(57)【要約】  内燃機関（１０）を運転する方法には、予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて混合モードの燃料噴射器（５０）を用いて、機関（１０）を運転するステップが含まれる。本方法はまた、リンプホームのために、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、従来モードで機関（１０）を選択的に運転するステップを含む。予め定められた予混合モードの故障が発生すると、従来モードで機関（１０）を選択的に運転するためのソフトウェア論理を有する電子制御装置（３０）を備えた、内燃機関（１０）が提供される。
2008546949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）を運転する方法であって、
少なくとも２つの利用可能な噴霧パターンを有する混合モードの燃料噴射器（５０）を介して、予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて所与の機関（１０）サイクル中に機関（１０）を運転するステップと、
予め定められた予混合モードの故障が発生すると、混合モードの燃料噴射器（５０）を介して、従来モードで少なくとも１つの後続の機関（１０）サイクル中に機関（１０）を選択的に運転するステップとを含む方法。
【請求項２】
予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて機関（１０）を運転するステップが、所与の機関サイクル中に混合モードの燃料噴射器（５０）の第１の噴霧パターンにより、機関の少なくとも１つのシリンダ２０内に燃料を噴射することを含み、
従来モードで機関（１０）を選択的に運転するステップが、複数の後続の機関サイクル中に、第１の噴霧パターンとは異なる第２の噴霧パターンにより、少なくとも１つのシリンダ（２０）内に燃料を噴射することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのシリンダ（２０）の流体圧力にさらされた圧力センサ（３６）を介して、少なくとも１つのシリンダ（２０）のシリンダ圧力及びシリンダ圧力の変化率の少なくとも１つを示す値を判断するステップと、
少なくとも部分的に圧力センサ（３６）を用いて、予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて機関（１０）を運転している間に噴射された燃料の着火タイミングを判断するステップとをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて機関（１０）を運転するステップが、第１の動力範囲内で機関（１０）を運転することを含み、
従来モードで機関（１０）を選択的に運転するステップが、第１の動力範囲より低い第２の動力範囲内で機関（１０）を運転することを含み、
予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて機関（１０）を選択的に運転するステップが、圧力センサ（３６）、少なくとも部分的に前記少なくとも１つのシリンダ（２０）内に置かれた温度センサ（３４）、機関回転速度センサ（３８）、内燃機関（１０）の排気システム（４４）内のＮＯｘセンサ（４８）、及び加速度計（３２）の少なくとも１つからの制御信号故障により、予め定められた予混合モードの故障の発生を判断するステップをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つのシリンダ（２０）を備えた機関ハウジング（１２）と、
少なくとも部分的に前記少なくとも１つのシリンダ（２０）内に置かれた、混合モードの燃料噴射器（５０）と、
前記混合モードの燃料噴射器（５０）と制御通信している電子制御装置（３０）とを備えた内燃機関（１０）であって、
前記電子制御装置（３０）が、制御アルゴリズムが記録されたコンピュータ読取可能媒体を含み、前記制御アルゴリズムが、予混合モードで内燃機関（１０）を運転する第１の手段と、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、従来モードで内燃機関（１０）を選択的に運転する第２の手段とを含む内燃機関（１０）。
【請求項６】
前記混合モードの燃料噴射器（５０）が、少なくとも第１の噴霧パターンと、第１の噴霧パターンとは異なる第２の噴霧パターンとを含み、
前記第１の手段が、少なくとも第１の噴霧パターンにより、前記少なくとも１つのシリンダ（２０）内への燃料の噴射を命令する手段を含み、
前記第２の手段が、第２の噴霧パターンにより、前記少なくとも１つのシリンダ（２０）内への燃料の噴射を命令する手段を含む請求項５に記載の内燃機関（１０）。
【請求項７】
前記制御アルゴリズムが、所与の機関サイクル中の前記予混合モードで噴射される燃料の着火タイミングを判断する手段をさらに含み、
前記第２の手段が、少なくとも部分的に、所与の機関サイクルにおいて判断された着火タイミングに基づいて、複数の後続の機関サイクルにおいて燃料の噴射を選択的に命令することにより、リンプホームの従来モードで前記機関（１０）を選択的に運転する手段を含む請求項６に記載の内燃機関（１０）。
【請求項８】
前記第１の手段が、第１の動力範囲内で前記内燃機関（１０）を運転する手段をさらに備え、
前記第２の手段が、前記第１の動力範囲より低い第２の動力範囲内で前記内燃機関（１０）を運転する手段をさらに備える請求項７に記載の内燃機関（１０）。
【請求項９】
制御アルゴリズムが記録されたコンピュータ読取可能媒体を備えた物品であって、
前記制御アルゴリズムが、少なくとも２つの利用可能な噴霧パターンを有する混合モードの燃料噴射器（５０）を介して、所与の機関サイクル中の予混合モードで内燃機関（１０）を運転する手段と、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、少なくとも１つの後続の機関サイクル中に混合モードの燃料噴射器（５０）を介して、リンプホームの従来モードで機関（１０）を選択的に運転する手段とを含む物品。
【請求項１０】
前記制御アルゴリズムが、内燃機関（１０）の電子制御装置（３０）と、内燃機関（１０）の少なくとも１つのシリンダ（２０）の流体圧力にさらされた圧力センサ（３６）、少なくとも部分的に前記少なくとも１つのシリンダ（２０）内に置かれた温度センサ（３４）、機関回転速度センサ（３８）、内燃機関（１０）の排気システム（４４）内のＮＯｘセンサ（４８）、及び加速度計（３２）の少なくとも１つとの間の制御信号故障に基づいて、故障の発生を判断する手段をさらに備える請求項９に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、内燃機関及びその運転方法に関し、より詳しくは、予め定められた予混合モード（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｃｈａｒｇｅ  ｍｏｄｅ）の故障が発生すると、従来モードで機関を選択的に運転することを含む、混合モードの燃料噴射器を備えた内燃機関を運転する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関及び内燃機関を運転する方式の開発が進み、設計及び運転の技術革新がほぼ毎日のように生まれている。最近の多くの設計変更をけん引している１つが、ますます逼迫したエミッション要件である。エミッション品質を向上させるための１つの一般的な手法は、機関の下流に出る燃焼生成物の処理に関係するものである。言い換えれば、機関によって作られた排気ガスが、望ましくない構成成分を除去する又は減少させるための様々な化学的及び／又は物理的工程を介して処理される。代替手法においては、機関の開発業者たちは、エミッション品質を向上させるために、燃焼工程自体を巧みに処理する態様により注目している。
【０００３】
ある望ましくないエミッションの減少を促進するための、燃料噴射量の巧みな処理、頻度、タイミング、及び噴射噴霧パターンの種類が明らかになってきている。技術者にとって特に関心のあることは、総称して「ＮＯｘ」として公知である、様々な窒素と酸素の化合物に対するエミッション限度値に関係する、政府の規則を満たした又はこれを超える設計である。
【０００４】
内燃機関シリンダ内の着火に先立って空気と燃料との混合を高めることが、機関の排気内のＮＯｘレベルを減少させる一助となり得ることが分かってきた。圧縮着火、又はディーゼル機関の技術において、１つの特定の手法が、「予混合圧縮着火」つまり「ＨＣＣＩ」として公知である。予混合モードにおいては、シリンダ圧力及び／又は温度が自己着火を起動するのに十分な時点に先立って、燃料が機関シリンダ内に噴射されることがある。これは、一般的に、機関サイクル内の自己着火が発生し得る時点に又はこの時点近くで燃料が噴射される、より伝統的な手法とは異なるものである。言い換えれば、予混合運転においては、噴射時に燃料が自己着火するのではなく、機関サイクル内の比較的より早い時期に燃料が噴射され、ピストンがシリンダ内を上方へと動く時の空気と混合する時間が長くなる。この結果、殆どの又はすべての噴射されたチャージの着火が、シリンダ空間を横切るコヒーレントな（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）火炎面を介して比較的徐々にではなく、ほぼ同時に発生する。
【０００５】
予混合運転は、多くの車両においてエミッション品質を向上させるのに非常に有望であることが分かってきたが、運転が、様々な運転状況に比較的左右されやすい傾向になる。着火のタイミングなどの、ある運転状況における望ましくないばらつきにより、正常な運転が損なわれる恐れがある。たとえば、高速道路上でのトラックに予混合機関が用いられた場合、予混合故障のために、トラックがガソリンスタンドから遠く離れた所で立ち往生する恐れがある。
【０００６】
機関故障の可能性を減少させるよう、長年に渡って、様々な運転方式及び機関設計が開発されてきた。予混合運転が可能な殆どの機関設計においては、電子制御装置が、機関構成要素のいくつかと結合され、動作上の問題を減少させる一助となるよう、様々な機関パラメータを制御する。しかし、最も進んだ機関制御システムを用いたとしても、勿論、故障は発生する。
【０００７】
シノグル（Ｓｈｉｎｏｇｌｅ）らによる（特許文献１）（２００３年２月２１日出願）、現在は（特許文献２）に、より低いエネルギレベル状況においても機関が動作できるようにする代替運転方式を提供することを目的とした、１つの運転設計が開示されている。このシノグルによる方式は特定の環境においては上手く機能するように思われるが、他の技術分野に対してこのような方法を向上及び進歩させる余地は常にある。
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第１０／３７２，６９２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９９７，１５９号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７２５，８３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記に記載した課題又は欠点の１つ以上を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様においては、本発明は、内燃機関を運転する方法を提供する。本方法は、少なくとも２つの利用可能な噴霧パターンを有する混合モードの燃料噴射器を介して、予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて、所与の機関サイクル中に機関を運転するステップを含む。本方法は、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、混合モードの燃料噴射器を介して、従来モードで少なくとも１つの後続の機関サイクル中に機関を選択的に運転するステップをさらに含む。
【００１１】
別の態様においては、本発明は、内燃機関を提供する。機関は、少なくとも１つのシリンダを備えた機関ハウジングと、少なくとも部分的に少なくとも１つのシリンダ内に置かれた混合モードの燃料噴射器とを含む。電子制御装置が設けられ、これが混合モードの燃料噴射器と制御通信しており、この電子制御装置は、制御アルゴリズムが記録されたコンピュータ読取可能媒体を含む。制御アルゴリズムは、予混合モードで内燃機関を運転する第１の手段と、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、従来モードで内燃機関を選択的に運転する第２の手段とを含む。
【００１２】
さらに別の態様においては、本発明は、制御アルゴリズムが記録されたコンピュータ読取可能媒体を含む物品を提供する。制御アルゴリズムは、少なくとも２つの利用可能な噴霧パターンを有する混合モードの燃料噴射器を介して、所与の機関サイクル中に予混合モードで内燃機関を運転する手段と、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、少なくとも１つの後続の機関サイクル中に、混合モードの燃料噴射器を介して、リンプホームの従来モードで機関を選択的に運転する手段とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、車輪又は履帯９を備えた、作業機械７の車台８に取り付けられた、本発明による機関１０が示されている。機関１０は、機関ハウジング１２と、少なくとも１つのシリンダ２０、たとえばその中に置かれた複数のシリンダ２０とを含む。機関１０は、少なくとも部分的にシリンダ２０内に位置決めされ、かつ従来の方法によりその中で往復運動が可能な、ピストン１４をさらに含むことがある。ピストンロッド１６が、従来の方法でピストン１４をクランクシャフト１８に連結することがある。加圧燃料供給源又はポンプ４０が設けられ、共通のレール４２及び供給通路４６を介して、少なくとも１つの混合モードの燃料噴射器５０、たとえば複数の燃料噴射器５０に結合されることがある。機関１０は、一般的に、それぞれが対応する燃料噴射器を備えた複数のシリンダを含むと考えられるが、記述を簡単なものにするために、本明細書においては、シリンダ２０及び燃料噴射器５０を単数形で表すこととする。機関ハウジング１２が、排気システム４４に、かつターボ過給機（図示せず）に結合されることがある。機関１０は圧縮着火ディーゼル機関であり得ると考えられるが、共通のレールではなく、１つ以上の単体ポンプ噴射器（ｕｎｉｔ  ｐｕｍｐ  ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を有する燃料システムを備えた他の機関の設計が使用されることもあることを理解されたい。
【００１４】
