JP2007162687A - Internal combustion engine operating method - Google Patents

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エフ カサル クルツァー アンドレ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enlarge an available load region for the self-ignition of an otto engine. <P>SOLUTION: This method for operating an internal combustion engine, particularly, the otto engine with controlled self-ignition comprises introducing fuel-air mixture into a combustion chamber, and compressing it in a compression stroke V. Spark ignition generates flame sheets in the fuel-air mixture at one or more positions during the compression stroke V for compressing and/or heating the remaining fuel-air mixture to release the self-ignition. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関、特にオットエンジンを、コントロールされた自己着火で運転するための方法であって、燃料−空気混合物を燃焼室内に導入して、圧縮行程で圧縮する形式の方法に関する。   The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular an Otto engine, with controlled auto-ignition, in which a fuel-air mixture is introduced into a combustion chamber and compressed in a compression stroke.

さらに本発明は、このような方法により作動する内燃機関に関する。   The invention further relates to an internal combustion engine operating in such a way.

公知先行技術に基づき知られている直接噴射式のガソリン内燃機関では、内燃機関のシリンダに設けられた燃焼室内にガソリンが直接に噴射される。燃焼室内で圧縮されたガソリン−空気混合物は引き続き燃焼室内での点火火花の点火によって着火される。着火されたガソリン−空気混合物の容積は爆発的に膨張して、シリンダ内で往復運動可能であるピストンを運動させる。ピストンの往復運動は内燃機関のクランクシャフトへ伝達される。   In a direct-injection gasoline internal combustion engine known based on the known prior art, gasoline is directly injected into a combustion chamber provided in a cylinder of the internal combustion engine. The gasoline-air mixture compressed in the combustion chamber is subsequently ignited by ignition sparks in the combustion chamber. The volume of the ignited gasoline-air mixture expands explosively and moves a piston that can reciprocate within the cylinder. The reciprocating motion of the piston is transmitted to the crankshaft of the internal combustion engine.

直接噴射式の内燃機関は種々の運転モードで運転され得る。第1の運転モードとしては、「成層燃焼運転」が知られている。この成層燃焼運転は特に比較的小さな負荷において使用される。第2の運転モードとしては「均質燃焼運転」が知られている。この均質燃焼運転は内燃機関に加えられる負荷が比較的大きい場合に使用される。種々の運転モードは特に噴射時期および噴射時間ならびに点火時期の点で互いに異なっている。   A direct injection internal combustion engine can be operated in various operating modes. As the first operation mode, “stratified combustion operation” is known. This stratified combustion operation is used particularly at relatively small loads. As the second operation mode, “homogeneous combustion operation” is known. This homogeneous combustion operation is used when the load applied to the internal combustion engine is relatively large. The various operating modes differ from one another particularly in terms of injection timing and injection time and ignition timing.

成層燃焼運転では、内燃機関の圧縮段階の間、点火時期に点火プラグのすぐ周辺に燃料クラウドが存在するようにガソリンが燃焼室内に噴射される。この噴射は種々様々の形式で行うことができる。すなわち、噴射された燃料クラウドが、既に噴射の間もしくは噴射の直後に点火プラグ近傍に存在していて、この点火プラグによって着火されることが考えられる。同じく、噴射された燃料クラウドが給気運動によって点火プラグにまで案内され、その後にはじめて着火されることも考えられる。両燃焼方法では、燃焼室内に均一な燃料分配は行われず、層状給気が行われる。   In stratified combustion operation, during the compression phase of the internal combustion engine, gasoline is injected into the combustion chamber so that there is a fuel cloud in the immediate vicinity of the spark plug at the ignition timing. This injection can be done in a wide variety of ways. That is, it is conceivable that the injected fuel cloud already exists in the vicinity of the spark plug during or immediately after the injection, and is ignited by this spark plug. Similarly, it is conceivable that the injected fuel cloud is guided to the spark plug by the air supply movement and then ignited only after that. In both combustion methods, uniform fuel distribution is not performed in the combustion chamber, and stratified charge is performed.

成層燃焼運転の利点は、極めて小さな燃料量を用いて、内燃機関の、加えられる比較的小さな負荷を実施することができることにある。しかし、より大きな負荷を成層燃焼運転により満たすことはできない。   The advantage of stratified combustion operation is that an extremely small amount of fuel can be used to implement the relatively small load applied to the internal combustion engine. However, larger loads cannot be satisfied by stratified combustion operation.

