DE102012206307A1 - Internal combustion engine assembly has internal combustion engine in which combustion chamber is formed, where fuel injector is provided with fuel jet that is provided to spray fuel in combustion chamber - Google Patents

Internal combustion engine assembly has internal combustion engine in which combustion chamber is formed, where fuel injector is provided with fuel jet that is provided to spray fuel in combustion chamber Download PDF

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Satoru Sasaki
Takamasa Yokota
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

The internal combustion engine assembly has an internal combustion engine in which a combustion chamber (18) is formed. A fuel injector (12) is provided with a fuel jet that is provided to spray fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine. A fluid injector (13) is provided separate from the fuel injector. The fluid injector is provided to spray the non-flammable liquid in the combustion chamber in the direction of the fuel sprayed by the fuel injector.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kraftmaschinenbaugruppe mit einer Brennkraftmaschine, die dafür ausgelegt ist, die Temperatur eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zu steuern, um einen gewünschten Grad einer Zündverzögerung des Gemischs sicherzustellen, um die Menge schädlicher Emissionen von der Kraftmaschine zu verringern.The present invention generally relates to an engine assembly having an internal combustion engine configured to control the temperature of an air-fuel mixture to ensure a desired degree of spark retard of the mixture to reduce the amount of harmful emissions from the engine ,

Bei Kraftmaschinen mit direkter Einspritzung verbrennt der von einem Kraftstoffinjektor eingesprühte Kraftstoff in Kontakt mit Luft, die komprimiert und hoher Temperatur ausgesetzt wurde. Der Kraftstoff, der dann eingesprüht wird, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Zustand hoher Last befindet, verbrennt für gewöhnlich hauptsächlich in der Form einer diffusen Verbrennung. Die Temperatur des flammenden Gases, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, steigt jedoch mit der Zeit ab dem Einsprühen des Kraftstoffs in die Kraftmaschine an. Dies kann den in die Kraftmaschine eingesprühten Kraftstoff zünden lassen, bevor er vollständig mit der Luft vermischt wurde (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2864896 ). Ein solcher Mangel im Mischen des Kraftstoffs mit der Luft wird zu der Erzeugung von Rauch (beispielsweise Partikelstoffen) von der Kraftmaschine beitragen.In direct injection engines, the fuel sprayed by a fuel injector burns in contact with air which has been compressed and exposed to high temperature. The fuel that is sprayed when the engine is in a high load state usually burns mainly in the form of diffuse combustion. However, the temperature of the flaming gas generated by the combustion of the fuel increases with time from the injection of the fuel into the engine. This may ignite the fuel sprayed into the engine before it has been completely mixed with the air (see Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2864896 ). Such a deficiency in mixing the fuel with the air will contribute to the generation of smoke (eg, particulate matter) from the engine.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftmaschinenbaugruppe bereitzustellen, die mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet und dazu ausgelegt ist, die Temperatur eines Gemischs aus Luft und von einem Kraftstoffinjektor eingesprühtem Kraftstoff zu steuern oder zu kühlen, um einen gewünschten Grad einer Zündverzögerung des Luft-Kraftstoff-Gemischs sicherzustellen, um dadurch die Menge schädlicher Emissionen von der Kraftmaschine zu verringern.It is therefore an object of the invention to provide an engine assembly equipped with an internal combustion engine and adapted to control or cool the temperature of a mixture of air and fuel injected by a fuel injector to a desired degree of ignition delay of the air-fuel Mixture to thereby reduce the amount of harmful emissions from the engine.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Kraftmaschinenbaugruppe vorgesehen, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden kann. Die Kraftmaschinenbaugruppe weist folgendes auf: (a) eine Brennkraftmaschine, in welcher eine Brennkammer ausgebildet ist; (b) einen Kraftstoffinjektor, der dazu dient, einen Kraftstoffstrahl in die Brennkammer der Brennkraftmaschine abzugeben; und (c) einen Flüssigkeitsinjektor, der getrennt von dem Kraftstoffinjektor angeordnet ist. Der Flüssigkeitsinjektor dient dazu, einen Strahl einer nicht brennbaren Flüssigkeit in Richtung des von dem Kraftstoffinjektor in die Brennkammer abgegeben Kraftstoffstrahls abzugeben. Der Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit dient dazu, die Temperatur des Kraftstoffstrahls zu kühlen, um dadurch einen Anstieg der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs zu unterdrücken. Dies führt zu einem Absinken der Temperatur eines Gemischs aus Luft und dem von dem Kraftstoffinjektor eingesprühten Kraftstoff, wodurch ein gewünschter Grad einer Zündverzögerung des Kraftstoffs sichergestellt wird, um dadurch die Menge schädlicher Emissionen zu verringern.According to one aspect of the invention, there is provided an engine assembly that can be used in automobiles. The engine assembly includes: (a) an internal combustion engine in which a combustion chamber is formed; (b) a fuel injector for delivering a fuel spray into the combustion chamber of the internal combustion engine; and (c) a liquid injector disposed separate from the fuel injector. The liquid injector serves to deliver a jet of non-combustible liquid in the direction of the fuel jet discharged from the fuel injector into the combustion chamber. The non-combustible liquid jet serves to cool the temperature of the fuel jet, thereby suppressing an increase in the combustion temperature of the fuel. This results in a decrease in the temperature of a mixture of air and the fuel sprayed from the fuel injector, thereby ensuring a desired degree of ignition delay of the fuel, thereby reducing the amount of harmful emissions.

In der bevorzugten Art der Erfindung hat der von dem Kraftstoffinjektor abgegebene Kraftstoffstrahl eine flüssige Phase, in welcher Tropfen des Kraftstoffs erzeugt werden, eine Gemischphase, die sich weiter weg von dem Kraftstoffinjektor als von der flüssigen Phase befindet und in der die Tropfen des Kraftstoffs in Kraftstoffdämpfe verdampft werden, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen, welches noch nicht gezündet ist, und eine Abbrennphase, die sich weiter weg von dem Kraftstoffinjektor als von der Gemischphase befindet, und in welcher die Kraftstoffdämpfe abgebrannt werden. Der Flüssigkeitsinjektor gibt den Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit in Richtung eines Bereichs der Gemischphase des Kraftstoffs ab. In der Abbrennphase wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch so abgebrannt, dass eine Flamme erzeugt wird. Der Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit wird in Richtung des Bereichs der Gemischphase des Kraftstoffs abgegeben, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch gekühlt wird und das Fortschreiten der Flamme von dem Bereich der Abbrennphase zu dem Bereich der Gemischphase verringert wird.In the preferred mode of the invention, the jet of fuel delivered by the fuel injector has a liquid phase in which drops of fuel are produced, a mixture phase farther from the fuel injector than from the liquid phase and in which the drops of the fuel are in fuel vapors be evaporated to produce an air-fuel mixture, which is not yet ignited, and a burning phase, which is farther away from the fuel injector than from the mixture phase, and in which the fuel vapors are burned off. The liquid injector discharges the non-combustible liquid jet toward a portion of the mixture phase of the fuel. In the burn-off phase, the air-fuel mixture is burned off so that a flame is generated. The non-combustible liquid jet is exhausted towards the region of the mixture phase of the fuel, thereby cooling the air-fuel mixture and reducing the progression of the flame from the region of the combustion phase to the region of the mixture phase.

Der Flüssigkeitsinjektor kann so gestaltet sein, dass der Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit von einem Bereich hinter einem Strom des Kraftstoffstrahls in einer Richtung abgegeben wird, in der der Strom des Kraftstoffstrahls fortschreitet. Mit anderen Worten richtet der Flüssigkeitsinjektor den Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit in Richtung zu dem Kraftstoffstrahl, sodass ein Strom des Strahls der nicht brennbaren Flüssigkeit dem Strom des Kraftstoffstrahls in der Richtung folgt, in welcher der Kraftstoffstrahl fortschreitet. Dies behindert nicht das Vorrücken des Stroms des Kraftstoffstrahls, wodurch ein gewünschter Durchdringungsgrad des Kraftstoffstrahls in der Brennkammer sichergestellt wird.The liquid injector may be configured such that the non-combustible liquid jet is discharged from an area behind a stream of the fuel jet in a direction in which the flow of fuel spray proceeds. In other words, the liquid injector directs the jet of the non-combustible liquid toward the fuel jet so that a flow of the jet of the non-combustible liquid follows the flow of the fuel jet in the direction in which the fuel jet progresses. This does not hinder the advance of the fuel jet stream, thereby ensuring a desired degree of penetration of the fuel spray in the combustion chamber.

Der Flüssigkeitsinjektor kann alternativ so gestaltet sein, dass er den Strahl nicht brennbarer Flüssigkeit in einer Richtung abgibt, die einer Richtung entgegengesetzt ist, in welcher der Kraftstoffstrahl fortschreitet. Mit anderen Worten wird der Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit so abgegeben, dass er gegen den Strom des Kraftstoffstrahls prallt. Diese Art des Einstrahlens (Einsprühens) des Kraftstoffs und der nicht brennbaren Flüssigkeit lässt es zu, dass der Kraftstoffinjektor und der Flüssigkeitsinjektor so weit wie möglich voneinander beabstandet sind, mit anderen Worten näher an in Durchmesserrichtung entgegengesetzten Abschnitten einer Innenwand der Brennkammer angeordnet sind. Dies erleichtert die Installation des Kraftstoffinjektors und des Flüssigkeitsinjektors in der Brennkammer. Das Abgeben des Strahls der nicht brennbaren Flüssigkeit gegen den Kraftstoffstrahl erleichtert die Einfachheit, mit der der Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit auf den Bereich der Gemischphase des Kraftstoffstrahls gerichtet ist.Alternatively, the liquid injector may be configured to discharge the non-combustible liquid jet in a direction opposite to a direction in which the fuel jet advances. In other words, the jet of the nonflammable liquid is discharged so that it bounces against the flow of fuel spray. This type of injection (injection) of the fuel and the non-combustible liquid allows the fuel injector and the liquid injector to be spaced as far apart as possible, in other words, closer to diametrically opposite portions of an inner wall of the combustion chamber. This facilitates the installation of the fuel injector and the liquid injector in the combustion chamber. Dispensing the Jet of non-flammable liquid against the fuel jet facilitates the ease with which the non-flammable liquid jet is directed to the region of the fuel-jet mixture phase.

Die Kraftmaschinenbaugruppe kann zudem ein Steuergerät aufweisen, welches eine Einspritzzeitgebung des Kraftstoffs von dem Kraftstoffinjektor und eine Einspritzzeitgebung der nicht brennbaren Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsinjektor steuert. Genauer gesagt steuert das Steuergerät einen Betrieb des Flüssigkeitsinjektors, um den Kraftstoffstrahl abzugeben, nachdem der Kraftstoffstrahl von dem Kraftstoffinjektor gezündet wurde. Ein gewünschter Grad einer Zündverzögerung des Kraftstoffs wird erreicht, indem das Fortschreiten einer Flamme von dem Bereich der Abbrennphase zu dem Bereich der Gemischphase verringert wird. Das Steuergerät erzeugt daher den Strahl nicht brennbarer Flüssigkeit nach dem Zünden des Kraftstoffstrahls, wodurch das Fortschreiten der Flamme von dem Bereich der Abbrennphase zu dem Bereich der Gemischphase unterdrückt wird, ohne das Ausbreiten der Flamme, d. h., die Zündfähigkeit des Kraftstoffs in der Brennkammer zu opfern. Dadurch wird ein gewünschter Grad einer Zündverzögerung des Kraftstoffs sichergestellt, wodurch die Menge schädlicher Emissionen verringert wird.The engine assembly may further include a controller that controls an injection timing of the fuel from the fuel injector and an injection timing of the non-combustible fluid from the fluid injector. More specifically, the controller controls operation of the liquid injector to dispense the fuel spray after the fuel spray has been ignited by the fuel injector. A desired degree of ignition delay of the fuel is achieved by reducing the progression of a flame from the region of the burn-up phase to the region of the mixture phase. The controller therefore generates the non-combustible liquid jet after the ignition of the fuel jet, thereby suppressing the propagation of the flame from the region of the burn-up phase to the region of the mixture phase without spreading the flame, i. h., To sacrifice the ignitability of the fuel in the combustion chamber. This ensures a desired degree of ignition delay of the fuel, thereby reducing the amount of harmful emissions.

