[go: up one dir, main page]

JP2001304014A - Compression ignition type internal combustion engine - Google Patents

Compression ignition type internal combustion engine

Info

Publication number
JP2001304014A
JP2001304014A JP2000120640A JP2000120640A JP2001304014A JP 2001304014 A JP2001304014 A JP 2001304014A JP 2000120640 A JP2000120640 A JP 2000120640A JP 2000120640 A JP2000120640 A JP 2000120640A JP 2001304014 A JP2001304014 A JP 2001304014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
internal combustion
dispersion
combustion engine
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000120640A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michitaka Nakano
道王 中野
Yoshiyuki Mandokoro
良行 政所
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2000120640A priority Critical patent/JP2001304014A/en
Publication of JP2001304014A publication Critical patent/JP2001304014A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a two-stroke cycle internal combustion engine attaining high heat efficiency by reducing nitrogen oxide, smoke, and discharge concentration of unburned fuel in a wide range of an engine speed and a load. SOLUTION: This two-stroke cycle internal combustion engine, having compression ratio incapable of continuing normal operation by generating abnormal combustion by conception as in the past to make self ignition combustion of a combustible mixture by adjusting an amount of supplied air and residual gas, is provided with a fuel supply means capable of independently changing an amount and a degree of dispersion of fuel supplied into a cylinder, to properly set at least one of fuel injection timing, a number of fuel injection times, a supply pressure of fuel, and a number of fuel injection valves.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮による可燃混
合気の自着火を利用し、広い機関回転数と負荷の範囲で
窒素酸化物とスモークと未燃燃料の排出濃度を低減し高
い熱効率を達成する2ストロークサイクル式内燃機関に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes self-ignition of a combustible air-fuel mixture by compression, reduces the emission concentration of nitrogen oxides, smoke and unburned fuel in a wide range of engine speed and load, and achieves high thermal efficiency. The invention relates to a two-stroke cycle internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関において、事前に燃料と空気を
混合した混合気を空燃比に関わらず適切な時期に燃焼さ
せ、これにより出力を調節することができれば機関の熱
効率は向上する。これは、主にポンプ損失の低減と希薄
混合気の高い比熱比により達成されることは周知であ
る。また、燃焼による熱発生を短期間で完了させる、即
ち燃焼期間を短縮すれば、等容度が向上し熱効率が向上
することも知られている。一方、内燃機関において十分
に希薄化した混合気を燃焼させることで、窒素酸化物の
排出が大幅に低減されることが知られている。そして、
これらの特性に着目した希薄混合気の圧縮自着火燃焼方
式を採用する圧縮自着火式内燃機関では、高い熱効率を
得ると共に窒素酸化物の排出濃度を数ppm以下に抑制で
きることが知られている。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, if an air-fuel mixture in which fuel and air are mixed in advance is burned at an appropriate time regardless of the air-fuel ratio, and the output can be adjusted, the thermal efficiency of the engine is improved. It is well known that this is achieved primarily by a reduction in pump losses and a high specific heat ratio of the lean mixture. It is also known that if the generation of heat by combustion is completed in a short period of time, that is, if the combustion period is shortened, isocapacity is improved and thermal efficiency is improved. On the other hand, it is known that the combustion of a sufficiently diluted mixture in an internal combustion engine significantly reduces the emission of nitrogen oxides. And
It is known that a compression ignition internal combustion engine employing a compression ignition combustion scheme of a lean mixture that focuses on these characteristics can achieve high thermal efficiency and suppress the emission concentration of nitrogen oxides to several ppm or less.

【0003】しかし、前記圧縮自着火式内燃機関では、
その自着火の発生が混合気の反応性とピストン圧縮に伴
う圧力と温度の上昇履歴に依存し、そのため広い機関回
転数や要求負荷の範囲で適切な着火時期を維持すること
は困難であった。また、高負荷においては、供給燃料量
が増すことから窒素酸化物の排出が増大すると同時に、
短時間に多量の発熱が行われることからノッキングに類
似した圧力振動やより低周波数の燃焼騒音が発生する。
また、未燃燃料を含む炭化水素化合物や一酸化炭素の排
出濃度は低くなく、これらは低負荷で増大する傾向を有
する。
However, in the above-mentioned compression self-ignition type internal combustion engine,
The occurrence of the self-ignition depends on the reactivity of the air-fuel mixture and the history of pressure and temperature rise associated with piston compression, making it difficult to maintain an appropriate ignition timing over a wide range of engine speeds and required loads. . In addition, at high load, the amount of fuel supplied increases, so the emission of nitrogen oxides increases.
Since a large amount of heat is generated in a short time, pressure vibration similar to knocking and lower frequency combustion noise are generated.
Further, the emission concentrations of hydrocarbon compounds and carbon monoxide containing unburned fuel are not low, and they tend to increase at low load.

【0004】前記圧縮自着火式内燃機関において、広い
機関回転数や要求負荷の範囲で適切な着火時期を維持す
ることを目的として、圧縮比可変システムや燃料性状に
よる自着火制御などが提案され、いずれの手法も理論上
は着火時期を調節することができる。しかし、該圧縮比
可変システムとしてピストンの移動量を変化させる機構
やシリンダヘッド部を移動させる機構などは実現が困難
である。また、燃焼室内に副室又は副ピストンを設け燃
焼室容積の連続変化を行うシステムは構造の複雑さなど
から実用化されていない。即ち、圧縮比だけを自在に変
化させる手段の実現は容易なことではない。
In the compression ignition type internal combustion engine, a variable compression ratio system, self ignition control based on fuel properties, and the like have been proposed for the purpose of maintaining an appropriate ignition timing in a wide range of engine speed and required load. In either case, the ignition timing can be adjusted in theory. However, it is difficult to realize a mechanism that changes the amount of movement of the piston or a mechanism that moves the cylinder head as the variable compression ratio system. Further, a system in which a sub-chamber or a sub-piston is provided in the combustion chamber to continuously change the volume of the combustion chamber has not been put into practical use due to its complicated structure. That is, it is not easy to realize a means for freely changing only the compression ratio.

【0005】一方、吸気弁の閉鎖時期を変化させること
で有効圧縮比を変化させる手段は実用化されているが、
リフト曲線を変化させない限り吸気弁の開く時期も同時
に変化するため、吸排気弁の両方が開いているオーバー
ラップ期間や弁とピストンの干渉にも考慮する必要があ
り、そのために圧縮比を広い範囲に変化させることが難
しい。さらに、高負荷においては早期着火を抑制するた
めに圧縮比を下げることが要求されるが、これと同時に
動作ガス量も低下するために出力を高めるためには過給
機による空気量増大が必要であり、機構と制御が複雑に
なるという問題点がある。
Means for changing the effective compression ratio by changing the closing timing of the intake valve has been put to practical use.
Unless the lift curve is changed, the opening timing of the intake valve also changes at the same time, so it is necessary to consider the overlap period when both the intake and exhaust valves are open and the interference between the valve and the piston. It is difficult to change. Furthermore, at high loads, it is necessary to reduce the compression ratio to suppress early ignition, but at the same time, the amount of operating gas also decreases, so increasing the output requires an increase in the amount of air by the turbocharger. However, there is a problem that the mechanism and the control become complicated.

【0006】また、燃料性状を変えることで自着火特性
を変化させる手段は、燃料を提供する社会基盤の問題が
解決されなければならないため、現在において実用化で
きる技術ではない。さらに、高負荷における窒素酸化物
を低減するために、大量の空気を過給機により供給する
方法が考えられるが、これはノッキングに類似した燃焼
騒音を増大させる場合があることがあり、その場合には
運転の継続ができない。また、大量の空気を過給するた
めに必要な動力が増大することから、エンジンシステム
全体の効率は低下することがある。
Further, the means for changing the self-ignition characteristics by changing the properties of the fuel is not a technology that can be practically used at present because the problem of the social infrastructure for providing the fuel must be solved. Furthermore, in order to reduce nitrogen oxides at high loads, a method of supplying a large amount of air by a supercharger is conceivable, but this may increase combustion noise similar to knocking. Cannot continue driving. Also, the efficiency of the entire engine system may decrease due to the increased power required to supercharge a large amount of air.

【0007】また、大量の排気を還流させる又はシリン
ダ内に残留させることで高負荷における窒素酸化物の低
減とノッキングに類似した燃焼騒音を抑制する手法も考
えられているが、希釈物質の濃度が高い条件で自着火さ
せるためには混合気の温度を高める必要があり、即ち燃
焼時の温度はあまり低下させることができず、窒素酸化
物及び燃焼騒音を十分に低減できないことは発明者らの
研究(中野他, ”予混合圧縮自着火エンジンの燃焼特性
と自着火制御”, (社)自動車技術会 No.9910シンポジ
ウム, (1999), p20-25.)から明らかにされている。
A method of reducing nitrogen oxides under high load and suppressing combustion noise similar to knocking by recirculating a large amount of exhaust gas or remaining in a cylinder has been considered. To self-ignite under high conditions, it is necessary to raise the temperature of the air-fuel mixture, that is, the temperature at the time of combustion cannot be reduced so much, and that the nitrogen oxides and combustion noise cannot be sufficiently reduced. Research (Nakano et al., "Combustion Characteristics and Auto-Ignition Control of Premixed Compression Ignition Engines", Automotive Engineering Society No.9910 Symposium, (1999), p20-25.)

【0008】さらに、高負荷で排気の空燃比を理論空燃
比に近づけ三元触媒又は選択還元型触媒により窒素酸化
物の浄化を行う手法が考えられるが、中負荷以下の希薄
な混合気による燃焼から短時間に理論空燃比に変化させ
ることができなければ空燃比が18付近の窒素酸化物の
排出濃度が高い条件を使用することになり、これは前記
の触媒では十分に低減できないことは周知である。
Further, a method of purifying nitrogen oxides with a three-way catalyst or a selective reduction catalyst by bringing the air-fuel ratio of exhaust gas close to the stoichiometric air-fuel ratio at high load can be considered. If it is not possible to change the stoichiometric air-fuel ratio in a short period of time, it is necessary to use a condition in which the air-fuel ratio is around 18 and the emission concentration of nitrogen oxides is high. It is.

