(57)【要約】【課題】  シリンダに連結された予燃チャンバ内での自己点火のタイミングを精密に制御する、内燃エンジンシリンダでの自己点火タイミングを制御する方法及びシステムを提供する。【解決手段】  予燃チャンバでの自己点火により高温のガスジェットを発生し、これをシリンダの装入空間に導入し、シリンダ内の混合気の第２の自己点火を迅速に誘導する。予燃チャンバ内での自己点火のタイミングを精密に制御することによって、シリンダ内での自己点火のタイミングを精密に制御できる。【選択図】  図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの予燃チャンバに連結された内燃エンジンシリンダの自己点火タイミングを制御する方法において、
高温のガスジェットを発生する前記少なくとも一つの予燃チャンバ内での自己点火のタイミングを精密に制御する工程、及び
前記少なくとも一つの予燃チャンバから前記シリンダ内に前記高温のガスジェットを導入することによってシリンダ内で自己点火を誘導する工程を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、各予燃チャンバは、少なくとも一つのマイクロバルブによって前記シリンダに連結されており、各予燃チャンバが包囲する容積は前記シリンダが包囲する容積よりもかなり小さい、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、少なくとも一つの予燃チャンバでの自己点火の時期を精密に制御する工程は、
時間間隔の精密制御中、前記シリンダ内の条件を自己点火についての閾値以下にしたままで、前記少なくとも一つの予燃チャンバ内の条件を自己点火についての閾値を越えるように設定する工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記少なくとも一つの予燃チャンバ内の混合気を所定の濃厚レベルまで濃厚にする工程を更に含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記混合気を１．１以上の当量比まで濃厚にする、方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法において、
前記少なくとも一つの予燃チャンバ内の温度をブーストする工程を更に含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記少なくとも一つの予燃チャンバ内の温度を、１０００°ｋ以上にブーストする、方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法において、
前記少なくとも一つの予燃チャンバ内での自己点火を容易にするのに適した添加剤を前記少なくとも一つの予燃チャンバに噴射する工程を更に含む、方法。
【請求項９】
請求項３に記載の方法において、
前記少なくとも一つの予燃チャンバの壁を、前記少なくとも一つの予燃チャンバ内での自己点火を容易にするのに適した触媒でコーティングする工程を更に含む、方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の方法において、
前記シリンダ内でのピストンの圧縮ストロークの第１段階中、前記少なくとも一つの予燃チャンバの少なくとも一つのマイクロバルブを開放し、前記少なくとも一つの予燃チャンバ内の圧力を前記シリンダ内の圧力レベルにする工程、
前記圧縮ストロークの中間段階での選択された時間間隔中、前記少なくとも一つの予燃チャンバの前記少なくとも一つのマイクロバルブを閉鎖する工程、及び
前記圧縮ストロークの続いて行われる段階で少なくとも一つの予燃チャンバマイクロバルブを開放し、前記少なくとも一つの予燃チャンバを、短い時間的遅延の後、自己点火状態にする工程を更に含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記少なくとも一つの予燃チャンバに新たな装入を追加し、前記シリンダに対して高い当量比にする工程を更に含む、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、前記短い時間的遅延は、持続時間が約１ｍｓである、方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法において、
要求負荷及びシリンダの現在の作動パラメータに基づいて、予燃チャンバの自己点火を誘導するために前記少なくとも一つのマイクロバルブを開放するのに最適の時期を決定する工程を更に含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記最適時期は、前記ピストンが上死点（ＴＤＣ）位置の近くにあるときに生じる、方法。
【請求項１５】
内燃エンジンシリンダの均等燃焼ジェット点火用システムにおいて、
少なくとも一つのマイクロバルブを介して前記シリンダに連結された少なくとも一つの予燃チャンバ、及び
要求負荷及び前記シリンダ内の現在の作動パラメータに関するデータを受け取り、前記少なくとも一つの予燃チャンバ内に自己点火を誘導するように、受け取ったデータに基づいて少なくとも一つのマイクロバルブを制御するように形成された電子制御ユニットを含む、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記少なくとも一つの予燃チャンバは、前記シリンダの頂部近くに配置され、前記シリンダが包囲する容積よりもかなり小さい容積を包囲する、システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記電子制御ユニットは、少なくとも一つの予燃チャンバのうちの少なくとも一つの予燃チャンバの少なくとも一つのマイクロバルブを、
（ａ）前記シリンダの圧縮ストロークの開始時に開放状態に保持し、
（ｂ）圧縮ストロークの直ぐ次の工程中に閉鎖し、
（ｃ）上死点（ＴＤＣ）位置の直ぐ近くで開放するように精密に制御し、
自己点火は、工程（ｃ）の後、短い点火遅延時間の後に少なくとも一つの予燃チャンバ内で発生する、システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
燃料、空気、及び添加剤を前記少なくとも一つの予燃チャンバに送出するための吸気手段を更に含む、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記少なくとも一つの予燃チャンバ内の混合気は、吸気手段を介して濃厚にされる、システム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のシステムにおいて、添加剤は、前記少なくとも一つの予燃チャンバに吸気手段を介して供給される、システム。
【請求項２１】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも一つの予燃チャンバの内壁に適用された触媒コーティングを更に含む、システム。
【請求項２２】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも一つの予燃チャンバ内の温度をブーストするための手段を更に含む、システム。
【請求項２３】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記少なくとも一つのマイクロバルブは、ニードルに連結されたアクチュエータを含み、このアクチュエータにより前記ニードルをシフトさせ、このニードルのシフトにより、前記シリンダに続く前記予燃チャンバのオリフィスを開閉する、システム。
【請求項２４】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記アクチュエータは磁気ソレノイド及びコイルを含む、システム。
【請求項２５】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記アクチュエータは圧電スタックを含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンのシリンダ内で燃焼を開始するための方法及びシステムに関し、更に詳細には、均等燃焼ジェット点火（ＨＣＪＩ）システム、及びシリンダ予燃チャンバ内での自己点火によって発生した高温のガスジェットを精密に制御された時期にシリンダに入れ、シリンダの内容物の自己点火を誘導する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料成分の効率的燃焼によってエミッションを最少にする燃焼技術に対する必要及び要求が益々高くなってきている。このような技術の一つは、均等装入圧縮点火（以下、「ＨＣＣＩ」と呼ぶ）である。この技術では、良好に混合した燃料及び空気の希薄混合物に自己点火する、即ち火花を使用せずに点火する。これは、通常は、燃料成分を迅速に燃焼させる。この燃焼技術は、潜在的には、従来の火花点火式燃焼よりも効率が高く且つ環境に優しい。これは、燃焼が急速に起こるため、エンジンシリンダの壁に対する熱損失が定容積燃焼に近づくためである。定容積燃焼は、更に効率的であり、高い圧縮比を使用でき、良好に混合した希薄混合物を使用するため、汚染物の総発生量が減少し、そのうちの幾つかがほぼ完全になくなる。
【０００３】
実際にＨＣＣＩを実施する上で、負荷が変動する条件下で自己点火を制御することが困難であることが障害となってきた。エンジン室内の温度場における小さな変化により点火時期が大幅に変化したり燃焼させ損なう不点火を生じたりする場合があり、又はエンジン効率を低下するその他の心身に有害な結果をもたらす場合がある。
【０００４】
パルスジェット燃焼法（以下、「ＰＪＣ」と呼ぶ）等の将来有望な他の技術では、燃焼は、小さなオリフィスを介してシリンダに連結された小さな予燃チャンバ内で開始される。予燃チャンバ内での燃焼によりガスの高温のジェットを発生し、ジェットがオリフィスを通ってシリンダ内に漏出し、このシリンダで、ジェットがシリンダ内の混合気中の未燃焼ガスを同伴し、混合気に点火する。ジェットの作用により燃焼効率が向上する。これは、火花点火によって発生した細い「火炎」とは対照的に、形成された「火球」がシリンダの容積に亘って急速に広がるためである。しかしながら、現在のＰＪＣ技術は、予燃チャンバ内で火花点火を使用し、及び従って、予燃チャンバ内の燃焼は、不均等燃焼及び火花点火と関連した非効率により或る程度劣化する。更に、ＰＪＣを使用してシリンダ内に発生した燃焼はＨＣＣＩにおける程容積的ではなく、予燃チャンバからの火球の拡がりで決まる。これは完全には均等でない。従って、シリンダ内の燃焼は幾分不均等であり、炭化水素燃料の幾つかの部分が未燃焼のままに残る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＨＣＣＴ及びＰＪＣの利点を併せ持つと同時にこれらの技術の夫々の欠点をなくす均等燃焼ジェット点火技術（以下、「ＨＣＪＩ」と呼ぶ）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シリンダに連結された一つ又はそれ以上の予燃チャンバ内での自己点火のタイミングを精密に制御する、内燃エンジンシリンダ内での自己点火タイミングを制御する方法を提供する。予燃チャンバ内での自己点火により高温のガスジェットを発生し、発生したジェットをシリンダの装入空間に導入し、高温のガスジェットによりシリンダ内の混合気の第２自己点火を誘導する。従って、予燃チャンバ内の「スターター」自己点火のタイミングを精密に制御することによって、シリンダ内の自己点火のタイミングを精密に制御できる。
【０００７】
精密なタイミングを得るため、予燃チャンバ内の状態を、シリンダ内の状態を自己点火についての閾値以下に保持した状態で、精密に制御された時間間隔で自己点火するための閾値を越えるようにシリンダに関して設定し又は変更する。これを行うには、幾つかの方法、即ち予燃チャンバ内の混合気を濃厚レベルまで濃厚にする方法、予燃チャンバ内の温度をブーストする方法、及び添加剤及び／又は触媒を予燃チャンバに追加し、自己点火を容易にする方法がある。これらの技術の各々は、圧力を予燃チャンバ内で自己点火を誘導するのに十分に上昇した時期と、燃焼が実際に起こる時期との間の時間的遅延を減少するのに役立つ。遅延時間が短いということは、不点火の可能性が低く、燃焼タイミングに亘る制御が良好であるということを意味する。最適の遅延時間は、約１ｍｓ又はそれ以下である。
【０００８】
本発明の方法の特定の実施例によれば、予燃チャンバマイクロバルブは、シリンダ内でのピストンの圧縮ストロークの第１段階中、開放状態に保持され、予燃チャンバ内の圧力をシリンダ内のピストンの上方の圧力レベルにする。次いで、圧縮ストロークの中間段階の選択された時期に予燃チャンバマイクロバルブを閉鎖し、予燃チャンバをシリンダから遮断し、シリンダの装入空間内の圧力レベルが増大するときに予燃チャンバ内の圧力を一定レベルに維持する。圧縮ストロークの次の工程で予燃チャンバマイクロバルブを開放し、短い時間的遅延の後、予燃チャンバを自己点火させる。マイクロバルブの閉鎖及び続いて行われる開放の正確なタイミングは、要求負荷及びシリンダ内の現在の作動パラメータに基づいて決定される。一般的には、ピストンがシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）に近づくとき、マイクロバルブを開放し、予燃チャンバ内で自己点火を行う。
【０００９】
本発明は、更に、内燃エンジンのシリンダ内で均等燃焼ジェット点火（ＨＣＪＩ）尾行うためのシステムを提供する。このシステムは、要求負荷及びシリンダ内の現在の作動パラメータに関するデータを受け取り、シリンダを予燃チャンバに連結するマイクロバルブを受け取ったデータに基づいて制御し、予燃チャンバ内で自己点火を誘導する電子制御ユニットを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明によるＨＣＪＩ技術と関連して使用できるエンジンシステムの一実施例の概略図を示す。図示のように、装入空間１２及びピストン１５を包囲するエンジンシリンダ１０が一つ又はそれ以上の予燃チャンバに連結されている。図示の実施例では、二つの予燃チャンバ２０ａ、２０ｂが示してあり、各予燃チャンバは、シリンダ頂部近くに配置されており、その側面から外方に延びている。各予燃チャンバ２０ａ、２０ｂが包囲する容積は、シリンダによって包囲された容積よりも大きさが二桁小さい。予燃チャンバ２０ａ、２０ｂは、予燃チャンバマイクロバルブ２２ａ、２２ｂの夫々を介してシリンダ１０に連結されている。これらのマイクロバルブは、閉鎖している場合には、予燃チャンバをシリンダから完全に切り離し、予燃チャンバをシリンダから隔離し、シリンダに対して様々な周囲条件（例えば温度及び圧力）を予燃チャンバ内に発生できる。図示の実施例では、各予燃チャンバ２０ａ、２０ｂは一つのマイクロバルブ２２ａ、２２ｂを介してシリンダ１０に連結されているが、各予燃チャンバを一つ又はそれ以上のマイクロバルブによってシリンダに連結することも可能である。予燃チャンバマイクロバルブ２２ａ、２２ｂの位置は、予燃チャンババルブ制御装置２５によって直接的に制御される。この制御装置２５は、自動車の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０によって制御される。
【００１１】
予燃チャンバの各々は、吸気バルブを更に含み、予燃チャンバ内の混合気を濃厚にするため、この吸気バルブを通して燃料及び／又は他の添加剤を加えることができる。エンジンの作動の任意の所与の瞬間に、ＥＣＵが、マイクロバルブ２２ａ、２２ｂを開放するか或いは閉鎖するかどうか、及びそのタイミングを、運転者からの負荷必要条件入力３５に基づいて、及びシリンダセンサ４０から受け取ったエンジンの現在の状態（各エンジンシリンダ内の温度（Ｔ）、圧力（Ｐ）、当量比（Φ）、クランク角度、等）を示す入力に基づいて決定する。ＥＣＵは、更に、吸気バルブ４１を介したシリンダ１５内への燃料装入の入力、及び排気バルブ４２を通した燃焼生成物の排出を直接制御する可変吸気／出力バルブシステム４５を調節する。
【００１２】
図５Ａは、本発明の方法及びシステムで使用できる予燃チャンバ−マイクロバルブアッセンブリの例示の実施例を示す。例示の及び他の種類の予燃チャンバ−マイクロバルブアッセンブリを本発明で使用してもよいということは理解されるべきである。図示のように、マイクロバルブ２２は、長さ方向に延びるニードル２４を含む。このニードルは予燃チャンバ２０内の中央に配置される。ニードル２４は、アクチュエータ２７によって制御される。アクチュエータは、この場合には、磁気ソレノイド及びコイルを使用して実施される。コイル前後の電圧を変化させることによって、ニードルを、シリンダ１０に向かう方向又はシリンダから遠ざかる方向のいずれかの方向で長さ方向にシフトし、予燃チャンバとシリンダとの間のオリフィスを開放したり塞いだりするように制御できる。図示のように、バルブは閉鎖位置にあり、ニードルが一杯に延ばしてあり、オリフィス２３を通って突出し、オリフィスを塞いでいる。予燃チャンバへの燃料及び／又は予備混合した反応体の供給は、ポンプ３１を作動して燃料及び反応体をタンク３７から吸い込んみ、これを比例スイッチ又はオン／オフスイッチ３２を介して一つ又はそれ以上の入口通路２８に送出することによって行われる。これらの入口通路は、予燃チャンバに送出する。
【００１３】
予燃チャンバ自体は、円錐形形状の端面２１がシリンダに面したほぼ円筒形形状のチャンバとして実施されてもよい。例示の実施例では、予燃チャンバは、直径及び長さの両方が５ｍｍ乃至２０ｍｍであるように寸法が定められていてもよい。端面２１は、シリンダに向かって１ｍｍ乃至５ｍｍ突出していてもよく、端面に設けられたオリフィス２３の直径は０．５ｍｍ乃至３ｍｍであってもよい。
【００１４】
図５Ｂは、図５Ａに示すアッセンブリで使用してもよい変形例のアクチュエータ構成を示す。この場合、ニードル２４は、磁気ソレノイドでなく、ニードルアクチュエータとして作用する圧電スタック２７ａに連結されている。圧電スタック２７ａは、スタックの層を横切って電界を加えることに応じて膨張したり収縮したりする材料層を含む。圧電スタック２７ａがニードル２４に直接連結されているため、層の膨張及び収縮がニードルの前後移動に、及びマイクロバルブの開閉に変換される。
【００１５】
図２は、エンジンサイクル中のシリンダ内のピストンの様々な位置（ａ）乃至（ｄ）を示し、予燃チャンバマイクロバルブを本発明の方法に従って開閉できる場合の一例が示してある。単一の予燃チャンバが図２のシリンダに連結された状態で示してあるが、これは特定の実施例の単なる例示であって、シリンダ内での自己点火を容易にする他の予燃チャンバ（紙面の向こう側又は手前側に配置された、又はシリンダの両側に配置された）を含んでもよいということは理解されよう。位置（ａ）及び（ｂ）は、シリンダ内でのピストンの二つの端位置を示し、上死点（ＴＤＣ）位置及び下死点（ＢＤＣ）位置を夫々示す。位置（ｂ）から位置（ｄ）までの順序は、ピストンがＢＤＣ位置から上方に中間位置（ｃ）まで移動した後、ほぼＴＤＣ位置（ｄ）まで移動する圧縮ストロークを示す。
【００１６】
圧縮ストロークの前に、位置（ａ）と（ｂ）との間で、ピストンは、吸気ストロークでシリンダを通って下方に移動する。このストローク中、新たな燃料及び空気がシリンダの装入空間に（開放した）吸気バルブを通って進入し、排気ガスの一部が、開放した排気場を通って出る。予燃チャンバマイクロバルブは吸気ストロークに亘って開放している。
【００１７】
ピストンが上方に位置（ｂ）から位置（ｃ）まで移動するとき、ＥＣＵは予燃チャンババルブ制御装置にマイクロバルブを開放したままにするように指令する。この期間中、シリンダからマイクロバルブを通って予燃チャンバに流入するガス流により予燃チャンバ内の圧力がほぼシリンダ内の圧力レベルまで徐々に上昇する。本発明の一実施例では、圧縮ストロークの早い段階で、シリンダから予燃チャンバに混合気が押し込まれ始めるとき、追加の燃料が低い圧力で予燃チャンバ内に更に噴射され、その結果：予燃チャンバ内の混合気は、シリンダ内の希薄混合気とは対照的に濃厚燃料レベルに達する。燃料の早期噴射は、予燃チャンバ内で燃料及び空気をよく混合し均等にするのに十分な時間を提供する。予燃チャンバ内の比較的濃厚な混合気は、圧縮ストロークに亘って維持される。これは、予燃チャンバとシリンダとの間の圧力差のため、燃料が予燃チャンバからシリンダ内にマイクロバルブを介して出ることがないためである。
【００１８】
ピストンが圧縮ストロークに沿って位置（ｃ）に達したとき、ＥＣＵは、予燃チャンババルブ制御装置に、マイクロバルブ（図２の（ｃ）の位置に閉鎖状態で示す）を閉鎖し、予燃チャンバをシリンダから遮断し、これによって予燃チャンバ内に一定の圧力を維持すると同時にシリンダ圧力を圧縮ストロークに亘って連続的に増大するように指令する。この時点で、ＥＣＵは、要求負荷及び現在の作動パラメータに基づいて、予燃チャンバを自己点火するための最適の時間を決定する。これは、通常は、ピストン位置がＴＤＣに近いときの間隔に近い。決定された時間で、図２の（ｄ）の位置に示すように、ＥＣＵは予燃チャンババルブ制御装置に予燃チャンババルブを開放し、予燃チャンバ内の圧力を迅速に上昇するように指令する。以下に更に詳細に論じるように、予燃チャンバ内の圧力がいきなり急速に上昇することを用いて予燃チャンバ内の混合気をほぼ１ｍｓで自己点火できる。「ほぼ１ｍｓ」という用語は、本明細書中で使用されているように、１ｍｓ以下の任意の値及び最大１．６ｍｓの任意の値を意味するものと理解されるべきである。圧力均衡時間、即ち予燃チャンバ内の圧力をシリンダ内の圧力レベルまで上昇するのに要する時間は、自己点火前の１ｍｓの間隔よりも数桁早い。これと同時に、予燃チャンバ内の状態を、点（ｄ）で、自己点火についての閾値を越えるように設定し、シリンダ内の状態を閾値に近いけれども閾値以下に維持する。その結果、予燃チャンバ及びシリンダ内の圧力がほぼ同じであるけれども、当量比（Φ）、温度、及び／又は触媒の存在といった他のパラメータ等の他の条件がそれらの間で異なり、自己点火をシリンダ内でなく予燃チャンバ内で発生する。
【００１９】
マイクロバルブの開放と自己点火との間の１ｍｓの間隔を点火遅延時間と呼ぶ。圧力が一定の状態では、点火遅延時間は、温度、及び当量比Φによって表現された混合気の中身の両方の関数であるということが実験的に確認されている。希薄混合気は、Φ＜１であり、濃厚混合気は、Φ＞１である。図３は、１３．５×１０3 ｈＰａの圧力に維持されたｎ−ヘプタンについての点火遅延時間（縦軸）を横軸の温度の逆数（１０００／Ｔ）に対してプロットした実験データを示す。プロットの説明に記した異なる当量比を使用して三つの異なるデータ組を取った。圧縮ストロークの終了時の燃焼前のエンジン内の代表的な温度は、６５０°ｋ乃至１１００°ｋであり、即ち温度の逆数は、約０．９ｋ-1乃至１．５ｋ-1の範囲内にある。図３で認識できるように、温度の逆数の値が１．２乃至１．４である場合には、様々なプロットはグラフの枠で囲った領域１００内に入り、混合気含有量の効果が更に著しくなる。グラフの領域１００内には、当量比２を表す菱形の点での点火時期遅延は約１ｍｓである。これとは対照的に、当量比０．５を表す円形の点での点火時期遅延は約１０ｍｓであり、一桁異なる。このプロットから、予燃チャンバ内の当量比を制御する、即ち濃厚な混合気を維持することによって、エンジン内の代表的な温度範囲において点火遅延時間が遙かに短くなるということがわかる。
【００２０】
しかしながら、当量比は、予燃チャンバ自己点火タイミングを本発明に従って制御する、及び更に詳細には短縮するのに使用できる幾つかの制御変数のうちの一つに過ぎない。この他の可能な技術には、予燃チャンバガスの温度を１０００°ｋ以上（この温度では、図３でわかるように、当量比は比較的重要でない）に上昇する技術、オクタン価を下げ、及び自己点火時間を短くする添加剤を噴射する技術、臭化水素等の触媒コーティングを予燃チャンバで使用する技術が含まれる。予燃チャンバ自己点火についての点火遅延時間が短ければ短い程、予燃チャンバが自己点火を行わない（不点火）の可能性が小さくなり、更に予燃チャンバ内での自己点火を使用してシリンダ内での自己点火を誘導できる。更に、図４Ａ及び図４Ｂで認識できるように、圧縮ストローク中にマイクロバルブが開放したときの予燃チャンバ内の圧縮の上昇により、更に点火遅延時間が大幅に短縮される。図４Ａ及び図４Ｂの各々は、所定の当量比での様々な圧力（正方形のデータ点は１３．５×１０3 ｈＰａであり、円形のデータ点は４４×１０3 ｈＰａである）での温度の逆数に対する点火遅延時間のデータのプロットを示す。図４Ａに示すデータは、当量比０．５でのデータであり、図４Ｂに示すデータは、当量比２．０でのデータである。図示のように、シリンダ内の温度が代表的な範囲内にあり、温度の逆数が１乃至１．３であり、圧力のブーストが１３．５×１０3 ｈＰａ乃至４４×１０3 ｈＰａである場合には、点火遅延時間は、２ｍｓ乃至１０ｍｓから０．２ｍｓ乃至１ｍｓまで大きさがほぼ一桁減少する。このような圧力レベルの変化は、圧縮ストローク中の予燃チャンバ内の圧力上昇の範囲内にある。シリンダ内の点火プロセスを適切に制御するため、予燃チャンバ状態を選択し、予燃チャンバ混合気を自己点火するのに要する時間がシリンダピストン位置の小さな変化と対応するように、及びシリンダでの自己点火についての遅延時間よりも遙かに短いようにマイクロバルブを作動する。
【００２１】
予燃チャンバでの点火に続き、燃焼生成物及び未燃焼反応体の混合物でできた高温のガスのジェットを予燃チャンバから開放したマイクロバルブを通してシリンダ内に押し出す。来入ジェットによるシリンダ内の温度及び圧力の上昇により、シリンダ内の自己点火についての閾値を実質的に越えることを確実にし、シリンダの内容物を自己点火する。かくして、本発明の主要な利点の一つは、予燃チャンバ内での自己点火の正確なタイミングを使用して正確に調時された自己点火をシリンダ内に発生することである。
【００２２】
本発明によるＨＣＪＩシステム及び方法には、ＨＣＪＩジェットは比較的多くのエネルギを有し且つシリンダ内で非常に確実に且つ急速に自己点火を行うという、ＰＪＣ技術を越える追加の利点がある。これは、ＰＪＣ技術は、完全な自己点火を行うように設計されてこず、ＰＪＣ火球に露呈された反応体の部品で自己点火を発生するようにしか設計されてこなかったためである。かくして、ＨＣＪＩの自己点火の制御性は、ＨＣＪＩが予燃チャンバでの容積燃焼を使用することにより制限される。これにより、ＰＪＣ技術と比較して更に高く且つ迅速な圧力ブーストを予燃チャンバ内に発生する。
【００２３】
以上の説明では、限定であるとは考えられない多くの例を参照して本発明を説明した。当業者は、本明細書中に開示したシステム及び方法の原理を変更してもよく、このような変形及び変更、及び／又は交換は、特許請求の範囲に記載した本明細書の範疇に含まれるということは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＨＣＪＩプロセスと関連して使用できるエンジンシステムの一実施例の概略図である。
【図２】エンジンサイクル中のシリンダ内でのピストンの様々な位置（ａ）乃至（ｄ）を示す、予燃チャンバマイクロバルブを本発明の方法に従って開閉する時期の一例を示す図である。
【図３】ｎ−ヘプタンについての三つの異なる当量比での温度の逆数に対する点火遅延時間の実験データのプロットを示すグラフである。
【図４Ａ】当量比０．５についての三つの異なる圧力レベルでの温度の逆数に対する点火遅延時間の実験データのプロットを示すグラフである。
【図４Ｂ】当量比２．０についての三つの異なる圧力レベルでの温度の逆数に対する点火遅延時間の実験データのプロットを示すグラフである。
【図５Ａ】本発明で使用できる予燃チャンバ−マイクロバルブアッセンブリの例示の実施例の長さ方向断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのアッセンブリで使用するためのアクチュエータの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  エンジンシリンダ
１２  装入空間
１５  ピストン
２０ａ、２０ｂ  予燃チャンバ
２２ａ、２２ｂ  予燃チャンバマイクロバルブ
２３  オリフィス
２４  ニードル
２５  予燃チャンババルブ制御装置
２７  アクチュエータ
３０  電子制御ユニット
３１  ポンプ
３２  比例スイッチ又はオン／オフスイッチ
３５  負荷必要条件入力
３７  タンク
４１  吸気バルブ
４２  排気バルブ
４０  シリンダセンサ
４５  可変吸気／出力バルブシステム
【図１】
2007507665.tif 000002
【図２】
2007507665.tif 000003
【図３】
2007507665.tif 000004
【図４Ａ】
2007507665.tif 000005
【図４Ｂ】
2007507665.tif 000006
【図５Ａ】
2007507665.tif 000007
【図５Ｂ】
2007507665.tif 000008
【国際調査報告】
2007507665.tif 000009