FI111981B

FI111981B - Method for injecting fuel into a combustion engine combustion engine combustion chamber

Info

Publication number: FI111981B
Application number: FI970354A
Authority: FI
Inventors: Mathias Schuetz
Original assignee: Waertsilae Schweiz Ag
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2003-10-15
Also published as: KR100477012B1; EP0786592A1; JPH09209866A; DE59609153D1; EP0786592B1; FI970354A0; CN1162064A; FI970354A; KR970059487A; JP3977471B2; DK0786592T3; CN1085300C

Description

111981111981

Menetelmä polttoaineen ruiskuttamiseksi iskumäntäpolttomoot-torin polttotilaanA method for injecting fuel into the combustion chamber of a percussion piston engine

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukai-5 nen menetelmä polttoaineen ruiskuttamiseksi iskumäntäpolttomoottorissa.The invention relates to a method for injecting fuel into a percussion internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Hakemusjulkaisusta WO 94/18 449 tunnetaan menetelmä polttoaineen ruiskuttamiseksi iskumäntäpolttomoottorin polttotilaan. Tässä menetelmässä toimimoottori ohjaa ruiskutussuuttimen neulan asemaa. Tällöin neula pysyy ruiskutusjakson aikana koko ajan auki, jolloin neulan asemaa voidaan siirtää 10 siten, että polttoaineen ruiskutusnormi on ohjattavissa. Toimimoottorin perään kytketyn säätölaitteen avulla voidaan neulan asemaa ja siten polttoaineen ruis-kutusnormia muuttaa siten, että esiruiskutus siihen liittyvine pääruiskutuksineen on toteutettavissa. Tämän tunnetun suoritusmuodon haittapuolena on nähtävä se, että polttoaineen ruiskutusnormia voidaan muuttaa ajan funktiona vain ah-15 taissa rajoissa.WO 94/18449 discloses a method for injecting fuel into the combustion chamber of a percussion piston engine. In this method, the actuator controls the position of the injection nozzle needle. The needle is thus kept open throughout the injection period, allowing the needle position to be moved 10 so that the fuel injection rate is controllable. By means of a regulator connected to the actuator it is possible to change the position of the needle, and thus the fuel injection standard, so that pre-injection with the associated main injection is feasible. A disadvantage of this known embodiment is that the fuel injection rate can be changed as a function of time only within the ah-15 range.

Julkaisusta US 5,280,773 tunnetaan lisämenetelmä sekä laite polttoaineen ruiskuttamiseksi iskumäntäpolttomoottorin polttotilaan. Jotta polttotilaan saadaan homogeenisempi polttoaineseos, polttoaine ruiskutetaan sylinteriin siten, että polttoaineen tunkeutumissyvyyteen polttotilaan sekä ruiskutetta-20 van polttoainesuihkun avauskulmaan voidaan vaikuttaa ruiskuttamalla poltto-aine pulssinlaajuudenmodulointia vastaavasti ajan funktiona jaksoittaisesti. Kulloinenkin osamäärä polttoainetta syötetään useissa peräkkäisissä ruisku- • I » tusvaiheissa polttotilaan, jolloin ruiskutusjakson aikana syötetyt polttoaine- » * · osamäärät suurenevat enenevässä määrin. Useita osamääriä polttoainetta • · 25 ruiskutetaan näin, kunnes koko yhtä ruiskutusjaksoa varten tarkoitettu poltto-i ’·* ainemäärä on syötetty polttotilaan. Polttoaineosamäärien ruiskutuksen kulloi- v : senkin aloituksen välinen aikaero pysyy aina vakiona. Tämä menetelmä mah dollistaa hiilivety- ja typpioksidi- kuten myös nokipäästöjen vähentämisen. ;’·\· Epäedullista tässä tunnetussa menetelmässä on se, että polttoainetta ruisku- : 30 tettaessa ilmenee ongelmia ja lisäksi hyötysuhde ei ole optimaalinen.US 5,280,773 discloses an additional method and apparatus for injecting fuel into the combustion chamber of a percussion piston engine. In order to obtain a more homogeneous fuel mixture in the combustion chamber, the fuel is injected into the cylinder so that the penetration depth of the fuel into the combustion chamber and the opening angle of the injected fuel jet can be influenced by injecting the fuel with pulse width modulation accordingly. The respective fraction of fuel is fed to the combustion chamber in several successive injection • stages, whereby the amount of fuel supplied during the injection period increases. Multiple aliquots of fuel • · 25 are injected in this manner until the entire amount of fuel for one injection cycle is fed into the combustion chamber. There is always a constant time difference between the start of the injection of the fuel fractions. This method makes it possible to reduce hydrocarbon and nitrogen oxide emissions as well as carbon black. The disadvantage of this known process is that there are problems with fuel injection and furthermore, the efficiency is not optimal.

