(57)【要約】  本発明は内燃機関エンジンのための操作方法に関する。具体的には複数の燃焼室を特徴とする直接噴射の内燃機関エンジンであり、具体的には自動車のための直接噴射のガソリンエンジン用で、少なくとも部分的に低ＮＯｘ燃焼（ＮＡＶ）を持ち、別の部分操作方法とＮＡＶ部分操作方法の間で切り替える複数の部分操作方法を持つ前記操作方法であり、前記ＮＡＶ部分操作方法の場合、発火点（ＺＺＰ）で燃焼空気比λ≧１を持つ概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は各燃焼室の中で点火装置により火花点火し、火花点火により発生した火炎面燃焼（ＦＦＶ）は制御された自己点火（ＲＺＶ）に移行する。各部分操作方法の操作の安定性は圧縮比εの変化により改善することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接噴射ガソリンエンジン用等の排気ガス再循環装置を備えた直接噴射の内燃機関エンジン等のための操作方法であり、ＲＺＶ部分操作方法は低から中速度および／または低から中負荷を持つエンジン特性マップの領域で実行され、前記ＲＺＶ部分操作方法では希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は圧縮着火により点火され制御された自己点火（ＲＺＶ）により燃焼し、圧縮着火を備えた前記エンジン特性マップの領域は高負荷時に、ＮＡＶ部分操作方法が実行されている別の前記エンジン特性マップの領域と隣接し、そこでは発火点（ＺＺＰ）で内燃機関エンジンの中の所定の燃焼室内で燃焼空気比λ≧１を備えた均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が点火装置により火花点火され、前記火花点火により発生した火炎面燃焼（ＦＦＶ）が制御された自己点火（ＲＺＶ）に移行する操作方法であり、
一方の部分操作方法からもう一方の部分操作方法に切り替えるとき、少なくとも１つの他の部分操作方法とＮＡＶ部分操作方法との間で、圧縮比εの変更が実行されることを特徴とする操作方法。
【請求項２】
前記各部分操作方法が、前記エンジン負荷および／または前記エンジン速度に依存して選択されることを特徴とする、請求項１に記載の操作方法。
【請求項３】
以下のセットから選択される少なくとも１つの切り替えを実行することを特徴とする、請求項１または２に記載の操作方法：
純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を持つ前記ＲＺＶ部分操作方法と前記ＮＡＶ部分操作方法の間の切り替え、
火花点火式成層ＤＥＳ部分操作方法と前記ＮＡＶ操作方法の間の切り替え、
前記ＲＺＶ部分操作方法とＨＯＳ部分操作方法の間の切り替え、
前記ＮＡＶ部分操作方法と前記ＨＯＳ部分操作方法の間の切り替え、
前記ＤＥＳ部分操作方法と前記ＨＯＳ部分操作方法の間の切り替え。
【請求項４】
前記ＮＡＶ操作方法に変わるとき、前記圧縮比εが低くなることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項５】
前記ＮＡＶ部分操作方法は、圧縮比εが１０から１３の間で実行され、および／または、前記ＲＺＶ部分操作方法は、圧縮比εが１０から１５の間で実行され、前記ＤＥＳ部分操作方法は、圧縮比εが１０から１５の間で実行されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項６】
前記ＲＺＶ部分操作方法と前記ＮＡＶ部分操作方法の間の切り替えが、前記最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度時に実行され、および／または、前記最大モーター負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷時に実行され、および／または、前記ＤＥＳ部分操作方法と前記ＮＡＶ部分操作方法の間の切り替えが、最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度時に実行され、および／または、前記最大モーター負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷時に実行されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項７】
高いエンジン負荷時に、前記ＮＡＶ部分操作方法と燃焼空気比がλ＝１を持つ火花点火式オットーサイクル部分操作方法との間で切り替えが発生することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項８】
全負荷に接近する領域で、前記圧縮比εが燃焼空気比λ＝１を持つ前記オットーサイクル操作方法の中でさらに低くなることを特徴とする、請求項７に記載の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関エンジンのための、具体的には、レシプロピストンエンジンのための、例えば自動車に直接噴射を備え低ＮＯｘ燃焼（ＮＡＶ）を備えたガソリンエンジンのための操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型化は、ＣＯ２排出量を減らすために他の手段に加えて自動車工学の分野で使用され得る。ここで小型化とは、大型ピストンエンジンと比較した場合に運転挙動に関して同等かそれ以上の順位を達成するような方法で小型のピストンエンジンを構築し、採用し、操作することを意味する。小型化は燃費を減らしそれによってＣＯ２排出量を低下させる。加えて、より小型のピストンエンジンは絶対的な摩耗損失を低下させる。
【０００３】
しかし、より小型のピストンエンジンは、より低いトルクを持つことが特徴で、特に低速ではダイナミック応答の乏しさにつながり従って柔軟性が減少する。ガソリンエンジンの小型化に関係する不利益は、適切な操作方法によってその多くを補償することが可能である。
【０００４】
特許文献１（ＥＰ１５４３２２８Ｂ１）から、例えば、内燃機関エンジンの燃焼室内の希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が自己点火させられる操作方法が公知となっている。圧縮着火を好ましい時間に発生させるために、燃料は、火花点火する直前の適切な圧縮で燃焼室の希薄で均一な燃料／排気ガス／空気混合気に噴射され、よって濃い燃料−空気混合気が形成される。希薄で均一な燃料／排気ガス／空気混合気に包囲されることで、この濃縮した燃料−空気混合気は燃焼室の圧縮着火燃焼のためのイニシエータとして機能する。
【０００５】
特許文献２（ＤＥ１０２００６０４１４６７Ａ１）は、均一な圧縮着火燃焼を持つガソリンエンジンのための操作方法の記載を含む。希薄な混合気である均一な燃料／排気ガス／空気混合気がオットーサイクルの操作方法と比べて圧縮されている場合、発火点から起こる火炎面のために燃焼は燃焼室に広がらない。しかし代わりに適切な圧縮レベルで各燃焼室のいくつかのポイントで均一な燃料／排気ガス／空気混合気はほぼ同時に点火する。制御された自己点火（ＲＺＶ）は、火花点火式オットーサイクル方法に比べて燃費の面で高い効率性と共に窒素酸化物の排出を著しく低下させる。制御された自己点火を備えたこの低排出の効率的なＲＺＶ操作方法は、しかし、充填希釈度の減少に伴いノッキングが増えるため、より低くかつ恐らくは中レベルのエンジン負荷／エンジン速度範囲でのみで使用でき、従ってより高いエンジン負荷範囲でのＲＺＶ操作方法の有用な応用範囲は限定的である。
【０００６】
内燃機関エンジンのための操作方法は特許文献３（ＤＥ１０３５０７９８Ａ１）から知られ、それは少なくとも１つの火花点火および少なくとも１つの圧縮着火部分操作方法との間で切り替える。圧縮比εは、火花点火および圧縮着火の部分操作方法が切り替わるとき変化する。圧縮着火部分操作方法は高い圧縮比εに特徴づけられるのに対し火花点火部分操作方法は低い圧縮比εに特徴づけられる。各部分操作方法のために圧縮比εを調整することで、効率的に最適化された操作が、両方の自動着火方法および火花点火方法で可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＥＰ１５４３２２８Ｂ１
【特許文献２】ＤＥ１０２００６０４１４６７Ａ１
【特許文献３】ＤＥ１０３５０７９８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、内燃機関エンジンの操作方法のための、改善された、または少なくとも代替の実施形態の、提供の問題に関するものであり、具体的にはＮＯｘ排出量および燃費についての改善された全体の戦略を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、本問題は独立請求項の主題により解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。
【００１０】
従って、本発明は内燃機関エンジンの操作方法の一部として一般的概念に基づくものであり、具体的は複数の燃焼室を特徴とする直接噴射の内燃機関エンジンであり、具体的には直接噴射ガソリンエンジン用であり、少なくとも部分的な低ＮＯｘ燃焼を持ち複数の部分操作方法を持つ前記操作方法であり、ＮＡＶ部分操作方法および少なくとも１つの他の部分操作方法との間を切り替えるためのものであり、前記ＮＡＶ部分操作方法の場合、発火点（ＺＺＰ）で燃焼空気比λ＞１を持つ概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は各燃焼室内の点火装置により火花点火し、火花点火により発生した火炎面燃焼（ＦＦＶ）は制御された自己点火（ＲＺＶ）へ移行する。
【００１１】
かかる全体の戦略のための利点は、操作方法の広い範囲、および少なくとも低位および中位のエンジン負荷範囲において、制御された自己点火（ＲＺＶ）を実行することが可能なことであり、それによって制御された自己点火を持つ特定の操作方法の場合、燃費はオットーサイクル部分操作方法と比べてＮＯｘ排出量であるとして削減される。
【００１２】
代替の実施形態では、ＤＥＳ部分操作方法は低位もしくは中位のエンジン負荷範囲時のＲＺＶ部分操作方法の代わりに実行することが可能である。
【００１３】
内燃機関エンジン、具体的には複数の燃焼室を持つ直接噴射の内燃機関エンジンは、異なる操作方法または異なる部分操作方法に従って操作できる。つまり、多くのオットーサイクル部分操作方法が可能である。化学量論的組成のオットーサイクル部分操作方法は燃焼空気比または空燃比λ＝１を持ち、点火装置により火花点火し、火炎面燃焼（ＦＦＶ）が起こる。オットーサイクルの化学量論的組成の部分操作方法はエンジン負荷全体および／またはエンジン速度範囲全体を通じて適用され得る。これは、高いエンジン負荷またはエンジン速度範囲の他の部分操作方法で実行されることが好ましい。
【００１４】
オットーサイクル部分操作方法はたとえ空気過剰でも火花点火可能であり、従って燃焼空気比λ＞１で実行可能である。この部分操作方法はまた、一般にＤＥＳ部分操作方法（成層直接噴射）と呼ばれ、成層は、全希薄な燃料／排気ガス／空気混合気中に複数の直接燃料噴射により各燃焼室で形成される。成層の組成に従い、少なくとも理想的なシステムの中では、各燃焼室は異なる燃焼空気比λを有する２つの領域を持つ。この成層化は一般に複数の燃料噴射を通して生成される。第１に、希薄で均一な燃料／排気ガス／空気混合気は１回かそれ以上の噴射により各燃焼室に導入される。この希薄で均一な領域の中に、希薄で均一な領域よりは濃い燃料／空気混合気が、点火装置の領域に、複数噴射の形式をとることもできる燃料の最終噴射を通して配置される。この方法は一般にＨＯＳ（均一成層燃焼）と呼ばれる。燃焼室内の全体に希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は点火装置の領域内の濃い燃料／空気混合気により火炎面燃焼（ＦＦＶ）を通して点火され反応されることができる。ＤＥＳおよびＨＯＳの部分操作方法は、低エンジン負荷および／または低エンジン速度範囲のために好ましい。
【００１５】
ＤＥＳおよびＨＯＳの部分操作方法はまた、圧縮点火できるが、そのときは通常はＤＥＳまたはＨＯＳ部分操作方法と呼ばれない。
【００１６】
ＲＺＶ部分操作方法は、少なくとも低エンジン負荷および／または低モーター速度範囲で同様に実行され、各燃焼室内の希薄で均一な燃料／排気ガス／空気混合気は制御された自己点火により点火し、従って圧縮点火される。火炎面燃焼（ＦＦＶ）が火花点火を通じて起こるオットーサイクル部分操作方法と比べて、ＲＺＶ部分操作方法では、各燃焼室内の燃料／排気ガス／空気混合気は制御された自己点火の発生のために、各燃焼室の複数の領域でほぼ同時に点火する。ＲＺＶ部分操作方法は、オットーサイクル部分操作方法と比べてＮＯｘ排出が著しく低いことを特徴とし、一方で同時に、低燃費を特徴とする。
【００１７】
本発明の対象であるＮＡＶ部分操作方法は、火花点火式オットーサイクル部分操作方法およびＲＺＶ部分操作方法の組み合わせであると考え得る。したがって、ＮＡＶ部分操作方法には、点火装置によって火花点火される均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が存在する。ＮＡＶ部分操作方法により、初期火炎面燃焼（ＦＦＶ）に続き、均一な燃料／排気ガス／空気混合気の燃焼は、制御された自己点火（ＲＺＶ）に変化する。結果、ＮＡＶ部分操作方法は低い燃費を示し、オットーサイクル部分操作方法と比べたとき制御された自己点火（ＲＺＶ）によりＮＯｘ排出を減少させる。
【００１８】
ＲＺＶ部分操作方法と比べ、ＮＡＶ部分操作方法では、燃焼は点火装置によって火花点火される。この理由から、とりわけ、混合点火および／または燃焼の操作安定性は、特にエンジン負荷またはエンジン速度範囲の最高位において、著しく向上している。従って、均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は、その時点で制御された自己点火（ＲＺＶ）に移行する一種のオットーサイクル火炎面燃焼（ＦＦＶ）と共に燃焼を開始する。このようにＮＡＶ部分操作方法は、制御された自己点火（ＲＺＶ）の利点を燃料／排気ガス／空気混合気の火花点火式の操作的に安定した点火と結合する。改善されたＮＡＶ操作方法は、本発明の対象であり、点火装置を使った正しい時間の火花点火によることと同様に、適切な燃料／排気ガス／空気混合気を各燃焼室に供給することを制御できる。
【００１９】
ＮＡＶ部分操作方法は、低い圧力勾配と減少したノッキングが特徴である。この結果、ＮＡＶ部分操作方法は、圧力勾配の増加と不規則な燃焼条件、および具体的にはノッキングの増加により、純粋なＲＺＶ部分操作方法が操作的に十分に安定ではない高エンジン負荷範囲での、制御された自己点火（ＲＺＶ）を可能にする。
【００２０】
部分操作方法の比較から次の結果が導き出される。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
結果、制御された自己点火（ＲＺＶ）を備えた部分操作方法は、化学量論的組成のオットーサイクル燃焼方法と比べたとき低い燃費と減少したＮＯｘ排出の値の両方を示す。さらに、ＮＡＶ部分操作方法により、作動範囲は効率的な制御された自己点火方法を含むところまで拡張される。ＮＡＶ燃焼方法により、エンジン円滑性は圧縮着火を伴う部分操作方法と比べても改善している。
【００２３】
希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は、燃焼空気比λ＞１であり、よって過剰の空気を持つ燃料／排気ガス／空気混合気であり、これに対し濃い燃料／排気ガス／空気混合気は燃焼空気比を少なくともλ＝１持つ。
【００２４】
燃焼空気比は無次元の物理量であり、燃料／排気ガス／空気混合気の組成を説明するために使用される。燃焼空気比λは、燃焼に利用できる実際の空気質量、および利用可能な燃料の完全な燃焼のために必要な最小の化学量論的組成の空気質量の比率として計算される。従って、もしλ＝１の場合、化学量論的組成の燃焼空気比または燃料／排気ガス／空気混合気を意味し、λ＞１のときは希薄な空気燃焼比率または燃料／排気ガス／空気混合気を意味する。さらに、もしλ＝１またはλ＜１の場合、濃い燃焼空気比または燃料／排気ガス／空気混合気を意味する。
【００２５】
好ましい実施形態では、ＮＡＶ部分操作方法のための発火点での燃焼空気比λは１から２の間である。
【００２６】
さらに、燃料／排気ガス／空気混合気の組成は充填希釈度により特定できる。希薄か、濃いか、または化学量論的組成の燃料／排気ガス／空気混合気であるかどうかに関わらず、充填希釈度は燃料／排気ガス／空気混合気のその他の成分に対して燃料がどれだけ燃焼室に注入されたかを表す。充填希釈度は、燃料の質量と、各燃焼室内に存在する燃料／排気ガス／空気混合気の総質量の比率である。
【００２７】
ＮＡＶ部分方法のための好ましい実施形態では、充填希釈度は０．０３から０．０５の間に設定される。
【００２８】
ＮＡＶ部分操作方法では点火時期が決定的な役割を担うため、好ましい実施形態では発火点はクランク角（ＫＷＷ）が−４５°から−１０°ＫＷＷの間で発生するよう設定する。
【００２９】
クランク角は、シリンダーまたは燃焼室内のピストンの動きと関連するクランクシャフトの角度の位置である。４行程周期の場合、吸入行程の後に圧縮行程が続き、そして膨張行程、排気行程が続き、圧縮行程と膨張行程の間の各燃焼室またはシリンダーにおける引っ込んだピストンの上死点の位置は通常クランク角（ＫＷＷ）０°に割当てられる。この上死点０°ＫＷＷから始まり、クランク角は膨張行程および排気行程まで増加し、圧縮行程と吸入行程まで減少する。前述の段階システムを使用すると、吸入行程は−３６０°ＫＷＷから−１８０°ＫＷＷの間、圧縮行程は−１８０°ＫＷＷから０°ＫＷＷの間、膨張行程は０°ＫＷＷから１８０°ＫＷＷの間、排気行程は１８０°ＫＷＷから３６０°ＫＷＷの間で生じる。
【００３０】
概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が言及されるとき、これは均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気であり、本質的には一律に各燃焼室に配分されていると理解される。理想的な状況においては完全に均一な配分となる。現実的な状況ではしかしながら、微量の不均衡が存在しうるが、それらは各部分操作方法にいかなる著しい影響も与えない。この種の均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は、単一または多点の燃料噴射により生成される。好ましい実施形態では、燃料の複数噴射または多点噴射は負荷および／またはエンジン速度に依存して実行される。
【００３１】
望ましい実施形態では、各部分操作方法はエンジン負荷および／またはエンジン速度に依存して選択される。有利な実施形態では、ＲＺＶ部分操作方法またはＤＥＳ部分操作方法は、ＮＡＶ部分操作方法が中位および上位のエンジン負荷範囲で実行されるのに対し低エンジン負荷範囲で実行することができる。従って、ＲＺＶ部分操作方法およびＤＥＳ部分操作方法は、ほぼ同じエンジン負荷で使用することができるが、一方高エンジン負荷範囲時はＲＺＶ部分操作方法からＮＡＶ部分操作方法へ、および／または、ＤＥＳ部分操作方法からＮＡＶ部分操作へ切り替えることができる。このようにＮＡＶ部分操作方法を備えると、燃焼プロセスは中負荷範囲で実現され相応の低ＮＯｘ排出量および減少した燃費を伴う。
【００３２】
ＮＡＶ部分操作方法のノッキングと操作安定性を改善するために、ＲＺＶ部分操作方法および／またはＤＥＳ部分操作方法からＮＡＶ部分操作方法にきりかえるとき圧縮比εは低くするか上げられ、その逆もまた同様である。圧縮比εの減少の結果、ノッキングは著しく減少し、初期燃焼の中心が、ＮＡＶ部分操作方法のための操作安定性の結果的な向上と同様に生じる。
【００３３】
圧縮比εは全燃焼室の比率を、圧縮後の残っている圧縮およびスペースより優先して参照する。続いて、圧縮比εは、圧縮量ならびにピストン排気量および圧縮量の合計の比率として計算される。
【００３４】
好ましい実施形態では、ＮＡＶ部分操作方法は圧縮比εが１０から１３の間で実行される。好ましい実施形態では、ＲＺＶ部分操作方法は圧縮比εが１０から１５の間で実行される。好ましい実施形態では、ＤＥＳ部分操作方法は圧縮比εが１０から１５の間で実行される。前述の圧縮比は好ましい範囲について説明する。ここで述べられたすべての圧縮プロセスは、しかしまた、低位または高位の圧縮比でも実現できる。
【００３５】
望ましい実施形態では、ＲＺＶ部分操作方法とＮＡＶ部分操作方法の間の切り替えは、最大エンジン速度が５％から７０％のエンジン速度時、および／または、最大モーター負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷時に実行される。好ましい実施形態では、ＤＥＳ部分操作方法とＮＡＶ部分操作方法は同様に、最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度時、および／または最大エンジン負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷時に実行される。
【００３６】
ＮＡＶ部分操作方法の操作範囲の外にある高エンジン負荷では、ＮＡＶ部分操作方法と燃焼空気比λ＝１を伴う火花点火式のオットーサイクル部分操作方法との間の切り替えは可能である。圧縮比εは、かかる切り替えがオットーサイクル部分操作方法の負荷範囲の上限に対して行われたとき、さらに低下することができる。このようにオットーサイクル部分操作方法は、ノッキングおよびオットーサイクル部分操作方法のための操作安定性の改善につながるＮＡＶ部分操作方法よりも低い圧縮比εで操作する。
【００３７】
本発明のさらなる重要な特徴および利点は従属請求項、図表、図表に基づく説明に起因する。
【００３８】
上記で述べられた機能および以下でこれから説明する機能は、それぞれの場合に指定された組み合わせで使用されるだけではなく、本発明の範囲を超えずに、その他の組み合わせまたは個別に使用することができる。
【００３９】
本発明の好ましい代表的実施形態は図で示され、さらなる詳細は以下の記述で説明され、同一参照番号は同一かまたは類似のまたは機能的に同一の部分に言及するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ＮＡＶの操作方法の燃焼曲線を図で示す。
【図２】ＲＺＶ、ＮＡＶ、ＤＥＳ操作方法のバルブリフトの高さの比較を示す。
【図３】ＲＺＶおよびＮＡＶの操作方法のエンジン特性マップを図で示す。
【図４】ＲＺＶおよびＮＡＶ操作方法のための設定条件を示す。
【図５】少なくとも１つのＲＺＶ部分操作方法を持ちＮＡＶ部分操作方法を持つ、操作される内燃機関エンジンのための操作戦略を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１はＮＡＶ部分操作方法の燃焼曲線図１を示し、クランク角ＫＷＷは横軸２（度）で、燃焼曲線は縦軸３（ジュール）で示されている。ＮＡＶ部分操作方法の燃焼プロセスは曲線４で示す。各燃焼室に導入された燃料／排気ガス／空気混合気は発火点５においてクランク角−３０°＋／−５°ＫＷＷで火花点火する。境界線６までの各燃焼室に導入された燃料／排気ガス／空気混合気はオットーサイクル火炎面燃焼（ＦＦＶ）で燃焼する。境界線６から、燃料／排気ガス／空気混合気は、火炎面燃焼（ＦＦＶ）によってさらに熱せられ圧上昇にさらされ、制御された自己点火（ＲＺＶ）への移行を開始する。圧縮着火に必要な充分に高い圧力と温度は、火炎面燃焼（ＦＦＶ）の上昇により強められる。このようにしてＮＡＶ部分操作方法は、均一な火炎面燃焼（ＦＦＶ）を持つ領域Ｉと制御された自己点火（ＲＺＶ）を持つ領域IIに分かれ、両領域Ｉ、IIは境界線６で分かれる。
【００４２】
図２はシリンダー圧力／バルブリフト図７を示しており、クランク角ＫＷＷは横軸８（度）、一方シリンダー圧力Ｐ（ｂａｒ）（左）およびバルブリフトＶＨ（ミリメートル）（右）は縦軸９，９’に示されている。曲線１０，１０’，１０”はＤＥＳ、ＲＺＶおよびＮＡＶ部分操作方法のシリンダー圧力曲線をそれぞれ参照する。縦軸９のシリンダー圧力段階はこれらの曲線に適用される。さらに、ＤＥＳバルブリフト曲線１１，１１’、ＲＺＶバルブリフト曲線１２，１２’、およびＮＡＶバルブリフト曲線１３，１３’はシリンダー圧力バルブリフト図７上に示されている。バルブリフト曲線１１，１１’、１２，１２’、１３，１３’を比較したとき、ＮＡＶバルブリフト曲線１３，１３’はＤＥＳバルブリフト曲線１１，１１’よりかなり小さいことに気付く。ＤＥＳバルブリフト曲線１１，１１’はまたＮＡＶバルブリフト曲線１３，１３’に比べてクランク角が広い範囲に及ぶ。結果として、排気ガス保持または内部排気ガスの再循環はこの種類のＤＥＳバルブリフト曲線１１，１１’ではほとんど不可能である。これに対し、このようなＮＡＶバルブリフト曲線では内部排気ガス再循環および／または排気ガス保持を実行することが可能である。
【００４３】
ＲＺＶバルブリフト曲線１２，１２’とＮＡＶバルブリフト曲線１３，１３’を比較した場合、ＮＡＶバルブリフト曲線１３，１３’は少し大きいかそれ以上のバルブリフトを示していることがわかる。それらはＲＺＶバルブリフト曲線１２，１２’よりクランク角がより広い範囲に及んでいる。従って、そのようなＲＺＶバルブリフト曲線１２，１２’はより大きな排気保持または内部排気ガス再循環に特徴づけられ、結果として、燃焼室で高い温度が設定できる。しかし、少量の上昇と短い開放時間により、空気の流れは大幅に制限される。結果、そのようなＲＺＶバルブリフト曲線１２，１２’は高エンジン負荷範囲では限定された使用のみとなる。これは図示されたＮＡＶバルブリフト曲線１３，１３’で改善される。一方で高バルブリフトが設定でき、他方でバルブはクランク角の広い範囲を通して開放されたままとなるためである。このように、ＮＡＶバルブリフト曲線１３，１３’を使用すると特定の燃焼室を低い温度に設定でき、吸入空気量は図２で示すＲＺＶバルブリフト曲線１２，１２’よりも多くなる。
【００４４】
図３は、エンジン負荷／エンジン速度図１４を示し、ＲＺＶ部分操作方法／ＤＥＳ部分操作方法のエンジン特性マップ１５とＮＡＶ部分操作方法のエンジン特性マップ１６が示されている。エンジン負荷／エンジン速度図１４では、エンジン速度は横軸１７に、エンジン負荷は縦軸１８に示されている。境界曲線１９は、内燃機関エンジンが操作可能な範囲内でエンジン負荷とエンジン速度範囲の境界を定めている。エンジン負荷／エンジン速度範囲２０は、ＲＺＶ部分操作方法／ＤＥＳ部分操作方法のエンジン特性マップ１５またはＮＡＶ部分操作方法のエンジン特性マップ１６に包含されず、オットーサイクル部分操作方法が実行される。
【００４５】
図４の設定条件図２１は、ＲＺＶ部分操作方法およびＮＡＶ部分操作方法の設定条件を概略的に示す。充填希釈度は横軸２２に示され、テーパー線３０によって示されるように横軸２２の方向に減少している。それに対応して、エンジン負荷は横軸２２に沿って上昇している。発火点（ＺＺＰ）のクランク角は縦軸２３に示され、当該クランク角はテーパー線３０’によって示されるように縦軸２３の方向に同様に減少している。操作範囲２４，２５，２６，２７，２８，２９は図２１の設定条件にマッピングされている。操作範囲２４はＲＺＶ部分操作方法の可能な操作範囲を示している。この非常に高い充填希釈度範囲では、相応に希釈した燃料／排気ガス／空気混合気に点火装置で火花点火することは不可能である。ＲＺＶ部分操作方法は当該操作範囲２４で有利に実行可能である。充填希釈度の減少によって、ＮＡＶ部分操作方法のみならずＲＺＶ部分操作方法もともに、操作範囲２５で有利に実行可能である。ＮＡＶ部分操作方法を使用することで、燃焼の中心は点火時期により初期クランク角で発生するように移行させることが可能である。
【００４６】
充填希釈度をさらに低めた場合、操作範囲２６に入る。操作範囲２６ではＲＺＶ部分操作方法が実行可能な一方で、充填希釈度範囲では、ＲＺＶ部分操作方法はノッキングの上昇を示し、相応に大きな圧力上昇が特徴づけられる。このように、この充填希釈度範囲でのＲＺＶ部分操作方法は操作の不安定性の上昇を招き、それは、例えば、外部排気ガス再循環装置によって緩和できる。この操作範囲２６はＮＡＶ部分操作方法により回避可能であり、この場合燃焼の中心は同様に点火時期（ＺＺＰ）の適切な選択によってより低いクランク角で発生するよう移行させることができる。
【００４７】
ＮＡＶ部分操作方法は操作範囲２７で優先的に実行される。オットーサイクル部分操作方法は、操作範囲２８で実行可能である。通常は操作範囲２９ではＲＺＶ、ＮＡＶまたはＤＥＳの部分操作方法は実行できない。
【図１】
2013538985.tif 000004
【図２】
2013538985.tif 000005
【図３】
2013538985.tif 000006
【図４】
2013538985.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月25日(2013.7.25)
【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】
直接噴射ガソリンエンジン用等の排気ガス再循環装置を備えた直接噴射の内燃機関エンジン等のための操作方法であり、ＲＺＶ部分操作方法は低から中速度および／または低から中負荷を持つエンジン特性マップの領域において実行され、圧縮着火により点火され制御された自己点火（ＲＺＶ）により燃焼する希薄な燃料／排気ガス／空気混合気を持つ当該ＲＺＶ部分操作方法であり、
圧縮着火を備えた前記エンジン特性マップの領域は高い負荷において、低ＮＯｘ燃焼（ＮＡＶ）が実行される別のエンジン特性マップの領域と隣接し、発火点（ＺＺＰ）において内燃機関エンジンの所定の燃焼室内の燃焼空気比λ≧１を備えた均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が点火装置により火花点火され、前記火花点火により発生した火炎面燃焼（ＦＦＶ）は制御された自己点火（ＲＺＶ）に移行し、
一方の部分操作方法からもう一方の部分操作方法に切り替えるとき、少なくとも１つの他の部分操作方法とＮＡＶ部分操作方法との間で、圧縮比εの変更が実行されることを特徴とする操作方法。
【請求項２】
前記各部分操作方法が、前記エンジン負荷および／または前記エンジン速度に依存して選択されることを特徴とする、請求項１に記載の操作方法。
【請求項３】
以下のセットから選択される少なくとも１つの切り替えを実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載の操作方法：
純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を持つ前記ＲＺＶ部分操作方法と前記ＮＡＶ部分操作方法の間の切り替え、
火花点火式成層ＤＥＳ部分操作方法（成層直接噴射）と前記ＮＡＶ操作方法の間の切り替え、
前記ＲＺＶ部分操作方法とＨＯＳ部分操作方法（成層均一方法）の間の切り替え、
前記ＮＡＶ部分操作方法と前記ＨＯＳ部分操作方法の間の切り替え、
前記ＤＥＳ部分操作方法と前記ＨＯＳ部分操作方法の間の切り替え。
【請求項４】
前記ＮＡＶ操作方法に変わるとき、前記圧縮比εが低くなることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項５】
前記ＮＡＶ部分操作方法は、圧縮比εが１０から１３の間で実行され、および／または、前記ＲＺＶ部分操作方法は、圧縮比εが１０から１５の間で実行され、前記ＤＥＳ部分操作方法は、圧縮比εが１０から１５の間で実行されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項６】
前記ＲＺＶ部分操作方法と前記ＮＡＶ部分操作方法の間の切り替えが、前記最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度時に実行され、および／または、前記最大モーター負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷時に実行され、および／または、前記ＤＥＳ部分操作方法と前記ＮＡＶ部分操作方法の間の切り替えが、最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度時に実行され、および／または、前記最大モーター負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷時に実行されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項７】
高いエンジン負荷時に、前記ＮＡＶ部分操作方法と燃焼空気比λ＝１を持つ火花点火式オットーサイクル部分操作方法との間で切り替えが発生することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項８】
全負荷に接近する領域で、前記圧縮比λが燃焼空気比λ＝１を持つ前記オットーサイクル操作方法の中でさらに低くなることを特徴とする、請求項７に記載の操作方法。
【国際調査報告】
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