JP2000002117A - 内燃機関の作動方法 - Google Patents
内燃機関の作動方法Info
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- injected
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
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- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】アイドリングや不完全負荷領域時に簡易な方法
で充填成層を得ることを可能とし、この充填成層によ
り、これらアイドリングや不完全負荷領域での極めて良
好な作動平滑性を達成する。 【解決手段】シリンダーヘッド３１の内壁、シリンダー
壁及びシリンダー内を移動するピストン３２により区画
された燃焼室４内を有する燃機関の作動方法であり、こ
の方法は、特に、ピストンヘッドで反射されるように燃
焼室内に燃料を直接噴射することを特徴とする。
で充填成層を得ることを可能とし、この充填成層によ
り、これらアイドリングや不完全負荷領域での極めて良
好な作動平滑性を達成する。 【解決手段】シリンダーヘッド３１の内壁、シリンダー
壁及びシリンダー内を移動するピストン３２により区画
された燃焼室４内を有する燃機関の作動方法であり、こ
の方法は、特に、ピストンヘッドで反射されるように燃
焼室内に燃料を直接噴射することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の作動方法
に関する。この方法は、主に、直接噴射を備えている内
燃機関に適用することができ、特に、２ストロークの内
燃機関に用いられるが、４ストロークの内燃機関にも利
用することができる。
に関する。この方法は、主に、直接噴射を備えている内
燃機関に適用することができ、特に、２ストロークの内
燃機関に用いられるが、４ストロークの内燃機関にも利
用することができる。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ国公開特許第４０，２０，４７
０，Ａ１号は、公知の内燃機関の燃焼室を開示してお
り、それは、燃焼室内に燃料を直接噴射するための噴射
装置を備えている。アーチ型の切除部を伴う偏心した凹
部が、燃焼室カバーに形成されており、噴射装置は、こ
の凹部の最上部であって、機械シリンダーの軸上に配設
されている。点火栓は、当該軸上に配設されており、噴
射装置により噴射され、点火栓の電極間隙を通過する燃
料に点火する。この構成では、シリンダー軸に沿った噴
射装置と点火栓の電極間隙とは、成層充填を達成するた
めに、所定の間隔で配設されている。従って、燃料は、
成層燃焼状態で効率的に燃焼される。
０，Ａ１号は、公知の内燃機関の燃焼室を開示してお
り、それは、燃焼室内に燃料を直接噴射するための噴射
装置を備えている。アーチ型の切除部を伴う偏心した凹
部が、燃焼室カバーに形成されており、噴射装置は、こ
の凹部の最上部であって、機械シリンダーの軸上に配設
されている。点火栓は、当該軸上に配設されており、噴
射装置により噴射され、点火栓の電極間隙を通過する燃
料に点火する。この構成では、シリンダー軸に沿った噴
射装置と点火栓の電極間隙とは、成層充填を達成するた
めに、所定の間隔で配設されている。従って、燃料は、
成層燃焼状態で効率的に燃焼される。
【０００３】さらに、ヨーロッパ公開特許第ＥＰ，０４
６３，６１３，Ａ１号により、シリンダー、シリンダー
ヘッド及びピストンヘッドにより仕切られた燃焼室を有
する内燃機関が公知にされている。吸気バルブと排気バ
ルブは、シリンダーヘッドに配設されている。噴射ノズ
ルは、シリンダーヘッドの縁部分であって、吸気バルブ
の側方に配設されており、そのノズルは、燃焼室内に直
接開口している。そして、この噴射ノズルは、燃料を燃
焼室内へ横方向に噴射することができる。点火栓は、シ
リンダーヘッドの中央部分に配置され、その電極は、燃
焼室内に突出している。点火栓と噴射ノズルの間の領域
において、ピストンヘッドには２つの切除部が設けられ
ている。一の切除部分は、点火栓の直下に配置されてい
る。他の切除部分は、噴射ノズルまで連通するような凹
部形状で延在する。
６３，６１３，Ａ１号により、シリンダー、シリンダー
ヘッド及びピストンヘッドにより仕切られた燃焼室を有
する内燃機関が公知にされている。吸気バルブと排気バ
ルブは、シリンダーヘッドに配設されている。噴射ノズ
ルは、シリンダーヘッドの縁部分であって、吸気バルブ
の側方に配設されており、そのノズルは、燃焼室内に直
接開口している。そして、この噴射ノズルは、燃料を燃
焼室内へ横方向に噴射することができる。点火栓は、シ
リンダーヘッドの中央部分に配置され、その電極は、燃
焼室内に突出している。点火栓と噴射ノズルの間の領域
において、ピストンヘッドには２つの切除部が設けられ
