JPH10280961A - 圧縮着火式内燃機関 - Google Patents
圧縮着火式内燃機関Info
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- JPH10280961A JPH10280961A JP9088238A JP8823897A JPH10280961A JP H10280961 A JPH10280961 A JP H10280961A JP 9088238 A JP9088238 A JP 9088238A JP 8823897 A JP8823897 A JP 8823897A JP H10280961 A JPH10280961 A JP H10280961A
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- JP
- Japan
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- fuel
- load operation
- engine
- injection
- internal combustion
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- Pending
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機関低負荷運転時におけるＮＯx の発生量を
ほぼ零にする。 【解決手段】 噴射燃料としてセタン価がほぼ５パーセ
ントからほぼ２０パーセントの燃料を用いる。機関低負
荷運転時における排気ガス再循環率をほぼ４０パーセン
ト以上に設定する。機関低負荷運転時における燃料噴射
時期を圧縮上死点付近又は圧縮上死点後に設定すると共
に機関低負荷運転時における燃料噴射期間を機関高負荷
運転時における燃料噴射期間よりも長くする。
ほぼ零にする。 【解決手段】 噴射燃料としてセタン価がほぼ５パーセ
ントからほぼ２０パーセントの燃料を用いる。機関低負
荷運転時における排気ガス再循環率をほぼ４０パーセン
ト以上に設定する。機関低負荷運転時における燃料噴射
時期を圧縮上死点付近又は圧縮上死点後に設定すると共
に機関低負荷運転時における燃料噴射期間を機関高負荷
運転時における燃料噴射期間よりも長くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火式内燃機関
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりディーゼル機関においてＮＯx
を低減するために多量の排気ガスを再循環したり、或い
は噴射時期を例えば圧縮上死点以後まで遅らせたりする
ことが知られている。また最近ではすすおよびＮＯx を
低減するために噴射圧を高圧化する傾向がある（例えば
特開平８−２９６５２０号公報参照）。
を低減するために多量の排気ガスを再循環したり、或い
は噴射時期を例えば圧縮上死点以後まで遅らせたりする
ことが知られている。また最近ではすすおよびＮＯx を
低減するために噴射圧を高圧化する傾向がある（例えば
特開平８−２９６５２０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら噴射時期
を遅くするとたとえ噴射圧を高圧化しても噴射燃料が燃
焼室内に十分に分散されない。その結果酸素不足により
すすが発生するばかりでなく、局所的に過濃となるため
に局所的に燃焼温度が高くなり、斯くしてＮＯxが発生
するという問題を生ずる。
を遅くするとたとえ噴射圧を高圧化しても噴射燃料が燃
焼室内に十分に分散されない。その結果酸素不足により
すすが発生するばかりでなく、局所的に過濃となるため
に局所的に燃焼温度が高くなり、斯くしてＮＯxが発生
するという問題を生ずる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、燃料室内に燃料を噴射するように
した圧縮着火式内燃機関において、噴射燃料としてセタ
ン価がほぼ５パーセントからほぼ２０パーセントの燃料
を用い、機関低負荷運転時における排気ガス再循環率を
ほぼ４０パーセント以上に設定し、機関低負荷運転時に
おける燃料噴射時期を圧縮上死点付近又は圧縮上死点後
に設定すると共に機関低負荷運転時における燃料噴射期
間を機関高負荷運転時における燃料噴射期間よりも長く
するようにしている。即ち、セタン価の低い燃料を用い
かつ大量高温の排気ガスを再循環させることによって燃
料の蒸発を促進させつつ燃料が着火するまでの時間を長
びかせ、燃料噴射期間を長くすることによって燃料が着
火する前に燃料を燃焼室内全体に分散させ、燃料を燃焼
室内全体においてほぼ同時期に多点的に着火燃焼させ
る。
めに本発明によれば、燃料室内に燃料を噴射するように
した圧縮着火式内燃機関において、噴射燃料としてセタ
ン価がほぼ５パーセントからほぼ２０パーセントの燃料
を用い、機関低負荷運転時における排気ガス再循環率を
ほぼ４０パーセント以上に設定し、機関低負荷運転時に
おける燃料噴射時期を圧縮上死点付近又は圧縮上死点後