【0009】また、触媒として吸蔵還元型触媒を用いる
ことが考えられるが、この手段においては広い要求負荷
条件でリッチな排気を形成する手法が必要となる。燃焼
をリッチな混合気で実現するためには、大量の排気又は
既燃ガスをシリンダ内に供給する手法やスロットルによ
る空気量を減少させる手法が考えられる。しかし、いず
れの手法についても、前記圧縮自着火式内燃機関におい
て失火を発生させることなく短期間にリッチな燃焼に移
行した報告はなく、その実現には容易なことではない。
It is conceivable to use an occlusion reduction type catalyst as the catalyst. However, this means requires a method of forming rich exhaust gas under a wide range of required load conditions. In order to realize the combustion with a rich air-fuel mixture, a method of supplying a large amount of exhaust gas or burned gas into the cylinder or a method of reducing the amount of air by a throttle can be considered. However, there is no report that any of the methods has shifted to rich combustion in a short period of time without causing misfire in the compression ignition type internal combustion engine, and it is not easy to realize the method.

【0010】以上の理由から、幅広い運転条件に対して
予混合気の圧縮自着火燃焼を適用し窒素酸化物の排出量
低減と高い熱効率を両立する内燃機関は未だに実用化が
なされていない。
[0010] For the above reasons, an internal combustion engine that achieves both low emission of nitrogen oxides and high thermal efficiency by applying compression ignition combustion of premixed gas to a wide range of operating conditions has not yet been put into practical use.

【0011】一方、前のサイクルで生成された燃焼ガス
を新規に供給された空気と混合し、自着火燃焼を発生さ
せる手法については、例えば特開平11-236833号公報で
開示されている。該発明は4ストロークサイクル式機関
に吸排気弁の開閉時期を変化させる手段を具備すること
で、混合気の温度と希釈の効果を調節し、所望の燃焼を
達成するものである。
On the other hand, a technique for mixing the combustion gas generated in the previous cycle with newly supplied air to generate self-ignition combustion is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-236833. According to the invention, a four-stroke cycle type engine is provided with means for changing the opening / closing timing of intake and exhaust valves, whereby the temperature of the air-fuel mixture and the effect of dilution are adjusted to achieve desired combustion.

【0012】しかしながら、4ストロークサイクル式内
燃機関において、頭上弁の開閉時期を大幅に変化させる
場合には、ピストンが上死点近傍にある時の弁とピスト
ン上面との接触を回避することが必要となるが、圧縮比
の高い内燃機関においてこれを回避するためには弁のリ
フト量を複雑に変化させる機構を必要とする。また、排
気弁を上死点前の早い時期に閉じることで、該燃焼ガス
のシリンダ外への放出を防止することも考えられている
が、三次元カムや前記油圧制御弁などを用いて排気弁の
開く時期が大幅に早くなることを防止しなければ、膨張
行程の短縮による熱効率の低下を招くため、実現のため
に複雑な機構を必要とすることに変わりはない。
However, in a four-stroke cycle internal combustion engine, when the opening / closing timing of the overhead valve is greatly changed, it is necessary to avoid contact between the valve and the top surface of the piston when the piston is near top dead center. However, in order to avoid this in an internal combustion engine having a high compression ratio, a mechanism for changing the valve lift in a complicated manner is required. It has also been considered to prevent the combustion gas from being released to the outside of the cylinder by closing the exhaust valve early before the top dead center. Unless the opening time of the valve is prevented from being significantly advanced, the thermal efficiency is reduced due to the shortened expansion stroke, so that a complicated mechanism is still required for realization.

【0013】さらに、4ストロークサイクル式内燃機関
において、上記弁の開閉時期の調節により前のサイクル
で生成された燃焼ガスをシリンダ内に残存させる場合、
該燃焼ガスの多くは一旦吸気通路又は排気通路に排出さ
れた後に再吸入される過程を要するが、この過程におい
て該燃焼ガスの温度は低下する。そのため、該燃焼ガス
の着火促進効果も低下することになり、即ち広い運転範
囲において自着火燃焼を調節することが困難となる。
Further, in a four-stroke cycle internal combustion engine, when the combustion gas generated in the previous cycle is left in the cylinder by adjusting the opening / closing timing of the valve,
Most of the combustion gas requires a process of once being discharged into the intake passage or the exhaust passage and then re-inhaled. In this process, the temperature of the combustion gas decreases. Therefore, the effect of promoting the ignition of the combustion gas is also reduced, that is, it is difficult to adjust the self-ignition combustion in a wide operating range.

【0014】また、該発明では、要求負荷の増大と共に
シリンダ内の混合気の空燃比を理論混合比に近づけると
されているが、この場合、比較的高い負荷では窒素酸化
物の発生が多量となる空燃比18付近を使用しなければな
らず多量の窒素酸化物の排出が問題となる。また、該発
明では、要求負荷に関わらずシリンダ内の混合気の空燃
比を理論混合比とする内燃機関が示されているが、この
場合には大量の該燃焼ガスにより比熱比が低下し熱効率
の低下が避けられないことは熱力学の基本的な知識で説
明される。以上より、該発明にて開示されている手法に
基づいて圧縮自着火燃焼を幅広い運転条件で実現する内
燃機関の実現が容易ではない。
According to the invention, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder is made closer to the stoichiometric ratio as the required load increases. In this case, a relatively high load causes a large amount of nitrogen oxides to be generated. It is necessary to use an air-fuel ratio of around 18, which causes a problem of emission of a large amount of nitrogen oxides. Further, in the present invention, an internal combustion engine in which the stoichiometric air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder is used irrespective of the required load is disclosed. The inevitability of the decline is explained by basic knowledge of thermodynamics. As described above, it is not easy to realize an internal combustion engine that realizes compression ignition combustion under a wide range of operating conditions based on the method disclosed in the present invention.

【0015】一方、2ストロークサイクル式ディーゼル
機関に関して、例えば特開平11-153043号公報に開示さ
れた発明がある。該発明は、圧縮行程の早期に燃料を高
分散化してシリンダ内に供給するという手段や、少なく
とも供給される最大燃料量の1/2までは機械式過給機の
使用を要さず給気比の積極的な制御を必要としないとい
う手法などから、該発明が従来のディーゼル機関におけ
る燃焼に高分散噴霧を組合せたものであると共に高負荷
条件のスモークと窒素酸化物を低減するための手法を具
現化するものであり、本発明とは本質的に異なる課題を
対象としたものである。
On the other hand, with respect to a two-stroke cycle type diesel engine, there is an invention disclosed in, for example, JP-A-11-153043. The invention provides a means for dispersing and supplying fuel to a cylinder at an early stage of a compression stroke, and for supplying air to a cylinder without using a mechanical supercharger at least up to half of the maximum fuel amount to be supplied. The present invention combines a conventional diesel engine with high-dispersion spraying and a method for reducing smoke and nitrogen oxides under high-load conditions from a method that does not require active control of the ratio. The present invention is directed to a subject that is substantially different from the present invention.

【0016】また、2ストロークサイクル式内燃機関に
おいて、前サイクルのガスを残留させることで自着火燃
焼を誘発する手法として、ATAC(S. Ohnishi et al., "
Active Thermo-Atomosphere Combustion (ATAC) - A Ne
w Combsution Process for Internal Combustion Engin
es", SAE Paper 790501, (1979).)やAR燃焼(Y. Ishib
ashi et al., "A Low Pressure Pneumatic Direct Inje
ction Two-Stroke Engine by Activated Radical Combu
stion Concept", SAE paper 980757, (1998).)に代表
される手法が既に存在する。
In a two-stroke cycle internal combustion engine, ATAC (S. Ohnishi et al., "
Active Thermo-Atomosphere Combustion (ATAC)-A Ne
w Combsution Process for Internal Combustion Engin
es ", SAE Paper 790501, (1979).) and AR combustion (Y. Ishib
ashi et al., "A Low Pressure Pneumatic Direct Inje
ction Two-Stroke Engine by Activated Radical Combu
stion Concept ", SAE paper 980757, (1998).) already exists.

【0017】しかしながら、これらの従来技術は理論混
合比付近で使用される2ストロークサイクル式内燃機関
における低負荷での不整燃焼を改善し、不完全な燃焼に
よる有害物質の排出や燃料消費量の増大を抑制すること
を目的としたもので、本発明が解決しようとする課題と
は明らかに異なる課題を解決しようとしたものである。
さらに、これらの自着火燃焼を用いた2ストロークサイ
クル式内燃機関に関する従来技術では、高負荷での火花
点火燃焼による運転時にノッキングなどの異常燃焼を回
避するために圧縮比を概ね8以下にしなければならない
と共に空燃比を理論混合比付近とすることから高い熱効
率を期待することはできない。
However, these prior arts improve irregular combustion at low load in a two-stroke cycle type internal combustion engine used near a stoichiometric ratio, and emit harmful substances and increase fuel consumption due to incomplete combustion. It is intended to solve a problem that is clearly different from the problem to be solved by the present invention.
Further, in the prior art relating to these two-stroke cycle internal combustion engines using self-ignition combustion, the compression ratio must be set to approximately 8 or less in order to avoid abnormal combustion such as knocking during operation by spark ignition combustion under high load. However, since the air-fuel ratio is set near the stoichiometric ratio, high thermal efficiency cannot be expected.

【0018】そこで、発明者らは、特願平12−977
65号に開示したように、従来の概念では異常燃焼が発
生して正常な運転の継続ができない圧縮比を有すると共
に前サイクルのガスの残存量と新規に供給される空気の
量を適切に調整する2ストロークサイクル式内燃機関を
発明した。これにより幅広い運転条件において自着火燃
焼に十分なシリンダ内の条件を得ることができ、高い熱
効率と低い窒素酸化物の排出濃度を両立することに成功
した。
Therefore, the present inventors have disclosed in Japanese Patent Application No. 12-977.
As disclosed in No. 65, the conventional concept has a compression ratio that causes abnormal combustion and cannot continue normal operation, and appropriately adjusts the remaining amount of gas in the previous cycle and the amount of newly supplied air. Invented a two-stroke cycle internal combustion engine. As a result, sufficient in-cylinder conditions for self-ignition combustion were obtained under a wide range of operating conditions, and both high thermal efficiency and low nitrogen oxide emission concentration were successfully achieved.

