JP2000008898A - Pre-mixed-forced-ignition combustion method for diesel engine - Google Patents

Pre-mixed-forced-ignition combustion method for diesel engine

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JP2000008898A
JP2000008898A JP10173299A JP17329998A JP2000008898A JP 2000008898 A JP2000008898 A JP 2000008898A JP 10173299 A JP10173299 A JP 10173299A JP 17329998 A JP17329998 A JP 17329998A JP 2000008898 A JP2000008898 A JP 2000008898A
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water
ignition
injected
combustion
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Hiroyuki Ishida
裕幸 石田
Yuji Oda
裕司 小田
Tatsuo Takaishi
龍夫 高石
Keisuke Sonoda
圭介 園田
Noriyasu Inanaga
紀康 稲永
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • F02D41/3047Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug said means being a secondary injection of fuel

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent self-ignition of fuel injected in advance to ensure combustion. SOLUTION: When a piston 2 starts rising from the position of -180 deg. (a bottom dead center), a 95% of fuel is injected from a main fuel injection nozzle 5 to form pre-mixture of the fuel and air 10, (A). At a time point where the piston rises to the position of -90 deg., water is injected from a water injection valve 6 for a predetermined period to cool the pre-mixture and to stir mixture. Accordingly, growth of nucleus that is subject to the self-ignition is prevented thereby to prevent the self-ignition (B). When the piston 2 rises to the position of 0 deg. (a top dead center) to compress the pre-mixture, a remaining 5% of the fuel is injected from a fuel injection valve 7 for an ignition so that a stabilized ignition source is formed and is ignited to perform lean pre-mixed combustion 13, (C). Accordingly, in a next (D), the pre-mixed combustion prevents smoke.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の予混合強制点火燃焼方法に関し、自着火による予混合
燃料の非制御燃焼を防止し、希薄予混合気の確実な燃焼
を行うようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a premixed forced-ignition combustion method for a diesel engine, which prevents uncontrolled combustion of premixed fuel by self-ignition and performs reliable combustion of a lean premixed gas. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来のディーゼルエンジンのピス
トンの作動を示す図であり、図において(e)はピスト
ンの位置を示す図であり、クランクの回転角を示し、各
回転角でのピストンの位置での工程をそれぞれ(a),
(b),(c),(d)で示している。(a)ではピス
トン2が−180°(下死点)から除々に上昇し始め、
シリンダ1内で空気30aを圧縮し始める。(b)では
ピストン2が除々に上昇して空気を30bのように圧縮
し、90°の位置まできた状態、(c)は0°の上死点
まで圧縮し、この時点でメイン燃料弁5から燃料31a
を全量噴射し、拡散燃焼31bが行なわれる状態を示
し、(d)は90°の位置まで移動し、ピストンを押し
下げ、クランクを回転させた状態を示し、この状態では
混合気濃度、ガス温度に不均一の領域が生じ、燃焼後期
の空気量が不足となりこの領域でスモーク32が発生す
る。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a view showing the operation of a piston of a conventional diesel engine. In FIG. 6, (e) shows the position of the piston, showing the rotation angle of the crank, and the piston at each rotation angle. The process at the position of (a),
(B), (c), and (d). In (a), the piston 2 gradually starts rising from -180 ° (bottom dead center),
The air 30a starts to be compressed in the cylinder 1. In (b), the piston 2 gradually rises and compresses the air as in 30b, reaching the position of 90 °, and (c) compresses to 0 ° of top dead center, at which point the main fuel valve 5 From fuel 31a
Shows a state in which diffusion combustion 31b is performed, and (d) shows a state in which the piston moves down to a position of 90 °, depresses the piston, and rotates the crank. In this state, the mixture concentration and the gas temperature are reduced. A non-uniform area is generated, and the amount of air in the late stage of combustion becomes insufficient, and smoke 32 is generated in this area.

