(57)【要約】ディーゼルエンジン１０用のターボチャージャー３２は、吸気マニホールド昇圧をつくる。折々、排気バルブ開放は、ターボチャージャー３２が昇圧を増大させるように、エンジン作動サイクルに関してますます遅延され、エンジン燃料供給も、増大した昇圧に関して増大され、そのようなますます遅延した排気バルブ開放及びそのような増大したエンジン燃料供給の結果生じる圧縮機のどんな初期サージングにも応答して、初期サージングを阻止し、それによって、いかなる重大なターボチャージャ３８のサージングをも避けるように、装填空気が、吸気マニホールド１４から放出される。
2004536253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ガスによって作動され、吸気マニホールド内に圧縮装填空気を送出するための圧縮機を有するターボチャージャーを含む、エンジンの吸気マニホールドに装填空気を送出する吸気系と、
圧縮装填空気のいくらかを放出するためのブリード装置と、
通常は閉じられ、排気ガスがエンジンの燃焼室を出るために開放する排気バルブと、
エンジン作動サイクルに関して排気バルブの開放を制御するための、エンジン作動サイクルに関してエンジンの燃料供給を制御するための、そして、ブリード装置を制御するための制御装置と、を有する内燃機関であって、
折々、制御装置は、ターボチャージャーが吸気マニホールド内の圧力を増大させるように、エンジン作動サイクルに関して排気バルブ開放をますます遅延させ、吸気マニホールドの増大した圧力に関してエンジン燃料供給を増大させ、そのようなますます遅延した排気バルブ開放及びそのような増大したエンジン燃料供給から生じる圧縮機のどんな初期サージングにも応答して、ブリード装置を作動してそのような圧縮機サージングを妨げる、内燃機関。
【請求項２】
圧縮機は、圧縮装填空気を吸気マニホールドに送出する出口を有し、ブリード装置は、圧縮装填空気を吸気マニホールドへの送出から放出するための、圧縮機出口に設けられた電気制御式バルブを有する、請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
エンジン作動サイクルは、圧縮着火動作サイクルを有する、請求項１記載の内燃機関。
【請求項４】
制御装置は、排気バルブ開放の遅延をエンジン作動サイクルにおける一定度数だけ増大させ、又、圧縮機が排気バルブ開放の増大した遅延に応答してサージし始めなかったならば、エンジン燃料供給をいくらかの量だけ増大させるアルゴリズムに従って作動する、請求項１記載の内燃機関。
【請求項５】
アルゴリズムは、圧縮機が前もって増大した燃料供給に応答してサージし始めなかったならば、エンジン燃料供給をより大きな量さらに増大させる、請求項４記載の内燃機関。
【請求項６】
アルゴリズムは、圧縮機がエンジン燃料供給のさらなる増大に応答してサージし始めたならば、ブリード装置を作動して圧縮装填空気の放出を増大させる、請求項５記載の内燃機関。
【請求項７】
アルゴリズムは、エンジン燃料供給のさらなる増大に応じて始まった圧縮機サージングが止まるまで、ブリード装置を作動して圧縮装填空気の放出を増大させる、請求項６記載の内燃機関。
【請求項８】
エンジンからの排気ガスによって作動され、吸気マニホールド内に圧縮装填空気を送出するための圧縮機を有するターボチャージャーを含む、装填空気をエンジンの吸気マニホールドに送出する吸気系と、
圧縮装填空気のいくらかを放出するためのブリード装置と、
通常は閉じられ、排気ガスがエンジンの燃焼室を出るために開放する排気バルブと、を有する内燃機関を作動する方法であって、
折々、エンジン作動サイクルに関して排気バルブ開放をますます遅らせてターボチャージャーにより吸気マニホールド内の圧力を増大させるステップと、
増大した吸気マニホールドの圧力に関してエンジン燃料供給を増大させるステップと、
そのようなますます遅延した排気バルブ開放及びそのような増大したエンジン燃料供給の、エンジン排気ガスから生じる圧縮機のどんな初期サージングにも応答して、ブリード装置を作動してそのような圧縮機サージングを妨げるステップと、を有する方法。
【請求項９】