【0019】発明者らによる前記の2ストロークサイク
ル式内燃機関では、広い運転条件において自着火燃焼を
実現することが可能でありスロットルを絞ることによる
ポンプ損失の発生を出力の調節に用いる必要がないため
に熱効率が高く、そのために従来の火花点火式内燃機関
に比べて少ない燃料量で出力を発生できる。しかし、該
2ストロークサイクル式内燃機関は熱効率が高いため
に、極端な低い負荷条件では使用される供給燃料量が少
なく、さらに本質的に2ストロークサイクル式内燃機関
の爆発回数が4ストロークサイクル式内燃機関の爆発回
数の2倍であるため、同一排気量の4ストロークサイク
ル式内燃機関と比べて1/2以下の供給燃料量で燃焼する
ことが必要となる。
In the two-stroke cycle type internal combustion engine described above, it is possible to realize self-ignition combustion under a wide range of operating conditions, and it is not necessary to use the occurrence of pump loss due to throttle reduction for adjusting output. Therefore, the thermal efficiency is high, so that the output can be generated with a smaller amount of fuel as compared with the conventional spark ignition type internal combustion engine. However, due to the high thermal efficiency of the two-stroke cycle internal combustion engine, the amount of supplied fuel used under extremely low load conditions is small, and the number of explosions of the two-stroke cycle internal combustion engine is essentially reduced to four stroke cycle internal combustion engine. Since it is twice the number of times the engine has exploded, it is necessary to burn with less than 1/2 the supplied fuel amount as compared with a 4-stroke cycle type internal combustion engine having the same displacement.

【0020】しかし、発明者らによる前記の2ストロー
クサイクル式内燃機関では、負荷の変化に関わらず混合
気の形成手法に変更を加えないために、負荷の低い条件
においてはシリンダ内の可燃混合気は広く分散した希薄
な混合気として形成され、自着火が不安定になるという
問題がある。反対に、負荷の低い条件において自着火に
適切な空燃比の混合気を狭い空間領域に形成する燃料供
給形態では、負荷の高い条件において煤やSOFに代表さ
れる粒子状物質や窒素酸化物の排出が増大するという問
題がある。
However, in the two-stroke cycle type internal combustion engine described above by the present inventors, the method of forming the air-fuel mixture is not changed irrespective of the change in the load. Is formed as a sparse mixture that is widely dispersed, and has a problem that auto-ignition becomes unstable. Conversely, in a fuel supply mode in which a mixture having an air-fuel ratio appropriate for self-ignition is formed in a narrow space region under low load conditions, particulate matter typified by soot and SOF and nitrogen oxides under high load conditions There is the problem of increased emissions.

【0021】また、2ストロークサイクル式内燃機関
は、本質的に掃気行程における新気の排気通路への吹き
抜けが発生する。この吹き抜ける空気とともに燃料が排
気通路へ流出すれば、高い熱効率が得られないだけでな
く排気中の炭化水素濃度を増大させることになる。
Further, in the two-stroke cycle type internal combustion engine, essentially, fresh air blows into the exhaust passage during the scavenging stroke. If the fuel flows out into the exhaust passage together with the blown air, not only high thermal efficiency is not obtained, but also the concentration of hydrocarbons in the exhaust is increased.

【0022】上記の問題を鑑み、本発明は、本発明者ら
による前記2ストローク式内燃機関(特願平12−97
765号)における自着火燃焼による運転可能範囲を拡
大すると共に、粒子状物質や窒素酸化物の排出を低減
し、同時に掃気行程における新規供給燃料の排気通路へ
の流出を防止することを可能とするものである。
In view of the above problems, the present invention provides a two-stroke internal combustion engine (Japanese Patent Application No. 12-97) by the present inventors.
No. 765), it is possible to expand the operable range by self-ignition combustion, reduce the emission of particulate matter and nitrogen oxides, and at the same time, prevent the flow of newly supplied fuel into the exhaust passage in the scavenging process. Things.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】発明者らは従来の概念で
は異常燃焼が発生して正常な運転の継続ができない圧縮
比を有すると共に前サイクルのガスの残存量と新規に供
給される空気の量を適切に調整する2ストロークサイク
ル式内燃機関に対して、シリンダ内に供給する燃料の燃
料量と分散度を独立に変化させることができる燃料供給
手段を具備し、該燃料供給手段によりシリンダ内に供給
する燃料の燃料量と分散度を変化させることで前記課題
の解決を図った。
According to the conventional concept, the present inventors have a compression ratio at which abnormal combustion occurs so that normal operation cannot be continued, and the remaining amount of gas in the previous cycle and the amount of newly supplied air are reduced. For a two-stroke cycle internal combustion engine that appropriately adjusts the amount, there is provided fuel supply means capable of independently changing the fuel amount and the degree of dispersion of the fuel supplied to the cylinder, and the fuel supply means The above-mentioned problem was solved by changing the fuel amount and the degree of dispersion of the fuel supplied to the fuel cell.

【0024】さらに、該燃料供給手段をシリンダ内に直
接燃料を噴射する燃料噴射弁とすることで、前記課題の
解決を図った。
Further, the above-mentioned problem has been solved by using the fuel supply means as a fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder.

【0025】即ち、請求項1に記載の発明は、仮に空気
と燃料により形成された均一な理論混合気を加熱しない
でシリンダに供給した場合に、該理論混合気を自着火可
能又はノッキング発生相当の圧縮比を有すると共に、前
記シリンダ内の理論混合気を形成するために用いた燃料
量より少ない燃料量を供給し、かつ該シリンダの空気量
及び残留ガス量の少なくとも一方を変化させシリンダ内
で混合気の自着火を発生する往復ピストンを有する2ス
トロークサイクル式内燃機関であって、シリンダ内に供
給する燃料の燃料量と分散度を変化可能な燃料供給手段
を具備し、該燃料供給手段によりシリンダ内に供給する
燃料の燃料量と分散度を変化させ機関回転数と供給燃料
量に対応して広い空燃比の範囲でシリンダ内に混合気の
自着火を発生可能に構成したことを特徴とする2ストロ
ークサイクル式内燃機関である。
That is, according to the first aspect of the present invention, if a uniform stoichiometric air-fuel mixture formed by air and fuel is supplied to a cylinder without heating, the stoichiometric air-fuel mixture can self-ignite or correspond to knocking. While supplying a fuel amount smaller than the fuel amount used to form the stoichiometric mixture in the cylinder, and changing at least one of the air amount and the residual gas amount of the cylinder to change the inside of the cylinder. A two-stroke cycle type internal combustion engine having a reciprocating piston for generating self-ignition of an air-fuel mixture, comprising: a fuel supply means capable of changing a fuel amount and a degree of dispersion of fuel supplied to a cylinder; By changing the fuel amount and the degree of dispersion of the fuel supplied into the cylinder, self-ignition of the air-fuel mixture within the cylinder can be generated within a wide range of air-fuel ratios according to the engine speed and the supplied fuel amount It is a two-stroke-cycle internal combustion engine, characterized in that the configuration was.

【0026】詳しくは、仮に空気と燃料だけで構成され
た均一な理論混合気を特別な装置による加熱なしにシリ
ンダに供給した場合、該理論混合気をピストン圧縮だけ
で自着火させることを可能とする圧縮比又は該理論混合
気をピストン圧縮し上死点近傍でシリンダ内の1箇所よ
り火花点火し火炎伝播による燃焼を行った場合にノッキ
ングが発生する圧縮比を有するとともに、前記シリンダ
内の理論混合気を構成するために用いた燃料量より少な
い燃料量を供給し、かつ該シリンダの空気量及び残留ガ
ス量のどちらか一方又は両方を変化させることによりシ
リンダ内で混合気の自着火を発生させることを可能とす
る往復ピストンを有する2ストロークサイクル式内燃機
関であって、シリンダ内に供給する燃料の燃料量と分散
度を独立に変化させることができる燃料供給手段を具備
し、該燃料供給手段によりシリンダ内に供給する燃料の
燃料量と分散度を変化させることで所望の機関回転数と
供給燃料量について広い空燃比の範囲でシリンダ内で混
合気の自着火を発生させることを可能とする2ストロー
クサイクル式内燃機関である。
More specifically, if a uniform theoretical mixture composed only of air and fuel is supplied to a cylinder without heating by a special device, the theoretical mixture can be self-ignited only by piston compression. Compression ratio, or a compression ratio at which the theoretical air-fuel mixture is piston-compressed, spark-ignitions from one point in the cylinder near top dead center and combustion occurs by flame propagation, and knocking occurs. A self-ignition of the air-fuel mixture is generated in the cylinder by supplying a smaller amount of fuel than the amount of fuel used to form the air-fuel mixture and changing one or both of the air amount and the residual gas amount of the cylinder. A two-stroke cycle type internal combustion engine having a reciprocating piston capable of changing a fuel amount and a degree of dispersion of fuel supplied into a cylinder independently. Fuel supply means capable of supplying fuel into the cylinder by changing the fuel amount and the degree of dispersion of the fuel supplied into the cylinder by the fuel supply means. It is a two-stroke cycle type internal combustion engine capable of generating self-ignition of an air-fuel mixture within the engine.

【0027】ここで、燃料の分散度とは、シリンダ内に
新気に供給された燃料分子の拡散範囲又は該燃料分子が
存在する体積をもって表現されるものであるが、基本的
には絶体量による定義は困難な尺度と言える。つまり、
シリンダ内に直接に燃料を噴射するような場合には、噴
霧の形状や粒径により、燃料分子の空間的な濃度は不均
一となり、極端な場合にはシリンダ全体に燃料分子は存
在しつつ一部の領域にのみ濃い混合気が偏在するという
ことも有り得る。このような特別な場合を考慮すると、
燃料の分散度を定量的に定義することは容易でない。そ
こで、本発明においては、燃料の分散度は、同一燃料量
が供給される燃焼サイクルにおいて、結果として相対的
に希薄な混合気の燃焼が実現される場合を分散度が高い
として定義し、反対に相対的に濃い混合気の燃焼が実現
される場合を分散度が低いとして定義する。例えば、同
一形状の燃料噴射弁により同一量の燃料が噴射される場
合には、相対的に広い空間範囲に燃料分子が拡散する状
態は分散度が高く、その反対に狭い範囲に拡散する状態
は分散度が低いと言える。なお、以下の説明において、
低分散噴霧とは分散度の低い燃料噴霧の状態を指し、高
分散噴霧とは分散度の高い燃料噴霧の状態を指す。ま
た、低分散インジェクタとは噴射された燃料噴霧が分散
度の低い状態となることを特徴とする燃料噴射弁を指
し、高分散インジェクタとは噴射された燃料噴霧が分散
度の高い状態となることを特徴とする燃料噴射弁を指
す。
Here, the degree of dispersion of the fuel is expressed in terms of the diffusion range of the fuel molecules supplied to the fresh air in the cylinder or the volume in which the fuel molecules are present. Quantitative definition is a difficult measure. That is,
In the case where fuel is directly injected into the cylinder, the spatial concentration of fuel molecules becomes non-uniform due to the shape and particle size of the spray. It is possible that the rich mixture is unevenly distributed only in the region of the part. Considering this special case,
It is not easy to quantitatively define the degree of fuel dispersion. Therefore, in the present invention, the degree of dispersion of the fuel is defined as a high degree of dispersion when a relatively lean mixture is burned as a result in a combustion cycle in which the same amount of fuel is supplied. Is defined as having a low degree of dispersion. For example, when the same amount of fuel is injected by a fuel injector having the same shape, the state in which fuel molecules diffuse in a relatively wide space range has a high degree of dispersion, while the state in which fuel molecules diffuse in a narrow range is high. It can be said that the degree of dispersion is low. In the following description,
Low dispersion spray refers to a state of fuel spray with a low degree of dispersion, and high dispersion spray refers to a state of fuel spray with a high degree of dispersion. In addition, a low dispersion injector refers to a fuel injection valve characterized in that the injected fuel spray has a low dispersion degree, and a high dispersion injector refers to a state in which the injected fuel spray has a high dispersion degree. Refers to a fuel injection valve characterized by the following.