【0003】図7は上記のスモーク32の発生する状態
を説明する図であり、メイン燃料弁5から噴射された燃
料31aの周囲には火炎40が生じ、領域43内は燃料
の過薄化、低温化の状態が生じ、その結果、NOX 発生
領域41、スモーク発生領域42が生ずる。
FIG. 7 is a view for explaining a state in which the above-mentioned smoke 32 is generated. A flame 40 is generated around the fuel 31a injected from the main fuel valve 5, and the fuel in the region 43 is thinned. caused the state of low temperature, as a result, NO X generation area 41, the smoke generation region 42 occurs.

【0004】上記のようなスモークの発生やNOX 量を
低減するために空気と燃料とを予め混合した予混合燃料
を用いて予混合燃焼させる方式が実現しているが、この
ような予混合燃焼方式では、拡散燃焼が起る前に予混合
燃料の自着火が発生し、燃焼のタイミングの制御が不能
となってしまい、このような自着火を防止し、確実な燃
焼を行わせ、かつ、(d)で示すようにスモーク22が
発生し、NOX の発生量が増加するが、これを防止する
ことが望まれている。
[0004] Method for premixed combustion using a premixed fuel of a mixture of air and fuel in advance in order to reduce the occurrence and the amount of NO X in the smoke, such as described above is realized, such premixing In the combustion method, self-ignition of the premixed fuel occurs before diffusion combustion occurs, and control of the combustion timing becomes impossible, preventing such self-ignition, performing reliable combustion, and , (D), smoke 22 is generated and the amount of generated NO X increases, but it is desired to prevent this.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ディーゼルエンジンにおいては混合気の濃度やガス温度
の不均一が発生し、スモークの発生やNOX 量が増大す
るが、この対策として予混合燃焼方式が採用されてい
る。しかし、この予混合燃焼方式においては自着火が発
生し、燃焼速度のコントロールができず、希薄予混合気
を確実に燃焼させる制御ができず、燃料を定着火させ、
燃焼を安定して行わせることが望まれていた。
As described above [0006] In the conventional diesel engines uneven concentration of the gas mixture and gas temperature is generated, the occurrence and the amount of NO X of smoke is increased, pre solve this problem A mixed combustion method is employed. However, in this premixed combustion system, self-ignition occurs, the combustion speed cannot be controlled, the control for reliably burning the lean premixed gas cannot be performed, and the fuel is fixed and fired,
It has been desired to make the combustion stable.

【0006】そこで本発明では、燃料を希薄予混合方式
とし、燃料の噴射のタイミングに工夫をし、更に水を適
度に噴射して混合することにより、自着火を防止し、予
混合化を促進して確実な燃焼を行わせることのできるデ
ィーゼルエンジンの予混合強制点火燃焼方法を提供する
ことを課題としてなされたものである。
Therefore, in the present invention, the fuel is used as a lean premixing system, the timing of fuel injection is devised, and water is appropriately injected and mixed to prevent self-ignition and promote premixing. It is an object of the present invention to provide a premixed forced ignition combustion method for a diesel engine that can reliably perform combustion.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の(1)乃至(5)の方法を提供する。
The present invention provides the following methods (1) to (5) in order to solve the above-mentioned problems.

【0008】(1)筒内に投入すべき燃料の一部を吸入
工程から圧縮工程にかけて筒内に噴射して空気と混合さ
せて希薄予混合気を形成させ、残りの燃料を着火時期に
前記筒内に点火用燃料として噴射することにより同残り
の燃料の拡散燃焼及び前記希薄予混合気の予混合燃焼を
行なわせることを特徴とするディーゼルエンジンの予混
合強制点火燃焼方法。
(1) Part of the fuel to be charged into the cylinder is injected into the cylinder from the suction step to the compression step and mixed with air to form a lean premixed gas. A premixed forced ignition combustion method for a diesel engine, characterized in that the fuel is injected into a cylinder as ignition fuel to cause diffusion combustion of the remaining fuel and premixed combustion of the lean premixed gas.

【0009】(2)上記(1)において、前記希薄予混
合気を形成するための燃料の投入後着火するまでの圧縮
工程の間に筒内に所定量の水を噴射することを特徴とす
るディーゼルエンジンの予混合強制点火燃焼方法。
(2) In the above (1), a predetermined amount of water is injected into a cylinder during a compression step from the injection of fuel for forming the lean premixed gas to the ignition. Premixed forced ignition combustion method for diesel engines.

