JP2001073775A - Compression ignition type internal combustion engine - Google Patents
Compression ignition type internal combustion engineInfo
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノッキング現象を回避しつつ、筒内混合気を
燃費向上効果の高い状態で補助エネルギー付与して、燃
焼効率を高め燃費及びエミッションを低減する。
【解決手段】 負荷センサーが検出した機関負荷が所定
の判定値以下であれば、負荷判定部31から補助エネル
ギー付与制御部34に対して混合気へ補助エネルギー付
与を指示する。このとき、圧縮上死点付近の筒内圧力を
4MPa付近、同筒内温度を730K付近となるよう
に、圧力制御部32が過給器13を制御し、温度制御部
33が吸気加熱器14を制御する。
(57) [Problem] To provide an in-cylinder air-fuel mixture with a high fuel efficiency improving effect while avoiding a knocking phenomenon, thereby increasing combustion efficiency and reducing fuel efficiency and emission. When an engine load detected by a load sensor is equal to or less than a predetermined determination value, a load determination unit instructs an auxiliary energy application control unit to apply auxiliary energy to the air-fuel mixture. At this time, the pressure control unit 32 controls the supercharger 13 such that the in-cylinder pressure near the compression top dead center is about 4 MPa and the in-cylinder temperature is about 730 K, and the temperature control unit 33 is Control.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火式内燃機関
に係り、特に燃焼室内の混合気に補助エネルギーを付与
して圧縮自己着火を促進する圧縮着火式内燃機関に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compression ignition type internal combustion engine, and more particularly to a compression ignition type internal combustion engine which applies auxiliary energy to a mixture in a combustion chamber to promote compression self-ignition.
【0002】[0002]
【従来の技術】圧縮着火式内燃機関において、着火性、
燃焼性に問題のある運転領域では、発熱体等の補助着火
源を利用する技術が公知である。例えば、アルコール燃
料を使用するディーゼルエンジンに補助着火源として点
火プラグを備える技術が特開平1−301944号公報
に開示されている。2. Description of the Related Art In a compression ignition type internal combustion engine, ignitability,
In an operating region where there is a problem in flammability, a technique using an auxiliary ignition source such as a heating element is known. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 1-301944 discloses a technique in which a diesel engine using alcohol fuel is provided with a spark plug as an auxiliary ignition source.
【0003】この従来技術によれば、ディーゼルエンジ
ンの低回転低負荷時および高負荷時において補助着火源
をオン作動させ、中負荷時にオフさせ、さらに補助着火
源の作動に応じて筒内に供給する燃料噴射量を補正する
という方法により、燃焼性に問題のある運転領域で補助
着火源から着火させることにより燃焼速度を速め、低回
転低負荷時における燃費およびエミッション性能の改善
と、高負荷時における出力、エミッション性能の改善、
および騒音の低減とを両立させることができるというも
のである。[0003] According to this prior art, the auxiliary ignition source is turned on when the diesel engine is running at a low speed, low load, and high load, and is turned off when the diesel engine is at a medium load. By correcting the fuel injection amount supplied to the engine, the combustion speed is increased by igniting from an auxiliary ignition source in an operation region where there is a problem in flammability, and the fuel efficiency and emission performance at low rotation and low load are improved. Improvement of output and emission performance at high load,
And reduction of noise can be achieved at the same time.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧縮着
火燃焼において、例えばガソリンなどの低セタン価燃料
を用いた場合には、燃料の着火性自体が悪いために、補
助エネルギー付与を停止した際に、未燃燃料が低負荷時
のみならず、中負荷時にも多量に残存してしまい、燃費
の悪化や排気中のHCを増加を招くという問題点があっ
た。また高負荷時において補助エネルギーを付与する
と、燃焼速度が高まりすぎ、ノッキング現象を発生して
しまうという問題点があった。However, in the compression ignition combustion, when a low cetane number fuel such as gasoline is used, the ignitability of the fuel itself is poor. A large amount of unburned fuel remains not only at a low load but also at a medium load, which causes a problem that fuel efficiency is deteriorated and HC in exhaust gas is increased. Further, when the auxiliary energy is applied at a high load, there is a problem that the combustion speed becomes too high and a knocking phenomenon occurs.
【0005】ここで、図7にエネルギー補助をON/O
FFさせたときの要求負荷に対する空燃比と、ノッキン
グ限界との関係を示す。補助エネルギー付与を行うこと
により、燃焼効率が高まり未燃燃料を低減できるため、
同一負荷における空燃比がリーン側に設定でき、燃費の
向上が可能である。[0005] Here, FIG.
The relationship between the air-fuel ratio for the required load and the knocking limit when the FF is performed is shown. By providing auxiliary energy, combustion efficiency can be increased and unburned fuel can be reduced,
The air-fuel ratio at the same load can be set to the lean side, and the fuel efficiency can be improved.
【0006】しかし図7に示すように、エネルギー付与
をした際のノッキング限界T1は、エネルギー付与をし
ないときのノッキング限界T0よりも低負荷側で現れる
ため、エネルギー付与をしない方がより高い負荷を出す
ことが可能である。さらに、補助エネルギーを付与する
際に最適な筒内圧力および筒内温度条件というものが存
在することを発明者らは発見した。However, as shown in FIG. 7, the knocking limit T1 when energy is applied is lower than the knocking limit T0 when energy is not applied. It is possible to put out. Further, the inventors have found that there is an optimum in-cylinder pressure and in-cylinder temperature condition when applying the auxiliary energy.
【0007】ここで図8に、補助エネルギー付与したと
きの圧縮上死点付近における筒内温度Ttdcおよび筒
内圧力Ptdcに対する燃費向上率ΔISFCを等高線
で表したものを示す。最も燃費向上効果の高い圧縮上死
点付近の筒内圧力および筒内温度は、それぞれ4MP
a,730Kである。この温度および圧力条件付近での
エネルギー補助を行わなければ、補助エネルギー付与に
よる燃焼効率向上等の効果的な作用は期待できない。[0007] Fig. 8 shows contour lines representing the fuel efficiency improvement rate ΔISFC with respect to the in-cylinder temperature T tdc and the in-cylinder pressure P tdc near the compression top dead center when auxiliary energy is applied. The in-cylinder pressure and temperature in the vicinity of the compression top dead center where the fuel efficiency is the highest are 4MP, respectively.
a, 730K. Unless energy supplementation is performed in the vicinity of the temperature and pressure conditions, an effective action such as improvement of combustion efficiency by application of supplementary energy cannot be expected.
