50, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A.

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、ラジカル生成装置５０は、中心電極５１と、円筒電極５２と、絶縁部５３と、主体金具５４とを備える。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the radical generator 50 includes a center electrode 51, a cylindrical electrode 52, an insulating part 53, and a metal shell 54.

ラジカル生成装置５０は、絶縁部５３の軸方向中央に設けられた主体金具５４によってシリンダヘッド２０に設置される。   The radical generator 50 is installed in the cylinder head 20 by a metal shell 54 provided at the center in the axial direction of the insulating portion 53.

中心電極５１は、棒状の導電体からなり、先端が主体金具５４から第１吸気ポート３１Ａ側に突出するように延設される。中心電極５１は、誘電体からなる絶縁部５３によって覆われる。中心電極５１の後端には、後端側端子５１Ａが設けられる。   The center electrode 51 is made of a rod-shaped conductor and extends so that the tip protrudes from the metal shell 54 toward the first intake port 31A. The center electrode 51 is covered with an insulating portion 53 made of a dielectric. A rear end side terminal 51 </ b> A is provided at the rear end of the center electrode 51.

円筒電極５２は、円筒形状の導電体であって、絶縁部５３を取り囲みかつ中心電極５１に対向するように形成される。円筒電極５２は、シリンダヘッド２０を介して接地される。絶縁部５３と円筒電極５２との間には、第１吸気ポート３１Ａに臨む放電室５５が形成される。   The cylindrical electrode 52 is a cylindrical conductor and is formed so as to surround the insulating portion 53 and to face the center electrode 51. The cylindrical electrode 52 is grounded via the cylinder head 20. Between the insulating part 53 and the cylindrical electrode 52, a discharge chamber 55 that faces the first intake port 31A is formed.

ラジカル生成装置５０は、中心電極５１の後端側端子５１Ａに交流電圧が印加された時に、絶縁部５３と円筒電極５２との間で非平衡プラズマ放電し、放電室５５の内部にラジカルを生成する。   The radical generator 50 generates non-equilibrium plasma discharge between the insulating part 53 and the cylindrical electrode 52 when an AC voltage is applied to the rear end side terminal 51 </ b> A of the center electrode 51, and generates radicals inside the discharge chamber 55. To do.

ところで、圧縮着火エンジンでは、ピストンによって圧縮された混合気が着火温度に到達した部分において自着火して燃焼するため、着火性向上の観点から、混合気の高温部分に着火促進剤を供給することが望ましい。従来手法の圧縮着火エンジンでは、混合気の高温部分に着火促進剤を供給しておらず、混合気の着火性向上効果が十分でない。   By the way, in the compression ignition engine, since the air-fuel mixture compressed by the piston self-ignites and burns at the portion where the ignition temperature has reached the ignition temperature, an ignition accelerator is supplied to the high-temperature portion of the air-fuel mixture from the viewpoint of improving the ignitability. Is desirable. In the compression ignition engine of the conventional method, the ignition accelerator is not supplied to the high temperature portion of the air-fuel mixture, and the effect of improving the air-fuel ignitability is not sufficient.

そこで、本実施形態では、第１吸気ポート３１Ａ内に高温の排気を導き、この排気中にラジカルを供給し、ラジカルを含む排気を用いて混合気を形成させることで、混合気の着火性向上効果を高める。   Therefore, in the present embodiment, high temperature exhaust gas is introduced into the first intake port 31A, radicals are supplied into the exhaust gas, and an air-fuel mixture is formed using the exhaust gas containing radicals, thereby improving the ignitability of the air-fuel mixture. Increase the effect.

圧縮着火エンジン１００では、第１吸気ポート３１Ａ内に排気を逆流させるため、第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂのバルブタイミングと第１排気弁４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂのバルブタイミングが図３に示すように設定される。   In the compression ignition engine 100, in order to make exhaust flow back into the first intake port 31A, the valve timing of the first intake valve 32A and the second intake valve 32B and the valve timing of the first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B are illustrated. 3 is set.

線Ａに示すように、第１排気弁４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂは、膨張下死点前に開弁し、排気上死点後に閉弁する。   As shown by line A, the first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B open before the expansion bottom dead center and close after the exhaust top dead center.

