JPH0227117A - 圧縮着火機関の後噴射燃焼による排気浄化方法 - Google Patents
圧縮着火機関の後噴射燃焼による排気浄化方法Info
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- JPH0227117A JPH0227117A JP63174792A JP17479288A JPH0227117A JP H0227117 A JPH0227117 A JP H0227117A JP 63174792 A JP63174792 A JP 63174792A JP 17479288 A JP17479288 A JP 17479288A JP H0227117 A JPH0227117 A JP H0227117A
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野］
本発明は、圧縮着火機関の後噴射燃焼による後期燃焼の
攪乱により排気浄化を行う方法に関するものである。
攪乱により排気浄化を行う方法に関するものである。
［従来の技術］
従来から、排気黒煙とＮＯｘの同時低減か強く望まれて
いるか、これらは一般に両立しない性質を有するものと
考えられ、そのため、現実的にはＮＯＸの低減を優先し
て、燃料の噴射時期を遅らせることにより燃焼を非活性
化し、それに伴う出力の低下や黒煙の発生を種）ｌの手
段によって抑制するという配慮を行っている。
いるか、これらは一般に両立しない性質を有するものと
考えられ、そのため、現実的にはＮＯＸの低減を優先し
て、燃料の噴射時期を遅らせることにより燃焼を非活性
化し、それに伴う出力の低下や黒煙の発生を種）ｌの手
段によって抑制するという配慮を行っている。
しかしなから、圧縮着火機関におけるＮＯＸの発生量は
、燃焼室における温度、滞留時間、酸素濃度によって左
右されることか知られており、それらを適切に制御する
ことにより、排気黒煙とＮＯｘの同時低減を実現できる
可能性かあるものと考えられる。
、燃焼室における温度、滞留時間、酸素濃度によって左
右されることか知られており、それらを適切に制御する
ことにより、排気黒煙とＮＯｘの同時低減を実現できる
可能性かあるものと考えられる。
［発明か解決しようとする課題ｊ
本発明者らは、初期燃焼の緩和と後期燃焼の活性化か排
気黒煙とＮＯｘの同時低減に有効に作用するてあろうと
いつ子ル１に基つき、挿）？の実験的研究を重ねた結果
、それか極めて有効であること、及び排気再循環 （以
ド、ＥＧＲと略す）と併用可能であることを確かめるこ
とかてきた。
気黒煙とＮＯｘの同時低減に有効に作用するてあろうと
いつ子ル１に基つき、挿）？の実験的研究を重ねた結果
、それか極めて有効であること、及び排気再循環 （以
ド、ＥＧＲと略す）と併用可能であることを確かめるこ
とかてきた。
本発明は、かかる知見に基づくものてあり従って、その
技術的課題は、圧縮着火機関において、後期燃焼の活性
化を行うことにより、排気黒煙とＮＯｘの同時低減を可
能にした排気浄化方法を得ることにある。
技術的課題は、圧縮着火機関において、後期燃焼の活性
化を行うことにより、排気黒煙とＮＯｘの同時低減を可
能にした排気浄化方法を得ることにある。
［課題を解決するための手段、作用］
上記課題を解決するための本発明の排気浄化方法は、圧
縮着火機関の燃焼室における主噴射弁からの噴射燃料の
着火燃焼の開始後に、」−記燃焼室に通しるアクディフ
・エネルキ室 （Ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ６Ｅｎｅ ｒｇ
ｙ Ｃｃ ｉ ｌ 、以下、ＡＢＣと略す）に副１１０
