JP2024508493A - 燃焼システムの制御方法、燃焼システムおよび内燃機関 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃焼システムの制御方法、燃焼システムおよび内燃機関を開示し、内燃機関という技術的分野に関する。燃焼システムは、ピストンとインジェクタとシリンダーとを含み、主燃料噴射段階では、仕事をするようにピストンを駆動するために、インジェクタは、主燃料を次々とシリンダー内に噴射する。燃焼システムの制御方法は、圧縮ストロークにおいて第１段階主燃料噴射を実行するようにインジェクタを制御するステップであって、第１段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させるように仕事ストロークまで継続するステップと、シリンダー内のシリンダー圧が低下臨界点にある前に第２段階主燃料噴射を実行するステップであって、第２段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、第２段階主燃料噴射で噴射された燃料と第１段階主燃料噴射で噴射された燃料とは重ね合わせることで、シリンダー内のシリンダー圧が目標圧力ピーク値にプリセット時間継続するステップとを含む。これにより、巻き込み効果の重ね合わせを促進し、燃料と空気との混合面積を大きくし、空気利用率を向上させる。

Description

本出願は、２０２１年０６月１７日にて中国特許庁に提出され、出願番号が２０２１１０６６９９２１．７であり、発明名称が「燃焼システムの制御方法、燃焼システムおよび内燃機関」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が援用されることで本出願に結合される。
本発明は、内燃機関という技術的分野に関し、特に、燃焼システムの制御方法、燃焼システムおよび内燃機関に関する。

従来の高圧コモンレール技術は、複数回の噴射を実現できるが、その主な噴射形態は、中間に１回の主燃料噴射（燃油の８０％以上を噴射する）であって前後にそれぞれに数回の小噴射（噴射量は約１０％～２０％を占める）があることであり、その主な目的は、燃焼騒音の低減（予備噴射、即ち、主燃料噴射の前に噴射する）、または、スモーク排出および排温熱管理の改善（後噴射、即ち、主燃料噴射の後に噴射する）のためである。

内燃機関の性能をさらに改善するために、従来技術では、複数回の噴射のうちの主燃料噴射を分割し、主燃料噴射を２回や複数回実行することが提出される。
燃焼位相を遅延させることで、ピーク値シリンダー圧力を減少でき、ピーク値シリンダー圧力を限定範囲内に維持し、シリンダーの完全性を守ることができるが、また、燃焼位相を遅延させることは、高い燃料消費および高い排気温度につながり、内燃機関のトルクおよび出力電力が制限されることになる。
従って、当初予定されていた主燃料噴射の開始時間よりも早い第１噴射と、当初予定されていた主燃料噴射の開始時間以降である第２噴射との少なくとも２回の噴射に主燃料噴射を分けることがさらに提出され、燃焼位相を早める、または、必要な燃焼位相の遅延量を減少すると同時に、シリンダー圧力を最大圧力値内に維持し、最大トルクを実現すると同時に排気温度を排気最高温度よりも低く保持することができる。

上記の主燃料噴射を複数回分割する方式について、その主な目標は、シリンダー圧力ピーク値に達した、または、それを超えたときに、主燃料噴射の分割により、排気温度を上げることなくより高いトルク出力を発生させることにある。
しかし、このような主燃料噴射を複数回分割する方式の第１回噴射と第２回噴射との間の間隔が大きすぎるため、巻き込み作用の空間重畳効果は、ほぼゼロとなり、空気利用率が低く、熱効率が低く、内燃機関の燃費が高い。

本発明の目的は、燃焼システムの制御方法、燃焼システムおよび内燃機関を提供することにあり、該燃焼システムの制御方法は、主燃料が次々と噴射する高速油ジェット巻き込み作用の空間重畳強度を十分に利用し、シリンダー内のオイルとガスとの混合スピードを向上させ、燃焼中後期の燃焼速度およびシリンダー内の空気利用率を効果的にアップすることにより、燃焼システムの燃焼効率を高くさせ、内燃機関の燃費を小さくさせる。