線Ｂに示すように、第２吸気弁３２Ｂは、排気上死点直前に開弁し、吸気下死点近傍で閉弁する。したがって、第２吸気弁３２Ｂの開弁期間と第１排気弁４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂの開弁期間とがオーバラップする。   As shown by line B, the second intake valve 32B opens immediately before the exhaust top dead center and closes near the intake bottom dead center. Therefore, the valve opening period of the second intake valve 32B and the valve opening periods of the first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B overlap.

線Ｃに示すように、第１吸気弁３２Ａは、第２吸気弁３２Ｂの開弁時期よりも進角した時期に開弁し、吸気下死点近傍で閉弁する。第２吸気弁３２Ｂの開弁期間も第１排気弁４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂの開弁期間に対してオーバラップするが、第１吸気弁３２Ａのオーバラップ期間ｄAは第２吸気弁３２Ｂのオーバラップ期間ｄBよりも長くなる。このように第１吸気弁３２Ａのオーバラップ期間を長くするので、第１吸気弁３２Ａの開弁時に第１吸気ポート３１Ａ内に排気が逆流する。 As shown by line C, the first intake valve 32A opens at a timing advanced from the opening timing of the second intake valve 32B, and closes near the intake bottom dead center. The opening period of the second intake valve 32B also overlaps the opening period of the first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B, but the overlap period d A of the first intake valve 32A is the second intake valve 32B. longer than the overlap period d B of. Thus, since the overlap period of the first intake valve 32A is lengthened, the exhaust gas flows backward into the first intake port 31A when the first intake valve 32A is opened.

次に、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して、ラジカルを含む排気を用いた混合気の形成について説明する。   Next, formation of an air-fuel mixture using exhaust gas containing radicals will be described with reference to FIGS.

第１排気弁４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂが開弁する排気行程では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、燃焼室１３内の排気が第１排気ポート４１Ａ及び第２排気ポート４１Ｂに流れ出る。   In the exhaust stroke in which the first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B are opened, as shown in FIGS. 4A and 4B, the exhaust in the combustion chamber 13 is sent to the first exhaust port 41A and the second exhaust valve 41A. It flows out to the exhaust port 41B.

ピストン１２が排気上死点に向って上昇している時に第１吸気弁３２Ａが開弁するので、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、燃焼室１３内の排気の一部が第１吸気ポート３１Ａに逆流する。第１吸気ポート３１Ａ内に流れ込んだ排気がラジカル生成装置５０に到達するタイミングで、ラジカル生成装置５０によってラジカルを生成する。これにより高温の排気中にラジカルを分布させることができる。   Since the first intake valve 32A is opened when the piston 12 is rising toward the exhaust top dead center, as shown in FIGS. 4 (C) and 4 (D), a portion of the exhaust in the combustion chamber 13 is opened. Part flows backward to the first intake port 31A. The radicals are generated by the radical generator 50 at the timing when the exhaust gas flowing into the first intake port 31A reaches the radical generator 50. As a result, radicals can be distributed in the hot exhaust gas.

吸気行程では、図４（Ｅ）及び図４（Ｆ）に示すように、第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂの開弁中に、第１排気弁４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂが閉弁する。第１吸気ポート３１Ａからは、ラジカルを含む排気が燃焼室１３内に流入し、排気流入後に新気が燃焼室１３内に流れ込む。第２吸気ポート３１Ｂからは、新気が燃焼室１３内に流れ込む。   In the intake stroke, as shown in FIGS. 4E and 4F, the first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B are closed while the first intake valve 32A and the second intake valve 32B are opened. I speak. From the first intake port 31 </ b> A, exhaust gas containing radicals flows into the combustion chamber 13, and fresh air flows into the combustion chamber 13 after the exhaust gas flows in. Fresh air flows into the combustion chamber 13 from the second intake port 31B.

上記のような吸気行程中に燃料噴射弁２１から燃料を燃焼室１３内に噴射して、ラジカルを含む排気と、新気と、燃料とによって混合気を形成する。その後の圧縮行程で燃焼室１３内の混合気がピストン１２によって圧縮されると、混合気は高温の排気中に含まれたラジカルの部分において自着火して燃焼する。   During the intake stroke as described above, fuel is injected into the combustion chamber 13 from the fuel injection valve 21, and an air-fuel mixture is formed by exhaust including radicals, fresh air, and fuel. When the air-fuel mixture in the combustion chamber 13 is compressed by the piston 12 in the subsequent compression stroke, the air-fuel mixture is self-ignited and combusted at the radical portion contained in the high-temperature exhaust gas.

