JPH09324631A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法 - Google Patents
ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法Info
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- JPH09324631A JPH09324631A JP8147017A JP14701796A JPH09324631A JP H09324631 A JPH09324631 A JP H09324631A JP 8147017 A JP8147017 A JP 8147017A JP 14701796 A JP14701796 A JP 14701796A JP H09324631 A JPH09324631 A JP H09324631A
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】全ての負荷域において、スモーク及びＮＯX を
同時に且つ大幅に低減させる。 【解決手段】吸気行程の開始直後から圧縮行程の範囲内
で燃焼室内に１段目の燃料噴射を行う方法であって、低
・中負荷域では１段目の燃料噴射のみを行い、高負荷域
では１段目の燃料噴射後に２段目の燃料噴射を行う。例
えば、燃焼室の中心部に対向してセンターインジェクタ
を配設し、燃焼室の外周側に斜め下向きに相対向するよ
うに２本のサイドインジェクタを配設し、前記サイドイ
ンジェクタにより１段目の噴射を行い、前記センターイ
ンジェクタにより２段目の噴射を行う。
同時に且つ大幅に低減させる。 【解決手段】吸気行程の開始直後から圧縮行程の範囲内
で燃焼室内に１段目の燃料噴射を行う方法であって、低
・中負荷域では１段目の燃料噴射のみを行い、高負荷域
では１段目の燃料噴射後に２段目の燃料噴射を行う。例
えば、燃焼室の中心部に対向してセンターインジェクタ
を配設し、燃焼室の外周側に斜め下向きに相対向するよ
うに２本のサイドインジェクタを配設し、前記サイドイ
ンジェクタにより１段目の噴射を行い、前記センターイ
ンジェクタにより２段目の噴射を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射制御方法に係わり、ＮＯX 及びスモークを
同時に且つ大幅に低減させるための技術分野に属する。
ンの燃料噴射制御方法に係わり、ＮＯX 及びスモークを
同時に且つ大幅に低減させるための技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】直接噴射式ディーゼルエンジンにおい
て、高圧燃料噴射を基本にノズル噴孔形状を工夫する方
式や、複数のインジェクタを取り付け、各々の噴射時
期、噴射量を独立に制御する方式により、ＮＯX 及びス
モークを低減させる試みがなされている。しかしなが
ら、いずれの方式においても、噴霧内部における燃料の
濃度分布が非常に不均一であり、かつ、燃料が噴射され
てから燃え始めるまでの着火遅れ時間が短いため、燃料
と空気の混合が進まない状態で燃え始めてしまい、燃料
の高濃度の部分が燃えてスモークが生成され、希薄な部
分は空気が多いリーンな状態で燃えるが、高濃度の部分
と希薄な部分の中間に燃料と空気とが等量で燃える量論
比の領域が存在し、ここで高濃度のＮＯX が生成されて
しまう。
て、高圧燃料噴射を基本にノズル噴孔形状を工夫する方
式や、複数のインジェクタを取り付け、各々の噴射時
期、噴射量を独立に制御する方式により、ＮＯX 及びス
モークを低減させる試みがなされている。しかしなが
ら、いずれの方式においても、噴霧内部における燃料の
濃度分布が非常に不均一であり、かつ、燃料が噴射され
てから燃え始めるまでの着火遅れ時間が短いため、燃料
と空気の混合が進まない状態で燃え始めてしまい、燃料
の高濃度の部分が燃えてスモークが生成され、希薄な部
分は空気が多いリーンな状態で燃えるが、高濃度の部分
と希薄な部分の中間に燃料と空気とが等量で燃える量論
比の領域が存在し、ここで高濃度のＮＯX が生成されて
しまう。
【０００３】この問題を解決するために、従来よりかな
り早い時期に燃料を筒内に噴射し、十分な混合時間を与
えて希薄予混合気を形成し、これを圧縮自己着火させる
ことにより、ＮＯX 及びスモークを同時に且つ大幅に低
減させることができる希薄予混合ディーゼル燃焼（Prem
ixed Lean Diesel Combustion ，以下、PREDICという）
