(57)【要約】  エンジンを始動させる方法は、排気弁を通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖するとともに、前記排気弁が閉鎖される一方で圧縮動作と排気動作との少なくとも一方の少なくとも一部分にわたって吸気弁を開放して、ピストンをシリンダ内において複数の往復動作を通して上死点及び下死点位置間で往復運動させることを含む。エンジンもまた開示されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを有するシリンダと、燃料を前記シリンダ内に噴射する燃料噴射器と、前記シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、前記排気弁を開閉する手段とからなる少なくとも１つのシリンダ機構であって、前記開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って前記排気弁を開閉するシリンダ機構を含むエンジンを始動させる方法において、
前記排気弁を前記通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖するとともに、前記排気弁が閉鎖される一方で前記圧縮動作と前記排気動作との少なくとも一方の少なくとも一部分にわたって前記吸気弁を開放して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して上死点及び下死点位置間で往復運動させることを含む方法。
【請求項２】
前記ピストンの少なくとも１回の初期往復動作中は、いかなる燃料も前記シリンダ内に噴射しないことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ピストンの少なくとも１回の初期往復動作の後に、前記シリンダ内に燃料を噴射することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
燃料を噴射した後に、前記ピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
燃料を噴射した後に、前記ピストンの前記少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持した後、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記シリンダと吸気マニホルドの少なくとも一方において温度を検出し、検出された温度が所定の温度に達した後にのみ、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記シリンダと吸気マニホルドの少なくとも一方において温度を検出し、検出された温度が所定の温度に達した後にのみ燃料を噴射することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
燃料を噴射した後に、前記ピストンの前記少なくとも１回の往復動作にわたって前記排気弁を閉鎖して維持した後、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
燃料噴射後の少なくとも１回の往復動作中は、いかなる燃料も前記シリンダ内に噴射しないことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記ピストンの少なくとも１回の初期往復動作中に、燃料を前記シリンダ内に噴射することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
燃料を噴射した後に、前記ピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
燃料を噴射した後に、前記ピストンの前記少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持した後、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
燃料噴射後の少なくとも１回の往復動作中は、いかなる燃料も前記シリンダ内に噴射しないことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記シリンダ内に燃料を噴射することと、前記ピストンが前記上死点位置の直近にある時に前記燃料に点火することと、前記燃料に点火した後に、前記排気弁を前記通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動させることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
燃料を前記シリンダ内に噴射することと、前記シリンダ内の温度が、前記燃料が点火するほど十分に高くなるまで、前記シリンダを十分な往復動作を通して移動させることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
燃料を前記シリンダ内に複数の別々の噴射事象で噴射することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記通常の燃焼サイクル中とは異なる時間長にわたって前記吸気弁を閉鎖して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