より大きな負荷のために使用される均質燃焼運転では、内燃機関の吸入段階の間、ガソリンが噴射されるので、まだ点火が行われる前に燃焼室内のガソリンの渦流形成が行われ、ひいてはガソリンの分配が行われ得る。この限りでは、均質燃焼運転は内燃機関の、従来慣用の形式で燃料が吸気管内へ噴射される際の運転形式にほぼ相当している。必要に応じて、より小さな負荷の場合にも均質燃焼運転を使用することができる。   In homogeneous combustion operation, which is used for larger loads, gasoline is injected during the intake phase of the internal combustion engine, so that vortex formation of the gasoline in the combustion chamber takes place before ignition takes place, and consequently Distribution can take place. To this extent, the homogeneous combustion operation substantially corresponds to the operation mode of the internal combustion engine when fuel is injected into the intake pipe in a conventional manner. If necessary, homogeneous combustion operation can be used for smaller loads.

内燃機関のHCCIモード(Homogenous Charge Compression Ignition;予混合圧縮着火)が知られている。このHCCIモードは場合によってはCAI(Controlled Auto Ignition)、ATAC(Active Thermo Atmosphere Combustion)またはTS(Toyota Soken)とも呼ばれる。内燃機関がこのHCCIモードで運転されると、空気−燃料混合物の着火は火花点火によって行われるのではなく、コントロールされた自己着火によって行われる。HCCI燃焼プロセスは、たとえば高温の残留ガスの高い含量および/または高い圧縮および/または高い流入空気温度によって生ぜしめることができる。自己着火のための前提条件はシリンダ内での十分に高いエネルギレベルである。HCCIモードで運転可能な内燃機関は、たとえば米国特許第6260520号明細書、米国特許第6390054号明細書、ドイツ連邦共和国特許第19927479号明細書および国際公開第98/10179号パンフレットに基づき公知である。   An HCCI mode (Homogenous Charge Compression Ignition) of an internal combustion engine is known. This HCCI mode is sometimes called CAI (Controlled Auto Ignition), ATAC (Active Thermo Atmosphere Combustion) or TS (Toyota Soken). When the internal combustion engine is operated in this HCCI mode, the ignition of the air-fuel mixture is not performed by spark ignition but by controlled self-ignition. The HCCI combustion process can occur, for example, with a high content of hot residual gas and / or high compression and / or high inflow air temperature. The prerequisite for self-ignition is a sufficiently high energy level in the cylinder. Internal combustion engines which can be operated in HCCI mode are known, for example, on the basis of US Pat. No. 6,260,520, US Pat. No. 6,39,0054, German Patent No. .

HCCI燃焼は慣用の火花点火式の燃焼に比べて、低減された燃料消費および有害物質エミッションの低減の利点を有している。しかし、燃焼プロセスの制御および特に混合物の自己着火の制御は複雑である。すなわち、燃焼プロセスに影響を与える作動量、たとえば燃料噴射のための作動量(噴射量もしくは噴射時期および噴射時間)、内部または外部の排ガス再循環、吸気弁および排気弁(可変の弁制御)、排ガス背圧(排ガスフラップ)、場合によっては点火アシスト、空気流入温度、燃料品質および可変の圧縮比を有する内燃機関における圧縮比を制御することが必要となる。   HCCI combustion has the advantages of reduced fuel consumption and reduced toxic emissions compared to conventional spark ignition combustion. However, the control of the combustion process and especially the self-ignition of the mixture is complex. That is, the operation amount that affects the combustion process, for example, the operation amount for fuel injection (injection amount or injection timing and injection time), internal or external exhaust gas recirculation, intake valve and exhaust valve (variable valve control), It is necessary to control the exhaust gas back pressure (exhaust gas flap), and in some cases, the ignition ratio, the air inflow temperature, the fuel quality, and the compression ratio in an internal combustion engine having a variable compression ratio.

現在、コントロールされた自己着火は狭い負荷領域においてしか使用することができない。なぜならば、自己着火は目下、その反応動力学特性(Reaktionskinetik)によってのみ運転されるからである。
米国特許第6260520号明細書 米国特許第6390054号明細書 ドイツ連邦共和国特許第19927479号明細書 国際公開第98/10179号パンフレット
Currently, controlled auto-ignition can only be used in a narrow load range. This is because self-ignition is currently driven only by its reaction kinetics (Reaktionskinetik).
US Pat. No. 6,260,520 US Pat. No. 6,39,0054 German Patent No. 19927479 WO 98/10179 pamphlet

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法を改良して、オットエンジンの自己着火のために利用可能となる負荷領域を拡大することのできる方法を提供することである。   It is therefore an object of the present invention to provide a method which can improve the method of the type mentioned at the outset and expand the load area available for self-ignition of the Otto engine.

さらに本発明の課題は、このような方法を実施するために適した内燃機関を提供することである。   A further object of the present invention is to provide an internal combustion engine suitable for carrying out such a method.

