(57)【要約】【課題】未燃焼の炭化水素の排出を最小化する条件下で既燃ガスの掃気工程を実施可能な過給内燃機関の吸気を制御する。【解決手段】吸気バルブと結び付き、吸気分配器３０に接続された少なくとも２つの吸気管１２，１４と、排気バルブを備えた少なくとも１つの排気管とを備えたシリンダを有する過給機関の吸気を制御する方法は、排気フェーズの終了前に排気バルブと吸気バルブとのオーバーラップによって行われる排出ガスの掃気工程の最後に、シリンダ内で燃料混合気を燃焼させるために燃料混合気の準備段階を行うとともに、吸気分配器３０の第１の領域３８から過給空気を導入し、掃気工程を行うステップと、吸気分配器３０の第２の領域４０からの過給空気を使用して、シリンダ用の燃料混合気を生成するステップと、吸気フェーズの終了後に、シリンダ内の燃料混合気の一部を、吸気分配器３０の第２の領域４０に送り込むステップと、を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ吸気バルブ（１６，１８）と結び付き、吸気分配器（３０）に接続された少なくとも２つの吸気管（１２、１４）と、排気バルブ（２２）を備えた少なくとも１つの排気管（２０）とを備えた少なくとも１つのシリンダ（１０）を有する過給内燃機関の吸気を制御する方法であって、前記機関の排気フェーズの終了前に、前記排気バルブ（２２）と前記吸気バルブ（１６）とのオーバーラップによって、残留排出ガスの掃気工程が行われ、該掃気工程の最後に、前記シリンダ内で燃料混合気を燃焼させるために燃料混合気の準備段階が行われる、過給内燃機関の吸気を制御する方法において、
前記吸気分配器の第１の領域（３８）から過給空気を導入し、残留既燃ガスの前記掃気工程を行うステップと、
前記吸気分配器の第２の領域（４０）からの過給空気を使用して、前記シリンダ用の燃料混合気を生成するステップと、
吸気フェーズの終了後に、前記シリンダ内の燃料混合気の一部を、前記吸気分配器の前記第２の領域（４０）に送り込むステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２の領域（４０）に接続された前記吸気管（１４）を制御する前記吸気バルブ（１８）を開放することにより、前記第２の領域に燃料混合気の前記一部を供給する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記機関の吸気フェーズの開始後に、前記吸気分配器（３０）の前記第２の領域（４０）からの過給空気を使用する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
残留排出ガスの前記掃気工程の後に、前記吸気分配器（３０）の前記第１の領域（３８）から過給空気を導入する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記吸気分配器（３０）の前記第１の領域（３８）へ過給空気を導入し、続いて前記第２の領域（４０）へ過給空気を供給する、請求項の１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記吸気分配器（３０）の、互いに物理的に区別された２つの前記領域（３８，４０）を設ける、請求項の１から５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既燃ガスの掃気工程を含む、過給内燃機関の吸気を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広く知られているように、上記の機関形式に対しては、機関のシリンダに供給するために、通常過給空気と呼ばれる、圧縮された吸気を使用することが一般的に行われている。これにより、シリンダの燃焼室に送り込まれる空気の量に本質的に依存する機関の出力を増加させることが可能となる。
【０００３】
この種の機関の出力は、既燃ガス掃気と呼ばれる工程を実行することでさらに一層増加することも知られている。これには、機関の排気フェーズの最後に燃焼室内に含まれる残留排出ガスを過給空気で置き換えるために、その残留排出ガスを吸気フェーズの開始時に排気するステップが含まれている。一般的に、この工程は、排気バルブと吸気バルブとのオーバーラップによって行われる。
【０００４】
バルブオーバーラップ時に炭化水素が混合された過給空気が排気装置へと直接移送される問題は、この掃気工程中に発生する。実際、この移送時に、炭化水素が混合された過給空気の一部は、機関の排気装置を通じて排出され、大気中に送り出される。この排出によって、環境および人間にとって有害な汚染物質である未燃焼の炭化水素が、外気へと送り出される。
【０００５】
このような問題を防止するために、本出願者によって出願された特許文献１では、既燃ガスの掃気工程が、特に、炭化水素が混合されていない過給空気を導入するために、バルブを備えた追加の吸気管を追加し、使用することによって行われている。
【０００６】
そのため、この種の装置は、掃気工程中に燃焼室で使用される、炭化水素が混合されていない過給空気を導入するための（バルブを備えた）特定の吸気管と、同様にバルブを備え、この特定の吸気管の閉鎖時に炭化水素が混合された過給空気を送り込むもう１つの吸気管とから構成されている。
【０００７】
したがって、既燃ガスの掃気工程は、対象となるシリンダの、排気バルブと炭化水素が混合されていない過給空気の吸気バルブとのオーバーラップによって行われる。このオーバーラップ時に、燃焼室に送り込まれた、炭化水素が混合されていない過給空気によって、排気バルブを通じて排気マニフォールドから排気ラインへと排出される残留既燃ガスが置き換えられる。
【０００８】
この掃気工程が完了すると、上述の他方の吸気管が使用され、燃焼室内の燃料混合気が準備される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８４１２９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のことはまた、炭化水素が混合された過給空気の入口と炭化水素が混合されていない過給空気の吸気管とが、一般に１つの吸気分配器に接続されているため、重大な問題をもたらす。
【００１１】
そのため、この分配器の内部では、炭化水素が混合された過給空気の管からの炭化水素が混合された過給空気と、炭化水素が混合されていない過給空気の吸気管からの炭化水素が混合されていない空気との混合が発生する。その結果、部分的に炭化水素が混合された過給空気は、既燃ガスの掃気工程中に、既燃ガスと一緒に排気バルブを通じて排出される前に、燃焼室へと供給されてしまう。
【００１２】
このことは、未燃焼の炭化水素が排気装置へ排出されることや、燃料の過剰消費にもつながる。
【００１３】
さらに、機関効率を、特に圧縮比を変更することによって修正することが望まれる場合もある。そのため、２つの吸気バルブの１つ、通常炭化水素が混合された空気のバルブが、機関の圧縮フェーズの開始時と数度のクランク角度の間、開放位置に保持される。
【００１４】
それにより、燃焼室内に存在する燃料混合気は、機関の圧縮フェーズの開始時には圧縮されず、圧縮比は、吸気バルブの閉鎖時刻に応じて修正することが可能となる。しかしながら、炭化水素が混合された空気は吸気管へと供給され、掃気に使用される炭化水素が混合されていない空気と混合する可能性に関する前述の問題は残ったままである。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、機関の性能を維持しながら、直接噴射機関だけでなく間接噴射機関に対しても、未燃焼の炭化水素の排出を最小化する条件下で既燃ガスの掃気工程を実施可能な過給内燃機関の吸気を制御する方法を用いることで、前述の問題を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そのため、本発明は、それぞれ吸気バルブと結び付き、吸気分配器に接続された少なくとも２つの吸気管と、排気バルブを備えた少なくとも１つの排気管とを備えた少なくとも１つのシリンダを有する過給内燃機関の吸気を制御する方法であって、機関の排気フェーズの終了前に、排気バルブと吸気バルブとのオーバーラップによって、残留排出ガスの掃気工程が行われ、掃気工程の最後に、シリンダ内で燃料混合気を燃焼させるために燃料混合気の準備段階が行われる、過給内燃機関の吸気を制御する方法において、吸気分配器の第１の領域から過給空気を導入し、残留既燃ガスの掃気工程を行うステップと、吸気分配器の第２の領域からの過給空気を使用して、シリンダ用の燃料混合気を生成するステップと、吸気フェーズの終了後に、シリンダ内の燃料混合気の一部を、吸気分配器の第２の領域に送り込むステップと、を有することを特徴とする方法に関する。
【００１７】
本方法は、第２の領域に接続された吸気管を制御する吸気バルブを開放することにより、第２の領域に燃料混合気の一部を供給することができる。
【００１８】
本方法は、機関の吸気フェーズの開始後に、吸気分配器の第２の領域からの過給空気を使用することができる。
【００１９】
本方法は、残留排出ガスの掃気工程の後に、吸気分配器の第１の領域から過給空気を導入することができる。
【００２０】
本方法は、吸気分配器の第１の領域から第２の領域へ連続的に過給空気を供給することができる。
【００２１】
本方法は、吸気分配器の、互いに物理的に区別された２つの領域を設けることができる。
【００２２】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、非限定的な例として与えられる以下の記載を説明することで明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の方法を用いる内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示す機関のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の方法を用いる機関のピストンの位置の関数として、いくつかのバルブの開閉状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に図示した例には、直接噴射過給内燃機関、特にガソリン機関、好ましくは火花点火機関が示されている。なお、この例に限定されるものではなく、以下に記載される本発明は、間接噴射過給内燃機関にも適用可能である。