ている。一の切除部分は、点火栓の直下に配置されてい
る。他の切除部分は、噴射ノズルまで連通するような凹
部形状で延在する。
【０００４】この内燃機関を低負荷で作動させると、ピ
ストンヘッドの切除部内へ横方向に少量の燃焼が噴射さ
れる。この噴射燃料は、連通した球状の切除部を通過
し、点火栓の周囲に配設されている切除部へ導入され
る。この噴射燃料の点火栓直下の領域への運動は、燃焼
室内に広がっている横渦の動きＸにより促進される。
（ヨーロッパ公開特許第ＥＰ，０４６３，６１３，Ａ１
号、コラム１０第１５行乃至第３９行、及び図８参
照）。
ストンヘッドの切除部内へ横方向に少量の燃焼が噴射さ
れる。この噴射燃料は、連通した球状の切除部を通過
し、点火栓の周囲に配設されている切除部へ導入され
る。この噴射燃料の点火栓直下の領域への運動は、燃焼
室内に広がっている横渦の動きＸにより促進される。
（ヨーロッパ公開特許第ＥＰ，０４６３，６１３，Ａ１
号、コラム１０第１５行乃至第３９行、及び図８参
照）。
【０００５】高負荷時では、ピストンが下死点（bottom
dead center／ B.D.C.）に到達した後、燃料の第１量
が短時間噴射される。燃料の第１量は、吸入された空気
と混合され、希薄燃料／空気混合気を形成する。ピスト
ンが下死点と上死点の略中間に位置するときに、燃料の
第２量が噴射される。従って、噴射された燃料は、窪み
に略垂直に当たり、切除部内に少量の燃料量だけが凝縮
する。これにより、噴出された燃料／空気の混合気は、
切除部の領域内で濃厚になり、点火栓により点火できる
点火可能な混合気を形成する。
dead center／ B.D.C.）に到達した後、燃料の第１量
が短時間噴射される。燃料の第１量は、吸入された空気
と混合され、希薄燃料／空気混合気を形成する。ピスト
ンが下死点と上死点の略中間に位置するときに、燃料の
第２量が噴射される。従って、噴射された燃料は、窪み
に略垂直に当たり、切除部内に少量の燃料量だけが凝縮
する。これにより、噴出された燃料／空気の混合気は、
切除部の領域内で濃厚になり、点火栓により点火できる
点火可能な混合気を形成する。
【０００６】故に、高負荷下では、この内燃機関は、
「充填成層原理」に従って作動する。即ち、燃焼室内
に、異なった濃度の燃料／空気の混合気を持つ異なった
領域が形成され、点火栓周囲の領域は、他の領域よりも
混合気が濃く、従って、より点火されやすい状態にな
る。２段噴射によりもたらされるこの充填成層は、主
に、希薄燃焼エンジンの作動に用いられる。
「充填成層原理」に従って作動する。即ち、燃焼室内
に、異なった濃度の燃料／空気の混合気を持つ異なった
領域が形成され、点火栓周囲の領域は、他の領域よりも
混合気が濃く、従って、より点火されやすい状態にな
る。２段噴射によりもたらされるこの充填成層は、主
に、希薄燃焼エンジンの作動に用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】充填成層を伴う内燃機
関の作動は、特に、２ストローク内燃エンジンにおい
て、公知の噴射方法が極めて複雑であるため、以前から
様々な問題があった。さらに、充填成層の状態から、均
質な混合気の調合状態へ変化する間（アイドリング時や
不完全負荷状態時）では、満足な運転状態を達成するこ
とができなかった。
関の作動は、特に、２ストローク内燃エンジンにおい
て、公知の噴射方法が極めて複雑であるため、以前から
様々な問題があった。さらに、充填成層の状態から、均
質な混合気の調合状態へ変化する間（アイドリング時や
不完全負荷状態時）では、満足な運転状態を達成するこ
とができなかった。
【０００８】本発明は、充填成層による内燃機関の作動
方法を提供することを目的とする。即ち、本発明は、非
常に小さなエンジン負荷や適度なエンジン負荷の両方に
おいて、極めて良好な作動特性を有しつつ、充填成層を
簡易な方法により効率的に生じさせることを可能とす
る。
方法を提供することを目的とする。即ち、本発明は、非
常に小さなエンジン負荷や適度なエンジン負荷の両方に
おいて、極めて良好な作動特性を有しつつ、充填成層を
簡易な方法により効率的に生じさせることを可能とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、特許請
求の範囲の請求項１記載の技術的特徴を備えた方法を用
いることにより達成される。
求の範囲の請求項１記載の技術的特徴を備えた方法を用
いることにより達成される。
【００１０】本発明に係る方法は、特に、ピストンヘッ
ドで反射されるように燃焼室内に燃料を直接噴射するこ
とを特徴とする。これは、アイドリングや不完全負荷領
域時に簡易な方法で充填成層を得ることを可能とし、こ
の充填成層は、これらアイドリングや不完全負荷領域で
の極めて良好な作動平滑性を達成する。
ドで反射されるように燃焼室内に燃料を直接噴射するこ
とを特徴とする。これは、アイドリングや不完全負荷領