この目的を達成するために、本発明は、以下のとおりである。

本発明は、ピストンとインジェクタとシリンダーとを含む燃焼システムの制御方法であって、主燃料噴射段階では、仕事をするように前記ピストンを駆動するために前記インジェクタは、主燃料を次々と前記シリンダー内に噴射し、前記燃焼システムの制御方法は、
圧縮ストロークにおいて第１段階主燃料噴射を実行するように前記インジェクタを制御するステップであって、前記第１段階主燃料噴射が少なくとも１回の噴射を含み、それに、前記シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させるように仕事ストロークまで継続するステップと、
前記シリンダーのシリンダー圧が低下臨界点にある前に第２段階主燃料噴射を実行するステップであって、前記第２段階主燃料噴射が少なくとも１回の噴射を含み、前記第２段階主燃料噴射で噴射された燃料と前記第１段階主燃料噴射で噴射された燃料とは重ね合わせることで、前記シリンダー内のシリンダー圧が前記目標圧力ピーク値にプリセット時間継続するステップと、を含む。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、前記第１段階主燃料噴射の過程において、前記シリンダー内のシリンダー圧と前記目標圧力ピーク値とに差があると、燃油レール圧力の調整および／または前記第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間の調整により、前記シリンダー内のシリンダー圧が前記目標圧力ピーク値に等しくなる。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、前記第１段階主燃料噴射の過程において、前記シリンダー内のシリンダー圧と前記目標圧力ピーク値との差が、５％以下であると、前記目標圧力ピーク値に達するように前記燃油レール圧力を調整し、前記第１段階主燃料噴射の過程において前記シリンダー内のシリンダー圧と前記目標圧力ピーク値との差が、５％よりも大きくすると、前記燃油レール圧力、および、前記第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間を調整することで前記目標圧力ピーク値に達し、または、前記第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間を調整することで前記目標圧力ピーク値に達する。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間の間隔時間は、３００μｓ～１２００μｓである。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、単回の主燃料噴射の標定パラメータは、窒素酸化物の吐出要求を満たす際に、内燃機関の燃費を最小にさせて窒素酸化物の吐出量を最小にさせる時に標定される単回の主燃料噴射のパラメータであり、前記単回の主燃料噴射の標定パラメータは、単回の主燃料噴射の標定油噴射量を含み、前記第１段階主燃料噴射と第２段階主燃料噴射との合計油噴射量は、単回の主燃料噴射の標定油噴射量に等しくなり、第１段階主燃料噴射の油噴射量をＱ１、第２段階主燃料噴射の油噴射量をＱ２とすると、Ｑ２＝０．０５Ｑ１～０．５Ｑ１となる。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射の継続時間は、第１段階主燃料噴射の油噴射量および第１段階主燃料噴射の噴射圧力に応じて特定され、第２段階主燃料噴射の継続時間は、第２段階主燃料噴射の油噴射量および第２段階主燃料噴射の噴射圧力に応じて特定される。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、単回の主燃料噴射の標定パラメータは、単回の主燃料噴射の標定噴射圧力をさらに含み、第１段階主燃料噴射の噴射圧力は、単回の主燃料噴射の標定噴射圧力よりも高く、第２段階主燃料噴射の噴射圧力は、第１段階主燃料噴射の噴射圧力以上である。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射の継続時間および第２段階主燃料噴射の継続時間は、ともに１００μｓ～１５００μｓの範囲内にある。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射の継続時間は、クランク角度が上死点の前の２５°から上死点の後の２０°までにある範囲内にある。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、プリセット時間は、第１段階主燃料噴射の継続時間の５０％～１００％である。

以上のいずれか１項に記載の燃焼システムの制御方法を採用する燃焼システムであって、シリンダー内のシリンダー圧を検出するための圧力センサが、シリンダー内に設けられている。

内燃機関であって、以上に記載の燃焼システムを含む。

本発明の効果は、以下のとおりである。
本発明における燃焼システムの制御方法は、圧縮ストロークにおいて第１段階主燃料噴射を実行するようにインジェクタを制御するステップであって、第１段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、それに、シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させるように仕事ストロークまで継続するステップと、シリンダー内のシリンダー圧が低下臨界点にある前に、さらに第２段階主燃料噴射を実行するステップであって、第２段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、第２段階主燃料噴射で噴射された燃料と第１段階主燃料噴射で噴射された燃料とは重ね合わせることで、シリンダー内のシリンダー圧が目標圧力ピーク値にプリセット時間継続するステップと、による方法である。
本発明における燃焼システムの制御方法は、第１段階主燃料噴射でシリンダー内の目標圧力ピーク値を確立し、シリンダー内のシリンダー圧が低下臨界点にある前に、第２段階主燃料噴射を実行することで、巻き込み効果の重ね合わせを促進し、さらに燃料と空気との混合面積を大きくし、シリンダー内の空気利用率を向上させることができ、これにより、シリンダー内の中後期の燃焼速度をアップし、燃料の急速な燃焼を促進し、常に燃焼過程における発熱量が高い値にあるのを保持し、シリンダー内の圧力を一定に維持する。

本発明における燃焼システムは、上記の燃焼システムの制御方法を採用し、第１段階主燃料噴射、第２段階主燃料噴射の高速油ジェット巻き込み作用の空間重畳強度を十分に利用し、シリンダー内の流れ場に対する油ジェットの二次組織を実現し、シリンダー内の乱流を最大限に強化し、シリンダー内のオイルとガスとの混合スピードを向上させ、燃焼中後期の燃焼速度およびシリンダー内の空気利用率を効果的にアップすることにより、燃焼システムの燃焼効率を向上させる。