この課題を解決するために本発明の方法では、内燃機関、特にオットエンジンを、コントロールされた自己着火で運転するための方法であって、燃料−空気混合物を燃焼室内に導入して、圧縮行程で圧縮する形式の方法において、燃料−空気混合物に、1つまたは複数の個所で、火花点火により圧縮行程の間、残りの燃料−空気混合物を圧縮しかつ/または加熱し、かつこれにより自己着火をリリースする火炎面を発生させるようにした。   In order to solve this problem, the method of the present invention is a method for operating an internal combustion engine, particularly an Otto engine, with controlled self-ignition, wherein a fuel-air mixture is introduced into a combustion chamber and a compression stroke is performed. In the method of the type of compression, the fuel-air mixture is compressed and / or heated at one or more points during the compression stroke by means of spark ignition and thereby self-ignited. A flame front to release is now generated.

上記課題を解決するために本発明の内燃機関の構成では、コントロールされた自己着火の運転モードを有する内燃機関であって、燃料−空気混合物が燃焼室内に導入されて、圧縮行程で圧縮されるようになっている形式の内燃機関において、燃料−空気混合物に、1つまたは複数の個所で、火花点火により、残りの燃料−空気混合物を圧縮しかつ/または加熱し、かつこれにより自己着火をリリースすることのできる火炎面が発生させられるようになっているようにした。   In order to solve the above problems, the internal combustion engine of the present invention is an internal combustion engine having a controlled self-ignition operation mode, in which a fuel-air mixture is introduced into a combustion chamber and compressed in a compression stroke. In a type of internal combustion engine, the fuel-air mixture is compressed and / or heated by spark ignition at one or more points and thereby self-ignited. A flame surface that can be released is now generated.

本発明は、層状化された噴射を火花点火と組み合わせた形で用いて、種々異なる負荷点における自己着火を開ループ式もしくは閉ループ式に制御することを可能にする。層状化された噴射の規定量を点火することによって、火炎伝播により残りの混合物の自己着火を促進し、これによりこの組み合わされた燃焼(火炎伝播+自己着火)を開ループ式もしくは閉ループ式に制御することが可能となる。層状化された噴射を用いると、吸気側のガス交換弁の閉鎖後に燃焼が反応動力学特性によってしか規定されないコンベンショナルな自己着火とは異なり、さらにあとから圧縮行程において、もしくは点火−上死点近傍で、燃焼に影響を与えることができる。種々異なる負荷点において、種々異なるガス交換弁ストラテジおよび噴射ストラテジが必要とされる。さらに、特性マップ領域を、たとえばより高い負荷に向かって拡張させるためには、過給を使用することもできる。点火−上死点近傍の範囲における層状化された噴射の開ループ式もしくは閉ループ式の制御により、層状化された熱い火炎面を開始させることができる。この火炎面は残りの部分を迅速に自己着火させることができる。このような層状化された噴射は開ループ制御もしくは閉ループ制御のための制御量として使用され得る。この場合、火炎面が、1つまたは複数の点火プラグおよび/またはレーザにより形成されると有利である。   The present invention uses stratified injection in combination with spark ignition to allow self-ignition at different load points to be controlled in an open loop or closed loop manner. By igniting a defined amount of stratified injection, flame propagation promotes the self-ignition of the remaining mixture, thereby controlling this combined combustion (flame propagation + self-ignition) in an open loop or closed loop manner It becomes possible to do. With stratified injection, unlike conventional auto-ignition, where combustion is only defined by reaction kinetic characteristics after closing the gas exchange valve on the intake side, and later in the compression stroke or near ignition-top dead center Can affect combustion. Different gas exchange valve strategies and injection strategies are required at different load points. Furthermore, supercharging can be used to expand the characteristic map area, for example towards higher loads. With an open loop or closed loop control of stratified injection in the vicinity of ignition-top dead center, a stratified hot flame surface can be initiated. This flame front can quickly ignite the rest. Such layered injection can be used as a controlled variable for open loop control or closed loop control. In this case, it is advantageous if the flame front is formed by one or more spark plugs and / or lasers.

内燃機関が成層燃焼運転で運転されると有利である。この場合、燃料は圧縮行程において燃焼室内に持ち込まれる。   It is advantageous if the internal combustion engine is operated in a stratified combustion operation. In this case, the fuel is brought into the combustion chamber during the compression stroke.

