JP3976475B2 - 予混合圧縮自着火機関 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスと加熱した吸入空気を予め混合させた希薄予混合気を高圧縮比のピストンで自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
図28に従来の予混合圧縮自着火機関1Aを示す。外気温度で吸入された吸入空気Airが吸気加熱装置Hpで加熱されて加熱空気Ahとなり、混合器Mxで燃料ガスFgと混合され、予混合気Gpとなる。
予混合気Gpは、エンジンEnの燃焼室CvでピストンPiによって高圧となり自着火して燃焼し、排気ガスEgとなって排出される。
【0003】
この燃焼過程で、燃焼室Cv内の圧力p(縦軸)とクランク角θ(横軸)を示す図29において、ノック状燃焼で曲線Kで示されており、燃焼時の筒内圧力も非常に高く、機関がは損する恐れが存在する。なお、TDCは、上死点を示している。
一般に従来の予混合圧縮自着火機関1Aでは、予混合気Gpの燃料比率が少ない希薄予混合気で安定な燃焼の曲線Nによって運転している。そして燃焼室Cv内における燃料分布の濃度格差が大きい、または予混合気の温度分布の温度格差が大きいほど、この安定な燃焼Nに移行する。
【0004】
これに対して、燃焼室Cv内における燃料分布の濃度格差が少ない均一濃度、または予混合気の温度分布の温度格差が少ない均一温度の場合には、燃焼時における筒内圧力が高圧で機関破損を引き起こすノック状燃焼の曲線Kになる。
図29における線Upは、燃焼室Cv内の許容圧力を示したもので、予混合気圧縮自着火機関1Aでは、安定な燃焼曲線Nの最大圧力Npは許容圧力線Upに対して充分低く設定しなければならないが、実際はNpが許容圧力線Upに近い状態での燃焼が起こっていることが多い。その理由は、予混合気Gpの燃焼室Cv内の温度格差、濃度格差を定常的に維持することが困難なことによっている。
【0005】
したがって、他の型式のエンジンに近づくための同気筒容量での出力向上、燃焼効率の向上に必要な燃料供給増加がノック状燃焼を起こさず、エンジンEnの破損や耐久性低下にならない技術が必要であった。
今回提案の本発明では、燃焼室内での燃料濃度格差(勾配)、温度格差(勾配)を大きくして均一性を避ける手段や、自着火の抑制剤や促進剤を濃度格差が生じる様に制御供給する手段によって所定の燃焼状態を得る技術の提供をするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、エンジンの破損や耐久性低下を起こさずに多量の燃料を供給して出力向上と効率向上をはかる予混合圧縮自着火機関の提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合した予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室或いは該燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つに燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、その燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記燃料調整弁は制御線で接続されて構成されている。
【0008】
或いは、複数の吸気ポートの全てに燃料インジェクタを設け、燃焼圧力が限界以上にまで上昇する恐れがある運転状態の場合には、燃料インジェクタからの燃料噴射量が各吸気ポート毎に相違する様に構成することも可能である。
【0009】
上記のように構成された本発明によれば、機関の各気筒毎に設けられた複数の吸気ポートの内、1つ吸気ポートにのみ燃料インジェクタで燃料が供給される。そのため、気筒内では燃料濃度が均一にならず、濃度勾配(或いは濃度偏差)が形成される。そして、燃焼に時間遅れが生じ、瞬間燃焼が阻止されて、燃焼室内の最大圧力を低く抑制することが出来る。
【0010】
上記した本発明の予混合圧縮自着火機関の運転方法としては、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、燃焼室に運転状態を検出するセンサで燃焼圧力を検知する圧力検知工程と、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生と判定された場合に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
【0011】
上記の構成によって、燃焼室内の燃料濃度分布を不均一にして濃度勾配を生じさせ燃焼のピーク発生を抑制し、運転方法で示した制御作用によって、燃料供給量の増加による最大圧と、ノック状の異常燃焼を管理し抑制している。
【0015】
そして本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに加熱量を調整自在にして混合気を加熱させる加熱装置が設けられ、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記加熱装置は制御線で接続されて構成されている。
【0016】
上記において、加熱装置は電熱加熱でも、その他の方法(例えば、排気ガスとの熱交換器等)でも良い。
上記のように機関の各気筒ごとに設けられた複数の吸気ポートのそれぞれに加熱量が調整できる加熱装置が装着され、それぞれの吸気ポートから温度の異なる予混合気が吸入される。その結果、気筒内では温度が均一にならず、温度勾配が形成され、燃焼に時間遅れを生じさせて、瞬間的な燃焼を防いで、最大燃焼圧を低く抑制することが出来る。
【0017】
上記した様な構成を具備する予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、異常燃焼圧を予防する必要があると判定された場合に、複数の吸気ポートの各々に設けられた複数の加熱装置を異なる加熱量にて作動させる複数ヒータ加熱工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼が検知された際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
上記の構成によって、燃焼室内の温度分布の不均一、或いは温度勾配を生じさせ、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加による最大圧を管理して、抑制している。
【0022】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに排気ガスを還流させる還流管が合流し、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記還流管に装着された還流制御弁とは制御線で接続されて構成されている。
【0023】
上記のように機関の各気筒ごとに設けられた複数の吸気ポートのそれぞれに排気還流管(EGR管)が取り付けられ、各EGR管における排気還流量(EGR量)に差異を設けることにより、自着火促進作用を有し且つ高温を保有するEGRガスの気筒内おける分布が均一にならず、温度勾配及びEGRガス濃度勾配が形成される。これにより、燃焼に時間遅れを生じ、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧が低く抑制される。
【0024】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと高温に加熱された吸入空気とを予め混合させた希薄予混合気を複数の吸気弁で吸入し、高圧縮比のピストンで自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧を予防する必要ありと判定された場合に、吸気ポートを介して燃焼室内へ供給されるEGRガスの流量が各吸気ポート毎に相違する様に調整するEGR量調整工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼を検知した際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程とを含むのが好ましい。
【0025】
上記の構成によって、燃焼室内の温度分布及びEGRガス濃度分布を不均一にして、温度勾配及びEGRガス濃度勾配を生じさせ、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加による最大燃焼圧の上昇を管理し抑制している。
【0026】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、吸気系に過給機及びインタークーラを介装しており、前記過給機で圧縮された予混合気の一部が前記インタークーラをバイパスして、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つに合流する様にバイパス管を設け、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記バイパス管に装着されたバイパス流量制御弁とは制御線で接続されて構成されている。
【0027】
上記のように機関の各気筒ごとに設けられた複数の吸気ポートの1つのみに、過給機で圧縮されて高温となった予混合気の一部を、インタークーラをバイパスさせて注入することにより、当該ポートから燃焼室内に流入する吸気は他のポートから流入する吸気よりも高温となる。その結果、気筒(燃焼室)内では温度が均一にならず、温度勾配が形成され、燃焼に時間遅れが生じる。そして、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧を低く抑制することが出来る。
【0028】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、吸気系に過給機及びインタークーラを介装しており、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、インタークーラをバイパスし一つの吸気ポートを介して機関の燃焼室に供給されるバイパス流量を調整するバイパス流量調整工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼を検知した際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むことを特徴としている。
【0029】
上記の構成によって、燃焼室内の温度分布を不均一にして温度勾配を生じせしめ、以って、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加による最大燃焼圧を管理し抑制している。
