(57)【要約】【課題】  予混合の燃焼制御装置を提供する。【解決手段】  内燃機関が少なくとも１つの燃焼室と少なくとも１つの燃焼室内に摺動自在に配置されたピストンとを備える。このピストンは、上死点位置と下死点位置との間で往復運動するように構成される。また、この内燃機関は、少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する空気供給部と、少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する燃料供給部とを備える。さらに、内燃機関は、非燃焼ガスの供給部と、少なくとも１つの燃焼室と非燃焼ガスの供給部とに流体連通する少なくとも１つの噴射器とを備える。また、少なくとも１つの噴射器は、非燃焼ガス供給部からの非燃焼ガスを少なくとも１つの燃焼室内に噴射するように構成される。【選択図】  図２
2006046335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの燃焼室と、
少なくとも１つの燃焼室内に摺動自在に配置され、上死点位置と下死点位置との間で往復運動するように構成されたピストンと、
少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する空気供給部と、
少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する燃料供給部と、
非燃焼ガスの供給部と、
少なくとも１つの燃焼室と非燃焼ガスの供給部とに流体連通し、少なくとも１つの燃焼室内に非燃焼ガスを噴射するように構成された少なくとも１つの噴射器とを備える内燃機関。
【請求項２】
少なくとも１つの燃焼室は、予燃室を備え、非燃焼ガスの噴射が予燃室内になされる請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
非燃焼ガスは、ピストンが動力工程中に上死点位置から下死点位置に移動する際に噴射される請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
内燃機関を動作させる方法であって、
一定量の燃料及び空気を内燃機関の少なくとも１つの燃焼室内に導入する工程と、
ピストンを下死点位置と上死点位置との間で移動させ、一定量の燃料及び空気を圧縮する工程と、
一定量の非燃焼ガスを少なくとも１つの燃焼室内に噴射し、一定量の燃料及び空気を自動着火させる工程とを含む方法。
【請求項５】
台車牽引装置と台車牽引装置を駆動するように構成された内燃機関とを備える作業機械であって、内燃機関は、
少なくとも１つの燃焼室と、
少なくとも１つの燃焼室内に摺動自在に配置され、上死点位置と下死点位置との間で往復運動するように構成されたピストンと、
少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する空気供給部と、
少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する燃料供給部と、
燃料供給部から少なくとも１つの燃焼室内への燃料流を調整するように構成された弁と、
非燃焼ガスの供給部と、
非燃焼ガスの供給を加圧するように構成された圧力源と、
少なくとも１つの燃焼室と非燃焼ガスの供給部とに流体連通し、少なくとも１つの燃焼室内への一定供給量の非燃焼ガスを噴射するように構成され、一定量の非燃焼ガスを燃焼室内へ噴射することにより、少なくとも１つの燃焼室内で一定供給量の燃料及び空気を自動着火させる少なくとも１つの噴射器と、
少なくとも１つの噴射器と連結し、加圧された非燃焼ガスを少なくとも１つの所定条件に対応して噴射させるように構成される制御装置とを備える作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、一般に、燃焼制御装置に関し、特に、予混合の燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、天然ガスエンジン、及び当該技術分野で公知の他のエンジンなどの内燃機関は、空気汚染物質の複雑な混合物を排気し得る。この空気汚染物質は、亜酸化窒素（ＮＯx）を含み得るガス化合物から構成され得る。
【０００３】
排ガス基準は、環境への注目が高まっているため、より厳しくなっており、エンジンから環境に排出されたＮＯx量は、エンジンの種類、エンジンのサイズ、及び／又はエンジンの等級に応じて規制されている。これらエンジンの排ガス規制に適合するべく、エンジン製造者により実行されている方法の１つとしては、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃焼させる予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）エンジンを開発することである。
【０００４】
ＨＣＣＩ燃焼は、火炎伝播なく、自然に且つ均一に生じる。ＨＣＣＩエンジンでは、燃料は、予め空気と均一に混合されるが、燃料に対する空気の比率を高くしている。ピストンが圧縮工程の上死点（ＴＤＣ）に近づくと、シリンダ内のピストンの圧縮加熱により、この混合物が自動着火（自然燃焼）する。希薄燃焼処理で混合された均一なＣＮＧ／空気混合物は、より低い局所火炎温度を生じるものであり、これにより、ＮＯxの生成量が減少する。
【０００５】
ＨＣＣＩエンジンと関連する１つの問題としては、燃焼タイミングの制御である。特に、燃焼室内には、特定の量の燃料及び空気が、所定のタイミングで自動着火を確実に起こすために、正確に保持されねばならない。このような精度の必要性があるため、初期のシリンダの状態を確かめることや、その後に測定したシリンダ圧力に基づいてサイクル中の後段の温度を推定することが装置に要求され、制御上の一時的な問題につながっている。これら高速の複雑な工程を実行するには、高コストな計測装置及び計算機能が必要とされ得る。
【０００６】
アンシマー（Ａｎｃｉｍｅｒ）らにより２００３年１１月４日に発行された（特許文献１）が開示するところによれば、均一なＣＮＧ／空気混合物の燃焼制御は、二重燃料噴射装置により達成され得る。この（特許文献１）によれば、ガス状の主燃料（ＣＮＧ、プロパン、バイオガス、埋立地ガス、又は水素ガス）と空気とをシリンダ内に導入し、燃焼前に実質的に均一な混合物を形成する。さらに、（特許文献１）によれば、主燃料よりも簡単に着火するパイロット燃料（ディーゼル燃料、又はジメチルエーテル）を、圧縮工程の上死点（ＴＤＣ）に近いシリンダ内に導入する。パイロット燃料の自動着火時には、主燃料の温度及び圧力が急激に増加し、主燃料の自動着火を引き起こす。このようにして、パイロット燃料の噴射により、主燃料の自動着火のタイミングを制御している。
【０００７】
この（特許文献１）の装置は、ＨＣＣＩエンジンの燃焼タイミングの制御を向上し得るものであるが、この装置は、２つの別個の燃料システム、即ち、主燃料用のシステムとパイロット燃料用のシステムとを必要とする。これら２つの別個の燃料システムは、ＨＣＣＩエンジンをコスト高とし、構造を複雑化し得るものである。加えて、ＮＯx生成の少ない主燃料を用いる利点が、ＮＯx生成の多いパイロット燃料を用いることによって薄まってしまいかねない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，６４０，７７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示内容の予混合燃焼制御装置は、上述した問題のうちの１つ以上を克服することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態において、本開示内容は、少なくとも１つの燃焼室と少なくとも１つの燃焼室内に摺動自在に配置されたピストンとを備える内燃機関に関する。このピストンは、上死点位置と下死点位置との間で往復運動するように構成される。また、この内燃機関は、少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する空気供給部と、少なくとも１つの燃焼室と選択的に流体連通する燃料供給部と備える。さらに、内燃機関は、非燃焼ガスの供給部と、少なくとも１つの燃焼室と非燃焼ガスの供給部とに流体連通する少なくとも１つの噴射器とを備える。この少なくとも１つの噴射器は、非燃焼ガス供給部からの非燃焼ガスを少なくとも１つの燃焼室内に噴射するように構成される。
【００１１】
本発明の他の形態において、本開示内容は、内燃機関の動作方法に関する。本方法は、一定量の燃料及び空気を内燃機関の少なくとも１つの燃焼室内に導入する工程と、ピストンを下死点位置と上死点位置との間で移動させ、一定量の燃料及び空気を圧縮する工程とを含む。また、本方法は、一定量の非燃焼ガスを噴射し、一定量の燃料及び空気を自動着火させる工程をさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、例示的予混合圧縮着火エンジン（ＨＣＣＩＥ）１０と燃焼制御装置（ＣＣＳ）１２とを備える作業機械５を示している。この作業機械５は、台車牽引装置１３を備える固定式又は移動式機械とし得る。また、作業機械５は、採鉱、建設、農業などの工業や、当該技術分野で知られる他の任意の工業に関連する幾つかの種類の動作を実行し得る。例えば、作業機械５は、ブルドーザ、ローダ、バックホウ、ショベル、モータグレーダ、ダンプトラックなどの土工機械や、他の任意の土工機械とし得る。また、作業機械５は、発電設備、ポンプ、船舶、航空機、又は他の任意の適切な動作実行作業機械を含み得る。
【００１３】
ＨＣＣＩＥ１０は、燃料と空気の実質的に均一な混合物を圧縮するように構成され得る。これらの混合物は、その後、制御可能に自動着火され、機械作業を行いつつ、排気を生じる。図２に示すように、ＨＣＣＩＥ１０は、吸気システム１４と、燃料システム１６と、弁作動システム１８と、複数の燃焼室２０（図中では１つのみ図示）と、各燃焼室２０内に配置されたピストン組立体２２と、排気システム２４とを備え得る。
【００１４】
吸気システム１４は、空気をＨＣＣＩＥ１０内に吸引するように構成され、吸気マニホールド２６及び入口ポート２８を含み得る。吸気システム１４は、タービン又はエンジンにより駆動される圧縮機（図示せず）を備える過給空気システム（ｃｈａｒｇｅｄ  ａｉｒ  ｓｙｓｔｅｍ）とし得るか、或いは、例えば、排気逃し部、スロットル、ＥＧＲシステム、空気清浄器、空気冷却器などの追加的な空気取扱部品や、当該技術分野で公知の他の任意の空気取扱部品を含み得るものと意図される。
【００１５】
吸気マニホールド２６は、各燃焼室２０に空気を分配するように構成され、入口３０及び出口３２を備え得る。また、複数の吸気マニホールド２６がＨＣＣＩＥ１０に含まれ、各吸気マニホールド２６が空気を燃焼室２０の個別のバンクに分配し得るものと意図される。
【００１６】
入口ポート２８は、流体通路３４を介して吸気マニホールド２６に連結され、吸気マニホールド２６からの空気を、各燃焼室２０と関連する弁作動システム１８と流体連通するように構成され得る。複数の入口ポート２８は、各燃焼室２０と関連付け得るものと意図される。
【００１７】
燃料システム１６は、ＨＣＣＥＩ１０に燃料を供給するように構成され得るものであり、加圧燃料源３６及び弁３８を備え得る。なお、追加的な構成部品としては、例えば、複数の弁３８に燃料を分配するように構成された共通燃料レール、燃料噴射器、予燃室、又は当該技術分野で公知の他の任意の燃料システム部品などが挙げられるものと意図される。
【００１８】
加圧燃料源３６としては、例えば、天然ガス、プロパン、バイオガス、埋立地ガス、又は水素ガスなどの圧縮ガス燃料を含み得る。また、加圧燃料源３６は、例えば、ガソリン、メタノール、エタノールなどの液体燃料や、実質的な高いオクタン価及び実質的に低いセタン価を含む他の任意のガス燃料又は液体燃料を加圧するように構成されたポンプとし得ることも意図される。
【００１９】
弁３８は、流体通路３９を介して加圧燃料源３６に、及び流体通路３４に連結され、加圧燃料源から流体通路３４に連通された燃料の量を制御し得る。この弁３８は、スプール弁、シャッター弁、蝶番弁、チェック弁、ダイヤフラム弁、仕切り弁、シャトル弁、ボール弁、玉形弁、又は当該技術分野で公知の他の任意の弁とし得る。また、弁３８は、ソレノイド作動、油圧作動、空気圧作動、又は他の任意の様式で作動するものとし得る。特に、弁３８は、燃料が流体通路３４に流入する第１の位置と、燃料が流体通路３４から遮断される第２の位置との間で移動可能となり得る。
【００２０】
弁３８により流体通路３４に流入する燃料の量により、燃焼室２０に導入される空気に対する燃料の比率を制御する。特に、燃焼室２０に入る燃料と空気との希薄な混合物（すなわち、空気の量に比べて燃料の量が比較的少ない混合物）を導入することが望ましい場合には、弁３８は、燃料と空気との濃厚な混合物（すなわち、空気の量に比べて燃料の量が比較的多い混合物）が望まれる場合よりも、より短い時間、第１の位置に維持され得る。同様に、燃料と空気との濃厚な混合物が望まれる場合には、弁３８は、希薄な混合物が望まれる場合よりも、より長い時間、第１の位置に維持され得る。また、必要に応じて、弁３８は省略され得るものであり、燃料噴射器が組み込まれることが意図される。
【００２１】
弁作動システム１８は、燃焼室２０内に入る燃料及び空気を計測し、燃焼室２０からの排気を可能とするように構成され得るものであり、少なくとも１つの吸気弁４０と、少なくとも１つの排気弁４２と、吸気弁４０及び排気弁４２のそれぞれに関連する戻しばね４４とを備え得る。弁作動システム１８には、追加的な構成部品として、例えば、弁アクチュエータ（図示せず）や、各燃焼室２０に関連する追加的な吸気弁４０や、各燃焼室２０に関連する追加的な排気弁４２や、各燃焼室の吸気弁４０又は排気弁４２を相互結合するブリッジや、当該技術分野で公知の他の構成部品などが含まれ得る。弁アクチュエータは、例えば、カム／プッシュロッド／ロッカーアーム組立体、ソレノイドアクチュエータ、油圧アクチュエータなどの吸気弁４０又は排気弁４２を作動する任意の手段、或いは、当該技術分野で公知の他の任意の作動手段を具現化し得る。
【００２２】
吸気弁４０は、入口ポート２８を燃焼室２０と選択的に流体連通し得るものであり、弁部材４６と、弁部材４６を弁アクチュエータと連結するステム４８と、シート５０とを備え得る。特に、弁部材４６は、燃料と空気が燃焼室２０に流入する第１の位置と、弁部材４６がシート５０と係合して燃料及び空気を燃焼室２０から遮断する第２の位置との間で移動可能となされ得る。
【００２３】
排気弁４２は、排気システム２４を燃焼室２０と選択的に流体連通して、排気が燃焼室２０から排気システム２４に選択的に流出可能とし得るものであり、弁部材５２と、弁部材５２を弁アクチュエータに連結するステム５４と、シート５６とを備え得る。特に、弁部材５２は、排気が燃焼室２０から流出する第１の位置と、弁部材５２がシート５６と係合し、排気が燃焼室２０から排出されるのを遮断する第２の位置との間で移動可能となされ得る。
【００２４】
戻しばね４４は、吸気及び排気弁４０及び４２を各第２の位置に付勢するように構成され得る。特に、戻しばね４４は、ステム４８及び５４に連結された保持部材（図示せず）により、吸気弁４０及び排気弁４２のそれぞれに作動自在に連結され得る。吸気弁４０又は排気弁４２が第１の位置に向かって移動すると、戻しばね４４は、燃焼室２０の一表面に向かって圧縮し、各対応する弁を第２の位置に付勢し得る。ここで、吸気弁４０には、排気弁４２と比べて異なる複数の戻しばねが実装され得ることが意図される。さらに、必要に応じて、戻しばね４４は省略しても良く、吸気弁４０及び排気弁４２を第２の位置に付勢する任意の手段が実装されても良いことが意図される。
【００２５】
燃焼室２０は、燃料システム１６及び吸気システム１４からの燃料及び空気を受け取り、燃焼処理を収容し、燃焼処理から生じる排気を排気システム２４に向けるように構成され得る。燃焼室２０は、エンジンブロック６０内に形成されたシリンダボア５８と、エンジンブロック６０に連結されたシリンダヘッド６２とを備え得る。燃焼室２０には、追加的構成部品として、例えば、シリンダボア５８とエンジンブロック６０との間に配置された冷却室（図示せず）と、シリンダボア５８内に配置されたシリンダライナ（図示せず）と、シリンダヘッド６２をエンジンブロック６０に密着させる手段（図示せず）と、当該技術分野で公知の他の燃焼室構成部品などが含まれ得るものと意図される。
【００２６】
ピストン組立体２２は、シリンダボア５８とともに摺動自在に配置され、下死点（ＢＤＣ）位置、即ち燃焼室２０内の最下位置と、上死点（ＴＤＣ）位置、即ち燃焼室２０内の最上位置との間で往復運動するように構成され得る。特に、ピストン組立体２２は、ピストン６４と、ピストン組立体２２をＨＣＣＩＥ１０のクランクシャフト６８に連結する連結ロッド６６とを備え得る。クランクシャフト６８が１８０°回転すると、ピストン６４及び関連した連結ロッド６６がＢＤＣとＴＤＣとの間の一つの全工程を通して動く。ＨＣＣＩＥ１０は、４サイクルエンジンとし得るものであり、このとき、完全な一サイクルは、吸気工程（ＴＤＣからＢＤＣ）と、圧縮工程（ＢＤＣからＴＤＣ）と、動力工程（ＴＤＣからＢＤＣ）と、排気工程（ＢＤＣからＴＤＣ）とを含む。また、ＨＣＣＩＥ１０は、交互に２サイクルエンジンとしても良く、このとき、完全な一サイクルは、圧縮／排気工程（ＢＤＣからＴＤＣ）と、動力／排気／吸気工程（ＴＤＣからＢＤＣ）とを含む。
【００２７】
排気システム２４は、燃焼室２０からの排気を大気に向けるように構成され、排気ポート７０と排気マニホールド７２とを備え得る。排気システム２４は、例えば、タービン、排気ガス再循環システム、微粒子フィルタ、触媒後処理システムなどの他の構成部品、或いは当該技術分野で公知の他の任意の排気システム構成部品を備え得るものと意図される。
【００２８】
排気マニホールド７２は、各燃焼室２０からの排気を収集し、この排気を大気に向けるように構成され得る。排気マニホールド７２は、入口７４と出口７６とを備え得る。複数の排気マニホールド７２は、ＨＣＣＩＥ１０に含まれ得るものであり、各排気マニホールド７２が燃焼室２０の個別のバンクから排気を収集するものと意図される。
【００２９】
排気ポート７０は、流体通路７８を介して排気マニホールド７２に連結され、各燃焼室２０と関連して、排気弁４２からの排気を排気マニホールド７２と流体連通するように構成され得る。複数の排気ポート７０は、各燃焼室２０と関連し得るものと意図される。
【００３０】
ＣＣＳ１２は、ＨＣＣＩＥ１０により圧縮された実質的に均一な燃料及び空気の混合物の燃焼タイミングを制御するように構成され得るものであり、加圧ガス源８０、噴射器８２、電子制御ユニット（ＥＣＵ）８４、クランク角センサ８６、及び吸気マニホールドセンサ８８を備え得る。また、ＣＣＳ１２には、例えば、追加的なエンジンセンサなどの追加的な構成部品が含まれ得るものと意図される。
【００３１】
加圧ガス源８０は、供給ガス（図示せず）を加圧し、流体通路９０を介して加圧ガスを噴射器８２に向けるように構成され得る。加圧ガス源８０は、例えば、固定容量形又は可変容量形の回転ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどのガス流体を加圧する任意の手段、或いは、当該技術分野で公知の他の任意のポンプを含み得る。供給ガスは、例えば、空気、酸素、又は窒素濃縮空気、ＣＯ2、ＨＣＣＩＥ１０からの再循環された排気などの任意の非燃焼ガス、或いは、当該技術分野で公知の他の任意の非燃焼ガスを含み得る。非燃焼ガスは、燃焼室２０に噴射される前に、例えば、約２０００ｐｓｉまで圧縮され得る。ＨＣＣＩＥ１０がターボ過給機による空気の吸気システムを備える場合には、ターボ過給機の圧縮機により圧縮された空気は、加圧ガス源８０に送られ、ＣＣＳ１２の効率を高め得るものと意図される。加圧処理中には、非燃焼ガスの温度が圧力の増加に比例して上昇し、例えば、約１０００℃の温度に達し得る。また、非燃焼ガスを加熱する手段も含まれ得るものと意図される。
【００３２】
噴射器８２は、一定量の加圧された非燃焼ガスを燃焼室２０内に選択的に噴射するように構成され得る。特に、噴射器８２は、加圧された非燃焼ガスが燃焼室２０に流入する第１の位置と、加圧された非燃焼ガスが燃焼室２０から遮断される第２の位置との間で移動し得る。加圧ガス源８０は、必要に応じて省略され得るものであり、噴射器８２は、燃焼室２０への噴射中に非燃焼ガスを加圧させるものと意図される。
【００３３】
ＥＣＵ８４は、連結ライン９２を介してクランク角センサ８６と、連結ライン９４を介して吸気マニホールドセンサ８８と、連結ライン９６を介して弁３８と、さらに連結ライン９８を介して噴射器８２と連通し、クランク角センサ８６及び吸気マニホールドセンサ８８からの信号に対応して、弁３８及び噴射器８２の動作を個別に制御し得る。クランク角センサ８６は、クランクシャフト６８に近接して配置され、クランクシャフト６８の瞬間的な角度位置を計測し、計測したクランク角に対応する信号を生成するように構成され得る。吸気マニホールドセンサ８８は、吸気マニホールド２６内に配置され、吸気マニホールド２６内の瞬間的な圧力及び／又は温度を計測し、これらに対応して圧力信号及び／又は温度信号を生成するように構成され得る。また、ＣＣＳ１２に含まれるセンサの数は、これよりも多くても少なくても良く、吸気マニホールドセンサ８８は、必要に応じて省略し得るものと意図される。さらに、その代わりに、吸気マニホールドセンサ８８は、燃焼室２０内の流体の圧力及び／又は温度を測定するために燃焼室２０内に位置しても良いと意図される。
【００３４】
図３は、ＨＣＣＩＥ１０の代替的実施形態を示している。図２に対して、図３のＨＣＣＩＥ１０は、オリフィス１０２を有する予燃室１００を備える。予燃室１００は、オリフィス１０２を介して燃焼室２０と流体連通し、燃焼室２０に存在する流体と空気の同様な混合物にさらされ得る。予燃室１００では、任意の数のオリフィス１０２が含まれ得るものと意図される。本実施形態では、噴射器８２は、噴射器８２からの噴射が燃焼室２０の代わりに予燃室１００に向けられるように配置され得る。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本開示の燃焼制御装置は、燃焼開始の正確な制御が望まれる任意の予混合圧縮着火エンジンに適用可能となされ得る。次に、ＨＣＣＩＥ１０に関連するＣＣＳ１２の動作を説明する。
【００３６】
ＨＣＣＩＥ１０の吸気工程中には、ピストン６４が燃焼室２０内でＴＤＣ位置とＢＤＣ位置との間で移動する際に、吸気弁４０が図１に示すように第１の位置をとり得る。吸気工程中に、ピストン６４がＢＤＣ位置に下方移動することにより、燃焼室２０内に低圧を生じ得る。この低圧は、流体通路３４から入口ポート２８を介して燃焼室２０内に燃料及び空気を吸引するように動作し得る。上述したように、ターボ過給機は、この代わりに、圧縮された空気及び燃料を燃焼室２０へと強制的に導入するのに用いられ得る。燃料は、ターボ過給機から空気流中へ、又はターボ過給機に導入され得るか、或いは、その代わりに、燃焼室２０内に直接噴射され得る。
【００３７】
吸気工程に続いて、吸気弁４０と排気弁４２の両方は、ピストン６４が上方に圧縮される工程中には、燃料と空気の混合物が燃焼室２０から排出されるのを遮断する第２の位置をとり得る。このピストンが圧縮工程中にＢＤＣ位置からＴＤＣ位置に向かって上方に移動する際に、燃焼室２０内の燃料及び空気の混合物は、均一に混合され圧縮され得る。圧縮工程中のある時間では、或いは、その代わりに圧縮工程の完了直後には、加圧された非燃焼ガスは、燃料室２０に噴射され得る。加圧された非燃焼ガスの噴射により、燃焼室２０内の燃料及び空気の均一な混合物の圧力及び／又は温度が、均一な燃料及び空気の混合物の自動着火の閾値を超えて上昇し得る。ここで、噴射は、ピストン６４が動力工程中に下方に移動する際に自動着火がＴＤＣの直後に成立するように行われ得る。なお、自動着火は、ピストン６４が圧縮工程を完了している際に、ＴＤＣの直前に生じ得るものと意図される。また、吸気工程又は排気工程の何れかの際中に、非燃焼ガスを追加的に燃焼室２０に向けて噴射することにより、渦巻きを増加させ、これにより燃料及び空気の混合を向上させ得ることも意図される。
【００３８】
図３の代替的実施形態では、圧縮工程中のある時に、或いは圧縮工程の完了直後に、噴射器８２は、加圧された非燃焼ガスを、燃焼室２０に直接というよりもむしろ、予燃室１００中に噴射し得る。この予燃室１００は、オリフィス１０２を介して燃焼室２０と同様な均一な混合物と流体連通されているため、非燃焼ガスを噴射することにより、予燃室１００内でこの混合物の自動着火が生じる。予燃室１００内の混合物が着火すると、予燃室１００内で生じる燃焼処理は、オリフィス１０２を介して燃焼室２０に広がり、燃焼室２０内の混合物の温度及び圧力を、燃焼室２０内の混合物の自動着火閾値を超えて上昇させる。このようにして、予燃室１００内の噴射によって、燃焼室２０内の燃料及び空気の混合物の自動着火が生じる。ここで、予燃室１００の体積が燃焼室２０の体積よりも小さいため、均一な混合物の自動着火を生じさせるのに必要な予燃室１００内への非燃焼ガスの噴射量は、燃焼室２０内で直接噴射させる場合よりも少なくて良い。
【００３９】
燃焼室２０内の混合物の燃料対空気の比率、及び非燃焼ガスの噴射タイミングは、ＣＣＳ１２により制御され得る。特に、ＥＣＵ８４は、第１の位置と第２の位置との間で弁３８を移動し得るものであり、１つ以上の所定の状態に対応して個別に噴射器８２を作動し得る。所定の状態とは、吸気マニホールドセンサ８８により生成された温度又は圧力信号、及び／又はクランク角センサ８６により生成された信号に関連し得る。また、追加的なエンジンパラメータは、検出及び／又は監視され得、ＣＣＳ１２がこの追加的なエンジンパラメータに基づいて弁３８及び／又は噴射器８２を制御し得るものと意図される。
【００４０】
ＣＣＳ１２は、圧縮された非燃焼ガスを用いて、燃焼室２０内の実質的に均一な燃料及び空気の混合物を自動着火させるものであるため、単一の燃料システムだけが必要とされ得る。また、この単一の燃料システムでは、ＮＯxの生成が少ない主燃料を用いるという利点を維持しながら、安価なＨＣＣＩＥ１０を可能とする。
【００４１】
本開示内容のＨＣＣＩＥ及びＣＣＳにおいて、多様な変更及び変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。また、他の実施形態についても、本明細書及び本開示のＨＣＣＩＥ及びＣＣＳの実施を考慮することにより、当業者にとって明らかであろう。本明細書及び本実施例は、単に例示的なものとして考慮されるべきであり、本発明の本来の範囲は、添付の請求の範囲及びそれと等価な内容により示されるものであると意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本開示の例示的実施形態に係る予混合圧縮着火エンジン及び燃焼制御装置を備える作業機械を示す図である。
【図２】本開示の例示的実施形態に係る燃焼制御装置を備える予混合圧縮着火エンジンの概略を示す図である。
【図３】本開示の例示的実施形態に係る燃焼制御装置を備える予混合圧縮着火エンジンの概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
５    作業機械
１０  予混合圧縮着火エンジン（ＨＣＣＩＥ）
１２  燃焼制御装置（ＣＣＳ）
１３  台車牽引装置
１４  吸気システム
１６  燃料システム
１８  弁作動システム
２０  燃焼室
２２  ピストン組立体
２４  排気システム
２６  吸気マニホールド
２８  入口ポート
３０  入口（入口マニホールド）
３２  出口（入口マニホールド）
３４  流体通路
３６  加圧燃料源
３８  弁（燃料）
３９  流体通路
４０  吸気弁
４２  排気弁
４４  戻しばね
４６  弁部材（吸気弁）
４８  ステム（吸気弁）
５０  シート（吸気弁）
５２  弁部材（排気弁）
５４  ステム（排気弁）
５６  シート（排気弁）
５８  シリンダボア
６０  エンジンブロック
６２  シリンダヘッド
６４  ピストン
６６  連結ロッド
６８  クランクシャフト
７０  排気ポート
７２  排気マニホールド
７４  入口（排気マニホールド）
７６  出口（排気マニホールド）
７８  流体通路
８０  加圧ガス源
８２  噴射器
８４  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
８６  クランク角センサ
８８  吸気マニホールドセンサ
９０  流体通路
９２  連結ライン
９４  連結ライン
９６  連結ライン
９８  連結ライン
１００  予燃室
１０２  オリフィス（予燃室）
【図１】
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【図２】
2006046335.tif 000004
【図３】
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