* t k* t k

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on ehdottaa parannettua ruisku- ‘‘ tusmenetelmää sekä vastaavaa ruiskutuslaitetta.It is an object of the present invention to propose an improved injection method and a corresponding injection device.

> · _ ’·;·* Tämä tavoite saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkien mukaan. Epäitsenäisten vaatimusten 2-6 kohteena on keksinnön mukaisen .:..: 35 menetelmän toiset edulliset toteutusmuodot.This object is achieved according to the features of claim 1. Other dependent embodiments of the dependent claims 2 to 6 are other preferred embodiments of the method of the invention.

111981 2111981 2

Tavoite saavutetaan erityisesti tietyllä menetelmällä, jossa polttoaine ruiskutetaan iskumäntäpolttomoottorin polttokaan, ja jossa kulloisessakin ruis-kutusjaksossa polttoaineen ruiskutus moneen kertaan katkaistaan kokonaan ja aloitetaan sen jälkeen uudelleen, ja jolloin tämän ruiskutusmenetelmän avulla 5 moneen kertaan peräkkäin ruiskutetaan enenevässä määrin suurempi osa polttoainetta, kunnes kaikki yhteen ruiskutusjaksoon kuuluva polttoainemäärä on ruiskutettu, jolloin ruiskutusjakson aikana polttoaineen ruiskutusta ohjataan pulssinlaajennusmodulointia (PWM) vastaavasti, tunnettu siitä, että polttoaineen kunkin osamäärän ruiskutuksen välisen katkoksen pituus pidetään valo kiona. Tämä menetelmä sopii erityisesti dieseltyyppisille ja erityisesti hidaskäyn-tisille dieselmoottoreille.In particular, the object is achieved by a particular method of injecting fuel into the fuel of a percussion piston engine, in which each injection period the fuel injection is interrupted completely and then restarted, and by this injection method, The amount of fuel involved is injected, wherein during the injection period the fuel injection is controlled in accordance with pulse expansion modulation (PWM), characterized in that the length of the interval between injection of each portion of the fuel is considered to be light. This method is particularly suitable for diesel-type and especially low-speed diesel engines.

Ruiskutusjaksolla tarkoitetaan seuraavassa polttoaineen ruiskuttamista sylinterin sylinteritilaan, ja jolloin ruiskutetaan kaikki yhtä ainoaa palamis-jaksoa varten tarvittava polttoainemäärä. Keksinnön mukainen menetelmä so-15 veltuu erityisesti dieseltyyppisille itsesytyttäville hidaskäyntisille iskumäntäpolt-tomoottoreille. Jokaisen päättyneen palamistapahtuman jälkeen alkaa uusi ruis-kutusjakso. Keksinnön mukaisen menetelmän mukaan ruiskutetaan polttoainetta sylinteritilaan kulloisessakin ruiskutus- ja palamisjaksossa siten, että polttoaineen ruiskutus keskeytyy moneen kertaan, ja että polttoaine ruiskutetaan osa-20 erissä. Tätä menetelmää sovelletaan kulloinkin 2-tahti-iskumäntäpolttomoottorin tai 4-tahti-iskumäntäpolttomoottorin jokaiseen ruiskutus- ja palamisjaksoon. Keksinnön mukaisen menetelmän eräs etu on nähtävä siinä, että sylinteritilassa ::V tapahtuvan palamisen johdosta syntyvää lämmönkehittymisnormia voidaan oh- » * · :‘ jata kulloinkin ruiskutettavalla polttoainemäärällä ajan funktiona tai kampiakseli- '···' 25 kulman funktiona. Polttoaineen ruiskutus moduloidaan pulssinlaajuudenmodu- : loinnilla, jossa polttoaineen syötön kestoa moduloidaan säätölaitteen avulla. Yh- • I * v : den ruiskutusjakson aikana syötetään polttoainetta edullisesti kolme - viisi kertaa ja polttoaineen syöttö lopuksi aina katkaistaan. Eräässä edullisessa moottorissa moduloidaan polttoaineen syöttö siten, että polttotilassa syntyy suunnilleen line-30 aarisesti nouseva lämmönkehittymisnopeus kampiakselikulman funktiona. Tä-( \ mäntyyppisen lämmönkehittymisnormin etu on nähtävä siinä, että syntyy korkea ; hyötysuhde polttoaineenkulutuksen ollessa vastaavasti pieni.Injection cycle is hereinafter referred to as the injection of fuel into the cylinder space of a cylinder, whereby all the amount of fuel required for a single combustion period is injected. The process of the invention, so-15, is particularly applicable to diesel-type, self-igniting, low-speed piston engines. After each completed combustion event, a new injection cycle begins. According to the method according to the invention, the fuel is injected into the cylinder space during each injection and combustion cycle such that the injection of fuel is interrupted several times and the fuel is injected in sub-batches. This procedure applies to each injection and combustion cycle of a 2 stroke or 4 stroke engine respectively. An advantage of the process according to the invention is that the heat generation rate resulting from combustion in the cylinder state: V can be controlled by the amount of fuel being injected as a function of time or by the angle of the crankshaft. Fuel injection is modulated by pulse width modulation, in which the duration of fuel delivery is modulated by a control device. Preferably, fuel is supplied three to five times during the injection period of I * v, and the fuel supply is always cut off at the end. In a preferred engine, the fuel feed is modulated such that approximately a line-30 incremental heat generation rate as a function of the crankshaft angle is generated in the combustion chamber. The advantage of this type of heat generation standard should be seen in the fact that it produces a high efficiency with a correspondingly low fuel consumption.

