RU2541346C2 - Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2541346C2
RU2541346C2 RU2012102607/07A RU2012102607A RU2541346C2 RU 2541346 C2 RU2541346 C2 RU 2541346C2 RU 2012102607/07 A RU2012102607/07 A RU 2012102607/07A RU 2012102607 A RU2012102607 A RU 2012102607A RU 2541346 C2 RU2541346 C2 RU 2541346C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
injection
fuel
combustion
pilot fuel
combustion chamber
Prior art date
Application number
RU2012102607/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012102607A (ru
Inventor
Карстен БАУМГАРТЕН
Йоханнес АЙХМАЙЕР
Кристина ЗАУЭР
Арне ШНЕЕМАНН
Ульрих ШПИХЕР
Кристоф ТЕЕТЦ
Original Assignee
Мту Фридрихсхафен Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мту Фридрихсхафен Гмбх filed Critical Мту Фридрихсхафен Гмбх
Publication of RU2012102607A publication Critical patent/RU2012102607A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2541346C2 publication Critical patent/RU2541346C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • F02D41/3047—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug said means being a secondary injection of fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • Y—GENERAL 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
    • 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
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. Технический результат - уменьшение вредных выбросов и расхода топлива. Предлагаются способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания и камера сгорания для такого двигателя внутреннего сгорания. В способе воспламеняют разбавленную основную смесь за счет дополнительного впрыска пилот-топлива, при этом момент впрыска пилот-топлива выбран так, что происходит неполная гомогенизация пилот-топлива с основной смесью. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, изобретение относится к камере сгорания двигателя внутреннего сгорания для выполнения указанного способа.
Двигатели внутреннего сгорания можно в принципе разделить на два вида, а именно на двигатели внутреннего сгорания с принудительным воспламенением и самовоспламенением от сжатия.
В двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением в цилиндры двигателя внутреннего сгорания обычно подают стехиометрическую смесь из воздуха и топлива, после чего поршень сжимает эту смесь и свеча зажигания воспламеняет эту смесь при заданном угле поворота коленчатого вала.
В противоположность этому, двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия работают с более высокой степенью сжатия, обычно в диапазоне от 15 до 22. При этом в цилиндр вводят воздух и сжимают. В зоне конца хода сжатия, когда заключенный воздух имеет достаточно высокую температуру, впрыскивают топливо, которое воспламеняется.
Следует учитывать, что будущие предельные значения для выбросов для так называемых применений вне автострад (например, ЕРА Tier4 c 2014 г.) не могут быть больше достигнуты за счет улучшения современных способов сгорания дизельного топлива. Поэтому в будущем будут использоваться сложные системы для снижения токсичности отработавших газов, которые, однако, связаны с большими техническими затратами и повышенной стоимостью. Для выполнения в будущем при сравнительной стоимости норм по вредным выбросам необходимы новые улучшенные способы сгорания.
На основании указанных повышенных требований относительно экономичного расхода топлива и вредных выбросов усиленно предпринимаются попытки разработки высокоэффективных двигателей внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия с эффективными способами сгорания и низкими вредными выбросами. При этом исследуются, среди прочего, способы сгорания с самовоспламенением от сжатия с предварительно смешанным зарядом (PCCI: premixed charge compression ignition) и способы с самовоспламенением от сжатия с гомогенным зарядом (HCCI: homogeneous charge compression ignition).
В публикации DE 10 2006 007 279 А1 приведено описание способа работы двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия, который работает в режиме PCCI с дуальной системой впрыска топлива. При этом за счет впрыска вторичного топлива во входной поток воздуха или непосредственно в цилиндр расширяется граница нагрузки спокойной работы двигателя с самовоспламенением от сжатия.
Описание другого способа PCCI сгорания приведено в публикации US 6659071 В2. В нем первое топливо смешивают с входным воздухом, а второе топливо впрыскивают непосредственно в цилиндр.
Для исключения возникновения частиц вредных веществ и оксида азота уже в камере сгорания в последние годы усиленно исследуются способы HCCI сгорания. При гомогенном самовоспламенении в камеру сгорания вводят гомогенную бедную смесь топлива и воздуха, которая одновременно воспламеняется в камере сгорания во время такта сжатия. Для предотвращения неприемлемо высоких градиентов давления необходимо сильное разбавление заряда, за счет чего возникают значительно меньшие локальные температуры сгорания, и тем самым также почти не происходит термического образования оксида азота. На основании гомогенной бедной смеси, которая сгорает почти одновременно, не образуются частицы сажи.