Das Steuergerät kann so arbeiten, dass es eine Einspritzrate der nicht brennbaren Flüssigkeit in die Brennkammer mit einer Erhöhung der Menge des von dem Kraftstoffinjektor eingesprühten Kraftstoffs erhöht. Mit anderen Worten bestimmt das Steuergerät die Menge der von dem Flüssigkeitsinjektor pro Zeiteinheit einzuspritzenden nicht brennbaren Flüssigkeit so, dass sie größer als die Menge des Kraftstoffs von dem Kraftstoffinjektor ist. Eine Erhöhung der Menge des von dem Kraftstoffinjektor einzuspritzenden Kraftstoffs führt zu einem Anstieg der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs in der Brennkammer, was zu einem Aufweiten eines Bereichs führt, in welchem das Luft-Kraftstoff-Gemisch in Richtung des Kraftstoffinjektors abbrennt. Daher erhöht das Steuergerät die Einspritzrate der nicht brennbaren Flüssigkeit in die Brennkammer, wodurch eine größere Menge nicht brennbarer Flüssigkeit in Richtung zu dem Kraftstoffstrahl innerhalb einer verkürzten Zeitspanne eingespritzt bzw. eingesprüht wird. Dies stellt einen gewünschten Grad einer Zündverzögerung des Kraftstoffs sicher, wodurch die Menge schädlicher Emissionen verringert wird.The controller may operate to increase an injection rate of the non-combustible liquid into the combustion chamber with an increase in the amount of fuel sprayed by the fuel injector. In other words, the controller determines the amount of non-combustible liquid to be injected by the liquid injector per unit time to be greater than the amount of fuel from the fuel injector. Increasing the amount of fuel to be injected by the fuel injector results in an increase in the combustion temperature of the fuel in the combustion chamber, resulting in a widening of a range in which the air-fuel mixture burns toward the fuel injector. Therefore, the controller increases the injection rate of the non-combustible liquid into the combustion chamber, whereby a larger amount of non-combustible liquid is injected toward the fuel spray within a shortened period of time. This ensures a desired degree of ignition delay of the fuel, thereby reducing the amount of harmful emissions.

Die nicht brennbare Flüssigkeit kann hauptsächlich Wasser enthalten und ist somit kostengünstig. Das Wasser hat eine große Wärmekapazität und eine große Verdampfungswärme. Das in Richtung des Kraftstoffstrahls gesprühte Wasser verdampft somit in Wasserdampf, der dazu dient, die Temperatur in der Brennkammer zu kühlen. Dies führt zu einem Abfall der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs, wodurch die Menge schädlicher Emissionen von der Kraftmaschine verringert wird. Das in die Brennkammer eingespritzte Wasser verdampft und mischt sich mit dem Kraftstoffstrahl. Genauer gesagt mischen sich die Wasserdämpfe, in die das Wasser verdampft wurde, mit dem Kraftstoffstrahl in der Gemischphase, während die Umgebungsluft eingesaugt wird, sodass Sauerstoff in der Luft zu dem Kraftstoffstrahl hinzugefügt wird, wodurch das Abbrennen des Kraftstoffs erleichtert wird und die Menge schädlicher Emissionen von der Kraftmaschine verringert wird.The non-flammable liquid can mainly contain water and is thus inexpensive. The water has a large heat capacity and a large heat of evaporation. The sprayed in the direction of the fuel jet water thus evaporates into water vapor, which serves to cool the temperature in the combustion chamber. This results in a decrease in the combustion temperature of the fuel, thereby reducing the amount of harmful emissions from the engine. The injected into the combustion chamber water evaporates and mixes with the fuel jet. More specifically, the water vapors into which the water has been vaporized mix with the fuel spray in the mixture phase while the ambient air is drawn in, so that oxygen in the air is added to the fuel jet, thereby facilitating the burning of the fuel and the amount of harmful emissions is reduced by the engine.

Die vorliegende Erfindung kann aus der nachstehend angegebenen ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele vollständiger verstanden werden, welche jedoch nicht dazu herangezogen werden sollten, die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern die lediglich dem Zweck der Erläuterung und des Verständnisses dienen.The present invention may be more fully understood from the detailed description given hereinbelow and the accompanying drawings of the preferred embodiments, which should not, however, be taken as limiting the invention to the specific embodiments, but for the purpose of explanation and understanding only.

In den Zeichnungen ist:In the drawings:

1 ein schematisches Schaubild, das eine Kraftmaschinenbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; 1 a schematic diagram showing an engine assembly according to the first embodiment of the invention;

2 eine Vertikalschnittteilansicht, die einen inneren Aufbau einer Brennkraftmaschine zeigt; 2 a vertical sectional partial view showing an internal structure of an internal combustion engine;

3(a) eine Vertikalschnittteilansicht, die einen Aufbau eines Kraftstoffinjektors und eines Flüssigkeitsinjektors zeigt, die in einer Brennkraftmaschine installiert sind; 3 (a) a vertical sectional partial view showing a structure of a fuel injector and a liquid injector, which are installed in an internal combustion engine;

3(b) eine Draufsicht von 3(a); 3 (b) a top view of 3 (a) ;

4 eine Darstellung, die Einsprühphasen des Kraftstoffs und des Wassers zeigen, die von einem Kraftstoffinjektor und einem Flüssigkeitsinjektor abgegeben werden; 4 a diagram showing injection phases of the fuel and the water, which are discharged from a fuel injector and a liquid injector;

5 ein Ablaufdiagramm eines Kraftstoff-/Wassereinsprühprogramms, das durch ein in der Kraftmaschinenbaugruppe von 1 installiertes Steuergerät auszuführen ist; 5 a flow chart of a fuel / Wassereinsprühprogramms by a in the engine assembly of 1 installed control unit is to be executed;

6 ein Zeitdiagramm, das Betriebe eines Kraftstoffinjektors und eines Flüssigkeitsinjektors und einen Einspritzdruck des Kraftstoffs und der Flüssigkeit darstellt; 6 a timing chart illustrating operations of a fuel injector and a liquid injector and an injection pressure of the fuel and the liquid;

7(a) eine Vertikalschnittteilansicht, die einen Aufbau eines Kraftstoffinjektors und eines Flüssigkeitsinjektors zeigt, die in einer Brennkraftmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung installiert sind; und 7 (a) FIG. 2 is a vertical sectional partial view showing a structure of a fuel injector and a liquid injector installed in an internal combustion engine according to the second embodiment of the invention; FIG. and

7(b) eine Draufsicht von 7(a). 7 (b) a top view of 7 (a) ,

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen, insbesondere auf 1 und 2, ist eine Kraftmaschinenbaugruppe 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.With reference to the drawings, in which like reference characters refer to like parts throughout the several views, and in particular: 1 and 2 , is an engine assembly 10 shown according to the first embodiment of the invention.

Die Kraftmaschinenbaugruppe 10 ist mit einer Brennkraftmaschine 11 ausgestattet, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Dieselkraftmaschine ist und die in Kraftfahrzeugen verwendet werden kann. Die Kraftmaschinenbaugruppe 10 hat zudem Kraftstoffinjektoren 12 und Flüssigkeitsinjektoren 13. Die Kraftmaschine 11 hat einen Zylinderblock 14, einen Zylinderkopf 15 und Kolben 16, wie dies in 2 gezeigt ist. Der Zylinderblock 14 bildet einen Körper der Kraftmaschine 11 und hat darin ausgebildete Zylinder 17. Die Kolben 16 sind jeweils in den Zylindern 17 angeordnet, sodass sie aus der Sicht der Zeichnung in einer Vertikalrichtung verschiebbar sind. Die Innenwand des Zylinderblocks 14, die Endfläche des Zylinderkopfs 15 und die Endflächen der Kolben 16 definieren Brennkammern 18.The engine assembly 10 is with an internal combustion engine 11 equipped, which in this embodiment is a diesel engine and which can be used in motor vehicles. The engine assembly 10 also has fuel injectors 12 and liquid injectors 13 , The engine 11 has a cylinder block 14 , a cylinder head 15 and pistons 16 like this in 2 is shown. The cylinder block 14 forms a body of the engine 11 and has cylinders formed therein 17 , The pistons 16 are each in the cylinders 17 arranged so that they are displaceable in a vertical direction from the perspective of the drawing. The inner wall of the cylinder block 14 , the end face of the cylinder head 15 and the end surfaces of the pistons 16 define combustion chambers 18 ,

Jeder der Kraftstoffinjektoren 12 hat einen den Zylinderkopf 15 durchdringenden Kopf. Mit anderen Worten ist der Kopf der Kraftstoffinjektoren 12 der Brennkammer 18 ausgesetzt. Auf ähnliche Weise hat jeder der Flüssigkeitsinjektoren 13 einen den Zylinderkopf 15 durchdringenden Kopf, der der Brennkammer 18 ausgesetzt ist.Each of the fuel injectors 12 has one the cylinder head 15 piercing head. In other words, the head of the fuel injectors 12 the combustion chamber 18 exposed. Similarly, each of the liquid injectors has 13 one the cylinder head 15 penetrating head of the combustion chamber 18 is exposed.

