(57)【要約】  少なくとも多少の燃料および空気をすでに含んでいる燃焼室チャージの圧縮点火に基づく低排出高性能エンジン、多気筒エンジンおよび運転方法。上死点に到達した後に空気が燃焼室に噴射されて全部の燃料が消費されるまで燃焼を維持する。各種運転モードが開示される。
2009534577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン・エンジンを運転する方法であって、少なくとも１本のシリンダについて、
ピストンが圧縮行程中に上死点に到達するかまたはその付近にある時に圧縮点火によってシリンダ内の燃料が点火されるように、少なくとも１つのエンジン・バルブを制御し、
圧縮行程中にエンジン・シリンダに燃料を噴射し、
圧縮行程の終了後にシリンダに空気を噴射する
こととを含む、ピストン・エンジンを運転する方法。
【請求項２】
同じエンジンの少なくとも１本の他のシリンダを用いてシリンダへの噴射のために空気を圧縮することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項３】
圧縮行程の間にエンジンシリンダに燃料を噴射することはパイロット噴射を含み、ピストンが圧縮行程の終わりに上死点に到達した時またはその後に付加的な燃料がシリンダに噴射される、請求項１の方法。
【請求項４】
圧縮行程中にシリンダに空気を噴射することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項５】
最初に低圧空気供給源から、その後高圧空気供給源から、圧縮行程の間にシリンダに空気を噴射することを含む、請求項４の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのエンジン・バルブを制御するステップには、圧縮行程中に圧縮のためのシリンダに排気ガスを閉じ込めるために少なくとも１つの排気バルブを制御することが含まれる、請求項１の方法。
【請求項７】
圧縮行程中にシリンダに空気を噴射することをさらに含む、請求項６の方法。
【請求項８】
圧縮行程中にシリンダに噴射される燃料は、圧縮行程および後続の仕事行程中に噴射される全部の燃料を含み、点火後に到達する温度は、点火時の燃焼温度をＮＯｘの形成のための温度未満に制限するために初期点火時のシリンダ内の酸素の量を制限することによって制御可能に制限される、請求項１の方法。
【請求項９】
シリンダ内の酸素の量は、圧縮行程中において制御された量の空気をシリンダに噴射することによって制御される、請求項８の方法。
【請求項１０】
シリンダ内の酸素の量は、少なくとも１つの吸気バルブの開度を制御することによって制御される、請求項８の方法。
【請求項１１】
少なくとも１個のエンジン・バルブを制御するステップは、少なくとも１個の排気バルブを制御することを含む、請求項８の方法。
【請求項１２】
圧縮行程の後に仕事行程が続き、以降の圧縮行程および仕事行程の繰り返しが続き、それによってシリンダは２サイクル・シリンダとして動作する、請求項８の方法。
【請求項１３】
シリンダ内の酸素の量は、圧縮行程中にシリンダに制御された量の空気を噴射することによって制御される、請求項１２の方法。
【請求項１４】
シリンダ内の酸素の量は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの吸気バルブの開度を制御することによって制御される、請求項１２の方法。
【請求項１５】
ピストンが圧縮行程中に上死点に到達するかまたはその付近にある時に使用されている燃料が点火されるように少なくとも１つのエンジン・バルブを制御するステップは、サイクル毎に、先行サイクルの状態に基づいて、制御の調整を行うことを含む、請求項１２の方法。
【請求項１６】
シリンダ内部の温度の指標としてシリンダ内圧力を感知することをさらに含む、請求項１５の方法。
【請求項１７】
エンジンは、カムレス・エンジンである、請求項１の方法。
【請求項１８】
点火の指標としてシリンダ内圧力を感知することを含む、請求項１の方法。
【請求項１９】
多気筒ピストンエンジンを運転する方法であって、
カムレスエンジンの少なくとも第１のシリンダについて、
第１のシリンダを空気圧縮機として動作させ、圧縮される空気の量および圧縮圧力を第１のシリンダの少なくとも１個の吸気バルブの制御によって制御することと、
カムレスエンジンの少なくとも第２のシリンダについて、第２のシリンダは少なくとも圧縮行程および仕事行程を有しており、
ピストンが圧縮行程の上死点に到達するかまたはその付近にある時に圧縮点火によってシリンダ内の燃料が点火されるように第２のシリンダの少なくとも１個のエンジンバルブを制御することと、
圧縮行程の間に第２のシリンダに燃料を噴射することと、
圧縮行程の終了後にシリンダに圧縮空気を噴射することとを含む、方法。
【請求項２０】
第１のシリンダからの圧縮空気が第２のシリンダに直接結合される、請求項１９の方法。
【請求項２１】
圧縮空気貯蔵タンクが第１のシリンダと第２のシリンダとの間に結合されている、請求項１９の方法。
【請求項２２】
圧縮空気貯蔵タンクは第１および第２のシリンダと制御可能に結合および分離され得る、請求項２１の方法。
【請求項２３】
圧縮行程の間に第２のシリンダに燃料を噴射することはパイロット噴射を含み、ピストンが圧縮行程の終了近くに上死点に到達した時またはその後に付加的な燃料が第２のシリンダに噴射される、請求項１９の方法。
【請求項２４】
圧縮行程の間に第２のシリンダに空気を噴射することをさらに含む、請求項１９の方法。
【請求項２５】
第１のシリンダは低圧空気および高圧空気を供給し、圧縮行程の間に第２のシリンダに空気を噴射することは最初に低圧空気を、その後高圧空気を噴射することを含む、請求項２４の方法。
【請求項２６】
第２のシリンダの少なくとも１個のエンジンバルブを制御することは、第２のシリンダの圧縮行程の間に圧縮のためにシリンダに排気ガスを閉じ込めるために第２のシリンダの少なくとも１個の排気バルブを制御することを含む、請求項１９の方法。
【請求項２７】
圧縮行程の間に第２のシリンダに空気を噴射することをさらに含む、請求項２６の方法。
【請求項２８】
第２のシリンダの圧縮行程の間に第２のシリンダに噴射される燃料は、第２のシリンダの圧縮行程および後続する仕事行程の間に噴射される全部の燃料よりなり、点火後に到達する温度は初期点火時にシリンダ内の酸素の量を制限することによって制御可能に制限される、請求項１９の方法。
【請求項２９】
第２のシリンダ内の酸素の量は第２のシリンダの圧縮行程の間に第２のシリンダに制御された量の空気を噴射することによって制御される、請求項２８の方法。
【請求項３０】
第２のシリンダ内の酸素の量は第２のシリンダの少なくとも１個の吸気バルブの開度を制御することによって制御される、請求項２８の方法。
【請求項３１】
第２のシリンダの少なくとも１個のエンジンバルブを制御することは、第２のシリンダの少なくとも１個の排気バルブを制御することを含む、請求項２８の方法。
【請求項３２】
圧縮行程の後に仕事行程が続き、以降の圧縮および仕事行程が後続し、それによって第２のシリンダは２サイクルシリンダとして動作する、請求項２８の方法。
【請求項３３】
第２のシリンダ内の酸素の量は第２のシリンダの圧縮行程の間に第２のシリンダに制御された量の空気を噴射することによって制御される、請求項３２の方法。
【請求項３４】
第２のシリンダ内の酸素の量は、少なくともある程度、第２のシリンダにおける少なくとも１個の吸気バルブの開度を制御することによって制御される、請求項３２の方法。
【請求項３５】
ピストンが第２のシリンダの圧縮行程の間に上死点に到達するかまたはその付近にある時に使用されている燃料が点火されるように第２のシリンダにおける少なくとも１個のエンジンバルブを制御することは、先行サイクルの間に生じたものに基づきサイクルごとに制御の調整を行うことをさらに含む、請求項３２の方法。
【請求項３６】
制御を調整することは種々の変化する燃料に対応するように制御を調整することを含む、請求項３５の方法。
【請求項３７】
シリンダ内部の温度の指標として第２のシリンダ内の圧力を使用することをさらに含む、請求項３５の方法。
【請求項３８】
第２のシリンダにおいて、仕事行程が後続する圧縮行程は、排気行程および吸気行程が後続し、それによって第２のシリンダは４サイクルシリンダとして動作する、請求項１９の方法。
【請求項３９】
第２のシリンダにおいて、第１の仕事行程が後続する第１の圧縮行程はさらに第２の圧縮行程および第２の仕事行程が後続し、第２の圧縮行程から生じる第２のシリンダ内の温度は、第２の圧縮行程の後に上死点にてまたはその付近にてシリンダ内の残留炭化水素の点火を得るために第１の仕事行程と第２の圧縮行程との間で第２のシリンダにおける少なくとも１個のエンジンバルブの制御によって制御される、請求項１９の方法。
【請求項４０】
第２の圧縮行程から生じる第２のシリンダ内の温度は第２のシリンダにおける少なくとも１個の吸気バルブの制御によって制御される、請求項３９の方法。
【請求項４１】
第２の圧縮行程から生じる第２のシリンダ内の温度は第２のシリンダにおける少なくとも１個の排気バルブの制御によって制御される、請求項３９の方法。