燃料−空気混合物が、付加的に排ガスを含有していて、燃料−空気−排ガス混合物を形成していると有利である。この場合、排ガスが、装入交番行程における負の弁オーバラップ(残留ガス引き留め)により燃焼室内に留まると有利である。負の弁オーバラップの場合、排気側のガス交換弁が上死点への到達前に閉鎖されるので、燃焼されたガスの一部がシリンダ内に留まる。   It is advantageous if the fuel-air mixture additionally contains exhaust gas to form a fuel-air-exhaust gas mixture. In this case, it is advantageous if the exhaust gas remains in the combustion chamber due to negative valve overlap (residual gas retention) in the charging alternation stroke. In the case of a negative valve overlap, the gas exchange valve on the exhaust side is closed before reaching top dead center, so some of the combusted gas remains in the cylinder.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。   In the following, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には、内燃機関の1つのシリンダと、この内燃機関に所属する、燃料供給システムのコンポーネントとが概略的に図示されている。図面には、直接噴射式の内燃機関(ガソリン直接噴射式のオットエンジン BDE)が例示的に図示されている。この内燃機関は燃料タンク11を備えており、この燃料タンク11には、電動燃料ポンプ(EKP)12と、燃料フィルタ13と、低圧レギュレータ(DR)14とが配置されている。燃料タンク11からは燃料管路15が延びており、この燃料管路15は高圧ポンプ(HDP)16に通じている。高圧ポンプ16には蓄圧室(Rail)17が続いている。この蓄圧室17には複数の噴射弁18が配置されており、これらの噴射弁18は有利には直接に内燃機関の燃焼室26に対応配置されている。直接噴射式の内燃機関では、各燃焼室26に少なくとも1つの噴射弁18が対応している。しかしこの場合、各燃焼室26に対して複数の噴射弁18が設けられていてもよい。燃料は電動燃料ポンプ12によって燃料タンク11から燃料フィルタ13と燃料管路15とを介して高圧ポンプ16にまで圧送される。燃料フィルタ13は、燃料から異種粒子を除去する役目を持っている。低圧レギュレータ14を用いて、燃料は燃料供給システムの低圧範囲において、たいてい約4〜5バールのオーダにある規定の値にまで制御される。有利には内燃機関によって直接に駆動される高圧ポンプ16は燃料を圧縮し、そしてこの燃料を蓄圧室17内へ圧送する。燃料圧はこのときに、最大約150バールの値に達する。図1には、直接噴射式の内燃機関の1つの燃焼室26が例示的に図示されているが、一般に内燃機関は複数のシリンダを有しており、これらのシリンダがそれぞれ1つの燃焼室26を有している。燃焼室26には、少なくとも1つの噴射弁18と、少なくとも1つの点火プラグ24と、少なくとも1つの吸気弁27と、少なくとも1つの排気弁28とが配置されている。燃焼室26は、シリンダ内を昇降スライドすることのできるピストン29によって仕切られる。吸気弁27を介して、新空気が吸気路36から燃焼室26内へ吸い込まれる。噴射弁18を用いて、燃料は直接に内燃機関の燃焼室26内に噴射される。点火プラグ24を用いて燃料は着火される。着火された燃料の膨張により、ピストン29が駆動される。ピストン29の運動はコネクティングロッド37を介してクランクシャフト35へ伝達される。クランクシャフト35には、セグメントディスク34が配置されており、このセグメントディスク34は回転数センサ30によってプロービングされる。回転数センサ30は、クランクシャフト35の回転運動を特徴付ける信号を発生させる。   FIG. 1 schematically shows one cylinder of an internal combustion engine and components of a fuel supply system belonging to the internal combustion engine. In the drawing, a direct injection type internal combustion engine (gasoline direct injection type Otto engine BDE) is exemplarily shown. The internal combustion engine includes a fuel tank 11, and an electric fuel pump (EKP) 12, a fuel filter 13, and a low-pressure regulator (DR) 14 are disposed in the fuel tank 11. A fuel line 15 extends from the fuel tank 11, and this fuel line 15 communicates with a high pressure pump (HDP) 16. The high pressure pump 16 is followed by a pressure accumulation chamber (Rail) 17. A plurality of injection valves 18 are arranged in the pressure accumulating chamber 17, and these injection valves 18 are preferably arranged directly corresponding to the combustion chamber 26 of the internal combustion engine. In a direct injection internal combustion engine, at least one injection valve 18 corresponds to each combustion chamber 26. However, in this case, a plurality of injection valves 18 may be provided for each combustion chamber 26. The fuel is pumped from the fuel tank 11 to the high-pressure pump 16 through the fuel filter 13 and the fuel line 15 by the electric fuel pump 12. The fuel filter 13 serves to remove foreign particles from the fuel. Using the low pressure regulator 14, the fuel is controlled to a defined value, usually on the order of about 4-5 bar, in the low pressure range of the fuel supply system. A high-pressure pump 16 which is preferably driven directly by the internal combustion engine compresses the fuel and pumps this fuel into the pressure accumulator chamber 17. The fuel pressure then reaches a maximum value of about 150 bar. FIG. 1 exemplarily shows one combustion chamber 26 of a direct injection type internal combustion engine. Generally, an internal combustion engine has a plurality of cylinders, and each of these cylinders has one combustion chamber 26. have. In the combustion chamber 26, at least one injection valve 18, at least one spark plug 24, at least one intake valve 27, and at least one exhaust valve 28 are arranged. The combustion chamber 26 is partitioned by a piston 29 that can slide up and down in the cylinder. New air is sucked into the combustion chamber 26 from the intake passage 36 via the intake valve 27. Using the injection valve 18, the fuel is directly injected into the combustion chamber 26 of the internal combustion engine. The fuel is ignited using the spark plug 24. The piston 29 is driven by the expansion of the ignited fuel. The movement of the piston 29 is transmitted to the crankshaft 35 via the connecting rod 37. A segment disk 34 is disposed on the crankshaft 35, and the segment disk 34 is probed by the rotation speed sensor 30. The rotational speed sensor 30 generates a signal that characterizes the rotational movement of the crankshaft 35.

燃焼時に発生した排ガスは排気弁28を介して燃焼室26から排ガス管33に流入する。この排ガス管33には、温度センサ31と酸素センサ32とが配置されている。温度センサ31を用いて排ガスの温度が検出され、酸素センサ32を用いて排ガスの酸素含量が検出される。   Exhaust gas generated during combustion flows from the combustion chamber 26 into the exhaust gas pipe 33 via the exhaust valve 28. The exhaust gas pipe 33 is provided with a temperature sensor 31 and an oxygen sensor 32. The temperature sensor 31 is used to detect the temperature of the exhaust gas, and the oxygen sensor 32 is used to detect the oxygen content of the exhaust gas.

蓄圧室17には、圧力センサ(DS)21と圧力制御弁(DSV)19とが接続されている。圧力制御弁19の入口側は蓄圧室17に接続されている。圧力制御弁19の出口側からは戻し流管路20が導出されており、この戻し流管路20は燃料管路15に通じている。   A pressure sensor (DS) 21 and a pressure control valve (DSV) 19 are connected to the pressure accumulation chamber 17. The inlet side of the pressure control valve 19 is connected to the pressure accumulation chamber 17. A return flow line 20 is led out from the outlet side of the pressure control valve 19, and the return flow line 20 communicates with the fuel line 15.

圧力制御弁19の代わりに、燃料供給システム10に設けられた量制御弁を使用することもできる。圧力センサ21を用いて、蓄圧室17内の燃料圧の実際値が検出され、この実際値は制御装置(SG)25に伝送される。この制御装置25により、検出された燃料圧の実際値をベースにして制御信号が形成される。この制御信号によって圧力制御弁19が制御される。噴射弁18は電気的な最終段(図示しない)を介して制御される。この最終段は制御装置25の内部または外部に配置されていてよい。制御信号線路22を介して種々のアクチュエータおよびセンサが制御装置25に接続されている。制御装置25には、内燃機関を制御するために働く種々の機能が組み込まれている。最近の制御装置では、これらの機能がコンピュータでプログラミングされ、引き続き制御装置25のメモリにファイルされる。メモリ内にファイルされた機能は、内燃機関に課せられた要求に関連して活性化される。この場合、特に制御装置25のリアルタイム能力に対して厳格な要求が課される。原理的には、内燃機関の制御のソフトウエア実現に対して択一的に、内燃機関の制御の純然たるハードウェア実現が可能である。   Instead of the pressure control valve 19, a quantity control valve provided in the fuel supply system 10 may be used. The actual value of the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 17 is detected using the pressure sensor 21, and this actual value is transmitted to the control device (SG) 25. The control device 25 generates a control signal based on the detected actual value of the fuel pressure. The pressure control valve 19 is controlled by this control signal. The injection valve 18 is controlled via an electrical final stage (not shown). This final stage may be arranged inside or outside the control device 25. Various actuators and sensors are connected to the control device 25 via the control signal line 22. The control device 25 incorporates various functions that work to control the internal combustion engine. In modern controllers, these functions are programmed with a computer and subsequently filed in the memory of the controller 25. Functions filed in memory are activated in connection with demands placed on the internal combustion engine. In this case, strict requirements are imposed particularly on the real-time capability of the control device 25. In principle, pure hardware implementation of control of the internal combustion engine is possible as an alternative to implementation of control software for the internal combustion engine.

吸気路36には、スロットルバルブ38が配置されている。このスロットルバルブ38の旋回位置は信号線路39と所属の電気的なアクチュエータ(図示しない)とを介して制御装置25により調節可能となる。   A throttle valve 38 is disposed in the intake passage 36. The turning position of the throttle valve 38 can be adjusted by the control device 25 via the signal line 39 and an associated electric actuator (not shown).

燃焼室には、別の点火装置40が配置されていてよい。この別の点火装置40は、点火プラグ24に対して付加的な別の点火プラグであるか、またはたとえばレーザ等であってもよい。別の点火装置40または点火プラグ24を用いて、自己着火を生ぜしめるための、以下に説明する火花点火がリリースされる。別の点火装置40は制御装置25により制御される。このためには、この別の点火装置40が制御装置25に電気的に接続されている。   Another ignition device 40 may be disposed in the combustion chamber. This other ignition device 40 may be another ignition plug in addition to the ignition plug 24 or may be, for example, a laser. Using another ignition device 40 or spark plug 24, a spark ignition, described below, for releasing self-ignition is released. Another ignition device 40 is controlled by the control device 25. For this purpose, this other ignition device 40 is electrically connected to the control device 25.