【0028】請求項2に記載の発明は、着火時期を早め
るため又は失火を回避するため燃料の分散度を低くし、
着火時期を遅くするために又は粒子状物質や窒素酸化物
の排出を低減するために燃料の分散度を高めるようにし
た請求項1に記載の内燃機関である。
According to the second aspect of the present invention, the degree of dispersion of the fuel is reduced in order to advance the ignition timing or to avoid misfire,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the degree of dispersion of the fuel is increased in order to delay the ignition timing or to reduce the emission of particulate matter and nitrogen oxides.

【0029】請求項3に記載の発明は、燃料供給手段と
してシリンダ内に燃料を噴射孔を通じて直接噴射する燃
料噴射弁を具備した請求項1に記載した内燃機関であ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the internal combustion engine according to the first aspect, further comprising a fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder through an injection hole as the fuel supply means.

【0030】請求項4に記載の発明は、噴射圧力を低く
して燃料の分散度を低下させ、噴射圧力を高くして燃料
の分散度を高めるようにした請求項3に記載した内燃機
関である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the internal combustion engine according to the third aspect, wherein the injection pressure is reduced to reduce the degree of dispersion of the fuel, and the injection pressure is increased to increase the degree of dispersion of the fuel. is there.

【0031】請求項5に記載の発明は、低回転又は低負
荷の運転条件では噴射圧力を低くし、高回転又は高負荷
の運転条件では噴射圧力を高くして、高回転又は高負荷
の運転条件での粒子状物質、窒素酸化物の排出を低減す
ると共に、低回転又は低負荷の運転条件での噴射ポンプ
の仕事を低減するようにした請求項3に記載した内燃機
関である。
According to a fifth aspect of the present invention, the injection pressure is reduced under low-rotation or low-load operating conditions, and the injection pressure is increased under high-rotation or high-load operating conditions. 4. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the emission of particulate matter and nitrogen oxides under the conditions is reduced, and the work of the injection pump under the operation conditions of low rotation or low load is reduced.

【0032】請求項6に記載の発明は、噴射時期を上死
点に近づけることで燃料の分散度を低下させ、噴射時期
と着火との期間を長くすることで燃料の分散度を高める
ようにした請求項3に記載の内燃機関である。
According to a sixth aspect of the present invention, the degree of dispersion of the fuel is reduced by bringing the injection timing close to the top dead center, and the degree of dispersion of the fuel is increased by lengthening the period between the injection timing and the ignition. An internal combustion engine according to claim 3.

【0033】請求項7に記載の発明は、燃料を二回以上
又は二箇所以上前記燃料噴射弁の噴射孔から供給し燃料
の分散度を高めるようにした請求項3に記載の内燃機関
である。
The invention according to claim 7 is the internal combustion engine according to claim 3, wherein the fuel is supplied two or more times or two or more times from the injection holes of the fuel injection valve to increase the degree of dispersion of the fuel. .

【0034】請求項8に記載の発明は、燃焼室体積が増
大を続ける行程にあって、且つ下死点前20度よりおい
ては燃料を供給しないでシリンダ内に供給した燃料の排
気通路への流出を抑制するようにした請求項3に記載の
内燃機関である。
The invention according to claim 8 is a process in which the volume of the combustion chamber continues to increase, and the fuel supplied to the cylinder is supplied to the exhaust passage without supplying the fuel within 20 degrees before the bottom dead center. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the outflow of fuel is suppressed.

【0035】[0035]

【発明の作用・効果】本発明が対象とする内燃機関、即
ち従来の概念では異常燃焼が発生して正常な運転継続が
できない圧縮比を有すると共に前サイクルの残存ガスで
ある残留ガスの量と新規に供給される空気の量を適切に
調整する2ストロークサイクル式内燃機関は、幅広い機
関回転数において自着火燃焼による運転を実現する。自
着火燃焼は可燃混合気の化学反応により強く影響される
ため、自着火燃焼の制御には化学反応の進行を調節する
ことが重要となる。従来の発明では、シリンダ内の空気
と残留ガスの量を変化させることで化学反応の進行を調
節しているが、本発明ではこの効果に加えてシリンダ内
における燃料の分散度を調節することで化学反応の進行
を調節する効果を高めることを特徴としている。
The internal combustion engine to which the present invention is applied, that is, the conventional concept has a compression ratio that causes abnormal combustion and cannot continue normal operation, and the amount of residual gas that is a residual gas in the previous cycle. A two-stroke cycle internal combustion engine that appropriately adjusts the amount of newly supplied air achieves operation by self-ignition combustion at a wide range of engine speeds. Since auto-ignition combustion is strongly influenced by the chemical reaction of the combustible mixture, it is important to control the progress of the chemical reaction in controlling auto-ignition combustion. In the conventional invention, the progress of the chemical reaction is adjusted by changing the amount of air and residual gas in the cylinder.In the present invention, in addition to this effect, the degree of dispersion of the fuel in the cylinder is adjusted. It is characterized by enhancing the effect of regulating the progress of a chemical reaction.

【0036】即ち、供給する燃料量が少ない運転条件に
おいては、燃料をシリンダ内の狭い空間領域に存在させ
ることで可燃混合気領域の自着火反応を促進させ、着火
時期の早期化や失火の抑制が実現できる。反対に供給す
る燃料量が多い運転条件においては、燃料をシリンダ内
に広く分散させることで自着火反応の進行を緩慢とし、
早期着火の防止や有害排出物質の低減が実現される。供
給する燃料量が多い運転条件において燃料の分散度を高
めることは希薄な混合気を形成することから、粒子状物
質と窒素酸化物の低減に高い効果を示す。
That is, under operating conditions in which the amount of fuel to be supplied is small, the self-ignition reaction in the combustible air-fuel mixture region is promoted by allowing the fuel to exist in a narrow space region in the cylinder, so that the ignition timing is advanced and the misfire is suppressed. Can be realized. Conversely, under operating conditions where the amount of fuel supplied is large, the progress of the auto-ignition reaction is slowed by widely dispersing the fuel in the cylinder,
Prevention of early ignition and reduction of harmful emissions are realized. Increasing the degree of dispersion of the fuel under operating conditions in which the amount of supplied fuel is large forms a lean mixture, and thus has a high effect in reducing particulate matter and nitrogen oxides.

【0037】また、燃料供給手段としてシリンダ内に直
接燃料を噴射する燃料噴射弁を具備する構成において、
噴射圧力及び噴射時期及び噴射回数を変えることでシリ
ンダ内における燃料の分散度を調節することが可能とな
る。即ち、噴射圧力を高めることで燃料の微粒化が促進
され、広範囲に燃料分子を分散させることができ、反対
に噴射圧力を低下させることで燃料が広い範囲に分散す
ることを抑制することができる。また、噴射時期を早く
することで燃料噴霧の拡散に十分な時間が得られると共
に、シリンダ内圧力が低い条件で噴射できるために噴霧
の拡散効果が高く、またシリンダ内の乱れの影響を長い
時間に渡り受けるためにより広い範囲に燃料が分散され
る。反対に噴射時期を上死点にむけて遅らせることによ
り燃料が広い範囲に分散することを抑制することができ
る。また、燃料の噴射を複数回に分割して行うことでシ
リンダ容積の異なる複数のタイミングで燃料が噴射さ
れ、即ち噴霧が混合されるガス塊が噴射毎に異なる可能
性が高まり、これにより燃料の分散度が高まる。
Further, in the configuration having a fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder as fuel supply means,
By changing the injection pressure, the injection timing, and the number of injections, the degree of dispersion of the fuel in the cylinder can be adjusted. That is, by increasing the injection pressure, atomization of the fuel is promoted, and the fuel molecules can be dispersed over a wide range. Conversely, by reducing the injection pressure, the dispersion of the fuel over a wide range can be suppressed. . Further, by making the injection timing earlier, a sufficient time for the diffusion of the fuel spray can be obtained, and since the injection can be performed under the condition where the pressure in the cylinder is low, the diffusion effect of the spray is high. The fuel is distributed over a wider area to receive the fuel. Conversely, by delaying the injection timing toward the top dead center, it is possible to suppress the fuel from being dispersed over a wide range. In addition, by performing the fuel injection in a plurality of times, the fuel is injected at a plurality of timings having different cylinder volumes, that is, the possibility that the gas mass in which the spray is mixed is different for each injection is increased. The degree of dispersion increases.