シリンダと、前記シリンダとの流体連通を開閉する吸気弁及び排気弁と、前記シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、燃料を前記シリンダ内に噴射するように構成される燃料噴射器と、前記排気弁を開閉する手段とを含むシリンダ機構であって、前記開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って前記排気弁を開閉するシリンダ機構と、
前記シリンダ内への燃料噴射と前記吸気弁及び前記排気弁の開閉とを制御するように構成される制御装置であって、前記ピストンが前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動する間、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖位置に維持するとともに、前記排気弁が閉鎖される一方で前記圧縮動作と前記排気動作との少なくとも一方の少なくとも一部分にわたって前記吸気弁を開放して維持するように構成される制御装置とを含むエンジン。
【請求項１９】
前記シリンダ内の温度を検出し、前記シリンダ内の前記温度に対応する信号を前記制御装置に送る温度センサを含み、前記制御装置は前記燃料噴射器を制御して、前記シリンダ内の温度が所定の温度に達した後にのみ燃料を噴射させるように構成される、請求項１８に記載のエンジン。
【請求項２０】
前記制御装置は、燃料を噴射した後に、前記ピストンの前記少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持した後、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁の開閉を制御するように構成される、請求項１９に記載のエンジン。
【請求項２１】
前記制御装置は、燃料を噴射した後に、前記ピストンの前記少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持した後、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁の開閉を制御するように構成される、請求項１８に記載のエンジン。
【請求項２２】
複数のシリンダ機構を含み、各シリンダ機構に関して前記吸気弁は、それぞれのシリンダと吸気マニホルドとの間における流体連通を開閉するように構成され、各シリンダ機構に関して前記制御装置は、前記ピストンが前記シリンダ内において前記複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動する間、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を前記閉鎖位置に維持するように構成される、請求項１８に記載のエンジン。
【請求項２３】
前記制御装置は、前記ピストンが前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動する間、前記通常の燃焼サイクル中とは異なる時間長にわたって前記吸気弁を閉鎖位置に維持するように構成される、請求項１８に記載のエンジン。
【請求項２４】
圧縮点火エンジンである、請求項１８に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを始動させる方法とエンジンに関し、特に冷えたエンジンを始動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、その運転が最適になるある一定の条件と、その運転が最適ではないある一定の条件とを有する。例えば、ディーゼル機関のシリンダ内の燃料は、温度が低過ぎると燃焼しないことがある。この問題に対する一般的な解決策は、吸気マニホルドに近接する空気加熱器又はグロープラグ等によって給気を加熱することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
追加の装置を必要としない空気加熱手段を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、エンジンを始動させる方法が提供される。エンジンは、少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを有するシリンダと、燃料をシリンダ内に噴射する燃料噴射器と、シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、排気弁を開閉する手段とからなる少なくとも１つのシリンダ機構であって、開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って排気弁を開閉するシリンダ機構からなる。方法は、排気弁を通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖するとともに、排気弁が閉鎖される一方で圧縮動作及び排気動作の少なくとも一方の少なくとも一部分にわたって吸気弁を開放して、ピストンをシリンダ内において複数の往復動作を通して上死点及び下死点位置間で往復運動させることを含む。
【０００５】
