JP3148813B2 - 気化燃料用高圧縮比エンジンの制御装置 - Google Patents
気化燃料用高圧縮比エンジンの制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は揮発しやすい液体燃料を
高圧縮比にて燃焼させる気化燃料用高圧縮比エンジンの
制御装置に関する。
高圧縮比にて燃焼させる気化燃料用高圧縮比エンジンの
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より内燃機関では使用燃料の圧縮比
を高めることにより理論熱効率が増大することが知られ
ている。このため、軽油を燃料とするディーゼルエンジ
ンでは圧縮比を２０程度とし、燃料を圧縮空気中に噴射
して燃焼させ、熱効率の向上を図っている。
を高めることにより理論熱効率が増大することが知られ
ている。このため、軽油を燃料とするディーゼルエンジ
ンでは圧縮比を２０程度とし、燃料を圧縮空気中に噴射
して燃焼させ、熱効率の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、ガソリンやメタ
ノールのような揮発しやすい液体燃料では、ディーゼル
エンジンのような筒内噴射を行うと、空気との混合気を
生成する以前に気化してしまい、気化した燃料と空気と
の混合が十分にできないという問題がある。
ノールのような揮発しやすい液体燃料では、ディーゼル
エンジンのような筒内噴射を行うと、空気との混合気を
生成する以前に気化してしまい、気化した燃料と空気と
の混合が十分にできないという問題がある。
【０００４】また、通常のガソリンエンジンのように、
燃料と空気とを混合させた予混合気をシリンダ内に吸入
させ、高圧縮を行うと圧縮による温度の上昇のため早期
に着火してノッキングが生ずることになり、従来以上に
圧縮比を高めることが困難である。
燃料と空気とを混合させた予混合気をシリンダ内に吸入
させ、高圧縮を行うと圧縮による温度の上昇のため早期
に着火してノッキングが生ずることになり、従来以上に
圧縮比を高めることが困難である。
【０００５】本発明はこのような従来の問題に鑑みてな
されたものであり、揮発しやすい液体燃料を高圧縮比に
て燃焼させるため制御弁を備えた副燃焼室を設けるとと
もに、エンジン負荷や副燃焼室温に応じて制御弁の開閉
制御を行い、燃料効率を向上させようとする気化燃料用
高圧縮比エンジンの制御装置を提供することにある。
されたものであり、揮発しやすい液体燃料を高圧縮比に
て燃焼させるため制御弁を備えた副燃焼室を設けるとと
もに、エンジン負荷や副燃焼室温に応じて制御弁の開閉
制御を行い、燃料効率を向上させようとする気化燃料用
高圧縮比エンジンの制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る発
明では、予燃焼を行う副室と主室との間の連絡□を開閉
する制御弁と、該副室の内壁温度を高温度に保持する副
室温保持手段と、揮発しやすい液体燃料を副室内に噴射
する燃料噴射ノズルと、副室に設けられ噴射された燃料
に着火する点火栓と、前記制御弁をエンジンの負荷状態
に応じて膨張行程の初期に開弁せしめるとともに、エン
ジンの部分負荷時は膨張行程の終期に制御弁を閉弁せし
め、全負荷時には排気行程にて制御弁を閉弁せしめる制
御弁開閉制御手段とを有することを特徴とする気化燃料
用高圧縮比エンジンの制御装置を提供する。本願の請求
項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前
記の点火栓はエンジンの負荷と副室内壁温度との関連に
基づき着火作動が抑制されることを特徴とする気化燃料
用高圧縮比エンジンの制御装置を提供する。
明では、予燃焼を行う副室と主室との間の連絡□を開閉
する制御弁と、該副室の内壁温度を高温度に保持する副
室温保持手段と、揮発しやすい液体燃料を副室内に噴射
する燃料噴射ノズルと、副室に設けられ噴射された燃料
に着火する点火栓と、前記制御弁をエンジンの負荷状態
に応じて膨張行程の初期に開弁せしめるとともに、エン
ジンの部分負荷時は膨張行程の終期に制御弁を閉弁せし
め、全負荷時には排気行程にて制御弁を閉弁せしめる制
御弁開閉制御手段とを有することを特徴とする気化燃料
用高圧縮比エンジンの制御装置を提供する。本願の請求
項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前