Представлено множество способов HCCI сгорания, которые отличаются в основном способом образования смеси. Например, имеются способы PREDIC, HCDC, HCLI, HPLI и т.д. В этих способах сгорания впрыск и сгорание дизельного топлива происходят максимально независимо друг от друга, так что нет возможности непосредственного воздействия на начало сгорания, которое сильно влияет на вредные выбросы и расход топлива. Кроме того, следует учитывать то, что способы HCCI сгорания за счет обедненного, холодного сгорания имеют повышенный вредный выброс не сгоревших углеводородов (НС) и моноксида углерода (СО). Другой недостаток состоит в ограниченном диапазоне характеристик, в котором может быть реализован способ HCCI. Ограничивающими факторами являются максимально допустимый градиент давления и допустимое максимальное давление, так что уже в диапазоне частичных нагрузок необходимо переключаться на соответствующие обычные способы сгорания, т.е. с самовоспламенением от сжатия или с принудительным воспламенением. Эти ограничивающие величины сильно зависят от применяемого двигателя и случая применения. При высоких нагрузках возникают, несмотря на разбавление заряда, крутые градиенты давления, которые ограничивают рабочий диапазон способов HCCI сгорания.
Предлагаемый способ служит для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, в котором обычно сильно разбавленную отработавшими газами и/или воздухом гомогенную основную смесь зажигают за счет дополнительного впрыска пилот-топлива, при этом момент впрыска пилот-топлива выбран так, что происходит неполная гомогенизация, т.е. происходит лишь частичная гомогенизация пилот-топлива с основной смесью.
В одном варианте выполнения пилот-топливо впрыскивают примерно при угле 70-20є поворота коленчатого вала перед верхней мертвой точкой зажигания, предпочтительно 70-30є поворота коленчатого вала перед верхней мертвой точкой зажигания.
В качестве пилот-топлива можно применять дизельное топливо. В одном варианте выполнения количество пилот-топлива соответствует примерно 5-15% общего количества топлива, при высокой нагрузке меньше, а именно примерно 5%, чем при низкой нагрузке, а именно примерно 15%.
В качестве топлива для основной смеси можно применять бензин. В качестве другого топлива для гомогенной основной смеси можно применять изооктан, этанол, метанол, LNG, LPG или CNG. Основная смесь может наряду с этими топливами содержать также долю дизельного топлива. Альтернативами для пилот-топлива являются n-гептан, керосин или лигроин.
Кроме того, можно выбирать момент впрыска в зависимости от определенных краевых условий. Так, можно устанавливать момент впрыска в зависимости от количества отверстий впрыска.
В одном варианте выполнения способа применяют 6-12 отверстий для впрыска пилот-топлива.
Давление впрыска пилот-топлива может лежать между 300 и 1200 бар, предпочтительно между 800 и 1200 бар.
Основную смесь можно получать с помощью впрыска во впускной трубопровод или прямого впрыска.
Указанная камера сгорания в двигателе внутреннего сгорания служит для способа сгорания, в частности способа сгорания указанного выше вида, и имеет первое устройство для ввода топлива для основной смеси и впрыскивающее устройство для впрыска пилот-топлива, при этом камера сгорания выполнена так, что этот впрыск осуществляется в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
В одном варианте выполнения предусмотрено 6-12 отверстий для впрыска пилот-топлива.
Могут быть предусмотрены внешняя рециркуляция отработавших газов и двухступенчатый наддув.
С помощью указанного способа эксплуатации двигателя внутреннего сгорания осуществляется так называемый способ сгорания с двумя топливами, с помощью которого можно управлять самовоспламенением сильно разбавленной отработавшими газами и/или воздухом гомогенной воздушной смеси с помощью пилотного впрыска небольшого количества легко воспламеняющегося топлива. Топливо в основной смеси является, например, бензином. В качестве пилот-топлива можно использовать дизельное топливо. При этом пилот-топливо должно попадать в камеру сгорания в определенный момент времени, с целью, с одной стороны, осуществления управления сгоранием и, с другой стороны, для обеспечения очень небольшого выброса сажи и оксида азота.
Способ требует, по меньшей мере в некоторых вариантах выполнения, чрезвычайно сильного загрузочного разбавления с помощью внешней рециркуляции отработавших газов (AGR), поскольку воспламеняемость смеси повышается за счет целенаправленного пилотного впрыска (впрыска пилот-топлива).