【0008】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、ノッ
キング現象を回避しつつ、筒内混合気を燃費向上効果の
高い状態で補助エネルギー付与して、燃焼効率を高め燃
費及びエミッションを低減することができる圧縮着火式
内燃機関を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an in-cylinder air-fuel mixture with an auxiliary energy in a high fuel efficiency improving state while avoiding a knocking phenomenon, thereby increasing combustion efficiency and reducing fuel efficiency and emission. And a compression ignition type internal combustion engine.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するため、混合気をピストンの圧縮によ
り着火し燃焼させる圧縮着火式内燃機関において、圧縮
上死点付近の筒内圧力を4MPa付近に制御する圧力制
御手段と、圧縮上死点付近の筒内温度を730K付近に
制御する温度制御手段と、筒内混合気に補助エネルギー
を付与するエネルギー付与手段と、要求負荷に基づいて
筒内混合気に補助エネルギーを付与するか否かを判定
し、補助エネルギーを付与すると判断したときに、前記
圧力制御手段及び前記温度制御手段により筒内圧力及び
筒内温度を制御するとともに、前記エネルギー付与手段
により筒内混合気に補助エネルギーを付与するように制
御する補助エネルギー付与制御手段と、を備えたことを
要旨とする。According to the first aspect of the present invention,
In order to solve the above problems, in a compression ignition type internal combustion engine that ignites and burns an air-fuel mixture by compression of a piston, pressure control means for controlling an in-cylinder pressure near compression top dead center to around 4 MPa; Temperature control means for controlling the in-cylinder temperature around 730K, energy applying means for applying auxiliary energy to the in-cylinder air-fuel mixture, and determining whether to apply auxiliary energy to the in-cylinder air-fuel mixture based on the required load When it is determined that auxiliary energy is to be applied, the pressure control means and the temperature control means control the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature, and the energy applying means applies auxiliary energy to the in-cylinder air-fuel mixture. And an auxiliary energy application control means for controlling the energy consumption.
【0010】請求項2記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1記載の圧縮着火式内燃機関において、
筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、筒内温度を検
出する筒内温度検出手段とをさらに備え、前記圧力制御
手段は、前記筒内圧力検出手段による圧縮上死点付近の
筒内圧力検出値が4MPa付近となるように制御し、前
記温度制御手段は、前記筒内温度検出手段による圧縮上
死点付近の筒内温度検出値が730K付近となるように
制御することを要旨とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a compression ignition type internal combustion engine according to the first aspect.
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure, and in-cylinder temperature detecting means for detecting in-cylinder temperature, wherein the pressure control means includes an in-cylinder near a compression top dead center by the in-cylinder pressure detecting means. The gist is that the pressure detection value is controlled to be around 4 MPa, and the temperature control means controls the in-cylinder temperature detection value near the compression top dead center by the in-cylinder temperature detection unit to be around 730 K. I do.
【0011】請求項3記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1記載の圧縮着火式内燃機関において、
吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、吸気温度を検
出する吸気温度検出手段と、筒内混合気のポリトロープ
指数を算出するポリトロープ指数算出手段とをさらに備
え、前記圧力制御手段は、圧縮上死点付近の目標筒内圧
力4MPaと前記ポリトロープ指数とに基づいて算出さ
れた目標吸気圧力となるように吸気圧力を制御し、前記
温度制御手段は、圧縮上死点付近の目標筒内温度730
Kと前記ポリトロープ指数とに基づいて算出された目標
吸気温度となるように吸気温度を制御することを要旨と
する。According to a third aspect of the present invention, there is provided a compression ignition type internal combustion engine according to the first aspect, wherein:
Further comprising intake pressure detecting means for detecting intake pressure, intake air temperature detecting means for detecting intake air temperature, and polytropic index calculating means for calculating a polytropic index of the in-cylinder air-fuel mixture; And controlling the intake pressure so as to be a target intake pressure calculated based on the target in-cylinder pressure of 4 MPa near the point and the polytropic index, and the temperature control means controls the target in-cylinder temperature 730 near the compression top dead center.
The gist of the present invention is to control the intake air temperature so that the target intake air temperature is calculated based on K and the polytropic index.
【0012】請求項4記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項3記載の圧縮着火式内燃機関において、
前記ポリトロープ指数算出手段として、燃料噴射量を検
出する燃料噴射量検出手段と吸入空気流量を検出する空
気流量検出手段とを有し、これら検出された燃料噴射量
と空気流量とに基づいてポリトロープ指数を算出するこ
とを要旨とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a compression ignition type internal combustion engine according to the third aspect, wherein:
The polytropic index calculating means includes a fuel injection amount detecting means for detecting a fuel injection amount and an air flow rate detecting means for detecting an intake air flow rate, and a polytropic index based on the detected fuel injection amount and the air flow rate. Is to be calculated.
【0013】請求項5記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の
圧縮着火式内燃機関において、前記補助エネルギー付与
制御手段は、負荷がある判定値を越えた時に、エネルギ
ー付与を停止することを要旨とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the compression ignition type internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the auxiliary energy application control means has a load. The gist of the present invention is to stop the energy application when the determination value is exceeded.
【0014】請求項6記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の
圧縮着火式内燃機関において、前記エネルギー付与手段
として点火プラグを備え、該点火プラグの少なくとも一
回以上の放電により筒内混合気に補助エネルギーを付与
することを要旨とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a compression ignition type internal combustion engine as set forth in any one of the first to fifth aspects, wherein an ignition plug is provided as the energy applying means. The gist is to provide auxiliary energy to the in-cylinder mixture by at least one or more discharges of the spark plug.
【0015】請求項7記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の
圧縮着火式内燃機関において、前記エネルギー付与手段
としてレーザー光照射装置を備え、該レーザー照射装置
により照射されるレーザ光により筒内混合気に補助エネ
ルギーを付与することを要旨とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a compression ignition type internal combustion engine according to any one of the first to fifth aspects, wherein a laser beam irradiation device is provided as the energy applying means. The gist is that auxiliary energy is given to the air-fuel mixture in the cylinder by the laser light irradiated by the laser irradiation device.
【0016】[0016]
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、要求負荷
に基づいて混合気に補助エネルギーを付与するか否かを
判定し、補助エネルギーを付与すると判断したときに、
圧力制御手段及び温度制御手段により圧縮上死点付近の
筒内圧力及び筒内温度を4MPa付近及び730K付近
に制御するとともに、エネルギー付与手段により筒内混
合気に補助エネルギーを付与するようにしたので、ノッ
キング現象を発生し得る高負荷時には補助エネルギー付
与を停止して高負荷限界を悪化させることなしに、圧縮
上死点付近の筒内圧力及び筒内温度をエネルギー補助効
果の高い値に制御することができ、燃費の向上およびエ
ミッションの低減を同時に実現できるという効果があ
る。According to the first aspect of the present invention, it is determined whether or not to apply auxiliary energy to the air-fuel mixture based on the required load.
The pressure control means and the temperature control means control the in-cylinder pressure near the compression top dead center and the in-cylinder temperature near 4 MPa and 730 K, and the energy applying means applies auxiliary energy to the in-cylinder air-fuel mixture. At the time of a high load that may cause a knocking phenomenon, the application of auxiliary energy is stopped to control the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature near the compression top dead center to high values of the energy assist effect without deteriorating the high load limit. Thus, there is an effect that improvement in fuel efficiency and reduction in emission can be realized at the same time.