Keksintöä selitetään edelleen useiden suoritusmuotoesimerkkien v,: avulla, joissa : 35 kuvio 1 esittää ruiskutuslaitetta ruiskutussuuttimineen ja sylinterei- neen; 111981 3 kuvio 2 esittää ruiskutuslaitetta; kuvio 3 esittää polttoaineen ruiskutuksen esimerkkiä kampiakselikul-man funktiona; ja kuvio 4 esittää esimerkkiä ihanteellisesta lämmönkehittymisestä pa-5 lotilassa kampiakselikulman funktiona.The invention will be further described by means of a number of exemplary embodiments, wherein: Figure 1 shows an injection device with an injection nozzle and a cylinder; 111981 Fig. 2 shows a spraying device; Figure 3 shows an example of fuel injection as a function of crankshaft angle; and Fig. 4 illustrates an example of ideal heat generation in a batch 5 as a function of crankshaft angle.

Tässä lähemmin esittämättä jätetystä monisylinterisestä hidaskäynti-sestä 2-tahti-iskumäntäpolttomoottorista, joka toimii dieselperiaatteella, on kuviossa 1 esitetty sylinteri 44, jossa on ylös-ja alasliikkuva työmäntä 45. Työmäntä 45 rajaa yhdessä sylinterin 44 päälle sijoitetun sylinterikannen 46 kanssa poltto-10 tilan 43, johon ensimmäisen ruiskutussuuttimen 1a ja toisen ruiskutussuuttimen 1b avulla ruiskutetaan nestemäistä polttoainetta. Sylinterinkannen 46 keskelle on sijoitettu tässä esittämättä jätetty pakoventtiili siten, että sylinterissä 44 vallitsee pitkittäishuuhtelu työmännän 45 alkaessa liikkua ylöspäin. Tunnetun tyyppisissä ensimmäisessä ruiskutussuuttimessa 1a ja toisessa ruiskutussuuttimessa 15 1b on kussakin suutinneula 7, joka sulkujousen 8 vaikutuksesta puristuu istuk-kapintaa T vasten. Istukkapinnan T alapuolelle on suuttimenpesään sovitettu umpireikä, josta ruiskutusreiät 2 lähtevät avautuen polttotilaan 43. Istukkapinnan T yläpuolelle on suutinpesään sijoitettu painekammio 10, joka on liitetty paine-johdon 9a, 9b välityksellä ruiskutuslaitteistoon 40a, 40b. Ruiskutussuutinten 1a, 20 1b ruiskutusvaiheessa on johdon 9a, 9b kautta painekammioon 10 johdetun polttoaineen paine niin korkea, että jousen 8 puristusvoima ylittyy ja suutinneula 7 kohoaa istukkapinnasta T ylös, jolloin polttoaine joutuu ruiskutusreikien 2 » * ;; ,: kautta polttotilaan 43. Ruiskutussuutinten 1a, 1b pesään on liitetty johto 42, joka * * · : ·’ johtaa pois ylimääräpolttoaineen. Ruiskutuslaitteet 40a, 40b ovat rakennetut si- '·*·’ 25 ten, että polttoaineen ruiskutuksen alku ja loppu on ohjattavissa sähköisten oh- ’· jausjohtojen 41a, 41b avulla. Ruiskutuslaite 40a, 40b voi lisäksi olla rakennettu 1 . t : siten, että myöskin ruiskutettavan polttoaineen määrä on ohjattavissa sähköisen ohjausjohdon 40a, 40b avulla. Molemmat ruiskutuslaitteet 40a, 40b on liitetty r*‘: polttoaineen syöttöjohtoon 47a, 47b. Säätölaite 50 ohjaa ohjausjohtojen 41a, 30 41b ja muiden mahdollisesti olemassa olevien ohjausjohtojen 46a, 46b kautta \ ruiskutuslaitteita 40a, 40b ja siten venttiilien 1a, 1b, avaamista ja sulkemista.The multicylinder slow-motion 2-stroke piston internal combustion engine, not shown here in detail, which operates on a diesel principle, shows a cylinder 44 having an up and down piston 45. The piston 45, together with the cylinder head 46 mounted on the cylinder 44, delimits , into which liquid fuel is injected by means of the first injection nozzle 1a and the second injection nozzle 1b. An exhaust valve (not shown) is disposed in the center of the cylinder head 46 so that the cylinder 44 has a longitudinal flush as the piston 45 begins to move upward. The first injection nozzle 1a of the known type and the second injection nozzle 15 1b each have a nozzle needle 7 which is pressed against the seat surface T by the closing spring 8. Below the seat surface T is a closed hole in the nozzle body, from which the injection holes 2 open, opening to the combustion chamber 43. A pressure chamber 10 is arranged in the nozzle body above the seat surface T and connected to the injection apparatus 40a, 40b. In the injection step of the injection nozzles 1a, 20 1b, the pressure of the fuel supplied to the pressure chamber 10 via the conduit 9a, 9b is so high that the compression force of the spring 8 is exceeded and the nozzle needle 7 rises up from the seat surface T. ,: through the combustion chamber 43. A line 42 is connected to the housing of the injection nozzles 1a, 1b, which * * ·: · 'discharges excess fuel. The injection devices 40a, 40b are constructed such that the start and the end of the fuel injection can be controlled by means of electrical control lines 41a, 41b. The injection device 40a, 40b may further be constructed 1. t: such that the amount of fuel injected is also controllable by means of the electric control line 40a, 40b. Both injection devices 40a, 40b are connected to the r * ': fuel supply line 47a, 47b. The actuator 50 controls the opening and closing of the injection devices 40a, 40b and thus the valves 1a, 1b through the control lines 41a, 30 41b and other possibly existing control lines 46a, 46b.

’;; ;* Säätölaite 50 on liitetty sähköisen signaalijohdon 50b avulla tunnistimeen 52, jo- ka valvoo iskumäntäpolttomoottorin kampiakselin 53 pyörimiskulmaa ω. Lisäksi ν’*. on säätölaite 50 liitetty sähköisen signaalijohdon 50a kautta syöttö- ja tulostus- ·:· · 35 laitteeseen 51, jolla ohjausarvot voidaan syöttää, ja joka voi esittää olotilaarvot.';; ; * The control device 50 is connected by means of an electric signal line 50b to a sensor 52 which monitors the rotation angle ω of the crankshaft 53 of the percussion piston engine. In addition, ν '*. the control device 50 is connected via an electrical signal line 50a to an input and output ·: · · 35 device 51 for supplying control values and for presenting actual values.

