(57)【要約】  エンジンシステムが提供される。エンジンシステムは、１つまたは複数の供給シリンダ、および１つまたは複数の非供給シリンダを含む複数のシリンダを備える。制御モジュールが、１つまたは複数の非供給シリンダの作動に対して、あるいは１つまたは複数の非供給シリンダの作動に基づいて、１つまたは複数の供給シリンダの作動を制御する。【選択図】図２
2013537955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の供給シリンダおよび１つまたは複数の非供給シリンダを含む複数のシリンダと、
前記１つまたは複数の非供給シリンダの作動に対して、あるいは前記１つまたは複数の非供給シリンダの作動に基づいて、前記１つまたは複数の供給シリンダの作動を制御する制御モジュールと
を備えるエンジンシステム。
【請求項２】
前記制御モジュールが、前記非供給シリンダの前記作動の対応する作動パラメータに対して、所定の比率で供給シリンダの作動パラメータに影響を与えることによって、前記供給シリンダの前記作動を制御する、請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記制御モジュールが、前記非供給シリンダの空気対燃料比に基づいて、前記供給シリンダの前記作動を制御する、請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記制御モジュールが、エンジン性能指数または排出特性指数に基づいて、前記供給シリンダの前記作動を制御する、請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記エンジン性能指数が、前記エンジンシステムにかかる負荷、前記エンジンシステムの速度、前記エンジンシステムの温度、前記エンジンシステムを通る空気流量、前記エンジンシステムに連結されているマニホルドを通って流れる空気の温度、前記エンジンシステムを通って流れる冷却剤の温度、前記エンジンシステムにかかる必要な動力レベル要求、前記エンジンシステムに入る空気の酸素含有量、前記エンジンシステムに隣接する測定された大気圧、測定されたターボチャージャ速度、検出されたターボチャージャのサージ事象、あるいは１つまたは複数の上記の事柄が緊急に所定の閾値を超えることになる値を有する兆候の１つまたは複数に基づく、請求項４記載のエンジンシステム。
【請求項６】
前記排出特性指数が排気ガスの成分濃度を示し、前記成分が粒子状物質または酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、もしくは窒素酸化物の１つまたは複数である、請求項４記載のエンジンシステム。
【請求項７】
前記制御モジュールが、
吸気バルブが開放または閉鎖される時期を規定する吸気バルブ閉鎖（ＩＶＣ）パラメータを制御する少なくとも１つの供給シリンダの吸気バルブ、
排気バルブが開放または閉鎖される時期を規定する排気バルブ閉鎖（ＥＶＣ）パラメータを制御する前記供給シリンダの排気バルブ、または
噴射開始（ＳＯＩ）パラメータを制御する燃料噴射装置
の１つまたは複数に通信可能に結合されている、請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項８】
前記制御モジュールが、前記供給シリンダの燃料噴射装置に通信可能に結合されて、
前記１つまたは複数の供給シリンダ内に燃料を噴射する時期、
前記１つまたは複数の供給シリンダ内に燃料を噴射する量、
前記１つまたは複数の供給シリンダ内に噴射する燃料／空気混合物の燃料と空気の比、
前記１つまたは複数の供給シリンダ内に燃料を噴射する圧力、または
前記燃料噴射装置から燃料を受けるボウル形状
を制御する、請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項９】
前記制御モジュールが、エンジン性能センサに通信可能に結合されて、前記供給シリンダによって生成される動力または前記供給シリンダの効率の少なくとも１つとして、前記供給シリンダの前記エンジン性能指数を監視する、請求項４記載のエンジンシステム。
【請求項１０】
前記制御モジュールが、排出センサに通信可能に結合されて、前記供給シリンダからの前記排気ガスの排気体積流量または成分濃度の少なくとも１つとして、前記供給シリンダによって生成される前記排気ガスの前記排出特性指数を監視する、請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項１１】
１つまたは複数の供給シリンダおよび１つまたは複数の非供給シリンダを含む複数のシリンダを制御するための方法であって、
前記１つまたは複数の非供給シリンダの作動に対して、または前記１つまたは複数の非供給シリンダの作動に基づいて、前記１つまたは複数の供給シリンダの作動を制御するステップを含む方法。
【請求項１２】
前記作動を制御するステップが、作動パラメータによって規定される多行程サイクルによってエンジンシステムの非供給シリンダおよび供給シリンダを作動するステップを含み、前記作動パラメータが、前記多行程サイクルのバルブタイミング、前記多行程サイクルの噴射タイミング、または前記多行程サイクル中に、前記非供給シリンダおよび前記供給シリンダが受け取る燃料の量の少なくとも１つを含み、前記方法が、
前記供給シリンダのエンジン性能指数、または前記非供給シリンダもしくは前記供給シリンダの少なくとも１つによって生成される排気ガスの排出特性指数の少なくとも１つを監視するステップと、
前記エンジン性能指数または前記排出特性指数の前記少なくとも１つに基づいて、前記非供給シリンダの前記多行程サイクルの前記作動パラメータに対して、前記供給シリンダの前記多行程サイクルの前記作動パラメータの少なくとも１つを変更するステップと
をさらに含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記変更するステップが、前記供給シリンダ用の前記作動パラメータの吸気バルブ閉鎖（ＩＶＣ）パラメータを調整するステップを含み、前記ＩＶＣパラメータが、前記供給シリンダの吸気バルブが開放または閉鎖される時期を規定する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記変更するステップが、前記供給シリンダ用の前記作動パラメータの噴射開始（ＳＯＩ）パラメータを調整するステップを含み、前記ＳＯＩパラメータが、前記供給シリンダ内に前記燃料を噴射する時期を規定する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記変更するステップが、前記供給シリンダ用の前記作動パラメータの燃料供給パラメータを調整するステップを含み、前記燃料供給パラメータが、前記供給シリンダ内に噴射される燃料の量を規定する、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記変更するステップが、前記供給シリンダ用の前記作動パラメータの排気バルブ閉鎖（ＥＶＣ）パラメータを調整するステップを含み、前記ＥＶＣパラメータが、前記供給シリンダの排気バルブが開放または閉鎖される時期を規定する、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記監視するステップが、前記供給シリンダによって生成される動力、または前記供給シリンダの効率の少なくとも１つとして、前記供給シリンダの前記エンジン性能指数を測定するステップを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記作動を制御するステップが、前記供給シリンダ用の前記作動パラメータの、吸気バルブ閉鎖（ＩＶＣ）パラメータ、噴射開始（ＳＯＩ）パラメータ、燃料供給パラメータ、および排気バルブ閉鎖（ＥＶＣ）パラメータの１つまたは複数に応答可能に調整するステップを含み、前記ＩＶＣパラメータは前記供給シリンダの吸気バルブが開放または閉鎖される時期を規定し、前記ＳＯＩパラメータは前記燃料が前記供給シリンダ内に噴射される時期を規定し、前記燃料供給パラメータは前記供給シリンダ内に噴射される燃料の量を規定し、前記ＥＶＣパラメータは前記供給シリンダの排気バルブが開放または閉鎖される時期を規定する、請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記エンジンシステムにかかる負荷値、前記エンジンシステムの速度、前記エンジンシステムの温度、前記エンジンシステムを通る空気流量、前記エンジンシステムに連結されているマニホルドを通って流れる空気の温度、前記エンジンシステムを通って流れる冷却剤の温度、前記エンジンシステムにかかる必要な動力レベル要求、前記エンジンシステムに入る空気の酸素含有量、前記エンジンシステムに隣接する大気圧、ターボチャージャ速度、またはターボチャージャのサージ事象の１つもしくは複数を感知するステップと、
前記供給シリンダの吸気バルブの前記タイミングを調整することによって前記供給シリンダの前記作動を制御するステップ、供給シリンダ内に燃料噴射装置によって噴射される燃料の量またはタイミングを変更するステップ、または前記供給シリンダの排気ポートのタイミングを調整するステップと
をさらに備える、請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
非供給シリンダであって、多行程サイクルによって、前記非供給シリンダの第１の燃焼室内で、シャフトに結合され、作動可能な第１のピストンを有する非供給シリンダと、
供給シリンダであって、前記多行程サイクルによって、前記供給シリンダの第２の燃焼室内で、前記シャフトに結合され、作動可能な第２のピストンを有する供給シリンダにおいて、前記非供給シリンダおよび前記供給シリンダが、前記非供給シリンダおよび前記供給シリンダの作動パラメータによって、空気および燃料を受け取って、前記燃料に点火し、前記第１の燃焼室内の前記第１のピストンおよび前記第２の燃焼室内の前記第２のピストンをそれぞれ作動し、前記作動パラメータが、前記多行程サイクルのバルブタイミング、前記多行程サイクルの噴射タイミング、または前記多行程サイクル中に前記非供給シリンダおよび前記供給シリンダが受け取る前記燃料の量の少なくとも１つを規定する、供給シリンダと、
前記非供給シリンダおよび前記供給シリンダに通信可能に結合されている制御モジュールであって、エンジン性能指数、または前記供給シリンダおよび前記非供給シリンダのうちの１つもしくは複数によって生成される排気ガスの排出特性指数のうちの１つまたは複数に基づいて、前記非供給シリンダの前記作動パラメータに対する、前記供給シリンダの前記作動パラメータの少なくとも１つを変更する制御モジュールと
を備える、エンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の主題は、内燃機関エンジンならびに排気再循環システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは燃焼室を有する複数のシリンダを備え、燃焼室内にはピストンが配置される。吸気が燃焼室内に導かれ、燃焼室内で圧縮される。点火された燃料が燃焼室内に圧力を生成し、その圧力がピストンを作動させる。燃料に点火することによって、燃焼室内に排気ガスが生成される。いくつかのエンジンは、排気の一部を吸気口内に戻し、再循環することによって、吸気の組成を変更しようとする。排気再循環は「ＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）」と呼ばれることがある。
【０００３】
ある構成では、ＥＧＲエンジンは、排気ガスを１つまたは複数の専用シリンダから吸気流内に戻して再循環させる。排気ガスを提供するシリンダは、消費体、供給体または供給シリンダと呼ばれることがある。
【０００４】
現在、入手可能なそれらのＥＧＲエンジンとは異なる構成要素、特徴、または機能を有するエンジンシステムを有することが、望ましい場合がある。同様に、現在のＥＧＲエンジンに利用可能なそれらの作動モードとは異なる作動モードを有するエンジンシステムを有することが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００６  ０４９３９２号公報
【発明の概要】
【０００６】
エンジンシステムが提供される。エンジンシステムは、１つまたは複数の供給シリンダおよび１つまたは複数の非供給シリンダを含む複数のシリンダを含む。制御モジュールが、１つもしくは複数の非供給シリンダの作動に対して、または１つもしくは複数の非供給シリンダの作動に基づいて、１つまたは複数の供給シリンダの作動を制御する。
【０００７】
一実施形態では、ディーゼルエンジンシステムが提供される。そのシステムは、非供給シリンダ、供給シリンダおよび制御モジュールを含む。非供給シリンダは、多行程サイクルによって、非供給シリンダの第１の燃焼室内で、シャフトに結合され、作動可能な第１のピストンを有する。供給シリンダは、多行程サイクルによって、供給シリンダの第２の燃焼室内で、シャフトに結合され、作動可能な第２のピストンを有する。非供給シリンダおよび供給シリンダが、非供給シリンダおよび供給シリンダの作動パラメータによって、空気およびディーゼル燃料を受け取って、ディーゼル燃料に点火し、第１の燃焼室内の第１のピストンおよび第２の燃焼室内の第２のピストンをそれぞれ作動する。作動パラメータが、多行程サイクルのバルブタイミング、多行程サイクルの噴射タイミング、または多行程サイクル中に非供給シリンダおよび供給シリンダが受け取るディーゼル燃料の量の少なくとも１つを規定する。制御モジュールが、非供給シリンダおよび供給シリンダに通信可能に結合されている。制御モジュールは、エンジン性能指数、または供給シリンダおよび非供給シリンダのうちの１つもしくは複数によって生成される排気ガスの排出特性指数のうちの１つまたは複数に基づいて、非供給シリンダの作動パラメータに対して、供給シリンダの作動パラメータの少なくとも１つを変更する。
【０００８】
一実施形態では、ディーゼルエンジンシステム用制御方法が提供される。その方法は、エンジンの供給シリンダおよび非供給シリンダを作動するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による、動力付き鉄道車両の図である。
【図２】一実施形態による、図１に示すディーゼルエンジンシステムの図である。
【図３】一実施形態による、図２に示す供給シリンダの図である。
【図４】一実施形態による、多行程サイクルによる、図２に示す供給シリンダの作動の時間帯を示す図である。
【図５】一実施形態による、図１に示すディーゼルエンジンシステム用制御方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
エンジンシステム、ならびにエンジンシステムを作動することに対応する方法が提供される。一実施形態では、エンジンシステムは、１つまたは複数の供給シリンダおよび１つまたは複数の非供給シリンダを含む複数のシリンダを備える。制御モジュールが、１つもしくは複数の非供給シリンダの作動に対して、または１つもしくは複数の非供給シリンダの作動に基づいて、１つまたは複数の供給シリンダの作動を制御する。
【００１１】
説明を明瞭にするために、後続の客車または貨車を有するディーゼル電気機関車を有する動力付き鉄道車両システムに関連して、１つまたは複数の実施形態を記載するが、しかし、本明細書に記載の実施形態は、そのような機関車またはディーゼルエンジンに限定されるものではない。例えば、エンジンシステムは、移動式または固定式であることができる。移動式である場合、エンジンシステムは、車両の構成要素であることができる。適切な車両には、１つまたは複数のレール上を移動する車両、採鉱車両、自動車、船舶などが含まれる。これらの実施形態は、エンジン内の他の非供給シリンダに対して、例えば、ディーゼルまたはガソリン動力付きエンジンの供給シリンダの作動パラメータを制御するシステムおよび方法を提供して、作動効率の減少を回避し、一方、窒素酸化物（ＮＯX）排気などの排気成分を低減することができる。
【００１２】
図１は、一実施形態による、動力付き鉄道車両１００の図である。鉄道車両１００は、１つまたは複数のレール１０６に沿って移動するいくつかの後続車両１０４に連結されている先頭動力付きユニット１０２を含む。一実施形態では、先頭動力付きユニット１０２は、鉄道車両１００の前方端部に配置されている機関車であり、後続車両１０４は乗客および／または他の貨物を運ぶための貨車である。先頭動力付きユニット１０２は、ディーゼルエンジンシステム１１６を含む。ディーゼルエンジンシステム１１６は、鉄道車両１００を前進させる牽引力を提供する。ディーゼルエンジンシステム１１６は、鉄道車両１００の車輪１１２に連結されている牽引モータ１１０に動力を与えるディーゼルエンジン１０８を含む。例えば、ディーゼルエンジンシステムは、交流発電機または発電機（図示せず）に連結されているシャフト２０４（図２に示す）を回転させることができる。交流発電機または発電機は、シャフト２０４の回転に基づいて電流を生成する。電流が牽引モータ１１０に供給され、それによって車輪１１２を回転し、鉄道車両１００を前進させる。
【００１３】
鉄道車両１００は、ディーゼルエンジンシステムに通信可能に結合されている制御モジュール１１４を含む。例えば、制御モジュール１１４は、１つまたは複数の有線接続および／または無線接続でディーゼルエンジンシステムに結合可能である。制御モジュール１１４は、ディーゼルエンジンシステムの作動パラメータを変更して、ディーゼルエンジンシステムからの排気成分を変化させ、一方、ディーゼルエンジンシステムの効率の重大な低下を防止する。例えば、制御モジュール１１４は、ディーゼルエンジンシステムの作動パラメータを切り替え、および／または調整して、ディーゼルエンジンシステムからＮＯX排気を減少させることができ、一方、効率閾値を超えて燃料を動力に転換することによって、エンジンシステムの効率を維持することができる。
【００１４】
さらに、制御モジュールは、エンジンシステムの負荷要求が変化すると、作動パラメータを変更することができる。負荷要求は、エンジンシステムから要求され、または必要とされる動力を示す。例えば、エンジンシステムへの負荷要求は、所定のルートに沿って車両ならびに付随する貨物および／または乗客を前進させるために必要な馬力を示すことがある。負荷要求は、勾配、速度制限、ルートなどの差異に起因して、ルートに沿って変化することができる。制御モジュールは、負荷要求が変化して排気制限以内または排気制限以下になるように、作動パラメータを調整し、一方、エンジンシステムの効率の重大な低下を防止する。
【００１５】
適切な制御モジュールには、有形の、非一過性コンピュータ可読記憶媒体１１８に保存されている命令のセットに基づいて作動するコンピュータプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたは他の型の論理装置などの処理装置を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体は、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、単純読取専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読取専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードドライブまたは他の型のコンピュータメモリであってよい。さらに、制御モジュールは、遠隔配置データセンタと通信して、データを交換し、作動命令および／またはソフトウェアバージョン更新およびパッチを受信し、各種規格との適合情報および報告を提供し、診断および／または予測情報サービスを提供することができる。
【００１６】
図２は、一実施形態による、エンジンシステム１１６の図である。エンジンシステムは、制御モジュールに結合されているエンジンシステムを含む。エンジンシステムは、本明細書で非供給シリンダ（ｎｏｎ−ｄｏｎａｔｉｎｇ  ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ）と呼ばれる複数のシリンダ２００、および排気ガス供給シリンダ２０２（「供給シリンダ（ｄｏｎａｔｉｎｇ  ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ）」）と呼ばれる複数のシリンダ２０２を含む。非供給シリンダは排気再循環（ＥＧＲ）シリンダであることができ、標準ＥＧＲシリンダと呼ぶことができる。図示の実施形態では、エンジンシステムは、４つの非供給シリンダ２００および２つの供給シリンダ２０２を含む。他のシステムは、異なる数の非供給シリンダおよび／または供給シリンダを含むことができる。
【００１７】
図示の実施形態を参照すると、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２は、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２の内部を移動するピストン３０２（図３に示す）を含む。ピストン３０２の移動はシャフト２０４の回転に変換される。上述のように、シャフト２０４の回転は車両を前進させるために使用される。
【００１８】
非供給シリンダ２００は流動可能に排気マニホルド２０６に連結されている。排気マニホルド２０６は、排気ガスを非供給シリンダ２００からターボチャージャ２０８に導く１つまたは複数の導管を含む。非供給シリンダ２００は、非供給シリンダ２００内の燃料を燃焼した結果として排気ガスを生成する。排気ガスは、ターボチャージャ２０８によって受け取られ、空気流入マニホルド２１０内に周囲空気を引き込み、ポンプで流すために使用され得る。空気流入マニホルド２１０は、マニホルドバルブ２１４によって、エンジンシステム１１６の吸気マニホルド２１２に流動可能に連結されている。
【００１９】
供給シリンダ２０２は、排気再循環（ＥＧＲ）マニホルド２１６に流動可能に連結されている。流動可能に連結されていることによって、供給シリンダ２０２は、ＥＧＲマニホルド２１６に連結されて、ガスまたは液体などの流れる材料が供給シリンダ２０２からＥＧＲマニホルド２１６まで通過または流れることができるようになる。ＥＧＲマニホルド２１６は、供給シリンダ２０２からＥＧＲ冷却器２１８に排気ガスを導く１つまたは複数の導管を含む。ＥＧＲ冷却器２１８は、供給シリンダ２０２からの排気ガスの温度または熱エネルギーを低減する装置である。例えば、ＥＧＲ冷却器２１８は、供給シリンダ２０２からの排気ガスを冷却する１つまたは複数の圧縮機あるいはファンを含むことができる。ＥＧＲ冷却器２１８は、流動可能にマニホルドバルブ２１４に連結される。マニホルドバルブ２１４は、空気流入マニホルド２１０をＥＧＲ冷却器２１８に流動可能に連結し、ＥＧＲ冷却器２１８によって冷却される、供給シリンダ２０２の排気ガスが空気流入マニホルド２１０からの周囲空気と混合されるようになる。周囲空気と冷却済み排気ガスの混合物は、「吸気」、または非供給シリンダおよび／または供給シリンダが受け取る空気と呼ぶことができる。
【００２０】
吸気は、吸気マニホルド２１２内にマニホルドバルブ２１４によって導かれる。吸気マニホルド２１２は、吸気を非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２に導く。非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２は吸気を使用して、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２内部の燃料を燃焼する。
【００２１】
図３は、一実施形態による、供給シリンダの１つの図である。図３の考察では供給シリンダに焦点をあてるが、供給シリンダ２０２の作動は、非供給シリンダ（図２に示す）にも応用可能である。供給シリンダは、燃焼室３００を含む。ピストン３０２は、燃焼室３００内に配置されている。図３に示す図では、ピストン３０２は、燃焼室３００内を上下に移動する。ピストン３０２は、クランクシャフト３０４によってシャフト２０４に連結されている。クランクシャフト３０４は、燃焼室３００内のピストン３０２の直線運動をシャフト２０４の回転に転換する。一実施形態では、シャフト２０４は、非供給シリンダ２００（図２に示す）および供給シリンダ２０２のそれぞれの中のピストン３０２がクランクシャフト３０４によって結合されている共通のシャフトである。
【００２２】
供給シリンダ２０２は、吸気が燃焼室３００に入ることを可能にするように開き、追加の吸気が燃焼室３００に入ることを防止するように閉じる吸気バルブ３０８を含む。例えば、供給シリンダ２０２は、吸気マニホルド２１２（図２に示す）に流動可能に連結されている入口３０６を含むことができる。吸気バルブ３０８は、燃焼室３００と入口３０６との間に配置されている。吸気バルブ３０８は、吸気マニホルド２１２からの吸気が燃焼室３００内に入ることを可能にするように開き、吸気マニホルド２１２からの吸気が燃焼室３００内に入ることを防止するように閉じる。吸気バルブ３０８は、制御モジュール１１４によって開放または閉鎖され得る。可変バルブタイミング（ＶＶＴ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ  ｔｉｍｉｎｇ）カム（図示せず）など、固定カムまたは可変カムが、吸気バルブ３０８に結合され、吸気バルブ３０８を開放または閉鎖するために制御モジュール１１４によって作動されるように構成され得る。
【００２３】
供給シリンダ２０２は、燃焼室３００内の排気ガスを燃焼室３００の外へ導くように開き、排気ガスおよび／または吸気が燃焼室３００を出ることを防止するように閉じる排気バルブ３１０を含む。例えば、供給シリンダ２０２は、流動可能に排気マニホルド２０６（図２に示す）に結合されている出口３１２を含むことができる。排気バルブ３１０は、燃焼室３００と出口３１２との間に配置されている。排気バルブ３１０は、燃焼室３００内の排気ガスが燃焼室３００から出口３１２および排気マニホルド２０６内に出ることを可能にするように開く。排気バルブ３１０は、燃焼室３００内の排気ガスおよび／または空気が燃焼室３００から排気マニホルド２０６内に出ることを防止するように閉じる。排気バルブ３１０は、制御モジュール１１４によって開放または閉鎖され得る。可変バルブタイミング（ＶＶＴ）カム（図示せず）など、固定カムまたは可変カムが、排気バルブ３１０に連結され、排気バルブ３１０を開放または閉鎖するために制御モジュール１１４によって作動されるように構成されることが可能である。
【００２４】
供給シリンダ２０２は、燃料などの燃料を燃焼室３００内に導く燃料噴射装置３１４を含む。燃料噴射装置３１４は、ガスタンクなどの燃料源または燃料供給源（図示せず）と燃焼室３００との間に配置されている。燃料噴射装置３１４は、一実施形態では制御モジュール１１４からの命令または指令に基づいて、燃焼室３００内に燃料を噴射する。
【００２５】
図３への参照に続いて、図４は、一実施形態による、多行程サイクルによる供給シリンダ２０２の作動の時間帯４００を示す。時間帯４００を供給シリンダ２０２の作動に関して説明するが、これにかえて、時間帯４００は非供給シリンダ２００（図２に示す）の作動に適用することもできる。
【００２６】
供給シリンダ２０２は、一実施形態では多行程サイクルに基づいて作動する。ピストン３０２は多行程サイクル中に燃焼室３００内で移動してシャフト２０４を回転させる。別法として、供給シリンダ２０２は、異なるサイクルに基づいて作動することができる。多行程サイクルは、時間帯４００で示されている。図示の実施形態では、多行程サイクルは、吸気行程４０２、圧縮行程４０４、燃焼行程４０６および排気行程４０８を含む４行程サイクルである。別法として、多行程サイクルは、異なる数の行程を含むことができる。吸気行程４０２は、第１の時間４１２から次の第２の時間４１４まで及ぶ。圧縮行程４０４は、第２の時間４１４から次の第３の時間４１６まで及ぶ。燃焼行程４０６は、第３の時間４１６から次の第４の時間４１８まで及ぶ。排気行程４０８は、第４の時間４１８から次の第５の時間４２０まで及ぶ。
【００２７】
吸気行程４０２中、吸気バルブ３０８は吸気を燃焼室３００内に導くように開く。燃焼室３００内への吸気の流入は、ピストン３０２を吸気バルブ３０８から離れて、シャフト２０４の方へ駆動する。図示の実施形態では、吸気はピストン３０２を下方へ移動させる。
【００２８】
吸気行程４０２に続いて、圧縮行程４０４が生じる。圧縮行程４０４中、ピストン３０２は燃料噴射装置３１４の方へ、反対方向に移動する。例えば、図示の実施形態では、ピストン３０２は燃焼室３００の頂部に向かって上方に移動する。ピストン３０２が上方に移動すると、燃焼室３００内の体積が減少し、一方、燃焼室３００内の吸気は依然として同じである。その結果、燃焼室３００内の吸気がピストン３０２によって圧縮される。吸気の圧縮は、燃焼室３００内部の吸気を加熱する。
【００２９】
圧縮行程４０４に続いて、燃焼行程４０６が生じる。燃焼行程４０６中、燃料は燃料噴射装置３１４によって燃焼室３００内に噴射される。例えば、ピストン３０２が燃焼室３００の頂部に到達または接近すると、燃料噴射装置３１４は、図示の実施形態の燃焼室３００内に燃料を噴射することができる。燃焼室３００内の圧縮済みおよび加熱済み吸気が、燃焼室３００内の燃料に点火する。燃料は点火され、燃焼室３００内で燃焼する。燃料の燃焼により、燃焼室３００内で圧力の増加がもたらされ、ピストン３０２を燃料噴射装置３１４から離れるように押す。例えば、燃料の燃焼により、図３に示す図ではピストン３０２を押し下げることができる。
【００３０】
燃焼行程４０６に続いて、排気行程４０８が生じる。燃焼室３００内の燃料の燃焼により、燃焼室３００内に排気ガスが生成される。排気ガスには、ＮＯX、ＳＯXおよび粒子状物質（ＰＭ）などの成分が含まれることがある。排気行程４０８中、ピストン３０２は、燃料噴射装置３１４の方へ戻り、排気バルブ３１０は、排気ガスを燃焼室３００の外に導くように開く。例えば、排気バルブ３１０が開いて、排気ガスが燃焼室３００から出口３１２内に流れ、出口３１２からＥＧＲマニホルド２１６（図２に示す）に流れることを可能にすることができる。非供給シリンダ２００（図２に示す）に関連して、排気バルブ３１０は、排気ガスを出口３１２内に導き、出口３１２から排気マニホルド２０６内に導くように開く。ピストン３０２の移動により、排気ガスは燃焼室３００の外へ押し出される。
【００３１】
４行程サイクルの４つの行程、４０２、４０４、４０６および４０８は、エンジンシステムの作動中に繰り返される。例えば、第１の４行程サイクルの排気行程４０８の後に、次の第２の４行程サイクルの吸気行程４０２が続く。
【００３２】
供給シリンダ２０２および非供給シリンダ２００の複数の作動パラメータが、バルブタイミング、噴射タイミング、および／または多行程サイクルで使用される燃料の量を規定する。一実施形態では、非供給シリンダ２００に対してパラメータは決定または固定され得るが、しかし、供給シリンダ２０２に対しては可変である。例えば、エンジンシステムの負荷要求および／または排気制限の変更に基づいて、変化しない、または互いに対して変化しない互いの決定済み比率など、非供給シリンダ２００の作動パラメータは、決定済み、および／または不変であることができる。一方、供給シリンダ２０２の作動パラメータは、非供給シリンダ２００の作動パラメータに対して調整可能であり、供給シリンダ２０２の作動パラメータは、非供給シリンダ２００の作動パラメータを変更せずに変更可能である。供給シリンダ２０２の作動パラメータは調整されて、供給シリンダ２０２および／またはエンジンシステムによって、選択した排気ガス成分の排気を排気制限未満に低減することができ、一方、エンジンシステム効率の低下を回避することができる。
【００３３】
非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２の複数の作動パラメータを以下に説明する。本本明細書に記載のパラメータのリストは網羅的ではなく、単に、非供給シリンダ２００用のパラメータに対して、供給シリンダ２０２用のパラメータが変化する可能性があるという例を提供するに過ぎない。一実施形態では、非供給シリンダ２００は、本明細書で考察する１つまたは複数の作動パラメータによって作動し、その作動パラメータは、固定され、または他のパラメータに基づく。反対に、供給シリンダ２０２用の作動パラメータは、非供給シリンダ２００の同じ作動パラメータを変更せずに変更することができる。
【００３４】
吸気バルブ閉鎖（ＩＶＣ：ｉｎｔａｋｅ  ｖａｌｖｅ  ｃｌｏｓｕｒｅ）パラメータ４１０は、吸気が燃焼室３００内に流れることができるように吸気バルブ３０８が依然として開いた状態である期間を表す。ＩＶＣパラメータ４１０は、吸気バルブ３０８が開いた状態である期間、エンジン回転角度に対する時間、および吸気バルブ３０８が閉鎖される時間、ならびに／あるいは吸気バルブ３０８の弁リフトの時間として表すことができる。弁リフトは、吸気バルブ３０８が開放される距離であることができる。ＩＶＣパラメータ４１０は、第１の時間４１２から第２の時間４１４まで及ぶ期間として図４に示される。第１の時間４１２は、吸気バルブ３０８が開いている時間を示すことができ、第２の時間４１４は、吸気バルブ３０８が閉じている時間を示すことができる。制御モジュールは、ＩＶＣパラメータ４１０を増加することによって、ＩＣＶパラメータ４１０をより長いＩＶＣパラメータ４１０Ａに変更することができる。よりＩＶＣパラメータ４１０Ａは、吸気バルブ３０８をより長い期間開いた状態にしておき、より大きい体積の吸気を燃焼室３００の中に導くことができるように、第２の時間４１４がより長い第２の時間４１４Ａに及ぶ。別法として、ＩＶＣパラメータ４１０は、第１の時間４１２を時間のより早い時点に移動し、吸気バルブ３０８をより早く開くことによって、増加することができる。ＩＶＣパラメータ４１０をより短く、より小さいＩＶＣパラメータ４１０Ｂに短縮することができる。より小さいＩＶＣパラメータ４１０Ｂは、第２の時間４１４をより短い第２の時間４１４Ｂ、または第１の時間４１２により近くに生じる第２の時間４１４Ｂに短縮する。別法として、第１の時間４１２は、より遅く生じて、ＩＶＣパラメータ４１０を短縮する。ＩＶＣ鎖パラメータ４１０Ｂを短縮することによって、吸気バルブ３０８がより短い期間、開放されることになって、より小さい体積の吸気が燃焼室３００内に導かれるようになる。
【００３５】
噴射開始（ＳＯＩ：ｓｔａｒｔ  ｏｆ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）パラメータ４２２は、燃料噴射装置３１４が燃焼室３００内に燃料を噴射し始める時間を表す。例えば、ＳＯＩパラメータ４２２は、燃焼行程４０６中に、燃料噴射装置３１４が燃焼室３００内に燃料噴射を開始する時間として表され得る。ＳＯＩパラメータ４２２は、制御モジュール１１４によって調整されて、燃料が燃焼室３００内に噴射される時を変更することができる。図４に示すように、ＳＯＩパラメータ４２２は、ＳＯＩパラメータ４２２Ａに遅延させることができる。遅延されたＳＯＩパラメータ４２２Ａにより、燃料噴射装置３１４が、より遅い時点で、燃料を燃焼室３００内に導く。ＳＯＩパラメータ４２２は、より早く、またはより早期の時点で発生するＳＯＩパラメータ４２２Ｂに変更され得る。ＳＯＩパラメータ４２２Ｂにより、燃料噴射装置３１４が、より早い時点で、燃料を燃焼室３００内に導く。
【００３６】
燃料供給パラメータは、燃料噴射装置３１４によって燃焼室３００内に噴射される燃料の量を表す。例えば、燃料供給パラメータは、燃焼行程４０６中に、燃焼室３００内に導かれる燃料の量として表すことができる。制御モジュール１１４は、燃料供給パラメータを増加または減少させることができる。燃料供給パラメータを増加させると、燃焼行程４０６中に、より多くの燃料が燃料噴射装置３１４によって燃焼室３００内に噴射されることになる。反対に、燃料供給パラメータを減少させると、燃焼行程４０６中に、より少ない燃料が燃焼室３００内に噴射されることになる。
【００３７】
一実施形態では、エンジンシステム１１６の作動中に、作業者は、エンジンシステム負荷を相対的に低い負荷点から相対的に高い負荷点に増加させることができる。より高い負荷点への増加により、燃料システム（燃料タンクまたは燃料貯蔵室、および付随するポンプなど）によって非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２に供給される燃料の総量が増加する可能性がある。所与の燃料供給速度（燃料が燃料システムによってシリンダ２００およびシリンダ２０２に供給される速度など）で、実際のエンジン回転速度は、より高い負荷点に対して、所望または要求とされるエンジン回転速度に対して減少することがある。例えば、より高い負荷点に対応するエンジン回転速度は、エンジンシステム１１６によって達成されることができない。その代り、エンジンシステム１１６は、より遅い、実際の回転速度で作動することができる。制御モジュール１１４は、実際の回転速度と必要な回転速度との相違を監視し、それに応答することができる。制御モジュール１１４は、実際の回転速度を所望される回転速度と比較して、回転速度の差を決定することができる。制御モジュール１１４は、探索テーブル機能または均等物（記憶媒体１１８に保存され得るもの）に相談して、供給シリンダ２０２に供給する燃料供給速度または燃料の量を決定することができる。すなわち、制御モジュール１１４は、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２に適用することができる燃料供給速度の比率を決定し、または探索テーブルが使用される場合は、探索結果を戻すことができる。例えば、この燃料供給比率は、供給シリンダ２０２用燃料供給速度対非供給シリンダ２００用燃料供給速度の比率であることができる。燃料供給速度は、必要な回転速度および／またはエンジンシステム１１６の作動状態負荷に基づくことができる。一実施形態では、この燃料供給比率に非供給シリンダ２００用燃料供給速度を掛けると、供給シリンダ２０２用燃料供給速度が得られる。
【００３８】
排気バルブ閉鎖（ＥＶＣ：ｅｘｈａｕｓｔ  ｖａｌｖｅ  ｃｌｏｓｕｒｅ）パラメータ４２４は、排気バルブ３１０が開いた状態になって、燃焼室３００内の排気ガスが燃焼室３００から流れ出る期間を表す。例えば、ＥＶＣパラメータ４２４は、排気バルブ３１０が開いた状態である期間として表すことができる。ＥＶＣパラメータ４２４は、第４の時間４１８から第５の時間４２０まで及ぶ期間、または排気行程４０８に亘って及ぶ期間として図４に示される。第４の時間４１８は、排気バルブ３１０が開く時間を表すことができ、第５の時間４２０は、排気バルブ３１０が閉じる時間を表すことができる。
【００３９】
制御モジュール１１４は、ＥＶＣパラメータ４２４を変更して、排気バルブ３１０が開いている期間を増加または減少させることができる。図４に示すように、ＥＶＣパラメータ４２４は、排気バルブ３１０が開く時間、または第４の時間４１８をより早く発生する第４の時間４１８Ａに移動することによって、より長いＥＶＣパラメータ４２４Ａに増加することができる。別法として、ＥＶＣパラメータ４２４は、排気バルブ３１０が閉じる時間、または第５の時間４２０をより遅い時点に移動することによって、増加することができる。排気バルブ３１０がより長く開いた状態であると、より大きな体積の排気ガスが燃焼室３００の外に導かれることがある。
【００４０】
ＥＶＣパラメータ４２４は、排気バルブ３１０が開く時間、または第４の時間４１８をより遅い第４の時間４１８Ｂに移動することによって、より短いＥＶＣパラメータ４２４Ｂに短縮され得る。別法として、ＥＶＣパラメータ４２４は、排気バルブ３１０が閉じる時間、または第５の時間４２０をより早い時点に移動することによって、短縮され得る。ＥＶＣパラメータ４２４Ｂを短縮することによって、排気バルブ３１０はより短い期間開いた状態になる。排気バルブ３１０が開いた状態である時間の量が減少すると、より少ない排気ガスが燃焼室３００から逃げることができる。
【００４１】
ＩＶＣパラメータ４１０、ＳＯＩパラメータ４２２、燃料供給パラメータおよびＥＶＣパラメータ４２４は一括して、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２の作動パラメータと呼ぶことができる。制御モジュールは、非供給シリンダ用の１つまたは複数の作動パラメータを変更せずに、供給シリンダ用の１つまたは複数のパラメータを調整または変更することができる。別法として、制御モジュールは、非供給シリンダ用の作動パラメータの変化に基づいて、供給シリンダおよび非供給シリンダの両方用の作動パラメータを同時に、または並行して変更することができる。
【００４２】
１つの供給シリンダは、他の供給シリンダの作動パラメータとは異なる作動パラメータを有することができる。作動パラメータは、すべての供給シリンダに対して同じであることができる。制御モジュールは、別の供給シリンダ用の作動パラメータの変化とは異なる量だけ、供給シリンダ用の１つまたは複数の作動パラメータを変更することができる。
【００４３】
別法として、作動パラメータの変化は、すべての供給シリンダに対して同じであることができる。
【００４４】
制御モジュールは、エンジンシステムの１つまたは複数の指数に基づいて、供給シリンダの１つまたは複数の作動パラメータを変更することができる。例えば、制御モジュールは、エンジン性能指数に基づいて、作動パラメータを変更することができる。エンジン性能指数は、エンジンシステムの作動の測定値または定数化できる特徴を表す。一実施例では、エンジン性能指数は、エンジンシステムにかかる負荷、またはエンジンシステムの動力要求を表す。別の実施例では、エンジン性能指数はエンジンシステムの速度を表す。エンジン性能指数は、エンジンシステムを通る空気流の測定値を表すことができる。別の実施例では、エンジン性能指数は、供給シリンダ２０２によって生成される動力の測定値を含む。例えば、エンジン性能指数は、エンジンシステムの供給シリンダによって生成される馬力の測定値であることができる。
【００４５】
エンジン性能指数は、エンジンシステムの効率の測定値を含むことができる。例えば、エンジン性能指数は、燃料を動力に転換する際、供給シリンダの効率の測定値を含むことができる。エンジン性能指数は、エンジンシステムの性能または作動の他の測定値を含むことができる。一実施形態では、エンジン性能指数は、エンジンシステムの性能の複数の測定値を含む。例えば、エンジン性能指数は、供給シリンダ２０２によって生成される動力、および供給シリンダの効率の測定値を含み、またはその測定値に基づくことができる。制御モジュールと通信する１つまたは複数のセンサがエンジン性能指数を測定することができる。
【００４６】
エンジン性能指数を決定するための適切なパラメータの他の実施例は、エンジンシステムにかかる負荷、エンジンシステムの速度、エンジンシステムの温度、エンジンシステムを通る空気流量、エンジンシステムに連結されているマニホルドを通って流れる空気の温度、エンジンシステムを通って流れる冷却剤の温度、エンジンシステムにかかる必要な動力レベル要求、エンジンシステムに入る空気の酸素含有量、エンジンシステムに隣接する測定された大気圧、測定されたターボチャージャ速度、検出されたターボチャージャのサージ事象、または１つまたは複数の前述の事柄が緊急に所定の閾値を超えることになる値を有する兆候の１つまたは複数を含むことができる。
【００４７】
制御モジュールは、排出特性指数に基づいて、供給シリンダの作動パラメータを変更することができる。排出特性指数は、一実施形態による非供給シリンダおよび／または供給シリンダによって生成される排気ガスの測定値または定数化可能な特徴を表す。一実施例では、排出特性指数は、供給シリンダからの排気ガスの排気体積流量の測定値を含む。排出特性指数は、供給シリンダの排気バルブ３１０が開いている場合、供給シリンダ２０２から流れる排気ガスの質量流量の測定値であることができる。排気体積流量は、制御モジュール１１４に連結されている質量流量センサなど、センサ（図示せず）によって測定可能である。排気体積流量は、単位時間あたり表面領域を通る、供給シリンダ２０２からの排気ガスの質量として表すことができる。一実施例では、排気体積流量は、単位時間あたり表面を通る、供給シリンダ２０２の排気ガス内の１つまたは複数の成分の質量の測定値であることができる。例えば、排気体積流量は、排気ガス内に流れる可能性があるＮＯXなど、１つまたは複数の排気ガス成分の量を表すことができる。
【００４８】
別の実施例では、排出特性指数は、エンジンシステムによって生成される、排気ガスの１つまたは複数の成分組成の測定値を含むことができる。例えば、排出特性指数は、粒子状物質、ＮＯXまたはＳＯXなど、非供給シリンダ２００および／または供給シリンダ２０２によって生成される、１つまたは複数の排気ガス成分の濃度であることができる。別法として、排出特性指数は、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２によって生成される排気ガスの酸素濃度の測定値であることができる。
【００４９】
一実施形態では、排出特性指数は、エンジンシステムの排気ガスの複数の測定値を含む。例えば、排出特性指数は、供給シリンダ２０２からの排気ガスの排気体積流量の測定値、および供給シリンダ２０２からの排気ガス内の１つまたは複数の成分の濃度を含み、またはそれらに基づくことができる。
【００５０】
図５は、一実施形態による、エンジンシステム１１６用の制御方法５００の流れ図である。制御方法５００は、エンジンシステムからの排気を減少させ、一方、排気成分を減少させた結果として、エンジンシステムの効率が低下することを制限するために、非供給シリンダ２００（図２に示す）の作動パラメータに対して供給シリンダ２０２（図２に示す）の作動パラメータを調整するために使用され得る。１つまたは複数の供給シリンダ２０２に対する第１の燃料供給パラメータは、第１の燃料供給パラメータが第２の燃料供給パラメータの１０進乗数であることなど、非供給シリンダ２００のうちの１つまたは複数に対する第２の燃料供給パラメータに基づくことができる。
【００５１】
５０２で、エンジンの非供給シリンダおよび供給シリンダが作動パラメータに従って作動される。例えば、エンジンシステムの非供給シリンダおよび供給シリンダは、１つまたは複数の作動パラメータに基づいて、または作動パラメータに対して作動される。作動パラメータは、例えば、行程４０２、４０４、４０６および４０８のタイミング、ならびに／あるいは非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２内のピストン３０２（図３に示す）を動かすために使用される燃料の量を含むことができる。他の作動パラメータは、ＩＶＣパラメータ４１０（図４に示す）、ＳＯＩパラメータ４２２（図４に示す）、燃料供給パラメータ、および／またはＥＶＣパラメータ４２４（図４に示す）を含むことができる。
【００５２】
ＩＶＣパラメータ４１０（図４に示す）、ＳＯＩパラメータ４２２（図４に示す）、およびＥＶＣパラメータ４２４（図４に示す）は、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２（図２に示す）内のピストン３０２（図３に示す）の移動の４行程サイクル中に発生する異なる事象のタイミングを規定する。例えば、ＩＶＣパラメータ４１０は、吸気バルブ３０８（図３に示す）の開放または閉鎖のタイミングを規定し、ＳＯＩパラメータ４２２は、非供給シリンダ２００および供給シリンダ２０２の燃焼室３００（図３に示す）内への燃料の噴射タイミングを規定し、ＥＶＣパラメータ４２４は、排気バルブ３１０（図３に示す）の開放または閉鎖のタイミングを規定する。燃料供給パラメータは、燃焼室３００内に噴射される燃料の量を規定する。
【００５３】
５０４で、エンジン性能指数が監視される。例えば、制御モジュール１１４は、エンジン性能指数を供給シリンダ２０２（図２に示す）によって生成される動力および／または供給シリンダ２０２内に噴射される燃料を動力に転換する際の供給シリンダ２０２の効率として測定することができる。制御モジュール１１４は、供給シリンダ２０２の動力および／または効率を定期的に測定して、供給シリンダ２０２のエンジン性能指数を繰り返し監視することができる。
【００５４】
５０６で、エンジン性能指数は、１つまたは複数の閾値と比較される。例えば、エンジン性能指数は、動力閾値と比較される、供給シリンダ２０２（図２に示す）によって生成される動力の測定値を含むことができる。供給シリンダ２０２によって生成される動力が動力閾値を超える場合、その時、エンジン性能指数は、現在の作動パラメータに基づく供給シリンダ２０２の作動が十分な動力を生成していると示すことができる。例えば、供給シリンダ２０２によって生成される動力は、鉄道車両１００によってエンジンシステムにかかる負荷要求を満たすために十分であることがある。
【００５５】
反対に、エンジン性能指数が動力閾値を超えない場合、その時、エンジン性能指数は、現在の作動パラメータに基づく供給シリンダ２０２（図２に示す）の作動が、エンジンシステムの負荷要求を満たすために十分な動力を生成していないと示すことができる。その結果、供給シリンダ２０２の１つまたは複数の作動パラメータは、供給シリンダ２０２によって出力される動力を増加するように調整される必要がある可能性がある。
【００５６】
別の実施例では、エンジン性能指数は、効率閾値と比較される、供給シリンダ２０２（図２に示す）の効率の測定値を含むことができる。供給シリンダ２０２の効率が効率閾値を超える場合、その時、エンジン性能指数は、現在の作動パラメータに基づく供給シリンダ２０２の作動が、十分に高い効率で作動していると示すことができる。一方、エンジン性能指数が効率閾値を超えない場合、その時、エンジン性能指数は、供給シリンダ２０２の現在の作動パラメータが、供給シリンダ２０２の効率を向上させるために調整される必要がある可能性があると示すことができる。
【００５７】
一実施形態では、２つ以上のエンジン性能指数が付随する閾値と比較される。例えば、供給シリンダ２０２（図２に示す）によって生成される動力は、動力閾値と比較され得るが、一方、供給シリンダ２０２の効率は効率閾値と比較される。少なくとも決定済み数のエンジン性能指数が付随する閾値を超える場合、その時、エンジン性能指数は、作動パラメータがエンジン性能指数を改善するために変更される必要がないということを示すことがある。別法として、決定された数より少ないエンジン性能指数が付随する閾値を超える場合、エンジン性能指数は、作動パラメータがエンジン性能指数を改善するために変更される必要があると示すことがある。
【００５８】
エンジン性能指数が付随する閾値を超えない場合、その時、方法５００の流れは５０８に進む。１つまたは複数のエンジン性能指数が付随する閾値を超える場合、方法５００の流れは５１０に進む。
【００５９】
５０８で、１つまたは複数の作動パラメータが、エンジン性能指数を増加させるために変更される。例えば、供給シリンダ２０２（図２に示す）の１つまたは複数の作動パラメータは、供給シリンダ２０２によって生成される動力および／または供給シリンダ２０２の効率を向上させるために制御モジュール１１４によって変更される。一実施形態では、ＩＶＣパラメータ４１０（図４に示す）が増加して、より多くの吸気を供給シリンダ２０２の燃焼室３００（図３に示す）内に注入する。燃焼室３００内の吸気量が増加することにより、燃焼室３００内の圧力を増加させ、供給シリンダ２０２の動力および／または効率を向上させることができる。
【００６０】
燃料供給パラメータは、供給シリンダ２０２（図２に示す）の動力および／または効率を向上させるために変更され得る。例えば、燃料供給パラメータを増加して、燃焼行程４０６（図４に示す）中により多くの燃料を噴射することができる。より多くの燃料が供給シリンダ２０２の燃焼室３００（図３に示す）内に噴射されると、燃料の燃焼により、燃焼室３００内により大きい圧力が生成され、ピストン３０２（図３に示す）をより大きい力で下方に駆動することができる。その結果、シャフト２０４（図２に示す）は、ピストン３０２によってより大きいトルクで回転することができる。シャフト２０４がより大きいトルクで回転すると、より大きい動力または電流が生成される。
【００６１】
別の実施例では、燃料供給パラメータを減少させることができて、その結果、より少ない燃料が、燃焼行程４０６（図４に示す）中に供給シリンダ２０２（図２に示す）の燃焼室３００（図３に示す）内に噴射される。供給シリンダ２０２内に噴射される燃料の量が減少すると、より低い圧力及びより高い空気燃料比につながることがある。また、供給シリンダ２０２（図２に示す）内でより少ない燃料を燃やすことは、非供給シリンダ２００に比較して、より低い効率での供給シリンダ２０２の作動をもたらす可能性があるが、エンジンシステムの効率を向上させることがある。
【００６２】
ＳＯＩパラメータ４２２（図４に示す）は、供給シリンダ２０２（図２に示す）の動力および／または効率を増加させるように変更可能である。例えば、ＳＯＩパラメータ４２２は、燃料が、より早い時点で、供給シリンダ２０２の燃焼室３００（図３に示す）内に噴射されるように変更可能である。より早い時点で燃焼室３００内に燃料を噴射することにより、燃料が燃焼室３００内で燃焼する場合に生成される圧力を増加させることができる。圧力が増加すると、ピストン３０２（図３に示す）は上述のように、より大きい動力を生成することができる。
【００６３】
エンジン性能指数を変更するために、供給シリンダ２０２（図２に示す）の様々な作動パラメータを変更する特定の例を上記に説明しているが、別法として、供給シリンダ２０２の他の作動パラメータを１つまたは複数のエンジン性能指数に基づいて変更することができる。
【００６４】
５１０で、排出特性指数が監視される。制御モジュール１１４は、排気ガスが供給シリンダ２０２（図２に示す）から流れる排気体積流量、および／または供給シリンダ２０２から来る排気ガス内の１つまたは複数の成分濃度を測定することによって、排出特性指数を監視することができる。制御モジュール１１４は、供給シリンダ２０２の排気体積流量および／または成分濃度を定期的に測定して、供給シリンダ２０２の排出特性指数を繰り返し監視することができる。
【００６５】
５１２で、排出特性指数は、１つまたは複数の閾値と比較される。例えば、排出特性指数は、流量閾値と比較される、供給シリンダ２０２からの排気ガスの排気体積流量を含むことができる。測定済み排気体積流量が流量閾値を超える場合、その時、排出特性指数は、現在の作動パラメータに基づく供給シリンダ２０２の作動が多すぎる排気ガスを生成しているということ、または排気ガスが比較的多い流量で生成されているということを示すことができる。供給シリンダ２０２から流れる排気ガスの量が増加すると、エンジンシステムによって生成される排気成分濃度の量が増加することがある。その結果、供給シリンダ２０２の１つまたは複数の作動パラメータが、供給シリンダ２０２によって生成される排気ガスの排気体積流量を減少させるように調整される必要がある可能性がある。
【００６６】
流量閾値は、決定済み量であることができ、および／またはエンジンシステムの位置に基づくことができる。例えば、車両は、排出物成分濃度に対して異なる水準または閾値を有する領域を通って移動することがある。鉄道車両１００が、異なる水準または閾値を有する領域に入ると、流量閾値はその領域の閾値に調整され得る。領域は、ＧＰＳによる位置情報、ジオフェンシング、環境測定、沿線または歩道側信号装置などによって画定され得る。
【００６７】
反対に、排出特性指数が流量閾値を超えない場合、その時、排出特性指数は、排気体積流量が十分に低く、現在の作動パラメータが調整される必要はないと示すことができる。例えば、供給シリンダ２０２は、現在の作動パラメータに基づいて十分少ない量の排気ガスを生成している可能性があるので、作動パラメータは排気体積流量を低減するように調整される必要がない。
【００６８】
別の実施例では、排出特性指数は、供給シリンダ２０２によって生成される排気ガスの１つまたは複数の成分濃度の測定値を含むことができる。成分濃度は１つまたは複数の濃度閾値と比較されて、排気ガスが高すぎる成分濃度を含むかどうかを決定する。成分濃度が濃度閾値を超える場合、その時、排出特性指数は現在の作動パラメータに基づいて、エンジンシステムの作動が多すぎる特定の成分を生成しているということを示すことができる。例えば、供給シリンダは多すぎるＮＯXを生成している可能性がある。その結果、供給シリンダの１つまたは複数の作動パラメータが、エンジンシステムから生じる排気ガスのＮＯX濃度を減少させるように調整される必要がある可能性がある。流量閾値に類似して、濃度閾値は、車両の位置または周囲の状態に基づいて変化することがある。
【００６９】
一方、排出特性指数が濃度閾値を超えない場合、その時、排出特性指数は、現在の作動パラメータが調整される必要がなく、または効率を増加させるように調整され得ると示すことができる。例えば、エンジンシステムが現在の作動パラメータに基づいて、比較的低い濃度の１つまたは複数の成分を有する排気ガスを生成している可能性がある。その結果、供給シリンダの作動パラメータは、変更される必要はなく、または効率を向上させるように調整可能であり、同時に、規定された閾値を超えないが、規定された閾値まで成分濃度を増加させることができる。
【００７０】
一実施形態では、１より多い排出特性指数が付随する閾値と比較される。例えば、供給シリンダ２０２によって生成される排気ガスの排気体積流量は、流量閾値と比較され、一方、供給シリンダ２０２からの排気ガスの成分濃度は濃度閾値と比較され得る。少なくとも決定済み数の排出特性指数が付随する閾値を超える場合、その時、排出特性指数は、作動パラメータが排出特性指数を改善するために変更される必要がある可能性があると示すことができる。別法として、決定済み数未満の排出特性指数が付随する閾値を超える場合、その時、排出特性指数は作動パラメータが排出特性指数を改善するために変更される必要があると示さない可能性がある。
【００７１】
排出特性指数が付随する閾値を超えない場合、その時、方法５００の流れは５０２に戻り、５０２では、エンジンシステムは方法５００に基づいて調整された、または調整されなかった可能性がある作動パラメータに基づいて、作動を続ける。排出特性指数が付随する閾値を超える場合、方法５００の流れは５１４に進む。
【００７２】
５１４で、供給シリンダ２０２の１つまたは複数の作動パラメータが変更される。作動パラメータは変更されて、供給シリンダ２０２によって生成される排気ガスの排気体積流量を減少させ、および／または供給シリンダ２０２によって生成される排気ガスの成分濃度を減少させることができる。
【００７３】
一実施形態では、ＩＶＣパラメータ４１０（図４に示す）は、供給シリンダ２０２からの排気ガスの排気体積流量を減少させるように変更される。ＩＶＣパラメータ４１０は、燃焼室３００（図３に示す）内により少ない空気を注入するように減少され得る。供給シリンダは、供給シリンダ２０２内の燃焼室３００内の空気量の減少に応じて、相対的に少ない排気ガスを生成する。供給シリンダ２０２からの排気ガスの排気体積流量が流量閾値を超える場合、その時、ＩＶＣパラメータ４１０は減少されて、排気体積流量を減少させることができる。
【００７４】
ＳＯＩパラメータ４２２（図４に示す）は、供給シリンダ２０２によって生成される排気ガスの排気体積流量および／または成分濃度を減少させるために変更され得る。例えば、燃料がより遅い時間に、供給シリンダ２０２の燃焼室３００（図３に示す）内に噴射されるようにＳＯＩパラメータ４２２を変更することによって、燃焼室３００内の圧力を減少させることができる。圧力を減少させると、排気ガスの成分濃度を減少させることもできる。
【００７５】
燃料供給パラメータは、供給シリンダ２０２によって生成される動力、圧力および排気内の燃焼ガスの濃度を調整するために変更され得る。例えば、より多くの燃料が供給シリンダ２０２の燃焼室３００（図３に示す）内に噴射されるように燃料供給パラメータを増加させると、排気ガス内に残る酸素量を減少させることができ、一方、二酸化炭素（ＣＯ2）および水の濃度を増加させることができる。酸素量を減少させ、再循環される排気ガス内の燃焼ガスの量を増加させると、窒素酸化物（ＮＯX）が非供給シリンダ２００の排気ガス内に形成されることを防止することができる。
【００７６】
一旦作動パラメータが変更されると、方法５００の流れが５０２に戻り、５０２では、供給シリンダ２０２が、方法５００に基づいて調整された作動パラメータに基づいて、作動し続ける。方法５００は、ループ状にまたはフィードバックループで作動し続けることができ、作動パラメータは、供給シリンダ２０２によって生成される成分を減少させるために、エンジン性能指数および／または排出特性指数に基づいて調整され、一方、供給シリンダ２０２の効率の重大な低下を回避する。例えば、作動パラメータは、エンジンシステムの排気および効率の目標値の両方を満たすために定期的に変更され得る。方法５００は、作動パラメータを変更して、エンジンシステムによって要求される鉄道車両１００を前進させるための動力が変化すると、排気および効率の閾値または目標値を満たすことができる。
【００７７】
方法５００に関連する上述のフィードバックループに加えて、またはその別法として、作動パラメータは、速度および負荷ならびに所望の排気制限などの、エンジン特性マップおよびエンジンパラメータに基づいて、制御または変更され得る。例えば、制御モジュール１１４は、エンジンシステムの速度、エンジンシステムへの負荷要求、および／または決定済み排気制限に基づいて、１つまたは複数の作動パラメータを変更することができる。エンジン特性マップは、速度、負荷要求、および／または排気制限の異なる値に基づいて、１つまたは複数の作動パラメータの値または設定を提供することができる。速度、負荷要求、および／または排気制限が変化すると、制御モジュール１１４は、エンジン特性マップを参照して、作動パラメータ用新規の値または調整された値を決定することができる。エンジン特性マップは、コンピュータ読取専用記憶媒体１１８に保存可能であり、またはコンピュータ読取専用記憶媒体１１８からアクセス可能である。
【００７８】
しかしながら、エンジンシステムの排気および効率の目標値の両方を満たすために、方法５００は、反対方向に１つまたは複数の作動パラメータを変更しようとすることがある。例えば、５０８で、エンジン性能指数を増加させるために、方法５００は、ＩＶＣパラメータ４１０（図４に示す）が延長されて、燃焼室３００（図３に示す）によって受け取られる吸気量および燃焼室３００内の圧力を増加させるべきであると決定することができる。しかし、５１４で、排出特性指数を減少させるためには、方法５００は、ＩＶＣパラメータ４１０が短縮されて、燃焼室３００によって受け取られる吸気量および燃焼室３００内の圧力を減少させるべきであると決定することもできる。
【００７９】
一実施形態では、方法５００は、方法５００によって決定される作動パラメータの反対の変化に対して優先順位規準または法則を適用する。例えば、方法５００は、エンジン性能指数と閾値との比較に基づく作動パラメータの変化よりも、排出特性指数と閾値との比較に基づく作動パラメータの変化を優先することがある。排出特性指数と閾値との比較に基づく作動パラメータの変化が、エンジン性能指数と閾値との比較に基づく作動パラメータの変化に対抗し、またはそうでなければ、対立する場合、その時、排出特性指数に基づく変化が作動パラメータに適用され、一方、エンジン性能指数に基づく変化は適用されない。別法として、エンジン性能指数と閾値との比較に基づく作動パラメータの変化が、排出特性指数と閾値との比較に基づく作動パラメータの変化に対抗し、またはそうでなければ、対立する場合、その時、エンジン性能指数に基づく変化が作動パラメータに適用され、排出特性指数に基づく変化が適用されない。
【００８０】
本明細書で使用する、単数で記載され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語に先行される要素またはステップは、明確に除外すると述べない限り、その要素またはステップの複数を除外するものではない。さらに、現在記載している主題についての「一実施形態」という言及は、記載された特徴もまた組み込む追加の実施形態の存在を除外すると解釈されることを意図するものではない。さらに、そうではないと明確に述べない限り、特定の特性を備える１つの要素または複数の要素を「備える」、または「有する」実施形態は、その特性を備えない追加のそのような要素を含むことができる。
【００８１】
上記の説明は例示のためであり、限定するためではないと理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。加えて、本明細書の範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の主題の教示に対し、特定の状況および材料を適合させるように多くの修正形態を成すことができる。本明細書に記載の材料の寸法および種類は、開示されている主題のパラメータを規定するように意図しているが、それらは決して限定するものではなく、例示的な実施形態である。当業者ならば上記の説明を検討すれば、多くの他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、本明細書に記載の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲に関して決定されるべきであり、そのような特許請求の範囲が権利を付与される均等物の全範囲を含むべきである。添付の特許請求の範囲では、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「その中に（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「その中に（ｗｈｅｒｅｉｎ）」というそれぞれの用語の、簡単な英語の均等表現として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲では、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」および「第３の（ｔｈｉｒｄ）」などの用語は、単に符号として使用され、それらの対象物の数的必要性を課する意図はない。
【００８２】
ここに記載する説明は、最良の形態を含む、本明細書に記載の主題の複数の実施形態を開示するための例を使用し、また、当業者が、その装置またはシステムを作製し、使用し、およびその方法を実施することを含む、開示している主題の実施形態を実施することを可能にするための例を使用する。本明細書に記載の主題の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思い当たる他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言とは異ならない構造的要素を含む場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言と実質的ではない相違を有する均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあると意図するものである。
【符号の説明】
【００８３】
１００  鉄道車両
１０２  先頭動力付きユニット
１０４  後続車両
１０６  レール
１０８  ディーゼルエンジン
１１０  牽引モータ
１１２  車輪
１１４  制御モジュール
１１６  ディーゼルエンジンシステム
１１８  記憶媒体
２００  非供給シリンダ
２０２  供給シリンダ
２０４  シャフト
２０６  排気マニホルド
２０８  ターボチャージャ
２１０  空気流入マニホルド
２１２  吸気マニホルド
２１４  マニホルドバルブ
２１６  排気再循環（ＥＧＲ）マニホルド
２１８  排気再循環（ＥＧＲ）冷却器
３００  燃焼室
３０２  ピストン
３０４  クランクシャフト
３０６  入口
３０８  吸気バルブ
３１０  排気バルブ
３１２  出口
３１４  燃料噴射装置
４００  時間帯
４０２  吸気行程
４０４  圧縮行程
４０６  燃焼行程
４０８  排気行程
４１０  吸気バルブ閉鎖パラメータ
４１０Ａ  吸気バルブ閉鎖パラメータ
４１０Ｂ  吸気バルブ閉鎖パラメータ
４１２  第１の時間
４１４  第２の時間
４１４Ａ  第２の時間
４１４Ｂ  第２の時間
４１６  第３の時間
４１８  第４の時間
４１８Ａ  第４の時間
４１８Ｂ  第４の時間
４２０  第５の時間
４２２  噴射開始パラメータ
４２２Ａ  噴射開始パラメータ
４２４  排気バルブ閉鎖パラメータ
４２４Ａ  排気バルブ閉鎖パラメータ
４２４Ｂ  排気バルブ閉鎖パラメータ
５００  方法
【図１】
2013537955.tif 000003
【図２】
2013537955.tif 000004
【図３】
2013537955.tif 000005
【図４】
2013537955.tif 000006
【図５】
2013537955.tif 000007
【国際調査報告】
2013537955.tif 000008
2013537955.tif 000009
2013537955.tif 000010