JP2000297683A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2000297683A
JP2000297683A JP11109475A JP10947599A JP2000297683A JP 2000297683 A JP2000297683 A JP 2000297683A JP 11109475 A JP11109475 A JP 11109475A JP 10947599 A JP10947599 A JP 10947599A JP 2000297683 A JP2000297683 A JP 2000297683A
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Japan
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injection
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sub
spray
timing
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JP11109475A
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English (en)
Inventor
Tamon Tanaka
多聞 田中
Hiroshi Mushigami
広志 虫上
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス特性の改善を図りながら安定した燃焼
を実現することのできる内燃機関を提供する。 【解決手段】 ピストンの圧縮上死点位置近傍で主噴射
(第1噴射)されてシリンダ1の軸線回りに生じるスワ
ール流により旋回する複数の主噴霧Aの火炎間に、その
噴霧中心が位置するタイミングで副噴射(第2噴射)を
行い、副噴霧Bの燃焼に必要な酸素を十分に確保する。
好ましくはエンジン回転数Neにより定まるスワール比
に応じて副噴射のタイミングを設定し、回転数が高くな
りスワール比が小さくなる程、副噴射のタイミングを遅
らせることで主噴霧Aの火炎間に副噴霧Bの中心を確実
に位置付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安定した燃焼を実
現すると共に、HCの排出を抑制しながらNOxの低減
を図ることのできる内燃機関に関する。
【0002】
【関連する背景技術】例えばディーゼルエンジン(内燃
機関)においては、排ガス特性の向上を図るべく、主燃
焼を改善してNOxの低減を図ることが1つの解決案と
して提唱されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら単に主噴
射を2回に分割しただけでは、第1噴射に続く第2噴射
の噴霧が、シリンダ内で生成されるスワール流により該
シリンダの軸線回りに移動する第1噴射の噴霧火炎に突
入するので、第2噴射による副燃焼において酸素を十分
に確保することができなくなり、スモークが発生し易く
なると言う問題がある。
【0004】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、排ガス特性の改善を図りながら
安定した燃焼を実現することのできる内燃機関を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る内燃機関は、ピストンの圧縮上死点位
置近傍で主噴射されてシリンダの軸線回りに生じるスワ
ール流により旋回する複数の主噴霧の火炎間に、その噴
霧中心が位置するタイミングで副噴射を行うことで、副
噴霧の燃焼に必要な酸素を十分に確保し、その安定な燃
焼と排ガス特性の向上を図ることを特徴としている。
【0006】好ましくはスワール流の特性、つまりエン
ジン回転数により定まるスワール比に応じて副噴射のタ
イミングを設定することで、例えば回転数が高くなりス
ワール比が小さくなる程、副噴射のタイミングを遅らせ
ることで、主噴霧の火炎間に副噴霧の中心を確実に位置
付けるようにすることを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る内燃機関について、シリンダの軸線回り
に旋回するスワール流を形成して燃焼動作する内燃機関
であって、シリンダに嵌挿されたピストンの上面に燃料
を噴射する燃料噴射弁が5個の噴孔を有する場合を例に
説明する。
【0008】図1はシリンダ1の筒内と、該シリンダ1
内におけるピストンの上方からシリンダ1に向かって放
射線状に燃料を噴射する燃料噴射弁2との位置関係を模
式的に示す平面図であり、燃料噴射弁2はシリンダ1内
におけるピストンの上面に対向して該シリンダ1の軸線
上に設けられる。この燃料噴射弁2は等角度間隔に設け
られた5つの噴孔3を有し、その駆動により各噴孔3か
ら所定の高圧燃料を噴霧する役割を担う。
【0009】燃料噴射弁2からの燃料噴射は、その気筒
における燃焼動作に関連付けて図示しないエンジンEC
Uの制御の下で、後述するようにピストンの圧縮上死点
位置近傍で主噴射(第1噴射)が行われ、この主噴射か
ら所定のタイミングだけ遅れて副噴射(第2噴射)が行
われる。上記エンジンECUが備える機能の一部として
実現されて主噴射の実行を制御する主噴射制御手段は、
例えば図2に示すようにピストンの圧縮上死点位置(T
DC)よりもクランク角にして3°CA程度前のタイミ
ングに主噴射の中心が位置するように燃料噴射弁2を駆
動することで、図1に示すように5つの主噴霧(主噴射
火炎)Aを形成する。
【0010】ちなみに副噴射を実施するか否かはエンジ
ンの運転状態に応じて、具体的には回転数Ne、必要な
トルクの発生に用いられる燃料の総噴射量Q、およびエ
ンジンの水温によって決定される。そして副噴射を実行
する場合には、その副噴射の燃料量を上記回転数Neと
燃料の総噴射量Qとをパラメータとして、圧縮上死点位
置(TDC)近傍で主噴射される主噴射燃料量を減らし
て決定する。換言すれば燃料の総噴射量Qを一定に保持
しつつ、回転数Neに応じて主噴射量と副噴射量とが決
定される。
【0011】しかしてシリンダ1内に形成された主噴霧
Aは、筒内のスワール流により旋回しながら燃焼する。
このとき前記エンジンECUが備える機能の一部として
実現されて副噴射の実行を制御する副噴射制御手段は、
上述した如く旋回しながら燃焼する主噴霧Aの中心が燃
料噴射弁2の噴孔3の向きから逸れたとき、主噴霧A間
の中心に副噴霧Bが形成されるタイミングで副噴射の実
行を制御する。具体的には主噴霧Aがシリンダ1の軸心
回りに略等角度間隔に5つ形成され、その主噴霧Aの中
心間角度が(360°/5)であることから、これらの
主噴霧A間の中間に副噴霧Bが形成されるように各主噴
霧Aがスワール流により(360°/5/2)だけ旋回
するタイミングで副噴射を実行する。例えば図2に示す
ようにピストンの圧縮上死点位置(TDC)近傍で主噴
射を実行した後、圧縮上死点位置(TDC)からクラン
ク角にして11°CAだけ遅れたタイミングに副噴霧B
の中心が位置するようにその副噴射を実行し、筒内にお
ける主噴霧Aの中間位置に副噴霧Bを形成する。
【0012】より具体的には図3にそのタイミング制御
の流れを示すように主噴射が完了した後、回転数Neと
スワール比Rswとの関係で示される内燃機関に固有なス
ワール特性Tを参照し、主噴霧Aが噴孔3の向き(燃料
の噴射方向)から、N噴孔ならば(360°/N/2)
だけ周方向に流れるタイミングを推定する[ステップS
1]。そしてこの推定したタイミングに副噴霧Bの中心
が位置するように副噴射のタイミングを決定する[ステ
ップS2]。
【0013】ちなみに回転数Neが高くなるに従ってス
ワール比Rswが小さくなるので、そのときの回転数Ne
に応じたスワール比Rswを求めて主噴霧Aが周方向に所
定角度だけ旋回するタイミングを求める。従って回転数
Neが高くなりスワール比が小さくなる程、主噴射から
の副噴射のタイミングが遅らされることになる。尚、こ
スワール特性Tからスワール比Rswを求めて副噴射のタ
イミングを決定することに代えて予め回転数Neと副噴
射のタイミングとの関係を記述したテーブルを準備し、
このテーブルを参照して副噴射のタイミングを直接的に
決定するように構成することも勿論可能である。
【0014】かくして上述した如く燃料の主噴射の後、
同じ燃料の副噴射を実行する内燃機関によれば、スワー
ル流によりシリンダ1内を周方向に旋回する主噴霧Aの
中間位置に副噴霧Bが形成されることになるので、副噴
霧Bに対して十分なる酸素を与えることができる。換言
すれば主噴射による主噴霧Aの火炎間の、比較的酸素が
豊富に残されている領域に副噴霧Bを形成して該副噴霧
B燃焼させることができる。しかも主噴霧Aの燃焼温度
が十分に高い内に副噴霧Bを形成し、これを燃焼させる
ことができる。この結果、噴射燃料の全てを安定に完全
燃焼させることができる。