【0038】また、前記のようにシリンダ内に直接燃料
を噴射する燃料噴射弁を具備することで、掃気行程にお
ける新気の流入とは無関係にシリンダ内に燃料を供給す
ることができる。そこで、燃料の噴射を適切な時期に行
うことで本発明が実現する熱効率の高い自着火燃焼を損
なうことなく排気通路に未燃燃料が流出することが抑制
され、これにより排気中の未燃炭化水素を低減しつつ消
費燃料量を低減することができる。
Further, by providing the fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder as described above, fuel can be supplied into the cylinder regardless of the inflow of fresh air in the scavenging stroke. Therefore, by injecting the fuel at an appropriate time, it is possible to prevent the unburned fuel from flowing out into the exhaust passage without impairing the highly efficient self-ignition combustion realized by the present invention, and thereby, the unburned carbon in the exhaust gas is suppressed. Fuel consumption can be reduced while reducing hydrogen.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】図1及び図2は、本発明を給気過
給機とシリンダ内に直接燃料を供給する燃料噴射弁を備
えた頭上弁式2ストロークサイクル式内燃機関として実
現した実施の形態例を示している。図1と図2を参照す
ると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリ
ンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6はシリンダ
内に直接燃料を噴射する電子制御式燃料噴射弁の取付位
置、8は掃気弁、9は掃気ポート、10は排気弁、11
は排気ポートを夫々示す。掃気ポート9は対応する給気
枝管12を介してサージタンク13に連結され、サージ
タンク13は給気ダクト14及び給気過給機15及び給
気ダクト16を介してエアクリーナ17に接続される。
給気過給機15は電気モータ18により駆動される。一
方、排気ポート11は排気マニホールド19を介して排
気ダクト20に連結される。ピストン4のシリンダヘッ
ド3に面した面において排気弁10の近傍は上死点にお
いてピストン4とシリンダヘッド3の空隙が1.5mmとな
るように成形されたスキッシュ部を形成する。このスキ
ッシュ部の面積は排気弁部分も含めるとボア面積の約5
0%に相当するように構成される。
1 and 2 show an embodiment in which the present invention is realized as an overhead valve type two-stroke cycle type internal combustion engine having a charge supercharger and a fuel injection valve for supplying fuel directly into a cylinder. Is shown. Referring to FIGS. 1 and 2, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, and 6 is an electronically controlled fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder. Attachment position, 8 is a scavenging valve, 9 is a scavenging port, 10 is an exhaust valve, 11
Indicates exhaust ports, respectively. The scavenging port 9 is connected to a surge tank 13 via a corresponding air supply branch 12, and the surge tank 13 is connected to an air cleaner 17 via an air supply duct 14, an air supercharger 15 and an air supply duct 16. .
The supercharger 15 is driven by an electric motor 18. On the other hand, the exhaust port 11 is connected to an exhaust duct 20 via an exhaust manifold 19. A squish portion is formed near the exhaust valve 10 on the surface of the piston 4 facing the cylinder head 3 so that the gap between the piston 4 and the cylinder head 3 is 1.5 mm at the top dead center. The area of this squish area is about 5 times the bore area including the exhaust valve.
It is configured to correspond to 0%.

【0040】電子制御ユニット50はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス51によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)52、RAM(ランダムア
クセスメモリ)53、CPU(マイクロプロセッサ)5
4、入力ポート55及び出力ポート56を具備する。ア
クセルペダルの踏込み量に比例した出力電圧を発生する
要求負荷センサ61の出力電圧は対応するA/D変換器5
7を介して入力ポート55に入力される。更に入力ポー
ト55にはクランクシャフトが例えば10°回転する毎
に出力パルスを発生するクランク角センサ62が接続さ
れる。クランク角センサの出力形態は、機関の回転数及
び各気筒のTDC及び噴射時期を算出又は表現できるもの
であれば良い。
The electronic control unit 50 is composed of a digital computer, and a ROM (read only memory) 52, a RAM (random access memory) 53, and a CPU (microprocessor) 5 connected to each other by a bidirectional bus 51.
4, an input port 55 and an output port 56 are provided. The output voltage of the required load sensor 61 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal is output from the corresponding A / D converter 5.
7 to the input port 55. Further, the input port 55 is connected to a crank angle sensor 62 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 10 °. The output form of the crank angle sensor may be any as long as it can calculate or express the rotational speed of the engine and the TDC and injection timing of each cylinder.

【0041】一方、出力ポート56は対応する駆動回路
58を介して給気過給機15を駆動する電気モータ18
及び電子制御式燃料噴射弁の取付位置6に設置される電
子制御式燃料噴射弁及び該電子制御式燃料噴射弁に高圧
で燃料を供給する燃料ポンプに接続される。図3は、本
発明の基本的な効果を示す実施の形態例として、負荷約
5%に相当する燃料供給量にて図1及び図2に示す構成
で実現された本発明の実施の形態における2ストローク
サイクル式内燃機関を運転した場合において、給気比を
変化させたときの窒素酸化物(NOx)の排出濃度及び着火
時期の変化を空燃比(A/F)を横軸として示したものであ
る。 図3には、噴射された燃料の分散度が高い噴射弁
と、分散度が低い噴射弁の結果が比較されており、分散
度を変えることによる自着火燃焼への影響が示されてい
る。
On the other hand, the output port 56 is connected to an electric motor 18 for driving the air charge supercharger 15 through a corresponding drive circuit 58.
And an electronically controlled fuel injection valve installed at the mounting position 6 of the electronically controlled fuel injection valve and a fuel pump for supplying high-pressure fuel to the electronically controlled fuel injection valve. FIG. 3 shows, as an embodiment showing the basic effects of the present invention, an embodiment of the present invention realized by the configuration shown in FIGS. 1 and 2 at a fuel supply amount corresponding to a load of about 5%. Changes in the emission concentration of nitrogen oxides (NOx) and ignition timing when the air supply ratio is changed when the two-stroke cycle internal combustion engine is operated, with the air-fuel ratio (A / F) plotted on the horizontal axis. It is. FIG. 3 compares the results of an injection valve with a high degree of dispersion of the injected fuel and an injection valve with a low degree of dispersion, and shows the effect of changing the degree of dispersion on auto-ignition combustion.

【0042】図3に示されるように、負荷約5%の条件
では供給燃料量が極めて少ないために高分散噴霧が形成
される分散度の高い噴射弁を使用した場合、空燃比の希
薄化により急激に失火に至ることがわかる。一方で低分
散噴霧を形成する分散度の低い噴射弁を使用した場合、
狭い範囲に比較的濃く形成された混合気により自着火時
期は早くなり、また給気比を増して平均空燃比が希薄に
なっても失火し難いことがわかる。これより、燃料の分
散度を高めることで着火時期を遅らせ、反対に燃料の分
散度を低くすることで着火時期を早めることが可能であ
ることがわかる。
As shown in FIG. 3, under the condition of a load of about 5%, the amount of supplied fuel is extremely small, so that when a highly dispersed injection valve that forms a highly dispersed spray is used, the air-fuel ratio is reduced. It can be seen that misfire suddenly occurs. On the other hand, when using a low-dispersion injection valve that forms a low-dispersion spray,
It can be seen that the self-ignition timing is advanced by the air-fuel mixture formed relatively densely in a narrow range, and even if the average air-fuel ratio is reduced by increasing the air supply ratio, it is difficult to misfire. This indicates that the ignition timing can be delayed by increasing the degree of dispersion of the fuel, and conversely, the ignition time can be advanced by decreasing the degree of dispersion of the fuel.

【0043】また、図3に示されるように、高分散噴霧
では相対的に濃い空燃比においても窒素酸化物の排出濃
度は低いが、低分散噴霧では局所的に濃い混合気が高温
で燃焼する影響を受け窒素酸化物の排出濃度が高いこと
がわかる。
Further, as shown in FIG. 3, the emission concentration of nitrogen oxides is low even with a relatively high air-fuel ratio in a high dispersion spray, but a locally rich mixture burns at a high temperature in a low dispersion spray. It can be seen that the emission concentration of nitrogen oxides is high under the influence.

【0044】図4は、本発明の基本的な効果を示す実施
の形態例として、負荷約40%に相当する燃料供給量に
て図1及び図2に示す構成で実現された本発明の実施の
形態における2ストロークサイクル式内燃機関を運転し
た場合において、給気比を変化させたときのスモーク排
出濃度及び着火時期の変化を空燃比(A/F)を横軸として
示したものである。 図4には、噴射された燃料の分散
度が高い噴射弁と、分散度が低い噴射弁の結果が比較さ
れており、分散度を変えることによる自着火燃焼への影
響が示されている。
FIG. 4 shows an embodiment showing the basic effects of the present invention. The embodiment of the present invention realized by the configuration shown in FIGS. 1 and 2 at a fuel supply amount corresponding to a load of about 40%. In the case of operating the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment, changes in the smoke emission concentration and the ignition timing when the air supply ratio is changed are shown with the air-fuel ratio (A / F) on the horizontal axis. FIG. 4 compares the results of an injection valve with a high degree of dispersion of the injected fuel and an injection valve with a low degree of dispersion, and shows the effect of changing the degree of dispersion on auto-ignition combustion.

【0045】図4に示されるように、負荷約40%の条
件では供給燃料量が比較的多いため低分散噴霧が形成さ
れる分散度の低い噴射弁を使用した場合、局所的に濃い
混合気が形成されスモークを排出することがわかる。排
出されるスモークは給気比を減少し平均空燃比が理論空
燃比に近づくに伴って急激に増大する。一方で高分散噴
霧を形成する分散度の高い噴射弁を使用した場合、広い
範囲に比較的希薄に形成された混合気により自着火時期
は遅くなり、また給気比を減少して平均空燃比が理論空
燃比に近づいてもスモークはほとんど排出されないこと
がわかる。これより、燃料の分散度を高めることで着火
時期を遅らせるとともにスモークの排出を低減すること
ができることがわかる。
As shown in FIG. 4, under the condition of a load of about 40%, the amount of supplied fuel is relatively large, so that when a low-dispersion injection valve that forms low-dispersion spray is used, a locally rich mixture is used. Is formed and smoke is discharged. The discharged smoke decreases the air-fuel ratio and rapidly increases as the average air-fuel ratio approaches the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when an injection valve with a high degree of dispersion that forms a highly dispersed spray is used, the self-ignition timing is delayed due to a relatively lean mixture over a wide range, and the air-fuel ratio is reduced to reduce the average air-fuel ratio. It can be seen that almost no smoke is emitted even when approaching the stoichiometric air-fuel ratio. From this, it is understood that the ignition timing can be delayed and the smoke emission can be reduced by increasing the degree of dispersion of the fuel.

【0046】図5は図1及び図2に示す構成で実現され
た本発明の実施の形態における2ストロークサイクル式
内燃機関を運転した場合において負荷に対する自着火燃
焼の実現可能範囲を示すものである。図5では、分散度
の低い噴射弁と分散度の高い噴射弁について、その噴射
開始時期を等しくするとともに噴射回数を一回とした場
合の比較結果である。図5によれば、分散度の低い噴霧
を形成する低分散インジェクタを使用することで、低負
荷での自着火燃焼の実現可能範囲が拡大されることがわ
かる。
FIG. 5 shows the feasible range of the self-ignition combustion with respect to the load when the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, which is realized by the configuration shown in FIGS. 1 and 2, is operated. . FIG. 5 shows a comparison result of the injection valve having a low degree of dispersion and the injection valve having a high degree of dispersion when the injection start timings are made equal and the number of injections is one. According to FIG. 5, it can be seen that by using a low-dispersion injector that forms a spray with a low degree of dispersion, the feasible range of auto-ignition combustion at a low load is expanded.

