SE521969C2 - Device and method for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents

Device and method for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine

Info

Publication number
SE521969C2
SE521969C2 SE0001594A SE0001594A SE521969C2 SE 521969 C2 SE521969 C2 SE 521969C2 SE 0001594 A SE0001594 A SE 0001594A SE 0001594 A SE0001594 A SE 0001594A SE 521969 C2 SE521969 C2 SE 521969C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
cam
injector unit
engine
injection
camshaft
Prior art date
Application number
SE0001594A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0001594D0 (en
SE0001594L (en
Inventor
Christer Mattsson
Original Assignee
Scania Cv Ab
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 Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE0001594A priority Critical patent/SE521969C2/en
Publication of SE0001594D0 publication Critical patent/SE0001594D0/en
Priority to DE10196142T priority patent/DE10196142T1/en
Priority to PCT/SE2001/000923 priority patent/WO2001083974A1/en
Publication of SE0001594L publication Critical patent/SE0001594L/en
Publication of SE521969C2 publication Critical patent/SE521969C2/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/06Pumps peculiar thereto
    • F02M45/063Delivery stroke of piston being divided into two or more parts, e.g. by using specially shaped cams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366Valves being actuated electrically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine 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)

Abstract

A device and a method for injecting fuel into a cylinder (2) of a combustion engine (1), including a camshaft influenced injector unit (I), a controllable control valve (22) connected thereto allowing injection in closed or restricted position, wherein a camshaft (27) for influencing the injector unit is synchronised so as to influence the injector unit for injection during the compression phase of the engine. The camshaft (27) is also synchronised to influence the injector unit (I) for injection during the gas exchange phase and a control unit (8) is arranged to influence the control valve (22) for injection synchronously with the first (24) and/or a second (25) cam lobe on the camshaft, as a response to signals indicating the prevailing operational condition of the engine.

Description

»n-.n 521 969 n. u.. met. Totalt resulterar detta i en jämnare temperaturfördel- ning. »N-.n 521 969 n. U .. met. In total, this results in a more even temperature distribution.

Vid förbränningsmotorer av det slag som tillämpar förbränning av en homogen, förblandad bränsle-luftblandning har det visat sig att emissionsproblemen vad avser skadliga föreningar såle- des är möjliga att reducera. Emellertid vidlådes motortypen av ett antal nackdelar, av vilka kan nämnas ett snävt belast- ningsområde. Det krävs för acceptabel drift att tändningen sker vid ett begränsat läge nära arbetskolvens övre dödpunkt.In internal combustion engines of the type which apply the combustion of a homogeneous, premixed fuel-air mixture, it has been found that the emission problems with respect to harmful compounds are thus possible to reduce. However, the engine type suffers from a number of disadvantages, of which a narrow load range can be mentioned. It is required for acceptable operation that the ignition takes place at a limited position near the upper dead center of the work piston.

Förbränningens start beror emellertid av flera parametrar, men i första hand av temperaturen och trycket i förbränningsrum- met. Eftersom temperaturen i sin tur är höggradigt beroende av laddtryck och belastning, kommer därför gasmassans antänd- ningstidpunkt att variera väsentligt. Detta innebär dålig verkningsgrad för motorn och att den termiska belastningen på motorn blir stor om tändningstidpunkten ligger för tidigt, vilket tenderar att uppträda vid hög last. Är tändningstid- punkten däremot sen, blir även i detta fall verkningsgraden dålig och dessutom förbränningen ofullständig, resulterande i höga emissioner av HC (kolväten).However, the start of combustion depends on several parameters, but primarily on the temperature and pressure in the combustion chamber. Since the temperature in turn is highly dependent on charge pressure and load, the ignition time of the gas mass will therefore vary significantly. This means poor efficiency for the engine and that the thermal load on the engine becomes large if the ignition timing is too early, which tends to occur at high loads. If, on the other hand, the ignition time is late, the efficiency will also be poor in this case and the combustion will also be incomplete, resulting in high emissions of HC (hydrocarbons).

