(57)【要約】【解決手段】燃料をディーゼルエンジンの燃焼室内に噴射する新規な方法と装置が提供されており、プリパイロット噴射（２２５）が、臨界質量状態に到達する相当前に噴射され、臨界質量状態となる前に気化して実質的に均一な混合気が形成されるようになっている。パイロット噴射（２１５）は、プリパイロット噴射（２２５）の後、プリパイロット噴射（２２５）燃料による臨界質量状態が形成される前に噴射される。その結果、熱発生率が低減され、更にその結果として燃焼室内の圧力の立ち上がりが、ゆっくりとしたスムーズで制御された状態となり、それによって燃焼音も効果的に低下させることができる。【選択図】図２Ａ
2004508481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射の両方を含む燃料噴射サイクルを有する内燃機関で、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する方法において、
エンジン制御モジュールにおいて少なくとも１つのプリパイロットエンジン操作パラメータを感知するステップと、
プリパイロット噴射アルゴリズムを実行するステップと、
実行されたプリパイロット噴射アルゴリズムに従って、前記エンジン制御モジュールから、インジェクタドライバにおいて制御信号を受け取るステップと、
少なくとも１つの燃料インジェクタを選択的に操作して、前記エンジンの圧縮行程の間の、上死点前の前記パイロット噴射に先立つ第１クランク角において、対応する燃焼室内にプリパイロット燃料噴射を行うが、前記噴射は、前記プリパイロット燃料の噴射が爆発的燃焼を生じうる臨界質量に到ることのない燃焼室状態の下で行われるようになっている、プリパイロット燃料噴射を行うステップと、
前記プリパイロット燃料と空気とを燃焼室内で混合して、前記燃焼室内に臨界質量状態が存在するようになる前に、前記燃焼室内に実質的に均一な空気燃料混合気を形成するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パイロット噴射は、前記プリパイロット燃料に基づいて前記臨界質量状態が存在するようになったとき又はその前に噴射され、前記パイロット噴射の量は、前記臨界質量状態に到達するのを遅延させるに十分であることを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プリパイロットエンジン操作パラメータは、クランク角と、エンジン回転数と、エンジン負荷と、エンジンオイル温度と、インジェクタレール圧力の内の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プリパイロット噴射はプリパイロット噴射ウィンドウ内で開始され、前記ウィンドウ内の最早点は、噴射された燃料が気化されるシリンダ状態を提供し、前記ウィンドウ内の最終点は、噴射された燃料が、前記臨界質量状態が生じる前に実質的に均一な混合状態となるのに十分な時間を提供することを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プリパイロット噴射ウィンドウは、上死点前の４０°と９０°の間の範囲を含んでいることを特徴とする、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射を含む燃料噴射サイクルを有する内燃機関で、燃焼室内の熱発生率を低減する方法において、
エンジン制御モジュールにおいて少なくとも１つのプリパイロットエンジン操作パラメータを感知するステップと、
プリパイロット噴射アルゴリズムを実行するステップと、
実行されたプリパイロット噴射アルゴリズムに従って、前記エンジン制御モジュールから、インジェクタドライバにおいて制御信号を受け取るステップと、
少なくとも１つの燃料インジェクタを選択的に操作して、上死点前の前記パイロット噴射に先立つクランク角において、対応する燃焼室内にプリパイロット燃料噴射を行うが、前記噴射は、前記プリパイロット燃料の噴射が爆発的燃焼を生じうる臨界質量に到ることのない燃焼室状態の下で行われるようになっている、プリパイロット燃料噴射を行うステップと、
前記プリパイロット燃料と空気とを燃焼室内で混合して、前記燃焼室内に臨界質量状態が存在するようになる前に、前記燃焼室内に実質的に均一な空気燃料混合気を形成し、それによって制御された熱発生率を提供するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記パイロット噴射は、前記プリパイロット燃料に基づいて前記臨界質量状態が存在するようになったとき又はその前に噴射され、前記パイロット噴射の量は、前記臨界質量状態に到達するのを遅延させるに十分であることを特徴とする、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記プリパイロットエンジン操作パラメータは、クランク角と、エンジン回転数と、エンジン負荷と、エンジンオイル温度と、インジェクタレール圧力の内の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
第１距離はプリパイロット噴射ウィンドウ内で開始され、前記ウィンドウ内の最早点は、噴射された燃料が気化されるシリンダ状態を提供し、前記ウィンドウ内の最終点は、前記臨界質量状態が生じる前に実質的に均一な混合状態となるのに十分な時間を提供することを特徴とする、
請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記プリパイロット噴射ウィンドウは、上死点前の４０°と９０°の間の範囲を含んでいることを特徴とする、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
燃料をエンジンシリンダの燃焼室内に噴射するためのパイロット噴射とメイン噴射とを含む燃料噴射サイクルを有する内燃機関で、前記パイロット噴射に先立つプリパイロット噴射のプリパイロットの燃料量とタイミングを決めるための方法において、
少なくとも１つのエンジン操作パラメータを感知するステップと、
感知した操作パラメータからトルク要件を計算するステップと、
前記トルク要件を満足させるのに必要な燃料の総量を計算するステップと、
前記操作パラメータに基づいて、第１ルックアップテーブルを使ってプリパイロット燃料量を決めるステップと、
第２ルックアップテーブルを使ってプリパイロット噴射タイミング点を、前記プリパイロット噴射が、前記プリパイロット燃料の噴射が爆発的燃焼を生じうる臨界質量に到ることのない燃焼室状態の下で行われるように決めるステップと、
