SE523733C2 - Förfarande för bränsleinsprutning i en förbränningsmotor samt förbränningsmotor - Google Patents

Description

523 733 2 Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att anvisa ett förfarande samt en överladdad förbränningsmotor, vid vilka nackdelarna med den kända tekniken elimineras eller åtminstone reduceras.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom ett förfarande för bränsleinsprutning av inledningsvis nämnt slag i enlighet med den kännetecknande delen av patentkravet 1 och genom att utforma förbränningsmotorn enligt särdragen i den känneteck- nande delen av patentkravet 9.

Genom uppfinningen uppnås att det under kompressionsfasen genom homogen förbränning av den första andelen bränsle en del av den koldioxid som krävs för att åstadkomma ovan beskriven lågemissionsförbränning kommer motorn att kräva lägre extern avgasåterföring och dessutom kunna tillföras tillräckligt stor luftmängd för att tillförlitligt och med låg rökbildning för- bränna den bränslemängd som insprutas som den andra andelen.

Kombinationen av låg syrehalt, hög koloxidhalt och insprutning med hög insprutningshastighet gör det möjligt att under tänd? fördröjning förånga och blanda den andra andelen bränsle med den varma luft-gasblandningen, som föreligger i cylindern efter förbränningen av den första andelen. Resultatet blir reducerade NOK-emissioner.

Genom att insprutning enligt uppfinningen sker i förbrännings- rummet till en överladdad motor kan den första andelen bränsle hållas på en sådan nivå att en betydande C02-halt resulterar efter förbränning därav. Detta på grund av att det befintliga trycket i förbränningsrummet medger att den första andelen kan göras stor utan att knackning sker vid dess förbränning.

Härigenom erhålls efter förbränningen av den första andelen en 7l082b.dOC; 2004-01-22 _523 733 š;ïï}iÄLflÄ' .... N 3 C02-halt som får praktisk effekt vad avser att reducera för- bränningshastigheten vid förbränningen av den andra andelen bränsle.

Principen med uppfinningen kan tillämpas vid alla överladdade dieselmotorer och även med olika dieselbränslen.

Genom WO OO/61927 är förut känt ett förfarande , vid vilket en första andel bränsle insprutas redan under insugningsfasen.

Vid ett förfarande enligt detta dokument föreligger emellertid problem med att inspruta den första andelen bränsle pà ett önskat sätt, eftersom det skulle riskera att bränslet skulle hamna pà förbränningsrummets väggar och där bl. a. äventyra smörjmedelsfilmen. Genom uppfinningen uppnås däremot att insprutade bränslesträlar av den första andelen, genom att gaserna i cylindern är komprimerade och därmed har högre den- sitet, möter ett större motstånd, vilket river upp insprutade droppar i mindre komponenter. Härigenom tappar dropparna rörelseenergi och när därför inte förbränningsrummets väggar.

De hinner i stället föràngas i gasen i förbränningsrummet.

Det föredras att den första bränslemängden insprutas relativt sent under kompressionsfasen, varvid insprutning cza 40° - 70° före den övre dödpunkten är önskvärt och insprutning c:a 50° ~ 60° före den övre dödpunkten är mest föredraget.

Genom att variera förhållandet mellan den första och andra andelen beroende på last kan motordriften optimeras. Härvid utgäs lämpligen frän driftparametrar såsom motorvarvtal, belastning, motortemperatur, gaspedalläge och/eller avgassam- mansättning. Som exempel handlar det om att mellan cza 10 - % av bränslemängden insprutas som första andel bränsle för att tillförsäkra att tillräcklig C02-mängd bildas, men att sam- 71082; 01-11-30 n n v ~ .- 523 733 4 tidigt tillräcklig syremängd för huvudförbränningen kvarstår.

Alltför stor första andel riskerar att leda till okontrollerad förbränning.

Genom att utnyttja en och samma insprutare, vilken företrädes- vis är av högtryckstyp, uppnås att inga ytterligare element behöver insättas för realisering av uppfinningen. Det enda som krävs är programmering av motorns styrsystem för adekvat styr- ning av nämnda insprutning.

Ytterligare fördelar nås med olika aspekter av uppfinningen och kommer att framgå av den följande detaljbeskrivningen.

Kortfattad ritningsbeskrivning Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med ledning av utfö- ringsexempel och med hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka: Fig l schematiskt visar en flercylindrig förbränningsmotor, och Fig 2 schematiskt visar en detalj av förbränningsmotorn i fig. 1 utrustad enligt uppfinningen.

Beskrivning av utföringsexemel Fig 1 visar schematiskt en flercylindrig överladdad förbrän- ningsmotor l av kolv-cylindertyp med kompressionständning. En avgassamlare 22 övergàr i en avgasledning 24, vilken via ett turboaggregat 26,27, leder ut avgaserna till omgivningen. En inloppsledning 28 leder via turboaggregatet friskluft till motorns cylindrar via ett grenarrangemang 23. 8 betecknar en motorstyrenhet, vilken utgående fràn driftparametersignaler 9 styr motorn l. 71082; 01-l1~30 Den i Fig 2 mer i detalj schematiskt visade cylindern ingående i den överladdade förbränningsmotorn l är sålunda av dieseltyp och omfattar ett förbränningsrum 2 samt en i en cylinder rör- lig kolv 3. In i förbränningsrummet 2 mynnar en inloppskanal 4 samt utgàr en utloppskanal 5, vilka pà vanligt sätt är bestyckade med vederbörliga ventiler ll och 12. Som vanligt är ett insprutningsmunstycke 6 i ett cylinderhuvud insatt (minst) för direktinsprutning av bränsle in i förbränningsrummet.

Företrädesvis utnyttjas samma insprutningsmunstycke 6 för insprutning av såväl en första som en andra andel bränsle.

En styrenhet 8 tillförs signaler 9 avseende driftparametrar för motordriften, vilka kan avse motorvarvtal, belastning, motortemperatur, gaspedalläge, avgassammansättning m. m. Styr- enheten 8 är inrättad att styra en insprutningsventil 10 för att därigenom styra genom insprutningsmunstycket 6 insprutade brànslemängder. Insprutningsventilen 10 och insprutningsmun- stycket 6 ingàr företrädesvis i en enhetsinsprutare av högtryckstyp, i vilken även ingår en insprutningspump. Före- trädesvis är styrenheten programmerad för att styra förhållan- det mellan de genom munstycket'6 insprutade bränslemängderna samt också den totala mängden insprutat bränsle liksom even- tuellt också tidpunkten för när respektive insprutning sker i förhållande till motorns vevvinkel. Styrenheten 8 är företrä- desvis en integrerad del av motorns normala styrenhet.

Ett förfarande, vid vilket bränsle snabbt insprutas i en kom- primerad luft-avgasblandning i ett förbränningsrum för att där blandas och föràngas till en homogen blandning, och varvid först därefter blandningen tänder, ger mycket läga sot- och NOX-utsläpp. Detta kan pä ett fördelaktigt sätt uppnàs vid ett förfarande enligt föreliggande uppfinning. 71082; 01-11-30 52 3 733 Éï: š .= u ._.n .- u 6 Den första andelen bränsle ska väsentligen ha förbränts innan den andra andelen insprutas respektive börjar förbrännas.

Det utesluts inte att en efterinsprutning av en mindre mängd bränsle görs väsentligen direkt efter förbränningen av den andra andelen, huvuddelen, av bränslet.

Det handlar i detta fall om en mängd av i storleksordning 5 - 10% av total bräns- lemängd. Resultatet av detta blir minskade sotutsläpp pà grund av en efterförbränning med låg temperatur.

Det kan bli fråga om att insätta ett flertal munstycken i respektive cylinder för att ombesörja insprutningarna.

En överladdad motor enligt uppfinningen är lämplig att använda för drift av ett tungt fordon. Motorn drivs företrädesvis med dieselolja men även t. ex. etanol eller metanol kan utnyttjas.

Samma bränsle är avsett att utnyttjas i såväl den första som den andra andelen. 71082; 01-11-30 un nun u u n n n n nn nn n uu uu nu nn u - nu ~ - u e e = = _ . a nun u v u u u u u n n u u u, n n n u u n u u n u u u u n u u n n u u nnn .nu nnu nu uu

Claims (13)

10 15 20 25 30 » . u a . . . > . ø a» 525 753 :::=§°:=§ "if 7 É I I '.' 'fån Patentkrav:

1. l. Förfarande för bränsleinsprutning i en överladdad fyrtakts förbränningsmotor av kolv-cylindertyp med kompressionständning (1), varvid en reglerad bränslemängd tillförs till förbrän- ningsrummet (2) för varje arbetscykel, varvid en första andel av nämnda reglerade bränslemängd insprutas under kompressionsfasen, och att en andra andel tillförs (6) förbränningsrummet (2) som insprutat bränsle i området av den övre dödpunkten, kännetecknat av att den första andelen insprutas för initiering av homogen förbränning av denna andel före området av den övre dödpunkten, och att den andra andelen insprutas för konventionell tändningsinitiering.

2. Förfarande enligt kravet l, kännetecknat av att den första andelen av nämnda reglerade bränslemängd insprutas under den senare halvan av kompressionsfasen.

3. Förfarande enligt kravet 2, kännetecknat av att den första andelen av nämnda reglerade bränslemängd insprutas cza 40° - 70° före den övre dödpunkten.

4. Förfarande enligt kravet 3, kännetecknat av att den första andelen av nämnda reglerade bränslemängd insprutas c:a 50° - 60° före den övre dödpunkten.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att förhållandet mellan den första och den andra andelen regleras, utgående från driftparametrar såsom motorvarvtal, belastning, motortemperatur, gaspedalläge och/eller avgassam~ mansättning. 7108221 .dOC; 2002-12-13 10 15 20 25 30 523 753 "ff w n n nu n u v 1 q n v n 8 u o s n a n.. nu a... .nu ao

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att den första andelen utgörs av cza 10 - 25% av totalt insprutad bränslemängd.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att dieselolja utnyttjas som bränsle.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att en och samma insprutare utnyttjas för insprutning av såväl den första som den andra andelen bränsle.

9. Överladdad förbränningsmotor av kolv-cylindertyp med kom- pressionständning (1), omfattande organ för att tillföra en reglerad bränslemängd till förbränningsrummet (2) för varje arbetscykel, varvid nämnda organ är inrättade att inspruta en första andel av nämnda reglerade bränslemängd i förbränningsrummet (2) under en kompressionsfas samt att inspruta en andra andel i förbränningsrummet vid en tidpunkt i området av den övre dödpunkten för konventionell tändnings- initiering, kännetecknad av att nämnda organ är inrättade att inspruta den första andelen för initiering av homogen förbränning av denna andel före området av den övre dödpunkten samt att inspruta den andra andelen för konventionell tändningsinitiering.

10. ; Anordning enligt krav 9, kännetecknad av en styrenhet (8), vilken utgående från driftparametrar (9), är anordnad att reglera insprutningen.

11. Anordning enligt krav 9 eller 10, kännetecknad av att nämnda organ omfattar en högtryckssprutare för insprutning av den första andelen. 7lO82a.doc; 2002-12-13 525 733 "If nun-von. n. nu. 9 . u.. nuvua « . o « . > ; | A o nu

12. Anordning enligt något av kraven 9 - ll, kännetecknad av att upp till cza 25% av den totala bränslemängden är anordnad att insprutas som den första andelen.

13. Anordning enligt något av kraven 9 - 12, kânnetecknad av att en och samma insprutare (6) är inrättad att inspruta såväl den första som den andra andelen bränsle. 71082a .doc; 2002-12-13