【0030】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、吸気系に過給機及びインタークーラを介装しており、前記過給機で圧縮された予混合気の一部が前記インタークーラをバイパスして、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれと合流する様にバイパス管を設け、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記バイパス管に装着されたバイパス流量制御弁とは制御線で接続されて構成されている。
【0031】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の各吸気ポートのそれぞれに、過給機で圧縮され高温となった吸気の一部を、インタークーラをバイパスさせて各吸気ポートに供給する。ここで、当該バイパスされた高温吸気の供給量が吸気ポート毎に異なる様にすれば、各吸気ポートからの吸気温度が相違し、気筒(燃焼室)内では温度が均一にならず、温度勾配が形成される。その結果、燃焼に時間遅れが生じ、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧が低く抑制される。
【0032】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、インタークーラをバイパスして吸気ポートを介して機関の燃焼室に供給されるバイパス流量が各吸気ポート毎に相違する様に調整するバイパス流量調整工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼が検知された際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
【0033】
上記の構成によって、燃焼室内の温度分布を不均一にして温度勾配を生じさせ燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加による最大燃焼圧の上昇を管理して、当該燃焼圧を抑制することが出来る。
【0034】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つに自着火促進剤(例えば、NOx、オゾン)を供給する自着火促進剤供給管が取り付けられ、その自着火促進剤供給管は調整弁を介して自着火促進剤が貯蔵された自着火促進剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されて構成されている。
【0035】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の吸気ポートの1つのみに、自着火促進剤容器から自着火促進剤(NOxまたはオゾン等)を注入して、燃焼室内において予混合気の自着火を促進する。その際に、自着火促進剤は単一のポートのみから燃焼室内に供給されるので、燃焼室内においては自着火促進剤の分布が均一とならず、気筒(燃焼室)内では着火燃焼が均一にならない。その結果、燃焼に時間遅れが生じ、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧が低く抑制される。
【0036】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、一つの吸気ポートを介して供給される自着火促進剤の注入量を調整する調整弁の開度を調整させる自着火促進剤注入工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼が検知された際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程とを含むのが好ましい。
【0037】
上記の構成によって、燃焼室内の着火タイミングに差を生じさせ不均一にして燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加による最大燃焼圧の上昇を管理して、抑制する。
【0038】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに自着火促進剤(例えば、NOx、オゾン)を供給する自着火促進剤供給管が取り付けられ、その自着火促進剤供給管は調整弁を介して自着火促進剤が貯蔵された自着火促進剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されて構成されている。
【0039】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の各吸気ポートのそれぞれに、自着火剤容器から自着火促進剤(例えば、NOx、オゾン)が供給されるが、自着火促進剤供給量を各吸気ポート毎に相違させることにより、各吸気ポートからの吸気の燃焼室内における自着火の程度に差を設けているので、気筒(燃焼室)内では圧縮自着火する時期が均一にならず、着火及び燃焼に時間遅れを生じ、瞬間的な燃焼が阻止される。その結果、最大燃焼圧を低く抑制出来る。
【0040】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧を予防する必要があると判定された場合に、吸気ポートを介して燃焼室内へ供給される自着火促進剤の供給量を各ポート毎に相違する様に調整する自着火促進剤注入調整工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼が検知された際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
【0041】
上記の構成によって、燃焼室内の自着火促進剤の分布及び着火タイミングに差異を生ぜしめ、燃焼室内の着火タイミングを不均一にして、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加による最大燃焼圧の上昇を管理・抑制している。
【0046】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つにオゾンを発生するオゾン発生機及び燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、該燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続されており(前記燃料インジェクタはオゾン発生機より吸気弁側に設けられているのが好ましい)、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記オゾン発生機及び前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されている。
【0047】
上記のように、オゾン発生装置で自着火促進剤であるオゾンを発生させ、機関の各気筒ごとに設けられた複数の吸気ポートの1つから当該オゾンを供給することにより、特定吸気ポートのみからオゾンが燃焼室内に供給される。その結果、自着火促進剤であるオゾンの燃焼室内の分布が不均一となり、気筒(燃焼室)内における圧縮自着火の燃焼タイミングが均一にならないので、燃焼に時間遅れを生じる。その結果、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧を低く抑制することが出来る。
【0048】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、オゾン発生機でオゾン化された吸気を一つの吸気ポートを介して燃焼室内に供給するオゾン供給工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼が検知された際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程とを含むことを特徴としている。
上記の構成によって、自着火促進剤であるオゾンの燃焼室内における分布が不均一となり、燃焼室内の着火タイミングも不均一となり、燃焼のピーク発生が抑制される。そして、燃料供給量の増加による最大燃焼圧の上昇が管理され、抑制される。
【0049】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれにオゾンを発生するオゾン発生機が設けられ、吸気ポートの1つに燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、その燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記各オゾン発生機と前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されている。
【0050】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の各吸気ポートのそれぞれから、自着火促進剤であるオゾンが供給されるが、オゾン供給量を各ポート毎に異なるようにすることによって、燃焼室内のオゾンすなわち自着火促進剤の分布を不均一とする。その結果、気筒(燃焼室)内では圧縮自着火タイミングに差が生じ、燃焼が均一にならない。そして、燃焼に時間遅れが生じ、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧を低く抑制出来る。
【0051】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、複数の吸気ポートに設けられたオゾン発生機で吸気をオゾン化させると共に、各吸気ポート毎に発生するオゾンの量を不均一にせしめるオゾン不均一発生工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼を検知した際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
【0052】
上記の構成によって、燃焼室内の自着火促進剤であるオゾンの分布を不均一にして、自着火タイミングも不均一にせしめることにより、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加により最大燃焼圧が上昇しても、それを管理して最大燃焼圧を抑制している。
