JPS63147965A - デイーゼルエンジンのための燃料直接噴射方法 - Google Patents
デイーゼルエンジンのための燃料直接噴射方法Info
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- JPS63147965A JPS63147965A JP62252632A JP25263287A JPS63147965A JP S63147965 A JPS63147965 A JP S63147965A JP 62252632 A JP62252632 A JP 62252632A JP 25263287 A JP25263287 A JP 25263287A JP S63147965 A JPS63147965 A JP S63147965A
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- F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
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- 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
- F02B3/10—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition with intermittent fuel introduction
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (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 −−ヒ の １１ ノ）
本発明はディーゼルエンジンのための燃料直接噴射方法
に関するものである。
に関するものである。
更釆Ω且遺
このような方法については米国特許明細書第２３５６６
２７号において記述されている。その方法では、あらか
じめ定められた燃料の量が前噴射および主噴射として間
隔をおいて内燃機関の燃焼室に導入される。個々の点で
は、その際前噴射の開始は着火上死点前約１４°で行わ
れて上死点前約１００まで継続する。約９°−１０°ク
ランク角の体１ヒ後、上死点の約１６で最後に主噴射が
始まる。前噴射量の全噴射量に対する比に関してヒ記文
書は単に、前噴射量は主噴射量より少なく、でも、同じ
でも、又は多くてもよいと述べている。米国特許明細書
第２３５６６２７号による方法、では、さらに前噴射量
、および前噴射の終りと主噴射の開始間の間隔は、燃焼
室内の主噴射の噴射が正に置換えられる前噴射量の裸炎
をまだ見つけるように選ぶように前もって考慮されてい
る。
２７号において記述されている。その方法では、あらか
じめ定められた燃料の量が前噴射および主噴射として間
隔をおいて内燃機関の燃焼室に導入される。個々の点で
は、その際前噴射の開始は着火上死点前約１４°で行わ
れて上死点前約１００まで継続する。約９°−１０°ク
ランク角の体１ヒ後、上死点の約１６で最後に主噴射が
始まる。前噴射量の全噴射量に対する比に関してヒ記文
書は単に、前噴射量は主噴射量より少なく、でも、同じ
でも、又は多くてもよいと述べている。米国特許明細書
第２３５６６２７号による方法、では、さらに前噴射量
、および前噴射の終りと主噴射の開始間の間隔は、燃焼
室内の主噴射の噴射が正に置換えられる前噴射量の裸炎
をまだ見つけるように選ぶように前もって考慮されてい
る。
このような燃料噴射方法は、主噴射量の燃焼の際の圧力
傾度、又それと共に燃焼騒音を減らしはするが、燃焼室
内の裸炎のため、個々の主噴射量と共に導入された燃料
分子を非常に容易に分解するようになる。
傾度、又それと共に燃焼騒音を減らしはするが、燃焼室
内の裸炎のため、個々の主噴射量と共に導入された燃料
分子を非常に容易に分解するようになる。
が ・ しようと る４、 へ
それでもって高度のすす放出が生じ、しっかりとあらか
じめ定められた黒化数がすでに比較的低い実行中圧で達
せられ、そのことは最後には内燃機関の性能の負担にな
る。
じめ定められた黒化数がすでに比較的低い実行中圧で達
せられ、そのことは最後には内燃機関の性能の負担にな
る。
前噴射および主噴射に対する一ヒ記基準角を保留しなが