Die Kraftmaschinenbaugruppe 10 ist, wie dies in 1 dargestellt ist, mit einem Einlasssystem (das auch als ein Lufteinlasssystem bezeichnet ist) 21, einem Auslasssystem 22, einem Kraftstoffzuführsystem 23, einem Flüssigkeitszuführsystem 24, einer AGR-Vorrichtung (Abgasrückführungsvorrichtung) 25, einem Vorverdichter 26 und einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 27 ausgestattet. Das Einlasssystem 21 besteht im Wesentlichen aus einem Einlassrohr 31 und einem Drosselventil 32. Das Einlassrohr 31 definiert in sich einen Einlasspfad 33, durch welchen Luft in die Kraftmaschine 11 strömt. Der Einlasspfad 33 ist an einem Ende der Atmosphäre bzw. Umgebungsluft ausgesetzt und ist an dem anderen Ende mit den Brennkammer 18 verbunden. Die Kraftmaschine 11 hat, wie dies in 2 dargestellt ist, Einlassventile 34, die sich jeweils zwischen dem Einlasspfad 33 und der Brennkammern 18 öffnen oder schließen. Das Drosselventil 32 arbeitet so, dass es den Einlasspfad 33 zum Steuern der Strömungsrate der Luft in den Einlasspfad 33 öffnet oder schließt. Das Auslasssystem 22 besteht, wie dies in 1 dargestellt ist, aus einem Abgasrohr 35 und einer Abgasemissionssteuervorrichtung 36. Das Abgasrohr 35 definiert in sich einen Abgaspfad 37, durch welchen Abgas strömt. Der Abgaspfad 37 ist an einem Ende mit den Brennkammern 18 und an dem anderen Ende mit der Umgebungsluft verbunden. Die Kraftmaschine 11 hat, wie dies in 2 dargestellt. ist, Auslassventile 35, die sich jeweils zwischen dem Abgaspfad 33 und der Brennkammer 18 öffnen oder schließen. Die Abgasemissionssteuervorrichtung 36 ist in dem Abgaspfad 37 angeordnet, um das durch den Abgaspfad 37 strömende Abgas zu reinigen. Die Abgasemissionssteuervorrichtung 36 kann so ausgestaltet sein, dass sie Abgasemissionen, etwa NOx und PM (Partikelstoffe) von der Kraftmaschine 11 durch Absorption oder chemische Reaktion säubert.The engine assembly 10 is like this in 1 with an intake system (also referred to as an air intake system) 21 , an exhaust system 22 , a fuel delivery system 23 , a liquid delivery system 24 , an EGR device (exhaust gas recirculation device) 25 , a supercharger 26 and an ECU (electronic control unit) 27 fitted. The inlet system 21 consists essentially of an inlet pipe 31 and a throttle valve 32 , The inlet pipe 31 defines in itself an inlet path 33 through which air enters the engine 11 flows. The inlet path 33 is exposed at one end to the atmosphere or ambient air and is at the other end to the combustion chamber 18 connected. The engine 11 has, like this in 2 is shown, intake valves 34 , each one between the inlet path 33 and the combustion chambers 18 open or close. The throttle valve 32 works so that it's the inlet path 33 for controlling the flow rate of the air into the inlet path 33 opens or closes. The exhaust system 22 exists, as in 1 is shown, from an exhaust pipe 35 and an exhaust emission control device 36 , The exhaust pipe 35 defines in itself an exhaust path 37 through which exhaust gas flows. The exhaust path 37 is at one end with the combustion chambers 18 and connected to the ambient air at the other end. The engine 11 has, like this in 2 shown. is, exhaust valves 35 , each located between the exhaust path 33 and the combustion chamber 18 open or close. The exhaust emission control device 36 is in the exhaust path 37 arranged by the exhaust path 37 to purify flowing exhaust gas. The exhaust emission control device 36 may be configured to exhaust emissions, such as NOx and PM (particulate matter) from the engine 11 cleans by absorption or chemical reaction.

Das Kraftstoffzuführsystem 23 hat, wie dies in 1 dargestellt ist, eine Kraftstoffeinspritzpumpe 41 und eine Common Rail 42. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 41 wird durch eine Abgabeleistung von der Kraftmaschine 11 angetrieben, um den von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) zugeführten Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen. Die Kraftmaschine 11, auf die in diesem Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird, ist eine Dieselkraftmaschine, wie dies vorstehend beschrieben ist. Für gewöhnlich ist der in der Kraftmaschine 11 verwendete Kraftstoff ein Leichtöl, aber es kann auch ein Schweröl, Erdgas, Biomassenkraftstoff, Alkohol oder Ether verwendet werden. Der durch die Kraftstoffeinspritzpumpe 41 mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird zu der Common Rail 42 zugeführt. Die Common Rail 42 speichert den von der Kraftstoffeinspritzpumpe 41 zugeführten Kraftstoff bei einem konstanten Druck. Die Kraftstoffinjektoren 12 sind an die Common Rail 42 gekoppelt. Der in der Common Rail 42 gespeicherte Kraftstoff wird durch jeden der Kraftstoffinjektoren 12 in eine entsprechende Brennkammer 18 eingesprüht.The fuel delivery system 23 has, like this in 1 is shown, a fuel injection pump 41 and a common rail 42 , The fuel injection pump 41 is powered by an output from the engine 11 driven to pressurize the fuel supplied from a fuel tank (not shown). The engine 11 referred to in this embodiment is a diesel engine as described above. Usually that's in the engine 11 Fuel used a light oil, but it can also be a heavy oil, natural gas, biomass fuel, alcohol or ether can be used. The fuel injection pump 41 Pressurized fuel becomes the common rail 42 fed. The common rail 42 stores the from the fuel injection pump 41 supplied fuel at a constant pressure. The fuel injectors 12 are to the common rail 42 coupled. The in the common rail 42 Stored fuel is passed through each of the fuel injectors 12 in a corresponding combustion chamber 18 sprayed.

Das Flüssigkeitszuführsystem 24 hat eine Flüssigkeitsdruckerhöhungspumpe 43 und eine Common Rail 44. Die Flüssigkeitsdruckerhöhungspumpe 43 wird durch eine Abgabeleistung der Kraftmaschine 11 angetrieben, um die von einem (nicht gezeigten) Flüssigkeitstank zugeführte Flüssigkeit mit Druck zu beaufschlagen. Die durch die Flüssigkeitsdruckerhöhungspumpe 43 mit Druck zu beaufschlagende Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die mit dem in die Kraftmaschine 11 einzusprühenden Kraftstoff nicht brennbar ist und ist in diesem Ausführungsbeispiel Wasser. Die Flüssigkeit kann alternativ eine wässrige Lösung sein, die ein Gemisch aus Wasser und einem Zusatz, beispielsweise eines nicht brennbaren Ions oder einer organischen Verbindung ist. Die folgende Erörterung wird als ein Beispiel der von den Flüssigkeitsinjektoren 13 einzusprühenden Flüssigkeit Wasser verwenden. Das durch die Flüssigkeitsdruckerhöhungspumpe 43 mit Druck beaufschlagte Wasser wird zu der Common Rail 44 zugeführt. Die Common Rail 44 speichert von der Flüssigkeitsdruckerhöhungspumpe 43 zugeführtes Wasser bei einem konstanten Druck. Jeder der Flüssigkeitsinjektoren 13 ist mit der Common Rail 44 gekoppelt und arbeitet so, dass er das Wasser in eine entsprechende Brennkammer 18 einsprüht.The liquid delivery system 24 has a fluid pressure increase pump 43 and a common rail 44 , The fluid pressure increase pump 43 is due to a power output of the engine 11 driven to pressurize the liquid supplied from a liquid tank (not shown). The through the fluid pressure booster pump 43 Pressurized liquid is a liquid that is in the engine 11 fuel to be sprayed is not flammable and is water in this embodiment. The liquid may alternatively be an aqueous solution which is a mixture of water and an additive, for example a non-combustible ion or an organic compound. The following discussion will be given as an example of that of the liquid injectors 13 liquid to be sprayed use water. That through the fluid pressure booster pump 43 pressurized water becomes the common rail 44 fed. The common rail 44 stores from the fluid pressure booster pump 43 supplied water at a constant pressure. Everyone who liquid injectors 13 is with the common rail 44 coupled and works so that he puts the water in a corresponding combustion chamber 18 einsprüht.

Die AGR-Vorrichtung 25 hat ein AGR-Rohr 46, ein AGR-Ventil 47 und eine Kühleinrichtung 48. Das AGR-Rohr 46 hat einen AGR-Pfad 49, der darin ausgebildet ist. Der AGR-Pfad 49 ist an seinem einen Ende mit dem Abgaspfad 37 und an dem anderen Ende mit dem Einlasspfad 33 verbunden. Das AGR-Ventil 47 arbeitet so, dass es den AGR-Pfad 49 in dem AGR-Rohr 46 öffnet oder schließt. Wenn der AGR-Pfad 49 geöffnet ist, dann wird ein Anteil des durch den Abgaspfad 37 strömenden Abgases zu dem Einlasspfad 33 zurückgeführt. Die Kühleinrichtung 48 kühlt den Anteil des von dem Abgaspfad zu dem Einlasspfad 33 zurückgeführten Abgases.The EGR device 25 has an EGR pipe 46 , an EGR valve 47 and a cooling device 48 , The EGR pipe 46 has an EGR path 49 who is trained in it. The EGR path 49 is at one end with the exhaust path 37 and at the other end with the inlet path 33 connected. The EGR valve 47 works so that it's the EGR path 49 in the EGR pipe 46 opens or closes. If the EGR path 49 is open, then a portion of the through the exhaust path 37 flowing exhaust gas to the inlet path 33 recycled. The cooling device 48 cools the portion of the exhaust path to the intake path 33 recirculated exhaust gas.

Der Vorverdichter 26 besteht aus einer Turbine 51, einem Kompressor 52 und einem Ladeluftkühler 53. Die Turbine 51 ist in dem Abgaspfad 37 angeordnet. Der Verdichter 52 ist in dem Einlasspfad 33 angeordnet. Die Turbine 51 und der Kompressor 52 sind über eine (nicht gezeigte) Welle mechanisch aneinander gefügt. Die Turbine 51 wird durch den Abgasstrom in dem Abgaspfad 37 gedreht, sodass ein Drehmoment erzeugt wird, welches wiederum durch eine (nicht gezeigte) Welle zu dem Kompressor 52 übertragen wird. In dem Einlasspfad 33 angeordnete Kompressor 52 wird durch das von der Turbine 51 abgegebene Drehmoment angetrieben, sodass die durch den Einlasspfad 33 strömende Luft mit Druck beaufschlagt wird, sodass die verdichtete Luft in die Brennkammern 18 der Kraftmaschine 11 eingebracht wird.The supercharger 26 consists of a turbine 51 , a compressor 52 and a charge air cooler 53 , The turbine 51 is in the exhaust path 37 arranged. The compressor 52 is in the inlet path 33 arranged. The turbine 51 and the compressor 52 are mechanically joined together via a shaft (not shown). The turbine 51 is due to the exhaust gas flow in the exhaust path 37 rotated, so that a torque is generated, which in turn by a (not shown) shaft to the compressor 52 is transmitted. In the inlet path 33 arranged compressor 52 is by the turbine 51 driven torque, so that through the inlet path 33 flowing air is pressurized, so that the compressed air into the combustion chambers 18 the engine 11 is introduced.