Säätölaite voi olla liitetty muihin tässä esittämättä jätettyihin tunnistimiin tilasuu- 111981 4 reiden keräämistä varten. Ruiskutuslaite 40a, 40b omaa suuren dynaamisen käyttäytymisen, mutta polttoaineen ruiskutus voidaan kuitenkin katkaista useaan kertaan yhden ruiskutusjakson aikana ja aloittaa uudestaan, jolloin ruiskutuslaite 40a, 40b seuraa säätölaitteen 50 lähettämää modulointisignaalia. Säätölaite 50 5 voi ajallisesti tahdistettuna samoinkuin ajallisesti siirretysti ohjata kumpaakin ruiskutussuutinta 1a, 1b, tahi ohjata niitä siirretysti kampiakselikulman co suhteen.The adjusting device may be coupled to other sensors (not shown herein) for collecting space nozzles. The injection device 40a, 40b has a high dynamic behavior, but the fuel injection may be interrupted several times during a single injection period and restarted, the injection device 40a, 40b following the modulation signal transmitted by the control device 50. The adjusting device 50 5 can, in the same manner as in time, move both injection nozzles 1a, 1b, or displace them in relation to the crankshaft angle?

Kuvio 2 esittää kaavamaisesti ja osittain leikattuna ruiskutuslaitteen 40a suoritusmuotoesimerkkiä, johon korkeapainepumppu 80 ja painevaraaja 81 10 syöttävät polttoainetta. Polttoaineen tulokanava 67 haarautuu kanavaan 68, joka johtaa differenssimännäksi rakennetun annostusmännän 70 takasivulle ja pääkanavaan 69, joka johtaa polttoaineen ohjausmännässä 100 olevan uran 141 kautta tulokanavaosaan 123. Ohjattaessa ohjaushydrauliikan 90 ohjausventtiiliä 91, jossa on ohjausöljyä varten oleva tulokohta ja lähtökohta, ja joka on paineen 15 alaisena, liikutetaan ohjausmännän 100 otsapintaa 143 alaspäin. Esiohjaus-venttiili saa ohjauskäskynsä säätöelektroniikasta 50, joka huolehtii siitä, että polttoaineen ruiskutus tapahtuu oikeaan aikaan ja oikeamääräisenä. Siten esimerkinomaisesti kampiakseliin 3 sovitettu tunnistin 52 välittää kulmasignaalit sähköliitännän 50b kautta säätölaitteelle 50. Anturi 73, joka toimii esimerkin-20 omaisesti induktiivisesti, antaa akselin 74 asentoa valvomalla säätöelektronii-kalle 50 signaalit annostelumännän 70 asemasta. Siten on mahdollista määrit-! ! tää ja muuttaa polttoaineen ruiskutusmäärää ruiskutusta kohden.Fig. 2 is a schematic and partially sectional view of an embodiment of an injection device 40a into which fuel is supplied by a high pressure pump 80 and a pressure accumulator 81 10. The fuel inlet duct 67 forks to a duct 68 leading to the rear side of a differential piston metering piston 70 and through a groove 141 in the fuel control piston 100 to an inlet duct portion 123 for directing the control hydraulics 90 to the control valve 91 and the piston face 143 is moved downwardly. The pilot control valve receives its control command from the control electronics 50, which ensures that the fuel is injected at the right time and in the correct amount. Thus, by way of example, the sensor 52 mounted on the crankshaft 3 transmits angular signals via an electrical connection 50b to the control device 50. The sensor 73, which acts inductively as in Example-20, provides the position of the shaft 74 by monitoring the signals of the control electronics 50. It is thus possible to determine! ! and change the amount of fuel injected per injection.