【請求項４２】
点火の指標としてシリンダ内圧力を感知することをさらに含む、請求項１９の方法。
【請求項４３】
ピストン・エンジンを運転する方法であって、
仕事行程の終わりにまたはその付近にて、燃焼シリンダの排気バルブを開き、引き続いて、所定量の排気ガスが燃焼シリンダに閉じ込められるように当該排気バルブを閉じ、
前記排気バルブが閉じられたすぐ後で後続の圧縮行程中に、燃料を燃焼室に噴射し、
圧縮点火の前においてピストンが上死点に接近した時に前記燃焼シリンダに空気を噴射し、
前記燃焼シリンダに閉じ込められる排気ガスの量および前記ピストンが上死点に接近した時に噴射される空気の量は、燃焼シリンダ内でＮＯｘ形成温度に到達することなく上死点にてまたはその付近にて圧縮点火を生じるように制御され、
ＮＯｘ形成温度に到達することなく、かつより多くの燃料の噴射を要さずに燃焼を持続するために点火後かつ前記ピストンが上死点を通過した後に前記燃焼シリンダに空気を噴射する
ことを含む、ピストン・エンジンを運転する方法。
【請求項４４】
ピストンが上死点に接近した時に燃焼シリンダに空気を噴射するステップは、燃料の噴射が終了した後に前記燃焼シリンダに空気を噴射することを含む、請求項４３の方法。
【請求項４５】
ピストンが上死点に接近した時に燃焼シリンダに噴射される空気の量は、噴射される空気総量の５％〜１５％よりなる、請求項４３の方法。
【請求項４６】
噴射される空気総量は、噴射燃料の完全燃焼のための化学量論量を上回るものよりなる、請求項４５の方法。
【請求項４７】
ピストンエンジンは多気筒エンジンであり、少なくとも１つのシリンダが加圧空気を供給するために使用される、請求項４３の方法。
【請求項４８】
ピストン・エンジンを運転する方法であって、
仕事行程の終わりにまたはその付近にて、前記燃焼シリンダの排気バルブを開き、引き続いて、所定量の排気ガスが燃焼シリンダに閉じ込められるように当該排気バルブを閉じ、
前記排気バルブが閉じられたすぐ後で後続の圧縮行程中に燃料を燃焼室に噴射し、
仕事行程中にＮＯｘ形成温度に到達することなく、かつより多くの燃料を噴射することなく燃焼を持続するために点火後かつピストンが上死点を通過した後に前記燃焼シリンダに空気を噴射することとを含み、
前記燃焼シリンダに閉じ込められる排気ガスの量、および、点火後かつ前記ピストンが上死点を通過した後に前記燃焼シリンダに噴射される空気の量は、燃焼シリンダ内でＮＯｘ形成温度に到達することなく、次の圧縮行程の上死点にてまたはその付近にて圧縮点火が生じ得るだけの、閉じ込められる排気ガス中の残留酸素を得られるように制御された量だけ化学量論比を超えている、
ことを特徴とする、ピストン・エンジンを運転する方法。
【請求項４９】
ピストンエンジンは多気筒エンジンであり、少なくとも１つ のシリンダが加圧空気を供給するために使用される、請求項４８の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２００６年４月２０日出願の米国特許仮出願番号第６０／７９３３５０号、２００６年６月９日出願の米国特許仮出願番号第６０／８１２３３０号および２００６年７月７日出願の米国特許仮出願番号第６０／８１９０６２号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、ディーゼル・エンジン、ガソリン・エンジン、および代替燃料での運転用エンジン等の内燃機関の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、ディーゼル・エンジン、ガソリン・エンジンおよび代替燃料で運転するように意図されたエンジンを含む各種形式のエンジンに適用可能である。しかし、ここでの開示における具体性の目的で、好ましい実施形態を最初にディーゼル・エンジンに関して説明し、その後で他の形式のエンジンへの適用性を説明する。従って、ディーゼル・エンジンに関する従来技術をここで説明するが、一般的に言えば、ここに説明されたディーゼル・エンジンの特性の多くは様々な形で他の形式のエンジンに移せることが理解されよう。
【０００４】
ディーゼル・エンジンによって産生される汚染物質が主に亜酸化窒素（ＮＯｘ）および未燃焼炭化水素からなることは周知である。亜酸化窒素がある特定の温度より上で形成され、または本発明にとってより重要なことには、亜酸化窒素形成温度限界未満では形成されないこともまた周知である。この温度限界はディーゼル燃料空気混合物の点火温度よりかなり上であるが、従来のディーゼル・エンジンでは燃焼室内の局所温度は種々の理由でしばしば亜酸化窒素形成温度限界を超える。他方で、ディーゼル・エンジン排気の未燃焼炭化水素は一般に、２つの主要な原因を有する。すなわち第一に、燃料が燃焼する、または少なくとも完全に燃焼する機会を得る前に相対的に低温の表面に対しての噴射燃料スプレーの一部の衝突が生じること、そして第二に、噴射燃料の全部を局所的に燃焼させるのに不十分な酸素を有する燃焼室領域への燃料の局所噴射が生じることである。十分な酸素がなければ燃料が燃焼できないので、この第２の原因は当然前者の原因の促進を助長する。
【０００５】
好ましくはディーゼル・エンジンにおいては、燃料の小規模なプレ噴射（pre-injection）が燃焼を開始させるために使用され、燃料のメイン噴射がその後まもなく行われ、シリンダにおけるピストンの上死点にてまたはその付近にて始まる。ピストンがその最高位置にまたはその最高位置の付近にある時、噴射スプレーはピストンの頂部へ下向きではないはずであり、それが前述の通りディーゼル排気における炭化水素の高含量の原因となるだけでなく、恐らくエンジンに損傷を与える。しかし、ピストンが上死点から遠ざかるにつれて、燃焼室の内容は膨張し、その内容の中心は一般にピストンの速度の半分で下方に移動する。従って、ピストンの上死点位置に適格な方向での継続的な燃料噴射は、いわば燃焼室の空気の上層だけに燃料を噴射している。これは多くの悪影響を及ぼす。この限られた容積における燃料の濃度は亜酸化窒素形成温度限界を超える局所温度を容易にもたらし得る。さらに、たとえ十分な酸素がそれ未満で利用可能であるとしても、燃焼室のこの限られた領域における酸素は消費されるとしてよく、結果的に燃料の不完全燃焼および排気中の相当の炭化水素をもたらす。従来技術のエンジンおよび運転方法においてこれらの影響に対する唯一の利用可能な制御は、燃料が噴射される燃焼室容積のその部分の容積および酸素含量に関して全噴射を制限し、それによってその燃焼サイクルの間に発生する機械的エネルギーに制限を課すようにすることである。
【０００６】
１つの従来技術の噴射装置において、複数方向のスプレーノズルが使用され、初期噴射はピストンが上死点にまたはその付近にある時に適正な噴射をより好適に助成するためによりいっそう径方向の成分を有しており、機械式バルブが噴射流れをよりピストンに向いて突出する噴射オリフィスに切り替え、それにより燃料の噴射が、燃焼に利用可能な残りの酸素の大部分により好適に後続できるようにする。そのような噴射装置は、一定の負荷の下で運転する定置されたエンジンのような場合には、有意義な強みを有することができよう。
しかし、制御が機械的であり予め設定された限界を有するという事実のために、相対的に広い範囲の回転数および極めて広い範囲のパワー出力にわたって動作するトラックエンジン等のようなエンジンにおいては、フレキシビリティが制限されてしまう。
【０００７】
［発明の実施形態の開示］
米国特許仮出願番号第６０／７９３３５０号の開示によれば、燃料および空気の両方が、燃料のメイン噴射の少なくとも一部の間に燃焼室に噴射される。空気は好ましくは燃料噴射装置（フューエル・インジェクター）の先端（チップ）の周囲領域に噴射され、それにより、ピストンが噴射装置から遠ざかる（それ故、にいわば残りのそれまで利用可能な空気の中心もまた噴射装置から遠ざかる）際にも、酸素に富んだ空気の新たな供給量がメイン噴射の間に供給される。これは、メイン噴射の間に噴射された燃料のより完全な燃焼をもたらすことができ、さらに、同一またはより大きいクランク角にわたりより大量の燃料の噴射および燃焼を可能にし、それによってその燃焼サイクルのエネルギー出力を増大させることができる。さらに、空気および、特にプレ噴射およびメイン噴射の間に噴射される燃料の慎重な制御によって、燃焼温度は亜酸化窒素形成温度限界未満に保つことができる。
【０００８】
