JPH03145557A - アルコールエンジンの再燃焼制御装置 - Google Patents

アルコールエンジンの再燃焼制御装置

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JPH03145557A
JPH03145557A JP1281919A JP28191989A JPH03145557A JP H03145557 A JPH03145557 A JP H03145557A JP 1281919 A JP1281919 A JP 1281919A JP 28191989 A JP28191989 A JP 28191989A JP H03145557 A JPH03145557 A JP H03145557A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電磁力で開閉作動する電磁弁を備えたアル
コールエンジンの再燃焼制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、エンジンから排気される排気ガスによる環境汚染
が問題になり、最近、アルコールエンジンが注目される
ようになっている。即ち、アルコールは、燃料中に含む
炭素C量は軽油、ガソリンに比較して少なく、該アルコ
ールを燃料とするアルコールエンジンでは、排気ガス中
の炭酸ガス、炭化物の含有量は、ガソリン、軽油等の燃
料に比較して非常に少なくなるという性質を有している
しかしながら、アルコールは、ガソリンに比較して気化
するための潜熱が高く、例えば、ガソリンが燃料の0.
7%の気化潜熱を要するのに対し、アルコールが燃料の
5%の気化潜熱を要するものであり、アルコール燃料は
気化し難いという性質を有していると共に、燃料噴射ノ
ズルから燃焼室内の圧縮空気中に噴射されたアルコール
燃料は、気化のために圧縮空気及び燃焼室壁面の温度を
低下させて着火を悪化させるという性質も有している。
従来、エンジンにおける未燃燃料の燃焼は、シリンダか
ら排出された排気ガス中に含まれる未燃分を再度シリン
ダ内に吸入して燃焼させるため、吸気に排気ガスの一部
を混合してNo、の発生を抑制する排気ガス再循環装置
は、良く知られていることである。
また、アルコール燃料を使用するエンジンに関して、例
えば、特開昭58−67959号公報には、排気ガスを
清浄にするためアルコールを改質して得た改質ガスを使
用するアルコール改質エンジンが開示されている。或い
は、例えば、実開昭59−105052号公報には、液
体燃料をエンジン排気通路に介装された改質装置により
ガスに改質し、該改質ガスを燃料として使用する改質ガ
スエンジンが開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、アルコールを燃料として用いるアルコー
ルエンジンについては、部分負荷時の燃焼と全負荷時の
燃焼とでは極めて異なっており、部分負荷時は燃焼が不
安定であり、全負荷時は混合気生成スピードの遅延とい
う問題がある。特に、圧m着火タイプの往復動エンジン
については、通常の直接噴射式エンジンでは、圧縮比が
15〜17が良いとされている。この場合、圧縮端温度
は650℃位であり、始動時或いは低温空気時には、時
々、着火、燃焼が良好にならず、着火ミス、不完全燃焼
が発生し、未燃ガスが発生し易くなり、未燃ガスの排出
による臭気、刺激臭が生したりする。特に、アルコール
燃料を使うディーゼルエンジンでは、アルコールが気化
するための潜熱が高いため、エンジンの低速低負荷時に
は、燃焼室内壁面は高温度の状態になっていないので、
該壁面が燃料から気化熱を奪い、気化を促進することが
できず、気化混合気を成功し難い、また、部分負荷時に
は、空燃比は大きく即ち燃料がリーンの状態になってお
り、その時のアルコール燃料の燃焼では、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド等の中間生成物が発生する。そ