射弁から少量の燃料を噴射して燃焼させ、このＡＢＣに
重圧された燃焼カスを燃焼室へ噴出させることにより燃
焼状ｊｆｆ４にある燃焼室内を攪乱し、後期燃焼を活性
化することを特徴とし、また、このような排気浄化方法
において、燃焼室にお（づる噴射燃料の燻焼に際して排
気再循環を併用することを特徴とするものである。
縮着火機関の燃焼室における主噴射弁からの噴射燃料の
着火燃焼の開始後に、」−記燃焼室に通しるアクディフ
・エネルキ室 （Ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ６Ｅｎｅ ｒｇ
ｙ Ｃｃ ｉ ｌ 、以下、ＡＢＣと略す）に副１１０
射弁から少量の燃料を噴射して燃焼させ、このＡＢＣに
重圧された燃焼カスを燃焼室へ噴出させることにより燃
焼状ｊｆｆ４にある燃焼室内を攪乱し、後期燃焼を活性
化することを特徴とし、また、このような排気浄化方法
において、燃焼室にお（づる噴射燃料の燻焼に際して排
気再循環を併用することを特徴とするものである。
このような排気浄化力法？実施するに際しては、直接噴
射式等の圧縮着火機関において、シリンダΔ、寸）（へ
等に、燃焼室に通常の燃料噴射を行う主１１（ｉ針弁の
他に、その燃焼室にＯｎ出流路を介して連通ずる副室状
のＡＢＣと、そのＡＥＣに少量の燃料を噴射する開明針
弁か設しづられる。また、排気再循環を行う場合には、
燃焼室における噴射燃料の燃焼に際して排気を導入する
だめの排気再循環機構か付設される。この排気再循環機
構としＣは、公知の機構をそのまま利用することかてき
る。
射式等の圧縮着火機関において、シリンダΔ、寸）（へ
等に、燃焼室に通常の燃料噴射を行う主１１（ｉ針弁の
他に、その燃焼室にＯｎ出流路を介して連通ずる副室状
のＡＢＣと、そのＡＥＣに少量の燃料を噴射する開明針
弁か設しづられる。また、排気再循環を行う場合には、
燃焼室における噴射燃料の燃焼に際して排気を導入する
だめの排気再循環機構か付設される。この排気再循環機
構としＣは、公知の機構をそのまま利用することかてき
る。
上記ＡＥＣは、その中に副噴射弁から少量の燃料を噴射
して燃焼させ、主噴射弁から燃焼室に噴射した燃料の燃
焼期間中に、そのＡＥＣから燃焼カスを前記噴出流路を
通して燃焼室内にシェラ１〜流として噴射させるもので
ある。圧縮着火機関は、主噴射弁からの燃料の噴射時期
を最適時よりも遅らせるなどの手段により燃焼を非活性
化し、それにより初期燃焼は緩和させるか、上記ＡＥＣ
から燃焼室における燃焼期間中に同室に噴射されるシェ
ツト流により、燃焼室内か強力に攪乱され、後期燃焼か
活性化される。
して燃焼させ、主噴射弁から燃焼室に噴射した燃料の燃
焼期間中に、そのＡＥＣから燃焼カスを前記噴出流路を
通して燃焼室内にシェラ１〜流として噴射させるもので
ある。圧縮着火機関は、主噴射弁からの燃料の噴射時期
を最適時よりも遅らせるなどの手段により燃焼を非活性
化し、それにより初期燃焼は緩和させるか、上記ＡＥＣ
から燃焼室における燃焼期間中に同室に噴射されるシェ
ツト流により、燃焼室内か強力に攪乱され、後期燃焼か
活性化される。
その結果、後述する実施例から明らかなように、排気黒
煙とＮＯｘとを同時に低減させることかできる。また、
燃焼室における噴射燃料の燃焼に際して排気再循環を併
用した場合においては、さらに効果的に排気黒煙とＮＯ
Ｘを同時低減することかてきる。なお、この排気黒煙と
ＮＯｘの同時低減、特にその排気黒煙の低減の理由とし
ては、ＡＥＣから００出する燃焼カスによる強力な攪乱
の他に、それによる温度上昇の効果が考えられる。
煙とＮＯｘとを同時に低減させることかできる。また、