域時に簡易な方法で充填成層を得ることを可能とし、こ
の充填成層は、これらアイドリングや不完全負荷領域で
の極めて良好な作動平滑性を達成する。
【００１１】当該方法の特に有効な実施例では、燃料
は、好ましくは、４０バールよりも大きな高圧の噴射圧
力で噴射される。
は、好ましくは、４０バールよりも大きな高圧の噴射圧
力で噴射される。
【００１２】
【発明の実施の形態】添付図面を参照しつつ以下の実施
の形態に基づいて本発明を説明する。
の形態に基づいて本発明を説明する。
【００１３】本発明に係る方法は、２つのシリンダーを
備えた２ストローク内燃機関に用いられる。この内燃機
関の気筒容積は３８０cm3であり、その出力は６５００r
pmにおいて６０psである。
備えた２ストローク内燃機関に用いられる。この内燃機
関の気筒容積は３８０cm3であり、その出力は６５００r
pmにおいて６０psである。
【００１４】ここで用いられる噴射装置は、固体エネル
ギー蓄積原理(solid-state energystorage principle)
に従って作動する噴射装置（PDS injection device）で
あり、例えば、ドイツ国特許出願Ｐ１９５１５７８１号
やＰ１９５１５７８２号に記載されているものである。
ギー蓄積原理(solid-state energystorage principle)
に従って作動する噴射装置（PDS injection device）で
あり、例えば、ドイツ国特許出願Ｐ１９５１５７８１号
やＰ１９５１５７８２号に記載されているものである。
【００１５】このエネルギー蓄積原理に従って作動する
噴射装置の基本原理は、図３に図示されている。この燃
料噴射装置には、燃料容器１２から燃料を吸引すると共
に、吸引された燃料を継ぎ管（matched line）１３内に
加速するための電磁駆動式ピストンポンプ１１が配設さ
れており、この継ぎ管１３は、圧力管１４を介して噴射
ノズル１５に連結されている。さらに、閉鎖バルブ１６
が、継ぎ管１３と圧力管１４との間にある分岐点に設け
られている。この閉鎖バルブ１６は、電磁弁として設計
され、戻りライン１７への燃料の通過を制御する。この
戻りライン１７は、閉鎖バルブ１６に接続されるととも
に、燃料容器１２内に開口している。閉鎖バルブ１６と
ピストンポンプ１１は、共通の電子制御装置９により駆
動される。この電子制御装置９は、ソレノイドバルブと
して設計されている閉鎖バルブ１６の励磁コイルに接続
されると共に、ピストンポンプ１１の駆動ソレノイドコ
イルに接続されている。さらに、逆止弁１９が、燃料容
器１２から継ぎ管１３のポンプ側端部に連結されている
吸引管２０に配設されている。
噴射装置の基本原理は、図３に図示されている。この燃
料噴射装置には、燃料容器１２から燃料を吸引すると共
に、吸引された燃料を継ぎ管（matched line）１３内に
加速するための電磁駆動式ピストンポンプ１１が配設さ
れており、この継ぎ管１３は、圧力管１４を介して噴射
ノズル１５に連結されている。さらに、閉鎖バルブ１６
が、継ぎ管１３と圧力管１４との間にある分岐点に設け
られている。この閉鎖バルブ１６は、電磁弁として設計
され、戻りライン１７への燃料の通過を制御する。この
戻りライン１７は、閉鎖バルブ１６に接続されるととも
に、燃料容器１２内に開口している。閉鎖バルブ１６と
ピストンポンプ１１は、共通の電子制御装置９により駆
動される。この電子制御装置９は、ソレノイドバルブと
して設計されている閉鎖バルブ１６の励磁コイルに接続
されると共に、ピストンポンプ１１の駆動ソレノイドコ
イルに接続されている。さらに、逆止弁１９が、燃料容
器１２から継ぎ管１３のポンプ側端部に連結されている
吸引管２０に配設されている。
【００１６】ピストンポンプ１１は、アーマチュア２２
とソレノイド２１から成る。このアーマチュア２２は、
コイルの中央孔内に配置されると共に、例えば、中空で
はない円筒状に形成されている。さらに、このアーマチ
ュア２２は、ソレノイド２１の長手軸線に平行に延在し
ているハウジング孔２３内で案内されると共に、圧縮ス
プリング２４により休止位置に押圧されている。この休
止位置では、図３に示すように、アーマチュア２２がそ
の後方端部壁をハウジング孔２３の左側端に押し付けて
いる。アーマチュア２２の他端壁は、ピストンポンプ１
１のハウジング孔２３の右側端面に支持されているスプ
リング２４により押圧されている。アーマチュア２２の
スプリング押圧端側は、ピストンロッド２５に強固に結
合されている。このピストンロッド２５の自由端には、
ピストンポンプ１１の送出ピストンであるピストン２６
が装着されている。このピストン２６は、継ぎ管１３の
内壁により案内されており、内壁面との間は適切なシー
ルが設けられている。ピストンロッド２５は、ピストン
ポンプ１１のハウジング内の孔を貫通している。この孔
の直径は、アーマチュア２２を案内している孔の直径よ
りも小さい。
とソレノイド２１から成る。このアーマチュア２２は、
