JP2008240547A - Engine ignition control device - Google Patents
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Abstract
【課題】熱効率を大きく向上するとともに、排気エミッションを大幅に低減することができるエンジン点火制御装置を提供する。
【解決手段】燃焼室21にラジカルを生成可能なラジカル生成手段11を備え、ラジカル生成運転域での運転中はその燃焼室21にラジカルを生成してから混合気に点火するエンジン点火制御装置であって、ラジカル生成運転域での運転中はエンジン運転状態に基づいてラジカル生成手段11によるラジカル生成を調整するラジカル制御手段70を有する。
【選択図】図1An engine ignition control device capable of greatly improving thermal efficiency and greatly reducing exhaust emission is provided.
In an engine ignition control device, a radical generating means 11 capable of generating radicals is provided in a combustion chamber 21 and the mixture is ignited after generating radicals in the combustion chamber 21 during operation in the radical generation operation region. In addition, it has radical control means 70 for adjusting radical generation by the radical generation means 11 based on the engine operating state during operation in the radical generation operation region.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、ラジカル生成運転域での運転中は燃焼室にラジカルを生成してから混合気に点火するエンジン点火制御装置に関する。 The present invention relates to an engine ignition control device that ignites an air-fuel mixture after generating radicals in a combustion chamber during operation in a radical generation operation region.
特許文献1に記載された装置は、吸気管に配置され、無声放電によってオゾンを発生するオゾン生成器を備える。このオゾン生成器が、運転条件に応じて適量のオゾンを筒内に供給して、熱効率を向上させるとともに排気エミッションを低減させる。
しかし、前述した従来装置は、筒内にオゾンを供給するが、オゾンは化学的活性があまり高くないので、得られる効果が小さかった。 However, the above-described conventional apparatus supplies ozone into the cylinder, but the effect obtained is small because ozone is not very high in chemical activity.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、熱効率を大きく向上するとともに、排気エミッションを大幅に低減することができるエンジン点火制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an engine ignition control device capable of greatly improving thermal efficiency and greatly reducing exhaust emission. .
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、燃焼室(21)にラジカルを生成可能なラジカル生成手段(11)を備え、ラジカル生成運転域での運転中はその燃焼室(21)にラジカルを生成してから混合気に点火するエンジン点火制御装置であって、ラジカル生成運転域での運転中はエンジン運転状態に基づいて前記ラジカル生成手段(11)によるラジカル生成を調整するラジカル制御手段(70)を有することを特徴とする。 The present invention is provided with radical generating means (11) capable of generating radicals in a combustion chamber (21), and during operation in the radical generation operation region, after generating radicals in the combustion chamber (21), the mixture is ignited. An engine ignition control device that includes a radical control means (70) for adjusting radical generation by the radical generation means (11) based on an engine operating state during operation in a radical generation operation region. .
本発明によれば、ラジカルを生成後に混合気に点火する。ラジカルはオゾンよりも化学的活性度合が高い。そのようなラジカルの生成をエンジン運転状態に基づいて調整することでエンジンの希薄燃焼運転域を拡大でき、熱効率を大きく向上させることができ、排気エミッションを大幅に低減することができるとともに、燃費を向上することができる。 According to the present invention, the air-fuel mixture is ignited after generating radicals. Radicals have a higher chemical activity than ozone. By adjusting the generation of such radicals based on the engine operating conditions, the engine lean combustion operating range can be expanded, the thermal efficiency can be greatly improved, the exhaust emission can be greatly reduced, and the fuel efficiency can be reduced. Can be improved.
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明によるエンジン点火制御装置の第1実施形態を示す構成図であり、図1(A)は縦断面図、図1(B)は図1(A)の放電電極を拡大した図、図1(C)は図1(B)の底面図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an engine ignition control device according to the present invention, FIG. 1 (A) is a longitudinal sectional view, and FIG. 1 (B) is an enlarged view of a discharge electrode of FIG. 1 (A). FIG. 1 and FIG. 1C are bottom views of FIG.