燃焼室における噴射燃料の燃焼に際して排気再循環を併
用した場合においては、さらに効果的に排気黒煙とＮＯ
Ｘを同時低減することかてきる。なお、この排気黒煙と
ＮＯｘの同時低減、特にその排気黒煙の低減の理由とし
ては、ＡＥＣから００出する燃焼カスによる強力な攪乱
の他に、それによる温度上昇の効果が考えられる。
ＡＢＣの容積や副噴射量、ＡＥＣへの燃料噴射時期は、
このような動作か安定的に行われるように設定されるへ
きてあり、例えば、ＡＢＣの容積は、燃焼室への強力な
シェツト流を発生させるために、比較的小さくして燃焼
カスを高圧化することか望ましく、後述する実施例から
れかるように、燃焼室に対する容積比を１０％程度以下
にし、Ａ’Ｅ Ｃへの副噴射量を主噴射量の２０〜２５
％程度（中負荷の場合）にするのが好ましい。また、燃
焼室及びＡＥＣ内への燃料の噴射時期は、燃焼室への主
噴射に対してＡＥＣへの副噴射をクランク角２５〜３０
度程度遅らせるのか望ましく、従って、燃焼室への主噴
射時期を上死点前９度前後とした場合、ＡＥＣ内への噴
射時期は上死点後１５〜２０度程度に設定するのか望ま
しい。
このような動作か安定的に行われるように設定されるへ
きてあり、例えば、ＡＢＣの容積は、燃焼室への強力な
シェツト流を発生させるために、比較的小さくして燃焼
カスを高圧化することか望ましく、後述する実施例から
れかるように、燃焼室に対する容積比を１０％程度以下
にし、Ａ’Ｅ Ｃへの副噴射量を主噴射量の２０〜２５
％程度（中負荷の場合）にするのが好ましい。また、燃
焼室及びＡＥＣ内への燃料の噴射時期は、燃焼室への主
噴射に対してＡＥＣへの副噴射をクランク角２５〜３０
度程度遅らせるのか望ましく、従って、燃焼室への主噴
射時期を上死点前９度前後とした場合、ＡＥＣ内への噴
射時期は上死点後１５〜２０度程度に設定するのか望ま
しい。
負荷に応した制御は、燃焼室への燃料噴射時期によって
行い、ＡＥＣ内への燃料噴射量は負荷の変動にかかわら
ず一定に保つことかてきるか、ＡＥＣ内への燃料噴射量
をも負荷に応して制御することもてき、また負荷か小さ
いときはＡＥＣ内への燃料噴射を行わないようにするこ
ともてきる。
行い、ＡＥＣ内への燃料噴射量は負荷の変動にかかわら
ず一定に保つことかてきるか、ＡＥＣ内への燃料噴射量
をも負荷に応して制御することもてき、また負荷か小さ
いときはＡＥＣ内への燃料噴射を行わないようにするこ
ともてきる。
第１図は、上記方法を実施するための圧縮着火機関の概
要を示すものである。
要を示すものである。
この圧縮着火機関においては、シリンタヘット１に、ピ
ストン２の端面に設けた燃焼室３に通常の燃料１１員射
を行う主噴射′ｊ＋４を設けると共に、その燃焼室３に
噴出流路６を介して連通ずる副室状のＡＥＣ５と、その
ＡＥＣ５に少敵の燃料を噴射する副噴射弁７を設けてい
る。ト記噴出流路６は、それを通して燃焼室３に噴出す
るシェツト流か燃焼室３内の燃焼カスを攪乱するのに最
適な方向に向けられる。
ストン２の端面に設けた燃焼室３に通常の燃料１１員射
を行う主噴射′ｊ＋４を設けると共に、その燃焼室３に
噴出流路６を介して連通ずる副室状のＡＥＣ５と、その
ＡＥＣ５に少敵の燃料を噴射する副噴射弁７を設けてい
る。ト記噴出流路６は、それを通して燃焼室３に噴出す
るシェツト流か燃焼室３内の燃焼カスを攪乱するのに最
適な方向に向けられる。
また、排気再循環を行う場合には、図示していないか、
燃焼室３にお番プる噴射燃料の燃焼に際して排気を導入
するだめの公知の排気再循環機構か付設される。
燃焼室３にお番プる噴射燃料の燃焼に際して排気を導入
するだめの公知の排気再循環機構か付設される。
