(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持つ直接噴射の内燃機関エンジンであり、具体的には、例えば低ＮＯx燃焼（ＮＡＶ）を持つ自動車の、直接噴射のガソリンエンジンのためのものである。本発明の対象であるＮＡＶ操作方法の間、発火点（ＺＺＰ）で、各燃焼室内で燃焼空気比λ≧を持つ概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は点火装置により火花点火し、点火装置（ＦＦＶ）により点火された火炎面燃焼（ＦＦＶ）は制御された自己点火（ＲＺＶ）に移行する。ＮＡＶ操作方法は、制御された自己点火が、純粋なＲＺＶ操作方法が実行のための十分な安定性がないエンジン負荷範囲の中で実行されることを可能にする。【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り、ＲＺＶ部分操作方法が低位から中位の速度および／または低位から中位の負荷を持つ前記エンジン特性マップの領域において実行される操作方法で、希薄な燃料／排気ガス／空気混合気を持つ前記ＲＺＶ部分操作が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前記領域が高負荷時に別の前記エンジン特性マップの領域に隣接し、そこでは発火点（ＺＺＰ）において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を持つ均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は点火装置により火花点火され、火花点火により開始した火炎面燃焼（ＦＦＶ）は制御された自己点火（ＲＺＶ）に移行し、燃料の質量／燃焼室の内容の総質量の０．０３０から０．０５の間の充填希釈度が存在すること
を特徴とする操作方法。
【請求項２】
発火点（ＺＺＰ）において燃焼空気比λが１と２の間にあ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】
前記発火点（ＺＺＰ）が−４５°から−１０°の間のクランク角（ＫＷＷ）にある、および／または、燃焼の中心の位置がクランク角（ＫＷＷ）８°にあり、前記シリンダー内の前記エンジン負荷および／または前記温度レベルに依存して前記燃焼の中心の前記位置が進行または遅延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。
【請求項４】
前記概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が複数の噴射により生成される、および／または、前記概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気を生成する複数の前記噴射が前記エンジン負荷および／またはエンジン速度に依存して作ら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】
前記ＮＡＶ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％の間のエンジンスピードおよび／または前記内燃機関エンジンの最大エンジン負荷が１０％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４のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項６】
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５のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項７】
前記操作方法の前記ＮＯx排出量が運転の０．５から４ｇ／ｋＷｈの間にあ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】
前記操作方法が、スパーク火花点火式成層ＤＥＳ操作方法（成層直接噴射）と組み合せておよび／または追加して実行できる、および／または、前記発火点（ＺＺＰ）および／または前記燃焼の中心の位置がスパーク火花点火式成層ＤＥＳ操作方法の発火点（ＺＺＰ）および／または燃焼の中心の位置に対応する、および／または、前記操作方法が、スパーク火花点火式成層ＤＥＳ操作方法においても可能であるエンジン負荷範囲および／またはエンジン速度範囲で実行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項に記載の操作方法。
【請求項９】
前記操作方法が、純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を持つＲＺＶ操作方法と組み合わせて、および／またはそれに追加して実行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】
前記ＲＺＶ操作方法からＮＡＶ操作方法に切り替わるとき圧縮率εが低くなり、前記ＮＡＶ部分操作方法から前記ＲＺＶ操作方法に切り替わるとき圧縮率εが上昇す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。
【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。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）により知ら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、自己点火させられる。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／空気混合気がオート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、火花点火式ガソリンエンジン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は増えるため、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。
【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、具体的には確実な操作安定性を同時に発生するより高いエンジン負荷範囲をもつ低ＮＯx燃焼を備えた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。
【０００８】
本発明によれば、本問題は独立の請求項の主題により解決される。有利な実施形態は独立請求項の主題である。
【０００９】
本発明は一般的概念に基づくものであり、内燃機関エンジンのための操作方法の一部として、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であり、具体的には直接噴射ガソリンエンジンのためのもので、例えば自動車の、少なくとも一部に低ＮＯx燃焼（ＮＡＶ）を持つ前記操作方法であり、各燃焼室内の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）に移行するような方法で発火点（ＺＺＰ）において燃焼空気比λ≧１を持つ各燃焼室の中の概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は点火装置により火花点火される。
【００１０】
この操作方法は本発明の対象であり、以下ＮＡＶ部分操作方法と呼ぶ。
【００１１】
好ましい実施形態において、ＮＡＶ部分操作方法を使うことで、制御された自己点火（ＲＺＶ）は、純粋なＲＺＶ部分操作方法を備える場合よりも高いエンジン負荷および／またはエンジン速度で少なくとも部分的に実行され得る。火花点火を使うことで、燃焼室の中の燃料または排気ガス／空気混合気の確実な点火は、たとえより高いエンジン負荷またはエンジン速度であったとしても確保される。ＮＡＶ部分操作方法ではまた、オットーサイクル部分操作方法（λ＞１）と比較したとき、発生する制御された自己点火（ＲＺＶ）の結果、ＮＯx排出量は有利に低下し燃費の点での効率性は上昇する。
【００１２】
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に従って操作することができる。この方法で様々なオットーサイクルの操作方法が可能である。化学量論的組成オットーサイクル操作方法は燃焼空気比または空燃比λ＝１を持ち、また点火装置により火花点火され、火炎面燃焼（ＦＦＶ）が発生する。オットーサイクルの化学量論的組成の操作方法は全体のエンジン負荷および／またはエンジン速度範囲を通じて適用することが可能である。好ましい実施形態では、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操作方法で使用される。
【００１３】
オットーサイクル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回または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において、点火装置の領域に、希薄で均一な領域よりは濃い燃料／空気混合気が、燃料の最終噴射を通して配置され、これは複数噴射の形式をとることもできる。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により火炎面燃焼（ＦＦＶ）を通じて点火および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。
【００１４】
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。
【００１５】
低エンジン負荷および／または低エンジン速度範囲で、ＲＺＶ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発生するオットーサイクル操作方法と比べて、ＲＺＶ操作方法では、制御された自己点火が発生するため、各燃焼室内の燃料／排気ガス／空気混合気は各燃焼室の複数の領域でほぼ同時に点火する。ＲＺＶ操作方法は、オットーサイクル操作方法と比べて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。
【００１６】
本発明の対象であるＮＡＶ操作方法は、火花点火式オットーサイクル操作方法およびＲＺＶ操作方法の組み合わせであると考え得る。したがって、ＮＡＶ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部分操作方法には、しかしながら、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操作方法は低い燃費を示し、オットーサイクル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。
【００１７】
ＲＺＶ操作方法に比べ、ＮＡＶ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／空気混合気の操作的に安定したオットーサイクル点火と組み合わせる。本発明の対象である、ＮＡＶ操作方法の実行は、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で制御される。
【００１８】
ＮＡＶ操作方法は、低い圧力勾配とノッキングの減少が特徴である。結果、ＮＡＶ操作方法は、圧力勾配の増加と不規則な燃焼条件、およびとりわけノッキングの増加により、純粋なＲＺＶ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。
【００１９】
操作方法の比較から次の結果が導き出される。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
結果、制御された自己点火（ＲＺＶ）を備えた操作方法は、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燃焼プロセスにより、エンジン円滑性は圧縮着火を伴う操作方法と比べても改善している。
【００２２】
希薄な燃料／排気ガス／空気混合気は、空燃比λ＞１と空気の超過を持つ燃料／排気ガス／空気混合気であり、それゆえ濃い燃料／排気ガス／空気混合気の空燃比はλ＜１である。化学量論的組成比はλ＝１である。
【００２３】
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、例えばλ＝１の場合には、化学量論的組成の燃焼空気比または燃料／排気ガス／空気混合気について、λ＞１の場合には、希薄な空気燃焼比率または燃料／排気ガス／空気混合気について説明する。さらに、例えば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／空気混合気について説明する。
【００２４】
好ましい実施形態では、ＮＡＶ操作方法における発火点（ＺＺＰ）での燃焼空気比λは１から２の間である。
【００２５】
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。希薄であるか、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を示している。
【００２６】
ＮＡＶ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。
【００２７】
ＮＡＶ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。
【００２８】
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。
【００２９】
ここでは、「燃焼の中心」は噴射される燃料の５０％を消費する各燃焼室の燃焼条件を意味すると理解される。これは一般的に熱力学の第一法則に基づいて計算される。従って燃料の中心の位置は、各燃焼室に注入される燃料の５０％が消費されるのに対応するクランク角である。
【００３０】
好ましい実施形態では、ＮＡＶ操作方法のための燃焼の中心の位置は、クランク角は８°ＫＷＷである。高エンジン負荷においてこれを遅らせることは有利である。
【００３１】
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／空気混合気であると理解され、本質的には一律に各燃焼室に配分されている。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、微量の不均衡が存在しうるがそれらは各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。
【００３２】
好ましい実施形態では、ＮＡＶ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。
【００３３】
同様に好ましい実施形態では、ＮＡＶ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。
【００３４】
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。
【００３５】
好ましい実施形態では、ＮＡＶ操作方法のＮＯx排出量はキロワット時当たり０．５から４ｇの間にある。
【００３６】
ＮＡＶ操作方法は火花点火式成層ＤＥＳ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。
【００３７】
この場合、好ましい実施形態は、発火点（ＺＺＰ）および／または燃焼の中心の位置を、火花点火式成層ＤＥＳ操作方法の発火点（ＺＺＰ）および／または火花点火式成層ＤＥＳ操作方法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。
【００３８】
この場合、好ましい実施形態は、火花点火式成層ＤＥＳ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操作方法を含む。
【００３９】
具体的には好ましい実施形態では、ＮＡＶ操作方法は純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を備えたＲＺＶ操作方法と組み合わせて、および／または、それに追加して実施される。
【００４０】
好ましい実施形態では、実質的に純粋なＮＡＶ燃焼（ＮＡＶ）を備えたＮＡＶ部分操作方法はそのような、少なくとも部分ＮＡＶ燃焼（ＮＡＶ）を持つ部分操作方法の１つとして実行される。ここで、実質的に純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）は、理想的には制御された自己点火（ＲＺＶ）のみが発生する部分操作方法として理解される。燃焼の別の種類の特定の割合は、障害の結果として発生しうるが、そのような不測の事態は「実質的に純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）」の定式に包含されている。この定式の主要な理由は、部分操作方法が実質的に純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を伴うからであり、部分操作方法の中断はその他の燃焼処理の発生を生じさせる場合があるが、しかしそれは、純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を支配しない、または部分操作方法の重要な一部である、
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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】
【００４４】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１はＮＡＶ操作方法の燃焼曲線図表１を示し、クランク角ＫＷＷは横軸２（度）に、燃焼曲線ＢＶは縦軸（ジュール）に示されている。ＮＡＶ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、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。
【００４６】
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）、一方のシリンダー圧力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’もＮＡＶもバルブリフト曲線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。
【００４７】
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、ＮＡＶ１３，１３’のバルブリフト曲線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。
【００４８】
図３は、エンジン負荷／エンジン速度図１４を示し、ＲＺＶ操作方法のエンジン特性マップ１５とＮＡＶ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に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操作方法のエンジン特性マップ１５またはＮＡＶ操作方法のエンジン特性マップ１６に包含されず、オットーサイクル操作方法が実行される。
【００４９】
図４の設定条件図２１は、ＲＺＶ操作方法およびＮＡＶ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操作方法の可能な操作範囲の特徴を示している。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操作方法はこの操作範囲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操作方法のみならずＲＺＶ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操作方法を使用することで、燃焼の中心の位置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。
【００５０】
充填希釈度をさらに低めた場合、操作範囲２６に入る。前記操作範囲２６ではＲＺＶ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操作方法により回避可能であり、この場合燃焼の中心の位置は同様に発火点（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。
【００５１】
ＮＡＶ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の操作方法はいずれも実行できない。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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として生じる燃焼の増加同様に生じる。
【００５５】
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】
2013542366.tif 000004
【図２】
2013542366.tif 000005
【図３】
2013542366.tif 000006
【図４】
2013542366.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）に移行することを特徴とする操作方法。
【請求項２】
発火点（ＺＺＰ）において燃焼空気比λが１と２の間にあ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】
前記発火点（ＺＺＰ）に、燃料の質量／前記燃焼室内の総質量の０．０３０から０．０５の間の充填希釈度が存在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。
【請求項４】
前記発火点（ＺＺＰ）が−４５°から−１０°の間のクランク角（ＫＷＷ）にある、および／または、燃焼の中心の位置がクランク角（ＫＷＷ）８°にあり、前記シリンダー内の前記エンジン負荷および／または前記温度レベルに依存して前記燃焼の中心の前記位置が進行または遅延す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】
前記概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気が複数の噴射により生成される、および／または、前記概ね均一で希薄な燃料／排気ガス／空気混合気を生成する複数の前記噴射が前記エンジン負荷および／またはエンジン速度に依存して作ら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％の間のエンジンスピードおよび／または前記内燃機関エンジンの最大エンジン負荷が１０％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５のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項８】
前記操作方法の前記ＮＯｘ排出量が０．５から４ｇ／ｋＷｈの間にあ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】
前記操作方法が、スパーク火花点火式成層ＤＥＳ操作方法（成層直接噴射）と組み合せておよび／または追加して実行できる、および／または、前記発火点（ＺＺＰ）および／または前記燃焼の中心の位置がスパーク火花点火式成層ＤＥＳ操作方法の発火点（ＺＺＰ）および／または燃焼の中心の位置に対応する、および／または、前記操作方法が、スパーク火花点火式成層ＤＥＳ操作方法においても可能であるエンジン負荷範囲および／またはエンジン速度範囲で実行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】
前記操作方法が、純粋な制御された自己点火（ＲＺＶ）を持つＲＺＶ操作方法と組み合わせて、および／またはそれに追加して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ＲＺＶ操作方法からＮＡＶ操作方法に切り替わるとき圧縮率εが低くなり、前記ＮＡＶ部分操作方法から前記ＲＺＶ操作方法に切り替わるとき圧縮率εが上昇す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。
【国際調査報告】
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