本発明における内燃機関は、上記の燃焼システムを採用し、一度に燃油が過度に集中することを回避し、第１段階主燃料噴射と第２段階主燃料噴射との間に発生する巻き込み作用の空間重畳を利用し、燃焼効率をアップし、燃費を低減し、内燃機関の経済性をアップする。

本発明の実施例２における燃焼システムの制御方法のフローチャートである。 本発明の実施例２における第１段階主燃料噴射、第２段階主燃料噴射のクランク角度とピストン位置、シリンダー内圧力および噴射規則との関係図である。 本発明の実施例２における第１段階主燃料噴射後の巻き込み作用の模式図である。 本発明の実施例２における第２段階主燃料噴射後の巻き込み作用の模式図である。

以下に、本発明の実施例を詳細に記載する。
実施例が図面に示されるが、同一または類似する符号は、常に、相同又は類似の素子、又は、相同又は類似の機能を有する。
以下に、図面を参照しながら記載される実施例は、例示的なものであり、本発明を解釈するために用いられるが、本発明を限定しない。

ここで、本発明の記載において、用語「中心」、「上」、「下」「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」などが指示する方位又は位置関係は、図面に基づいて示された方位又は位置関係であり、単に本発明の記載及び記載の簡略化の便宜上のものであり、言及された装置又は素子が、特定の方位を有し、特定の方位で構成及び操作されなければならないことを示したり暗示したりするものではなく、従って、本発明を制限するものではない。
さらに、用語「第１」および「第２」は、目的の記載だけで使用され、相対的な重要性を意味または示唆するものではない。
用語「第１位置」および「第２位置」は２つの異なる位置である。

特に明確に規定または限定しない限り、用語「取付」、「連結」、「接続」、「固定」は、広義的に解釈するべきであり、例えば、固定的接続であってもよいし、着脱可能な接続であってもよく、機械的接続であってもよいし、電気的接続であってもよく、直接的連結であってもよいし、中間媒体を介した間接的連結であってもよく、２つの素子の内部の連通や２つの素子の相互作用関係であってもよい。
具体的な状況に応じて本発明における上記用語の具体的な意味を理解する。

特に明確に規定または限定しない限り、第１特徴が第２特徴の「上」または「下」であることは、第１特徴と第２特徴とが直接に接触していることを含んでもよいし、第１特徴と第２特徴とが直接に接触していることなく、それらの間の他の特徴を介して接触してもよい。
それに、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」および「頂部」であることは、第１特徴が第２特徴の直上および斜め上にあることを含み、または、単に第２特徴よりも第１特徴の水平高さが高いことを示す。
第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」および「底部」であることは、第１特徴が第２特徴の直下および斜め下にあることを含み、または、単に、第２特徴よりも第１特徴の水平高さが低いことを示す。

以下、図面を結合して具体的な実施形態により本発明をさらに説明する。

＜実施例１＞
本実施例は、燃焼システムを含む内燃機関を提供し、燃焼システムは、燃料と空気とを混合してシリンダー内で燃焼させ、放出された熱エネルギーによりシリンダー内で高温高圧の燃料ガスが発生する。
燃料ガスは、膨張し、仕事をするようにピストンを押し、クランク機構または他の機構により機械仕事を出力し、被駆動機械を駆動して作動させる。

本実施例において内燃機関が採用する燃焼システムは、一度に燃油が過度に集中することを回避し、第１段階主燃料噴射と第２段階主燃料噴射との間に発生する巻き込み作用の空間重畳を利用し、燃焼効率をアップし、燃費を低減し、内燃機関の経済性をアップする。

さらに、本実施例は、ピストンとインジェクタとシリンダーとシリンダーへッドとを含む燃焼システムを提供し、ピストン、シリンダー、およびシリンダーへッド等は、一緒に燃焼室を構成し、インジェクタは、シリンダーへッドに設けられ、燃料は、インジェクタによって複数回の主燃料噴射でシリンダー内に搬送され、燃料は、燃焼室内で燃焼し、ピストンは、燃料の作用力を受けてピストンピンおよびコンロッドを介してクランクシャフトに動力を伝達することで、内燃機関の作動過程を完了する。
本実施例では、燃料は、燃油であり、燃油は、ガソリン、バイオディーゼルを含み、または混合燃料（例えば、ガソリンとエタノール、またはガソリンとメタノール）を含有する。
ピストンは、ω型ピストンであり、ω型ピストンのスロート外に多段の弧状リッジが設けられ、スロートは、ω型ピストンの凹みと多段の弧状リッジとの間に位置し、ω型ピストン、シリンダー、およびシリンダーへッドは、一緒に、ω型燃焼室を構成し、燃料噴射際に、燃油は、スロートに衝突した後、凹みおよび多段の弧状リッジ内に噴射し、巻き込み作用の重ね合わせを強める。