に設定すると共に機関低負荷運転時における燃料噴射期
間を機関高負荷運転時における燃料噴射期間よりも長く
するようにしている。即ち、セタン価の低い燃料を用い
かつ大量高温の排気ガスを再循環させることによって燃
料の蒸発を促進させつつ燃料が着火するまでの時間を長
びかせ、燃料噴射期間を長くすることによって燃料が着
火する前に燃料を燃焼室内全体に分散させ、燃料を燃焼
室内全体においてほぼ同時期に多点的に着火燃焼させ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】図２を参照すると、１は機関本
体、２はシリンダヘッド、３はピストン、４は燃焼室、
５は電気制御式燃料噴射弁、６は吸気弁、７は吸気ポー
ト、８は排気弁、９は排気ポートを夫々示す。吸気ポー
ト７は燃焼室４内にスワールを発生しうるようにヘリカ
ル型吸気ポートから形成される。各気筒の吸気ポート７
は図１に示されるように対応する吸気枝管１０を介して
サージタンク１１に連結され、サージタンク１１は吸気
ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結される。吸
気ダクト１２内には電動モータ１４により開閉制御され
るスロットル弁１５が配置される。一方、各気筒の排気
ポート９は排気マニホルド１６に連結される。排気マニ
ホルド１６とサージタンク１１は排気ガス再循環（以
下、ＥＧＲと称す）通路１７により連結され、ＥＧＲ通
路１７内にはＥＧＲ制御弁１８が配置される。
体、２はシリンダヘッド、３はピストン、４は燃焼室、
５は電気制御式燃料噴射弁、６は吸気弁、７は吸気ポー
ト、８は排気弁、９は排気ポートを夫々示す。吸気ポー
ト７は燃焼室４内にスワールを発生しうるようにヘリカ
ル型吸気ポートから形成される。各気筒の吸気ポート７
は図１に示されるように対応する吸気枝管１０を介して
サージタンク１１に連結され、サージタンク１１は吸気
ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結される。吸
気ダクト１２内には電動モータ１４により開閉制御され
るスロットル弁１５が配置される。一方、各気筒の排気
ポート９は排気マニホルド１６に連結される。排気マニ
ホルド１６とサージタンク１１は排気ガス再循環（以
下、ＥＧＲと称す）通路１７により連結され、ＥＧＲ通
路１７内にはＥＧＲ制御弁１８が配置される。
【０００６】図１に示されるように各燃料噴射弁５は対
応する燃料供給管１９を介して共通の燃料リザーバ２０
に連結され、燃料リザーバ２０内には燃料圧センサ２１
が取付けられる。また、燃料リザーバ２０内には燃料タ
ンク２２内の燃料が吐出量可変の燃料供給ポンプ２３に
より加圧されて供給される。この加圧燃料は燃料供給管
１９を介して各燃料噴射弁５に供給され、各燃料噴射弁
５からは図３においてＦで示されるようにピストン３の
頂面に形成されたキャビティ３ａ内に向けて四方に燃料
が噴射される。
応する燃料供給管１９を介して共通の燃料リザーバ２０
に連結され、燃料リザーバ２０内には燃料圧センサ２１
が取付けられる。また、燃料リザーバ２０内には燃料タ
ンク２２内の燃料が吐出量可変の燃料供給ポンプ２３に
より加圧されて供給される。この加圧燃料は燃料供給管
１９を介して各燃料噴射弁５に供給され、各燃料噴射弁
５からは図３においてＦで示されるようにピストン３の
頂面に形成されたキャビティ３ａ内に向けて四方に燃料
が噴射される。
【０００７】図１に示されるように電子制御ユニット３
０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１
によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、Ｃ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５およ
び出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２１は燃料
リザーバ２０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生し、
この出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポ
ート３５に入力される。アクセルペダル４０にはアクセ
ルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する
負荷センサ４１が取付けられ、負荷センサ４１の出力電
圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に
入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフト
が例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクラ
ンク角センサ４２が接続され、このクランク角センサ４
２の出力パルスから各気筒のクランク角位置および機関
