JP6399474B2 - Flow control device in combustion chamber - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼室内の流動制御装置に係わり、特に、ピストン頂面の中央部に下方に凹んだキャビティが形成され、キャビティの径方向外側を取り囲む周縁部と燃焼室の天井面との間にスキッシュエリアが形成されるエンジンにおいて、燃焼室内における気体の流動を制御する燃焼室内の流動制御装置に関する。 The present invention relates to a flow control device in a combustion chamber, and in particular, a cavity recessed downward is formed in a central portion of a piston top surface, and between a peripheral portion surrounding a radially outer side of the cavity and a ceiling surface of the combustion chamber. The present invention relates to a flow control device in a combustion chamber that controls the flow of gas in the combustion chamber in an engine in which a squish area is formed.
従来、燃焼室内における気体の流動を制御してエンジンの燃焼改善を図ることが行われている。例えば、火花点火式エンジンにおいて、圧縮行程終期に吸気側及び排気側のスキッシュエリアからそれぞれ燃焼室天井面及びピストン冠面に沿って流れるスキッシュ流を発生させ、混合気を燃焼室中央部に集合させることで、燃料の着火性を改善する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, improvement of engine combustion is performed by controlling the flow of gas in a combustion chamber. For example, in a spark ignition engine, a squish flow that flows along the combustion chamber ceiling surface and the piston crown surface is generated from the intake side and exhaust side squish areas at the end of the compression stroke, and the air-fuel mixture is collected in the center of the combustion chamber. Thus, a technique for improving the ignitability of fuel is known (for example, see Patent Document 1).
ところで、エンジンの効率を向上させるためには、冷却損失を低減することが必要である。しかしながら、上記の特許文献1に記載されたエンジンのように、燃焼室天井面及びピストン冠面に沿って流れるスキッシュ流や逆スキッシュ流を発生させると、それらの流動により燃焼室内の高温ガスと燃焼室天井面及びピストン冠面との間の対流熱伝達が促進され、冷却損失が増大してしまう。
By the way, in order to improve the efficiency of the engine, it is necessary to reduce the cooling loss. However, when a squish flow or a reverse squish flow that flows along the ceiling surface of the combustion chamber and the piston crown surface is generated as in the engine described in
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ピストン頂面の周縁部と燃焼室の天井面との間にスキッシュエリアが形成されるエンジンにおいて、スキッシュ流や逆スキッシュ流による冷却損失を低減することができる、燃焼室内の流動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and in an engine in which a squish area is formed between the peripheral edge of the piston top surface and the ceiling surface of the combustion chamber, An object of the present invention is to provide a flow control device in a combustion chamber that can reduce a cooling loss due to a reverse squish flow.
上記の目的を達成するために、本発明の第1発明による燃焼室内の流動制御装置は、ピストン頂面の中央部に下方に凹んだキャビティが形成され、キャビティの径方向外側を取り囲む周縁部と燃焼室の天井面との間にスキッシュエリアが形成されるエンジンにおいて、燃焼室内における気体の流動を制御する燃焼室内の流動制御装置であって、ピストン頂面に形成されたキャビティは、側壁面及び底面を有し、キャビティは、エンジンの圧縮上死点前後の圧縮行程後半及び膨張行程前半の所定の時期に、スキッシュ流及び逆スキッシュ流のいずれもキャビティの側壁面に沿って燃焼室の天井面に向かう同じ方向の流れを含む縦渦を生じさせるような形状であり、燃焼室内に配置されたプラズマアクチュエータを有し、プラズマアクチュエータは、キャビティの側壁面に沿って配置される誘電体と、誘電体の燃焼室側に配置される露出電極と、誘電体を挟んで露出電極の反対側に配置される埋め込み電極とを備え、埋め込み電極は、スキッシュ流及び逆スキッシュ流による燃焼室の天井面に向かう同じ方向の流れを打ち消すために、露出電極よりもキャビティの底面側に配置されている、ことを特徴とする。
このように構成された本発明においては、プラズマアクチュエータの露出電極は、キャビティの側壁面に沿って配置された誘電体の燃焼室側に配置され、埋め込み電極は、誘電体を挟んで露出電極の反対側において露出電極よりもキャビティの底面側に配置されるので、スキッシュ流や逆スキッシュ流が発生する時期に高周波及び高電圧の交流電圧を露出電極及び埋め込み電極に印加することにより、露出電極の端面と誘電体との間の放電空間にプラズマを発生させ、そのプラズマが生じさせる体積力により、キャビティの側壁面に沿ってキャビティの底面に向かう流動を誘起することができる。これにより、スキッシュ流や逆スキッシュ流によりキャビティ内に発生する縦渦を打ち消す方向に流動を発生させ、キャビティの側壁面近傍におけるガスの流速を抑えることができ、燃焼室内の高温ガスとキャビティの側壁面との間の対流熱伝達を抑制して、スキッシュ流や逆スキッシュ流による冷却損失を低減することができる。
