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公開番号2025117665
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012515
出願日2024-01-31
発明の名称水噴射式エンジン
出願人マツダ株式会社
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類F02D 19/12 20060101AFI20250805BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】オイル希釈を抑制しつつノッキングを抑制することが可能な水噴射式エンジンを提供することを目的とする。
【解決手段】燃焼室10もしくは吸気ポート6に水を噴射する水噴射弁40を設け、ノック検出手段SN2によりノッキングが検出された場合において、エンジンのトルクが目標トルクよりも大きいときは、水噴射弁40による水噴射を禁止し、且つ、点火プラグ12が点火を行う時期である点火時期を遅角させる一方、エンジンのトルクが目標トルク以下のときは、水噴射弁40による水噴射を実施し、且つ、点火時期の遅角を抑制する、ノック対策制御を実施する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水噴射式エンジンであって、
燃焼室と当該燃焼室と連通する吸気ポートとを含むエンジン本体と、
前記吸気ポートの前記燃焼室側の開口端を開閉する吸気弁と、
前記燃焼室に供給される空気量を調整する空気量調整手段と、
前記燃焼室内の空気と燃料の混合気に点火を行う点火プラグと、
前記燃焼室もしくは前記吸気ポートに水を噴射する水噴射弁と、
前記エンジン本体のノッキングを検出するノック検出手段と、
前記空気量調整手段、前記点火プラグおよび前記水噴射弁を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
エンジンのトルクの目標値である目標トルクを設定するとともに、前記目標トルクが実現されるように前記空気量調整手段および前記点火プラグを制御し、
前記ノック検出手段によりノッキングが検出された場合に、エンジンのトルクが前記目標トルクよりも大きいときは、前記水噴射弁による水噴射を禁止し、且つ、前記点火プラグが点火を行う時期である点火時期を遅角させる一方、エンジンのトルクが前記目標トルク以下のときは、前記水噴射弁による水噴射を実施し、且つ、前記点火時期の遅角を抑制する、ノック対策制御を実施する、ことを特徴とする水噴射式エンジン。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
請求項１に記載の水噴射式エンジンにおいて、
前記制御手段は、エンジン負荷が所定の判定負荷よりも高いときにのみ前記ノック対策制御を実施する、ことを特徴とする水噴射式エンジン。
【請求項３】
請求項１に記載の水噴射式エンジンにおいて、
前記制御手段は、前記水噴射弁による水噴射の実施時において、
エンジン回転数が所定の第１回転数未満の低速領域でエンジンが運転されているときは、エンジン回転数が前記第１回転数よりも大きい第２回転数以上の高速領域でエンジンが運転されているときよりも、前記水噴射弁が噴射する水の量である水噴射量が多くなるように前記水噴射弁を制御するとともに、
エンジン回転数が前記第１回転数以上且つ前記第２回転数未満の中速領域でエンジンが運転されているときは、前記高速領域でエンジンが運転されているときよりも前記水噴射量が少なくなるように、前記水噴射弁を制御する、ことを特徴とする水噴射式エンジン。
【請求項４】
請求項１に記載の水噴射式エンジンにおいて、
前記制御手段は、前記水噴射弁による水噴射の実施後、前記ノック検出手段によりノッキングが検出され、且つ、エンジンのトルクが前記目標トルク以下の場合は、前記水噴射弁が噴射する水の量である水噴射量を増量する、ことを特徴とする水噴射式エンジン。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載の水噴射式エンジンにおいて、
前記水噴射弁は、前記吸気ポート内に水を噴射し、
前記水噴射弁による水噴射の実施時において、前記制御手段は、前記吸気弁の開弁開始時に、前記水噴射弁に水を噴射させる、ことを特徴とする水噴射式エンジン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水噴射弁を備える水噴射式エンジンに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、車両に搭載されるエンジン等において、燃焼室内に水を導入するために水を噴射する水噴射弁を設けることが検討されている。例えば、特許文献１には、水噴射弁を備えるエンジンであって、水噴射弁から吸気ポート内に水が噴射されるように構成されたエンジンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－７８２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼室内に水を導入すれば、水の気化潜熱によって燃焼室内の温度を低減してノッキングの発生を抑制できる。しかしながら、燃焼室内に水を導入すると、ピストン冠面や燃焼室の内周面に水が付着し、当該水がピストンを潤滑するオイルに混入することでオイル希釈が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、オイル希釈を抑制しつつノッキングを抑制することが可能な水噴射式エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するためのものとして、本発明は、水噴射式エンジンであって、燃焼室と当該燃焼室と連通する吸気ポートとを含むエンジン本体と、前記吸気ポートの前記燃焼室側の開口端を開閉する吸気弁と、前記燃焼室に供給される空気量を調整する空気量調整手段と、前記燃焼室内の空気と燃料の混合気に点火を行う点火プラグと、前記燃焼室もしくは前記吸気ポートに水を噴射する水噴射弁と、前記エンジン本体のノッキングを検出するノック検出手段と、前記空気量調整手段、前記点火プラグおよび前記水噴射弁を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、エンジンのトルクの目標値である目標トルクを設定するとともに、前記目標トルクが実現されるように前記空気量調整手段および前記点火プラグを制御し、前記ノック検出手段によりノッキングが検出された場合に、エンジンのトルクが前記目標トルクよりも大きいときは、前記水噴射弁による水噴射を禁止し、且つ、前記点火プラグが点火を行う時期である点火時期を遅角させる一方、エンジンのトルクが前記目標トルク以下のときは、前記水噴射弁による水噴射を実施し、且つ、前記点火時期の遅角を抑制する、ノック対策制御を実施する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明では、燃焼室または吸気ポートに水を噴射する水噴射弁が設けられており、燃焼室に水が導入される。そのため、水の気化潜熱によって燃焼室の温度を低減してノッキングの発生を抑制できる。
【０００８】
しかも、本発明では、ノッキングが検出された場合であっても、エンジンのトルクが目標トルクよりも大きいときは、水噴射弁による水噴射が禁止されて点火時期の遅角が行われる。そのため、点火時期の遅角によってエンジントルクを低下させて目標トルクに近づけつつノッキングの発生を抑制できるとともに、水噴射の実施機会を少なくしてオイル希釈を抑制できる。また、ノッキングが検出された場合において、エンジンのトルクが目標トルク以下のときは、水噴射が実施される一方で、点火時期の遅角が抑制される、つまり、点火時期の遅角が禁止される、あるいは、ノッキングが検出され且つエンジンのトルクが目標トルクよりも大きいときに比べて点火時期の遅角量が小さくされるので、エンジントルクの低下を回避しつつノッキングの発生を抑制できる。
【０００９】
前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、エンジン負荷が所定の判定負荷よりも高いときにのみ前記ノック対策制御を実施する（請求項２）。
【００１０】
この構成によれば、エンジン負荷が高いことで燃焼室の温度が高くなりやすく、これに伴ってノッキングが生じやすいときに燃焼室に水噴射が行われるので、ノッキングの発生を抑制できる。また、エンジン負荷が低いことでノッキングが生じにくいときには水噴射が停止されるので、オイル希釈を確実に抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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