コイルの中央孔内に配置されると共に、例えば、中空で
はない円筒状に形成されている。さらに、このアーマチ
ュア２２は、ソレノイド２１の長手軸線に平行に延在し
ているハウジング孔２３内で案内されると共に、圧縮ス
プリング２４により休止位置に押圧されている。この休
止位置では、図３に示すように、アーマチュア２２がそ
の後方端部壁をハウジング孔２３の左側端に押し付けて
いる。アーマチュア２２の他端壁は、ピストンポンプ１
１のハウジング孔２３の右側端面に支持されているスプ
リング２４により押圧されている。アーマチュア２２の
スプリング押圧端側は、ピストンロッド２５に強固に結
合されている。このピストンロッド２５の自由端には、
ピストンポンプ１１の送出ピストンであるピストン２６
が装着されている。このピストン２６は、継ぎ管１３の
内壁により案内されており、内壁面との間は適切なシー
ルが設けられている。ピストンロッド２５は、ピストン
ポンプ１１のハウジング内の孔を貫通している。この孔
の直径は、アーマチュア２２を案内している孔の直径よ
りも小さい。
【００１７】吸引管２０は、ピストンポンプ１１の外部
に位置している送出ピストン２６の端面の前方の継ぎ管
１３内に開口している。吸引管２０の逆止弁１９は、例
えば、スプリングで付勢されたバルブ部材としての球体
から成る。そして、この球体とスプリングは、下記のよ
うに作動する。最初に、燃料容器１２から燃料を吸引す
るために送出ピストン２６が吸引行程にあるときには、
逆止弁の球体バルブ部材は、弁座から離間する。即ち、
この吸引行程とは、図３においてピストン２６が左側へ
移動する場合であり、ソレノイド（電磁石）２１は、励
磁されておらず、アーマチュア２２は、スプリング２４
により休止位置に移動されている。一方、ピストン２６
の送出行程では、ソレノイド２１が励磁され、図３に示
すピストン２６が右側へ移動するのに伴い、バルブ部材
はその閉鎖位置に移動し、それにより継ぎ管１３と燃料
容器１２との連結を遮断する。ピストン２６の送出行程
は、継ぎ管１３内の燃料を加速させ、そして電子制御装
置９によって行われる閉鎖バルブ１６の開放の間に、戻
りライン１７を経て燃料容器１２内へ移動させる。従っ
て、この間、継ぎ管１３と戻りライン１７内の燃料は、
当初加速される。この状況では、燃料の圧力は低く、例
えば水圧などを利用したそれ自体公知の方法で閉鎖され
ているノズル１５が閉鎖状態を維持し、燃料はノズルか
ら流出しない。
に位置している送出ピストン２６の端面の前方の継ぎ管
１３内に開口している。吸引管２０の逆止弁１９は、例
えば、スプリングで付勢されたバルブ部材としての球体
から成る。そして、この球体とスプリングは、下記のよ
うに作動する。最初に、燃料容器１２から燃料を吸引す
るために送出ピストン２６が吸引行程にあるときには、
逆止弁の球体バルブ部材は、弁座から離間する。即ち、
この吸引行程とは、図３においてピストン２６が左側へ
移動する場合であり、ソレノイド（電磁石）２１は、励
磁されておらず、アーマチュア２２は、スプリング２４
により休止位置に移動されている。一方、ピストン２６
の送出行程では、ソレノイド２１が励磁され、図３に示
すピストン２６が右側へ移動するのに伴い、バルブ部材
はその閉鎖位置に移動し、それにより継ぎ管１３と燃料
容器１２との連結を遮断する。ピストン２６の送出行程
は、継ぎ管１３内の燃料を加速させ、そして電子制御装
置９によって行われる閉鎖バルブ１６の開放の間に、戻
りライン１７を経て燃料容器１２内へ移動させる。従っ
て、この間、継ぎ管１３と戻りライン１７内の燃料は、
当初加速される。この状況では、燃料の圧力は低く、例
えば水圧などを利用したそれ自体公知の方法で閉鎖され
ているノズル１５が閉鎖状態を維持し、燃料はノズルか
ら流出しない。
【００１８】継ぎ管１３内（及び戻りライン１７内）の
燃料の量が、現在の内燃機関の作動状態の関数として電
子制御装置９により規定された加速度に達すると、電子
制御装置９の制御により閉鎖バルブ１６が閉鎖され、そ
の結果、継ぎ管１３と圧力パイプ１４を流れる燃料の運
動エネルギーは、瞬間的に相当量の圧力急増エネルギー
に変換される。このエネルギー値は、ノズル１５の閉鎖
抵抗を上回り、燃料がノズル１５から噴射されるほどに
高い。この燃料噴射装置は、ピストンポンプの断続的動
作を可能にする。そして、ピストンポンプは、電磁的に
駆動される閉鎖バルブ１６と共に、噴射過程を正確に制
御することを可能にする。
燃料の量が、現在の内燃機関の作動状態の関数として電
子制御装置９により規定された加速度に達すると、電子
制御装置９の制御により閉鎖バルブ１６が閉鎖され、そ
の結果、継ぎ管１３と圧力パイプ１４を流れる燃料の運
動エネルギーは、瞬間的に相当量の圧力急増エネルギー
に変換される。このエネルギー値は、ノズル１５の閉鎖
抵抗を上回り、燃料がノズル１５から噴射されるほどに
高い。この燃料噴射装置は、ピストンポンプの断続的動
作を可能にする。そして、ピストンポンプは、電磁的に