Ett ytterligare problem är att antändningstidpunkten inte är stabil. Som exempel antas antändningstidpunkten vara i området av över dödpunkten för arbetskolven. En ringa ändring av antändningstidpunkten relativt tidigare tändningsförhållande till övre dödpunkten ger en motsvarande ökning av motorns ter- miska belastning, vilket kommer att ge nästa cykel högre tem- peratur o.s.v., vilket ytterligare driver iväg tändningstid- punkten mot än tidigare tändning i förhållande till den övre dödpunkten i ett eskalerande förlopp med skadliga konsekven- SGI' . 70067; 00-05-02 . 25 521 969 . > a ~ .- Det har föreslagits att i en motor kombinera HCCI-processen med Dieselprocessen genom att inspruta en andel av bränslet i cylindern i området av den övre dödpunkten för kolven i gas- växlingstakten. Detta medför bildande av en homogen, förblan- dad bränsle-luftblandning med en första mängd av bränslet införd redan under inloppsfasen. Den resterande andelen av bränslet som ska ingå i förbränningen direktinsprutas in i cylindern för sedvanlig initiering av förbränningen av denna andel, varigenom den första homogent blandade mängden utnytt- jas som en förvärmare och tändningsinitiator för den sedan in- sprutade bränslemängden. Detta system kräver emellertid in- sättning av extrautrustning i form av speciella insprutare samt drivningar därför och sammantaget en icke obetydlig kost- nadsökning för motorn.An additional problem is that the ignition timing is not stable. As an example, the ignition time is assumed to be in the region of above the dead center of the work piston. A slight change in the ignition time relative to the previous ignition ratio to the upper dead center results in a corresponding increase in the engine's thermal load, which will give the next cycle a higher temperature, etc., which further drives the ignition time towards the previous ignition in relation to the upper the deadlock in an escalating process with harmful consequences- SGI '. 70067; 00-05-02. 25 521 969. > a ~ .- It has been proposed to combine in an engine the HCCI process with the Diesel process by injecting a proportion of the fuel into the cylinder in the region of the upper dead center of the piston at the gas exchange rate. This results in the formation of a homogeneous, premixed fuel-air mixture with a first amount of fuel introduced already during the inlet phase. The remaining proportion of the fuel to be included in the combustion is injected directly into the cylinder for the usual initiation of the combustion of this proportion, whereby the first homogeneously mixed amount is used as a preheater and ignition initiator for the subsequently injected amount of fuel. However, this system requires the installation of additional equipment in the form of special injectors and drives therefore and overall a not insignificant cost increase for the engine.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att anvisa en anordning och ett förfarande, vid vilka nackdelarna med den kända tekniken elimineras eller åtminstone reduceras. Det är även ett ändamål att tillhandahålla en anordning och ett för- farande, genom vilka förbättrad drift av fyrtakts förbrän- ningsmotorer kan erhållas.OBJECTS AND MAIN FEATURES OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method in which the disadvantages of the prior art are eliminated or at least reduced. It is also an object to provide a device and a method by which improved operation of four-stroke internal combustion engines can be obtained.

Dessa ändamål uppnås enligt uppfinningen genom en anordning och ett förfarande för bränsleinsprutning av inledningsvis nämnt slag i enlighet med den kännetecknande delen av patent- kravet l respektive 6.These objects are achieved according to the invention by a device and a method for fuel injection of the kind mentioned in the introduction in accordance with the characterizing part of claims 1 and 6, respectively.

Härigenom uppnås att konventionella, i förbränningsmotorn befintliga komponenter kan användas efter endast en ringa modifiering. De respektive bränsleandelarna låter sig på ett fördelaktigt sätt styras så att en för varje driftfall lämplig fördelning kan erhållas. 70067; 00-05-02 lqmø 521 969 - Q v @ a n . » . nu Principen med uppfinningen kan tillämpas vid alla dieselmoto- rer och med olika dieselbränslen. I synnerhet kan uppfinningen tillämpas vid drift med svårtända bränslen såsom t. ex. etanol och metanol.In this way it is achieved that conventional components present in the internal combustion engine can be used after only a slight modification. The respective fuel components can be controlled in an advantageous manner so that a distribution suitable for each operating case can be obtained. 70067; 00-05-02 lqmø 521 969 - Q v @ a n. ». now The principle of the invention can be applied to all diesel engines and with different diesel fuels. In particular, the invention can be applied in operation with difficult-to-ignite fuels such as e.g. ethanol and methanol.

Vid konventionella dieselmotorer med etanoldrift kan man i vissa driftfall köra motorn på ren etanol, t ex vid hög last.In conventional diesel engines with ethanol operation, in certain operating cases the engine can be run on pure ethanol, for example at high loads.

Vid lägre last uppstår emellertid problem vid drift med rent etanolbränsle, varför i bränslet konventionellt måste inblan- das en s. k. tändförbättrare, t ex en nitrerad förening eller t ex polyetylenglykol. Genom uppfinningen kan emellertid dieseldrift med svårtända bränslen såsom etanol, möjliggöras utan tillsats av tändförbättrare, eftersom den första, homo- gent blandade bränsleandelen, vid t. ex. låg last, i praktiken kommer att fungera som en tändförbättrare och, enligt ovan, i praktiken även som en förvärmare, så att den andra, inspru- tade, andelen säkert antänds vid den önskade tidpunkten.At lower loads, however, problems arise during operation with pure ethanol fuel, which is why a so-called ignition improver, such as a nitrated compound or, for example, polyethylene glycol, must conventionally be mixed into the fuel. By the invention, however, diesel operation with difficult-to-ignite fuels, such as ethanol, can be made possible without the addition of ignition improvers, since the first, homogeneously mixed fuel component, at e.g. low load, in practice will act as an ignition improver and, as above, in practice also as a preheater, so that the other, injected, portion is safely ignited at the desired time.