V Ohjausmännän 100 liikkuessa alaspäin katkeaa ensin yhteys pääka- « · · navan 69 ja tulokanavaosan 123 välillä. Sen jälkeen yhdistetään ohjausmän-';·* 25 nässä 100 olevan uran 142 avulla lähtökanava 124 ruiskutuskanavaan 9a, joka johtaa dieselmoottorin sylinterin 44 ruiskutussuuttimeen 1a. Polttoaineen aihe-. : uttama paine, joka vaikuttaa annostusmännän takasivuun 72 sinne johtavan ka navan 68 kautta, liikuttaa annostusmäntää. Polttoaine ruiskutetaan sylinteritilaan | 43. Kun esiohjausventtiili 91 sulkeutuu ja ohjausöljyn paluukohta avautuu, pai- ; ‘ ‘ ‘: 30 nautuu ohjausmäntä 100 tällöin ohjausmännän 100 otsapintaan 144 vaikuttavan ).t polttoaineen paineen ja jousivoiman vaikutuksesta ylöspäin. Polttoaineen syöttö » * · il! kanaaliin 9a katkeaa ja polttoaineen ruiskutus päättyy tällöin. Tämä tapahtuma ': ‘ voidaan toistaa useita kertoja yhden ruiskutusjakson aikana. Kuviossa 2 esite- v, '· tään vain viitteellisesti toinen polttotilaan 43 avautuva ruiskutussuutin 1b. Tähän ·:··: 35 ruiskutussuuttimeen 1b syöttää polttoainetta toinen ruiskutuslaitteen 40a suh teen identtinen, mutta tässä esittämättä jätetty ruiskutuslaite 40b.V As the piston 100 moves downward, the connection between the main channel 69 and the inlet channel section 123 first breaks. Subsequently, by means of the groove 142 in the control 100, the output channel 124 is connected to the injection channel 9a which leads to the injection nozzle 1a of the diesel engine cylinder 44. Fuel subject-. The pressure exerted on the backside 72 of the metering piston through the conduit 68 leading thereto moves the metering piston. The fuel is injected into the cylinder space 43. When the pilot control valve 91 closes and the pilot oil return point opens, press; '':: 30 the piston 100 then benefits from the upward pressure of the fuel piston and spring force acting on the front surface 144 of the piston 100. Fuel Injection »* · il! the channel 9a is interrupted and the fuel injection stops. This event ':' can be repeated several times during one injection cycle. Fig. 2 shows, by way of illustration only, a second injection nozzle 1b which opens into the combustion chamber 43. To this ·: ··: 35 injector nozzle 1b is supplied with fuel by another injection device 40b identical to but not shown here.

111981 5111981 5

Ohjausmännässä 100 tiivistää esimerkinomaisesti viisi tiivistyskohtaa jatkuvasti korkeassa paineessa olevaa polttoainetta vastaan. Tärkein tiivistys-kohta, nimittäin se, joka on yhteydessä ruiskutussuuttimeen 1a, on rakennettu istukkaventtiiliksi 145, jotta yksittäisten ruiskutusten välillä ei johdossa 9a vallitsi-5 si painetta. Venttiilinistukka 145 on suljetussa tilassa aivan tiivis. Siten estetään valvomaton ruiskutus. Muissa tiivisteissä 146 hyödynnetään ohjausmännän tiivistä sovitusta ja huomioidaan polttoaineen vähäinen vuotovirta ja se johdetaan takaisin polttoainetankkiin paluukanavien 127 kautta.The control piston 100 exemplarily seals five sealing points against continuously high pressure fuel. The most important sealing point, namely the one communicating with the injection nozzle 1a, is constructed as a seat valve 145 so that there is no pressure between the individual injections in the conduit 9a. The valve seat 145 is completely sealed when closed. This prevents uncontrolled spraying. The other seals 146 utilize a tight fit of the control piston and take into account the low fuel leakage flow and return it to the fuel tank through return channels 127.