本発明のまた他の態様によれば、エンジンは、シリンダと、シリンダとの流体連通を開閉する吸気弁及び排気弁と、シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、燃料をシリンダ内に噴射するように構成される燃料噴射器と、排気弁を開閉する手段とを含むシリンダ機構であって、開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って排気弁を開閉するシリンダ機構からなる。制御装置はシリンダ内への燃料噴射と吸気弁及び排気弁の開閉とを制御するように構成され、この制御装置は、ピストンがシリンダ内において複数の往復動作を通して上死点及び下死点位置間で往復運動する間、排気弁を通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖位置に維持するとともに、排気弁が閉鎖される一方で圧縮動作と排気動作との少なくとも一方の少なくとも一部分にわたって吸気弁を開放して維持するように構成される。
【０００６】
同様の符号が同様の要素を示す図面と併せて以下の詳細な説明を読むことによって、本発明の特徴及び利点が明確に理解される。図面は下記の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１ａ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｂ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｃ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｄ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｅ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｆ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｇ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｈ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｉ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｊ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｋ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｌ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図１ｍ】エンジンの運転サイクルの異なる段階中の、本発明の一態様に従うエンジンのシリンダ機構を示す略図である。
【図２】複数のシリンダ機構を含む、本発明の一態様に従うエンジンを示す略図である。
【図３】本発明の一態様に従う、低温始動運転に含まれる段階を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１ａ〜１ｍは、本発明の一態様に従うエンジン２１（図２）のシリンダ機構２３を示す。本発明の態様は、あらゆる種類のエンジンに関して用いられるように構成されるが、現在は、本発明の態様が圧縮点火エンジンに関して用いるのに特に適するであろうと予想され、別段に注記される場合を除いて、例示目的のためにディーゼル機関と方法とを説明する。
【０００９】
エンジン２１は、少なくとも１つのシリンダ機構２３を含む。各シリンダ機構２３は、シリンダ２５と、シリンダとの流体連通を開閉する吸気弁２７及び排気弁２９とを含む。シリンダ機構２３は更に、シリンダ２５内において、（図１ｂ、１ｄ、１ｆ、１ｈ、１ｊ及び１ｌに示すような）上死点（ＴＤＣ）位置と（図１ａ、１ｃ、１ｅ、１ｇ、１ｉ、１ｋ及び１ｍに示すような）下死点（ＢＤＣ）位置との間で往復運動するように構成されるピストン３１と、燃料を（図示されない燃料源から）シリンダ内に噴射するように構成される燃料噴射器３３とを含み得る。
【００１０】
エンジン２１は通常、コンピュータからなる従来の電子制御装置等の制御装置３５も含む。制御装置３５は、シリンダ内への燃料噴射を制御するとともに、可変動弁機構（ＶＶＡ）３７の動作を制御すること、又は、従来のカム及びロッカアーム機構（図示せず）において制御装置がロッカアームの位置を変化させること及び固定することで開閉を制御すること等によって、吸気弁２７及び排気弁２９の開閉を制御するように構成される。
【００１１】
制御装置３５は更に、図１ａ〜１ｇに示すように、ピストン３１がシリンダ２５内において吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを含む複数の往復動作を通して、上死点及び下死点位置間で往復運動する間、排気弁２９を閉鎖位置に維持するように、プログラムされること等によって構成され得る。制御装置３５は更に、ピストンが上死点及び下死点位置間で往復運動する間、エンジンの通常運転中に排気弁が閉鎖されるより長く排気弁２９を閉鎖位置に維持するように構成され得る。ここで用いられる意味での「より長い」は、燃焼サイクル中のより長い一部分を意味し、経過時間という意味で必ずしもより長いわけではない。排気弁２９がピストンの往復の全時間にわたって閉鎖されるエンジンの実施形態を説明のために示すが、本発明の一態様と一致して、制御装置３５は、排気弁をこの全動作にわたって閉鎖して保つ代わりに、エンジンの通常運転中より短い、往復動作のある部分では排気弁を開放し得ることは理解されよう。排気弁が「閉鎖」されるという表現は、別段に指示される場合を除いて、排気弁が燃焼サイクル全体にわたって閉鎖される場合だけではなく、通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖される場合も包含することは理解されよう。「往復動作」という表現は、上死点から下死点まで又は下死点から上死点までの動作だけではなく、上死点から下死点を経て上死点までの動作又は下死点から上死点を経て下死点までの動作を意味することを意図している。制御装置３５は、従来の始動機構を動作させてクランク軸（図示せず）を回転させ、それによって更にピストンの往復運動を起こさせることによる等の、何らかの適切な態様でピストン３１の往復運動を制御するように構成され得る。
【００１２】
制御装置３５は、異なる長さの時間、すなわち通常燃焼時より長い又は短い持続時間にわたる吸気弁２７の開閉を制御するようにも構成され得る。しかし、制御装置３５は、排気弁が閉鎖されている時に圧縮動作及び／又は排気動作の少なくとも一方の間、吸気弁２７を開放して維持し、あらゆる「空気ばね」効果を最小限にすることになる。例えば、制御装置３５は、エンジンの吸気マニホルドとの流体連通を容易にするために、吸気弁を制御してより長く開放したままにする。制御装置３５は、吸気弁２７を制御して、ピストンの１回以上の往復動作にわたって完全に開放されたまま又は完全に閉鎖したままにする。
【００１３】
吸気弁２７が閉鎖された各圧縮行程中に、シリンダ２５内の空気を圧縮して加熱する。次の吸気行程中、圧縮及び加熱されたシリンダ２５内の空気は、一般に、シリンダ外のより低温の空気（吸気マニホルド３９（図２）内の空気等）より高温になり、シリンダの外に流出して、吸気マニホルド内等のシリンダの外側の空気を暖める。吸入空気及びシリンダ２５内の圧縮加熱された空気は、圧縮行程中に閉鎖された排気弁２９を通って排出されないため、ピストン３１の各往復動作中にシリンダ内の空気は更に暖かくなる。
【００１４】
点火が起きるほどシリンダ２５内の温度が十分に高くなっていると予想されるまで、ピストン３１は排気弁２９が閉鎖されたまま、所定の回数、往復運動する。例えば、異なるエンジンに関して異なる温度でモデリングを行なって、点火が起こるであろうと予想される所定の温度にシリンダ内の温度が達するために、ピストン３１はシリンダ２５内において何サイクル往復運動しなければならないかを判断することができる。制御装置３５は、周囲温度に対応する信号を受け、シリンダ２５が所定の回数の往復動作を通して往復運動し終え、かつシリンダ２５内の温度が十分に高くなっていると予想されるまで、排気弁２９を閉鎖したままに保つ。この方法では、低温のために点火しなかった燃料を含むシリンダの排気が減少するため、始動中の炭化水素排出量が削減され得る。
【００１５】
シリンダ２５内の温度上昇のモデリングの代案又は追加として、シリンダ２５の中又は直近の温度を検出する温度センサ４１が設けられ得る。温度センサ４１はシリンダ２５内に配置されるプローブを含み、又は該温度センサは、吸気マニホルド３９内等、シリンダの外側に配置され得る。温度センサ４１は、当然ながら、シリンダ２５と吸気マニホルド３９との両方に又は何らかのその他の適切な位置に設けられ得る。温度センサ４１は、シリンダ２５内の温度に対応する信号を制御装置３５に送る。制御装置３５は、燃料噴射器３３を制御して、シリンダ２５内の温度が所定の温度、通常では点火が起こるであろうと予想される温度に達した後にのみ燃料を噴射させるように構成され得る。この方法では、低温のために点火しなかった燃料を含むシリンダの排気が減少するため、始動中の炭化水素排出量が削減され得る。
【００１６】
図３に示すように、段階１０１でエンジン始動命令がエンジンに供給される時に、段階１０３において周囲温度を検出するために、また他の温度センサ（図示せず）が設けられ得る。制御装置３５は、周囲温度が何らかの所定の所望温度に等しい又はこれより高い場合には、段階１０５に示されるような通常始動手順に従って、エンジンを始動させるようにプログラムされる。当然ながら、制御装置３５は常に、図３の破線で示すように、排気弁２９が通常燃焼サイクル中より長く閉鎖される本明細書に記載の「低温始動」手順により、エンジンを始動させるようにもプログラムされる。図３の段階１０７で、エンジンは低温始動運転を開始する。
【００１７】
燃料噴射を起こさせ得る選択肢はいくつかあり、段階１０９−１、１０９−２及び１０９−３に示される３つの選択肢により例証される通りであるが、これらの３つの選択肢は燃料が噴射される態様を限定するのではなく、例証することを意図している。シリンダの位置又は近傍のＴｍｅａｓｕｒｅｄがＴｄｅｓｉｒｅｄと等しいか又はこれより高くなるように、制御装置３５が排気弁２９の閉鎖を制御した後、段階１０９−１において燃料が噴射され得る。代案として、燃料は、制御装置３５がある回数の往復動作にわたって排気弁２９の閉鎖を制御した後に、段階１０９−２において噴射され、回数ＮはＴａｍｂｉｅｎｔ、Ｐａｍｂｉｅｎｔ又はブースト圧Ｐｂｏｏｓｔの１つ以上を含み得る変数の関数として計算される。更にまた他の代案として、クランキング中の第１の（又はその後の）往復動作中等、制御装置３５が排気弁２９の閉鎖を制御するある所定の時点で、又は複数の噴射事象により、段階１０９−３において燃料が噴射される。
【００１８】
図１ｉ〜１ｍに示すように、温度が所定の温度になるまで又は所定の回数のサイクルにわたって、通常は図１ｄ〜１ｇに示すように燃料を噴射した後にピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって、制御装置３５は、排気弁を閉鎖して維持した後に、通常燃焼サイクルに従って吸気弁２７及び排気弁２９の開閉を制御するように構成され得る。更に、制御装置３５は、通常運転とは異なるサイクルに従って、吸気弁２７及び排気弁２９の開閉を制御するように構成され得る。排気弁２９が閉鎖されたままでピストン３１を往復運動させることによって、噴射された燃料は空気と予混合し易くなり、吸気弁２７と排気弁が閉鎖された時に（図１ｈ（予混合燃料の圧縮を示す図）及び図１ｉ（燃焼を示す図）に示すように）、（図１ｌに示すような）従来の燃焼運転におけるようにピストンが上死点の位置又は近傍にある間に、吸気弁と排気弁の両方が閉鎖されたままで燃料が噴霧として噴射される場合より良好に点火することができる。また、ピストン３１がシリンダ２５内において１回以上の往復動作を行なったため、シリンダ内の混合物の温度はより暖かくなり、混合物は通常更に良好に点火するようになる。
【００１９】
ピストン３１は、燃料噴射後に排気弁２９が閉鎖されたままで複数回往復運動し（すなわち図１ｅ〜１ｇに示される動作が複数回繰り返され）、これによって燃料と空気との混合を容易にすることは理解されよう。更に、燃料噴射はピストンの初期往復動作中に起こり得るとともに、燃料噴射の前にピストンの往復動作を先行させる必要はない（すなわち図１ａ〜１ｂに示される動作が省略される）ことも理解されよう。燃料が早期サイクル中に噴射される場合は、何らかの時点で給気が点火し、燃料を含まない空気が単に圧縮された場合より更に吸気マニホルド３９を加熱する。しかし、燃料噴射の前にシリンダ２５内の温度が何らかの所定レベルに達するまで待つことにより、ピストン３１は、燃焼前かつ燃料噴射後に最小限の回数の往復動作を通して動作し、これにより、シリンダ２５から吸気マニホルド内への噴射燃料の流入を最小限に抑え得る。
【００２０】
図２に示すように、エンジン２１は一般に複数のシリンダ機構２３からなる。各シリンダ機構２３のシリンダ２５は一般に、吸気弁２７により吸気マニホルド３９と流体連通するとともに、排気弁２９により排気マニホルド４３と流体連通するように構成される。吸気弁２７が開放されかつ排気弁２９が閉鎖されたシリンダ２５内におけるピストン３１の吸気行程中に、シリンダからの加熱空気は吸気マニホルド３９内のより低温の空気より高圧になる傾向にあり、その結果として、いくらかの加熱空気が吸気マニホルド内に流入してその他のシリンダからの空気と混合した後に、次の吸気行程中にシリンダ内に再び引き込まれ得る。燃料が噴射されると、１つおきのシリンダ２５からの空気及び燃料が、各々のその他のシリンダ２５からの空気及び燃料と、吸気マニホルド内において混合する。この方法で、温度及び空気／燃料混合物が各シリンダ２５内において更に均一化され、吸気マニホルドとポートとのある程度の加温が起こり易くなる。更に、始動運転中は排気弁２９が閉鎖されるため、排気マニホルド又はシリンダ機構２３の下流のその他の構成要素の加熱にエネルギーが浪費されない。
【００２１】
少なくとも１つの吸気弁２７と少なくとも１つの排気弁２９とを有するシリンダ２５と、燃料をシリンダ内に噴射する少なくとも１つの燃料噴射器３３と、シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で往復運動するように構成されるピストン３１とからなる少なくとも１つのシリンダ機構２３を含むエンジン２１、特にディーゼル機関を始動させる方法が提供される。この方法によれば、ピストン３１はシリンダ２５内において、排気弁２９が閉鎖されたままで（すなわち完全に又は通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖される）、複数の往復動作を通して上死点及び下死点位置間で往復運動する。
【００２２】
この方法の一態様によれば、図１ａ〜１ｃに示すようなピストンの少なくとも１回の初期往復動作中は、いかなる燃料もシリンダ２５内に噴射されない。その後、図１ｄに示すように、燃料がシリンダ２５内に噴射される。排気弁２９は、図１ｅ〜１ｇに示すように、燃料噴射後にピストン３１の少なくとも１回の往復動作にわたって閉鎖されて保たれる。吸気弁２７と排気弁２９との両方が燃料噴射後に閉鎖されている時に、シリンダ２５内の温度が十分に高く、空気／燃料混合物の圧縮が十分に大きい場合に、図１ｈに示すようにピストン３１が上死点位置に到達する直近で、図１ｉに示すように燃料の燃焼が起こる。次に、燃料噴射後に排気弁がピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって閉鎖されて維持された後に、吸気弁２７及び排気弁２９は、図１ｉ〜１ｍに示すような通常の燃焼サイクルに従って開閉され得る。温度センサ４１がシリンダ２５内の温度を検出し、図１ｉ〜１ｍのような通常の燃焼サイクルに従った吸気弁２７及び排気弁２９の開閉は、検出された温度が所定の温度に達した後にのみ引き起こされ得る。
【００２３】
この方法のまた他の態様によれば、温度センサ４１はシリンダ２５内の温度を検出し、図１ｄに示すような燃料噴射は、検出された温度が所定の温度に達した後に引き起こされる。燃料噴射の直後又はピストンの１回以上の往復動作（通常、追加の燃料噴射を伴わない）後のいずれかに、吸気弁２７が図１ｈのように閉鎖され、当量比及び温度等の条件が十分である場合は、上死点位置の直近で燃料が点火する。その後、吸気弁２７と排気弁２９が通常の燃焼サイクルに従って開閉され、すなわち図３の段階１１１において低温始動運転から通常運転へ、例えば段階１１３の通常アイドルへの移行が起こり得る。この移行は、所定のシリンダで通常燃焼サイクル及び燃料噴射に切り替える一方で、その他のシリンダでは「低温始動」モードで継続すること；又は、排気弁が開放される時間長を、通常燃焼サイクルと最も異なる時の条件から通常燃焼サイクル中の運転へと増加させること；又は、閉鎖運転又は更なる閉鎖運転と通常の燃焼サイクル運転又はより通常に近い燃焼サイクル運転とを交互に行なうこと等の何らかの適切な形態をとり得る。燃料噴射後にピストン３１の少なくとも１回の往復動作にわたって排気弁が閉鎖されて保たれる場合、燃料は、ピストンが上死点位置の直近にある時に燃料が単にシリンダ内に導入される場合に起こるよりも、良好に空気と混合すると通常予想される。移行は更に、吸気弁２７が開放される時間長を通常燃焼中の運転と関連して調節することを含み得るとともに、ピストン３１の１回以上の往復動作にわたって吸気弁を完全又は部分的に閉鎖して保つこと、或いは完全又は部分的に開放して保つことを含み得る。しかし、吸気弁２７は、排気弁が閉鎖されている時に、圧縮及び／又は排気動作の少なくとも一方の間は、開放されて保たれるように制御される。
【００２４】
この方法のまた他の態様によれば、燃料は、ピストン３１の少なくとも初期往復動作中にシリンダ２５内に噴射され、すなわち図１ａ及び１ｂに示される段階は省略され得る。混合物の温度を増加させるとともに空気と燃料とを更に良好に混合するため、ピストン３１は、その後、燃料の噴射後にピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって排気弁２９を閉鎖して維持しながら往復運動する。燃料噴射器３３は、図３の段階１０９−３に示されるように、クランキング中の早期等のクランキング中に、単一噴射又は多数の別々の噴射事象で燃料を噴射し得る。シリンダ２５内の所定の温度が達成されると、燃焼に必要なその他の条件がシリンダ内において満たされている場合には、ピストン３１が上死点の直近の位置に到達すると燃料の点火が起こり、通常の燃焼サイクルに従う吸気弁及び排気弁２９の開閉が開始され得る。代案として、ピストンが上死点位置の直近にある時の燃料の燃焼に続いて、排気弁２９がピストンの排気行程中に開放され、その後、ピストンは、排気弁が閉じられたままで上死点及び下死点位置間で複数回の往復動作を通して動作する。この方法では、エンジンが所望の温度まで徐々に加熱される一方で、シリンダ内において周期的な燃焼が起こる。
【００２５】
本出願において、「含む」等の用語の使用は非限定的であって、「からなる」等の用語と同じ意味を持つとともに、その他の構造、材料又は作用の存在を排除しないことを意図している。同様に、「できる」又は「得る」等の用語の使用は非限定的であって、構造、材料又は作用が必要ではないことを表すことを意図しているが、このような用語を使用しないことが、構造、材料又は作用が不可欠であることを表すことを意図しているわけではない。構造、材料又は作用が現在のところ不可欠であると考えられる限り、そのように見なされる。
【００２６】
本発明は好適な実施形態に従って例証及び説明したが、特許請求の範囲に定められる本発明から逸脱することなく、変形態様及び変更が行なわれ得ることが認められる。
【図１ａ】
2011511203.tif 000002
【図１ｂ】
2011511203.tif 000003
【図１ｃ】
2011511203.tif 000004
【図１ｄ】
2011511203.tif 000005
【図１ｅ】
2011511203.tif 000006
【図１ｆ】
2011511203.tif 000007
【図１ｇ】
2011511203.tif 000008
2011511203.tif 000009
【図１ｈ】
2011511203.tif 000010
【図１ｉ】
2011511203.tif 000011
【図１ｊ】
2011511203.tif 000012
【図１ｋ】
2011511203.tif 000013
【図１ｌ】
2011511203.tif 000014
【図１ｍ】
2011511203.tif 000015
【図２】
2011511203.tif 000016
【図３】
2011511203.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【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】
少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを有するシリンダと、燃料を前記シリンダ内に噴射する燃料噴射器と、前記シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、前記排気弁を開閉する手段とからなる少なくとも１つのシリンダ機構であって、前記開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って前記排気弁を開閉するシリンダ機構を含むエンジンを始動させる方法において、
燃料を前記シリンダ内に噴射することと、
前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動させながら、燃料を噴射した後に、前記ピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持することとを含む方法。
【請求項２】
燃料を噴射した後に、前記ピストンの前記少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持した後、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シリンダと吸気マニホルドの少なくとも一方において温度を検出し、検出された温度が所定の温度に達した後にのみ、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
燃料噴射後の少なくとも１回の往復動作中は、いかなる燃料も前記シリンダ内に噴射しないことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ピストンの少なくとも１回の初期往復動作中に、燃料を前記シリンダ内に噴射することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シリンダ内に燃料を噴射することと、前記ピストンが前記上死点位置の直近にある時に前記燃料に点火することと、前記燃料に点火した後に、前記排気弁を前記通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動させることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
燃料を前記シリンダ内に噴射することと、前記シリンダ内の温度が、前記燃料が点火するほど十分に高くなるまで、前記シリンダを十分な往復動作を通して移動させることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
燃料を前記シリンダ内に複数の別々の噴射事象で噴射することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記通常の燃焼サイクル中とは異なる時間長にわたって前記吸気弁を閉鎖して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
圧縮点火によって前記シリンダ内の前記燃料を点火することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
シリンダと、前記シリンダとの流体連通を開閉する吸気弁及び排気弁と、前記シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、燃料を前記シリンダ内に噴射するように構成される燃料噴射器と、前記排気弁を開閉する手段とを含むシリンダ機構であって、前記開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って前記排気弁を開閉するシリンダ機構と、
前記シリンダ内への燃料噴射と前記吸気弁及び前記排気弁の開閉とを制御するように構成される制御装置であって、燃料が前記シリンダ内に噴射される時期を制御し、燃料を噴射した後に、前記ピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持するように構成される制御装置とを含むエンジン。
【請求項１２】
前記シリンダ内の温度を検出し、前記シリンダ内の前記温度に対応する信号を前記制御装置に送る温度センサを含み、前記制御装置は前記燃料噴射器を制御して、前記シリンダ内の温度が所定の温度に達した後にのみ燃料を噴射させるように構成される、請求項１１に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記ピストンが前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動する間、前記通常の燃焼サイクル中とは異なる時間長にわたって前記吸気弁を閉鎖位置に維持するように構成される、請求項１１に記載のエンジン。
【請求項１４】
複数のシリンダ機構を含み、各シリンダ機構に関して前記吸気弁は、それぞれのシリンダと吸気マニホルドとの間における流体連通を開閉するように構成され、各シリンダ機構に関して前記制御装置は、前記ピストンが前記シリンダ内において複数の往復動作を通して往復運動する間、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を前記閉鎖位置に維持するように構成される、請求項１１に記載のエンジン。
【請求項１５】
圧縮点火エンジンである、請求項１１に記載のエンジン。
【請求項１６】
少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを有するシリンダと、燃料を前記シリンダ内に噴射する燃料噴射器と、前記シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、前記排気弁を開閉する手段とからなる少なくとも１つのシリンダ機構であって、前記開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って前記排気弁を開閉するシリンダ機構を含むエンジンを始動させる方法において、
前記排気弁を前記通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖するとともに、前記排気弁が閉鎖される一方で前記圧縮動作と前記排気動作との少なくとも一方の少なくとも一部分にわたって前記吸気弁を開放して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して上死点及び下死点位置間で往復運動させることと、
所定の回数の往復動作が行なわれたことと、所定の温度が前記シリンダと吸気マニホルドとの少なくとも一方において達成されたこととの少なくとも一方の後にのみ、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することとを含む方法。
【請求項１７】
前記ピストンの少なくとも１回の初期往復動作中は、いかなる燃料も前記シリンダ内に噴射しないことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ピストンの少なくとも１回の初期往復動作の後に、前記シリンダ内に燃料を噴射することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
燃料を噴射した後に、前記ピストンの少なくとも１回の往復動作にわたって、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖して維持することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
燃料を前記シリンダ内に噴射することと、燃料噴射後の少なくとも１回の往復動作中は、いかなる燃料も前記シリンダ内に噴射しないことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記シリンダ内に燃料を噴射することと、前記ピストンが前記上死点位置の直近にある時に前記燃料に点火することと、前記燃料に点火した後に、前記排気弁を前記通常の燃焼サイクル中より長く閉鎖して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動させることとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
燃料を前記シリンダ内に噴射することと、前記シリンダ内の温度が、前記燃料が点火するほど十分に高くなるまで、前記シリンダを十分な往復動作を通して移動させることとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
燃料を前記シリンダ内に複数の別々の噴射事象で噴射することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記通常の燃焼サイクル中とは異なる時間長にわたって前記吸気弁を閉鎖して、前記ピストンを前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記シリンダと吸気マニホルドの少なくとも一方において温度を検出し、検出された温度が所定の温度に達した後にのみ、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
圧縮点火によって前記シリンダ内の前記燃料を点火することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
シリンダと、前記シリンダとの流体連通を開閉する吸気弁及び排気弁と、前記シリンダ内において上死点位置と下死点位置との間で吸気動作と圧縮動作と膨張動作と排気動作とを通して往復運動するように構成されるピストンと、燃料を前記シリンダ内に噴射するように構成される燃料噴射器と、前記排気弁を開閉する手段とを含むシリンダ機構であって、前記開閉手段はエンジンの通常運転中に通常の燃焼サイクルに従って前記排気弁を開閉するシリンダ機構と、
前記シリンダ内への燃料噴射と前記吸気弁及び前記排気弁の開閉とを制御するように構成される制御装置であって、前記ピストンが前記シリンダ内において複数の往復動作を通して前記上死点及び前記下死点位置間で往復運動する間、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を閉鎖位置に維持するとともに、前記排気弁が閉鎖される一方で前記圧縮動作と前記排気動作との少なくとも一方の少なくとも一部分にわたって前記吸気弁を開放して維持して、所定の回数の往復動作が行なわれたことと、所定の温度が前記シリンダと吸気マニホルドとの少なくとも一方において達成されたこととの少なくとも一方の後にのみ、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉するように構成される制御装置とを含むエンジン。
【請求項２８】
複数のシリンダ機構を含み、各シリンダ機構に関して前記吸気弁は、それぞれのシリンダと吸気マニホルドとの間における流体連通を開閉するように構成され、各シリンダ機構に関して前記制御装置は、前記ピストンが前記シリンダ内において前記複数の往復動作を通して往復運動する間、前記通常の燃焼サイクル中より長く前記排気弁を前記閉鎖位置に維持するように構成される、請求項２７に記載のエンジン。
【請求項２９】
前記シリンダと前記吸気マニホルドの少なくとも一方の温度を検出する温度センサを含み、前記制御装置は、前記シリンダと前記吸気マニホルドの少なくとも一方で検出された前記温度が所定の温度に達したかどうかを判断するとともに、前記検出された温度が前記所定の温度に達したという判断を受けて、前記通常の燃焼サイクルに従って前記吸気弁及び前記排気弁を開閉するように構成される、請求項２７に記載のエンジン。
【請求項３０】
前記制御装置は前記燃料噴射器を制御して、前記シリンダ内の温度が所定の温度に達した後にのみ燃料を噴射させるように構成される、請求項２９に記載のエンジン。
【請求項３１】
圧縮点火エンジンである、請求項２７に記載のエンジン。
【国際調査報告】
2011511203.tif 000018