が提案されている（社団法人・日本機械学会，第７３期
全国大会講演論文集Ｖｏｌ.III，１９９５年９月１１日
〜１３日開催，第１８８頁〜第１８９頁）。これを図６
及び図７により説明する。図６において、１はピスト
ン、２はシリンダ、３はシリンダヘッド、４はキャビテ
ィを示し、燃焼室６の外周側に斜め下向きに相対向する
ように２本のサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂを配設して
いる。
り早い時期に燃料を筒内に噴射し、十分な混合時間を与
えて希薄予混合気を形成し、これを圧縮自己着火させる
ことにより、ＮＯX 及びスモークを同時に且つ大幅に低
減させることができる希薄予混合ディーゼル燃焼（Prem
ixed Lean Diesel Combustion ，以下、PREDICという）
が提案されている（社団法人・日本機械学会，第７３期
全国大会講演論文集Ｖｏｌ.III，１９９５年９月１１日
〜１３日開催，第１８８頁〜第１８９頁）。これを図６
及び図７により説明する。図６において、１はピスト
ン、２はシリンダ、３はシリンダヘッド、４はキャビテ
ィを示し、燃焼室６の外周側に斜め下向きに相対向する
ように２本のサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂを配設して
いる。
【０００４】図７は、従来例とPREDICの試験結果の一例
を示し、エンジン回転数１０００ｒｐｍにおけるエンジ
ン性能（燃費率I.S.F.C. g/kWh）と各種排出物の特性を
示している。図中、●印は空気過剰率λ＝２．７での従
来例を示し、□印、△印、▽印、◇印は、PREDICにおい
て空気過剰率λ＝２．５、２．７、３．１、３．７と変
化させた場合を示している。
を示し、エンジン回転数１０００ｒｐｍにおけるエンジ
ン性能（燃費率I.S.F.C. g/kWh）と各種排出物の特性を
示している。図中、●印は空気過剰率λ＝２．７での従
来例を示し、□印、△印、▽印、◇印は、PREDICにおい
て空気過剰率λ＝２．５、２．７、３．１、３．７と変
化させた場合を示している。
【０００５】従来例の場合は、上死点近傍で燃焼噴射時
期を遅延すると、ＮＯX 濃度が低下するが限界があり、
さらに遅延すると増加する。これに対してPREDICでは、
例えばλ＝２．７の運転条件で上死点前８０゜付近で燃
料を噴射すると、希薄予混合気の圧縮自己着火によって
エンジンを運転することができ、この時のＮＯX 濃度は
約２０ppm と従来例の最低値の１／１０以下と大幅に低
減させることができる。燃料噴射時期をこれよりも早く
すると、燃料が分散しすぎて薄くなり着火しにくく失火
するため正常な運転ができず、燃料噴射時期を遅くする
と（θ＝−６４゜ATDC）、ＮＯX 濃度は増加し従来例の
１／２程度のレベルまで増加し、ここまで遅角するとノ
ッキングが激しくなりこれ以上噴射時期を遅くすること
はできなかった。燃料噴射量を減少しても（λ＝３．
１、３．７）、ＮＯX 濃度は同様の傾向を示し、大幅な
低減が可能になる。噴射量を増加した場合（λ＝２．
５）は、失火とノッキング発生の噴射時期が近づき狭い
範囲でしか運転できないが、ＮＯX 濃度は同様に大幅な
低減が可能となる。
期を遅延すると、ＮＯX 濃度が低下するが限界があり、
さらに遅延すると増加する。これに対してPREDICでは、
例えばλ＝２．７の運転条件で上死点前８０゜付近で燃
料を噴射すると、希薄予混合気の圧縮自己着火によって
エンジンを運転することができ、この時のＮＯX 濃度は
約２０ppm と従来例の最低値の１／１０以下と大幅に低
減させることができる。燃料噴射時期をこれよりも早く
すると、燃料が分散しすぎて薄くなり着火しにくく失火
するため正常な運転ができず、燃料噴射時期を遅くする
と（θ＝−６４゜ATDC）、ＮＯX 濃度は増加し従来例の
１／２程度のレベルまで増加し、ここまで遅角するとノ
ッキングが激しくなりこれ以上噴射時期を遅くすること
はできなかった。燃料噴射量を減少しても（λ＝３．
１、３．７）、ＮＯX 濃度は同様の傾向を示し、大幅な
低減が可能になる。噴射量を増加した場合（λ＝２．
５）は、失火とノッキング発生の噴射時期が近づき狭い
範囲でしか運転できないが、ＮＯX 濃度は同様に大幅な
低減が可能となる。
【０００６】このように大幅なＮＯX 濃度の低減が得ら
れる場合に、PREDICにおけるスモーク（ＢＳＵ）は従来
例のレベルとほぼ同等であり、また、燃費率（I.S.F.