Kuvio 3 esittää ruiskutusta yhden ruiskutusjakson aikana. Abskissa 10 esittää iskumäntäpolttomoottorin kampiakselikulmaa ω, ja jolloin käyrän 201 kulku on paremman käsitettävyyden vuoksi idealisoitu. Todellisuudessa käyrän 201 kulku ei ole suorakulmaista johtuen polttoaineen ruiskutuslaitteen sekä juoksevan polttoaineen hitaudesta, vaan se esittää erityisesti taitekohdissa sisäänpäin heilahtelevaa tahi ulospäin heilahtelevaa käyttäytymistä. Ammattimies tietää 15 sen, että suorakulmion muotoisella signaalilla, erityisesti pulssinlaajuudenmo-duloinnilla moduloitu signaali käyttäytyy taitekohdissa heilahtelevasti. Polttoaine ruiskutetaan siten, että ensimmäisessä vaiheessa 201a, jossa kampiakselin kulma vastaa vaiheen 201a leveyttä, polttoaine ruiskutetaan sylinteritilaan 43, ja jonka jälkeen polttoaineen syöttö katkaistaan täydellisesti, kunnes vaiheen 201b 20 alkaessa uutta polttoainetta ruiskutetaan, ja joka puolestaan jälleen katkeaa. Ruiskutus päättyy sen jälkeen tulevan kolmannen vaiheen 201c jälkeen. Tässä !' ’esitetyssä esimerkissä pidetään polttoaineen ruiskutusnormi vakiona per kampi-akselin astekulma, jolloin polttoainetta ruiskutetaan kolmessa vaiheessa 201a, • * » 201b, 201c ja yhteensä 20 asteen kampiakselikulmassa. Vaiheiden 201a, 201b, * « ’; · ·' 25 201c leveyksiä moduloidaan, jota vastoin yksittäisten vaiheiden välisten katkos- : '* ten pituudella on vakioarvo kampiakselikulman suhteen. Kuvio 3 esittää edel- V : leen sylinteritilassa tapahtuvan polttoaineen palamisen aikana ilmenevää läm- mönkehittymisnormia 202 kampiakselikulman ω funktiona. Polttoaine syttyy sy-linteritilassa jo ensimmäisen ruiskutusvaiheen 201a aikana ja tuloksena on käy- » t * 30 ränkulkua 202a vastaava lämmönkehittymisnormi, johon polttoaineen ruiskutuk- , !', sen katkeamisen jälkeen liittyy käyränkulkua 202b vastaava lämmönkehittymis- .···, normi. Seuraava ruiskutusvaihe 201b vaikuttaa lämmönkehittymisnormia vas- * > taavasti käyränkulkuun 202c ja 202d. Viimeinen ruiskutusvaihe 201c vaikuttaa \v lämmönkehittymisnormia vastaavasti käyränkulkuun 202e ja 202f. Polttoaineen 35 ruiskutusnormin 201 kulun ja lämmönkehittymisnormin 202 kulun yhteistoimin- 111981 6 nasta havaitaan, että vastaavalla polttoaineen ruiskutuksen 201 moduloinnilla voidaan vaikuttaa lämmönkehittymisnormin 202 kulkuun laajalla alueella.Figure 3 shows the injection during one injection cycle. The abscissa 10 shows the crankshaft angle ω of the percussion piston engine and thus the curve 201 is idealized for better understanding. In reality, the curve 201 is not rectangular due to the slowness of the fuel injection device and the running fuel, but rather exhibits inwardly oscillating or outwardly oscillating behavior, in particular at bends. One skilled in the art will know that a signal modulated by a rectangular signal, in particular pulse-width modulation, behaves in a fluctuating manner at refractive points. The fuel is injected such that in the first step 201a, where the angle of the crankshaft corresponds to the width of step 201a, the fuel is injected into the cylinder space 43, after which the fuel supply is completely cut off until new fuel is injected at