В противоположность известным способам HCCI указанный способ сгорания можно использовать во всем диапазоне характеристик двигателя. В частности, могут быть выполнены будущие нормы вредных выбросов без сложной и повышающей стоимость обработки отработавших газов. Кроме того, обеспечивается возможность использования различных топлив.
Таким образом, в представленном способе сгорания с двумя топливами сильно разбавленную воздухом и/или отработавшими газами гомогенную основную смесь надежно и быстро воспламеняют посредством гетерогенного впрыска небольшого количества легко воспламеняющегося пилот-топлива (например, дизельного топлива, например EN590, керосина), составляющего примерно 5-15% общего количества топлива. Тем самым можно использовать преимущества способа HCCI сгорания, при этом одновременно предотвращаются связанные с ним недостатки. Впрыск легко воспламеняющегося пилот-топлива обеспечивает возможность управления сгоранием. Одновременно это обеспечивает надежное воспламенение также при очень высоких степенях внешней рециркуляции отработавших газов (AGR). При этом момент времени впрыска пилот-топлива оказывает решающее влияние на сгорание и вредные выбросы.
Таким образом, в одном варианте выполнения речь идет о способе HCCI сгорания бензина, в котором самовоспламенением управляют посредством подачи легко воспламеняющегося топлива.
Другой способ сгорания с двумя топливами отличается соединением способа HCCI сгорания бензина с механическим выполнением и областью применения больших дизельных двигателей. Эта комбинация позволяет перекрывать все поле характеристик двигателя применения C&I. Тем самым отпадает необходимость переключения между двумя способами сгорания, что в свою очередь облегчает возможность управления, соответственно, регулирования и обеспечивает самый низкий выброс оксидов азота и сажи. В принципе возможно также применение в области судовых двигателей и генераторов.
При применении гомогенного сгорания дизельного топлива (способ HCCI сгорания дизельного топлива) высокая воспламеняемость дизельного топлива приводит к таким высоким градиентам давления, что могут быть превышены пределы механической нагрузки даже больших дизельных двигателей. Поэтому способ HCCI сгорания дизельного топлива необходимо использовать преимущественно в диапазоне частичных нагрузок (меньше 50% максимальной нагрузки). При этом следует учитывать, что при сегодняшней структуре (максимальное пиковое давление меньше 100 бар в безнаддувных двигателях) бензиновых двигателей и требованиях к акустике и холодному запуску способ HCCI сгорания бензина также должен применяться лишь при низких нагрузках и скоростях вращения.
В противоположность этому, дизельные двигатели обеспечивают оптимальные краевые условия для способа HCCI сгорания бензина. Эти двигатели могут быть снабжены внешней рециркуляцией отработавших газов (AGR) и двухступенчатым наддувом, так что уже имеются компоненты для необходимого разбавления заряда. За счет высокого допустимого пикового давления до 230 бар возможно сильное разбавление (60%) с помощью внешней рециркуляции отработавших газов (AGR), без достижения пределов механической нагрузки. Высокая степень рециркуляции отработавших газов имеет целью установку желаемого начала сгорания и желаемой длительности сгорания заряда. Степень рециркуляции отработавших газов можно выбирать в зависимости от нагрузки и скорости вращения. По сравнению с применением в легковом автомобиле дополнительно допустимы значительно более высокие градиенты давления, например 100 бар/мс, так что можно достигать без ограничений эффективного среднего давления 20 бар при скорости вращения 1300 об/мин. Для этого необходимо согласовывать двухступенчатый турбонаддув отработавших газов (ATL) с предоставлением необходимого воздуха при максимальном крутящем моменте. Турбины для ATL необходимо выбирать из-за требуемой степени рециркуляции отработавших газов для разбавления заряда в камере сгорания относительно их пропускной способности в 3-4 раза меньше по сравнению с обычными применениями в дизельных двигателях.
Поскольку температура заряда цилиндров оказывает решающее влияние на положение сгорания двойного топлива (т.е. из двух топлив), должна быть предусмотрена охлаждаемая внешняя рециркуляция отработавших газов (AGR), с целью достижения максимального крутящего момента и максимальной мощности.
Другие преимущества и варианты выполнения изобретения следуют из описания и прилагаемых чертежей.
Понятно, что указанные выше и поясняемые ниже признаки применимы не только в указанных комбинациях, но также в других комбинациях или по отдельности, без выхода за рамки данного изобретения.