駆動される閉鎖バルブ１６と共に、噴射過程を正確に制
御することを可能にする。
【００１９】これらのエネルギー蓄積原理に従って作動
する燃料噴射装置は、４０バール以上という噴射圧力に
より区別され、その圧力は６０バール付近の領域である
ことが好ましい。この６０バールの領域の噴射圧力を用
いて、従来のノズルを使用して約５０ｍ／ｓの燃料噴射
速度が達成される。この高い噴射圧力は、パルス状に生
成され、各噴射過程で噴射される燃料の量は、この噴射
パルスの長さにより制御される。
する燃料噴射装置は、４０バール以上という噴射圧力に
より区別され、その圧力は６０バール付近の領域である
ことが好ましい。この６０バールの領域の噴射圧力を用
いて、従来のノズルを使用して約５０ｍ／ｓの燃料噴射
速度が達成される。この高い噴射圧力は、パルス状に生
成され、各噴射過程で噴射される燃料の量は、この噴射
パルスの長さにより制御される。
【００２０】本発明に係る方法では、噴射過程の始動、
即ち開始時期が最初に設定される。これは、クランクシ
ャフトに所定の角度位置を割り当てる公知の方法により
行うことができる。この所定角度を検知すると、噴射過
程が開始され、同時にタイマー部材が始動する。そし
て、所定時間の後、即ち所定の遅延時間の後、燃焼室内
の燃料と空気の混合気への点火信号が出力される。
即ち開始時期が最初に設定される。これは、クランクシ
ャフトに所定の角度位置を割り当てる公知の方法により
行うことができる。この所定角度を検知すると、噴射過
程が開始され、同時にタイマー部材が始動する。そし
て、所定時間の後、即ち所定の遅延時間の後、燃焼室内
の燃料と空気の混合気への点火信号が出力される。
【００２１】このタイマー部材が、所定の遅延時間を計
測している間、噴射装置では下記の過程が行われる。
１．ソレノイド２１が励磁される。 ２．アーマチュア
２２と継ぎ管１３内の燃料が加速される。 ３．圧力パ
イプ１４内の燃料に蓄積エネルギーが伝達される。
４．蓄積エネルギーにより生じた圧力がノズル１５の閉
鎖抵抗を上回ると、燃料が燃焼室４内に噴射される。
５．噴射された燃料が燃焼室４内において霧化されかつ
うず巻き状となる。
測している間、噴射装置では下記の過程が行われる。
１．ソレノイド２１が励磁される。 ２．アーマチュア
２２と継ぎ管１３内の燃料が加速される。 ３．圧力パ
イプ１４内の燃料に蓄積エネルギーが伝達される。
４．蓄積エネルギーにより生じた圧力がノズル１５の閉
鎖抵抗を上回ると、燃料が燃焼室４内に噴射される。
５．噴射された燃料が燃焼室４内において霧化されかつ
うず巻き状となる。
【００２２】噴射過程中に行われるこれらの過程は、時
間的に不変である。即ち、時間間隔は、予め定められ
る。即ち、各噴射過程において噴射される燃料の量等の
いくつかの（１またはそれ以上の）パラメーターに依拠
する。従って、噴射過程が開始された時点で、いつ燃焼
室４内に噴射された燃料が点火のための理想状態である
かが分かる。
間的に不変である。即ち、時間間隔は、予め定められ
る。即ち、各噴射過程において噴射される燃料の量等の
いくつかの（１またはそれ以上の）パラメーターに依拠
する。従って、噴射過程が開始された時点で、いつ燃焼
室４内に噴射された燃料が点火のための理想状態である
かが分かる。
【００２３】図１は、アイドリング状態用の小さな燃料
雲２８と、負荷状態用の大きな燃料雲２９を図示してい
る。理想的な点火時期は、燃焼室４内に全体の燃料雲が
どのように広がるか、かつ点火栓３０近傍において点火
に十分な濃い燃料／空気の混合気が形成されたか否かに
よる。発明者等は、特にアイドリング時、噴射過程の開
始から所定の遅延時間に理想の点火時期があることを突
き止めた。そして、この遅延時間は、いくつかの（１ま
たはそれ以上）のパレメーターに依存している。
雲２８と、負荷状態用の大きな燃料雲２９を図示してい
る。理想的な点火時期は、燃焼室４内に全体の燃料雲が
どのように広がるか、かつ点火栓３０近傍において点火
に十分な濃い燃料／空気の混合気が形成されたか否かに
よる。発明者等は、特にアイドリング時、噴射過程の開
始から所定の遅延時間に理想の点火時期があることを突
き止めた。そして、この遅延時間は、いくつかの（１ま
たはそれ以上）のパレメーターに依存している。
【００２４】本発明に係る方法が適用される２ストロー
ク内燃機関は、図４と図５に図示するように、直接噴射
用に、シリンダーヘッド３１とピストン３２を備えてい
る。
ク内燃機関は、図４と図５に図示するように、直接噴射
用に、シリンダーヘッド３１とピストン３２を備えてい
る。
【００２５】図４と図５は、それぞれピストン３２が上
死点にある状態を図示しており、この状態において、ピ
ストン３２とシリンダーヘッド３１の間には燃焼空間４
がドーム状に形成されている。燃焼空間４内に噴射円錐
体３３を形成する燃料は、噴射ノズル１５を用いて当該
燃焼空間４内に噴射される。
死点にある状態を図示しており、この状態において、ピ
ストン３２とシリンダーヘッド３１の間には燃焼空間４