In order to achieve the above object, a flow control device in a combustion chamber according to a first invention of the present invention is formed with a cavity recessed downward in the center of a piston top surface and surrounding a radially outer side of the cavity. An engine in which a squish area is formed between a ceiling surface of a combustion chamber and a flow control device in the combustion chamber for controlling the flow of gas in the combustion chamber, wherein the cavity formed on the piston top surface includes a side wall surface and a cavity surface The cavity has a bottom surface, and both the squish flow and the reverse squish flow flow along the side wall surface of the combustion chamber at a predetermined time in the second half of the compression stroke and the first half of the expansion stroke before and after the compression top dead center of the engine. a shape as to generate a vertical vortex including a flow in the same direction towards the has a plasma actuator disposed in the combustion chamber, the plasma actuator , Including a dielectric disposed along the side wall surface of the cavity, an exposed electrode disposed on the combustion chamber side of the dielectric, and an embedded electrode disposed on the opposite side of the exposed electrode across the dielectric electrodes, to counteract the flow in the same direction toward the ceiling surface of the combustion chamber by the squish flow and the reverse squish flow is disposed on the bottom side of the cavity than the exposed electrode, it is characterized.
In the present invention configured as described above, the exposed electrode of the plasma actuator is disposed on the combustion chamber side of the dielectric disposed along the side wall surface of the cavity, and the buried electrode is disposed between the exposed electrode and the dielectric. Since it is arranged on the bottom side of the cavity from the exposed electrode on the opposite side, by applying a high frequency and high voltage AC voltage to the exposed electrode and the embedded electrode at the time when the squish flow or reverse squish flow occurs, Plasma is generated in the discharge space between the end face and the dielectric, and a flow toward the bottom surface of the cavity along the side wall surface of the cavity can be induced by the volume force generated by the plasma. As a result, the flow can be generated in the direction to cancel the longitudinal vortex generated in the cavity by the squish flow or the reverse squish flow, and the flow velocity of the gas in the vicinity of the side wall surface of the cavity can be suppressed. Convection heat transfer with the wall surface can be suppressed, and cooling loss due to squish flow or reverse squish flow can be reduced.
また、本発明において、好ましくは、露出電極及び埋め込み電極は、キャビティの側壁面に沿ってキャビティを取り囲むように配置される。
このように構成された本発明においては、露出電極及び埋め込み電極が、キャビティの側壁面に沿ってキャビティを取り囲むように配置されているので、スキッシュ流や逆スキッシュ流が発生する時期に高周波及び高電圧の交流電圧を露出電極及び埋め込み電極に印加することにより、スキッシュ流や逆スキッシュ流によりキャビティ内に発生する縦渦をキャビティの側壁面全体で抑制することができ、スキッシュ流や逆スキッシュ流による冷却損失を一層効果的に低減することができる。
In the present invention, preferably, the exposed electrode and the buried electrode are arranged so as to surround the cavity along the side wall surface of the cavity.
In the present invention configured as described above, since the exposed electrode and the buried electrode are arranged so as to surround the cavity along the side wall surface of the cavity, the high frequency and high frequency are generated when the squish flow or the reverse squish flow is generated. By applying an alternating voltage of the voltage to the exposed electrode and the embedded electrode, the vertical vortex generated in the cavity due to the squish flow or the reverse squish flow can be suppressed on the entire side wall surface of the cavity. Cooling loss can be reduced more effectively.