内燃機関は、全作動過程において、吸気ストローク、圧縮ストローク、仕事ストローク、および、排気ストロークを含み、クランクシャフトがピストンを上死点から下死点へ運動させ、吸気弁が開き、燃料と空気との混合物がシリンダーに吸入され、ピストンが下死点に到達する場合、吸気ストロークは、終了する。
吸気ストロークが終了した後、ピストンが既に下死点に到達し、この場合、シリンダー内に既に燃料と空気との混合物が充填され、クランクシャフトがピストンを下死点から上死点へ運動させ続き、吸気弁および排気弁がともに閉じ、混合気が圧縮され、圧力および温度が上昇し、ピストンが上死点に到達すると、圧縮ストロークが、終了する。
ピストンが上死点に到達する前のある瞬間、点火システムにより提供される高電圧が点火プラグに作用し、この点火プラグが飛火し、シリンダー内の混合物に点火し、ピストンの動作速度が非常に速いため上死点を速やかに超え、同時に混合物が速やかに燃焼し膨張して仕事をし、下がるようにピストンを押し、クランクシャフトに動力を出力させ、下死点に到達し、仕事ストロークは、終了する。
仕事ストロークが終了した後、ピストンが下死点に到達し、クランクシャフトがピストンを下死点から上死点へ運動させ、この場合、排気弁が開く必要があり、燃焼後の排気ガスが、排気弁を介して排出される。
排気は、終了し、ピストンが上死点にあり、次の吸気ストロークは、開始する。
吸気ストローク、圧縮ストローク、仕事ストローク、排気ストロークを完了することを１つの作動サイクルと呼び、この１つの作動サイクルの完了には、クランクシャフトは、２回転する。

本実施例における燃焼システムについて、シリンダー内に、このシリンダー内のシリンダー圧を検出するための圧力センサが設けられ、第１段階主燃料噴射において、シリンダー内のシリンダー圧に応じて第２段階主燃料噴射に入るか否かを判断することにより、シリンダー圧力を目標圧力ピーク値内に維持し、最大トルクを実現すると同時に排気温度を排気最高温度よりも低く保持する。

本実施例では、燃焼システムは、コントローラとクランク角度センサと温度センサとをさらに含み、インジェクタは、電磁弁により噴射が制御され、電磁弁が通電すると、インジェクタは、噴射を開始し、電磁弁が停電すると、インジェクタは、噴射を停止する。
コントローラは、電磁弁、クランク角度センサ、温度センサ、および、圧力センサにいずれも電気的に接続されている。
そして、このコントローラは、電磁弁が通電するように制御することで、インジェクタが噴射を開始するように制御し、電磁弁が停電するように制御することで、インジェクタが噴射を停止するように制御する。
クランク角度センサは、電磁弁の通電、停電際のクランクシャフトの角度を検出するとともに、クランクシャフトの角度をコントローラに送信するためのものである。
温度センサは、シリンダー内の温度を検出するためのものであり、コントローラ内に排気最高温度が記憶され、温度センサは、検出したシリンダー内温度をコントローラに送信する。
そして、このコントローラは、受信されたシリンダー内温度値を排気最高温度値と比較するとともに、比較結果およびその内に記憶された設定プログラムにより燃料の噴射を制御する。
圧力センサは、検出したシリンダーのシリンダー圧をコントローラに送信し、コントローラ内に目標圧力ピーク値が記憶され、コントローラは、受信されたシリンダーのシリンダー圧に応じて目標圧力ピーク値と比較するとともに、比較結果に応じて、燃油レール圧力の調整および／または第１段階主燃料噴射と第２段階主燃料噴射との間の間隔時間の調整により、シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させる。

ここで、コントローラと、電磁弁、各センサとの電気的接続方式および作動原理が既に従来技術であり、ここでは贅言しない。

本実施例における燃焼システムは、第１段階主燃料噴射、第２段階主燃料噴射の高速油ジェット巻き込み作用の空間重畳強度を十分に利用し、シリンダー内の流れ場に対する油ジェットの二次組織を実現し、シリンダー内の乱流を最大限に強化し、シリンダー内のオイルとガスとの混合スピードを向上させ、燃焼中後期の燃焼速度およびシリンダー内の空気利用率を効果的にアップすることにより、燃焼システムの燃焼効率を向上させる。