前記第２ルックアップテーブルを使って噴射開始パルス幅を決めるステップと、
前記第２ルックアップテーブルを使って噴射終了パルス幅を決めるステップと、を備え、
これによって、前記プリパイロット噴射をパイロット及びメイン噴射と組み合わせて、対応するピストンが圧縮行程から出力行程に移行する際の筒内圧の上昇を制御されたものとする、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記エンジン操作パラメータは、クランク角と、エンジン回転数と、エンジン負荷と、エンジンオイル温度と、インジェクタレール圧力の内の１つ又は２以上を含んでいることを特徴とする、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記噴射タイミング点は、望ましいプリパイロット燃料量と噴射レール圧力に基づいていることを特徴とする、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記噴射タイミング点は、プリパイロット噴射ウィンドウ内にあって、燃焼室内に、前記プリパイロット燃料の爆発的燃焼を起こしやすくする臨界質量状態に達する前に、一様な空気燃料混合気を形成する条件を提供することを特徴とする、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プリパイロット噴射ウィンドウは、上死点前の４０°と９０°の間の範囲を含んでいることを特徴とする、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
パイロット噴射とメイン噴射を含む燃料噴射サイクルを有する内燃機関で、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する方法において、
少なくとも１つのエンジン操作パラメータを感知するステップと、
プリパイロット噴射アルゴリズムを実行するステップと、
上死点前の、前記燃焼室がプリパイロット燃料量の質量を噴射すると爆発的燃焼を引き起こすであろう圧力及び温度状態となる前の第１クランク角において、少なくとも１つの燃料インジェクタを選択的に操作して、対応する燃焼室内にプリパイロット燃料量を噴射するステップと、
上死点前の、前記プリパイロット噴射に続く、前記プリパイロット燃料量に基づく臨界質量の存在に対応して予め定められた第２クランク角において、或いはその前に、少なくとも１つの燃料インジェクタを選択的に操作して、対応する燃焼室内にパイロット燃料量を噴射するステップと、
前記パイロット噴射に続いて、少なくとも１つの燃料インジェクタを選択的に操作して、対応する燃焼室内にメイン燃料量を噴射するステップと、
を備えいていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記パイロット噴射は、前記圧力及び温度状態状態が存在するようになったとき又はその前に噴射され、前記パイロット噴射の量は、前記状態に到達するのを遅延させるに十分であることを特徴とする、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記燃焼室内の圧力を制御された形で上昇させる前記遅延は、前記プリパイロット噴射による熱発生率の低下と相関していることを特徴とする、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記エンジン操作パラメータは、電子制御モジュールによって感知され、クランク角と、エンジン回転数と、エンジン負荷と、エンジンオイル温度と、インジェクタレール圧力の内の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする、
請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１クランク角は、前記望ましいプリパイロット燃料量と前記インジェクタレール圧力に基づいて決められることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１クランク角は、予め決められたプリパイロット噴射ウィンドウ内にあって、前記ウィンドウ内の最早点は、噴射された燃料が気化されるシリンダ状態を提供し、前記ウィンドウ内の最終点は、噴射された燃料が、前記パイロット噴射が行われる前に実質的に均一な混合気を形成するのに十分な時間を提供することを特徴とする、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記プリパイロット噴射ウィンドウは、上死点前の４０°と９０°の間の範囲を含んでいることを特徴とする、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射の両方を含む噴射サイクルを有する内燃機関で、燃焼室内の圧力増加率を低減するための方法において、
少なくとも１つのエンジン操作パラメータを感知するステップと、
プリパイロット噴射アルゴリズムを実行するステップと、
上死点前の第１クランク角において少なくとも１つの燃焼室内にプリパイロット燃料量を噴射して、気化させ、臨界質量状態に到達する前に実質的に均一に混合させ、圧縮行程から出力行程への対応するピストンの移動の際に、前記プリパイロット燃料量を制御された状態で燃焼させるステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記エンジン操作パラメータは、クランク角と、エンジン回転数と、エンジン負荷と、エンジンオイル温度と、インジェクタレール圧力の内の１つ又はそれ以上を含んでいることを特徴とする、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記クランク角はプリパイロット噴射ウィンドウ内で開始され、前記ウィンドウ内の最早点は、噴射された燃料が気化するシリンダ状態を提供することを特徴とする、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
１つのエンジンサイクルの間にパイロット燃料噴射とメイン燃料噴射を含む燃料噴射サイクルを有する内燃機関で、燃焼室内の熱発生率を低減するための方法において、
少なくとも１つのエンジン操作パラメータを感知するステップと、
プリパイロット噴射アルゴリズムを実行するステップと、