また、本発明の第2発明による燃焼室内の流動制御装置は、ピストン頂面の中央部に下方に凹んだキャビティが形成され、キャビティの径方向外側を取り囲む周縁部と燃焼室の天井面との間にスキッシュエリアが形成されるエンジンにおいて、燃焼室内における気体の流動を制御する燃焼室内の流動制御装置であって、ピストン頂面に形成されたキャビティは、側壁面及び底面を有し、キャビティは、エンジンの圧縮上死点前後の圧縮行程後半及び膨張行程前半の所定の時期に、スキッシュ流及び逆スキッシュ流のいずれもキャビティの側壁面に沿って燃焼室の天井面に向かう同じ方向の流れを含む縦渦を生じさせるような形状であり、キャビティの側壁面に沿って配置されたプラズマアクチュエータと、プラズマアクチュエータを制御する制御手段と、を有し、制御手段は、エンジンの圧縮行程から膨張行程の間にキャビティの側壁面に沿ってキャビティの底面に向かう流動を発生させるようにプラズマアクチュエータを制御する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明の第2発明においては、制御手段は、キャビティの側壁面に沿って配置されたプラズマアクチュエータを、スキッシュ流や逆スキッシュ流が発生する圧縮行程から膨張行程の間にキャビティの側壁面に沿ってキャビティの底面に向かう流動を発生させるように制御するので、スキッシュ流や逆スキッシュ流によりキャビティ内に発生する縦渦を打ち消す方向に流動を発生させ、キャビティの側壁面近傍におけるガスの流速を抑えることができ、これにより、燃焼室内の高温ガスとキャビティの側壁面との間の対流熱伝達を抑制して、スキッシュ流や逆スキッシュ流による冷却損失を低減することができる。
In the combustion chamber flow control device according to the second aspect of the present invention, a cavity recessed downward is formed in the central portion of the piston top surface, and a peripheral portion that surrounds the radially outer side of the cavity and the ceiling surface of the combustion chamber. In an engine in which a squish area is formed, a flow control device in a combustion chamber for controlling the flow of gas in the combustion chamber , wherein the cavity formed on the top surface of the piston has a side wall surface and a bottom surface, Both the squish flow and the reverse squish flow flow in the same direction toward the ceiling surface of the combustion chamber along the side wall surface of the cavity at predetermined times in the second half of the compression stroke and the first half of the expansion stroke before and after the compression top dead center of the engine. a shape as to generate a vertical vortex including controls a plasma actuator disposed along the side wall surface of the cavity, the plasma actuators It comprises a control means, the control means, along the side wall surface of the cavity during the expansion stroke from the compression stroke of the engine for controlling the plasma actuators to generate a flow towards the bottom of the cavity, and wherein the To do.
In the second invention of the present invention configured as described above, the control means moves the plasma actuator disposed along the side wall surface of the cavity between the compression stroke and the expansion stroke where the squish flow and the reverse squish flow are generated. The flow is controlled to generate a flow toward the bottom surface of the cavity along the side wall surface of the cavity. The gas flow velocity in the combustion chamber can be suppressed, thereby suppressing the convective heat transfer between the hot gas in the combustion chamber and the side wall surface of the cavity, thereby reducing the cooling loss due to the squish flow or the reverse squish flow. .
本発明による燃焼室内の流動制御装置によれば、ピストン頂面の周縁部と燃焼室の天井面との間にスキッシュエリアが形成されるエンジンにおいて、スキッシュ流や逆スキッシュ流による冷却損失を低減することができる。 According to the flow control device for a combustion chamber according to the present invention, in an engine in which a squish area is formed between the peripheral portion of the piston top surface and the ceiling surface of the combustion chamber, the cooling loss due to the squish flow or the reverse squish flow is reduced. be able to.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による燃焼室内の流動制御装置を説明する。 Hereinafter, a flow control device in a combustion chamber according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図1及び図2により、本発明の実施形態によるエンジンの装置構成を説明する。図1は、本発明の実施形態による燃焼室内の流動制御装置が適用されたエンジンの概略構成図であり、図2は、本発明の実施形態による燃焼室内の流動制御装置に関する電気的構成を示すブロック図である。 First, an apparatus configuration of an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine to which a flow control device in a combustion chamber according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 shows an electrical configuration related to the flow control device in the combustion chamber according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram.