C.）もほぼ同等、もしくは最大で１５％程度の増加にす
ぎない。一方、トータルハイドロカーボン（ＴＨＣ）及
びＣＯ濃度は大幅に増加して２０００〜５０００ppm 程
度となるが、このレベルはガソリンエンジンと同等であ
り、通常の酸化触媒で低減させれば問題にはならない。
れる場合に、PREDICにおけるスモーク（ＢＳＵ）は従来
例のレベルとほぼ同等であり、また、燃費率（I.S.F.
C.）もほぼ同等、もしくは最大で１５％程度の増加にす
ぎない。一方、トータルハイドロカーボン（ＴＨＣ）及
びＣＯ濃度は大幅に増加して２０００〜５０００ppm 程
度となるが、このレベルはガソリンエンジンと同等であ
り、通常の酸化触媒で低減させれば問題にはならない。
【０００７】図７の試験結果から、空気過剰率λに対し
て、ＮＯX を大幅に低減させることができる燃料噴射時
期を設定することができ、少なくとも、空気過剰率λ＞
２．５、燃料噴射時期θinj をクランク角度−１２５゜
〜−２０゜ATDCの範囲で設定すれば、ＮＯX 及びスモー
クを同時に且つ大幅に低減させることができる。
て、ＮＯX を大幅に低減させることができる燃料噴射時
期を設定することができ、少なくとも、空気過剰率λ＞
２．５、燃料噴射時期θinj をクランク角度−１２５゜
〜−２０゜ATDCの範囲で設定すれば、ＮＯX 及びスモー
クを同時に且つ大幅に低減させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の希薄予混合ディーゼル燃焼は、λ＞２．５という部
分負荷域でのみ成立し、高負荷域では、燃料噴射量が多
いため、混合気を均一化させることは可能であるが、希
薄化することはできず、これにより大量のＮＯXが生成
すると共に、ノッキングが発生するという問題を有して
いる。
来の希薄予混合ディーゼル燃焼は、λ＞２．５という部
分負荷域でのみ成立し、高負荷域では、燃料噴射量が多
いため、混合気を均一化させることは可能であるが、希
薄化することはできず、これにより大量のＮＯXが生成
すると共に、ノッキングが発生するという問題を有して
いる。
【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、全ての負荷域において、スモーク及びＮＯX
を同時に且つ大幅に低減させることができるディーゼル
機関の燃料噴射制御方法を提供することを目的とする。
であって、全ての負荷域において、スモーク及びＮＯX
を同時に且つ大幅に低減させることができるディーゼル
機関の燃料噴射制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のディーゼル機関の燃料噴射制御方法
は、吸気行程の開始直後から圧縮行程の範囲内で燃焼室
内に１段目の燃料噴射を行う方法であって、低・中負荷
域では１段目の燃料噴射のみを行い、高負荷域では１段
目の燃料噴射後に２段目の燃料噴射を行うことを特徴と
し、また、請求項２記載の発明は、請求項１において、
燃焼室の中心部に対向してセンターインジェクタを配設
し、燃焼室の外周側に斜め下向きに相対向するように２
本のサイドインジェクタを配設し、前記サイドインジェ
クタにより１段目の噴射を行い、前記センターインジェ
クタにより２段目の噴射を行うことを特徴とし、また、
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２におい
て、負荷に比例して燃料噴射時期を進角させることを特
徴とする。
に、請求項１記載のディーゼル機関の燃料噴射制御方法
は、吸気行程の開始直後から圧縮行程の範囲内で燃焼室
内に１段目の燃料噴射を行う方法であって、低・中負荷
域では１段目の燃料噴射のみを行い、高負荷域では１段
目の燃料噴射後に２段目の燃料噴射を行うことを特徴と
し、また、請求項２記載の発明は、請求項１において、
燃焼室の中心部に対向してセンターインジェクタを配設
し、燃焼室の外周側に斜め下向きに相対向するように２
本のサイドインジェクタを配設し、前記サイドインジェ
クタにより１段目の噴射を行い、前記センターインジェ
クタにより２段目の噴射を行うことを特徴とし、また、
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２におい
て、負荷に比例して燃料噴射時期を進角させることを特
徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係わるディー
ゼル機関の燃料噴射制御装置の１実施形態を示す構成図
である。
を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係わるディー
ゼル機関の燃料噴射制御装置の１実施形態を示す構成図
である。
【００１２】シリンダ２内には、ピストン１が摺動自在
に嵌合され、シリンダ２の上部には、シリンダヘッド３
が固定されている。ピストン１の頂部には窪み状のキャ
ビティ４が形成され、シリンダ２、ピストン１及びシリ
ンダヘッド３により囲まれる空間に燃焼室６が形成され
ている。ピストン１はコンロッド５を介してクランク軸
７に連結され、シリンダヘッド３には、燃焼室６の略中
心部に対向してセンターインジェクタ８が配設され、ま
た、燃焼室の側部に対向して２本のサイドインジェクタ
９Ａ、９Ｂが配設されている。
に嵌合され、シリンダ２の上部には、シリンダヘッド３
が固定されている。ピストン１の頂部には窪み状のキャ