Die ECU 27 ist durch einen Mikrocomputer implementiert, der mit einer CPU, einem ROM und einem RAM ausgestattet ist. Die ECU 27 dient als ein Kraftmaschinensteuergerät zum Steuern der Betriebe der Kraftstoffinjektoren 12 und der Flüssigkeitsinjektoren 13 sowie des Gesamtbetriebs der Kraftmaschinenbaugruppe 10. Genauer gesagt führt die ECU 27 Computerprogramme aus, die in dem ROM gespeichert sind, um die Kraftstoffinjektoren 12 und die Flüssigkeitsinjektoren 13 zu öffnen oder zu schließen. Die ECU 27 steuert zudem die Betriebe des Drosselventils 32 und des AGR-Ventils 47.The ECU 27 is implemented by a microcomputer equipped with a CPU, a ROM and a RAM. The ECU 27 serves as an engine control unit for controlling the operations of the fuel injectors 12 and the liquid injectors 13 and the overall operation of the engine assembly 10 , More precisely, the ECU performs 27 Computer programs stored in the ROM around the fuel injectors 12 and the liquid injectors 13 to open or close. The ECU 27 also controls the operations of the throttle valve 32 and the EGR valve 47 ,

Die wie vorstehend beschriebene ECU 27 führt die Computerprogramme in dem ROM aus, um die Menge des durch die Injektoren 12 in die Kraftmaschine 11 einzuspritzenden Kraftstoffs (die auch als eine Einspritzmenge bezeichnet ist) und die Einspritzzeitgebung zu bestimmen, die der Zeitpunkt ist, zudem mit dem Einspritzen des Kraftstoffs in die Kraftmaschine 11 zu beginnen ist. Genauer gesagt berechnet die ECU 27 eine Last an der Kraftmaschinenbaugruppe 10 als eine Funktion von Ausgaben eines Beschleunigungseinrichtungspositionssensors 55 und eines Kraftmaschinendrehzahlsensors 56 und bestimmt dann die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung als eine Funktion der berechneten Last an der Kraftmaschinenbaugruppe 10. Die ECU 27 bestimmt zudem die Einspritzmenge, die die Menge des durch die Flüssigkeitsinjektoren 13 in die Kraftmaschine 11 einzuspritzenden Wassers ist, sowie die Einspritzzeitgebung, die der Zeitpunkt ist, zu dem mit dem Einspritzen des Wassers zu beginnen ist, und zwar auf Grundlage der Einspritzmenge und der Einspritzzeitgebung, die für die Kraftstoffinjektoren 12 bestimmt wurden. Der Beschleunigungseinrichtungspositionssensor 55 ist ein Sensor, der die Position des Beschleunigungspedals des Fahrzeugs misst. Der Kraftmaschinendrehzahlsensor 56 ist ein Sensor, der die Drehzahl der Kraftmaschine 11 misst.The ECU as described above 27 Run the computer programs in the ROM to get the amount of through the injectors 12 in the engine 11 fuel to be injected (which is also referred to as an injection amount) and to determine the injection timing, which is the timing, also with the injection of the fuel into the engine 11 to begin with. More specifically, the ECU calculates 27 a load on the engine assembly 10 as a function of outputs of an accelerator position sensor 55 and an engine speed sensor 56 and then determines the injection amount and the injection timing as a function of the calculated load on the engine assembly 10 , The ECU 27 also determines the injection quantity, which is the amount of the liquid injectors 13 in the engine 11 water to be injected, as well as the injection timing, which is the time to start injecting the water, based on the injection amount and injection timing for the fuel injectors 12 were determined. The accelerator position sensor 55 is a sensor that measures the position of the accelerator pedal of the vehicle. The engine speed sensor 56 is a sensor that measures the speed of the engine 11 measures.

Die ECU 27 ist zudem an einen Wassertemperatursensor und an einen Einlasslufttemperatursensor angeschlossen. Die ECU 27 arbeitet so, dass sie die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung für den Kraftstoff als eine Funktion der durch den Wassertemperatursensor gemessenen Temperatur des Kühlwassers für die Kraftmaschine 11 und der durch den Einlasslufttemperatursensor gemessenen Temperatur der Einlassluft korrigiert. Die ECU 27 ist zudem an die Drucksensoren 57 und 58 angeschlossen und überwacht den Druck in der Common Rail 42 durch den Drucksensor 57 und den Druck in der Common Rail 44 durch den Drucksensor 58. Die ECU 57 regelt die Strömungsrate des von der Kraftstoffeinspritzpumpe 41 zu der Common Rail 42 zuzuführenden Kraftstoffs auf Grundlage des durch den Drucksensor 57 gemessenen Kraftstoffdrucks. Auf ähnliche Weise regelt die ECU 27 zudem die Strömungsrate des von der Flüssigkeitsdruckerhöhungspumpe 43 zu der Common Rail 44 zuzuführenden Wassers auf Grundlage des durch den Drucksensor 58 gemessenen Wasserdrucks.The ECU 27 is also connected to a water temperature sensor and to an intake air temperature sensor. The ECU 27 operates to measure the injection amount and the injection timing for the fuel as a function of the temperature of the cooling water for the engine measured by the water temperature sensor 11 and corrects the temperature of the intake air measured by the intake air temperature sensor. The ECU 27 is also to the pressure sensors 57 and 58 connected and monitors the pressure in the common rail 42 through the pressure sensor 57 and the pressure in the common rail 44 through the pressure sensor 58 , The ECU 57 regulates the flow rate of the fuel injection pump 41 to the common rail 42 fuel to be supplied on the basis of by the pressure sensor 57 measured fuel pressure. In a similar way, the ECU regulates 27 In addition, the flow rate of the fluid pressure booster pump 43 to the common rail 44 supplied water based on the pressure sensor 58 measured water pressure.

Nun werden nachstehend die Betriebe und Strukturen der Kraftstoffinjektoren 12 und der Flüssigkeitsinjektoren 13 beschrieben.Now, below are the operations and structures of the fuel injectors 12 and the liquid injectors 13 described.

Jeder der Kraftstoffinjektoren 12 hat (nicht gezeigte) Einsprühlöcher, die in deren der Brennkammer 18 zugewandten Kopf ausgebildet sind. Auf ähnliche Weise hat jeder der Flüssigkeitsinjektoren 13 (nicht gezeigte) Einsprühlöcher, die in deren der Brennkammer 18 zugewandten Kopf ausgebildet sind. Der von der Common Rail 42 zugeführte Kraftstoff wird von den Einsprühlöchern der jeweiligen Kraftstoffinjektoren 12 direkt in die Brennkammer 18 eingesprüht. Auf ähnliche Weise wird das von der Common Rail 44 zugeführte Wasser von den Einsprühlöchern der jeweiligen Flüssigkeitsinjektoren 13 direkt in die Brennkammer 18 eingesprüht. In jedem der Kraftstoffinjektoren 12 und der Flüssigkeitsinjektoren 13 ist ein (nicht gezeigtes) solenoidbetriebenes Ventil installiert, welches auf ein von der ECU 27 ausgegebenes elektrisches Signal anspricht, um das Einsprühen des Kraftstoffs oder des Wassers zu starten oder zu stoppen. Jeder der Kraftstoffinjektoren 12 und der Flüssigkeitsinjektoren 13 kann so gestaltet sein, dass er eine Nadel hat, die direkt durch das solenoidbetriebene Ventil angetrieben oder bewegt wird, um das Einsprühen des Kraftstoffs oder des Wassers zu starten oder zu stoppen. Das solenoidbetriebene Ventil kann wahlweise so gestaltet sein, dass es den Rückdruck steuert, der die Nadel in einer Ventilschließrichtung vorspannt, um das Einsprühen des Kraftstoffs oder des Wassers zu starten oder zu stoppen. Jeder der Kraftstoffinjektoren 12 und der Flüssigkeitsinjektoren 13 kann alternativ anstelle des solenoidbetriebenen Ventils mit einer piezoelektrischen Vorrichtung ausgestattet sein.Each of the fuel injectors 12 has injection holes (not shown) in the combustion chamber 18 are formed facing head. Similarly, each of the liquid injectors has 13 Injection holes (not shown) in the combustion chamber 18 are formed facing head. The from the common rail 42 supplied fuel is from the injection holes of the respective fuel injectors 12 directly into the combustion chamber 18 sprayed. In a similar way, that is from the common rail 44 supplied water from the injection holes of the respective liquid injectors 13 directly into the combustion chamber 18 sprayed. In each of the fuel injectors 12 and the liquid injectors 13 a solenoid-operated valve (not shown) installed on one of the ECU 27 issued electrical signal to start or stop the spraying of the fuel or water. Each of the fuel injectors 12 and the liquid injectors 13 may be configured to have a needle that is driven or moved directly by the solenoid operated valve to start or stop the spraying of the fuel or water. The solenoid operated valve may optionally be configured to control the back pressure biasing the needle in a valve closing direction to start or stop the spraying of the fuel or water. Each of the fuel injectors 12 and the liquid injectors 13 Alternatively, it may be equipped with a piezoelectric device instead of the solenoid-operated valve.

Wie dies aus 1, 3(a) und 3(b) ersichtlich ist, hat jeder der Kraftstoffinjektoren 12 eine Länge, die die Mitte der Brennkammer 18 in deren Radiusrichtung passiert, ist mit anderen Worten an in Längsrichtung verlaufenden Mittellinien (d. h. Achsen) des Kolbens 16 und des Zylinders 17 ausgerichtet. Der Kraftstoffinjektor 12 arbeitet so, dass er den Kraftstoff in Radialrichtung in der Form einer Vielzahl von in Radialrichtung der Brennkammer 18 orientierten Strahlen 16 einspritzt. Beispielsweise werden durch den Kraftstoffinjektor 12 vier Strahlen 60 erzeugt, die sich bei einem gleichmäßigen Intervall voneinander in einer Umfangsrichtung der Brennkammer 18 erstrecken. Der Flüssigkeitsinjektor 13 ist benachbart zu dem Kraftstoffinjektor 12 angeordnet. Genauer gesagt befindet sich der Flüssigkeitsinjektor 13 nahe der Außenseite des Kraftstoffinjektors 12 in der Radialrichtung der Brennkammer 18. Der Flüssigkeitsinjektor 13 arbeitet so, dass er das Wasser radial einspritzt, sodass das Wasser den Strahlen 60 von deren Rückseite in den Richtungen folgen kann, in welchen die Strahlen 60 eingespritzt werden.Like this 1 . 3 (a) and 3 (b) As can be seen, each of the fuel injectors 12 a length that is the center of the combustion chamber 18 in the radius direction, in other words, is on longitudinal centerlines (ie, axes) of the piston 16 and the cylinder 17 aligned. The fuel injector 12 operates so that it radiates the fuel in the form of a variety of radially in the combustion chamber 18 oriented rays 16 injects. For example, by the fuel injector 12 four rays 60 generated at a uniform interval from each other in a circumferential direction of the combustion chamber 18 extend. The liquid injector 13 is adjacent to the fuel injector 12 arranged. More specifically, the liquid injector is located 13 near the outside of the fuel injector 12 in the radial direction of the combustion chamber 18 , The liquid injector 13 works by injecting the water radially so that the water is exposed to the rays 60 from whose back can follow in the directions in which the rays 60 be injected.

Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Kraftstoff von den Sprühlöchern eines jeden der Kraftstoffinjektoren 12 in der Form der Strahlen 60 eingespritzt, wie dies in 4 dargestellt ist. 4 zeigt lediglich einen Strahl 60 zum Zwecke einer verkürzten Darstellung. Der Strahl 60 hat drei Phasen: eine flüssige Phase 61, eine Gemischphase 62 und eine Abbrennphase 63. Die flüssige Phase 61 befindet sich physikalisch am nächsten zu dem Kraftstoffinjektor 12 und erzeugt eine Ansammlung flüssiger Tropfen (oder Partikel) des Kraftstoffs, die noch nicht verdampfen. Die Gemischphase 62 liegt zwischen der flüssigen Phase 61 und der Abbrennphase 63 und ist eine Phase, in der der Kraftstoff in Kraftstoffdämpfe verdampft aber noch nicht zündet. Die Abbrennphase 63 befindet sich am weitesten weg von dem Kraftstoffinjektor 12 und ist eine Phase, in der die Kraftstoffdämpfe zünden oder verbrennen. Nach dem Einsprühen von dem Kraftstoffinjektor 12 verdampfen die Kraftstofftropfen und werden mit Luft gemischt und bilden in der Abbrennphase 63 eine Flamme. Der Kraftstoff wird von dem Kraftstoffinjektor 12 in die Brennkammer 18 bei einem hohen Druck eingesprüht, sodass er von der flüssigen Phase 61 in die Gemischphase 61 und dann in die Abbrennphase 63 übergehen kann. Wie dies vorstehend beschrieben ist, verbrennt der Kraftstoff in der Abbrennphase 63. Wenn der von dem Kraftstoffinjektor 12 eingesprühte Kraftstoff in einem stetigen Zustand abbrennt, dann breitet sich die Flamme kaum von dem Bereich der Abbrennphase 63 zu dem Bereich der Gemischphase 62 aus.As described above, the fuel from the spray holes of each of the fuel injectors 12 in the form of the rays 60 injected, as in 4 is shown. 4 only shows a ray 60 for the purpose of a shortened representation. The beam 60 has three phases: a liquid phase 61 , a mixed phase 62 and a burning off phase 63 , The liquid phase 61 is physically closest to the fuel injector 12 and creates an accumulation of liquid droplets (or particles) of fuel that are not yet evaporating. The mixture phase 62 lies between the liquid phase 61 and the burning phase 63 and is a phase in which the fuel vaporizes in fuel vapors but does not yet ignite. The burning phase 63 is furthest away from the fuel injector 12 and is a phase in which the fuel vapors ignite or burn. After spraying from the fuel injector 12 vaporize the fuel droplets and are mixed with air and form in the burn-off phase 63 a flame. The fuel is from the fuel injector 12 into the combustion chamber 18 sprayed at a high pressure, letting it from the liquid phase 61 into the mixture phase 61 and then into the burning phase 63 can go over. As described above, the fuel burns in the burn-off phase 63 , If that of the fuel injector 12 spraying sprayed fuel in a steady state, then the flame hardly spreads from the area of the burn-off phase 63 to the area of the mixture phase 62 out.