【0057】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に前記各吸気弁を介して通じる各吸気ポートの1つに自着火抑制剤を供給する自着火抑制剤供給管が取り付けられ、その自着火抑制剤供給管は調整弁を介して自着火抑制剤(例えば、CO2 、N2 )が貯蔵された自着火抑制剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されて構成されていることを特徴としている。
【0058】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の吸気ポートの1つのみに、自着火抑制剤容器から自着火抑制剤(例えば、CO2 、N2 )を注入して、特定吸気ポートからの吸気を着火させ難くさせる。その結果、気筒内では自着火抑制剤の分布或いは圧縮自着火のタイミングが不均一となり、燃焼に時間遅れを生じる。そして、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧を低く抑制することか出来る。
【0059】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、この判定工程により異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、一つの吸気ポートから燃焼室内に供給される自着火抑制剤の注入量を調整する自着火抑制剤注入工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程の結果によって燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
【0060】
上記の構成によって、燃焼室内の自着火抑制剤の分布及び自着火タイミングを不均一にせしめ、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加により最大燃焼圧が上昇しても、それを管理し、抑制している。
【0061】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに自着火抑制剤(例えば、CO2 、N2 )を供給する自着火抑制剤供給管が取り付けられ、その自着火抑制剤供給管は調整弁を介して自着火抑制剤が貯蔵された自着火抑制剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されて構成されている。
【0062】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の各吸気ポートのそれぞれに、自着火抑制剤容器から自着火抑制剤(例えば、CO2 、N2 )を異なる量を注入すれば、燃焼室内で自着火抑制剤の分布に不均一が生じ、圧縮自着火タイミングも不均一となる。その結果、気筒内では圧縮自着火が均一にならず、着火及び燃焼に時間遅れを生じ、瞬間的な燃焼が阻止されて、最大燃焼圧が低く抑制される。
【0063】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、吸気ポートを介して燃焼室内へ供給される自着火抑制剤の注入量が各吸気ポート毎に相違する様に調整する自着火抑制剤注入調整工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼が検知された際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
【0064】
上記の構成によって、燃焼室内の自着火促進剤の分布及び自着火タイミングを不均一にせしめ、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加により最大燃焼圧が上昇しても、それを管理し抑制している。
【0069】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に前記各吸気弁を介して通じる各吸気ポートの1つに二酸化炭素を発生する二酸化炭素発生機及び燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、その燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され(その燃料インジェクタは前記二酸化炭素発生機より吸気弁側に設けられるのが好ましい)、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記二酸化炭素発生機と前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されている。
【0070】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の吸気ポートの1つに二酸化炭素発生機を設けることにより、一つの吸入ポートのみを介して自着火抑制剤である二酸化炭素が燃焼室内へ供給されることとなり、燃焼室内で自着火抑制剤の分布及び圧縮自着火のタイミングの不均一が生じる。その結果、気筒内では燃焼が均一にならず、燃焼に時間遅れを生じ、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧を低く抑制することが可能となる。
【0071】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧の予防が必要であると判定された場合に、二酸化炭素発生機を設けた吸入ポートを介して燃焼室内へ二酸化炭素を添加する二酸化炭素添加工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼を検知した際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程、とを含むのが好ましい。
【0072】
上記の構成によって、自着火抑制剤である二酸化炭素の燃焼室内における分布及び圧縮自着火タイミングが不均一となり、燃焼のピーク発生が抑制され、燃料供給量の増加により最大燃焼圧が上昇しても、それを管理して抑制することが出来るのである。
【0073】
本発明の予混合圧縮自着火機関は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に前記各吸気弁を介して通じる各吸気ポートのそれぞれに二酸化炭素発生機が設けられ、吸気ポートの1つに燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ(その燃料インジェクタは前記二酸化炭素発生機より吸気弁側に設けられるのが好ましい)、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記各二酸化炭素発生機と前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されている。
【0074】
上記のように、機関の各気筒ごとに設けられた複数の各吸気ポートのそれぞれに、自着火抑制剤である二酸化炭素を発生させ、最大燃焼圧が限界よりも高くなる恐れがある場合には、燃焼室内へ添加される二酸化炭素の量が各吸気ポート毎に相違する様に調整する。その結果、気筒内では自着火抑制剤の分布及び圧縮自着火のタイミングが不均一となり、燃焼に時間遅れを生じ、瞬間的な燃焼が阻止され、最大燃焼圧が低く抑制される。
【0075】
上記構成の予混合圧縮自着火機関の運転方法は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関の運転方法において、高出力化を必要とする状況か否かを判定する運転状況判定工程と、異常燃焼圧予防の要否を判定する高燃焼圧予防判定工程と、該判定工程で異常燃焼圧を予防する必要があると判定された場合に、二酸化炭素発生機により発生し且つ燃焼室内へ添加される二酸化炭素の量が各吸気ポート毎に相違する様に調整する二酸化炭素添加工程と、異常燃焼を検知判定するノック発生判定工程と、ノック発生判定工程で異常燃焼を検知した際に燃料の減少調整をする燃料供給減少工程とを含むことを特徴としている。
【0076】
上記の構成によって、自着火抑制剤である二酸化炭素の燃焼室内の分布及び圧縮自着火タイミングが不均一となり、燃焼のピーク発生を抑制し、燃料供給量の増加により最大燃焼圧が上昇しても、それを管理し抑制することが出来る。
【0080】
なお、前記「運転状態を検出するセンサ」は、燃焼圧力を直接に計測するセンサでも良いし、燃焼圧力によって生じるイオン電流を検出するイオンプローブであっても良い。
【0081】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の予混合圧縮着火機関の実施形態を説明する。
第1の実施形態を示す図1において、予混合圧縮自着火機関A0の機関の1筒を示すエンジンEnに、本例では燃焼室に第1の吸気弁7と第2の吸気弁8の2ヶの吸気弁と、第1の排気弁11と第2の排気弁12の2ヶの排気弁が設けられている。
【0082】
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2及び3を介して吸気ダクト1に統合接続されていて、その吸気ダクト1から新気Gaが吸入されるようになっている。
第2の吸気ポート3に燃料ガスFgを噴射供給するインジェクタ6が取り付けられ、インジェクタ6には燃料調整弁22を介して燃料供給管23が接続されている。これによって、第2の吸気ポート3からの燃料Fgと新気Gaとの混合気と第1の吸気ポート2からの燃料を含まない新気Gaとが燃焼室水平方向に燃料濃度不均一になると共に垂直方向にも燃料濃度不均一を生じさせる構造となっている。
【0083】
第1の排気弁11と第2の排気弁12はそれぞれ第1及び第2の排気ポート13及び14を介して排気ダクト15に統合接続されていて、その排気ダクト15から図示しないマフラーを介して排気されるようになっている。
【0084】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20に接続されている。
制御装置20は、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20aを介して燃料調整弁22を自動制御する機能を有している。
【0085】
この作用を、図3のフローチャートによる作用ステップで説明する。
ステップS1において、圧力センサ5で燃焼圧力を読みとる(圧力検知工程)。ステップS2においては、読みとった燃焼圧力を勘案しながら、現状が高出力を必要な運転状況かを検討する(運転状況判定工程)。高出力が不要であればステップS4に行く。高出力が必要ならステップS3に行き、インジェクタ6からの燃料供給を増加する(燃料供給増加工程)。そして、ステップS4に行く。
【0086】