エンジン点火制御装置10は、放電電極11と、短パルス高電圧発生器12とを有する。
The engine
放電電極11は、エンジン20の燃焼室21の天井に開口するように配置される。なおエンジン構成は通常のものと同様である。すなわち燃焼室21は、シリンダヘッド22と、シリンダブロック23と、ピストン24とで形成される。シリンダヘッド22には、吸気ポート22aと、排気ポート22bとが形成される。吸気ポート22aには燃料インジェクタ25が設けられる。吸気ポート22aはエンジン回転に応動する吸気バルブ51によって開閉する。排気ポート22bはエンジン回転に応動する排気バルブ61によって開閉する。
Discharge electrode 11 is arranged to open to the ceiling of
放電電極11は、短パルス高電圧が印加されると、低温プラズマによるコロナ放電を発生しラジカルを生成する。その後、熱化プラズマによるアーク放電を発生する。図1(B)に示すように、放電電極11は、突起を有する中心電極11aと、その周囲に円筒状に形成された側方電極11bとを有し、両電極が絶縁体11cによって絶縁される。放電電極11がコロナ放電するときは、中心電極11a〜側方電極11b間の広範囲にわたって多枝のストリーマが生成され、ラジカルを生成する。
When a short pulse high voltage is applied to the discharge electrode 11, the discharge electrode 11 generates a corona discharge by a low temperature plasma to generate a radical. Thereafter, arc discharge is generated by thermal plasma. As shown in FIG. 1B, the discharge electrode 11 has a
ここで放電電極11に電圧を印加した場合の放電形態について説明する。 Here, the discharge mode when a voltage is applied to the discharge electrode 11 will be described.
放電電極11に高電圧を印加すると、電子が負極(本実施形態では側方電極11b)から遊離し、正極(本実施形態では中心電極11a)に向って加速する。その途中で電子は雰囲気ガスに衝突し、その雰囲気ガスを電離させて、さらに遊離電子を生む(この現象は「電子なだれ」と呼ばれる)。遊離電子は直ちに正極に向かうが、質量の大きな正イオンは取り残される。そして正イオン群と負極とに生じた電位差によってさらなる電子なだれが誘起され、ストリーマと呼ばれる正イオンと電子とが混在したプラズマ(低温プラズマ)が生成される。ストリーマが生成された状態の放電形態がコロナ放電と呼ばれる。
When a high voltage is applied to the discharge electrode 11, electrons are released from the negative electrode (the
なお本実施形態では中心電極11aを正極、側方電極11bを負極としているが、中心電極11aを負極、側方電極11bを正極としてもよい。
In this embodiment, the
短パルス高電圧発生器12は、パルスジェネレータ12aと、高電圧発生装置12bとを有し、放電電極11に対して短パルス高電圧を印加する。短パルス高電圧の印加電圧、印加時間及び印加(点火)時期は、コントローラ70によって制御される。なおコントローラ70は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ70を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
The short pulse
このようなエンジン点火制御装置によれば、ラジカル量やラジカル分布を制御することができる。 According to such an engine ignition control device, the amount of radicals and radical distribution can be controlled.
ラジカル量を制御するには、ラジカル生成用の放電回数N、放電電圧Vcを調整する。図2(A−1)に示したように、放電回数Nを増やすとラジカル生成量が増大する。また図2(A−2)に示したように、放電電圧Vcを上昇させると1回の放電で生成されるラジカル量が増大する。 In order to control the amount of radicals, the number of discharges N for generating radicals and the discharge voltage Vc are adjusted. As shown in FIG. 2 (A-1), when the number of discharges N is increased, the amount of radical generation is increased. Further, as shown in FIG. 2A-2, when the discharge voltage Vc is increased, the amount of radicals generated by one discharge increases.
またラジカル分布を制御するには、図2(A−2)に示すように、ラジカル生成用放電時期と着火用放電時期との放電間隔τを調整する。またガス流動が強いほど放電電極から離れた位置にラジカルが存在し、ガス流動が弱いほど放電電極に近い位置にラジカルが存在するようになる。したがって放電間隔τ及びガス流動を調整することで、ラジカル分布の程度とラジカル存在箇所とを、ほぼ独立に制御することができる。ガス流動を制御するには、たとえばタンブルコントロールバルブやスワールコントロールバルブの開度を調整する。 Further, in order to control the radical distribution, the discharge interval τ between the radical generation discharge timing and the ignition discharge timing is adjusted as shown in FIG. Further, the stronger the gas flow, the more the radicals exist at a position away from the discharge electrode, and the weaker the gas flow, the more the radicals exist near the discharge electrode. Therefore, by adjusting the discharge interval τ and the gas flow, the degree of radical distribution and the location of radicals can be controlled almost independently. In order to control the gas flow, for example, the opening of a tumble control valve or a swirl control valve is adjusted.