【0017】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明の効果に加えて、筒内圧力を検出する筒内圧力
検出手段と筒内温度を検出する筒内温度検出手段とをさ
らに備え、この筒内圧力検出手段による圧縮上死点付近
の筒内圧力検出値が4MPa付近となるように制御し、
この筒内温度検出手段による圧縮上死点付近の筒内温度
検出値が730K付近となるように制御するようにした
ので、検出値に基づいて筒内圧力及び筒内温度を正確に
燃費低減効果の高い状態に制御することができるという
効果がある。According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the in-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature detecting means for detecting the in-cylinder temperature are provided. Further comprising controlling the in-cylinder pressure detection value near the compression top dead center by the in-cylinder pressure detection means to be around 4 MPa;
Since the in-cylinder temperature detected by the in-cylinder temperature detector near the compression top dead center is controlled to be around 730 K, the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature can be accurately reduced based on the detected values. There is an effect that the state can be controlled to be high.
【0018】請求項3記載の発明によれば、請求項1記
載の発明の効果に加えて、吸気圧力検出手段と吸気温度
検出手段と筒内混合気のポリトロープ指数を算出するポ
リトロープ指数算出手段とをさらに備え、前記圧力制御
手段及び温度制御手段は、圧縮上死点付近の目標筒内圧
力及び目標筒内温度とポリトロープ指数により目標吸気
圧力と目標吸気温度を算出し、この目標値となるように
吸気圧力及び吸気温度を制御するようにしたので、高温
高圧となる筒内圧力及び筒内温度を直接測定することな
く、技術的に確立され信頼性の高い吸気圧力検出手段及
び吸気温度検出手段を利用して、比較的簡単な構成で正
確な圧縮上死点付近の筒内圧力及び筒内温度を制御する
ことができるという効果がある。According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first aspect, the intake pressure detecting means, the intake temperature detecting means, and the polytropic index calculating means for calculating the polytropic index of the in-cylinder mixture are provided. The pressure control means and the temperature control means calculate the target intake pressure and the target intake temperature based on the target in-cylinder pressure and the target in-cylinder temperature near the compression top dead center and the polytropic index, and become the target values. The intake pressure and the intake air temperature are controlled at the same time. Therefore, the intake pressure detection means and the intake air temperature detection means which are technically established and have high reliability without directly measuring the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature which are high temperature and high pressure. The effect that the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature in the vicinity of the compression top dead center can be accurately controlled with a relatively simple configuration using the above-described method.
【0019】請求項4記載の発明によれば、請求項3記
載の発明の効果に加えて、前記ポリトロープ指数算出手
段として、燃料噴射量検出手段と空気流量検出手段を有
し、そのときの燃料噴射量と空気流量からポリトロープ
指数を算出するようにしたので、運転状態に合わせて正
確なポリトロープ指数を算出することができるという効
果がある。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of the third aspect of the present invention, the polytropic index calculating means includes a fuel injection amount detecting means and an air flow rate detecting means. Since the polytropic index is calculated from the injection amount and the air flow rate, there is an effect that an accurate polytropic index can be calculated according to the operation state.
【0020】請求項5記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項4記載の発明の効果に加えて、前記補助エネ
ルギー付与制御手段は、負荷がある判定値を越えた時
に、エネルギー付与を停止するようにしたので、高負荷
時の燃焼速度が促進されてノッキングを生じることを回
避することができる。According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effects of the first to fourth aspects of the present invention, the auxiliary energy application control means performs the energy application when the load exceeds a certain judgment value. Since the engine is stopped, the combustion speed at the time of high load is promoted, and it is possible to avoid occurrence of knocking.
【0021】請求項6記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項5記載の発明の効果に加えて、エネルギー付
与手段としての点火プラグにより少なくとも一回以上の
放電を行って補助エネルギーを付与するようにしたの
で、技術的に完成の領域にある点火系統を利用して安価
で耐久性及び信頼性の高いエネルギー付与手段を備えた
圧縮着火式内燃機関を提供することができる。According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to fifth aspects of the present invention, at least one or more discharges are performed by the ignition plug as the energy applying means to provide the auxiliary energy. Therefore, it is possible to provide a compression ignition type internal combustion engine equipped with an inexpensive, durable and reliable energy applying means using an ignition system in a technically completed area.
【0022】請求項7記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項5記載の発明の効果に加えて、エネルギー付
与手段としてのレーザー光照射装置により補助エネルギ
ーを付与するようにしたので、筒内の混合気に対して点
状ではなく線状の領域に補助エネルギーを付与すること
ができ、広範囲の混合気が活性化されるので、燃費をを
さらに向上させ、排気をさらに低減することができる。According to the seventh aspect of the invention, in addition to the effects of the first to fifth aspects, the auxiliary energy is applied by the laser beam irradiation device as the energy applying means. Auxiliary energy can be applied to the air-fuel mixture in a linear region instead of a point, and a wide range of the air-fuel mixture is activated, so that fuel efficiency can be further improved and exhaust gas can be further reduced. it can.
【0023】さらに請求項7記載の発明によれば、炭化
水素系燃料を励起し易い波長帯のレーザー光を選択的に
使用することで、さらに効果的なエネルギー補助効果を
引き出すことが可能である。According to the seventh aspect of the present invention, a more effective energy assisting effect can be obtained by selectively using laser light in a wavelength band that easily excites the hydrocarbon fuel. .
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る圧縮
着火式内燃機関の第一実施形態の構成を示すシステム構
成図である。本実施形態の内燃機関は、燃焼室1と、少
なくとも一本の吸気ポート2と、吸気ポート2の下流で
燃焼室1の入口に位置する吸気バルブ3と、ピストン4
と、吸気ポート2に位置する少なくとも一本の燃料噴射
弁5と、筒内の圧力を測定する筒内圧力センサー6と、
筒内の温度を測定する筒内温度センサー7と、補助エネ
ルギー付与手段の出力部としての点火プラグ8と、エン
ジンコントロールユニット(以下、ECUと略す)9
と、少なくとも一本の排気ポート10と、排気ポート1
0の上流で燃焼室出口に位置する排気バルブ11と、ア
クセル開度などの機関負荷を検出する負荷センサー12
と、吸気ポート2の上流に位置する過給器13と、吸気
ポート2の上流に位置する吸気加熱器14と、クランク
角センサー15とを備えている。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a first embodiment of a compression ignition type internal combustion engine according to the present invention. The internal combustion engine of the present embodiment includes a combustion chamber 1, at least one intake port 2, an intake valve 3 located at an inlet of the combustion chamber 1 downstream of the intake port 2, and a piston 4.
At least one fuel injection valve 5 located at the intake port 2, an in-cylinder pressure sensor 6 for measuring an in-cylinder pressure,
An in-cylinder temperature sensor 7 for measuring an in-cylinder temperature, a spark plug 8 as an output of an auxiliary energy applying means, and an engine control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 9
And at least one exhaust port 10 and exhaust port 1
0, an exhaust valve 11 located at a combustion chamber outlet, and a load sensor 12 for detecting an engine load such as an accelerator opening.
, A supercharger 13 located upstream of the intake port 2, an intake heater 14 located upstream of the intake port 2, and a crank angle sensor 15.
【0025】過給器13は、例えばターボチャージャー
やスーパーチャジャー等である。吸気加熱器14は、例
えば電熱ヒーターやエンジン冷却水と吸気との熱交換を
行う加熱器、あるいはEGR装置でもよい。The supercharger 13 is, for example, a turbocharger or a supercharger. The intake heater 14 may be, for example, an electric heater, a heater that exchanges heat between engine cooling water and intake air, or an EGR device.