図1において、符号1はエンジンを示す。このエンジン1は、車両に搭載されると共に、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンである。エンジン1は、複数の気筒2が設けられたシリンダブロック4(なお、図1では、1つの気筒2のみを図示するが、例えば4つの気筒2が直列に設けられる)と、このシリンダブロック4上に配設されたシリンダヘッド6と、シリンダブロック4の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン8とを有している。各気筒2内には、コンロッド10を介してクランクシャフト12と連結されているピストン14が往復動可能に嵌挿されている。シリンダヘッド6と、気筒2と、ピストン14とは、燃焼室16を画定する。なお、燃焼室16の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばピストン14の頂面形状、及び、燃焼室16の天井面の形状等は、適宜変更することが可能である。
In FIG. 1,
シリンダヘッド6には、気筒2毎に、吸気ポート18及び排気ポート20が形成されていると共に、これら吸気ポート18及び排気ポート20には、燃焼室16側の開口を開閉する吸気弁22及び排気弁24がそれぞれ配設されている。
In the cylinder head 6, an
シリンダヘッド6にはまた、気筒2毎に、気筒2内に燃料を直接噴射するインジェクタ26(燃料噴射弁)が取り付けられている。インジェクタ26は、その噴口が燃焼室16の天井面16aの中央部分から、その燃焼室16内に臨むように配設されている。インジェクタ26は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室16内に直接噴射する。
The cylinder head 6 is also provided with an injector 26 (fuel injection valve) for directly injecting fuel into the
シリンダヘッド6にはまた、燃焼室16内の混合気に強制点火する点火プラグ30が取り付けられている。本実施形態においては、吸気弁22と排気弁24との間に、2つの点火プラグ30が配置されている。
A
また、ピストン14の頂面に形成されたキャビティ34には、プラズマアクチュエータ28が配置されている。プラズマアクチュエータ28の詳細は後述する。
A
エンジン1は、パワートレイン・コントロール・モジュール(以下、PCMという)32によって制御される。PCM32は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このPCM32が制御器を構成する。
The
PCM32には、図1、2に示すように、クランクシャフト12の回転角を検出するクランク角センサSW12の検出信号を含む各種の信号が入力される。
As shown in FIGS. 1 and 2, various signals including a detection signal of a crank
PCM32は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン1や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ26、点火プラグ30、プラズマアクチュエータ28、各種の弁(スロットル弁やEGR弁等)のアクチュエータへ制御信号を出力する。こうしてPCM32は、エンジン1を運転する。詳細は後述するが、プラズマアクチュエータ28及びPCM32は、本発明における燃焼室内の流動制御装置に相当し、PCM32はプラズマアクチュエータ28を制御する制御手段として機能する。
The PCM 32 determines the state of the
次に、図3を参照して、本発明の実施形態によるプラズマアクチュエータ28の基本構成を説明する。図3は、本発明の実施形態によるプラズマアクチュエータ28の基本構成を示す概念図である。
図3に示すように、プラズマアクチュエータ28は、薄膜状の誘電体38と、この誘電体を挟んで配置された露出電極40及び埋め込み電極42とを備えている。露出電極40と埋め込み電極42とは、誘電体38の平面方向に沿って位置をずらして配置されている。なお、図3においては、露出電極40と埋め込み電極42とが誘電体38の法線方向において重ならないように配置されているが、露出電極40及び埋め込み電極42が部分的に重なるように配置されてもよい。これらの露出電極40及び埋め込み電極42には、交流電源44が接続されている。
Next, a basic configuration of the
As shown in FIG. 3, the
交流電源44により高周波及び高電圧(例えば数kHz、数十kV程度)の交流電圧を露出電極40及び埋め込み電極42に印加すると、図3に示すように、露出電極40の端面と誘電体38との間の放電空間においてプラズマPが発生する。プラズマPは、露出電極40から埋め込み電極42に向かう体積力を生じさせ、その体積力により、誘電体38の表面に沿った気体の流動(図3において矢印により示す)が誘起される。
プラズマPにより生じる体積力の大きさは、露出電極40及び埋め込み電極42に印加される電圧及び周波数によって制御することができる。
When an AC voltage of high frequency and high voltage (for example, several kHz, several tens of kV) is applied to the exposed
The magnitude of the volume force generated by the plasma P can be controlled by the voltage and frequency applied to the exposed
次に、図4乃至図6を参照して、本発明の実施形態によるプラズマアクチュエータ28について詳細に説明する。図4は、本発明の実施形態によるピストン14及びシリンダヘッド6などの部分断面図であり、図5は、本発明の実施形態によるエンジン1のスキッシュエリア近傍の部分拡大断面図である。また、図6は、本発明の実施形態によるプラズマアクチュエータ28が配置されたピストン14の平面図である。なお、図4は、ピストン14が圧縮上死点前10°に位置するときの図を示している。
Next, the