ブリード装置を作動するステップは、圧縮機の出口の電気制御式バルブを、圧縮装填空気を吸気マニホールドへの送出から放出させるべく開かせる程度を制御するステップを有する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
エンジン作動サイクルは、圧縮着火作動サイクルを有し、
エンジン作動サイクルに関して排気バルブ開放をますます遅延させてターボチャージャーにより吸気マニホールド圧力を増大させるステップは、排気バルブ開放の遅延をエンジン作動サイクルにおける一定度数だけ増大させるステップを有し、
増大した吸気マニホールド内の圧力に関してエンジン燃料供給を増大させるステップは、圧縮機が排気バルブ開放の増大した遅延に応答してサージし始めなかったならば、エンジン燃料供給をいくらかの量だけ増大させるステップを有する、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
圧縮機が前もって増大した燃料供給に応答してサージし始めなかったならば、エンジン燃料供給をより大きな量さらに増大させるステップを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
圧縮機がエンジン燃料供給のさらなる増大に応答してサージし始めたならば、ブリード装置を作動して圧縮装填空気の放出を増大させるステップを有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
圧縮機がエンジン燃料供給のさらなる増大に応答してサージし始めたならば、ブリード装置を作動して圧縮装填空気の放出を増大させるステップは、エンジン燃料供給のさらなる増大に応じて始まった圧縮機サージングが止まるまで、ブリード装置を作動して圧縮装填空気の放出を増大させるステップを有する、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、自動車を推進させ且つ可変バブル作動装置を備えた過給機付きディーゼルエンジンに関し、詳細には、特に過給圧が比較的低いエンジン速度でのディーゼルエンジン排気スモークのような排気管エミッションについて望ましくない結果を伴わないでエンジントルクを増大させるための制御ストラテジーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーは、内燃機関を過給するのに使用される装置の一つである。ターボチャージャーによって過給されるディーゼルエンジンは、時々、ターボチャージディーゼルと称される。ターボチャージャーは、タービンを備え、このタービンは、排気ガスによって作動され、且つ、圧縮機を作動するシャフトに連結され、圧縮機は、その下流のエンジン吸気系の圧力を高める。昇圧（ブースト）は、タービン作動を制御することによって制御される。
【０００３】
タービン作動を制御するためのストラテジーは、ターボチャージャーの特定の種類を考慮する必要がある。ある種類のターボチャージャーは、ターボチャージャーの中を流れる排気ガスがタービンと相互作用する態様を変えることが出来る可変ジオメトリー、即ち可変ノズルを有する。可動ベーンが、排気ガスのタービンとの相互作用の特性を制御するように、それ故、昇圧を制御するように、選択的に位置決めされる。ターボチャージャーは、電気制御装置と可動ベーンとをつなぐための電気機械的アクチュエーターを有する。そのアクチュエーターは、電気制御装置からの制御信号に応じてベーン位置を設定するためのソレノイドからなる。制御信号は、所望の制御ストラテジーに応じてつくり出される。
【０００４】
ウエストゲート型ターボチャージャーは、排気ガスをタービンから逃がすウエストゲートバルブを開かせる程度を制御することによって、タービンと相互作用させる排気ガスの割合を制御する。ウエストゲートバルブは、制御信号が付与される電気アクチュエーターによって作動されるのが良い。
【０００５】
ターボチャージャーは、一般に、エンジン性能を向上させるための装置と考えられていると確信される。低いエンジン速度でターボチャージャーのタービンに作用するのに利用されるエンジン排気の量は、ターボチャージャー圧縮機がそのような低い速度で向上した性能に寄与する上で昇圧を有効にするのに十分な昇圧を発生させるのに、通常、不十分であるので、ターボチャージャーは、典型的には、より高いエンジン速度向けに設計されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ある過給機付きディーゼルエンジン、特に、可変バルブタイミングを有するエンジンは、エンジン排気中のスモークのような排気管エミッションに望ましくない結果を伴わないで、高い低速度トルクを出すことが出来ることが見出された。この改善策は、（１）エンジン作動サイクルの間エンジン排気バルブが開く時間、及び、（２）エンジン燃料供給の一定の関連制御によって成し遂げられる。一般に、関連制御は、燃焼チャンバー内に所望の空燃比を維持するために、燃料供給を増大させながら排気バルブの開きを遅延（retarding）、即ち、遅らせることを含む。改善策は、排気管エミッションに著しい悪影響を及ぼすことなく、エンジンの低速運転中エンジントルクの著しい増大をもたらすことが出来る。
【０００７】
ディーゼルエンジンの燃焼室からの燃焼生成物を排出するプロセスは、（１）排気ガス圧力が、開放した排気バルブに排気ガス流れを引き起こすのに十分大きいブローダウン段階、（２）動いているエンジン機構が、燃焼空間の排出容積を、開放した排気バルブから排気ガスを押し出す程度まで減少させているポンプアウト段階、の２つの段階を含むと考えられる。ブローダウン段階は、排気バルブを開くとすぐに始まり、一方、ポンプアウト段階は遅れて起こる。例えば、下死点（ＢＤＣ）へのピストンの到着に先立って、ピストンがシリンダ内で動力下降ストロークを完了する際、エンジンシリンダーの排気バルブが開かれるならば、ブローダウン段階は、ＢＤＣより先に始まる。ブローダウン段階は又、圧力が継続した排気流れを引き起こすのに不十分な程度まで降下するまで、或いは、上昇ストロークのピストンが、排気ガスを開放した排気バルブから押し出す圧力をつくるのに十分に排出容積を減少させるまで、ピストンの次の排気上昇ストロークへと続く。排気バルブ開放のタイミングを遅らせることは、特に、エンジン性能を向上させるのにターボチャージャーでは比較的非効率であると今まで考えられていた低いエンジン速度で、ターボチャージャー作動に有益である、より効果的な排気ブローダウンをつくることが出来ることを、テスト結果は示している。
【０００８】
本発明のある原理は、エンジン作動サイクルにおいて排気バルブが開く時期を変化させることを含むので、エンジンは、各排気バルブに適当な機構を有していなければならない。そのような機構の例は、与えられる電気信号に応じて排気バルブを開いたり閉じたりするための電気アクチュエーターを含む。そのようなエンジンは、特に、エンジン吸気バルブも、電気アクチュエーターによって制御される場合に、しばしば、カムレスエンジンと称される。創作性のあるストラテジーが懇願されるとき、エンジンサイクルの間各排気バルブの開放のタイミングが、ますます遅延される。
【０００９】
排気バルブ開放を遅延させることによって、微粒子のシリンダ内燃焼時間が増大され、これは、微粒子エミッションを減少させる。排気バルブ開放を遅らせることは又、ターボチャージャー圧縮機に増大したエネルギ入力を与え、それによって、昇圧を増大させることが発見され、この発見は、現在の主流の知見から背反である。昇圧が増大し、そしてスモークが減少すると、エンジン燃料供給も増大されて、増大したエンジントルクを出すので、追加の燃料供給は、いかなることがあっても排気管エミッションに有害ではない。このようにして、ターボチャージャーを、強制的にその性能限界で作動するようにし、それによって、エンジンが、さもなければ達成されるであろうトルクよりも大きい対応トルクを出すことを可能にする。
【００１０】
しかしながら、エンジン燃料供給を増大させることと関連して、排気バルブ開放を遅らせることの結果、ターボチャージャー作動に影響を及ぼす。一つの可能な結果は、タービンに作用する排気流が、ターボチャージャーをその性能限界を超えて強制的に作動させるならば起こるかもしれない、ターボチャージャー圧縮機の望ましくないサージングである。そのようなサージングを回避するには、圧縮機の出口にあるブリードバルブが初期圧縮機サージングで或いはこれを見越して作動して、圧縮装填空気（compressed charge air）を、初期サージングを妨げ或いは防止するのに十分吸気系から放出させる。圧縮装填空気は、ターボチャージャーサージングなく吸気マニホールド圧力を増大させるように、吸気系から放出される。ターボチャージャーサージングなしに増大した吸気マニホールド圧力を達成するこの能力のゆえに、ターボチャージャーを、低速エンジン作動中でも、その性能限界で或いは性能限界近くで作動させることが出来、さらに、本発明の原理をエンジンに実行するために、典型的に、低速作動ではなくむしろ高速作動を考慮して設計されるターボチャージャーの基本構造を修正し或いは変更する必要はない。圧縮装填空気を吸気系から放出させる、ブリードバルブとエンジン吸気系との関連は、センサーを追加することで、或いはエンジン制御プロセッサーに適切なアルゴリズムを組込むことで多分十分である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の主要な側面は、可変バルブ作動装置を有するターボディーゼルエンジンの排気バルブ開放を制御するための新規なストラテジーに関する。エンジンがピークトルク速度よりも低速度で作動しているとき、エンジン制御システムにより、排気バルブを、エンジンサイクル中、排気バルブを作動するカムシャフトを有するエンジンにおけるよりも遅い時期に開かせる。制御システムが排気バルブ開放を遅らせる程度は、エンジン速度、エンジン負荷、昇圧、正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）及び車両加速度のような一つ又はそれ以上の選択された可変量の関数である。
【００１２】
本発明の１つの側面は、過給機付き内燃機関、特に、可変バルブ作動を有する過給機付き圧縮着火エンジン即ちディーゼルエンジンのための新規なストラテジーに関する。開示されているストラテジーは、プロセッサーによるエンジン制御によって実行され、又、エンジン吸気系からの圧縮装填空気の放出（ブリード）を制御する一定のエンジン作動パラメータに関するデータを利用する。データは、ターボチャージャーの圧縮機の出口に設けられた電気作動式ブリードバルブに付与される制御信号のためのデータを出すために、プロセッサーによって実行されるソフトウェアアルゴリズムに従って処理される。制御された放出は、排気バルブ開放のタイミングをますますの遅延させること及び増大した燃料供給を伴うことから生じるターボチャージャーのいかなる初期サージングをも阻止する。
【００１３】
特許請求の範囲に記載された本発明の１つの側面は、ターボチャージャーを含む吸気系を有する内燃機関に関し、装填空気が、その吸気系を通ってエンジンの吸気マニホールドに送り出され、ターボチャージャーは、エンジンからの排気ガスによって作動される圧縮機を有し、この圧縮機は、吸気マニホールド内に昇圧を与える圧縮装填空気を生じさせる。圧縮装填空気のいくらかを吸気マニホールドから放出させる放出装置により、吸気マニホールド圧力を、ターボチャージャー圧縮機サージングなしに増大させる。制御装置は、エンジン作動サイクルに関するエンジン排気バルブの開放と、エンジン作動サイクルに関するエンジンの燃料供給と、ブリード装置と、を制御する。折々、制御装置は、ターボチャージャーが吸気マニホールド圧力を増大させるように、エンジン作動サイクルに関する排気バルブ開放をますます遅延させ、増大した吸気マニホールド圧力に関するエンジン燃料供給を増大させ、そのようなますます遅延した排気バルブ開放及びそのような増大したエンジン燃料供給の、エンジン排気ガスに及ぼす影響から生ずる圧縮機のどんな初期サージングにも応答して、ブリード装置を作動して、そのような圧縮機サージングを妨げる。
【００１４】
特許請求の範囲に記載された本発明の他の全般的な側面は、以下に記載するエンジンのための方法に関し、その方法は、折々、排気バルブ開放を、エンジン作動サイクルに関してますます遅延させてターボチャージャーが吸気マニホールド圧力を増大させるようにし、エンジン燃料供給を、増大した吸気マニホールド圧力に関して増大させ、そのようなますます遅延させられた排気バルブ開放及びそのような増大したエンジン燃料供給のエンジン排気ガスに及ぼす影響から生ずる圧縮機のどんな初期サージングにも応答して、ブリード装置を作動して、そのような圧縮機サージングを妨げる方法である。
【００１５】
特許請求の範囲に記載された本発明のさらなる側面は、上述した方法を成し遂げるためにエンジン制御プロセッサーで実施されるソフトウェアアルゴリズムに関する。
【００１６】
上述した、本発明のさらなる側面と共に特徴及び利点は、本発明を実施するための現時点で考えられる最良の形態を表す本発明の現在好ましい実施形態の開示から分かるだろう。本明細書は、図面及びこれらの図面を参照する詳細な説明を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、自動車に動力を供給する内燃機関（エンジン）１０を示す。そのような自動車の例は、エンジン１０が過給機付き燃料噴射式ディーゼルエンジンであり、車両を推進するための被駆動輪にドライブトレインを介して作動的に連結されたパワートレインを収容するシャシーを有するトラックである。エンジンは、可変バルブ作動手段を有し、この可変バルブ作動手段により、排気バルブ開放の時期がエンジン動作に応じて制御される。
【００１８】
エンジン１０は吸気系１２を有し、装填空気がこの吸気系１２を通ってエンジン１０の吸気マニホールド１４に送られる。装填空気は、吸気マニホールド１４から対応する吸気バルブ１８を通って各エンジンシリンダ１６に入る。個々の燃料噴射器２０は、エンジン動作に対し適切なタイミングで個々のエンジンシリンダ内にディーゼル燃料を噴射する。エンジン１０は又、エンジンシリンダ内の燃焼によって生じた排気ガスをエンジンから搬送するための排気系２２を有する。排気ガスは、それぞれの排気バルブ２４を通って各シリンダから排出される。
【００１９】
エンジン１０は、通常閉じている吸気バルブ及び排気バルブの各々が、それぞれの電気アクチュエーターに電気信号を付与することによってエンジン作動サイクルの適切な時期で開かれるエンジンを意味するカムレスエンジンであるのが良い。
【００２０】
デジタル処理能力を有するエンジン電子制御装置３０が、エンジン１０と関連している。制御装置３０は、１つ又はそれ以上のプロセッサーを有し、プロセッサーは、プログラムされたアルゴリズムに従って様々な入力データ信号源からのデータを処理して、エンジン１０の動作と関連した様々な機能の実行に使用される信号のための一定のデータを出す。制御装置３０で処理されるデータは、外部源で生じ（入力変数）、及び又は、制御装置３０の内部に発生される（ローカル変数）。制御装置３０は、吸気及び排気バルブのアクチュエーターを作動させる信号及び燃料噴射器２０を作動させる信号のためのデータを出す。
【００２１】
エンジン１０の過給は、ターボチャージャー３２によって行われ、このターボチャージャー３２は、排気系２２に連結されたタービン３４を有し、このタービン３４は、吸気系１２に連結された圧縮機３８にシャフト３６を介して連結される。圧縮機３８は、タービン３４に作用するエンジン１０からの排気ガスによって作動され、吸気マニホールド１４に昇圧をもたらす圧縮装填空気をつくる。
【００２２】
ブリードバルブ４０は、吸気系１２の圧縮装填空気に連通する入口を有する。例えば、ブリードバルブ４０は、圧縮機３８の出口に取付けられる。ブリードバルブ４０は、ブリードバルブを開かせる程度を制御する電気アクチュエーターを有する。このアクチュエーターは、エンジン制御装置３０と電気的に接続される。ブリードバルブ４０が開いているとき、ブリードバルブ４０は、圧縮装填空気を吸気系１２から放出させる。バルブが開く程度は、放出する程度を決定する。
【００２３】
エンジン制御装置３０は、燃料噴射器２０を通るエンジン燃料の制御及び排気バルブ２４の制御と関連して、ブリードバルブ４０の制御のためのアルゴリズムを実行するソフトウェアプログラムを含む。そのアルゴリズムを、図２に参照番号５０で示す。
【００２４】
アルゴリズム５０が実行されると、アルゴリズム５０は、全体的に参照番号５０で示す一連のステップを行い、その第１のステップは、スタートステップ５２である。一旦スタートステップが終わってエンジンが始動すると、続くステップ５４が、（ａ）制御装置３０（ＥＣＵ）がオンであるかどうか、即ち、電源が入り動作しているかどうか、（ｂ）エンジンがピークトルク速度より低い速度で動いているかどうかを判定する。これらの２つの条件（ａ）及び（ｂ）が満たされないと、次いで、排気バルブ開放のタイミングが基準値にリセットされ（ステップ５５）、その後、ステップ５２及び５４が繰り返される。２つの条件（ａ）及び（ｂ）が満たされると、次いで、ステップ５６により、ＥＣＵが、基準タイミング値に関して排気バルブ２４の開放のタイミングを遅らせる。アルゴリズム５０の例では、排気バルブ開放は、エンジンサイクルの基準値からエンジンクランクシャフト回転の追加５度だけ遅延される。
【００２５】
次のステップ５８により、制御装置が、排気バルブ開放のタイミングを遅らせた結果生じた増大した昇圧に従ってエンジン燃料供給を増大させる。増大した燃料供給は、所望の空燃比を維持するのに役立つ。アルゴリズム５０の次のステップ６０は、排気バルブ開放の遅延の結果、ターボチャージャー３２がサージし始めたかどうかを判定する。ターボチャージャーがサージし始めていなかったならば、アルゴリズムは、ステップ５４に戻り、条件（ａ）及び（ｂ）が満たされ続けているならば、ステップ５６、５８及び６０が繰り返される。２つの条件（ａ）及び（ｂ）が満たされ続けている限り、排気バルブ開放は、ステップ５６及び５８の引き続く繰り返し毎にますます遅延される。
【００２６】
しかしながら、いつかは、遅延がターボチャージャーサージングを生じさせるのに十分になる。それ故、ステップ６０が、ターボチャージャー３２がサージし始めたと判定すると、次いで、アルゴリズム５０のステップ６２で示すように、制御装置３０がバルブ４０を開き始める。バルブ４０は、最初に１インクリメント開放される。ステップ６２が再び行われて、初期サージングが妨げられているかどうかを判定する。もし、妨げられていなければ、アルゴリズムはステップ６２を再び実行し、バルブの制御信号に追加のインクリメントを付与することによってバルブをもっと開かせる。ステップ６０が初期サージングが妨げられていると判定するまで、ステップ６２が連続的に繰り返され、バルブ４０をますます開放させる。
【００２７】
そのような判定が行われると、アルゴリズムはステップ５４に戻る。
【００２８】
図３は、既知のターボチャージャーの圧縮機速度マップの例を示す。サージライン１００が、安定したターボチャージャー作動の帯域１０２と不安定作動１０４の帯域１０４とを分けている。帯域１０２内では、与えられた３つのパラメーター、即ち圧力比、換算質量流量及び速度の間に既知の関係が存在する。ターボチャージャーは、参照番号１０６で印が付けられた作動ポイントで安定して作動していると仮定しよう。排気バルブの開放がますます遅延され、及び又は、エンジン燃料供給がフルロード燃料供給を越えて増大されたとすると、圧力比は、エンジンが必要とする空気流より早く増大する。その結果、ターボチャージャー作動ポイントは、ポイント１０６から線部分１０８に沿ってサージライン１００に向けて移動し始める。排気バルブの開放がますます遅延され続け、及び又は、エンジン燃料供給が増大され続けると、エンジン作動ポイントは、サージラインを横切る線部分１１０に沿って移動し、帯域１０４に入る。従って、ターボチャージャーは、作動ポイントが、位置１１２でサージラインを横切って移動すると、サージし始める。吸気系１２からの圧縮装填空気のいくらかをブリードバルブ４０を介して放出させることによって、作動ポイントは、線部分１１０に沿う代わりに、線部分１１４に沿って、安定帯域１０２に戻ることが出来る。このようにして、圧縮装填空気は、圧縮機サージなしに吸気マニホールド圧力をさらに増大させるために、吸気系から放出される。その結果、ターボチャージャー安定性は、ポイント１１２に対して増大した圧力比及び質量流量で達成される。
【００２９】
図４は、エンジンクランクシャフト回転角度で測定した、ブリードバルブ開放の量と、エンジンサイクル中の排気バルブが開き始める時期との関係を定めるプロット１２０を有する。図４は又、ターボチャージャー速度と、排気バルブが開き始める時期との関係を定める第２のプロット１２２を有する。図４は、排気バルブ開放の始まりがますます遅延されると、ターボチャージャーサージングを防止するために、より圧縮装填空気をバルブ４０から放出させる必要がある、ということを示す。プロット１２０は、ターボチャージャーサージングを防止するために必要とされる最小放出流領域を、排気バルブ開放の始まりの関数として表す。排気バルブ開放を遅らせることにより、排気系２２に未だ通じていないシリンダ内のガスの圧縮により、エンジンのポンピングロスを招くが、それらのガスは、ポンプアウト段階を排気ガスに対して有効にさせるために十分、バルブ開放が遅延されるならば、排気ガスが排気系に入り、排気管に向けてターボチャージャーを通過するとき、タービン３４に対して高い有効性を有するであろう。
【００３０】
図５は、エンジンクランクシャフト回転角度で測定した如き、空燃比と、エンジンサイクル中の排気バルブが開き始める時期との関係を定めるプロット１３０を有する。図５は又、スモークと、排気バルブが開き始める時期との関係を定める第２のプロット１３２を有する。図５は、排気バルブ開放の始まりをますます遅らせることによって生じた増大したターボチャージャー昇圧の結果、空燃比が増大し、スモークが減少することを示す。
【００３１】
図６は、エンジンクランクシャフト回転角度で測定した如き、正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）と、エンジンサイクル中の排気バルブが開き始める時間との関係を定めるプロット１４０を有する。図６は又、エンジントルクと、排気バルブが開き始める時間との関係を定める第２のプロット１４２を有する。図６は、図５で示された有用な利点が、増大したエンジンポンピングロスによって生じる増大した燃料消費及び減少したエンジントルクを犠牲にして来ることを示す。
【００３２】
しかしながら、スモークの減少によって、追加の燃料供給をエンジンに行うことが出来る。図７、８及び９は、エンジンクランクシャフト回転角度で測定した如き、エンジントルク、ターボチャージャー速度、空気流量、スモーク、出力（馬力）及びテールパイプ温度即ち排気管温度のそれぞれと、エンジンサイクル中の排気バルブが開き始める時期との関係を定める６つのプロット１５０、１５２、１６０、１６２、１７０及び１７２を有する。それらの関係は、同じ一定の燃料供給下で得られる。それらは、排気バルブ開放の始まりを基準（この場合では、１３５度ＡＴＤＣ（上死点後）付近）から遅延させることが、ターボチャージャー速度の増大を伴うポイントまでトルクを増大させることを示す。その後、ターボチャージャー速度が増大し続けるとき、トルクはわずかに下がる。
【００３３】
ますます遅延される排気バルブ開放の始まりの結果としてトルクが増大し始めるポイントでは、排気エネルギが、ターボチャージャーによってより効率的に使用され、ターボチャージャー速度をなおいっそう増大させる。その結果増大した昇圧は、空気流量を増大させる。スモークは、排気バルブが開く前のシリンダ内部での長い燃焼時間及びより大きい空燃比によって減少する。
【００３４】
図１０は、排気バルブ開放の始まりの増大した遅延での、過燃料供給パーセントの関数としてのエンジントルクのプロット１８０、及び、過燃料供給パーセントの関数としてのスモークのプロット１８２を示す。基準スモークと同じスモークエミッションについて、図１０は、遅延によって３０％のより多い燃料をエンジンに追加することが出来、その結果、エンジントルクも同様に増大する、ことを示す。
【００３５】
図１１は、排気バルブ開放の始まりの４つの異なるタイミングについて、エンジンクランクシャフト角度に対する排気圧力の４つの軌跡１９０、１９２、１９４及び１９６を示す。軌跡１９０は、基準タイミングについて、エンジンクランクシャフト角度に対する排気圧力を示す。軌跡１９２は、進められたタイミングについて、エンジンクランクシャフト角度に対する排気圧力を示す。軌跡１９４は、遅延されたタイミングについて、エンジンクランクシャフト角度に対する排気圧力を示す。軌跡１９６は、過大に遅延されたタイミングについて、エンジンカムシャフト角度に対する排気圧力を示す。
【００３６】
シリンダーからの排気のプロセスは、上述したブローダウン段階及びポンプアウト段階を仮定している。タイミングが、基準タイミングから進められると、軌跡１９２を軌跡１９０と比べることで分かるように、エネルギが排気ガスに付加され、かくして、ターボチャージャー速度は増大する。エネルギが、圧力が既に増大している排気圧力脈動の立上がりのきわに付加されるので、ターボチャージャーにとって、エネルギ使用はより低効率のものである。エネルギは、エンジンから奪われ、かくして、エンジントルクは減少する。
【００３７】
タイミングが、基準タイミングから遅延されると、軌跡１９４を軌跡１９０と比べることで分かるように、ブローダウン段階からポンプアウト段階まで排気圧力の平滑な移行が現れる。ターボチャージャーにとって、これは、排気エネルギのより効率的な使用を意味する。さらに、遅延された排気バルブ開放の始まりが、ブローダウンを排気ストロークまで延ばすので、エンジンシリンダ内の上昇ストローク中のピストンは、ブローダウン期間の圧力降下をゆっくりにする。エンジンにとって、これは、ピストンがより高いガス圧力に抗して働くので追加のポンピングロスを意味する。それにもかかわらず、膨脹仕事量は、ポンピングロスより勝り、従って、トルク出力は増大し、且つ、ついには、最小の正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）で最大のトルク出力を得るのに最適な排気バルブ開放の始まりを示すピークに達する。タービンについては、これは、図７乃至９に示すように、増大したターボチャージャー速度、昇圧圧力及び吸気流量をもたらす付加的なエネルギを意味する。エネルギが、圧力脈動の落ち込みのきわに付加されると、ターボチャージャーにとって、エネルギ使用は高効率のものとなる。
【００３８】
タイミングが、基準タイミングに対して過大に遅延されると、軌跡１９６を軌跡１９０と比べることで分かるように、ポンピングロスが仕事量に勝り、エンジントルクが、落ち込み始める。ターボチャージャー速度が増大し続けると、同じように吸入空気流量が増大する。これは、エンジンへのポンピングロスが、排気に付加されるエネルギになり、軌跡１９６の広げられ且つより高い排気圧脈動として反映される。不十分な吸入空気質量による低いエンジン速度での発煙限界（smoke limiting）によって、排気バルブ開放の始まりの過大な遅延は、よりたくさんの空気をもたらし、かくして、トルク向上のためのより過大な燃料供給を可能にする。言い換えれば、過大な遅延によってトルク向上の可能性があるが、そのようなトルク増加は、上述したように、正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）を最小にする一方トルクを最大にする最適な遅延と比べると、ＢＳＦＣの増大を伴う。
【００３９】
本発明の現時点で好ましい実施形態を図示すると共に説明してきたが、本発明の原理は、全ての実施形態に適用可能であり、且つ、特許請求の範囲内で使用することが認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の原理によるエンジンの全体略線図である。
【図２】本発明を実施するのに使用されるアルゴリズムの流れ線図である。
【図３】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図４】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図５】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図６】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図７】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図８】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図９】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図１０】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【図１１】本発明を理解するのに有用なグラフである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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