Wenn sich im Gegensatz dazu die Kraftmaschinenbaugruppe 10 in einem Zustand hoher Last befindet, sodass eine große Kraftstoffmenge in die Kraftmaschine 11 eingesprüht wird und die Abbrenntemperatur des Kraftstoffs relativ hoch ist, neigt der Kraftstoff dazu, in der Gemischphase 62 zu zünden. Dies liegt daran, dass dann, wenn sich die Kraftmaschinenbaugruppe 10 in dem Zustand hoher Last befindet, die Temperatur des Kraftstoffs in der Abbrennphase 63 erhöht ist, sodass die Zündverzögerung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das vor der Abbrennphase 63 vorhanden ist, verkürzt wird, wodurch verursacht wird, dass sich die Flamme zu dem Bereich der Gemischphase 62 ausbreitet. Wenn der Kraftstoff auf diese Art kontinuierlich abbrennt, ist es schwierig, einen gewünschten Grad der Zündverzögerung sicherzustellen. Der Mangel der Zündverzögerung wird verursachen, dass sich die in der Abbrennphase 63 erzeugte Flamme zu dem Bereich der Gemischphase 62 und dem Bereich der flüssigen Phase 61 ausbreitet, wie dies vorstehend beschrieben ist, was zu einem Mangel der Gemischbildung des Kraftstoffs mit der Luft führt, was der Erzeugung von Partikelstoffen beiträgt.In contrast, when the engine assembly 10 is in a high load condition, allowing a large amount of fuel into the engine 11 is sprayed and the burning temperature of the fuel is relatively high, the fuel tends to be in the mixture phase 62 to ignite. This is because then, when the engine assembly 10 in the high load state, the temperature of the fuel in the burn-off phase 63 is increased, so that the ignition delay of the air-fuel mixture, before the burning-off phase 63 is present, is shortened, causing the flame to move to the area of the mixture phase 62 spreads. If the fuel burns continuously in this way, it is difficult to ensure a desired degree of ignition delay. The lack of ignition delay will cause those in the burn down phase 63 generated flame to the region of the mixture phase 62 and the liquid phase region 61 spreads, as described above, which leads to a lack of mixture formation of the fuel with the air, which contributes to the generation of particulate matter.

Jeder der Flüssigkeitsinjektoren 13 arbeitet so, dass er das Wasser in Richtung des Bereichs der Gemischphase 62 des durch den Kraftstoffinjektor 12 erzeugten Strahls 60 sprüht. Das von dem Flüssigkeitsinjektor 13 eingestrahlte Wasser erzeugt ebenso wie der Kraftstoffinjektor 12 einen Strahl 70, der zwei Phasen hat: eine flüssige Phase 71 und eine Verdampfungsphase 72. Die flüssige Phase 71 ist eine Phase, in der eine Ansammlung flüssiger Wassertropfen erzeugt wird. Die Verdampfungsphase 72 ist eine Phase, in der die Wassertropfen in Wasserdämpfe verdampft sind. Der Flüssigkeitsinjektor 13 ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, so ausgerichtet, dass er das Wasser in Richtung zu dem Bereich der Gemischphase 62 des Kraftstoffstrahls 60 sprüht, sodass sich die Wasserdämpfe mit dem Kraftstoffstrahl 60 in der Gemischphase mischen. Genauer gesagt verdampft das von dem Flüssigkeitsinjektor 13 eingesprühte Wasser in der sich in einem Zustand hoher Temperatur befindlichen Brennkammer 18 schnell in die Wasserdämpfe. Die in der Verdampfungsphase 72 erzeugten Wasserdämpfe werden mit dem in der Gemischphase 62 verdampften Strahl 60 gemischt. Die Wasserdämpfe haben infolge deren Verdampfungswärme eine niedrigere Temperatur als der Kraftstoffstrahl 60, sodass die mit dem Kraftstoffstrahl 60 in der Gemischphase 62 gemischten Wasserdämpfe so arbeiten, dass sie den Strahl 60 kühlen (d. h. das Luft-Kraftstoffgemisch). Dies verhindert das Übertragen der in der Abbrennphase 63 erzeugten Flamme auf den Bereich der Gemischphase 62, in der die Temperatur verringert wurde, was zu einem Abfall der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme führt, d. h. einer Rate, mit der der Kraftstoff in der Brennkammer 18 abbrennt, was den gewünschten Grad der Zündverzögerung des Kraftstoffstrahls 60 sicherstellt. Mit anderen Worten wird selbst dann, wenn die Temperatur in der Brennkammer hoch ist, eine ausreichende Zeitspanne zum Mischen des Kraftstoffstrahls 60 mit der Luft sichergestellt. Das von dem Flüssigkeitsinjektor 13 wie vorstehend beschrieben eingestrahlte Wasser verdampft in die Wasserdämpfe, die wiederum den Bereich der Gemischphase 62 des Kraftstoffstrahls erreichen, während die umgebende Luft angesaugt wird, sodass sich der Strahl 60 zusammen mit den Wasserdämpfen mit der Luft mischt, wodurch der Mischvorgang des Kraftstoffs mit der Luft erleichtert wird.Each of the liquid injectors 13 works by moving the water towards the area of the mixture phase 62 that through the fuel injector 12 generated beam 60 sprayed. That of the liquid injector 13 Irradiated water generates as well as the fuel injector 12 a ray 70 which has two phases: a liquid phase 71 and an evaporation phase 72 , The liquid phase 71 is a phase in which an accumulation of liquid drops of water is produced. The evaporation phase 72 is a phase in which the drops of water have evaporated in water vapors. The liquid injector 13 As described above, it is oriented to direct the water toward the region of the mixture phase 62 of the fuel jet 60 sprays, so that the water vapor with the fuel jet 60 mix in the mixture phase. More specifically, it evaporates from the liquid injector 13 sprayed water in the combustion chamber located in a high temperature state 18 quickly into the water vapors. The in the evaporation phase 72 generated water vapors are with in the mixture phase 62 vaporized beam 60 mixed. The water vapor has a lower temperature than the fuel jet due to their heat of vaporization 60 so that with the fuel spray 60 in the mixture phase 62 mixed water vapors work so that they are the beam 60 cool (ie the air-fuel mixture). This prevents the transmission of the in the burning phase 63 generated flame on the area of the mixture phase 62 in which the temperature has been reduced, which leads to a decrease in the propagation velocity of the flame, ie a rate at which the fuel in the combustion chamber 18 burns off, giving the desired degree of ignition delay of the fuel spray 60 ensures. In other words, even if the temperature in the combustion chamber is high, a sufficient time for mixing the fuel jet 60 ensured with the air. That of the liquid injector 13 Water which has been irradiated as described above evaporates into the water vapor, which in turn forms the area of the mixture phase 62 reach the fuel jet while the surrounding air is sucked in, so that the jet 60 mixed with the water vapor with the air, whereby the mixing process of the fuel with the air is facilitated.

5 ist ein Ablaufdiagramm einer Abfolge logischer Schritte oder eines Kraftstoff-/Waschwassereinsprühprogramms, das durch die ECU 27 auszuführen ist. Die Kraftmaschinenbaugruppe 10 führt während ihres Betriebs ein Kraftmaschinensteuerprogramm aus. Das Kraftstoff-/Wassereinsprühprogramm wird dann initiiert, wenn während des Ausübens des Kraftmaschinensteuerprogramms eine gegebene Zeit erreicht ist. 5 FIG. 10 is a flowchart of a sequence of logical steps or a fuel / wash water spray program executed by the ECU 27 is to execute. The engine assembly 10 performs an engine control program during its operation. The fuel / water spray program is initiated when a given time has been reached during the engine control program execution.

Nach dem Eintreten in das Kraftstoff-/Wassereinsprühprogramm schreitet die Routine zu Schritt S101 vor, in dem die Position des Beschleunigungspedals und die Drehzahl der Kraftmaschine 11 gemessen werden. Genauer gesagt analysiert die ECU 27 eine Ausgabe von dem Beschleunigungseinrichtungspositionssensor 25, um die Position des Beschleunigungspedals (d. h. eine Öffnungsposition des Drosselventils 32) zu bestimmen und analysiert zudem eine Ausgabe von dem Kraftmaschinendrehzahlsensor 56, um die Drehzahl der Kraftmaschine 11 zu bestimmen. Die Routine schreitet zu Schritt S102 vor, indem die Menge des in die Kraftmaschine 11 einzusprühenden Kraftstoffs (d. h. die Einspritzmenge), die Zeit, zu der der Kraftstoff einzusprühen ist (d. h. die Einspritzzeitgebung) und der Druck, mit dem der Kraftstoff einzusprühen ist (d. h. den Einspritzdruck), berechnet werden. Genauer gesagt bestimmt die ECU 27 die Einspritzmenge, die Einspritzzeitgebung und den Einspritzdruck durch Nachschlagen unter Verwendung eines in dem ROM gespeicherten Kennfelds als eine Funktion der Position des Beschleunigungspedals und der Drehzahl der Kraftmaschine 11, die in Schritt S101 gemessen wurden. Die Routine schreitet zu Schritt S103 vor, in dem die ECU 27 zudem die Einspritzmenge, die Einspritzzeitgebung und den Einspritzdruck des von dem Flüssigkeitsinjektor 13 einzusprühenden Wassers durch Nachschlagen unter Verwendung eines in dem ROM gespeicherten Kennfelds als eine Funktion der Position des Beschleunigungspedals und der Drehzahl der Kraftmaschine 11, die in Schritt S101 gemessen wurden, bestimmt.After entering the fuel / water spray program, the routine proceeds to step S101, where the position of the accelerator pedal and the speed of the engine 11 be measured. More precisely, the ECU analyzes 27 an output from the accelerator position sensor 25 to the position of the accelerator pedal (ie, an opening position of the throttle valve 32 ) and also analyzes an output from the engine speed sensor 56 to the speed of the engine 11 to determine. The routine proceeds to step S102 by adding the amount of fuel to the engine 11 fuel to be sprayed (ie, the injection amount), the time at which the fuel is to be sprayed (ie, the injection timing), and the pressure with which the fuel is to be sprayed (ie, the injection pressure) are calculated. Specifically, the ECU determines 27 the injection amount, the injection timing, and the injection pressure by looking up using a map stored in the ROM as a function of the position of the accelerator pedal and the engine speed 11 which were measured in step S101. The routine proceeds to step S103, where the ECU 27 In addition, the injection amount, the injection timing and the injection pressure of the liquid injector 13 water to be sprayed by looking up using a map stored in the ROM as a function of the position of the accelerator pedal and the speed of the engine 11 determined in step S101.

