JP3218323B2 - 予混合気圧縮着火エンジンにおける燃料の着火性改善方法 - Google Patents
予混合気圧縮着火エンジンにおける燃料の着火性改善方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、予混合気圧縮着火
エンジンにおいて、均一予混合気を得やすい低セタン価
燃料を使った場合における着火性を改善するための着火
性改善方法に関するものである。
エンジンにおいて、均一予混合気を得やすい低セタン価
燃料を使った場合における着火性を改善するための着火
性改善方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、軽油等のセタン価の高い燃料の
予混合気を圧縮着火させてエンジンを運転することは、
均一混合気を作るのがセタン価の低い燃料に比して容易
でないという点で問題があるばかりでなく、着火時間が
定まらないために困難とされ、筒内噴射法が用いられて
いる。しかしながら、燃料を筒内に直接噴射すると、空
気との混合が悪いため、排ガス中の黒煙等、微粒子の発
生を避けることができなくなる。
予混合気を圧縮着火させてエンジンを運転することは、
均一混合気を作るのがセタン価の低い燃料に比して容易
でないという点で問題があるばかりでなく、着火時間が
定まらないために困難とされ、筒内噴射法が用いられて
いる。しかしながら、燃料を筒内に直接噴射すると、空
気との混合が悪いため、排ガス中の黒煙等、微粒子の発
生を避けることができなくなる。
【０００３】この問題は、軽油等に比べて空気と燃料の
均一混合気を作るのが容易なセタン価の低い燃料、例え
ば、ガソリン、メタン、アルコール、あるいはＬＰＧ等
を用い、予めその燃料と空気との均一混合気を作って、
それをシリンダ内に送り込んで燃焼させる方式のエンジ
ン、即ち予混合気圧縮着火エンジンを採用することによ
り解決できるが、上記セタン価の低い燃料は圧縮着火性
が悪いという別の問題がある。上記予混合気圧縮着火エ
ンジンは、ガソリン噴射式エンジンと同様に吸気管内に
燃料を噴射し、吸気管内で燃料と空気の混合気を作り、
シリンダ内に送り込んで圧縮着火するものであり、均一
混合気を用いるために排ガス中に黒煙等の微粒子が発生
するのを避けることができるものである。
均一混合気を作るのが容易なセタン価の低い燃料、例え
ば、ガソリン、メタン、アルコール、あるいはＬＰＧ等
を用い、予めその燃料と空気との均一混合気を作って、
それをシリンダ内に送り込んで燃焼させる方式のエンジ
ン、即ち予混合気圧縮着火エンジンを採用することによ
り解決できるが、上記セタン価の低い燃料は圧縮着火性
が悪いという別の問題がある。上記予混合気圧縮着火エ
ンジンは、ガソリン噴射式エンジンと同様に吸気管内に
燃料を噴射し、吸気管内で燃料と空気の混合気を作り、
シリンダ内に送り込んで圧縮着火するものであり、均一
混合気を用いるために排ガス中に黒煙等の微粒子が発生
するのを避けることができるものである。
【０００４】したがって、低セタン価燃料を用いた予混
合気圧縮着火エンジンが実用化できれば、ディーゼルエ
ンジンの長所の多くを保ちつつ排気中の微粒子濃度を低
下させることが可能になる。
合気圧縮着火エンジンが実用化できれば、ディーゼルエ
ンジンの長所の多くを保ちつつ排気中の微粒子濃度を低
下させることが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、燃料と空気とが予め混合された燃料・空気予混合気
を吸気弁からシリンダ内に吸込み、それを圧縮着火させ
る予混合気圧縮着火エンジンにおいて、均一混合気を得
ることが容易であるが着火が困難な低セタン価燃料を用
いた場合における着火性を改善することにある。
は、燃料と空気とが予め混合された燃料・空気予混合気
を吸気弁からシリンダ内に吸込み、それを圧縮着火させ
る予混合気圧縮着火エンジンにおいて、均一混合気を得
ることが容易であるが着火が困難な低セタン価燃料を用
いた場合における着火性を改善することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の燃料の着火性改善方法は、燃料と空気とが予
め混合された燃料・空気予混合気を吸気弁からシリンダ