ステップS4では、運転がノックを発生させているかを読みとる(ノック発生判定工程)。ノック並の圧力振動または高い最大圧力を発生させていれば、ステップS5に行き、ノック並の圧力振動または高い最大圧力の発生がなければ、ステップS6に行く。
【0087】
ステップS5では、インジェクタ6からの燃料供給量を減少させ最大燃焼圧を低減させる(燃料供給減少工程)。
ステップS6では、機関運転を継続するか否かを判断して、継続であればステップS1に戻る。運転終了であれば制御作動を終了する。
【0088】
上記の構成によって、燃焼室内の燃料濃度分布を不均一にして濃度勾配を生じさせ燃焼のピーク発生を抑制し、作用ステップで示した制御作用によって燃料供給量の増加による最大圧を管理し抑制している。
【0089】
図2は、前記第1の実施形態に類似の別の実施形態を示し、燃料ガスFgを噴射供給するインジェクタ6Aが、例えば燃焼室の中央上部に取り付けられ、インジェクタ6Aには燃料調整弁22Aを介して燃料供給管23Aが接続されている。その他の構成は、図1の第1の実施形態と同様である。
【0090】
この構成の作用は、図3に示す第1の実施形態のフローチャートと同様であって、燃焼室壁面の一部からの燃料供給による燃焼室の垂直方向の燃料濃度分布勾配が燃焼のピーク発生を抑制している。その他は、第1の実施形態と同じである。
【0099】
図4は第2の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2D及び3Dを介して吸気ダクト1Dに統合接続されていて、その吸気ダクト1Dから予混合気Gpが吸入されるようになっている。
【0100】
第1の吸気ポート2Dに予混合気Gpを加熱させる第1の加熱装置H1が装着され、第2の吸気ポート3Dに混合気Gpを加熱させる第2の加熱装置H2が装着されている。
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Dに接続されている。
【0101】
制御装置20Dは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Dbを介して第1の加熱装置H1の作動を、制御線20Daを介して第2の加熱装置H2の作動を、自動制御する機能を有している。
【0102】
上記構成の作用を、図5のフローチャートによる作用ステップで説明する。
ステップS21において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS22に行く。
【0103】
ステップS22では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS23に行く。
ステップS23では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS24に行く。NOであれば、ステップS25に行く。
【0104】
ステップS24では、第1及び第2の加熱装置H1及びH2に不等電流たとえば90:10を通電して第1の吸気ポート2Dと第2の吸気ポート3Dを不等加熱して、吸気される予混合気Gpを不等温度に昇温させる(複数ヒータ加熱工程)。そして、第1の吸気ポート2Dからの高温予混合気と第2の吸気ポート3Dからの低温予混合気の温度差によって燃焼室内の温度を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS25に行く。
【0105】
ステップS25では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Dで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS27に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS26でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS27に行く。
【0106】
ステップS27では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS21に戻る。
【0107】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第1及び第2の加熱装置H1及びH2による第1及び第2の吸気ポート2Dと3Dを流れる予混合気の温度差によって予混合気の温度を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0116】
図6は第3の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2F及び3Fを介して吸気ダクト1Fに統合接続されていて、その吸気ダクト1Fから予混合気Gpが吸入されるようになっている。
【0117】
第1の吸気ポート2Fに排気ガスGeを還流させる還流管32が還流制御弁38を伴って取り付けられている。また、第2の吸気ポート3Fに排気ガスGeを還流させる還流管31が還流制御弁37を伴って取り付けられている。
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Eに接続されている。
【0118】
制御装置20Eは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Faを介して還流制御弁37の作動を、制御線20Fbを介して還流制御弁38の作動を自動制御する機能を有している。
【0119】
上記構成の作用を、図7のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS41において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS42に行く。
【0120】
ステップS42では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS43に行く。
ステップS43では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS44に行く。NOであれば、ステップS45に行く。
【0121】
ステップS44では、還流制御弁37及び38の弁開度をたとえば、90:10のように開度に差を設けて第1第2の吸気ポート2F、3Fから供給される予混合気Gpの温度差を設けて燃焼室内温度を不均一にさせる(EGR弁開度調整工程)。そして、予混合気の温度差によって燃焼室内の温度を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS45に行く。
【0122】
ステップS45では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Eで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS47に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS46でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS47に行く。
【0123】
ステップS47では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS41に戻る。
【0124】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第1、第2の吸気ポート2F、3Fによる還流差によって燃焼室内の予混合気の温度を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0125】
図8は第4の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
エンジンEnに排気ターボ過給気40が装着され、ターボコンプレッサ40aで圧縮昇温した予混合気Gpが吸気ダクト1Ffに設けられたインタークーラ41で冷却されるように構成されている。
【0126】
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2Ff及び3Ffを介して吸気ダクト1Ffに統合接続されている。
第1の吸気ポート2Ffに過給された予混合気Gpの一部がインタークーラ41をバイパスする。そのためのバイパス管42がバイパス流量制御弁43を伴って取り付けられている。
【0127】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Ffに接続されている。
制御装置20Ffは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Ffaを介してバイパス流量制御弁43の作動を自動制御する機能を有している。
【0128】
上記構成の作用を、図9のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS51において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS52に行く。
【0129】
ステップS52では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS53に行く。
ステップS53では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS54に行く。NOであれば、ステップS55に行く。
【0130】
ステップS54では、バイパス流量制御弁43を開弁して第1の吸気ポート2FfからエンジンEnに供給される予混合気Gpの温度を下げないで燃焼室内温度を不均一にさせる(バイパス流量調整工程)。そして、予混合気の温度差によって燃焼室内の温度を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS55に行く。
【0131】
ステップS55では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Eで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS57に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS56でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS57に行く。
【0132】
ステップS57では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS51に戻る。