回転数が算出される。一方、出力ポート３６は対応する
駆動回路３８を介して電動モータ１４、ＥＧＲ制御弁１
８、燃料供給ポンプ２３および各燃料噴射弁５に接続さ
れる。
０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１
によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、Ｃ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５およ
び出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２１は燃料
リザーバ２０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生し、
この出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポ
ート３５に入力される。アクセルペダル４０にはアクセ
ルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する
負荷センサ４１が取付けられ、負荷センサ４１の出力電
圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に
入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフト
が例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクラ
ンク角センサ４２が接続され、このクランク角センサ４
２の出力パルスから各気筒のクランク角位置および機関
回転数が算出される。一方、出力ポート３６は対応する
駆動回路３８を介して電動モータ１４、ＥＧＲ制御弁１
８、燃料供給ポンプ２３および各燃料噴射弁５に接続さ
れる。
【０００８】本発明では噴射燃料として軽油に比べてセ
タン価が極度に低いほぼ５からほぼ２０のセタン価を有
する燃料が使用される。即ち、噴射燃料として軽油に比
べ自着火しずらい燃料が使用される。図４に排気ガス再
循環率、即ちＥＧＲ率と、燃料リザーバ２０内の燃料
圧、即ち噴射圧と、噴射開始時期θＳと、噴射完了時期
θＥとを示す。なお、図４において横軸Ｌはアクセルペ
ダル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示している。
タン価が極度に低いほぼ５からほぼ２０のセタン価を有
する燃料が使用される。即ち、噴射燃料として軽油に比
べ自着火しずらい燃料が使用される。図４に排気ガス再
循環率、即ちＥＧＲ率と、燃料リザーバ２０内の燃料
圧、即ち噴射圧と、噴射開始時期θＳと、噴射完了時期
θＥとを示す。なお、図４において横軸Ｌはアクセルペ
ダル４０の踏込み量、即ち要求負荷を示している。
【０００９】本発明は特に機関低負荷運転時におけるＮ
Ｏx の発生量をほぼ零にすることを目的としており、従
って機関中負荷運転時および機関高負荷運転時には従来
より普通に行われている燃焼状態とされる。即ち、機関
中負荷運転時および機関高負荷運転時にはスロットル弁
１５が全開せしめられ、図４に示されるようにＥＧＲ率
が零とされ、燃料噴射圧が高くなるように燃料供給ポン
プ２３の吐出量が制御され、噴射時期が圧縮上死点ＴＤ
Ｃの少し前とされる。
Ｏx の発生量をほぼ零にすることを目的としており、従
って機関中負荷運転時および機関高負荷運転時には従来
より普通に行われている燃焼状態とされる。即ち、機関
中負荷運転時および機関高負荷運転時にはスロットル弁
１５が全開せしめられ、図４に示されるようにＥＧＲ率
が零とされ、燃料噴射圧が高くなるように燃料供給ポン
プ２３の吐出量が制御され、噴射時期が圧縮上死点ＴＤ
Ｃの少し前とされる。
【００１０】これに対して機関低負荷運転時にはＥＧＲ
率がほぼ４０パーセント以上、図４に示される実施例で
はほぼ５０パーセントとされ、燃料噴射圧が機関中高負
荷運転時に比べて低下せしめられ、噴射期間が機関中高
負荷運転時に比べて長くされ、噴射時期がほぼ圧縮上死
点ＴＤＣ又は圧縮上死点ＴＤＣ後とされる。図４に示さ
れる実施例では噴射開始時期θＳが圧縮上死点前５°程
度とされており、噴射完了時期θＥが最も遅いときで圧
縮上死点後３０°程度とされている。
率がほぼ４０パーセント以上、図４に示される実施例で
はほぼ５０パーセントとされ、燃料噴射圧が機関中高負
荷運転時に比べて低下せしめられ、噴射期間が機関中高
負荷運転時に比べて長くされ、噴射時期がほぼ圧縮上死
点ＴＤＣ又は圧縮上死点ＴＤＣ後とされる。図４に示さ
れる実施例では噴射開始時期θＳが圧縮上死点前５°程
度とされており、噴射完了時期θＥが最も遅いときで圧
縮上死点後３０°程度とされている。
【００１１】ＥＧＲ率をほぼ５０パーセントにするとき
にはスロットル弁１５が開弁せしめられ、ＥＧＲ率を５
０パーセントとするのに必要なＥＧＲ制御弁１８の開度
およびスロットル弁１５の開度は要求負荷Ｌおよび機関