【0026】ECU9は、負荷センサー12の出力信号
と所定の判定値との比較を行い、負荷が判定値を超えて
いるか否かを判定する負荷判定部31と、負荷判定部3
1の判定結果に基づいて過給器13を制御して圧縮上死
点付近の筒内圧力を4MPa付近に制御する圧力制御部
32と、負荷判定部31の判定結果に基づいて吸気加熱
器14を制御して圧縮上死点付近の筒内温度を730K
付近に制御する温度制御部33と、補助エネルギー付与
手段の一部を構成する点火回路を内蔵し負荷判定部31
の判定結果に基づいて点火プラグ8の放電を制御する補
助エネルギー付与制御部34とを備えている。The ECU 9 compares the output signal of the load sensor 12 with a predetermined determination value, and determines whether or not the load exceeds the determination value.
1, a pressure control unit 32 that controls the supercharger 13 to control the in-cylinder pressure near the compression top dead center to around 4 MPa, and an intake heater 14 based on the determination result of the load determination unit 31. 730K in the cylinder near the compression top dead center
A temperature control unit 33 for controlling the vicinity of the vehicle and an ignition circuit which constitutes a part of the auxiliary energy applying means are built in and a load determination unit 31 is provided.
And an auxiliary energy application control unit 34 that controls the discharge of the ignition plug 8 based on the determination result.
【0027】ガソリン等の燃料は、燃料噴射弁5から吸
気バルブ3が閉じている時期、すなわち吸気行程ではな
い時期に燃料が供給される。燃料噴射弁5は噴射された
燃料が吸気バルブ3に直撃するよう指向され、噴射され
た燃料は、燃焼室1より伝わる熱により十分熱せられた
吸気バルブ3により気化が促進される。Fuel such as gasoline is supplied from the fuel injection valve 5 at a time when the intake valve 3 is closed, that is, at a time other than the intake stroke. The fuel injection valve 5 is directed so that the injected fuel hits the intake valve 3 directly, and the injected fuel is promoted to be vaporized by the intake valve 3 sufficiently heated by the heat transmitted from the combustion chamber 1.
【0028】なお、燃料噴射弁5は筒内に直接燃料を噴
射する位置に設置しても良い。吸気バルブ3が開き燃焼
室1に新気が吸入される吸気行程において、燃料噴射弁
5から供給された燃料は、十分に新気と混合され、燃焼
室全体に拡がる。続いて圧縮行程に入り、ピストン4の
上昇により燃焼室内の混合気は圧縮加熱され、着火に至
る。The fuel injection valve 5 may be provided at a position where fuel is directly injected into the cylinder. In the intake stroke in which the intake valve 3 is opened and fresh air is sucked into the combustion chamber 1, the fuel supplied from the fuel injection valve 5 is sufficiently mixed with the fresh air and spreads throughout the combustion chamber. Subsequently, the compressor enters the compression stroke, and the air-fuel mixture in the combustion chamber is compressed and heated by the rise of the piston 4, leading to ignition.
【0029】このとき、負荷センサー12からの出力が
ECU9に入力され、ECU9で負荷センサー12から
の出力がある判定値を越えていない際には、点火プラグ
8から少なくとも1回以上放電させて補助エネルギー付
与を行う。At this time, the output from the load sensor 12 is input to the ECU 9, and when the output from the load sensor 12 does not exceed a certain judgment value, the ECU 9 discharges the spark plug 8 at least once to assist. Perform energy application.
【0030】またこのときに、クランク角センサー15
により上死点を検出し、筒内圧力センサー6の出力によ
る圧力と、筒内温度センサー7の出力による温度から圧
縮上死点付近の圧力および温度を検知し、圧力が4MP
a、温度が730K付近であった場合には、そのまま運
転を続ける。圧力が4MPa、温度が730K付近に達
していない場合には、ECU9からの出力により過給器
13を作動させ、目標圧力値になるまで過給圧を上昇さ
せる。At this time, the crank angle sensor 15
, The pressure and temperature near the compression top dead center are detected from the pressure output from the in-cylinder pressure sensor 6 and the temperature output from the in-cylinder temperature sensor 7.
a, If the temperature is around 730K, the operation is continued. When the pressure has not reached 4 MPa and the temperature has not reached near 730 K, the supercharger 13 is operated by the output from the ECU 9 to increase the supercharging pressure until the target pressure value is reached.
【0031】その後、さらに温度が目標値に達しないと
きには、吸気加熱器14を作動させ、目標温度値になる
まで吸気加熱器14の出力を上昇させる。負荷センサー
12からの出力がある判定値を超えた際には、ECU9
の負荷判定部31からエネルギー付与停止信号を補助エ
ネルギー付与制御部34に出力し、点火プラグ8からの
放電を停止させる。Thereafter, when the temperature does not reach the target value, the intake heater 14 is operated, and the output of the intake heater 14 is increased until the temperature reaches the target temperature value. When the output from the load sensor 12 exceeds a certain judgment value, the ECU 9
The load determination unit 31 outputs an energy application stop signal to the auxiliary energy application control unit 34 to stop the discharge from the ignition plug 8.
【0032】図2は、第一実施形態における制御の流れ
を説明するフローチャートである。図2において、ま
ず、負荷センサー12が要求負荷を検出する(ステップ
10、以下ステップをSと略す)。負荷センサー12の
出力は、ECU9の負荷判定部31で所定の判定値と比
較され、判定値を超えていればエネルギー補助をしない
と判定してなにもせず、判定値以下であれば、エネルギ
ー補助をすると判定する(S12)。エネルギー補助を
すると判定した場合、筒内圧力センサー6により圧縮上
死点付近の圧力を検出する(S14)。次いで圧力制御
部32により圧縮上死点付近の圧力が目標圧力である4
MPaから所定の範囲内かどうかを判定し(S16)、
所定の範囲を超えていれば、過給器13を作動させて
(S18)、過給器13の出力を調整し(S20)、S
14の筒内圧力センサー6による圧縮上死点付近の圧力
検出へ戻る。FIG. 2 is a flowchart illustrating the flow of control in the first embodiment. In FIG. 2, first, the load sensor 12 detects a required load (Step 10, hereinafter, Step is abbreviated as S). The output of the load sensor 12 is compared with a predetermined determination value by a load determination unit 31 of the ECU 9. If the output exceeds the determination value, it is determined that energy assist is not performed. It is determined that assistance is provided (S12). When it is determined that the energy is to be assisted, the pressure near the compression top dead center is detected by the in-cylinder pressure sensor 6 (S14). Next, the pressure in the vicinity of the compression top dead center is the target pressure 4 by the pressure control unit 32.
It is determined whether the pressure is within a predetermined range from MPa (S16),
If it exceeds the predetermined range, the supercharger 13 is operated (S18), and the output of the supercharger 13 is adjusted (S20).
The process returns to the pressure detection near the compression top dead center by the in-cylinder pressure sensor 6.