燃焼室３及びＡＥＣ５への燃料は、２台の同型の噴射ポ
ンプ等を用いて各室に噴射される。
ンプ等を用いて各室に噴射される。
［実施例］
以下に本発明に関する実験の結果について説明する。
供試機関はボアＸストロークφ １ｌＧｘ １５（１ｍ
ｍ、圧縮比１７．４、定格用カフ、：１６ ｋＷ／１２
００ ｒｐｍの水冷、立型、単気筒、４サイクル直接噴
射式圧縮着火機関である。
ｍ、圧縮比１７．４、定格用カフ、：１６ ｋＷ／１２
００ ｒｐｍの水冷、立型、単気筒、４サイクル直接噴
射式圧縮着火機関である。
実験ては、第１図に示しているように、シリンタヘット
に容積比７％の副室状のＡＥＣを設け、その中に少酸の
燃料を燃焼室における主燃料の燃焼期間中に噴射するこ
とによって、燃焼室中に強力な攪乱を発生させた （以
下、これをＡＥＣ方式という）。なお、燃料には自動車
用軽油（ＪＩＳ ２号）を使用した。
に容積比７％の副室状のＡＥＣを設け、その中に少酸の
燃料を燃焼室における主燃料の燃焼期間中に噴射するこ
とによって、燃焼室中に強力な攪乱を発生させた （以
下、これをＡＥＣ方式という）。なお、燃料には自動車
用軽油（ＪＩＳ ２号）を使用した。
また、負荷の制御は、燃焼室への燃料噴射量によって行
い、ＡＥＣ内への燃料噴射量は−・定に保った。この他
、ＥＧＲはほとんど冷却をしない高温循環とし、ＥＧＲ
率は、吸・排気におけるＣＯ□濃度から算出した。
い、ＡＥＣ内への燃料噴射量は−・定に保った。この他
、ＥＧＲはほとんど冷却をしない高温循環とし、ＥＧＲ
率は、吸・排気におけるＣＯ□濃度から算出した。
実験の結果を第２図以下に示す。
本実験に先立ち、各燃料噴射時期、ＡＥＣ燃料噴射量等
を変えて、排気特性に対する最適化を行なうた結果、主
燃料噴射時期としては、上死点前９度、ＡＥＣ内への副
燃料噴射時期は上死点後１５〜２０度、副噴射縁は主噴
射量の２０〜２５％ （但し、中負荷にて）とするのか
最良であることが明らかとなった。
を変えて、排気特性に対する最適化を行なうた結果、主
燃料噴射時期としては、上死点前９度、ＡＥＣ内への副
燃料噴射時期は上死点後１５〜２０度、副噴射縁は主噴
射量の２０〜２５％ （但し、中負荷にて）とするのか
最良であることが明らかとなった。
第２図は、上記条件に設定して、ＡＥＣ方式による場合
、燃焼室への主燃料のみの場合、及びＡＥＣ方式にＥＧ
Ｒを併用した場合において、平均有効圧を横軸にしてそ
の特性を比較したものである。
、燃焼室への主燃料のみの場合、及びＡＥＣ方式にＥＧ
Ｒを併用した場合において、平均有効圧を横軸にしてそ
の特性を比較したものである。
同［′Ａより、ＡＥＣ方式を用いた場合には、主燃料の
みの場合に比べ、黒煙濃度か著しく減少し、無煙化に近
づいているのかわかる。一方、ＮＯｘ濃度は、黒煙濃度
か減少しているにもかかわらす、増加せずにほぼ同一ど
なっている。これに対して、ＥＧＲを併用した場合には
、ＮＯｘ濃度か大幅に減少しているか、体積効率の減少
に起因する出力の低下と黒煙の増加か生じているのかわ
かる。
みの場合に比べ、黒煙濃度か著しく減少し、無煙化に近
づいているのかわかる。一方、ＮＯｘ濃度は、黒煙濃度
か減少しているにもかかわらす、増加せずにほぼ同一ど
なっている。これに対して、ＥＧＲを併用した場合には
、ＮＯｘ濃度か大幅に減少しているか、体積効率の減少
に起因する出力の低下と黒煙の増加か生じているのかわ
かる。
第３図は、主燃料噴射時期を横軸にとり、ＡＥＣ方式の
効果を他と比較したものである。
効果を他と比較したものである。
同図において、ＡＥＣ内に燃料を噴射しない場合には、
主燃料噴射時期の遅延に伴い、ＮＯｘか大幅に減少する