記の点火栓はエンジンの負荷と副室内壁温度との関連に
基づき着火作動が抑制されることを特徴とする気化燃料
用高圧縮比エンジンの制御装置を提供する。
【０００７】
【作用】揮発しやすい液体燃料の予燃焼を行う副室と主
室との間の連絡口に制御弁を取付け、該制御弁を閉鎖し
た副室内に燃料を噴射して副室内壁温度にて混合気を活
性化し、内壁温度にて自己着火させるが低温度の場合は
点火栓にて着火を行う。そしてエンジンの部分負荷時で
は制御弁を膨張行程の初期にて開き、膨張の終期に閉じ
ると副室内に燃え残りの高温の排気ガスが残り、次サイ
クルにおける噴射燃料の活性性が図れる。また全負荷時
では制御弁の閉鎖を排気行程にて行うが排圧が高いため
閉弁しても高い温度の排気ガスが残って次の噴射燃料に
対し活性化が行えることになり、高圧縮比エンジンとし
て効率のよい燃焼が行える。
室との間の連絡口に制御弁を取付け、該制御弁を閉鎖し
た副室内に燃料を噴射して副室内壁温度にて混合気を活
性化し、内壁温度にて自己着火させるが低温度の場合は
点火栓にて着火を行う。そしてエンジンの部分負荷時で
は制御弁を膨張行程の初期にて開き、膨張の終期に閉じ
ると副室内に燃え残りの高温の排気ガスが残り、次サイ
クルにおける噴射燃料の活性性が図れる。また全負荷時
では制御弁の閉鎖を排気行程にて行うが排圧が高いため
閉弁しても高い温度の排気ガスが残って次の噴射燃料に
対し活性化が行えることになり、高圧縮比エンジンとし
て効率のよい燃焼が行える。
【０００８】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明にかかる気化燃料用高圧縮比
エンジンの制御装置の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。
エンジンの制御装置の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。
【００１０】同図において、１はシリンダで、上下に摺
動自在なピストン２を備え、シリンダヘッド１１には揮
発しやすいガソリンやメタノールなどの燃焼の予燃焼室
となる副室３や吸排気弁４が設けられている。そして、
ピストンヘッド２１には高強度で耐熱性を有するセラミ
ックスが用いられ、その頂部は副室３側が低い傾斜面に
形成され、さらに副室３との連絡口３１に対応する部分
には凹部２２が設けられて空気溜りとなり、ピストン２
の上部空隙とともに主燃料室２３が形成されている。
動自在なピストン２を備え、シリンダヘッド１１には揮
発しやすいガソリンやメタノールなどの燃焼の予燃焼室
となる副室３や吸排気弁４が設けられている。そして、
ピストンヘッド２１には高強度で耐熱性を有するセラミ
ックスが用いられ、その頂部は副室３側が低い傾斜面に
形成され、さらに副室３との連絡口３１に対応する部分
には凹部２２が設けられて空気溜りとなり、ピストン２
の上部空隙とともに主燃料室２３が形成されている。
【００１１】副室３は例えば窒化珪素のような高強度、
耐熱で遮熱性のよいセラミックスからなり、その外周壁
に遮熱用の空気層３２が形成され、中央部分には上下に
移動して連絡口３１を開閉する制御弁５が取付けられて
いる。なお、該制御弁５はそのステム５１が上壁部の軸
穴３３により支えられ、頂部に取付けられた吸着板５２
が、副室３上方の電磁機構３４への通電制御による吸引
力にて連絡口３１を開閉作動するものであり、副室３と
電磁機構３４との間には遮熱材３５が配置されている。
耐熱で遮熱性のよいセラミックスからなり、その外周壁
に遮熱用の空気層３２が形成され、中央部分には上下に
移動して連絡口３１を開閉する制御弁５が取付けられて
いる。なお、該制御弁５はそのステム５１が上壁部の軸
穴３３により支えられ、頂部に取付けられた吸着板５２
が、副室３上方の電磁機構３４への通電制御による吸引
力にて連絡口３１を開閉作動するものであり、副室３と
電磁機構３４との間には遮熱材３５が配置されている。
【００１２】６は噴射ノズルで副室３の側壁に取付けら
れ、噴射ポンプ６１からの揮発しやすい燃料を副室内に
噴射するものであり、７は点火栓で火花放電により燃料
に着火させるもので、エンジン負荷や副室３の内部温度
により着火し難い場合に用いられる。
れ、噴射ポンプ６１からの揮発しやすい燃料を副室内に
噴射するものであり、７は点火栓で火花放電により燃料
に着火させるもので、エンジン負荷や副室３の内部温度
により着火し難い場合に用いられる。
