(57)【要約】【課題】内燃機関に使用される燃料の気化を改善する。【解決手段】従来のモードおよび／または少なくとも部分的に均質のモードに従って動作し、１つの気筒１０、燃焼室１８、吸気管２８に結合された吸気弁２６、排気管３４を含む排気弁３２、弁の開閉を制御する制御手段３６、３８及び燃料噴射手段４０、４４を有する機関用の燃料の気化を改善する方法を提供する。この方法は、排気行程終了時に排気管３４内への燃料噴射を少なくとも１回実施して燃料と排気ガスの混合物を生成し、吸気行程開始時に、上記混合物を、排気弁を少なくとももう１度開くことによって燃焼室１８に送り込み、吸気行程終了前に、吸気流体を吸気管２８を通して燃焼室に送り込み、燃焼室に燃料を噴射し、吸気行程終了前に、排気弁３２を閉じて、排気管内への燃料噴射を停止し、吸気行程の終了時に吸気弁２６を閉じる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気、圧縮、燃焼および排気行程を含む、従来のモードおよび／または少なくとも部分的に均質のモードに従って動作することができ、少なくとも１つの気筒（１０）と、燃焼室（１８）と、吸気管（２８）に結合された少なくとも１つの吸気弁（２６）を含む吸気手段（２４）と、少なくとも１つの排気弁（３２）および排気管（３４）を含む排気手段（３０）と、前記弁の開閉を制御する制御手段（３６、３８）と、燃料噴射手段（４０、４４）とを有する内燃機関に使用される燃料の気化を改善する方法であって、
前記排気行程の終了時に、前記排気管（３４）内への少なくとも１回の燃料噴射を実施して排気ガスとの混合物を生成することと、
前記吸気行程の開始時に、形成された前記混合物を少なくとも部分的に前記燃焼室（１８）に送り込むことと、
前記吸気行程が終了する前に、前記排気弁（３２）を閉じることと、
前記吸気行程の終了時に、前記吸気弁（２６）を閉じることとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記排気行程の終了時に前記排気弁（３２）を閉じることと、前記吸気行程の開始時の、前記排気弁（２６）の少なくとも１回の開閉シーケンス中に、前記混合物を少なくとも部分的に導入することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸気行程が終了する前に、吸気流体を前記吸気管（２８）を通して前記燃焼室（１８）に送り込むことと、燃料を前記燃焼室（１８）内に噴射することとを含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記吸気行程中に前記排気管（３４）内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記吸気行程中に前記燃焼室（１８）内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記吸気行程の後に続く前記圧縮行程中に前記燃焼室（１８）内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記吸気行程中の、ピストン（１２）が下死点の近くに達する前に、前記燃焼室（１８）内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記排気弁（３２）を開く前に、前記燃焼室（１８）内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記排気弁（３２）を開いた後に、前記燃焼室（１８）内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記排気弁(３２)を閉じた後に、前記燃焼室（１８）内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記吸気行程中に前記排気弁（３２）の一連の開閉シーケンスを実施することを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記内燃機関の前記吸気行程の開始が近づいたときに、前記吸気弁（２６）よりも先に前記排気弁（３２）を開くことを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記内燃機関の前記吸気行程の開始が近づいたときに、前記吸気弁（２６）よりも後に前記排気弁（３２）を開くことを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記内燃機関の前記吸気行程の開始が近づいたときに、前記排気弁（３２）を前記吸気弁（２６）と同時に開くことを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、特に直接噴射型の内燃機関、具体的には自己点火機関、さらに具体的にはディーゼル型の自己点火機関に使用される燃料の気化を改善する方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、２つの燃焼モード、すなわち、少なくとも部分的に均質のモードおよび／または従来のモードに従って動作することのできるディーゼル型直接噴射機関に関する。
【背景技術】
【０００３】
好ましくは低機関負荷および中機関負荷に使用される少なくとも部分的に均質の動作モードは、燃料を非常に早い時期に（たとえば、機関吸気行程中に）燃焼室内に噴射して、燃料と空気などの流体を基本的に均質に混合するかまたは空気と再循環された排気ガス（ＥＧＲ）との混合物を得ることを含む。
【０００４】
好ましくは高機関負荷で使用される従来の動作モードでは、燃料噴射がピストン圧縮上死点の近くで行われ、従来の燃焼が、自己点火により行われ、次に拡散によって行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この従来の動作モード中に、非常に早い時期、たとえば、吸気行程の開始時に燃料噴射を実施することも可能である。
【０００６】
少なくとも部分的に均質のモードでは、機関動作サイクルの非常に早い時期に燃料噴射を実施して基本的に均質の混合物を得ると有利であるが、噴射された燃料によって気筒壁が濡れ、油膜の劣化が生じる恐れがある。
【０００７】
したがって、吸気行程の開始時の燃料噴射は、このようなディーゼル機関のピストンに通常備えられるボウルに噴射された燃料を入れるのを可能にし、一方、燃料と気筒壁との接触を制限するという利点を有する。しかし、燃焼室に入れられる流体の温度は十分ではなく、したがって、このボウル、次に燃焼室に噴射される燃料が気化するのは困難である。
【０００８】
従来の動作モードでは、早い時期の噴射は、噴射された燃料の気化が困難であることと、気筒壁が濡れる恐れがあることに関する上述したのと同じ欠点を伴う。
【０００９】
このように燃料が気化するのが困難であると、燃料混合物の燃焼の進行が阻害され、大気中への汚染物質の放出量が増えると共に、燃料が過剰に消費される可能性がある。
【００１０】
燃料の気化の改善は基本的に、燃料混合物の燃焼時の一酸化炭素（ＣＯ）および未燃焼炭化水素（ＨＣ）の放出量と煤煙とを低減させる利点を有する。
【００１１】
本発明の目的は、直接噴射機関に通常存在する部材を使用して、機関が少なくとも部分的に均質のモードに従って動作するときまたは機関が従来のモードに従って動作する際の早期噴射時に燃料の気化を著しく改善する方法によって上述の欠点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明は、従来のモードに従って、および／または吸気、圧縮、燃焼、および排気行程を含む少なくとも部分的に均質のモードに従って動作することができ、少なくとも１つの気筒と、燃焼室と、吸気管に結合された少なくとも１つの吸気弁を含む吸気手段と、少なくとも１つの排気弁および排気管を含む排気手段と、弁の開閉を制御する制御手段と、燃料噴射手段とを有する内燃機関に使用される燃料の気化を改善する方法であって、
排気行程の終了時に、排気管内への少なくとも１回の燃料噴射を実施して排気ガスとの混合物を生成することと、
吸気行程の開始時に、前記ように形成された混合物を少なくとも部分的に燃焼室に送り込むことと、
吸気行程が終了する前に、排気弁を閉じることと、
吸気行程の終了時に、吸気弁を閉じることとを含むことを特徴とする方法に関する。
【００１３】
この方法は、排気行程の終了時に排気弁を閉じることと、吸気行程の開始時の、排気弁の少なくとも１回の開閉シーケンス中に、混合物を少なくとも部分的に導入することとを含んでよい。
