(57)【要約】【課題】本発明は、ディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法、特に、シリンダ周囲に接線方向に配置された複数の噴射ノズルを有する、対向ピストン原理により作動するディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法に関するものである。【解決手段】噴射ノズルの幾何形状配置により、および、噴射量および時間的噴射過程ルの個別制御により、ほぼ均一な混合過程が達成される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの周囲に接線方向に配置された噴射ノズルを有するディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法であって、
２つ以上の前記噴射ノズルにより、燃料が前記シリンダの周囲から燃焼室の方向に噴射される
ディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項２】
噴射される燃料量の大部分が、接線方向に、前記燃焼室の容積の中心に向けられる、請求項１に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項３】
前記噴射ノズルによる噴射は、同時に行われるのではなく、相前後する時間順序で行われる、請求項１または２に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項４】
前記ノズルの各々に燃焼室セグメントが割り当てられ、前記混合セグメントの重なりが発生することなく、前記ノズルの各々が、前記燃焼室セグメントの均一な混合を行う、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項５】
個々の前記燃焼室セグメントに対する混合過程が相前後して行われ、最初の噴射は、生成された燃料および空気の混合気がまだ点火可能ではない時点の圧縮工程の間に行われ、最後の噴射によってはじめて、前記混合気を点火させるために十分な圧縮となる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項６】
混合過程が行われる前記燃焼室は、回転対称に形成されている、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項７】
前記噴射ノズルにそれぞれ固有の噴射ポンプが割り当てられ、
前記噴射ポンプの機械的動作は、該噴射ポンプに固有に割り当てられた、カム軸上のカムにより行われ、
これにより、相互に独立の噴射開始タイミングと、相互に独立の噴射量とで、前記噴射ノズルの各々に別々に供給可能である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項８】
ノズルの時間順序および量の制御が、コモン・レール方式におけるような手段を有する電子制御装置により行われ、これにより、回転数および負荷特性曲線に対するそれぞれ最も好ましい混合過程が、対応する制御マップ内に記憶され、制御される、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項９】
特に対向ピストン・エンジンにおいて使用される、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【請求項１０】
混合過程が行われる前記燃焼室の容積は、対向ピストンの両方に均等に分割されている、請求項９に記載のディーゼル・エンジンのための燃料噴射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原理的に、全てのディーゼル・エンジンにおける使用に適しているが、特に、対向ピストン・エンジンにおける使用に適している。
【背景技術】
【０００２】
対向ピストン・エンジンは、シリンダ・ヘッドを有していないことを特徴とする。したがって、作動ガスは、上死点に向かって対向運動するピストンの間で圧縮される。これにより、シリンダ周囲に配置されたチャネルによりガス交換が行われなければならないのみならず、燃料はシリンダ周囲の外部から燃焼室内に噴射されなければならない。このことから、通常の混合過程と比較して、燃料を噴射するためのインジェクタの、基本的に異なる配置を必要とする。一般に、噴射ノズルは、シリンダ軸線中心内またはその付近の燃焼室上部に設けられ、燃料を複数のノズル穴を通して内部から外部へ分配するが、対向ピストン・ディーゼル・エンジンにおいては、燃料は外部から内部へ燃焼室内に噴射されなければならない。
【０００３】
最近のエンジンにおいて注目される、より低い排ガス排出を目的とした均一混合過程を達成させるために、燃焼室の上部の中央、または、ほぼ中央に配置された噴射機構を有するエンジンにおいては、手段が著しく制限されている。噴射過程のほぼ終了時にはじめて、ほぼ理論混合気となる状態が存在する。噴射の開始時には、混合気は、まだ著しく希薄である。点火開始前の前混合によって、例えば、点火せずに行う前噴射によって、この欠点は一部ではあるが排除可能である。燃焼の開始直後には既に混合過程を終了させている、きわめて短い噴射時間もまた、（ほかの理由から不利な）大きな噴射口、または、きわめて高い噴射圧力を必要とするので、限られた条件においてのみ実行可能である。燃料が外部から燃焼室に供給され、これにより、作動ガスに好ましい態様で分配可能な燃焼方法は、より良好な可能性を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、より短い噴射時間を実現するのみならず、燃焼の開始前にできるだけ均一なガス／燃料混合気を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明によれば、２つ以上の噴射ノズルが、シリンダ周囲のピストン上死点の範囲内に配置され、それらの噴射ジェットは、回転対称に形成された燃焼室内に存在する容積の中心に向けられるように、接線方向に配置されている。複数のノズルを配置することで、全てのノズルによる同時噴射が可能となり、より短い噴射時間が達成されるのみならず、本発明により、必要な場合に、個々のノズルの種々の所望の時間順序での噴射を行うことも可能となる。この場合、燃料ジェットは、噴射流路として形成された噴射口により、シリンダ周縁から燃焼室内へ、ピストンの上側に案内される。
【０００６】
シリンダ・ヘッド内の中央に配置された従来のノズルにおいては、ノズル先端が燃焼室の最も高温の位置にきわめて近づいて存在することが欠点であり、一方、本発明による配置においては、ノズル先端は、燃焼室の外側の最も低温の位置に存在している。しかしながら、従来の配置では、燃料を蒸発させるために高温を利用することができない。その理由は、ノズル先端付近の噴流の根元は、まだきわめてコンパクトであり、低温の燃焼室壁の付近においてはじめて大きく分散するからである。これに対して、本発明による方法は、ジェットが高温の燃焼室中央に向けてより遠くに到達すればするほどそれだけ、噴流の分散はより良好となり、このことは、また、均一な混合気をより早く形成できるという利点を有している。従来の燃焼方法においては、幾何形状の理由から第２のノズルを燃焼室中央内に配置することができないが、一方、本方法においては、ほぼ任意に多数のノズルをシリンダ周囲に配置可能である。これにより、空気旋回が極めて小さくても、または、全く空気旋回がなくても、良好な混合を達成することもできる。一方で、このことは、燃焼室壁における熱損失が小さくなり、それによって、より良好な効率が得られることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】対向ピストン・エンジンの縦断面図を示す。
【図２】シリンダ中央部分の横断面図を示す。
【図３】接線方向に配置された３つの噴射ノズルの配置を示す。
【図４】接線方向に配置された３つの噴射ノズル、および、これらのノズルに割り当てられた、燃焼室内の混合セグメントの、図３に類似の配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、対向ピストン・エンジンの縦断面図を示す。２つのピストン１，２は、２つのクランク・ハウジング３，４と、シリンダ中央部分７により相互に結合されているシリンダ半部分５，６と、から構成されているエンジン・ハウジング内を対向運動する。ピストンは、２つのクランク軸８，９およびピストン棒１０，１１により駆動される。これらの運動は、歯車駆動装置１２により同期化される。この歯車駆動装置１２の中央歯車は、エンジン・ハウジングのシリンダ中央部分７に固定された制御ハウジング１３内に支承され、クランク軸回転数の半分の４サイクルで回転する。この中央歯車は、カム軸１４を駆動し、カム軸１４は、噴射ポンプ１５を作動させるためのカムと、摺動スリーブ１６，１７により入口および出口のガス交換を制御するためのカムとを有している。摺動スリーブの移動により、環状ガス流路１８，１９は、相互に独立に開閉可能である。噴射機構２１は、上死点にあるピストン１，２の間に形成された燃焼室２０内に燃料を噴射するために、シリンダ中央部分７内の燃焼室２０の中央の位置に設けられている。燃焼室２０は、回転対称に形成され、その容積は、ピストン１，２の両方に均等に分割されている。
【０００９】
図２は、シリンダ中央部分７の横断面図を示す。フレッシュ・エア供給２２は、環状ガス流路１８の領域内に流入する。これと同様に、排気ガスは、他の環状ガス流路から排気管３２を介して排出される。混合過程のための空気旋回を発生させるために、フレッシュ・エア供給２２は、１つまたは複数のガス流路１８内に接線方向に流入する。燃料を接線方向に、空気旋回の方向へ燃焼室２０内に噴射する２つのノズル２３および２４が、燃焼室２０の中央の位置に設けられている。シリンダ外周縁から燃焼室２０への燃料ジェットの流入を可能にするために、噴射ノズルは、燃焼室の方向を向く噴射口２５を有している。１つまたは複数の噴射ジェットによる噴射ノズル２３のジェット形状は、噴射される燃料の大部分が、接線方向に、燃焼室２０内の回転空気の中心に向けられるように選択される。その理由は、混合されるべきフレッシュ・エアのほとんども、この位置に存在するからである。
【００１０】
図３は、接線方向に配置された３つの噴射ノズル２６，２７，２８の配置を示す。周囲により多くのノズルが分布されていればいるほど、それだけ、混合過程を発生させるために必要なフレッシュ・エアの旋回はより小さくてよい。基本的に、この配置では、複数のノズルによって必ずしも同時点に噴射が行われる必要はなく、より良好な均一混合気の形成を目的として、順次に行われてもよいという利点を有する。
【００１１】
図４は、接線方向に配置された３つの噴射ノズル２６，２７，２８、および、これらのノズルの各々に割り当てられた、燃焼室内の混合セグメント２９，３０，３１の、図３に類似の配置を示す。ノズルの各々は、そのノズルに割り当てられたそれぞれのセグメントのみを完全に混合する。これは、同時に行われてもよいし、前のセグメントの混合過程が終了したときにはじめて次のセグメントが完全に混合されるように、時間的に調整されてもよい。この場合、ノズルは、必ずしも周囲に均等に分布されている必要はなく、混合セグメントは、同じ大きさである必要はなく、噴射される燃料の量は、全てのノズルに対して同じである必要はなく、ノズルの噴射開始の時間間隔は、同じ長さである必要はない。したがって、これらの全てのパラメータは、例えば、機械的に駆動される複数の個別噴射ポンプによって、または、コモン・レール・エンジンにおけるような電子式手段および制御によって、エンジンのそれぞれの運転状態に対する理想的な混合過程の要求に個々に適合されてもよい。
【符号の説明】
【００１２】
１，２…ピストン
３，４…クランク・ハウジング
５，６…シリンダ半部分
７…シリンダ中央部分
８，９…クランク軸
１０，１１…ピストン棒
１２…歯車駆動装置
１３…制御ハウジング
１４…カム軸
１５…噴射ポンプ
１６，１７…摺動スリーブ
１８，１９…チャネル流路
２０…燃焼室
２１…噴射機構
２２…フレッシュ・エア供給
２３，２４，２６，２７，２８…噴射ノズル
２５…噴射口
２６…噴射ノズル
２９，３０，３１…混合セグメント
３２…排気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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