これを達成する１つの便宜的な方法は、圧力が燃焼室内の温度の良好な指標を提供するので、燃焼室の圧力を感知することによるものである。本発明の好ましい実施形態において、プレ噴射は、点火前のプレ噴射燃料および空気の良好な混合を可能にするために、圧縮行程の間に、好ましくは燃焼室の空気が点火温度に到達する十分に前に使用される。プレ噴射に使用される燃料の量は、点火に際して燃焼温度が亜酸化窒素温度形成限界を超えないいずれかのレベルまで上昇するように制御される。これは図１に例示されており、図では４ストローク・サイクルで運転しているエンジンの運転を例示している。点火はほぼピストンの上死点（Ｔ）で生じることが図１から指摘される。好ましい実施形態において、これは噴射量の制御によるだけではなく、さらに制御可能エンジン・バルブ作動システム、具体的には例えば、その開示が参照によってここに採り入れられる米国特許第６７３９２９３号に開示されているような油圧バルブ作動システムの使用によって、吸気バルブが閉じる時のクランク角といったパラメータを制御し、それによって得られる圧縮比および点火が生じる時のクランク角を効果的に制御することによって達成される。さらに、好ましい実施形態において、圧力センサが前述の通りシリンダにおいて使用され、それは、吸気バルブおよびプレ噴射の量の制御におけるサイクルごとの調整が上死点位置Ｔでの点火を得て、その後の亜酸化窒素形成温度限界を超えない温度への所望の温度上昇を達成することを可能にする。図１に図示の通り、燃焼室の温度がピークに達して、プレ噴射燃料が消費されピストンが上死点位置から遠ざかるにつれて低下し始めた後、図１に図示された温度は、燃焼室の圧力と同様に減少し始める。温度が依然として点火温度よりも上にある間、燃料のメイン噴射は、空気噴射とともに、好ましくは燃料噴射の先端の領域において、メイン噴射期間の少なくとも一部の間に生じるとしてよい。それに関して、図１は空気および燃料噴射の間の温度平坦域を示しているが、燃料噴射は実際にはより少ない複数の噴射量から構成されるとしてよく、空気噴射は、その時点で運転しているエンジン条件下での最善の性能に適切な時刻、継続時間および量に関して制御されるので、そのため図１に図示された平坦域はそれほど平らではないかもしれないが、概ね点火温度と亜酸化窒素形成温度限界との間の範囲内に十分に留まるであろう。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態は油圧エンジン・バルブ作動を利用しているが、磁気、圧電などといった他の形式の制御可能エンジン・バルブ作動も等しく適用可能であることに留意しなければならない。本発明はまた、機械式エンジン・バルブ作動システムにも適用可能であるが、最善の性能は実際上機械式エンジンバルブ制御によるよりも少なくともエンジン・バルブ・タイミングのより良好な制御によって得られると考えられる。
【００１０】
ピストンの仕事行程の間のメイン噴射の少なくとも一部の間における燃料および空気の噴射のために、燃料の大部分の量は、排気に亜酸化窒素または過剰炭化水素の形成を伴うことなくより大きいクランク角にわたって噴射され、それによってその仕事行程についてより大きい機械的エネルギー出力を供給することができる。図１は当然ながら、２つの完全サイクルを例示しており、圧縮行程の間のプレ噴射ＩＮＪ、膨張または仕事行程ＥＸＰ、排気行程ＥＸＨおよび、それ自身のプレ噴射ＩＮＪ事象を伴う以降の吸気行程の略図を示している。
【００１１】
エンジンバルブ作動を制御できる能力を有することにより、エンジンの運転モードを変えることを可能にする。例えば、図２に言及すれば、図１に図示したものと同じエンジンのものとしてよい６ストローク運転モードを見ることができる。ここで、図の左から始まり、圧縮およびプレ噴射行程が開始し、ピストンは下死点（Ｂ）の領域にあり、仕事または膨張行程ＥＸＰＡＮは図１の膨張行程ＥＸＰについて例示されたそれとほぼ同様である。しかし、膨張行程の下端にてまたはその付近にて、そのシリンダの単数または複数の吸気バルブが、同じ燃焼室チャージの再圧縮ＲＥＣＯＭＰの間に達成される圧力および温度の制御として瞬時に開かれる。この制御は、上死点Ｔにてまたはその付近にて生じる燃焼室の未燃焼炭化水素の再点火（ＲＥ−ＩＧＮＩＴＥ）を制御するために使用される。第１の燃焼行程から生じる未燃焼炭化水素の量は、主にその行程のメイン噴射の間に噴射される燃料の量によって制御することができ、そして当然ながら、再燃焼サイクルにおいて達成されるピーク温度が亜酸化窒素形成温度限界を超えないように好適に制御される。しかし、この再燃焼サイクルのために、第１の燃焼サイクルからの排気における未燃焼炭化水素のより大きいレベルが、第１の燃焼サイクルからの排気が大気に排出された場合よりも容易に許容され得るということに留意されたい。これは、主燃焼サイクルの間のより広範なクランク角にわたるより大きい量の燃料の噴射を可能にし、それによってその膨張サイクルの間にさらに大きい機械的エネルギー出力を供給する一方、依然として極めて低い亜酸化窒素および未燃焼炭化水素の排出を達成することができる。
【００１２】
好ましい実施形態における再燃焼サイクルの間の点火の制御は、単数または複数の吸気バルブを、先行サイクルの結果に基づき同様にサイクルごとに調整可能な吸気に瞬時に開くことによって行われるということに留意されたい。明らかに、排気バルブを代わりに瞬時に開くこともできるであろうが、より高い排出という代償による。この目的での吸気バルブの開弁は吸気空気中の百分率酸素含量をいくぶん低減することになるが、プレ噴射燃料の燃焼を制限するほど十分にではなく、当然ながら、燃料のメイン噴射の間に噴射された酸素に富んだ空気が燃焼室の残部における酸素含量のいずれかのわずかな減少を容易に補って余りある。最後に、当然ながら、図２に図示の通り、再燃焼サイクルの後、従来の排気および吸気事象がクランク角の次の回転にわたって生じ、引き続き、エンジンが異なる運転モードに移行しない限り、６ストローク・サイクルが繰り返される。
【００１３】
バルブ・タイミングの制御により、同じエンジンは、図３に例示されたように、２ストローク・モードで運転することができる。一般にこれは、４ストローク・モードに対し仕事行程の数の倍化のために、より高いパワー・モードになるであろう。このモードでは、排気はピストンが下死点ＢＤＣの近傍にある時に生じ、空気は、一般には圧縮行程の初期部分の間に、相対的に低圧の供給源から噴射される。燃料のプレ噴射が図１および２に例示されたモードと同様に生じるはずであり、プレ噴射の量および圧縮のために供給される空気の量は、やはりピストン上死点ＴＤＣ位置にてまたはその付近にての点火を達成し、プレ噴射燃料の点火時の温度上昇を、亜酸化窒素形成温度限界を超えないように制限するように選定される。やはり、前の運転モードと同様、燃料および空気は膨張行程のメイン噴射部分の間に制御された方式で噴射されて、そのほぼ完全な燃焼のために噴射燃料に十分な酸素を供給しつつ、温度を点火温度と亜酸化窒素形成温度限界との間に維持する。このサイクルは各クランク・シャフト回転時に繰り返され、他の点ではエンジンの実質的に従来の２サイクル運転であるものを得る。
【００１４】
ここで図４に言及すれば、本発明の可能な一般的なインプリメンテーションの概略図を見ることができる。このインプリメンテーションでは、６気筒エンジンが図示されており、２本の中央のシリンダは圧縮ＣＯＭＰに使用されており、そしてエンジンの各端の２本のシリンダは燃焼シリンダＣＯＭＢとして使用されている。燃焼シリンダからの排気ＥＸは、大気ＡＴＭに放出される前にターボ過給機ＴＵＲＢＯを駆動する。この実施形態におけるターボ過給機は、吸気空気ＩＮＴを約４バールの圧力に増大させ、ターボ過給された空気を６本のシリンダ全部の吸気バルブに供給する。エンジン始動の目的で、そしてターボ過給機ブーストが要求されるかまたは有益である時は常に、圧力Ｐsにある作動液供給源と結合された制御バルブによって制御される油圧モータによって油圧補助が提供され得る。２本の圧縮シリンダＣＯＭＰの場合、通常、各シリンダについて２個の吸気バルブおよび２個の排気バルブであるとしてよいものがすべて入力バルブとして使用することができ、逆止め弁ＣＶが圧縮空気を圧縮シリンダＣＯＭＰから約２００バールの圧力の空気タンクへ排気するために圧縮シリンダＣＯＭＰの各々にある。この圧力は当然ながら、圧縮シリンダＣＯＭＰの吸気バルブが閉じられるクランク角を制御することによって制御することができ、それはまた当然、空気タンクに配給される高圧空気の量を制御する。それに関して、圧縮シリンダＣＯＭＰは常に、燃焼シリンダＣＯＭＰ自体が２サイクル、４サイクル、６サイクルまたはいずれかの他のモードで動作するかどうかに関わらず、２サイクル圧縮モードで動作するということに留意されたい。空気タンクからの空気はバルブを介して燃焼室ＣＯＭＢの各々に噴射され、バルブは好ましい実施形態ではやはり、電子コントローラによって油圧式に制御され、当然ながら燃焼室に噴射される空気の所望の量およびタイミングを付与するためにタイミングおよび寸法等が設定されている。それに関して、明らかに空気タンクの圧力は、空気の噴射時点で燃焼室の圧力よりも高くなければならないが、好ましい実施形態においてそれは、燃焼室の圧力を、圧力として、かつまた燃焼室の温度の指示として実際に監視することによって容易に達成される。単一のバルブが空気タンクからの空気の噴射のために図４では図式的に例示されているが、複数のバルブを使用してもよいことに留意されたい。好ましくは、空気タンクの圧力は、不要なエネルギーを消散するほど極めて高くはないが空気噴射の間に燃焼室ＣＯＭＢ内よりも高い圧力を供給するために、圧縮シリンダＣＯＭＰの吸気バルブの制御によって制御される。それに関して、空気タンクにおいて得ることができる最も高い圧力は、圧縮シリンダＣＯＭＰの圧縮比の選択によって設計により容易に設定することができ、それはエンジンヘッド設計によって燃焼シリンダＣＯＭＢの圧縮比とは異なる、詳細にはそれよりも大きいとしてよい。空気タンク内の実際の圧力は、空気タンクに配給される空気の量と同様に、圧縮シリンダへの吸気バルブの制御によって容易に制御可能である。