内に吸込み、それを圧縮着火させる予混合気圧縮着火エ
ンジンにおいて、上記吸気弁の開放による予混合気の吸
込みにタイミングを合わせて、その予混合気中に、吸気
弁近傍においてオゾン発生器で発生させたオゾンを混入
させることにより、圧縮行程の終期におけるシリンダ内
の高温の混合気中にオゾン濃度が高い部分を生成させ、
このオゾンの化学的活性に基づいて低セタン価燃料の着
火性を改善することを特徴とするものである。上記方法
においては、オゾン発生器の動作時間の制御により、燃
料に対するオゾンの混入量を燃料の着火性に応じて調整
することができる。
の本発明の燃料の着火性改善方法は、燃料と空気とが予
め混合された燃料・空気予混合気を吸気弁からシリンダ
内に吸込み、それを圧縮着火させる予混合気圧縮着火エ
ンジンにおいて、上記吸気弁の開放による予混合気の吸
込みにタイミングを合わせて、その予混合気中に、吸気
弁近傍においてオゾン発生器で発生させたオゾンを混入
させることにより、圧縮行程の終期におけるシリンダ内
の高温の混合気中にオゾン濃度が高い部分を生成させ、
このオゾンの化学的活性に基づいて低セタン価燃料の着
火性を改善することを特徴とするものである。上記方法
においては、オゾン発生器の動作時間の制御により、燃
料に対するオゾンの混入量を燃料の着火性に応じて調整
することができる。
【０００７】このような本発明の着火性改善方法におい
ては、圧縮着火エンジンの吸気弁が開いた吸込行程にお
いて、吸気管内を通して予め均一に混合された燃料・空
気予混合気が供給され、その吸気弁の開弁にタイミング
を合わせてオゾン発生器を動作させ、その予混合気中に
オゾンを混入させる。このオゾンの混入量は、使用する
燃料の着火性に応じて、オゾン発生器の動作時間の制御
により、燃料の着火性に応じて調整することができる。
ては、圧縮着火エンジンの吸気弁が開いた吸込行程にお
いて、吸気管内を通して予め均一に混合された燃料・空
気予混合気が供給され、その吸気弁の開弁にタイミング
を合わせてオゾン発生器を動作させ、その予混合気中に
オゾンを混入させる。このオゾンの混入量は、使用する
燃料の着火性に応じて、オゾン発生器の動作時間の制御
により、燃料の着火性に応じて調整することができる。
【０００８】上記噴射燃料に対するオゾンの混入によ
り、圧縮行程の終期においては、シリンダ内の高温の燃
料・空気予混合気中に、オゾン濃度が高くなっている部
分が生成され、上記圧縮行程における混合気の昇温及び
この添加オゾンの化学的活性により、予混合気の燃料
が、例えば、メタン、ＬＰＧ、アルコール、あるいはガ
ソリン等の低セタン価燃料であっても、その着火性を改
善し、確実に着火させることができる。なお、上記燃料
の着火性改善方法は、２サイクルまたは４サイクルの吸
気管燃料噴射圧縮着火エンジンに適用できるのは勿論で
ある。
り、圧縮行程の終期においては、シリンダ内の高温の燃
料・空気予混合気中に、オゾン濃度が高くなっている部
分が生成され、上記圧縮行程における混合気の昇温及び
この添加オゾンの化学的活性により、予混合気の燃料
が、例えば、メタン、ＬＰＧ、アルコール、あるいはガ
ソリン等の低セタン価燃料であっても、その着火性を改
善し、確実に着火させることができる。なお、上記燃料
の着火性改善方法は、２サイクルまたは４サイクルの吸
気管燃料噴射圧縮着火エンジンに適用できるのは勿論で
ある。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の実施の
一形態を説明するためのもので、図１は、本発明を適用
した予混合気圧縮着火エンジンにおける吸込行程の予混
合気吸込状態を、図２は、同圧縮行程の終期の状態を示
している。図示した予混合気圧縮着火エンジンは、シリ
ンダ１の上部に吸込口（吸込弁口）２及び排出口（排気
弁口）３をもつシリンダヘッドを備え、吸込口２には吸
気管４が、排出口３には排気管５がそれぞれ連結され、
また、吸込口２及び排出口３には、それらを開閉する吸
気弁６及び排気弁７がそれぞれ設けられている。
一形態を説明するためのもので、図１は、本発明を適用
した予混合気圧縮着火エンジンにおける吸込行程の予混
合気吸込状態を、図２は、同圧縮行程の終期の状態を示
している。図示した予混合気圧縮着火エンジンは、シリ
ンダ１の上部に吸込口（吸込弁口）２及び排出口（排気