Insprutningen av den första andelen av bränslet sker vid en fas då varma restgaser från tidigare förbränningscykel finns kvar i cylindern, vilket befrämjar förângningen av det inspru- tade bränslet. Detta är särskilt effektivt med fallet diesel- olja. Etanol skulle kunna sprutas in senare, eftersom det är mer lättflyktigt. Under insugningstakten insugen (eller inma- tad) luft tillåts effektivt blandas med det föràngade eller åtminstone väsentligen förångade bränslet så att en homogen bränsle-luftblandning resulterar i hela förbränningsrummet.The injection of the first part of the fuel takes place during a phase when hot residual gases from a previous combustion cycle remain in the cylinder, which promotes the evaporation of the injected fuel. This is particularly effective with the diesel oil case. Ethanol could be injected later, as it is more volatile. At the suction rate, intake (or intake) air is allowed to mix efficiently with the vaporized or at least substantially vaporized fuel so that a homogeneous fuel-air mixture results throughout the combustion chamber.

Genom att variera förhållandet mellan den första och andra andelen beroende på rådande drifttillstånd kan motordriften optimeras. Verkningsgraden vid ett brett spektrum av driftfall kommer därmed att öka. Som exempel kan nämnas att det vid nor- 70067; 00-05-02 u a>| :in -30 1» n , 25 521 969 o . e . u - - f n av mal körning på full last kan vara möjligt att klara sig med en liten första andel bränsle tillförd för att etablera en homo- gen bränsleblandning, under det att det vid lägre last är eftersträvansvärt att ha större mängd etablerad homogen bränsle-luftblandning.By varying the ratio between the first and second part depending on the prevailing operating condition, the engine operation can be optimized. The efficiency of a wide range of operating cases will thus increase. As an example it may be mentioned that at nor- 70067; 00-05-02 u a> | : in -30 1 »n, 25 521 969 o. e. u - - fn of mill driving at full load it may be possible to cope with a small first proportion of fuel added to establish a homogeneous fuel mixture, while at lower loads it is desirable to have a larger amount of established homogeneous fuel-air mixture .

Enligt uppfinningen erhålls låga NOX-emissioner, och det kan vara fördelaktigt att även av denna anledning tillse att det tillförda bränslet vid tomgång och låg last uteslutande, respektive i stor utsträckning, utgörs av ”den första andelen” bränsle. Uppfinningen har även betydande potential att redu- cera sotbíldningen. Man kan också förvänta sig viss reducerad bränsleförbrukning.According to the invention, low NOX emissions are obtained, and it may be advantageous also for this reason to ensure that the supplied fuel at idle and low load consists exclusively, or to a large extent, of the "first proportion" of fuel. The invention also has significant potential to reduce soot formation. One can also expect some reduced fuel consumption.

Genom utformningen med dubbla kamnockar på den insprutarenhe- ten påverkande kamaxeln behöver i princip motorn endast kompletteras med en kamnock, vilken påverkar insprutaren på ett tidsmässigt valt avstånd från den ordinarie kamnocken samt mjukvara. Reglering av bränslemängd, som ska insprutas vid de olika påverkningstillfällena, ombesörjs genom styrning av en reglerventil, vilken grovt fungerar som en blödningsventil, så att insprutning sker när den är stängd men inte när den är öppen. Därför måste enligt uppfinningen styrsystemet program- meras för motsvarande förändrad styrning av reglerventilen.Due to the design with double cam cams on the camshaft affecting the injector unit, in principle the motor only needs to be supplemented with a cam cam, which affects the injector at a time selected from the ordinary cam cam and software. Control of the amount of fuel, which is to be injected at the various influences, is ensured by controlling a control valve, which roughly functions as a bleeding valve, so that injection takes place when it is closed but not when it is open. Therefore, according to the invention, the control system must be programmed for correspondingly changed control of the control valve.

Genom att, enligt en aspekt av uppfinningen, den första kam- nocken har en insprutarenheten påverkande flank med en annan stigning än den andra kamnockens motsvarande flank uppnås att insprutningarnas insprutningstryck kan styras, vilket bl. a. kan utnyttjas för påverkning av insprutningarnas varaktighet.By, according to an aspect of the invention, the first cam cam having an injector influencing the injector unit with a different pitch than the corresponding edge of the second cam cam, it is achieved that the injection pressure of the injections can be controlled, which i.a. a. can be used to influence the duration of the injections.

Genom att, enligt ytterligare en aspekt, den första kamnocken är synkroniserad att påverka insprutarenheten innan väsentlig 70067; 00-05-02 J>|A| 521 969 | Q ~ | u: insugning skett i gasväxlingsfasen tillvaratas i största grad resterande värmeenergi i restgaser, kolvtopp mm.In that, according to a further aspect, the first cam cam is synchronized to actuate the injector unit before substantially 70067; 00-05-02 J> | A | 521 969 | Q ~ | u: suction has taken place in the gas exchange phase, the remaining heat energy in residual gases, piston tops, etc. is utilized to the greatest extent.

Ytterligare fördelar nås med olika aspekter av uppfinningen och kommer att framgå av den följande detaljbeskrivningen.Additional advantages are achieved with various aspects of the invention and will be apparent from the following detailed description.