ものの、黒煙濃度は逆に増加している。これに対して、
ＡＥＣ方式を用いた場合には、主燃料噴射時期の遅延に
よって、黒煙濃度はほとんど変化せずに、ＮＯｘか同様
に減少している。
主燃料噴射時期の遅延に伴い、ＮＯｘか大幅に減少する
ものの、黒煙濃度は逆に増加している。これに対して、
ＡＥＣ方式を用いた場合には、主燃料噴射時期の遅延に
よって、黒煙濃度はほとんど変化せずに、ＮＯｘか同様
に減少している。
従って、ＡＥＣ方式を用い、主燃料噴射時期を遅延する
ことよって、黒煙及びＮＯｘを同時に、「１゜つ大幅に
低減し得ることが明らかとなった。また、同図において
は、ＡＥＣ方式に１％程度のＥＧＲを併用した場合の結
果を示したか、ＥＧＲの併用によって、ＮＯＸをさらに
低減し得ることか示唆されている。
ことよって、黒煙及びＮＯｘを同時に、「１゜つ大幅に
低減し得ることが明らかとなった。また、同図において
は、ＡＥＣ方式に１％程度のＥＧＲを併用した場合の結
果を示したか、ＥＧＲの併用によって、ＮＯＸをさらに
低減し得ることか示唆されている。
前述した第２図の実験においては、１０％程度のＥＧＲ
を行った場合に、ＮＯｘか大幅に減少したものの、黒煙
の顕著な増加か生した。その−因として、ＥＧＲによる
体積効率の低下が考えられたのて、第４図において、こ
れを空気過剰率について整理し直すことを試みた。この
結果、図に見られるように、ＡＥＣ方式とＥＧＲを併用
した場合には、ＮＯｘの大幅な低減の他、黒煙も通常の
主燃料のみによる運転に比べて低下していることか認め
られた。
を行った場合に、ＮＯｘか大幅に減少したものの、黒煙
の顕著な増加か生した。その−因として、ＥＧＲによる
体積効率の低下が考えられたのて、第４図において、こ
れを空気過剰率について整理し直すことを試みた。この
結果、図に見られるように、ＡＥＣ方式とＥＧＲを併用
した場合には、ＮＯｘの大幅な低減の他、黒煙も通常の
主燃料のみによる運転に比べて低下していることか認め
られた。
このことから、ＥＧＲによる黒煙の増加は、主として体
積効率の低下に起因するものであり、過給等によってＥ
ＧＲによる体積効率の減少を抑えることかてきれは、Ａ
ＥＣ方式とＥＧＲの併用による黒煙とＮＯｘの大幅な同
時低減を実現し得るものと推定される。
積効率の低下に起因するものであり、過給等によってＥ
ＧＲによる体積効率の減少を抑えることかてきれは、Ａ
ＥＣ方式とＥＧＲの併用による黒煙とＮＯｘの大幅な同
時低減を実現し得るものと推定される。
以上の実験は、機関回転速度か１２００ ｒｐｍにおい
て行ったものであるか、１０００及び８００ ｒｐｍに
おいても、燃焼室にのみ主燃料を噴射する場合に比へ、
ＡＥＣ方式により、黒煙濃度か全負荷において約 ］／
２〜１／３に低下すると共に、ＮＯｘのレヘルも若干低
減しているのか確認された。
て行ったものであるか、１０００及び８００ ｒｐｍに
おいても、燃焼室にのみ主燃料を噴射する場合に比へ、
ＡＥＣ方式により、黒煙濃度か全負荷において約 ］／
２〜１／３に低下すると共に、ＮＯｘのレヘルも若干低
減しているのか確認された。
［発明の効果］
このような本発明の方法によれば、圧縮着火機関におい
て、後噴射燃焼による後期燃焼の活性化を行うことによ
り、排気黒煙とＮＯｘの同時低減を有効に行うことかて
きる。
て、後噴射燃焼による後期燃焼の活性化を行うことによ
り、排気黒煙とＮＯｘの同時低減を有効に行うことかて
きる。
第１図は本発明の方法を実施するのに適した圧縮着火機
関の一例を示す断面図、第２図ないし第４図は本発明及
び比較例に関する実験結果のクランである。 ３・・燃焼室、 ４ ・主噴射弁、５ ・ＡＥＣ