step 201b. The injection then ends after the subsequent third step 201c. Here! ' In the example shown, the fuel injection rate is kept constant per crankshaft angle, with fuel being injected in three steps 201a, * * 201b, 201c and a total of 20 degrees crankshaft angle. Steps 201a, 201b, * «'; · · The widths of the 20120c are modulated, whereas the length of the interstices between the individual stages is a constant value relative to the crankshaft angle. Figure 3 shows the heat generation rate 202 during the combustion of the fuel in the cylindrical space as a function of the crankshaft angle ω. The fuel ignites in the cylinder state already during the first injection step 201a and results in a heat generation standard corresponding to the * 30 stroke 202a, which after the fuel injection breaks with a heat generation standard corresponding to the curve 202b. The next injection step 201b influences the heat generation rate curve 202c and 202d, respectively. The final injection step 201c influences the heat generation norm of curve 202e and 202f, respectively. The co-operation of the fuel injection standard 201 passage and the heat generation standard 202 passage 111981 6 shows that a corresponding modulation of the fuel injection 201 can influence the passage of the heat generation standard 202 over a wide range.

Dieseltyyppisen iskumäntäpolttomoottorin kohdalla saavutetaan iso-baarisella palamisella optimaalinen hyötysuhde. Kuvio 4 esittää isobaarista 5 lämmönkehittymisnormia 203 kampiakselikulman ω funktiona. Täten idealisoitu lämmönkehittymisen kulku ei ole saavutettavissa todellisessa iskumäntäpoltto-moottorissa. Keksinnön mukainen ruiskutusmenetelmä kuitenkin mahdollistaa tämän kulun likimääräisen saavuttamisen, kuten kuviosta 3 ja siinä olevasta lämmönkehittymisnormista 202 on havaittavissa. Lämmönkehittymisnormin 202 10 kulku vastaa suunnilleen kolmikulmion muotoista kulkua, jonka yläosassa on sahanhampaan muotoiset osat. Näiden yläosassa olevien osien tasoittamiseksi voidaan lisätä ruiskutusvaiheiden 201a, 201b, 201c määrää siten, että kampiakselikulman ollessa kokonaisuudessaan 20 astetta saadaan siihen sovitetuksi esimerkinomaisesti viisi yksittäistä ruiskutusta. Tästä seuraa se, että lämmönke-15 hittymisnormin 202 aaltomaisuus alenee.In the case of a diesel-type stroke internal combustion engine, optimum efficiency is achieved by iso-bar combustion. Figure 4 shows the isobaric 5 heat generation standard 203 as a function of the crankshaft angle ω. Thus, the idealized heat generation path is not achievable in a true percussion piston engine. However, the injection method of the invention enables this flow to be approximated, as can be seen from Figure 3 and the heat generation standard 202 therein. The passage of the heat generation standard 202 10 corresponds approximately to a triangular passage with saw-tooth-shaped portions at the top. To smooth out these upper portions, the number of injection steps 201a, 201b, 201c can be increased such that, for an entire crankshaft angle of 20 degrees, five individual injections are exemplified. As a result, the waviness of heat shrinkage standard 202 is reduced.