【0010】(3)上記(2)において、前記水の噴射
は水噴射弁から噴射することを特徴とするディーゼルエ
ンジンの予混合強制点火燃焼方法。
(3) The method for premixed forced ignition combustion of a diesel engine according to (2), wherein the water is injected from a water injection valve.

【0011】(4)上記(1)において、前記希薄予混
合気を形成するための燃料投入時に筒内に所定量の水を
噴射することを特徴とする請求項1記載のディーゼルエ
ンジンの予混合強制点火燃焼方法。
(4) In the above (1), a predetermined amount of water is injected into a cylinder when fuel for forming the lean premixed gas is supplied, wherein the premixing of the diesel engine is performed. Forced ignition combustion method.

【0012】(5)上記(4)において、前記水の噴射
は、燃料と水とを層状として噴射するか、燃料と水とを
各々独立に噴射するか、又は燃料と水とをエマルジョン
状態として噴射する方式のいずれかであることを特徴と
するディーゼルエンジンの予混合強制点火燃焼方法。
(5) In the above (4), the water is injected by injecting the fuel and water in layers, injecting the fuel and water independently, or by converting the fuel and water into an emulsion state. A premixed forced ignition combustion method for a diesel engine, wherein the method is any of injection systems.

【0013】本発明の(1)においては、早期に筒内に
燃料を投入して希薄予混合気を形成させ、着火時期に残
りの燃料が点火用燃料として投入され、着火される。従
って希薄予混合気が形成され、空気過剰率が大きくなっ
て燃料が均一な濃度となり、ガス温度も均一となり、N
X の生成する領域やスモークが発生する領域がなくな
り、均一な燃焼がなされる。
In (1) of the present invention, fuel is injected into the cylinder at an early stage to form a lean premixture, and the remaining fuel is injected as ignition fuel at the ignition timing and ignited. Therefore, a lean premixture is formed, the excess air ratio increases, the fuel has a uniform concentration, the gas temperature also becomes uniform, and N
Region O X generating region and smoke is generated is eliminated, uniform combustion is made.

【0014】又、本発明の(2)では希薄予混合気を形
成する過程において水が噴射され、又本発明の(4)に
おいては希薄予混合気を形成するために燃料を噴射する
時点に水を噴射するので、希薄予混合気形成時に着火核
が成長するのを水の冷却で防止すると共に、水の噴射に
よる着火核の攪拌によってその成長を防止し、着火時点
の前で自着火するのが防止される。
Further, in (2) of the present invention, water is injected in the process of forming a lean premix, and in (4) of the present invention, water is injected at the time of fuel injection to form a lean premix. Since water is injected, the cooling of water prevents the growth of ignition nuclei during the formation of a lean premixture, and the growth of the ignition nuclei is prevented by agitation of the ignition nuclei by the injection of water. Is prevented.

【0015】又、本発明の(3)では水の噴射が水噴射
弁より行なわれるので水噴射系統が簡単な系となり、又
(5)では水と燃料とを層状にしたり、水と燃料を別々
の系統で独立で同時に噴射したり、あるいは水と燃料を
エマルジョンとして噴射するので水と燃料を均一に混合
して着火核の成長を効果的に防止することができる。
In (3) of the present invention, the water injection is performed by the water injection valve, so that the water injection system becomes a simple system. In (5), water and fuel are layered or water and fuel are separated. Since the water and the fuel are separately and simultaneously injected in separate systems or the water and the fuel are injected as an emulsion, the water and the fuel are uniformly mixed, so that the growth of the ignition nucleus can be effectively prevented.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の第1形態に係るディーゼルエンジンの予混合強制点
火燃焼方法の作動説明図であり、(E)は従来例と同じ
くピストンの位置を示し、(A)〜(D)はピストンの
各工程を示す図である。(A)はピストン2が180°
(下死点)から除々に上昇し、空気10を圧縮し始めた
時点であり、この工程においてメイン燃料弁5からはシ
リンダ1内に95%の燃料11aを噴射し、空気10と
の混合を促進する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the operation of a method for premixed forced ignition combustion of a diesel engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (E) shows the positions of pistons as in the conventional example, and FIGS. FIG. 4 is a view showing each step of a piston. (A) shows that the piston 2 is 180 °
(Lower dead center) is a time point at which the air 10 starts to be compressed and the air 10 starts to be compressed. In this process, 95% of the fuel 11a is injected from the main fuel valve 5 into the cylinder 1 to mix with the air 10. Facilitate.

【0017】(B)はピストン2が−90°の位置にま
で上昇し、燃料と空気の予混合気を圧縮し、この時点に
水噴射弁6から水を図2で後述するように所定の時間噴
射する状態を示している。この工程(B)では、予混合
気が自着火しやすい期間であり、水を噴射し、水の有す
る熱容量で冷却し、又、水の噴射による運動量により着
火核を攪拌し、着火核が成長して自着火するのを防止し
ている。なお、水噴射弁6は図示省略しているがメイン
燃料弁5と点火用燃料弁7との干渉しない位置に設けら
れる。
In FIG. 2B, the piston 2 rises to the position of -90.degree. To compress the premixed fuel and air, and at this time water is supplied from the water injection valve 6 to a predetermined position as will be described later with reference to FIG. This shows a state in which time injection is performed. In this step (B), the pre-mixed gas is a period in which self-ignition is likely to occur, injecting water, cooling with the heat capacity of the water, and stirring the ignition nucleus by the momentum of the water injection to grow the ignition nucleus. To prevent self-ignition. Although not shown, the water injection valve 6 is provided at a position where the main fuel valve 5 and the ignition fuel valve 7 do not interfere with each other.

【0018】(C)では、(B)で自着火が防止された
予混合気がピストン2により圧縮され、ピストン2が0
°(上死点)まで上昇した時点を示し、この時点には点
火用燃料弁7より残りの5%の燃料が噴射され、安定着
火源が形成される。これにより予混合気に着火し、希薄
予混合燃焼13がなされる。なお、点火用燃料弁7の位
置は図示省略するが、メイン燃料弁5と対向した位置に
設けられる。
In (C), the premixed gas, in which self-ignition has been prevented in (B), is compressed by the piston 2 and the piston 2
° (top dead center), at which point the remaining 5% of the fuel is injected from the ignition fuel valve 7 to form a stable ignition source. Thus, the premixed gas is ignited, and lean premixed combustion 13 is performed. Although the position of the ignition fuel valve 7 is not shown, it is provided at a position facing the main fuel valve 5.

【0019】(D)では、ピストン1が希薄予混合燃焼
13により押し下げられて90°の位置となった状態を
示し、予混合燃焼が完全なタイミングでなされるので従
来のようなスモークが発生せず、又NOX の発生も低減
する。
(D) shows a state in which the piston 1 is pushed down by the lean premixed combustion 13 to a position of 90 °, and the premixed combustion is performed at perfect timing, so that the conventional smoke is generated. not, and also to reduce generation of NO X.

【0020】図2は水噴射のタイミングを示す図であ
り、上記の図1で説明した実施の第1形態における水噴
射のタイミングである。工程(B)において、水は−9
0°から0°の範囲において水噴射ノズル6から噴射さ
れるが、好ましくは霧状にして吹き出し、燃料、空気と
の混合を良好にするように噴射させる。このような期間
に水を噴射することにより、着火核が成長しないように
冷却し、又、水の噴射による運動量により着火核を攪拌
により成長しないようにするものである。これにより自
着火が防止され、工程(C)による点火用燃料弁7から
の燃料で着火がなされる。
FIG. 2 is a diagram showing the timing of water injection, that is, the timing of water injection in the first embodiment described with reference to FIG. In step (B), water is -9.
The water is injected from the water injection nozzle 6 in the range of 0 ° to 0 °, but is preferably sprayed in the form of a mist and injected so as to improve the mixing with fuel and air. By injecting water during such a period, the ignition nucleus is cooled so as not to grow, and the ignition nucleus is prevented from growing by stirring due to the momentum by the water injection. Thereby, self-ignition is prevented, and ignition is performed by the fuel from the ignition fuel valve 7 in the step (C).

【0021】図3は本発明の実施の第2形態に係るディ
ーゼルエンジンの予混合強制点火燃焼方法の水噴射のタ
イミングを示す図であり、水の噴射は図1に示す工程
(B)においてなされる。水の噴射の時点はピストンの
位置で−150°〜120°の範囲でなされ、(a)は
主燃料ノズルから層状に噴射される例である。即ち、図
示のように、燃料15a、水16、燃料15bのように
層を形成し、噴射される。
FIG. 3 is a diagram showing the timing of water injection in the premixed forced ignition combustion method for a diesel engine according to the second embodiment of the present invention. Water injection is performed in the step (B) shown in FIG. You. The time of water injection is in the range of -150 ° to 120 ° at the position of the piston, and (a) is an example in which the water is injected in a stratified manner from the main fuel nozzle. That is, as shown, layers are formed like fuel 15a, water 16, and fuel 15b and injected.

【0022】図3(b)は実施の第2形態において、燃
料と水とをそれぞれ2系統から独立に同じ−150°〜
120°の範囲のタイミングで噴射する例であり、この
場合には燃料はメイン燃料弁5から、水は水噴射弁6か
らそれぞれ噴射される。
FIG. 3 (b) shows that in the second embodiment, the fuel and water are supplied independently from two systems at the same -150 °
In this example, fuel is injected from the main fuel valve 5 and water is injected from the water injection valve 6 at a timing of 120 °.

【0023】図3(C)は同じく実施の第2形態におい
て、燃料と水とを予め混合しておき、エマルジョン燃料
19として噴射するものであり、このエマルジョン燃料
19は同じく−150°〜−120°の範囲においてメ
イン燃料弁5より噴射されるものである。
FIG. 3C shows a second embodiment in which a fuel and water are mixed in advance and injected as an emulsion fuel 19. This emulsion fuel 19 is similarly at -150 ° to -120 °. The fuel is injected from the main fuel valve 5 in the range of °.

【0024】上記に説明の水の量としては、第1,第2
実施の形態のいずれにおいても水の最大値としては燃料
/水=1/1、あるいは少い例では7/3程度とし、燃
料の量は変化せず水の分だけシリンダ1内への流入量が
増すものである。
The amount of water described above includes the first and second water amounts.
In any of the embodiments, the maximum value of water is set to fuel / water = 1/1, or about 7/3 in a small example, and the amount of fuel does not change and the amount of water flowing into the cylinder 1 does not change. It increases.

【0025】図4は上記に説明の実施の第2形態におけ
るメイン燃料弁の一例を示す概念図であり、メイン燃料
弁1個で図3に示すような燃料と水とを層状状態として
噴射させるものである。図4(a)において、20はメ
イン燃料弁であり、複数の噴射ノズル21を有し、配管
22、燃料系配管25を通って燃料ポンプ26に接続さ
れている。燃料系配管26の途中には水供給源23から
開閉弁27を介して水供給配管24が接続されている。
従って配管22には燃料と水を層状に流入させることが
できる。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a main fuel valve according to the second embodiment described above. One main fuel valve injects fuel and water as shown in FIG. 3 in a layered state. Things. In FIG. 4A, reference numeral 20 denotes a main fuel valve, which has a plurality of injection nozzles 21 and is connected to a fuel pump 26 through a pipe 22 and a fuel system pipe 25. A water supply pipe 24 is connected in the middle of the fuel system pipe 26 from a water supply source 23 via an on-off valve 27.
Therefore, fuel and water can flow into the pipe 22 in layers.

【0026】図4(b)は、配管22の内部を示してお
り、配管22内には開閉弁27を操作することにより燃
料15aの途中に水16を挿入し、燃料15a、水1
6、燃料15bのような層状の流れを形成させることが
でき、このように配管22内に形成された層状噴射流体
をノズル21から噴射させるものである。
FIG. 4 (b) shows the inside of the pipe 22, in which the water 16 is inserted in the middle of the fuel 15a by operating the on-off valve 27, so that the fuel 15a, the water 1
6. A stratified flow such as the fuel 15b can be formed, and the stratified jet fluid thus formed in the pipe 22 is jetted from the nozzle 21.

【0027】図5は従来のディーゼルエンジンにおける
拡散燃焼(Y)と、希薄予混合燃焼(X)とのNOX
の低減を示した図であり、希薄予混合燃焼(X)におい
ては空気量が希薄になり、燃料が95%になるとNOX
量は急激に低減し、又、逆に燃料が少く空気量が多い場
合にもNOX 量が低減している。従って、本発明の実施
の第1,第2形態のように初期に95%の燃料を噴射
し、希薄予混合気を形成するとNOX 量が従来よりも大
幅に低減することになる。
FIG. 5 is a graph showing the reduction of the NO X amount between the diffusion combustion (Y) and the lean premixed combustion (X) in the conventional diesel engine. In the lean premixed combustion (X), the air amount is reduced. NO X when becomes lean, the fuel is 95%
The amount is rapidly reduced, also, NO X amount when the fuel is less air amount is large is reduced to the contrary. Therefore, when 95% fuel is initially injected and a lean premix is formed as in the first and second embodiments of the present invention, the NO X amount is significantly reduced as compared with the conventional case.

【0028】以上説明の実施の第1形態においては、ピ
ストン2の工程(A)において燃料の95%をメイン燃
料弁5より噴射し、その後工程(B)において水噴射弁
6より水を噴射し、工程(C)においてパイロット燃料
弁7より残りの5%の燃料を噴射するようにし、又、実
施の第2形態においては、工程(A)において95%の
燃料と共に水を噴射し、その後工程(C)において、残
りの5%の燃料をパイロット燃料弁7から噴射するよう
にしたので、水の噴射により自着火が防止され、予混合
が促進され、不均一な燃焼によるスモークの発生も防止
される。なお、メイン燃料と点火用燃料の比率は、95
%と5%に限定されるものではなく、90%と10%或
いは85%と15%であってもよい。
In the first embodiment described above, 95% of the fuel is injected from the main fuel valve 5 in the step (A) of the piston 2 and then water is injected from the water injection valve 6 in the step (B). In the step (C), the remaining 5% of the fuel is injected from the pilot fuel valve 7. In the second embodiment, water is injected together with the 95% fuel in the step (A). In (C), since the remaining 5% of the fuel is injected from the pilot fuel valve 7, self-ignition is prevented by water injection, premixing is promoted, and generation of smoke due to uneven combustion is also prevented. Is done. The ratio between the main fuel and the ignition fuel is 95%.
% And 5%, but may be 90% and 10% or 85% and 15%.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明のディーゼルエンジンの予混合強
制点火燃焼方法は、(1)筒内に投入すべき燃料の一部
を吸入工程から圧縮工程にかけて筒内に噴射して空気と
混合させて希薄予混合気を形成させ、残りの燃料を着火
時期に前記筒内に点火用燃料として噴射することにより
同残りの燃料の拡散燃焼及び前記希薄予混合気の予混合
燃焼を行なわせることを特徴としている。このような方
法により、希薄予混合気が形成され、空気過剰率が大き
くなって燃料が均一な濃度となり、ガス温度も均一とな
り、NOX の生成する領域やスモークが発生する領域が
なくなり、均一な燃焼がなされる。
According to the premixed forced ignition combustion method for a diesel engine of the present invention, (1) a part of the fuel to be charged into the cylinder is injected into the cylinder from the suction step to the compression step and mixed with air. A lean premix is formed, and the remaining fuel is injected as ignition fuel into the cylinder at the time of ignition to perform diffusion combustion of the remaining fuel and premix combustion of the lean premix. And By such a method, a lean premixed gas is formed, the excess air ratio increases, the fuel has a uniform concentration, the gas temperature also becomes uniform, and there is no region where NO X is generated or a region where smoke is generated. Combustion is made.

【0030】本発明の(2)は上記(1)において、前
記希薄予混合気を形成するための燃料の投入後着火する
までの圧縮工程の間に筒内に所定量の水を噴射すること
を特徴とし、又、本発明の(4)は上記(1)におい
て、前記水の噴射は、前記希薄予混合気を形成するため
の燃料投入時に筒内に所定量の水を噴射することを特徴
としている。このような方法により、希薄予混合気形成
時に着火核が成長するのを水の冷却で防止すると共に、
水の噴射による着火核の攪拌によって防止し、着火時点
の前で自着火するのが防止される。
According to a second aspect of the present invention, in the above-mentioned first aspect, a predetermined amount of water is injected into the cylinder during a compression step from the injection of fuel for forming the lean premixed gas to the ignition. According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the water is injected by injecting a predetermined amount of water into the cylinder when fuel for forming the lean premix is injected. Features. By such a method, the growth of ignition nuclei during the formation of a lean premixture is prevented by cooling the water,
This is prevented by stirring the ignition nucleus by water injection, and self-ignition is prevented before the ignition point.

【0031】又、本発明の(3)は、上記(2)におい
て、前記水の噴射は水噴射弁から噴射することを特徴と
し、又、本発明の(5)では上記(4)において、前記
水の噴射は、燃料と水とを層状として噴射するか、燃料
と水とを各々独立に噴射するか、又は燃料と水とをエマ
ルジョン状態として噴射する方式のいずれかであること
を特徴としている。このような方法により、水と燃料を
均一に混合して着火核の成長を効果的に防止することが
できる。
Further, (3) of the present invention is characterized in that, in the above (2), the water is injected from a water injection valve, and in the (5) of the present invention, in the above (4), The water injection is characterized by being one of a method of injecting fuel and water in layers, injecting fuel and water independently, or injecting fuel and water in an emulsion state. I have. By such a method, the growth of the ignition nucleus can be effectively prevented by uniformly mixing the water and the fuel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態に係るディーゼルエン
ジンの予混合強制点火燃焼方法の作用の説明図であり
(A),(B),(C),(D)はピストンの各工程を
示し、(E)はクランク回転角とピストンの位置を示す
図である。
FIGS. 1A, 1B, 1C, and 1D are diagrams illustrating the operation of a method for premixed forced ignition combustion of a diesel engine according to a first embodiment of the present invention; FIGS. (E) is a diagram showing the crank rotation angle and the position of the piston.

【図2】本発明の実施の第1形態に係る水噴射のタイミ
ングを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing timing of water injection according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の第2形態に係るディーゼルエン
ジンの予混合強制点火燃焼方法における水噴射のタイミ
ングを示す図で、(a)は水と燃料とが層状である場
合、(b)は水と燃料をそれぞれ独立に噴射する場合、
(c)は水と燃料がエマルジョン状態の場合をそれぞれ
示す。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing timing of water injection in a premixed forced ignition combustion method for a diesel engine according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A shows a case where water and fuel are stratified, and FIG. If water and fuel are injected independently,
(C) shows the case where water and fuel are in an emulsion state, respectively.

【図4】本発明の実施の第2形態に係るディーゼルエン
ジンの予混合強制点火燃焼方法に適用されるメイン燃料
弁の構成を示し、(a)は構成図、(b)は配管内の燃
料を示す図である。
4A and 4B show a configuration of a main fuel valve applied to a premixed forced ignition combustion method for a diesel engine according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a configuration diagram, and FIG. FIG.

【図5】本発明の効果を示す図で、希薄予混合の空気量
とNOX 低減との関係を示す図である。
[5] a diagram showing the effect of the present invention, is a diagram showing the relationship between the air amount and the NO X reduction in lean premixed.

【図6】従来のディーゼルエンジンの作用の説明図で、
(a),(b),(c),(d)はピストンの各工程
を、(e)はクランクの回転角とピストンの位置を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of a conventional diesel engine.
(A), (b), (c), (d) is a diagram showing each step of the piston, and (e) is a diagram showing the rotation angle of the crank and the position of the piston.

【図7】従来のディーゼルエンジンのメイン燃料弁での
拡散燃料を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing diffusion fuel in a main fuel valve of a conventional diesel engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ 2 ピストン 3 ピストンロッド 5,20 メイン燃料弁 6 水噴射弁 7 点火用燃料弁 10 空気 11a,11b,15a,15b,17 燃料 12 予混合気 13 希薄予混合燃焼 14 スモーク 16,18 水 11a,31a 燃料 21 噴射ノズル 22 配管 23 水供給源 24 水供給配管 25 燃料系配管 25 燃料ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 2 Piston 3 Piston rod 5, 20 Main fuel valve 6 Water injection valve 7 Ignition fuel valve 10 Air 11a, 11b, 15a, 15b, 17 Fuel 12 Premixed air 13 Lean premixed combustion 14 Smoke 16, 18 Water 11a , 31a Fuel 21 Injection nozzle 22 Pipe 23 Water supply source 24 Water supply pipe 25 Fuel system pipe 25 Fuel pump

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高石 龍夫 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 園田 圭介 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 稲永 紀康 長崎市深堀町五丁目717番地1 長菱エン ジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AB08 AD08 BA14 BA24 BA25 DA04 DA09 3G092 AA02 AA09 AB15 AB17 BA08 BB13 BB20 DE02S DE03S FA17 FA18  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Tatsuo Takaishi 5-717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi In Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Keisuke Sonoda 5-717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi Mitsubishi (72) Inventor Noriyasu Inaga, 5-7-17-1 Fukabori-cho, Nagasaki-shi F-term (reference) in Nagaishi Engineering Co., Ltd. 3G066 AA07 AB02 AB08 AD08 BA14 BA24 BA25 DA04 DA09 3G092 AA02 AA09 AB15 AB17 BA08 BB13 BB20 DE02S DE03S FA17 FA18

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒内に投入すべき燃料の一部を吸入工程
から圧縮工程にかけて筒内に噴射して空気と混合させて
希薄予混合気を形成させ、残りの燃料を着火時期に前記
筒内に点火用燃料として噴射することにより同残りの燃
料の拡散燃焼及び前記希薄予混合気の予混合燃焼を行な
わせることを特徴とするディーゼルエンジンの予混合強
制点火燃焼方法。
1. A part of fuel to be injected into a cylinder is injected into the cylinder from an intake step to a compression step and mixed with air to form a lean premixed gas, and the remaining fuel is supplied to the cylinder at an ignition timing. A diffusion combustion of the remaining fuel and a premixed combustion of the lean premixed gas by injecting the mixture as ignition fuel into the engine.
【請求項2】 前記希薄予混合気を形成するための燃料
の投入後着火するまでの圧縮工程の間に筒内に所定量の
水を噴射することを特徴とする請求項1記載のディーゼ
ルエンジンの予混合強制点火燃焼方法。
2. A diesel engine according to claim 1, wherein a predetermined amount of water is injected into the cylinder during a compression step from the injection of fuel for forming the lean premixed gas to the ignition. Premixed forced ignition combustion method.
【請求項3】 前記水の噴射は水噴射弁から噴射するこ
とを特徴とする請求項2記載のディーゼルエンジンの予
混合強制点火燃焼方法。
3. The method for premixed forced ignition combustion of a diesel engine according to claim 2, wherein the water is injected from a water injection valve.
【請求項4】 前記希薄予混合気を形成するための燃料
投入時に筒内に所定量の水を噴射することを特徴とする
請求項1記載のディーゼルエンジンの予混合強制点火燃
焼方法。
4. A premixed forced ignition combustion method for a diesel engine according to claim 1, wherein a predetermined amount of water is injected into the cylinder when fuel for forming the lean premixed gas is injected.
【請求項5】 前記水の噴射は、燃料と水とを層状とし
て噴射するか、燃料と水とを各々独立に噴射するか、又
は燃料と水とをエマルジョン状態として噴射する方式の
いずれかであることを特徴とする請求項4記載のディー
ゼルエンジンの予混合強制点火燃焼方法。
5. The method of injecting the water is performed by injecting fuel and water in layers, injecting fuel and water independently, or injecting fuel and water in an emulsion state. 5. The method for premixed forced ignition combustion of a diesel engine according to claim 4, wherein:
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