第1の運転モード、すなわち内燃機関の均質燃焼運転モードでは、スロットルバルブ38が、供給したい所望の空気質量に関連して部分的に開放されるか、もしくは閉鎖される。燃料は、ピストン29により生ぜしめられた吸入行程の間、噴射弁18によって燃焼室26内に噴射される。それと同時に吸い込まれた空気により、噴射された燃料にはスワール等の渦流が付与され、これによって燃料は燃焼室26内にほぼ均一/均質に分配される。その後に、燃料空気混合物は、ピストン29により燃焼室26の容積が減じられる圧縮行程時に圧縮され、次いで一般にピストン29が上死点へ到達する直前に点火プラグ24によって着火される。   In the first operating mode, i.e. the homogeneous combustion mode of the internal combustion engine, the throttle valve 38 is partially opened or closed in relation to the desired air mass to be supplied. The fuel is injected into the combustion chamber 26 by the injection valve 18 during the intake stroke generated by the piston 29. At the same time, the sucked air gives the injected fuel a swirl or other vortex, which distributes the fuel into the combustion chamber 26 substantially uniformly / homogeneously. Thereafter, the fuel-air mixture is compressed during the compression stroke in which the volume of the combustion chamber 26 is reduced by the piston 29, and then generally ignited by the spark plug 24 just before the piston 29 reaches top dead center.

第2の運転モード、すなわち内燃機関の成層燃焼運転モードでは、スロットルバルブ38が大きく開放される。燃料は、ピストン29により生ぜしめられた圧縮行程の間、噴射弁18によって燃焼室26内に噴射される。次いで、まず点火プラグ24を用いて燃料が着火されるので、ピストン29は、次いで行われる作業段階において、着火された燃料の膨張により駆動される。可能となる別の運転モードが均質リーン燃焼運転モードである。この均質リーン燃焼運転モードでは、燃料が均質燃焼運転モードの場合と同様に、吸入段階の間、燃焼室26内に噴射される。   In the second operation mode, that is, the stratified combustion operation mode of the internal combustion engine, the throttle valve 38 is largely opened. The fuel is injected into the combustion chamber 26 by the injection valve 18 during the compression stroke produced by the piston 29. Next, since the fuel is first ignited using the spark plug 24, the piston 29 is driven by the expansion of the ignited fuel in the work stage to be performed next. Another mode of operation that is possible is the homogeneous lean combustion mode of operation. In this homogeneous lean combustion operation mode, fuel is injected into the combustion chamber 26 during the intake phase, as in the homogeneous combustion operation mode.

図2には、内燃機関の燃焼室26内の燃焼室圧力p(バール)と、クランクシャフト角度゜KWとの関係を示す線図が示されている。横軸には、−180゜〜540゜のクランクシャフト角度がとられており、縦軸には、燃焼室圧(バール)がとられている。0゜で、この場合任意に装入交番における上死点L−OTが設定されている。装入交番は周知のように、燃焼された排ガスを排出し(このことは−180゜〜0゜のクランクシャフト角度で行なわれる)、そして周辺の新空気もしくは燃料−空気混合物を吸入する(このことは0゜〜180゜のクランクシャフト角度範囲で行われる)ために働く。クランクシャフトがさらに1回転すると、つまり360゜のクランクシャフト角度において、点火−上死点(Z−OT)が到達される。図2に示したクランクシャフト角度180゜とクランクシャフト角度360゜との間では圧縮行程が行われ、クランクシャフト角度360゜とクランクシャフト角度540゜との間では、燃焼されたガスの膨張が行われる。個々の行程は図2においては−180゜〜0゜の排出AUと、0゜〜180゜の吸入ANと、180゜〜360゜の圧縮行程Vと、360゜〜540゜の膨張(燃焼)Eとで表されている。圧縮行程では、空気もしくは燃料−空気混合物または燃料−空気−排ガス混合物が圧縮され、このときに加熱される。混合物は一般に点火−上死点Z−OTへの到達直前に着火される。このことはオットエンジンにおいて通常行われているように火花点火により行われるか、または本発明による運転モードではコントロールされた自己着火により行われ得る。混合物の着火は、よく知られているように圧力増大をもたらし、この圧力増大は引き続き行われる作業行程において機械的なエネルギへ変換される。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the combustion chamber pressure p (bar) in the combustion chamber 26 of the internal combustion engine and the crankshaft angle ° KW. The horizontal axis represents a crankshaft angle of −180 ° to 540 °, and the vertical axis represents the combustion chamber pressure (bar). In this case, the top dead center L-OT in the charging police box is arbitrarily set. The charging alternation, as is well known, exhausts the combusted exhaust gas (this is done at a crankshaft angle of -180 ° to 0 °) and sucks in the surrounding fresh air or fuel-air mixture (this Is done in the crankshaft angle range of 0 ° to 180 °). When the crankshaft makes one more turn, that is, at a crankshaft angle of 360 °, the ignition-top dead center (Z-OT) is reached. The compression stroke is performed between the crankshaft angle 180 ° and the crankshaft angle 360 ° shown in FIG. 2, and the combustion gas is expanded between the crankshaft angle 360 ° and the crankshaft angle 540 °. Is called. The individual strokes in FIG. 2 are -180 ° to 0 ° discharge AU, 0 ° to 180 ° suction AN, 180 ° to 360 ° compression stroke V, and 360 ° to 540 ° expansion (combustion). It is represented by E. In the compression stroke, air or fuel-air mixture or fuel-air-exhaust gas mixture is compressed and heated at this time. The mixture is generally ignited just before reaching ignition-top dead center Z-OT. This can be done by spark ignition, as is normally done in an Otto engine, or by controlled auto-ignition in the operating mode according to the invention. Ignition of the mixture results in a pressure increase, as is well known, which is converted to mechanical energy in the subsequent work process.