【0133】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第1の吸気ポート2Ffによる高温の予混合気によって燃焼室内の予混合気の温度を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0134】
図10は第5の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
エンジンEnに排気ターボ過給気40が装着され、ターボコンプレッサ40aで圧縮された予混合気Gpが吸気ダクト1Gに設けられたインタークーラ41で冷却されるように構成されている。
【0135】
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2G及び3Gを介して吸気ダクト1Gに統合接続されている。
第1の吸気ポート2Gにインタークーラ41をバイパスさせる第1のバイパス管42がバイパス流量制御弁43を伴って取り付けられており、第2の吸気ポート3Gにインタークーラ41をバイパスさせる第2のバイパス管45がバイパス流量制御弁46を伴って取り付けられている。
【0136】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Gに接続されている。
制御装置20Gは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Faを介してバイパス流量制御弁43の作動を、制御線20Fbを介してバイパス流量制御弁46の作動を、自動制御する機能を有している。
【0137】
上記構成の作用を、図11のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS71において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS72に行く。
【0138】
ステップS72では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS73に行く。
ステップS73では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS74に行く。NOであれば、ステップS75に行く。
【0139】
ステップS74では、バイパス流量制御弁43及び46をたとえば開度90:10でを開弁して第1の吸気ポート2Gから供給される予混合気Gpの温度と第2の吸気ポート3Gから供給される予混合気の温度差を設けて燃焼室内温度を不均一にさせる(バイパス流量差異調整工程)。そして、予混合気の温度差によって燃焼室内の温度を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS75に行く。
【0140】
ステップS75では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Gで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS77に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS76でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS77に行く。
【0141】
ステップS77では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS71に戻る。
【0142】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第1、第2の吸気ポート2G、3Gによるの予混合気の温度差によって燃焼室内の予混合気の温度を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0143】
図12は第6の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
エンジンEnの第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2H及び3Hを介して吸気ダクト1Hに統合接続されている。
【0144】
第2の吸気ポート3Hに自着火剤を供給する自着火剤供給管54が取り付けられていて、その自着火剤供給管54は調整弁53を介して自着火剤容器51に接続されている。自着火剤容器51には、自着火を促進するNOxまたはオゾンが貯蔵されている。
【0145】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Hに接続されている。
制御装置20Hは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Haを介して調整弁53の作動を自動制御する機能を有している。
【0146】
上記構成の作用を、図13のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS81において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS82に行く。
【0147】
ステップS82では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS83に行く。
ステップS83では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS84に行く。NOであれば、ステップS85に行く。
【0148】
ステップS84では、調整弁53開弁して第2の吸気ポート3Hから自着火剤のNOxまたはオゾンを注入させる(自着火剤注入工程)。これによって、燃焼室内での着火に差異が生じてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS85に行く。
【0149】
ステップS85では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Hで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS87に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS86でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS87に行く。
【0150】
ステップS87では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS81に戻る。
【0151】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第2の吸気ポート3Hによる自着火剤の注入によって燃焼室内の予混合気の着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0152】
図14は第7の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
エンジンEnの第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2I及び3Iを介して吸気ダクト1Iに統合接続されている。
【0153】
第1の吸気ポート2Iに自着火剤を供給する自着火剤供給管58が取り付けられていて、その自着火剤供給管58は調整弁57を介して自着火剤容器51に接続されている。第2の吸気ポート3Iに自着火剤を供給する自着火剤供給管54が取り付けられていて、その自着火剤供給管54は調整弁53を介して自着火剤容器51に接続されている。自着火剤容器51には、自着火を促進するNOxまたはオゾンが貯蔵されている。
【0154】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Iに接続されている。
制御装置20Iは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Iaを介して調整弁57の作動を、制御線20Ibを介して調整弁53の作動を、自動制御する機能を有している。
【0155】
上記構成の作用を、図15のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS91において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS92に行く。
ステップS92では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS93に行く。
【0156】
ステップS93では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS94に行く。NOであれば、ステップS95に行く。ステップS94では、調整弁57を開弁して第1の吸気ポート2Iから自着火剤のNOxまたはオゾンを、調整弁53開弁して第2の吸気ポート3Iから自着火剤のNOxまたはオゾンを、たとえば90:10の比率で注入量に差を設けてそれぞれ注入させる(自着火剤注入調整工程)。これによって、燃焼室内での着火に差異が生じてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS95に行く。
【0157】
ステップS95では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Iで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS97に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS96でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS97に行く。
【0158】
ステップS97では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS91に戻る。
【0159】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第1、第2の吸気ポート2I、3Iからの差異を設けた自着火剤の注入によって燃焼室内の予混合気の着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0164】
図16は第8の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2K及び3Kを介して吸気ダクト1Kに統合接続されていて、その吸気ダクト1Kから加熱された新気Gaが吸入されるようになっている。