本実施形態によるエンジン1では、シリンダヘッド6側の燃焼室天井面16aが切妻型の屋根状(ペントルーフ形状)に形成された燃焼室16が適用されている。図4は、このような燃焼室16を構成するペントルーフ形状の稜線に直交する線分に沿った面で切断した、ピストン14及びシリンダヘッド6などの一部分の断面図である。
In the
ピストン14の頂面の中央部には、下方に凹んだキャビティ34が形成されている。キャビティ34は、気筒2の軸線方向から見たときの平面形状がほぼ円形となるように形成されている。キャビティ34の中央部の真上にはインジェクタ26が配置されており、キャビティ34の凹部内に2つの点火プラグ30が配置されている。
A
また、ピストン14の頂面には、キャビティ34の外縁からピストン14の上面の外縁まで延び、キャビティ34の径方向外側を取り囲む周縁部36が設けられている。ピストン14の頂面の周縁部36と燃焼室天井面16aとの間には、スキッシュエリアSAが形成される。
Further, on the top surface of the
プラズマアクチュエータ28は、キャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34を取り囲むように環状に配置されている。
具体的には、図5及び図6に示すように、プラズマアクチュエータ28の誘電体38が、キャビティ34の側壁面34aの上端近傍において、この側壁面34に沿ってキャビティ34を取り囲むように環状に配置されている。
The
Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, the dielectric 38 of the
誘電体38の燃焼室16側(図5における右側)に露出電極40が配置され、誘電体38を挟んで露出電極40の反対側(すなわちピストン14側であり図5における左側)に埋め込み電極42が埋め込まれている。
An exposed
本実施形態においては、2つの露出電極40がキャビティ34の側壁面34aに沿ってピストン14の軸線方向に並べられており、それぞれの露出電極40について、埋め込み電極42が露出電極40よりもキャビティ34の底面34b側に位置するように配置されている。
In the present embodiment, the two exposed
次に、図7を参照して、本発明の実施形態によるプラズマアクチュエータ28の動作を説明する。図7は、本発明の実施形態によるエンジン1のスキッシュエリアSA近傍の部分拡大断面図であり、図7(a)は圧縮行程中のプラズマアクチュエータ28の動作を示す図、(b)は膨張行程中のプラズマアクチュエータ28の動作を示す図である。
Next, the operation of the
図7(a)に示すように、圧縮行程においては、ピストン14が上昇し燃焼室天井面16aにピストン14が接近するにしたがってスキッシュエリアSAの容積が減少すると、燃焼室天井面16a及びピストン頂面周縁部36に沿ってスキッシュエリアSAからキャビティ34に向かうスキッシュ流Sが発生し、このスキッシュ流Sにより、キャビティ34の中央部を下降し、底面34bに沿って燃焼室16の径方向外側に向かい、その後キャビティ34の側壁面34aに沿って上昇する縦渦(図7(a)において点線矢印により示す)が形成される。
この縦渦が最も強くなる時期(例えば圧縮上死点前10°前後)において、PCM32は、交流電源44により高周波及び高電圧の交流電圧を露出電極40及び埋め込み電極42に印加させる。これにより、露出電極40の端面と誘電体38との間の放電空間においてプラズマが発生し、このプラズマが生じさせた体積力により、キャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34の底面34bに向かう流動が誘起される。すなわち、キャビティ34の側壁面34a近傍において、スキッシュ流Sにより発生した縦渦を打ち消す方向に流動が発生する。これにより、キャビティ34の側壁面34a近傍におけるガスの流速を抑えることができ、燃焼室16内の高温ガスと側壁面34aとの間の対流熱伝達を抑制して冷却損失を低減することができる。
As shown in FIG. 7A, in the compression stroke, when the
At a time when the vertical vortex is strongest (for example, around 10 ° before compression top dead center), the
また、図7(b)に示すように、膨張行程においては、ピストン14が下降し燃焼室天井面16aからピストン14が離れるにしたがってスキッシュエリアSAの容積が増大すると、燃焼室天井面16a及びピストン頂面周縁部36に沿ってキャビティ34からスキッシュエリアSAに向かう逆スキッシュ流RSが発生し、この逆スキッシュ流RSにより、キャビティ34の中央部を下降し、底面34bに沿って燃焼室16の径方向外側に向かい、その後キャビティ34の側壁面34aに沿って上昇する縦渦(図7(b)において点線矢印により示す)が形成される。
この逆スキッシュ流RSが最も強くなる時期(例えば圧縮上死点後10°前後)において、PCM32は、交流電源44により高周波及び高電圧の交流電圧を露出電極40及び埋め込み電極42に印加させる。これにより、露出電極40の端面と誘電体38との間の放電空間においてプラズマが発生し、このプラズマが生じさせた体積力により、キャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34の底面34bに向かう流動が誘起される。すなわち、キャビティ34の側壁面34a近傍において、逆スキッシュ流RSにより発生した縦渦を打ち消す方向に流動が発生する。これにより、キャビティ34の側壁面34a近傍におけるガスの流速を抑えることができ、燃焼室16内の高温ガスと側壁面34aとの間の対流熱伝達を抑制して冷却損失を低減することができる。
Further, as shown in FIG. 7B, in the expansion stroke, when the volume of the squish area SA increases as the
At the time when the reverse squish flow RS is strongest (for example, around 10 ° after compression top dead center), the
次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