がドーム状に形成されている。燃焼空間４内に噴射円錐
体３３を形成する燃料は、噴射ノズル１５を用いて当該
燃焼空間４内に噴射される。
【００２６】図４に示す実施例において、点火栓３０
は、噴射円錐体３３に接している。このため、燃料の噴
射ジェットに直接点火することが可能になる。この実施
例においては、直接噴射された燃料ジェットが点火栓３
０により点火されるため、直接噴射と直接点火の両方が
行われることになる。
は、噴射円錐体３３に接している。このため、燃料の噴
射ジェットに直接点火することが可能になる。この実施
例においては、直接噴射された燃料ジェットが点火栓３
０により点火されるため、直接噴射と直接点火の両方が
行われることになる。
【００２７】図５に示す実施例において、点火栓３０
は、噴射円錐体３３に接していない。噴射された燃料
は、ピストン３２で反射され、反射後にのみ点火栓３０
により点火される。従って、本実施例は、直接噴射を行
っているが、直接点火は行っていない。両実施例は、本
発明に係る時間遅延点火に適している。
は、噴射円錐体３３に接していない。噴射された燃料
は、ピストン３２で反射され、反射後にのみ点火栓３０
により点火される。従って、本実施例は、直接噴射を行
っているが、直接点火は行っていない。両実施例は、本
発明に係る時間遅延点火に適している。
【００２８】直接点火を伴う実施例では、所定の遅延時
間は、０．５ミリ秒と１ミリ秒の間であり、通常の動作
では０．７ミリ秒が好適である。遅延時間は、好ましく
は内燃エンジンの温度の関数に従って変えられ、この温
度は、シリンダーヘッド３１において測定される。冷寒
時の始動では、遅延時間は約０．５ミリ秒に設定され、
一方シリンダーヘッド３１が高温の場合には、１ミリ秒
に設定される。噴射過程の開始と点火時期との間の遅延
時間の設定を行うための他のパラメーターは、考慮され
ない。このような点火時期を制御する方法は、適した遅
延時間がシリンダーヘッドの温度という単一のパラメー
ターの関数に従うだけで決められるので、コンピュータ
をあまり使用しないでも容易に達成できる。
間は、０．５ミリ秒と１ミリ秒の間であり、通常の動作
では０．７ミリ秒が好適である。遅延時間は、好ましく
は内燃エンジンの温度の関数に従って変えられ、この温
度は、シリンダーヘッド３１において測定される。冷寒
時の始動では、遅延時間は約０．５ミリ秒に設定され、
一方シリンダーヘッド３１が高温の場合には、１ミリ秒
に設定される。噴射過程の開始と点火時期との間の遅延
時間の設定を行うための他のパラメーターは、考慮され
ない。このような点火時期を制御する方法は、適した遅
延時間がシリンダーヘッドの温度という単一のパラメー
ターの関数に従うだけで決められるので、コンピュータ
をあまり使用しないでも容易に達成できる。
【００２９】この実施例では、アイドリング状態の優れ
た同期が達成され、このため、２ストローク内燃機関は
１８０rpmの回転速度でも円滑にアイドリングを行う。
なお、この１８０rpmという低回転速度の限界は、単に
テストに使用された制御装置のために定められたに過ぎ
ない。何故なら、この制御装置は、他のより遅い回転ス
ピードを計算できなかったからである。
た同期が達成され、このため、２ストローク内燃機関は
１８０rpmの回転速度でも円滑にアイドリングを行う。
なお、この１８０rpmという低回転速度の限界は、単に
テストに使用された制御装置のために定められたに過ぎ
ない。何故なら、この制御装置は、他のより遅い回転ス
ピードを計算できなかったからである。
【００３０】１８０rpmの回転速度によるアイドリング
は、そのアイドリング速度の倍である通常のアイドリン
グ速度と比べると、燃料を相当節約することを示してい
る。
は、そのアイドリング速度の倍である通常のアイドリン
グ速度と比べると、燃料を相当節約することを示してい
る。
【００３１】燃料がピストン３２により反射される図５
の実施例でも、極めて高い円滑動作が達成された。燃料
が反射されるため、直接点火の場合よりも遅延時間が長
く、その遅延時間は、約３．５ミリ秒から５．５ミリ秒
の間である。遅延時間は、好ましくは約４．５ミリ秒の
単一の一定値に設定することができることが明らかにな
った。このような一定の遅延時間は、極めて簡易な技術
手段により達成でき、それを実行するためのマイクロプ
ロセッサを使用する必要はない。
の実施例でも、極めて高い円滑動作が達成された。燃料
が反射されるため、直接点火の場合よりも遅延時間が長
く、その遅延時間は、約３．５ミリ秒から５．５ミリ秒
の間である。遅延時間は、好ましくは約４．５ミリ秒の
単一の一定値に設定することができることが明らかにな
った。このような一定の遅延時間は、極めて簡易な技術
手段により達成でき、それを実行するためのマイクロプ
ロセッサを使用する必要はない。
【００３２】タイマー部材は、デジタルタイマーと簡易
なハードウェア回路（図６参照）の両方によって実現す