以上により、本実施形態の圧縮着火エンジン１００の着火制御装置では、下記の効果を得ることができる。   As described above, in the ignition control device of the compression ignition engine 100 of the present embodiment, the following effects can be obtained.

第１吸気ポート３１Ａ内に高温の排気を逆流させ、この排気中にラジカルを供給するので、ラジカルの周囲温度を高めることができ、ラジカルによる混合気の着火性向上効果を高めることが可能となる。   Since the high-temperature exhaust gas flows back into the first intake port 31A and radicals are supplied into the exhaust gas, the ambient temperature of the radicals can be increased, and the effect of improving the ignitability of the air-fuel mixture by the radicals can be enhanced. .

逆流した排気がラジカル生成装置５０に到達するタイミングでラジカルを生成するので、高温の排気中にラジカルを分散させやすくなり、確実に着火性向上効果を高めることができる。   Since radicals are generated at the timing when the exhaust gas that has flowed back reaches the radical generator 50, the radicals can be easily dispersed in the high-temperature exhaust gas, and the ignitability improvement effect can be reliably enhanced.

第１吸気ポート３１Ａにのみ排気を逆流させるので、第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂの両方に排気を逆流させる場合よりも、排気をラジカル生成装置５０まで逆流させるために必要な逆流排気量を少なくでき、排気逆流時におけるポンピングロスを低減することができる。   Since the exhaust gas is made to flow backward only to the first intake port 31A, the reverse flow exhaust gas that is required to make the exhaust gas flow back to the radical generator 50 rather than the case where the exhaust gas flows back to both the first intake port 31A and the second intake port 31B. The amount can be reduced, and the pumping loss during exhaust backflow can be reduced.

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態における圧縮着火エンジン１００の概略構成図である。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the compression ignition engine 100 in the second embodiment.

第２実施形態における圧縮着火エンジン１００は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、第１吸気ポート３１Ａの構成及び第１吸気弁３２Ａのバルブタイミングにおいて相違する。以下に、その相違点を中心に説明する。   The compression ignition engine 100 in the second embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but differs in the configuration of the first intake port 31A and the valve timing of the first intake valve 32A. Hereinafter, the difference will be mainly described.

図５に示す圧縮着火エンジン１００においては、第１吸気弁３２Ａのバルブタイミングは、図３の線Ｂに示したように第２吸気弁３２Ｂと同じに設定される。第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂのオーバラップ期間を短く設定するので、第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂへの排気の逆流が抑制される。   In the compression ignition engine 100 shown in FIG. 5, the valve timing of the first intake valve 32A is set to be the same as that of the second intake valve 32B as shown by the line B in FIG. Since the overlap period of the first intake valve 32A and the second intake valve 32B is set short, the backflow of the exhaust gas to the first intake port 31A and the second intake port 31B is suppressed.

ラジカル生成装置５０よりも下流側の第１吸気ポート３１Ａには、吸気流れ方向に亘って隔壁３４が形成される。隔壁３４は、第１吸気ポート３１Ａの内部を上側通路３４Ａと下側通路３４Ｂとに隔てる。隔壁３４の上流端には、下側通路３４Ｂを開閉する開閉弁３５が設けられる。開閉弁３５は、エンジン運転状態に応じて下側通路３４Ｂの開閉をする。   A partition 34 is formed in the first intake port 31A on the downstream side of the radical generator 50 in the intake flow direction. The partition wall 34 divides the interior of the first intake port 31A into an upper passage 34A and a lower passage 34B. At the upstream end of the partition wall 34, an on-off valve 35 that opens and closes the lower passage 34B is provided. The on-off valve 35 opens and closes the lower passage 34B according to the engine operating state.

本実施形態では、第１吸気ポート３１Ａ内の新気中にラジカルを生成し、開閉弁３５によって下側通路３４Ｂを閉弁することで、ラジカルを含む新気の流動を強化して、ラジカルを含む新気と燃焼室１３内に残留する排気とを混合させる。このように高温の排気にラジカルを供給するので、ラジカルによる混合気の着火性向上効果を高めることができる。   In the present embodiment, radicals are generated in the fresh air in the first intake port 31A, and the lower passage 34B is closed by the opening / closing valve 35, thereby strengthening the flow of fresh air containing radicals and generating radicals. The fresh air contained and the exhaust gas remaining in the combustion chamber 13 are mixed. Since radicals are supplied to the high-temperature exhaust gas in this way, the effect of improving the ignitability of the air-fuel mixture by radicals can be enhanced.