コントロールされた自己着火の運転モードでは、噴射は成層燃焼運転において圧縮行程で行われ、自己着火(図2参照)は点火−上死点Z−OTへの到達直前に行われる。このためには、ガス−空気−燃料−排ガス混合物が十分な着火温度を有していることが必要となる。このことは、全ての運転状態において保証されとは限らない。したがって、本発明によれば、火花点火により自己着火が促進される。このことは、たとえば点火プラグまたはその他の点火手段、たとえばレーザ等により燃焼室26内で行われる。火花点火は燃料濃度および圧力特性に基づいて、ゆっくりとしか進行しない火炎面を発生させる。この火炎面は残りの燃料−空気−排ガス混合物を引き続き圧縮させて、その温度を上昇させる。これにより、火炎面により着火されなかった燃料−空気−排ガス混合物において、自己着火のために十分となる圧力および温度が生ぜしめられる。すなわち、自己着火は、火花点火を用いて生ぜしめられる燃焼室内での圧力・温度増大により発生させられる。   In the controlled self-ignition operation mode, injection is performed in the compression stroke in the stratified combustion operation, and self-ignition (see FIG. 2) is performed immediately before reaching the ignition-top dead center Z-OT. For this purpose, it is necessary that the gas-air-fuel-exhaust gas mixture has a sufficient ignition temperature. This is not guaranteed in all operating conditions. Therefore, according to the present invention, self-ignition is promoted by spark ignition. This is done in the combustion chamber 26 by, for example, a spark plug or other ignition means, such as a laser. Spark ignition generates a flame surface that travels only slowly, based on fuel concentration and pressure characteristics. This flame front continues to compress the remaining fuel-air-exhaust gas mixture, raising its temperature. This creates a pressure and temperature that is sufficient for self-ignition in the fuel-air-exhaust gas mixture not ignited by the flame front. That is, the self-ignition is generated by an increase in pressure and temperature in the combustion chamber generated by using spark ignition.

図3には、本発明による方法のフローチャートが示されている。当該方法はステップ101において燃料の噴射によって開始する。このことは吸入行程または圧縮行程(オットエンジンの運転モード「成層燃焼運転」、「均質燃焼運転」、「均質リーン燃焼運転」等に応じて)で行われる。引き続き、ステップ102で燃料−空気−排ガス混合物の圧縮が行われる。その後に、ステップ103において、燃料−空気−排ガス混合物の一部が火花点火により着火される。これにより、ゆっくりと進行する火炎面が発生し、この火炎面はステップ104において、残った混合物をコントロールされた自己着火にもたらす。   FIG. 3 shows a flowchart of the method according to the invention. The method starts at step 101 with fuel injection. This is done in the intake stroke or compression stroke (depending on the Otto engine operating mode "stratified combustion operation", "homogeneous combustion operation", "homogeneous lean combustion operation", etc.). Subsequently, in step 102, the fuel-air-exhaust gas mixture is compressed. Thereafter, in step 103, a portion of the fuel-air-exhaust gas mixture is ignited by spark ignition. This produces a slowly progressing flame surface that, in step 104, brings the remaining mixture to controlled self-ignition.

