(57)【要約】  放熱率（ＨＲＲ）制御レバー、すなわち気体燃料圧縮着火式の内燃機関において使用されるパイロット燃料のタイミングおよび／またはパイロット燃料の量を使用して、目標とするＨＲＲに制御する方法と装置が開示されている。ＨＲＲを目標とするＨＲＲに制御する機構が、そのような機関に関する改善された機能および排出をもたらす。目標とするＨＲＲは、機関のサイクルに関して決定される。次いで、ＨＲＲ制御レバーが、機関の燃焼状態、および目標とするＨＲＲとサイクルＨＲＲとの間の差を考慮して目標とするＨＲＲに調整するのに使用され、そのサイクルＨＲＲは、一例として、以前のサイクルから導出されるＨＲＲトレース、圧力トレース、直接決定された排気ガスの測定された特性、または機関に関する目標とするＨＲＲに調整することを可能にする較正中に与えられるマッピングされた値を参照することによってサイクルに関して予測される。マッピングされた値は、機関の燃焼状態に対して相互参照できる。
2007507640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料式内燃機関を動作させる方法であって、
ａ．前記内燃機関のサイクルに関して目標とするＨＲＲを決定するステップと、
ｂ．前記内燃機関の前記サイクル中に、
i．給気を前記燃焼室内に導入するステップと、
ii．前記燃焼室内で前記給気を圧縮するステップと、
iii．少なくとも１つの気体燃料を前記燃焼室内に導入するステップと、
iv．パイロット燃料のタイミングにおいて前記燃焼室内に、ある量のパイロット燃料を導入するステップであって、ピストンが、前記サイクル中の圧縮行程の完了付近で、前記ピストンによって部分的に区画された前記燃焼室内で上死点付近または上死点にあるとき、前記パイロット燃料が第１のクランク角度で自己着火する、前記ステップと、
ｖ．前記サイクルのＨＲＲと前記目標とするＨＲＲとの間の差に関して調整するために、前記パイロット燃料のタイミングと前記量の前記パイロット燃料の少なくとも１つを備えたＨＲＲ制御レバーを働かせるステップと、
vi．前記気体燃料が前記パイロット燃料の燃焼の結果として着火されて、前記気体燃料と前記パイロット燃料とを燃焼させるステップとを含む方法。
【請求項２】
前記差が、以前のサイクル燃焼状態と比較した機関の燃焼状態の変化から生じ、前記機関の燃焼状態と前記以前のサイクル燃焼状態が
ａ．前記給気の特性
ｂ．前記気体燃料の特性
ｃ．周囲圧力
ｄ  前記ピストンが上死点付近または上死点にあるときの前記燃焼室内の湿度
ｅ  周囲温度
ｆ  周囲湿度
のうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サイクルに関するサイクルＨＲＲを予測するステップであって、前記サイクルＨＲＲが前記差を決定するのに使用されるステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記サイクルＨＲＲが前記機関の以前のサイクル中に生じたＨＲＲトレースを示す請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記サイクルＨＲＲが、前記機関の以前のサイクル中に生成され、制御装置によって処理された信号から導出されるＨＲＲトレースである請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記サイクルＨＲＲが、前記機関の以前のサイクル中に生成された圧力トレースを示す請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記サイクルＨＲＲが、前記機関の以前のサイクル中に生成された排気ガス特性を示す請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記排気ガス特性が、排気ガス温度と排気ガス成分のうちの少なくとも１つを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記気体燃料が、前記燃焼室内に直接噴射される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記サイクル中に前記ピストンが前記圧縮行程の完了付近の上死点またはその付近にあるとき、前記気体燃料が前記燃料室内に直接噴射される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記気体燃料が、着火前に吸気マニホルド内で前記給気と予混合される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記気体燃料が、第１の段階と第２の段階で前記燃焼室に導入される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の段階が、前記サイクル中の吸気行程または前記圧縮行程の少なくとも一部分の間に導入され、前記サイクル中に前記ピストンが前記圧縮行程の完了付近の上死点またはその付近にあるとき、前記第２段階が導入される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記パイロット燃料のタイミングが、前記サイクル中の前記圧縮行程中の上死点前のクランク角５０度より前である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＨＲＲ制御レバーが、前記パイロット燃料のタイミングと前記パイロット燃料の量を含む請求項１１又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記給気が、前記機関の以前のサイクルで前記気体燃料と前記パイロット燃料を燃焼させて生成された排気ガスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＨＲＲ制御レバーが前記パイロット燃料のタイミングであり、前記パイロット燃料のタイミングが前記サイクル内でより後に調整され、前記給気が、第２の排気ガス濃度を有する以前のサイクルと比較して第１の排気ガス濃度を有し、前記第１の排気ガス濃度が前記第２の排気ガス濃度よりも高くなっている請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記パイロット燃料のタイミングが、前記サイクル内で気体燃料のタイミングより後にあり、前記サイクル中で前記ピストンが圧縮行程の完了付近の上死点またはその付近にあるとき、前記気体燃料が前記燃焼室内に直接噴射される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記パイロット燃料のタイミングが前記サイクル中のより後に調整され、前記気体燃料のメタン価が以前のサイクルのメタン価よりも増加する請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記気体燃料が、メタン、水素、エタン、プロパンのうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
気体燃料直接噴射式の内燃機関においてＨＲＲを制御するための制御装置であって、
ａ．制御装置と、
ｂ．前記機関のサイクル中にＨＲＲを示す信号を監視するためのセンサであって、前記制御装置に接続された少なくとも１つのセンサと、
ｃ．前記制御装置と連絡したＨＲＲ制御レバーであって、前記制御装置は、目標ＨＲＲを示す目標信号と前記信号との間の差に応答して前記ＨＲＲ制御レバーを調整することが可能である、前記ＨＲＲ制御レバーと
を備える制御装置。
【請求項２２】
前記ＨＲＲ制御レバーが、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量のうちの少なくとも１つであり、前記パイロット燃料のタイミングと前記パイロット燃料の量が、前記機関の燃焼室内にパイロット燃料を直接噴射することが可能なインジェクタによって操作される請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２３】
前記ＨＲＲ制御レバーが、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量であり、前記パイロット燃料のタイミングと前記パイロット燃料の量が、前記機関の燃焼室内に前記パイロット燃料を直接噴射することが可能なインジェクタによって操作される請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのセンサが加速度計を備える請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのセンサがシリンダ内の圧力センサを備える請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのセンサが歪みゲージを備える請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのセンサがイオン・プローブを備える請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのセンサが、排気ガス温度センサを備える請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのセンサが、シリンダ内のファイバー・オプティク・プローブを備える請求項２１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体燃料式内燃機関の物理的制限に適応させるために燃焼を操作することを含む、排出と機関性能を制御する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル燃料機関は、その利点にもかかわらず、かなりの欠点を有する。拡散燃焼モードで燃焼した場合、ディーゼル燃料は高レベルのいくつかの汚染物質を生じる。窒素酸化物（ＮＯX）や粒子状物質（ＰＭ）などの汚染物質は問題となる。天然ガス、水素、エタン、プロパンなどよりきれいに燃焼する気体燃料や、天然ガスと水素の混合物など、さらにその他の気体燃料の混合物は、内燃機関で燃焼される場合、ディーゼル燃料よりも少ない汚染物質を放出する傾向がある。たとえば４ストローク機関においての圧縮行程の完了時または動力行程の開始付近の高圧状態で直接噴射された場合に、いくつかの気体燃料は同じく、同等の動力を生じることが可能であると判定されてきた。
【０００３】
排出の利点をもたらしながら、気体燃料は、ディーゼル機関圧縮比を伴う機関で使用された場合に燃焼を開始するためにある様式の着火補助(ignition assist)を必要とする傾向がある。１つの一般的な着火補助はパイロット燃料である。パイロット燃料は、気体燃料が燃焼を開始するのを補助するのに使用できる、自己着火可能な給気をもたらすのに使用される。気体燃料は、上記に示されるように直接噴射でき、または気体燃料が燃焼する前の予混合された燃料／空気の給気として燃焼室に供給される。このようなパイロット着火機関は、気体燃料圧縮着火式機関の１つのタイプとされている。
【０００４】
気体燃料圧縮着火式機関は、一般に、運転者の要求と機関の速度に基づいて燃焼の開始（ＳＯＣ）を制御するためのレバー(lever)を示すエンジン・マップを使用して制御できる。たとえば、給気特性は、機関速度と負荷の要求に対して適切な時点で燃焼エネルギーを解放することを目標にＳＯＣを調整するために監視され使用される。しかし、ＳＯＣを制御しても、排出と性能を制御するために重要な機関動作の多くの側面に配慮することはできない。
【０００５】
所与の機関サイクルでの燃料の燃焼中に見られる放熱率（heat release rate：ＨＲＲ）は、機関の性能と排出を操作する需要な決定要素である。ＳＯＣのみを制御するために着火レバーを使用しても、燃焼が開始した後に放熱率に対処することはできない。したがって、放熱率が直接制御される場合に、利点が実現できる。特に、給気においての変化を受け、それによってＨＲＲがかなり変化することになる機関は、目標とするＨＲＲに基づいてＨＲＲを調整するためのレバーから利点を得ることができる。これは、給気においての変化が予見不可能であり、またはその他の目的のめに所望される場合が当てはまる。
【０００６】
たとえば、ＮＯX排出を低減するのに、排気ガス再循環（ＥＧＲ）が使用される場合、ＥＧＲレベルにおいてシリンダ間でかなり差異が生じる可能性があり、所望のＥＧＲ比率からの過渡偏差(transient deviation)が生じる可能性がある。こうした状態の下で、ＥＧＲレベルの差異はＨＲＲの望ましくない変化を導くおそれがある。ＨＲＲの変化は、機関の性能に悪影響を与える可能性がある。たとえば、高い濃度のＰＭや一酸化炭素（ＣＯ）などのその他の汚染物質が生成される可能性がある。一般に、ＥＧＲレベルの制限は、ＨＲＲのこうした望ましくない変化によって影響されてきた。
【０００７】
ＥＧＲレベルに基づいて目標とする値にＨＲＲを制御することによって、機関性能と他の排出目標値を維持しながら、ＥＧＲのレベルの上昇とＮＯxの排出をさらに低減することが可能になる。したがって、ＨＲＲにおけるＥＧＲの影響を調整することによって利点が得られる。
【０００８】
気体燃料圧縮着火式機関においてＨＲＲの制御が重要な場合の別の例は、予混合気体燃焼着火(premixed charge combustion ignition：ＰＣＣＩ）を使用する機関からのものである。これには、拡散燃焼モード（ＰＣＣＩ−ＤＩ）で燃焼する、または（ＰＣＣＩ）でなく燃焼する直接噴射の気体燃料を利用する機関が含まれる。ＰＣＣＩやＰＣＣＩ−ＤＩ機関は、短期間または長期間にかなり変化する可能性のある給気を導入する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＰＣＣＩ−ＤＩ機関に関するエネルギーの少なくとも一部は、予混合気体(premixed charge)の燃焼によってもたらされ、その予混合気体は、拡散燃焼モードにおいて燃焼される等しい量の燃料に対する場合よりも、望ましくない排出物質が少ない燃焼になる。しかし、燃焼前に燃料を予混合する欠点は、直接噴射される量の主燃料が使用されてもされなくても、吸気がノック・リミットされる(knock limited)ことである。すなわち、ＳＯＣとＨＲＲが制御されない場合、予混合された燃料／空気の給気は過剰にノッキングを起こすこともあり、あるいは給気は全く着火されず失火することもある。給気においての変化（天然ガスのメタン価(methane number)とその他の燃料特性、その一例として燃量／空気比率または給気温度などによって示される）は短期間または長期間の間にかなり変化する可能性がある。たとえば、短期の変化が荷重の遷移から生じる可能性があり、その場合、ＰＣＣＩ機関の吸気マニホルド温度が、所望値に到達するために、ハードウエアに応じて一例として１０から１００秒の任意の値をとる可能性がある。給気特性の長期の変化は、時間とともに気体燃料の成分が変化することから生じる可能性があり、それによって自己着火特性が異なることになる。短期の場合と長期の場合の両方で、ＨＲＲは給気特性によって強く影響される。したがって、その結果生じるＨＲＲのこのような変化の影響を制御する機構を備え、それによって、より優れた機関性能と排出の制御を行うことは有用である。
【００１０】
ＥＧＲ水準と予混合気体特性と同様に、ＨＲＲに影響するその他の戦略と状態には、排出、機関に課せられた運転者の要求、さらには周囲温度、湿度、圧力の変化を制御するために燃焼室に水を導入させることが含まれ、それらの全ては、目標とするＨＲＲに調整するための方法を使用することから利点を得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
機関性能と排出を制御するための変数としてのＨＲＲと、機関性能と排出の指標としてのＨＲＲの双方は、本出願において、機関のサイクルの間の実際のＨＲＲと、使用された燃料の燃焼から生じる実際のＨＲＲを示すもとのして使用されるあらゆる変数の両方と置き換えることが可能になる。すなわち、ＨＲＲは、所与の機関サイクルに関する実際のＨＲＲトレースに対する基準である必要はない。本明細書では、ＨＲＲは、シリンダ圧、排気ガス特性（成分、温度）、給気特性（成分、温度、等）、実際のＨＲＲを示すその他の変数などの変数の基準を含む。
【００１２】
本開示においては、拡散燃焼モード、層状燃焼モード、均質燃焼モードが参照される。それぞれは、燃料と空気が全体的に混合されていない給気と一致する燃焼特性の表示をもたらし、燃焼はそれぞれ、燃料／空気の境界面、燃料と空気の、および部分的に混合された燃料と空気の予混合気体において起こると考えられる。
【００１３】
本発明は、気体燃料式内燃機関内でＳＯＣに依存し、あるいはＳＯＣと独立になったＨＲＲを調整する方法を開示する。
【００１４】
本発明は、気体燃料圧縮着火式の内燃機関においてＨＲＲを制御する方法と装置を提供する。ＨＲＲ制御レバーは、目標とするＨＲＲに基づいてＨＲＲを制御するために使用される。一般に、パイロット燃料のタイミングは、目標とするＨＲＲに制御するための重要なレバーである。燃焼戦略に応じて、パイロット燃料の量もまた、重要なレバーであることができる。一例として、ＥＧＲがＮＯx排出を制御するのを補助するのに使用される場合、ＥＧＲから生じる給気内の変化は、ＨＲＲに影響を与え、それは、パイロット燃料のタイミングを調整することによって補うことができる。本発明は、（ＨＲＲ指標を含む）測定されたＨＲＲと（ＨＲＲ指標を含む）目標とするＨＲＲとの間の差に基づいてＨＲＲを調整するためのＨＲＲ制御レバーを使用する。目標とするＨＲＲは、給気および／または徐々に燃料を燃焼させる機関冷却材の変化を考慮し、および／または燃料の燃焼から生じる排気ガスの特性を考慮し、および／または機関のサイクルに関するＨＲＲと関係づけられたＨＲＲトレースまたは圧力トレースの測定値を考慮したものにすることができる。
【００１５】
好ましくは機関に対して使用される燃焼戦略に応じてパイロット燃料の量と関連したものであることができる好ましいＨＲＲ制御トリガ、パイロット燃料のタイミングは、上死点（ＴＤＣ）に対し、また気体燃料が直接噴射される気体噴射タイミングに対してタイミングを調整することを含む。また、パイロット燃料の量は単独で、目標とするＨＲＲに基づいてＨＲＲを調整するのに使用することもできる。
【００１６】
したがって、本発明の１つの態様は、気体燃料式内燃機関を動作させるための方法を提供する。この方法は、内燃機関のサイクルに関して目標とするＨＲＲを決定するステップを含み、
内燃機関のサイクル中に、
ｉ．給気を燃焼室内に導入するステップと、
ii．燃焼室内で給気を圧縮するステップと、
iii．少なくとも１つの気体燃料を燃焼室内に導入するステップと、
iv．パイロット燃料のタイミングにおいて燃焼室内に、ある量のパイロット燃料を導入するステップであって、そのパイロット燃料は、ピストンがサイクル中の圧縮行程の完了付近で、ピストンによって部分的に区画された燃焼室内で上死点付近または上死点にあるとき、前記パイロット燃料が第１のクランク角度で自己着火することが可能である、前記ステップと、
ｖ．サイクルのＨＲＲと目標とするＨＲＲとの間の差に関して調整するために、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量の少なくとも１つを備えるＨＲＲ制御レバーを働かせるステップと、
vi．気体燃料がパイロット燃料の燃焼の結果として着火されて、気体燃料とパイロット燃料を燃焼させるステップとを含む方法。
【００１７】
この方法の別の実施態様では、サイクルに関するＨＲＲと目標とするＨＲＲとの間の差は、以前のサイクルの燃焼状態と比較した機関の燃焼状態の変化から生じる。機関の燃焼状態と以前のサイクルの燃焼状態は、給気または気体燃料の特性、ピストンが上死点付近または上死点にあるときの燃焼室内の湿度、周囲圧力、周囲温度、周囲湿度のうちの少なくとも１つを含む。
【００１８】
別の実施態様では、この方法は、サイクルに関するＨＲＲと目標とするＨＲＲの間の差を決定するのに使用されるサイクルＨＲＲを予測することを含む。サイクルＨＲＲは、機関の以前のサイクル中に生じたＨＲＲトレース、または機関の以前のサイクル中に生成された圧力トレースも示す。
【００１９】
本方法の別の実施態様では、サイクルＨＲＲは、機関の以前のサイクル中に生成され、制御装置によって処理された信号から導出されるＨＲＲトレースである。
【００２０】
方法の別の実施態様では、サイクルＨＲＲは、機関の以前のサイクル中に生成された排気ガス特性を示すものであり、その特性には排気ガス温度と排気ガス成分の少なくとも１つを含む。
【００２１】
別の実施態様では、本方法は、サイクル中にピストンが圧縮行程の完了付近で上始点またはその付近にあるとき、気体燃料が燃料室内に直接噴射されるように実施することができる。気体燃料は、着火前に吸気マニホルド内で給気と予混合される。
【００２２】
別の実施態様では、気体燃料は、第１の段階で燃焼室内に導入される。その燃料は、サイクル中の吸気行程または圧縮行程の少なくとも１つの部分の間に導入される。サイクル中にピストンが圧縮行程の完了付近の上死点またはその付近にあるとき生じる第２の段階に導入されてもよい。
【００２３】
好ましい実施態様では、パイロット燃料のタイミングは、サイクル中で圧縮行程中の上死点前のクランク角５０度より前である。ＨＲＲ制御レバーはさらに、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量を含むことができる。
【００２４】
方法の別の実施態様では、給気は、機関の以前のサイクルで気体燃料とパイロット燃料を燃焼させて生成された排気ガスを含む。方法の別の実施態様では、ＨＲＲ制御レバーは、パイロット燃料のタイミングであり、パイロット燃料のタイミングはサイクル内でより後に調整される。ここでは、給気は、第２の排気ガス濃度を有する以前のサイクルと比較して、第１の排気ガス濃度を有する。第１の排気ガス濃度は、第２の排気ガス濃度より高い。
【００２５】
ＥＧＲを使用する本方法の別の実施態様では、パイロット燃料のタイミングは、サイクル内で気体燃料のタイミングよりも後にあり、サイクル中でピストンが圧縮行程の完了付近で上死点またはその付近にあるとき、気体燃料は燃焼室内に直接噴射される。
【００２６】
本発明の別の実施態様では、パイロット燃料のタイミングは、サイクル中のより後に調整され、気体燃料のメタン価は以前のサイクルメタン価よりも増加する。
【００２７】
本方法は、気体燃料がメタン、水素、エタン、プロパンのうちの少なくとも１つを含むように実施できる。
【００２８】
同様に、気体燃料直接噴射式の内燃機関においてＨＲＲを制御するための制御装置が提供され、その制御装置は
ａ．制御装置と、
ｂ  機関のサイクル中にＨＲＲを示す信号を監視するために制御装置に接続されたセンサ少なくとも１つのセンサと、
ｃ．制御装置と連絡されたＨＲＲ制御レバーであって、制御装置が、信号と目標ＨＲＲを示す目標信号との間の差に応答してＨＲＲ制御レバーを調整することが可能であるＨＲＲ制御レバーとを備える。
【００２９】
好ましい実施態様では、ＨＲＲ制御レバーが、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量のうちの少なくとも１つである。パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量は、機関の燃焼室内にパイロット燃料を直接噴射することが可能なインジェクタによって操作される。
【００３０】
制御装置の別の実施態様では、ＨＲＲ制御レバーは、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量である。パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量は、機関の燃焼室内にパイロット燃料を直接噴射することが可能なインジェクタによって操作される。
【００３１】
制御装置の好ましい実施態様では、少なくとも１つのセンサが加速度計、シリンダ内の圧力センサ、歪みゲージ、イオン・プローブ、排気ガス温度センサ、またはシリンダ内のファイバー・オプティクス・プローブの少なくとも１つ／いずれかを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の別の形態と本発明の具体的な例の特徴が下記に説明される。
【００３３】
図では、本発明の限定されない実施形態が示される。
【００３４】
本開示は、気体燃料圧縮着火式内燃機関に関して、目標とするＨＲＲに調整する方法と装置を教示する。
【００３５】
図１を参照すると、一般的な気体燃料圧縮着火式機関のサイクルでの段階を示す断面が示される。図１ａは、方向１２に吸気ライン１４を通って燃焼室１０に導入される給気を示す。前記給気には、新鮮な空気、ＥＧＲ、水、気体燃料の任意の組合せを含むことができる。同時に、吸気行程中に、ピストン１６がインジェクタ１８から離れて方向１７に移動する。インジェクタ１８は、ファイア・デッキ(fire deck)に配置され、燃焼室１０と流体連通する。排気ライン２０も示されている。図１ｂは、ピストン１６が方向２２に移動し、機関の圧縮行程中に燃焼室内で給気をシリンダ圧に圧縮するのを示す。図１ｃを参照すると、ピストンが上死点またはその付近にあるとき、パイロット燃料２４が燃焼室１０に導入される。予混合主燃料が使用される場合、ピストンが上死点付近に来るときまでに予混合気体を供給するために、パイロット燃料は吸気行程中または初期の圧縮行程中に導入することもできる。パイロット燃料が機関のサイクル中に主燃料の予混合気体と共に早期に導入される場合、好ましくは、圧縮行程中の上死点の前の１２０度から５０度の間のクランク角で導入される。パイロット燃料２４がインジェクタ１８から燃焼室１０に導入され、それは所望であれば主燃料を直接噴射するためにも使用できる。本出願では、上死点付近または上死点での燃料の噴射は、上死点の両側のほぼクランク角３０度以内で行われる。
【００３６】
図１ｄを参照すると、パイロット燃料と任意の気体燃料は、燃焼室内に直接噴射され、または予混合されて導入され（あるいはその両方）、燃焼生成物２６によって示されるように上死点付近で燃焼を開始し、それによって方向２５にピストン１６を駆動する。（ピストンが上死点付近にある場合に直接噴射される（図示されない）か、またはピストンが上死点付近に来るときまでに予混合気体を供給するために、サイクル内で早期に導入される（同様に図示されない））気体燃料は、パイロット燃料２４が着火すると着火される。予混合気体体燃料は、あれば、濃厚、化学量論値または希薄であり、ＥＧＲを含むことができる。
【００３７】
パイロット燃料２４は、圧縮行程の上死点付近で燃焼室内に直接噴射され、（直接噴射されるパイロット燃料２４を伴う図１ｃでの場合と同様に）それによって拡散燃焼になり、または燃焼室内に給気と共に部分的に混合され、（早期のパイロット噴射の場合と同様に）それによって層状パイロット燃焼になり、または燃焼の前に予混合され（非常に早期のパイロット噴射、もしくは、吸気バルブの上流でのパイロット燃料の噴射（図示されない）の場合と同様に）それによって均質パイロット燃焼になるようにすることができる。
【００３８】
最後に、機関のサイクルは排気行程で完了し、燃焼生成物２６は、ピストン１６が方向２８に移動する動作によって、方向３０に燃焼室から排気ライン２０に移される。
【００３９】
図２を参照すると、一般的なＥＧＲシステムが示され、１つまたは複数の燃焼室を収容するエンジン・ブロック５０が、排気ガスをライン５１を通って方向５２に排出する。次いで、排気ガスの一部分は、方向５８にバルブ５４を通ってライン５６内に向けられ、方向６２にライン６０を通って向けられる吸気とライン６１で混合される。ライン６１は、吸気／ＥＧＲ給気をエンジン・ブロック５０に向ける。冷却器６４、６６が、吸気とＥＧＲフラクション(EGR fraction)の両方を冷却し濃度を上昇させるためにライン５６、６０の両方に使用することができる。同様に、可変速度タービン６８とターボ・チャージャ７０が組み込み可能である。
【００４０】
図３を参照すると、給気における例としての変化を伴うＨＲＲの変化が示される。この第１の例は、機関の圧縮行程の完了のかなり前（ＴＤＣの９０度前）の、燃焼室内へのパイロット燃料噴射のものである。最初に、基準ＨＲＲ曲線１００は初期パイロット燃料のタイミングｔ（Ｐ）inが反映されたものである。ＨＲＲ曲線１０１は、給気に変更が加えられた後のＨＲＲを表す。表された例では、給気温度と燃料／空気比率は曲線１００に与えられたサイクルと比較して変更されている。使用される機関は、予混合の気体燃料／空気給気によって少なくとも部分的に燃料供給されていることに留意されたい。曲線１０２は、ＳＯＣが調整によって調整された、同じサイクルに関するＨＲＲを示す。この場合はパイロット燃料の量によって調整されている。曲線１０４は、新しい給気温度と等量比(equivalence ratio)を伴うサイクルに関するＨＲＲを示し、その場合、パイロット燃料のタイミング調整ｔ（Ｐ）adjは、パイロット燃料のタイミングの変更を反映し、そのタイミングは最初のサイクルに関して最初のＨＲＲ曲線１００によって生成されたものと、生じる曲線１０４が同様になるようにＨＲＲを操作するために必要になる。
【００４１】
図４について論じる前に、本出願では、パイロット燃料のタイミングが、パイロット燃料の噴射が圧縮行程の上死点（ＴＤＣ）付近であるときに操作され、パイロット燃料のタイミングは気体燃料噴射タイミングに関連するもの−ＲＩＴとして表現できることに留意されたい。ＲＩＴは、パイロット燃料噴射と気体燃料噴射の間のタイミングである。つまり、パイロット燃料の噴射のタイミングに対する調整は、ＲＩＴ調整であり、同時に上死点に対するパイロット・タイミングの調整である。主燃料噴射とパイロット燃料噴射の近似のタイミングが与えられると、ＲＩＴに対して参照することで本発明がさらに明示できる。
【００４２】
図４を参照すると、ＨＲＲへのパイロット燃料のタイミングの影響を示すために別の例が示されている。ここでは、ＨＲＲは、気体燃料直接噴射式の内燃機関のサイクルに関するクランク角に対してプロットされ、ＥＧＲを使用することにより給気の変化が生じる。曲線１５０は、ＥＧＲを全く含まない給気に関し、所望の機関性能と関連している基準ＨＲＲを示す。ＨＲＲ曲線１５２は、パイロット燃料のタイミングにおける変更を全く伴わずにＥＧＲ濃度を上昇させる効果を示す。曲線１５４は、（ａ）曲線１５２に関連した同じＥＧＲレベルを維持すること、（ｂ）気体燃料噴射とパイロット燃料噴射との間の相対的な噴射タイミング（ＲＩＴ）を調整することから生じる。この場合の調整は、ＲＩＴを負の値に減らすこと（すなわち、パイロット燃料噴射が気体燃料噴射の後に開始する）であった。所望の機関性能と関連する原型の熱放出形状が回復される。
【００４３】
パイロット燃料のタイミングは、目標とするＨＲＲに基づいて広範囲の異なる給気特性、またはより一般的には機関との燃焼状態に対してＨＲＲを適合させることができる。たとえば、パイロット燃料のタイミングは、
燃料空気比率
給気温度
給気の酸素濃度
吸気マニホルド圧
予混合燃料特性
周囲湿度、温度、圧力
ＮＯXを制御するために水の噴射を導入することを含む動作戦略
における変化に対してＨＲＲを適合させるのに使用できる。
【００４４】
パイロット燃料が上死点付近で噴射される場合、ＳＯＣは噴射タイミングによって決定される傾向がある。すなわち、十分な量のパイロット燃料が圧縮上死点(top dead center compression)の付近で噴射される場合、上昇された給気の温度は一般に、噴射の開始とパイロット燃料のＳＯＣとの間の短く予測可能な着火遅れを操作するのに十分である。したがって、パイロット燃料のタイミングは一般に、（気体燃料がパイロット燃料のＳＯＣの前に噴射されると仮定すると）ＳＯＣと強く相関関係がある。しかし、早期のパイロット噴射戦略が使用される場合、パイロット燃料の導入とパイロット燃料の着火との間の時間は、燃焼室内に噴射されるパイロット燃料の量によってさらに強く影響される。したがって、こうした環境の下で、ＳＯＣは、噴射されるパイロット燃料の量によって強く影響される可能性がある。
【００４５】
本開示では、早期のパイロット燃料のタイミングは、パイロット燃料が、機関のサイクルの圧縮行程において早期にまたは吸気行程中に噴射される戦略であると考えられ、それによってパイロット燃料が層状または予混合気体になり、その場合パイロット燃料の量がＳＯＣに強い影響を有する。それは、予混合の主燃料給気が使用される場合に使用される。
【００４６】
同様に、初期のパイロット燃料の量ｑ（Ｐ）inに対するパイロット燃料の量の調整ｑ（Ｐ）adjは、サイクルの初期に噴射されたか、またはピストンが上死点もしくはその付近にあるときに噴射されたかにかかわらず、ある程度ＨＲＲに影響する可能性がある。したがって、パイロット燃料のタイミングがＨＲＲに影響するように使用される場合、給気においての変化に照らして、パイロット燃料の量の影響を考慮することがいくつかの用途において重要である。好ましくは本発明では、ＨＲＲはパイロット燃料のタイミングと量の両方を考慮し調整することによって制御される。しかし、パイロット燃料がサイクルの後期に導入されたかサイクルの早期に導入されたかにかかわらず、パイロット燃料のタイミングだけがＨＲＲを目標とするために使用できる。原理的には、パイロット燃料の量は、同様にＨＲＲに目標を定めるために使用できるが、実際には、早期のパイロット燃料噴射の制御に使用される場合のみに効果的である。
【００４７】
また、後期のパイロット燃料噴射タイミングを考慮する場合、当技術分野で公知のように、気体燃料噴射タイミングは、放熱率に影響を与える可能性もある。
【００４８】
図３を最初に参照して実施形態を参照すると、曲線１０１、１０２を比較したパイロット燃料の量の調整から生じるＳＯＣに対する影響と同様に、ＨＲＲは、ＨＲＲ曲線の頂点が低下し、継続時間が増加されるようにいくらか変更されるのが理解できるであろう。図３に表示された戦略は一般に、ＰＣＣＩ−ＤＩに関するものである。ＰＣＣＩ−ＤＩ機関の動作に関連する教示に関しては、例として米国特許出願第２００２００７８９１８Ａ１号を参照されたい。
【００４９】
図３を参照すると、ライン１０４がｔ（Ｐ）inと同様にｑ（Ｐ）inにおいての調整から生じる。図３に示される結果は、そのような早期のパイロット噴射戦略が、求められる目標とするＨＲＲに基づいてｑ（Ｐ）inおよびｔ（Ｐ）inの両方に対して調整することから利益を得ることを表示する。
【００５０】
次いで、図２を参照して、本発明を使用して実現される後期のパイロット燃料噴射タイミングの例を考慮されたい。ここでは、ライン６０を通って導入される空気をライン５８を通って導入される排気ガスと混合した後に、ライン６１を通って供給される給気のＥＧＲ濃度を制御するのに、バルブ５４とＥＧＲ冷却器６４が使用できる。この場合、給気において目標とする酸素濃度に変わる、目標とするＥＧＲ濃度は、部分的に冷却器６４、６６とバルブ５４によって制御できる。同様に、給気の測定された酸素濃度は、次いで、決定されたＥＧＲ率と目標とするＨＲＲとの間の較正された相関関係に基づいてパイロット燃料のタイミングを調整するために使用される。
【００５１】
ＥＧＲシステムが使用される場合、過渡的な事象の間で、またはシリンダ間で給気特性が変化する可能性がある。こうした変化の影響は、本発明を使用して考慮に入れることができる。
【００５２】
たとえば、図４を参照すると、曲線１５０は、ＥＧＲを全く含まない給気に関する基準ＨＲＲを提示する。ＨＲＲ曲線１５０は、所望の機関性能と関連している。基準状態（すなわち曲線１５０）について同様のパイロットと気体燃料の噴射タイミングが使用され、ただしＥＧＲの導入に伴ってシリンダ内の酸素濃度が低減された場合、図４のＨＲＲ曲線１５２によって示されるように、放熱形状が広がる。ここでは、高レベルのＥＧＲが使用される。一例として、給気の５０％のＥＧＲレベルが保たれている。
【００５３】
曲線１５２から基準の放熱形状（曲線１５０）を回復するために、ＲＩＴが低減され、この場合、負のＲＩＴに低減される。これは、振れ幅を増加させ、発熱事象の継続時間を短縮する効果がある。その結果、ＨＲＲ曲線１５４が生じる。曲線１５４の基準曲線１５０との比較によって、所望のＨＲＲ形状がＲＩＴ調整を使用して回復できることが示される。したがって、ＥＧＲ比率が所望のＥＧＲレベルに制御されず、もしくは、シリンダ間でかなりの差異がある場合（または機関の間の差異があり、もしくは所望のＥＧＲレベルが達成できない場合）、目標とするＨＲＲを回復するためにパイロット燃料のタイミングが調整できる。上記および下記に示されるように、これによって、性能においての損失が低減された高ＥＧＲレベル、および一般に高ＥＧＲレベルの場合に確認されるＰＭとＣＯ排出に推移する。
【００５４】
給気特性においての変化を考慮した、目標とするＨＲＲを達成するためのＲＩＴの強度によって、排出と性能に影響を与えるための機構が実現する。図４に表示されるＥＧＲの場合では、ＲＩＴのＨＲＲ制御レバーに関しては、３０％をかなり超えるＥＧＲレベルは一般に、気体燃料直接噴射式機関においては望ましくない。当業者によって理解されるように、ＰＭとＣＯなどの排出は、より高いＥＧＲレベルでかなり増加する可能性がある。しかし、この傾向が生じるのはＥＧＲの変化（または酸素濃度）がＨＲＲに影響したからである。したがって、高いＥＧＲレベルを伴ってＮＯX排出が低下する一方で、他の排出物において生じる損失によって、上方バリアがもたらされ、それより高いＥＧＲレベルが受け入れられないことが判明する。多くの気体燃料がＰＭなどの排出を発生する傾向にないので、気体燃料はＰＭ排出バリアに当る前までの高レベルのＥＧＲに耐える。しかし、ＨＲＲが制御される場合、ＥＧＲ濃度は、いかなる傾向に対しても補償することによっていっそう高く操作でき、ＥＧＲのこのような変更がＨＲＲに（およびその結果として性能と排出に）に関係する。図４に表示されるように、ＲＩＴを低減することによって調整されるＥＧＲレベルは、目標とするＨＲＲに匹敵するＨＲＲを生じることができ、それによって、望まない排出や不必要な性能の低下が生じる傾向を防止するのを助ける。当業者によって理解されるように、この方法は、目標とするＨＲＲを定めることに関連する燃焼の望ましいその他の特性を操作し適合させるために、ＥＧＲレベルや給気の制御可能なその他の特性への調整を検討する。このことは、一般に、負荷、速度、目標ＥＧＲレベルに関連する可能性のあるテーブルを参照することによって、パイロット燃料のタイミング、またはＲＩＴをもたらす較正を調べることに向けられた制御戦略になる。
【００５５】
気体燃料式内燃機関のサイクル中に燃焼から生じるＨＲＲを制御するために、パイロット燃料のタイミング（またはパイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量の組合せ、もしくはパイロット燃料の量のみを使用する）を使用することは、目標とするＨＲＲに基づいて燃焼室内で所望される燃焼の質を安定させるのを助ける。そのようにすることで、エネルギーの放出が、機関への負荷と速度の要求、受け入れ可能な性能の範囲、排出の検討要素に適合できる。目標とするＨＲＲからの偏りは、効果の損失を生じる可能性があり、その場合たとえば、過剰な熱があまりにも急速に放出され、おそらく同様にＮＯX排出が増加することになり、シリンダ壁に対する過剰な熱損失を介したエネルギー損失、または過剰なノッキング、または過剰な最高シリンダ圧を生じる可能性がある。あるいは、ＨＲＲが目標となるＨＲＲから偏る場合、不完全燃焼または失火が生じる可能性がある。パイロット燃料の早すぎる、遅い、または部分的な燃焼は、例として、主燃料を完全に着火させることに失敗する可能性があり、または全く着火できないこともある。不効率であると同時に、目標とするＨＲＲからの偏りは、過剰な炭化水素および／またはＣＯの排出を生じる可能性がある。
【００５６】
実際に、機関は、ＨＲＲの開ループまたは閉ループの制御から利益を得ることができる。開ループ制御では、機関はｔ（Ｐ）adj（および目標とするＨＲＲに基づいた適切なｑ（Ｐ）adjの場合）が、目標とするＨＲＲを表示する較正されマッピングされた値と比較してＨＲＲに影響を与える機関の動作範囲全体にわたるパラメータにしたがって選択されるように較正できる。一例として、給気温度を示すデータが、目標とするＨＲＲを達成するために（通常、機関速度と負荷を考慮した）ｔ（Ｐ）adjを決定するために使用できる。同様に、燃料のメタン価、給気の等量比、酸素濃度の変化は、目標とするＨＲＲに基づいて燃焼を指示するために、パイロット燃料のタイミング（および／またはいくつかの場合でのパイロット燃料の量）に対して調整するために、機関をマッピングするために使用できる、測定されたパラメータの追加の例を与える。
【００５７】
さらに、ｔ（Ｐ）adj（および適切であれば、ｑ（Ｐ）adj）の閉ループ制御は、サイクルＨＲＲと呼ばれる実際のＨＲＲ（またはＨＲＲを示すいくつかのパラメータ）と所与のサイクル（またはサイクルの平均）に対する目標とするＨＲＲとの間の測定された差に基づいたものである。一例として、測定されたＨＲＲのそのような値は、実際のＨＲＲ、圧力トレースもしくは燃焼室内のシリンダ圧を示すその他の信号から復元されたＨＲＲ、またはガス温度もしくはイオン・カウント(ions counts)を監視することによるなどのＨＲＲの増加を測定できるパラメータを含む。排気ガス温度は、機関動作条件に照らして、またはこうした条件と独立に、ＨＲＲの表示として使用できるＨＲＲの表示ともなる。開ループ戦略の教示において上記に論じたように、目標とするＨＲＲパラメータは、実際のＨＲＲ測定値、またはそれに限定はされないが排気ガス温度、シリンダ圧計測値などのＨＲＲを表示するパラメータに基づいて機関に対して較正できる。
【００５８】
一般に、サイクルＨＲＲは、機関に関するそれ以前の１つまたは複数のサイクルに関して測定される。
【００５９】
同様に、閉ループ制御は、目標とする給気の成分に基づいてパイロット燃料のタイミングおよび／または量を測定し調整することを含み、典型的にはＥＧＲ戦略を使用する機関に関する場合などで、その特性は比較的容易に制御され予測される。これは、ＨＲＲの表示の測定値、実際のＨＲＲ、排出特性に直接較正でき、またはそれらと比較できる。
【００６０】
また、当業者によって理解されるように、開ループ制御と閉ループ制御の組合せが使用できる。
【００６１】
一般に、目標とするＨＲＲ、エンジン・マップ上の所与の点に関するＨＲＲ（ｔ）tarがあらかじめ定められる。上述のように、ＨＲＲ（ｔ）tarは、機関の現在の状態（たとえば、現在の機関負荷と速度）に関する所望する実際の（または表示の）ＨＲＲを反映するエンジン・マップ全体にわたって較正されたパラメータである。ＨＲＲ、ＨＲＲ（ｔ）nは、直接決定され、または上述のエンジン・マップ上の所与の点において動作する機関のサイクルに関するＨＲＲ（ｔ）nを表示する値である。ＨＲＲ（ｔ）nは、直接測定され、ＨＲＲを表示する測定された変数から推測され、またはＨＲＲを表示する較正された参照テーブルの相互参照値から与えられる。導出されたまたは測定されたＨＲＲの値は、機関が動作している状態に対して較正された目標とするＨＲＲの値と比較され、ｔ（Ｐ）adj（および適切であればｑ（Ｐ）adj））は、検出された差を低減するためにｔ（Ｐ）in（および場合によりｑ（Ｐ）in）に照らして決定される。一例として、下記は、本方法を一般的に表す。
ｔ（Ｐ）adj≒ｔ（Ｐ）in＋ｆt｛ＨＲＲtar−ＨＲＲ（ｔ）n｝  １
また、ＨＲＲへのさらなる制御としてパイロット燃料の量を組み込む場合には以下のようになる。
ｑ（Ｐ）adj≒ｑ（Ｐ）in＋ｆq｛ＨＲＲtar−ＨＲＲ（ｔ）n｝  ２
したがって、一般に本開示では、目標とするＨＲＲを決定することには、それには限定されないが、実際のＨＲＲトレース、燃料の燃焼中の圧力またはＨＲＲを表示する燃焼室内の１つまたは複数の信号測定値、信号がＨＲＲに関連づけられる範囲の燃焼室の歪みもしくはかかる圧力、または振動を示す、燃料の燃焼中の１つまたは複数の信号測定値、機関動作条件の下で、ＨＲＲによって影響される目標とする機関性能および／または排出を生じる給気の特性の測定値、機関動作条件の下でＨＲＲによって影響される目標とする機関性能および／または排出を生じる排気ガス特性、さらには上記の任意の組合せが含まれる。目標とするＨＲＲを決定するために何が使用されても、それは一般に、対応するＨＲＲと比較される。たとえば、目標とするＨＲＲが、その目標とするＨＲＲを与えると知られているシリンダ圧トレースである場合、対応するＨＲＲ、同様にシリンダ圧トレースは、目標とするＨＲＲと比較され、適切な調整がパイロット燃料のタイミング（または量またはその両方）になされる。
【００６２】
上述のように、パイロット燃料のタイミングは、クランク角度回転の度数と主燃料噴射タイミングの両方、または必要であればＲＩＴを参照して調整できる。クランク角度回転の度数の関数として主燃料の噴射のタイミングを調整することは、パイロット燃料のタイミングがいくつかの状況で調整される場合、ＨＲＲを調整するのを助ける。しかし一般に、パイロット燃料のタイミングを調整する好ましい方法は、主燃料のタイミングとクランク角度回転の度数の関数としての両方に対して調整されることである。当業者によって理解されるように、（圧縮上死点に対して）主要な気体燃料噴射時間に対する調整は、存在すればその場合に、ＳＯＣとＨＲＲに影響し、機関の運転に対する制御レバーとして含まれる。
【００６３】
同様に、ＲＩＴにおいての変更は、パイロット燃料と主燃料の間のこのタイミングが負になるような調整から利益を得ることができることに留意されたい。すなわち、パイロット燃料は主燃料の導入の開始の後に噴射される。
【００６４】
一般的なパイロット燃料には、燃焼室１０に関して与えられた状態の下でより容易に自己着火するディーゼル燃料とその他の高いセタン価の燃料が含まれる。
【００６５】
上記の実施形態は４ストローク機関の文脈で論じられたが、本実施形態は、２ストローク機関またはロータリー機関に適合できる。吸入事象、圧縮事象、動力事象、排出事象への任意の言及には、ロータリー機関と４ストローク機関が含まれる。
【００６６】
本発明の特定の要素、実施形態、用途が示され、説明されてきたが、当然のことながら、特に前述の教示に照らして本開示の範囲から逸脱せずに当業者によって変更を行うことができるので、本発明はそれに限定されないことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は４ストロークの気体燃料圧縮着火式内燃機関の燃焼室の５つの断面図である。
【図１ａ】機関のサイクルの吸気行程を示す図である。
【図１ｂ】機関のサイクルの圧縮行程を示す図である。
【図１ｃ】燃焼事象の完了において、燃焼室内に直接噴射されるパイロット燃料を示す図である。
【図１ｄ】機関のサイクルの動力行程を示す図である。
【図１ｅ】機関のサイクルの排気行程を示す図である。
【図２】気体燃料圧縮着火式内燃機関に関する排気ガス再循環システムの概略図である。
【図３】ＰＣＣＩ−ＤＩの適用に関する給気の変化に対する好ましいＨＲＲ制御レバーの効果を示すクランク角に対するＨＲＲのグラフである。
【図４】高ＥＧＲの直接噴射された主燃料の適用に関する給気での変化に対する好ましいＨＲＲ制御レバーの効果を示すクランク角に対してプロットされた、ＨＲＲの第２のグラフである。
【図１】
2007507640.tif 000003
【図２】
2007507640.tif 000004
【図３】
2007507640.tif 000005
【図４】
2007507640.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月19日(2005.8.19)
【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】
気体燃料式内燃機関を動作させる方法であって、
ａ．前記内燃機関の現在のサイクルに関して目標とする放熱率（ＨＲＲ）を決定するステップと、
ｂ．前記目標とする放熱率の特性を前記内燃機関の以前のサイクルから決定される前記サイクルに関する実際のＨＲＲを示すトレースの選択された特性と比較するステップと、
ｃ．前記内燃機関の前記現在のサイクルの間、
ｖ．前記トレースの前記特性と前記目標とするＨＲＲの前記特性との間の差を減少させるために、前記パイロット燃料のタイミングと前記量の前記パイロット燃料の少なくとも１つを備えるＨＲＲ制御レバーを作動させるステップと、
vi．前記気体燃料が前記パイロット燃料の燃焼の結果として着火されて、前記気体燃料と前記パイロット燃料とを燃焼させるステップとを含む方法。
【請求項２】
前記トレースの前記特性と前記目標ＨＲＲの前記特性が
ａ．トレース・フェイジング
ｂ．絶対トレース・マグニチュード
ｃ．トレース・ピークとピーク・トラフの比率
ｄ  トレース・ピークとトレース幅の比率
ｅ  トレース幅の少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記トレースが制御装置によって処理されたトレースである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記トレースが圧力トレースから決定される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記トレースが排気ガス特性から決定される請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記排気ガス特性が、排気ガス温度と排気ガス成分のうちの少なくとも１つを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記気体燃料が、前記燃焼室内に直接噴射される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記サイクル中に前記ピストンが前記圧縮行程の完了付近の上死点またはその付近にあるとき、前記気体燃料が前記燃料室内に直接噴射される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記気体燃料が、着火前に吸気マニホルド内で前記給気と予混合される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記気体燃料が、第１の段階と第２の段階で前記燃焼室に導入される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１段階が、前記サイクル中の吸気行程と前記圧縮行程のうちの１つの少なくとも一部分の間に導入され、前記サイクル中に前記ピストンが前記圧縮行程の完了付近の上死点またはその付近にあるとき、前記第２段階が導入される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記パイロット燃料のタイミングが、前記サイクル中の前記圧縮行程中の上死点前のクランク角５０度より前である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＨＲＲ制御レバーが、前記パイロット燃料のタイミングと前記パイロット燃料の量を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記給気が、前記機関の以前のサイクルで前記気体燃料と前記パイロット燃料を燃焼させて生成された排気ガスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記パイロット燃料のタイミングが、前記サイクル内で気体燃料のタイミングより後にあり、前記サイクル中で前記ピストンが圧縮行程の完了付近の上死点またはその付近にあるとき、前記気体燃料が前記燃焼室内に直接噴射される請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記パイロット燃料のタイミングが前記サイクル中のより後に調整され、前記気体燃料のメタン価が以前のサイクルのメタン価よりも増加する請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記気体燃料が、メタン、水素、エタン、プロパンのうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
気体燃料直接噴射式の内燃機関において放熱率（ＨＲＲ）を制御するための制御装置であって、
ａ．制御装置と、
ｂ．信号を監視するための少なくとも１つのセンサであって、前記少なくとも１つのセンサが実際のＨＲＲの示すトレースを与えるための前記信号を処理することが可能な制御装置に接続されているセンサと、
ｃ．前記制御装置に接続されたＨＲＲ制御レバーであって、前記制御装置が、前記トレースと目標とするＨＲＲとの間の差に応答して前記ＨＲＲ制御レバーを調整することが可能であるＨＲＲ制御レバーとを備える制御装置。
【請求項１９】
前記ＨＲＲ制御レバーが、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量のうちの少なくとも１つであり、前記パイロット燃料のタイミングと前記パイロット燃料の量が、前記機関の燃焼室内にパイロット燃料を直接噴射することが可能なインジェクタによって操作される請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２０】
前記ＨＲＲ制御レバーが、パイロット燃料のタイミングとパイロット燃料の量であり、前記パイロット燃料のタイミングと前記パイロット燃料の量が、前記機関の燃焼室内に前記パイロット燃料を直接噴射することが可能なインジェクタによって操作される請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのセンサが加速度計を備える請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのセンサがシリンダ内の圧力センサを備える請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのセンサが歪みゲージを備える請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのセンサがイオン・プローブを備える請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのセンサが、排気ガス温度センサを備える請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのセンサが、シリンダ内のファイバー・オプティク・プローブを備える請求項１８に記載の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007507640.tif 000007
【国際調査報告】
2007507640.tif 000008
2007507640.tif 000009
2007507640.tif 000010