上述した実施形態においては、プラズマアクチュエータ28が、キャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34を取り囲むように円環状に形成されている場合を例として説明したが、これとは異なる形状であってもよい。
例えば、複数のプラズマアクチュエータ28が、キャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34を取り囲むようにキャビティ34の周方向に並べられるようにしてもよい。
Next, further modifications of the embodiment of the present invention will be described.
In the above-described embodiment, the case where the
For example, the plurality of
次に、上述した本発明の実施形態及び本発明の実施形態の変形例による燃焼室内の流動制御装置の効果を説明する。 Next, effects of the flow control device in the combustion chamber according to the above-described embodiment of the present invention and the modification of the embodiment of the present invention will be described.
まず、プラズマアクチュエータ28の露出電極40は、キャビティ34の側壁面34aに沿って配置された誘電体38の燃焼室16側に配置され、埋め込み電極42は、誘電体38を挟んで露出電極40の反対側において露出電極40よりもキャビティ34の底面34b側に配置されるので、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSが発生する時期に高周波及び高電圧の交流電圧を露出電極40及び埋め込み電極42に印加することにより、露出電極40の端面と誘電体38との間の放電空間にプラズマを発生させ、そのプラズマが生じさせる体積力により、キャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34の底面に向かう流動を誘起することができる。これにより、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSによりキャビティ34内に発生する縦渦を打ち消す方向に流動を発生させ、キャビティ34の側壁面34a近傍におけるガスの流速を抑えることができ、燃焼室16内の高温ガスとキャビティ34の側壁面34aとの間の対流熱伝達を抑制して、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSによる冷却損失を低減することができる。
First, the exposed
また、露出電極40及び埋め込み電極42が、キャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34を取り囲むように配置されているので、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSが発生する時期に高周波及び高電圧の交流電圧を露出電極40及び埋め込み電極42に印加することにより、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSによりキャビティ34内に発生する縦渦をキャビティ34の側壁面34a全体で抑制することができ、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSによる冷却損失を一層効果的に低減することができる。
Further, since the exposed
また、PCM32は、キャビティ34の側壁面34aに沿って配置されたプラズマアクチュエータ28を、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSが発生する圧縮行程から膨張行程の間にキャビティ34の側壁面34aに沿ってキャビティ34の底面に向かう流動を発生させるように制御するので、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSによりキャビティ34内に発生する縦渦を打ち消す方向に流動を発生させ、キャビティ34の側壁面34a近傍におけるガスの流速を抑えることができ、これにより、燃焼室16内の高温ガスとキャビティ34の側壁面34aとの間の対流熱伝達を抑制して、スキッシュ流Sや逆スキッシュ流RSによる冷却損失を低減することができる。
Further, the
1 エンジン(エンジン本体)
14 ピストン
16 燃焼室
16a 燃焼室天井面
28 プラズマアクチュエータ
32 PCM
34 キャビティ
34a 側壁面
34b 底面
36 周縁部
38 誘電体
40 露出電極
42 埋め込み電極
SA スキッシュエリア
1 Engine (Engine body)
14
34
Claims (3)
上記ピストン頂面に形成されたキャビティは、側壁面及び底面を有し、
上記キャビティは、上記エンジンの圧縮上死点前後の圧縮行程後半及び膨張行程前半の所定の時期に、スキッシュ流及び逆スキッシュ流のいずれも上記キャビティの側壁面に沿って上記燃焼室の天井面に向かう同じ方向の流れを含む縦渦を生じさせるような形状であり、
上記燃焼室内に配置されたプラズマアクチュエータを有し、
上記プラズマアクチュエータは、上記キャビティの側壁面に沿って配置される誘電体と、上記誘電体の上記燃焼室側に配置される露出電極と、上記誘電体を挟んで上記露出電極の反対側に配置される埋め込み電極とを備え、
上記埋め込み電極は、上記スキッシュ流及び上記逆スキッシュ流による上記燃焼室の天井面に向かう同じ方向の流れを打ち消すために、上記露出電極よりも上記キャビティの底面側に配置されている、ことを特徴とする燃焼室内の流動制御装置。 In an engine in which a cavity recessed downward is formed at the center of the top surface of the piston, and a squish area is formed between the peripheral edge surrounding the radially outer side of the cavity and the ceiling surface of the combustion chamber, the gas in the combustion chamber A flow control device in the combustion chamber for controlling the flow of