【００１３】８はマイクロコンピュータからなるコント
ローラで、エンジンの回転センサ８１、負荷センサ８２
およびクランク軸位置センサ８３からの各検出信号が入
力されると所定の演算が行われ、記憶されたマップや制
御手順にしたがい電磁機構３４や噴射ポンプ、点火栓７
などに作動指令が発せられるように構成されている。
ローラで、エンジンの回転センサ８１、負荷センサ８２
およびクランク軸位置センサ８３からの各検出信号が入
力されると所定の演算が行われ、記憶されたマップや制
御手順にしたがい電磁機構３４や噴射ポンプ、点火栓７
などに作動指令が発せられるように構成されている。
【００１４】図２は本実施例におけるクランク角度と、
制御弁の開閉などとの関連を示す曲線図、図３および図
４は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であり、
つぎにこれらの図面を参照して本実施例の作動を説明す
る。
制御弁の開閉などとの関連を示す曲線図、図３および図
４は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であり、
つぎにこれらの図面を参照して本実施例の作動を説明す
る。
【００１５】図３におけるステップ１では、まず回転セ
ンサ８１からのエンジン回転信号と、負荷センサ８２か
らのエンジン負荷信号と、クランク軸位置センサ８２か
らの位置信号とをそれぞれ入力し、これらの信号から判
断してステップ２にてエンジンが部分負荷の場合はステ
ップ３に進み、所定負荷Ｌａより大きい負荷の場合には
図４のステップ１５に移行する。
ンサ８１からのエンジン回転信号と、負荷センサ８２か
らのエンジン負荷信号と、クランク軸位置センサ８２か
らの位置信号とをそれぞれ入力し、これらの信号から判
断してステップ２にてエンジンが部分負荷の場合はステ
ップ３に進み、所定負荷Ｌａより大きい負荷の場合には
図４のステップ１５に移行する。
【００１６】ステップ３では格納したマップに基づき燃
料の噴射や着火時期を決定し、ステップ４に進んで噴射
ノズル６からの燃料噴射を行う。
料の噴射や着火時期を決定し、ステップ４に進んで噴射
ノズル６からの燃料噴射を行う。
【００１７】ついでステップ５にての副室３の内壁温度
の判断が所定温度のＴａ１より低い場合はステップ６に
進んで点火栓７による着火を行って副室内での燃焼を開
始させ、ステップ７では圧縮行程のクランク角が上死点
の近傍のα°（ＢＴＤＣ３０°〜０°）に達した時点に
て制御弁４を電磁機構３４により開放させ、圧縮行程に
おける主燃焼室から空気を入れて燃焼させるとともに主
燃焼室に吹出させる（ステップ８）。そして、つぎの膨
張行程のクランク角がθｅ（ＢＢＤＣ３０°〜ＡＢＤＣ
２０°）に達すると開口している制御弁４を閉じ、膨張
行程から排気行程に続くエンジンの運転を行わせる（ス
テップ９，１０）。
の判断が所定温度のＴａ１より低い場合はステップ６に
進んで点火栓７による着火を行って副室内での燃焼を開
始させ、ステップ７では圧縮行程のクランク角が上死点
の近傍のα°（ＢＴＤＣ３０°〜０°）に達した時点に
て制御弁４を電磁機構３４により開放させ、圧縮行程に
おける主燃焼室から空気を入れて燃焼させるとともに主
燃焼室に吹出させる（ステップ８）。そして、つぎの膨
張行程のクランク角がθｅ（ＢＢＤＣ３０°〜ＡＢＤＣ
２０°）に達すると開口している制御弁４を閉じ、膨張
行程から排気行程に続くエンジンの運転を行わせる（ス
テップ９，１０）。
【００１８】さきのステップ５にて副室３の内壁温度が
高い場合はステップ１１に移るが、温度が高いため副室
内にての自己着火が行われ、クランク角が上死点近傍の
α°に達したときに制御弁４を開放することにより前記
のステップ８以降と同様な運転が行われることになる
（ステップ１２〜１４）。
高い場合はステップ１１に移るが、温度が高いため副室
内にての自己着火が行われ、クランク角が上死点近傍の
α°に達したときに制御弁４を開放することにより前記
のステップ８以降と同様な運転が行われることになる
（ステップ１２〜１４）。
【００１９】エンジン負荷が大で図４に示すステップ１
５に進んだ場合はその負荷に応じて燃料の噴射や着火時
期を決定し、つぎのステップ１６では副室３の内壁温度
の判断を行う。そして所定温度Ｔａ２を超過のときはス
テップ１７に進み、圧縮行程の場合は噴射ノズル６から
燃料を噴射させ、内壁温度により着火させる（ステップ
１８）。
５に進んだ場合はその負荷に応じて燃料の噴射や着火時
期を決定し、つぎのステップ１６では副室３の内壁温度
の判断を行う。そして所定温度Ｔａ２を超過のときはス
テップ１７に進み、圧縮行程の場合は噴射ノズル６から
燃料を噴射させ、内壁温度により着火させる（ステップ
１８）。
【００２０】つぎにステップ１９では上死点近傍の所定
角度α２°の時点にて電磁機構３４に通電して制御弁５
の開放を行い、排気行程の所定角θｅ１にて制御弁５を
閉弁制御する（ステップ２０〜２２）。なお、この場合
の閉弁時期は前述の部分負荷時の閉弁時期より図２に示
すように遅く設定したものである。
角度α２°の時点にて電磁機構３４に通電して制御弁５
の開放を行い、排気行程の所定角θｅ１にて制御弁５を
閉弁制御する（ステップ２０〜２２）。なお、この場合
の閉弁時期は前述の部分負荷時の閉弁時期より図２に示
すように遅く設定したものである。
【００２１】ステップ１６にて副室３の壁温が低い場合
にはステップ２３，２４と進んで燃料噴射を行い、低壁
温では燃料が自己着火しないので、ステップ２５では点
火栓７によって着火を行う。
にはステップ２３，２４と進んで燃料噴射を行い、低壁
温では燃料が自己着火しないので、ステップ２５では点
火栓７によって着火を行う。
【００２２】ついで、前記のステップ１９におけるα２
°より時期をずらせたα３°の時点にて制御弁５の開弁
をステップ２７にて実施し、つぎのステップ２８にて排
気行程の所定角θｅ２の時点で制御弁５の閉鎖を行って
エンジンの運転を継続することになる。
°より時期をずらせたα３°の時点にて制御弁５の開弁
をステップ２７にて実施し、つぎのステップ２８にて排
気行程の所定角θｅ２の時点で制御弁５の閉鎖を行って
エンジンの運転を継続することになる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、揮発しやすい燃料の予燃焼を行う副室を遮熱構造
にして内壁温度を高めるとともに主室との間の連絡口に
制御弁を取付け、該制御弁を閉鎖した副室内に燃料を噴
射して内壁温度にて自己着火させるか、または低温度の
場合には点火栓により着火する。そして、エンジンの負
荷に応じてピストンの上死点前後にて開放した制御弁に
より、副室内の着火した混合気を主室に吹出させて燃焼
させるとともに、膨張行程の初期に開弁した制御弁を、
部分負荷時には膨張行程の終期に閉鎖して副室内に燃え
残りの高温ガスを溜め、次に噴射させる燃料の気化、活
性化を図り、また全負荷時には制御弁の閉鎖を排気行程
にて行うが、高排圧のため閉弁しても高温度の排気ガス
が残って次の燃料噴射時の気化、活性化が効率よく行わ
れ、したがって揮発しやすい液体燃料が高圧縮比にても
早期着火やノッキングを生ずることなく高効率の燃焼が
行われるという効果が得られる。
れば、揮発しやすい燃料の予燃焼を行う副室を遮熱構造
にして内壁温度を高めるとともに主室との間の連絡口に
制御弁を取付け、該制御弁を閉鎖した副室内に燃料を噴
射して内壁温度にて自己着火させるか、または低温度の
場合には点火栓により着火する。そして、エンジンの負
荷に応じてピストンの上死点前後にて開放した制御弁に
より、副室内の着火した混合気を主室に吹出させて燃焼
させるとともに、膨張行程の初期に開弁した制御弁を、
部分負荷時には膨張行程の終期に閉鎖して副室内に燃え
残りの高温ガスを溜め、次に噴射させる燃料の気化、活
性化を図り、また全負荷時には制御弁の閉鎖を排気行程
にて行うが、高排圧のため閉弁しても高温度の排気ガス
が残って次の燃料噴射時の気化、活性化が効率よく行わ
れ、したがって揮発しやすい液体燃料が高圧縮比にても
早期着火やノッキングを生ずることなく高効率の燃焼が
行われるという効果が得られる。
【図１】本発明にかかる気化燃料用高圧縮比エンジンの
制御装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
制御装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本実施例におけるクランク角度と制御弁の開閉
などとの関連を示す曲線図である。
などとの関連を示す曲線図である。
【図３】本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
る。
る。
【図４】本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
る。
る。