Kortfattad ritningsbeskrivning Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med ledning av utfö- ringsexempel och med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig 1 schematiskt visar en detalj av en förbränningsmotor ut- rustad enligt uppfinningen, Fig 2 visar en första variant med annorlunda utformad kamnock, Fig 3 visar en andra variant med ytterligare annorlunda utfor- mad kamnock, Fig 4 visar schematiskt användningen av uppfinningens styrmöj- ligheter i en moment-/varvtalskurva för en dieselmotor, och Fig 5 visar ett PV-diagram för en dieselmotor.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail with reference to exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 schematically shows a detail of an internal combustion engine equipped according to the invention, Fig. 2 shows a first variant with differently designed camshaft, Figs. Fig. 3 shows a second variant with an even differently designed cam cam, Fig. 4 schematically shows the use of the control possibilities of the invention in a torque / speed curve for a diesel engine, and Fig. 5 shows a PV diagram for a diesel engine.

Beskrivning av utföringsexempel I fig 1 visas schematiskt en flercylindrig (en enda cylinder visad) förbränningsmotor 1 av dieseltyp och omfattande ett cylinderrum 2 samt en i cylindern rörlig kolv 3. In i cylin- derrummet 2 mynnar en inloppskanal samt utgår en utloppskanal, vilka på vanligt sätt är bestyckade med vederbörliga ventiler (detta är ej visat). Som vanligt är insatt (minst) ett insprutningsmunstycke 6 för direktinsprutning av bränsle in i bränslerummet. Munstycket 6 har förbindelse med en kamdriven 70067; 00-05-02 .,.Description of exemplary embodiments Fig. 1 schematically shows a multi-cylinder (single cylinder shown) internal combustion engine 1 of diesel type and comprising a cylinder space 2 and a piston 3 movable in the cylinder. are equipped with appropriate valves (this is not shown). As usual, (at least) an injection nozzle 6 is inserted for direct injection of fuel into the fuel chamber. The nozzle 6 is connected to a cam-driven 70067; 00-05-02.,.

H.. ' 30 U . ¿ 25 u I a | oo 521 969 II- a » : . .o insprutare I av konventionellt slag omfattande en i en cylin- der 20 kampàverkad kolv (ej visad). En kamaxel 27 uppbär dels en konventionell andra kamnock 25, vilken påverkar insprutaren I vid tändningsfasen, dels en första kamnock 24, förskjuten c:a l80° i förhållande till den andra kamnocken för att medge insprutarpåverkan under motorns gasväxlingsfas. En reglerven- til 22 är på i och för sig känt sätt anordnad i ett utlopp från insprutaren, så att när ventilen är stängd och inspruta- ren påverkad av en kamnock, insprutning sker. Öppen reglerven- til medför blödning av i cylindern befintlig bränslemängd till tank T. Bränslemängden kan således styras genom styrning av stängningstiden för ventilen 22 samt eventuellt även dess öpp- ningsgrad. Detta görs av styrenheten 8.H .. '30 U. ¿25 u I a | oo 521 969 II- a »:. .o injector I of a conventional type comprising a piston (not shown) in a cylinder 20 (not shown). A camshaft 27 carries on the one hand a conventional second cam cam 25, which acts on the injector I during the ignition phase, and on the other hand a first cam cam 24, displaced by about 180 ° relative to the second cam cam to allow injector action during the gas exchange phase of the engine. A control valve 22 is arranged in a manner known per se in an outlet from the injector, so that when the valve is closed and the injector is actuated by a cam cam, injection takes place. The open control valve causes bleeding of the amount of fuel present in the cylinder to tank T. The amount of fuel can thus be controlled by controlling the closing time of the valve 22 and possibly also its degree of opening. This is done by the control unit 8.

Styrsystemet i fig 1 omfattar en styrenhet 8, vilken tillförs signaler 9 avseende driftparametrar för motordriften, vilka kan avse varvtal, belastning, motortemperatur, gaspedalläge, avgassammansättning m. m. Styrenheten 8 är inrättad att styra reglerventilen 22 för att därigenom styra genom insprutnings- munstycket 6 insprutad bränslemängd vid varje påverkningstill- fälle.The control system in Fig. 1 comprises a control unit 8, which is supplied with signals 9 regarding operating parameters for the engine operation, which can refer to speed, load, engine temperature, accelerator pedal position, exhaust composition, etc. The control unit 8 is arranged to control the control valve 22 to thereby control at each opportunity.

Företrädesvis är styrenheten programmerad för att optimera förhållandet mellan de insprutade bränslemängderna samt också den totala mängden insprutat bränsle liksom eventuellt också, i någon mån, tidpunkten för när respektive insprutning sker i förhållande till motorns vevvinkel.Preferably, the control unit is programmed to optimize the ratio between the injected fuel quantities as well as the total amount of injected fuel as well as possibly also, to some extent, the time when each injection takes place in relation to the engine crank angle.

Uppfinningen kan varieras inom ramen för kraven, och i synner- het kan förhållandet mellan de olika andelarna, som antytts ovan, anpassas för olika drifttillstând. 70067 ; 00-05-02 -Q |-;n| n. u. o u .» nu II I n e. on u o o. n 4 u» u nu I n -v -v n o en n v u u: n o va» .n u c v o. »nu I III ' I n . , n - n 1. u o u . u q I o n ~ n» en 1. n.. n. .en Det är även möjligt att arrangera insprutningsmunstyckenas placering och antal till de i förevarande motor rådande för- hållandena. Munstycket 6 och den tillhörande bränslekretsen kan ha konventionell utformning och placering liksom även reglerventilen 22.The invention can be varied within the scope of the claims, and in particular the ratio between the different proportions, as indicated above, can be adapted for different operating conditions. 70067; 00-05-02 -Q | -; n | n. u. o u. » nu II I n e. on u o o. n 4 u »u nu I n -v -v n o en n v u u: n o va» .n u c v o. »nu I III 'I n. , n - n 1. u o u. u q I o n ~ n »en 1. n .. n. .en It is also possible to arrange the location and number of the injection nozzles to the conditions prevailing in the present engine. The nozzle 6 and the associated fuel circuit may have a conventional design and location as well as the control valve 22.

