JP6477848B1 - 予混合圧縮着火式エンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃焼室6内で燃料と空気の混合気を自着火させることが可能な予混合圧縮着火式エンジンにおいて、燃焼室6内に水を噴射する水噴射手段14と、燃焼室6内に燃料を噴射する燃料供給手段15とを設ける。燃料供給手段14に、中負荷領域A1において、燃焼室6内で混合気が自着火を開始するように、圧縮上死点よりも前に燃焼室6内に燃料を供給させる。また、水噴射手段15に、中負荷領域A1において、燃焼室6内で混合気が自着火を開始する時点で燃焼室6内の径方向の外周部R2に水が偏在するように、燃料供給手段14によって燃焼室6に燃料が供給されてから混合気の自着火が開始するまでの間に燃焼室6内に水を噴射させる。
【選択図】図7
Description
図1は、本発明の予混合圧縮着火エンジンが適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施形態のエンジンシステムは、4ストロークのエンジン本体1と、エンジン本体1に燃焼用の空気を導入するための吸気通路20と、エンジン本体1で生成された排気を排出するための排気通路30とを備える。
(2−1)システム構成
図4は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。図4に示すように、本実施形態のエンジンシステムは、PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール、制御手段)100によって統括的に制御される。PCM100は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
本実施形態では、全運転領域において予混合圧縮着火燃焼(CI燃焼)が実施される。
以上のように、本実施形態では、中負荷領域A1において、混合気が自着火する前に燃焼室6の外周部(第2領域R2)に水を偏在させることで、燃焼室6の外周部での混合気の燃焼時にこの外周部に多量のOHラジカルを存在させることができる。従って、燃焼室6の外周部において、OHラジカルの酸化作用によって混合気の燃焼を促進することができ、COやHC等の未燃物質の生成を抑制できる。また、燃焼室6の外周部において、燃焼室6の壁面に冷却されることで燃焼が不完全となりCOやHC等の未燃物質が生成されたとしても、これらをOHラジカルによって酸化させてCO2やH2Oにすることができる。
前記実施形態では、第2領域R2内の水の体積濃度を5%以上とした場合について説明したが、この体積濃度の具体的な値はこれに限らない。
2 気筒
6 燃焼室
13 点火プラグ(点火手段)
14 インジェクタ(燃料供給手段)
15 水インジェクタ(水噴射手段)
100 PCM(制御手段)
R2 第2領域(燃焼室の外周部)
Claims (4)
- 燃焼室が形成された気筒を有するエンジン本体を備え、前記燃焼室内で燃料と空気の混合気を自着火させることが可能な予混合圧縮着火式エンジンであって、
前記燃焼室内に水を噴射する水噴射手段と、
前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記水噴射手段および前記燃料供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記燃料供給手段に、エンジン負荷が最小となる運転領域と最大となる運転領域を除く運転領域に設定された中負荷領域において、前記燃焼室内で混合気が自着火を開始するように、圧縮上死点よりも前に前記燃焼室内に燃料を供給させるとともに、
前記水噴射手段に、前記中負荷領域において、前記燃焼室内で混合気が自着火を開始する時点で当該燃焼室内の径方向の外周部に水が偏在するように、前記燃焼室内に吸気を導入するための吸気ポートを開閉する吸気弁が閉弁した後の圧縮行程中、且つ、前記燃料供給手段によって前記燃焼室に燃料が噴射されてから前記混合気の自着火が開始するまでの間に前記燃焼室内に水を噴射させる、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記混合気に点火する点火手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記中負荷領域において、前記点火手段によって前記混合気に点火させる、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1または2に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、前記中負荷領域において、前記燃焼室の外周部における水の体積濃度が5%以上となるように水を噴射する、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記エンジン本体の幾何学的圧縮比は13以上25以下に設定されており、
前記中負荷領域において、前記エンジン本体の有効圧縮比は11以上23以下に設定されている、ことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジン。
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