ら、これらの丘述の短所はより高速の範囲でより強く起
きるが、その訳は速度が増すに連れて混合物を形成する
に利用できる時間が減少し、特に主噴射量の燃焼が極め
て遠く膨張サイクルの中で延ばされ、このことが著しい
効力減少ならびに特異の燃費上昇に導く。
ら、これらの丘述の短所はより高速の範囲でより強く起
きるが、その訳は速度が増すに連れて混合物を形成する
に利用できる時間が減少し、特に主噴射量の燃焼が極め
て遠く膨張サイクルの中で延ばされ、このことが著しい
効力減少ならびに特異の燃費上昇に導く。
１八１ 占 ｔするための手
それゆえに本発明は主特許請求の範囲に述べた燃料噴射
方法を創出し、それでもって着火おくれを少なくし、特
異な燃費をできるだけ低く抑えながら混合物形成エネル
ギー上昇を達成する目的をノ、（礎としている。この目
的は、特許請求の範囲第１項、又は第２項の特色を表わ
す特徴により解決される。
方法を創出し、それでもって着火おくれを少なくし、特
異な燃費をできるだけ低く抑えながら混合物形成エネル
ギー上昇を達成する目的をノ、（礎としている。この目
的は、特許請求の範囲第１項、又は第２項の特色を表わ
す特徴により解決される。
１−一一一凹
主噴射量が非常に小さく、比較的おそくやっと燃焼室に
到達するという事実により、ピストンは極めて僅かの追
加的エネルギーを消費するだけなので、その結果内燃機
関の特異な燃費が有利になる。非常に小さい主噴射量の
比較的おそい噴射が史に有利なことは、この燃料が、す
でに高い圧縮圧が存在する時点で燃焼室に達することで
ある。
到達するという事実により、ピストンは極めて僅かの追
加的エネルギーを消費するだけなので、その結果内燃機
関の特異な燃費が有利になる。非常に小さい主噴射量の
比較的おそい噴射が史に有利なことは、この燃料が、す
でに高い圧縮圧が存在する時点で燃焼室に達することで
ある。
１１１噴射量は従って９期に着火し、かつその量が少い
ので短い時間間隔で完全燃焼し、そのため前噴射が終っ
た後手さい間隔ですでに主噴射が起り得る。さらに主噴
射の前に、一方で燃焼室内に比較的高い温度水準が生じ
、他方では燃焼室に存在するガスが高い流速を持つこと
が有利である。したがって、主噴射の開始後比較的高い
温度水準によって、噴射された燃料の迅速な蒸発が、又
高い流速のためシリンダ内容の良好な混合が達成される
。燃料の急速な蒸発および良好な混合形成は短い着火お
くれを必要とし、それによって主噴射の燃焼の始めに熱
解放率が下がり、そのため又冷却水の中へ流出する熱も
少なくなる。前噴射からの反応生成物によって燃料の燃
焼が加速され、したがって比較的不変の熱開放率での燃
焼経過が起こる。したがって、騒音および排ガスの放出
に関し予燃室の場合と同じ利益が達成される。それにも
かかわらず、直接噴射方法の消費特有の利点は保留され
る。
ので短い時間間隔で完全燃焼し、そのため前噴射が終っ
た後手さい間隔ですでに主噴射が起り得る。さらに主噴
射の前に、一方で燃焼室内に比較的高い温度水準が生じ
、他方では燃焼室に存在するガスが高い流速を持つこと
が有利である。したがって、主噴射の開始後比較的高い
温度水準によって、噴射された燃料の迅速な蒸発が、又
高い流速のためシリンダ内容の良好な混合が達成される
。燃料の急速な蒸発および良好な混合形成は短い着火お
くれを必要とし、それによって主噴射の燃焼の始めに熱
解放率が下がり、そのため又冷却水の中へ流出する熱も
少なくなる。前噴射からの反応生成物によって燃料の燃
焼が加速され、したがって比較的不変の熱開放率での燃
焼経過が起こる。したがって、騒音および排ガスの放出
に関し予燃室の場合と同じ利益が達成される。それにも
かかわらず、直接噴射方法の消費特有の利点は保留され
る。
さらに１着火が僅かにおくれると、燃焼室内の圧力は高
過ぎる値を上昇し得す、それによって燃焼室の最高温度
、およびそれと共に窒素酸化物の形成は通常の直接噴射
方法より明らかに低い結果となる。最後に、できるだけ
少ない前噴射量の噴射のその他の利点は、主噴射開始の
時点では燃焼室になお初空気の比較的大きな供給が在り
、従ってすす形成の言うに値する一ヒ昇は起こらない。
過ぎる値を上昇し得す、それによって燃焼室の最高温度
、およびそれと共に窒素酸化物の形成は通常の直接噴射
方法より明らかに低い結果となる。最後に、できるだけ
少ない前噴射量の噴射のその他の利点は、主噴射開始の
時点では燃焼室になお初空気の比較的大きな供給が在り