の結果、低温時には、燃焼も不完全となり、未燃ガス発
生の現象は大きく現れ、刺激臭、臭気等が発生すると共
に、排ガス中に含まれる炭化水素が多くなり、且つ着火
性即ち始動性が悪くなる。従って、アルコール燃料を使
用するエンジンでは、部分負荷時でのアルデヒド類の排
出量が多くなり、刺激臭、臭気等の問題が発生し、低温
時の部分負荷領域での燃焼状態の改善には、多くの問題
がある。
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
アルコールを燃料として使用するエンジンについてアル
コールが気化潜熱が大きく、気化し難いという性質を有
しているが、シリンダから排出された排気ガス中に含ま
れるアルデヒド類の中間生成物の未燃分を再度燃焼室で
燃焼させると、その未燃分は完全燃焼できるので、吸排
気弁を電磁力で開閉作動することによって、クランク角
とは独立して吸排気弁の開閉作動ができるように構成し
、部分負荷時に、所定の気筒で一旦燃焼した燃焼ガスを
他の気筒に再度送り込んで再燃焼させ、燃焼ガス中に含
む中間生成物等の未燃分を該気筒内で完全燃焼させるこ
とにより、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のア
ルデヒド類の発生を防止し、刺激臭、臭気等の発生を防
止して排気ガスを浄化し、環境衛生上問題のない排気ガ
スを放出し、燃料を良好に燃焼させて燃費を向上させる
アルコールエンジンの再燃焼制御装置を提供することで
ある。
〔!I題を解決するための手段〕
この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。即ち、この発明は、複数の気筒の各吸排気
ポートに配置した電磁力で開閉作動される各吸排気弁、
燃焼ガス通路で連通した各ポートに配置した!磁力で開
閉作動される各制御弁、エンジンの作動状態を検出する
センサー、該センサーによる検出信号に応答して所定の
気筒からの燃焼ガスを前記燃焼ガス通路を通じて他の気
筒に吸入させる制御を行うコントローラ、から戒るアル
コールエンジンの再燃焼制御装置に関する。
また、このアルコールエンジンの再燃焼制御装置におい
て、前記センサーによるエンジンの部分負荷信号に応答
して、所定の気筒の排気弁が閉弁状態を維持し且つ制御
弁が開閉作動し、同時に他の気筒の吸気弁が閉弁状態を
維持し且つ制御弁が開閉作動し、前記所定の気筒からの
燃焼ガスを前記他の気筒に吸入して該気筒で燃焼ガスを
完全燃焼させて膨張仕事をさせるものである。
〔作用〕
この発明によるアルコールエンジンの再燃焼制御装置は
、上記のように構成され、次のように作用する。即ち、
このアルコールエンジンの再燃焼制御装置は、エンジン
の部分負荷時に、所定の気筒が外部から吸入空気を取り
入れてアルコール燃料の混合気を生威し、該気筒から排
出される燃焼ガスを気筒間を連通ずる燃焼ガス通路をi
!して他の気筒の吸入行程で該気筒に吸入させるので、
度燃焼室で燃焼した燃焼ガスは高温であり、相当の酸素
量が消費されてリッチな濃混合気になっているから、該
濃混合気を他に気筒の燃焼室に再び導入して燃焼させる
と、アルデヒド類、ハイドロカーボン、−酸化炭素等の
未燃分は容易に完全燃焼することができる。従って、最
後にエンジンから排気される排気ガス中には、未燃燃料
、中間生成物が含まれておらず、刺激臭、臭気等は発生
しない。また、エンジン高負荷時には燃焼が盛んに行わ
れるので、燃焼室内は高温度になっており、従って、ア
ルコール燃料の気化は促進され、アルコール燃料と良好
な混合気を迅速に生成して着火し燃焼し、アルデヒド類
、ハイドロカーボン、酸化炭素等の未燃分の発生はない
〔実施例〕
以下、図面を参照して、この発明によるアルコールエン
ジンの再燃焼制御装置の実施例を説明する。
第1図はこの発明によるアルコールエンジンの再燃焼制
御装置の一実施例を示す概略説明図、及び第2図は第1
図のアルコールエンジンの再燃焼制御装置を説明する概
略平面図である。ここでは、このアルコールエンジンの
再燃焼制御装置の説明を分かり易くするため、アルコー
ルエンジンとして4気筒の場合を例にとって説明する。
このアルコールエンジンは、4つの気筒l、2゜3.4
を形成するシリンダブロックに形成されたシリンダ19
、該シリンダブロックに固定されたシリンダヘッド12
、及び各シリンダ19内を往復移動するピストン5を有
する。シリンダヘッド12には、各気筒1,2,3.4
に対して吸気ポート16、排気ポート17、及びこれら
の吸排気ポート16.17とは別の第3のポート18が
形成されている。シリンダヘッド12に形成した各吸気
ボー)16には吸気弁6がそれぞれ配置され、各排気ポ
ート17には排気弁7がそれぞれ配置され、更に、各ポ
ート18には制御弁8がそれぞれ配置されている。
また、図示していないが、吸気ポート1Gは吸気管に接
続して吸入空気をシリンダ19内に導入し、また、排気
ポート17は排気管に接続してシリンダ19内の排気ガ
スを排気するように構成されている。各ポート18は、
燃焼ガス通路11によって全て連通するように構成され
ている。
このアルコールエンジンは、上記の構成によって4サイ
クル、即ち、吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行
程で駆動されるものである。例えば、このアルコールエ
ンジンにおいて、部分負荷時にはエンジン出力を余り必
要としないので、2つの気筒は、吸入空気を外部から取
り入れて通常の燃焼を行うが、他の2つの気筒は、上記
気筒で一旦燃焼した燃焼ガスを取り入れる駆動を行い、
該燃焼ガスを再燃焼して完全燃焼させ、外部にクリーン
な排気ガスを放出するように駆動させる。
即ち、気筒1及び気筒4は、吸気弁6は閉弁状態を維持
し、外部から吸入空気を取り入れずに、制御弁8を開閉
作動して気筒2及び気筒3で発生した燃焼ガスを吸入し
て、該燃焼ガスを完全燃焼させる駆動を行う。これに対
して、気筒2及び気筒3は、排気弁7を閉弁状態に維持
し、燃焼ガスを外部に排気せずに、制御弁8を開閉作動
して気筒l及び気筒4に送り込む、具体的には、第1図
に示すように、気筒1は制御弁8が開弁して吸入行程の
開始時であり、且つ、気筒2は制御弁8が開弁して排気
行程の開始時である。この時、気筒3は制御弁8が閉弁
して圧縮行程の開始時であり、且つ、気筒4は制御弁8
が閉弁して膨張行程の開始時である。
更に、吸気弁6、排気弁7及び制御弁8は、電磁弁駆動
装置9によって電磁力で開閉作動できるように構成され
ている。これらの電磁弁駆動装置9は、コントローラ1
00指令で開閉作動されるものである。コントローラ1
0は、回転センサー13、負荷センサー14及び位置セ
ンサー15からの検出信号を受けて、吸気弁6、排気弁
7及び制御弁8を開閉作動する電磁弁駆動装置9の駆動
は勿論のこと、例えば、燃料噴射ポンプの噴射時期、噴
射量、噴射タイミング、グロープラグ等を制御すること
ができ、それらの条件をエンジンの作動状態に応じて最
適条件に制御するものである。
次に、このアルコールエンジンの再燃焼制御装置に組み
込むことができる1を磁弁駆動装置9の一例を、制御弁
8を例にとって簡単に説明する。
制御弁9の上昇又は下降によってバルブフェースが、ポ
ート18に設けたバルブシートに当接又は離脱すること
によって、ポート18が開閉されるものである。従って
、ポート18の開閉作動或いは開閉量によってシリンダ
19に吸排気される燃焼ガス量が制御されるものである
。制御弁8のバルブステムの上端部には、軟鉄等の磁性
材料から成る可動子が固定され、該可動子には可動子コ
イルが設けられている。また、可動子に対して、該可動
子の上方に軟鉄等の磁性材料から成る固定子が設置され
ており、しかも固定子には固定子コイルが設けられてい
る。従って、コントローラ10からの指令によって制御
弁8を開閉作動するには、コントローラlOの指令で可
動子コイル及び固定子コイルを通電/遮断することによ
って、固定子は可動子を吸引/離反することになり、制
御弁8を上下に動弁駆動する。なお、図示していないが
、シリンダヘッド12の上面に形成されたバルブスプリ
ングシートと可動子との間には、バルブスプリングが配
設されている。従って、制御弁8は、バルブスプリング
のばね力により常時はボー)18を閉鎖即ち閉弁状態に
維持しているものである。
上記のように、制御弁8を構成することによって、コン
トローラlOからの制御された電流が可動子コイル及び
固定子コイルに通電又は遮断されると、固定子は可動子
をバルブスプリングの付勢力に抗して離反又は吸引を行
うことができ、従って、制御弁8は下降又は上昇を行い
、制御弁8のバルブフェースはポート18を開放又は閉
鎖することができる。なお、電磁弁駆動装置9について
は、上記のように限定されるものでないことは勿論であ
る。また、吸排気弁6,7についての開閉作動について
の装置が図示されていないが、吸排気弁6.7について
も、上記と同様な![弁駆動装置9によって開閉作動が
できるものである。従って、吸気弁6、排気弁7及び制
御弁8は、クランク角とは独立して各1i磁弁駆動装置
9によって開閉作動されるものである。
このアルコールエンジンの再燃焼制御装置に組み込むこ
とができる電磁弁駆動装置9については、エンジンの回
転数としてクランク回転数を検出する回転センサー13
、エンジンの負荷として燃料噴射ポンプからエンジンへ
供給される燃料供給量又はアクセルペダルの踏込み量を
検出する負荷センサー14、及びストローク位置として
クランク角を検出する位置センサー15からの各検出信
号をコントローラ10に入力することによって、コント
ローラIOは該検出信号に応答して信号を発し、吸気弁
6、排気弁7及び制御弁8の各1を磁弁駆動装置9を制
御することができる。
次に、第1図、第2図及び第3図を参照して、この発明
によるアルコールエンジンの再燃焼制御装置の作動の一
例について説明する。第3図はこの発明によるアルコー
ルエンジンの再燃焼制御装置の作動の一例を示す処理フ
ロー図である。
エンジンの始動によって、燃料噴射ポンプ、吸気弁6及
び排気弁7の各tTlfi弁駆動装置9が駆動制御され
る。
まず、第1ステツプとして、エンジンを始動する場合に
は、コントローラ10の指令によって制御弁8を閉鎖作
動してポート18を閉鎖しておく。
このアルコールエンジンについては、コントローラ10
の指令によって各気筒1,2.3.4は吸入行程、圧縮
行程、膨張行程及び排気行程から威る4サイクルで駆動
されるものであり、燃料噴射ポンプから燃料噴射ノズル
へアルコール燃料を供給し、各気筒1,2,3.4の燃
焼室或いは各気筒1.2,3.4に通しる吸気通路中に
噴射される。コントローラ10に入力するエンジンの作
動状態の検出信号としては、ここでは、負荷センサー1
4からの検出信号を用いた場合について説明する。勿論
、回転センサー13からのエンジンの回転数を検出信号
として用いてもよいものである。
負荷センサー14によってエンジン負荷り、を検出する
ため、燃料噴射ポンプから燃料噴射ノズルへ供給される
アルコール燃料の供給量を検出する。燃料噴射ノズルへ
供給された検出燃料供給量信号をエンジンの負荷信号と
してコントローラ10に入力する(ステップ30)、こ
の時、位置センサー15によって各気筒1.2.3.4
のクランク角は検出されている。これらの検出信号は、
コントローラ10に入力され、各気筒1,2,3゜4が
何の行程であるかが入力されている。
コントローラ10において、負荷センサー14によって
検出したエンジン負荷り、が予め設定された所定のエン
ジン負rTL E +より大きいか否かを比較して判断
する(ステップ31)。
コントローラ10の比較判断によって、エンジン負荷り
、が所定のエンジン負荷り、より大きい場合には、エン
ジンは高負荷時であり、燃焼が盛んに行われている状態
である。従って、燃焼室内は高温度になっており、アル
コール燃料は気化が促進され、完全燃焼されており、排
気ガス中に未燃状態のアルデヒド類は含まれていないの
で、外部に放出しても、排気ガスの問題は発生しない。
そこで、コントローラIOは、エンジンの高負荷信号を
受けて、電磁弁駆動装置9を駆動して制御弁8を閉鎖状
態に維持するように指令を出しくステップ32)、吸気
弁6及び排気弁7は電磁弁駆動装置によって通常の4サ
イクルの開閉作動で制御される(ステップ33)。従っ
て、各気筒1゜2.3.4の燃焼室は燃焼が盛んに行わ
れている状態で高温度になっており、アルコール燃料の
気化は促進され、良好な混合気が生成され、噴霧された
アルコール燃料は気化が促進されてスムースに燃焼し、
アルデヒド等の未燃ガスの発生を防止できる。
次いで、エンジンの駆動を引き続き行うか否を判断する
と共に、処理工程において、エンジンに対して設けた各
種センサーからの異常信号が有るか否を判断し、異常信
号がなく且つエンジン駆動を持続する場合には処理はス
テップ30に戻り、エンジンを停止する場合或いは異常
信号がある場合には、この制御装置の処理を終了する。
また、ステップ31において、コントローラ10の比較
判断によって、エンジン負荷L1が所定のエンジン負荷
Lt+より小さい場合には、エンジンは低負荷時であり
、燃焼は弱く、燃焼室の温度は低い状態である。従って
、アルコール燃料の気化は十分でない状態であり、アル
コール燃料は完全燃焼されずに、燃焼ガス中には未燃燃
料のアルデヒド類が含まれている状態であるので、この
ままの状態で燃焼ガスを排気ガスとして外部に放出する
と、臭気、刺激臭等の公害の原因になる。ところが、低
負荷時にはエンジン出力は低くて十分である。そこで、
このアルコールエンジンにおいて、4つの気筒の内、気
筒2.3を外部から吸入空気を取り入れる駆動とし、気
筒1. 4を気筒2゜3で発生した燃焼ガスを導入する
制御を行い、燃焼ガスを再燃焼させて完全燃焼させるよ
うにする。
まず、コントローラ10は、エンジンの低負荷信号を受
けて、電磁弁駆動袋W9を駆動して各気筒1.2,3.
4の制御弁8をそれぞれ開閉作動する指令を出すと共に
、電磁弁駆動装置を駆動して気筒2.3の各排気弁7を
閉弁状態に維持し、また、気筒1. 4の各吸気弁6を
閉弁状態に維持する(ステップ34)、ここで、コント
ローラ10からの指令によって、気筒2,3の吸気弁6
及び制御弁8が開閉作動し、また、気筒1,4の制御弁
8及び排気弁7が開閉作動する。従って、気筒2,3は
、吸気管を通して外部から吸気ポート16を通して吸入
空気或いはアルコール燃料との混合気を取り入れ、該吸
入空気とアルコール燃料との混合気を燃焼させ、該燃焼
ガスをポート18から燃焼ガス通路11に排出する。ま
た、気筒1゜4は、燃焼ガス通路11を通じてポート1
8から燃焼ガスを吸入して該燃焼ガスを再燃焼して完全
燃焼させ、該完全燃焼した排気ガスを排気ポート17か
ら排気管を通じて外部に排気する(ステップ35)、そ
れ故に、気筒2,3の燃焼室で燃焼した燃焼ガスが、気
筒1,4の燃焼室で再燃焼されて完全燃焼し、気筒1,
4から排気される排気ガスにはアルデヒド等の未燃分は
含んでいない状態になり、臭気、刺激臭等の発生はなく
、クリーンな排気ガスとなって外気に放出される。
次いで、エンジンの駆動を引き続き行うか否を判断する
と共に、処理工程において、エンジンに対して設けた各
種センサーからの異常18号が有るか否を判断し、異常
信号がなく且つエンジン駆動を持続する場合には処理は
ステップ30に戻り、エンジンを停止する場合或いは異
常信号がある場合には、この制御装置の処理を終了する
〔発明の効果〕
この発明によるアルコールエンジンの再燃焼制御装置は
、上記のように構成されており、次のような効果を有す
る。即ち、このアルコールエンジンの再燃焼制御装置は
、複数の気筒の各吸排気ポートに配置した電磁ツノで開
閉作動される各吸排気弁、燃焼ガス通路で連通した各ポ
ートに配置したt磁力で開閉作動される各制御弁、エン
ジンの作動状態を検出するセンサー、該センサーによる
検出信号に応答して所定の気筒からの燃焼ガスを前記燃
焼ガス通路を通じて他の気筒に吸入させる制御を行うコ
ントローラから構成したので、エンジンの部分負荷時に
おいて、前記各吸排気弁及び前記各制御弁の開閉作動を
制御して所定の気筒に対しては、外部から吸入空気を導
入してアルコール燃料を混合させ、該混合気を燃焼させ
る制御を行い、他の気筒に対しては、外部からの吸入空
気とアルコール燃料との混合気の吸入を遮断して前記所
定の気筒からの燃焼ガスを再度燃焼させる制御を行う。
これによって、前記所定の気筒から前記燃焼ガス通路に
送り出される燃焼ガスは一度燃焼して高温になっており
、相当の酸素量が消費されてリッチな濃混合気になって
いる。従って、該燃焼ガスを前記性の気筒に吸入させて
再度燃焼させれば、アルデヒド類、ハイドロカーボン、
−酸化炭素等の中間生成物の未燃分は容易に完全燃焼す
ることができる。従って、最後に、エンジンから排気さ
れる排気ガス中には、中間生成物或いは未燃燃料が含ま
れておらず、刺激臭、臭気等は発生しない。また、エン
ジン高負荷時には燃焼が盛んに行われるので燃焼室内は
高温度になっており、高温度によりアルコール燃料の気
化は促進され、アルコール燃料と良好な混合気を迅速に
生成して着火し燃焼し、アルデヒド、ハイドロカーボン
、−酸化炭素等の未燃分の発生はない。
また、このアルコールエンジンの再燃焼制御装置におい
て、前記センサーによるエンジンの部分負荷信号に応答
して、所定の気筒の排気弁が閉弁状態を維持し且つ制御
弁が開閉作動し、同時に他の気筒の吸気弁が閉弁状態を
維持し且つ制御弁が開閉作動し、前記所定の気筒からの
燃焼ガスを前記性の気筒に吸入して該気筒で燃焼ガスを
完全燃焼させて膨張仕事をさせるので、部分負荷時に応
じてエンジン出力を出させると共に、該エンジン作動の
状態でも、アルコール燃料を完全に燃焼させることがで
き、しかも、アルコール燃料と吸入空気との混合気を一
旦燃焼させた燃焼ガスを再燃焼させることによって完全
燃焼させ、燃焼を良好にしてアルデヒド等の中間生成物
、未燃ガス、臭気、刺激臭、ハイドロカーボン等の発生
を防止し、しかも燃費の向上もできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるアルコールエンジンの再燃焼制
御装置の一実施例を示す断面図、第2図は第1図のアル
コールエンジンの再燃焼制御装置の吸排気弁及び制御弁
の開閉作動の制御を説明する説明図、及び第3図は第1
図のアルコールエンジンの再燃焼制御装置の作動の一例
を示す処理フロー図である。 1.2゜3.4−−−−−一気筒、5−−−ピストン、
6吸気弁、7−−−−−−−排気弁、8−−−−一制御
弁、9’を磁弁駆動装置、10−・−コントローラ、1
1燃焼ガス通路、12−m−シリンダヘッド、14−−
−一負荷センサー、16−−−−−吸気ポート、17排
気ポート、18−−−ポート、19−・−シリンダ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の気筒の各吸排気ポートに配置した電磁力で
    開閉作動される各吸排気弁、燃焼ガス通路で連通した各
    ポートに配置した電磁力で開閉作動される各制御弁、エ
    ンジンの作動状態を検出するセンサー、該センサーによ
    る検出信号に応答して所定の気筒からの燃焼ガスを前記
    燃焼ガス通路を通じて他の気筒に吸入させる制御を行う
    コントローラ、から成るアルコールエンジンの再燃焼制
    御装置。
  2. (2)前記センサーによるエンジンの部分負荷信号に応
    答して、所定の気筒の排気弁が閉弁状態を維持し且つ制
    御弁が開閉作動し、同時に他の気筒の吸気弁が閉弁状態
    を維持し且つ制御弁が開閉作動し、前記所定の気筒から
    の燃焼ガスを前記他の気筒に吸入して該気筒で燃焼ガス
    を完全燃焼させて膨張仕事をさせる請求項1に記載のア
    ルコールエンジンの再燃焼制御装置。
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