Nach dem Schritt S103 kehrt die ECU 27 zu dem Kraftmaschinensteuerprogramm zurück. Wenn die Zeit erreicht wurde, zu der das Einsprühen des Kraftstoffs zu steuern ist, und wenn die in Schritt S102 bestimmte Einspritzzeitgebung erreicht ist, aktiviert die ECU 27 einen entsprechenden der Kraftstoffinjektoren 12, um die in Schritt S102 bestimmte Kraftstoffeinspritzmenge einzusprühen. Wenn auf ähnliche Weise die Zeit erreicht ist, zu der das Einsprühen des Wassers zu steuern ist, und die in Schritt S103 bestimmte Einspritzzeitgebung erreicht ist, aktiviert die ECU 27 einen entsprechenden der Flüssigkeitsinjektoren 13, um die in Schritt S103 bestimmte Wassereinspritzmenge einzusprühen. Wenn ferner in dem Kraftmaschinensteuerprogramm der Zeitpunkt erreicht ist, zu dem die Kraftstoffmenge zu der Common Rail 42 zuzuführen ist, steuert die ECU 27 den Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 41 so, dass der in Schritt S102 bestimmte Kraftstoffeinspritzdruck erreicht wird. Wenn auf ähnliche Weise in dem Kraftmaschinensteuerprogramm der Zeitpunkt erreicht ist, zu dem die Wassermenge zu der Common Rail 44 zuzuführen ist, steuert die ECU 27 den Betrieb der Flüssigkeitsdruckerhöhungspumpe 43 so, dass der in Schritt S103 bestimmte Wassereinspritzdruck erreicht wird.After the step S103, the ECU returns 27 back to the engine control program. When the time has been reached at which to control the spraying of the fuel, and when the injection timing determined in step S102 is reached, the ECU activates 27 a corresponding one of the fuel injectors 12 to spray the fuel injection amount determined in step S102. Similarly, when the time at which the spraying of the water is to be controlled is reached and the injection timing determined in step S103 is reached, the ECU activates 27 a corresponding one of the liquid injectors 13 to spray the water injection amount determined in step S103. Further, in the engine control program, when the timing at which the amount of fuel reaches the common rail is reached 42 is to be fed controls the ECU 27 the operation of the fuel injection pump 41 such that the fuel injection pressure determined in step S102 is reached. Similarly, in the engine control program, when the time at which the amount of water reaches the common rail is reached 44 is to be fed controls the ECU 27 the operation of the fluid pressure booster pump 43 such that the water injection pressure determined in step S103 is reached.

In Schritten S102 und S103 legt die ECU 27 die Einspritzzeitgebungen des Kraftstoffs und des Wassers fest, wie dies in 6 dargestellt ist. Die ECU 27 beginnt mit dem Einsprühen des Kraftstoffs vor dem Einsprühen des Wassers in die Kraftmaschine 11. Genauer gesagt öffnet die ECU 27 zuerst den Kraftstoffinjektor 12, um den Kraftstoff in die Kraftmaschine 11 einzusprühen. Nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne, die dem Einsprühen des Kraftstoffs in die Kraftmaschine 11 folgt, öffnet die ECU 27 den Flüssigkeitsinjektor 13, um das Wasser in die Kraftmaschine 11 einzusprühen, sodass der Wasserstrahl 70 in den Bereich der Gemischphase 62 des Kraftstoffstrahls 60 des Kraftstoffinjektors 12 eingestrahlt wird. Nachdem sich der von dem Kraftstoffinjektor 12 eingestrahlte Kraftstoff in der Form des Strahls 60 ausgebreitet hat, wie dies in 4 dargestellt ist, fängt mit anderen Worten der Flüssigkeitsinjektor 13 damit an, das Wasser in Richtung des Bereichs der Gemischphase 62 des Kraftstoffstrahls 60 einzusprühen. Das Zeitintervall zwischen dem Einsprühstart des Kraftstoffs durch den Kraftstoffinjektor 12 und dem Einsprühstart des Wassers durch den Flüssigkeitsinjektor 13 ist daher auf die Zeit festgelegt, die dafür erforderlich ist, dass der von dem Kraftstoffinjektor 13 eingestrahlte Kraftstoff das Muster des Strahls 60 ausbildet, wie es in 4 dargestellt ist. Ein solches Zeitintervall ist als eine Funktion eines Grads einer Last an der Kraftmaschinenbaugruppe 10 bestimmt. Genauer gesagt verkürzt die ECU 27 das Zeitintervall mit einem Anstieg der Last an der Kraftmaschinenbaugruppe 10, d. h., wenn der Betriebszustand der Kraftmaschine 11 auf einen Zustand höherer Last geändert wird. Nachdem das Einsprühen des Kraftstoffs von dem Kraftstoffinjektor 12 endet, fährt die ECU 27 damit fort, das Wasser von dem Flüssigkeitsinjektor 13 für eine vorgegebene Zeitspanne einzusprühen. Dies liegt darin, dass das Abbrennen des Kraftstoffs in der Brennkammer 18 für gewöhnlich für eine Weile fortfährt, nachdem das Einsprühen des Kraftstoffs vollendet ist. Mit anderen Worten fährt die ECU 27 mit dem Einsprühen des Wassers von dem Flüssigkeitsinjektor 13 solange fort, solange der Kraftstoff in der Brennkammer 18 abgebrannt wird.In steps S102 and S103, the ECU sets 27 the injection timings of fuel and water, as stated in 6 is shown. The ECU 27 begins by spraying the fuel before spraying the water into the engine 11 , More precisely, the ECU opens 27 first the fuel injector 12 to get the fuel into the engine 11 to spray. After the lapse of a predetermined period of time, the spraying of the fuel into the engine 11 follows, opens the ECU 27 the liquid injector 13 to get the water into the engine 11 spray so that the water jet 70 in the range of the mixture phase 62 of the fuel jet 60 of the fuel injector 12 is irradiated. After getting the fuel injector 12 irradiated fuel in the form of the jet 60 has spread like this in 4 in other words, the liquid injector begins 13 with it, the water towards the area of the mixture phase 62 of the fuel jet 60 to spray. The time interval between the injection start of the fuel by the fuel injector 12 and the spraying start of the water through the liquid injector 13 is therefore set to the time required for that of the fuel injector 13 irradiated fuel the pattern of the jet 60 trains as it is in 4 is shown. Such a time interval is a function of a degree of load on the engine assembly 10 certainly. Specifically, the ECU shortens 27 the time interval with an increase in the load on the engine assembly 10 ie, when the operating state of the engine 11 is changed to a higher load state. After the spraying of the fuel from the fuel injector 12 ends, the ECU drives 27 thus, the water from the liquid injector 13 to spray for a given period of time. This is because the burning off of the fuel in the combustion chamber 18 usually continues for a while after the spraying of the fuel is completed. In other words, the ECU is running 27 with the spraying of the water from the liquid injector 13 as long as the fuel in the combustion chamber 18 is burned off.

Wie in 6 zu sehen ist, legt die ECU 27 den Einspritzdruck, der der Druck ist, mit dem das Wasser in die Kraftmaschine durch jeden der Flüssigkeitsinjektoren 13 einzuspritzen ist, so fest, dass er höher als jener (Druck) ist, mit dem der Kraftstoff durch jeden der Kraftstoffinjektoren 12 in die Kraftmaschine 11 einzuspritzen ist. Dies liegt daran, dass es wünschenswert ist, das Wasser mit einem Druck einzusprühen, der höher als jener Druck ist, mit dem der Kraftstoff eingesprüht wird, um das Mischen der Wasserdämpfe mit dem Kraftstoffstrahl 60 zu erleichtern. Es gibt zudem den folgenden zusätzlichen Grund. Wie dies vorstehend in 3 beschrieben ist, ist jeder der Flüssigkeitsinjektoren 13 so ausgerichtet, dass er Wasserströme derart erzeugt, dass jeder Strom einem entsprechenden der Strahlen 60 von dessen Rückseite in der Richtung folgt, in der der Strahl 60 eingespritzt wird. Die Geschwindigkeit, mit der die von dem Flüssigkeitsinjektor 13 eingespritzten Wasserströme vorrücken, wird daher erhöht, indem der Druck erhöht wird, mit dem der Flüssigkeitsinjektor 13 das Wasser einsprüht, wodurch das Aufholen und Mischen der Wasserströme mit den jeweiligen Kraftstoffstrahlen 60 erleichtert wird.As in 6 can be seen, the ECU sets 27 the injection pressure, which is the pressure with which the water enters the engine through each of the liquid injectors 13 is so firm that it is higher than the (pressure) with which the fuel passes through each of the fuel injectors 12 in the engine 11 is to inject. This is because it is desirable to spray the water at a pressure higher than the pressure at which the fuel is sprayed to mix the water vapor with the fuel spray 60 to facilitate. There is also the following additional reason. As stated in above 3 is described, each of the liquid injectors 13 aligned so that it generates water flows such that each stream corresponds to a corresponding one of the streams 60 from the back follows in the direction in which the beam 60 is injected. The speed with which of the liquid injector 13 Injected water flows, therefore, is increased by increasing the pressure with which the liquid injector 13 spraying the water, thereby catching up and mixing the water streams with the respective fuel jets 60 is relieved.

Zusätzlich bestimmt die ECU 27 die Einspritzrate des Wassers von jedem der Flüssigkeitsinjektoren 13 in die Kraftmaschine 11, d. h. die Menge des von den Flüssigkeitsinjektoren 13 pro Zeiteinheit einzusprühenden Wassers so, dass sie größer als jene des Kraftstoffs von jedem der Kraftstoffinjektoren 12 ist. Die ECU 27 erhöht die Einspritzrate des Wassers mit einem Anstieg der Last an der Kraftmaschinenbaugruppe 10. Für gewöhnlich wird die Menge des von dem Kraftstoffinjektor 12 einzusprühenden Kraftstoffs mit einer Erhöhung der Last an der Kraftmaschinenbaugruppe 10 erhöht, was zu einem Anstieg der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs in der Brennkammer 18 führt, was zu einer Erhöhung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme führt. Daher erhöht die ECU 27 die Einspritzrate des Wassers in die Kraftmaschine 11 mit einer Erhöhung der Last an der Kraftmaschinenbaugruppe 10, wodurch innerhalb einer verkürzten Zeitspanne eine größere Wassermenge in Richtung des Strahls 60 eingesprüht wird.In addition, the ECU determines 27 the rate of injection of water from each of the liquid injectors 13 in the engine 11 ie the amount of liquid injectors 13 water to be sprayed per unit of time to be greater than that of the fuel from each of the fuel injectors 12 is. The ECU 27 increases the injection rate of the water with an increase in the load on the engine assembly 10 , Usually, the amount of fuel injector 12 fuel to be sprayed with an increase in the load on the engine assembly 10 increases, causing an increase in the combustion temperature of the fuel in the combustion chamber 18 leads, which leads to an increase in the propagation speed of the flame. Therefore, the ECU increases 27 the injection rate of water into the engine 11 with an increase in the load on the engine assembly 10 , whereby within a shortened period of time a larger amount of water in the direction of the jet 60 is sprayed.

