(57)【要約】  噴射温度を通じた反応性制御により圧縮点火内燃機関（１）の燃焼を制御する方法であって；方法は：シリンダ（２）に噴射されることになる燃料の量（Ｑ）を確立するステップと；少なくとも部分的に吸気行程中及び／又は圧縮行程中に、能動加熱装置なしに第１の供給システムによって、好ましくは燃料の量（Ｑ）の少なくとも７０％に等しい、燃料の量（Ｑ）の第１の部分（Ｆ１）を噴射するステップと；少なく十ｍ１つの能動加熱装置（１２；１３）を備える第２の供給システムによって供給される、燃料の量（Ｑ）の残りの部分に等しい燃料の量（Ｑ）の第２の部分（Ｆ２）を、圧縮行程の末期且つ好ましくは上死点（ＰＭＳ）から６０度以下で、シリンダ（２）の中に噴射するステップと；燃料の量（Ｑ）の第２の部分（Ｆ２）を噴射する前に、燃料の量（Ｑ）の第２の部分（Ｆ２）を、１００℃を超える噴射温度（Ｔ）まで加熱するステップと；を含む。
2018525569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射温度を通じた反応性制御により圧縮点火内燃機関の燃焼を制御する方法であって；前記内燃機関は吸気行程及び圧縮行程をそれぞれ含む一連の燃焼サイクルを実行するように、シリンダの内部を往復運動で摺動する、少なくとも１つのピストンを備え；前記方法は：
それぞれの前記燃焼サイクルに関して、前記シリンダに噴射されることになる燃料の量を確立するステップと；
少なくとも部分的に前記吸気行程中及び／又は前記圧縮行程中に前記燃料の量の第１の部分を噴射するステップと；
前記燃料の量の残りの部分に等しい前記燃料の量の第２の部分を、前記圧縮行程の末期に前記シリンダの中に噴射するステップと；
前記燃料の量の前記第２の部分を噴射する前に、前記燃料の量の前記第２の部分を、１００度を超える噴射温度まで加熱するステップと；
を含み、
前記第１の部分は、前記燃料の量の前記部分が前記噴射温度未満の温度を有するように、能動加熱装置なしで第１の供給システムから前記燃料を受ける第１の燃料インジェクタによって噴射され、
前記燃料の量の前記第２の部分は、前記第１の燃料インジェクタと異なり且つ独立し、前記シリンダの中に直接噴射し、前記第１の供給システムから分離し且つ独立している第２の供給システムから前記燃料を受ける、第２の燃料インジェクタによって噴射され、前記第２の供給システムは、前記燃料に前記噴射温度を与えるように動作する少なくとも１つの能動加熱装置を備える、
方法。
【請求項２】
前記第１の燃料インジェクタは、前記シリンダの外部で、前記シリンダの吸気管の中に噴射する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の燃料インジェクタは、前記シリンダの中に直接噴射する、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の燃料インジェクタ及び前記第１の燃料インジェクタは両方、燃焼室の中心に噴射するように、前記シリンダの上端に通じ、
前記第２の燃料インジェクタ及び前記第１の燃料インジェクタは、互いに隣接して配置される、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の燃料インジェクタは、側方の位置で、燃焼室に通じるように、前記シリンダの側壁に通じる、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記加熱装置は、前記第２の燃料インジェクタに結合される、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記加熱装置は、供給ポンプから下流且つ前記第２の燃料インジェクタから上流に配置される、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記内燃機関は、パイプを備える排気ガス再循環システムを有し、
前記加熱装置は、前記燃料の量の前記第２の部分を加熱するように前記パイプを通って流れる排気ガスからの熱の一部を使用する熱交換器と、電気ヒータとを備える
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
燃料を圧力下で前記第２の燃料インジェクタに供給するコモンレールが設けられ、前記加熱装置は、前記コモンレールから下流に配置される、
請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の燃料インジェクタは、プランジャを動かすアクチュエータ及び前記プランジャの端部を収容するスプレーチップを収容するメインボディと、前記プランジャの運動によって制御される噴射弁とを有し、
前記加熱装置は、前記第２の燃料インジェクタの前記スプレーチップの領域に配置され、
前記加熱装置は、前記第２の燃料インジェクタの前記スプレーチップを加熱し、次に伝導によって前記スプレーチップを通って流れる前記燃料を加熱する、
請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の燃料インジェクタは、プランジャを動かすアクチュエータ及び前記プランジャの端部を収容するスプレーチップを収容するメインボディと、前記プランジャの運動によって制御される噴射弁とを有し、
前記加熱装置は、前記第２の燃料インジェクタの前記スプレーチップの領域に配置され、
前記加熱装置は、前記燃料を加熱するように、前記第２の燃料インジェクタの前記スプレーチップを通って流れる前記燃料と相互作用する、電磁波を発生させる、
請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記燃料の量の前記第２の部分は、前記圧縮行程の末期且つ上死点から６０度以下で、前記シリンダの中に噴射される、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記燃料の量の前記第１の部分は、前記吸気行程中に部分的に噴射され、且つ残りの部分について、前記圧縮行程中に噴射される、
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記内燃機関は、点火プラグを備えておらず、前記燃料は、前記圧縮行程の末期に前記シリンダの内部で自己着火する、