Ниже приводится подробное описание изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - различные образования смеси при работе с двумя топливами (в режиме двойного топлива);
фиг. 2 - графики изменения давления в зависимости от момента времени впрыска;
фиг. 3 - ход впрыска и сгорания.
На фиг. 1 показаны различные образования смеси с соответствующим сгоранием в режиме двойного топлива. При этом впрыск пилот-топлива происходит в различные моменты времени относительно верхней мертвой точки зажигания (ZOT).
На левой стороне чертежа показана камера 10 сгорания, в которой имеется гомогенная зона 12 смеси бензина и дизельного топлива, при этом вводится пилотная струя 14 (струя пилот-топлива).
В середине чертежа показана другая камера 20 сгорания с зоной 22 смеси бензина и дизельного топлива и фронтом 24 пламени.
На правой стороне чертежа показана третья камера 30 сгорания с пилотной струей 32 и фронтом 34 пламени.
Фиг. 1 иллюстрирует влияние момента времени впрыска на количество пилот-топлива. Если пилот-топливо впрыскивается в камеру 10 сгорания очень рано, например, при угле 180-70є поворота коленчатого вала перед ZOT, то легко воспламеняющееся пилот-топливо смешивается до ZOT почти полностью с основной смесью, что соответствует способу HCCI сгорания. В этом случае момент времени впрыска не оказывает влияния на положение сгорания. Очень ранние моменты времени впрыска приводят к чрезвычайно низкому выбросу сажи и NOx.
Если пилот-топливо попадает в камеру 20 сгорания примерно при угле 70-20є поворота коленчатого вала перед ZOT, то для гомогенизации с основной смесью имеется меньше времени. Поскольку температура в этот момент времени еще недостаточна для зажигания пилот-топлива, то имеет место частичная гомогенизация и зажигание начинается в более обогащенных зонах, которые образуются вследствие струи пилот-топлива. При этом частицы и оксиды азота остаются на одинаковом, очень низком уровне, как при полностью гомогенном сгорании в камере 10 сгорания. Однако в этом случае можно управлять положением сгорания с помощью клапана впрыска. При этом ранний впрыск в указанном диапазоне углов приводит к позднему сгоранию, поскольку при этом уровень давления и температуры ниже, чем при позднем впрыске, который имеет меньшую задержку зажигания.
Если пилот-топливо впрыскивается, как показано на правой стороне фиг. 1, при угле примерно 20-0є поворота коленчатого вала перед ZOT, то гомогенизация происходит все еще недостаточно, и сгорание сдвигается к более ранним моментам времени с сильными явлениями детонации. При этом значительно возрастает выброс сажи и NOx.
Из фиг. 1 следует, что необходимо стремиться к впрыску пилот-топлива в диапазоне углов примерно 70-20є поворота коленчатого вала перед ZOT, при этом количество пилот-топлива составляет примерно 5-15% общего количества топлива. Однако следует учитывать, что этот диапазон изменяется в зависимости от других краевых условий, таких как, например, количество отверстий впрыска в форсунке пилот-топлива. При увеличивающемся количестве отверстий впрыска улучшается гомогенизация топлива, так что при двенадцати отверстиях впрыска можно по сравнению с шестью отверстиями впрыска осуществлять впрыск примерно на 10-20є поворота коленчатого вала позже, без выхода за частично гомогенный диапазон.
Было установлено, что целесообразно количество отверстий впрыска от 6 до 12, предпочтительно 8-12, при этом их пространственное расположение также значительно влияет на сгорание. За счет расположения отверстий впрыска в два или больше каскадов в соединении с различными углами отверстий впрыска можно значительно лучше распределять топливо в камере сгорания. Очаги зажигания возникают при лучшем пространственном распределении, при этом падает склонность к детонации.
Кроме того, было установлено, что целесообразно давление впрыска пилот-топлива от 300 до 1200 бар. Более высокие давления не требуются ввиду небольшого количества пилот-топлива.
Необходимая степень внешней рециркуляции отработавших газов (AGR) изменяется в зависимости от точки нагрузки. Хотя вплоть до индикаторных средних давлений в 11 бар достаточно разбавление воздухом, и при необходимости степень AGR в 15% приводит к преимуществам относительно расхода топлива и вредных выбросов, при индикаторном среднем давлении 16 бар требуется степень внешней AGR 50-60% для предотвращения детонационного сгорания и обеспечения умеренных скоростей нарастания давления.