＜実施例２＞
図１に示すように、本実施例は、燃焼システムの制御方法を提供し、この燃焼システムの制御方法は、Ｓ１０～Ｓ２０を含む。
Ｓ１０、圧縮ストロークにおいて第１段階主燃料噴射を実行するようにインジェクタを制御し、第１段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、それに、シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させるように仕事ストロークまで継続する。

図２に示すように、燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射は、１回の噴射を含み、この１回の噴射は、ピストンの圧縮ストロークからピストンの仕事ストロークまで継続し、シリンダー内の目標圧力ピーク値を確立する。
ここで、図２において、シングルメイン噴射とは、単回の主燃料噴射を意味し、デュアルメイン噴射とは、第１段階主燃料噴射および第２段階主燃料噴射を意味し、ＴＤＣとは、クランクシャフト運動の上死点を意味し、ＢＤＣとは、クランクシャフト運動の下死点を意味する。

本実施例では、仕事をするようにピストンを駆動するために、第１段階主燃料噴射の開始時間、継続時間、および、噴射圧力を制御することで、第１段階主燃料噴射の燃料を燃焼室内で燃焼させ、シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させる。
他の実施例では、第１段階主燃料噴射は、複数回の噴射によりシリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させるようにしてもよい。
ここで、シリンダーが耐えられる最大圧力値よりも、目標圧力ピーク値が小さい。

シリンダー内のシリンダー圧は、圧力センサにより検出され、この圧力センサは、検出したシリンダー内のシリンダー圧をコントローラに送信する。
そして、このコントローラは、受信されたシリンダー内のシリンダー圧に応じてその内の目標圧力ピーク値と比較するとともに、比較結果に応じてパラメータを調整することにより、シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させる。

Ｓ２０、シリンダー内のシリンダー圧が低下臨界点にある前に、さらに、第２段階主燃料噴射を実行し、この第２段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、第２段階主燃料噴射で噴射された燃料と第１段階主燃料噴射で噴射された燃料とは重ね合わせることで、シリンダー内のシリンダー圧が目標圧力ピーク値にプリセット時間継続する。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、図２に示すように、第２段階主燃料噴射も、１回の噴射を含み、この第２段階主燃料噴射は、シリンダーのシリンダー圧が低下臨界点にある前に実行される。
他の実施例では、第２段階主燃料噴射は、複数回の噴射によりシリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値にプリセット時間継続させるようにしてもよい。

ここで、第１段階主燃料噴射の際に、インジェクタの電磁弁が通電するように制御され、インジェクタがフィードバックを得て燃油の噴射を開始する時間は、電磁弁への通電開始時間に対して遅延し、それに応じて、インジェクタの電磁弁が停電するように制御し、インジェクタがフィードバックを得て燃油の噴射を停止する時間は、電磁弁への通電停止時間に対しても遅延し、仮に、該遅延時間をＴ１とし、同じ理由により、第２段階主燃料噴射の際に、インジェクタがフィードバックを得て燃油の噴射を開始する時間も、電磁弁への通電開始時間よりも遅延し、仮に該遅延時間をＴ２とし、かつ、Ｔ１＞Ｔ２である。
シリンダーのシリンダー圧を目標圧力ピーク値にプリセット時間継続させるために、燃焼室内に噴射される燃油が途切れないように保証する必要がある。
従って、第１段階主燃料噴射と第２段階主燃料噴射との間隔時間（即ち、第１段階主燃料噴射際の電磁弁の通電停止時間と、第２段階主燃料噴射際の電磁弁の通電開始時間との間の間隔時間）をＴとすると、Ｔ≦Ｔ２－Ｔ１である。
このようにすると、２つの段階で噴射する燃油の間に勢い交換があることを保証でき、第１段階で噴射する燃油を第２段階で噴射する燃油に伴って運動させ、巻き込み作用を重ね合わせる。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間の間隔時間は、３００μｓ～１２００μｓである。
本実施例では、巻き込み作用の重ね合わせ効果は、２回の主燃料噴射の間隔時間に関係があり、２回の主燃料噴射の間隔時間が大きすぎると、巻き込み作用の空間重畳効果が大幅に弱くになり、空気利用率が低くになり、燃費も増えることになる。
よって、第２段階主燃料噴射は、目標圧力ピーク値の低下臨界点の前に実行される必要があり、圧力センサによりシリンダーのシリンダー圧をリアルタイムにモニタし、第１段階主燃料噴射の後、一度シリンダー内のシリンダー圧が低下傾向にあると、直ちに、第２段階主燃料噴射を実行することにより、シリンダーのシリンダー圧を目標圧力ピーク値箇所に継続させる。