、従ってすす形成の言うに値する一ヒ昇は起こらない。
すす放出に同様に有利な影響を及ぼすのは、低速範囲か
ら定格速度まで、主噴射の開始前に常に前噴射量の完全
な変換が保証されていることである。しっかりと予め調
整された黒化数に関してはこのようにして増加した実効
中圧、又同時にもちろん増加した内燃機関性能も達成可
能である。
ら定格速度まで、主噴射の開始前に常に前噴射量の完全
な変換が保証されていることである。しっかりと予め調
整された黒化数に関してはこのようにして増加した実効
中圧、又同時にもちろん増加した内燃機関性能も達成可
能である。
本発明による方法で前噴射開始および主噴射開始をずら
すことは、主噴射量の変換が内燃機関の効率に関して、
常に最適の時点で行われるという利点がある。
すことは、主噴射量の変換が内燃機関の効率に関して、
常に最適の時点で行われるという利点がある。
無負荷速度のディーゼルエンジンでは、常に大量の過剰
空気をもって走行されるので、汚染物質の放出は比較的
低いが、いずれにしてもこの運転範囲では前噴射を全く
放棄して、全燃料量を上死点後約２°で始まる主噴射で
燃焼室に導入することも可能である。
空気をもって走行されるので、汚染物質の放出は比較的
低いが、いずれにしてもこの運転範囲では前噴射を全く
放棄して、全燃料量を上死点後約２°で始まる主噴射で
燃焼室に導入することも可能である。
本発明による直接噴射方法のもう一つの利点は、着火お
くれの増大とそれに関連した短所のおそれなしに、内燃
機関の圧縮比を熱ならびに機械的効率に関して最適値の
方向に減らし得ることである。
くれの増大とそれに関連した短所のおそれなしに、内燃
機関の圧縮比を熱ならびに機械的効率に関して最適値の
方向に減らし得ることである。
叉−」Ｌ−懇
ディーゼルエンジンのクランクシャフトの回転は第１図
の横坐標（２）に、又電子制御装置を介して制御される
ポンプノズル装置の、燃焼室への噴射に使用される多孔
ノズルの開口断面ＡＤは縦座標に描かれている。第１図
は燃料噴射の経過を描き、そこでは直角（４）は前噴射
を、直角（５）は主噴射を表わしている。前噴射の間に
も又、できるだけ少ない燃料量だけが燃料室に達し得る
ように、この時間には噴射ノズルには最小の断面ＡＤ
ｍ ｉ ｎを、主噴射間には反対に全開口断面Ａ Ｄ
ｍ ａ ｘ が解除される。αＶは着火上死点前の前
噴射開始位置を表わし、α■〕は前噴射の終りと着火上
死点前の主噴射開始αＩ−１の間の間隔を表わす、αＶ
、αＰおよびαＩＩは内燃機間の速度に依存している。
の横坐標（２）に、又電子制御装置を介して制御される
ポンプノズル装置の、燃焼室への噴射に使用される多孔
ノズルの開口断面ＡＤは縦座標に描かれている。第１図
は燃料噴射の経過を描き、そこでは直角（４）は前噴射
を、直角（５）は主噴射を表わしている。前噴射の間に
も又、できるだけ少ない燃料量だけが燃料室に達し得る
ように、この時間には噴射ノズルには最小の断面ＡＤ
ｍ ｉ ｎを、主噴射間には反対に全開口断面Ａ Ｄ
ｍ ａ ｘ が解除される。αＶは着火上死点前の前
噴射開始位置を表わし、α■〕は前噴射の終りと着火上
死点前の主噴射開始αＩ−１の間の間隔を表わす、αＶ
、αＰおよびαＩＩは内燃機間の速度に依存している。
このように、無負荷速度でαＶは約１０°−１６６クラ
ンク角であり、又αＩＩは約−２°クランク角、すなわ
ち主噴射開始はここでは着火上死点前約２°にある。そ
れに対して定格速度ではαＶは約２０’−３０°クラン
ク角で、又αＩＩは約１５゜クランク角である。
ンク角であり、又αＩＩは約−２°クランク角、すなわ
ち主噴射開始はここでは着火上死点前約２°にある。そ
れに対して定格速度ではαＶは約２０’−３０°クラン
ク角で、又αＩＩは約１５゜クランク角である。
無負荷速度と定格速度の間の速度範囲では、個々の噴射
時点は前述の限界内では継続的にその都度の速度に適応
し、すなわち、前噴射の開始は内燃機関の速度がさがる
につれて、定格速度では着火上死点前約２０°−３０°
から始まって無負荷での着火上死点前約１０’−１６°
クランク角まで変位する。主噴射の開゛始もまた、速度
が増すにつれて継続的に、すなわち無負荷速度では着火
上死点後２°クランク角から始まり、定格速度での着火
上死点前約１５°クランク角まで前に進められる。
時点は前述の限界内では継続的にその都度の速度に適応
し、すなわち、前噴射の開始は内燃機関の速度がさがる
