(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、具体的には直接噴射ガソリンエンジンのための、例えば自動車であり、少なくとも部分的な低ＮＯｘ燃焼（ＮＡＶ）を持ち、また複数の、純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を持つＲＺＶ部分操作方法とＮＡＶ部分操作方法との間で切り替える、部分操作方法を持つ前記操作方法であり、ＮＡＶ部分操作方法が、発火点（ＺＺＰ）で燃焼空気比λ≧１を持つ各燃焼室の中に概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が点火装置によって火花点火され、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。ＮＡＶ部分操作方法とＲＺＶ部分操作方法を組み合わせることにより、制御された自己点火（ＲＺＶ）が実行されるエンジン負荷範囲が拡張され、結果燃費およびＮＯｘ排出量が拡張したエンジン負荷範囲においても減少する。【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って、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内で実行され、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し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所定の燃焼室内の燃焼空気比λ≧１を持つ均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が点火装置によって火花点火し、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、
純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を持つ前記ＲＺＶ部分操作方法および前記ＮＡＶ部分操作方法の間で、交互に切り替えられ、前記ＮＡＶ部分操作方法および前記ＲＺＶ部分操作方法に切り替えられる間、特定の充填希釈度範囲は任意に移行されること
を特徴とする操作方法。
【請求項２】
前記ＮＡＶ部分操作方法および前記ＲＺＶ部分操作方法の間の切り替えが、前記内燃機関エンジンの最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度および／または前記内燃機関エンジンの最大エンジン負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷で実行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】
前記ＲＺＶ部分操作方法が少なくとも一時的にＤＥＳ部分操作方法により代替され、そのため前記ＤＥＳ部分操作方法が前記ＲＺＶ部分操作方法の代わりに実行され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。
【請求項４】
エンジン速度またはエンジン負荷により、ユーザからのトルク要求が決定され、前記各部分操作方法が選択され、前記ユーザから与えられた前記トルク要求から前記エンジン速度またはエンジン負荷が判断され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】
おそらくは複数回の噴射によって、前記各燃焼室に噴射される燃料量が決定す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】
前記各燃焼室の中で燃焼する、特定の熱量および／または前記燃料／排気ガス／空気混合気の充填希釈度を決定す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】
前記各燃焼室の中に注入されるか保持される、液体、および／または、排気ガスならびに新鮮な空気を含むガスの質量が、前記燃料／排気ガス／空気混合気を調整するために計算され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】
前記燃料／排気ガス／空気混合気の中に設定される新鮮な空気と排気ガスの比率を決定することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項９】
カムシャフトポジション、および／または、揚力傾斜、および／または、ターボチャージャーのブーストレベルが選択されることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１０】
内部排気ガス再循環および／または外部排気ガス再循環が実行されることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１１】
前記ＮＡＶ部分操作方法および前記ＲＺＶ部分操作方法を含む前記操作方法が、前記内燃機関エンジンの最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度、および／または、前記内燃機関エンジンの最大エンジン負荷が２％から７０％の間のエンジン負荷で実行されることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１２】
前記ＲＺＶ部分操作方法から前記ＮＡＶ部分操作方法に切り替えるとき、圧縮比εは低くなり、前記ＮＡＶ部分操作方法から前記ＲＺＶ部分操作方法に切り替えるとき、前記圧縮比εは上昇することを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の操作方法。
【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、例えば低ＮＯｘ燃焼（ＮＡＶ）をもつ自動車の中の直接噴射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。本文脈内で小型化とは、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）に示される公知の操作方法では、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／空気混合気は、自己点火の原因となる。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／空気混合気内に導入され、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／空気混合気が圧縮されている場合、オットーサイクルの操作方法と比べて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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＥＰ１５４３２２８Ｂ１