弁口）３をもつシリンダヘッドを備え、吸込口２には吸
気管４が、排出口３には排気管５がそれぞれ連結され、
また、吸込口２及び排出口３には、それらを開閉する吸
気弁６及び排気弁７がそれぞれ設けられている。
【００１０】そして、吸気管４には、燃料・空気予混合
気８を生成して送気する図示しない燃料噴射弁等を有す
る均一混合気送給装置が接続され、また、吸気弁６の近
傍において吸気管４内の燃料・空気予混合気８の気流中
にオゾンを混入させるオゾン発生器９を設けている。さ
らに、シリンダ１内を上下動するピストン１０によりシ
リンダ１内に燃焼室１１を区画形成し、その上面には、
燃焼室１１の一部を構成する凹部１２が形成されてい
る。
気８を生成して送気する図示しない燃料噴射弁等を有す
る均一混合気送給装置が接続され、また、吸気弁６の近
傍において吸気管４内の燃料・空気予混合気８の気流中
にオゾンを混入させるオゾン発生器９を設けている。さ
らに、シリンダ１内を上下動するピストン１０によりシ
リンダ１内に燃焼室１１を区画形成し、その上面には、
燃焼室１１の一部を構成する凹部１２が形成されてい
る。
【００１１】上記オゾン発生器９としては、空気中の酸
素を高電圧の印加による放電でオゾンに転化する既知の
装置ばかりでなく、任意の装置を用いることができ、ま
た、このオゾン発生器９の動作時間即ち高電圧の印加時
間や動作回数を燃料の着火性に応じて任意に制御可能と
し、それにより噴射燃料に対するオゾンの混入量を調整
することができる。上記オゾン発生器９は、図２に示す
ように、圧縮行程の終期に燃焼室１１内の高温の燃料・
空気予混合気８中の一部にオゾン濃度が高いオゾン添加
混合気１４が生成されるように、適切な位置に配設され
る。なお、図中において、１３は燃料・空気混合気を示
している。
素を高電圧の印加による放電でオゾンに転化する既知の
装置ばかりでなく、任意の装置を用いることができ、ま
た、このオゾン発生器９の動作時間即ち高電圧の印加時
間や動作回数を燃料の着火性に応じて任意に制御可能と
し、それにより噴射燃料に対するオゾンの混入量を調整
することができる。上記オゾン発生器９は、図２に示す
ように、圧縮行程の終期に燃焼室１１内の高温の燃料・
空気予混合気８中の一部にオゾン濃度が高いオゾン添加
混合気１４が生成されるように、適切な位置に配設され
る。なお、図中において、１３は燃料・空気混合気を示
している。
【００１２】上記構成を有する予混合気圧縮着火エンジ
ンは、図１に示すような吸込行程において、吸気管４か
らシリンダ１の吸込口２に燃料・空気予混合気８が供給
され、吸気弁６の開放による予混合気の吸込みにタイミ
ングを合わせて、その燃料・空気予混合気８中に、オゾ
ン発生器９で発生させたオゾンを混入させる。これによ
り、図２に示すように、圧縮行程の終期におけるシリン
ダ１内の高温の燃料・空気混合気１３中に、オゾン濃度
が高いオゾン添加混合気１４が生成される。
ンは、図１に示すような吸込行程において、吸気管４か
らシリンダ１の吸込口２に燃料・空気予混合気８が供給
され、吸気弁６の開放による予混合気の吸込みにタイミ
ングを合わせて、その燃料・空気予混合気８中に、オゾ
ン発生器９で発生させたオゾンを混入させる。これによ
り、図２に示すように、圧縮行程の終期におけるシリン
ダ１内の高温の燃料・空気混合気１３中に、オゾン濃度
が高いオゾン添加混合気１４が生成される。
【００１３】このオゾンは、化学的活性が強い物質であ
り、その化学的活性に基づいて、燃料がメタン、ＬＰ
Ｇ、アルコールあるいはガソリン等の低セタン価燃料で
あっても、その着火が促進され、それに伴う着火性の改
善により円滑にエンジンを運転することができる。即
ち、上記圧縮行程の進行に伴い、燃焼室１１内のオゾン
添加混合気１４は周囲の燃料・空気混合気１３と共に圧
縮されて温度が上昇し、オゾンの化学的活性により着火
し易くなり、燃焼期においては、そのオゾンの存在によ
り火炎の伝播の速度も大きくなる。
り、その化学的活性に基づいて、燃料がメタン、ＬＰ
Ｇ、アルコールあるいはガソリン等の低セタン価燃料で
あっても、その着火が促進され、それに伴う着火性の改
善により円滑にエンジンを運転することができる。即
ち、上記圧縮行程の進行に伴い、燃焼室１１内のオゾン
添加混合気１４は周囲の燃料・空気混合気１３と共に圧