【0165】
第2の吸気ポート3Kに新気Gaにオゾンを含有させるオゾン発生機65が設けられている。第2の吸気ポート3Kに、オゾン発生機65の吸気弁8側に、燃料インジェクタ62が取り付けられている。
燃料インジェクタ62は燃料供給管61によって燃料調整弁60を介して図示しない供給源に接続されている。
【0166】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Kに接続されている。
制御装置20Kは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Kaを介して燃料調整弁60を制御させ、制御線20Kbを介してオゾン発生機65を制御する自動制御機能を有している。
【0167】
上記構成の作用を、図17のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS101において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS102に行く。
【0168】
ステップS102では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS103に行く。
ステップS103では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS104に行く。NOであれば、ステップS105に行く。
ステップS104では、オゾン発生機65を作動させ第2の吸気ポートを流れる新気にオゾンを添加させる(オゾン発生工程)。
【0169】
そして、第2の吸気ポート3Kからのオゾンによって第2の吸気ポート側が自着火性を高め、焼室内の着火性を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS105に行く。
ステップS105では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Kで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS107に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS106でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS107に行く。
【0170】
ステップS107では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS101に戻る。
【0171】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、オゾン発生機65による第2の吸気ポート3Kを流れる新気に添加させたオゾンによって自着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0172】
図18は第9の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2L及び3Lを介して吸気ダクト1Lに統合接続されていて、その吸気ダクト1Lから加熱された新気Gaが吸入されるようになっている。
【0173】
第1及び第2の吸気ポート2L、3Lに新気Gaにオゾンを含有させるオゾン発生機66、65が設けられている。第2の吸気ポート3Lに、オゾン発生機65の吸気弁8側に、燃料インジェクタ62が取り付けられている。
【0174】
燃料インジェクタ62は燃料供給管61によって燃料調整弁60を介して図示しない供給源に接続されている。
【0175】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Lに接続されている。
制御装置20Lは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Laを介して燃料調整弁60を制御させ、制御線20Lbを介してオゾン発生機65を制御する自動制御機能を有している。
【0176】
上記構成の作用を、図19のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS111において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS112に行く。
ステップS112では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS113に行く。
【0177】
ステップS113では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS114に行く。NOであれば、ステップS115に行く。
ステップS114では、オゾン発生機66、65をオゾン発生にたとえば90:10となるような差異を設けて作動させ、第1及び第2の吸気ポート2L、3Lからのオゾン供給量に差異を設けて新気にオゾンを添加させる(オゾン不均一発生工程)。
【0178】
そして、オゾン量の差異によって自着火性を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS115に行く。
ステップS115では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Lで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS117に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS116でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS117に行く。
【0179】
ステップS117では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS111に戻る。
【0180】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、オゾン発生機66、65によるオゾン量の差異をつくり自着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0186】
図20は第10の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
エンジンEnの第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2N及び3Nを介して吸気ダクト1Nに統合接続されている。
【0187】
第2の吸気ポート3Nに自着火抑制剤を供給する自着火抑制剤供給管74が取り付けられていて、その自着火抑制剤供給管74は調整弁73を介して自着火抑制剤容器71に接続されている。自着火抑制剤容器71には、自着火を抑制するCO2またはN2が貯蔵されている。
【0188】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Hに接続されている。
制御装置20Nは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Naを介して調整弁73の作動を自動制御する機能を有している。
【0189】
上記構成の作用を、図21のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS121において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS122に行く。
【0190】
ステップS122では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS123に行く。
ステップS123では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS124に行く。NOであれば、ステップS125に行く。
ステップS124では、調整弁73を開弁して第2の吸気ポート3Nから自着火抑制剤のCO2またはN2を注入させる(自着火抑制剤注入工程)。これによって、燃焼室内での着火に差異が生じてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS125に行く。
【0191】
ステップS125では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Nで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS127に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS126でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS127に行く。
【0192】
ステップS127では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS121に戻る。
【0193】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第2の吸気ポート3Nによる自着火抑制剤の注入によって燃焼室内の予混合気の着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0194】
図22は第11の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
エンジンEnの第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2P及び3Pを介して吸気ダクト1Pに統合接続されている。
【0195】
第1の吸気ポート2Pに自着火抑制剤を供給する自着火抑制剤供給管78が取り付けられていて、その自着火抑制剤供給管78は調整弁77を介して自着火抑制剤容器71に接続されている。第2の吸気ポート3Pに自着火抑制剤を供給する自着火抑制剤供給管54が取り付けられていて、その自着火抑制剤供給管74は調整弁73を介して自着火抑制剤容器71に接続されている。自着火抑制剤容器71には、自着火を抑制するCO2またはN2が貯蔵されている。
【0196】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Pに接続されている。
制御装置20Pは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Paを介して調整弁77の作動を、制御線20Pbを介して調整弁73の作動を、自動制御する機能を有している。
