JP2005220757A - Control device in two-cycle diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二サイクルによるディーゼル機関において、その運転を、スモークの発生を抑制するように制御する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for controlling the operation of a two-cycle diesel engine so as to suppress the generation of smoke.
先行技術としての特許文献1は、二サイクルディーゼル機関において、その排気ガスのNOx低減等のクリーン化を図ること、燃費を改善することには、シリンダ内への排気ガスの再循環(EGR)が有効であることに着目し、前記シリンダにおける掃気ポートへの給気通路に、給気を圧縮して前記掃気ポートに供給する掃気ポンプと、この掃気ポンプを迂回してその吸込み側と吐出側とを接続する給気バイパス通路とを設け、この給気バイパス通路中に設けた流量制御弁を、負荷の減少に比例して開くように構成することを提案している。 Patent Document 1 as a prior art describes that in a two-cycle diesel engine, exhaust gas recirculation (EGR) into a cylinder is used to achieve cleanness such as NOx reduction of the exhaust gas and to improve fuel efficiency. Focusing on the effectiveness, a scavenging pump that compresses the supply air and supplies it to the scavenging port in the air supply passage to the scavenging port in the cylinder, and bypasses the scavenging pump with its suction side and discharge side And a flow control valve provided in the air supply bypass passage is configured to open in proportion to a decrease in load.
すなわち、この先行技術のように構成することにより、低負荷域において、給気バイパス通路中における流量制御弁が開いて、掃気ポンプの吐出側の給気の一部を掃気ポンプの吸込み側に戻す量が多くなることで、前記掃気ポートへの給気量、ひいては、シリンダ内に対する給気比が減少して、前記シリンダ内に残存する排気ガス(これを内部EGRと称する)が多くなるから、低負荷域における排気ガスのNOx低減等のクリーン化を図ることができる一方、前記掃気ポンプの負荷を軽減できることで低負荷域における低燃費化を図ることができる。
しかし、前記先行技術のように、低負荷域において、給気バイパス通路中における流量制御弁を開いて、掃気ポンプの吐出側における給気の一部を掃気ポンプの吸込み側に戻して、給気比を減少することによって、シリンダ内に残留する排気ガスを多くすることは、この内部EGRが多くなることに比例して、シリンダ内における温度が高くなるから、燃料噴射弁より噴射供給された燃料が、広く分散されるまでの噴射直後において燃焼を開始することになり、換言すると、噴射供給された燃料の燃焼が、その全体が給気に混合されない状態において始まることになるから、給気比の低い運転域、ひいては、低負荷域においてスモークの発生量が増大するという問題があった。 However, as in the prior art, in the low load region, the flow control valve in the supply air bypass passage is opened, and a part of the supply air on the discharge side of the scavenging pump is returned to the suction side of the scavenging pump, so that the supply air By increasing the exhaust gas remaining in the cylinder by decreasing the ratio, the temperature in the cylinder increases in proportion to the increase in the internal EGR, so that the fuel injected and supplied from the fuel injection valve However, the combustion starts immediately after the injection until it is widely dispersed, in other words, the combustion of the fuel supplied by injection starts in a state where the whole fuel is not mixed with the supply air. There is a problem that the amount of smoke generated increases in a low operating range and thus in a low load range.
本発明は、この問題を解消することを技術的課題とするものである。 The present invention has a technical problem to solve this problem.
この技術的課題を達成するため本発明の請求項1は、
「往復動するピストンを内蔵したシリンダへの掃気ポートに対して大気空気を導く給気通路に、空気を圧縮して前記掃気ポートに供給する掃気ポンプと、この掃気ポンプにて圧縮された空気の前記シリンダに対する給気比を負荷が低いとき低くするようにした制御手段とを設けて成る二サイクルディーゼル機関において、
前記シリンダに対して燃料を噴射供給するときにおける燃料噴射圧力を、前記給気比が小さいか又は負荷が低いときに高くするように制御する。」
ことを特徴としている。
In order to achieve this technical problem, claim 1 of the present invention provides:
“A scavenging pump that compresses air into a supply passage that guides atmospheric air to a scavenging port to a cylinder that includes a reciprocating piston, and supplies the compressed air to the scavenging port; In a two-cycle diesel engine comprising a control means for lowering the air supply ratio to the cylinder when the load is low,
The fuel injection pressure when supplying fuel to the cylinder is controlled so as to increase when the air supply ratio is small or the load is low. "
It is characterized by that.
また、本発明の請求項2は、
「前記請求項1の記載において、燃料の噴射供給の時期を、ピストンが上死点を過ぎた時期に設定する。」
ことを特徴としている。
Further, claim 2 of the present invention provides
“In the description of claim 1, the fuel injection timing is set to the time when the piston has passed the top dead center.”
It is characterized by that.
請求項1に記載したように構成することにより、給気比の低い運転域、ひいては、負荷の低い運転域において、燃料噴射弁からの燃料噴射するときにおける燃料噴射圧力が高くなることにより、燃料噴射を短い時間内に完了することに加えて、噴射された燃料の全体における微細化が大幅に促進されて給気に短い時間で素早く混合することになる。 By configuring as described in claim 1, the fuel injection pressure at the time of fuel injection from the fuel injection valve becomes high in the operation region where the air supply ratio is low, and thus in the operation region where the load is low. In addition to completing the injection within a short period of time, the refinement of the injected fuel is greatly facilitated, resulting in a quick mixing of the supply air in a short time.
これにより、噴射供給された燃料の燃焼が、その全体が給気に混合されない状態において始まることを回避できるから、給気比の低い運転域、ひいては、低負荷域において、スモークが発生することを確実に抑制できて、スモークレスの運転が達成できる。 As a result, the combustion of the fuel supplied by injection can be prevented from starting in a state where the whole fuel is not mixed with the supply air, so that smoke is generated in the operation region where the air supply ratio is low, and hence in the low load region. Suppressing with certainty and achieving smokeless operation.
ところで、燃料を噴射供給するときにおける燃料噴射圧力には、これが或る値よりも高いときにはスモークが発生しないというスモーク限界燃料噴射圧力が存在する一方、前記燃料噴射圧力が、前記スモーク限界の燃料噴射圧力よりも高い領域であっても、これが或る値よりも低いと失火しないという失火限界の燃料噴射圧力が存在する。 By the way, the fuel injection pressure when the fuel is injected and supplied has a smoke limit fuel injection pressure in which smoke does not occur when the fuel injection pressure is higher than a certain value, whereas the fuel injection pressure is the fuel injection at the smoke limit. Even in a region higher than the pressure, there is a fuel injection pressure at the misfire limit that does not misfire if it is lower than a certain value.
そこで、前記請求項1に記載したように、燃料を噴射供給するときにおける燃料噴射圧力を、給気比が小さいか又は負荷が低いときに高くするように制御するに際しては、この燃料噴射圧力を、前記スモーク限界の燃料噴射圧力よりも高い圧力で、且つ、前記失火限界の燃料噴射圧力よりも低い圧力の範囲内に位置するように制御することが好ましい。 Therefore, as described in claim 1, when controlling the fuel injection pressure when the fuel is injected and supplied to be high when the supply air ratio is small or the load is low, the fuel injection pressure is It is preferable that the control be performed so that the pressure is higher than the smoke limit fuel injection pressure and within the range of the pressure lower than the misfire limit fuel injection pressure.
また、請求項2に記載したように構成することにより、燃料の噴射供給は、ピストンが下降行程に入ることで温度が下がった状態で行われることになって、噴射供給された燃料の燃焼が、その全体が給気に混合されない状態において始まることを前記よりも確実に回避できるから、前記した効果を助長できる利点がある。 According to the second aspect of the present invention, the fuel injection is supplied in a state where the temperature is lowered as the piston enters the downward stroke, and combustion of the fuel supplied by the injection is performed. Since it can be avoided more reliably than the above that it starts in a state where the whole is not mixed with the supply air, there is an advantage that the above-described effect can be promoted.
以下、本発明の実施の形態を、図面について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、ユニフロー型の二サイクルディーゼル機関に適用した場合を示す。 FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a uniflow type two-cycle diesel engine.
この図において、符号1は、図示しないクランク軸の回転で往復動するピストン3を内蔵のシリンダ2を備えたシリンダブロックを示し、このシリンダブロック1には、前記シリンダ2の中程部に開口して、前記ピストン3の往復動により開閉される掃気ポート4が設けられており、また、前記ピストン3の頂面には、燃焼室5が凹み形成されている。
In this figure, reference numeral 1 denotes a cylinder block including a cylinder 2 having a
符号6は、前記シリンダブロック1の上面に前記シリンダ2の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを示し、このシリンダヘッド6には、前記シリンダ2からの二つの排気ポート7と、前記ピストン3が上死点の近傍にあるときその頂面における燃焼室5内に向かって燃料を噴射供給する燃料噴射弁8とが設けられ、前記二つの排気ポート7には、排気行程において開く排気弁9が設けられている。
符号10は、エアクリーナ11からの大気空気を前記掃気ポート4に導くための給気通路を示し、この給気通路10の途中には、前記二サイクルディーゼル機関にて回転駆動されるブロワー圧縮機等の掃気ポンプ12と、この掃気ポンプ12を迂回してその吸込み側12aと吐出側12bとを接続する給気バイパス通路13とが設けられ、前記給気バイパス通路13中には、流量制御弁14が設けられている。
そして、符号15は、制御回路装置を示し、この制御回路装置15は、前記二サイクルディーゼル機関における負荷センサー16及び前記クランク軸の回転角度センサー17からの信号を入力として、前記流量制御弁14と、前記燃料噴射弁8とを以下に述べるように制御する。
すなわち、前記制御回路装置15は、前記流量制御弁14における開度を、負荷の減少に比例して開き作動するように制御する。この流量制御弁14の開き作動により、前記掃気ポンプ12にて圧縮された吐出側12bにおける空気のうちバイパス通路13を通って吸込み側12aに戻る量が多くなることにより、前記シリンダ2に対する給気比は、負荷の減少に比例して低くなるように制御される。
That is, the
更に、前記制御回路装置15は、前記燃料噴射弁8から燃料を噴射するときにおける燃料の圧力、つまり、前記燃料噴射弁8における燃料噴射圧力を、前記流量制御弁14の開度が増加することに比例して高くするように制御するか、或いは、負荷の減少に比例して高くするように制御する。
Further, the
これに加えて、前記制御回路装置15は、前記燃料噴射弁8から燃料噴射する時期、つまり、前記燃料噴射弁8における噴射時期を、負荷の減少に比例して、前記ピストン3における上死点に近づけ、そして、低負荷域において前記ピストン3における上死点を過ぎた時期に位置するように制御する。
In addition, the
前記したように、前記バイパス通路13の流量制御弁14における開度を、負荷の減少に比例しての開き作動にて、シリンダ2に対する給気比が、負荷の減少に比例して低くなることにより、シリンダ2内に残存する排気ガス、つまり内部EGRが多くなり、シリンダ2の温度が上昇する。
As described above, the opening ratio of the
この場合において、前記燃料噴射弁8における燃料噴射圧力が、高負荷域から低負荷域までの全般について同じままであると、低負荷域において、前記したようにシリンダ2内の温度が内部EGRのために上昇することで、噴射供給された燃料の燃焼が、その全体が給気に混合されない状態において始まることになるから、スモークの発生量が増大する。 In this case, if the fuel injection pressure in the fuel injection valve 8 remains the same throughout the high load range to the low load range, in the low load range, as described above, the temperature in the cylinder 2 is equal to the internal EGR. Therefore, since the combustion of the fuel supplied by injection starts in a state where the whole fuel is not mixed with the supply air, the amount of smoke generated increases.
そこで、前記したように、前記燃料噴射弁8における燃料噴射圧力を、前記流量制御弁14の開度に比例するか、或いは、負荷の減少に比例して高くするように制御することにより、燃料噴射を短い時間内に完了することに加えて、噴射された燃料の全体における微細化が大幅に促進されて給気に短い時間で素早く混合することになる。つまり、噴射供給された燃料の燃焼が、その全体が給気に混合されない状態において始まることを回避できるから、低負荷域において、スモークが発生することを確実に抑制できる。
Therefore, as described above, the fuel injection pressure in the fuel injection valve 8 is controlled to be proportional to the opening degree of the flow
ところで、前記二サイクルディーゼル機関において、スモークの発生を失火の発生とを、給気比を横軸に、燃料噴射圧力を縦軸にして表した場合、図2及び図3に示すようになることが知られている。但し、この図2は低回転の状態を、図3は高回転の状態を各々示す。 By the way, in the two-cycle diesel engine, when the occurrence of smoke and the occurrence of misfire are expressed with the air supply ratio on the horizontal axis and the fuel injection pressure on the vertical axis, the results are as shown in FIGS. It has been known. However, FIG. 2 shows a low rotation state, and FIG. 3 shows a high rotation state.
これらの図において、符号A,A′は、スモーク限界の曲線を示し、これらスモーク限界の曲線A,A′よりも下側の領域においてはスモークが発生する一方、符号B,B′は、失火限界の曲線を示し、これら失火限界の曲線B,B′よりも上側においては失火が発生する。 In these figures, reference symbols A and A 'indicate smoke limit curves, and smoke is generated in regions below the smoke limit curves A and A', while reference symbols B and B 'indicate misfires. A limit curve is shown, and misfire occurs above the misfire limit curves B and B '.
そこで、前記したように、前記燃料噴射弁8における燃料噴射圧力を、前記流量制御弁14の開度に比例するか、或いは、負荷の減少に比例して高くように制御するに際しては、この制御した燃料噴射圧力の値が、前記スモーク限界の曲線A,A′と、前記失火限界の曲線B,B′との間に位置するように設定するのである。
Therefore, as described above, when the fuel injection pressure in the fuel injection valve 8 is controlled to be proportional to the opening degree of the flow
例えば、給気比が0.4の低負荷域においては、前記燃料噴射弁8における燃料噴射圧力を、前記スモーク限界の曲線A上におけるA1点で示すスモーク限界の燃料噴射圧力P1よりも高い圧力で、且つ、前記失火限界の曲線B上におけるB1点で示す失火限界の燃料噴射圧力P2よりも低い圧力との間に位置することにより、二サイクルディーゼル機関における低負荷域を、スモーク及び失火の発生が少ない状態で運転することができるのである。 For example, in a low load region where the air supply ratio is 0.4, the fuel injection pressure in the fuel injection valve 8 is higher than the smoke limit fuel injection pressure P1 indicated by point A1 on the smoke limit curve A. And between the pressure lower than the fuel injection pressure P2 at the misfire limit indicated by the point B1 on the misfire limit curve B, the low load range in the two-cycle diesel engine is reduced between smoke and misfire. It is possible to drive in a state where there is little occurrence.
また、前記燃料噴射弁8における噴射時期を、負荷の減少に比例して、前記ピストン3における上死点に近づけ、そして、低負荷域において前記ピストン3における上死点を過ぎた時期に位置することにより、燃料の噴射供給は、ピストン3が下降行程に入ることで温度が下がった状態で行われることになって、噴射供給された燃料の燃焼が、その全体が給気に混合されない状態において始まることを前記よりも確実に回避できるのである。
Further, the injection timing in the fuel injection valve 8 is close to the top dead center in the
なお、前記実施の形態は、ピストン3の頂面に凹み形成した燃焼室5内に向かって燃料を噴射供給する場合であったが、本発明は、これに限らず、シリンダヘッド6側に、シリンダ3内に噴孔を介して連通する副室を設け、この副室内に燃料を噴射供給するように副室付きのディーゼル機関にも適用できることはいうまでもない。
In the above embodiment, the fuel is injected and supplied into the
更に、本発明は、前記実施の形態のようなユニフロー型の二サイクルディーゼル機関に限らず、シリンダに中程部に、掃気ポートと排気ポートとを備え、シリンダ内を前記掃気ポートから排気ポートに吹き抜ける給気によって掃気するようにしたループ又は横断流型の二サイクルディーゼル機関にも適用できることは勿論である。 Further, the present invention is not limited to the uniflow type two-cycle diesel engine as in the above-described embodiment, and the cylinder includes a scavenging port and an exhaust port in the middle portion, and the inside of the cylinder is changed from the scavenging port to the exhaust port. Of course, the present invention can be applied to a two-cycle diesel engine of a loop or a cross flow type in which scavenging is performed by supply air blowing through.
また、前記実施の形態は、掃気ポンプ12に対して設けた給気バイパス13と、この給気バイパス13に設けた流量制御弁14とでシリンダ2に対する給気比を、負荷に減少に比例して減少するように制御する場合であったが、本発明は、これに限らず、シリンダ2に対する給気比を、掃気ポンプ12に圧縮された給気の一部を、大気、エアクリーナ又は排気系等の放出することによって、負荷に減少に比例して減少するように制御する場合にも適用できることはいうまでもない。
In the above-described embodiment, the
1 シリンダブロック
2 シリンダ
3 ピストン
4 掃気ポート
7 排気ポート
8 燃料噴射弁
10 給気通路
11 エアクリーナ
12 掃気ポンプ
13 バイパス通路
14 流量制御弁
15 制御回路装置
16 負荷センサー
17 回転角度センサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder block 2
Claims (2)
前記シリンダに対して燃料を噴射供給するときにおける燃料噴射圧力を、前記給気比が小さいか又は負荷が低いときに高くするように制御することを特徴とする二サイクルディーゼル機関における運転制御装置。 A scavenging pump that compresses air and supplies the air to the scavenging port in a supply passage that guides atmospheric air to the scavenging port to the cylinder containing the reciprocating piston, and the air compressed by the scavenging pump In a two-cycle diesel engine comprising a control means for lowering the air supply ratio to the cylinder when the load is low,
An operation control apparatus for a two-cycle diesel engine, wherein the fuel injection pressure when fuel is supplied to the cylinder is controlled to be high when the air supply ratio is low or the load is low.
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2004
- 2004-02-03 JP JP2004027021A patent/JP2005220757A/en active Pending
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