縮されて温度が上昇し、オゾンの化学的活性により着火
し易くなり、燃焼期においては、そのオゾンの存在によ
り火炎の伝播の速度も大きくなる。
【００１４】オゾン発生器９の動作時間や、パルス的に
動作する回数は、燃料噴射弁８からの燃料噴射量や、燃
料の着火性（セタン価）等によりに応じて制御すること
ができ、これにより、噴射燃料に対するオゾンの混入量
を燃料の着火性等に応じて調整することができる。
動作する回数は、燃料噴射弁８からの燃料噴射量や、燃
料の着火性（セタン価）等によりに応じて制御すること
ができ、これにより、噴射燃料に対するオゾンの混入量
を燃料の着火性等に応じて調整することができる。
【００１５】上述した燃料の着火性改善方法は、濃度の
薄い混合気で燃焼させることによりＮＯX の発生が低減
できるリーンバーンに対して適用するのが有効である。
この場合には、特に、燃料・空気混合気１３中でオゾン
濃度が高くなっているオゾン添加混合気１４の部分が強
い着火点となるので、全体的に燃料の濃度が薄くても、
それらの燃料を十分に燃焼させることが可能になる。
薄い混合気で燃焼させることによりＮＯX の発生が低減
できるリーンバーンに対して適用するのが有効である。
この場合には、特に、燃料・空気混合気１３中でオゾン
濃度が高くなっているオゾン添加混合気１４の部分が強
い着火点となるので、全体的に燃料の濃度が薄くても、
それらの燃料を十分に燃焼させることが可能になる。
【００１６】なお、図１では、オゾン発生器９を吸気管
４の内部に配置しているが、それを吸気管４の外部に配
置し、オゾン放出部は吸気弁６に近い吸気管４内に配置
することもできる。
４の内部に配置しているが、それを吸気管４の外部に配
置し、オゾン放出部は吸気弁６に近い吸気管４内に配置
することもできる。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の着火性
改善方法によれば、燃料・空気予混合気を吸気弁からシ
リンダ内に吸込み、それを圧縮着火させる予混合気圧縮
着火エンジンにおいて、吸気弁の開放による予混合気の
吸込みにタイミングを合わせてその予混合気中にオゾン
を混入させ、圧縮行程の終期におけるシリンダ内の高温
の混合気中にオゾン濃度が高い部分を生成させ、その部
分において着火、燃焼させるので、低セタン価燃料を用
いても、オゾンの化学的活性に基づいてその着火性を改
善することができ、排ガス中の黒煙等の微粒子の発生も
抑止することができる。
改善方法によれば、燃料・空気予混合気を吸気弁からシ
リンダ内に吸込み、それを圧縮着火させる予混合気圧縮
着火エンジンにおいて、吸気弁の開放による予混合気の
吸込みにタイミングを合わせてその予混合気中にオゾン
を混入させ、圧縮行程の終期におけるシリンダ内の高温
の混合気中にオゾン濃度が高い部分を生成させ、その部
分において着火、燃焼させるので、低セタン価燃料を用
いても、オゾンの化学的活性に基づいてその着火性を改
善することができ、排ガス中の黒煙等の微粒子の発生も
抑止することができる。
【図１】本発明を適用した予混合気圧縮着火エンジンに
おける吸込行程の状態を示す説明図である。
おける吸込行程の状態を示す説明図である。
【図２】同圧縮行程の終期の状態を示す説明図である。
１ シリンダ ２ 吸込口 ３ 排出口 ４ 吸気管 ５ 排気管 ６ 吸気弁 ７ 排気弁 ８ 燃料・空気予混合気 ９ オゾン発生器 １０ ピストン １１ 燃焼室 １２ 凹部 １３ 燃料・空気混合気 １４ オゾン添加混合気
Claims (2)
- 【請求項１】燃料と空気とが予め混合された燃料・空気
予混合気を吸気弁からシリンダ内に吸込み、それを圧縮
着火させる予混合気圧縮着火エンジンにおいて、 上記吸気弁の開放による予混合気の吸込みにタイミング
を合わせて、その予混合気中に、吸気弁近傍においてオ
ゾン発生器で発生させたオゾンを混入させることによ
り、圧縮行程の終期におけるシリンダ内の高温の混合気
中にオゾン濃度が高い部分を生成させ、 このオゾンの化学的活性に基づいて低セタン価燃料の着
火性を改善する、ことを特徴とする予混合気圧縮着火エ
ンジンにおける燃料の着火性改善方法。 - 【請求項２】オゾン発生器の動作時間の制御により、燃
料に対するオゾンの混入量を燃料の着火性に応じて調整