Eräässä edullisessa menetelmässä syötetään polttoainetta siten, että ruiskutettavasta polttoainemäärästä ruiskutetaan 50 % aikana, joka kattaa alusta lähtien 66 % koko ruiskutusajasta.In a preferred method, fuel is injected such that 50% of the amount of fuel injected is injected over a period that covers from the beginning 66% of the total injection time.

Polttoaineen ruiskutusnormia voidaan moduloida myöskin siten, että 20 yksittäiset ruiskutusvaiheet 201a, 201b, 201c moduloidaan leveydeltään. Tällaista modulointia kutsutaan pulssinlaajuudenmoduloinniksi (Pulsenweitenmodu-lation, PWM). Edelleen on mahdollista moduloida polttoaineen ruiskutusnormia : pulssinamplitudinmoduloinnilla (Pulsamplitudenmodulation, PAM) siten, että : ' : polttoaineen ruiskutusnormin amplitudia ei pidetä vakiona, kuten kuviossa 3 esi- : 25 tetään, vaan modulointi tapahtuu ruiskutuslaitteen 40a, 40b avulla. Polttoaineen i ’ * . ruiskutusnormia 201 voidaan moduloida edelleen siten, että sekä pulssin laajuus :T; että amplitudi moduloituvat, so. että käytetään pulssinlaajuudenmoduloinnin (PWM) ja pulssiamplitudinmoduloinnin (PAM) yhdistelmää.The fuel injection standard may also be modulated such that the individual injection steps 201a, 201b, 201c are modulated in width. This kind of modulation is called Pulse Width Modulation (PWM). It is further possible to modulate the fuel injection rate: by pulse amplitude modulation (PAM) such that: ': the fuel injection rate amplitude is not kept constant, as shown in Figure 3, but modulated by the injection device 40a, 40b. Fuel i '*. injection standard 201 may be further modulated such that both pulse width: T; that the amplitude is modulated, i.e.. that uses a combination of pulse width modulation (PWM) and pulse amplitude modulation (PAM).

> » I> »I

• » * t » S 1 » » »• »* t» S 1 »» »

> I> I

* I* I

* I I t I » (lit** I I t I »(lit *

» I»I

Claims

A method of injecting fuel into the combustion chamber of an impact piston combustion engine, wherein the fuel injection is completely stopped and resumed several times during the respective injection cycle, thus an increasingly larger amount of fuel is injected several times in succession until combined. a fuel cycle associated with the amount of fuel injected, and wherein the fuel injection is controlled during each injection cycle in accordance with a pulse-width modulation (PWM), characterized by the length of interruption between the injections of each subset being constantly poured.

2. A method according to claim 1, characterized in that the fuel injection is further controlled by a pulse amplitude modulation (PAM).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a control device (50) determines a rotational angle ω of the piston combustion engine crankshaft (53), and that the control device (50) controls an injection device (40a, 40b) so that it The amount of fuel injected during each injection cycle can be determined as a function of the crankshaft angle ω.

Method according to any of claims 1 to 3, characterized in that the amount of fuel is injected depending on the crankshaft angle ω and in such a way that in the combustion chamber during the injection cycle there is an approximate; medium linearly increasing heat generation as a function of the crankshaft angle ω.

. Process according to any of claims 1-4, characterized in that fuel is injected at least three times in succession during each injection cycle.

. Method according to any of claims 1-5, characterized in that 50% of the injected fuel quantity is injected during the first 66% of the total injection time. »*» • ♦