につれて、定格速度では着火上死点前約２０°−３０°
から始まって無負荷での着火上死点前約１０’−１６°
クランク角まで変位する。主噴射の開゛始もまた、速度
が増すにつれて継続的に、すなわち無負荷速度では着火
上死点後２°クランク角から始まり、定格速度での着火
上死点前約１５°クランク角まで前に進められる。
前噴射の縛りから主噴射の開始まで間隔αＰはその際内
燃機関の瞬間毎の荷重に従って、無負荷速度では３°−
１４°クランク角に、又定格速度では３°−２６°クラ
ンク角にあり、その際いずれの場合もより低い値（３°
）は全負荷範囲に当てはまり、より高い値（１４°又は
２６°）は無負荷速度に当てはまる。
燃機関の瞬間毎の荷重に従って、無負荷速度では３°−
１４°クランク角に、又定格速度では３°−２６°クラ
ンク角にあり、その際いずれの場合もより低い値（３°
）は全負荷範囲に当てはまり、より高い値（１４°又は
２６°）は無負荷速度に当てはまる。
α１．は高い速度範囲では部分的に比較的低いけれど、
前噴射全量が主噴射の開始までに完全に変換されること
が保証されている。このことは、速度の上昇とともに、
一方では吸込まれた新鮮な空気の流速が増大することと
、他方では速度の増大と共に内燃機関の燃焼室内の温度
が上昇することに原因している。シリンダ行程容積３０
０ｃ論３から５０００ｃ■３では、燃料密度０．８４ｇ
／ｃ■３に関しての前噴射量の最も有利な値は約０．５
ｍｇ燃燃料性行程いし約１５ｍｇ燃料／行程である０
行程毎の噴射燃料の総量に関しての前噴射量は、無負荷
速度では約１０％−２０％で、全負荷では１％−５％で
ある。
前噴射全量が主噴射の開始までに完全に変換されること
が保証されている。このことは、速度の上昇とともに、
一方では吸込まれた新鮮な空気の流速が増大することと
、他方では速度の増大と共に内燃機関の燃焼室内の温度
が上昇することに原因している。シリンダ行程容積３０
０ｃ論３から５０００ｃ■３では、燃料密度０．８４ｇ
／ｃ■３に関しての前噴射量の最も有利な値は約０．５
ｍｇ燃燃料性行程いし約１５ｍｇ燃料／行程である０
行程毎の噴射燃料の総量に関しての前噴射量は、無負荷
速度では約１０％−２０％で、全負荷では１％−５％で
ある。
第２図は拘置されている、制御装置により電子的に操縦
されるポンプノズル装置（１０）を原理的表現で示して
おり、この装置でもって発明に依る方法が実施できる。
されるポンプノズル装置（１０）を原理的表現で示して
おり、この装置でもって発明に依る方法が実施できる。
それには、内燃機関の負荷りおよび速度ｎに従って電子
操縦装置によって制御値信号（断線矢印１８）が出され
、それがポンプノズル装２ｔ（１０）に配置された磁気
バルブ（１２）を閉、又は開の位置（２／２方向制御バ
ルブ）へ動かす。
操縦装置によって制御値信号（断線矢印１８）が出され
、それがポンプノズル装２ｔ（１０）に配置された磁気
バルブ（１２）を閉、又は開の位置（２／２方向制御バ
ルブ）へ動かす。
磁気弁（１２）が開位置に在る限り、ポンプピストン（
１３）が、動作室（１５）の中で矢印（１４）の方向へ
、又それと共に噴射ノズル（１７）の図面に表わされて
ないノズル針を開位置の方向へ投げ付ける圧力バイブ（
１６）の中には十分な高圧が構成されず従ってノズル針
は、同様に図面には表われていないバイアスをかけたば
ねによって閉の位置に保たれ、従って燃料の噴射は起こ
らない。
１３）が、動作室（１５）の中で矢印（１４）の方向へ
、又それと共に噴射ノズル（１７）の図面に表わされて
ないノズル針を開位置の方向へ投げ付ける圧力バイブ（
１６）の中には十分な高圧が構成されず従ってノズル針
は、同様に図面には表われていないバイアスをかけたば
ねによって閉の位置に保たれ、従って燃料の噴射は起こ
らない。
しかし磁気バルブが閉じている場合（図面での瞬間的接
続位置）には、動作室（１５）および圧縮管（１６）内
に、ばねの力に抗してノズル針を開くのに十分な圧力が
構成され得るし、従って内燃機関の燃焼室に噴射が起こ
り得る。
続位置）には、動作室（１５）および圧縮管（１６）内
に、ばねの力に抗してノズル針を開くのに十分な圧力が
構成され得るし、従って内燃機関の燃焼室に噴射が起こ
り得る。
内燃機関の燃焼室に噴射された燃料の量は、従って磁気
バルブ（１２）の閉時間に依存し、その際この期間は発
明に依る前噴射の場合非常に少ないので、噴射ノズル（