次に、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）を参照して、ラジカルを含む排気を用いた混合気の形成について説明する。   Next, formation of an air-fuel mixture using exhaust gas containing radicals will be described with reference to FIGS.

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、混合気の着火性を高める必要がエンジン運転状態において、第１吸気ポート３１Ａの下側通路３４Ｂは開閉弁３５によって閉塞される。排気行程中において、燃焼室１３内の排気は第１排気ポート４１Ａ及び第２排気ポート４１Ｂに流出される。この排気行程中に、ラジカル生成装置５０は、第１吸気ポート３１Ａ内の新気中にラジカルを生成する。なお、ラジカル生成装置５０は、排気行程中に限らず、排気行程〜吸気行程の所定時期にラジカルを生成してもよい。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the lower passage 34 </ b> B of the first intake port 31 </ b> A is blocked by the opening / closing valve 35 in the engine operating state where it is necessary to improve the ignitability of the air-fuel mixture. During the exhaust stroke, the exhaust in the combustion chamber 13 flows out to the first exhaust port 41A and the second exhaust port 41B. During this exhaust stroke, the radical generator 50 generates radicals in the fresh air in the first intake port 31A. In addition, the radical production | generation apparatus 50 may produce | generate a radical not only during an exhaust stroke but at the predetermined time of an exhaust stroke-an intake stroke.

吸気行程では、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示すように、第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂの開弁中に、第１排気弁４２Ａ及び第２排気弁４２Ｂが閉弁する。   In the intake stroke, as shown in FIGS. 6C and 6D, the first exhaust valve 42A and the second exhaust valve 42B are closed while the first intake valve 32A and the second intake valve 32B are open. I speak.

第２吸気ポート３１Ｂからは、新気のみが燃焼室１３内に流れ込む。第１吸気ポート３１Ａ内のラジカルを含む新気は、上側通路３４Ａを通過する時に高速化され、タンブル流として燃焼室１３内に流れ込む。このようにラジカルを含む新気は流動が強化されて燃焼室１３内に流入するので、ラジカルを含む新気と、燃焼室１３内に残留する高温の排気とが混合される。   Only fresh air flows into the combustion chamber 13 from the second intake port 31B. The fresh air containing radicals in the first intake port 31A is increased in speed when passing through the upper passage 34A, and flows into the combustion chamber 13 as a tumble flow. As described above, the fresh air containing radicals is flow-enhanced and flows into the combustion chamber 13, so that the fresh air containing radicals and the high-temperature exhaust gas remaining in the combustion chamber 13 are mixed.

上記のような吸気行程中に燃料噴射弁２１から燃料が噴射され、ラジカルを含む排気を用いた混合気が形成される。その後の圧縮行程で燃焼室１３内の混合気がピストン１２によって圧縮されると、混合気は高温の排気中に含まれたラジカルの部分において自着火して燃焼する。   During the intake stroke as described above, fuel is injected from the fuel injection valve 21 to form an air-fuel mixture using exhaust gas containing radicals. When the air-fuel mixture in the combustion chamber 13 is compressed by the piston 12 in the subsequent compression stroke, the air-fuel mixture is self-ignited and combusted at the radical portion contained in the high-temperature exhaust gas.

以上により、第２実施形態の圧縮着火エンジン１００の着火制御装置では、下記の効果を得ることができる。   As described above, in the ignition control device for the compression ignition engine 100 of the second embodiment, the following effects can be obtained.

開閉弁３５によって第１吸気ポート３１Ａの下側通路３４Ｂを閉じるので、ラジカルを含む新気の流動を強化して、ラジカルを含む新気と燃焼室１３内に残留する高温の排気とを混合することができる。これによりラジカルの周囲温度を高めることができ、第１実施形態と同様に、ラジカルによる混合気の着火性向上効果を高めることが可能となる。   Since the lower passage 34B of the first intake port 31A is closed by the opening / closing valve 35, the flow of fresh air containing radicals is strengthened, and the fresh air containing radicals and the high-temperature exhaust gas remaining in the combustion chamber 13 are mixed. be able to. As a result, the ambient temperature of the radical can be increased, and the ignitability improvement effect of the air-fuel mixture by the radical can be enhanced as in the first embodiment.