Следует отметить, что гомогенную основную смесь можно получать как с помощью впрыска во впускной коллектор, так и с помощью прямого впрыска.
Запуск двигателя внутреннего сгорания происходит в одном варианте выполнения со 100% пилот-топлива. При достижении двигателем рабочей температуры (60-80є температуры воды) постепенно увеличивается доля основной смеси, пока количество пилот-топлива не составит лишь еще примерно 5-15% общего количества топлива. При нагрузках больше 3 бар среднего эффективного давления и скорости вращения больше 1000 об/мин это количество составляет примерно 10%, при нагрузках больше 12 бар среднего эффективного давления - примерно 5%. В диапазоне холостого хода количество пилот-топлива может быть при необходимости увеличено (15%), с целью обеспечения надежного зажигания. В этом случае впрыск пилот-топлива происходит между 70 и 20є угла поворота коленчатого вала. При увеличивающейся нагрузке двигателя степень AGR повышается с 0% при холостом ходе до примерно 50-70% при полной нагрузке.
На фиг. 2 показаны различные графики изменения давления в зависимости от угла поворота коленчатого вала (єKW). При этом по оси 50 абсцисс отложен угол поворота коленчатого вала в єKW, а на оси 52 ординат - давление в цилиндре.
Первая кривая показывает ход при моменте времени впрыска пилот-топлива при угле 10є поворота коленчатого вала перед ZOT. Вторая кривая 56 показывает ход при угле 25є поворота коленчатого вала перед ZOT. Третья кривая 58 показывает зависимость при угле 35є поворота коленчатого вала перед ZOT.
На фиг. 3 показан график впрыска и сгорания. При этом по оси 70 абсцисс отложен угол поворота коленчатого вала в єKW. Кривая 72 показывает ход давления в цилиндре. В момент 74 времени происходит впрыск пилот-топлива. В промежуток 76 времени происходит впрыск бензина (бензиновое топливо). В момент 78 времени открывается впуск. Как показано на фиг. 3, впрыск пилот-топлива происходит во время сжатия.

Claims (15)

1. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, в котором воспламеняют разбавленную гомогенную основную смесь за счет дополнительного впрыска пилот-топлива, при этом момент (74) впрыска пилот-топлива выбирают при угле 70-20° поворота коленчатого вала перед верхней мертвой точкой зажигания, так что имеет место частичная гомогенизация пилот-топлива с основной смесью с образованием гомогенных и обогащенных зон, причем зажигание начинают в обогащенных областях.
2. Способ по п. 1, в котором в качестве пилот-топлива применяют дизельное топливо.
3. Способ по п. 1, в котором количество пилот-топлива соответствует примерно 5-15% общего количества топлива.
4. Способ по п. 3, в котором в качестве топлива для основной смеси применяют бензин.
5. Способ по п. 1, в котором момент (74) времени впрыска выбирают в зависимости от определенных краевых условий.
6. Способ по п. 5, в котором момент (74) времени впрыска выбирают в зависимости от количества отверстий впрыска.
7. Способ по п. 6, в котором применяют 6-12 отверстий впрыска.
8. Способ по п. 1, в котором давление впрыска пилот-топлива лежит между 300 и 1200 бар.
9. Способ по п. 1, в котором основную смесь получают с помощью впрыска во впускной трубопровод.
10. Способ по п. 1, в котором основную смесь получают с помощью прямого впрыска в камеру сгорания.
11. Способ по п. 1, в котором выполняют рециркуляцию отработавших газов для установки длительности сгорания заряда.
12. Способ по п. 11, в котором предусмотрено достаточное заполнение камеры сгорания воздухом сгорания за счет согласования уровня давления воздуха наддува.
13. Камера сгорания в двигателе внутреннего сгорания для способа сгорания по любому из пп. 1-12, которая имеет первое устройство для ввода топлива для основной смеси и впрыскивающее устройство для впрыска пилот-топлива, при этом камера (10, 20, 30) сгорания выполнена так, что этот впрыск осуществляется в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
14. Камера сгорания по п. 13, в которой предусмотрено 8-12 отверстий для впрыска пилот-топлива.
15. Камера сгорания по п. 13, в которой предусмотрены внешняя рециркуляция отработавших газов и двухступенчатый наддув.