【0197】
上記構成の作用を、図23のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS131において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS132に行く。
【0198】
ステップS132では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば予混合気Gpの供給量の増加または、及び燃料濃度の濃い予混合気を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS133に行く。
ステップS133では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS134に行く。NOであれば、ステップS135に行く。
ステップS134では、調整弁77を開弁して第1の吸気ポート2Pから自着火剤のNOxまたはオゾンを、調整弁73を開弁して第2の吸気ポート3Pから自着火剤のNOxまたはオゾンを、たとえば90:10の比率で注入量に差を設けてそれぞれ注入させる(自着火抑制剤注入調整工程)。これによって、燃焼室内での着火に差異が生じてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップ135に行く。
【0199】
ステップS135では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Pで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS137に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS136でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS137に行く。
【0200】
ステップS137では、運転制御特に必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS131に戻る。
【0201】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、第1、第2の吸気ポート2P、3Pからの差異を設けた自着火剤の注入によって燃焼室内の予混合気の着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0206】
図24は第12の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2R及び3Rを介して吸気ダクト1Rに統合接続されていて、その吸気ダクト1Rから加熱された新気Gaが吸入されるようになっている。
【0207】
第2の吸気ポート3Rに新気GaにCO2を含有させるCO2発生機86が設けられている。第2の吸気ポート3Rに、CO2発生機86の吸気弁8側に、燃料インジェクタ85が取り付けられている。
燃料インジェクタ85は燃料供給管84によって燃料調整弁83を介して図示しない供給源に接続されている。
【0208】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Rに接続されている。
制御装置20Rは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Raを介して燃料調整弁83を制御させ、制御線20Rbを介してCO2発生機86を制御する自動制御機能を有している。
【0209】
上記構成の作用を、図25のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS151において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS152に行く。
【0210】
ステップS152では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば、多量の燃料を供給する(燃料供給増加工程)。次いでステップS153に行く。ステップS153では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS154に行く。NOであれば、ステップS155に行く。
ステップS154では、CO2発生機86を作動させ第2の吸気ポート3Rを流れる新気にCO2を添加させる(CO2発生工程)。
【0211】
そして、第2の吸気ポート3RからのCO2によって第2の吸気ポート3R側が自着火性を低め、焼室内の着火性を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS155に行く。
【0212】
ステップS155では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Rで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS157に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS156でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS157に行く。
【0213】
ステップS157では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS151に戻る。
【0214】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、CO2発生機86による第2の吸気ポート3Rを流れる新気に添加させたCO2によって自着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0215】
図26は第13の実施形態を示している。前出の実施形態と異なる部分を主にして構成及び作用を説明する。
第1の吸気弁7と第2の吸気弁8はそれぞれ第1及び第2の吸気ポート2S及び3Sを介して吸気ダクト1Sに統合接続されていて、その吸気ダクト1Sから加熱された新気Gaが吸入されるようになっている。
【0216】
第1及び第2の吸気ポート2S、3Sに新気GaにCO2を含有させるCO2発生機87、86が設けられている。第2の吸気ポート3Sに、CO2発生機86の吸気弁8側に、燃料インジェクタ62が取り付けられている。
燃料インジェクタ62は燃料供給管61によって燃料調整弁60を介して図示しない供給源に接続されている。
【0217】
エンジンEnに、燃焼室の燃焼圧を計測する圧力センサ5が取り付けられ、信号線5aで制御装置20Sに接続されている。
制御装置20Sは、圧力センサ5からの圧力データを受信して正常燃焼圧か、ノッキングのような異常燃焼圧なのかを区分し、かつ制御線20Saを介して燃料調整弁83を制御させ、制御線20Sbを介してCO2発生機86を、制御線20Scを介してCO2発生機87を、制御する自動制御機能を有している。
【0218】
上記構成の作用を、図27のフローチャートによる作用ステップで説明する。 ステップS171において、高出力を出す必要があるか否かを圧力センサ5の圧力信号その他から検討する(運転状況判定工程)。エンジン出力を大にする必要があれば、ステップS172に行く。
【0219】
ステップS172では、エンジンEnへの燃料供給量を増加させる。例えば燃料供給量の増加をする(燃料供給増加工程)。次いでステップS173に行く。ステップS173では、現在の運転状況がノッキング発生懸念状態か、あるいはエンジン破損懸念状態にあるかを判定する(高燃焼圧予防判定工程)。懸念がYESであれば、ステップS174に行く。NOであれば、ステップS175に行く。
ステップS174では、CO2発生機87、86をCO2発生でたとえば90:10となるような差異を設けて作動させ、第1及び第2の吸気ポート2S、3SからのCO2に差異を設けて新気にCO2を添加させる(CO2不均一発生工程)。
【0220】
そして、CO2量の差異によって自着火性を不均一にしてノック等の異常燃焼をなくし滑らかな燃焼をさせる。次いでステップS175に行く。
ステップS175では、ノック発生状態かを判定する。圧力センサ5の検出信号によって制御装置20Sで判定する(ノック発生判定工程)。ノック発生がなければステップS177に行く。ノック発生の懸念状態であれば、ステップS176でエンジンEnへの燃料供給量を減少させる(燃料供給減少工程)。そして、ノック状態を避ける。次いで、ステップS177に行く。
【0221】
ステップS177では、必要時に供給燃料を増加し、出力増加をさせる制御を継続するかを判断する。制御継続であれば、ステップS111に戻る。
【0222】
上記のように、エンジン出力増加が必要の場合あるいはノック回避が必要な場合は、CO2発生機87、86によるCO2量の差異をつくり自着火を不均一にして異常燃焼を回避させる。
【0227】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図1−図3の実施形態において、2つの吸気ポート2、3にそれぞれ燃料インジェクタを設け、燃焼圧の上昇を予防するべき運転状態においては、各々の吸気ポート2、3の燃料噴射量に差異を設けて、燃焼室内の燃料濃度の不均一状態(燃料濃度の偏差)を発生せしめる制御を行うことも可能である。
【0228】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
(1) 本発明によれば、機関の燃焼室内で予混合気の温度が均一でなく、温度勾配をもって分布されるので自着火燃焼が緩慢化される。したがって、ノック等の異常燃焼や過大な筒内圧力の発生による機関の破損の懸念がなくなり、必要に応じて機関の破損を回避し、供給燃料を増加させて、出力増加をはかることができる。
(2) また、機関の燃焼室内で燃料濃度が均一でなく、濃度勾配をもって分布されるので自着火燃焼が緩慢化される。したがって、ノック等の異常燃焼や過大な筒内圧力による機関の破損の懸念がなくなり、必要に応じて機関破損を回避しつつ供給燃料を増加させて、出力増加をはかることができる。
(3) NOxやオゾン等の自着火促進剤を所定のばらつきで注入させるので急激な燃焼が生じず、燃焼を緩慢化させられる。
(4) CO2やN2等の自着火抑制剤を所定のばらつきで注入させるので、急激な燃焼が生じず、燃焼を緩慢化させられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態で、吸気ポートの1つに燃料を噴射する装置構成図。