以上の関係をグラフ化したのが図2(B−1)〜図2(B−4)である。すなわち図2(B−1)に示すように、ラジカル量は、ラジカル生成用の放電回数Nにほぼ比例して増大する。また図2(B−2)に示すように、ラジカル量は、ラジカル生成用の放電電圧Vcにほぼ比例して増大する。さらに図2(B−3)に示すように、ラジカル分布は放電間隔τが長いほど小さくなり、その傾向はガス流動が強まるほど大きくなる。さらにまた図2(B−4)に示すように、ラジカルの存在位置は、ガス流動が弱いときには放電間隔τが長いほど放電電極から離れ、ガス流動が強いときには、放電間隔τがある程度まで長いほど放電電極から離れ、それを過ぎると放電間隔τが長くなるにつれて放電電極に近づく。 The above relationships are graphed in FIGS. 2B-1 to 2B-4. That is, as shown in FIG. 2 (B-1), the amount of radicals increases almost in proportion to the number N of discharges for radical generation. Further, as shown in FIG. 2 (B-2), the amount of radicals increases substantially in proportion to the discharge voltage Vc for generating radicals. Further, as shown in FIG. 2 (B-3), the radical distribution becomes smaller as the discharge interval τ becomes longer, and the tendency becomes larger as the gas flow becomes stronger. Furthermore, as shown in FIG. 2 (B-4), the position of the radical is such that the longer the discharge interval τ is, the longer the gas flow is, and the longer the discharge interval τ is, the longer the discharge interval τ is. After leaving the discharge electrode and passing it, the discharge electrode approaches the discharge electrode as the discharge interval τ becomes longer.
図3は、エンジン点火制御装置の制御マップである。 FIG. 3 is a control map of the engine ignition control device.
本発明のエンジン点火制御装置は、図3の制御マップに基づいてラジカル量及びラジカル分布を制御するようにした。なお具体的な制御マップは、例えばあらかじめ実験を通じてエンジン回転速度Ne、目標トルクTに割り付けられROMに格納されている。 The engine ignition control device of the present invention controls the radical amount and radical distribution based on the control map of FIG. A specific control map is assigned to the engine speed Ne and the target torque T through experiments and stored in the ROM in advance.
ここで制御マップの基本的な考え方について説明する。 Here, the basic concept of the control map will be described.
エンジンの燃費を向上させるには、たとえば空燃比をリーンにする、又はEGRによって希釈する、などして希薄燃焼運転域を拡大するとよい。そのようにすれば、比熱比が増大し、またポンプロスが低下するので、熱効率を大きくすることができるからである。 In order to improve the fuel consumption of the engine, it is preferable to expand the lean combustion operation region by, for example, making the air-fuel ratio lean or diluting with EGR. By doing so, the specific heat ratio increases and the pump loss decreases, so that the thermal efficiency can be increased.
しかしながらエンジンの希薄燃焼運転域を拡大すると、エンジン回転速度Neが低いほど乱流強度が小さくなることに起因して燃焼が緩慢になる。 However, when the engine lean combustion operation region is expanded, the combustion becomes slow due to the fact that the lower the engine speed Ne, the smaller the turbulence intensity.
そこで本発明は、図3(A)に示すように、希薄限界を拡大した運転域においては、エンジン回転速度Neが小さいほど活性化する混合気量が多くなるようにラジカル量を多くした。 Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3A, in the operating range where the lean limit is expanded, the amount of radicals is increased so that the amount of air-fuel mixture to be activated increases as the engine speed Ne decreases.
またエンジン回転速度Neが所定値以下かつエンジン負荷が所定値以上では、エンドガスの自己着火によってノッキングが生じやすくなる。 Further, when the engine speed Ne is equal to or lower than a predetermined value and the engine load is equal to or higher than a predetermined value, knocking is likely to occur due to self-ignition of the end gas.