燃料供給システムを備えた内燃機関の1つのシリンダを概略的に示す図である。It is a figure showing roughly one cylinder of an internal-combustion engine provided with a fuel supply system. 燃焼室圧力(p)とクランクシャフト角度(゜KW)との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between a combustion chamber pressure (p) and a crankshaft angle (° KW). 本発明による方法を実行するためのフローチャートである。4 is a flowchart for carrying out the method according to the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料供給システム
11 燃料タンク
12 電動燃料ポンプ
13 燃料フィルタ
14 低圧レギュレータ
15 燃料管路
16 高圧ポンプ
17 蓄圧室
18 噴射弁
19 圧力制御弁
20 戻し流管路
21 圧力センサ
22 制御信号線路
24 点火プラグ
25 制御装置
26 燃焼室
27 吸気弁
28 排気弁
29 ピストン
30 回転数センサ
31 温度センサ
32 酸素センサ
33 排ガス管
34 セグメントディスク
35 クランクシャフト
36 給気路
37 コネクティングロッド
38 スロットルバルブ
39 信号線路
40 点火装置
101 ステップ
102 ステップ
103 ステップ
104 ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel supply system 11 Fuel tank 12 Electric fuel pump 13 Fuel filter 14 Low pressure regulator 15 Fuel line 16 High pressure pump 17 Accumulation chamber 18 Injection valve 19 Pressure control valve 20 Return flow line 21 Pressure sensor 22 Control signal line 24 Spark plug 25 Control device 26 Combustion chamber 27 Intake valve 28 Exhaust valve 29 Piston 30 Rotational speed sensor 31 Temperature sensor 32 Oxygen sensor 33 Exhaust gas pipe 34 Segment disk 35 Crankshaft 36 Air supply path 37 Connecting rod 38 Throttle valve 39 Signal line 40 Ignition device 101 Step 102 steps 103 steps 104 steps

Claims (7)

内燃機関、特にオットエンジンを、コントロールされた自己着火で運転するための方法であって、燃料−空気混合物を燃焼室(26)内に導入して、圧縮行程(V)で圧縮する形式の方法において、燃料−空気混合物に、1つまたは複数の個所で、火花点火により圧縮行程(V)の間、残りの燃料−空気混合物を圧縮しかつ/または加熱し、かつこれにより自己着火をリリースする火炎面を発生させることを特徴とする、内燃機関を運転するための方法。   Method for operating an internal combustion engine, in particular an Otto engine, with controlled self-ignition, wherein the fuel-air mixture is introduced into the combustion chamber (26) and compressed in the compression stroke (V) In the fuel-air mixture, the remaining fuel-air mixture is compressed and / or heated and thereby releases self-ignition at one or more points during the compression stroke (V) by spark ignition. A method for operating an internal combustion engine characterized by generating a flame front. 前記火炎面を1つまたは複数の点火プラグ(24,40)により発生させる、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the flame front is generated by one or more spark plugs (24, 40). 前記火炎面をレーザ(40)により発生させる、請求項1または2記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the flame front is generated by a laser (40). 燃料を圧縮行程(V)で燃焼室内に導入する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。   4. The method according to claim 1, wherein the fuel is introduced into the combustion chamber in a compression stroke (V). 燃料−空気混合物が、付加的に排ガスを含有していて、燃料−空気−排ガス混合物を形成している、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。   5. A process as claimed in claim 1, wherein the fuel-air mixture additionally contains exhaust gas, forming a fuel-air-exhaust gas mixture. 排ガスが、装入交番行程における負の弁オーバラップにより燃焼室内に留まる、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。   6. The method according to claim 1, wherein the exhaust gas remains in the combustion chamber due to a negative valve overlap in the charging alternating stroke. コントロールされた自己着火の運転モードを有する内燃機関であって、燃料−空気混合物が燃焼室(26)内に導入されて、圧縮行程(V)で圧縮されるようになっている形式の内燃機関において、燃料−空気混合物に、1つまたは複数の個所で、火花点火により、残りの燃料−空気混合物を圧縮しかつ/または加熱し、かつこれにより自己着火をリリースすることのできる火炎面が発生させられるようになっていることを特徴とする、コントロールされた自己着火の運転モードを有する内燃機関。   An internal combustion engine having a controlled self-ignition mode of operation, wherein a fuel-air mixture is introduced into the combustion chamber (26) and compressed in the compression stroke (V) In the fuel-air mixture, a spark surface is generated at one or more locations by means of spark ignition which can compress and / or heat the remaining fuel-air mixture and thereby release self-ignition. An internal combustion engine having a controlled self-ignition mode of operation, characterized in that
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000291436A (en) * 1999-04-02 2000-10-17 Nissan Motor Co Ltd Compression self-ignition type internal combustion engine
JP2004257331A (en) * 2003-02-27 2004-09-16 Toyota Motor Corp Engine capable of compression self-ignition operation
JP2005105974A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Mazda Motor Corp Controller of spark ignition engine
JP2005256777A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Nissan Motor Co Ltd Cylinder direct injection type engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000291436A (en) * 1999-04-02 2000-10-17 Nissan Motor Co Ltd Compression self-ignition type internal combustion engine
JP2004257331A (en) * 2003-02-27 2004-09-16 Toyota Motor Corp Engine capable of compression self-ignition operation
JP2005105974A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Mazda Motor Corp Controller of spark ignition engine
JP2005256777A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Nissan Motor Co Ltd Cylinder direct injection type engine

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