【特許文献２】ＤＥ１０２００６０４１４６７Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、具体的には直接噴射の内燃機関エンジンのための改善された、または少なくとも代替の操作方法を特定する問題に関するものであり、具体的には確実な操作安定性、とりわけ同時発生する低ＮＯｘ燃焼を備えた高いエンジン負荷範囲を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明は内燃機関エンジンのため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、具体的には直接噴射のガソリンエンジンのためのものであり、例えば自動車においては、前記操作方法は少なくとも部分的に低ＮＯｘ燃焼（ＮＡＶ）を有すると共に、複数の部分的な操作方法を有するものであり、純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を備えたＲＺＶ部分操作方法およびＮＡＶ部分操作方法の間で切り替えるためのものであり、発火点（ＺＺＰ）で前記ＮＡＶ部分操作方法の間に、燃焼空気比λ≧１を持つ各燃焼室内の概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が、点火装置により火花点火され、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。
【００１０】
有利な実施形態では、ＮＡＶ部分操作方法は、低い操作安定性のため純粋なＲＺＶ部分操作方法のみが条件的に可能であるエンジン負荷またはエンジン速度範囲を含む、制御された自己点火（ＲＺＶ）の実行を可能にする。制御された自己点火が実行されるエンジン特性マップの領域の拡大により、低ＮＯｘ燃焼は、燃費に関して同時的に高い効率性を備える内燃機関エンジンのより大きな操作範囲を通して、可能である。
【００１１】
直接噴射の内燃機関エンジン、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。化学量論的組成のオットーサイクル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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
低エンジン負荷および／または低エンジン速度範囲で、ＲＺＶ部分操作方法は同様に実行され、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作動し、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が発生するため、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示し、一方で同時に、低燃費を特徴とする。
【００１５】
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の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／空気混合気がある。ＮＡＶ部分操作方法により、次の初期火炎面燃焼（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。
【００１６】
ＲＺＶ部分操作方法と比べ、ＮＡＶ部分操作方法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。本発明の対象であるこのＮＡＶ部分操作方法は、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、並びに点火装置を使った正しい時間の火花点火により実現される。
【００１７】
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、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。
【００１８】
部分操作方法の比較から次の結果が導き出される。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
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、エンジンの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。
【００２１】
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λ＜１を持つ。化学量論的組成比はλ＝１である。
【００２２】
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。
【００２３】
好ましい実施形態では、発火点（ＺＺＰ）でのＮＡＶ部分操作方法燃焼空気比λは１から２の間である。
【００２４】
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。
【００２５】
ＮＡＶ部分操作方法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。
【００２６】
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°と−１０°ＫＷＷの間で発生するよう設定する。
【００２７】
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が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。
【００２８】
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／空気混合気が、本質的に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。しかし一方現実的な状況では、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。
【００２９】
好ましい実施形態では、ＮＡＶ部分操作方法は内燃機関エンジンの最大スピードが５％から７０％の間のエンジンスピードで実行される。
【００３０】
同様に好ましい実施形態では、ＮＡＶ部分操作方法は内燃機関エンジンの最大負荷が１０％から７０％の間のエンジン負荷で実行される。
【００３１】
加えて、内部排気ガス再循環は、各燃焼室の燃料／排気ガス／空気混合気を予熱するために、ＮＡＶ部分操作方法の一部として実行され得る。この排気ガス再循環は、排気ガス再導入または排気ガス保持として実行され得る。排気ガス再導入では、排気ガスは、吸入および／または排気のセクションの中への排気ガスの排出及び後に続く再導入を通じて、各燃焼室に注入される。排気ガス再導入の代替または追加として、排気ガスの保持による内部排気ガス再循環は実行され、排気ガスの一部は各燃焼室内に保持される。燃料／排気ガス／空気混合気を冷却するために、外部排気ガス再循環が実行されることが可能であり、外部で再循環された排気ガスは追加的に冷却される。
【００３２】
ＮＡＶ部分操作方法は火花点火式成層ＤＥＳ部分操作方法と組み合わせて、および／または、追加して実行することが可能である。
【００３３】
この場合、好ましい実施形態は、発火点（ＺＺＰ）および／または燃焼の中心を、火花点火式成層ＤＥＳ部分操作方法の発火点（ＺＺＰ）および／または燃焼の中心のクランク角に対応した、クランク角に設定することができる。
【００３４】
この場合、好ましい実施形態は、火花点火式成層ＤＥＳ部分操作方法も同じく可能なエンジン速度範囲および／またはエンジン負荷範囲で実行されるＮＡＶ部分操作方法を含む。
【００３５】
特に好ましい実施形態では、ＮＡＶ部分操作方法は、純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を備えたＲＺＶ部分操作方法と組み合わせて、および／または、追加して実行する。２つの部分操作方法は、一方の部分操作方法が低い操作安定性を示した場合にもう一方に切換えられる。
【００３６】
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、および図表に基づく説明に起因する。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
図は、それぞれに概略的に描かれている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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操作方法の設定条件を示す。
【図５】少なくとも１つのＲＺＶ部分操作方法とＮＡＶ部分操作方法で動作する内燃機関エンジンのための操作手順を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
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）、一方燃焼曲線ＢＶは縦軸３（ジュール）に示されている。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の後、燃料／排気ガス／空気混合気は、オットーサイクルの火炎面燃焼（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。
【００４１】
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。左の縦軸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。右の縦軸９’のバルブリフト段階はこれらの曲線に適用される。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’より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。これと比べて、１３，１３’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。
【００４２】
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よって特徴づけられ、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、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。
【００４３】
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ｎは横軸１７に、エンジン負荷Ｍ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。
【００４４】
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（ＫＷＷ）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、燃焼の中心のクランク角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。
【００４５】
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、この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。このことから、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を通して緩和できる。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、同様に発火点（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。
【００４６】
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。
【００４７】
図５は可能な操作戦略図３１を示し、内燃機関エンジンの低位から中位、および出来る限り高位の負荷範囲での操作戦略を描写している。これらの負荷範囲内で、ＲＺＶ部分操作方法およびＮＡＶ部分操作方法が交互に行われる。
【００４８】
このプロセスでは、運転手が発した負荷要求３２が検出される。負荷要求３２を考慮した場合、決定３３は実行に最適な部分操作方法を考慮して決められる。中位から低位の負荷範囲では、ＲＺＶ部分操作方法およびＮＡＶ部分操作方法の間から選択される。
【００４９】
ここではバルブリフト曲線１１，１１’、１２，１２’、１３，１３’の間で切り替えることが有利である。ＮＡＶ部分操作方法およびＲＺＶ部分操作方法のバルブリフト曲線１１，１１’、１２，１２’、１３，１３’は異なる推移を示す。これはＲＺＶ部分操作方法が、高い操作不安定性のためにＲＺＶ部分操作方法のみが実行され得るエンジン速度またはエンジン負荷範囲で実行されることを防ぐことが可能である。この方法により、制御された自己点火の実行が、さらに高い充填希釈度でも、ノッキングの有害な増加および低い充填希釈度により生じた圧力の著しい増加無しで可能となる。
【００５０】
各部分操作方法は決定３３により選択され、燃料量決定３４は選択された部分操作方法にもとづき実行される。各燃料量が確立されたとき、充填希釈度決定３５は確立された燃料量を考慮して実行される。これに加えて、要求された特定の熱量は確立された燃料量にもとづき計算され、対応する充填希釈度に移される。充填希釈度が決定されると、排気ガス／空気質量決定３６は実行され、事前に決定された燃料に適当な排気ガス／空気質量が決定される。排気ガスと空気または新鮮な空気との比率は決定され設定もここでされる。
【００５１】
このとき、内部排気ガス再循環ならびに／または外部排気ガス再循環が実行されるかどうか、およびどの程度実行されるかも、決定することが可能である。
【００５２】
各燃料量と適合する排気ガス／空気質量が決定されると、バルブリフト曲線３７、ターボチャージャーのブーストレベル選択３７’、およびカムシャフトポジション選択３７”が実行される。カムシャフトポジション選択３７”によれば再循環された排気ガスの量を特定することができる。
【００５３】
このような操作戦略は、エンジン負荷およびエンジン速度に関するエンジン特性マップの拡大した領域で、少なくとも２つの部分操作方法（ＲＺＶ、ＮＡＶ）の助けを借りて選択したり切り替えたりされる排出量、燃費および機械負荷に関して好ましい操作方法を可能にする。さらに、代替的に、ＤＥＳ燃焼プロセスは低ＮＯｘ制御された自己点火（ＲＺＶ）方法において選択することができる。これらすべての燃焼プロセスは、オットーサイクルの均一なλ＝１の操作と比べたとき、燃費の点で改善された効率性を特徴とする。
【００５４】
内燃機関エンジンの圧縮率は、内燃機関エンジンの操作をさらに向上させるために有利に計算される必要がある。具体的には、ＮＡＶ部分操作方法は１０から１３の間の圧縮率εで実行される。
【００５５】
圧縮率εは、ピストンが上死点にあるときの燃焼室の圧縮容積と、ピストンが下死点の位置にあるときの燃焼室の圧縮容積および移動容積の合計との比率である。
【００５６】
ＲＺＶ部分操作方法からＮＡＶ部分操作方法に切り替えるとき、圧縮率εは低下する。低圧縮率εの結果ノッキングは著しく減少し、初期燃焼の中心がＮＡＶ部分操作方法の操作安定性における結果の増加同様に生じる。
【００５７】
ＮＡＶ部分操作方法からＲＺＶ部分操作方法に切り替えるとき、圧縮率εは上昇する。
【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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【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、
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部分操作方法の間で交互に切り替えられ、前記ＲＺＶ部分操作方法と前記ＮＡＶ部分操作方法の間で切り替えられる間、特定の充填希釈度範囲は任意に移行されること
を特徴とする操作方法。
【請求項２】
前記ＮＡＶ部分操作方法および前記ＲＺＶ部分操作方法の間の切り替えが、前記内燃機関エンジンの最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度および／または前記内燃機関エンジンの最大エンジン負荷が５％から３０％の間のエンジン負荷で実行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】
前記ＲＺＶ部分操作方法が少なくとも一時的に成層直接噴射燃焼（ＤＥＳ）によって置き換えられ、それにより前記ＤＥＳ部分操作方法が前記ＲＺＶ部分操作方法の代わりに実行され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。
【請求項４】
ユーザからのトルク要求が決定され、前記各部分操作方法がエンジン速度またはエンジン負荷により選択され、前記エンジン速度またはエンジン負荷が前記ユーザから与えられた前記トルク要求により判断され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】
おそらくは複数回の噴射によって、前記各燃料室に噴射される燃料量が決定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】
前記各燃焼室の中で燃焼する、特定の熱質量および／または前記燃料／排気ガス／空気混合気の充填希釈度が決定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】
前記各燃焼室の中に注入または保持される、液体および／または排気ガスならびに新鮮な空気を含むガスの質量が、前記燃料／排気ガス／空気混合気を調整するために計算され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】
前記燃料／排気ガス／空気混合気の中に設定される新鮮な空気と排気ガスの比率が決定されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
カムシャフトポジションおよび／または揚力傾斜および／またはターボチャージャーのブーストレベルが選択されることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１０】
内部排気ガス再循環および／または外部排気ガス再循環が実行されることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１１】
前記ＮＡＶ部分操作方法および前記ＲＺＶ部分操作方法を含む前記操作方法が、前記内燃機関エンジンの最大エンジン速度が５％から７０％の間のエンジン速度、および／または、前記内燃機関エンジンの最大エンジン負荷が２％から７０％の間のエンジン負荷で実行されることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１２】
前記ＲＺＶ部分操作方法から前記ＮＡＶ部分操作方法に切り替えるとき圧縮率εは低くなり、前記ＮＡＶ部分操作方法から前記ＲＺＶ部分操作方法に切り替えるとき、前記圧縮率εは上昇することを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の操作方法。
【国際調査報告】
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