上死点からの第１クランク角において少なくとも１つの燃焼室内にプリパイロット燃料量を噴射し、気化させ、前記パイロット噴射に先立ち、前記プリパイロット燃料量の爆発的燃焼が防止されているシリンダ状態の下で、前記プリパイロット燃料量を均一に混合させるステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記第１クランク角は、更に、望ましい前記プリパイロット燃料量と前記噴射レール圧に基づいていることを特徴とする、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記クランク角はプリパイロット噴射ウィンドウ内に位置しており、前記ウィンドウ内の最早点は、噴射された燃料が気化するシリンダ状態を提供し、前記ウィンドウ内の最終点は、前記噴射された燃料に着火する前に、前記噴射された燃料が気化して均一に混合するのに十分な時間を提供することを特徴とする、
請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、概略的には、内燃機関の燃料システムに関し、詳細には、多重パイロット噴射を行っている間中、効果的に燃焼室圧力を制御するために燃料インジェクタを使用することに関する。
【０００２】
（発明の背景）
ディーゼル内燃機関では、燃焼室内に噴射される燃料を、同一噴射サイクル内で２度の噴射に分けることが普通に行われている。２回噴射を行う理由は、着火遅れを低減すること、窒素酸化物の生成を低減すること、燃焼音を低くすることなどである。２回噴射を行えば、燃焼室圧力即ち筒内圧力の勾配を抑え、従って燃焼室内の圧力の立ち上がりを緩やかにできることが広く知られている。
第１即ち最初の噴射は、通常、パイロット噴射と呼ばれ、それに続く噴射は通常、メイン噴射と呼ばれる。この２回噴射の方法又はプロセスを、当業者は、スプリットショット噴射、パイロット噴射、１回パイロット噴射、パイロット−メイン噴射、多重噴射などいろいろな名前で呼んでいる。更に、レート成形と呼ばれる同様なプロセスは、メイン噴射の最初の期間に少量の燃料を供給することを包含している。
パイロット噴射法では、パイロット噴射は、先ず、通常は上死点（ＴＤＣ）前の所定の期間に燃焼室内に少量の燃料を供給する。それに続くステージで、燃焼室内にメイン即ち主噴射を行う。パイロット噴射は、通常、ＴＤＣ前約２５°で行われ、メイン噴射は通常ほぼＴＤＣ付近で行われる。
【０００３】
しかし、現在のパイロット−メイン噴射法でも、熱発生率が高く、筒内圧増加率が高いために、依然として、大きな燃焼音が生じている。これは、特に、エンジンのアイドル時に、顕著である。燃焼音を低減するために、パイロット噴射中の燃料の量を変えたり、パイロット噴射の噴射点のタイミングを変えるなどの試みが行われてきた。しかしながら、これらの対策を講じても燃焼音のレベルは高いままに留まっている。このように、ディーゼルエンジンでは、アイドリング状態を含め種々のエンジン状態並びに負荷レベルにおいて、燃焼音を大幅に低減する燃料噴射法及び装置が必要とされている。
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、エンジンサイクル内の１圧縮行程、即ち１噴射サイクルの間に、噴射が行われると気筒内に臨界質量が形成されることになる時点及びパイロット及びメイン噴射のショットに先立って、所定の時間に燃焼室内にプリパイロット燃料噴射を導入することによってディーゼル燃焼音を大幅に低減する。臨界質量とは、爆発的燃焼又は制御されていない熱発生をサポートするに必要な、局所化された空気／燃料混合気、温度及び圧力を含む全ての条件が燃焼室内に存在している、燃焼プロセスにおける状態である。プリパイロット燃料噴射は、既存のインジェクタを操作する電子制御モジュールによって、プリパイロット噴射アルゴリズムを実行することを通して行われ、インジェクタは、パイロット噴射に先立ち上死点（ＴＤＣ）前の所定の最適な時間にプリパイロット燃料噴射を行うよう制御する。
【０００５】
プリパイロット燃料は、噴射されると燃焼室内で気化して空気と混ざり合い、臨界質量が形成されるに先立ち、燃焼室内に実質的に均一な空気／燃料混合気を形成する。プリパイロットショットを含め筒内状態が臨界質量に達した時点付近で、パイロット燃料を噴射するのが望ましい。このパイロットショットは、気筒内のプリパイロット混合気を急冷して、暫時臨界質量がもはや存在しないように気筒内の状態を変える効果がある。その結果、燃料は、爆発的ではなく制御された状態で燃焼するので、プリパイロット燃料の熱発生率は、連続的且つスムーズに筒内圧を上昇させ始めることになる。これに続くパイロット／メイン噴射は、プリパイロット噴射の制御された熱発生の結果生じる圧力上昇が存在しているため、燃焼室内の圧力はスムーズに上昇することになる。プリパイロット噴射を周知のパイロット／メイン噴射と組み合わせた結果、ピストンが圧縮行程から出力行程を通って動く際に、筒内圧がよりスムーズに制御された状態で上昇することになる。パイロット及び／又はメイン噴射だけのある燃焼室で、通常、見られる急激な筒内圧力上昇は、実質的になくなり、燃焼音が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、燃焼室内の熱発生率を低減し、筒内圧の立ち上がりをよりゆっくりしたスムーズで制御されたものとして、それにより周囲の燃焼音を低減するするために、内燃機関の燃料噴射システムを操作してプリパイロット噴射を行わせる方法と装置を提供することである。
本発明の別の目的は、燃焼室内の筒内圧上昇率即ち圧力勾配を低減し燃焼室内の圧力の立ち上がりをよりゆっくりしたスムーズで制御されたものとして、それにより周囲の燃焼音を低減するために、内燃機関の燃料噴射システムを操作してプリパイロット燃料噴射の噴射を行わせる方法と装置を提供することである。
【０００７】
本発明のより具体的な目的は、燃焼室内の筒内圧上昇率即ち圧力勾配を低減し燃焼室内の圧力の立ち上がりをよりゆっくりしたスムーズで制御されたものとして、それにより周囲の燃焼音を低減するために、圧縮サイクル部分の間に、燃焼前のプリパイロットショットを均一に混合できる気筒状態の下でプリパイロット噴射が噴射される、内燃機関の燃料噴射システムを操作してプリパイロット燃料噴射の噴射をパイロット噴射及びメイン噴射と組み合わせて行わせる方法と装置を提供することである。
【０００８】
燃焼音の低減に加えて、本発明は、プリパイロット噴射を行えばピーク筒内圧が実質的に低下するという更なる利点を提供する。ピーク筒内圧は、エンジンの構造設計における主要な決定因子なので、既存のエンジンでは、構造的な補強を加えることなく出力又は出力密度を上げることができ、新しいエンジンは、同一出力又は出力密度に対してより軽量の構造で設計することができる。
【０００９】
（好しい実施例の詳細な説明）
本発明は、燃焼室内の熱発生率と筒内圧上昇率を低減するために、圧縮行程の間に燃焼室内にプリパイロット噴射を行うための方法と装置を提供する。プリパイロット噴射を行えば、燃焼室内の圧力の立ち上がりが、よりゆっくりしたスムーズで制御されたものとなり、それによって燃焼音を効果的に低減することができる。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態を具現化することのできる、燃料インジェクタを備えた多気筒の圧縮着火式内燃機関用の、代表的燃料噴射システム１００の概略構成図である。図示の燃料噴射システム１００には、燃料インジェクタ１０が８個あり、それぞれが、普通は自動車の動力源となる型式の典型的な８気筒圧縮着火式内燃機関の各気筒即ち燃焼室に関係付けられている。システム１００は、電子制御部１０２と、流体取扱部１０４を備えている。流体取扱部１０４は、燃料インジェクタ１０に関係付けられた２つの明確に異なる流体取扱回路を備えており、エンジンオイル回路１０６のような第１の油圧作動流体取扱回路（燃料など他の作動流体でもよいが）と、第２の流体取扱回路、即ち液体燃料回路１０８である。
【００１１】
エンジンオイル回路１０６では、エンジンオイルがオイルサンプ１１２からエンジンオイルポンプ１１４により吸い上げられ、オイルクーラー１１６とオイルフィルター１１６を通して、高圧オイル供給ポンプ１２０の入口に圧送される。高圧オイル供給ポンプ１２０はエンジンによって駆動され、オイルを、例えば約４５０ｐｓｉから約３，０００ｐｓｉに亘る範囲内の圧力にまで加圧する。レール圧力制御バルブ１２２は、高圧オイル供給ポンプ１２０によって送られてきたオイルを、電子制御部１０２の一部を成すエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）１２４によって供給された電流によって決まる圧力に圧力調整する。この電流は、或るセンサー１２６（図１では、センサーはまとめて１２６で表している）から受信したパラメータのような様々なエンジン作動パラメータを含む選択された入力パラメータを処理するため、ＥＣＭ１２４に埋め込まれている実行可能アルゴリズムを使用して作り出される。高圧オイルは、各レール内の燃料インジェクタ１０の各オイル供給ポート２０で何時でも使えるように、エンジンの対応するシリンダヘッドの高圧レールに供給される。ここに例として示すエンジンはＶ型で、この様なレールを２個持っており、それぞれが４つのエンジンシリンダを担当している。
【００１２】
電子制御部１０２は、更に、電子制御モジュール（ＥＣＭ）１２４と作動的に関係付けられているインジェクタ駆動モジュール（ＩＤＭ）１２８と、燃料インジェクタ１０を備えている。ＥＣＭ１２４は、或るエンジン作動パラメータを処理する内部的にプログラムされた実行可能アルゴリズムに従って選択的に燃料インジェクタ１０を操作するための信号を供給する。ある特定の燃料インジェクタ１０を操作して、その対応するエンジンシリンダ即ち燃焼室に燃料噴射する場合は、ＥＣＭ１２４が、エンジン回転数と負荷に基づいて、適切なパルス幅の信号をＩＤＭ１２８に、所望のレール圧力信号をレール圧力制御バルブ１２２に供給する。ＩＤＭ１２８は、対応する燃料インジェクタ１０に信号を送って噴射を行わせる。当業者には理解できるように、燃料インジェクタ１０に供給される信号は、ＥＣＭ内にプログラムされているエンジン制御戦略に従って燃料噴射の或る特性を制御する。燃料インジェクタへの液体燃料の充填は、噴射と噴射の間に、燃料供給回路１０８から行われる。
【００１３】
燃料回路１０８は、エンジンへの液体燃料の供給を維持するための燃料タンク１３０を備えている。燃料移送ポンプ１３２は、燃料を燃料タンク１３０から吸い上げ、燃料フィルター１３４と、各シリンダヘッドの燃料インジェクタ１０を担当する各燃料レールを通して、燃料インジェクタ１０の燃料供給ポート１６に圧送する。燃料回路１０８は、過剰燃料を燃料インジェクタ１０から燃料タンク１３０に返す戻り流路も含んでいる。直列型ディーゼルエンジンにも、同様の燃料システムを使用できることが容易に理解できる。以上は、例えば、米国特許第５，７２０，２６１号明細書に記載されている型式の油圧駆動電子制御ユニットインジェクタ（ＨＥＵＩ）に関する説明であり、同特許を参考文献としてここに援用する。
【００１４】
図２Ａは、本発明のプリパイロット噴射２２５と、通常のパイロット噴射２１５及びメイン燃料噴射２０５とを組み込んだエンジンの１噴射サイクルの代表的グラフ２００である。グラフ２００は、縦軸には噴射率（ＲＯＩ）を取り、横軸は度を単位としてクランク回転角２２０を取り、圧縮行程の上死点（ＴＤＣ）２１０の前１００°から出力行程のＴＤＣ後６０°までを示している。メイン噴射２０５、パイロット噴射２１５、プリパイロット噴射２２５の噴射点即ち噴射タイミングを、ＴＤＣに対して表している。
【００１５】
図示のように、プリパイロットショット２２５は、通常のパイロットショット２１５に先立って噴射される。パイロットショット２１５は、図２Ａに示すように、圧縮行程の間に、上死点前（ＢＴＤＣ）の所定のクランク角で、メイン噴射２０５に先立って噴射され始めるのが典型的である。プリパイロットショット２２５とパイロットショット２１５は、後に続くメイン噴射燃料の量５０−３００ｍｍ３と比べると、通常は、共にかなり少量２１６で、約０．５−５ｍｍ３の範囲にある。メイン噴射２０５は、ＴＤＣの前後に噴射すればよいが、通常は上死点後（ＡＴＤＣ）に噴射される。図２Ａのグラフ２００は、それぞれ、パイロットショット２１５が２５°ＢＴＤＣに、メイン噴射２０５がほぼＴＤＣに噴射されているケースを示している。
【００１６】
この実施例では、プリパイロットショット２２５は、既知のパイロット噴射２１５及びメイン噴射２０５に追加した、それとは別の、或いは、レート成形を採用する場合には組合せ型パイロット／メイン噴射とは別の燃料噴射であると考えている。以下に述べる理由のために、プリパイロットショット２２５は、実質的にＴＤＣ前の圧縮行程の間の所定の噴射ウィンドウ即ち範囲２３０内で噴射しなければならず、それは、プリパイロット噴射が、燃焼が起こる前にシリンダ内に実質的に均一な混合気を形成できなければならないからである。先行技術によるパイロットショットとメインショットの構成が噴射時に爆発的で制御されていない燃焼を引き起こすのに対し、プリパイロットで噴射された燃料が形成している均一な混合気は、爆発的ではなく制御された燃焼をするので、熱発生は実質的に遅延し、熱発生率も低下する。熱発生率が低下すると、筒内圧上昇率も低下することになる。圧力上昇率が低下すると、ピストンが圧縮行程から出力行程に移行する際の筒内圧の上昇が、よりスムーズで制御されたものとなる。