The cavity formed in the piston top surface has a side wall surface and a bottom surface,
The cavity has a squish flow and a reverse squish flow on the ceiling surface of the combustion chamber along the side wall surface of the cavity at a predetermined time in the second half of the compression stroke and the first half of the expansion stroke before and after the compression top dead center of the engine. It is shaped to create a vertical vortex that contains the same direction of flow
A plasma actuator disposed in the combustion chamber;
The plasma actuator includes a dielectric disposed along the side wall surface of the cavity, an exposed electrode disposed on the combustion chamber side of the dielectric, and disposed on the opposite side of the exposed electrode across the dielectric. Embedded electrode,
The buried electrode, characterized in order to cancel the flow in the same direction toward the ceiling surface of the combustion chamber by the squish flow and the reverse squish flow, than the exposed electrode is arranged on the bottom side of the cavity, that A flow control device in the combustion chamber.
上記ピストン頂面に形成されたキャビティは、側壁面及び底面を有し、
上記キャビティは、上記エンジンの圧縮上死点前後の圧縮行程後半及び膨張行程前半の所定の時期に、スキッシュ流及び逆スキッシュ流のいずれも上記キャビティの側壁面に沿って上記燃焼室の天井面に向かう同じ方向の流れを含む縦渦を生じさせるような形状であり、
上記キャビティの側壁面に沿って配置されたプラズマアクチュエータと、
上記プラズマアクチュエータを制御する制御手段と、を有し、
上記制御手段は、上記エンジンの圧縮行程から膨張行程の間に上記キャビティの側壁面に沿って上記キャビティの底面に向かう流動を発生させるように上記プラズマアクチュエータを制御する、ことを特徴とする燃焼室内の流動制御装置。 In an engine in which a cavity recessed downward is formed at the center of the top surface of the piston, and a squish area is formed between the peripheral edge surrounding the radially outer side of the cavity and the ceiling surface of the combustion chamber, the gas in the combustion chamber A flow control device in the combustion chamber for controlling the flow of
The cavity formed in the piston top surface has a side wall surface and a bottom surface,
The cavity has a squish flow and a reverse squish flow on the ceiling surface of the combustion chamber along the side wall surface of the cavity at a predetermined time in the second half of the compression stroke and the first half of the expansion stroke before and after the compression top dead center of the engine. It is shaped to create a vertical vortex that contains the same direction of flow
A plasma actuator disposed along a side wall surface of the cavity;
And a control means for controlling the plasma actuators,
Said control means, a combustion chamber, wherein along the side wall surface of the cavity for controlling the plasma actuators to generate a flow towards the bottom of the cavity, that between the expansion stroke from the compression stroke of the engine Flow control device.
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