ブックタイトルマツダ技報　2016 No.33

概要

マツダ技報　2016 No.33

マツダ技報No.33(2016)論文・解説16直噴ガソリンエンジンのプラグくすぶり性評価法の開発Development of the Measurement Methodfor the Spark Plug Fouling in a DI Gasoline Engine内田健児*1Kenji Uchida小野裕史*4Hirofumi Ono藤川竜也*2Tatsuya Fujikawa山川正尚*5Masahisa Yamakawa樫山謙二*3Kenji Kashiyama要約ガソリン筒内直接噴射は,熱効率を改善するための高圧縮比エンジンや過給エンジンにおいて,広く採用されている。これらのエンジンにおける重要な品質問題の一つに,空燃比が濃い冷間始動時や暖機運転時に,点火プラグに燃料液滴が飛散,付着することにより引き起こされるくすぶり失火が挙げられる。そこで,マツダは,透過光減衰を利用した点火プラグ型光学センサーを用いて,点火プラグ近傍の燃料液滴量を評価するための新しい計測方法を開発した。この計測方法を用いて,点火プラグ近傍の液滴量は,プリデリバリー試験におけるエンジン始動不能に至るまでのサイクル数や暖機運転時における失火回数と強い相関があることを明らかにした。本研究で開発した性能評価法により,点火プラグに飛散する燃料液滴量を抑制することで,点火プラグの耐くすぶり性を向上させることを実証した。SummaryGasoline direct injection (DI) has been widely applied to high-compression-ratio and superchargedengines for better thermal efficiency. One of the major quality concerns of a DI gasoline engine is sparkplug fouling caused by dispersed fuel droplets at cold starts and warm-up operations in fuel-richconditions. To solve this problem, a new method to measure the amount of the fuel droplets attachedaround the spark plug was developed, by means of a spark-plug-type optical sensor using opticaltransmission attenuation. It was found that the amount of the fuel droplets was strongly correlated withthe number of cycles until the engine became unable to restart at a pre-delivery test and the number ofmisfires at a warming-up operation. As a result, the antifouling performance of the spark plug was able tobe improved by controlling the amount of fuel droplets around the spark plug.1.まえがき近年,ハイブリッド車や電気自動車などの新しい電気デバイスを搭載した自動車の研究開発が盛んに行われ,市場への導入も活発化している。しかしながら,2030年においても自動車の大半は内燃機関を搭載していると予測されており(1),CO2の総排出量を削減するためにも,内燃機関,とりわけ,広く普及しているガソリンエンジンの熱効率改善が極めて重要である。ガソリンエンジンの熱効率改善の手段として,高圧縮比化(2)や過給ダウンサイジング(3)などの技術が開発され,これらの多くのエンジンではノッキング改善のために筒内直接燃料噴射(以下,直噴)が採用されている。直噴ガソリンエンジンにおいては,冷間時にエンジンの始動停止を繰り返す場合や暖機中に,くすぶりによる失火を引き起こすことがある。この失火の原因は,冷間始動時や暖機中は燃焼場の温度が低く点火プラグが自己清浄温度に到達していないため,点火プラグに付着した燃料液滴がカーボンとなり,絶縁体表面に堆積し,絶縁抵抗が低下することによるものといわれている(4)。したがって,カーボン堆積の原因となる液体燃料の付着を防止できれば,失火は起こらないことになる。しかしながら,従来の評価法では,点火プラグの仕様や燃料噴射制御を変更しながら繰り返してモード試験するため,耐くすぶり性確保に多くの開*1,2,5パワートレイン技術開発部*3,4エンジン性能開発部Powertrain Technology Development Dept.Engine Performance Development Dept.-88-