【００１５】
一般に、空気タンクの空気はその実質的に断熱圧縮のために高温であるが、通常、高圧空気はその熱が失われる前に噴射に使用されるので、一般にそのエネルギーの多くは失われないことに留意されたい。代替として、当然ながら、空気タンクは著しく大きくし、高圧空気の相当の溜めを設けて、少なくとも短い継続時間でエンジンパワーおよび出力の相当のブーストをもたらすこともできる。さらなる代替として、空気タンクは相対的に小型の一次空気タンクおよび著しく大きい二次空気タンクから構成してもよく、二次空気タンクは、制動目的でのエンジンの使用中といった時折に高圧空気で満たされ、燃料消費の付加的な改善および、従って低減したＣＯ2排出をもたらす。
【００１６】
ここで図５および６に言及すれば、本発明を組み込んでいるエンジンのヘッドの一部を見ている略図および、ヘッドの一部を通って得られる略断面図を見ることができる。図５に図示の通り、図の右側のシリンダは圧縮シリンダであり、全部で４個のバルブが吸気ＩＮＴバルブとして使用されており、逆止め弁は低圧吸気空気に比べて高圧流出空気の相当に高い圧力および相当に少ない量のために相当に小型である。図の中央のシリンダは２個の吸気バルブＩＮＴおよび２個の排気バルブＥＸＨを例示しており、燃料噴射装置がそれらの中央にある。燃料噴射装置の上には、空気タンクから均一な混合のための高空気圧通路への高圧空気の流入を制御するバルブが図示されている。これらの通路は図６にも例示されており、高圧バルブは、この実施形態ではエンジンバルブ周辺の領域への空気タンクからの高圧空気の噴射を制御する。明らかに、図５および６は膨張行程の間に燃焼室内に噴射される空気の分配のための例示的なマニホルディングを例示しているが、そのようなマニホルディングは、恐らく例えば、燃料噴射装置の外周のまわりに空気を噴射することによって、空気が噴射されるオリフィスをすべて同じ方向または異なる方向に角度を付けることによって、その他により、多くの形態を取ることができる。
【００１７】
本発明はここでディーゼル・エンジンに関して説明してきたが、ガソリン・エンジンのような他の形式のエンジンおよび、バイオ・ディーゼル・エンジンなどのような代替燃料エンジンにも適用可能である。ガソリン・エンジンの場合、気化またはプレ噴射は、上死点またはその付近での火花点火可能な混合気を供給するために使用することができ、付加的な燃料および空気がディーゼル・エンジンの場合と同様、仕事行程の一部の間に噴射される。代替として、使用される燃料に関わらず純粋な圧縮点火を使用することができ、その際、プレ噴射から得られる十分に希薄な混合気を使用して、得られる最高温度を亜酸化窒素形成温度限界を超えない温度に制限するか、またはノッキング（pinging）を生じるが、それでも燃焼室に噴射された付加的な燃料をメイン噴射の間に噴射空気とともにほとんど即時に点火する。また、さらなる代替として、火花点火がガソリン・エンジンの始動に使用することができ、その際、通常のサイクルまたは本発明のサイクルが使用され、引き続き始動後かつ／またはエンジンのある程度の暖機後に圧縮点火に移行する。
【００１８】
上述の開示において、圧縮点火モードでガソリンを使用する場合、エンジン制御は、使用されるガソリンのオクタン価とは独立して、上死点にてまたはその付近にて点火を得るために自動的に調整されることに留意しなければならない。
【００１９】
米国特許仮出願番号第６０／８１９０６２号の開示によれば、従来技術のそれらに優る多くの利点を有する多気筒圧縮点火エンジンおよびその運転方法が開示されている。例示的な実施形態において、エンジンの１本のシリンダが空気の圧縮目的に使用され、エンジンの別のシリンダは燃焼またはパワー・シリンダとして使用される。例えば、６気筒または８気筒エンジンにおいて、シリンダの半分が圧縮シリンダとして使用され、他の半分が燃焼またはパワー・シリンダとして使用されるが、この１対１の割合は例示的であるにすぎずこの発明の限定ではない。
【００２０】
ここで特に図７に言及すれば、本発明の実施形態に従った多気筒エンジンの２本のシリンダの略図を見ることができる。この図はエンジンの２本のシリンダの例示的なバルブ調節を図式的に例示しており、この図の右のシリンダ２０は圧縮に使用され、左のシリンダ２２は燃焼またはパワー・シリンダとして使用されている。エンジンは、吸気バルブおよび排気バルブといった電子制御可能バルブおよび電子制御可能燃料噴射装置を含み、それによりバルブ・タイミングおよび噴射タイミングは適格な電子制御システムによって電子的に制御可能であることが前提とされる。１つの適格なエンジン・バルブ制御システムは、米国特許第６７３９２９３号に開示されたそれのような電子制御可能油圧エンジン・バルブ制御システムであり、その開示は参照によってここに（すでに）採り入れられている。適格な燃料噴射装置の例は、米国特許第５４６０３２９号に開示された一般的な形式のものとしてよく、その開示もまた参照によってここに採り入れられる。
【００２１】
図７に図示の通り、吸気マニホルドＩＮＴＡＫＥは、圧縮シリンダ２０の３個の吸気バルブＩＮ、および図の左側の燃焼シリンダ２２の単一の吸気バルブＩＮと結合されている。吸気マニホルドは、例えば過給機を通じてといったように、いくぶん高い圧力にあるとしてよいが、好ましい実施形態における吸気マニホルドＩＮＴＡＫＥの圧力は単に大気圧であるか、またはエンジンが取り付けられている車両の運動による動圧のためにそれをわずかに上回るにすぎない。同様に、好ましい実施形態における排気マニホルドＥＸは合理的に可能な限り大気圧に近いが、好ましくはないが、排気動力過給機を本発明とともに使用できるかもしれない。
【００２２】
吸気マニホルドＩＮＴＡＫＥおよび排気マニホルドＥＸに加えて、低圧空気レールＡＲLおよび高圧空気レールＡＲHが設けられている。低圧空気レールＡＲLは好ましくは、相当の貯蔵容量を有する貯蔵タンク２４と結合されている。高圧空気レールＡＲHは、好ましい実施形態において、別個の貯蔵タンクがそれに結合されておらず、それ自身の内部容積を有する。しかし代替として、高圧空気貯蔵タンクを使用することもでき、それを高圧空気レールＡＲHに結合する制御可能バルブを備えても備えていなくてもよい。
【００２３】
圧縮シリンダ２０の吸気行程の間、吸気バルブＩＮは一般に開いており、その後、圧縮行程の間に圧縮空気は、圧縮空気を低圧空気レールＡＲLおよびその関係する貯蔵タンク２４に結合するためにバルブＡＲLを開くことによってか、または圧縮空気を高圧空気排気バルブＡＲHを通じて高圧空気レールＡＲHに排気するためかのどちらかにより排気される。最も効率的な運転のために、低圧レールＡＲLへの排気バルブの開弁または高圧レールＡＲHへの高圧排気バルブＡＲHの開弁は、圧力センサ２６により圧縮シリンダ２０の圧力を監視することによって圧縮シリンダ２０の圧力と協調される。それに関して、一部には全体のエンジン制御のために、加えて、正または負の圧力差に関わらず、圧縮シリンダ２０とそれぞれの排気バルブが開かれるレールとの間の大きい圧力差によって著しいエネルギーが失われないように圧縮シリンダ２０の排気バルブのどちらかの開弁の適切なタイミングのために、低圧空気レールＡＲLおよび高圧空気レールＡＲHの圧力を感知する圧力センサは図示されていない。それに関して、圧縮される空気の量は、一般には必ずしもパワー・シリンダ２２と同じ直径ではない圧縮シリンダ２０の寸法のためにある程度最大の容積を有しながらも、ピストンが吸気行程の間に下死点に到達するほぼ前か、または代わりに、ピストンがその下死点位置を通過したほぼ後に、吸気バルブを閉じることによって低減することができ、それによって圧縮のために圧縮シリンダ２０に閉じ込められる空気の量が低減されることにも留意されたい。吸気行程の間に吸気バルブＩＮを開かない、かつ／または排気バルブのどちらも２つの加圧空気レールのどちらにも開かないことによって、どちらかの空気レールに配給される加圧空気の量はゼロまで低減され得る。また、圧縮シリンダ２０の圧縮比は、燃焼シリンダのそれと同じであるか、または異なってもよく、より詳細には、必要に応じて圧縮シリンダよりも高くてもよいということにも留意されたい。
【００２４】
このように、圧縮シリンダ２０の吸気バルブＩＮと排気バルブＡＲLおよびＡＲHの制御ならびにこれらの空気圧レールからの空気の使用によって、低圧空気レールＡＲLとその関係する貯蔵タンク２４および高圧空気レールＡＲHの圧力は、容易に制御可能であるとしてよい。好ましい実施形態において、低圧空気レールＡＲLの圧力は通常約１５バールであるとしてよく、たぶん約１０バールの低圧および約２０バールの高圧である。他方、高圧空気レールＡＲHでの圧力は好ましくは著しく高く、１実施形態において、約１４０バールから約２００バールの範囲である。
【００２５】