ビティ４が形成され、シリンダ２、ピストン１及びシリ
ンダヘッド３により囲まれる空間に燃焼室６が形成され
ている。ピストン１はコンロッド５を介してクランク軸
７に連結され、シリンダヘッド３には、燃焼室６の略中
心部に対向してセンターインジェクタ８が配設され、ま
た、燃焼室の側部に対向して２本のサイドインジェクタ
９Ａ、９Ｂが配設されている。
【００１３】センターインジェクタ８は、アキュムレー
タ１１を介して高圧燃料発生装置１２に接続され、２本
のサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂは、アキュムレータ１
３を介して高圧燃料発生装置１４に接続されている。セ
ンターインジェクタ８用の高圧燃料発生装置１２は、燃
料を最大３００ＭＰａの圧力に昇圧可能にされ、サイド
インジェクタ９Ａ、９Ｂ用の高圧燃料発生装置１４は、
クランク軸７にギヤ１５を介して連結され、燃料を最大
１５０ＭＰａの圧力に昇圧可能にされている。なお、一
つの高圧燃料発生装置から２つの圧力調整弁によりセン
ターインジェクタ８およびサイドインジェクタ９Ａ、９
Ｂに所定圧の燃料を供給する構成にしてもよい。
タ１１を介して高圧燃料発生装置１２に接続され、２本
のサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂは、アキュムレータ１
３を介して高圧燃料発生装置１４に接続されている。セ
ンターインジェクタ８用の高圧燃料発生装置１２は、燃
料を最大３００ＭＰａの圧力に昇圧可能にされ、サイド
インジェクタ９Ａ、９Ｂ用の高圧燃料発生装置１４は、
クランク軸７にギヤ１５を介して連結され、燃料を最大
１５０ＭＰａの圧力に昇圧可能にされている。なお、一
つの高圧燃料発生装置から２つの圧力調整弁によりセン
ターインジェクタ８およびサイドインジェクタ９Ａ、９
Ｂに所定圧の燃料を供給する構成にしてもよい。
【００１４】制御装置１６には、ピストン２の位置を検
出するクランク角度信号、基準信号となる上死点信号、
エンジン負荷信号、エンジン回転数信号が入力され、制
御装置１６においてメモリに記憶されている燃料噴射時
期、噴射量、噴射圧力のデータに基づいて比較、演算、
処理が行われ、その出力信号が高圧燃料発生装置１２、
１４、センターインジェクタ８及び２本のサイドインジ
ェクタ９Ａ、９Ｂに出力される。
出するクランク角度信号、基準信号となる上死点信号、
エンジン負荷信号、エンジン回転数信号が入力され、制
御装置１６においてメモリに記憶されている燃料噴射時
期、噴射量、噴射圧力のデータに基づいて比較、演算、
処理が行われ、その出力信号が高圧燃料発生装置１２、
１４、センターインジェクタ８及び２本のサイドインジ
ェクタ９Ａ、９Ｂに出力される。
【００１５】図２は、図１におけるセンターインジェク
タの配置例を示し、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は
断面図である。センターインジェクタ８は、ホールノズ
ルであり、６本の噴孔を有し隣接する噴孔の角度を均等
にし、垂直面視での相対する噴霧の角度を１５５゜と
し、燃焼室６の中心に配置している。図６は、２本のサ
イドインジェクタ９Ａ、９Ｂの配置例を示し、図６
（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は断面図である。サイドイ
ンジェクタ９Ａ、９Ｂは、図示しない給排気弁との干渉
しない範囲で垂直線から外側に傾斜（例えば３１゜）さ
せ、噴霧がシリンダ２の中心部の位置Ｐに向かうように
配設している。サイドインジェクタ９Ａ、９Ｂの噴孔
は、サイドインジェクタ９Ａ、９Ｂの軸を対称として２
本とし、平面視での２本の噴霧Ｆの中心角度をα＝３０
゜、垂直面視での水平線からの噴霧Ｆの中心角度をβ＝
３０゜としている。なお、噴孔の数及びα、βの値はこ
れに限定されるものではない。
タの配置例を示し、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は
断面図である。センターインジェクタ８は、ホールノズ
ルであり、６本の噴孔を有し隣接する噴孔の角度を均等
にし、垂直面視での相対する噴霧の角度を１５５゜と
し、燃焼室６の中心に配置している。図６は、２本のサ
イドインジェクタ９Ａ、９Ｂの配置例を示し、図６
（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は断面図である。サイドイ
ンジェクタ９Ａ、９Ｂは、図示しない給排気弁との干渉
しない範囲で垂直線から外側に傾斜（例えば３１゜）さ
せ、噴霧がシリンダ２の中心部の位置Ｐに向かうように
配設している。サイドインジェクタ９Ａ、９Ｂの噴孔
は、サイドインジェクタ９Ａ、９Ｂの軸を対称として２
本とし、平面視での２本の噴霧Ｆの中心角度をα＝３０
゜、垂直面視での水平線からの噴霧Ｆの中心角度をβ＝
３０゜としている。なお、噴孔の数及びα、βの値はこ
れに限定されるものではない。
【００１６】次に、図３〜図５により、本発明の特徴で
ある燃料噴射制御方法について説明する。図３は、燃料
噴射制御の処理の流れを示す図、図４は、燃料噴射時期
のマップデータを説明するための図、図５は、燃料噴射
制御の具体例を示す図である。なお、以下の説明で、１
段目噴射は、図６のサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂによ
る噴射であり、２段目噴射とは、図２のセンターインジ
ェクタ８による噴射である。
ある燃料噴射制御方法について説明する。図３は、燃料
噴射制御の処理の流れを示す図、図４は、燃料噴射時期
のマップデータを説明するための図、図５は、燃料噴射
制御の具体例を示す図である。なお、以下の説明で、１
段目噴射は、図６のサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂによ
る噴射であり、２段目噴射とは、図２のセンターインジ
ェクタ８による噴射である。
【００１７】図３において、先ずステップＳ１でエンジ
ン回転数及び負荷を読み込み、ステップＳ２で、１段目
燃料噴射量及び噴射時期を設定する。燃料噴射量は、エ
ンジン負荷と回転数に応じて周知の方法により設定し、
噴射時期は、図４（Ａ）に示すマップデータにより設定
する。すなわち、中負荷（＜ＬA）〜低負荷の範囲で
は、負荷が大きくなるに従い噴射量が多くなり噴霧拡散
に時間がかかるため、噴射時期を進角する。この場合、
エンジン高速回転では、噴霧拡散に必要な時間は同様に
かかるがクランク角度の進みが大きいため、噴射時期を
早くしなければならない。また、高負荷（＞ＬA）で
は、１段目噴射時期は変化させない。次に、ステップＳ
３でエンジン負荷の高低を判定し、エンジン負荷が中・
低負荷であれば、ステップＳ４でサイドインジェクタ９
Ａ、９Ｂ（図６）による１段目噴射を行わせる。この１
段目噴射の噴射時期は、吸気行程の開始直後から圧縮行
程の範囲内で設定し、比較的早い時期に燃料をシリンダ
に噴射し、十分な混合時間を与えて希薄予混合気を形成
しこれを圧縮自己着火させるもので、図７で説明したよ
うに、中、低負荷域において、ＮＯX 及びスモークを同
時に且つ大幅に低減させることができる。
ン回転数及び負荷を読み込み、ステップＳ２で、１段目
燃料噴射量及び噴射時期を設定する。燃料噴射量は、エ
ンジン負荷と回転数に応じて周知の方法により設定し、
噴射時期は、図４（Ａ）に示すマップデータにより設定
する。すなわち、中負荷（＜ＬA）〜低負荷の範囲で
は、負荷が大きくなるに従い噴射量が多くなり噴霧拡散
に時間がかかるため、噴射時期を進角する。この場合、
エンジン高速回転では、噴霧拡散に必要な時間は同様に
かかるがクランク角度の進みが大きいため、噴射時期を
早くしなければならない。また、高負荷（＞ＬA）で
は、１段目噴射時期は変化させない。次に、ステップＳ
３でエンジン負荷の高低を判定し、エンジン負荷が中・
低負荷であれば、ステップＳ４でサイドインジェクタ９
Ａ、９Ｂ（図６）による１段目噴射を行わせる。この１
段目噴射の噴射時期は、吸気行程の開始直後から圧縮行
程の範囲内で設定し、比較的早い時期に燃料をシリンダ
に噴射し、十分な混合時間を与えて希薄予混合気を形成
しこれを圧縮自己着火させるもので、図７で説明したよ
うに、中、低負荷域において、ＮＯX 及びスモークを同
時に且つ大幅に低減させることができる。
【００１８】ステップＳ３で、エンジン負荷が高負荷で
あれば、ステップＳ５で２段目燃料噴射量及び噴射時期
を設定する。燃料噴射量は、エンジン負荷と回転数に応
じて周知の方法により設定し、噴射時期は、図４（Ｂ）
に示すマップデータにより設定する。すなわち、エンジ
ン高回転では１段目燃焼の終了が遅れるため噴射時期を
遅角し、負荷が大きくなるに従い噴射量が多くなり２段
目燃焼の終了が遅れるため、噴射時期を進角する。次
に、ステップＳ６でサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂ（図
６）による１段目噴射により希薄予混合燃焼を行わせた
後、ステップＳ７でセンターインジェクタ８による噴射
を行わせる。この２段目噴射による燃焼は、１段目燃焼
が終わった以降であるため、燃焼室内は低Ｏ2、高Ｃ
Ｏ2、高Ｈ2Ｏの雰囲気となっており、高ＥＧＲ燃焼と同
等の効果をもち低ＮＯX 燃焼が実現できる。この場合、
高ＥＧＲ燃焼によるスモークの増加が懸念されるが、イ
ンジェクタの微小噴孔径化、燃料噴射の高圧化に噴霧の
微粒化、ガス導入促進により改善可能である。
あれば、ステップＳ５で２段目燃料噴射量及び噴射時期
を設定する。燃料噴射量は、エンジン負荷と回転数に応
じて周知の方法により設定し、噴射時期は、図４（Ｂ）
に示すマップデータにより設定する。すなわち、エンジ
ン高回転では１段目燃焼の終了が遅れるため噴射時期を
遅角し、負荷が大きくなるに従い噴射量が多くなり２段
目燃焼の終了が遅れるため、噴射時期を進角する。次
に、ステップＳ６でサイドインジェクタ９Ａ、９Ｂ（図
６）による１段目噴射により希薄予混合燃焼を行わせた
後、ステップＳ７でセンターインジェクタ８による噴射
を行わせる。この２段目噴射による燃焼は、１段目燃焼
が終わった以降であるため、燃焼室内は低Ｏ2、高Ｃ
Ｏ2、高Ｈ2Ｏの雰囲気となっており、高ＥＧＲ燃焼と同
等の効果をもち低ＮＯX 燃焼が実現できる。この場合、
高ＥＧＲ燃焼によるスモークの増加が懸念されるが、イ
ンジェクタの微小噴孔径化、燃料噴射の高圧化に噴霧の
微粒化、ガス導入促進により改善可能である。
【００１９】図５は、負荷が変化した場合における燃料
噴射制御の具体例を示し、１段目噴射と２段目噴射の噴
射時期、噴射量及び熱発生率を示している。低負荷
（Ｄ）では１段目のみ少量噴射し、中負荷（Ｃ）までは
１段目の噴射量を増量すると共に進角させていく。中負