I figur 2 visas alternativt utformade kamnockar där den första kamnocken 24 har en insprutarenheten påverkande flank med en större utbredning och därmed större stigning än den andra kam- nockens 25 motsvarande flank. I figur 3 visas ytterligare alternativt utformade kamnockar där den första kamnocken 24 har en insprutarenheten påverkande flank med en mindre utbred- ning och därmed mindre stigning än den andra kamnockens 25 motsvarande flank. Genom val av utformning av flankerna på detta och liknande sätt uppnås att insprutningstidens längd kan styras för de olika insprutningstillfällena. Allmänt kan sägas att insprutning över en längre tidsperiod med lägre insprutningstryck blir följden med mindre stigning.Figure 2 shows alternatively designed cam cams where the first cam cam 24 has a flank influencing an injector unit with a larger extent and thus a greater pitch than the corresponding flank of the second cam cam 25. Figure 3 shows further alternatively designed cam cams where the first cam cam 24 has a flank influencing an injector unit with a smaller extent and thus less pitch than the corresponding flank of the second cam cam 25. By choosing the design of the flanks in this and similar manner, it is achieved that the length of the injection time can be controlled for the different injection occasions. In general, it can be said that injection over a longer period of time with lower injection pressure results in less rise.

I fig 4 illustreras ett exempel på möjligheten att variera förhållandet mellan den första och andra andelen beroende på rådande drifttillstånd, så att motordriften kan optimeras.Fig. 4 illustrates an example of the possibility of varying the ratio between the first and second proportions depending on the prevailing operating condition, so that the motor operation can be optimized.

Verkningsgraden vid ett brett spektrum av driftfall kommer därmed att öka. Som framgår av exemplet är det vid normal kör- ning med hög last (övre området i figuren över c:a 50 - 60 % av fullast) möjligt att köra på ”dieselmod” (förbränning enligt dieselprocessen) och således klara sig utan eller med en liten första andel bränsle tillförd för att etablera en homogen bränsleblandning. Vid låg last (undre området under c:a 15 % av fullast) är det eftersträvansvärt att ha större mängd etablerad homogen bränsle-luftblandning för bästa drift.The efficiency of a wide range of operating cases will thus increase. As can be seen from the example, during normal driving with a high load (upper area in the figure above approx. 50 - 60% of full load) it is possible to drive in “diesel mode” (combustion according to the diesel process) and thus manage without or with a small initial proportion of fuel added to establish a homogeneous fuel mixture. At low loads (lower range below about 15% of full load), it is desirable to have a larger amount of established homogeneous fuel-air mixture for best operation.

Här kör man således på ”HCCI-mod” (förbränning enligt HCCI- processen). I mellanområdet tillses så att man erhåller en 70067; 00-05-02 e v... .- .25 . .. -30 . U . 521 969 varierande blandning i riktning av mer ”dieselmod” vid ökande last. Det ska noteras att det visade exemplet endast grovt redovisar principen för uppfinningen.Here you thus run on "HCCI mode" (combustion according to the HCCI process). In the intermediate area, care is taken to obtain a 70067; 00-05-02 e v .... .- .25. .. -30. U. 521 969 varying mixture in the direction of more "diesel mode" with increasing load. It should be noted that the example shown only roughly describes the principle of the invention.

PV-diagrammet i fig 5 visar en dieselcykel med utblåsfas 12, insugningsfas 13, kompressionsfas 14, tändningsfas 15 och expansionsfas 16. I princip insprutas den första andelen vid inledningen 17 av insugningsfasen 13, under det att den andra andelen insprutas såsom konventionellt vid inledningen 18 av tändningsfasen 15 eller avslutningen av kompressionsfasen 14.The PV diagram in Fig. 5 shows a diesel cycle with exhaust phase 12, intake phase 13, compression phase 14, ignition phase 15 and expansion phase 16. In principle, the first portion is injected at the inlet 17 of the intake phase 13, while the second portion is injected as conventional at the inlet 18 of the ignition phase 15 or the end of the compression phase 14.

Tidpunkten för insprutningen av den första andelen av bräns- let, styrs så att det tillförsäkras att bränslet insprutas så nära kolvens övre dödpunkt att inget bränsle riskerar att träffa cylinderfodret. Om i stället bränsle skulle ha inspru- tats under en del av insugningsfasen, där fodret är exponerat skulle detta i den rådande miljön negativt påverka smörjfil- men. Dessutom skulle insugen, kall luft motverka föràngningen av bränslet på grund av den uppträdande avkylningen.The timing of the injection of the first portion of the fuel is controlled so as to ensure that the fuel is injected so close to the top dead center of the piston that no fuel risks hitting the cylinder liner. If, instead, fuel had been injected during a part of the suction phase, where the feed is exposed, this would have a negative effect on the lubricating film in the prevailing environment. In addition, sucked in cold air would counteract the evaporation of the fuel due to the cooling that occurred.