【0047】図6は図1及び図2に示す構成で実現され
た本発明の実施の形態における2ストロークサイクル式
内燃機関を運転した場合において、負荷に対する自着火
燃焼の実現可能範囲を示すものである。図6では、燃料
噴射弁に燃料を供給する圧力が12MPaとした場合に自
着火燃焼を実現できなかった低負荷条件を、燃料噴射弁
に燃料を供給する圧力を6MPaとすることで燃料噴霧の
分散度を低下させ、これにより自着火運転の実現可能範
囲を拡大した例を示す。
FIG. 6 shows the feasible range of the self-ignition combustion with respect to the load when the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, which is realized by the configuration shown in FIGS. 1 and 2, is operated. is there. In FIG. 6, the low-load condition where auto-ignition combustion could not be realized when the pressure at which fuel was supplied to the fuel injector was 12 MPa was changed to the fuel spray pressure by setting the pressure at which fuel was supplied to the fuel injector to 6 MPa. An example is shown in which the degree of dispersion is reduced, thereby increasing the feasible range of the auto-ignition operation.

【0048】図6によれば、燃料供給圧力を6MPaに低
下させることで負荷0のアイドリング条件でも自着火燃
焼が実現できることがわかる。前記のように低負荷では
燃料供給圧力を低下させることで自着火運転の実現可能
範囲を拡大するために有効であるが、低負荷での燃料供
給圧力の低減は燃料ポンプの圧送仕事を低減する効果も
併せ持つため、低負荷で相対的に大きくなる該圧送仕事
の低減が実現し、機関の効率向上にも効果を有すること
になる。
FIG. 6 shows that the self-ignition combustion can be realized even under the idling condition of zero load by reducing the fuel supply pressure to 6 MPa. As described above, lowering the fuel supply pressure at low load is effective in expanding the feasible range of the auto-ignition operation, but reducing the fuel supply pressure at low load reduces the pumping work of the fuel pump. Since it also has the effect, the reduction of the pumping work, which is relatively large at a low load, is realized, and the effect of improving the efficiency of the engine is also obtained.

【0049】そこで、図7に示すように負荷に応じて燃
料供給圧力を変化させることが機関の効率向上に有効で
ある。即ち、低い負荷では燃料供給圧力を低く設定し、
負荷の上昇と共に該燃料供給圧力を増大させることにす
る。図8は、図1及び図2に示す構成で実現された本発
明の実施の形態における2ストロークサイクル式内燃機
関を運転した場合において、回転数に対する窒素酸化物
の排出濃度について、燃料供給圧力の影響を調べた結果
を示す。低回転では燃料供給圧力が低い場合でも燃料が
分散するための時間的余裕が大きいために、燃料供給圧
力を高めても窒素酸化物の低減効果は高くない。これに
対して回転数が高い場合には燃料供給圧力を高めること
による分散度の高い噴霧の形成が窒素酸化物低減に効果
的であることが示されている。
Therefore, changing the fuel supply pressure according to the load as shown in FIG. 7 is effective for improving the efficiency of the engine. That is, at low loads, the fuel supply pressure is set low,
The fuel supply pressure will increase as the load increases. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the emission concentration of nitrogen oxides and the fuel supply pressure when the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment of the present invention realized by the configuration shown in FIGS. The results of examining the effects are shown. At a low rotation speed, even if the fuel supply pressure is low, there is a large time margin for dispersing the fuel. Therefore, even if the fuel supply pressure is increased, the effect of reducing nitrogen oxides is not high. On the other hand, it has been shown that, when the rotational speed is high, formation of a spray having a high degree of dispersion by increasing the fuel supply pressure is effective for reducing nitrogen oxides.

【0050】また、図9は図1及び図2に示す構成で実
現された本発明の実施の形態における2ストロークサイ
クル式内燃機関を運転した場合において、回転数に対す
るスモーク排出濃度について、燃料供給圧力の影響を調
べた結果をボッシュ式スモークメータで計測した結果よ
り説明する。図9に示すように、燃料供給圧力が低い場
合には回転数の上昇とともにスモークの排出濃度が増大
する傾向にあるが、燃料供給圧力が高い場合には回転数
が上昇してもスモークの排出濃度に変化が見られないこ
とが示されている。
FIG. 9 shows the relationship between the number of revolutions and the smoke emission concentration when the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, which is realized by the structure shown in FIGS. The result of the examination of the influence of the above will be described based on the result measured by a Bosch smoke meter. As shown in FIG. 9, when the fuel supply pressure is low, the smoke emission concentration tends to increase as the rotation speed increases, but when the fuel supply pressure is high, the smoke emission concentration increases even when the rotation speed increases. No change in concentration is shown.

【0051】図8と図9に示した結果は、高回転では高
い燃料供給圧力を使用することで窒素酸化物やスモーク
の低減が可能であることを示すものである。そこで、図
10に示すように、回転数の上昇とともに燃料供給圧力
が高まるように調節することで、低回転において燃料ポ
ンプの圧送仕事を無駄に高めることなく窒素酸化物とス
モークの排出を低減することが可能となり、これにより
機関の効率を向上させることが可能となる。なお、図7
や図10に記載した燃料供給圧力の変化は一例を示すも
のであり、燃料噴射弁や燃焼室形状など機関の様々な特
徴に応じて最適に設定されるべきものであることは当然
である。
The results shown in FIG. 8 and FIG. 9 show that nitrogen oxides and smoke can be reduced at a high rotation speed by using a high fuel supply pressure. Therefore, as shown in FIG. 10, by adjusting the fuel supply pressure so as to increase as the number of revolutions increases, the emission of nitrogen oxides and smoke is reduced without increasing the pumping work of the fuel pump at low revolutions. This makes it possible to improve the efficiency of the engine. FIG.
The change in the fuel supply pressure shown in FIG. 10 and FIG. 10 is an example, and it should be understood that the change should be optimally set according to various characteristics of the engine such as the shape of the fuel injection valve and the combustion chamber.

【0052】図11は、図1及び図2に示す構成で実現
された本発明の実施の形態における2ストロークサイク
ル式内燃機関を運転した場合において、低負荷条件にお
いて燃料の噴射時期を上死点に近づけることで負荷0ま
で自着火燃焼による運転を実現した例を示す。図11の
例では、負荷25%以上の条件では下死点に近い一定の
噴射時期において燃料が噴射される。負荷が25%より
低い条件では、既に述べたように燃料が広い範囲に分散
し希薄な混合気が形成されるために安定な自着火燃焼が
得られなかった。そこで、噴射時期を上死点に近い時期
に遅らせることで燃料が広く分散する前に自着火を発生
させることが可能となった。また、このような負荷の低
い条件では供給する燃料量が少ないために、燃料噴射時
期を遅らせて燃料の分散を抑制した自着火燃焼を発生さ
せても、図11のように窒素酸化物の排出濃度は十分低
く保たれる。
FIG. 11 shows that when the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment of the present invention realized by the configuration shown in FIG. 1 and FIG. An example in which the operation by the self-ignition combustion is realized up to the load 0 by approaching to the condition shown in FIG. In the example of FIG. 11, under a condition of a load of 25% or more, fuel is injected at a constant injection timing close to the bottom dead center. Under the condition where the load is lower than 25%, as described above, since the fuel is dispersed in a wide range and a lean mixture is formed, stable auto-ignition combustion cannot be obtained. Therefore, by delaying the injection timing to a time close to the top dead center, self-ignition can be generated before the fuel is widely dispersed. Further, under such a low load condition, since the amount of fuel to be supplied is small, even if the self-ignition combustion in which the fuel injection timing is delayed to suppress the dispersion of the fuel is generated, as shown in FIG. The concentration is kept low enough.

【0053】燃料噴射時期を遅らせて燃料の分散を抑制
する場合には、自着火が発生し易くなることに加え局所
的に燃料の濃い領域が発生する可能性がある。そこで、
図11に示すように、噴射時期を遅らせると同時に給気
比を増すことで平均空燃比を希薄にし、適切な自着火時
期の実現と窒素酸化物の排出低減を両立させることが可
能となる。
When the fuel injection timing is delayed to suppress the dispersion of the fuel, self-ignition is likely to occur, and in addition, a region where the fuel is dense may be locally generated. Therefore,
As shown in FIG. 11, it is possible to make the average air-fuel ratio lean by delaying the injection timing and at the same time increasing the air supply ratio, thereby realizing an appropriate self-ignition timing and reducing the emission of nitrogen oxides.

【0054】燃料噴射時期の調節においては、2ストロ
ークサイクル式内燃機関の本質的な問題である新規供給
燃料の排気通路への流出に配慮することが重要で、これ
は図1及び図2に示す構成で実現された本発明の実施の
形態である2ストロークサイクル式内燃機関を運転した
場合においても同様である。図12は、図1及び図2に
示した2ストロークサイクル式内燃機関において、シリ
ンダ内に配置された燃料噴射弁から燃料を供給する時期
を変化させた場合の排気中の炭化水素濃度を示す例であ
る。図12によれば、排気弁が開く前から下死点付近の
間で燃料を噴射した場合には大量の燃料が排気通路中に
流出することがわかる。発明者らの実験から、少なくと
も下死点より前20度以前に燃料を噴射しないことが新
規供給燃料の排気通路への流出を低減する上で重要であ
ることが見出された。
In adjusting the fuel injection timing, it is important to take into account the outflow of newly supplied fuel into the exhaust passage, which is an essential problem of the two-stroke cycle internal combustion engine, and this is shown in FIGS. The same applies to the case where the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment of the present invention realized by the configuration is operated. FIG. 12 shows an example of the concentration of hydrocarbons in exhaust gas in the two-stroke cycle type internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2 when fuel supply timing is changed from a fuel injection valve arranged in a cylinder. It is. FIG. 12 shows that a large amount of fuel flows into the exhaust passage when fuel is injected between before the exhaust valve opens and near the bottom dead center. From our experiments, it has been found that not injecting fuel at least 20 degrees before bottom dead center is important in reducing the outflow of newly supplied fuel into the exhaust passage.