荷以上（Ｂ）では、１段目に続いて２段目の噴射を行
い、高負荷（Ａ）になるにつれて噴射量を増量させると
共に進角させていく。２段目噴射を行っている間は１段
目噴射量及び噴射時期を変化させない。
噴射制御の具体例を示し、１段目噴射と２段目噴射の噴
射時期、噴射量及び熱発生率を示している。低負荷
（Ｄ）では１段目のみ少量噴射し、中負荷（Ｃ）までは
１段目の噴射量を増量すると共に進角させていく。中負
荷以上（Ｂ）では、１段目に続いて２段目の噴射を行
い、高負荷（Ａ）になるにつれて噴射量を増量させると
共に進角させていく。２段目噴射を行っている間は１段
目噴射量及び噴射時期を変化させない。
【００２０】次に、本発明における２段噴射と従来のパ
イロット噴射との相違点について説明する。従来のパイ
ロット噴射は、１段目噴射量を極小にして２段目に残り
の主燃料を噴射し、１段目噴射による局所高温部と２段
目のメイン噴霧が接触し着火遅れを短縮させるものであ
るが、１段目噴射による局所高温部でＮＯX が生成さ
れ、１段目噴射量を増量するとＮＯX が更に増大する。
また、１段目噴射時期を進角しすぎると熱発生がなくな
り着火遅れ短縮効果がなくなる。また、２段目燃焼にお
いては噴霧内の新気量が減少しスモークが増大する。
イロット噴射との相違点について説明する。従来のパイ
ロット噴射は、１段目噴射量を極小にして２段目に残り
の主燃料を噴射し、１段目噴射による局所高温部と２段
目のメイン噴霧が接触し着火遅れを短縮させるものであ
るが、１段目噴射による局所高温部でＮＯX が生成さ
れ、１段目噴射量を増量するとＮＯX が更に増大する。
また、１段目噴射時期を進角しすぎると熱発生がなくな
り着火遅れ短縮効果がなくなる。また、２段目燃焼にお
いては噴霧内の新気量が減少しスモークが増大する。
【００２１】これに対して、本発明における２段燃焼
は、１段目噴射量を多くするため、燃焼室内全域が高温
であり、１段目の進角による２段目燃焼への影響はな
い。また、１段目噴射量が多く、既燃ガスが燃焼室内に
拡散しているため、ＥＧＲの効果で２段目燃焼でもＮＯ
X を低減させることができる。
は、１段目噴射量を多くするため、燃焼室内全域が高温
であり、１段目の進角による２段目燃焼への影響はな
い。また、１段目噴射量が多く、既燃ガスが燃焼室内に
拡散しているため、ＥＧＲの効果で２段目燃焼でもＮＯ
X を低減させることができる。
【００２２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施の形態においては、
２段目噴射のセンターインジェクタをホールノズルとし
ているが、ピン型ノズルやスワールインジェクタを用い
るようにしてもよい。また、センターインジェクタをな
くし、サイドインジェクタにより２段目噴射を行わせる
ようにしてもよい。また、逆に２本のサイドインジェク
タをなくし、１段目噴射・２段目噴射ともにセンターイ
ンジェクタで行わせるようにしてもよい。
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施の形態においては、
２段目噴射のセンターインジェクタをホールノズルとし
ているが、ピン型ノズルやスワールインジェクタを用い
るようにしてもよい。また、センターインジェクタをな
くし、サイドインジェクタにより２段目噴射を行わせる
ようにしてもよい。また、逆に２本のサイドインジェク
タをなくし、１段目噴射・２段目噴射ともにセンターイ
ンジェクタで行わせるようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、１段目噴射による希薄予混合燃焼と２段目噴
射による高ＥＧＲ燃焼とを組み合わせることにより、全
ての負荷域において、スモーク及びＮＯX を同時に且つ
大幅に低減させることができる。
によれば、１段目噴射による希薄予混合燃焼と２段目噴
射による高ＥＧＲ燃焼とを組み合わせることにより、全
ての負荷域において、スモーク及びＮＯX を同時に且つ
大幅に低減させることができる。
【図１】本発明に係わるディーゼル機関の燃料噴射制御
装置の１実施形態を示す構成図である。
装置の１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１のセンターインジェクタの配置例を示し、
図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は断面図である。
図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明における燃料噴射制御方法の処理の流れ
を示す図である。
を示す図である。
【図４】燃料噴射時期のマップデータを説明するための
図である。
図である。
【図５】負荷が変化した場合における燃料噴射制御の具
体例を示し、１段目噴射と２段目噴射の噴射時期、噴射
量及び熱発生率を示す図である。
体例を示し、１段目噴射と２段目噴射の噴射時期、噴射
量及び熱発生率を示す図である。
【図６】図１のサイドインジェクタの配置例を示し、図
６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は断面図である。
６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は断面図である。
【図７】従来の希薄予混合ディーゼル燃焼の効果を説明