【００２５】
この機関は、少なくとも１つのシリンダ１０、本明細書では４つのシリンダを有しており、各シリンダは、それぞれが吸気バルブ１６，１８と結び付いた、過給空気の２種類の吸気管１２，１４を備えている。
【００２６】
過給空気と呼ばれるものは、単一の過給空気か、再循環排出ガス（ＥＧＲ）が添加された過給空気のいずれかである。
【００２７】
吸気管１２によって、炭化水素が混合されていない過給空気が燃焼室へと送り込まれ、吸気管１４によって、炭化水素が混合された過給空気を燃焼室内で生成することができる。
【００２８】
簡単のために、この吸気管１２を掃気管と呼び、そのバルブ１６を掃気バルブと呼ぶ。同じ理由で、管１４を炭化水素混合管と呼び、そのバルブ１８を炭化水素混合バルブと呼ぶ。
【００２９】
このシリンダ１０は、それぞれが排気バルブ２２を備えた少なくとも１つ（本明細書では２つ）の排気管２０をさらに有している。
【００３０】
吸気管１２，１４および排気管２２だけでなく、それらのバルブ１６，１８，２２も、シリンダ１０を有するエンジンブロック２６に固定されたシリンダヘッド２４によって、少なくとも部分的に支持されている。このシリンダヘッド２４は、シリンダ１０内を摺動するピストン（図示せず）の上側部分とシリンダ壁と共に、対象となるシリンダ１０の燃焼室２８を区切ることができる。
【００３１】
各シリンダ１０の吸気管１２，１４は、それぞれ独立して吸気分配器３０に接続されている。この分配器３０は、入口３２を通じて、ターボ圧縮機のような空気圧縮手段（図示せず）の出口に接続されている。入口３２は、この分配器３０に供給される過給空気の量を調整可能な、例えばバタフライバルブなどの絞り手段３４を備えていることが有利である。
【００３２】
図２に図示したように、吸気分配器３０は、自身を、互いに区別された２つの独立した領域３８，４０に分割させることができる内部仕切り３６を有している。この仕切り３６は、分配器３０の長さ方向にわたって水平方向に延び、分配器３０を実質的に等体積の２つの気密な部分に分割する気密な壁によって実現されていることが有利である。したがって、これら２つの領域によって、以下で説明するように、２つの半分配器を画定することができる。
【００３３】
掃気分配器と呼ばれる第１の半分配器３８は、分配器３０の上側部分（図２参照）に位置し、絞り手段３４を備えた過給空気の入口３２を有しており、掃気オリフィスと呼ばれるオリフィス４２を通じて、それぞれのバルブ１６と結び付いた各掃気管１２に供給可能である。
【００３４】
炭化水素混合分配器と呼ばれる、掃気分配器３８の下方に位置した第２の半分配器４０は、炭化水素混合オリフィスと呼ばれるオリフィス４４であって、炭化水素混合管１４とそれらのバルブ１８とをこの掃気分配器３８の内部に連通可能にするオリフィス４４を有している。掃気分配器３８は、過給空気出口４６をさらに有しており、これによって過給空気は、ライン４８を通じて、掃気分配器３８に設けられた空気入口５０に供給可能となる。
【００３５】
したがって、機関の動作中、過給空気は入口３２を通じて掃気分配器３８に流入し、一方ではオリフィス４２を通じて管１２に供給されるが、その後は、ライン４８を通じて、炭化水素混合分配器４０の、管１４用のオリフィス４４に供給される。
【００３６】
そのため、空気は、２つの分配器の間での空気の混合が生じる可能性が一切なしに、掃気分配器３８から炭化水素混合分配器４０へと直列に循環する。実際、掃気オリフィス４２と炭化水素混合オリフィス４４とは、壁３６によって互いに物理的に分離されており、両者の間で連通が生じる可能性はない。
【００３７】
説明した例では、シリンダ１０は、マルチジェットインジェクタ５２のような燃料噴射手段をさらに有しており、これによって燃料は、燃焼室２８へと供給され、燃焼室２８内の流体と混合可能となる。
【００３８】
これらのシリンダ１０は、点火プラグ５４のような燃料混合気点火手段をさらに備えている。
【００３９】
もちろん、図面には明示されていないが、吸気バルブ１６，１８の開閉は、任意の作動手段によって制御されており、その作動手段によって、各バルブ１６，１８のリフト規則は、特にそれらの範囲および開閉時刻の少なくとも一方に関して、互いに独立して変更することができる。これらの手段は、ＶＶＴ（可変バルブタイミング）またはＶＶＬ（可変バルブリフト）として知られている。２つのカムを備えた、ＶＶＬ型のバルブ作動手段を用いることが有利である。排気バルブについては、カムシャフトのような従来の作動手段を用いることが有利である。
【００４０】
広く知られているように、インジェクタ５２およびプラグ５４は、通常どのような機関にも装備されている機関計算機（図示せず）によって、従来のように制御されている。
【００４１】
図３は、吸気バルブ１６，１８および排気バルブ２２のさまざまな開放規則であって、ピストンの位置に応じた、バルブの各管１２，１４，２０の開放位置（Ｏ）と閉鎖位置（Ｆ）との間のさまざまな開放規則を図示している。
【００４２】
機関の排気フェーズ中やピストンの排気下死点（ＰＭＢ１）の近傍では、排気バルブ２２は開放し（位置Ｏ）、その後、ピストンの上死点（ＰＭＨ）の近傍では再び閉鎖する（位置Ｆ）。この移動中に、燃焼室２８内に存在する排出ガスの主要な部分は、排気管２０へ排出される。
【００４３】
これらの排気バルブ２２が再閉鎖する前に、排出ガスの掃気工程は行われる。そのために、排気バルブ２２と掃気バルブ１６との間のオーバーラップが実施される。より正確には、掃気バルブ１６は、上死点前であって、排気バルブ２２が閉鎖する前に開放する。したがって、掃気分配器３８内に存在する炭化水素が混合されていない過給空気は、掃気オリフィス４２、掃気管１２、および掃気バルブ１６を通じて、燃焼室２８内に供給される。この燃焼室内に存在する既燃ガスよりも高圧のこの過給空気は、これらの残留ガスを掃気し、排気バルブ２２が閉鎖位置（Ｆ）になるまで、排気バルブ２２を通じて排出する。したがって、炭化水素が混合されていない過給空気によって、機関の排気フェーズの終了近くに燃焼室２８内に通常存在する排出ガスが置き換えられる。
【００４４】
排気バルブ２２はピストンの上死点後に閉鎖され、掃気バルブ１６は、過給空気を燃焼室２８へ送り込み続けるように、ピストンの圧縮下死点（ＰＭＢ２）よりも前のピストンの位置Ｐ１で閉鎖する（位置Ｆ）まで移動し続ける。
【００４５】
それと並行して、炭化水素混合バルブ１８は、上死点ＰＭＨよりも数度後のクランク角度でのピストンの位置Ｐ２で開放し、ピストンがＰＭＢ２よりも後の位置Ｐ３に到達するまで移動し続ける。もちろん、この開放は、本発明の範囲から逸脱することなく、上死点ＰＭＨで実行されてもよい。
【００４６】
直接燃料噴射の場合、一般に燃料混合気は、この機関の、ＰＭＨとＰＭＢ２との間の吸気フェーズ中に、燃焼室内で得られる。したがって、この混合気は、燃料をインジェクタ５２を通じて燃焼室内に存在する過給空気へ追加することによって生じる。
【００４７】
間接噴射機関については、インジェクタは、炭化水素混合管１４内で燃料混合気が得られるように、炭化水素混合管１４に配置されている。それから、この燃料混合気は、最終的な燃料混合気が得られるように燃焼室２８内に供給され、そこで、そこに存在する過給空気と混合される。
【００４８】
したがって、両方の機関形式（直接噴射または間接噴射）において、燃焼室には、機関の膨張フェーズ中に燃焼させることを目的とした燃料混合気が収容されている。
【００４９】
炭化水素混合バルブ１８における、開放位置とピストンの位置Ｐ３での閉鎖時刻とを考慮すると、炭化水素が混合された空気は、ミラーサイクルの原理に従って、炭化水素混合管１４と炭化水素混合分配器４０とに送り込まれる。これは、ピストンがＰＭＢ２から上昇動作を行い、それにより、燃焼混合気がバルブに向かって動かされるためである。
【００５０】
しかしながら、この分配器４０は掃気分配器３８から物理的に分離されているため、これらの分配器内に存在する、炭化水素が混合されていない過給空気と炭化水素が混合された過給空気との間で混合は発生しない。さらに、２つの過給空気間の混合を防止しながら機関の圧縮比を所望に変更するために、ＰＭＨからの炭化水素混合バルブ１８の閉鎖時刻を変更することができる。
【００５１】
その結果、機関の圧縮フェーズと膨張フェーズの後、既燃ガスの掃気工程は、炭化水素が混合されていない過給空気だけで実施される。さらに、この掃気工程後、炭化水素混合バルブ１８が開放することで、最初の段階で、ほぼ均一に炭化水素が混合された空気が導入可能となるが、そのことは、機関の吸気フェーズの最後に得られる燃料混合気の均一性を改善できるに過ぎない。
【００５２】
本発明は、上述した例には限定されておらず、あらゆる変形例および等価物を含んでいる。
【００５３】
特に、物理的に区別された掃気分配器と炭化水素混合分配器とを備えた吸気分配器３０は、本出願人によって出願された仏国特許出願公開第２８５６４３５号明細書でより正確に記述されている複数の構成の１つであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０  シリンダ
１２  吸気管（掃気管）
１４  吸気管（炭化水素混合管）
１６  吸気バルブ（掃気バルブ）
１８  吸気バルブ（炭化水素混合バルブ）
２０  排気管
２２  排気バルブ
２４  シリンダヘッド
２６  エンジンブロック
２８  燃焼室
３０  吸気分配器
３２  入口
３４  絞り手段
３６  内部仕切り
３８  掃気分配器
４０  炭化水素混合分配器
４２  掃気オリフィス
４４  炭化水素混合オリフィス
４６  過給空気出口
４８  ライン
５０  空気入口
５２  マルチジェットインジェクタ
５４  点火プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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