RU2012102607/07A 2009-06-26 2010-06-24 Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания RU2541346C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030837.7 2009-06-26
DE102009030837 2009-06-26
PCT/EP2010/003795 WO2010149362A1 (de) 2009-06-26 2010-06-24 Verfahren zum betreiben eines verbrennungsmotors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012102607A RU2012102607A (ru) 2013-08-10
RU2541346C2 true RU2541346C2 (ru) 2015-02-10

Family

ID=42542998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012102607/07A RU2541346C2 (ru) 2009-06-26 2010-06-24 Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20120173125A1 (ru)
EP (1) EP2446133A1 (ru)
JP (1) JP2012530867A (ru)
KR (1) KR20120058502A (ru)
CN (1) CN102483007A (ru)
DE (1) DE102009051137A1 (ru)
RU (1) RU2541346C2 (ru)
WO (1) WO2010149362A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041037A1 (de) * 2008-08-06 2010-02-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung einer Steuerung für einen Start-Stopp-Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102012008125B4 (de) * 2012-04-25 2019-07-25 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine nach dem HCCI-Brennverfahren
DE102013021242A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-18 Daimler Ag Ottomotor für einen Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Ottomotors
DE102014007575A1 (de) 2014-05-22 2015-08-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors und Verbrennungsmotor
DE102014017124A1 (de) 2014-11-20 2016-05-25 Man Diesel & Turbo Se Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Motors
AT516490B1 (de) 2014-12-19 2016-06-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zum Betreiben einer funkengezündeten Brennkraftmaschine
AT516543B1 (de) 2014-12-19 2021-01-15 Innio Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zum Betreiben einer funkengezündeten Brennkraftmaschine
DE102015007368B3 (de) * 2015-06-10 2016-09-29 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Ausführung mit dem Betrieb einer Brennkraftmaschine
CN105649810A (zh) * 2016-02-04 2016-06-08 大连理工大学 双燃料发动机燃料喷射方式
DE102019135330A1 (de) * 2019-12-19 2021-06-24 Jürgen Gildehaus Verfahren zum Betreiben einer Hubkolbenmaschine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1759727A1 (ru) * 1990-08-20 1992-09-07 М. М, Гойхенберг, Ю. А. Кэнахин, А. А, Полевин и В.Ф. Р занцее Теплогенератор
WO2005021952A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection system of internal combustion engine

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE287366C (ru) *
US2400247A (en) * 1945-03-14 1946-05-14 Worthington Pump & Mach Corp Internal-combustion engine
US4087050A (en) * 1975-09-18 1978-05-02 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Swirl type pressure fuel atomizer
US4603674A (en) * 1981-06-19 1986-08-05 Yanmar Diesel Engine Co., Ltd. Gas-diesel dual fuel engine
US4543930A (en) * 1983-11-17 1985-10-01 Southwest Research Institute Staged direct injection diesel engine
GB8521244D0 (en) * 1985-08-24 1985-10-02 Gas Power International Ltd Dual fuel compression ignition engine
US4823756A (en) * 1988-03-24 1989-04-25 North Dakota State University Of Agriculture And Applied Science Nozzle system for engines
US4955326A (en) * 1989-04-12 1990-09-11 Cooper Industries, Inc. Low emission dual fuel engine and method of operating same
JP2864526B2 (ja) * 1989-04-19 1999-03-03 トヨタ自動車株式会社 複燃料ディーゼル機関
US5050550A (en) * 1990-07-11 1991-09-24 Litang Gao Hybrid step combustion system
US5365902A (en) * 1993-09-10 1994-11-22 General Electric Company Method and apparatus for introducing fuel into a duel fuel system using the H-combustion process