回転数の関数の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。噴射圧は要求負荷Ｌの関数の形で予めＲＯＭ３２内
に記憶されている。また、噴射開始時期θＳおよび噴射
完了時期θＥも要求負荷Ｌおよび機関回転数の関数の形
で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
にはスロットル弁１５が開弁せしめられ、ＥＧＲ率を５
０パーセントとするのに必要なＥＧＲ制御弁１８の開度
およびスロットル弁１５の開度は要求負荷Ｌおよび機関
回転数の関数の形で予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。噴射圧は要求負荷Ｌの関数の形で予めＲＯＭ３２内
に記憶されている。また、噴射開始時期θＳおよび噴射
完了時期θＥも要求負荷Ｌおよび機関回転数の関数の形
で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００１２】次に機関低負荷運転時における燃焼につい
て説明する。図３において矢印Ｓで示すようにキャビテ
ィ３ａ内にはスワールが発生しているので噴射燃料Ｆは
スワールに乗ってスワール方向に順次拡散していく。こ
のとき噴射期間が短かいと燃料噴霧は噴射燃料Ｆの近く
に集合した形でスワール方向に移動し、斯くして燃料が
キャビティ３ａ内全体に均一に分散しない。しかしなが
ら噴射期間を長くすると噴射された燃料が順次スワール
方向に拡散していくので燃料は図３においてＧで示され
るように各噴射燃料Ｆ間に均一に広がることになる。即
ち、噴射燃料がキャビティ３ａ内全体に広がることにな
る。
て説明する。図３において矢印Ｓで示すようにキャビテ
ィ３ａ内にはスワールが発生しているので噴射燃料Ｆは
スワールに乗ってスワール方向に順次拡散していく。こ
のとき噴射期間が短かいと燃料噴霧は噴射燃料Ｆの近く
に集合した形でスワール方向に移動し、斯くして燃料が
キャビティ３ａ内全体に均一に分散しない。しかしなが
ら噴射期間を長くすると噴射された燃料が順次スワール
方向に拡散していくので燃料は図３においてＧで示され
るように各噴射燃料Ｆ間に均一に広がることになる。即
ち、噴射燃料がキャビティ３ａ内全体に広がることにな
る。
【００１３】また、機関低負荷運転時には主に圧縮上死
点後に燃料が噴射される。圧縮上死点後にピストン３が
下降しはじめるとピストン３の頂面周辺部とシリンダヘ
ッド２の内壁面間に形成されるスキッシュエリア２４
（図２）内に燃料噴霧が引き込まれ、斯くして燃料が燃
焼室４内全体に均一に分散されることになる。一方、本
発明では噴射燃料として低セタン価の燃料が使用されて
いるので噴射燃料が着火せしめられるまでの時間が長く
なる。一方、低負荷運転時には大量のＥＧＲガスが再循
環されているので各燃料の燃焼反応が抑制されており、
従って噴射燃料は燃焼室４内全体に広がるまで着火せし
められないことになる。なお、このＥＧＲガスは高温で
あるので噴射燃料が拡散している間、噴射燃料からの蒸
発作用が促進される。従って着火寸前には図５に示され
るように燃料と空気の混合気の槐りが互いに間隔を隔て
てＥＧＲガスと空気の混合気体中に分散されることにな
る。
点後に燃料が噴射される。圧縮上死点後にピストン３が
下降しはじめるとピストン３の頂面周辺部とシリンダヘ
ッド２の内壁面間に形成されるスキッシュエリア２４
（図２）内に燃料噴霧が引き込まれ、斯くして燃料が燃
焼室４内全体に均一に分散されることになる。一方、本
発明では噴射燃料として低セタン価の燃料が使用されて
いるので噴射燃料が着火せしめられるまでの時間が長く
なる。一方、低負荷運転時には大量のＥＧＲガスが再循
環されているので各燃料の燃焼反応が抑制されており、
従って噴射燃料は燃焼室４内全体に広がるまで着火せし
められないことになる。なお、このＥＧＲガスは高温で
あるので噴射燃料が拡散している間、噴射燃料からの蒸
発作用が促進される。従って着火寸前には図５に示され
るように燃料と空気の混合気の槐りが互いに間隔を隔て
てＥＧＲガスと空気の混合気体中に分散されることにな
る。
【００１４】次いで各混合気はほぼ同時に着火燃焼せし
められる。このとき、各混合気は燃焼室４内全体に均一
に分散されているのでほぼ同時に多点的に燃焼が開始さ
れる。このように燃焼室４内全体において多点的に燃焼
が開始されると燃焼室４内の温度は局所的に高くなるこ
となく全体的に低くなり、斯くしてＮＯx が発生するの
を阻止できることになる。
められる。このとき、各混合気は燃焼室４内全体に均一
に分散されているのでほぼ同時に多点的に燃焼が開始さ
れる。このように燃焼室４内全体において多点的に燃焼
が開始されると燃焼室４内の温度は局所的に高くなるこ
となく全体的に低くなり、斯くしてＮＯx が発生するの
を阻止できることになる。
【００１５】図６は機関の運転制御ルーキンを示してい
る。図６を参照するとまず初めにステップ５０において
ＥＧＲ率が図４に示されるＥＧＲ率となるようにスロッ
トル弁１５の開度およびＥＧＲ弁１８の開度が制御さ
れ、次いでステップ５１では燃料圧センサ２１の出力信