するための図である。
するための図である。
１…ピストン、２…ピストン、３…シリンダヘッド、６
…燃焼室 ８…センターインジェクタ、９Ａ、９Ｂ…サイドインジ
ェクタ
…燃焼室 ８…センターインジェクタ、９Ａ、９Ｂ…サイドインジ
ェクタ
Claims (3)
- 【請求項１】吸気行程の開始直後から圧縮行程の範囲内
で燃焼室内に１段目の燃料噴射を行う方法であって、低
・中負荷域では１段目の燃料噴射のみを行い、高負荷域
では１段目の燃料噴射後に２段目の燃料噴射を行うこと
を特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法。 - 【請求項２】燃焼室の中心部に対向してセンターインジ
ェクタを配設し、燃焼室の外周側に斜め下向きに相対向
するように２本のサイドインジェクタを配設し、前記サ
イドインジェクタにより１段目の噴射を行い、前記セン
ターインジェクタにより２段目の噴射を行うことを特徴
とする請求項１記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制
御方法。 - 【請求項３】負荷に比例して燃料噴射時期を進角させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のディーゼ
ルエンジンの燃料噴射制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14701796A JP3827102B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14701796A JP3827102B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09324631A true JPH09324631A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3827102B2 JP3827102B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=15420668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14701796A Expired - Lifetime JP3827102B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3827102B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0887525A3 (en) * | 1997-06-24 | 1999-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compression-ignition type engine |
| US6209516B1 (en) * | 1998-10-30 | 2001-04-03 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system and control method for diesel engine |
| JP2002502931A (ja) * | 1998-02-07 | 2002-01-29 | ダイムラークライスラー アーゲー | ４サイクル内燃機関を作動するための方法 |
| JP2003239748A (ja) * | 2002-02-18 | 2003-08-27 | Yanmar Co Ltd | 圧縮自着火式内燃機関 |
| JP2007530858A (ja) * | 2004-03-25 | 2007-11-01 | インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | ２つの燃料噴射段階を用いるディーゼルエンジンにおけるｈｃｃｉ−ｃｄ燃焼のための制御方式 |
| JP2008215356A (ja) * | 2002-03-22 | 2008-09-18 | Daimler Ag | 自己着火内燃機関の噴射ノズル |
| JP2008267387A (ja) * | 2002-03-22 | 2008-11-06 | Daimler Ag | 自己着火内燃機関の燃焼室及び当該機関の制御方法 |
| JP2009526169A (ja) * | 2007-05-29 | 2009-07-16 | エムエーエヌ・ディーゼル・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・エスイー・ティスクランド | 大型２サイクルディーゼルエンジン用の燃料噴射システム |
| JP2010196506A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 筒内噴射式内燃機関 |
| JP4686942B2 (ja) * | 2001-09-07 | 2011-05-25 | いすゞ自動車株式会社 | 直接噴射式ディーゼルエンジン |
| WO2013153843A1 (ja) * | 2012-04-11 | 2013-10-17 | 三菱重工業株式会社 | 二元燃料ディーゼルエンジン |
| JP2015163795A (ja) * | 2015-06-12 | 2015-09-10 | 三菱重工業株式会社 | ２サイクルガスエンジン及び２サイクルガスエンジン用の燃料ガス噴射システム |