することを特徴とする請求項１に記載の予混合気圧縮着
火エンジンにおける燃料の着火性改善方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00816597A JP3218323B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 予混合気圧縮着火エンジンにおける燃料の着火性改善方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00816597A JP3218323B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 予混合気圧縮着火エンジンにおける燃料の着火性改善方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10205398A JPH10205398A (ja) | 1998-08-04 |
| JP3218323B2 true JP3218323B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=11685730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00816597A Expired - Lifetime JP3218323B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 予混合気圧縮着火エンジンにおける燃料の着火性改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218323B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3888656B2 (ja) * | 1998-11-12 | 2007-03-07 | 東京瓦斯株式会社 | 予混合圧縮自着火機関の運転制御方法及び装置 |
| CA2324533A1 (en) | 2000-10-27 | 2002-04-27 | Carl Hunter | Oxygen enrichment in diesel engines |
| AU2002241752A1 (en) * | 2000-10-27 | 2002-06-03 | Questair Technologies, Inc. | Feed composition modification for internal combustion engines |
| US7231892B2 (en) * | 2003-06-03 | 2007-06-19 | Robert Bosch Gmbh | Method for extending HCCI load range using a two-stroke cycle and variable valve actuation |
| CN101201029A (zh) * | 2006-12-14 | 2008-06-18 | 李文庆 | 发动机、燃油及燃气器具的节能装置 |
| EP2103798A1 (en) | 2008-03-20 | 2009-09-23 | Aquafuel Research Limited | Combustion method and apparatus |
| JP6103261B2 (ja) * | 2015-01-28 | 2017-03-29 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジンの制御装置 |
| CN105464846B (zh) * | 2016-01-25 | 2018-09-21 | 上海旷奇科技股份有限公司 | 一种汽车发动机富氧助燃减排装置 |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP00816597A patent/JP3218323B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10205398A (ja) | 1998-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |