(57)【要約】      （修正有）【課題】均一燃焼モードと通常燃焼モードに従って作動することができる、特にディーゼル型の直接噴射ストローク型の内燃機関において、燃焼室内に噴射した燃料をくぼみ内の空気と適切に混ぜ合わせることが出来ない。【解決手段】内燃機関の通常燃焼モードの間、吸気フェーズの始めの、ピストンの上死点の近傍の時に、第１の量の燃料をこの燃焼室内に供給し、圧縮フェーズの終わりの、ピストンの上死点の近傍の時に、第２の量の燃料をこの燃焼室内に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一燃焼モードと通常燃焼モードに従って作動することができる、特にディーゼル型の直接噴射４ストローク型の内燃機関のシリンダの燃焼室（１６）内に燃料を噴射する方法において、
前記内燃機関の前記通常燃焼モードの間、吸気フェーズの始めの、ピストンの上死点の近傍の時に、第１の量の燃料を前記燃焼室内に供給し、圧縮フェーズの終わりの、前記ピストンの上死点の近傍の時に、第２の量の燃料を前記燃焼室内に供給することを有することを特徴とする、燃料を噴射する方法。
【請求項２】
前記第１の量の燃料を少なくとも１回の噴射で導入することを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の量の燃料を、前記ピストンが、０°から５０°のクランク角に相当する位置にある間に導入することを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の量の燃料として、前記吸気フェーズと前記圧縮フェーズの間に供給される燃料の総量の２％から１０％の間の量の燃料を導入することを有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突起を有するくぼみが設けられたピストンを備える、特に直接噴射型の内燃機関、特にディーゼルエンジンのための燃料噴射方法に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、２つの燃料モードに従って作動する４ストロークディーゼル型直接噴射機関に関する。均一モードと呼ばれ、「予混合圧縮着火」（Ｈ．Ｃ．Ｃ．Ｉ）としてよりよく知られているモードが、圧縮中に少なくとも１回の燃料噴射を伴って、機関の低負荷および中負荷時に用いられる。この噴射、またはこれらの噴射によって、自己着火によって燃焼が開始される前に、燃料を、空気、または空気と再循環排気ガスとの混合物と均一に混合することができる。通常燃焼モードと呼ばれる他の燃焼モードは、圧縮上死点の近傍での燃料噴射と、拡散燃焼とを有し、このモードは、高負荷の時に用いるのが好ましい。
【背景技術】
【０００３】
このような種類の機関は、本出願人が提出した特許文献１〜３に、より良く記載されているように、少なくとも１つのシリンダと、このシリンダ内をスライドするピストンと、このピストンの、凹んだくぼみの中央に配置された突起を有する上面によって一面が区切られた燃焼室と、ナッペ角が２tan-1（ＣＤ／２Ｆ）以下である少なくとも１つの噴射ノズルとを有しており、ここで、ＣＤはシリンダの直径、Ｆは、噴射ノズルからの燃料ジェットの開始点と、５０°のクランク角から上死点に相当するピストンの位置との間の距離である。
【０００４】
したがって、燃料は、シリンダの壁と接触することはなく、燃焼室内に存在する空気、または空気と再循環排気ガスとの混合物と混ざり合うことができる。
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８１８３２４号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第２８１８３２５号明細書
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８２７９１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この構成は、満足のいくものであるが、重要な幾つかの欠点を含んでいる。
【０００６】
すなわち、通常燃料モードで、ピストンが圧縮フェーズの上死点の近傍にある時に燃料が噴射される。この状況では、ジェットのナッペ角が小さいことを考慮すると、蒸気と液体との２相の形態にあるこの燃料は、突起の壁に沿って滑るように進み、くぼみの底に流れ、このくぼみの縦方向壁によって案内され燃焼室に達する。より詳細には、この燃料は、一方で、ピストンの上方のスキッシュ区域に送られ、他方で、くぼみの中央に送られる。
【０００７】
燃料がたどる経路を考慮すると、燃料は、くぼみ内に存在する空気と容易に混ざり合うことはできず、燃料ジェットのナッペ角が大きく、通常、１４０°程度である噴射ノズルを用いている従来の機関に比べて、機関の動作中に達成される最大燃空比が低いままとなる場合がある。このことは、燃焼室内、特にスキッシュ区域内に収容されている空気の利用効率が悪いという結果になる。
【０００８】
さらに、突起は、燃焼中に放出されるエネルギのために強い熱応力に曝され、高温区域が突起上、より詳細には、突起の頂部の近くに生じる。
【０００９】
本発明の目的は、燃料を、くぼみ内に収容された空気と適切に混ぜ合わせることができる２段階の燃料噴射方法によって、前述の欠点を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、本発明は、均一燃焼モードと通常燃焼モードに従って作動することができる、特にディーゼル型の直接噴射４ストローク型の内燃機関のシリンダの燃焼室内に燃料を噴射する方法において、機関の通常燃焼モードの間、吸気フェーズの始めの、ピストンの上死点の近傍の時に、第１の量の燃料をこの燃焼室内に供給し、圧縮フェーズの終わりの、ピストンの上死点の近傍の時に、第２の量の燃料をこの燃焼室内に供給することを有することを特徴とする方法に関する。
【００１１】
この方法は、第１の量の燃料を、少なくとも１回の噴射で導入することを有するのが有利である。
【００１２】
この方法は、第１の量の燃料を、ピストンが、０°から５０°のクランク角に相当する位置にある間に導入することを有するのが好ましい。
【００１３】
この方法は、第１の量の燃料として、吸気フェーズと圧縮フェーズの間に供給される燃料の総量の２％から１０％の間の量の燃料を導入することを有することができる。
【００１４】
本発明の他の特徴および利点が、添付の図面を参照して、制限を伴わない例を示す以下の説明を読むことによって明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１の機関は、均一モードと通常モードの２つの燃焼モードに従って作動することができる、特にディーゼル型の、１種の４ストローク内燃機関を示す、制限を伴わない例である。
【００１６】
この機関は、少なくとも１つのシリンダ１０と、このシリンダ内を、往復直線運動をしてスライドするピストン１２と、シリンダの頂部を閉ざしているシリンダヘッド１４とを有している。このピストンは、シリンダの縦方向壁と、シリンダヘッドの、ピストンに対向する面と共に、燃焼室１６を形成しており、燃焼室１６内では、混合ガスの燃焼を、その燃焼のための条件が満たされた時に起こすことができる。このピストンは、ロッド１８によってクランクシャフト（不図示）に連結されており、したがって、ピストンは、このクランクシャフトの動作によって、上死点（ＴＤＣ）と呼ばれる上方位置と、下死点（ＢＤＣ）と呼ばれる下方位置との間を振動し、上死点では、燃焼室の占める体積が制限され、下死点では、燃焼室の体積が最大になる。
【００１７】
以下の説明において、ピストンの位置が上死点および下死点であるという様に示すのは、もちろん、クランク角が対応する角度であることに相当しており、一般に、クランク角は、ピストンの、ＴＤＣからＢＤＣへの運動の間に、０°から１８０°に変化する。
【００１８】
図１において、シリンダヘッドは、少なくとも１つの吸気手段２０と、少なくとも１つの排気手段２６と、燃料噴射ノズル３２とを保持しており、吸気手段２０は、吸気弁２１のような遮断手段によって制御される吸気管２２を備え、排気手段２６は、やはり排気弁３０のような遮断手段によって制御される既燃ガス排気管２８を備え、燃料噴射ノズル３２は、マルチジェット型であるのが好ましく、燃焼室１６内へ燃料を供給することができる。このノズルは、例えば噴射傾斜路とポンプを備え、どのような手段によって制御されてもよく、特に、機関に通常備えられている機関コンピュータ（不図示）によって制御される噴射手段の一部であるのが好ましい。
【００１９】
こうして、燃焼室は、シリンダヘッド１４の内面と、シリンダ１０の環状の壁と、ピストン１２の上面とによって形成されている。
【００２０】
ピストン１２のこの上面は、凹んだくぼみ３４を有し、くぼみ３４内には、このくぼみの中央に位置する突起３６がシリンダヘッド１４に向かって盛り上がっている。
【００２１】
概して切頭円錐形のこの突起は、丸くなった頂部３８を有しているのが好ましく、この頂部３８は、くぼみの底４０の方向に、実質的に直線状の、傾斜した側面４２によって延び、次に、この底から、傾斜した縦方向壁４４によって、実質的に直線状に、この突起の方向に傾斜して延び、ピストンの上面の、実質的に水平な面４６に接続している。
【００２２】
燃料噴射ノズルは、ジェットのナッペ角ａ1が小さいタイプのものであり、ナッペ角ａ1は、ピストン１２が＋５０°から＋αの間、または−５０°から−αの間のどの位置の時にも、シリンダ１０の壁が、燃料によって濡らされることがないように選択されており、ここで、αは、噴射フェーズの間の、上死点（ＴＤＣ）に対する選択されたクランク角を示しており、この角度αは、５０°より大きく、１８０°以下である。
【００２３】
ＣＤがシリンダ１０の直径（ｍｍ）を示し、Ｆが、燃料ジェットの開始点とクランク角５０°に相当するピストンの位置との間の距離（ｍｍ）を示すとすると、ナッペ角ａ1（°）は、２tan-1(ＣＤ／２Ｆ）以下である。
【００２４】
ナッペ角とは、燃料噴射ノズル３２からの円錐であって、その仮想的な末端壁が、複数の燃料ジェットの軸線の全てを通っている円錐によって形成される頂点の角度を意味している。
【００２５】
ナッペ角ａ1の代表的な角度範囲は、最大で１２０°であり、４０°から１００°の間であるのが好ましい。
【００２６】
突起の頂点の角度は、燃料ジェットのナッペ角ａ1より０°から６０°の範囲の値だけ大きくなるように選択されており、くぼみ３４の縦方向壁４４の傾斜角度は、最大で、ナッペ角ａ1の半分に等しいのが有利である。
【００２７】
よく知られているように、このような内燃機関は、吸気上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）へのピストンの運動を伴う吸気フェーズと、その次の、ＢＤＣから圧縮上死点（ＴＤＣ）へのピストンの運動を伴う圧縮フェーズと、その次の、圧縮ＴＤＣからＢＤＣへのピストンストロークを伴う膨張（または燃焼）フェーズと、最後の、ピストンがＢＤＣから排気ＴＤＣに動く排気フェーズとの４ストローク（すなわち４フェーズ）で作動する。
【００２８】
作動中、機関コンピュータは、特に、ドライバによって、アクセルペダルが踏み込まれた時に要求される回転速度またはトルクのような信号を機関と乗物の種々の検出器から受信する。これらの種々の信号に応じて、コンピュータは、そのメモリに格納された関数から、機関が従わなければならないモードと、燃焼室内に噴射すべき燃料の総量を判定する。
【００２９】
このようにして、機関が通常モードで作動する場合、図１に矢印Ａによって示すように、ピストンは、吸気ＴＤＣの近傍にあり、ＢＤＣに向かって動く。この状況の時、吸気弁２４は開位置にあり、（過給の、またはそうではない）空気、または空気と再循環排気ガス（ＥＧＲ）との混合物が燃焼室１６内に供給される。機関コンピュータは、吸気フェーズの初期の間、好ましくは、クランク角が０°から５０°に変化する間に相当するピストンストロークの間に、所定の第１の量の燃料を導入するように燃料噴射ノズル３２を制御する。この量の燃料の導入は、クランク角が０°から５０°に変化するのに相当するピストンストロークの間の、等量または互いに異なる量で、均等にまたは不均等に分配した連続する複数回の噴射にさらに分けるのが有利である。燃料のこの第１の量は、噴射される燃料の総量の２％から１０％に相当する。
【００３０】
この噴射（または連続する複数回の噴射）と、くぼみがノズルの近傍にあることとの結果として、燃料は、突起３６の壁、すなわち側面４２に沿って滑るように進むだけでなく、くぼみ３４の中空部にも広がり、このくぼみ内に存在する空気が、噴射された燃料と良好に混ざり合う。さらに、この噴射（または複数回の噴射）によって、燃料を、例えば、突起の上方のような、燃焼室の、通常、特に圧縮ＴＤＣ時の燃料噴射の間に到達させるのが困難な区域に送ることができる。このようにして、燃焼室内に収容された空気の利用効率が改善され、燃空比を高め、機関の能力も高めることができる。ピストンが、燃料を蒸発させる働きをするのに十分な高い温度のままとなり、したがって、燃料が、液体の形態でくぼみの壁に付着する恐れが最小限に抑えられることが分かる。この恐れは、ＢＤＣへのピストンの降下運動が、この液状の燃料の膜の、くぼみの壁からの分離を引き起こすので、いっそう制限される。さらに、燃料の噴射と吸気を同時に行うことによって、燃料が、この空気が持っている熱を吸収し、また、燃料によって空気が冷却されることにより、同じ体積中に、より多くの空気が吸気され、燃焼室の充填率を高めることができる。その上、導入された燃料と、このようにして冷却された空気は、くぼみの様々な面、特に突起に接触し、それによって、これらの面を冷却して、この突起上にホットスポットが生じるのを制限することができる。
【００３１】
このようにして、ピストン１２がＢＤＣの位置に達した時、燃焼室１２には、ほぼ均一であるが、燃料噴射量が少ないために燃空比が低い混合ガスが収容され、図２に示すように、第２の量の燃料の噴射を継続することができる。
【００３２】
図２に示す位置の時、機関は圧縮フェーズにあり、吸気弁２４と排気弁３０は閉じられ、ピストン１２は、矢印Ｃによって示すように、ＢＤＣから圧縮上死点ＴＤＣに移動する。
【００３３】
ＴＤＣへのピストンの上昇ストロークの間、第２の量の燃料が燃料噴射ノズル３２によって燃焼室内に供給される。一般に、全負荷および（４０００ｒｐｍ程度の）速い機関速度の作動点では、この噴射は、ピストンが、ＴＤＣに近い、２０°から４０°のクランク角の位置に達した時、およびこのＴＤＣ以降に行われ、したがって、混合ガスの物理化学的な特性は、混合ガスがＴＤＣの近傍、およびこの圧縮フェーズに続く膨張フェーズの間に自己着火できるような特性となる。当業者に知られているように、ピストンの、燃料噴射のためのこの位置は、機関の圧縮比、この機関の速度および負荷、吸気圧力、シリンダ内の許容最大圧力、排気ガスの最高温度、…のような多くのパラメータに左右される。
【００３４】
燃焼室内に供給される燃料の第１の量は、吸気フェーズと圧縮フェーズの間にこの燃焼室内に供給される燃料の総量の２％から１０％の範囲であるのが好ましい。燃料のこの第１の量は、この総量の５％に相当するのがさらに好ましい。
【００３５】
本発明は、説明した実施形態の例に制限されることはなく、あらゆる同等物または変形物を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による方法を用いた内燃機関を示す図である。
【図２】本発明による方法の間の第２の状況での、図１の機関を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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