特開 2024-171858 エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171858

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 3/12 20060101AFI20241205BHJP

   F02D 15/00 20060101ALI20241205BHJP

   F02D 23/02 20060101ALI20241205BHJP

   F02B 23/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

F02B3/12

F02D15/00 E

F02D23/02 K

F02D23/02 H

F02B23/00 P

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089118

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(74)【代理人】

【識別番号】100167793

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】西條 克哉

【テーマコード（参考）】

3G023

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G023AA05

3G023AB05

3G023AC04

3G092AA11

3G092AB02

3G092BA01

3G092BB01

3G092BB06

3G092BB12

3G092DA01

3G092DA03

3G092DD03

3G092EA02

3G092EA16

3G092FA16

3G092FA24

3G092HA01Z

3G092HA13X

3G092HB02X

3G092HC05Z

3G092HE06Z

(57)【要約】

【課題】エンジン１の燃焼時の排出物の量を低減する。
【解決手段】エンジン１は、エンジン１のシリンダ１２内に往復運動可能に収容されて、シリンダ１２内に収容された空気の温度がガソリンを自然発火させる発火温度以上になるようにシリンダ１２内に収容された空気を圧縮するピストン１３と、ピストン１３が空気を圧縮しているときにシリンダ１２の内部の燃焼室１９にガソリンを噴射して、ガソリンと空気の混合気を燃焼させる噴射装置１４と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダと、
前記シリンダ内に収容されて、前記シリンダ内を往復運動することにより前記シリンダ内の空気を圧縮するピストンと、
前記空気の圧縮中に前記シリンダにガソリンを噴射して燃焼させる噴射装置と、
を有するエンジン。

【請求項2】

前記ピストンは、前記シリンダ内を往復運動して空気を圧縮することで、前記シリンダ内の空気の温度を前記ガソリンの発火温度以上に昇温する、
請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記噴射装置は、
前記エンジンにかかる負荷が閾値未満の場合、前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを一度に噴射し、
前記負荷が前記閾値以上の場合、前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを複数回に分けて噴射する、
請求項１に記載のエンジン。

【請求項4】

前記噴射装置は、
前記負荷が前記閾値未満の場合、前記ピストンが下死点から上死点へ回転する際に前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを一度に噴射し、
前記負荷が前記閾値以上の場合、前記ピストンが下死点から上死点へ回転する際に前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンのうちの一部を噴射し、前記ピストンが上死点を通過する際に残りの前記ガソリンを噴射する、
請求項３に記載のエンジン。

【請求項5】

前記エンジンの燃焼室の最小容積に対する前記燃焼室の最大容積の比率である圧縮比を変更可能な圧縮比変更部を有し、
前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値未満の場合の圧縮比を、前記負荷が前記閾値以上の場合の圧縮比よりも大きくする、
請求項３又は４に記載のエンジン。

【請求項6】

前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値よりも小さい所定値以下の場合の圧縮比を、前記前記負荷が前記所定値よりも大きい場合の圧縮比よりも大きくする、
請求項５に記載のエンジン。

【請求項7】

前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値よりも小さい所定値以下の場合の前記圧縮比が最大になるように、前記負荷が前記閾値よりも小さくなるほど前記圧縮比を大きくする、
請求項５に記載のエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガソリンを燃料とするエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

ガソリンを燃料とするエンジンが知られている。特許文献１には、ガソリンと空気の混合気に点火する点火装置を有し、混合気に点火して混合気を燃焼させたり、混合気を圧縮して自然発火で混合気を燃焼させたりするエンジンが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１９０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、点火装置でガソリンに点火して燃焼させる場合、ガソリンを自然発火で燃焼させる場合よりも排出物の量が多くなっていた。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、燃焼時の排出物の量を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様においては、シリンダと、前記シリンダ内に収容されて、前記シリンダ内を往復運動することにより前記シリンダ内の空気を圧縮するピストンと、前記空気の圧縮中に前記シリンダにガソリンを噴射して燃焼させる噴射装置と、を有するエンジンを提供する。

【0007】

前記ピストンは、前記シリンダ内を往復運動して空気を圧縮することで、前記シリンダ内の空気の温度を前記ガソリンの発火温度以上に昇温してもよい。

【0008】

前記噴射装置は、前記エンジンにかかる負荷が閾値未満の場合、前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを一度に噴射し、前記負荷が前記閾値以上の場合、前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを複数回に分けて噴射してもよい。

【0009】

前記噴射装置は、前記負荷が前記閾値未満の場合、前記ピストンが下死点から上死点へ回転する際に前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを一度に噴射し、前記負荷が前記閾値以上の場合、前記ピストンが下死点から上死点へ回転する際に前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンのうちの一部を噴射し、前記ピストンが上死点を通過する際に残りの前記ガソリンを噴射してもよい。

【0010】

前記エンジンの燃焼室の最小容積に対する前記燃焼室の最大容積の比率である圧縮比を変更可能な圧縮比変更部を有し、前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値未満の場合の圧縮比を、前記負荷が前記閾値以上の場合の圧縮比よりも大きくしてもよい。

【0011】

前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値よりも小さい所定値以下の場合の圧縮比を、前記前記負荷が前記所定値よりも大きい場合の圧縮比よりも大きくしてもよい。

【0012】

前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値よりも小さい所定値以下の場合の前記圧縮比が最大になるように、前記負荷が前記閾値よりも小さくなるほど前記圧縮比を大きくしてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、燃焼時の排出物の量を低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】エンジンの構成を説明するための図である。

【図2】実施の形態に係るエンジンの燃焼サイクルを説明するための図である。

【図3】エンジン制御装置の構成を説明するための図である。

【図4】ピストンが下死点から上死点へ回転する際の模式図である。

【図5】１回噴射モードの噴射タイミングを説明するための図である。

【図6】ピストンが上死点を通過する際の模式図である。

【図7】２回噴射モードの噴射タイミングを説明するための図である。

【図8】負荷に応じてガソリンの噴射回数を切り替える処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［エンジン１の構成］
図１は、エンジン１の構成を説明するための図である。エンジン１は、空気を圧縮した圧縮空気にガソリンを噴射することで、ガソリンと空気を混合した混合気を燃焼、膨張させて動力を発生させる内燃機関である。エンジン１は、例えば自動車や船舶に搭載される。エンジン１は、エンジン本体１１及びエンジン制御装置２を有する。エンジン本体１１は、４つのシリンダ１２を備えるが、シリンダ１２の数はこれに限らない。エンジン制御装置２は、エンジン１を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）である。エンジン制御装置２の詳細は後述する。

【0016】

図２は、実施の形態に係るエンジン１の燃焼サイクルを説明するための図である。図２に示すとおり、シリンダ１２には、ピストン１３、噴射装置１４、吸気弁１５及び排気弁１６が設けられているが、空気とガソリンの混合気に点火する点火装置が設けられていない。ピストン１３は、シリンダ１２内に往復運動可能に収容されている。吸気弁１５は、シリンダ１２と吸気管１７の間を開閉する。排気弁１６は、シリンダ１２と排気管１８の間を開閉する。

【0017】

ピストン１３の往復運動において、最もピストン１３がシリンダ１２内に押し込まれた状態をピストン１３が上死点に位置するという。また、ピストン１３の往復運動において、最もピストン１３がシリンダ１２内から図２中の下側に位置する状態を、ピストン１３が下死点に位置するという。シリンダ１２とピストン１３は、燃焼室を形成する。燃焼室１９の容積は、ピストン１３が上死点に位置するとき最小となり、ピストン１３が下死点に位置するとき最大となる。

【0018】

エンジン１の燃焼サイクルの開始時においてシリンダ１２の吸気弁１５及び排気弁１６は閉じている。まず、ピストン１３が上死点から下死点に回転する際に吸気弁１５は開放されて、空気がシリンダ１２内に吸い込まれる（吸気工程）。吸気弁１５は、ピストン１３が上死点から下死点に至るまでの間、開放されている。なお、図２に示すピストン１３は下死点に至る直前であり、吸気弁１５は、解放されている。

【0019】

吸気弁１５は、ピストン１３が下死点に至るときに閉じる。シリンダ１２内の空気は、ピストン１３が下死点から上死点に回転する際に圧縮される（圧縮工程）。具体的には、ピストン１３は、シリンダ１２内部の燃焼室１９の最大容積まで燃焼室１９に収容された空気の体積が、燃焼室１９の最小容積になるまで空気を圧縮する。以下の説明では、燃焼室１９の最小容量に対する燃焼室１９の最大容量の比率を圧縮比という。より具体的には、ピストン１３は、最大容積まで収容された空気を最小容積になるまで圧縮することで、シリンダ１２内の空気の温度がガソリンを自然発火させる発火温度以上になるようにする。ガソリンが自然発火する温度はおよそ摂氏３００度であるので、ピストン１３は、温度が摂氏３００度になるまで空気を圧縮できる。

【0020】

圧縮比は、ピストン１３により圧縮された空気が摂氏３００度に到達するように設定され、当該圧縮比を実現するようにピストン１３及びシリンダ１２の形状が定められている。具体例を挙げると、圧縮比を１８以上にすると圧縮された空気が３００度以上になるので、圧縮比が１８以上になるようにピストン１３及びシリンダ１２の形状が定められている。

【0021】

噴射装置１４は、ピストン１３が空気を圧縮中にシリンダ１２にガソリンを噴射して燃焼させる。具体的には、噴射装置１４は、ピストン１３が下死点から上死点へ回転する際にガソリンを燃焼室１９に噴射する。これにより、混合気に点火することなく、圧縮加熱された圧縮空気とガソリンが混合して燃焼する。圧縮空気とガソリンが混合して燃焼することにより燃焼ガスが発生し、ピストン１３は、膨張する燃焼ガスにより下死点まで押し下げられる（燃焼行程）。

【0022】

そして、ピストン１３は、下死点まで押し下げられた後、慣性や他のシリンダ１２での燃焼ガスの膨張に伴い、再度上死点まで上昇する。このとき、排気弁１６は開放され、燃焼ガスはシリンダ１２外に押し出されて排気ガスとして排気管１８に排出される（排気工程）。上記のとおり、本実施の形態に係るエンジン１の燃焼サイクルにおいては、ガソリンに点火することなく、ガソリンが自然発火した温度まで上昇した圧縮空気にガソリンを噴射することで、ガソリンと空気の混合気を燃焼させる。

【0023】

混合気が燃焼する際には、燃焼時の排出物として窒素酸化物が生じる。窒素酸化物の量は、燃焼温度が高いほど多くなる。混合気の燃焼温度は、混合気中のガソリンに対する酸素の比率である空燃比に応じて変化する。具体的には、混合気の燃焼温度は、酸素とガソリンが過不足なく反応する理論空燃比のときに最大になり、空燃比が理論空燃比よりも大きくなるほど低下する。そのため、混合気の燃焼で生じる窒素酸化物の量は、理論空燃比のときに最大になり、空燃比が大きくなるほど減少する。

【0024】

予混合圧縮着火の空燃比は、理想空燃比付近の混合気に点火装置で点火する火炎伝播燃焼の空燃比よりも大きいので、予混合圧縮着火の燃焼温度は、火炎伝播燃焼よりも低い。そのため、予混合圧縮着火で生じる窒素酸化物の量は、火炎伝播燃焼で生じる窒素酸化物の量よりも少ない。本実施の形態に係るエンジン１は、火炎伝播燃焼よりも燃焼温度が低い予混合圧縮着火で混合気を燃焼させることにより、混合気を火炎伝播燃焼させる場合よりも、燃焼時に生じる窒素酸化物の量を低減できる。

【0025】

［エンジン制御装置２の構成］
図３は、エンジン制御装置２の構成を説明するための図である。エンジン制御装置２は、記憶部２１及び制御部２２を有する。記憶部２１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部２１は、制御部２２が実行するプログラムを記憶する。

【0026】

制御部２２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部２２は、記憶部２１に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部２２１、噴射制御部２２２及び圧縮比変更部２２３としての機能を実現する。

【0027】

取得部２２１は、エンジン１の出力軸３にかかる負荷を取得する。負荷は、出力軸３の回転を妨げる力である。例えば、エンジン１が車両に搭載されている場合、取得部２２１は、エンジン１が搭載された車両の走行を妨げる力を負荷として取得する。

【0028】

噴射制御部２２２は、ピストン１３が下死点から上死点へ回転する際に、取得部２２１が取得した負荷以上の出力トルクを出力可能な量のガソリンを噴射装置１４に噴射させる。出力トルクは、負荷に抗って出力軸３を回転させようとする力である。エンジン１が車両に搭載されている場合、噴射制御部２２２は、車両の走行を妨げる力に抗って車両を走行させるのに必要な出力トルクを出力可能な量のガソリンを噴射装置１４に噴射させる。

【0029】

噴射制御部２２２は、負荷が低負荷であるか否かを判定するための閾値よりも取得された負荷が低い場合、ガソリンを噴射装置１４に噴射させるモードを１回噴射モードにして、ピストン１３が下死点から上死点へ回転する際に、出力トルクを出力可能な量のガソリンを噴射装置１４に一度に噴射させる。低負荷は、例えばエンジン１を搭載した車両が平坦な道や緩い下り坂を一定の速度で走行している場合にエンジン１の出力軸３の回転を妨げる力であるが、これに限定するものではない。閾値の具体的な値は、燃焼室１９の容積や、噴射装置１４の耐久性等のエンジン１の仕様に応じて実験などにより定めればよい。

【0030】

図４は、ピストン１３が下死点から上死点へ回転する際の模式図である。図４に示すとおり、噴射制御部２２２は、ピストン１３が下死点から上死点に回転する際にピストン１３にガソリン４を噴射させる。図５は、１回噴射モードの噴射タイミングを説明するための図である。図５の横軸はクランク角を示し、縦軸はｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｒａｔｅを示す。噴射制御部２２２は、クランク角が下死点から上死点の間に設定された第１角度範囲５内である間に、出力トルクを出力可能な量のガソリンを噴射装置１４に一度に噴射させる。第１角度範囲５は、例えば上死点前５０度を含む。具体的には、第１角度範囲５は、上死点前５０度を中心とするプラスマイナス１５度である。

【0031】

ピストン１３は、ガソリン４と空気が燃焼室１９内で混合された状態で、ガソリン４と空気が混合された気体を圧縮する。そして、ガソリン４と空気が混合された気体は、圧縮による温度上昇によって燃焼する。以下の説明において、負荷が閾値未満の場合に、ガソリン４と空気を燃焼室１９内で混合して、圧縮による温度上昇によって自己着火させることを予混合圧縮着火と言うことがある。

【0032】

ところで、エンジン１にかかる負荷が大きくなると、より大きな出力トルクを出力可能にするために多くのガソリンを噴射させる必要がある。しかし、多量のガソリンを一度に噴射させると、燃焼ガスの圧力が大きくなりすぎてしまい、ノッキングが生じたり、噴射装置１４が損傷したりしてしまうことがある。

【0033】

そこで、噴射制御部２２２は、負荷が閾値以上の場合、負荷以上の出力トルクを出力可能な量のガソリンを複数回に分けて噴射装置１４に噴射させる。具体的には、噴射制御部２２２は、負荷が閾値以上の場合、ガソリンを噴射装置１４に噴射させるモードを２回噴射モードにする。噴射制御部２２２は、２回噴射モードの場合、まず、ピストン１３が下死点から上死点へ回転する際に負荷以上の出力トルクを出力可能な量のガソリンのうちの一部を噴射装置１４に噴射させる。具体的には、噴射制御部２２２は、圧縮中の空気の温度がガソリンの発火温度になる前に、一部のガソリンを噴射装置１４に噴射させる。そして、噴射制御部２２２は、ピストン１３が上死点を通過する際に残りのガソリンを噴射装置１４に噴射させる。

【0034】

図６は、ピストン１３が上死点を通過する際の模式図である。図６のピストン１３は、上死点を通過している最中である。噴射制御部２２２は、ガソリン４のうちの一部を噴射装置１４に噴射させた後、ピストン１３が回転して上死点を通過する際に残りのガソリン４を噴射装置１４に噴射させる。言い換えると、噴射制御部２２２は、先に噴射させたガソリンが自然発火して予混合圧縮着火が始まるタイミングに合わせて、残りのガソリン４を噴射装置１４に噴射させる。このようにすることで、残りのガソリン４が引火して拡散燃焼する。

【0035】

図７は、２回噴射モードの噴射タイミングを説明するための図である。図７の横軸はクランク角を示し、縦軸はｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｒａｔｅを示す。噴射制御部２２２は、クランク角が第１角度範囲５内である間に、出力トルクを出力可能な量のガソリンのうちの一部を噴射装置１４に噴射させる。噴射制御部２２２は、噴射制御部２２２は、クランク角が上死点を含む第２角度範囲６内である間に、出力トルクを出力可能な量のガソリン４のうちの残りを噴射装置１４に噴射させる。第２角度範囲６は、例えば上死点を中心とするプラスマイナス１５度である。これにより、出力トルクを出力可能な量のガソリンを一度に噴射させる場合よりも、燃焼ガスの圧力が高くなりすぎることを抑制できる。

【0036】

ところで、噴射制御部２２２は、エンジン１にかかる負荷が小さい場合、噴射装置１４が燃焼室１９に噴射するガソリンの量を少なくする。空気に対するガソリンの比率が小さくなると、燃焼ガスの膨張による圧力は低くなる。燃焼ガスの圧力が低くなると、ピストン１３が回転しなくなりエンジン１が失火することがある。

【0037】

そこで、圧縮比変更部２２３は、負荷が閾値未満か否かに応じて圧縮比を変更する。例えば、圧縮比変更部２２３は、エンジン１にかかる負荷が閾値未満の場合の圧縮比を、エンジン１にかかる負荷が閾値以上の場合の圧縮比よりも大きくする。具体的には、圧縮比変更部２２３は、負荷が閾値以下の場合の吸気弁１５の開口時間を、負荷が閾値よりも大きい場合の開口時間よりも長くすることで圧縮比を大きくする。具体的には、圧縮比変更部２２３は、負荷が閾値以下の場合の吸気弁１５の開口時間を圧縮比が２４になるようにし、負荷が所定値よりも大きい場合の吸気弁１５の開口時間を圧縮比が１８になるようにする。

【0038】

このように、圧縮比変更部２２３は、エンジン１にかかる負荷が小さくて噴射装置１４が燃焼室１９に噴射するガソリンの量が少なくなる際に、圧縮比を大きくする。圧縮比を高くするほど燃焼ガスの膨張による圧力が増加する。その結果、圧縮比変更部２２３は、燃焼時の圧力の低下を抑制できるので、ピストン１３が回転しなくなることを抑制できる。

【0039】

圧縮比変更部２２３は、エンジン１にかかる負荷が、低負荷よりも小さい極低負荷の場合の圧縮比を、低負荷の場合の圧縮比よりも大きくしてもよい。圧縮比変更部２２３は、負荷が、極低負荷か否かを判定するための所定値未満の場合の圧縮比を、負荷が所定値以上の場合の圧縮比よりも大きくする。所定値は閾値よりも小さい。

【0040】

極低負荷は、例えば、車両が惰性で走行可能な下り坂を走行する場合や、車両の変速機がニュートラルでエンジン１の出力トルクが車両の車輪に伝達されていない状態の場合の負荷である。また、極低負荷は、エンジン１の出力軸３に負荷がかかっていない無負荷状態であり、エンジン１が失火しない回転数で稼動し続けている状態（いわゆるアイドリング中）の負荷であってもよい。無負荷状態の負荷の大きさの具体的な値は例えば０である。

【0041】

圧縮比変更部２２３は、負荷が所定値以下の場合の吸気弁１５の開口時間を、負荷が所定値よりも大きい場合の開口時間よりも長くすることで圧縮比を大きくする。具体的には、圧縮比変更部２２３は、負荷が所定値以下の場合の吸気弁１５の開口時間を圧縮比が２４になるようにし、負荷が所定値よりも大きい場合の吸気弁１５の開口時間を圧縮比が１８になるようにする。開口時間の具体的な値は、ピストン１３の回転速度や吸気管１７の径等に応じて適宜定めればよい。このように、圧縮比変更部２２３は、負荷に応じた圧縮比でガソリンを燃焼させられるので、燃焼ガスの仕事量の低下を抑制でき、エンジン１の失火を抑制できる。

【0042】

圧縮比変更部２２３は、圧縮比を段階的に変化させるのでなく、圧縮比を連続的に変化させてもよい。例えば、圧縮比変更部２２３は、負荷が所定値未満の場合に圧縮比が最大になるように、負荷が閾値よりも小さくなるほど圧縮比を大きくする。具体的には、圧縮比変更部２２３は、負荷が所定値未満の場合の吸気弁１５の開口時間が最大になるように、負荷が閾値よりも小さくなるほど吸気弁１５の開口時間を大きくする。このようにすることで、圧縮比変更部２２３は、圧縮比を段階的に大きくする場合よりも適切な圧縮比でガソリンを燃焼させられる。

【0043】

［噴射回数を切り替える処理］
図８は、負荷に応じてガソリンの噴射回数を切り替える処理の一例を示すフローチャートである。噴射回数を切り替える処理は、エンジン１が始動している間、所定の時間間隔で実行される。所定の時間間隔は、例えば１００ミリ秒であるが、これに限定するものではない。

【0044】

まず、取得部２２１は、エンジン１にかかる負荷を取得する（ステップＳ１）。例えば、取得部２２１は、エンジン１の出力軸３の回転を妨げる力を負荷として取得する。

【0045】

噴射制御部２２２は、取得部２２１が取得した負荷が閾値未満か否かを判定する（ステップＳ２）。噴射制御部２２２は、負荷が閾値未満の場合（ステップＳ２でＹeｓ）、噴射装置１４にガソリンを一度に噴射させる１回噴射モードにする（ステップＳ３）。噴射制御部２２２は、１回噴射モードの場合、噴射装置１４に、負荷以上の出力トルクを出力可能な量のガソリンを一度に噴射させる（ステップＳ４）。具体的には、噴射制御部２２２は、ピストン１３が下死点から上死点に回転する際に、負荷以上の出力トルクを出力可能な量のガソリンを噴射装置１４に一度に噴射させる。

【0046】

噴射制御部２２２は、負荷が閾値以上の場合（ステップＳ２でＮｏ）、燃焼室１９にガソリンを２回に分けて噴射させる２回噴射モードにする（ステップＳ５）。噴射制御部２２２は、２回噴射モードの場合、ピストン１３が下死点から上死点に回転する際、噴射装置１４に負荷以上の出力トルクを出力可能な量のガソリンのうちの一部を噴射させる（ステップＳ６）。そして、噴射制御部２２２は、ピストン１３が上死点を通過する際、噴射装置１４に残りのガソリンを噴射させる（ステップＳ７）。

【0047】

（変形例）
上記の実施の形態では、圧縮比変更部２２３は、エンジン１にかかる負荷が閾値未満の場合の吸気弁１５の開口時間を、エンジン１にかかる負荷が閾値以上の場合の開口時間よりも長くすることで、圧縮比を大きくした。これに限らず、圧縮比変更部２２３は、負荷が閾値未満の場合のピストン１３の上死点の位置を、負荷が閾値以上の場合のピストン１３の上死点の位置よりも高くすることで、圧縮比を大きくしてもよい。この場合、エンジン１は、ピストン１３の上死点位置を変更するリンク機構を備える。なお、ピストン１３の上死点位置を変更する機構は、公知の技術を利用すればよいので説明を割愛する。

【0048】

［エンジン１の効果］
以上説明したとおり、エンジン１のシリンダ１２内に収容されたピストン１３は、シリンダ１２内を往復運動することにより、シリンダ１２内の空気を圧縮する。そして、エンジン１の噴射装置１４は、ピストン１３が空気を圧縮中にガソリンをシリンダ１２内（燃焼室１９）に噴射する。そして、圧縮空気とガソリンが混合した混合気がガソリンの発火温度以上になると自然発火して燃焼する。このように、エンジン１は、ガソリンと空気との混合気に点火することなく、ガソリンを自然発火で燃焼させる予混合圧縮着火で混合気を燃焼させる。

【0049】

混合気が燃焼するときに生じる窒素酸化物の量は、理論空燃比のときに最大になり、空燃比が大きくなるほど減少する。予混合圧縮着火の空燃比は火炎伝播燃焼の空燃比よりも大きいので、予混合圧縮着火で生じる窒素酸化物の量は、火炎伝播燃焼で生じる窒素酸化物の量よりも少ない。そのため、本実施の形態に係るエンジン１は、点火装置でガソリンに点火して火炎伝播燃焼させる場合よりも燃焼時の排出物である窒素酸化物の量を低減できる。

【0050】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0051】

１ エンジン
１１ エンジン本体
１２ シリンダ
１３ ピストン
１４ 噴射装置
１５ 吸気弁
１６ 排気弁
１７ 吸気管
１８ 排気管
２ エンジン制御装置
２１ 記憶部
２２ 制御部
２２１ 取得部
２２２ 噴射制御部
２２３ 圧縮比変更部
３ 出力軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-03

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダと、
前記シリンダ内に収容されて、前記シリンダ内を往復運動することにより前記シリンダ内の空気を圧縮するピストンと、
前記シリンダが設けられたエンジンの負荷が閾値以下の場合、前記エンジンの燃焼室の最小容積に対する前記燃焼室の最大容積の比率である圧縮比を２４にする圧縮比変更部と、
前記空気の圧縮中に前記シリンダにガソリンを噴射することにより、予混合圧縮着火で混合気を燃焼させる噴射装置と、
を有するエンジン。

【請求項2】

前記ピストンは、前記シリンダ内を往復運動して空気を圧縮することで、前記シリンダ内の空気の温度を前記ガソリンの発火温度以上に昇温する、
請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記噴射装置は、
前記エンジンにかかる負荷が閾値未満の場合、前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを一度に噴射し、
前記負荷が前記閾値以上の場合、前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを複数回に分けて噴射する、
請求項１に記載のエンジン。

【請求項4】

前記噴射装置は、
前記負荷が前記閾値未満の場合、前記ピストンが下死点から上死点へ回転する際に前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンを一度に噴射し、
前記負荷が前記閾値以上の場合、前記ピストンが下死点から上死点へ回転する際に前記負荷以上の出力トルクを出力可能な量の前記ガソリンのうちの一部を噴射し、前記ピストンが上死点を通過する際に残りの前記ガソリンを噴射する、
請求項３に記載のエンジン。

【請求項5】

前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値未満の場合の圧縮比を、前記負荷が前記閾値以上の場合の圧縮比よりも大きくする、
請求項３又は４に記載のエンジン。

【請求項6】

前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値よりも小さい所定値以下の場合の圧縮比を、前記負荷が前記所定値よりも大きい場合の圧縮比よりも大きくする、
請求項５に記載のエンジン。

【請求項7】

前記圧縮比変更部は、前記負荷が前記閾値よりも小さい所定値以下の場合の前記圧縮比が最大になるように、前記負荷が前記閾値よりも小さくなるほど前記圧縮比を大きくする、
請求項５に記載のエンジン。