【００１７】
プリパイロット噴射の燃焼は噴射後直ちに起こるわけではなく、これは、噴射がサイクル内で非常に早期に行われるため、ピストンは行程の上死点近くにはなく従って燃焼室の体積も大きいので、ディーゼルエンジンで爆発的且つ制御されていない熱発生をサポートするのに必要な、局所的空気／燃料混合気、圧力、温度、即ち臨界質量を含む燃焼室状態がウィンドウ２３０には存在していないからである。プリパイロットショットによる燃料は、気化し、混合して燃焼室内に均一な空気／燃料の混合気を形成し、圧力と温度が上昇し続けるにつれ、臨界質量状態となるまで、比較的ゆっくりと解離され、熱発生が遅延し制御されたものとなる。プリパイロット噴射ウィンドウ２３０は、約９０°ＢＴＤＣから約４０°ＢＴＤＣの範囲に及んでいるのが望ましい。実際の限界は、圧縮比などによってエンジン毎に変わる。この範囲の始まりは、噴射された燃料を気化させ、気化状態に保つだけ十分に高い圧力と温度の状態で定義される。範囲の終わりは、プリパイロット噴射が、臨界質量が存在する前に、実質的に均一な空気／燃料混合気を作り出すのに十分な時間を提供する点として定義される。
【００１８】
本発明の重要な態様は、プリパイロット噴射を、適切にタイミング設定されたパイロット噴射２１５又は組合せ式パイロット／メイン噴射と組み合わせて使用する点である。この場合、パイロットショット２１５の噴射は、ピストンがＴＤＣに向かって動くにつれてシリンダ状態が臨界質量に達するか又は爆発的燃焼を起こしやすくなるためプリパイロット混合気が爆発的燃焼を起こしかねない点で、プリパイロット混合気を急冷する効果を持っている。従って、プリパイロットショットからの制御された熱発生は、パイロットショット２１５による着火遅延に対応する付加的な期間の間継続する。以上から、パイロットショット２１５は、プリパイロット混合気が臨界質量に達することになる点又はその前に噴射しなければならない。
【００１９】
プリパイロット噴射２２５がプリパイロット噴射ウィンドウ２３０内で行われる限り、エンジンの燃焼音は低減されたものになる。図２Ａのグラフ２００は、プリパイロット燃料量２２６が、プリパイロット噴射２２５によって、プリパイロット噴射ウィンドウ２３０内の７０°ＢＴＤＣにおいて行われたことを示している。更に、要求通り、プリパイロットショットは、このエンジンの大凡の臨界質量点である２５°ＢＴＤＣに噴射されたパイロット噴射２１５と、ほぼＤＴＣに噴射されたメイン噴射２０５に先立って行われている。図２Ａに示すような、本発明のこの実施例における一連の燃料噴射では、燃焼室内の圧力の立ち上がりは、よりゆっくりとしたスムーズで制御されたものとなり、それによって燃焼音は効果的に低下する。
【００２０】
図２Ｂは、インジェクタ１０に、図２Ａに示すプリパイロット噴射２２５と、既知のパイロット噴射２１５及びメイン燃料噴射２０５を行わせるための制御信号用の対応するタイミングチャート３００である。米国特許第５，７２０，２６１号明細書に記載されているインジェクタ１０はスプール型制御弁（図示せず）を有しており、スプールの動きを第１ソレノイド開放コイル（図示せず）で制御して制御弁を開き噴射を行わせるようになっている。このスプールは、第２ソレノイド閉鎖コイル（図示せず）が起動されて制御弁を閉じ噴射を終了させるまで開放位置に留まる。プリパイロット噴射２２５を行うため、コイル開放信号３４０が、ＩＤＭ１２８によって、プリパイロット開放パルス幅（ｐｐ−ｏｐｎ−ｐｗ）３３８の形で、特定のインジェクタ１０（図１に示されている）の開放コイルに送られ、これが開放コイルを駆動して噴射できるようにする。プリパイロット燃料噴射が始まるタイミング（ｄｉｔｄｅｓ−ｐｐ）３３９は、図２Ａに示すプリパイロット噴射ウィンドウ内のプリパイロット噴射点２２４と直接相関している。望ましい燃料の量によって決まる適切な点で、コイル閉鎖信号３４４が、プリパイロット噴射２２５を終了させるため、閉鎖コイルに、プリパイロット終了パルス幅（ｐｐ−ｃｌｓ−ｐｗ）３３４の形で送られる。
【００２１】
対応する一対のパイロット噴射開放パルス幅３２８と閉鎖パルス幅３２４によって、パイロット噴射２１５が、プリパイロット噴射２２５に続いて確実に行われる。所望のパイロット燃料噴射のタイミング（ｄｉｔｄｅｓ−ｐ）３３９は、図２Ａに示すパイロット噴射点２１６と同様に相関している。更に、対応する一対のメイン噴射開放パルス幅３０８と閉鎖パルス幅３０４によって、メイン噴射２０５が、パイロット噴射２１５に続いて確実に行われる。上記と同じく、所望のメイン燃料噴射のタイミング（ｄｉｔｄｅｓ−ｍ）３０９は、図２Ａに示すメイン噴射点２０４と同様に相関している。
【００２２】
図３Ａは、先行技術による代表的な１回のパイロット噴射２１５とメイン噴射２０５の場合に燃焼室内に生じる熱発生率曲線４１０と、本発明によるプリパイロット噴射２２５、パイロット噴射２１５、メイン噴射２０５の場合に燃焼室内に生じる熱発生率曲線４２０を示す代表的なグラフ４００である。図２Ａでは、プリパイロット噴射２２５は７０°ＢＴＤＣで噴射され、パイロット噴射２１５は２５°ＢＴＤＣで噴射され、メイン噴射２０５はほぼＴＤＣで噴射された。この曲線は、エンジンアイドル状態である、エンジン回転数８００ｒｐｍ、負荷１００ｆｔ−ｌｂで得たものである。通常、ユーザーは、アイドリング時にエンジン燃焼音を最も気にするので、アイドル状態を示している。しかし、本発明のプリパイロット噴射２２５法は、アイドルに加えて、エンジン負荷及び回転数が高い場合、中間の場合、低い場合を含めて使用するよう意図している。
【００２３】
１回パイロットの熱発生率曲線４１０（パイロット噴射とメイン噴射から生じる）は、プリパイロットの熱発生率曲線４２０（プリパイロット噴射、パイロット噴射及びメイン噴射から生じる）と比べて、非常に高くて鋭い熱発生率の増大を呈している。例えば、１回パイロットの熱発生率曲線４１０は、ＴＤＣ点２１０で熱発生率ゼロ（ＫＪ／ｍ３ｄｅｇ）を、約５°ＡＴＤＣで最大熱発生率約１４０（ＫＪ／ｍ３ｄｅｇ）を呈しており、その後、約１０°ＡＴＤＣで約４０（ＫＪ／ｍ３ｄｅｇ）に低下している。これとは対照的に、プリパイロット噴射の熱発生率曲線４２０は、同一クランク角範囲で、即ちＴＤＣと５°及び１０°ＡＴＤＣの間で、熱発生率の変動は非常に小さい。
【００２４】
熱発生率の変動はこのクランク角範囲の間に生じるが、それは、出力行程のために燃焼室内にメイン噴射が行われるのが通常、この点だからである。これは図２Ａに明確に示されており、主噴射２０５が、ほぼＴＤＣで好適に行われている。しかし、１回パイロットの熱発生率曲線４１０と、本発明によるプリパイロットの熱発生率曲線４２０を比較すると、熱発生率が著しく低下している。パイロットの熱発生率曲線４１０と比較して、圧縮行程の間にパイロット噴射２１５の前にプリパイロット噴射２２５を行えば、約５°ＢＴＤＣから約１０°ＡＴＤＣまで、即ちエンジンサイクルの圧縮行程から出力行程の間、燃焼室内でピストンが移動する際の、燃焼室内の熱発生率が劇的に低下している。
【００２５】
このように、本発明で考えているようにプリパイロット噴射を行えば、約５°ＢＴＤＣから約１０°ＡＴＤＣの間の最大熱発生率４２５が約５１（ＫＪ／ｍ３ｄｅｇ）となる。これに対し、プリパイロット噴射のない、即ちパイロット／メイン噴射のみの場合、ほぼＴＤＣ２１０と約５°ＡＴＤＣの間で最大熱発生率４１５は約１４０（ＫＪ／ｍ３ｄｅｇ）となる。本発明による、７０°ＢＴＤＣで噴射されたプリパイロット燃料は、３０°ＢＴＤＣ以前に熱発生を起こすことはない。３０°ＢＴＤＣと約２２°ＢＴＤＣの間は、燃料が気化して混合するため冷却期間となる。従って、プリパイロット噴射のない場合に比べて非常に低い熱発生率を伴うパイロットショットとメインショットの影響が出るまでには、約１５°ＢＴＤＣ近辺に爆発的ではなく制御された形の低率の熱発生があるのみである。この様に熱発生率が大幅に低減されると、ピストンが圧縮行程から出力行程に移行する際の燃焼室内の圧力の上昇が（図３Ｃに示し説明するように）スムーズになる。筒内圧の上昇がスムーズになると、燃焼音が（図３Ｄに示し説明するように）低下する。
【００２６】
図３Ｂは、先行技術の代表的な１回パイロット噴射２１５とメイン噴射２０５による方法で燃焼室内に生じる筒内圧増加率曲線５１０と、本発明のプリパイロット噴射２２５、パイロット噴射２１５及びメイン噴射２０５による方法で燃焼室内に生じる筒内圧増加率曲線５２０を比較する代表的なグラフ５００である。前の各図と同様に、プリパイロット噴射２２５は７０°ＢＴＤＣで噴射され、パイロット噴射２１５は２５°ＢＴＤＣで噴射され、メイン噴射２０５はほぼＴＤＣで噴射されている。これらの曲線も、通常ユーザーは、アイドリング時にエンジン燃焼音を最も気にするので、エンジン回転数８００ｒｐｍ、負荷１００ｆｔ−ｌｂ、即ちエンジンアイドル状態で得たものである。しかし、本発明のプリパイロット噴射２２５法は、アイドルに加えて、エンジン負荷及び回転数が高い場合、中間の場合、低い場合を含めて使用するよう意図している。
【００２７】
１回パイロットの圧力増加率曲線５１０（パイロット噴射とメイン噴射から生じる）は、プリパイロットの圧力増加率曲線５２０（プリパイロット噴射、パイロット噴射及びメイン噴射から生じる）と比べて、非常に高くて鋭い圧力増加率の増大を呈している。例えば、１回パイロットの圧力増加率曲線５１０は、ＴＤＣ点２１０で圧力増加率ゼロ（ｐｓｉ／ｄｅｇ）を、約５°ＡＴＤＣで最大圧力増加率約１７５（ｐｓｉ／ｄｅｇ）を呈しており、その後、約１０°ＡＴＤＣで約−２５（ｐｓｉ／ｄｅｇ）に低下している。これとは対照的に、プリパイロットの圧力増加率曲線５２０は、同一クランク角範囲２２０で、即ちＴＤＣ２１０と５°及び１０°ＡＴＤＣの間で、圧力増加率の変動は非常に小さい。
【００２８】
前と同じく、圧力増加率の変動は、出力行程のために燃焼室内にメイン噴射が行われる際に生じると予測される。しかし、パイロットの圧力増加率曲線５１０と、本発明によるプリパイロットの圧力増加率曲線５２０を比較すると、圧力増加率が著しく低下している。ここでも、１回パイロットの圧力増加率曲線５１０と比較して、圧縮行程の間にパイロット噴射２１５の前にプリパイロット噴射２２５を行えば、ＴＤＣ２１０から約１０°ＡＴＤＣまで、即ちエンジンサイクルの出力行程の間に燃焼室内でピストンが移動する際の、燃焼室内の圧力増加率が劇的に低下している。
【００２９】
このように、本発明で考えているようにプリパイロット噴射を行えば、事実、圧力増加率５２５は、ほぼＴＤＣ２１０での約４０（ｐｓｉ／ｄｅｇ）から約１０°ＡＴＤＣでの２０（ｐｓｉ／ｄｅｇ）のレベルに低下する。これに対し、プリパイロット噴射のない、即ちパイロット／メイン噴射のみの場合、ほぼＴＤＣ２１０と約５°ＡＴＤＣの間で、最大圧力増加率５１５は約１７５（ｐｓｉ／ｄｅｇ）となる。この様に大幅な圧力増加率の低減は、プリパイロット噴射を追加することによって得られ、ここでもその結果、ピストンが圧縮行程から出力行程に移行する際の燃焼室内の圧力の上昇が（図３Ｃに示し説明するように）スムーズになる。プリパイロット噴射された燃料は、燃焼室内で、爆発的ではなく制御された形で燃焼するので、熱発生率は低下する。熱発生率の低下は、筒内圧に直接影響を及ぼし、圧力増加率が大幅に低下することになる。プリパイロット燃料噴射を行えば、この様に、ピストンが圧縮行程から出力行程に移行する際の燃焼室内の圧力の上昇が（図３Ｃに示し説明するように）スムーズになる。筒内圧の上昇がスムーズになると、燃焼音が（図３Ｄに示し説明するように）低下する。
【００３０】
図３Ｃは、これも、先行技術の代表的な１回パイロット／メイン噴射による方法で燃焼室内に生じる燃焼室即ち気筒内の圧力曲線６１０と、本発明のプリパイロット噴射２２５、パイロット噴射２１５及びメイン噴射２０５による方法で燃焼室内に生じる燃焼室即ち気筒内の圧力曲線６２０を比較する代表的なグラフ６００である。他の曲線と同じく、プリパイロット噴射２２５は７０°ＢＴＤＣで噴射され、パイロット噴射２１５は２５°ＢＴＤＣで噴射され、メイン噴射２０５はほぼＴＤＣで噴射されている。これらの曲線も、エンジン回転数８００ｒｐｍ、負荷１００ｆｔ−ｌｂ、即ちエンジンアイドル状態で得たものである。しかし、先と同じく、本発明のプリパイロット噴射２２５法は、アイドル同様、エンジン負荷及び回転数が高い場合、中間の場合、低い場合を含めて使用するよう意図している。
【００３１】
１回パイロットの筒内圧曲線６１０（パイロット噴射とメイン噴射で生じる）は、プリパイロットの筒内圧曲線６２０（プリパイロット噴射、パイロット噴射及びメイン噴射で生じる）と比べて、鋭い筒内圧の増加を呈している。例えば、１回パイロットの筒内圧曲線６１０は、ＴＤＣ点２１０で筒内圧約８００（ｐｓｉ）を、約１０°ＡＴＤＣで最大筒内圧約１１００（ｐｓｉ）を呈しており、その後、約２０°ＡＴＤＣで約８００（ｐｓｉ）まで緩やかに低下している。これとは対照的に、プリパイロットの筒内圧曲線６２０は、同一クランク角範囲、即ちＴＤＣ２１０と５°及び１０°ＡＴＤＣの間で、筒内圧がかなりスムーズに増加していることを示している。事実、プリパイロットの筒内圧曲線６２０は、臨界質量点以降でプリパイロット噴射が制御された燃焼状態となっているため、ＴＤＣ２１０以前に既に筒内圧が緩やかに上昇していることを示している。
【００３２】
前と同じく、筒内圧の変動は、図２Ａに示すように、出力行程のため燃焼室内にメイン噴射が行われる際に生じると予測される。しかし、パイロットの筒内圧曲線６１０と、本発明によるプリパイロットの筒内圧曲線６２０を比較すると、筒内圧上昇が著しく低下している。１回パイロットの筒内圧曲線６１０と比較して、圧縮行程の間にパイロット噴射２１５の前にプリパイロット噴射２２５を行えば、ＴＤＣ２１０から約１０°ＡＴＤＣまで、即ち出力行程の間に燃焼室内でピストンが移動する際の、燃焼室内の圧力上昇が劇的に低下している。
【００３３】
このように、本発明で考えているようにプリパイロット噴射を行えば、事実、筒内圧上昇は、ほぼＴＤＣ２１０での約９００−９５０（ｐｓｉ）から約１０°ＡＴＤＣでの約１０００（ｐｓｉ）と、よりスムーズで制御されたものとなる。これに対し、プリパイロット噴射のない、即ちパイロット／メイン噴射のみの場合、ＴＤＣ２１０（８００ｐｓｉ）と約５−７°ＡＴＤＣ（１１００ｐｓｉ）の間で、最大筒内圧上昇は約３００（ｐｓｉ）となる。この筒内圧上昇の著しい低減は、プリパイロット噴射を追加することによって得られる。繰り返すが、プリパイロット噴射された燃料は、燃焼室内で、爆発的ではなく制御された形で燃焼するので、熱発生率は低下する。熱発生率の低下は、圧力増加率を低下させることになる。圧力増加率が低下すると、ピストンが圧縮行程から出力行程に移行する際の筒内圧の上昇が、よりスムーズで制御された状態となる。前と同じく、筒内圧の上昇がスムーズになると、燃焼音が（図３Ｄに示し説明するように）低下する。
【００３４】
更に、プリパイロット噴射法曲線６２０のピーク筒内圧６２５は、先行技術による１回パイロット法曲線６１０のピーク筒内圧６１５より、約１０％と相当に低い。このオーダーでピーク筒内圧が低下するのは、ピークトルク及び定格出力を含め他のエンジン負荷条件に対しても同じである。このように、プリパイロット噴射を行えば、ピーク筒内圧を相当に低下させることができる。ピーク筒内圧は、エンジンの構造設計における主要な決定因子なので、本発明は、既存のエンジンは、構造的な補強を加えることなく出力又は出力密度を上げることができ、新しいエンジンは、同一出力又は出力密度に対して強度を落とした軽量構造で設計することができるという、更なる利点を提供する。
【００３５】
図３Ｄは、代表的な１回パイロット／メイン噴射による方法で生じる燃焼室即ち気筒内圧力の騒音曲線７１０と、本発明のプリパイロット噴射２２５、パイロット噴射２１５及びメイン噴射２０５による方法で生じる燃焼室即ち気筒内圧力の騒音曲線７２０を比較する代表的なグラフ７００である。両騒音曲線７１０、７２０は、エンジン回転数８００ｒｐｍ、負荷１００ｆｔ−ｌｂ、即ちエンジンアイドル状態で得たものである。先と同じく、本発明のプリパイロット噴射２２５法は、アイドル同様、エンジン負荷及び回転数が高い場合、中間の場合、低い場合にも使用することができる。
【００３６】
１回パイロットの燃焼室騒音曲線７１０（パイロット噴射とメイン噴射で生じる）は、プリパイロットの燃焼室騒音曲線７２０（プリパイロット噴射、パイロット噴射及びメイン噴射で生じる）と比べて、１−１０，０００ヘルツ（Ｈｚ）の周波数範囲に亘って、概ね、高い騒音レベル（ｄＢａで）を呈している。本発明で考えているプリパイロット噴射を行えば、１−１０，０００ヘルツ（Ｈｚ）の周波数範囲に亘って、燃焼騒音レベルは概ね低くなる。この範囲では、プリパイロットの燃焼騒音曲線７２０は、１０００Ｈｚの一寸上で最大騒音レベル約７９ｄＢａを呈している。これとは対照的に、プリパイロット噴射のない、即ちパイロット／メイン噴射だけの場合、同じ周波数で、最大騒音レベル約９０ｄＢａとなる。事実、騒音曲線７１０と７２０は、プリパイロットの燃焼騒音曲線７２０の騒音レベルがパイロットの騒音曲線７１０よりも概ね約１０ｄＢａ低いことを明確に示している。この様に大幅な燃焼騒音レベルの低下は、本発明のプリパイロット噴射を追加することによって得られる。
【００３７】
燃焼騒音レベルがこの様に低下するのは、パイロット噴射とメイン噴射に先立ってプリパイロットウィンドウ２３０でプリパイロットショットを噴射して均一な空気／燃料混合気を形成し、プリパイロットの量が臨界質量に達しかねない点付近でパイロット噴射を行ってプリパイロット混合気を急冷し臨界質量状態に達するのを遅延させた結果である。プリパイロット噴射された燃料は、燃焼室内でのパイロット及びメイン噴射の燃焼にも影響を及ぼすので、燃焼サイクル全体がより制御された状態となり、熱発生率も低下する。熱発生率が低下すると、圧力増加率も低下する。圧力増加率が低下すると、ピストンが圧縮行程から出力行程に移行する際の筒内圧の上昇も、よりスムーズで制御された状態になる。最終的に、筒内圧の上昇がスムーズになることによって、図３Ｄに示すように燃焼音が低下するが、これはエンジンパラメータの１つであり、誰でも容易に感知できるものである。
【００３８】
図４は、燃焼騒音レベルを低減するために本発明によるプリパイロット噴射を行う際の、パラメータを求める代表的プロセスを示すフローチャートである。ステップ８０５で、プリパイロット噴射２２５（図２Ａに示す）を行うので、適切なプリパイロット噴射パラメータを決め又は計算する必要がある旨決定される。ある好適な実施例では、この決定を行うのはＥＣＭ１２４（図１に示す）であるが、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータなど他の同様なコンピュータ媒体を使用してもよい。
【００３９】
ステップ８１０で、エンジンの運転状態を感知又は検知する。感知するエンジンパラメータには、少なくとも、エンジン回転数８１２、エンジン負荷８１４、エンジンオイル温度（ＥＯＴ）８１６、レール圧又は噴射制御圧（ＩＣＰ）８１８が含まれていなければならない。ステップ８２０で、検出したエンジン回転数８１２及び負荷８１４を満足させるに必要なトルク８２２を計算する。
【００４０】
ステップ８３０で、必要な又は望ましい燃料の総量８３２を計算する。燃料の総量８３２が、対応するエンジン回転数８１２及び負荷８１４に必要なトルク８２２に見合う、燃焼室内に噴射すべき燃料の総量となる。
【００４１】
ステップ８４０で、所与のエンジン回転数８１２及び負荷８１４に対してプリパイロットの燃料の量８４２を求める。ＥＯＴ８１６、望ましい燃料の総量８３２、レール圧又は噴射制御圧（ＩＣＰ）に基づき、第１の基本エンジンルックアップテーブル８４６を使って、望ましい燃料の総量８３２の内どれだけをプリパイロット噴射に使用又は配分するかを決める。この少ない燃料の量がプリパイロット用の燃料量である。使用する基本エンジンルックアップテーブルは、具体的に検出したエンジン回転数８１２及び負荷８１４に基づくものとなる。基本エンジンルックアップテーブルは、当業者には周知のものである。ある好適な実施例では、検出したエンジン運転パラメータを読み取り、計算を行い、ルックアップテーブルから値を求めるのは、ＥＣＭ１２４である。
【００４２】
ステップ８５０では、プリパイロット燃料量８４２と噴射レール圧又は噴射制御圧８１８とが分かっているので、インジェクタのプリパイロット開放／閉鎖パルス幅（図２Ｂに示す）を決める。プリパイロット開放パルス幅３３８及び閉鎖パルス幅３３４は、インジェクタ１０（図１に示す）がプリパイロット噴射の間に、算出した量のプリパイロット燃料量８４２を噴射できるように定める。
【００４３】
ステップ８６０では、所定のプリパイロット噴射ウィンドウ２３０（図２Ａに示す）内の何処で開放パルス幅３３８と閉鎖パルス幅３３４を始めるかについてタイミング設定を行う。ある好適な実施例では、プリパイロット噴射ウィンドウは、約９０°から４０°ＢＴＤＣのクランク角範囲である。更に、プリパイロット燃料量８４２を燃焼室内に噴射することになる、プリパイロット噴射ウィンドウ２３０内の具体的なプリパイロット噴射点又はタイミング２２４についても、設定を行う。ＥＣＭ１２４は、燃焼音が最小になるように噴射点又はタイミング２２４を最適に設定する。
【００４４】
プリパイロット噴射点２２４と、開放パルス幅３３８及び閉鎖パルス幅３３４をプリパイロット噴射ウィンドウ２３０内の何処に配置するかは、第２の基本エンジンルックアップテーブル８６６を使って決定する。第２基本エンジンルックアップテーブル８６６は、これらのパラメータを、プリパイロット燃料量８４２と、レール圧又は噴射制御圧（ＩＣＰ）と、エンジン回転数８１２及び負荷８１４に基づいて決める。先にも述べたように、基本エンジンルックアップテーブルは、当業者には周知のものである。ある好適な実施例では、計算を行ってルックアップテーブルから値を求めるのは、ＥＣＭ１２４である。
【００４５】
ステップ８７０では、これまでで分かったプリパイロット噴射パラメータを使って、プリパイロット噴射ウィンドウ２３０内で、燃焼室内にプリパイロット燃料噴射２２５を実行する。
【００４６】
ステップ８８０では、プリパイロット燃料噴射２２５終了後、プリパイロット噴射２２５に続いて、先に説明したように、望ましくはプリパイロット混合気が臨界質量に達することになる点付近にある、上死点２１０からの第２の噴射又はタイミング点２１６において通常のパイロット噴射２１５が行われるよう、別の第２のプロセスを実行する。パイロット噴射２１５でどれだけパイロット燃料８８２を使い、何時噴射するかは、プリパイロット噴射２２５に関してステップ８０５−８８０で述べたと同様のプロセスで決める。プリパイロット燃料量８４２と同様に、パイロット燃料８８２も、望ましい燃料の総量８３２の一部となる。
【００４７】
ステップ８９０では、パイロット燃料噴射２１５終了後、パイロット噴射２１５に続いて、上死点２１０からの第３の噴射又はタイミング点２０４において通常のメイン噴射２０５が行われるよう、第３のプロセスを実行する。メイン噴射２０５で噴射することになる燃料量８９２は、望ましい燃料の総量８３２からプリパイロット燃料量８４２とパイロット燃料量８８２を減じたものである。何時メイン噴射２０５を行うかは、プリパイロット噴射２２５に関してステップ８０５−８８０で述べたと同様のプロセスで決める。最後に、ステップ８９９では、次のエンジンサイクルに備えてプリパイロット噴射プロセス８００を繰り返す。
【００４８】
図４は、プリパイロット噴射アルゴリズムの実施例を示すフローチャートである。プリパイロット噴射アルゴリズムは、図１で論議したエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）に記憶してそこで実行するのが望ましい。しかし、当業者には容易に理解できるように、プリパイロット噴射法／プロセスは、代わりに、ＥＣＭがアクセスできるのであれば、どの様な型式のメモリ記憶装置に記憶してもよい。更に、プリパイロット噴射アルゴリズムは、通常のＥＣＭに見られるような、どの様な周知のコントローラ又はマイクロプロセッサを備えたコンピュータ媒体ででも実行可能である。
【００４９】
以上、本発明を特定の代表的実施例を参考にして説明してきた。当業者には自明なように、本発明を理解すれば、特許請求の範囲に述べた本発明の精神と範囲から逸脱することなく本発明の原理を利用して、変更、他の実施形態或いは変形例を考案することができる。その全てが、本発明の領域、精神、範囲内にあるものと考えられる。従って、本仕様書及び添付図面は、説明を目的としたものであり、何ら制限を加えるものではないと理解されたい。即ち、本発明は、特許請求の範囲に述べることを除いて何らの制限を加えられるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
燃料噴射機と制御システムを備えた多気筒の圧縮着火式内燃機関用の、従って本発明を具現化するための、燃料噴射システムの概略構成図である。
【図２Ａ】
既知のパイロット及びメイン燃料噴射に対比して、本発明のプリパイロット噴射の実施形態を示す、代表的なエンジン噴射サイクルのグラフである。
【図２Ｂ】
本発明のプリパイロット噴射と既知のパイロット及びメイン燃料噴射を実行する電子制御信号のタイミングチャートである。
【図３Ａ】
本発明のプリパイロット噴射の実施例、並びにパイロット及びメイン燃料噴射の、８００ｒｐｍ、１００ｆｔ−ｌｂにおける熱発生率曲線を表す代表的なエンジンサイクルのグラフである。
【図３Ｂ】
本発明のプリパイロット、パイロット及びメイン燃料噴射の実施例、並びにパイロット及びメイン燃料噴射の、８００ｒｐｍ、１００ｆｔ−ｌｂにおける筒内圧率曲線を表す代表的なグラフである。
【図３Ｃ】
本発明のプリパイロット、パイロット及びメイン燃料噴射の実施例、並びにパイロット及びメイン燃料噴射の、８００ｒｐｍ、１００ｆｔ−ｌｂにおける筒内圧曲線を表す代表的なグラフである。
【図３Ｄ】
本発明のプリパイロット、パイロット及びメイン燃料噴射の実施例、並びにパイロット及びメイン燃料噴射の、８００ｒｐｍ、１００ｆｔ−ｌｂにおける燃焼音曲線を表す代表的なグラフである。
【図４】
本発明の実施例による、プリパイロット、パイロット及びメイン燃料噴射のパラメータを決める代表的プロセスを示すフローチャートである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004508481.tif 000044