従来技術における単回の主燃料噴射の燃焼システムの制御方法に対して、単回の主燃料噴射が連続的で安定した噴流過程であるため、液体燃油が、いつも同じスピードで貫通し続け、スピード差のある液体燃油の空気と接触する外縁に剪断力があり、該作用力により、液体油滴を壊れて霧化させ、単回の主燃料噴射が発生する巻き込み作用は、単回であり、それに、高強度領域が油ジェットの最先端にある。

図３および図４に示すように、本実施例では、燃油噴射の過程において、主燃料噴射の過程を分割して第１段階主燃料噴射と第２段階主燃料噴射との２つの過程に分けられ、一部の燃油が既に剪断作用を生じた間、別の部分の燃油が引き続き噴射して剪断作用を強化し、油ジェットの境界の外縁に巻き込み空間重畳が発生し、油滴を壊れて霧化する作用を最大化にする。

本実施例における２回の主燃料噴射について、圧縮ストロークの末期で第１段階主燃料噴射を開始し、燃油は、高い速度でインジェクタのノズルから燃焼室内へ噴射し、高速油ジェット噴流は、強い乱流運動エネルギーが発生する。
第２段階主燃料噴射の燃油が継続して行われることに伴って、シリンダーのシリンダー内に形成された巻き込み面積は、ますます大きくなる。
第１段階主燃料噴射の過程において、ピストン形状のガイド分流により、燃油は、ピストンのスロートに衝突した後、燃油の大部分が、ω型燃焼室の凹みへ拡散し、燃油の少ない部分がピストンの頂部へ分流し、燃焼室の空間内の上部および凹みに強い巻き込み効果が形成され、燃油と空気との急速で均一な混合を促進する。
ピストンが下がることに伴って、第２段階主燃料噴射の高速油ジェット噴流は、ピストンの多段の弧状リッジのガイドにより、さらに巻き込み効果の重ね合わせを促進し、さらに燃油と空気との混合面積を大きくする。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射の過程においてシリンダー内のシリンダー圧と目標圧力ピーク値とに差があると、燃油レール圧力の調整および／または第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間の調整により、シリンダー内のシリンダー圧が、目標圧力ピーク値に等しくなる。

具体的には、第１段階主燃料噴射の過程においてシリンダー内のシリンダー圧と目標圧力ピーク値との差が、５％以下であると、目標圧力ピーク値に達するように燃油レール圧力を調整し、第１段階主燃料噴射の過程においてシリンダー内のシリンダー圧と目標圧力ピーク値との差が、５％よりも大きくすると、燃油レール圧力、および、第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間を調整する。
他の実施例では、第１段階主燃料噴射の過程においてシリンダー内のシリンダー圧と目標圧力ピーク値との差が、５％よりも大きくすると、第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間のみを調整するようにしてもよい。

本実施例では、燃油レール圧力の調整が必要な場合、第１段階主燃料噴射後のシリンダー内のシリンダー圧が目標圧力ピーク値よりも低くすると、燃油レール圧力を向上させ、第１段階主燃料噴射後のシリンダー内のシリンダー圧が目標圧力ピーク値よりも高くすると、燃油レール圧力を低減する。
第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間の調整が必要な場合、第１段階主燃料噴射後のシリンダー内のシリンダー圧が、目標圧力ピーク値よりも低くすると、第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間を減少し、第１段階主燃料噴射後のシリンダー内のシリンダー圧が目標圧力ピーク値よりも高くすると、第２段階主燃料噴射と第１段階主燃料噴射との間隔時間を延長する。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、単回の主燃料噴射の標定パラメータは、窒素酸化物の吐出要求を満たす際に、内燃機関の燃費を最小にさせて窒素酸化物の吐出量を最小にさせる時に標定される単回の主燃料噴射のパラメータである。
単回の主燃料噴射の標定パラメータは、単回の主燃料噴射の標定油噴射量を含み、第１段階主燃料噴射と第２段階主燃料噴射との合計油噴射量は、単回の主燃料噴射の標定油噴射量に等しくなり、第１段階主燃料噴射の油噴射量をＱ１、第２段階主燃料噴射の油噴射量をＱ２とすると、Ｑ２＝０．０５Ｑ１～０．５Ｑ１となる。