ることができる。このハードウェア回路は、２つのシリ
ンダを有する内燃機関用に設計されており、噴射過程の
始動信号すなわち制御信号が入力される入力端子ａ，ｂ
が各シリンダに設けられている。他の入力端子ｃには、
遅延時間を決定する制御電圧が加えられている。一定の
遅延時間が与えられると、制御電圧をポテンシオメータ
で取出すことができ、また可変遅延時間が与えられる
と、制御電圧が制御装置から供給される。
なハードウェア回路（図６参照）の両方によって実現す
ることができる。このハードウェア回路は、２つのシリ
ンダを有する内燃機関用に設計されており、噴射過程の
始動信号すなわち制御信号が入力される入力端子ａ，ｂ
が各シリンダに設けられている。他の入力端子ｃには、
遅延時間を決定する制御電圧が加えられている。一定の
遅延時間が与えられると、制御電圧をポテンシオメータ
で取出すことができ、また可変遅延時間が与えられる
と、制御電圧が制御装置から供給される。
【００３３】入力端子ａ，ｂに生じた始動信号の一つの
正の立上げ縁は、フリップフロップ回路４１を切り換
え、それによりフリップフロップの出力端子Ｑが通電さ
れる。その結果、比較器４２の出力が開かれ、コンデン
サ４３が抵抗４４を介して蓄電される。コンデンサ４３
の電圧は、対応するコンデンサ４５の制御電圧と比較さ
れる。その電圧が同じ値であれば、フリップフロップ回
路４１はリセットされ、その結果として、点火用制御信
号が出力端子Ａ、Ｂから出力される。
正の立上げ縁は、フリップフロップ回路４１を切り換
え、それによりフリップフロップの出力端子Ｑが通電さ
れる。その結果、比較器４２の出力が開かれ、コンデン
サ４３が抵抗４４を介して蓄電される。コンデンサ４３
の電圧は、対応するコンデンサ４５の制御電圧と比較さ
れる。その電圧が同じ値であれば、フリップフロップ回
路４１はリセットされ、その結果として、点火用制御信
号が出力端子Ａ、Ｂから出力される。
【００３４】本発明に係る点火時期制御方法は、点火時
期をクランクシャフトの所定の角度位置の関数として決
定する従来の点火時期制御方法と組み合わせることがで
きる。その場合、本発明に係る方法は、負荷のしきい
値、即ち回転速度のしきい値以下において用いられ、従
来の方法はこのしきい値以上において用いられる。この
ような回転速度のしきい値は、約２０００rpmから４０
００rpmの間にある。
期をクランクシャフトの所定の角度位置の関数として決
定する従来の点火時期制御方法と組み合わせることがで
きる。その場合、本発明に係る方法は、負荷のしきい
値、即ち回転速度のしきい値以下において用いられ、従
来の方法はこのしきい値以上において用いられる。この
ような回転速度のしきい値は、約２０００rpmから４０
００rpmの間にある。
【００３５】要するに、本発明に係る遅延点火方法によ
り、簡易な技術手段を用いて点火時期を決定することが
可能となり、特にアイドリング時における優れた円滑性
が達成されるのである。
り、簡易な技術手段を用いて点火時期を決定することが
可能となり、特にアイドリング時における優れた円滑性
が達成されるのである。
【図１】点火装置と燃料噴射装置を備えた内燃機関のシ
リンダの断面図である。
リンダの断面図である。
【図２】回転速度(毎分回転数）とクランクシャフトの
回転時間（秒）の関係を示した図表である。
回転時間（秒）の関係を示した図表である。
【図３】エネルギー蓄積原理に従って作動する燃料噴射
装置を示す説明図である。
装置を示す説明図である。
【図４】燃料直接噴射式かつ直接点火式に設計された内
燃機関のシリンダーヘッドとピストン上部の断面図であ
る。
燃機関のシリンダーヘッドとピストン上部の断面図であ
る。
【図５】燃料直接噴射式に設計された内燃機関のシリン
ダーヘッドとピストン上部を示した断面図である。
ダーヘッドとピストン上部を示した断面図である。
【図６】所定の遅延時間の計測用タイマーとして用いら
れる電子回路の説明図である。
れる電子回路の説明図である。
４ 燃焼室 ９ 電子制御装置 １１ ピストンポンプ１２ 燃料容器 １３ 継ぎ管 １４ 圧力管 １５ 噴射ノズル １６ 閉鎖バルブ １７ 戻りライン １９ 逆止弁 ２０ 吸引管 ２１ ソレノイド ２２ アーマチュア ２３ ハウジング孔 ２４ スプリング ２５ ピストンロッド ２６ ピストン ２８、２９ 燃料雲 ３０ 点火栓 ３１ シリンダーヘッド ３２ ピストン ３３ 噴射円錐体 ４１ フリップフロップ回路 ４２ 比較器 ４３、４５ コンデンサ ４４ 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ０２Ｍ 47/00 51/00 51/00 Ｂ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｃ
Claims (11)
- 【請求項１】 少なくとも一つのシリンダーと、該シリ
ンダー内部に移動可能に配設したピストン（３２）と、
該シリンダーを閉鎖しているシリンダーヘッド（３１）