【００１４】
この方法は、吸気行程が終了する前に、吸気流体を吸気管を通して燃焼室に送り込むことと、燃料を燃焼室に噴射することとを含んでよい。
【００１５】
この方法は、吸気行程中に排気管内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含んでよい。
【００１６】
この方法は、吸気行程中に燃焼室内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含んでよい。
【００１７】
この方法は、吸気行程の後に続く圧縮行程中に燃焼室内への燃焼噴射を少なくとも１回実施することを含んでよい。
【００１８】
この方法は、吸気行程中の、ピストンが下死点の近くに達する前に、燃焼室内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含んでよい。
【００１９】
この方法は、排気弁を開く前に、燃焼室内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含んでよい。
【００２０】
この方法は、排気弁を開いた後に、燃焼室内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含んでよい。
【００２１】
この方法は、排気弁を閉じた後に、燃焼室内への燃料噴射を少なくとも１回実施することを含んでよい。
【００２２】
この方法は、吸気行程中に一連の排気弁開閉シーケンスを実施することを含んでよい。
【００２３】
この方法は、機関吸気行程の開始が近づいたときに、吸気弁の前に排気弁を開くことを含んでよい。
【００２４】
この方法は、機関吸気行程の開始が近づいたときに、吸気弁の後に排気弁を開くことを含んでよい。
【００２５】
この方法は、機関吸気行程の開始が近づいたときに、排気弁を吸気弁と同時に開くことを含んでよい。
【００２６】
本発明の他の特徴および利点は、非制限的な例として与えられる以下の説明を添付の図を参照しながら読むことによって明らかになろう。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、内燃機関に使用される燃料の気化が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による方法の一段階の進行を示す直接噴射機関の図である。
【図２】本発明による方法の一段階の進行を示す直接噴射機関の図である。
【図３】本発明による方法の一段階の進行を示す直接噴射機関の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１から図３の例では、内燃機関は、吸気、圧縮、燃焼（膨張）、および排気行程を含む４ストローク（または４行程）内燃機関である。この機関は、特にディーゼル直接噴射型であり、２つの燃焼モード、すなわち、少なくとも部分的に均質のモードおよび／または従来のモードに従って動作することができる。
【００３０】
この機関は、ピストン１２が、クランクシャフト（不図示）によって制御されるロッド１４の作用の下で気筒内部の上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）との間を滑りながら直線往復運動する少なくとも１つの気筒１０を有している。この気筒は、気筒１０の横壁２０、気筒ヘッド１６の面、およびピストンの上部２２から成る燃焼室１８を画定するのを可能にする気筒ヘッドを上部に有している。
【００３１】
ここで参照される燃焼室とは、上記に定義された体積に、ピストンの頂部に収容される可能性のある凹状の中空ボウルで構成される体積を加えたものである。
【００３２】
気筒ヘッドは、燃焼室１８内に開放された吸気管２８を制御する少なくとも１つの吸気弁２６を含む吸気手段２４を保持している。この気筒ヘッドは、少なくとも１つの排気弁３２と、やはり燃焼室と連通する排気管３４とを含む排気手段３０も保持している。
【００３３】
吸気弁２６は、タイミングチェーンまたはタイミングベルト（不図示）を通じてクランクシャフトによって回転駆動されるカムシャフトのような従来の制御手段３６によって制御されることが好ましい。
【００３４】
排気弁３２の開閉は、この弁の１回または２回以上の新しい開閉シーケンスを実施するのを可能にする制御手段３８によって制御される。このような手段は、吸気弁とは無関係に、排気弁の開閉時間と排気弁のリフトに関して排気弁のリフト法則を変更することもできる。このような手段は、ＶＶＡ（可変弁作動）、ＶＶＴ（可変弁タイミング）、またはＶＶＬ（可変弁リフト）としてより良く知られている。
【００３５】
もちろん、上述のように吸気弁のリフト法則を変更するのを可能にする手段によって吸気弁を制御することも可能である。
【００３６】
「カムレス」と呼ばれる制御手段、すなわち、カムシャフトを有さない制御手段によって、この排気弁と場合によっては吸気弁を制御することも可能である。この場合、機関は、弁ロッドに直接または間接的に作用する電磁式または油圧式または電気油圧式または空気圧式または電空式の制御アクチュエータのような各弁専用の作動手段を有している。
【００３７】
以下の説明における例では、吸気弁２６の開閉は、従来のカムシャフトによって制御され、一方、排気弁３２は、この弁の従来の開閉シーケンスの後で、この弁の少なくとも１回の新しい開閉シーケンスを実施するのを可能にする手段によって制御される。
【００３８】
機関は、好ましくは、レイアウトに従って少なくとも１つの燃料ジェット４２によって燃焼室１８に燃料を噴射する噴射ノズルの形をした、直接燃料噴射手段４０も有している（図２または３参照）。
【００３９】
この機関は、好ましくは、燃料を排気管３４内に、燃焼室から排気管３４への排気ガスの通常の循環方向に対して排気弁３２から下流側に噴射する噴射ノズルの形をした、間接燃料噴射手段４４も有している。有利なことに、この燃料噴射は、この排気管内の排気ガスと燃料の混合物が得られるように少なくとも１つの燃料ジェット４６によって実現される。
【００４０】
排気弁３２の制御手段３８と、直接燃料噴射手段４０および間接燃料噴射手段４４は、機関に通常備えられる機関計算機（不図示）によって制御される。もちろん、吸気弁２６の制御手段３６が、これらの弁のリフト法則を変更するのを可能にする種類の手段である場合、計算機はこれらの手段も制御する。
【００４１】
この計算機は、計算機が処理するパラメータに応じて、少なくとも部分的に均質のモードに応じてまたは従来のモードに応じて機関を動作させるのを可能にするマップまたはデータテーブルを含んでいる。
【００４２】
特に、この計算機は、排気管または燃焼室またはその両方における、弁の開閉シーケンスと燃料噴射パラメータ（機関サイクル中の噴射時間、燃料噴射持続時間、、、）を制御するのを可能にする。
【００４３】
以下の方法の説明は、図１〜図３に関して説明する。
【００４４】
図１は、少なくとも部分的に均質のモードについての、機関の排気行程の終了時のこの機関の構成を示している。
【００４５】
この構成では、ピストン１２は、ピストン１２の排気上死点（ＴＤＣ）に相当する位置にあり、燃焼室１８には、機関の前の膨張行程中の燃料混合物の燃焼による高温の排気ガスが入っている。吸気弁２６は、吸気弁２６が吸気管２８を閉じる位置にあり、一方、排気弁３２は排気管３４を閉じており、したがって、排気管３４には高温の排気ガスが入っている。
【００４６】
この位置から、機関の吸気行程の開始に相当するあるクランク回転角に達した後、計算機は、間接燃料噴射ノズル４４が排気管３４内に存在する排気ガス中に燃料を（１つの段階でまたは２つ以上の段階を経て）噴射するように間接燃料噴射ノズル４４を制御すると共に、排気弁３２を開くのを制御する。
【００４７】
もちろん、この燃料噴射とこの排気弁開動作は、同時に行うことも、あるいは間隔を置いて行うこともできる。
【００４８】
噴射された燃料は、排気管３４に入っている排気ガスの熱のために排気管３４内で急速に気化し、したがって、排気ガスと気化燃料の混合物が、この管内の、排気弁のすぐ下流側に存在する。
【００４９】
図２に示されているように、この吸気行程では引き続き、ピストンが、矢印Ｆによって示されるように、ピストンのＴＤＣからＢＤＣまで動作する。
【００５０】
ピストンが上死点から下死点まで動作するこの工程の間、吸気弁２６はカムシャフト３６の作用による開閉シーケンスに従う。
【００５１】
この行程中には、排気弁の開閉シーケンスのために、排気ガスと気化燃料の混合物が排気弁３２を通して吸い込まれ、燃焼室１８に導入される。同様に、吸気弁２６の開閉シーケンス中には、吸気流体が吸気管２８を通して吸気弁２６を介して燃焼室１８に送り込まれる。
【００５２】
ここで参照される吸気流体とは、大気圧の空気、またはたとえばターボコンプレッサによって圧縮された過給空気、またはこの空気（過給されていてもいなくてもよい）と再循環された排気ガスとの混合物である。
【００５３】
この吸気行程中には、排気管に入っている排気ガス中への１回または２回以上の燃料噴射に伴う排気弁の一連の開閉シーケンスを、吸気行程が終了する前に実施することが可能である。
【００５４】
したがって、排気ガスと最初から排気管３２に入っている気化燃料との混合物のすべてまたは一部が、気筒の壁２０を濡らすことなく、再び排気弁を通して燃焼室１８に送り込まれる。
【００５５】
計算機は、この吸気行程中に、直接燃料噴射ノズル４０による燃焼室内への少なくとも１回の燃料噴射を制御することもできる。
【００５６】
依然として高温の排気ガス中のこの燃料噴射は、液体燃料と気筒壁との接触を著しく低減させつつこの燃料を気化させる効果を有する。
【００５７】
この直接燃料噴射をこの吸気行程の間継続することもできる。
【００５８】
もちろん、本発明の範囲から逸脱せずに、まず、排気弁を開いて排気ガスと気化燃料の混合物を燃焼室内に再び送り込み、次に、吸気弁を開き、最後に、このように形成された混合物中に燃料を噴射し、一方、排気ガスに含まれる熱を利用して、導入される燃料を気化させることが可能である。
【００５９】
もちろん、吸気行程の開始時にこの２つの弁を同時に開く構成など、この２つの弁の間の他の任意の構成が考えられる。
【００６０】
同様に、この直接燃料噴射を、排気ガスと排気管に入っている気化燃料との混合物を燃焼室に送り込むのと同時に行うことも、その前またはその後に行うこともできる。
【００６１】
この吸気行程の終了時（図３）には、ピストン１２は、下死点ＢＤＣの近くに位置しており、排気管内への燃料の噴射は停止されており、排気弁３２は、排気弁３２が制御する排気管３４を閉じる位置に位置している。
【００６２】
したがって、吸気行程の終了時に吸気弁２６を閉じるときに燃焼室１８に入っている混合物は、空気、排気ガス、および気化燃料を含む基本的に均質の燃料混合物である。
【００６３】
公知のように、機関動作モードでは、引き続き燃料混合圧縮行程が実施され、直接燃料噴射および燃料混合物の燃焼を継続することが可能である。
【００６４】
あるいは、排気ガスと排気管を通して再導入された気化燃料との混合物に含まれる燃料の量が、この機関の燃焼行程中に混合物の自己点火を行うのに十分な量である場合、吸気行程中には直接燃料噴射ノズル４０を通した燃焼室１８内への燃料噴射を行わないことも可能である。
【００６５】
また、吸気行程中には直接燃料噴射ノズル４０を通した燃焼室１８内への燃料噴射を行わず、圧縮行程中にのみこの燃焼噴射動作を実施して機関の圧縮行程の終了時および燃焼行程の前に基本的に均質の混合物を得ることも可能である。
【００６６】
これによって、排気ガスと気化燃料の混合物が燃焼室に存在するためだけでなく、空気と排気ガスと気化燃料の混合物の圧縮時に放出される熱によっても、噴射された燃料を気化することが可能になる。
【００６７】
もちろん、当業者は、機関の吸気行程の終了時に燃焼室に存在する排気ガスの量によって燃料混合物の燃焼が変化することがないように、計算機がこの吸気行程中に排気弁を閉じる動作を制御するように計算機をパラメータ化することができる。
【００６８】
本発明は、上述の実施例に制限されず、任意の変形実施形態および均等な実施形態を包含する。
【符号の説明】
【００６９】
１０  気筒
１２  ピストン
１４  ロッド
１６  気筒ヘッド
１８  燃焼室
２０  横壁
２２  上部
２４  吸気手段
２６  吸気弁
２８  吸気管
３０  排気手段
３２  排気弁
３４  排気管
３６  制御手段
３８  制御手段
４０  直接燃料噴射手段
４２  燃料ジェット
４４  間接燃料噴射手段
ＢＤＣ  下死点
ＴＤＣ  上死点
【図１】
2010014116.tif 000003
【図２】
2010014116.tif 000004
【図３】
2010014116.tif 000005