| JP2016006325A (ja) * | 2015-08-03 | 2016-01-14 | 三菱重工業株式会社 | ２サイクルガスエンジン及び２サイクルガスエンジン用の燃料ガス噴射システム |
| RU2723260C1 (ru) * | 2019-09-12 | 2020-06-09 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания |
| CN112228235A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-15 | 中船动力研究院有限公司 | 一种单缸机控制系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112282959A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-01-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种二冲程船用低速机四排气阀结构 |
| CN112282960A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-01-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种二冲程船用低速机带中央喷油器的多喷油器喷射系统 |
-
1996
- 1996-06-10 JP JP14701796A patent/JP3827102B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0887525A3 (en) * | 1997-06-24 | 1999-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compression-ignition type engine |
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| JP2008267387A (ja) * | 2002-03-22 | 2008-11-06 | Daimler Ag | 自己着火内燃機関の燃焼室及び当該機関の制御方法 |
| JP2007530858A (ja) * | 2004-03-25 | 2007-11-01 | インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | ２つの燃料噴射段階を用いるディーゼルエンジンにおけるｈｃｃｉ−ｃｄ燃焼のための制御方式 |
| JP2009526169A (ja) * | 2007-05-29 | 2009-07-16 | エムエーエヌ・ディーゼル・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・エスイー・ティスクランド | 大型２サイクルディーゼルエンジン用の燃料噴射システム |
| JP4669066B2 (ja) * | 2007-05-29 | 2011-04-13 | エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド | 大型２サイクルディーゼルエンジン用の燃料噴射システム |
| JP2010196506A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 筒内噴射式内燃機関 |
| WO2013153843A1 (ja) * | 2012-04-11 | 2013-10-17 | 三菱重工業株式会社 | 二元燃料ディーゼルエンジン |
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| CN104126066A (zh) * | 2012-04-11 | 2014-10-29 | 三菱重工业株式会社 | 双燃料柴油发动机 |
| JP2015163795A (ja) * | 2015-06-12 | 2015-09-10 | 三菱重工業株式会社 | ２サイクルガスエンジン及び２サイクルガスエンジン用の燃料ガス噴射システム |
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| RU2723260C1 (ru) * | 2019-09-12 | 2020-06-09 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания |
| CN112228235A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-15 | 中船动力研究院有限公司 | 一种单缸机控制系统 |
| CN112228235B (zh) * | 2020-10-10 | 2023-02-28 | 中船动力研究院有限公司 | 一种单缸机控制系统 |
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|---|---|
| JP3827102B2 (ja) | 2006-09-27 |
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