US5450829A (en) * 1994-05-03 1995-09-19 Servojet Products International Electronically controlled pilot fuel injection of compression ignition engines
FI101170B (fi) * 1995-06-15 1998-04-30 Waertsilae Nsd Oy Ab Polttoaineen ruiskutusventtiilin ohjausjärjestely
US6230683B1 (en) * 1997-08-22 2001-05-15 Cummins Engine Company, Inc. Premixed charge compression ignition engine with optimal combustion control
US5713327A (en) * 1997-01-03 1998-02-03 Tilton; Charles L. Liquid fuel injection device with pressure-swirl atomizers
US6095101A (en) * 1997-01-29 2000-08-01 Man B&W Diesel A/S Internal combustion engine of the diesel type for combustion of gas, and a method of supplying such an engine with fuel
US5875743A (en) * 1997-07-28 1999-03-02 Southwest Research Institute Apparatus and method for reducing emissions in a dual combustion mode diesel engine
JPH1182139A (ja) * 1997-08-29 1999-03-26 Denso Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH11101127A (ja) * 1997-09-26 1999-04-13 Mitsubishi Motors Corp 燃焼制御装置
DE69936081T2 (de) * 1998-02-23 2008-01-17 Cummins, Inc., Columbus Regelung einer verbrennungskraftmaschine mit kompressionszündung und kraftstoff-luftvormischung
DE19810935C2 (de) * 1998-03-13 2000-03-30 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer im Viertakt arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine
US6032617A (en) * 1998-05-27 2000-03-07 Caterpillar Inc. Dual fuel engine which ignites a homogeneous mixture of gaseous fuel, air, and pilot fuel
US6029913A (en) * 1998-09-01 2000-02-29 Cummins Engine Company, Inc. Swirl tip injector nozzle
US6095102A (en) * 1998-10-02 2000-08-01 Caterpillar Inc. Dual fuel engine which creates a substantially homogeneous mixture of gaseous fuel, air, and pilot fuel during a compression stroke
JP2000297682A (ja) * 1999-04-16 2000-10-24 Mitsubishi Motors Corp 筒内噴射式内燃機関
JP2001098975A (ja) * 1999-09-29 2001-04-10 Mazda Motor Corp エンジンの制御装置、およびディーゼルエンジンの制御装置
US6202601B1 (en) * 2000-02-11 2001-03-20 Westport Research Inc. Method and apparatus for dual fuel injection into an internal combustion engine
JP3881243B2 (ja) 2000-05-08 2007-02-14 カミンス インコーポレイテッド 可変速度ｓｏｃ制御を有する予混合チャージ圧縮点火エンジン及び作動方法
JP3760725B2 (ja) * 2000-05-16 2006-03-29 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式ガソリン機関
DE10033597C2 (de) * 2000-07-11 2003-12-11 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb eines Dieselmotors
US6912992B2 (en) * 2000-12-26 2005-07-05 Cummins Westport Inc. Method and apparatus for pilot fuel introduction and controlling combustion in gaseous-fuelled internal combustion engine
US6598584B2 (en) * 2001-02-23 2003-07-29 Clean Air Partners, Inc. Gas-fueled, compression ignition engine with maximized pilot ignition intensity
US6550430B2 (en) * 2001-02-27 2003-04-22 Clint D. J. Gray Method of operating a dual fuel internal
US6637381B2 (en) * 2001-10-09 2003-10-28 Southwest Research Institute Oxygenated fuel plus water injection for emissions control in compression ignition engines
US6679224B2 (en) * 2001-11-06 2004-01-20 Southwest Research Institute Method and apparatus for operating a diesel engine under stoichiometric or slightly fuel-rich conditions
DK1460250T3 (da) * 2001-12-25 2009-12-21 Niigata Power Systems Co Ltd Dual fuel-motor
DE10213011B4 (de) * 2002-03-22 2014-02-27 Daimler Ag Selbstzündende Brennkraftmaschine
US6666185B1 (en) * 2002-05-30 2003-12-23 Caterpillar Inc Distributed ignition method and apparatus for a combustion engine
US6978760B2 (en) * 2002-09-25 2005-12-27 Caterpillar Inc Mixed mode fuel injector and injection system
NL1026215C2 (nl) * 2003-05-19 2005-07-08 Sasol Tech Pty Ltd Koolwaterstofsamenstelling voor gebruik in CI motoren.