【0015】しかも主燃焼となる主噴射の燃料量を減ら
して着火遅れによる予混合燃焼量を減じながら副噴射に
よる燃焼を確保するので、その発熱を抑えてNOxの生
成を抑えながら噴射燃料の全てを安定に完全燃焼させる
ことができ、スモークやHCの排出も効果的に防ぐこと
ができる。また噴射燃料の全てを完全燃焼させるので、
燃費を悪化させることなくNOxの発生を効果的に防ぐ
ことができる等の効果が奏せられる。更にはこのように
してNOxの発生を抑制できるので、例えばNOx触媒を
併用して排ガス特性を高める場合においても、その触媒
サイズのコンパクト化を図ることができる等の二次的な
効果も奏し得る。
【0016】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば実施形態においては5個の噴孔
3を備えた燃料噴射弁2を例に説明したが、噴孔3の数
は特に限定されず、180°対向する位置に2つの噴孔
3を有するものであれば、その主噴霧Aが周方向に18
0°流れる期間内に副噴射を実行するようにすれば良
い。また場合によっては主噴霧Aが周方向に(3×36
0°/6)流れた時点、つまり主噴霧Aが次の噴孔3の
位置を通過し、更に次の噴孔3の向きに到達する前に副
噴射を実行することで、主噴霧A間の中間に副噴霧Bを
形成するようにしても良い。但し、この場合には主噴霧
Aの燃焼温度が、実施形態の場合よりも低下することに
なる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
噴射により形成された主噴霧がスワール流により旋回し
たとき、その主噴霧の中間位置の比較的酸素が多量に残
されている領域に副噴霧を形成するように副噴射のタイ
ミングを制御するので、噴射燃料の安定した完全燃焼を
実現することができる。しかもスモークやHCの排出を
抑制しながらNOxの発生を低減し、排ガス特性の向上
を図りながらその燃費を抑えることができる等の実用上
多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関の特徴的な
概念を示すもので、燃料噴射弁とシリンダ内における主
噴霧と副噴霧との形成位置の関係を示す図。
【図2】実施形態における主噴射および副噴射の燃料噴
射量とその噴射タイミングの関係を示す図。
【図3】副噴射タイミングの設定処理手順を示す図。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 燃料噴射弁 3 噴孔 A 主噴霧 B 副噴霧
───────────────────────────────────────────────────── 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) F02D 41/02 385 F02D 41/02 385 F02M 45/02 F02M 45/02 51/00 51/00 A Fターム(参考) 3G023 AA02 AA04 AA05 AA18 AB05 AC05 AD06 AD09 3G066 AA07 AB02 AD12 BA08 BA17 BA24 BA25 BA26 CC26 CC34 CC48 CD26 DA04 DA09 DC00 DC05 DC09 3G301 HA17 JA24 JA25 JA26 LB11 MA18 MA23 MA29 PB03Z PE01Z PE03Z PE04Z PE08Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダの軸線回りに旋回するスワール
    流を形成して燃焼動作する内燃機関において、 前記シリンダ内におけるピストンの上方から燃料を噴射
    する複数の噴孔を有する燃料噴射弁と、 前記ピストンの圧縮上死点位置近傍で前記燃料噴射弁を
    駆動して主噴射を行う主噴射制御手段と、 この主噴射制御手段により主噴射されて前記スワール流
    により旋回する複数の主噴霧間に、その噴霧中心が位置
    するタイミングで前記燃料噴射弁を駆動して副噴射を行
    う副噴射制御手段とを具備したことを特徴とする内燃機
    関。
JP11109475A 1999-04-16 1999-04-16 内燃機関 Pending JP2000297683A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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