ｌ ７ ・副噴射弁。 ％酊゛嵩葛坩 田ｃｌｃｌ ”ＯＮ 回 Ｏフ 味 区 叶 派 ｏｌｏ−ｈｔｇｘ Ｊ４Ｆ ｕｄｄ ＯＮ Ｌｌ−Ｍ珂／Ｅ 味
関の一例を示す断面図、第２図ないし第４図は本発明及
び比較例に関する実験結果のクランである。 ３・・燃焼室、 ４ ・主噴射弁、５ ・ＡＥＣ
ｌ ７ ・副噴射弁。 ％酊゛嵩葛坩 田ｃｌｃｌ ”ＯＮ 回 Ｏフ 味 区 叶 派 ｏｌｏ−ｈｔｇｘ Ｊ４Ｆ ｕｄｄ ＯＮ Ｌｌ−Ｍ珂／Ｅ 味
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧縮着火機関の燃焼室における主噴射弁からの噴射
燃料の着火燃焼の開始後に、上記燃焼室に通じるアクテ
ィブ・エネルギ室に副噴射弁から少量の燃料を噴射して
燃焼させ、このアクティブ・エネルギ室に畜圧された燃
焼ガスを燃焼室へ噴出させることにより燃焼状態にある
燃焼室内を攪乱し、後期燃焼を活性化することを特徴と
する圧縮着火機関の後噴射燃焼による排気浄化方法。 ２、第１項記載の方法において、燃焼室における噴射燃
料の燃焼に際して排気再循環を行うことを特徴とする圧
縮着火機関の後噴射燃焼による排気浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174792A JP2638763B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 圧縮着火機関の後噴射燃焼による排気浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174792A JP2638763B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 圧縮着火機関の後噴射燃焼による排気浄化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227117A true JPH0227117A (ja) | 1990-01-29 |
| JP2638763B2 JP2638763B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=15984751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63174792A Expired - Lifetime JP2638763B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 圧縮着火機関の後噴射燃焼による排気浄化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2638763B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1988
- 1988-07-13 JP JP63174792A patent/JP2638763B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2009133322A (ja) * | 1999-03-05 | 2009-06-18 | Crf Scpa | コモンレール式燃料噴射装置による複数回の燃料噴射をおこなう直噴ディーゼルエンジンの燃焼状態制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2638763B2 (ja) | 1997-08-06 |
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