本実施例では、コントローラ内に単回の主燃料噴射の標定パラメータが記憶されており、単回の主燃料噴射の標定油噴射量は、燃焼システムの制御方法が、単回の主燃料噴射である時に、最適な噴射策略を満たす条件で取得されたものであり、該最適な噴射策略とは、窒素酸化物の吐出要求を満たす前提で、内燃機関の燃費を最小にさせて窒素酸化物の吐出量を最小にさせる策略を意味する。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射の継続時間は、第１段階主燃料噴射の油噴射量および第１段階主燃料噴射の噴射圧力に応じて特定され、第２段階主燃料噴射の継続時間は、第２段階主燃料噴射の油噴射量および第２段階主燃料噴射の噴射圧力に応じて特定される。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、単回の主燃料噴射の標定パラメータは、単回の主燃料噴射の標定噴射圧力をさらに含み、第１段階主燃料噴射の噴射圧力は、単回の主燃料噴射の標定噴射圧力よりも高く、第２段階主燃料噴射の噴射圧力は、第１段階主燃料噴射の噴射圧力以上である。
本実施例では、燃焼システムの最大噴射圧力は、通常、１６００ｂａｒ～２５００ｂａｒであり、単回の主燃料噴射の標定噴射圧力、第１段階主燃料噴射の噴射圧力、および、第２段階主燃料噴射の噴射圧力は、いずれも、燃焼システムの最大噴射圧力を超えてはならない。
単回の主燃料噴射の標定噴射圧力は、燃焼システムの制御方法が単回の主燃料噴射の場合、最適な噴射策略を満たす条件で、当業者が取得したものである。
そして、取得された単回の主燃料噴射の標定噴射圧力に応じて第１段階主燃料噴射の噴射圧力を設定し、さらに、第１段階主燃料噴射の噴射圧力に応じて第２段階主燃料噴射の噴射圧力を設定する。
第２段階主燃料噴射の噴射圧力は第１段階主燃料噴射の噴射圧力以上であり、これにより、第２段階燃油の噴射スピードが第１段階燃油の噴射スピード以上であり、それによって、第２段階噴射の燃油と第１段階噴射の燃油との勢い交換を加速し、巻き込み作用の重ね合わせを増加させる。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射の継続時間および第２段階主燃料噴射の継続時間は、ともに、１００μｓ～１５００μｓの範囲内にある。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、第１段階主燃料噴射の継続時間は、クランク角度が上死点の前の２５°から上死点の後の２０°までにある範囲内にある。

燃焼システムの制御方法の一実施例として、プリセット時間は、第１段階主燃料噴射の継続時間の５０％～１００％である。本実施例では、第１段階主燃料噴射は、主に、シリンダーのシリンダー内の目標圧力ピーク値を確立するためのものであり、第２段階主燃料噴射は、シリンダーのシリンダー内のオイルとガスとの混合をさらに強化でき、それに、第２段階主燃料噴射により、混合面積を大きくし、シリンダー内の空気利用率を向上させることにより、シリンダーのシリンダー内の中後期の燃焼速度をアップし、燃油の急速な燃焼を促進し、全燃焼過程の熱発生率を高い値にあるようにさせ、シリンダーのシリンダー圧が、目標圧力ピーク値に一定時間あるように維持し、燃焼をより十分にさせ、仕事をより多くにさせ、燃費を最小にさせる。
理解するように、燃費は、油噴射量と仕事電力との比に等しくなり、油噴射量が一定の場合、仕事が多いほど、燃費が小さくなる。
燃焼システム内の燃油が十分に燃焼するほど、仕事が多くなり、燃費も小さくなる。

本実施例における燃焼システムの制御方法は、圧縮ストロークにおいて第１段階主燃料噴射を実行するようにインジェクタを制御するステップであって、第１回の主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、それに、シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させるように仕事ストロークまで継続するステップと、シリンダー内のシリンダー圧が低下臨界点にある前に、さらに、第２段階主燃料噴射を実行するステップであって、第２段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、第２段階主燃料噴射で噴射された燃料と第１段階主燃料噴射で噴射された燃料とは重ね合わせることで、シリンダー内のシリンダー圧が、目標圧力ピーク値にプリセット時間継続するステップと、による方法である。
本実施例における燃焼システムの制御方法は、第１段階主燃料噴射でシリンダー内の目標圧力ピーク値を確立し、シリンダー内のシリンダー圧が低下臨界点にある場合、第２段階主燃料噴射を実行することで、巻き込み効果の重ね合わせを促進し、さらに、燃料と空気との混合面積を大きくし、シリンダー内の空気利用率を向上させることができ、これにより、シリンダー内の中後期の燃焼速度をアップし、燃料の急速な燃焼を促進し、常に、燃焼過程における発熱量が高い値にあるのを保持し、シリンダー内の圧力を一定に維持する。

以上の内容は、本発明の実施例に過ぎず、当業者にとって、本発明の思想に応じて、具体的な実施形態および適用範囲には、いずれも変更箇所があり、本明細書の内容は、本発明への制限と理解されるべきではない。

Claims (12)

1. ピストンとインジェクタとシリンダーとを含む燃焼システムの制御方法であって、
   主燃料噴射段階では、仕事をするように前記ピストンを駆動するために、前記インジェクタは、主燃料を次々と前記シリンダー内に噴射し、前記燃焼システムの制御方法は、
   圧縮ストロークにおいて第１段階主燃料噴射を実行するように前記インジェクタを制御するステップであって、前記第１段階主燃料噴射は少なくとも１回の噴射を含み、それに、前記シリンダー内のシリンダー圧を目標圧力ピーク値に達させるように仕事ストロークまで継続するステップと、
   前記シリンダー内のシリンダー圧が低下臨界点にある前に第２段階主燃料噴射を実行するステップであって、前記第２段階主燃料噴射は、少なくとも１回の噴射を含み、前記第２段階主燃料噴射で噴射された燃料と前記第１段階主燃料噴射で噴射された燃料とは重ね合わせることで、前記シリンダー内のシリンダー圧が前記目標圧力ピーク値にプリセット時間継続するステップとを含むことを特徴とする燃焼システムの制御方法。
2. 前記第１段階主燃料噴射の過程において前記シリンダー内のシリンダー圧と前記目標圧力ピーク値とに差があると、燃油レール圧力の調整および／または前記第２段階主燃料噴射と前記第１段階主燃料噴射との間隔時間の調整により、前記シリンダー内のシリンダー圧が、前記目標圧力ピーク値に等しくなることを特徴とする請求項１に記載された燃焼システムの制御方法。
3. 前記第１段階主燃料噴射の過程において前記シリンダー内のシリンダー圧と前記目標圧力ピーク値との差が５％以下であると、前記目標圧力ピーク値に達するように前記燃油レール圧力を調整し、
   前記第１段階主燃料噴射の過程において前記シリンダー内のシリンダー圧と前記目標圧力ピーク値との差が５％よりも大きくすると、前記燃油レール圧力を調整して前記第２段階主燃料噴射と前記第１段階主燃料噴射との間隔時間を調整することで前記目標圧力ピーク値に達し、または、前記第２段階主燃料噴射と前記第１段階主燃料噴射との間隔時間を調整することで前記目標圧力ピーク値に達することを特徴とする請求項２に記載された燃焼システムの制御方法。
4. 前記第２段階主燃料噴射と前記第１段階主燃料噴射との間の間隔時間は、３００μｓ～１２００μｓであることを特徴とする請求項２に記載された燃焼システムの制御方法。
5. 単回の主燃料噴射の標定パラメータは、窒素酸化物の吐出要求を満たす際に内燃機関の燃費を最小にさせて窒素酸化物の吐出量を最小にさせる時に標定される単回の主燃料噴射のパラメータであり、
   前記単回の主燃料噴射の標定パラメータは、単回の主燃料噴射の標定油噴射量を含み、
   前記第１段階主燃料噴射と前記第２段階主燃料噴射との合計油噴射量は、前記単回の主燃料噴射の標定油噴射量に等しくなり、第１段階主燃料噴射の油噴射量をＱ１、第２段階主燃料噴射の油噴射量をＱ２とすると、Ｑ２＝０．０５Ｑ１～０．５Ｑ１となることを特徴とする請求項１に記載された燃焼システムの制御方法。
6. 前記第１段階主燃料噴射の継続時間は、前記第１段階主燃料噴射の油噴射量および第１段階主燃料噴射の噴射圧力に応じて特定され、
   前記第２段階主燃料噴射の継続時間は、前記第２段階主燃料噴射の油噴射量および第２段階主燃料噴射の噴射圧力に応じて特定されることを特徴とする請求項５に記載された燃焼システムの制御方法。
7. 前記単回の主燃料噴射の標定パラメータは、単回の主燃料噴射の標定噴射圧力をさらに含み、
   前記第１段階主燃料噴射の噴射圧力は、前記単回の主燃料噴射の標定噴射圧力よりも高く、
   前記第２段階主燃料噴射の噴射圧力は、前記第１段階主燃料噴射の噴射圧力以上であることを特徴とする請求項６に記載された燃焼システムの制御方法。
8. 前記第１段階主燃料噴射の継続時間および前記第２段階主燃料噴射の継続時間は、ともに１００μｓ～１５００μｓの範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載された燃焼システムの制御方法。
9. 前記第１段階主燃料噴射の継続時間は、クランク角度が上死点の前の２５°から上死点の後の２０°までにある範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載された燃焼システムの制御方法。
10. 前記プリセット時間が、前記第１段階主燃料噴射の継続時間の５０％～１００％であることを特徴とする請求項９に記載の燃焼システムの制御方法。
11. 請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載された燃焼システムの制御方法を採用する燃焼システムであって、
    前記シリンダー内のシリンダー圧を検出するための圧力センサが、前記シリンダー内に設けられていることを特徴とする燃焼システム。
12. 請求項１１に記載の燃焼システムを含むことを特徴とする内燃機関。