１…シンリンダ ２…ピストン ３…副室 ５…制御弁 ６…噴射ノズル ７…点火栓 ８…コントローラ ２３…主室 ３１…連絡口 ３２…空気層 ８１…回転センサ ８２…負荷センサ ８３…クランク軸位置センサ
Claims (2)
- 【請求項１】 予燃焼を行う副室と主室との間の連絡□
を開閉する制御弁と、該副室の内壁温度を高温度に保持
する副室温保持手段と、揮発しやすい液体燃料を副室内
に噴射する燃料噴射ノズルと、副室に設けられ噴射され
た燃料に着火する点火栓と、前記制御弁をエンジンの負
荷状態に応じて膨張行程の初期に開弁せしめるととも
に、エンジンの部分負荷時は膨張行程の終期に制御弁を
閉弁せしめ、全負荷時には排気行程にて制御弁を閉弁せ
しめる制御弁開閉制御手段とを有することを特徴とする
気化燃料用高圧縮比エンジンの制御装置。 - 【請求項２】 前記の点火栓はエンジンの負荷と副室内
壁温度との関連に基づき着火作動が抑制されることを特
徴とする請求項１記載の気化燃料用高圧縮比エンジンの
制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32605692A JP3148813B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 気化燃料用高圧縮比エンジンの制御装置 |
| EP93309032A EP0597713B1 (en) | 1992-11-11 | 1993-11-11 | Control unit for high-compression-ratio engines using vaporizing fuels |
| DE69310674T DE69310674T2 (de) | 1992-11-11 | 1993-11-11 | Steuereinheit für hochverdichtende Motoren unter Verwendung von verdampfenden Kraftstoffen |
| US08/781,043 US5826558A (en) | 1992-11-11 | 1997-01-09 | Control unit for high-compression ratio engines using vaporizing fuels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32605692A JP3148813B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 気化燃料用高圧縮比エンジンの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06146887A JPH06146887A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3148813B2 true JP3148813B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=18183618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32605692A Expired - Fee Related JP3148813B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 気化燃料用高圧縮比エンジンの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148813B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6451780B2 (ja) * | 2017-05-31 | 2019-01-16 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジン |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP32605692A patent/JP3148813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06146887A (ja) | 1994-05-27 |
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