【0033】S16の判定で、圧縮上死点付近の圧力が
4MPaから所定の範囲内であれば、次いで筒内温度セ
ンサー7により圧縮上死点付近の温度を検出する(S2
2)。次いで温度制御部33により圧縮上死点付近の温
度が目標温度である730Kから所定の範囲内かどうか
を判定し(S24)、所定の範囲を超えていれば、吸気
加熱14を作動させて(S26)、吸気加熱器14の出
力を調整し(S28)、S14の筒内圧力センサー6に
よる圧縮上死点付近の圧力検出へ戻る。If it is determined in S16 that the pressure near the compression top dead center is within a predetermined range from 4 MPa, then the temperature near the compression top dead center is detected by the in-cylinder temperature sensor 7 (S2).
2). Next, the temperature control unit 33 determines whether the temperature near the compression top dead center is within a predetermined range from the target temperature of 730K (S24), and if it is outside the predetermined range, activates the intake air heating 14 (S24). (S26), the output of the intake heater 14 is adjusted (S28), and the process returns to the detection of pressure near the compression top dead center by the in-cylinder pressure sensor 6 in S14.
【0034】こうして、圧縮上死点付近の目標筒内圧4
MPa、同目標筒内温度730Kへ設定され、エネルギ
補助効果が高い圧力及び温度領域となるような条件にお
いて、補助エネルギー付与制御部34からの放電指示、
または直接放電電流の供給により、点火プラグ8から少
なくとも1回放電させ、混合気に補助エネルギーを付与
する。Thus, the target in-cylinder pressure 4 near the compression top dead center
MPa, the target in-cylinder temperature is set to 730K, and under the condition that the energy assisting effect is in a high pressure and temperature range, a discharge instruction from the assisting energy application control unit 34;
Alternatively, the discharge is supplied at least once from the ignition plug 8 by directly supplying a discharge current, and auxiliary energy is given to the air-fuel mixture.
【0035】以上説明してきたように、本第一実施形態
によれば、要求負荷に応じて補助エネルギー付与をON
/OFF制御し、加えてエネルギー付与の効果を最大限
引き出すために圧縮上死点付近の圧力および温度を最適
値に制御することにより、高負荷限界を悪化させること
なしに、燃費向上およびエミッション低減を実現でき
る。また第一実施形態によれば、直接圧縮上死点付近の
圧力および温度を検出しているため、制御系の計算負荷
を軽くすることができる。As described above, according to the first embodiment, the auxiliary energy supply is turned on in accordance with the required load.
/ OFF control, and in addition, by controlling the pressure and temperature near the compression top dead center to optimal values to maximize the effect of energy application, improve fuel efficiency and reduce emissions without deteriorating high load limits Can be realized. Further, according to the first embodiment, since the pressure and temperature near the top dead center of the direct compression are detected, the calculation load of the control system can be reduced.
【0036】図3は、本発明に係る圧縮着火式内燃機関
の第二実施形態の構成を示すシステム構成図である。本
第二実施形態においては、筒内圧力及び筒内温度を直接
に測定するのではなく、吸気圧力及び吸気温度から混合
気のポリトロープ変化により圧縮上死点付近の筒内圧力
及び筒内温度を算出し、補助エネルギーを付与する場
合、これら筒内圧力及び筒内温度が最適値である4MP
a、730Kとなるように制御している。FIG. 3 is a system configuration diagram showing the configuration of a second embodiment of the compression ignition type internal combustion engine according to the present invention. In the second embodiment, instead of directly measuring the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature, the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature near the compression top dead center due to the polytropic change of the air-fuel mixture from the intake pressure and the intake temperature are measured. When calculating and applying auxiliary energy, these in-cylinder pressure and in-cylinder temperature are optimal values of 4MP.
a, and is controlled to be 730K.
【0037】このため、第一実施形態における筒内圧力
を測定する筒内圧力センサー6と、筒内温度を測定する
筒内温度センサー7とに代えて、吸気ポート2より上流
で過給器13よりも下流に位置し吸気圧力を測定する吸
気圧力センサー16と、吸気ポート2より上流で加熱器
14よりも下流に位置し吸気温度を測定する吸気温度セ
ンサー17と、燃料噴射弁5に燃料を供給する燃料配管
20の途中に位置する燃料流量計18と、過給器13よ
り上流に位置する空気流量計19とで構成している点
と、圧縮上死点付近の圧力及び温度を検出する手段が第
一実施形態の構成と異なっている。For this reason, instead of the in-cylinder pressure sensor 6 for measuring the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature sensor 7 for measuring the in-cylinder temperature in the first embodiment, the supercharger 13 is provided upstream of the intake port 2. An intake pressure sensor 16 located downstream of the intake port 2 and measuring intake pressure, an intake temperature sensor 17 located upstream of the intake port 2 and downstream of the heater 14 and measuring intake air temperature, and supplying fuel to the fuel injection valve 5. A point composed of a fuel flow meter 18 located in the middle of the fuel pipe 20 to be supplied and an air flow meter 19 located upstream of the supercharger 13 and the pressure and temperature near the compression top dead center are detected. The means is different from the configuration of the first embodiment.
【0038】またECU9の内部構成が異なり、負荷判
定部31と補助エネルギー付与制御部34は同じである
が、ポリトロープ指数算出部35が追加され、圧力制御
部36と温度制御部37の機能が第一実施形態と異な
る。Although the internal configuration of the ECU 9 is different, the load determining unit 31 and the auxiliary energy applying control unit 34 are the same, but a polytropic index calculating unit 35 is added, and the functions of the pressure control unit 36 and the temperature control unit 37 are the same. Different from one embodiment.
【0039】即ち、燃料流量計18の測定による燃料量
と空気流量計19の測定による吸入空気量とに基づい
て、ポリトロープ指数算出部35が動的に変化する混合
気のポリトロープ指数nを算出する。そして、このポリ
トロープ指数nを利用して、圧力制御部36は圧縮上死
点付近の筒内圧力が4MPaとなるように過給器13を
制御し、同様に温度制御部37は圧縮上死点付近の筒内
温度が730Kとなるように吸気加熱器14を制御する
ようになっている。That is, based on the fuel amount measured by the fuel flow meter 18 and the intake air amount measured by the air flow meter 19, the polytropic index calculating section 35 calculates the polytropic index n of the air-fuel mixture which dynamically changes. . Then, using this polytropic index n, the pressure control unit 36 controls the supercharger 13 so that the in-cylinder pressure near the compression top dead center becomes 4 MPa, and the temperature control unit 37 similarly sets the compression top dead center The intake heater 14 is controlled so that the nearby in-cylinder temperature becomes 730K.
【0040】ポリトロープ指数nの算出には、混合気の
空燃比(A/F)から定圧比熱Cpを求め、定圧比熱C
pから比熱比κを求める。そして比熱比κからポリトロ
ープ指数nを求めるための係数αを図6に示すようなマ
ップを参照して入手し、n=ακによりポリトロープ指
数nを求めることができる。To calculate the polytropic index n, the constant pressure specific heat Cp is obtained from the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture, and the constant pressure specific heat Cp is calculated.
The specific heat ratio κ is determined from p. Then, the coefficient α for obtaining the polytropic index n from the specific heat ratio κ is obtained by referring to a map as shown in FIG. 6, and the polytropic index n can be obtained by n = ακ.