機関１０は、ある機関動作パラメータを制御する及び／又は監視するよう動作可能な電子制御装置３０をさらに含むことがある。電子制御装置３０は、通信ライン３７を介して、シリンダ２０の流体圧力にさらされた、たとえば少なくとも部分的にその中に置かれた、圧力センサ３６と通信していることがある。シリンダ圧力センサ３６は、たとえば、シリンダ２０に露出した圧電センサを含むことがある。圧電センサは、シリンダ圧力によるある度合いの振れ又は振れの変化率に遭遇すると、特定の電圧又は電圧変化を生成する、１つ以上の圧電ダイアフラムを含むことがある。機関１０は、１つがシリンダ２０のそれぞれを備えて置かれた、複数の圧力センサを含むことがあるが、１つの圧力センサが使用されることもある。機関温度センサ３４は、少なくとも部分的にシリンダ２０内に位置決めされ、別の通信ライン３５を介して電子制御装置３０に連結されることもある。ＮＯｘセンサ４８などの排気センサが、排気システム４４に結合され、さらに別の通信ライン４９を介して電子制御装置３０に通信していることがある。加速度計３２、又は起爆センサが、たとえば隣接したハウジング１２に位置決めされて設けられることもある。加速度計３２は、電子制御装置３０がシリンダ２０内の燃料チャージの着火時間又は近似着火時間を判断できるようにするために、さらに別の通信ライン３３を介して電子制御装置３０に通信していることがある。機関回転速度センサ３８が、機関１０に結合され、別の通信ライン３９を介して電子制御装置３０に通信していることもある。
【００１５】
また図２を参照すると、電子制御装置３０はまた、さらに別の通信ライン５１を介して、燃料噴射器５０に制御通信していることがある。燃料噴射器５０は、本明細書に上述したように、少なくとも部分的にシリンダ２０内に置かれた、かつ少なくとも２つの利用可能な噴霧パターンを有する、混合モードの燃料噴射器であり得る。様々な好適な混合モードの燃料噴射器が公知である。好適な混合モードの燃料噴射器の一例が、シェーファー（Ｓｈａｆｅｒ）らによる（特許文献３）より公知である。噴射器５０は、第１の又は外部チェック弁５２と第２の又は内部チェック弁６２とを含む、二重同軸チェック弁の燃料噴射器（ｄｕａｌ  ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  ｃｈｅｃｋ  ｆｕｅｌ  ｉｎｊｅｃｔｏｒ）であり得る。一実施形態においては、本明細書に上述したように、それぞれの噴霧パターンにより、外部チェック弁５２は、予混合又はＨＣＣＩチェック弁と考えられ、内部チェック弁６２は、従来のチェック弁と考えられ得る。用語「内部」及び「外部」を、特定の位置に対するＨＣＣＩチェック弁又は従来のチェック弁に限定するものと理解してはならないことを理解されたい。外部チェック弁が「従来のチェック弁」であり、内部チェック弁がＨＣＣＩチェック弁である代替実施形態も考えられる。
【００１６】
外部チェック弁５２は、それぞれ、第１のシート５６から又はこれに対して動かすことにより、第１の組の噴射オリフィス５８を開閉するよう動作可能な第１の弁部材５４を含むことがある。内部チェック弁６２は、それぞれ、第２のシート６６から又はこれに対して動かすことにより、第２の組の噴射オリフィス６８を開閉するよう動作可能な第２の弁部材６４を含むことがある。制御弁アセンブリ７０が、燃料噴射器５０にかつ電子制御装置３０に結合されて、外部チェック弁５２及び内部チェック弁６２の開閉を、したがって、それぞれ個々のチェック弁を介して燃料噴射のタイミング及び継続時間を制御することがある。考えられる一実施形態においては、電子制御装置３０は、１つ又は複数の所望の対応する組の噴射オリフィスを通じて燃料を噴射するために、第１のチェック弁５２及び第２のチェック弁６２のいずれか又はその両方を選択的に開放するよう動作可能である。電子制御装置３０は、さらに、本明細書に上述したように、所与の機関サイクル中の選択された時間に、１つ又は複数の個々の噴射を命令するよう動作可能であることがある。
【００１７】
第１の組の噴射オリフィス５８は、シリンダ２０の軸Ｚに対して第１の平均噴射角αで置かれた、複数の噴射オリフィスを含むことがある。第２の組の噴射オリフィス６８は、第１の平均噴射角αより大きい軸Ｚに対して第２の平均噴射角θで置かれた第１の組５８とは異なる、複数の噴射オリフィスを含むことがある。したがって、噴射オリフィス５８は、燃料噴射器５０の第１の噴霧パターンを定義することがあり、噴射オリフィス６８は、燃料噴射器５０の、第２の、異なる噴霧パターンを定義することがある。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、異なる噴霧パターンを提供する代替手段が用いられることを理解されるであろう。たとえば、異なる平均噴射角を有する別個の組の噴射オリフィスではなく、異なる大きさ又は異なる数を有する数組のオリフィスが、燃料噴射器５０の１つ以上の利用可能な噴霧パターンを提供するのに利用されることがある。
【００１８】