号に基いて燃料リザーバ２０内の燃料圧が図４に示され
る噴射圧となるように燃料供給ポンプ２３の吐出量が制
御される。次いでステップ５２では噴射開始時期θＳが
算出され、次いでステップ５３では噴射完了時期θＥが
算出される。
る。図６を参照するとまず初めにステップ５０において
ＥＧＲ率が図４に示されるＥＧＲ率となるようにスロッ
トル弁１５の開度およびＥＧＲ弁１８の開度が制御さ
れ、次いでステップ５１では燃料圧センサ２１の出力信
号に基いて燃料リザーバ２０内の燃料圧が図４に示され
る噴射圧となるように燃料供給ポンプ２３の吐出量が制
御される。次いでステップ５２では噴射開始時期θＳが
算出され、次いでステップ５３では噴射完了時期θＥが
算出される。
【００１６】
【発明の効果】機関低負荷運転時にＮＯx の発生量をほ
ぼ零にすることができる。
ぼ零にすることができる。
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】機関本体の側面断面図である。
【図３】噴射燃料Ｆとキャビティとの関係を示す図であ
る。
る。
【図４】ＥＧＲ率、噴射率、噴射開始時期θＳおよび噴
射完了時期θＥを示す図である。
射完了時期θＥを示す図である。
【図５】着火寸前の燃焼室内における混合気分布を示す
図である。
図である。
【図６】機関の運転を制御するためのフローチャートで
ある。
ある。
４…燃焼室 ５…燃料噴射弁 １１…サージタンク １７…ＥＧＲ通路
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼室内に燃料を噴射するようにした圧
縮着火式内燃機関において、噴射燃料としてセタン価が
ほぼ５パーセントからほぼ２０パーセントの燃料を用
い、機関低負荷運転時における排気ガス再循環率をほぼ
４０パーセント以上に設定し、機関低負荷運転時におけ
る燃料噴射時期を圧縮上死点付近又は圧縮上死点後に設
定すると共に機関低負荷運転時における燃料噴射期間を
機関高負荷運転時における燃料噴射期間よりも長くした
圧縮着火式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088238A JPH10280961A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 圧縮着火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088238A JPH10280961A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 圧縮着火式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10280961A true JPH10280961A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=13937292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9088238A Pending JPH10280961A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 圧縮着火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10280961A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002038991A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の燃焼方法 |
-
1997
- 1997-04-07 JP JP9088238A patent/JPH10280961A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002038991A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の燃焼方法 |
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| JPH0478813B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040909 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040914 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041029 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060117 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060223 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060905 |