【0041】次に、空燃比から混合気の比熱比κを算出
する式を詳述する。以下の説明においては、添字AIR
が空気、添字fuelが燃料、添え字のないものは混合
気における各値を示すものとする。定圧比熱をCp、気
体定数をRo、モル数をn、分子量をmとする。空気及
び燃料の平均分子量は定数であり、空燃比A/Fが決ま
れば空気と燃料とのモル比が決定される。さらにモル比
が決定すると混合気の定圧比熱Cpが決まるので、混合
気の比熱比κを算出できる。Next, an equation for calculating the specific heat ratio κ of the air-fuel mixture from the air-fuel ratio will be described in detail. In the following description, the subscript AIR
Indicates the air, the suffix fuel indicates the fuel, and the suffix without the suffix indicates each value in the air-fuel mixture. The specific heat at constant pressure is Cp, the gas constant is Ro, the number of moles is n, and the molecular weight is m. The average molecular weights of air and fuel are constants, and if the air-fuel ratio A / F is determined, the molar ratio between air and fuel is determined. When the molar ratio is further determined, the specific heat Cp of the air-fuel mixture is determined, so that the specific heat ratio κ of the air-fuel mixture can be calculated.
【0042】[0042]
【数1】 κ=Cp/(Cp−Ro) …(1) CP=(nAIR ・CpAIR +nfuel・Cpfuel)/(nAI R +nfuel) …(2) A/F=(nAIR ・mAIR )/(nfuel・mfuel) …(3 ) 次に、こうして求められたポリトロープ指数nを用い
て、圧縮上死点付近の圧力及び温度と、吸気圧力(圧縮
開始圧力)及び吸気温度(圧縮開始温度)の関係を示
す。[Number 1] κ = Cp / (Cp-Ro ) ... (1) CP = (n AIR · Cp AIR + n fuel · Cp fuel) / (n AI R + n fuel) ... (2) A / F = (n AIR · M AIR ) / (n fuel · m fuel ) (3) Next, using the polytropic index n thus obtained, the pressure and temperature near the compression top dead center, the intake pressure (compression start pressure), and the intake air The relationship of the temperature (compression start temperature) is shown.
【0043】圧縮下死点または吸気バルブが閉じる際の
シリンダー容積(V1)および圧縮上死点におけるシリ
ンダー容積(V2)は機関によって既知であるので、こ
れから圧縮比ε=V1/V2が算出される。Since the cylinder volume (V1) when the compression bottom dead center or the intake valve is closed and the cylinder volume (V2) at the compression top dead center are known by the engine, the compression ratio ε = V1 / V2 is calculated from this. .
【0044】そして、圧縮開始圧力をP1、圧縮開始容
積をV1、圧縮上死点の圧力目標値をP2、圧縮上死点
の容積をV2とし、圧縮過程を完全ガス(理想気体)の
断熱変化とすれば、PV^n=一定となるポリトロープ
変化であるとすると、次の式(4)が成り立つ。The compression start pressure is P1, the compression start volume is V1, the pressure target value at the compression top dead center is P2, the volume at the compression top dead center is V2, and the compression process is adiabatic change of perfect gas (ideal gas). Then, if it is assumed that PV ^ n = constant polytrope change, the following equation (4) holds.
【0045】[0045]
【数2】 P1V1^n=P2V2^n …(4) これより、 P2=P1(V1/V2)^n …(5) P2=P1×ε^n …(6) ここで、ε(=V1/V2)は圧縮比、「^」は冪乗を
示す記号である。nはポリトロープ指数である。P1V1 ^ n = P2V2 ^ n (4) From this, P2 = P1 (V1 / V2) ^ n (5) P2 = P1 × ε ^ n (6) where ε (= V1 / V2) is a compression ratio, and “^” is a symbol indicating a power. n is the polytropic index.
【0046】式(6)より、圧縮上死点の圧力目標値P
2が4MPaになるために必要な圧縮開始圧力P1を求
め、吸気圧センサー16の出力である吸気圧Pinが必要
な圧縮開始圧力P1となるように過給器13を制御す
る。From the equation (6), the pressure target value P at the compression top dead center is obtained.
The compression start pressure P1 required for 2 to be 4 MPa is obtained, and the supercharger 13 is controlled so that the intake pressure Pin output from the intake pressure sensor 16 becomes the required compression start pressure P1.
【0047】ここで、圧縮開始圧力P1と吸気圧Pinと
は等しいものとしたが、適当な補正を行っても良い。ま
た、吸気温度センサー17の出力である吸気温Tinと算
出されたポリトロープ指数nからECU9により圧縮上
死点の温度目標値730Kになるように必要加熱量が算
出される。Here, the compression start pressure P1 is equal to the intake pressure Pin, but an appropriate correction may be made. Further, the required heating amount is calculated by the ECU 9 from the intake air temperature Tin, which is the output of the intake air temperature sensor 17, and the calculated polytropic index n so as to reach the temperature target value 730K of the compression top dead center.
【0048】この必要加熱量の算出に利用する圧縮開始
温度T1と圧縮上死点温度T2との関係を以下に示す。
これには、完全ガスの特性式(状態方程式)PV=RT
より、圧縮開始点(P1,V1,T1)と圧縮上死点
(P2,V2,T2)とのそれぞれの特性式は、The relationship between the compression start temperature T1 and the compression top dead center temperature T2 used for calculating the required heating amount is shown below.
This includes the characteristic equation (state equation) of complete gas PV = RT
From the above, respective characteristic expressions of the compression start point (P1, V1, T1) and the compression top dead center (P2, V2, T2) are as follows:
【数3】 P1V1=RT1 …(7) P2V2=RT2 …(8) となる。よって、 T2=T1(P2V2)/(P1V1) …(9) 式(9)に式(6)のP2=P1×ε^nを代入する
と、 T2=T1×ε^(n−1) …(10) 或いは、 T1=T2×ε^(1−n) …(11) ここで、εは圧縮比、「^」は冪乗を示す記号である。
nはポリトロープ指数である。P1V1 = RT1 (7) P2V2 = RT2 (8) Therefore, T2 = T1 (P2V2) / (P1V1) (9) When P2 = P1 × ε ^ n of Expression (6) is substituted into Expression (9), T2 = T1 × ε ^ (n-1) ( 10) Alternatively, T1 = T2 × ε ^ (1-n) (11) Here, ε is a compression ratio, and “^” is a symbol indicating a power.
n is the polytropic index.
【0049】式(11)から、圧縮上死点の温度目標値
T2=730Kとして、必要な圧縮開始温度T1が算出
される。そして、必要な圧縮開始温度T1と測定された
吸気温Tinとの差と、吸入空気量と、空気の比熱(定
数)とを使用して吸気をT1まで加熱するための必要加
熱量が算出される。尚、ここでは吸気温Tin=圧縮開始
温度T1としたが、適当な補正を加えても良い。From the equation (11), the required compression start temperature T1 is calculated with the target temperature T2 of the compression top dead center = 730K. Then, the required heating amount for heating the intake air to T1 is calculated using the difference between the required compression start temperature T1 and the measured intake air temperature Tin, the intake air amount, and the specific heat (constant) of the air. You. Here, the intake air temperature Tin = the compression start temperature T1, but an appropriate correction may be made.