開閉弁３５によって下側通路３４Ｂを閉弁すると、吸気流通面積が減少して、流動強化時のポンピングロスが大きくなる。本実施形態では第１吸気ポート３１Ａ側のみ流動強化するように構成したので、第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂの両方に隔壁３４と開閉弁３５を設ける場合よりも流動強化時のポンピングロスを低減することができる。   When the lower passage 34B is closed by the opening / closing valve 35, the intake flow area is reduced, and the pumping loss during the flow enhancement is increased. In the present embodiment, since the flow is strengthened only on the first intake port 31A side, the pumping at the time of flow strengthening is more than the case where both the first intake port 31A and the second intake port 31B are provided with the partition wall 34 and the on-off valve 35. Loss can be reduced.

（第３実施形態）
図７（Ａ）は、第３実施形態における圧縮着火エンジン１００の１つの気筒の平面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 (Third embodiment)
FIG. 7A is a plan view of one cylinder of the compression ignition engine 100 in the third embodiment. FIG. 7B is a BB cross-sectional view in FIG.

第３実施形態における圧縮着火エンジン１００は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、ラジカル生成装置５０の設置位置及び第１吸気弁３２Ａのバルブタイミングにおいて相違する。以下に、その相違点を中心に説明する。   The compression ignition engine 100 in the third embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but differs in the installation position of the radical generator 50 and the valve timing of the first intake valve 32A. Hereinafter, the difference will be mainly described.

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す圧縮着火エンジン１００では、第１吸気弁３２Ａのバルブタイミングは、図３の線Ｂに示したように第２吸気弁３２Ｂと同じに設定される。第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂのオーバラップ期間を短く設定するので、第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂへの排気の逆流が抑制される。   In the compression ignition engine 100 shown in FIGS. 7A and 7B, the valve timing of the first intake valve 32A is set to be the same as that of the second intake valve 32B as shown by the line B in FIG. . Since the overlap period of the first intake valve 32A and the second intake valve 32B is set short, the backflow of the exhaust gas to the first intake port 31A and the second intake port 31B is suppressed.

ラジカル生成装置５０は、第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂが集合する集合部３６に配置される。ラジカル生成装置５０は、吸気ポート３０の集合部３６における新気中にラジカルを生成する。   The radical generating device 50 is disposed in the collecting portion 36 where the first intake port 31A and the second intake port 31B are collected. The radical generator 50 generates radicals in the fresh air in the gathering portion 36 of the intake port 30.

本実施形態では、吸気ポート３０内の新気中にラジカルを生成し、燃料噴射弁２１の燃料噴射によって生起される流動を利用することで、ラジカルを含む新気と燃焼室１３内に残留する排気とを混合させる。このように高温の排気にラジカルを供給するので、ラジカルによる混合気の着火性向上効果を高めることができる。   In the present embodiment, radicals are generated in the fresh air in the intake port 30, and the flow generated by the fuel injection of the fuel injection valve 21 is utilized to remain in the combustion chamber 13 and the fresh air containing radicals. Mix with exhaust. Since radicals are supplied to the high-temperature exhaust gas in this way, the effect of improving the ignitability of the air-fuel mixture by radicals can be enhanced.

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照して、ラジカルを含む排気を用いた混合気の形成について説明する。   With reference to FIGS. 8A and 8B, formation of an air-fuel mixture using exhaust gas containing radicals will be described.

図８（Ａ）に示すように、ラジカル生成装置５０は、排気行程〜吸気行程の所定時期に集合部３６における新気中にラジカルを生成する。   As shown in FIG. 8A, the radical generator 50 generates radicals in the fresh air in the collecting section 36 at a predetermined time from the exhaust stroke to the intake stroke.