燃焼シリンダ２２は、吸気マニホルドＩＮＴＡＫＥと結合された吸気バルブＩＮおよび排気マニホルドＥＸと結合された２個の排気バルブＥＸを含む。燃焼シリンダはさらに、燃焼シリンダに関して一般にほぼ中心に配置された燃料噴射装置ＩＮＪを含む。従って、燃焼シリンダ２２は、吸気、圧縮、燃焼および排気行程を有する従来の４ストローク圧縮点火エンジンとして運転されることができる。しかし本発明の態様によれば、エンジンの運転は、燃焼に燃料だけではなく同時に、図示された実施形態における小さい高圧空気噴射バルブＡＲH2を通じて、より大きい高圧空気噴射バルブＡＲH1を通じて、または当該バルブの両方を通じて、高圧空気レールＡＲHからの空気を噴射することによって、従来の４ストロークモードでさえも強化することができる。引き続きさらに詳細に示す通り、この高圧空気は、噴射される際、燃料噴射装置ＩＮＪそれ自体の先端のまわりに好適に噴射され、その空気噴射は多くの利点を有する。第一に、高圧空気の噴射は、燃料噴射装置からの燃料スプレーのすぐ近傍で乱流を創出し、極めて良好な混合をもたらし、ＮＯｘを生成し得る局所ホットスポットを回避する。また、典型的な燃料噴射装置は、ピストンに損傷を与え得るだけでなく、それによって生じる不完全燃焼のために高排出の原因となり得る、噴射燃料のピストンへの衝突を回避する、または少なくとも最小限にするために相当の径方向成分を伴い燃焼室内に燃料を噴射する。しかしその結果、ピストンが上死点から遠ざかるにつれて、それにおいて燃焼が望まれる空気も遠ざかり、それにより連続噴射はその時点で燃焼室容積の上部であるところに集中しがちであり、それによってその下方のより酸素に富んだ空気を利用しなくなる。上述のように高圧空気を噴射することによって、さもなければ酸素欠乏になるかもしれない噴射装置先端の周辺の空気は代わりに酸素に富んだ空気を補給され、従来技術よりも長い噴射事象の間でさえより完全な燃焼を可能にする。それに関して、好ましい実施形態では、圧力センサ２８がやはり燃焼室において使用され、圧力センサ２８は圧力を感知するだけでなく、燃焼室温度も効果的に間接的に感知する。従って、燃料噴射装置ＩＮＪは、燃焼室圧力を、従って燃焼室温度をＮＯｘが形成される温度未満に制限するために燃料噴射率を制御／制限するように制御され得る。それに関して、燃料噴射中の高圧空気の噴射のために、燃料噴射事象は、ピストンがその上死点位置からかなり下方に移動した後でさえ、噴射燃料の近傍の酸素に富んだ空気の補給のために、従来技術よりも大きいクランク角スパンを占有し得ることに留意されたい。当然ながら、メイン噴射とともに、パイロット噴射を使用することもでき、それは本質的に連続噴射またはパルス噴射としてよく、必要に応じて燃焼室温度をＮＯｘが生じるそれ未満に、また噴射システムの能力に従って制限する。同様に、高圧空気の噴射は、いずれかのプレ噴射の間に使用してもしなくてもよく、そして燃料のメイン噴射と厳格に一致してもしなくてもよく、希望通りに、またエンジン運転条件により意図的に変えてもよい。
【００２６】
ここで図８に言及すれば、本発明の別の態様を見ることができる。この態様によれば、図７に関して例示されたそれのような本発明に従ったエンジンが２ストローク・エンジンとして運転され、それによって図７の両シリンダが従来の４ストロークサイクルで運転された場合に得られるものと同じ数の仕事行程を同一エンジンＲＰＭについてもたらすとしてよい。図８は、２ストローク方式でのエンジンの運転を温度対ピストン位置のグラフとして例示しており、グラフ上の種々の点がエンジンの運転中の各種事象に従って明示されている。グラフは、燃焼シリンダ２２のピストンの下死点Ｂから上死点Ｔへの、そして下死点Ｄへ戻る状態を例示しており、その後、例示されたサイクルは繰り返されるか、または代替として、特に低パワー出力状況では、オプションの再燃焼サイクルが、図８のグラフの右の方へ例示されたように、下死点Ｂから上死点Ｔへ、そして下死点Ｂへ戻る次のピストン行程の間に生じるとしてよい。図８のグラフの左の下死点Ｂに始まり、排気バルブはその上死点位置Ｔに向かうピストン行程の大部分にわたって開かれる（ＥＶＯ）。その後、エンジン運転条件および環境条件に基づき制御システムによって決定される通り、そして先行サイクルの間の実際の運転にある程度基づきサイクルごとに調整される適切なクランク角において、点２で排気バルブは閉じられ（ＥＶＣ）、そしてその時点で、またはその後まもなく、低圧空気レールＡＲLからの空気が燃焼シリンダへのバルブＡＲL（図７）に結合され、燃料の小規模パイロット噴射が生じ（点３）、そのパイロット噴射および空気噴射は点４で終わる。その後、点火温度に到達する直前または直後のいずれかの時点で、さらに多くの燃料および高圧空気が燃焼室に噴射されてから終結されるとしてよいが、最高温度（圧力）点７に到達し、ピストンが下方に移動する際にそれが降下し始めた後、さらなる高圧空気および燃料が噴射されて、燃焼を、それゆえ相当のクランク角にわたる燃焼室温度および圧力を、ＮＯｘが生じる温度未満の温度にずっと維持することができ、その後、点８において、燃料および空気の噴射は仕事行程の残りを通じて停止され、排気バルブは下死点の付近で開かれて（点９）、上述のサイクルを繰り返すか、または低パワー運転においては、燃焼室の全部のバルブを閉じたままにすることによって、または代替として、排気バルブＥＸ、吸気バルブＩＮ、および／または空気レールのうちの１つへのバルブのうちの１個以上を制御し、再燃焼のための点火が上死点にてまたはその付近にて生じるように圧力および容積を、それゆえ再燃焼チャージの温度を制御することによって、燃焼室チャージについての再燃焼サイクルを実行するかのどちらかである。
【００２７】
２ストロークのための本発明のエンジンの運転の上述の説明は当然ながら、パイロット噴射が高圧空気の噴射を伴わずに生じるかもしれず、または実際にまったく使用されなくてもよいので、例示的であるにすぎない。同様に、パイロット噴射は、圧縮行程のいくぶん後刻に生じるかもしれず、メイン噴射および高圧空気噴射はパイロット噴射の点火後に、しかし制御された方式で（パルス化または別様に）行われ、燃焼室内の上の温度をＮＯｘが形成されるそれ未満に制限し、しかし極めて効果的な仕事行程のために相当のクランク角にわたり燃焼室の相当の圧力および温度を維持する。
【００２８】
ここで図９に言及すれば、燃焼シリンダ２２（図７）の領域のシリンダヘッドの横断面を見ることができる。その図には、図７の排気バルブＥＸまたは吸気バルブＩＮのうちの１つといったエンジンバルブが図示されている。やはり図７に図示された低圧空気レールＡＲLと結合された吸気バルブＡＲLは図示されていないが、そのバルブは図９に図示されたエンジンバルブのような従来のポペット弁であるとしてよいが、一般に、大気圧に比べて低圧空気レールの空気の依然かなり高い圧力および密度のためにかなり小型である。しかし図９には、なおさらに一般に小型のポペット弁３０が図示されており、それは開いている時に高圧空気レールＡＲHをマニホルド領域３２に結合し、後者は転じて、環状領域３４を通じて高圧空気を排気することによって高圧空気を燃料噴射装置燃料ＩＮＪの先端の周辺で周方向に分配する。典型的な応用において、高圧空気レールの空気は、相当のエネルギーを散逸させるほどそれほど高い圧力差でではないが、噴射中に燃料噴射装置によって放出されたスプレーによって相当の気流を生じるために燃焼シリンダの圧力を上回る制御された圧力で、燃焼シリンダに噴射される。従って、このような空気の噴射は燃焼室内のホットスポットを回避し、噴射された燃料および空気のいっそう良好な混合をもたらし、酸素に富んだ空気を補給し、それは、燃料が噴射されるシリンダの部分における燃焼プロセスによって消費されて、各々の仕事行程で増大したパワー出力を潜在的に供給するために潜在的により多くの燃料が噴射され燃焼させられることを可能にする。
【００２９】
本発明に従ったエンジンの別の運転モードが図１０に見ることができる。このモードは、エンジンの２サイクル運転に関して例示されているが、前の運転モードと同様に、所望の通り、またはエンジン運転条件に基づいて選択される通り、４サイクル以上の運転に容易に拡張することができる。この運転モードの概念は、仕事行程の後のピストンの下死点ＢＤＣにてまたはその付近にて、単数または複数の排気ＥＸＨバルブがピストンの上死点ＴＤＣ位置に向かうピストン行程の大部分について開かれ、その後で単数または複数の排気バルブは閉じられる、ということである。その際、その後の圧縮の早期に、燃料噴射が行われ、全燃料噴射が行われるまで継続する。燃料噴射の終わりの方で、または燃料噴射が完了した後に、高圧空気レールＡＲHからの高圧空気の噴射は、ピストンが上死点ＴＤＣ位置に到達する頃または直前に始まり、点火は上死点ＴＤＣ位置の付近で生じ、高圧空気が噴射され続けるので、上死点位置を過ぎていずれかの相当のクランク角に到達するまで継続する。その後の燃焼完了時に、通常の膨張がピストンの下死点ＢＤＣ位置またはその付近まで生じ、その時点で排気バルブは開き上述のサイクルを繰り返す。代替として、空気の初期噴射は低圧空気レールＡＲLからでもよく、その後に高圧レールＡＲHからの空気の噴射が続き、これらの圧力は最も効率的な噴射圧力をもたらすためにバルブ・タイミングによって制御可能である。
【００３０】
この後者の運転モードの利点は次の通りである。燃料の噴射が、燃焼が開始する前に先行の仕事行程からの高温排気ガスに行われるので、噴射燃料は高温排気ガスによって蒸発し（気体状態に変わり）、排気ガス中の限られた酸素に比べて極めて燃料に富んだ環境をもたらす。従って、この混合気の圧縮点火は、利用可能な限られた酸素によって温度に関して制限され、そして当然ながら、十分にＮＯｘが形成され得る温度未満に自動的に保たれる。必ずしもではないが一般に圧縮点火の前に始まる高圧空気の噴射は、燃焼を増大させ、それゆえ圧縮点火後の温度を高めるが、空気噴射のタイミングおよび量は、燃焼温度をＮＯｘが形成する温度未満に依然として制限するように制御され得る。それに関して、高圧噴射が継続するので、燃焼は燃料が消費されるまで継続するであろうが、制御された混合気がさもなければＮＯｘの形成を引き起こす局所ホットスポットを回避することに留意されたい。比べて、従来のディーゼル・エンジンでは、燃料の液滴が酸素に富んだ空気にスプレーされ、局所ホットスポットおよびＮＯｘの発生を引き起こすのに対し、この運転モードでは、燃料液滴が蒸発し（気体状態に変わり）、蒸気は残留排気ガスと、そして一般に高圧空気の初期噴射と完全に混合し、それにより燃焼室全体の燃焼中の空燃比はＮＯｘを生成する温度を生じるそれら未満であるとしてよく、そのように制限される。明らかに、燃料噴射のタイミングおよび量ばかりでなく、高圧空気噴射のタイミングおよび量は、最小限の排出をもたらすために適切に調整されながら所要のパワーを維持するためにエンジン運転条件および環境条件により変えることができる。やはり前と同様、２サイクルモードでの運転は、高圧レールＡＲHを加圧するために別のシリンダの使用を補うために燃焼シリンダのパワー出力を増大させるであろう。さらに、高圧空気は、混合を促し、完全燃焼を助長するために未燃焼燃料蒸気および空気をシリンダ壁から清気するようにして燃焼シリンダ内に噴射されるとしてよい。
【００３１】
本発明に従ったエンジンはここで述べた運転モードの一種の融合で運転され得ることに留意しなければならない。例えば、上述したように燃料噴射の大半は圧縮点火の前に生じるとしてよいが、必要に応じて、いずれかの付加的な燃料噴射を仕事行程の間に行ってもよい。それに関して、圧縮シリンダの吸気バルブおよび排気バルブ、燃焼シリンダの排気バルブ、空気噴射バルブおよび燃料噴射装置のタイミングを制御できる能力のために、空気噴射および燃料噴射のタイミングならびに空気および燃料噴射の量は、単一噴射事象または複数の噴射事象によるかに関わらず、希望通りに、一般にはエンジン運転条件および環境条件に応じて、完全に制御可能かつ可変であることに留意しなければならない。図７に図示されたように燃焼シリンダへの単数または複数の吸気バルブの備えは、上述の通りエンジンの可能な運転モードにおけるさらなるフレキシビリティを可能にする。当然、図７に図示された圧力センサ２８は、先行サイクルの間の最適運転からのあらゆる逸脱に基づくエンジンの運転のサイクルごとの最適化を可能にする。
【００３２】
本発明は、圧縮点火用燃料の噴射に関してここに開示しており、それは好ましい実施形態ではディーゼル燃料であるが、他の石油系または非石油系の燃料も必要に応じて使用することができる。さらに、当業者には明らかであるような適切な変更を伴い、２、３の例を挙げれば、液化天然ガス、プロパン、ブタンおよび水素といった、気体燃料および液状で貯蔵される気体燃料もまた使用することができる。これらの燃料のいずれかまたはこれらの燃料のいずれかの混合物は、例えば、所望の燃焼室温度で圧縮点火を開始するといったような目的で、単独で、または少量の１つ以上の適格な添加剤と組み合わせて使用することができる。また、ディーゼル燃料だけでなく、これらの他の燃料のいずれかのための本発明のエンジンは、図１１に図示されたもののような制御システムによって容易に制御することができる。その図に示されたように、エンジンにおけるエンジンバルブ、空気制御バルブおよび噴射装置は、コントローラによって制御されるとしてよく、それは一般に、コントローラの読出し専用メモリに記憶されたプログラム制御下にあり、エンジン運転条件、環境条件および、シリンダおよび空気レール圧力に基づくパワー設定値に応答し、ルックアップテーブルに格納された所定の情報に基づくとしてよいエンジンバルブ、空気制御バルブおよび噴射装置の動作についての公称パラメータを決定する、マイクロプロセッサに基づくコントローラである。本発明のシステムにおけるそのようなコントローラは一般に、圧縮シリンダ２０、燃焼シリンダ２２および、低圧および高圧空気レールＡＲLおよびＡＲHの圧力センサに応答し、最適性能のためのシステムの動作を協調させるはずであり、一般にエンジンの運転のある特定のサイクル間の動作は先行サイクル間の動作に基づいて調整されて、点火が適正なクランク角で生じること、燃焼室温度限界を超えないこと等を保証するために１つ以上の閉ループを本質的に形成する。また当然ながら、圧縮制動、エンジンまたは圧縮制動の使用中または単に低パワー設定時の付加的な高圧空気の蓄積、６サイクルおよび８サイクルといった多ストロークモードでの運転、スキップサイクル運転その他といった、他の運転モードを容易に採り入れることができる。それに関して、追加パワーのバーストのために、エンジンは、以前に蓄積された高圧空気に基づく高圧空気噴射により運転され、噴射のための高圧空気を供給するために必要な電力消費を暫時削除すると同時に、高圧空気噴射によって得られる追加パワーを享受することができる。これは、その付随的な損失および複雑さを伴い電気エネルギーに変換し再び戻す必要がないので、バッテリ蓄電のような他のエネルギー貯蔵技法に優る利点を有する。それはさらに、いずれかの他の圧縮機からの高圧空気の蓄積および、いずれかの形式のタービンまたは他の空気圧モータによる機械的エネルギーへの再変換に優る利点を、主にこれらの余分な構成要素の必要を回避することによって有する。本発明はまた、燃焼の改善およびＮＯｘの生成の回避の点で大きな利点を有しており、それは、ＮＯｘをそれがいったん形成されてから排出物として除去しようとする努力よりもはるかに実際的でありはるかに高額ではない。
【００３３】
ここで図１２に言及すれば、煤およびＮＯｘが生成される条件を示しているグラフを見ることができる。このグラフは、本発明の種々の概念および特徴を例証するのを助けるうえで有益である。Ｘ軸はケルヴィン度での温度であり、Ｙ軸は当量比である。当量比は、燃料対酸化剤の比を燃料対酸化剤の化学量論比で割ったものである。従って、グラフにおいて強調表示されたように、２の当量比は、存在する酸素の２倍の量の燃料が燃焼できることを表す。一般に従来技術のディーゼル・エンジンにおいて、マクロスケールでの当量比は１未満のはずであり、すなわち、シリンダ内の酸素の総量について噴射される燃料の総量は通常、化学量論比未満になる。しかし、シリンダ内の種々の実際条件が化学量論比をはるかに上回る局所燃空比をもたらし、それは、グラフに見られるように、煤を生じる相対的に高い局所当量比の原因となり得る。そのような条件は、従来技術において、燃料が固定スプレーノズルによってシリンダに噴射され、燃焼室の極めて局所的な領域に高濃度の燃料を与えるという事実を含む。この状態は当然、ノズルが部分的に詰まるなどしてより悪化するだけである。また前述の通り、燃料噴射は従来技術ではピストン運動の上死点にてまたはその付近にて始まり、実質的に径方向の噴射方向の必要性をもたらすが、燃焼室内の容積の中心は噴射が進むにつれて下方に移動し、燃焼室の酸素の相当部分を継続的な燃料噴射から下方に遠ざける。
【００３４】
再び図１２に言及すれば、上部の黒い領域を取り囲んでいる線は形成される煤の百分率を示すのに対し、右下辺りの線は形成されるＮＯｘの量を百万分率で示す。左上から始まる曲線は燃焼室における酸素の百分率を表し、右側の曲線の２１％酸素から左側の曲線の５％酸素の範囲である。燃焼室内の上の温度が局所的にでも制御され、そして当量比が局所的にでも制御されれば、実質的に煤もＮＯｘも発生しないということが見て取れる。明らかに、燃焼室全体にわたる２の当量比および相対的に低い百分率の酸素があれば、煤もＮＯｘも発生しないが、排気は、やはり満足ではない、相当量の未燃焼炭化水素（燃料）を含有するであろう。
【００３５】
ここで図１３に言及すれば、標準的なディーゼル・サイクルと比較して本発明の１実施形態の実際の運転を例示するグラフを見ることができる。これらの曲線は、多気筒ディーゼル・エンジンの実際の運転から得られたデータを提示しており、その際、第３のシリンダは圧力変換器が装備され従来のディーゼル・サイクルで運転され、ベースラインと言及されており、そしてシリンダ番号２もまた圧力変換器が装備されたが、本発明の実施形態に従った代替サイクルで運転された。それに関して、この図は上死点に対して−１４０°から＋１４０°までのクランク角に及んでいるが、ベースライン運転、すなわちシリンダ３における従来のディーゼル・サイクル運転は、吸気、圧縮、仕事および排気行程を含む従来の４サイクルディーゼル運転であることに留意しなければならない。代替サイクルは、基本的に圧縮行程および仕事行程よりなる２サイクル運転であり、従ってそのシリンダの仕事行程の数を事実上倍にしている。
【００３６】
噴射のための空気は別個の圧縮空気供給源によって供給されたのに対し、前述の通り、完全インプリメンテーションにおける所要の単数または複数の圧力の空気は通常、多気筒エンジンの１個以上のシリンダを圧縮シリンダ専用にすることによって供給される。それに関して、圧縮シリンダは通常、圧縮および吸気の２サイクル・シリンダとして動作するが、加圧空気の必要性に応じてサイクルをスキップするかもしれない。また、そのようなシリンダは、ほぼ同量の圧縮空気を所要の単数または複数の圧力で放出するために燃焼シリンダよりも高い圧縮比を有し、吸気行程中に再膨張するはずの量を最小限にすることができる。
【００３７】
いずれにしても、再び図１３に言及すれば、ベースライン４サイクル運転について、排気サイクルおよび吸気サイクルが完了してから圧縮が進行することに留意されたい。ほぼ上死点において、噴射事象が生じ、ピーク圧力への急上昇を引き起こし、それは引き続きピストンが上死点から下方に移動するにつれて滑らかに減少する。高シリンダ内圧力は、不完全な混合および液滴形態にある燃料と結びつき、ある程度の煤を発生する高い局所当量比を伴う高いシリンダ温度および、ある程度のＮＯｘを生成する高温および局所的な低当量比の組合せを含意することに留意されたい。
【００３８】
本発明のこの実施形態の代替サイクルにおいて、排気バルブは下死点付近で開かれてシリンダに所定量の排気ガスを閉じ込める。この排気ガスは当然、未燃焼燃料を完全に欠乏しており、まさに説明せんとするサイクルのためにＮＯｘおよび煤もない。排気バルブが閉じると、圧縮が上死点からほぼ−２０°まで図１３に図示された例示的サイクルで進行し、そのクランク角で燃料がシリンダの排気ガスに噴射される。この例で噴射される燃料の量はこのサイクルについての全量である（前述の通り、全量未満が噴射されてもよく、残りは上死点の後に噴射される）。燃料は先行サイクルからの残留排気を含むチャージに噴射され、それゆえかなり高温の排気ガスに噴射されるが、その温度は点火温度未満である。しかしそれは、良好な混合および、さもなければ燃料が従来のディーゼルサイクルにおいて上死点付近で噴射された時に生じるであろう局所的なホットスポットおよび高当量比の領域の根本的な回避のために燃料を蒸発させるために、すなわち燃料を気体状態に変えるために十分に高い。
【００３９】
燃料が噴射され気体状態に転化する若干の時間が与えられた後に、やはり上死点に到達する前に空気がシリンダ内に噴射され、これは図１３で空気事象番号１と標示されている。噴射される空気の量は、燃焼室に閉じ込められた先行サイクルからの排気ガスの量と結びつけられ、点火がほぼ上死点で生じるように慎重に制御される。ピーク圧力およびピーク温度は、存在する酸素の百分率が外気のそれのほぼ半分であり、結果的に燃焼が１０％酸素曲線の太線部分に沿って生じるように、圧縮サイクル間に噴射される空気の量によって制限することができる。その部分は点火温度を上回っているが、煤生成当量比からは十分に隔たり、そしてＮＯｘを形成するために必要な温度を十分に下回る。当然ながら、この時点で燃焼は、燃料が気体状態に転化しており点火前に利用可能な酸素と十分に混合されているので、チャージ体積全体にわたって相対的に均一である。後上死点で、燃焼室の圧力および温度が減少し始めると、空気事象番号２が生じ、高圧空気が燃焼室に直接噴射され、当量比が事実上１未満に減少する際に燃焼を維持し、煤またはＮＯｘを生成することなく燃料空気チャージの完全燃焼を可能にする。このように、このシリンダの２サイクル動作は、燃焼中の局所燃料液滴の存在を伴わず、そして燃焼室の過大温度を伴うことなく得られ、それによってエンジンの著しくきれいな運転をもたらす。
【００４０】
前述の通り、燃料が圧縮行程の間に高温残留排気ガスに噴射された時に、燃料は点火前に気体状態に転化される。実質的にあらゆる可燃性の液体（大気条件下で）燃料を使用することができるが、エンジンは天然ガス燃焼エンジンに匹敵するほど「きれいに燃焼する」であろう。それに関して、本発明は液体燃料の使用に限定されず、前述の通り、天然ガス、プロパンなどといった気体燃料も使用することができる。これらの燃料はすでにきれいな燃焼の評価を得ているが、本発明に従ったエンジンにおけるこれらの燃料の使用は、（圧縮点火を得るための）より高い圧縮比による高い効率、より希薄な混合気で作動できる能力、そして必要に応じてまたは希望する場合に同一エンジンで他の燃料を使用できる能力といった付加的な利点を得ることができる。
【００４１】
実施形態のいずれにおいても、各種運転パラメータのサイクルごとの補正が、点火時刻および／またはエンジンの他の性能パラメータに基づいて行うことができる。機械式バルブ制御はたぶん考えられなくもないが、参照によってここに採り入れられる米国特許第６７３９２９３号にその１例が開示されているカムレスエンジンでの本発明の使用は、バルブ作動およびタイミングに関して相対的に無制限のフレキシビリティのために好ましい。そうしたフレキシビリティにより、燃焼シリンダは、４ストローク・ディーゼル・サイクルといった１形式のエンジンサイクルで始動され、その後ここに述べたように２サイクル運転に切り替えることができ、どちらの場合もスキップサイクルを伴っても伴わなくてもよい。エンジンはまた、たぶんかなりのコールドスタートのための「始動用」燃料で始動され、引き続き通常の「走行用」燃料で作動するために切り替えることもでき、そしてそれ自体、価格、環境条件またはエンジン負荷要求条件もしくは他の条件に基づいてでも時々に変えることができる。さらに、燃料の特性は異なってもよく、そして当然ながら環境条件は変化するであろうが、エンジン制御がそれらの変化に対応するようにサイクルごとに調整する。例えば、ガソリンは、始動のための火花点火でも、または図１３に関して説明したものに類似のようなサイクルにおいても使用することができ、エンジンの制御はいつでも使用されている特定のガソリンのオクタン価に絶えず適応する。
【００４２】
例示的な制御システムを図１４に見ることができる。図示されたコントローラは、エンジンの運転モードを設定し、燃料噴射装置、燃焼シリンダバルブおよび圧縮シリンダバルブを制御するために圧縮シリンダ内圧力、エンジン運転条件（温度、速度、クランク角、パワー設定値その他）および空気レール圧力を含む入力に応答する各種ルックアップテーブルの使用に基づいている。代替として、モードはエンジン操作者によって手動で設定することもできる。このコントローラは当然ながら、種々のコントローラ構成を使用することができるので、単に例示的である。
【００４３】
好ましい運転サイクルは、排気バルブを下死点にてまたはその付近にて十分に長く開き、引き続き排気バルブを閉じ、後述するサイクルの残りの間、燃焼シリンダに所要量の排気ガスを閉じ込めることである。排気バルブが閉じられた後、相対的に高温の閉じ込められた排気ガスへの燃料噴射が開始するとしてよく、そのサイクルについて噴射される全部の燃料が噴射される。好ましくは噴射は、排気バルブが閉じられた後ただちに開始され、噴射は圧縮行程の終了の十分前にかつ点火前に完了し、上死点に到達するかなり前に噴射燃料が気体状態に蒸発する時間を許す。上死点の直前に、空気が燃焼シリンダに噴射されるが、好ましくは上死点前の５度〜１５度の範囲において、より好ましくは上死点前の約１０°において、そして好ましくは圧縮点火が上死点にてまたはその付近にて生じる前にである。この空気噴射は一種のパイロット噴射と考えることができ、そのサイクルの間に噴射される全空気の約５％〜１５％の範囲、より好ましくはそのサイクルで噴射される全空気の約１０％である。噴射される燃料の量は主にエンジンのパワー設定値に依存するはずであり、閉じ込められる排気ガスの量は噴射燃料を蒸発させるために少なくとも十分であり、そして圧縮行程の間に噴射される空気の量は、良好な点火を得るが、やはり圧力スパイクを、それゆえ上死点にてまたはその付近にての点火時の燃焼シリンダにおける温度スパイクを、ＮＯｘを形成するために必要な温度を十分に下回るように制限するために制御される。引き続き上死点後に、燃焼シリンダの圧力が、上死点後約１０度から２５度、より好ましくは上死点後約２０度といったように、著しく減少し始めると、そのサイクルの残りの空気の噴射が始まる。この空気噴射は、たぶん回転数に依存して適宜、パルス化または定常的に行うことができ、燃焼を持続させて、例えば約２０°から４５°のように上死点後の相当のクランク角にわたって燃焼シリンダ内圧力および温度を実質的に維持し、その後、空気噴射は終了し、仕事行程は完了し、説明したサイクル（またはスキップサイクルといったいずれかの他のサイクル）の繰り返しの準備が整う。
【００４４】
上述のサイクルにおいて、排気の閉鎖時に閉じ込められた排気ガスは点火温度未満の温度であるが、排気バルブが閉じられた後に噴射された燃料を迅速に蒸発させるためには十分に高温であろう。閉じ込められる排気ガスの量は、圧縮行程の間に噴射される空気の量とともに、上死点にてまたはその付近にて圧縮点火を得るために制御され、好ましくは燃焼シリンダの動作の厳格な制御のためにサイクルごとに調整が行われる。圧縮行程の間に噴射される空気の量は当然、化学量論比の相対的に小さい百分率であるが、サイクル全体の間に噴射される空気の総量は化学量論比に等しいか、または好ましくはそれを上回り燃料の完全燃焼を確実にする。それに関して、先行サイクルの間に噴射された合計の空気が化学量論比を上回る程度まで、次のサイクルの間に閉じ込められる排気ガスが多少の残留酸素含量を有することに留意されたい。この過剰空気は圧縮点火時に過剰な圧力および温度を生じるほど大きくてはならないが、限度内でそれは圧縮行程の間の空気の噴射の必要性をなくし、噴射のための圧縮空気の複数の圧力のあらゆる必要性を排除することができよう。これは全部の空気がより高い圧力で噴射されることを要求するので好ましい運転サイクルではないが、それは依然として本発明の範囲内にある。
【００４５】
本発明の種々の実施形態のこれまでの説明において、そして以下の請求項において、用語「バルブ」は一般的な意味で使用されており、文脈が別段に指示しない限り複数のバルブを含むことを理解しなければならない。また、上述の説明において、そして以下の請求項において使用される通り、語句「〜にてまたはその付近にて」は、文脈が別段に指示しない限り、「〜のどちらかの側にてまたはその付近にて」を含む。従って例えば、上死点にてまたはその付近にて生じる事象は通常、事象が上死点のどちらかの側にてまたはその付近にて生じることを意味する。
【００４６】
本発明の特定の好ましい実施形態を制限の目的ではなく例証の目的でここに開示し説明したが、形態および詳細に関して種々の変更が本発明の精神および範囲を逸脱することなくそれらに行うことができることは当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従った４ストロークモードでのディーゼル・エンジンの運転を例示する。
【図２】本発明に従った６ストロークモードでのディーゼル・エンジンの運転を例示する。
【図３】本発明に従った２ストロークモードでのディーゼル・エンジンの運転を例示する。
【図４】本発明の実施形態を組み込んでいる６気筒エンジンの略図である。
【図５】本発明を組み込んでいるエンジン・ヘッドの略図である。
【図６】本発明を組み込んでいるエンジン・ヘッドの一部の部分断面図である。
【図７】エンジンの２本のシリンダについての例示的なバルブ調節を図式的に例示しており、この図の右のシリンダは圧縮に使用されており、左のシリンダは燃焼またはパワーシリンダとして使用されている。
【図８】２ストローク方式でのエンジンの運転を温度対ピストン位置のグラフによって例示しており、グラフ上の種々の点はエンジン運転中の各種事象に従って明示されている。
【図９】図７の燃焼シリンダの領域におけるシリンダ・ヘッドの略断面図である。
【図１０】本発明に従ったエンジンの別の運転モードを例示している。
【図１１】本発明の実施形態により使用できる制御システムを例示している。
【図１２】エンジンにおいて煤およびＮＯｘが生成される条件を示すグラフである。
【図１３】標準的なディーゼル・サイクルと比較して本発明の１実施形態の実際の運転を例示するグラフである。
【図１４】本発明の実施形態のための例示的な制御システムを例示している。
【符号の説明】
【００４８】
２０  圧縮シリンダ
２２  燃焼シリンダ
２４  貯蔵タンク
２６、２８  圧力センサ
ＩＮ  吸気バルブ
ＥＸ  排気バルブ
ＩＮＴＡＫＥ  吸気マニホルド
ＥＸ  排気マニホルド
ＡＲL  低圧空気レール
ＡＲH  高圧空気レール
ＩＮＪ  燃料噴射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月24日(2008.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン・エンジンを運転する方法であって、少なくとも１本のシリンダについて、
ピストンが圧縮行程中に上死点に到達するかまたはその付近にある時に圧縮点火によってシリンダ内の燃料が点火されるように、少なくとも１つのエンジン・バルブを制御し、
圧縮行程中にエンジン・シリンダに燃料を噴射し、
圧縮行程の終了後にシリンダに空気を噴射する
こととを含む、ピストン・エンジンを運転する方法。
【請求項２】
圧縮行程中にシリンダに空気を噴射することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのエンジン・バルブを制御するステップには、圧縮行程中に圧縮のためのシリンダに排気ガスを閉じ込めるために少なくとも１つの排気バルブを制御することが含まれる、請求項１の方法。
【請求項４】
点火時の燃焼温度をＮＯｘの形成のための温度未満に制限するために制限された量で圧縮行程中にシリンダに空気を噴射することをさらに含む、請求項３の方法。
【請求項５】
圧縮行程中にシリンダに噴射される燃料は、圧縮行程および後続の仕事行程中に噴射される全部の燃料を含み、点火後に到達する温度は、点火時の燃焼温度をＮＯｘの形成のための温度未満に制限するために初期点火時のシリンダ内の酸素の量を制限することによって制御可能に制限される、請求項１の方法。
【請求項６】
シリンダ内の酸素の量は、圧縮行程中において制御された量の空気をシリンダに噴射することによって制御される、請求項５の方法。
【請求項７】
シリンダ内の酸素の量は、少なくとも１つの吸気バルブの開度を制御することによって制御される、請求項５の方法。
【請求項８】
少なくとも１個のエンジン・バルブを制御するステップは、少なくとも１個の排気バルブを制御することを含む、請求項５の方法。
【請求項９】
圧縮行程の後に仕事行程が続き、以降の圧縮行程および仕事行程の手順の繰り返しが続き、それによってシリンダは２サイクル・シリンダとして動作する、請求項５の方法。
【請求項１０】
シリンダ内の酸素の量は、圧縮行程中にシリンダに制御された量の空気を噴射することによって制御される、請求項９の方法。
【請求項１１】
シリンダ内の酸素の量は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの吸気バルブの開度を制御することによって制御される、請求項９の方法。
【請求項１２】
ピストンが圧縮行程中に上死点に到達するかまたはその付近にある時に使用されている燃料が点火されるように少なくとも１つのエンジン・バルブを制御するステップは、サイクル毎に、先行サイクルの状態に基づいて、制御の調整を行うことを含む、請求項９の方法。
【請求項１３】
シリンダ内部の温度の指標としてシリンダ内圧力を感知することをさらに含む、請求項９の方法。
【請求項１４】
エンジンは、カムレス・エンジンである、請求項１の方法。
【請求項１５】
点火の指標としてシリンダ内圧力を感知することを含む、請求項１の方法。
【請求項１６】
制御を調整することは種々の変化する燃料に対応するように制御を調整することを含む、請求項１２の方法。
【請求項１７】
ピストン・エンジンを運転する方法であって、
仕事行程の終わりにまたはその付近にて、燃焼シリンダの排気バルブを開き、引き続いて、所定量の排気ガスが燃焼シリンダに閉じ込められるように当該排気バルブを閉じ、
前記排気バルブが閉じられたすぐ後で後続の圧縮行程中に、燃料を燃焼室に噴射し、
圧縮点火の前においてピストンが上死点に接近した時に前記燃焼シリンダに空気を噴射し、
前記燃焼シリンダに閉じ込められる排気ガスの量および前記ピストンが上死点に接近した時に噴射される空気の量は、燃焼シリンダ内でＮＯｘ形成温度に到達することなく上死点にてまたはその付近にて圧縮点火を生じるように制御され、
ＮＯｘ形成温度に到達することなく、かつより多くの燃料の噴射を要さずに燃焼を持続するために点火後かつ前記ピストンが上死点を通過した後に前記燃焼シリンダに空気を噴射する
ことを含む、ピストン・エンジンを運転する方法。
【請求項１８】
ピストンが上死点に接近した時に燃焼シリンダに空気を噴射するステップは、燃料の噴射が終了した後に前記燃焼シリンダに空気を噴射することを含む、請求項１７の方法。
【請求項１９】
ピストンが上死点に接近した時に燃焼シリンダに噴射される空気の量は、噴射される空気総量の５％〜１５％よりなる、請求項１７の方法。
【請求項２０】
噴射される空気総量は、噴射燃料の完全燃焼のための化学量論量を上回るものよりなる、請求項１９の方法。
【請求項２１】
ピストンエンジンは多気筒エンジンであり、少なくとも１つのシリンダが加圧空気を供給するために使用される、請求項１７の方法。
【請求項２２】
ピストン・エンジンを運転する方法であって、
仕事行程の終わりにまたはその付近にて、前記燃焼シリンダの排気バルブを開き、引き続いて、所定量の排気ガスが燃焼シリンダに閉じ込められるように当該排気バルブを閉じ、
前記排気バルブが閉じられたすぐ後で後続の圧縮行程中に燃料を燃焼室に噴射し、
仕事行程中にＮＯｘ形成温度に到達することなく、かつより多くの燃料を噴射することなく燃焼を持続するために点火後かつピストンが上死点を通過した後に前記燃焼シリンダに空気を噴射することとを含み、
前記燃焼シリンダに閉じ込められる排気ガスの量、および、点火後かつ前記ピストンが上死点を通過した後に前記燃焼シリンダに噴射される空気の量は、燃焼シリンダ内でＮＯｘ形成温度に到達することなく、次の圧縮行程の上死点にてまたはその付近にて圧縮点火が生じ得るだけの、閉じ込められる排気ガス中の残留酸素を得られるように制御された量だけ化学量論比を超えている、
ことを特徴とする、ピストン・エンジンを運転する方法。
【請求項２３】
ピストンエンジンは多気筒エンジンであり、少なくとも１つ のシリンダが加圧空気を供給するために使用される、請求項２２の方法。
【国際調査報告】
2009534577.tif 000017
2009534577.tif 000018