【0050】以上の必要過給圧および必要加熱量に応じ
て過給器13および吸気加熱器14の出力を制御するこ
とにより、第一実施形態と同様な効果が得られる。この
第二実施形態の制御フローチャートを図4に示す。By controlling the outputs of the supercharger 13 and the intake heater 14 in accordance with the required supercharging pressure and the required heating amount, the same effects as in the first embodiment can be obtained. FIG. 4 shows a control flowchart of the second embodiment.
【0051】図4において、まず、負荷センサー12が
要求負荷を検出する(S50)。負荷センサー12の出
力は、ECU9の負荷判定部31で所定の判定値と比較
され、判定値を超えていればエネルギー補助をしないと
判定してなにもせず、判定値以下であれば、エネルギー
補助をすると判定する(S52)。エネルギー補助をす
ると判定した場合、空気流量計19により吸入空気量を
(S54)、燃料流量計18により燃料流量を(S5
6)それぞれ検出する。In FIG. 4, first, the load sensor 12 detects a required load (S50). The output of the load sensor 12 is compared with a predetermined determination value by a load determination unit 31 of the ECU 9. If the output exceeds the determination value, it is determined that energy assist is not performed. It is determined that assistance is provided (S52). When it is determined that the energy is to be supplemented, the intake air amount is determined by the air flow meter 19 (S54), and the fuel flow rate is determined by the fuel flow meter 18 (S5).
6) Detect each.
【0052】次いで、これら検出された空気流量及び燃
料流量に基づいて、ポリトロープ指数算出部35がポリ
トロープ指数nを算出する(S58)。次いで、吸気圧
力センサー16により吸気圧力を(S60)、吸気温度
センサー17により吸気温度を(S62)それぞれ検出
し、圧力制御部36及び温度制御部37でそれぞれ圧縮
上死点付近の圧力目標値(4MPa)及び同温度目標値
(730K)からポリトロープ変化に基づいてそれぞれ
必要過給圧及び必要加熱量を算出する(S64)。Next, based on the detected air flow rate and fuel flow rate, the polytropic index calculator 35 calculates a polytropic index n (S58). Next, the intake pressure is detected by the intake pressure sensor 16 (S60), the intake temperature is detected by the intake temperature sensor 17 (S62), and the pressure control unit 36 and the temperature control unit 37 respectively set the target pressure value near the compression top dead center (S60). The required supercharging pressure and the required heating amount are calculated based on the polytrope change from the pressure target pressure (4 MPa) and the same temperature target value (730 K) (S64).
【0053】そして、過給器13を作動させ(S6
6)、この必要過給圧となるように過給器13の出力を
調整し(S68)、吸気加熱器14を作動させ(S7
0)、この必要加熱量となるように吸気加熱器の出力を
調整する(S72)。Then, the supercharger 13 is operated (S6).
6) The output of the supercharger 13 is adjusted so as to attain the necessary supercharging pressure (S68), and the intake heater 14 is operated (S7).
0), the output of the intake heater is adjusted so as to attain the required heating amount (S72).
【0054】こうして、圧縮上死点付近の目標筒内圧4
MPa、同目標筒内温度730Kへ設定され、エネルギ
補助効果が高い圧力及び温度領域となるような条件にお
いて、補助エネルギー付与制御部34からの放電指示、
または直接放電電流の供給により、点火プラグ8から少
なくとも1回放電させ、混合気に補助エネルギーを付与
する。Thus, the target in-cylinder pressure 4 near the compression top dead center
MPa, the target in-cylinder temperature is set to 730K, and under the condition that the energy assisting effect is in a high pressure and temperature range, a discharge instruction from the assisting energy application control unit 34;
Alternatively, the discharge is supplied at least once from the ignition plug 8 by directly supplying a discharge current, and auxiliary energy is given to the air-fuel mixture.
【0055】第二実施形態は、高温高圧に曝される筒内
圧力センサー及び筒内温度センサーを用いることなく、
吸気圧力センサー及び吸気温度センサー等の一般のガソ
リン内燃機関等に用いられている構成要素を採用してい
るため、機関設計が容易でコスト的に有利である他、信
頼性にも優れている。The second embodiment uses a cylinder pressure sensor and a cylinder temperature sensor exposed to high temperature and high pressure,
Since the components used in general gasoline internal combustion engines, such as an intake pressure sensor and an intake temperature sensor, are adopted, the engine design is easy and cost-effective, and the reliability is excellent.
【0056】第三実施形態のシステム構成図を図5に示
す。本実施形態は、第二実施形態における点火プラグ8
をレーザー照射装置21に置き換えたものである。レー
ザー照射装置のレーザー光の波長は、炭化水素系燃料が
励起され易い波長をもつものが用いられる。これによ
り、第一実施形態と同様な効果が得られる。FIG. 5 shows a system configuration diagram of the third embodiment. This embodiment is different from the second embodiment in that the spark plug 8
Is replaced by a laser irradiation device 21. As the wavelength of the laser beam of the laser irradiation device, one having a wavelength at which the hydrocarbon fuel is easily excited is used. Thereby, an effect similar to that of the first embodiment can be obtained.
【0057】さらに第三実施形態は、点によるエネルギ
ー補助ではなく、線によるエネルギー補助が可能になる
ことにより、燃焼室内の混合気の広い範囲にわたってエ
ネルギー補助を行うことができることに加え、炭化水素
系燃料を励起し易い波長帯のレーザー光を選択的に使用
することで、エネルギーの効果的な補助効果を引き出す
ことが可能である。Further, in the third embodiment, not only energy assisting by points but also energy assisting by lines can be performed, so that energy assisting can be performed over a wide range of the air-fuel mixture in the combustion chamber. By selectively using laser light in a wavelength band that easily excites fuel, an effective auxiliary effect of energy can be obtained.
【図1】本発明に係る圧縮着火式内燃機関の第一実施形
態の構成を示すシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a first embodiment of a compression ignition type internal combustion engine according to the present invention.
【図2】第一実施形態の動作を説明する制御フローチャ
ートである。FIG. 2 is a control flowchart illustrating the operation of the first embodiment.
【図3】第二実施形態の構成を示すシステム構成図であ
る。FIG. 3 is a system configuration diagram showing a configuration of a second embodiment.
【図4】第二実施形態の動作を説明する制御フローチャ
ートである。FIG. 4 is a control flowchart illustrating the operation of the second embodiment.
【図5】第三実施形態の構成を示すシステム構成図であ
る。FIG. 5 is a system configuration diagram showing a configuration of a third embodiment.
【図6】ポリトロープ指数算出のためのマップを説明す
る図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a map for calculating a polytropic index.
【図7】エネルギー補助をON/OFFさせたときの要
求負荷に対する空燃比と、ノッキング限界との関係を示
す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between an air-fuel ratio with respect to a required load and a knocking limit when energy assist is turned ON / OFF.
【図8】補助エネルギー付与したときの圧縮上死点付近
における温度Ttdcおよび圧力Ptdcに対する燃費
向上率ΔISFCを等高線で表した図である。FIG. 8 is a diagram showing contour lines of a fuel efficiency improvement rate ΔISFC with respect to a temperature T tdc and a pressure P tdc near the compression top dead center when auxiliary energy is applied.