１７）のノズル針はほんの微小に（Ａ ）取り除か
れるだけであるが、一方磁気ｍｉｎ バルブ（１２）のより長い閉鎖に基づく主噴射の場合は
、最大のノズル針の行程、すなわち最大の断面ＡＤｍａ
ｘ が達成される。
バルブ（１２）の閉時間に依存し、その際この期間は発
明に依る前噴射の場合非常に少ないので、噴射ノズル（
１７）のノズル針はほんの微小に（Ａ ）取り除か
れるだけであるが、一方磁気ｍｉｎ バルブ（１２）のより長い閉鎖に基づく主噴射の場合は
、最大のノズル針の行程、すなわち最大の断面ＡＤｍａ
ｘ が達成される。
このようなポンプノズル装置の機能方法についてのいっ
そうの詳細は例えばＥＰ−ＰＳ Ｏ１７８４２８に示さ
れている。
そうの詳細は例えばＥＰ−ＰＳ Ｏ１７８４２８に示さ
れている。
、第１図は本発明の方法による燃料噴射の経過を図表へ
〇＝ｆ（０クランク角）により示す。 第２図は本発明の方法に使用する制御袋はの一例を示す
。 出順人代理人
〇＝ｆ（０クランク角）により示す。 第２図は本発明の方法に使用する制御袋はの一例を示す
。 出順人代理人
Claims (4)
- （１）あらかじめ定められた量の燃料が燃料噴射ノズル
により、前噴射量および主噴射量の二つの別個な噴射量
として圧縮行程中上死点から相異なる間隔で燃焼室内へ
導入され、その際前噴射が圧縮行程の最後の６分の１で
、主噴射量に比して小さい前噴射量でもつて行われ、そ
の後前噴射の終りから僅かの間隔で主噴射の噴射が始ま
るデイーゼルエンジンのための燃料直接噴射方法におい
て、前噴射の開始が無負荷速度では上死点前クランク角
１０°−１６°の範囲に定格速度では２０°−３０°の
クランク角の範囲にあり、主噴射の開始が無負荷速度で
は上死点の後２°クランク角の範囲にあり、又定格速度
では上死点前１５°クランク角の範囲にあり、間隔（α
＿ｐ）が無負荷速度では３°から１４°のクランク角の
範囲で定格速度では３°から２６°の範囲にあり、前噴
射量が、無負荷速度では各場合あらかじめ定められた燃
料量の約１０％−２０％、又全負荷では約１％−５％に
なることを特徴とするデイーゼルエンジンのための燃料
直接噴射方法。 - （２）あらかじめ定められた量の燃料が燃料噴出ノズル
により、前噴射および主噴射量として、二つの別側の噴
射量で、圧縮行程中に、上死点から相異なる間隔で燃焼
室に導入され、その際前噴射が圧縮行程の最後の６分の
１で、主噴射量に比して少ない前噴射量で行われ、その
後前噴射の終りから僅かの間隔で主噴射量の噴射が始ま
るデイーゼルエンジンのための燃料直接噴射方法におい
て、無負荷速度では燃料噴射は専ら上死点の後２°のク
ランク角の範囲で始まる主噴射によつて行われ、その無
負荷速度の僅か上方で、前噴射および主噴射の燃料が燃
焼室に導入され、その際この速度範囲での前噴射の開始
が、上死点前の１０°−１６°クランク角の範囲で、又
定格速度では上死点前の２０°−３０°クランク角の範
囲にあり、定格速度での主噴射の開始は、上死点前１５
°クランク角の範囲にあり、無負荷速度の僅か上方の間
隔（α＿Ｐ）が３°ないし１４°クランク角の範囲に、
定格速度では３°ないし２６°の範囲にあり、又無負荷
の僅か上方では前噴射量は、各場合にあらかじめ定めら
れた燃料量の約１０％−２０％、又全負荷では約１％−
５％になることを特徴とするデイーゼルエンジンのため
の燃料直接噴射方法。 - （３）無負荷速度および定格速度間の速度で、前噴射な
らびに主噴射の開始が、あらかじめ定められた限界内で
継続的に、正に現実の速度に適応されることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項のいずれか１項に
記載の燃料直接噴射方法。 - （４）無負荷速度と全負荷間の負荷範囲において、あら
かじめ定められた限界内で継続的に正に現実の負荷点に
適応されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれかに記載の燃料直接噴射方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3634295.5 | 1986-10-08 | ||
| DE3634295 | 1986-10-08 |
Publications (2)
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