本発明は、さらに、内燃機関を運転する方法を提供する。本方法は、混合モードの燃料噴射器５０を介して、予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて所与の機関サイクル中に機関１０を運転するステップを含むことがある。予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて、所与の機関サイクル中に燃料噴射器５０の第１の組の噴射オリフィス５８を介して、第２の組の噴射オリフィス６８を介して、又はその両方で、燃料がシリンダ２０内に噴射されることがある。言い換えれば、所与の機関サイクル又は複数の機関サイクル中に、燃料噴射器５０の利用可能な噴霧パターンのいずれかを介して、燃料が噴射されることがある。「予混合モード及び従来モードの少なくとも１つ」での運転が、通常の機関運転である、即ち故障が発生していない場合であると考えられる。
【００１９】
本方法は、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、混合モードの燃料噴射器５０を介して、従来モードでの少なくとも１つの後続の機関サイクル中に、機関１０を選択的に運転するステップをさらに含むことがある。このような選択的運転は、たとえば、操作者がその場で立ち往生せずに作業機械７をガソリンスタンドまで運転していくことができるようにする、リンプホームモードの運転に対応する。代替形態として、従来モードでの選択的運転により、障害又は故障が無事解決するまで、機関１０が動作し続けて、予混合モード運転が再開できるようになることがある。少なくとも１つの後続の機関サイクル中に従来モードで機関１０を選択的に運転する場合、燃料噴射器５０の第２の組の噴射オリフィス６８のみを介して、燃料が噴射されることがある。第２の組のオリフィス６８により、燃料噴射が比較的より大きい噴射角αとなり、したがって噴射された燃料が燃料噴射器５０の先端から比較的より外方に方向付けられることを想起されたい。当業界では周知であろうが、燃料噴霧を外方に配向することは、従来モードの運転に適することが多く、一般的にピストン１４が上死点位置の近くにある時に、シリンダ２０内の自己着火状況で又はこの近くで、燃料が噴射されることがある。
【００２０】
考えられる一実施形態においては、代表的な機関サイクル又は複数の機関サイクル中に、電子制御装置３０が、機関１０が比較的より低い部分の動力範囲内で動作している間、予混合運転を実施するよう、第１の噴霧パターンによる燃料の噴射を命令することがある。機関１０により大きい動力が要求される場合、従来の運転が、予混合運転によって提供される動力を補足するのに用いられることがある。機関１０が従来モードで選択的に操作される場合、利用可能な動力範囲は比較的低く、機関１０を用いる作業機械７が、ガソリンスタンドまで必要最低限の機関運転（リンプホーム）をするのに、どうにか十分な動力を提供するに過ぎないことがある。
【００２１】
本明細書において使用される場合、用語「予め定められた予混合モードの故障」とは、電子制御装置３０が、予混合モードが動作可能でない又は所望通り動作していないことを判断できる、任意の判断された機関状況を包含するものと理解されたい。このため、予め定められた予混合モードの故障は、電子制御装置３０と、加速度計３２、温度センサ３４、圧力センサ３６、機関回転速度センサ３８、又はＮＯｘセンサ４８のいずれかとの間の、特定の制御信号の又は制御信号がないことの両方を含む、制御信号故障であり得る。示されていないが、従来のイオンセンサが、着火タイミングの判断を容易にするよう機関１０と共に使用されることもあり、これにより、本明細書に上述したように、電子制御装置３０が、着火タイミングがずれている場合にも予混合モードの故障を判断できる。連続した予混合モード運転の故障又は望ましくない状況を示すさらなる機関状況が公知であり、本明細書に記述されているリンプホームモードでの選択的運転が適切であることを判断する際に使用されることがある。
【００２２】
本発明による方法は、たとえば圧力センサ３６を用いて、機関１０のシリンダ２０のシリンダ圧力及びシリンダ圧力の変化率の少なくとも１つを示す値を判断することをさらに含むことがある。本明細書において使用される場合、用語「を示す値」とは、関心事である特性の直接測定値、及び関心事である特性との公知の関係を有する別の値又は特性の判断に基づく間接測定値又は推定値の両方を包含するものと理解されたい。本明細書に上述したように、予混合モードの故障を判断する１つの手段は、圧力センサ３６と電子制御装置３０との間の制御信号故障によるものであり得ると考えられる。電子制御装置３０は、たとえば、連続して試みられたＨＣＣＩ運転を望ましいものにするためには、シリンダ圧力又はシリンダ圧力の増加が余りにも大きい又は余りにも小さいと判断することがある。代替形態として、電子制御装置３０は、制御信号が圧力センサ３６（又は他の任意のセンサ）の間に存在せず、したがって、連続して試みられたＨＣＣＩ運転が望ましくないと判断することがある。
【００２３】
シリンダ圧力を直接測定するのではなく、シリンダ圧力及びシリンダ圧力の変化率の少なくとも１つを示す値を判断する別の手段が、光学センサを含むことがある。ある光学センサが、シリンダ圧力との公知の関係を有する、シリンダ内の透過光の振幅を判断するのに用いられることがある。このようなセンサが、ミシガン州のプリマス（Ｐｌｙｍｏｕｔｈ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）にあるオプトランド社（Ｏｐｔｒａｎｄ，Ｉｎｃ．）より市販されている。他の好適な光学センサには、シリンダ圧力に基づいて形状を変える半浸透性の空洞によって作られた周波数の差を測定するよう動作可能な干渉計が含まれる。このような干渉計センサが、ノースカロライナ州のハイポイント（Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ，Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）にあるファイバーダイナミクス社（Ｆｉｂｅｒ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ，  Ｉｎｃ．）より市販されている。さらに別の好適なセンサの種類に、マイクロストレインゲージシリンダ圧力センサが含まれることがある。このようなセンサは、シリンダ圧力の変化に比例した、シリンダ内のグロープラグロッドの比較的小さい動きを判断するよう動作可能であり、テキサス州のダラス（Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓ）にあるテキサス・インスツルメンツ社（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）より市販されている。シリンダ内プローブの近傍部のイオンのレベルを測定する、イリノイ州のロックフォード（Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）にあるウッドワードガバナー社（Ｗｏｏｄｗａｒｄ  Ｇｏｖｅｒｎｏｒ）により製造されたイオンセンサが、イリノイ州のピオリア（Ｐｅｏｒｉａ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）にあるキャタピラー社（Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ  Ｉｎｃ．）により製造されている種類のシリンダ内火炎面センサと同様に、使用されることもある。
【００２４】
本発明による方法は、予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて、機関を運転している間に噴射された燃料の着火タイミングを判断することをさらに含むことがある。着火のタイミングが、たとえば、少なくとも部分的に、圧力センサ３６を用いて又は上記で論じた代替圧力判断手段を用いて判断されることがある。代替形態として、着火タイミングが、加速度計３２、又は上述したイオンセンサを介して判断されることがある。本明細書に上述したように、予混合モードの故障を判断する別の手段には、着火タイミングが予め定められた着火タイミング範囲外にあると判断することが含まれると考えられる。たとえば、予混合モードで運転している場合、噴射された燃料が予め定められたクランク角範囲内で着火することが望ましいであろう。たとえば、着火が余りにも遅く又は余りにも早く発生した場合、本明細書に上述したように、予混合モード運転が損なわれ、リンプホームモードを始動することが望ましいことがある。
【００２５】
電子制御装置３０が、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能媒体、又は制御アルゴリズムが記録された他の任意の好適な媒体をさらに含むことがある。制御アルゴリズムは、１つの機関サイクル内に予混合の及び従来の噴射を含む、予混合モード又は混合モードでのみ機関１０を運転する第１の手段と、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、従来モードで機関１０を選択的に運転する第２の手段とを含むことがある。第１の手段は、燃料噴射器５０の少なくとも第１の噴霧パターンによりシリンダ２０内への燃料の噴射を命令する手段を含むことがあり、第２の手段は、燃料噴射器５０の第２の噴霧パターンによる、たとえば第２の噴霧パターンのみによる、シリンダ２０内への燃料の噴射を命令する手段を含むことがある。考えられる一実施形態においては、第２の手段は、所与の機関サイクルの後の複数の機関サイクル中に、第１のチェック弁５２を開放せずに第２のチェック弁６２を選択的に開放する手段をさらに含むことがある。第２の手段は、機関１０の代替制御方法として働くことがあり、したがって、通常の運転が損なわれるにしても、燃料噴射タイミング及び継続時間などの要因が実際に制御されることがある。
【００２６】
電子制御装置３０の制御アルゴリズムは、所与の機関サイクル中に予混合モードで噴射される燃料の着火タイミングを判断する手段をさらに含むことがある。第２の手段は、所与の機関サイクルの後の複数の機関サイクル内での燃料の噴射を選択的に命令することにより、リンプホームの従来モードで機関１０を選択的に運転する手段をさらに含むことがある。上述した機関１０の選択的運転は、本明細書に上述したように、少なくとも部分的に、所与の機関サイクル中に判断された着火タイミング、たとえば予め定められた範囲外の判断された着火タイミングに基づいて始動されることがある。制御アルゴリズムは、少なくとも部分的に、圧力センサ３６、温度センサ３４、機関回転速度センサ３８、ＮＯｘセンサ４８、又は加速度計３２の少なくとも１つを介して、予め定められた予混合モードの故障の発生を検出する手段をさらに含むことがある。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
通常の運転中に、機関１０が、混合モードを含む、上述した予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて運転される。予混合運転のための第１の噴霧パターンにより燃料が噴射されることがあり、電子制御装置３０の制御アルゴリズムの第１の手段による運転に対応する、従来モードの運転のための第２の噴霧パターンにより燃料が噴射されることがある。たとえば、機関１０は、予混合モードでのみ動作することがあるが、公知の理由により、混合モードでより高い荷重及び速度で動作することもある。上述したように、予混合モードの運転及び従来モードの運転のいずれか又はその両方が、通常の運転中に所与の機関サイクル内で発生することがある。しかし、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、電子制御装置３０の制御アルゴリズムの第２の手段が稼動されることがある。予め定められた故障が発生した場合、少なくとも１つの後続の機関サイクルにおいて、機関１０が、従来モードで、たとえばより低い動力範囲で運転され、これにより、機関１０は、運用が可能になるまで引き続き動作できるようになる。実際に機関１０を運用するのではなく、電子制御装置３０又は機関１０の他のいくつかの要素が、電子制御をリセットして、たとえば本明細書に記述した制御アルゴリズムの第１の手段を介して、通常の運転が回復されるよう構成されることが考えられる。たとえば、単にリンプホーム論理を稼動して、運用されるまで活動状態に保つのではなく、予め定められた故障又は障害が無事解決された場合に、通常の運転が回復され、リンプホーム論理が稼動停止されるような実施形態が考えられる。
【００２８】
ここで、図３に移ると、本発明による例示的制御工程を例示するフローチャート１００が示されている。この工程は、ボックス１１０「ＳＴＡＲＴ（開始）」から始まる。工程は、ボックス１１０からボックス１２０に進み、ここで、（図３には予混合モードのみが示されているが）電子制御装置３０が、所与の機関サイクル内の予混合モード及び従来モードの少なくとも１つにおいて機関１０を運転する。工程は、ボックス１２０からボックス１３０に進み、ここで、電子制御装置が、予め定められた予混合モードの故障の発生を判断する。本明細書に上述したように、予め定められた故障は、機関１０内の様々な制御信号故障のいずれかであり得る。工程は、ボックス１３０からボックス１４０に進み、ここで、電子制御装置３０が、少なくとも１つの後続の機関サイクルのためのリンプホームの従来モードで機関１０を選択的に運転する。工程は、これより、ボックス１５０「ＦＩＮＩＳＨ（終了）」へと進む。
【００２９】
これまでの記述は、単なる例示目的であり、どのような形であれ本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。したがって、当業者は、本発明の意図した趣旨及び範囲から逸脱することなく、現在開示されている実施形態の様々な修正形態が作られることを理解されるであろう。たとえば、選択的な従来モードの運転は、噴射器５０の第２の噴霧パターンにより燃料を噴射することによって実施されると考えられるが、代替形態も考えられる。従来モードの運転に特有の噴霧パターンに切り換えるのではなく、燃料噴射のタイミング及び／又は継続時間を切り換えて、機関１０が必要最低限の機関運転（リンプホーム）をすることができる。たとえば、予め定められた予混合モードの故障が発生すると、制御が切り換えられて、燃料噴射が、ＨＣＣＩ運転に典型的な、所与の機関サイクル内の比較的より早い時期ではなく、ピストン１４の上死点位置の近くで行われるようになり得る。添付図面及び特許請求の範囲を精査することにより、他の態様、特徴、及び利点が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による内燃機関を備えた作業機械を示す概略側面図である。
【図２】図１の内燃機関の一部分を示す部分断面側面図である。
【図３】本発明による制御工程を例示するフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月3日(2008.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
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