【0055】シリンダ内に直接燃料を供給する噴射弁を
用いた場合、燃料の噴射を複数回に分割して行うことは
シリンダ内における燃料の分散を高めるために効果があ
る。これは、図1及び図2に示す構成で実現された本発
明の実施の形態における2ストロークサイクル式内燃機
関を運転した場合においても同様である。図13は負荷
約40%に相当する燃料供給量において、燃料の噴射回
数を変化させた場合の自着火時期とスモーク排出濃度の
変化を示す例である。図13によれば、燃料の供給を多
数回に分割することで自着火の発生時期を遅らせると同
時にスモークの排出濃度を低減できることが示されてい
る。前記の図4では、燃料の分散度を高めることで自着
火時期が遅くなると共にスモークの排出濃度が低減され
た結果が示されており、このことから燃料の噴射を複数
回に分割して行うことはシリンダ内における燃料の分散
を高めることができることが示される。
When an injection valve for directly supplying fuel into a cylinder is used, dividing the fuel injection into a plurality of injections is effective in increasing the distribution of fuel in the cylinder. This is the same when the two-stroke cycle type internal combustion engine according to the embodiment of the present invention realized by the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is operated. FIG. 13 is an example showing changes in the self-ignition timing and smoke emission concentration when the number of times of fuel injection is changed at a fuel supply amount corresponding to a load of about 40%. According to FIG. 13, it is shown that by dividing the fuel supply into a large number of times, the timing of occurrence of self-ignition can be delayed, and at the same time, the emission concentration of smoke can be reduced. FIG. 4 shows a result in which the self-ignition timing is delayed and the smoke emission concentration is reduced by increasing the degree of dispersion of the fuel. Therefore, the fuel injection is performed in a plurality of times. This shows that the dispersion of the fuel in the cylinder can be increased.

【0056】なお、燃料の噴射を複数回に分割して行う
ことでシリンダ内における燃料の分散を高める作用と類
似の効果は、燃料の供給を複数の噴射弁から行うことで
も実現できる。図14には燃焼室上部に二つの噴射弁を
具備した構成例を示す。図14において図2に示す実施
例と同一の構成要素は同一の符号で示す。図14におい
て、第2の噴射弁は第2の電子制御式燃料噴射弁の取付
位置7に配置される。
An effect similar to the effect of increasing the distribution of fuel in the cylinder by dividing the fuel injection into a plurality of injections can also be realized by supplying the fuel from a plurality of injection valves. FIG. 14 shows a configuration example in which two injection valves are provided above the combustion chamber. 14, the same components as those of the embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 14, the second injection valve is arranged at the mounting position 7 of the second electronically controlled fuel injection valve.

【0057】なお、上記の複数の燃料噴射弁を配置した
ことで得られる効果と同様の効果又は複数回に分割して
燃料を噴射することで得られる効果と同様の効果は、燃
料噴射弁の噴射孔を増すことでも実現できることは当然
である。また、噴孔数や噴孔面積を調節できる機構を有
する燃料噴射弁を具備することによっても、本発明が実
施の形態例における内燃機関が実現できることは当然で
ある。
The same effect as that obtained by arranging a plurality of fuel injection valves or the same effect as that obtained by injecting fuel in a plurality of injections is obtained by Of course, it can be realized by increasing the number of injection holes. Further, it is obvious that the present invention can also realize the internal combustion engine according to the embodiment by providing a fuel injection valve having a mechanism capable of adjusting the number of injection holes and the injection hole area.

【0058】上記において示した実施例では、負荷と回
転数の変化に対して燃料供給量と給気比だけでなく、燃
料供給圧力及び燃料噴射時期及び燃料噴射回数の少なく
とも一つを変化させている。即ち、上記実施の形態で実
現された本発明の2ストロークサイクル式内燃機関にお
ける基本制御因子は供給燃料量と給気比に加えて、燃料
供給圧力及び燃料噴射時期及び燃料噴射回数の少なくと
も一つが追加される。これらの3つ以上の基本制御因子
を適切に制御して機関を円滑に運転する制御方法として
は、予め負荷と回転数に対する各基本制御因子の制御量
を求めておき、これをマップとして用いることが考えら
れる。
In the embodiment described above, not only the fuel supply amount and the air supply ratio but also at least one of the fuel supply pressure, the fuel injection timing, and the number of fuel injections are changed with respect to the change in the load and the rotation speed. I have. That is, the basic control factors in the two-stroke cycle type internal combustion engine of the present invention realized in the above embodiment include, in addition to the supplied fuel amount and the supply ratio, at least one of the fuel supply pressure, the fuel injection timing, and the number of fuel injections. Will be added. As a control method for operating the engine smoothly by appropriately controlling these three or more basic control factors, a control amount of each basic control factor with respect to the load and the number of revolutions is determined in advance, and this is used as a map. Can be considered.

【0059】そこで、図1に記載のデジタルコンピュー
タ50により、機関回転数と要求負荷に対する燃料噴射
弁からの噴射量及び過給機による給気量が制御するとと
もに、燃料供給圧力及び燃料噴射時期及び燃料噴射回数
の少なくとも何れか一つを制御することが必要である。
ここでは、燃料供給圧力及び燃料噴射時期及び燃料噴射
回数の全てを制御する場合について、具体的な実施例を
示す。なお、噴射回数は一回又は二回に制限する。
Therefore, the digital computer 50 shown in FIG. 1 controls the amount of fuel injected from the fuel injection valve and the amount of air supplied by the supercharger with respect to the engine speed and the required load. It is necessary to control at least one of the number of fuel injections.
Here, a specific embodiment will be described for the case where all of the fuel supply pressure, the fuel injection timing, and the number of times of fuel injection are controlled. The number of injections is limited to one or two.

【0060】機関回転数Nと要求負荷Lに対する過給機を
駆動する電気モータの回転数Aを予め実験から求めてお
き、図14(A)に示すようなマップの形態でROM52に
記憶させておく。また、機関回転数Nと要求負荷Lに対す
る燃料供給圧力Bを予め実験から求めておき、図14
(B)に示すようなマップの形態でROM52に記憶させて
おく。さらに、第一回目の燃料噴射量Cと第一回目の燃
料噴射時期Dと第二回目の燃料噴射量Eと第二回目の燃料
噴射時期Fについても、機関回転数Nと要求負荷Lに対し
て予め実験から求めておき、それぞれ図14(C)(D)
(E)(F)に示すようなマップの形態でROM52に記憶
させておく。これにより、機関回転数と要求負荷に応じ
て適切な空気量がシリンダ内に供給されると同時に、適
切な燃料量が適切な時期に適切な供給圧力でシリンダ内
に供給されることになる。
The rotational speed A of the electric motor for driving the supercharger with respect to the engine rotational speed N and the required load L is previously obtained from an experiment and stored in the ROM 52 in the form of a map as shown in FIG. deep. Further, the fuel supply pressure B with respect to the engine speed N and the required load L is previously obtained from an experiment, and FIG.
It is stored in the ROM 52 in the form of a map as shown in FIG. Further, the first fuel injection amount C, the first fuel injection timing D, the second fuel injection amount E, and the second fuel injection timing F are also determined with respect to the engine speed N and the required load L. 14 (C) (D)
(E) The information is stored in the ROM 52 in the form of a map as shown in (F). As a result, an appropriate amount of air is supplied into the cylinder in accordance with the engine speed and the required load, and at the same time, an appropriate amount of fuel is supplied into the cylinder with an appropriate supply pressure at an appropriate time.

【0061】なお、本発明における内燃機関は、その精
神を逸脱しない範囲で種々の変化変型をおこなうことが
できる。例えば、クランクケース掃気方式による実現
や、シュニーレ掃気やユニフロー掃気など異なる掃気手
段の適用も可能であることはもちろんである。
The internal combustion engine according to the present invention can be subjected to various changes and modifications without departing from the spirit thereof. For example, it is a matter of course that a different scavenging means such as a crankcase scavenging method and a chenille scavenging method or a uniflow scavenging method can be applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明が請求する2ストロークサイクル式内
燃機関の全体図である。
FIG. 1 is an overall view of a two-stroke cycle type internal combustion engine claimed by the present invention.

【図2】 機関本体の側面断面図と燃焼室側から見たシ
リンダヘッド内面図である。
FIG. 2 is a side sectional view of an engine body and an inner view of a cylinder head viewed from a combustion chamber side.

【図3】 窒素酸化物の排出濃度及び自着火時期と空燃
比の関係を異なる噴霧の分散度について示す線図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the emission concentration of nitrogen oxides, the self-ignition timing, and the air-fuel ratio with respect to the degree of dispersion of different sprays.

【図4】 スモークの排出濃度及び自着火時期と空燃比
の関係を異なる噴霧の分散度について示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the smoke emission concentration, the self-ignition timing, and the air-fuel ratio with respect to the degree of dispersion of different sprays.

【図5】 分散度の低い噴霧を形成する低分散インジェ
クタにより低負荷での自着火燃焼による運転範囲が拡大
できることを示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing that a low-dispersion injector that forms a spray with a low degree of dispersion can expand the operating range by auto-ignition combustion at a low load.

【図6】 燃料供給圧力を低下させ分散度の低い噴霧を
形成することにより低負荷での自着火燃焼による運転範
囲が拡大できることを示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing that the operating range by auto-ignition combustion at a low load can be expanded by lowering the fuel supply pressure to form a spray with a low degree of dispersion.

【図7】 負荷の増大とともに燃料供給圧力を増大させ
る制御の例を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of control for increasing a fuel supply pressure with an increase in load.

【図8】 高回転では燃料供給圧力を増大させることに
より窒素酸化物の排出を低減できることを示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing that emission of nitrogen oxides can be reduced at high rotation speeds by increasing the fuel supply pressure.

【図9】 高回転では燃料供給圧力を増大させることに
よりスモークの排出を低減できることを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing that smoke emission can be reduced by increasing the fuel supply pressure at high revolutions.

【図10】 機関の回転数の増大とともに燃料供給圧力
を増大させる制御の例を示す線図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of control for increasing the fuel supply pressure as the engine speed increases.

【図11】 低負荷において燃料の噴射時期を上死点に
近づけると同時に給気比を増大させて適切な自着火燃焼
を実現することを示す線図である。
FIG. 11 is a diagram showing that at a low load, an appropriate self-ignition combustion is realized by bringing the fuel injection timing close to the top dead center and simultaneously increasing the air supply ratio.

【図12】 燃料の噴射時期と排気中の炭化水素の濃度
を示す線図である。
FIG. 12 is a diagram showing a fuel injection timing and a concentration of hydrocarbons in exhaust gas.