第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂが開弁する吸気行程では、図８（Ｂ）に示すように、ラジカルを含む新気が第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂから燃焼室１３内に流入する。ラジカルを含む新気が燃焼室１３内に流入するタイミングで、燃料噴射弁２１から燃料を噴射する。燃料噴射弁２１が燃料を噴射すると、燃焼室１３内には燃料噴射に起因する流動が生起され、この流動によってラジカルを含む新気と燃焼室１３内に残留する排気と噴射された燃料とが混合されて、混合気が形成される。   In the intake stroke in which the first intake valve 32A and the second intake valve 32B are opened, as shown in FIG. 8 (B), fresh air containing radicals enters the combustion chamber 13 from the first intake port 31A and the second intake port 31B. Flows in. Fuel is injected from the fuel injection valve 21 at a timing when fresh air containing radicals flows into the combustion chamber 13. When the fuel injection valve 21 injects fuel, a flow resulting from the fuel injection is generated in the combustion chamber 13, and this flow generates fresh air containing radicals, exhaust gas remaining in the combustion chamber 13, and injected fuel. When mixed, an air-fuel mixture is formed.

その後の圧縮行程で燃焼室１３内の混合気がピストン１２によって圧縮されると、混合気は高温の排気中に含まれたラジカルの部分において自着火して燃焼する。   When the air-fuel mixture in the combustion chamber 13 is compressed by the piston 12 in the subsequent compression stroke, the air-fuel mixture is self-ignited and combusted at the radical portion contained in the high-temperature exhaust gas.

以上により、第３実施形態の圧縮着火エンジン１００の着火制御装置では、下記の効果を得ることができる。   As described above, in the ignition control device for the compression ignition engine 100 of the third embodiment, the following effects can be obtained.

第１吸気ポート３１Ａ及び第２吸気ポート３１Ｂから燃焼室１３内に流れ込むラジカルを含む新気に向かって燃料を噴射するので、燃料噴射に起因する流動を利用して、ラジカルを含む新気と燃焼室１３内に残留する排気とを混合することができる。これによりラジカルの周囲温度を高めることができ、第１実施形態と同様に、ラジカルによる混合気の着火性向上効果を高めることが可能となる。   Since fuel is injected toward the fresh air containing radicals flowing into the combustion chamber 13 from the first intake port 31A and the second intake port 31B, the fresh air containing radicals and combustion are utilized using the flow resulting from the fuel injection. The exhaust gas remaining in the chamber 13 can be mixed. As a result, the ambient temperature of the radical can be increased, and the ignitability improvement effect of the air-fuel mixture by the radical can be enhanced as in the first embodiment.

また、ラジカルを含む新気が燃焼室１３内に流入するタイミングで、燃料噴射弁２１から燃料を噴射するので、高温の排気中にラジカルを分散させやすくなり、確実に着火性向上効果を高めることができる。   In addition, since the fuel is injected from the fuel injection valve 21 at the timing when fresh air containing radicals flows into the combustion chamber 13, it becomes easy to disperse radicals in the high-temperature exhaust gas, and the ignitability improvement effect is surely enhanced. Can do.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

１００ 圧縮着火エンジン
１２ ピストン
１３ 燃焼室
２１ 燃料噴射弁（混合手段）
３０ 吸気ポート
３１Ａ 第１吸気ポート
３１Ｂ 第２吸気ポート
３２Ａ 第１吸気弁（混合手段）
３２Ｂ 第２吸気弁
３４ 隔壁（混合手段）
３５ 開閉弁（混合手段）
３６ 集合部
５０ ラジカル生成装置（供給手段）
６０ コントローラ（制御手段）
６１ クランク角センサ
６２ アクセルペダルセンサ 100 Compression ignition engine 12 Piston 13 Combustion chamber 21 Fuel injection valve (mixing means)
30 intake port 31A first intake port 31B second intake port 32A first intake valve (mixing means)
32B Second intake valve 34 Bulkhead (mixing means)
35 On-off valve (mixing means)
36 assembly part 50 radical generating device (supply means)
60 controller (control means)
61 Crank angle sensor 62 Accelerator pedal sensor

Claims (10)