【図2】本発明の別の実施形態で、燃焼室中央上部に燃料を噴射する装置構成図。
【図3】図1及び図2の作用を示すフローチャート図。
【図4】本発明の第2の実施形態で、各吸気ポートに加熱装置を設けた装置構成図。
【図5】図4の第2の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図6】本発明の第3の実施形態で、各吸気ポートに排気還流管をつなげた装置構成図。
【図7】図6の第3の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図8】本発明の第4の実施形態で、吸気圧縮機で昇温した予混合気の一部をインタークーラをバイパスして高温のまま吸気ポートの1つつなげた装置構成図。
【図9】図8の第4の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図10】本発明の第5の実施形態で、吸気圧縮機で昇温した予混合気の一部ををインタークーラをバイパスして高温のまま各吸気ポートになげた装置構成図。
【図11】図10の第5の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図12】本発明の第6の実施形態で、吸気ポートの1つにNOxやオゾンを注入させるようにつなげた装置構成図。
【図13】図12の第6の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図14】本発明の第7の実施形態で、各吸気ポートにNOxやオゾンを注入させるようにつなげた装置構成図。
【図15】図14の第7の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図16】本発明の第8の実施形態で、吸気ポートの1つにオゾン発生器を取り付けた装置構成図。
【図17】図16の第8の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図18】本発明の第9の実施形態で、各吸気ポートにオゾン発生器を取り付けた装置構成図。
【図19】図18の第9の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図20】本発明の第10の実施形態で、吸気ポートの1つにCO2やN2を注入させるようにつなげた装置構成図。
【図21】図20の第10の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図22】本発明の第11の実施形態で、各吸気ポートにCO2やN2を注入させるようにつなげた 装置構成図。
【図23】図22の第11の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図24】本発明の第12の実施形態で、吸気ポートの1つCO2発生器を取り付けた装置構成図。
【図25】図24の第12の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図26】本発明の第13の実施形態で、各吸気ポートにCO2発生器を取り付けた装置構成図。
【図27】図26の第13の実施形態の作用を示すフローチャート図。
【図28】従来の予混合気圧縮自着火機関を示す構成図。
【図29】従来の予混合気圧縮自着火機関の、燃焼室内圧力p(縦軸)とクランク角θ(横軸)の関係を示す図。
【符号の説明】
En・・エンジン
Fg・・燃料
Gp・・予混合気
Ga・・吸入空気(新気)
1・・・吸気ダクト
2・・・第1の吸気ポート
3・・・第2の吸気ポート
5・・・圧力センサ
5a・・信号線
6・・・インジェクタ
7・・・第1の吸気弁
8・・・第2の吸気弁
11・・第1の排気弁
12・・第2の排気弁
13・・第1の排気ポート
14・・第2の排気ポート
15・・排気ダクト
20・・制御装置
20a・・制御線
22・・燃料調整弁
23・・燃料供給管
Claims (14)
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合した予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室或いは該燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つに燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、その燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記燃料調整弁は制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合した予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室或いは該燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、その燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記燃料調整弁は制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに加熱量を調整自在にして混合気を加熱させる加熱装置が設けられ、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記加熱装置は制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに排気ガスを還流させる還流管が合流し、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記還流管に装着された還流制御弁とは制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、吸気系に過給機及びインタークーラを介装しており、前記過給機で圧縮された予混合気の一部が前記インタークーラをバイパスして、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つに合流する様にバイパス管を設け、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記バイパス管に装着されたバイパス流量制御弁とは制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、吸気系に過給機及びインタークーラを介装しており、前記過給機で圧縮された予混合気の一部が前記インタークーラをバイパスして、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれと合流する様にバイパス管を設け、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記バイパス管に装着されたバイパス流量制御弁とは制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つに自着火促進剤を供給する自着火促進剤供給管が取り付けられ、その自着火促進剤供給管は調整弁を介して自着火促進剤が貯蔵された自着火促進剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに自着火促進剤を供給する自着火促進剤供給管が取り付けられ、その自着火促進剤供給管は調整弁を介して自着火促進剤が貯蔵された自着火促進剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートの1つにオゾンを発生するオゾン発生機及び燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、該燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記オゾン発生機及び前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれにオゾンを発生するオゾン発生機が設けられ、吸気ポートの1つに燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、その燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記各オゾン発生機と前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に前記各吸気弁を介して通じる各吸気ポートの1つに自着火抑制剤を供給する自着火抑制剤供給管が取り付けられ、その自着火抑制剤供給管は調整弁を介して自着火抑制剤が貯蔵された自着火抑制剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、機関の燃焼室に連通する複数の吸気ポートのそれぞれに自着火抑制剤を供給する自着火抑制剤供給管が取り付けられ、その自着火抑制剤供給管は調整弁を介して自着火抑制剤が貯蔵された自着火抑制剤容器に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記調整弁は制御線で接続されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に前記各吸気弁を介して通じる各吸気ポートの1つに二酸化炭素を発生する二酸化炭素発生機及び燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、その燃料インジェクタは燃料調整弁を介して燃料供給管に接続され、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記二酸化炭素発生機と前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
- 燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を圧縮・自着火させて運転する予混合圧縮自着火機関において、その機関の燃焼室に前記各吸気弁を介して通じる各吸気ポートのそれぞれに二酸化炭素発生機が設けられ、吸気ポートの1つに燃料を供給する燃料インジェクタが設けられ、前記燃焼室に運転状態を検出するセンサが設けられ、該センサは信号線を介して制御装置に接続され、その制御装置と前記各二酸化炭素発生機と前記燃料調整弁とは制御線で接続されて構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火機関。
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