と、該シリンダーの内壁とシリンダーヘッド（３１）の
内壁とピストン（３２）のピストンヘッドにより区画さ
れた燃焼室（４）とを備えた内燃機関の作動方法におい
て、 燃料は、該燃焼室（４）内に直接噴射され、該ピストン
ヘッドにより反射されることを特徴とする内燃機関の作
動方法。 - 【請求項２】 前記燃料は、４０バール以上の噴射圧力
で前記燃焼室内に噴射されることを特徴とする請求項１
記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項３】 前記燃料は、前記ピストンが上死点に接
近した時に噴射されることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項４】 前記燃料は、噴射円錐体（３３）の形状
で噴射され、該噴射円錐体は、燃焼室内に配設されてい
る点火栓に接触せず、噴射された燃料は、前記ピストン
ヘッドで反射され、その後、点火されることを特徴とす
る請求項１記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項５】 前記燃料は、噴射円錐体（３３）の形状
で噴射され、該噴射円錐体は、燃焼室内に配設されてい
る点火栓に接触し、噴射された燃料は、直接点火される
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項６】 前記噴射された燃料は、前記ピストンの
縦軸から１５°の角度でピストンに当たることを特徴と
する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の内燃機関の
作動方法。 - 【請求項７】 前記燃料噴射は、前記シリンダーヘッド
（３１）内に配設された噴射ノズル（１５）により行わ
れることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに
記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項８】 前記燃料噴射のために、エネルギー蓄積
原理、特に、固体エネルギー蓄積原理により作動する噴
射装置を使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項
７の何れかに記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項９】 前記噴射された燃料は、前記ピストンヘ
ッドに形成されている窪みに当たることを特徴とする請
求項１乃至請求項８の何れかに記載の内燃機関の作動方
法。 - 【請求項１０】 前記ピストンヘッドの窪みは、境界壁
により鋭い縁で区画されており、前記噴射された燃料を
前記ピストンヘッドの窪みで反射するようになっている
ことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項１１】 前記燃焼室は、ドーム型であることを
特徴とする請求項１記載の内燃機関の作動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098014A JP2000002117A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 内燃機関の作動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098014A JP2000002117A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 内燃機関の作動方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50714297A Division JP3365776B2 (ja) | 1995-07-27 | 1996-06-21 | 内燃機関の点火時期制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000002117A true JP2000002117A (ja) | 2000-01-07 |
Family
ID=14207972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11098014A Pending JP2000002117A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 内燃機関の作動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000002117A (ja) |
-
1999
- 1999-04-05 JP JP11098014A patent/JP2000002117A/ja active Pending
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