JP4225153B2 (ja) * 2003-07-30 2009-02-18 日産自動車株式会社 排気フィルタの再生制御装置
JP2005048746A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃焼制御装置
DE10344423A1 (de) * 2003-09-25 2005-04-21 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
CA2444163C (en) * 2003-10-01 2007-01-09 Westport Research Inc. Method and apparatus for controlling combustion quality of a gaseous-fuelled internal combustion engine
JP4007310B2 (ja) * 2003-11-05 2007-11-14 トヨタ自動車株式会社 ２種類の燃料を用いる予混合圧縮自着火運転可能な内燃機関
US7007661B2 (en) * 2004-01-27 2006-03-07 Woodward Governor Company Method and apparatus for controlling micro pilot fuel injection to minimize NOx and UHC emissions
JP4492192B2 (ja) * 2004-04-13 2010-06-30 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルエンジン
JP2006046299A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃焼制御システム
JP2006214292A (ja) * 2005-02-01 2006-08-17 Hitachi Ltd 燃料噴射弁
US7121254B2 (en) 2005-02-17 2006-10-17 General Motors Corporation Compression-ignited IC engine and method of operation
US20060218904A1 (en) * 2005-03-08 2006-10-05 Brady William J Diesel emissions control system and method
DE602005004892T2 (de) * 2005-03-25 2009-03-05 Delphi Technologies, Inc., Troy Verfahren zur Bestimmung von Parametern eines Einspritzsystems
US7270108B2 (en) * 2005-03-31 2007-09-18 Achates Power Llc Opposed piston, homogeneous charge pilot ignition engine
JP2007051624A (ja) * 2005-08-19 2007-03-01 Denso Corp 燃料噴射ノズル
JP4077004B2 (ja) * 2005-10-27 2008-04-16 三菱電機株式会社 燃料噴射弁装置
SE529412C2 (sv) * 2005-12-21 2007-08-07 Scania Cv Ab Arrangemang och förfarande hos en förbränningsmotor
US7284506B1 (en) * 2006-05-08 2007-10-23 Ford Global Technologies, Llc Controlling engine operation with a first and second fuel
JP4635974B2 (ja) * 2006-07-12 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の制御装置
US20080060608A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Angela Priscilla Breakspear Method and use for the prevention of fuel injector deposits
EP1953375A1 (en) * 2007-01-30 2008-08-06 Mazda Motor Corporation Method and computer program product of operating an internal combustion engine as well as engine operating system
JP4737103B2 (ja) * 2007-01-30 2011-07-27 マツダ株式会社 ガソリンエンジンの制御装置
US20080314360A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-25 Deyang Hou Premix Combustion Methods, Devices and Engines Using the Same
JP2009041474A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Idemitsu Kosan Co Ltd 内燃機関、内燃機関システムおよび内燃機関の制御方法
US8882863B2 (en) * 2008-05-14 2014-11-11 Alliant Techsystems Inc. Fuel reformulation systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1759727A1 (ru) * 1990-08-20 1992-09-07 М. М, Гойхенберг, Ю. А. Кэнахин, А. А, Полевин и В.Ф. Р занцее Теплогенератор
WO2005021952A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection system of internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
US20120173125A1 (en) 2012-07-05
KR20120058502A (ko) 2012-06-07
DE102009051137A1 (de) 2011-01-05
JP2012530867A (ja) 2012-12-06
EP2446133A1 (de) 2012-05-02
CN102483007A (zh) 2012-05-30
WO2010149362A1 (de) 2010-12-29
RU2012102607A (ru) 2013-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2541346C2 (ru) Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания
KR101693895B1 (ko) 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템
KR101704064B1 (ko) 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템
EP1983169A1 (en) Internal Combustion Engine and Combustion Method of the Same
EP1267070B1 (en) Spark ignition stratified combustion internal combustion engine
US6516774B2 (en) Premixed charge compression ignition engine with variable speed SOC control and method of operation
US8516991B2 (en) Multi-fuel internal combustion engine
JP4472932B2 (ja) エンジンの燃焼制御装置
JP5423717B2 (ja) 火花点火式ガソリンエンジン
US20130104850A1 (en) Multi-fuel pre-mixed combustion system of internal combustion engine
JP4535051B2 (ja) 多種燃料内燃機関
EP1925802B1 (en) Quick restart HCCI internal combustion engine
JP6249084B1 (ja) 予混合圧縮着火式エンジン
KR101745021B1 (ko) 가솔린/디젤 연료 혼합 압축 착화 연소 엔진의 이지알 제어 시스템 및 그 방법
JP7204982B2 (ja) 水素を燃料とする内燃機関のマルチモード運転
US11506168B2 (en) Gasoline internal combustion engine with assisted compression ignition
US6789511B2 (en) Internal combustion engine with compression ignition
WO2012114482A1 (ja) 内燃機関の制御システム
JP2013542365A (ja) 内燃機関エンジンのための操作方法
JP7213929B1 (ja) エンジンシステム及び気体燃料燃焼方法
JP2005146932A (ja) ２種類の燃料を用いる予混合圧縮自着火運転可能な内燃機関
JP2000297682A (ja) 筒内噴射式内燃機関
JP2001303957A (ja) 圧縮着火式内燃機関
JP2001280183A (ja) 内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170625