そこで本発明は、このような運転域においては、図3(B)に示すように、エンジン回転速度Neが小さいほど活性化した混合気分布が大きくなるように制御することで、燃焼後半での燃焼速度を高めるようにした。またガス流動を制御することで、放電箇所と異なるエンドガス部にラジカルが存在するようにした。このようにしてノッキングを防止するのである。 Therefore, in the present operation range, the present invention controls the distribution of the activated air-fuel mixture to increase as the engine speed Ne decreases, as shown in FIG. Increased burning speed. In addition, by controlling the gas flow, radicals exist in the end gas part different from the discharge part. In this way, knocking is prevented.
図4は、本発明の作用を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the present invention.
本実施形態では、図4(A−1)に示すようにまずラジカル生成用放電を行う。この放電によって生成されたラジカルRは、図4(B−1)→図4(B−2)→図4(B−3)に示すようにタンブル流に乗ってエンドガス部に移動する。そしてこの図4(B−3)のタイミングで図4(A−2)に示すように混合気着火用の放電を行う。なお放電間隔τは上述のように回転速度及び流動強度(タンブルコントロールバルブやスワールコントロールバルブのような吸気ポートに設ける流動強化手段又は吸気弁の開弁制御などによる流動強度)に割り付けられたマップに基づいて設定する。 In the present embodiment, first, radical generating discharge is performed as shown in FIG. The radical R generated by this discharge travels to the end gas portion in a tumble flow as shown in FIG. 4 (B-1) → FIG. 4 (B-2) → FIG. 4 (B-3). Then, at the timing of FIG. 4 (B-3), as shown in FIG. 4 (A-2), discharge for mixture gas ignition is performed. As described above, the discharge interval τ is a map assigned to the rotational speed and flow strength (flow strength by flow strengthening means provided in the intake port such as a tumble control valve or a swirl control valve or valve opening control of the intake valve). Set based on.
エンジンの希薄燃焼運転域を拡大するとエンジン回転速度Neが低いほど乱流強度が小さくなることに起因して燃焼が緩慢になる。そこで本実施形態では、コロナ放電によってラジカルを生成する放電電極を使用して、エンジン回転速度Neが小さいほど活性化する混合気量が多くなるようにラジカル量を多くするようにしたのである。このようにしたのでエンジンの希薄燃焼運転域を拡大しても安定した燃焼が可能になる。 When the engine lean combustion operating range is expanded, the lower the engine speed Ne, the lower the turbulence intensity, resulting in slower combustion. Therefore, in this embodiment, a discharge electrode that generates radicals by corona discharge is used, and the amount of radicals is increased so that the amount of air-fuel mixture to be activated increases as the engine speed Ne decreases. Since it did in this way, stable combustion is attained even if it expands the engine lean combustion operation range.
またエンジン回転速度Neが所定値以下かつエンジン負荷が所定値以上では、エンドガスの自己着火によってノッキングが生じやすくなる。そこで本実施形態では、このような運転域においては、エンジン回転速度Neが小さいほど活性化した混合気分布が大きくなるように制御することで、燃焼後半での燃焼速度を高めるようにした。またガス流動を制御することで、放電箇所と異なるエンドガス部にラジカルが存在するようにした。このようにしたのでノッキングを防止できたのである。 Further, when the engine speed Ne is equal to or lower than a predetermined value and the engine load is equal to or higher than a predetermined value, knocking is likely to occur due to self-ignition of the end gas. Therefore, in the present embodiment, in such an operating region, the combustion speed in the latter half of combustion is increased by controlling the activated air-fuel mixture distribution to be larger as the engine speed Ne is smaller. In addition, by controlling the gas flow, radicals exist in the end gas part different from the discharge part. As a result, knocking could be prevented.
(第2実施形態)
図5は、本発明によるエンジン点火制御装置の第2実施形態に使用する可変動弁機構を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a view showing a variable valve mechanism used in the second embodiment of the engine ignition control apparatus according to the present invention.
なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。 In the following embodiments, the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those of the above-described embodiments, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.
本実施形態のエンジンは、図8(A)に示すように、高負荷域では吸気スロットルの開度を制御することで吸入空気量を調整するが、低負荷域では吸気バルブ51の閉弁時期(IVC)を進角/遅角制御することで吸入空気量を調整する。
As shown in FIG. 8A, the engine of the present embodiment adjusts the intake air amount by controlling the opening of the intake throttle in the high load range, but closes the
吸気バルブ51の閉弁時期を制御するには、たとえば特開平11−107725号に開示された可変動弁機構を使用すればよい。ここでは図5に沿って可変動弁機構について簡単に説明する。
In order to control the closing timing of the
可変動弁機構200は、カムシャフト210と、リンクアーム220と、バルブリフト制御シャフト230と、ロッカアーム240と、リンク部材250と、揺動カム260とを備え、揺動カム260の揺動によって吸気バルブ51を開閉する。
The
カムシャフト210は、エンジン前後方向に沿ってシリンダヘッド上部に回転自在に支持される。カムシャフト210の一端は、カムスプロケット270に挿入される。カムスプロケット270は、エンジンのクランク軸からトルクが伝達されて回転する。カムシャフト210は、カムスプロケット270とともに回転する。カムシャフト210は、油圧によってカムスプロケット270に対して相対回転し、カムスプロケット270に対する位相を変更できる。このような構造によって、クランク軸に対するカムシャフト210の回転位相を変更できる。カムシャフト210にはカム211が固定される。カム211はカムシャフト210と一体回転する。またカムシャフト210にはパイプで連結された一対の揺動カム260が挿通される。揺動カム260はカムシャフト210を回転中心として揺動し吸気バルブ51を開閉する。
The
リンクアーム220はカム211を挿通して支持される。
The
バルブリフト制御シャフト230は、カムシャフト210と平行に配置される。バルブリフト制御シャフト230にはカム231が一体形成される。バルブリフト制御シャフト230はアクチュエータ280によって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。
The valve
ロッカアーム240はカム231を挿通して支持され、リンクアーム220に連結される。
The
リンク部材250は、ロッカアーム240に連結される。
The
揺動カム260は、カムシャフト210を挿通し、カムシャフト210を中心として揺動自在である。揺動カム260は、リンク部材250に連結される。揺動カム260は上下動して、タペット53を介して吸気バルブ51を押し下げる。
The
続いて図6を参照して可変動弁機構200の動作を説明する。
Next, the operation of the
図6(A−1)(A−2)は吸気バルブ51のリフト量を最大にするときの様子を示す図である。図6(A−1)は吸気バルブ51が閉弁状態であって揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ260bが最高位置にある。図6(A−2)は吸気バルブ51が開弁状態であって揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。すなわちこのときカムノーズ260bが最低位置にある。
FIGS. 6A-1 and 6A-2 are views showing a state when the lift amount of the
図6(B−1)(B−2)は吸気バルブ51のリフト量を最小にするときの様子を示す図である。図6(B−1)はカムノーズ260bが最高位置にあり、揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。図6(B−2)はカムノーズ260bが最低位置にあり、揺動カム260の揺動方向が反転するときの様子を示す。本実施形態では吸気バルブ51の最大リフト量がゼロである。そのため、図6(B−1)(B−2)では揺動カム260の作動にかかわらず、吸気バルブ51は常に閉弁状態である。
6 (B-1) and 6 (B-2) are views showing a state when the lift amount of the
吸気バルブ51のリフト量を大きくするには、図6(A−1)(A−2)に示すように、バルブリフト制御シャフト230を回転してカム231の位置を下げ、軸心P1を軸心P2の下方にセットする。これによりロッカアーム240は、全体が下方に移動する。
In order to increase the lift amount of the
この状態でカムシャフト210を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム220→ロッカアーム240→リンク部材250→揺動カム260と伝達する。
When the
図6(A−1)のように、カム211がカムシャフト210よりも左側にあるときは揺動カム260の基円部260aがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は閉弁する。
As shown in FIG. 6A-1, when the
図6(A−2)のように、カム211がカムシャフト210よりも右側にあるときは揺動カム260のカムノーズ260bがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は開弁する。
As shown in FIG. 6A-2, when the
吸気バルブ51のリフト量を小さくするには、図6(B−1)(B−2)に示すように、バルブリフト制御シャフト230を回転してカム231の位置を上げ、軸心P1を軸心P2の右斜上方にセットする。これによりロッカアーム240は、全体が上方に移動する。
In order to reduce the lift amount of the
この状態でカムシャフト210を回転駆動すると、その駆動力が、リンクアーム220→ロッカアーム240→リンク部材250→揺動カム260と伝達する。
When the
図6(B−1)のように、カム211がカムシャフト210よりも左側にあるときは揺動カム260の基円部260aがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は閉弁する。
As shown in FIG. 6B-1, when the
図6(B−2)のように、カム211がカムシャフト210よりも右側にあるときであっても揺動カム260の基円部260aがタペット53に当接しており、このとき吸気バルブ51は閉弁する。
As shown in FIG. 6B-2, even when the
このように、バルブリフト制御シャフト230を回転してカム231の位置を上げ、軸心P1を軸心P2の右斜上方にセットした場合には、カムシャフト210が回転して揺動カムが揺動しても、吸気バルブ51は常に閉弁する。
As described above, when the valve
図7は可変動弁機構200による吸気バルブ51のリフト量及び開閉時期を示す図である。実線はバルブリフト制御シャフト230を回転したときの吸気バルブ51のリフト量及び開閉時期を示す図である。破線はカムシャフト210のカムスプロケット270に対する位相を変更したときの吸気バルブ51の開閉時期を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the lift amount and opening / closing timing of the
上述した可変動弁機構200の構造によれば、吸気バルブ51のリフト量及び作動角を連続的に変更することができる。このようにバルブリフト制御シャフト230の角度及びカムシャフト210のカムスプロケット270に対する位相を変更することで、吸気バルブ51のリフト量及び作動角を連続的に自在に変更することができる。
According to the structure of the
本実施形態においては負荷が小さいほど、吸気弁の作動角を縮小して、閉弁時期(IVC)を進角し、吸気行程の半ばで吸入を停止して、下死点前後で吸気を膨張・圧縮させる。このようにすることで、実際に有効な吸入ストロークを変化させ、圧縮開始時のシリンダ容積を小さくしてポンプロス(ポンプ損失)を低減するミラーサイクルでエンジンを運転する。 In this embodiment, the smaller the load, the smaller the intake valve operating angle, the valve closing timing (IVC) is advanced, the intake is stopped in the middle of the intake stroke, and the intake is expanded before and after bottom dead center.・ Compress. In this way, the engine is operated in a mirror cycle that changes the actually effective suction stroke, reduces the cylinder volume at the start of compression, and reduces pump loss (pump loss).
しかしながら、このようなエンジンでは、実圧縮比が低下することによって着火時の筒内温度が低くなり、燃焼速度が遅くなることがある。 However, in such an engine, when the actual compression ratio decreases, the in-cylinder temperature at the time of ignition may decrease, and the combustion speed may decrease.
そこで、このようなエンジンにおいては、図8(B)に示すように、吸気弁の閉弁時期(IVC)を調整することで実圧縮比が所定圧縮比よりも低くなる低負荷運転域においては、負荷が低いほど化学的活性度を高める混合気が増量するようにラジカル生成量を大きくするようにしたのである。 Therefore, in such an engine, as shown in FIG. 8B, in a low load operation region where the actual compression ratio becomes lower than a predetermined compression ratio by adjusting the closing timing (IVC) of the intake valve. The radical generation amount was increased so that the amount of the air-fuel mixture that increases the chemical activity increased as the load decreased.
なお点火時圧力が高ければ、点火が生じない範囲内でコロナ放電電圧を高電圧にすることで、ラジカル生成量を制御できる。しかしながら点火時圧力が低くなると、アーク放電に遷移しやすくなる。そこで、本実施形態では、点火時圧力が低いときはラジカル生成用のコロナ放電電圧を低電圧にするとともにコロナ放電回数を増大させることで、ラジカル生成量を制御するようにした。 If the ignition pressure is high, the amount of radical generation can be controlled by increasing the corona discharge voltage within a range where ignition does not occur. However, when the ignition pressure becomes low, it becomes easier to make a transition to arc discharge. Therefore, in this embodiment, when the ignition pressure is low, the radical generation amount is controlled by lowering the corona discharge voltage for radical generation and increasing the number of corona discharges.
本実施形態によれば、吸気バルブの閉弁時期(IVC)を進角/遅角制御することで吸入空気量を調整するエンジンにおいても、確実にラジカルを生成でき、エンジンの希薄燃焼運転域を拡大しても安定した燃焼が可能になる。特に点火時圧力が低いときはラジカル生成用のコロナ放電電圧を低電圧にするとともにコロナ放電回数を増大させることで、ラジカル生成量を制御するようにしたので、点火時圧力にかかわらず確実にラジカルを生成できるようになったのである。 According to the present embodiment, even in an engine that adjusts the intake air amount by controlling the advance / retard of the intake valve closing timing (IVC), radicals can be generated reliably, and the lean combustion operating range of the engine can be reduced. Stable combustion is possible even if it is enlarged. In particular, when the ignition pressure is low, the radical generation amount is controlled by lowering the corona discharge voltage for radical generation and increasing the number of corona discharges. Can now be generated.
(第3実施形態)
図9は、本発明によるエンジン点火制御装置の第3実施形態を示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a third embodiment of the engine ignition control apparatus according to the present invention.
本実施形態のエンジンは、ラジカル生成用の放電電極11−1と、混合気点火用電極11−2と、の2つの独立した電極を備える。 The engine of the present embodiment includes two independent electrodes, a discharge electrode 11-1 for generating radicals and an electrode 11-2 for igniting the mixture.
このような構造にすることで、ラジカル生成用の放電と混合気点火用の放電とを同時又は非常に短い間隔で行うことができる。そのためラジカル分布を容易に制御できる。また混合気への着火を行いつつラジカルを生成できるので、燃焼を一層促進できる。 With such a structure, the discharge for radical generation and the discharge for mixture ignition can be performed simultaneously or at very short intervals. Therefore, radical distribution can be easily controlled. Moreover, since radicals can be generated while igniting the air-fuel mixture, combustion can be further promoted.
(第4実施形態)
図10は、本発明によるエンジン点火制御装置の第4実施形態を示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a fourth embodiment of the engine ignition control apparatus according to the present invention.
本実施形態の混合気点火用電極11−2は、燃焼室外周部に設置されている。 The air-fuel mixture ignition electrode 11-2 of the present embodiment is installed on the outer periphery of the combustion chamber.
このようにすることで、ガス流動によらず全負荷時のラジカル分布を大きくすることができる。 By doing in this way, radical distribution at the time of full load can be enlarged irrespective of gas flow.
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。 Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention.
たとえば第2実施形態においては、吸気弁閉時期を調整することよって吸入空気量を調整することで実圧縮比を変更しているが、ピストン上死点位置を機械的に調整することで実圧縮比を変更する可変圧縮比エンジンの場合には、点火時期における筒内圧力に対してラジカル生成用の放電方法を切り替えるように制御すればよい。 For example, in the second embodiment, the actual compression ratio is changed by adjusting the intake air amount by adjusting the intake valve closing timing, but the actual compression ratio is changed by mechanically adjusting the piston top dead center position. In the case of a variable compression ratio engine that changes the ratio, control may be performed so as to switch the discharge method for generating radicals with respect to the in-cylinder pressure at the ignition timing.
10 エンジン点火制御装置
11 放電電極(ラジカル生成手段)
11a 中心電極
11b 側方電極
11c 絶縁体
12 短パルス高電圧発生器
20 エンジン
21 燃焼室
70 コントローラ(ラジカル制御手段)
200 可変動弁機構
10 Engine ignition control device 11 Discharge electrode (radical generation means)
200 Variable valve mechanism
Claims (20)
ラジカル生成運転域での運転中はエンジン運転状態に基づいて前記ラジカル生成手段によるラジカル生成を調整するラジカル制御手段を有する、
ことを特徴とするエンジン点火制御装置。 An engine ignition control device comprising radical generating means capable of generating radicals in a combustion chamber, and igniting an air-fuel mixture after generating radicals in the combustion chamber during operation in a radical generation operation region,
During operation in the radical generation operation region, it has radical control means for adjusting radical generation by the radical generation means based on the engine operating state,
An engine ignition control device.