Insprutningen bör för övrigt ske så att sprayen av bränsle- droppar riktas ner i ett i kolvtoppen befintligt hålrum, var- vid även kolvens värme utnyttjas för att befrämja förbrän- ningen. Insprutaren kan för övrigt vara påverkad direkt av en överliggande kamaxel.The injection should also take place so that the spray of fuel droplets is directed down into a cavity in the piston top, whereby the heat of the piston is also used to promote combustion. The injector can also be actuated directly by an overhead camshaft.

Kompressionen är anpassad till bränslet och i fallet diesel- olja handlar det företrädesvis om ett kompressionsområde mel- lan cza 9-14:l, under det att det i fallet etanol företrädes- vis handlar om cza 19-24:l. Det kan även vara fråga om en s.k.The compression is adapted to the fuel and in the case of diesel oil it is preferably a compression range between about 9-14: 1, while in the case of ethanol it is preferably about 19-24: 1. It can also be a question of a so-called

”PLD”-insprutare, dvs. en insprutare med pumpen avdelad från, och med ett rör förbunden med, själva insprutaren, vilket ger 70067; OO-05-02 |»1»| » » ø : uu 521 969 .p n.. större frihet att placera dessa delar i förhållande till kam- axeln."PLD" injectors, i.e. an injector with the pump separated from, and with a pipe connected to, the injector itself, giving 70067; OO-05-02 | »1» | »» Ø: uu 521 969 .p n .. greater freedom to place these parts in relation to the camshaft.

Företrädesvis är styrenheten så inrättat att i drift 0 - 100% av den totala bränslemängden insprutas synkront med den första kamnockens påverkan av insprutarenheten för optimal intäckning av huvuddelen av driftfall, som kan förväntas. Även andra, väsentligt snävare intervall, kan emellertid förekomma: c:a 3 - 20% av den totala bränslemängden, och det föredrages att c:a - 15% insprutas synkront med den första kamnockens påverkan av insprutarenheten. Vid c:a 3 - 10 % förinsprutning önskas att tillsatsen brinner i förtid, och utgör förvärmare, under det att vid högre andel förinsprutat bränsle, c:a 10 - 60 %, allt ska brinna samtidigt, dvs. vid ÖD för att bl.a. undvika knackning.Preferably, the control unit is arranged so that in operation 0 - 100% of the total amount of fuel is injected synchronously with the influence of the first cam cam on the injector unit for optimal coverage of the main part of the operating case, which can be expected. However, other, significantly narrower ranges may also occur: about 3 - 20% of the total amount of fuel, and it is preferred that about - 15% be injected synchronously with the influence of the first cam cam on the injector unit. At about 3 - 10% pre-injection, it is desired that the additive burns prematurely, and constitutes a preheater, while at a higher proportion of pre-injected fuel, about 10 - 60%, everything should burn at the same time, ie. at ÖD to e.g. Avoid knocking.

Uppfinningen kan kombineras med styrning av ventilöverlapp så att en ökad mängd restgaser kvarstannar i cylindern för för- bättrad bränsleföràngning. Detta kan medföra möjlighet att förinspruta in en större andel av bränslet. Därutöver insätts företrädesvis även EGR-återföring för att erhålla ytterligare optimerad drift och emissionsreduktion, speciellt vid laster över c:a 50% last. 70067; 00-05-02 . . e » n.The invention can be combined with control of valve overlap so that an increased amount of residual gases remains in the cylinder for improved fuel evaporation. This can lead to the possibility of pre-injecting a larger proportion of the fuel. In addition, EGR feedback is preferably used to obtain further optimized operation and emission reduction, especially for loads above about 50% load. 70067; 00-05-02. . one.

Claims (16)