混合気をピストンの圧縮作用によって自着火燃焼させる圧縮着火エンジンの着火制御装置において、
吸気ポートに設けられ、混合気の着火性を高める着火促進剤を供給する供給手段と、
着火促進剤と燃焼室内に残留する排気との混合を促進させる混合手段と、
前記吸気ポート内に着火促進剤が供給されるように前記供給手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火エンジンの着火制御装置。 In an ignition control device of a compression ignition engine that self-ignites and burns an air-fuel mixture by a compression action of a piston,
A supply means for supplying an ignition accelerator which is provided in the intake port and enhances the ignitability of the air-fuel mixture;
Mixing means for promoting mixing of the ignition accelerator and the exhaust gas remaining in the combustion chamber;
Control means for controlling the supply means so that the ignition accelerator is supplied into the intake port;
An ignition control device for a compression ignition engine, comprising: 前記混合手段は、燃焼室内の排気が前記吸気ポート内に逆流するように開弁時期が排気上死点よりも前に設定された吸気弁によって構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The mixing means is constituted by an intake valve whose valve opening timing is set before the exhaust top dead center so that the exhaust in the combustion chamber flows backward into the intake port.
The ignition control device for a compression ignition engine according to claim 1. 前記圧縮着火エンジンは、１つの気筒に２つの吸気ポートを備え、
前記供給手段は、前記２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートに設けられ、
前記混合手段は、前記２つの吸気弁のうち、前記一方の吸気ポートに設けられる一方の吸気弁によって構成され、
前記一方の吸気弁は、前記燃焼室内の排気が前記一方の吸気ポート内に逆流するように開弁時期が排気上死点よりも前に設定されるとともに、他方の吸気弁よりも進角される、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The compression ignition engine includes two intake ports in one cylinder,
The supply means is provided in one of the two intake ports,
The mixing means is constituted by one intake valve provided in the one intake port among the two intake valves,
In the one intake valve, the valve opening timing is set before the exhaust top dead center so that the exhaust in the combustion chamber flows back into the one intake port, and the one intake valve is advanced from the other intake valve. The
The ignition control device for a compression ignition engine according to claim 1. 前記制御手段は、前記吸気ポート内に逆流する排気が前記供給手段に到達するタイミングで前記供給手段によって着火促進剤を供給させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The control means supplies an ignition accelerator by the supply means at a timing when the exhaust gas flowing back into the intake port reaches the supply means.
The ignition control device for a compression ignition engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the ignition control device is a compression ignition engine. 前記混合手段は、前記燃焼室内に流入する着火促進剤を含む新気の流動を強化するように、前記吸気ポートに設けられる流動強化手段によって構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The mixing means is constituted by a flow enhancing means provided in the intake port so as to enhance the flow of fresh air containing an ignition accelerator that flows into the combustion chamber.
The ignition control device for a compression ignition engine according to claim 1. 前記圧縮着火エンジンは、１つの気筒に対して２つの吸気ポートを備え、
前記供給手段は、前記２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートに設けられ、
前記混合手段は、前記燃焼室内に流入する着火促進剤を含む新気の流動を強化するように、前記一方の吸気ポートに設けられる流動強化手段によって構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The compression ignition engine includes two intake ports for one cylinder,
The supply means is provided in one of the two intake ports,
The mixing means is constituted by a flow enhancement means provided in the one intake port so as to enhance the flow of fresh air containing an ignition accelerator flowing into the combustion chamber.
The ignition control device for a compression ignition engine according to claim 1. 前記流動強化手段は、吸気ポートを上側通路と下側通路に隔てる隔壁と、前記下側通路を開閉するように前記隔壁の上流端側に設けられる開閉弁とを備え、
前記制御手段は、エンジン運転状態に応じて前記開閉弁を開閉する、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The flow strengthening means includes a partition that separates the intake port into an upper passage and a lower passage, and an opening / closing valve provided on the upstream end side of the partition so as to open and close the lower passage,
The control means opens and closes the on-off valve according to an engine operating state.
The ignition control device for a compression ignition engine according to claim 5 or 6, wherein the ignition control device is a compression ignition engine. 前記混合手段は、前記燃焼室内に流入する着火促進剤を含む新気に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁によって構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The mixing means is constituted by a fuel injection valve that injects fuel toward fresh air containing an ignition accelerator that flows into the combustion chamber.
The ignition control device for a compression ignition engine according to claim 1. 前記制御手段は、着火促進剤を含む新気が前記燃焼室内に流入するタイミングで前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる、
ことを特徴とする請求項８に記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The control means injects fuel from the fuel injection valve at a timing when fresh air containing an ignition accelerator flows into the combustion chamber.
The ignition control device for a compression ignition engine according to claim 8. 前記供給手段は、着火促進剤としてのラジカルを生成するラジカル生成装置である、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の圧縮着火エンジンの着火制御装置。 The supply means is a radical generator that generates radicals as an ignition accelerator.
The ignition control device for a compression ignition engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the ignition control device is a compression ignition engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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