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジン点火制御装置。 The radical generation operation region is a lean combustion operation region,
The engine ignition control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the amount of radical generation as the engine rotation speed in the engine operating state decreases.
The engine ignition control device according to claim 1 or 2, characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the amount of radical generation as the engine load in the engine operating state is smaller.
The engine ignition control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the engine ignition control device is provided.
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the radical distribution as the engine rotation speed in the engine operating state is smaller.
The engine ignition control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the engine ignition control device is provided.
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the radical distribution as the engine load in the engine operating state is smaller.
The engine ignition control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the engine ignition control device is provided.
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 The radical generating means is a discharge electrode that generates a radical by generating corona discharge due to low-temperature plasma when a short pulse high voltage is applied,
The engine ignition control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the engine ignition control device is provided.
ことを特徴とする請求項7に記載のエンジン点火制御装置。 The discharge electrode is applied with a short pulse high voltage to generate a corona discharge by low-temperature plasma to generate radicals, and then generates an arc discharge by thermal plasma to ignite the mixture.
The engine ignition control device according to claim 7.
ことを特徴とする請求項8に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the radical distribution by shortening the discharge interval from corona discharge to arc discharge of the discharge electrode.
The engine ignition control device according to claim 8.
ことを特徴とする請求項9に記載のエンジン点火制御装置。 A flow intensity control means capable of controlling the gas flow strength in the combustion chamber and increasing the radical distribution by weakening the gas flow strength;
The engine ignition control device according to claim 9.
ことを特徴とする請求項10に記載のエンジン点火制御装置。 The flow strength control means reduces the distance from the discharge electrode of the radical by reducing the gas flow strength,
The engine ignition control device according to claim 10.
ことを特徴とする請求項7から請求項11までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the amount of radical generation by increasing the corona discharge voltage applied to the discharge electrode.
The engine ignition control device according to any one of claims 7 to 11, wherein the engine ignition control device is any one of claims 7 to 11.
ことを特徴とする請求項7から請求項12までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the amount of radical generation by increasing the number of times of applying a corona discharge voltage to the discharge electrode.
The engine ignition control device according to any one of claims 7 to 12, characterized in that:
前記ラジカル制御手段は、前記エンジン運転状態であるエンジン負荷が小さいほどラジカル生成量を増大する、
ことを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 It further has a variable compression ratio mechanism that can change the actual compression ratio according to the engine load,
The radical control means increases the amount of radical generation as the engine load in the engine operating state is smaller.
The engine ignition control device according to any one of claims 1 to 13, wherein the engine ignition control device is any one of claims 1 to 13.
ことを特徴とする請求項14に記載のエンジン点火制御装置。 The variable compression ratio mechanism is a mechanism capable of changing the actual compression ratio by controlling the intake air amount by adjusting the closing timing of the intake valve.
The engine ignition control device according to claim 14.
ことを特徴とする請求項14に記載のエンジン点火制御装置。 The variable compression ratio mechanism is a mechanism that can change the actual compression ratio by mechanically adjusting the piston top dead center position.
The engine ignition control device according to claim 14.
ことを特徴とする請求項14から請求項16までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 The radical control means increases the amount of radical generation by increasing the corona discharge voltage applied to the discharge electrode when the ignition pressure is higher than a predetermined pressure, and applies to the discharge electrode when the ignition pressure is lower than the predetermined pressure. Increase radical production by increasing the number of times the corona discharge voltage is applied,
The engine ignition control device according to any one of claims 14 to 16, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から請求項17までのいずれか1項に記載のエンジン点火制御装置。 An ignition means that is provided independently of the radical generation means and ignites the air-fuel mixture after the radicals are generated in the combustion chamber;
The engine ignition control device according to any one of claims 1 to 17, characterized in that:
ことを特徴とする請求項18に記載のエンジン点火制御装置。 The ignition means is provided in the ceiling portion of the combustion chamber together with the radical generating means.
The engine ignition control device according to claim 18.
ことを特徴とする請求項18に記載のエンジン点火制御装置。 The ignition means is provided on the outer peripheral portion of the combustion chamber,
The engine ignition control device according to claim 18.
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