'f,;3o 10 15 20 _25 - - v u nu 521 969 ll Patentkrav:'f,; 3o 10 15 20 _25 - - v u nu 521 969 ll Patent claims: 1. Anordning för insprutning av bränsle i en cylinder (2) till en förbränningsmotor (l), omfattande en kamaxelpåverkad in- sprutarenhet (I), en till denna ansluten styrbar reglerventil (22), vilken medger insprutning i stängt eller strypt läge, varvid en insprutarenheten påverkande kamaxel (27) är synkro- niserad att påverka insprutarenheten för insprutning under motorns kompressionsfas, kännetecknad av att kamaxeln (27) även är synkroniserad att påverka insprutarenheten (I) för in- sprutning under motorns gasväxlingsfas och att en styrenhet (8) är inrättad för att påverka reglerventilen (22) för in- sprutning synkront med en första (24) och/eller en andra (25) kamnock på kamaxel (27) för insprutning under gasväxlingsfasen respektive under kompressionsfasen, som svar på signaler indi- kerande det förevarande drifttillstàndet för motorn.Apparatus for injecting fuel into a cylinder (2) of an internal combustion engine (1), comprising a camshaft actuated injector unit (I), a controllable control valve (22) connected thereto, which allows injection in closed or throttled position, wherein an injector unit actuating camshaft (27) is synchronized to actuate the injector unit for injection during the compression phase of the engine, characterized in that the camshaft (27) is also synchronized to actuate the injector unit (I) for injection during the gas exchange phase of the engine and that a control unit (8) is arranged to actuate the control valve (22) for injection synchronously with a first (24) and / or a second (25) cam cam on the camshaft (27) for injection during the gas exchange phase and during the compression phase, respectively, in response to signals indicating the the current operating condition of the engine. 2. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att den första kamnocken (24) har en insprutarenheten (I) påverkande flank med en annan stigning än den andra kamnockens (25) motsvarande flank.Device according to claim 1, characterized in that the first cam cam (24) has a flank influencing an injector unit (I) with a different pitch than the corresponding edge of the second cam cam (25). 3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den första kamnocken är synkroniserad att påverka insprutarenheten vid inledningen av insugningsfasen.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first cam cam is synchronized to actuate the injector unit at the beginning of the suction phase. 4. Anordning enligt krav l, 2 eller 3, kännetecknad av att kamnockarna är förskjutna c:a l80°.Device according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the cam cams are displaced by approximately 180 °. 5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att styrenheten är så inrättad att i drift 3 - 100% av den totala bränslemängden insprutas synkront med den första kam- nockens påverkan av insprutarenheten. 70067; 00-05-02 10 15 20 25 u u u ~ u: n. -1- v v nu u: I' I' u n. u; .o u. n a a» a en I u a» en no u. a u an: q u n en. u. n nu nu n.. n so; ø o n > u u u n u. n n a a o u u . n n 1 .n o. n. n. . | - u o» 12Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit is so arranged that in operation 3 - 100% of the total amount of fuel is injected synchronously with the influence of the first cam on the injector unit. 70067; 00-05-02 10 15 20 25 u u u ~ u: n. -1- v v nu u: I 'I' u n. U; .o u. n a a »a en I u a» en no u. a u an: q u n en. u. n nu nu n .. n so; ø o n> u u u n u. n n a a o u u. n n 1 .n o. n. n.. | - u o »12 6. Förfarande för insprutning av bränsle i en cylinder (2) till en förbränningsmotor omfattande en kamaxelpàverkad in- sprutarenhet (I), en till denna ansluten styrbar reglerventil (22), vilken medger insprutning i stängt eller strypt läge, varvid en insprutarenheten pàverkande kamaxel (27) synkronise- rat påverkar insprutarenheten för insprutning vid avslutningen av motorns kompressionsfas, kännetecknat av att kamaxeln (27) även är synkroniserad att påverka insprutarenheten (I) för in- sprutning under motorns gasväxlingsfas och att reglerventilen (22) styrs för insprutning synkront med en första (24) och/eller en andra (25) kamnock för insprutning under gasväx- lingsfasen respektive kompressionsfasen som svar på signaler indikerande det förevarande drifttillståndet för motorn.A method for injecting fuel into a cylinder (2) of an internal combustion engine comprising a camshaft actuated injector unit (I), a controllable control valve (22) connected thereto, which allows injecting in closed or throttled position, an injector unit actuating camshaft (27) synchronously affects the injector unit for injection at the end of the compression phase of the engine, characterized in that the camshaft (27) is also synchronized to actuate the injector unit (I) for injection during the gas exchange phase of the engine and that the control valve (22) is controlled for injection synchronously with a first (24) and / or a second (25) cam cam for injection during the gas exchange phase and the compression phase, respectively, in response to signals indicating the present operating condition of the engine. 7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att den första kamnocken påverkar insprutarenheten vid inledningen av insug- ningsfasen.Method according to claim 6, characterized in that the first cam cam acts on the injector unit at the beginning of the suction phase. 8. Förfarande enligt krav 6 eller 7, kännetecknat av att in- sprutarenheten påverkas av nockarna förskjutet cza 360 vev- axelgrader motsvarande c:a 180 kamaxelgrader.Method according to Claim 6 or 7, characterized in that the injector unit is actuated by the cams displaced by approximately 360 crankshaft degrees corresponding to approximately 180 camshaft degrees. 9. Förfarande enligt något av kraven 6 - 8, kännetecknat av att i drift O - 100% av den totala bränslemängden insprutas synkront med den första kamnockens påverkan av insprutarenhe- ten.Method according to one of Claims 6 to 8, characterized in that in operation 0 to 100% of the total amount of fuel is injected synchronously with the influence of the first cam cam on the injector unit. 10. Förfarande enligt kravet 9, kännetecknat av att i drift cza 3 - 20% av den totala bränslemängden, och föredraget c:a 5 - 15% insprutas synkront med den första kamnockens påverkan av insprutarenheten. 70067; 00-05-02 |||:| 10 15 20 521 969 13 n. ---Method according to claim 9, characterized in that in operation about 3 - 20% of the total amount of fuel, and preferably about 5 - 15% is injected synchronously with the influence of the first cam cam on the injector unit. 70067; 00-05-02 ||||: | 10 15 20 521 969 13 n. --- 11. Förfarande enligt något av kraven 6 - 10, kännetecknat av att vid konstaterad låg motorbelastning och måttliga varvtal insprutningsandelen vid slutet av kompressionsfasen är minime- rad.Method according to one of Claims 6 to 10, characterized in that at the observed low engine load and moderate speeds, the injection rate at the end of the compression phase is minimized. 12. Förfarande enligt något av kraven 6 - 11, kännetecknat av att vid konstaterad hög motorbelastning insprutningsdelen vid slutet av kompressionsfasen är maximerad.Method according to one of Claims 6 to 11, characterized in that the injection part is maximized at the end of the compression phase when a high engine load is detected. 13. Förfarande enligt något av kraven 6 - 12, kânnetecknat av att vid konstaterad låg motorbelastning och höga varvtal in- sprutningsandelen vid slutet av kompressionsfasen är på ett medelvärde.Method according to one of Claims 6 to 12, characterized in that at the observed low engine load and high speeds, the injection rate at the end of the compression phase is at an average value. 14. Dieselmotor inkluderande en anordning enligt något av kra- ven 1 - 5 för var och en av sina cylindrar. varvid den även omfattar ut-A diesel engine including a device according to any one of claims 1 to 5 for each of its cylinders. wherein it also includes 15. Dieselmotor enligt krav 14, rustning för styrd EGR-gasåterföring.Diesel engine according to claim 14, equipment for controlled EGR gas recirculation. 16. Dieselmotor enligt krav 14 eller 15, varvid den även om- fattar utrustning för styrning av öppningstiderna för inlopps- och utloppsventilerna. 70067; 00-05-02 - . ~ ~ uA diesel engine according to claim 14 or 15, wherein it also comprises equipment for controlling the opening times of the inlet and outlet valves. 70067; 00-05-02 -. ~ ~ u
SE0001594A 2000-05-02 2000-05-02 Device and method for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine SE521969C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0001594A SE521969C2 (en) 2000-05-02 2000-05-02 Device and method for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine
DE10196142T DE10196142T1 (en) 2000-05-02 2001-04-27 Device and method for injecting fuel
PCT/SE2001/000923 WO2001083974A1 (en) 2000-05-02 2001-04-27 Device and method for fuel injection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0001594A SE521969C2 (en) 2000-05-02 2000-05-02 Device and method for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0001594D0 SE0001594D0 (en) 2000-05-02
SE0001594L SE0001594L (en) 2001-11-03
SE521969C2 true SE521969C2 (en) 2003-12-23