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記シリンダの中に噴射されることになる前記燃料の量の分割は、負荷状態に応じて確立される、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記燃料の量の前記部分の値及び前記噴射が行われる関連する時点は、前記内燃機関の毎分回転数、負荷状態、及び前記噴射温度に応じて確立される、
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記噴射温度の値は、使用される前記燃料及び動作状態の両方に応じて確立される、
請求項１乃至１６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、噴射温度を通じた反応性制御により圧縮点火内燃機関の燃焼を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車によって生成される汚染ガスの排出を制限することに関する国際規格（特にアメリカ及びヨーロッパにおける）は、今後数年間に、大気中に放出され得る排出物の漸進的減少（特にＮＯＸ及び粒子状物質の著しい減少）を要求している。
【０００３】
圧縮点火内燃機関（ディーゼルサイクルに従って動作し、主にディーゼル油を燃料として使用する）は、特定の排出物問題を有する。
【０００４】
適切な技術的改良により、圧縮点火内燃機関は、将来的には、これらの規格によって確立された排出制限を満たすことができると同時に、優れたエネルギ効率（最新のエンジンでは４０％を超える）を有することができるであろう。適切な技術的改良により、（オットーサイクルに従って作動し、主にガソリンを燃料として使用する）ポジティブ（positive）点火内燃機関も、将来、これらの規格によって確立された排出制限を満たすことができるであろう。しかし、ポジティブ点火内燃機関は、より低いエネルギ効率（最新のエンジンでは多くとも３３−３４％）を有する。特に、ポジティブ点火内燃機関のエネルギ効率は、過度のデトネーション（長期的にはシリンダとピストンを損傷する）を回避するために、シリンダの圧縮比を高くすることができないという事実によって制限される。
【０００５】
エネルギ効率の向上は、自動車市場が圧縮点火内燃機関をますます使用するように導くだろう。しかし、既存の製油所（これは長年にわたって運転を続ける）は、石油精製プロセス中に一定量のガソリンを製造せざるを得ず、従って、（大部分ではないにしても）自動車エンジンのかなりの数はガソリンを燃料として使用し続けなければならない。その結果、ガソリンを燃料として使用するポジティブ点火内燃機関のエネルギ効率を高めることに多大な努力が集中している。
【０００６】
過去には、過大なデトネーションを防止しながら同時に圧縮比（したがってエネルギ効率）を増加させるために、より高いオクタン価を有する添加剤（典型的には鉛及び／又はマンガン）を含むガソリンが使用されてきた。しかしながら、これらの添加剤の使用はもはや国際規格によって認められておらず、したがって、ポジティブ点火内燃機関のエネルギ効率を改善するための他の戦略が見出されなければならない。
【０００７】
知られているように、燃料は、セタン価とオクタン価の２つの指標によって特徴付けられ、これらは概ね反比例する。
【０００８】
セタン価は、点火中の燃料の挙動の指標である。言い換えれば、それは燃料の自己着火の容易さを表しており、セタン価が高いほど容易さが大きくなる。その代わりに、一方で、オクタン価は燃料の耐デトネーション性（anti-detonation  property）を表す。ディーゼルは高い反応性（高いセタン価及び低いオクタン価）を有する一方、ガソリンは低い反応性（高いオクタン価及び低いセタン価）を有する。
【０００９】
特許文献１は、内燃機関のシリンダ内への、特定のアクティブ（能動）ヒータを通して適切に加熱され、続いて単一のインジェクタを通して噴射される燃料の小部分の噴射を開示している。特許文献１では、全ての小部分は、同じ温度に加熱され、実質的に同じ反応性を有する。特に、噴射された混合気は、好ましくは超臨界条件でなければならない。主な目的は、超臨界条件での噴射の均質化を改善することである。
【００１０】
しかし、この解決策は、とりわけ圧縮行程の末期における内燃機関の典型的な高圧環境（５０バールを超える）での噴射に対して、不利な点を有する。単一のインジェクタ及びとりわけ単一の温度を使用することの制約は、高温噴射が早すぎる（結果的に圧縮比、したがってエンジンの効率を低下させる必要がある）又は、燃焼の第１段階の間の燃焼及び圧力勾配の困難な制御につながる、上死点の近くで高温燃料を主に噴射する必要がある場合に、デトネーションのリスクにつながる。さらに、上死点の近くで噴射される大きい量は、特に（１０００バールを超える）非常に高い噴射圧力が使用されない限り、粒子状物質排出の問題を招く。
【００１１】
ポジティブ又は圧縮点火内燃機関は、ガソリンを燃料（又は低反応性燃料）の主要部分及びディーゼル（又は他の高反応性燃料）のより小さい部分として使用することも知られている。吸気行程中、ガソリンがシリンダ内に噴射される一方、圧縮行程の末期且つピストンの上死点に近くで、少量のディーゼル燃料又は高反応性燃料（すなわち高いセタン価）がシリンダ内に噴射される。言い換えると、この解決策は、２つの異なる燃料が２つの異なる時間に噴射される分割噴射を提供する。
【００１２】
この種の解決策は、例えば、特許文献２に開示されている。この解決策では、シリンダ内への複数の異なる燃料の噴射を通して、濃度及び反応性の成層化が得られ、点火スパークプラグがない場合でさえ、燃焼トリガの改善された制御を可能にする。この解決策は、燃料として主な量のガソリンを使用し、かつ高セタン価の小部分の噴射前に過度のデトネーションを招くことなく、（圧縮点火内燃機関に特有の）非常に高い圧縮比で運転することを可能にする。しかし、一方で、この解決策は、製造するのが非常に高価且つ複雑であり、燃料供給システムの倍増を必要とする。実際、第１の供給システム（インジェクタ、ポンプ及びタンク）がガソリンに必要とされ、第２の供給システム（インジェクタ、ポンプ及びタンク）がディーゼル（又は他の高反応性燃料）に必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＵＳ２０１４０２５１２７８
【特許文献２】ＥＰ２６８２５８８
【発明の概要】
【００１４】
従って、本発明の目的は、従来技術の問題を有さず、製造が容易且つ安価な、噴射温度を通じた反応性制御により圧縮点火内燃機関の燃焼を制御する方法を提供することである。