【図13】 窒素酸化物の排出濃度及び自着火時期と空
燃比の関係を燃料の噴射回数を変えた場合について示す
線図である。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the emission concentration of nitrogen oxides, the self-ignition timing, and the air-fuel ratio when the number of times of fuel injection is changed.

【図14】 シリンダ内に二つの燃料噴射弁を配置した
別の実施例を示す機関本体の側面断面図と燃焼室側から
見たシリンダヘッド内面図である。
FIG. 14 is a side sectional view of an engine main body and an inner view of a cylinder head viewed from a combustion chamber side, showing another embodiment in which two fuel injection valves are arranged in a cylinder.

【図15】 要求負荷と機関回転数に対する過給機を駆
動する電気モータの回転数と燃料供給圧力と燃料噴射量
と燃料噴射時期のマップを示す。
FIG. 15 shows a map of the rotation speed of the electric motor driving the supercharger, the fuel supply pressure, the fuel injection amount, and the fuel injection timing with respect to the required load and the engine rotation speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4…ピストン 5…燃焼室 6…シリンダ内に直接燃料を噴射する電子制御式燃料噴
射弁の取付位置 15…給気過給機
4 ... Piston 5 ... Combustion chamber 6 ... Mounting position of an electronically controlled fuel injection valve that injects fuel directly into the cylinder 15 ... Charge supercharger

───────────────────────────────────────────────────── 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) F02D 41/02 351 F02D 41/02 351 380 380B 41/38 41/38 B F02M 45/02 F02M 45/02 61/14 310 61/14 310U Fターム(参考) 3G023 AA04 AA05 AA18 AB05 AC05 AD08 AF02 AG02 AG05 3G066 AA07 AA08 AA11 AB02 AD08 AD12 BA14 BA17 BA24 BA25 BA26 CC01 CD26 CD29 DA04 DA09 DC04 DC05 DC09 3G301 HA02 HA03 JA24 KA08 KA09 KA24 KA25 MA01 MA18 MA26 MA27 MA28 MA29 NC02 NE12 NE14 PA17Z PE01Z PE03Z PF03Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 41/02 351 F02D 41/02 351 380 380B 41/38 41/38 B F02M 45/02 F02M 45/02 61/14 310 61/14 310U F term (reference) 3G023 AA04 AA05 AA18 AB05 AC05 AD08 AF02 AG02 AG05 3G066 AA07 AA08 AA11 AB02 AD08 AD12 BA14 BA17 BA24 BA25 BA26 CC01 CD26 CD29 DA04 DA09 DC04 DC05 DC09 3G301 HA08 HA03 KA24 KA24 KA25 MA01 MA18 MA26 MA27 MA28 MA29 NC02 NE12 NE14 PA17Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 仮に空気と燃料により形成された均一な
理論混合気を加熱しないでシリンダに供給した場合に、
該理論混合気を自着火可能又はノッキング発生相当の圧
縮比を有すると共に、前記シリンダ内の理論混合気を形
成するために用いた燃料量より少ない燃料量を供給し、
かつ該シリンダの空気量及び残留ガス量の少なくとも一
方を変化させシリンダ内で混合気の自着火を発生する往
復ピストンを有する2ストロークサイクル式内燃機関で
あって、シリンダ内に供給する燃料の燃料量と分散度を
変化可能な燃料供給手段を具備し、該燃料供給手段によ
りシリンダ内に供給する燃料の燃料量と分散度を変化さ
せ機関回転数と供給燃料量に対応して広い空燃比の範囲
でシリンダ内に混合気の自着火を発生可能に構成したこ
とを特徴とする2ストロークサイクル式内燃機関。
1. If a uniform stoichiometric mixture formed by air and fuel is supplied to a cylinder without heating,
The stoichiometric air-fuel mixture has a compression ratio equivalent to self-ignition or knocking, and supplies a fuel amount smaller than the amount of fuel used to form the stoichiometric air-fuel mixture in the cylinder,
And a two-stroke cycle type internal combustion engine having a reciprocating piston that changes at least one of the air amount and the residual gas amount of the cylinder to generate self-ignition of the air-fuel mixture in the cylinder, wherein the fuel amount supplied to the cylinder is And a fuel supply means capable of changing the degree of dispersion. The fuel supply means changes the fuel amount and the degree of dispersion of the fuel supplied into the cylinder, and a wide air-fuel ratio range corresponding to the engine speed and the supplied fuel amount. A self-ignition of the air-fuel mixture in the cylinder.
【請求項2】 着火時期を早めるため又は失火を回避す
るため燃料の分散度を低くし、着火時期を遅くするため
に又は粒子状物質や窒素酸化物の排出を低減するために
燃料の分散度を高めるようにした請求項1に記載の内燃
機関。
2. The degree of dispersion of the fuel in order to reduce the degree of dispersion of the fuel in order to advance the ignition timing or to avoid misfiring, to delay the ignition time or to reduce the emission of particulate matter and nitrogen oxides. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is configured to have a higher pressure.
【請求項3】 燃料供給手段としてシリンダ内に燃料を
直接噴射する燃料噴射弁を具備した請求項1に記載した
内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder as the fuel supply means.
【請求項4】 噴射圧力を低くして燃料の分散度を低下
させ、噴射圧力を高くして燃料の分散度を高めるように
した請求項3に記載した内燃機関。
4. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the injection pressure is reduced to reduce the degree of dispersion of the fuel, and the injection pressure is increased to increase the degree of dispersion of the fuel.
【請求項5】 低回転又は低負荷の運転条件では噴射圧
力を低くし、高回転又は高負荷の運転条件では噴射圧力
を高くすることで、高回転又は高負荷の運転条件での粒
子状物質、窒素酸化物の排出を低減するとともに低回転
又は低負荷の運転条件での噴射ポンプの仕事を低減する
ようにした請求項3に記載した内燃機関。
5. The particulate matter under high rotation or high load operation conditions by lowering the injection pressure under low rotation or low load operation conditions and increasing the injection pressure under high rotation or high load operation conditions. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the work of the injection pump under low rotation or low load operating conditions is reduced while reducing the emission of nitrogen oxides.
【請求項6】 噴射時期を上死点に近づけることで燃料
の分散度を低下させ、噴射時期と着火との期間を長くす
ることで燃料の分散度を高めるようにした請求項3に記
載の内燃機関。
6. The fuel injection system according to claim 3, wherein the degree of dispersion of the fuel is reduced by bringing the injection timing closer to the top dead center, and the degree of dispersion of the fuel is increased by lengthening the period between the injection timing and the ignition. Internal combustion engine.
【請求項7】 燃料を二回以上又は二箇所以上前記燃料
噴射弁の噴射孔から供給し燃料の分散度を高めるように
した請求項3に記載の内燃機関。
7. The internal combustion engine according to claim 3, wherein fuel is supplied two or more times or two or more times from an injection hole of the fuel injection valve to increase the degree of dispersion of the fuel.
【請求項8】 燃焼室体積が増大を続ける行程にあっ
て、且つ下死点前20度よりおいては燃料を供給しない
でシリンダ内に供給した燃料の排気通路への流出を抑制
するようにした請求項3に記載の内燃機関。
8. In a process in which the volume of the combustion chamber continues to increase, and at 20 degrees before the bottom dead center, the fuel supplied to the cylinder without supplying the fuel is prevented from flowing into the exhaust passage. The internal combustion engine according to claim 3.
JP2000120640A 2000-04-21 2000-04-21 Compression ignition type internal combustion engine Pending JP2001304014A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000120640A JP2001304014A (en) 2000-04-21 2000-04-21 Compression ignition type internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000120640A JP2001304014A (en) 2000-04-21 2000-04-21 Compression ignition type internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001304014A true JP2001304014A (en) 2001-10-31

Family

ID=18631413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000120640A Pending JP2001304014A (en) 2000-04-21 2000-04-21 Compression ignition type internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001304014A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013502534A (en) * 2010-03-15 2013-01-24 スクデリ グループ リミテッド ライアビリティ カンパニー Split cycle engine with crossover expansion valve for load control
US8833315B2 (en) 2010-09-29 2014-09-16 Scuderi Group, Inc. Crossover passage sizing for split-cycle engine
CN119084165A (en) * 2024-09-03 2024-12-06 北京理工大学 A control strategy optimization method that takes into account both economy and emissions of hydrogen internal combustion engines

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013502534A (en) * 2010-03-15 2013-01-24 スクデリ グループ リミテッド ライアビリティ カンパニー Split cycle engine with crossover expansion valve for load control
US8833315B2 (en) 2010-09-29 2014-09-16 Scuderi Group, Inc. Crossover passage sizing for split-cycle engine
CN119084165A (en) * 2024-09-03 2024-12-06 北京理工大学 A control strategy optimization method that takes into account both economy and emissions of hydrogen internal combustion engines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100476780B1 (en) Combustion method for multistage combustion engine
JP3325230B2 (en) Method and apparatus for warming up a catalyst in a direct injection engine
CN100564828C (en) internal combustion engine
CN101035975B (en) Moderate Load Auto-ignition Combustion Operation Method
CN1101518C (en) Combined cycle engine
JP2000064876A (en) Method of operating internal combustion engine and internal combustion engine implementing the method
JP4126971B2 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE OPERATED BY COMPRESSED SELF-IGNITION OF MIXED AIR AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP2010236496A (en) Method and device for controlling internal combustion engine
JP2003120300A (en) Gasoline direct injection engine
JP2001003771A (en) Compression self-ignition gasoline internal combustion engine
JP6531840B2 (en) Control method and control device for internal combustion engine
JP3629879B2 (en) Compression ignition internal combustion engine
JP4093074B2 (en) An internal combustion engine capable of self-ignition operation in which the air-fuel mixture is compressed and self-ignited
JP2001263067A (en) Compression self-ignition gasoline engine
JPH10212995A (en) Exhaust heating device
JP2001304014A (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP4023434B2 (en) Internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation using two types of fuel
JP2005163686A (en) An internal combustion engine capable of self-ignition operation in which the air-fuel mixture is compressed and ignited.
JP3206280B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP4412055B2 (en) Premixed compression self-ignition internal combustion engine
JP4070377B2 (en) Premixed compression auto-ignition engine and its operation method
JP2007315357A (en) Multi-fuel internal combustion engine
JP2004183520A (en) Premixed compression self-ignition type internal combustion engine
JP2001280183A (en) Internal combustion engine
JP4007181B2 (en) Premixed compression self-ignition internal combustion engine