Wie dies aus der vorstehenden Erörterung ersichtlich ist, hat die Kraftmaschine 11 Flüssigkeitsinjektoren 13, die in jeweiligen Zylindern der Kraftmaschine 11 unabhängig von den Kraftstoffinjektoren 12 installiert sind. Jeder der Kraftstoffinjektoren 12 arbeitet so, dass er die Wasserstrahlen 70 erzeugt und jeweils zu dem Kraftstoffstrahl 60 errichtet, die durch die Kraftstoffinjektoren 12 in der Brennkammer 18 erzeugt werden. Jeder der Wasserstrahlen 70 dient dazu, einen entsprechenden Kraftstoffstrahl 60 zu kühlen, wodurch ein unerwünschter Anstieg der Verbrennungstemperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Abbrennphase 63 innerhalb der Brennkammer 18 unterdrückt wird. Dies führt zu einer Abnahme der Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Gemischphase 62, wodurch das Ausbreiten der Flamme von dem Bereich der Abbrennphase 63 zu dem Bereich der Gemischphase 62 vermieden wird. Dies stellt einen gewünschten Grad einer Zündverzögerung des Kraftstoffstrahls 60 in der Brennkammer 18 sicher und minimiert die Menge der von der Kraftmaschine 11 abgegebenen Partikelstoffe.As can be seen from the above discussion, the engine has 11 liquid injectors 13 that are in respective cylinders of the engine 11 independent of the fuel injectors 12 are installed. Each of the fuel injectors 12 works so that he gets the jets of water 70 generated and respectively to the fuel jet 60 built by the fuel injectors 12 in the combustion chamber 18 be generated. Each of the water jets 70 serves to a corresponding fuel jet 60 to cool, causing an undesirable increase in the combustion temperature of the air-fuel mixture in the burning phase 63 inside the combustion chamber 18 is suppressed. This leads to a decrease in the temperature of the air-fuel mixture in the mixture phase 62 , whereby the spreading of the flame from the area of the burning-off phase 63 to the area of the mixture phase 62 is avoided. This provides a desired degree of ignition delay of the fuel spray 60 in the combustion chamber 18 safely and minimizes the amount of the engine 11 emitted particulate matter.

Jeder der vorstehend beschriebenen Flüssigkeitsinjektoren 13 arbeitet so, dass er das Wasser in Richtung zu dem Bereich der Gemischphase 62 eines jeden Kraftstoffstrahls 60 sprüht, der durch den Kraftstoffinjektor 12 erzeugt wird, um den Strahl 60, (d. h. dann das Luft-Kraftstoff-Gemisch) in der Gemischphase 62 zu kühlen, um dadurch das Ausbreiten der Flamme von dem Bereich der Abbrennphase 63 zu dem Bereich der Gemischphase 62 zu verringern. Dies stellt einen gewünschten Grad einer Zündverzögerung des Kraftstoffstrahls 60 in der Brennkammer 18 sicher und minimiert die Menge der von der Kraftmaschine 11 abgegebenen Partikelstoffe.Each of the liquid injectors described above 13 works by moving the water towards the area of the mixture phase 62 every fuel jet 60 sprays through the fuel injector 12 is generated to the beam 60 , (ie then the air-fuel mixture) in the mixture phase 62 to thereby cool the spreading of the flame from the region of the burning-off phase 63 to the area of the mixture phase 62 to reduce. This represents a desired degree of ignition delay of the Fuel jet 60 in the combustion chamber 18 safely and minimizes the amount of the engine 11 emitted particulate matter.

Insbesondere strahlt jeder der vorstehend beschriebenen Flüssigkeitsinjektoren 13 das Wasser von der Rückseite des Kraftstoffstrahls 60 des Kraftstoffinjektors 12 ein. Mit anderen Worten richtet der Flüssigkeitsinjektor 13 jeden der Wasserstrahlen 70 in Richtung zu einem entsprechenden der Kraftstoffstrahlen 60, so dass jeder Strom des Strahls 70 dem Strom des Strahls 60 in der Richtung folgen kann, in der der Strahl 60 vorrückt. Dies behindert nicht das Vorrücken der Ströme der Kraftstoffstrahlen 60, wodurch ein gewünschter Durchdringungsgrad des Kraftstoffstrahls 60 in der Brennkammer 18 sichergestellt wird.In particular, each of the above-described liquid injectors radiates 13 the water from the back of the fuel jet 60 of the fuel injector 12 one. In other words, the liquid injector is aimed 13 each of the water jets 70 towards a corresponding one of the fuel jets 60 so that each stream of the beam 70 the stream of the jet 60 can follow in the direction in which the beam 60 advances. This does not hinder the advancement of the streams of fuel jets 60 , whereby a desired degree of penetration of the fuel jet 60 in the combustion chamber 18 is ensured.

Die ECU 27 steuert den Betrieb eines jeden der Flüssigkeitsinjektoren 13 so, dass mit dem Einsprühen des Wassers begonnen wird, nachdem der von einem entsprechenden der Kraftstoffinjektoren 12 eingesprühte Kraftstoff gezündet wurde. Der gewünschte Grad der Zündverzögerung des Kraftstoffs wird für gewöhnlich erreicht, indem das Ausbreiten einer Flamme von dem Bereich der Abbrennphase 63 zu dem Bereich der Gemischphase 62 verringert wird. Die ECU 27 erzeugt daher die Wasserstrahlen 70 nach dem Zünden der Kraftstoffstrahlen 60, wodurch das Ausbreiten der Flamme von dem Bereich der Abbrennphase 63 zu dem Bereich der Gemischphase 62 unterdrückt wird, ohne das Erzeugen der Flamme, also ohne die Zündfähigkeit des Kraftstoffs in der Brennkammer 18 zu opfern.The ECU 27 controls the operation of each of the liquid injectors 13 such that water injection is started after that of a corresponding one of the fuel injectors 12 sprayed fuel was ignited. The desired degree of ignition delay of the fuel is usually achieved by spreading a flame away from the region of the burn-off phase 63 to the area of the mixture phase 62 is reduced. The ECU 27 therefore generates the water jets 70 after igniting the fuel jets 60 , whereby the spreading of the flame from the area of the burning-off phase 63 to the area of the mixture phase 62 is suppressed without the generation of the flame, that is, without the ignitability of the fuel in the combustion chamber 18 to sacrifice.

Die ECU 27 erhöht die Einspritzrate des Wassers von jedem der Flüssigkeitsinjektoren 13 mit einer Erhöhung der Menge des von einem entsprechenden der Kraftstoffinjektoren 12 eingesprühten Kraftstoffs. Genauer gesagt erhöht die ECU 27 die Einspritzrate des Wassers, d. h., die Menge des von dem Flüssigkeitsinjektor 13 pro Zeiteinheit einzuspritzenden Wassers. Wenn die Menge des von dem Kraftstoffinjektor 12 einzuspritzenden Kraftstoffs erhöht wird, führt dies zu einem Anstieg der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs in der Brennkammer 18, wodurch der Bereich der Flamme vergrößert wird. Daher erhöht die ECU 27 die Einspritzrate des Wassers in die Kraftmaschine 11, um eine große Wassermenge in Richtung zu den Strahlen 60 innerhalb einer verkürzten Zeitspanne einzustrahlen. Dies stellt einen gewünschten Grad einer Zündverzögerung der Kraftstoffstrahlen 60 in der Brennkammer 18 sicher und minimiert die Menge der von der Kraftmaschine 11 abgegebenen Partikelstoffe.The ECU 27 increases the rate of injection of the water from each of the liquid injectors 13 with an increase in the amount of fuel from a corresponding one of the fuel injectors 12 sprayed fuel. Specifically, the ECU increases 27 the rate of injection of the water, ie, the amount of the liquid injector 13 per unit of water to be injected. When the amount of fuel from the injector 12 Increasing the fuel to be injected increases fuel combustion temperature in the combustion chamber 18 , whereby the area of the flame is increased. Therefore, the ECU increases 27 the injection rate of water into the engine 11 to get a large amount of water towards the rays 60 within a shortened period of time. This provides a desired degree of ignition delay of the fuel jets 60 in the combustion chamber 18 safely and minimizes the amount of the engine 11 emitted particulate matter.

Die von den Flüssigkeitsinjektoren 13 einzusprühende nicht brennbare Flüssigkeit enthält hauptsächlich Wasser und ist somit kostengünstig. Das Wasser hat eine hohe Wärmekapazität und eine hohe Verdampfungswärme. Das in Richtung der Kraftstoffstrahlen 60 eingespritzte Wasser verdampft somit in Wasserdampf, der dazu dient, die Temperatur in der Brennkammer 18 zu kühlen. Dies führt zu einem Abfall der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs, wodurch die Menge des von der Kraftmaschine 11 abgegebenen NOx verringert wird. Das in die Kraftmaschine 11 eingespritzte Wasser verdampft und mischt sich mit den Kraftstoffstrahlen 60. Genauer gesagt mischt sich der Wasserdampf, in den das Wasser verdampft ist, mit den Kraftstoffstrahlen 60 in der Gemischphase 62, während die umgebende Luft angesaugt wird, sodass Sauerstoff in der Luft den Strahlen 60 hinzugefügt wird, wodurch das Abbrennen des Kraftstoffs erleichtert wird und die Menge der von der Kraftmaschine 11 abgegebenen Partikelstoffe verringert wird.The of the liquid injectors 13 to be sprayed non-combustible liquid contains mainly water and is therefore inexpensive. The water has a high heat capacity and a high heat of vaporization. That in the direction of the fuel jets 60 injected water thus evaporates into water vapor, which serves to increase the temperature in the combustion chamber 18 to cool. This leads to a drop in the combustion temperature of the fuel, reducing the amount of fuel from the engine 11 discharged NOx is reduced. That in the engine 11 Injected water evaporates and mixes with the fuel jets 60 , More specifically, the water vapor into which the water has evaporated mixes with the fuel jets 60 in the mixture phase 62 while the surrounding air is sucked in, so oxygen in the air hits the rays 60 is added, whereby the burning of the fuel is facilitated and the amount of the engine 11 emitted particulate matter is reduced.

Nun wird unter Bezugnahme auf 7(a) und 7(b) die Kraftmaschinenbaugruppe 10 des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben.Now, referring to 7 (a) and 7 (b) the engine assembly 10 of the second embodiment.

Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel hat die Kraftmaschine 11 den Kraftstoffinjektor 12 und den Flüssigkeitsinjektor 13, die jeweils in den Brennkammern 18 installiert sind. Der Kraftstoffinjektor 12 und der Flüssigkeitsinjektor 13 sind, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, in einer Radiusrichtung der Brennkammer 18 einander diametral gegenüberliegend. Mit anderen Worten befinden sich der Kraftstoffinjektor 12 und der Flüssigkeitsinjektor 13 mit Bezug auf die Mitte der Brennkammer 18 in deren Radiusrichtung symmetrisch zueinander. Der Kraftstoffinjektor 12 befindet sich näher an der Innenwand des Zylinders 17 und hat eine Länge, die in Richtung der längs verlaufenden Mittellinie der Brennkammer 18 orientiert ist. Auf ähnliche Weise befindet sich der Flüssigkeitsinjektor 13 näher an einem Abschnitt der Innenwand des Zylinders 17, der von dem Kraftstoffinjektor 12 am weitesten entfernt ist, und hat eine Länge, die in Richtung zu der längs verlaufenden Mittellinie der Brennkammer 18 gerichtet ist. Sowohl der Kraftstoffinjektor 12 als auch der Flüssigkeitsinjektor 13 hat zwei Sprühlöcher. Der Kraftstoffinjektor 12 erzeugt zwei Kraftstoffstrahlen 60, die in Richtung zu dem Flüssigkeitsinjektor 13 bei einem vorgegebenen Winkelintervall voneinander weggerichtet sind. Auf ähnliche Weise erzeugt der Flüssigkeitsinjektor 13 zwei Wasserstrahlen 70, die in Richtung zu den Kraftstoffstrahlen 60 bei einem vorgegebenen Winkel weg voneinander gerichtet sind. Mit anderen Worten gibt der Flüssigkeitsinjektor 13 die Wasserstrahlen 70 in Richtungen ab, die den Richtungen entgegengesetzt sind, in denen die Ströme der Kraftstoffstrahlen 60 vorrücken, wodurch verursacht wird, dass sie Ströme der Wasserstrahlen 70 jeweils gegen die Ströme der Kraftstoffstrahlen 60 prallen. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gibt der Flüssigkeitsinjektor 13 jeden der Wasserstrahlen 70 in Richtung zu dem Bereich der Gemischphase 62 eines entsprechenden Kraftstoffstrahls 60 ab.As in the first embodiment, the engine has 11 the fuel injector 12 and the liquid injector 13 , each in the combustion chambers 18 are installed. The fuel injector 12 and the liquid injector 13 are, as can be seen from the drawing, in a radius direction of the combustion chamber 18 diametrically opposite each other. In other words, there are the fuel injector 12 and the liquid injector 13 with respect to the center of the combustion chamber 18 in the radius direction symmetrical to each other. The fuel injector 12 is closer to the inner wall of the cylinder 17 and has a length that is in the direction of the longitudinal center line of the combustion chamber 18 is oriented. Similarly, the liquid injector is located 13 closer to a portion of the inner wall of the cylinder 17 coming from the fuel injector 12 farthest, and has a length that is toward the longitudinal centerline of the combustion chamber 18 is directed. Both the fuel injector 12 as well as the liquid injector 13 has two spray holes. The fuel injector 12 generates two fuel jets 60 towards the liquid injector 13 are directed away from each other at a predetermined angular interval. Similarly, the liquid injector generates 13 two jets of water 70 moving towards the fuel jets 60 are directed away from each other at a predetermined angle. In other words, the liquid injector gives 13 the water jets 70 in directions opposite to the directions in which the streams of fuel jets 60 advancing, causing them to produce streams of jets of water 70 each against the streams of fuel jets 60 plump. As in the first embodiment, the liquid injector 13 each of the water jets 70 towards the region of the mixture phase 62 a corresponding fuel jet 60 from.

Wie dies vorstehend erwähnt ist, arbeitet jeder der Flüssigkeitsinjektoren 13 so, dass er die Wasserstrahlen 70 entgegen der Kraftstoffstrahlen 60 der Kraftstoffinjektoren 12 abgibt, sodass die Strahlen 70 gegen die Strahlen 60 prallen. Diese Art des Einsprühens des Kraftstoffs und des Wassers ermöglicht dem Kraftstoffinjektor 12 und dem Flüssigkeitsinjektor 13, dass sie sich so weit wie möglich voneinander befinden, mit anderen Worten, dass sie näher an in Durchmesserrichtung entgegengesetzten Abschnitten der Innenwand des Zylinders 17 angeordnet sind. Dies erleichtert die Installation des Kraftstoffinjektors 12 und des Flüssigkeitsinjektors 13 in der Brennkammer 18. Das Abgeben der Wasserstrahlen 70 gegen die Kraftstoffstrahlen 60 vereinfacht die Leichtigkeit, mit der die Strahlen 70 jeweils auf die Bereiche der Gemischphasen 62 der Kraftstoffstrahlen 60 gerichtet werden.As mentioned above, each of the liquid injectors operates 13 so that he has the jets of water 70 against the fuel jets 60 the fuel injectors 12 gives off, so the rays 70 against the rays 60 plump. This way of injecting the fuel and water allows the fuel injector 12 and the liquid injector 13 in that they are as far apart as possible from each other, in other words that they are closer to diametrically opposite portions of the inner wall of the cylinder 17 are arranged. This facilitates the installation of the fuel injector 12 and the liquid injector 13 in the combustion chamber 18 , The dispensing of water jets 70 against the fuel jets 60 simplifies the ease with which the rays 70 each on the areas of the mixture phases 62 the fuel jets 60 be directed.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart wurden, um deren besseres Verständnis zu erleichtern, ist es so zu verstehen, dass die Erfindung in verschiedenen Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Grundprinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die ausgeführt werden können, ohne von dem Grundprinzip der in den anhängenden Ansprüchen dargelegten Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist die Kraftmaschine 11 wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Dieselkraftmaschine, sie kann jedoch alternativ ein Ottomotor mit direkter Einspritzung sein.While the present invention has been disclosed with reference to the preferred embodiments in order to facilitate its better understanding, it is to be understood that the invention may be embodied in various ways without departing from the basic principle of the invention. Therefore, the invention should be understood to embrace all possible embodiments and modifications of the illustrated embodiments which may be practiced without departing from the basic principle of the invention as set forth in the appended claims. For example, the engine 11 however, as in the above-described embodiments, a diesel engine, it may alternatively be a direct injection gasoline engine.

Es ist eine Kraftmaschinenbaugruppe vorgesehen, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann. Die Kraftmaschinenbaugruppe hat eine Brennkraftmaschine, in der eine Brennkammer ausgebildet ist, einen Kraftstoffinjektor, der dazu dient, einen Kraftstoffstrahl in die Brennkammer der Brennkraftmaschine abzugeben, und einen Flüssigkeitsinjektor, der getrennt von dem Kraftstoffinjektor angeordnet ist. Der Flüssigkeitsinjektor arbeitet so, dass er einen Strahl einer nicht brennbaren Flüssigkeit in Richtung zu dem Kraftstoffstrahl ausgibt, der von dem Kraftstoffinjektor in die Brennkammer abgeben wurde. Der Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit dient dazu, die Temperatur des Kraftstoffstrahls zu kühlen, wodurch ein Anstieg der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs unterdrückt wird. Dies führt zu einem Temperaturabfall eines Gemischs aus Luft und von dem Kraftstoffinjektor eingesprühtem Kraftstoff, wodurch ein gewünschter Grad einer Zündverzögerung des Kraftstoffs sichergestellt wird, wodurch die Menge schädlicher Emissionen verringert wird.There is provided an engine assembly that can be used in motor vehicles. The engine assembly has an internal combustion engine in which a combustion chamber is formed, a fuel injector serving to discharge a fuel spray into the combustion chamber of the internal combustion engine, and a liquid injector disposed separately from the fuel injector. The liquid injector operates to dispense a jet of non-combustible liquid toward the fuel jet that was discharged from the fuel injector into the combustion chamber. The non-combustible liquid jet serves to cool the temperature of the fuel jet, thereby suppressing an increase in the combustion temperature of the fuel. This results in a temperature drop of a mixture of air and fuel sprayed by the fuel injector, thereby ensuring a desired degree of ignition delay of the fuel, thereby reducing the amount of harmful emissions.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2864896 [0002] JP 2864896 [0002]

Claims (7)

Kraftmaschinenbaugruppe mit: einer Brennkraftmaschine, in der eine Brennkammer ausgebildet ist; einem Kraftstoffinjektor, der so arbeitet, dass er einen Kraftstoffstrahl in die Brennkammer der Brennkraftmaschine abgibt; und einem Flüssigkeitsinjektor, der getrennt von dem Kraftstoffinjektor angeordnet ist, wobei der Flüssigkeitsinjektor so arbeitet, dass er einen Strahl einer nicht brennbaren Flüssigkeit in Richtung zu dem von dem Kraftstoffinjektor in die Brennkammer abgegebenen Kraftstoffstrahl abgibt.Engine assembly with: an internal combustion engine in which a combustion chamber is formed; a fuel injector that operates to emit a fuel spray into the combustion chamber of the internal combustion engine; and a liquid injector disposed separate from the fuel injector, the liquid injector operating to emit a jet of non-combustible liquid toward the fuel jet discharged from the fuel injector into the combustion chamber. Kraftmaschinenbaugruppe gemäß Anspruch 1, wobei der von dem Kraftstoffinjektor abgegebene Kraftstoffstrahl eine flüssige Phase, in der Kraftstofftropfen erzeugt werden, eine Gemischphase, die sich weiter Weg von dem Kraftstoffinjektor als von der flüssigen Phase befindet und in der die Kraftstofftropfen in Kraftstoffdämpfe verdampft aber noch nicht gezündet werden, und eine Abbrennphase aufweist, die sich weiter weg von dem Kraftstoffinjektor als von der Gemischphase befindet und in der die Kraftstoffdämpfe abgebrannt werden, und wobei der Flüssigkeitsinjektor den Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit in Richtung zu einem Bereich der Gemischphase des Kraftstoffs abgibt.Engine assembly according to claim 1, wherein the fuel jet emitted from the fuel injector, a liquid phase in which fuel droplets are generated, a mixture phase, which is far away from the fuel injector than from the liquid phase and in which the fuel droplets evaporate in fuel vapors but not yet ignited and having a burn-off phase farther away from the fuel injector than from the mixture phase and in which the fuel vapors are burned off and the liquid injector discharging the non-combustible liquid jet toward a portion of the mixture phase of the fuel. Kraftmaschinenbaugruppe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Flüssigkeitsinjektor den Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit von einer Rückseite eines Stroms des Flüssigkeitsstrahls in einer Richtung abgibt, in der der Strom des Kraftstoffstahls fortschreitet.The engine assembly according to claim 1 or 2, wherein the liquid injector discharges the non-combustible liquid jet from a back side of a stream of the liquid jet in a direction in which the flow of the fuel steel is progressing. Kraftmaschinenbaugruppe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Flüssigkeitsinjektor den Strahl der nicht brennbaren Flüssigkeit in einer Richtung abgibt, die einer Richtung entgegengesetzt ist, in der der Kraftstoffstrahl fortschreitet.The engine assembly according to claim 1 or 2, wherein the liquid injector discharges the non-combustible liquid jet in a direction opposite to a direction in which the fuel spray advances. Kraftmaschinenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einem Steuergerät, das eine Einspritzzeitgebung des Kraftstoffs von dem Kraftstoffinjektor und eine Einspritzzeitgebung der nicht brennbaren Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsinjektor steuert, und wobei das Steuergerät einen Betrieb des Flüssigkeitsinjektors so steuert, dass er den Kraftstoffstrahl abgibt, nachdem der Kraftstoffstrahl von dem Kraftstoffinjektor gezündet wurde.The engine assembly according to claim 1, further comprising a controller that controls an injection timing of the fuel from the fuel injector and an injection timing of the non-combustible liquid from the liquid injector, and wherein the controller controls an operation of the liquid injector to emit the fuel spray After the fuel spray has been ignited by the fuel injector. Kraftmaschinenbaugruppe gemäß Anspruch 5, wobei das Steuergerät eine Einspritzrate der nicht brennbaren Flüssigkeit in die Brennkammer mit einer Erhöhung der Menge des von dem Kraftstoffinjektor eingesprühten Kraftstoffs erhöht.The engine assembly of claim 5, wherein the controller increases an injection rate of the non-combustible liquid into the combustion chamber with an increase in the amount of fuel sprayed from the fuel injector. Kraftmaschinenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die nicht brennbare Flüssigkeit hauptsächlich Wasser enthält.Engine assembly according to one of claims 1 to 6, wherein the non-combustible liquid contains mainly water.
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