Family

ID=20279498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0001594A SE521969C2 (en) 2000-05-02 2000-05-02 Device and method for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE10196142T1 (en)
SE (1) SE521969C2 (en)
WO (1) WO2001083974A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7000596B2 (en) 2003-10-03 2006-02-21 Cummins Westport Inc. Method and apparatus for controlling an internal combustion engine using combustion chamber pressure sensing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09158810A (en) * 1995-10-02 1997-06-17 Hino Motors Ltd Diesel engine
JP3310871B2 (en) * 1996-07-08 2002-08-05 三菱電機株式会社 Fuel injection device
DE19750226C1 (en) * 1997-11-13 1998-10-29 Daimler Benz Ag Diesel engine management system controlling breathing and injection timing in rich and weak running

Also Published As

Publication number Publication date
DE10196142T1 (en) 2003-06-12
WO2001083974A1 (en) 2001-11-08
SE0001594D0 (en) 2000-05-02
SE0001594L (en) 2001-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7093568B2 (en) Control of autoignition timing in a HCCI engine
US7121255B2 (en) Strategy for fueling a diesel engine by selective use of fueling maps to provide HCCI+RVT, HCCI+IVC, HCCI+IVC+EVC, and CD+RVT combustion modes
Lecointe et al. Downsizing a gasoline engine using turbocharging with direct injection
JP4499643B2 (en) Multistage fuel injection internal combustion engine
US9702316B2 (en) Spark-ignition direct injection engine
US7720590B2 (en) Homogenous charge compression ignition engine and controlling method of the engine
US9255539B2 (en) Spark-ignition direct injection engine
US20170198629A1 (en) Internally cooled internal combustion engine and method thereof
US8522730B2 (en) Homogenous charge compression ignition engine and controlling method of the engine
US9470174B2 (en) Control system and control method of spark ignition gasoline engine
EP3015692B1 (en) Engine control device
US7284531B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
CN103375283B9 (en) The explosive motor and the operating method of the explosive motor of the type that part disables
EP3339616B1 (en) Control device for internal combustion engine
CN103375299A (en) Multi-cylinder gasoline engine
EP3299608A2 (en) Gasoline direct-injection compression-ignition engine for low octane fuels
US7347179B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
US20160201635A1 (en) Control device of engine
CN114483353B (en) Engine system
SE521731C2 (en) Procedure for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine
CN114483352B (en) engine system
JP3062576B2 (en) Two-stroke internal combustion engine
WO2006009693A2 (en) Strategy for fueling a diesel engine by selective use of fueling maps to extend range of hcci combustion
SE521969C2 (en) Device and method for fuel injection in an internal combustion engine and internal combustion engine
JP4501108B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed