(57)【要約】各作用サイクルのために調整された量の燃料が燃焼室２内に供給される、圧縮点火装置１を備えたピストンシリンダ型の過給機付き４ストローク燃焼エンジンの燃料噴射方法及び装置において、圧縮工程中に前記調量された燃料の第１の部分を噴射して上死点に達する前に点火を開始させ、第２の部分を従来の点火の開始のために噴射燃料としてが燃焼室２に供給する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各作用サイクルのために調整された量の燃料が燃焼室（２）内に供給される、圧縮点火装置（１）を備えたピストン・シリンダ型の過給機付き４ストローク燃焼エンジンの燃料噴射方法において、圧縮行程中に前記調整された量の燃料の第１の部分を噴射して上死点に達する前に燃焼を開始させ、第２の部分を従来の点火の開始のための噴射燃料として燃焼室（２）に供給することを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項２】
前記調整された量の燃料の第１の部分を圧縮行程の後半に噴射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整された量の燃料の第１の部分を上死点前の約４０°から７０°で噴射することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記調整された量の燃料の第１の部分を上死点前の５０°から６０°で噴射することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の部分と第２の部分と比を、エンジン速度、負荷、エンジン温度、アクセルペダル位置及び／又は排気ガス成分等の作動パラメータに基づいて調整することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の部分が、噴射される全燃料量の約１０％から２５％を構成することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
燃料としてディーゼルオイルを使用することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の燃料部分と前記第２の燃料部分との双方を噴射するために１つの同じ噴射器を使用することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
各作用サイクルのために調整された量の燃料を燃焼室（２）に供給するための供給装置を組み込んだ、圧縮点火装置（１）を備えた過給機付きピストン・シリンダ型の燃焼エンジンにおいて、前記供給装置が、圧縮行程中に前記調整された量の燃料の第１の部分を燃焼室（２）内に噴射し、従来の点火開始時に第２の部分を燃焼室内に噴射するよう構成されていることを特徴とする燃焼エンジン。
【請求項１０】
作動パラメーター（９）に基づいて噴射を調整する制御ユニット（８）を備えていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記供給装置は、前記第１の部分を噴射するための高圧ジェットを含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
全燃料量の約２５％までが第１の部分として噴射されることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
１つの同じ噴射器（６）が第１の燃料部分と第２の燃料部分との双方を噴射するようになっていることを特徴とする請求項９から１２までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の序文（プリアンブル）に記載のピストン・シリンダ型の燃焼エンジンへの燃料噴射方法及び請求項９の序文に記載の燃焼エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンから高濃度の窒素酸化物（ＮＯｘ）が放出される問題は、点火時のシリンダ内の制限された部分での非常に高い燃焼温度の結果により生じる。何故なら、燃焼は、比較的低いλ値（空燃比）を有する限定された燃焼フロントに沿って進むからである。
【０００３】
ディーゼルエンジンにおいて、多量の排気ガスを含む圧縮された空気／排気ガス混合気に非常に迅速に燃料を噴射することにより、燃焼速度を低下させ、煤煙の生成を少なくし、ＮＯｘの放出を減少させ、高いエンジン効率を得ることができることが知られている。
【０００４】
従来技術によれば、燃焼室内の所望の排気ガスの成分を達成するためにエンジンの排気側から吸気側へ排気ガスの一部（ＥＧＲガス）が戻される。このフィードバックの間、ＥＧＲガスは、シリンダ内に導入される前にそれらを冷却するためのＥＧＲクーラーを通過する。この方法の欠点は、所望のエネルギー放出プロセスが生じることを可能にするために十分な量の排気ガスを冷却し導入することに問題があることである。同時に、全負荷時に十分高い平均圧力を発生するためにエンジンに必要な量の燃料を燃焼できるようにするのに十分な新鮮な空気をエンジンに導入することが困難であることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、従来技術の欠点を解消するか、少なくともその欠点を低減する方法及び過給機付き燃焼エンジンを提供することである。
【０００６】
本発明によれば、この目的は、既述の種類のもので、請求項１の特徴部分に記載の燃料噴射方法によって、また、請求項９の特徴部分に記載の燃焼エンジンを設計することによって、達成される。
【０００７】
本発明によれば、圧縮工程時に、上記した排出物が少ない燃焼を達成するために必要な、燃料の第１の部分と二酸化炭素の一部との均一な燃焼が生じる。このことは、エンジンが外部排気ガスの少量のフィードバックしか必要とせず、また、第２の部分として噴射される量の燃料を、信頼性があり且つ煤煙の生成を少なくしつつ燃焼させるのに十分な空気をエンジンに供給できることを意味する。少量の硫黄含有量と、多量の一酸化炭素含有量と、高い燃料噴射率との組み合わせは、点火遅れの間に第２の燃料部分を気化させ、第１の部分の燃焼後にシリンダ内に存在する高温の空気とガスの混合気を第２の燃料部分に混合することを可能にする。その結果、ＮＯｘの放出が低減される。
【０００８】
本発明による噴射を過給機付きエンジンの燃焼室内へ行うという事実は、第１の燃料部分を、その燃焼の後に多量の二酸化炭素を含むようなレベルに保持できることを意味する。何故なら、燃焼室内の圧力が、燃焼中にノッキングを生じることなく多量の第１の部分を可能にするからである。第１の部分の燃焼の後には、第２の燃料部分の燃焼の間に燃焼速度を低減する点に関して実際上の効果を有するＣＯ２含有量が得られる。本発明の原理は、全ての過給機付きディーゼルエンジンに適用でき、また、種々のディーゼル燃料に適用できるものである。
【０００９】
導入行程中に第１の燃料部分がすでに噴射される方法は、ＷＯ  ００／６１９２７により知られている。しかしながら、この方法は、所望の態様で第１の燃料部分を噴射する点に関する問題を伴う。何故なら、この方法では、燃料が燃焼室の壁に到達し、特に潤滑フィルムに到達する危険性があるからである。これに対し、本発明によれば、シリンダ内のガスが圧縮されて高密度になるという事実は、第１の燃料部分の噴射ジェットがより大きな抵抗に遭遇し、その抵抗が噴射物をより小さい成分に粉砕することを意味する。噴射物はそれにより運動エネルギーを失うため、燃焼室の壁に到達することがなく、それらは、燃焼室のガス内で気化することになる。
【００１０】
第１の燃料の量は、圧縮行程で比較的遅く噴射されることが好ましく、上死点の前の約４０°から７０°での噴射が好ましく、上死点前の約５０°から６０°での噴射が最も好ましい。
【００１１】
エンジンの作動は、負荷に応じて第１の部分と第２の部分との比を変化させることによって最適化される。上記比は、エンジン速度、負荷、エンジン温度、アクセルペダルの位置及び／又は排気ガスの組成等の作動パラメータに基づいて変化させることが好ましい。例えば、上記比は、十分なＣＯ２の形成を保証すると同時に主燃焼のための十分な酸素を残すように、第１の燃料量として噴射される燃料量の約１０％と約２５％との間を含む。第１の部分が多すぎると制御されない燃焼が生じる危険性がある。
【００１２】
好ましくは高圧型である１つの同じ噴射器を使用することは、本発明を実施するためにさらに他の要素を使用する必要がないことを意味する。必要とされることは、前記噴射を適切に制御するためのエンジン制御システムをプログラミングすることだけである。
【００１３】
さらに他の利点は、本発明の種々の観点によって達成され、次の詳細な説明によって示される。
【実施例】
【００１４】
図１は、圧縮点火装置を備えたピストン・シリンダ型の過給機付き多気筒燃焼エンジン１を概略的に示している。排気マニフォルド２２が排気管２４に接続され、排気管２４は、排気ガスをターボユニット２６，２７を介して外部環境に排出する。吸気管２８は、ターボユニットを介して新鮮な空気を、マニフォルド構成部分２３を介してエンジンシリンダに供給する。符号８は、作動パラメータ信号９に基づいてエンジン１を制御するエンジン制御ユニットを示す。
【００１５】
図２にさらに詳細に示され、過給機付き燃焼エンジン１の一部を形成するシリンダは、ディーゼル型のシリンダであり、燃焼室２とシリンダ内で可動のピストン３とを備えている。燃焼室２に接続されている吸気管４と排気管５とは、通常の態様で従来の弁１１及び１２を備えている。通常のように燃料を燃焼室に直接噴射するための少なくとも１つの噴射ノズル６がシリンダヘッド内に挿入されている。
【００１６】
好ましくは、第１の燃料部分と第２の燃料部分との双方を噴射するために同じ噴射ノズル６が使用される。
【００１７】
エンジン速度、負荷、エンジン温度、アクセルペダル位置、排気ガス成分等のエンジン作動パラメータに関する信号９が制御ユニット８に供給される。制御ユニット８は、噴射ノズル６を介して噴射される燃料量を制御するために噴射弁１０を制御するようになっている。噴射弁１０及び噴射ノズル６は、好ましくは、噴射ポンプを組み込んだ高圧型のユニット噴射器の一部を形成する。制御ユニットは、ノズル６を介して噴射される燃料量の比、噴射される全燃料量との比、及び場合によっては各噴射がエンジンのクランク角度に対して生じる時間を制御するようにプログラムされることが好ましい。制御ユニット８は、エンジンの正規の制御ユニットの一体部分であることが好ましい。
【００１８】
混合気の点火前に、混合されかつ気化されて均一の混合気になるように燃焼室内で圧縮された空気／排気ガス混合気に燃料を迅速に噴射する方法により、煤煙とＮＯｘの排出が非常に低下する。これは、本発明による方法によって有利な態様で達成されることができる。第１の燃料部分は、第２の部分が噴射されて燃焼が始まる前に、実質的に燃焼されなければならない。燃料の第２の部分、即ち主用部分が燃焼した直後に少量の燃料を後噴射することは可能である。その場合、後噴射の量は、燃料の全体量の５から１０％程度である。その結果、低温での後噴射によって煤煙の排出は低減される。
【００１９】
噴射を提供するために各シリンダに複数のノズルを備えることが必要なことがある。
【００２０】
本発明による過給機付きエンジンは、大型の車両を駆動するために適している。エンジンは、ディーゼルオイルで作動することが好ましいが、例えば、エタノールやメタノールを使用することも可能である。第１の部分と第２の部分との双方に同じ燃料を使用することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】多気筒エンジンの概略を示す図である。
【図２】本発明による図１の燃焼エンジンの詳細図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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