1 燃焼室 2 吸気ポート 3 吸気バルブ 4 ピストン 5 燃料噴射弁 6 筒内圧力センサー 7 筒内温度センサー 8 点火プラグ 9 エンジンコントロールユニット(ECU) 10 排気ポート 11 排気バルブ 12 負荷センサー 13 過給器 14 吸気加熱器 15 クランク角センサー 16 吸気圧力センサー 17 吸気温度センサー 18 燃料流量計 19 空気流量計 20 燃料配管 21 レーザー照射装置 31 負荷判定部 32 圧力制御部 33 温度制御部 34 補助エネルギ付与制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion chamber 2 Intake port 3 Intake valve 4 Piston 5 Fuel injection valve 6 In-cylinder pressure sensor 7 In-cylinder temperature sensor 8 Spark plug 9 Engine control unit (ECU) 10 Exhaust port 11 Exhaust valve 12 Load sensor 13 Supercharger 14 Intake Heater 15 Crank angle sensor 16 Intake pressure sensor 17 Intake temperature sensor 18 Fuel flow meter 19 Air flow meter 20 Fuel pipe 21 Laser irradiation device 31 Load determination unit 32 Pressure control unit 33 Temperature control unit 34 Auxiliary energy application control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02P 23/04 F02P 23/04 A Fターム(参考) 3G005 EA04 EA05 FA22 FA35 FA37 JA02 JA11 JA13 JA22 JA23 JA51 3G023 AA02 AA03 AA06 AA18 AB05 AB08 AC04 AC09 AD03 AF03──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) F02P 23/04 F02P 23/04 A F term (reference) 3G005 EA04 EA05 FA22 FA35 FA37 JA02 JA11 JA13 JA22 JA23 JA51 3G023 AA02 AA03 AA06 AA18 AB05 AB08 AC04 AC09 AD03 AF03
Claims (7)
焼させる圧縮着火式内燃機関において、 圧縮上死点付近の筒内圧力を4MPa付近に制御する圧
力制御手段と、 圧縮上死点付近の筒内温度を730K付近に制御する温
度制御手段と、 筒内混合気に補助エネルギーを付与するエネルギー付与
手段と、 要求負荷に基づいて筒内混合気に補助エネルギーを付与
するか否かを判定し、補助エネルギーを付与すると判断
したときに、前記圧力制御手段及び前記温度制御手段に
より筒内圧力及び筒内温度を制御するとともに、前記エ
ネルギー付与手段により筒内混合気に補助エネルギーを
付与するように制御する補助エネルギー付与制御手段
と、 を備えたことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。1. A compression ignition type internal combustion engine in which an air-fuel mixture is ignited by compression of a piston and burns, a pressure control means for controlling an in-cylinder pressure near a compression top dead center to around 4 MPa, and a cylinder near a compression top dead center. Temperature control means for controlling the internal temperature to around 730K, energy applying means for applying auxiliary energy to the in-cylinder air-fuel mixture, and determining whether to apply auxiliary energy to the in-cylinder air-fuel mixture based on the required load, When it is determined that auxiliary energy is to be applied, the pressure control means and the temperature control means control the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature, and the energy applying means controls so as to apply auxiliary energy to the in-cylinder air-fuel mixture. A compression ignition type internal combustion engine, comprising:
と、筒内温度を検出する筒内温度検出手段とをさらに備
え、 前記圧力制御手段は、前記筒内圧力検出手段による圧縮
上死点付近の筒内圧力検出値が4MPa付近となるよう
に制御し、 前記温度制御手段は、前記筒内温度検出手段による圧縮
上死点付近の筒内温度検出値が730K付近となるよう
に制御することを特徴とする請求項1記載の圧縮着火式
内燃機関。2. An in-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure, and an in-cylinder temperature detecting means for detecting an in-cylinder temperature, wherein the pressure control means includes a compression top dead center by the in-cylinder pressure detecting means. The temperature control means controls the detected in-cylinder temperature near the compression top dead center to be about 730K by the in-cylinder temperature detecting means. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein
と、吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、筒内混合
気のポリトロープ指数を算出するポリトロープ指数算出
手段とをさらに備え、 前記圧力制御手段は、圧縮上死点付近の目標筒内圧力4
MPaと前記ポリトロープ指数とに基づいて算出された
目標吸気圧力となるように吸気圧力を制御し、 前記温度制御手段は、圧縮上死点付近の目標筒内温度7
30Kと前記ポリトロープ指数とに基づいて算出された
目標吸気温度となるように吸気温度を制御することを特
徴とする請求項1記載の圧縮着火式内燃機関。3. The pressure control means further comprising: intake pressure detecting means for detecting an intake pressure; intake temperature detecting means for detecting an intake air temperature; and polytropic index calculating means for calculating a polytropic index of the in-cylinder air-fuel mixture. Is the target in-cylinder pressure 4 near the compression top dead center.
And controlling the intake pressure so as to be a target intake pressure calculated based on the MPa and the polytropic index. The temperature control means controls the target in-cylinder temperature 7 near the compression top dead center.
2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the intake air temperature is controlled so as to be a target intake air temperature calculated based on 30K and the polytropic index.
燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と吸入空気流
量を検出する空気流量検出手段とを有し、 これら検出された燃料噴射量と空気流量とに基づいてポ
リトロープ指数を算出することを特徴とする請求項3記
載の圧縮着火式内燃機関。4. The method according to claim 1, wherein
It has a fuel injection amount detecting means for detecting a fuel injection amount and an air flow rate detecting means for detecting an intake air flow rate, and calculates a polytropic index based on the detected fuel injection quantity and the air flow rate. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 3.
荷がある判定値を越えた時に、エネルギー付与を停止す
ることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか
1項記載の圧縮着火式内燃機関。5. The compression ignition type according to claim 1, wherein said auxiliary energy application control means stops the application of energy when a load exceeds a certain judgment value. Internal combustion engine.
グを備え、該点火プラグの少なくとも一回以上の放電に
より筒内混合気に補助エネルギーを付与することを特徴
とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の圧
縮着火式内燃機関。6. The cylinder according to claim 1, wherein an ignition plug is provided as the energy applying means, and auxiliary energy is applied to the air-fuel mixture in the cylinder by at least one discharge of the ignition plug. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1.
光照射装置を備え、該レーザー照射装置により照射され
るレーザ光により筒内混合気に補助エネルギーを付与す
ることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか
1項記載の圧縮着火式内燃機関。7. The apparatus according to claim 1, further comprising a laser light irradiating device as said energy applying means, wherein auxiliary energy is applied to the air-fuel mixture in the cylinder by a laser beam irradiated by said laser irradiating device. A compression ignition type internal combustion engine according to any one of the preceding claims.
Priority Applications (1)
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| JP24386499A JP2001073775A (en) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | Compression ignition type internal combustion engine |
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| JP24386499A JP2001073775A (en) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | Compression ignition type internal combustion engine |
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- 1999-08-30 JP JP24386499A patent/JP2001073775A/en active Pending
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