【００１５】
本発明によれば、添付の請求項の範囲に従う噴射温度を通じた反応性制御により圧縮点火内燃機関の燃焼を制御する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の実施形態の非限定的な例を示す添付の図面を参照して本発明を説明する。
【００１７】
【図１】本発明の主題を形成する燃焼を制御する方法に従って内燃機関を作動させる異なる実施形態の概略図である。
【図２】本発明の主題を形成する燃焼を制御する方法に従って内燃機関を作動させる異なる実施形態の概略図である。
【図３】本発明の主題を形成する燃焼を制御する方法に従って内燃機関を作動させる異なる実施形態の概略図である。
【図４】本発明の主題を形成する燃焼を制御する方法に従って内燃機関を作動させる異なる実施形態の概略図である。
【図５】図１−４の内燃機関のインジェクタの概略の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１において、参照番号１は、ガソリンを燃料として使用し且つ少なくとも吸気行程と圧縮行程とを有するサイクルを備える内燃機関を全体として示している。
【００１９】
以下の説明では、一般性を失うことなく、内燃機関１が４ストローク内燃機関１である場合への明示的な参照がなされるが、燃焼を制御する方法は当然、２ストローク内燃機関１にも適用可能である。
【００２０】
好ましい実施形態では、内燃機関１は過給機付内燃機関１であるが、自然吸気内燃機関１であることもできる。
【００２１】
さらに、内燃機関１は、以下により良く記載されるように、内燃機関１の吸気行程において排気ガス再循環システムＥＧＲを備えていてもよい。
【００２２】
図１−４に示される内燃機関１は、複数のシリンダ２（そのうちの１つのみが図１に示されている）を備えた４ストローク内燃機関１であり、シリンダのそれぞれは、少なくとも１つの吸気弁４を通して吸気マニホールド３に接続されるとともに少なくとも１つの排気弁６を通して排気マニホールド５に接続されている。
【００２３】
知られているように、燃料は、セタン価とオクタン価の２つの指標によって特徴づけられ、これらはおよそ反比例すると考えられることができる。セタン価は、燃料の点火中の挙動の指標である。言い換えれば、それは燃料の自己着火の容易さを表しており、セタン価が高いほどこの容易さが高くなる。セタン価は、噴射と点火との間の遅延を検出するとともに、セタン（Ｃ１６Ｈ３４）に１００の値を、メチルナフタレンに０の値を割り当てる（又はイソセタンに１５の値を割り当てる）ことによって実験的に計算される。セタン価に類似しているのは、燃料の密度及び揮発性を考慮して計算されるセタン指数であり、セタン価におおよそ近い。オクタン価は、燃料の耐デトネーション性を表し、すなわち自己着火に対する耐性を表す。ディーゼルは高い反応性（高いセタン価及び低いオクタン価）を有する一方、ガソリンは低い反応性（高いオクタン価及び低いセタン価）を有する。
【００２４】
各シリンダ２の内部には、上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとの間でシリンダ２の内部を往復運動で摺動するように適合されるピストン７が配置されている。上死点ＴＤＣは、内部をピストン７が摺動するシリンダ２のヘッドの領域に位置し、特に、ピストン７のクラウン端部と内燃機関１のシリンダヘッドとの間に形成される燃焼室Ｃのヘッドに最も近い点又は最小容積を持つ点にある。その代わりに、下死点ＴＤＣは、内燃機関１のブロックからの最小距離、すなわちピストン７の最大ストロークに対応する点である。
【００２５】
図１に示す好ましい実施形態では、内燃機関１は４ストローク内燃機関１であり、その内部でピストン７が、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程をそれぞれ含む一連の燃焼サイクルを遂行するように、シリンダ２内部を往復運動で摺動する。
【００２６】
内燃機関１は、電子制御ユニットＥＣＵ、デトネーション検出システム、圧力検出システム、燃料インジェクタ８、燃料インジェクタ９及び／又は燃料インジェクタ１１を備える。燃料インジェクタ８及び燃料インジェクタ１１は、存在する場合、ガソリンをシリンダ２内に直接噴射するように適合される。それに対して、燃料インジェクタ９は、存在する場合、以下により良く記載されるように、シリンダ２の外側、すなわち吸気管１０の中にガソリンを噴射するように適合される。
【００２７】
電子制御ユニットＥＣＵは、噴射すべき燃料の量Ｑ、分割の程度及び噴射時間に関して燃料噴射を制御するように適合される。各燃焼サイクルについて、電子制御ユニットＥＣＵは、燃焼サイクルの間に噴射されるべき燃料（すなわち、ガソリン）の量Ｑ及びその分割を（既知の方法で）確立する。特に、以下により良く記載されるように、燃料の量Ｑは、燃料の量Ｑの部分Ｆ１と、互いに相補的な燃料の量Ｑの部分Ｆ２（すなわち、２つの部分Ｆ１とＦ２の合計は燃料の量Ｑに等しい）に分割される。
【００２８】
デトネーション検出システムは、デトネーションに関するデータをリアルタイムで取得する。特に、特定のセンサ（例えば、燃焼室Ｃの圧力センサ又は内燃機関１のシリンダヘッドの領域に配置された加速度計）から来るデータは、噴射パラメータを修正するために処理される。
【００２９】
（初期の又は顕著な）デトネーションを検出するような条件の場合、電子制御ユニットＥＣＵはデトネーションを防止するために優先順位に従って燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射フェーズを補正する。典型的には、噴射すべき燃料の量Ｑの部分Ｆ２の変動及び噴射時期の変動が存在する。オプションとして、電子制御ユニットＥＣＵは、燃料量Ｑの部分Ｆ１の噴射フェーズを補正することもできる。
【００３０】
デトネーションがもはや検出されないとき、噴射はマップ値に戻る。このシステムは、激しいデトネーション（恐らく局所的な過熱による）に関連した障害を防ぐことを可能にする、又は、軽微ではあるが継続的なデトネーション現象（例えば、異なる性質を持つガソリンによる）に関連した損傷を防ぐためにマップのオフセットを作成することを可能にする。
【００３１】
圧力検出システムは、騒音及び構成要素の機械的損傷を防止するために、燃焼中の圧力勾配を取得し且つ制御するように適合される。圧力勾配は、電子制御ユニットＥＣＵによる噴射パラメータの調整を通して規定値内に維持される。
【００３２】
燃料インジェクタ８は、燃料（すなわちガソリン）を噴射するように適合され、この燃料は、その後、ピストン７のクラウン端部と内燃機関１のシリンダヘッドとの間に形成された燃焼室Ｃ内で直接燃焼される。噴射は、２つの別個の噴射に分割され、これらは、以下により良く記載されるように、燃料インジェクタ８及び燃料インジェクタ９及び／又は燃料インジェクタ１１によって実行される。特に、既に上述したように、燃料の量Ｑは、互いに相補的な燃料の量Ｑの部分Ｆ１及び燃料の量Ｑの部分Ｆ２に分割される（すなわち、２つの部分Ｆ１とＦ２の合計は燃料の量Ｑに等しい）。
【００３３】
燃料の量Ｑの部分Ｆ１の第１の噴射は、吸気行程及び／又は圧縮行程中に少なくとも部分的に実行される。特に、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の第１の噴射はまた、圧縮行程の開始中に部分的に実行されることもできる。代わりに、残りの燃料の量Ｑの部分Ｆ２の第２の噴射が、圧縮行程の末期で（上死点ＴＤＣから６０°以下で）実行される。燃料の量Ｑの部分Ｆ１の第１の噴射は、吸気行程中に完全に、又は吸気行程中に部分的に、残りの部分が圧縮行程の開始中に（下死点ＢＤＣから６０°から１００°内、すなわち、上死点ＴＤＣから６０°以下を示す）実行される。代わりに、燃料の量Ｑの部分Ｆ２（燃料の量Ｑを得るために部分Ｆ１に相補的である）の第２の噴射は、上死点ＴＤＣから６０°以下の圧縮ストロークの末期に実行される。
【００３４】
言い換えれば、最初に（すなわち、吸気行程中及び／又は圧縮行程の開始中に）、燃料の量Ｑの少なくとも６０％に等しい、好ましくは燃料の量Ｑの７０％から９０％の範囲にある、燃料の量Ｑの部分Ｆ１が噴射される。代わりに、圧縮行程の末期に向かって、すなわち上死点ＴＤＣの少し前（上死点ＴＤＣから６０°以下）で、最大でも燃料の量Ｑの３０％である、燃料の量Ｑの残りの部分Ｆ２が、シリンダ２内に直接噴射される。
【００３５】
燃料の量Ｑの部分Ｆ１の噴射は、燃料インジェクタ９及び／又は燃料インジェクタ１１の単一の開口部を通して行われることができる、或いは燃料インジェクタ９及び／又は燃料インジェクタ１１の複数の連続した開口部１１を通して行われることができる、すなわち、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の噴射は、連続した時点で行われるいくつかの部分に分割されることができる。燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射は、燃料インジェクタ８の単一の開口部を通して行われることができる、又は燃料インジェクタ８の複数の連続した開口部を通して行われることができる、すなわち、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射は、連続した時点で行われるいくつかの部分に分割されることができる。
【００３６】
有利には、燃料の量Ｑの２つの部分Ｆ１及びＦ２は２つの異なる温度で噴射される。
【００３７】
特に、燃料の量Ｑの部分Ｆ１は、（以下により良く説明されるように）能動加熱装置を有さない供給システムによって供給される。この方法では、燃料の量Ｑの部分Ｆ１は、噴射温度Ｔより低い温度を有する。
【００３８】
その代わりに、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、以下により良く説明されるように、能動加熱装置を備えた供給システムによって供給される。燃料の量Ｑの部分Ｆ２の供給システムは、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の供給システムから切り離され且つ独立している。燃料の量Ｑの部分Ｆ２が加熱されると、それは噴射温度Ｔで噴射される。噴射温度Ｔは１００℃を超え、好ましくは１００℃から４２０℃の範囲である。
【００３９】
電子制御ユニットＥＣＵは、負荷条件に応じてシリンダ２の中に噴射される燃料の量Ｑの部分を（通常実験的に決定された適切なマップを通して）確立するとともに、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射温度Ｔ（すなわち、噴射される前に燃料の量Ｑの部分Ｆ２の燃料が加熱される噴射温度Ｔ）も確立する。特に、電子制御ユニットＥＣＵは、燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の値並びに噴射が行われる関連する時点と、そこまで燃料の量Ｑの部分Ｆ２を噴射される前に加熱するための噴射温度Ｔとの両方を正確に設定する。
【００４０】
特に、燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の値と、噴射が実行される関連する時点とは、（内燃機関１の毎分回転数、負荷状態及び噴射温度Ｔのような）異なる変数に応じて確立される。
【００４１】
燃料の量Ｑの部分Ｆ１は、何ら加熱せずに噴射される（すなわち、燃料の量Ｑの部分Ｆ１に注入された燃料が特定の温度を有する必要はない）。しかし、噴射前に燃料の量Ｑの部分Ｆ１がさらされる圧縮により、噴射温度Ｔへの強制的な加熱が生じる。実際、熱力学から知られているように、圧縮にさらされる流体は、摩擦仕事及び圧縮中に流体の体積を変化させるのに必要な仕事のために加熱される。言い換えれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の加熱は、能動加熱装置の助けを借りて行われない。ガソリンについては、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の温度は通常１００℃未満である。
【００４２】
燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、代わりに、噴射される前に、概して１００℃から４２０℃に及ぶ噴射温度Ｔに予め加熱しなければならない。この噴射温度Ｔの範囲は、使用されることができる全ての燃料を含み、ガソリンのみの場合、噴射温度Ｔは、通常、１００℃から３５０℃に及ぶ（上限はわずかに高くなり得るが、それでもなお４２０℃未満である）。いずれにしても、噴射温度Ｔの正確な値は、使用される燃料、及び（エンジンの動作点、内燃機関１の冷却液の温度、負荷のパーセンテージ、内燃機関１が排気ガス再循環システムＥＧＲを備えている場合の排気ガス再循環のパーセンテージ、内燃機関１が過給されている場合の過給レベル等のような）動作条件の両方に（そして主に）応じて電子制御ユニットＥＣＵによって確立される。
【００４３】
燃料の量Ｑの部分Ｆ２の加熱は、その反応性、すなわち燃料のセタン価の増加をもたらす。実際、室温のガソリン（内燃機関１の燃料である）は３０未満のセタン価を有するが、ガソリン（内燃機関１の燃料である）を加熱することにより、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、ディーゼル燃料の典型的な値に等しい反応性を有する。言い換えれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の温度を増加させる（すなわち、加熱する）ことによって、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の反応性を高めることが可能である。反応性を高めることのほかに、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の加熱の別の効果は、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の拡散性の変化である。言い換えれば、噴射温度Ｔは、噴射圧力の影響と定性的に類似する空気との混合においても重要な効果を有する。ある噴射温度Ｔを与えられた噴射圧力は、ジェットの貫徹（penetration）及び形状に関して要求される空気−燃料混合に到達するために使用される。
【００４４】
内燃機関１の管理及び制御の観点からは、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の第１の噴射及び燃料の量Ｑの部分Ｆ２の第２の噴射への燃料の量Ｑの噴射の分割は、燃料の量Ｑの部分Ｆ１（少なくとも７０％に等しい）が、希薄（即ち、燃料がほとんどなく、従って基本的にデトネーションへの推進力がほとんどない）且つ燃焼室Ｃの内部で基本的に均質である混合気を生成することを意味する。この方法では、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射は、燃料の濃度と燃焼室Ｃ内の反応性との両方の成層化をもたらす。
【００４５】
吸入空気及び任意の排気ガス再循環と一緒の燃料の量Ｑの部分Ｆ１の噴射は、希薄混合気（すなわち、燃料がほとんどない）を生成し、（例えば、１５から２０に及ぶ）高い圧縮比だとしても、圧縮中のデトネーション、すなわち、燃料の自己点火の問題を防止することを可能にする。言い換えれば、内燃機関１の圧縮比が高い（例えば、１５から２０に及ぶ）としても、混合気が非常に希薄であるため、自己点火する、したがって、デトネーションをトリガする、局所的な条件（濃度、温度及び圧力）を持たない。
【００４６】
さらに、加熱された燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射は、圧縮行程の末期、特に上死点ＴＤＣから６０°以下で行われるので、噴射は、高い噴射圧力（噴射圧力は一般に５００バール未満である）の助けなしに行われることができる。この他に、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、１００℃から４２０℃に及ぶ噴射温度Ｔに加熱され、上死点ＴＤＣから近距離で噴射される。この方法では、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、自己点火する状態にあり、言い換えれば、燃料の点火遅れの減少がある。したがって、上記の制御方法が適用される内燃機関１では、噴射温度Ｔに予め加熱された燃料の量Ｑの部分Ｆ２が高い反応性（高いセタン価）を有し、したがって、燃焼室Ｃ内に存在する全ての燃料の連続的な燃焼を決定する（すなわち、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の自己点火条件ももたらす拡散火炎トリガを決定する）ので、電極を通して燃焼を活性化させる点火プラグの助けは、オプションである。内燃機関１はしたがって、特定の条件で、例えば、内燃機関１が（非常に）低温及び／又は最低毎分回転速度にあるとき、及び／又はオプションで低負荷の過渡状態での燃焼安定性を増加させるために、使用されるようにそれでもなお提供され得る、点火スパークプラグなしで動作することも可能である。
【００４７】
本発明の主題ではない一実施形態によれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の両方の噴射は、燃焼室Ｃの中心に配置された燃料インジェクタ８によって実行される。この方法では、燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の両方が（ＥＣＵ制御ユニットによって確立された異なる時点で）同じ量の燃料インジェクタ８によって燃焼室Ｃに直接噴射される。言い換えれば、燃料の量Ｑの２つの部分Ｆ１及びＦ２は、シリンダ２に通じるとともに、燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２を加熱してそれらを２つの異なる時点で噴射する単一の燃料インジェクタ８によって燃焼室Ｃ内に直接噴射される。燃料の量Ｑの部分Ｆ１の噴射は、内燃機関１の吸気行程中に少なくとも部分的に行われることができる一方、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射は、内燃機関１の圧縮行程のサイドから短い距離で行われる。この解決策はまた、燃料の量Ｑの部分Ｆ１とＦ２との間の濃度及び反応性の特定の成層化を生成することを可能にする。
【００４８】
図１に示す実施形態によれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の噴射は、２つの別個の燃料インジェクタ８及び９によって実行される。特に、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の噴射（燃料の量Ｑの少なくとも７０％、好ましくは燃料の量Ｑの７０から９０％に及ぶ）は、吸気弁４の上流に配置された燃料インジェクタ９によって行われる。言い換えれば、燃料インジェクタ９は吸気管１０に配置されている。燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射は代わりに、燃焼室Ｃの中心に配置されるとともに燃焼室Ｃに通じる燃料インジェクタ８を通して行われる。言い換えれば、燃料の量Ｑの２つの部分Ｆ１及びＦ２は、内燃機関１の２つの異なる位置で噴射される。燃料の量Ｑの部分Ｆ１は、空気との混合器を形成するように燃料インジェクタ９によって吸気管１０内に噴射される一方、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、燃焼室Ｃの中心に配置された燃料インジェクタ８によって燃焼室Ｃ内に直接噴射される。この方法では、内燃機関１の燃焼室Ｃ内に含まれる充填の濃度及び反応性の成層化が得られる。噴射圧力に関して、燃料インジェクタ８は、燃料インジェクタ９の噴射圧力に対して、はるかに高い圧力、典型的には少なくとも５倍高い圧力で燃料を噴射する。例えば、インジェクタ８の噴射圧力は２００から５００バールに及び得るとともに、燃料インジェクタ９の噴射圧力は、１０から５０バールに及び得る。
【００４９】
図２及び図３に示す別の実施形態によれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ１は、燃料インジェクタ１１によってシリンダ２内に少なくとも部分的に直接噴射される。言い換えれば、燃料インジェクタ１１は、燃料の量Ｑの部分Ｆ１を少なくとも部分的に噴射するために、シリンダ２内に直接通じる。したがって、燃料の量Ｑの２つの部分Ｆ１及びＦ２は、両方ともシリンダ２内への直接噴射を行う２つの別個の燃料インジェクタ８及び１１によって別々に噴射される。
【００５０】
さらなる実施形態によれば、インジェクタ８及び１１に加えて、間接的な燃料噴射を行うインジェクタ９（図２に破線で示す）が設けられることもできる。この場合、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の初期部分の噴射は、吸気行程中に、吸気弁４の上流に配置された燃料インジェクタ９によって実行される。その後、圧縮行程の間に、燃料の量Ｑの部分Ｆ２が燃料インジェクタ８を通して噴射される。燃料の量Ｑの部分Ｆ１の残りの部分は、主に圧縮行程中且つ燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射の前にインジェクタ１１を通して噴射されることができる。代替的には、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の残りの部分は、主に燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射の前、及び部分的に燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射の後に、噴射されることができる。この方法では、濃度と反応性両方に関する内燃機関１の燃焼室Ｃに含まれる充填の成層化が得られる。
【００５１】
燃料の量Ｑの部分Ｆ１の最初の部分が圧縮行程の開始時に噴射されるならば、燃料の量Ｑの部分Ｆ１のこの部分は、燃料インジェクタ９ではなく、シリンダ２に直接通じる燃料インジェクタ１１によって、強制的に噴射されることを強調しなければならない。
【００５２】
図２及び３に示されているものによれば、燃料インジェクタ１１は、シリンダ２に対して異なる位置に配置されることができる。特に、図２に示すように、燃料インジェクタ１１は、燃料インジェクタ８の隣に配置されることができる。言い換えれば、燃料インジェクタ８及び燃料インジェクタ１１は、互いに隣接して配置され、両方ともシリンダ２のクラウン端部に通じている。すなわち、燃料インジェクタ８及び燃料インジェクタ１１は、燃焼室Ｃの中心に噴射する。
【００５３】
代替的には、図３に示すように、燃料インジェクタ１１はシリンダ２の側壁に通じることができる。言い換えると、燃料インジェクタ１１は、燃焼室Ｃ内に横方向に噴射することができる。すなわち、燃料インジェクタ１１は、側方位置で、燃焼室Ｃに通じる。特に、内燃機関１の排気側及び吸気側の両方に噴射することができる。
【００５４】
上述の説明によれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ２のみが、噴射される前に、能動加熱装置１２によって噴射温度Ｔに加熱されなければならない。言い換えれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、その反応性を増加させるために、噴射温度Ｔに加熱されなければならない。代わりに、燃料の量Ｑの部分Ｆ１は、加熱装置１２によって加熱されない。
【００５５】
可能な実施形態によれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、図５に示されるとともに、以下により良く記載されるように、燃料インジェクタ８に結合された加熱装置１２によって加熱されることができる。
【００５６】
図１に示すように、燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の噴射がインジェクタ８及び９によって実行される場合、燃料インジェクタ８のみが加熱装置１２を備える。代わりに、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の間接噴射を実行する燃料インジェクタ９は、燃料加熱装置１２を有していない。
【００５７】
本発明の主題ではない別の実施形態によれば、燃料インジェクタ８に加えて、燃料インジェクタ１１もオプションで加熱装置１２を備えることができる。有利には、この実施形態によれば、インジェクタ８及びインジェクタ１１は、スペア部品のコスト及び数を低減するために、同じ種類のものである。代わりに、設けられる場合、燃料の量Ｑの部分Ｆ１の間接噴射を実行する燃料インジェクタ９は、燃料加熱装置１２を有していない。
【００５８】
噴射される燃料の量Ｑの部分Ｆ１が加熱されるべきである場合、燃料インジェクタ１１は、それぞれの燃料の量Ｑの部分Ｆ１を、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の噴射温度Ｔに対してより低い温度に加熱する。したがって、この方法では、充填の濃度及び反応性の改善された成層化を得ることが可能である。
【００５９】
上記の説明によれば、通常の状態では、燃料インジェクタ１１は予熱された燃料を噴射せず、主な効果は、燃焼室Ｃに含まれる燃料の充填の漸進的自己点火を確実にする濃度の成層化であろう。
【００６０】
本発明の主題ではない実施形態によれば、高い熱慣性のために、燃料インジェクタ８のみが存在し、燃料の量Ｑの部分Ｆ２のみを加熱することができない（すなわち、燃料の量Ｑの部分Ｆ１も加熱できない）が、燃料インジェクタ８は、通常、燃料量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の両方を加熱する。オプションで、燃料インジェクタ８は、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の加熱に対して、わずかに少ない程度に燃料の量Ｑの部分Ｆ１を加熱することができてよい。
【００６１】
異なる実施形態によれば、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、燃料インジェクタ８の上流且つタンクＳから燃料を吸入する低圧供給ポンプ１４Ｂから下流に順に配置された高圧供給ポンプ１４Ａの下流に配置された能動加熱装置１３を通して加熱されることができる。
【００６２】
図４に示す実施形態によれば、内燃機関１は、高圧供給ポンプ１４Ａから加圧燃料を受け取り、加圧燃料をインジェクタ８に供給するコモンレール１５を有する。この実施形態では、加熱装置１３は、コモンレール１５内で燃料が既に所望の噴射温度Ｔを有するように、コモンレール１５の上流側に配置される。コモンレール１５から、加熱された燃料（すなわち、所望の噴射温度Ｔの）が、シリンダ２内への燃料の量Ｑの部分Ｆ２を噴射するインジェクタ８に供給される。
【００６３】
さらに、この実施形態では、内燃機関１は、燃料が室温である（すなわち、能動加熱装置によって加熱されない）さらなるコモンレール１６を有する。図４に示すように、コモンレール１６が間接噴射を行うインジェクタ９を加熱しなければならない場合、コモンレール１６内部の燃料の圧力は低い。この場合、コモンレール１６は、高圧供給ポンプ１４Ａの上流且つ低圧ポンプ１４Ｂの下流で燃料を受ける。代わりに、図示されていない異なる実施形態によれば、コモンレール１６が直接噴射を行うインジェクタ１１に供給しなければならない場合、コモンレール１６内部の燃料の圧力は高い。この場合、コモンレール１６は、高圧ポンプ１４Ａの下流且つ加熱装置１３の上流の燃料を受ける。
【００６４】
図４に示されているものによれば、内燃機関１はまた、排気ガス再循環システムＥＧＲも備える。この場合、内燃機関１は全体的に希薄燃焼で動作し、過剰空気が冷却された排気ガスによって部分的に置き換えられる。したがって、システムＥＧＲは専用の冷却器を有する。排気ガス再循環システムＥＧＲは、ＥＧＲパイプ及びＥＧＲバルブを有する。排気ガス再循環ＥＧＲパイプを通って流れる排気ガスとの熱交換によって、タンクＳから引き出された燃料を加熱することが可能である。燃料の量Ｑの部分Ｆ１は、供給ラインに沿って配置されたコモンレール１６を通って、如何なる種類の加熱にもさらされることなくインジェクタ９に供給される。その代わりに、燃料の量Ｑの部分Ｆ２は、加熱装置１３によって加熱され、続いてコモンレール１５に供給され、最後にインジェクタ８を通してシリンダ２の中に圧力下で噴射される。特に、加熱装置は、熱交換器１３Ａ及び電気ヒータ１３Ｂを備える。熱交換器１３Ａは、ＥＧＲパイプを通って流れる排気ガスの熱の一部を利用し、それによって燃料の量Ｑの部分Ｆ２が加熱される。電気ヒータ１３Ｂ（例えば、誘導加熱器であることができる）は代わりに、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の補助加熱を行うように構成される。言い換えれば、電気ヒータ１３Ｂは、熱交換器１３Ａが存在しない場合、又は燃料の量Ｑの部分Ｆ２を十分に加熱しない場合に、燃料の量Ｑの部分Ｆ２の加熱を補うように構成される。従って、熱交換器１３Ａ内の排気ガスと交換された熱が、燃料の量Ｑの部分Ｆ２を噴射温度Ｔに加熱するのに十分でない場合、電気ヒータ１３Ｂが作動し、所定の噴射温度Ｔになるように、燃料の量Ｑの部分Ｆ２を加熱する。
【００６５】
図５は、燃料インジェクタ８を示す。燃料インジェクタ８は、対称軸Ｘを備え、プランジャ１９を移動させるアクチュエータ１８を収容するメインボディ１７と、プランジャ１９の端部を収容するスプレーチップ２０とを有する。燃料インジェクタ８はまた、プランジャ１９の動きによって制御される噴射弁２１及び加熱装置１２を有する。特に、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０の領域に配置され、噴射されることになる燃料を加熱するように適合される。
【００６６】
可能な実施形態によれば、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０を加熱し、これは、スプレーチップ２０を通って流れる燃料を伝導によって加熱する。この場合、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０の近くにおけるジュール効果のために、熱を発生するサーミスタを含むことができる。代替的には、加熱装置１２は、誘導によって燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０を加熱するインダクタを含むことができる。この実施形態では、熱慣性が、燃料インジェクタ８を通って流れる燃料の一部のみの加熱を可能にしないので、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８を流れる全ての燃料を強制的に加熱する。
【００６７】
異なる実施形態によれば、燃料インジェクタ８の加熱装置１２は電磁波を発生させ、これは、燃料を（直接的に）加熱するように、燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０を流れる燃料と相互作用する。特に、加熱装置１２は、電磁誘導加熱器（時間的に変化する電磁場を発生し、電磁波の形で伝播する）を含むことができ、又は加熱装置１２は、燃料を加熱する電磁波を発生するマイクロ波加熱器を含むことができる。この実施形態では、加熱装置１２は、非常に速くオン及びオフに切り替えられることができる燃料を直接加熱することによってのように、燃料インジェクタ８を通って流れる燃料の一部のみを加熱することができる、又は燃料の量Ｑの部分Ｆ２のみを加熱することができる。
【００６８】
図５において、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０の外部に取り付けられているものとして示されている。しかし、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０に一体化される（埋め込まれる）こともできる。
【００６９】
図示されていない異なる実施形態によれば、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８の近傍に配置される。言い換えれば、この実施形態では、加熱装置１２は、燃料インジェクタ８のスプレーチップ２０の外部に取り付けられていないが、燃料インジェクタ８の近傍に配置される。この解決策は、加熱装置１２が内燃機関１の同じシリンダヘッドのいくつかの燃料インジェクタ８と共有されることを可能にする。
【００７０】
燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の噴射が燃料インジェクタ８及び９によって行われる場合、燃料インジェクタ８のみが、燃料の量Ｑの部分Ｆ２を噴射温度Ｔまで加熱するように、加熱装置１２を備える。
【００７１】
同様に、噴射されることになる燃料の量Ｑの部分Ｆ１及びＦ２の噴射がインジェクタ８及び１１によって行われる場合、燃料インジェクタ８のみが、燃料の量Ｑの部分Ｆ２を噴射温度Ｔまで加熱するように、加熱装置１２を備える。
【００７２】
上述の噴射温度を通した反応性制御により圧縮点火内燃機関１の燃焼を制御する方法は、複数の利点を有する。特に、それは、望ましくないデトネーション現象の発生なしに、ガソリン動力の内燃機関での高い圧縮比の使用を可能にする。これは、内燃機関１の効率の向上（４５％以上）をもたらす。
【００７３】
さらに、上述の内燃機関１によって生成される汚染ガスの排出も大幅に低減される。粒子状排出物の減少は、（それに続いて噴射される燃料の量Ｑの部分Ｆ２に起因する）混合気の低レベルの成層化に起因する。その代わりに、ＮＯＸ排出の減少が、（最初に噴射される燃料の量Ｑの部分Ｆ１の均質性に起因する）燃焼温度が低いという事実の結果として、得られる。実際、低温燃焼は、燃焼室Ｃの壁への熱伝達を減少させ、したがって高い熱効率を有する。空気−燃料混合気の平均比は、化学量論比よりもはるかに高いであろう。希薄混合気（すなわち、燃料がほとんどない）は、燃焼中の燃焼室Ｃ内の低い最高温度値を確実にし、低減したＮＯＸ形成という結果をもたらす。必要に応じて、これは、排気ガスの後処理を回避することを可能にする。
【００７４】
シリンダ２内の燃料の成層化は、反応性に関して、許容可能な圧力勾配をもたらす。したがって、噴射された燃料及び燃料の量Ｑの部分Ｆ２の高い噴射温度Ｔの高い反応性は、充填の自己着火遅れが確実に決定されることを可能にする。反応性は、内燃機関１の毎分回転数及び負荷条件に応じる。したがって、充填の成層化は、充填が均一である従来技術の内燃機関に対して種々の利点を有する。
【００７５】
内燃機関１が排気ガス再循環システムＥＧＲを備える場合、ＮＯＸ放出の低減を図るために、部分負荷状態及び全負荷状態の両方で燃焼温度を低下させる意図で、吸入空気の（必要に応じて冷却された）排気との事前の混合を行うことが可能である。
【００７６】
内燃機関１が過給されている場合、この吸入は、吸気プレナムで（高圧且つタービンの上流で吸われる）又は圧縮機の前（低圧、タービンの下流で吸われる）で起こり得る。
【００７７】
低いオクタン価及び添加剤の量が限られている（又は添加剤がない）低品質のガソリンを使用できるという利点は、過小評価されるべきではない。
【００７８】
さらなる利点は、圧縮点火内燃機関（すなわち、ＧＣＩエンジン）とは異なり、提案された制御方法は、高いオクタン価の市販のガソリンを用いて実施することもできるという事実にある。したがって、現在は市場で入手できず且つまた１０００バールを超える噴射圧力を使用する圧縮点火内燃機関（すなわちＧＣＩエンジン）に必要である、低いオクタン価の（例えば、７０の値を持つ）特殊な燃料を使用する必要はない。
【００７９】
本発明の分割噴射により、単一の燃料（すなわちガソリン）、従って単一の燃料供給システムが使用される。
【００８０】
最後に、（燃料インジェクタ８による）シリンダ２内の燃料の供給圧力は、比較的低い（５００バール未満）。
【００８１】
上述の内燃機関１は、燃料としてガソリンを使用する。当然、上述の内燃機関１は、ガソリンの代わりに、ガソリンに似た別のタイプの燃料（すなわち、室温で低いセタン価を持つ）を使用することができる。例えば、高い噴射温度Ｔの使用の結果として、圧縮点火エンジンのためのガソリン中のバイオ成分の使用は、バイオ成分がオクタン価を増加させる傾向があり、したがって自己着火に対する抵抗性を増加させる傾向があるので、単純化される。
【００８２】
両方の噴射に対する単一のタイプの燃料の使用は、別個のタンク、別個のポンプ等の冗長性を有することなしに、内燃機関１のレイアウトを単純化する。さらに、低圧噴射システム（典型的には５００バール未満）を使用することも可能である。
【００８３】
有利には、反応性を変化させる可能性は、均一な噴射（すなわち、成層化を伴わない）を伴う従来技術の内燃機関に対して、燃焼の制御が単純化されることを可能にし、類似の熱効率に関して利点を提供する。従って、反応性成層化は、自己点火条件における圧力勾配を減少させ、したがって、燃焼室Ｃ内の充填の異なる部分の漸進的な関与を可能にする。
【００８４】
噴射温度を通じた反応性制御により圧縮噴射内燃機関１の燃焼を制御する方法はまた、低温燃焼制御を改善する。したがって、排気ガス後処理システムを大幅に低減（又は排除さえ）するために、排気ガス排出を大幅に低減することが可能である。
【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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【国際調査報告】
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2018525569.tif 000009
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