JPH08312394A - 内燃機関の燃焼制御方法及び装置 - Google Patents
内燃機関の燃焼制御方法及び装置Info
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- JPH08312394A JPH08312394A JP7141332A JP14133295A JPH08312394A JP H08312394 A JPH08312394 A JP H08312394A JP 7141332 A JP7141332 A JP 7141332A JP 14133295 A JP14133295 A JP 14133295A JP H08312394 A JPH08312394 A JP H08312394A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
- F02D41/3041—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
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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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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料の着火のタイミングをコントロールす
る。 【構成】 吸気管７の途中に酸素分離器１７を設けて、
大気中の酸素を分離する。酸素を除去されたガスに燃料
１０を予混合して燃焼室３に吸入する。ピストン２を上
昇させて圧縮行程に入ると、上記分離して回収した酸素
を、濃度調整器１９で濃度調整し、温度調整器２０で温
度調整してから酸素噴射ポンプ２１で加圧して酸素噴射
ノズル１６から燃焼室３内に時期を見て噴射させるよう
にする。燃焼室３内に噴射された酸素は、燃焼室３内で
圧縮されている燃料と混合させられて反応し燃焼が起
る。燃焼室３内に酸素を噴射するタイミングをコントロ
ールすることにより燃料の着火タイミングをコントロー
ルすることができる。
る。 【構成】 吸気管７の途中に酸素分離器１７を設けて、
大気中の酸素を分離する。酸素を除去されたガスに燃料
１０を予混合して燃焼室３に吸入する。ピストン２を上
昇させて圧縮行程に入ると、上記分離して回収した酸素
を、濃度調整器１９で濃度調整し、温度調整器２０で温
度調整してから酸素噴射ポンプ２１で加圧して酸素噴射
ノズル１６から燃焼室３内に時期を見て噴射させるよう
にする。燃焼室３内に噴射された酸素は、燃焼室３内で
圧縮されている燃料と混合させられて反応し燃焼が起
る。燃焼室３内に酸素を噴射するタイミングをコントロ
ールすることにより燃料の着火タイミングをコントロー
ルすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車、船舶、航空機そ
の他土木機械等で用いられる内燃機関の燃焼制御方法及
び装置に関するもので、特に、点火時のタイミングをコ
ントロールできるようにした内燃機関の燃焼制御方法及
び装置に関するものである。
の他土木機械等で用いられる内燃機関の燃焼制御方法及
び装置に関するもので、特に、点火時のタイミングをコ
ントロールできるようにした内燃機関の燃焼制御方法及
び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の内燃機関のうち、一般的なピスト
ンエンジンについて示すと、図５の如く、ピストン２の
前進（上昇）でシリンダ１の燃焼室３内の吸気を圧縮す
るようにし、点火系統の働きで電気的点火プラグ４を点
火して燃焼させるとピストン２を燃焼室３内の圧力によ
り後退（押し下げ）させ、次にピストン２を前進させて
燃焼室３内を排気（掃気）させることを繰り返すように
してあるが、そのために、シリンダ１の上部に形成され
る燃焼室３の上面に、吸気口５と排気口６と電気的点火
プラグ４とを設けて、吸気口５には、先端にエアクリー
ナ８を設置した吸気管７を接続して、該吸気管７の途中
に、燃料混合器９を設け、混合器９にて吸気に燃料１０
を混ぜて吸気口５から燃焼室３に導入させるようにする
と共に、排気口６には、途中に消音器１２を有する排気
管１１を接続して、燃焼排ガスを大気へ放出させるよう
にしてある。なお、上記吸気口５には吸気弁１３が開閉
自在に、又、排気口６には排気弁１４が開閉自在にそれ
ぞれ設けてある。
ンエンジンについて示すと、図５の如く、ピストン２の
前進（上昇）でシリンダ１の燃焼室３内の吸気を圧縮す
るようにし、点火系統の働きで電気的点火プラグ４を点
火して燃焼させるとピストン２を燃焼室３内の圧力によ
り後退（押し下げ）させ、次にピストン２を前進させて
燃焼室３内を排気（掃気）させることを繰り返すように
してあるが、そのために、シリンダ１の上部に形成され
る燃焼室３の上面に、吸気口５と排気口６と電気的点火
プラグ４とを設けて、吸気口５には、先端にエアクリー
ナ８を設置した吸気管７を接続して、該吸気管７の途中
に、燃料混合器９を設け、混合器９にて吸気に燃料１０
を混ぜて吸気口５から燃焼室３に導入させるようにする
と共に、排気口６には、途中に消音器１２を有する排気
管１１を接続して、燃焼排ガスを大気へ放出させるよう
にしてある。なお、上記吸気口５には吸気弁１３が開閉
自在に、又、排気口６には排気弁１４が開閉自在にそれ
ぞれ設けてある。
【０００３】従来は、上記構成の内燃機関を運転する場
合、４行程のエンジンサイクルでは、図６の（イ）に示
す吸気行程で、吸気弁１３が開いており、ピストン２が
下方へ動いてシリンダ１内へ大気と燃料１０の混合気を
吸入し、圧縮行程（図６の（ロ））では、吸気弁１３が
閉じた後、ピストン２が上昇して燃焼室３内の混合気を
圧縮する。爆発行程（図６の（ハ））では、点火系統の
働きで点火プラグ４を動作させて混合気に点火し燃焼さ
せる。燃焼によりシリンダ１の燃焼室３内が高圧となる
と、ピストン２が押し下げられる。次に、排気行程（図
６の（ニ））では、排気弁１４が開き、ピストン２が上
昇して燃焼排ガスを排気口６より排気管１１を通して排
出させるようにしている。
合、４行程のエンジンサイクルでは、図６の（イ）に示
す吸気行程で、吸気弁１３が開いており、ピストン２が
下方へ動いてシリンダ１内へ大気と燃料１０の混合気を
吸入し、圧縮行程（図６の（ロ））では、吸気弁１３が
閉じた後、ピストン２が上昇して燃焼室３内の混合気を
圧縮する。爆発行程（図６の（ハ））では、点火系統の
働きで点火プラグ４を動作させて混合気に点火し燃焼さ
せる。燃焼によりシリンダ１の燃焼室３内が高圧となる
と、ピストン２が押し下げられる。次に、排気行程（図
６の（ニ））では、排気弁１４が開き、ピストン２が上
昇して燃焼排ガスを排気口６より排気管１１を通して排
出させるようにしている。
【０００４】又、シリンダに吸気口と排気口と掃気口の
３つの口をもち且つ弁を有していない構成で、クランク
軸が１回転する間に、吸気、圧縮、点火と爆発、排気の
１サイクルを行うようにした、所謂２行程エンジンも用
いられている。
３つの口をもち且つ弁を有していない構成で、クランク
軸が１回転する間に、吸気、圧縮、点火と爆発、排気の
１サイクルを行うようにした、所謂２行程エンジンも用
いられている。
【０００５】又、従来の内燃機関には、上記のように吸
気中に燃料１０を混ぜて燃焼室３で圧縮して点火プラグ
４にて点火させるようにした型式のほかに、吸気のみを
燃焼室３で圧縮し、高温になったところへ燃料を噴射し
て自己着火させるようにしたもの、部分的に作り出した
火種をもとにして主となる燃料を着火させるようにした
もの、等がある。
気中に燃料１０を混ぜて燃焼室３で圧縮して点火プラグ
４にて点火させるようにした型式のほかに、吸気のみを
燃焼室３で圧縮し、高温になったところへ燃料を噴射し
て自己着火させるようにしたもの、部分的に作り出した
火種をもとにして主となる燃料を着火させるようにした
もの、等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のいず
れの型式の内燃機関も、シリンダ１の燃焼室３に吸入す
る吸気中には、着火のために必要な酸素を必ず含んでい
る。そのため、たとえば、図５に示す型式において、燃
料に軽油の如き自己着火温度が低い燃料を用いて吸気に
混合器９で予混合させ、燃焼室３で燃焼させようとする
場合、圧縮行程で圧縮熱により燃料が自己着火してしま
うことがある。このため、本来ならば、圧縮行程の終り
に機関の運転状態に見合わせた適切なタイミングで着火
させなければならない着火時期をコントロールすること
が非常に難しくなるという問題がある。
れの型式の内燃機関も、シリンダ１の燃焼室３に吸入す
る吸気中には、着火のために必要な酸素を必ず含んでい
る。そのため、たとえば、図５に示す型式において、燃
料に軽油の如き自己着火温度が低い燃料を用いて吸気に
混合器９で予混合させ、燃焼室３で燃焼させようとする
場合、圧縮行程で圧縮熱により燃料が自己着火してしま
うことがある。このため、本来ならば、圧縮行程の終り
に機関の運転状態に見合わせた適切なタイミングで着火
させなければならない着火時期をコントロールすること
が非常に難しくなるという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、自己着火温度が低い燃
料であっても点火のタイミングをコントロールすること
ができるような内燃機関の燃焼制御方法及び装置を提供
しようとするものである。
料であっても点火のタイミングをコントロールすること
ができるような内燃機関の燃焼制御方法及び装置を提供
しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、内燃機関の燃焼室に、吸気行程で酸素を
含まない吸気に燃料を予混合して吸入させるか又は吸気
と燃料を別々に吸入させて混合させ、次いで、圧縮行程
で吸気及び燃料を圧縮し、該圧縮行程の任意の時期に酸
素を燃焼室に噴射して、圧縮されている燃料と反応させ
て燃焼させる方法とする。
決するために、内燃機関の燃焼室に、吸気行程で酸素を
含まない吸気に燃料を予混合して吸入させるか又は吸気
と燃料を別々に吸入させて混合させ、次いで、圧縮行程
で吸気及び燃料を圧縮し、該圧縮行程の任意の時期に酸
素を燃焼室に噴射して、圧縮されている燃料と反応させ
て燃焼させる方法とする。
【０００９】又、内燃機関の燃焼室に設けた吸気口に、
途中に酸素を分離して回収するようにしてある酸素分離
器を有する吸気管を接続すると共に、上記燃焼室に設け
た排気口に排気管を接続し、上記吸気管の先端を大気に
開口させるか又は上記排気管の途中に接続して燃焼排ガ
スを取り込めるようにし、且つ上記酸素分離器で分離回
収した酸素を、燃焼室に設置した酸素噴射ノズルより噴
射できるようにし、更に、燃料を上記酸素を含まない吸
気に予混合させるか又は吸気とは別に燃焼室に供給させ
るようにした構成とする。
途中に酸素を分離して回収するようにしてある酸素分離
器を有する吸気管を接続すると共に、上記燃焼室に設け
た排気口に排気管を接続し、上記吸気管の先端を大気に
開口させるか又は上記排気管の途中に接続して燃焼排ガ
スを取り込めるようにし、且つ上記酸素分離器で分離回
収した酸素を、燃焼室に設置した酸素噴射ノズルより噴
射できるようにし、更に、燃料を上記酸素を含まない吸
気に予混合させるか又は吸気とは別に燃焼室に供給させ
るようにした構成とする。
【００１０】更に、内燃機関の燃焼室に設けた排気口に
排気管を接続し、爆発後所定の圧力を有する燃焼排ガス
を燃焼室に残留させながら排出させるようにする調整弁
を設け、上記燃焼室に残留する燃焼排ガスを吸気済ガス
として、ここに燃料を燃料噴射ノズルより噴射させて混
合させるようにし、更に、燃焼室に設置した酸素噴射ノ
ズルより酸素を噴射できるようにした構成とすることが
できる。
排気管を接続し、爆発後所定の圧力を有する燃焼排ガス
を燃焼室に残留させながら排出させるようにする調整弁
を設け、上記燃焼室に残留する燃焼排ガスを吸気済ガス
として、ここに燃料を燃料噴射ノズルより噴射させて混
合させるようにし、更に、燃焼室に設置した酸素噴射ノ
ズルより酸素を噴射できるようにした構成とすることが
できる。
【００１１】
【作用】燃焼室に、吸気として酸素を含まないガスに燃
料を予混合して吸入するか、又は燃料は別に供給してか
ら混合させた後、燃焼室を圧縮させると、燃料の自己着
火温度以上に温度上昇があっても、燃料は自己着火する
ことはない。任意の時点で酸素を多く含むガスを酸素噴
射ノズルより燃焼室内へ噴射すると、酸素は燃料と混合
して反応し燃焼する。したがって、酸素を供給する時期
を選ぶことにより任意のタイミングで着火させることが
できることになる。
料を予混合して吸入するか、又は燃料は別に供給してか
ら混合させた後、燃焼室を圧縮させると、燃料の自己着
火温度以上に温度上昇があっても、燃料は自己着火する
ことはない。任意の時点で酸素を多く含むガスを酸素噴
射ノズルより燃焼室内へ噴射すると、酸素は燃料と混合
して反応し燃焼する。したがって、酸素を供給する時期
を選ぶことにより任意のタイミングで着火させることが
できることになる。
【００１２】又、吸気に燃焼排ガスを利用するようにす
ると、空気のないところの、たとえば、水中で使用する
機関の水中動力のシステムを構成することが容易とな
る。
ると、空気のないところの、たとえば、水中で使用する
機関の水中動力のシステムを構成することが容易とな
る。
【００１３】更に、燃焼室内に燃焼排ガスを残存させて
次回サイクルの吸気済ガスと見做して圧縮させるように
すると、４行程エンジンでありながら吸気行程と排気行
程を不要にして２行程の機関とすることができる。
次回サイクルの吸気済ガスと見做して圧縮させるように
すると、４行程エンジンでありながら吸気行程と排気行
程を不要にして２行程の機関とすることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例を示すもので、図５に示
すものと同様に、シリンダ１の上部に形成した燃焼室３
の上部に、吸気弁１３を備えた吸気口５と、排気弁１４
を備えた排気口６とを有し、ピストン２を上下動させて
クランク軸１５を回転させるようにしてあり、更に、上
記吸気口５には、先端に設置したエアクリーナ８から吸
気した大気を供給する吸気管７が、又、上記排気口６に
は、途中に消音器１２を有する排気管１１がそれぞれ接
続してある構成において、上記燃焼室３の上部に、図５
における電気的点火プラグ４に代えて、酸素噴射ノズル
１６を設置し、上記吸気管７の途中位置に、空気中の酸
素を分離して回収する酸素分離器１７を設置し、該酸素
分離器１７で分離回収した酸素を上記酸素噴射ノズル１
６に供給する供給管１８を、酸素分離器１７と酸素噴射
ノズル１６との間に設ける。
する。図１は本発明の一実施例を示すもので、図５に示
すものと同様に、シリンダ１の上部に形成した燃焼室３
の上部に、吸気弁１３を備えた吸気口５と、排気弁１４
を備えた排気口６とを有し、ピストン２を上下動させて
クランク軸１５を回転させるようにしてあり、更に、上
記吸気口５には、先端に設置したエアクリーナ８から吸
気した大気を供給する吸気管７が、又、上記排気口６に
は、途中に消音器１２を有する排気管１１がそれぞれ接
続してある構成において、上記燃焼室３の上部に、図５
における電気的点火プラグ４に代えて、酸素噴射ノズル
１６を設置し、上記吸気管７の途中位置に、空気中の酸
素を分離して回収する酸素分離器１７を設置し、該酸素
分離器１７で分離回収した酸素を上記酸素噴射ノズル１
６に供給する供給管１８を、酸素分離器１７と酸素噴射
ノズル１６との間に設ける。
【００１５】上記酸素の供給管１８には、上流側より順
に、酸素濃度調整器１９と、温度調整器２０と、噴射ポ
ンプ２１を設置し、上記酸素濃度調整器１９には、上記
酸素分離器１７の下流側より分岐させた分岐管２２を接
続して、酸素を含まないガスの一部を酸素濃度調整器１
９に導入できるようにして酸素濃度を下げるようにした
り、酸素供給部２３との間に酸素給排ライン２４を設け
て酸素を給排させるようにして燃焼に適した濃度に調整
できるようにし、更に、温度調整器２０にて温度を調整
して供給できるようにする。
に、酸素濃度調整器１９と、温度調整器２０と、噴射ポ
ンプ２１を設置し、上記酸素濃度調整器１９には、上記
酸素分離器１７の下流側より分岐させた分岐管２２を接
続して、酸素を含まないガスの一部を酸素濃度調整器１
９に導入できるようにして酸素濃度を下げるようにした
り、酸素供給部２３との間に酸素給排ライン２４を設け
て酸素を給排させるようにして燃焼に適した濃度に調整
できるようにし、更に、温度調整器２０にて温度を調整
して供給できるようにする。
【００１６】９は図５に示す従来方式と同じ燃料混合器
で、吸気に燃料１０を混合させるようにしたものであ
る。又、２５は供給管１８途中のバルブである。
で、吸気に燃料１０を混合させるようにしたものであ
る。又、２５は供給管１８途中のバルブである。
【００１７】吸気を燃焼室３に吸入させるときは、吸気
弁１３を開、排気弁１４を閉にして、ピストン２が後退
（下降）するとき、エアクリーナ８を通して清浄な大気
を吸気するが、その過程で大気が酸素分離器１７に導入
されて、大気中の酸素Ｏ2 が分離して取り出され、酸素
を含まないガスが吸気として、燃料１０と予混合させら
れて燃焼室３に吸気口５から吸入させられる。
弁１３を開、排気弁１４を閉にして、ピストン２が後退
（下降）するとき、エアクリーナ８を通して清浄な大気
を吸気するが、その過程で大気が酸素分離器１７に導入
されて、大気中の酸素Ｏ2 が分離して取り出され、酸素
を含まないガスが吸気として、燃料１０と予混合させら
れて燃焼室３に吸気口５から吸入させられる。
【００１８】酸素を含まないガスに燃料１０を予混合し
た吸気が燃焼室３に入ると、吸気弁１３が閉じた後に、
ピストン２が前進（上昇）することにより圧縮される。
圧縮比は、燃料１０が軽油の場合でも、あるいはガソリ
ンの場合でも従来の機関と同じか、それ以上となるよう
にする。
た吸気が燃焼室３に入ると、吸気弁１３が閉じた後に、
ピストン２が前進（上昇）することにより圧縮される。
圧縮比は、燃料１０が軽油の場合でも、あるいはガソリ
ンの場合でも従来の機関と同じか、それ以上となるよう
にする。
【００１９】圧縮された吸気は、燃料１０の自己着火温
度以上に温度上昇するが、吸気に酸素が含まれていない
ため自己着火することはない。
度以上に温度上昇するが、吸気に酸素が含まれていない
ため自己着火することはない。
【００２０】上記の圧縮行程の任意の時点で酸素供給管
１８途中のバルブ２５を開き、濃度調整され且つ温度調
整された酸素を含むガス（酸素のみ、あるいは酸素と窒
素ガス、炭酸ガス、不活性ガス等の混合ガス）を噴射ポ
ンプ２１で加圧して燃焼室３内へ酸素噴射ノズル１６よ
り噴射させると、圧縮行程で圧縮されて自己着火温度以
上に温度上昇させられた燃料１０と混合させられて反応
し燃焼が起ることになる。したがって、酸素を含むガス
を酸素噴射ノズル１６から燃焼室３内に噴射するタイミ
ングを調整することにより燃焼のタイミングをコントロ
ールさせることができる。この際、燃料１０として、軽
油をはじめ自己着火温度が低く吸気（通常大気）に予混
合して使用することができなかった燃料であっても、本
発明では、酸素を含まない吸気と燃料を予混合して燃焼
をタイミングよく行わせることが可能となることから、
機関としての空気利用率が大幅に改善されることになっ
て、軽油を燃料とした機関でありながらガソリン機関の
パワーと見劣りしない機関とすることができる。なお、
酸素噴射ノズル１６より燃焼室３に噴射される酸素を含
むガスの圧力は、圧縮された燃焼室３内の圧力よりも高
いことが必要である。
１８途中のバルブ２５を開き、濃度調整され且つ温度調
整された酸素を含むガス（酸素のみ、あるいは酸素と窒
素ガス、炭酸ガス、不活性ガス等の混合ガス）を噴射ポ
ンプ２１で加圧して燃焼室３内へ酸素噴射ノズル１６よ
り噴射させると、圧縮行程で圧縮されて自己着火温度以
上に温度上昇させられた燃料１０と混合させられて反応
し燃焼が起ることになる。したがって、酸素を含むガス
を酸素噴射ノズル１６から燃焼室３内に噴射するタイミ
ングを調整することにより燃焼のタイミングをコントロ
ールさせることができる。この際、燃料１０として、軽
油をはじめ自己着火温度が低く吸気（通常大気）に予混
合して使用することができなかった燃料であっても、本
発明では、酸素を含まない吸気と燃料を予混合して燃焼
をタイミングよく行わせることが可能となることから、
機関としての空気利用率が大幅に改善されることになっ
て、軽油を燃料とした機関でありながらガソリン機関の
パワーと見劣りしない機関とすることができる。なお、
酸素噴射ノズル１６より燃焼室３に噴射される酸素を含
むガスの圧力は、圧縮された燃焼室３内の圧力よりも高
いことが必要である。
【００２１】上記において、酸素を含むガスを噴射ノズ
ル１６より燃焼室３内に噴射する時期は、任意に制御で
きるが、その制御は、たとえば、制御部２６を図１に二
点鎖線の如く設けて、タイマーの任意の設定時間に応じ
てバルブ２５に開指令を与えるようにしてもよく、ある
いは、圧縮行程の終期に噴射されるように機械的に制御
するようにすることができる。又、酸素噴射ノズル１６
から噴射する酸素の噴射量は、酸素噴射ノズル１６内に
弁を設けて、該弁の開閉する時間間隔で変えることがで
き、又、酸素噴射ポンプ２１により圧力を高低に調整す
ることによっても変えることができるが、機関の回転数
に応じて増減制御できるようにする。更に、酸素噴射ノ
ズル１６から噴射される酸素を含むガスの組成は、前記
したように、酸素のみ、あるいは、酸素とその他のガス
（窒素、炭酸ガス、不活性ガス等）と混合させたものと
してある。酸素を給排して濃度を調整したり、酸素に他
のガスを混合する理由は、酸素の濃度が高すぎると燃焼
が爆発的に起こるため、機関の構造強度上好ましくない
ためであり、又、燃焼時に発生するＮＯｘ等の有害物質
を抑制するためでもあり、更に、高濃度の酸素を高熱を
発している機関の近くに置くことは安全管理上好ましく
ないことにもよる。
ル１６より燃焼室３内に噴射する時期は、任意に制御で
きるが、その制御は、たとえば、制御部２６を図１に二
点鎖線の如く設けて、タイマーの任意の設定時間に応じ
てバルブ２５に開指令を与えるようにしてもよく、ある
いは、圧縮行程の終期に噴射されるように機械的に制御
するようにすることができる。又、酸素噴射ノズル１６
から噴射する酸素の噴射量は、酸素噴射ノズル１６内に
弁を設けて、該弁の開閉する時間間隔で変えることがで
き、又、酸素噴射ポンプ２１により圧力を高低に調整す
ることによっても変えることができるが、機関の回転数
に応じて増減制御できるようにする。更に、酸素噴射ノ
ズル１６から噴射される酸素を含むガスの組成は、前記
したように、酸素のみ、あるいは、酸素とその他のガス
（窒素、炭酸ガス、不活性ガス等）と混合させたものと
してある。酸素を給排して濃度を調整したり、酸素に他
のガスを混合する理由は、酸素の濃度が高すぎると燃焼
が爆発的に起こるため、機関の構造強度上好ましくない
ためであり、又、燃焼時に発生するＮＯｘ等の有害物質
を抑制するためでもあり、更に、高濃度の酸素を高熱を
発している機関の近くに置くことは安全管理上好ましく
ないことにもよる。
【００２２】上記した圧縮行程で酸素を噴射して、吸気
に予混合させた燃料と反応させて燃焼を起こさせると、
燃焼室３内が高圧となってピストン２が押し下げられ、
次の排気行程で排気弁１４を開き、ピストン２が上昇す
ることにより、燃焼排ガスが排気口６から排気管１１内
を通り消音器１２を経て大気へ放出されることになる。
に予混合させた燃料と反応させて燃焼を起こさせると、
燃焼室３内が高圧となってピストン２が押し下げられ、
次の排気行程で排気弁１４を開き、ピストン２が上昇す
ることにより、燃焼排ガスが排気口６から排気管１１内
を通り消音器１２を経て大気へ放出されることになる。
【００２３】次に、図２は本発明の他の実施例を示すも
ので、図１に示した実施例における排気管１１に代え
て、途中に余剰ガス排出弁２８を有する系外放出配管２
７を設けて、該配管２７途中の余剰ガス排出弁２８に吸
気管７を接続し、余剰ガス排出弁２８から取り出した燃
焼排ガス２９を吸気として用いるようにし、且つ該吸気
としての燃焼排ガス２９中の酸素を酸素分離器１７で分
離し、分離して回収した酸素に、酸素ボンベ３０からの
酸素と、不活性ガスボンベ３１からの不活性ガスを供給
できるようにした酸素濃度調整器兼酸素混合器３２を設
け、上記燃焼排ガス２９中より分離した酸素に酸素ボン
ベ３０からの酸素を混合させて、酸素濃度を高くした
り、上記分離回収した酸素に不活性ガスを混合させて酸
素濃度で低下させるように酸素濃度を調整できるように
したものである。
ので、図１に示した実施例における排気管１１に代え
て、途中に余剰ガス排出弁２８を有する系外放出配管２
７を設けて、該配管２７途中の余剰ガス排出弁２８に吸
気管７を接続し、余剰ガス排出弁２８から取り出した燃
焼排ガス２９を吸気として用いるようにし、且つ該吸気
としての燃焼排ガス２９中の酸素を酸素分離器１７で分
離し、分離して回収した酸素に、酸素ボンベ３０からの
酸素と、不活性ガスボンベ３１からの不活性ガスを供給
できるようにした酸素濃度調整器兼酸素混合器３２を設
け、上記燃焼排ガス２９中より分離した酸素に酸素ボン
ベ３０からの酸素を混合させて、酸素濃度を高くした
り、上記分離回収した酸素に不活性ガスを混合させて酸
素濃度で低下させるように酸素濃度を調整できるように
したものである。
【００２４】その他の構成は図１に示すものと同じであ
り、同一のものには同一符号が付してある。
り、同一のものには同一符号が付してある。
【００２５】この実施例は、酸素ボンベ３０や不活性ガ
スボンベ３１を備えて酸素濃度を調整できるようにする
と共に、吸気として、大気以外の燃焼室３からの燃焼排
ガス２９を用いるようにしていることから、空気のない
ところ、すなわち、水中で用いる機関に実施することが
できる。この際、吸気を大気と同じ組成にする必要がな
いため、水中で動力源として使用する機関において、水
中動力のシステムを構成することが容易である、という
利点がある。
スボンベ３１を備えて酸素濃度を調整できるようにする
と共に、吸気として、大気以外の燃焼室３からの燃焼排
ガス２９を用いるようにしていることから、空気のない
ところ、すなわち、水中で用いる機関に実施することが
できる。この際、吸気を大気と同じ組成にする必要がな
いため、水中で動力源として使用する機関において、水
中動力のシステムを構成することが容易である、という
利点がある。
【００２６】又、図３は本発明の更に他の実施例を示す
もので、シリンダ１の燃焼室３での爆発行程を終えて、
ピストン２が上昇して燃焼排ガスを、排気口６、排気管
１１を経て放出するようにしてある図１の実施例に示す
如き構成において、上記爆発後、所定の圧力の燃焼排ガ
スを燃焼室３内に残留させ、ピストン２が上昇して燃焼
排ガスを排出させるときに燃焼排ガスを残留させながら
排出させるように排気管１１に流量調整弁３３を設け、
該流量調整弁３３により燃焼室３内に燃焼排ガスを残留
させながら排出させることにより、燃焼室３内に燃焼排
ガスの一部を残留させるようにして、この残留ガスを、
次回サイクルの吸気済ガスと見做して圧縮を行わせるよ
うにし、これにより燃焼室３には吸気させないで、燃料
１０を噴射ポンプ３４により圧送して燃焼室上面の燃料
噴射ノズル３５から噴射させるようにすると共に、酸素
３６と酸素を含まないガス３７とを混合して酸素濃度を
調整するようにしてある酸素濃度調整器１９で濃度調整
された酸素ガスを、温度調整器２０で温度調整した後、
噴射ポンプ２１で加圧し、燃焼室側面に設置した１個又
は複数個の酸素噴射ノズル１６より燃焼室３内に噴射さ
せるようにしたものである。
もので、シリンダ１の燃焼室３での爆発行程を終えて、
ピストン２が上昇して燃焼排ガスを、排気口６、排気管
１１を経て放出するようにしてある図１の実施例に示す
如き構成において、上記爆発後、所定の圧力の燃焼排ガ
スを燃焼室３内に残留させ、ピストン２が上昇して燃焼
排ガスを排出させるときに燃焼排ガスを残留させながら
排出させるように排気管１１に流量調整弁３３を設け、
該流量調整弁３３により燃焼室３内に燃焼排ガスを残留
させながら排出させることにより、燃焼室３内に燃焼排
ガスの一部を残留させるようにして、この残留ガスを、
次回サイクルの吸気済ガスと見做して圧縮を行わせるよ
うにし、これにより燃焼室３には吸気させないで、燃料
１０を噴射ポンプ３４により圧送して燃焼室上面の燃料
噴射ノズル３５から噴射させるようにすると共に、酸素
３６と酸素を含まないガス３７とを混合して酸素濃度を
調整するようにしてある酸素濃度調整器１９で濃度調整
された酸素ガスを、温度調整器２０で温度調整した後、
噴射ポンプ２１で加圧し、燃焼室側面に設置した１個又
は複数個の酸素噴射ノズル１６より燃焼室３内に噴射さ
せるようにしたものである。
【００２７】なお、燃料噴射ノズル３５を燃焼室側面
に、又、酸素噴射ノズル１６を燃焼室上面に設置するよ
うにしてもよい。
に、又、酸素噴射ノズル１６を燃焼室上面に設置するよ
うにしてもよい。
【００２８】この実施例によると、燃焼排ガスの一部を
燃焼室３内に残留させて次回サイクルの吸気済ガスと見
做し、圧縮を行うようにすれば、図６に示す如き所謂、
４行程エンジンサイクルのうちの吸気行程（図６の
（イ））と排気行程（図６の（ニ））が不要になり、２
行程エンジンとなるが、現在よく使用されている２行程
のエンジンサイクルとは異なり、２行程化による燃費の
悪化が生じることはない。これによりコンパクトで且つ
高出力で、しかも燃料消費率が４行程エンジン並に低い
機関とすることができる利点がある。
燃焼室３内に残留させて次回サイクルの吸気済ガスと見
做し、圧縮を行うようにすれば、図６に示す如き所謂、
４行程エンジンサイクルのうちの吸気行程（図６の
（イ））と排気行程（図６の（ニ））が不要になり、２
行程エンジンとなるが、現在よく使用されている２行程
のエンジンサイクルとは異なり、２行程化による燃費の
悪化が生じることはない。これによりコンパクトで且つ
高出力で、しかも燃料消費率が４行程エンジン並に低い
機関とすることができる利点がある。
【００２９】なお、本発明は、上記実施例のみに限定さ
れるものではなく、たとえば、燃焼室３に噴射する酸素
の噴射ノズル１６は、図１、図２で１個の場合を示した
が、複数個としてもよく、又、図１及び図２の如く上面
に設置すると共に図３の如く側面にも設置して、上方及
び側方から酸素を噴射するようにしてもよく、図４
（イ）に示す如くピストン２の上下２個所のシールリン
グ３８間とピストン２上面との間に、１個又は複数の流
路３９を形成し、ピストン２が上昇した圧縮行程時に流
路３９と通じるように噴射ノズル１６を設置して、燃焼
室３の底面から酸素を噴射させるようにしてもよく、図
４（ロ）に示す如くピストン２とシリンダ１との隙間を
利用して酸素を上向きに噴射するようにシリンダ１の側
壁に酸素噴射ノズル１６を設置してもよい。
れるものではなく、たとえば、燃焼室３に噴射する酸素
の噴射ノズル１６は、図１、図２で１個の場合を示した
が、複数個としてもよく、又、図１及び図２の如く上面
に設置すると共に図３の如く側面にも設置して、上方及
び側方から酸素を噴射するようにしてもよく、図４
（イ）に示す如くピストン２の上下２個所のシールリン
グ３８間とピストン２上面との間に、１個又は複数の流
路３９を形成し、ピストン２が上昇した圧縮行程時に流
路３９と通じるように噴射ノズル１６を設置して、燃焼
室３の底面から酸素を噴射させるようにしてもよく、図
４（ロ）に示す如くピストン２とシリンダ１との隙間を
利用して酸素を上向きに噴射するようにシリンダ１の側
壁に酸素噴射ノズル１６を設置してもよい。
【００３０】又、図１、図２に示す実施例では、酸素を
含まないガスに燃料を予混合させる場合を示したが、燃
料を予混合しないで供給する場合は、酸素を含まないガ
スを吸気として燃焼室３に吸入させた後、燃料を燃料噴
射ノズルから噴射して燃焼室内で混合させて酸素噴射前
の準備を行うようにしてもよい。このようにすることに
より、燃料を予混合せず燃焼室３に噴射する機関に適用
可能となる。
含まないガスに燃料を予混合させる場合を示したが、燃
料を予混合しないで供給する場合は、酸素を含まないガ
スを吸気として燃焼室３に吸入させた後、燃料を燃料噴
射ノズルから噴射して燃焼室内で混合させて酸素噴射前
の準備を行うようにしてもよい。このようにすることに
より、燃料を予混合せず燃焼室３に噴射する機関に適用
可能となる。
【００３１】更に、図１及び図２に示す実施例は、４行
程エンジンについて説明したが、２行程エンジンについ
ても適用可能であり、又、図１はピストンエンジンにつ
いて示しているが、ロータリー式エンジンについても同
様に適用できるものであり、その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
程エンジンについて説明したが、２行程エンジンについ
ても適用可能であり、又、図１はピストンエンジンにつ
いて示しているが、ロータリー式エンジンについても同
様に適用できるものであり、その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の内燃機関の燃
焼制御方法及び装置によれば、燃焼室に酸素を含まない
吸気に燃料を予混合して吸入し、あるいは燃料を予混合
しないで吸気と燃料とを別々に吸入して圧縮させるよう
にし、圧縮行程の任意の時期に、酸素を噴射ポンプによ
り燃焼室内に噴射して、圧縮されている燃料と反応させ
て燃焼させるようにしてあるので、燃料の自己着火のタ
イミングを、従来の点火プラグ、燃料噴射時期ではなく
酸素噴射によってコントロールすることができ、運転状
態に適したタイミングで酸素噴射を行うことにより任意
のタイミングで燃料を自己着火させることが可能とな
り、これに伴い、軽油燃料をはじめ自己着火温度が低く
燃料を大気に予混合して使用することができなかった燃
料でも、酸素を含まない吸気と混合させて燃焼をタイミ
ングよく行わせることが可能となり、機関としての空気
利用率が大幅に改善される結果、軽油を燃料とした機関
でありながらガソリン機関のパワーに見劣りしない機関
を作ることができる。
焼制御方法及び装置によれば、燃焼室に酸素を含まない
吸気に燃料を予混合して吸入し、あるいは燃料を予混合
しないで吸気と燃料とを別々に吸入して圧縮させるよう
にし、圧縮行程の任意の時期に、酸素を噴射ポンプによ
り燃焼室内に噴射して、圧縮されている燃料と反応させ
て燃焼させるようにしてあるので、燃料の自己着火のタ
イミングを、従来の点火プラグ、燃料噴射時期ではなく
酸素噴射によってコントロールすることができ、運転状
態に適したタイミングで酸素噴射を行うことにより任意
のタイミングで燃料を自己着火させることが可能とな
り、これに伴い、軽油燃料をはじめ自己着火温度が低く
燃料を大気に予混合して使用することができなかった燃
料でも、酸素を含まない吸気と混合させて燃焼をタイミ
ングよく行わせることが可能となり、機関としての空気
利用率が大幅に改善される結果、軽油を燃料とした機関
でありながらガソリン機関のパワーに見劣りしない機関
を作ることができる。
【００３３】又、酸素分離器で酸素を分離して回収する
ため、吸気として大気以外のものを使用することができ
ることになり、燃焼室からの燃焼排ガス中の酸素を除去
したガスを吸気とし、更に酸素ボンベを用意しておくよ
うにすることにより空気のない水中での動力源として使
用する機関において、水中動力のシステムを容易に構成
することができる。
ため、吸気として大気以外のものを使用することができ
ることになり、燃焼室からの燃焼排ガス中の酸素を除去
したガスを吸気とし、更に酸素ボンベを用意しておくよ
うにすることにより空気のない水中での動力源として使
用する機関において、水中動力のシステムを容易に構成
することができる。
【００３４】更に、燃焼室からの燃焼ガスを燃焼室内に
残留させながら排気管より排出させるようにして、残留
ガスを次回サイクルの吸気したガスと見做して圧縮させ
るようにすることにより、４行程のうち、吸気行程と掃
気行程が不要になって２行程エンジンとなり、しかも、
通常の２行程エンジンサイクルの場合とは異なり高出力
で且つ燃料消費率が４行程並に低い機関とすることがで
きると共に、２行程化により機関をコンパクトにでき
る。
残留させながら排気管より排出させるようにして、残留
ガスを次回サイクルの吸気したガスと見做して圧縮させ
るようにすることにより、４行程のうち、吸気行程と掃
気行程が不要になって２行程エンジンとなり、しかも、
通常の２行程エンジンサイクルの場合とは異なり高出力
で且つ燃料消費率が４行程並に低い機関とすることがで
きると共に、２行程化により機関をコンパクトにでき
る。
【図１】本発明の一実施例を示す概要図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す概要図である。
【図３】本発明の更に他の実施例を示す概要図である。
【図４】酸素噴射ノズルの構成例を示すもので、（イ）
はピストンを通して燃焼室底部より噴射するようにした
ものの概略図、（ロ）はピストンとシリンダの間を通し
て噴射するようにしたものの概略図である。
はピストンを通して燃焼室底部より噴射するようにした
ものの概略図、（ロ）はピストンとシリンダの間を通し
て噴射するようにしたものの概略図である。
【図５】従来の内燃機関の一例を示す概略図である。
【図６】４行程のエンジンサイクルについて示すもの
で、（イ）は吸気行程、（ロ）は圧縮行程、（ハ）は爆
発行程、（ニ）は排気行程を示す概略図である。
で、（イ）は吸気行程、（ロ）は圧縮行程、（ハ）は爆
発行程、（ニ）は排気行程を示す概略図である。
１ シリンダ ２ ピストン ３ 燃焼室 ５ 吸気口 ６ 排気口 ７ 吸気管 ９ 燃料混合器 １０ 燃料 １１ 排気管 １６ 酸素噴射ノズル １７ 酸素分離器 １８ 酸素供給管 １９ 酸素濃度調整器 ２０ 温度調整器 ２１ 酸素噴射ポンプ ２５ バルブ ２７ 系外放出配管 ２８ 余剰ガス排出弁 ２９ 燃焼排ガス ３０ 酸素ボンベ ３１ 不活性ガスボンベ ３２ 酸素濃度調整器兼酸素混合器 ３３ 流量調整弁 ３５ 燃料噴射ノズル
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に、吸気行程で酸素を
含まない吸気に燃料を予混合して吸入させるか又は吸気
と燃料を別々に吸入させて混合させ、次いで、圧縮行程
で吸気及び燃料を圧縮し、該圧縮行程の任意の時期に酸
素を燃焼室に噴射して、圧縮されている燃料と反応させ
て燃焼させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御方
法。 - 【請求項２】 内燃機関の燃焼室に設けた吸気口に、途
中に酸素を分離して回収するようにしてある酸素分離器
を有する吸気管を接続すると共に、上記燃焼室に設けた
排気口に排気管を接続し、上記吸気管の先端を大気に開
口させるか又は上記排気管の途中に接続して燃焼排ガス
を取り込めるようにし、且つ上記酸素分離器で分離回収
した酸素を、燃焼室に設置した酸素噴射ノズルより噴射
できるようにし、更に、燃料を上記酸素を含まない吸気
に予混合させるか又は吸気とは別に燃焼室に供給させる
ようにした構成を有することを特徴とする内燃機関の燃
焼制御装置。 - 【請求項３】 内燃機関の燃焼室に設けた排気口に排気
管を接続し、爆発後所定の圧力を有する燃焼排ガスを燃
焼室に残留させながら排出させるようにする調整弁を設
け、上記燃焼室に残留する燃焼排ガスを吸気済ガスとし
て、ここに燃料を燃料噴射ノズルより噴射させて混合さ
せるようにし、更に、燃焼室に設置した酸素噴射ノズル
より酸素を噴射できるようにした構成を有することを特
徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7141332A JP2747988B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 内燃機関の燃焼制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7141332A JP2747988B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 内燃機関の燃焼制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08312394A true JPH08312394A (ja) | 1996-11-26 |
| JP2747988B2 JP2747988B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=15289492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7141332A Expired - Fee Related JP2747988B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 内燃機関の燃焼制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2747988B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2342390A (en) * | 1998-10-02 | 2000-04-12 | Finch International Ltd | Providing an oxygen-rich atmosphere in the combustion chamber of a gas-fuelled compression-ignition engine |
| EP0928369A4 (en) * | 1996-08-23 | 2000-09-13 | Cummins Engine Co Inc | MIX-COMPRESSING DIESEL INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH OPTIMAL COMBUSTION CONTROL |
| JP2001182573A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼制御装置 |
| EP1389679A4 (en) * | 2001-05-22 | 2005-04-13 | Hitachi Ltd | COMBUSTION ENGINE WITH OWN IGNITION |
| JP2008513670A (ja) * | 2004-09-20 | 2008-05-01 | コリア エンバイアンメント テクノロジー カンパニー、リミテッド | 自動車エンジンの燃料と酸素混合供給方法の低燃費低公害燃焼システム |
| JP2017129136A (ja) * | 2015-03-10 | 2017-07-27 | デンソー インターナショナル アメリカ インコーポレーテッド | 内燃機関のエアシステムおよび内燃機関の運転方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272363U (ja) * | 1988-11-22 | 1990-06-01 | ||
| JPH07217502A (ja) * | 1994-01-29 | 1995-08-15 | Koichi Arioka | ディーゼルエンジンの燃焼高効率化方法 |
| JPH08254161A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Isuzu Motors Ltd | 過給式内燃機関 |
-
1995
- 1995-05-17 JP JP7141332A patent/JP2747988B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH08254161A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Isuzu Motors Ltd | 過給式内燃機関 |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| EP0928369A4 (en) * | 1996-08-23 | 2000-09-13 | Cummins Engine Co Inc | MIX-COMPRESSING DIESEL INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH OPTIMAL COMBUSTION CONTROL |
| GB2342390A (en) * | 1998-10-02 | 2000-04-12 | Finch International Ltd | Providing an oxygen-rich atmosphere in the combustion chamber of a gas-fuelled compression-ignition engine |
| GB2342390B (en) * | 1998-10-02 | 2003-06-04 | Finch Internat Ltd | Combustion of gaseous hydrocarbon fuels in internal combustion engines |
| JP2001182573A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼制御装置 |
| EP1389679A4 (en) * | 2001-05-22 | 2005-04-13 | Hitachi Ltd | COMBUSTION ENGINE WITH OWN IGNITION |
| US6966295B2 (en) | 2001-05-22 | 2005-11-22 | Hitachi, Ltd. | Compression ignition internal combustion engine |
| US7055495B2 (en) | 2001-05-22 | 2006-06-06 | Hitachi, Ltd. | Compression ignition internal combustion engine |
| JP2008513670A (ja) * | 2004-09-20 | 2008-05-01 | コリア エンバイアンメント テクノロジー カンパニー、リミテッド | 自動車エンジンの燃料と酸素混合供給方法の低燃費低公害燃焼システム |
| JP2017129136A (ja) * | 2015-03-10 | 2017-07-27 | デンソー インターナショナル アメリカ インコーポレーテッド | 内燃機関のエアシステムおよび内燃機関の運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2747988B2 (ja) | 1998-05-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |