JP2001525514A

JP2001525514A - 内燃機関への混合気噴射方法

Info

Publication number: JP2001525514A
Application number: JP2000523462A
Authority: JP
Inventors: ジェフリー、キャスカート
Original assignee: 0RBITAL ENGINE COMPANY(AUSTRALIA)PTY.LIMITED
Current assignee: 0RBITAL ENGINE COMPANY(AUSTRALIA)PTY.LIMITED
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2001-12-11
Also published as: DE69838036T2; EP1036272A1; CA2312317C; EP1036272B1; CN1280651A; ATE366364T1; US6564770B1; EP1036272A4; CA2312317A1; CN1114036C; KR20010032631A; PL340888A1; KR100598472B1; AUPP070497A0; TW430718B; MY120782A; WO1999028621A1; DE69838036D1

Abstract

(57)【要約】機関の燃焼室（３２）へ混合気を噴射することによる内燃機関への燃料供給方法であって、燃料計量手段から計量された量の燃料を供給噴射装置（３４）へ送り込む段階を備え、前記供給噴射装置は、前記計量された量の燃料を前記燃焼室（３２）へ送り込めるように、前記燃焼室（３２）と加圧ガス供給源（４９）の両者に連通しており、少なくとも１つの前記燃料計量手段および前記供給噴射装置が複数イベントにおいて制御されると共に、前記燃焼室内で点火時に所定の燃料分布が得られるように構成されていることを特徴とする内燃機関への燃料供給方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、２又は４ストローク・サイクルで典型的に運転される内燃機関にお
ける燃焼室への混合気の噴射による燃料供給に関する。

【０００２】混合気を直接噴射される燃焼室ないしシリンダを有した内燃機関からの排気ガ
ス中の低排出物条件における利点が認識されている。これは、他の要素に加えて
、燃料の分布と量に対する制御が、気化器式の機関において可能なものよりも優
れていることによるものである。

【０００３】この点については、本出願人によって、例えば米国特許第４８００８６２号に
おいて、次のように述べられている。すなわち、内燃機関からの排気ガス中の有
害成分を制御しようとする努力において、当該機関における燃焼室中の燃料分布
の制御が有益であろう。従って、上記特許は次のような内容を開示している。す
なわち、特に、別個に計量された量の燃料を乗せて機関へ運ぶのに加圧ガスが用
いられるような複流体式（dual fluid）燃料噴射システムに関して、点火時に機
関の燃焼室内において予め決められた燃料分布が得られるように当該ガスへの燃
料の導入を制御することが開示されている。特に、火花点火式の内燃機関におい
て最も望ましいこととして、予め決められた燃料分布が、点火手段の近傍で相対
的に燃料の濃い混合気を伴うことが開示されている。

【０００４】典型的には点火手段は機関のシリンダヘッドに配置されており、従って点火時
には、シリンダのその部分に燃料の濃い領域が形成されることが望ましい。ある
種の機関は中心に取り付けられた直噴システムを有し、このことにより、残りの
燃焼給気におけるシリンダ軸線方向での空燃比の隣接的な増大、すなわち希薄化
を伴う。そのような燃焼給気は層状（成層）型と言われ、特に低負荷条件での点
火における優位性が認められている。低負荷条件とは一般に、特定の機関速度に
おいて達成可能な最大負荷の２５％未満の負荷ということができる。

【０００５】典型的には、シリンダ内の望ましい燃料分布は機関の負荷と速度と共に変化す
るであろうから、上記米国特許第４８００８６２号に開示されているように、機
関におけるシリンダへの決められた量の燃料の導入率が、特定の機関運転条件に
対して最も効率的な分布を達成できるように制御される。従って、高負荷条件に
おいてはしばしば、燃料を十分な空気に晒すことでシリンダ内に存する全ての燃
料を燃焼させることができるような、シリンダ全体に渡るほぼ均一な空燃比を得
ることがより重要となる。高負荷とは一般に、特定の機関速度において達成可能
な最大負荷の７５％を超える負荷と定義することができる。

【０００６】本発明の目的は、内燃機関の効率的な運転により、非効率的な運転に関連した
窒素酸化物、炭化水素その他の汚染物質を容認できる程度に低排出にできるよう
な内燃機関への燃料供給方法を提供することである。

【０００７】そのような目的に鑑みて、本発明は、機関の燃焼室へ混合気を噴射することに
よる内燃機関への燃料供給方法であって、燃料計量手段から計量された量の燃料
を供給噴射装置へ送り込む段階を備え、前記供給噴射装置は、前記計量された量
の燃料を前記燃焼室へ送り込めるように、前記燃焼室と加圧ガス供給源の両者に
連通しており、前記燃料計量手段および前記供給噴射装置の少なくとも１つが複
数イベントにおいて制御されると共に、前記燃焼室内で点火時に所定の燃料分布
が得られるように構成されている、ことを特徴とする内燃機関への燃料供給方法
を提供するものである。

【０００８】上記複数イベントは、機関運転サイクル中において、当該運転サイクル中の点
火時に燃焼室内で所定の燃料分布が得られるように生ずるであろう。燃料計量手
段は、計量された量の燃料を供給噴射装置へ提供するために制御された期間の１
パルス分を達成するように制御される。そのような燃料計量手段のパルス、すな
わち制御された開口は「燃料計量イベント」と称される。

【０００９】そして、計量された量の燃料は、供給噴射装置の開口によって、加圧ガスに乗
せられて燃焼室へ送り込まれる。このような供給噴射装置のパルス、すなわち開
口は「ガス供給イベント」と称される。供給噴射装置は、機関のシリンダ、すな
わち燃焼室へ燃料を直接送り込むようなガス供給イベントを複数回なすように制
御されることが望ましい。

【００１０】供給噴射装置は、計量された量の燃料を機関の燃焼室へ送り込むと共に、状況
に応じた望ましい機関制御方法を実行できるように、１回のシリンダ・サイクル
中における制御された期間のパルスを複数回なすように制御されてもよい。シリ
ンダ・サイクルは、上死点から次の上死点への復帰までの間のピストンの往復期
間によって定義される。より簡明には、シリンダ・サイクルは、ピストンがシリ
ンダ内の任意の位置にある時点から次に当該位置へ復帰するまでの間の期間によ
って計測することもできる。従って、多くのシリンダ・サイクルに渡って、複数
イベントによる反復可能な手順を生じさせることができる。

【００１１】燃料計量イベントおよびガス供給イベントの手順は、典型的には、機関が２ス
トローク・サイクルで運転されるか４ストローク・サイクルで運転されるかに応
じて、３６０°または７２０°の期間に渡って外形づけられる。従って、ある手
順におけるイベントが上死点後に生じる場合、それらのイベントは、上死点前に
生じた先行する（燃料計量ないしガス供給）イベントと同様のシリンダ・サイク
ル中に生じるものと考えられる。

【００１２】燃料計量手段は、好適には燃料計量噴射装置の形態を有する。また供給噴射装
置への加圧ガスの供給は、典型的には、加圧ガス供給源（典型的には空気圧縮機
）と当該供給噴射装置の保留チャンバとを連通したダクトないし流路を通じてな
される。保留チャンバは、機関運転中は常に加圧され続けると共に、好ましくは
、各シリンダ・サイクルにおける複数のガスないし空気供給イベント中に、燃焼
室と選択的に直接連通される。

【００１３】この点に関して、本発明による方法は、燃料計量噴射装置および燃料供給噴射
装置の開閉時期によって多くのやり方で実施することができる。それらは、点火
時期に対して、また互いの関係において制御可能に時期設定されるような燃料計
量イベントおよびガス供給イベントとして他に述べられている。その時期設定は
、典型的には電子制御ユニットであるような機関制御ユニットによってなされる
。燃料計量イベントおよび／又はガス供給イベントの時期および／又は期間は、
機関速度と機関負荷のうちの一方または両方の関数とすることができる。さらに
、ある一定の適用においては、燃料計量イベントとガス供給イベントとが互いに
オーバーラップしていてもよい。

【００１４】シリンダ・サイクルにおけるガスないし空気供給イベントの任意の回数は、２
回以上に設定することができ、典型的な回数は１サイクルにつき２回である。燃
料計量イベントが、ガス供給イベントに対して、機関のシリンダサイクル中の任
意の時間に設定され、当該燃料計量イベントにおいて、燃料計量手段によって、
計量された量の燃料が供給噴射装置へ送り込まれるようにしてもよい。例えば、
１回目のガス供給イベントの開始によって、特定の機関運転条件下における１サ
イクル毎の機関の（計量された）燃料要求量の一部、望ましくは大部分が機関の
燃焼室へ送り込まれる。同じシリンダ・サイクル中の後の時期において、２回目
のガスないし空気供給イベントによって、先に計量された燃料量の残りが燃焼室
へ送り込まれる。

【００１５】ある種の状況下においては、この２回目のガス供給イベントによって、供給噴
射装置に滞留した燃料の排出が開始される。それは、所望により点火イベントと
関連するか或いは関連しないで、開始されることができる。すなわち、典型的な
供給噴射装置は、貯留チャンバないし貯留孔を有し、それを通じて燃料を通過さ
せたり保持したりするようになっている。１回目の空気供給イベントの後、当該
チャンバないし孔の壁面に燃料の膜が表面張力効果によって粘着することがあり
、これが燃料の「滞留（hang-up）」ないし「滞留」燃料と呼ばれる現象である。

【００１６】１回目と２回目以降のガス供給イベントの時期、期間および／又は供給圧力を
変化させることによって、各ガス供給イベントにおいて燃焼室へ送り込まれる燃
料の割合を制御することができる。従って、これらのガス供給イベントは、計量
された量の燃料を（公知の特性の）複数の分離されたパルスに分割するために用
いることができる。このことにより、最終的に、与えられた任意の機関運転条件
下において、点火時に燃焼室内で所定の燃料分布が得られるようにすることで、
効率的な機関運転が確保される。

【００１７】それゆえ、例えば、１回目のガス供給イベントの結果として燃焼室へ送り込ま
れる燃料量は、燃焼室全体でほぼ均質な（但し容易に点火可能である必要はない
ような）混合気が達成されるように決定することができる。そして、点火時の直
前の時点で、点火手段の位置で望ましい点火性の混合気を明確に達成するのに十
分な燃料の供給を可能とするような２回目のガス供給イベントを、同一の運転な
いしシリンダ・サイクル中で生じさせることができる。そのような空燃比は、当
該技術分野の当業者によって、点火性範囲内の空燃比として認識されている。こ
のような機関への燃料供給制御は、低排出性で安定した機関運転に大きく通じる
ものである。

【００１８】上述したように、個々の空気供給イベント中に送り込まれる実際の燃料量は、
各ガス供給イベントと関連した開口時期、期間および／又は供給圧力の関数であ
る。従って上記の例では、供給噴射装置は、典型的には、１回目のガス供給イベ
ントにおいて、２回目のガス供給イベントに比べてより長期間に渡って開口され
続けるであろう。このことは、もちろん開口時の供給噴射装置を横切る差圧の低
下に依存するが、多くの場合に当てはまるであろう。

【００１９】これに代えて、一定の適用ないし実施においては、１回目と２回目のガス供給
イベント中に機関へ送り込まれる燃料量が互いに大きく異なり過ぎないことが、
より便宜的であろう。すなわち、ガス供給イベント毎に燃焼室へ送り込まれる燃
料の量が、互いにほぼ同量であってもよい。従って、個々のガス供給イベント毎
に空気に乗せられたほぼ同量の燃料が燃焼室へ送り込まれるように、各ガス供給
イベントは、好ましくは同等の期間とすることができる。

【００２０】このような概念の延長として、燃焼室内で点火時に所定の燃料分布が得られる
ように、複数のガス供給イベントのうちの１つの間に、計量された燃料の全てが
供給噴射装置によって送り込まれるようにしてもよい。そして、後述するように
、その他のガス供給イベントが、所望の機関制御方法を達成するために用いられ
てもよい。このことは、やはり後述するように、複数の燃料計量イベントにおい
て燃料が供給噴射装置へ供給される場合にも適用可能である。さらに、シリンダ
・サイクル内におけるガス供給イベントが一定量の燃料を燃焼室へ送り込むため
に用いられる場合であっても、一定の適用例においては、言及する他の制御方法
が、多数のガス供給イベントのうちの１つの間に実行されるようにしてもよい。

【００２１】例えば、シリンダ・サイクル毎に２回のガス供給イベントが作用するような場
合に、燃料の送り込みに続いて、シリンダ圧力が供給噴射装置のチャンバないし
孔内の圧力を超えた時点で、供給噴射装置が開口され続けるように、２回目のガ
ス供給イベントが機関運転サイクル中の十分遅い時期に生ずるようにしてもよい
。そして、２回目のガス供給イベントで、シリンダ・ガスを取り込んで加圧ガス
源として利用することができる。このことは米国特許第４９３６２７９号に開示
されており、それを参照することでその内容がここに組み込まれる。

【００２２】それに代えて、１回目の空気供給イベント中に、計量された量の燃料の全てが
供給噴射装置によって送り込まれるようにして、２回目の空気供給イベントを、
そのように望まれる作用のために単独で用いることができる。それゆえ、この方
法論は、例えば始動時における空気レールの加圧を促進するために、或いは他の
時における機関への空気圧縮機負荷を低減させるために用いることができる。さ
らに、既に１回目の空気供給イベント中に燃料の大部分ないし全てが機関へ送り
込まれているので、このガス取込作用は、通常は当該作用には導かれないような
時期や機関運転条件下においても及ぼされうる。

【００２３】さらに、噴射装置のクリーニングを行うために２回目以降の任意のガス供給イ
ベントを用いることもできる。このことは米国特許第５１９５４８２号に開示さ
れており、それを参照することでその内容がここに組み込まれる。すなわち、上
記のガス取込の概念により、供給噴射装置の孔（チャンバ）内に流入させられる
典型的に高温のシリンダ・ガスが、クリーニング手順において（供給噴射装置の
燃料供給精度に有害に作用するような）カーボン堆積物の付着した供給噴射装置
の表面をクリーニングするのに用いられるよう、２回目以降のガス供給イベント
が機関運転サイクル中の十分遅い時期に生ずるようにしてもよい。

【００２４】このように、供給噴射装置へのシリンダ・ガスの吸気は、カーボン堆積物の燃
焼を引き起こし、供給噴射装置の表面をクリーニングするであろう。上記のガス
取込の概念により、本発明による複式噴射の概念の使用は、通常はそのような作
用には導かれないような時期や機関運転条件下においても、そのようなクリーニ
ング手順がなされることを可能とする。特に、１回目のガスないし空気供給イベ
ント中に機関へ送り込まれる燃料によって機関の運転を望ましく維持したり調節
したりすることが可能なので、そのような噴射装置クリーニング方法は、機関速
度領域または機関負荷領域の全体に渡る任意の位置で実行することができる。

【００２５】この概念の更なる延長として、排気システムの触媒の速やかな加熱を補助する
べく、増量された燃料を機関へ提供できるようにするための手段として、２回目
以降のガス供給イベントを用いることができる。そのような触媒加熱、すなわち
「迅速な予熱完了（fast light-off）」の方法が、米国特許第５６５５３６５号
に開示されており、それを参照することでその内容がここに組み込まれる。本発
明による複式噴射方法の２回目ないし後のガス供給イベントによって、燃焼室に
追加燃料の遅延した噴射を用いて、機関排気システムにおける下流側のどのよう
な触媒にも高レベルにされた熱エネルギを供給することが可能となる。このこと
は、米国特許第５６５５３６５号に記載された方法に代えて、或いは当該方法に
追加して行うことができる。

【００２６】そのような燃料は、先行する点火イベントに対しての燃焼室内への供給時期に
よって、燃焼室および／又は排気システム内で燃焼されるであろう。さらに、本
発明による複式噴射の概念の使用は、通常はそのような作用には導かれないよう
な時期や、通常の機関運転においては劣った効果しか得られないようなやり方に
おいても、そのような迅速な予熱完了の方法がなされることを可能とする。さら
に、排気ガス温度は、軽負荷運転条件の下では、予熱完了温度を超える温度に保
たれるであろう。

【００２７】本発明による複式噴射概念の他の実施においては、燃料計量噴射装置を、複数
（典型的には２回）の燃料計量イベントをなすように制御することができる一方
、燃料供給噴射装置も、複数（典型的には２回）の燃料供給パルスないしガス供
給イベントをなすように制御される。すなわち、シリンダ・サイクルの早い時期
に１回目の燃料量が供給噴射装置内に計量され、そして、この計量された量の燃
料が、シリンダ・サイクルの早い時期に機関へ送り込まれる。この１回目の燃料
量は、典型的には、機関の燃焼室内にほぼ均質な混合気を形成するのに役立つ。
２回目の、通常は相対的にずっと少ない燃料量が、続いて供給噴射装置内に計量
され、そして、この燃料が２回目のガス供給イベントによって燃焼室へ送り込ま
れる。この２回目のガス供給イベントは一般に、点火の直前ないし点火中に点火
手段の位置に濃厚で点火性のある混合気をもたらすことができるよう、ずっと遅
い時期に設定される。

【００２８】ゆえに、このようにして、分離された２回の燃料計量イベントと分離された２
回のガス供給イベントによって、上述したように、燃焼室内で同様の望ましい燃
料分布が達成される。燃料計量噴射装置および供給噴射装置のパルス幅すなわち
開口期間をそれぞれ変化させることによって、燃料計量イベント毎に計量される
燃料の割合を、噴射される空気の割合として制御することができる、ということ
が理解されよう。さらに、一定の適用や実施においては、１回目と２回目の燃料
計量イベント中に供給噴射装置へ送り込まれる燃料量が互いに異なり過ぎないよ
うにすることが、より有益であろう。すなわち、各燃料計量イベントで送り込ま
れる燃料量をほぼ同量にしてもよい。従って、個々の燃料計量イベントは、供給
噴射装置に対する同量の燃料の送り込みを促すよう、同等の期間とすることが好
ましい。

【００２９】さらに、そのような燃料計量イベントとガス供給イベントとの組み合わせは、
先に議論したように、他の所望の制御方法を実行するように用いることもできる
。すなわち、後のガス供給イベントが燃焼室へ若干量の燃料を送り込むために用
いられようが、同一シリンダ・サイクルでのより早いガス供給イベント中に全量
の燃料が送り込まれようが、後のガス供給イベントは、一定の状況において、上
述したようなシリンダ圧力取込、噴射装置クリーニング、および迅速な触媒予熱
完了などの方法を実行するために用いることができる。

【００３０】本発明による複式噴射概念のさらに他の実施においては、２回の燃料計量イベ
ントと１回のガス供給イベントによって、燃焼室内で望ましい燃料分布を達成す
ることもできる。そのような筋書きにおいては、計量すべき燃料の大部分を１回
目の燃料計量イベントで供給噴射装置へ送り込み、それに続いて、その燃料量の
全てを機関へ送り込むために供給噴射装置を開口させるようにしてもよい。しか
し、当該燃料の全てが送り込まれたら直ちに供給噴射装置を閉じるよりは、むし
ろ供給噴射装置を開口させ続けることで、（２回目の短い燃料計量イベントによ
って供給噴射装置内に続けて計量される）２回目のより少量の燃料を送り込むよ
うにしてもよい。

【００３１】ガス供給イベントで２回目の燃料量が燃焼室へ送り込まれてしまえば、供給噴
射装置を閉じることができ、それゆえ、供給噴射装置は１回のガス供給イベント
の間だけ開口していればよい。そのような実施は、本出願人の米国特許第４８０
０８６２号に開示されているような、より高度な燃料流制御を備えていてもよく
、当該特許を参照することでその内容がここに組み込まれる。

【００３２】さらに、ある種の適用においては、燃焼室への燃料供給の完了後に供給噴射装
置を開口させ続けることで、空気レール加圧法（「充填（pump-up ）」方法）や
供給噴射装置クリーニング型制御方法を実行することも可能である。

【００３３】上記で議論した本発明による複式噴射概念の実施のそれぞれに共通しているの
は、機関の燃焼室内に望ましい燃料分布を形成するために複流体式噴射システム
が都合よく用いられるようなやり方である。すなわち、複流体式噴射システムは
、機関運転サイクルの相対的に早い時点で計量された量の燃料の大部分を燃焼室
内に送り込めるように好適に制御され、続いて、機関運転サイクルのずっと遅い
時点で計量された量の燃料の残りを送り込めるように制御される。

【００３４】好ましくは、シリンダ・サイクル中の相対的に早い時点で、シリンダ内にほぼ
均質な混合気が形成されるように、複流体式噴射システムが制御される。

【００３５】好ましくは、シリンダ・サイクルの相対的に遅くて一般に点火時期に近い（す
なわちその直前の）時点で、点火手段の周囲に、濃厚で点火性のある混合気が形
成されるように、複流体式噴射システムが制御される。

【００３６】上述した方法論によって機関へ送り込まれる互いに異なる燃料量とは対照的に
、本発明による複流体式噴射方法におけるこれらの他の実施はいずれも、上述し
たような別個ではあるが同量の燃料量を機関へ送り込むように適用してもよい。
すなわち、計量すべき燃料の大部分を１回目のガス供給イベントで機関へ送り込
んで、それより少量の燃料を２回目のガス供給イベントで機関へ送り込むという
よりは、むしろ別個のイベントで互いに同量ないし他の適当な比率の燃料を機関
の燃焼室へ送り込むようにしてもよい。さらに、本発明による複流体式噴射方法
におけるこれらの他の実施は、依然として点火前に機関燃焼室内で所定の燃料分
布を可能としながら、他の所望の制御方法を実行できるように用いられてもよい
。２回目のガス供給イベントが所望の機関制御方法を実行するために単独で用い
られるようなある種の場合においては、１回目のガス供給イベントによって燃焼
室内で所定の燃料分布が形成されるであろう。

【００３７】本発明による方法は、２ストローク又は４ストロークの両形式の多気筒機関に
おいて難なく実行することができる。この方法は、特に４ストローク機関に対す
る適応性を有している。なぜならば、４ストローク機関の運転特性上、多数の燃
料計量イベントおよび／又はガス供給イベントをなすことのできるような相対的
に長いシリンダ・サイクルが得られるからである。

【００３８】本発明は、添付図面を参照して説明される以下の好適な実施形態からより明確
に理解されるであろう。

【００３９】図１は、直噴式ＤＯＨＣ（dual overhead camshaft）多気筒４ストローク内燃
機関２０を示している。この内燃機関２０は、内部でピストン５９が往復運動す
るシリンダ６０を有し、そのピストン５９はコンロッド５８を介して機関２０の
クランクシャフト３３に連結されている。この機関２０は、吸気システム２２、
点火手段２４、燃料ポンプ２３、燃料貯蔵器２８および排気システム２５を備え
ている。機関２０のシリンダヘッド３０内に燃料・空気レールユニット１１が取
り付けられている。

【００４０】機関２０に対して空気圧縮機２９が作動的に配置され、典型的には適当なベル
ト（図示せず）によってクランクシャフト３３と分離して駆動されるようになっ
ている。燃料ポンプ２３は、燃料貯蔵器２８から燃料を汲み出し、その燃料は燃
料供給流路５５を通じて燃料・空気レールユニット１１に供給されるようになっ
ている。シリンダヘッド３０内には、従来型の給排気弁１５，１６と共にこれら
の弁１５，１６を駆動するための従来型のカム１７も公知の手法で設けられてい
る。これらの弁１５，１６は、公知の手法で、シリンダ・サイクル中にシリンダ
６０に新しい空気を導入すると共に排気ガスを排出するために、給排気ポート１
８，１９に対応して開閉するように配置されている。

【００４１】着脱可能なシリンダヘッド３０は内側に形成された空洞部３１を有し、当該空
洞部３１の最深部に燃料・空気レールユニット１１における放出噴射装置１２の
噴射ノズル３４が配置されている。空洞部３１は、ピストン５９及びシリンダ６
０と共に燃焼室３２を形成している。適切な形状とシリンダヘッド３０内での配
置を有した空洞部３１を備えることによって、燃焼室３２内における層状の燃料
分布の形成が促進される。このことは米国特許第４７１９８８０号に開示されて
おり、それを参照することでその内容がここに組み込まれる。低負荷条件の下に
おいて、噴射ノズル３４を通じて空洞部３１内に燃料噴射する時期を遅らせるこ
とによっても、そのような条件下での燃焼室３２内における層状変化の形成が促
進される。この目的のためには、低噴霧貫徹型（low spray penetration）ノズルを用いてもよい。

【００４２】ここで図２には、上記の燃料・空気レールユニット１１がより詳細に示されて
いる。この燃料・空気レールユニット１１は、燃料計量噴射装置１０と空気噴射
装置ないし放出噴射装置１２とを、これらの間に配置された適切な境界部材（イ
ンターフェイス）１５と共に有している。これらの燃料計量噴射装置１０及び燃
料放出・噴射装置１２は、機関２０の各シリンダ６０毎にそれぞれ設けられてい
る。燃料・空気レールユニット１１の本体８は、縦方向に延びる空気ダクト１３
及び燃料供給ダクト１４を有した突出部分とすることができる。これに代えて、
空気ダクト１３及び／又は燃料供給ダクト１４を独立した細長いチューブ部材と
して設けてもよい。

【００４３】図１に最もよく示されるように、適切な配置において、レールユニット１１と
空気、燃料供給部とをそれぞれ連通させる連結装置および適当なダクトが設けら
れている。すなわち、空気ダクト１３を空気圧縮機２９と連通させる空気流路４
９、吸気システム２２へ空気を戻す空気出口を有した空気流路５３および、燃料
供給ダクト１４を燃料貯蔵器２８と連通させる（所望により燃料戻し通路を提供
する）燃料流路５２である。空気ダクト１３は、空気圧縮機２９によって当該ダ
クト１３へ供給される圧縮空気の空気圧を調整する適当な空気調整器２７と連通
している。同様に、燃料ポンプ２３によって供給される燃料の圧力を調整するた
めに燃料調整器２６が設けられている。

【００４４】空気圧縮機２９によって供給される加圧空気は、本出願人による国際特許出願
ＰＣＴ／ＡＵ９７／００４３８号に記述されているような充填方法の使用によっ
て補充される。当該出願の内容を参照することでその内容がここに組み込まれる
。この充填方法は、（それ以前に空気ダクト１３内で十分な作動圧力が達成され
ているであろう）機関始動からの時間遅れの減少という点での利点を有している
。さらに、この充填方法は、機関２０における空気圧縮機２９の負荷を低減させ
るために用いてもよい。

【００４５】燃料計量噴射装置１０は計量ノズル２１を有し、このノズル２１は、供給噴射
装置１２の弁棒内に形成されたチャンバ５１と連通している。本発明の特別な実
施形態においては、燃料計量噴射装置１０は、各シリンダサイクルの間に、電子
制御ユニット（ＥＣＵ）１００の指令により、燃料計量イベントすなわち制御さ
れた期間のパルスにおける１回分の計量された量の燃料を、境界部材１５を介し
て供給噴射装置１２のチャンバ５１に送り込む。燃料の計量された量は、燃料計
量噴射装置１０の開口期間の作用によるものであると理解されるであろう。

【００４６】供給噴射装置１２はハウジング７０を有し、このハウジング７０の下端部から
円筒状の栓体７１が突出している。この栓体７１は、境界部材１５を貫通した通
路１２０と連通する噴射ポート７２を形成している。噴射ノズル３４は、ソレノ
イドによって選択的に作動可能なポペット弁３５を含み、このポペット弁３５は
、米国特許第４９３４３２９号に記述されているのと同様の手法で作動する。当
該出願の内容を参照することでその内容がここに組み込まれる。図１に最もよく
示されるように、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００からの指令に従うソレノイ
ドの励起（電圧印加）によって弁３５が開かれ、混合気が機関２０の燃焼室３２
に送り込まれる。ただし、以上のような弁の構造に限定することを意図するもの
ではない。他の弁、例えばピントル弁構造で代用することも可能であろう。

【００４７】電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００は典型的には、機関内に適当に配置された
センサ（図示せず）から、クランクシャフト速度と空気流量を示す信号を受け取
る。このＥＣＵ１００は、機関温度や周囲温度のような他の機関運転条件を示す
信号をも受け取り（図示せず）、受け取った全ての入力信号から、機関２０の各
シリンダ６０に送り込む必要のある燃料量を決定する。このような一般的な形式
のＥＣＵは、電子制御燃料噴射装置の技術分野ではよく知られており、ここでは
より詳細な説明は省略される。

【００４８】各供給噴射装置１２の作動の期間および時期は、ＥＣＵ１００によって各連絡
手段１０１を通じて、機関のサイクルとの時間的関係において噴射ポート７２か
ら機関２０の燃焼室３２へ燃料が送り込まれるように制御される。燃料噴射シス
テムにおける複流体性のおかげで、燃料がガスに乗せられた状態で機関２０の燃
焼室３２へ送り込まれる。図２に示すように通路１２０も、導路８０を通じて空
気ダクト１３と常に連通しており、従って通常運転時には、ほぼ一定の空気圧に
保たれている。供給噴射装置１２のソレノイドを励起させることにより、燃料計
量噴射装置１０によって供給噴射装置１２内に送り込まれる計量された量の燃料
が、噴射ポート７２を通る空気によって、機関２０におけるシリンダ６０の燃焼
室３２内に運び込まれる。

【００４９】燃料計量噴射装置１０及び供給噴射装置１２の開閉時間は、ＥＣＵ１００によ
って、機関のシリンダ・サイクルとの関係、例えば点火イベントとの関係で時間
決めされると共に、相互の関係で時間決めされる。これらの時期は、燃料計量イ
ベント及びガス供給イベントに対応している。これらのイベントは、機関２０の
速度・負荷条件の関数になりうると共に、実験に基づいてマップ化されうるもの
である。適切な点火時期もまた、典型的には、参照マップによってＥＣＵ１００
内に備えられる。以上のようなイベントとの関係で、クランク領域および／又は
時間領域の制御が可能である。

【００５０】本発明による複式燃料噴射システムの一実施形態においては、機関２０の各シ
リンダ・サイクル中に、１回の燃料計量イベントにおいて、燃料計量噴射装置１
０によって、１パルス分の燃料が供給噴射装置１２のチャンバ５１へ送り込まれ
る。そして、同様のシリンダ・サイクル中に、燃焼室３２へ燃料を送り込むため
に、多数のガス供給イベントの発生が制御される。上述したように、これらのイ
ベントの時期は、ＥＣＵ１００によって、機関２０の速度・負荷条件に従って指
令されるだろう。機関温度のような他の要素も、要因となりうる。ガス供給イベ
ントの時期は、点火時の燃焼室３２内での望ましい燃料分布という目的を達成す
るために、燃料計量イベントと関連付けられてもよい。

【００５１】ある場合においては、例えば、燃料計量噴射装置１０の方が供給噴射装置１２
よりも早く開くようにして、計量された量の燃料を供給噴射装置１２のチャンバ
５１内に送り込む燃料パルス・イベントすなわち燃料計量イベントをもたらすよ
うにしてもよい。そして、制御された期間の１回目のガス供給イベントが、供給
噴射装置１２の弁３５の開放によって引き起こされるようにしてもよい。通常は
空気が霧状化・燃焼補助ガスとなるので、以下の説明においては、そのようなイ
ベントを記述するのに「空気供給イベント」の用語が用いられる。このようにし
て、この１回目の空気供給イベントにおいて、必要な燃料の一部、通常は大部分
が、機関の燃焼室３２に送り込まれる。

【００５２】２ストローク機関においては、１回目の空気供給イベントは、望ましくは、排
気ポートの閉鎖より前に時間決めされ、この段階で計量された量の燃料の８０％
以上が送り込まれることが望まれる。４ストローク機関においては、１回目の空
気供給イベントは望ましくは、吸気行程中のある時点に時間決めされる。供給噴
射装置１２の開放が燃料計量イベントと連続する必要はないという点に気付くこ
とが重要である。

【００５３】燃料計量イベントと空気供給イベントのそれぞれが、任意のやり方で時間決め
されてもよい。この点において、燃料計量噴射装置１０及び供給噴射装置１２の
開放のオーバーラップが実施されてもよい。さらに、供給噴射装置１２の閉鎖と
点火との間の時間的関係が、しばしば重要となる。例えば本出願人の出願中の欧
州特許出願第０８５２６６８号にあるように、任意の又は全てのイベントの時期
が、上述したような時間またはクランク領域において決められてもよい。当該出
願の内容を参照することでその内容がここに組み込まれる。

【００５４】１回目の空気供給イベントは、供給噴射装置１２のチャンバ５１内にある全て
の燃料を排出するものでなくてもよい。例えば、燃料は典型的に、チャンバ５１
の壁上に粘着膜を形成することがある（すなわち燃料の「滞留（hang-up）」が発生する）。従って、１回目の空気供給イベント後のある時点で、引き続き噴射
ノズル３４を開放することによって、更なる空気供給イベントが実行されてもよ
い。このことにより、１回目の空気供給イベントによっては燃焼室３２内に送り
込まれなかった燃料を、全て燃焼室３２内に排出するようにする。

【００５５】これに代えて、供給噴射装置１２内に滞留しうる全ての燃料を排出するという
よりは、又はそれと共に、１回目の空気供給イベント中には噴射されなかった２
回目の（典型的にはより少ない）量の燃焼（すなわち、１回の燃料供給イベント
中に燃料計量噴射装置１０によって計量された燃料量の残量）を燃焼室３２内に
送り込むために、２回目の空気供給イベントが実行されてもよい。４ストローク
機関においては、その２回目の空気供給イベントは典型的には、圧縮行程中の時
点で生じるように時間決めすることができる。

【００５６】ゆえに、個々の空気供給イベントにおいて燃焼室３２へ送り込まれる燃料の量
は、燃料計量噴射装置１０及びシリンダ・サイクルに対する供給噴射装置１２の
開放時期と同様、供給噴射装置１２の開放期間の変化によっても制御することが
できる。例えば高負荷時には、空気供給イベントの時期は、そのような負荷条件
の下での均質な給気形成を補助するよう、機関運転サイクル中により早く行われ
るようにしてもよい。さらに、上述したように、分離された第１及び２回目の空
気供給イベントにおいて、同様の、又は他の適切な割合ないし量の燃料が機関２
０へ送り込まれるようにしてもよい。

【００５７】上述したように、本発明による複流体式噴射システム・複式噴射方法の他の実
施内容を用いることもできる。例えば、２つの個別の燃料供給イベントと２つの
個別の空気供給イベントによって、空気に乗せられた２つの個別の量の燃料が機
関２０の燃焼室３２へ送り込まれるようにしてもよい。燃焼室３２内に燃料が送
り込まれるためには、個々の計量された量の燃料が、空気供給イベントに伴われ
て、すなわち空気供給イベントとオーバーラップするように、燃料計量イベント
及び空気供給イベントを相互に適切に時間決めすることができる。先に議論した
実施内容のように、分離された第１及び２回目の空気供給イベントにおいて、同
様の、又は異なる割合ないし量の燃料が機関２０へ送り込まれるようにしてもよ
い。

【００５８】本発明による複式噴射方法の更に他の実施内容においては、空気に乗せられた
２つの個別の量の燃料を機関２０へ送り込む方法として、２つの分離した燃料計
量イベントとの組み合わせにおいて、単一の空気供給イベントが実行されるよう
にしてもよい。そのような実施内容は、米国特許第４８００８６２号に記載され
ているように、異なる望ましい燃料流動効果を達成するのに役立つ。

【００５９】上述した複流体式噴射システムによる複式噴射の可能な状態において、空気に
乗せられて機関２０へ送り込まれる１回目の燃料量は、典型的には、点火前に均
質な混合気が形成されるよう、シリンダサイクル中で十分早く時間決めされる。
有利には、混合気は化学量論上よりも濃くなるであろう。一般に、この１回目の
燃料量は、（例えば２回目の空気供給イベントにおいて）機関２０へ送り込まれ
る次の燃料量よりも多くすることができる。さらに、空気に乗せられて機関２０
へ送り込まれる２回目の燃料量は、典型的には、点火の直前ないし点火中に点火
プラグ２４の周囲に局所的な点火可能に濃い混合気が形成されるよう、シリンダ
サイクル中で十分遅く時間決めされる。有利には、混合気は化学量論上のものよ
りも濃くなるであろう。一般に、この２回目の燃料量は、（例えば１回目の空気
供給イベントにおいて）はじめに送り込まれる燃料量に対して相対的に少なくす
ることができる。

【００６０】これらの点を強調するために、１回のシリンダ・サイクル中に生ずる燃料計量
イベント及び空気供給イベントの説明が以下に記載されている。この説明は、図
３を参照してなされる。図３は、１回の燃料供給イベントと２回の空気供給イベ
ントが実施され、従って計量された燃料量の合計が２回の直噴イベントに渡って
送り込まれるような複式噴射方法に関するものである、ということに留意すべき
である。従って、それは（限定的でない）１つの実例を示す目的に供される。

【００６１】（図３の）プロット６１は、燃料計量噴射装置１０から供給噴射装置１２のチ
ャンバ５１内への１パルス分の燃料の送り込み（すなわち１回の燃料供給イベン
ト）を示している。プロット６２は、この計量された量の燃料の、２回の分離さ
れた供給イベントでの、供給噴射装置１２による燃焼室３２内への噴射（すなわ
ち２回の空気供給イベント）を示している。プロット６３は、燃料計量噴射装置
１０による燃料の計量と供給噴射装置１２による空気に乗せられた燃料の送り込
みとに関連した、点火手段２４による点火の時期を示している。

【００６２】各プロット６１，６２，６３は、プロット６４との関係に関する限りにおいて
示されている。このプロット６４は、当該プロットにおける２つのピーク同士の
間の期間によって定められるような１回のシリンダ・サイクルを代表するもので
ある。それらのピークは、シリンダ６０内でのピストン５９の上死点（ＴＤＣ）
着火位置を示すものである。図示された時期は、４ストローク・サイクル機関用
に模式的に提示されたものである。従って、ピストン５９の上死点着火位置同士
の間の期間は、クランク回転角７２０°と等価である。それにかかわらず、単気
筒又は多気筒の２ストローク・サイクル機関に関して、同様の比率の時期及び期
間が適用できるであろう。

【００６３】プロット６１，６２，６３に示された各イベントの特定の時期は、多くの要因
、特に期間の速度および負荷に依存するであろう。以下の解説において、単なる
例示として提供された時期の表示は、毎分３２００回転で運転する４ストローク
・サイクル機関を代表するものである。そのような時期（すなわち、あるイベン
トの開始と中止の時期）は、公知技術によって知られているように、クランク角
領域もしくは時間領域のいずれか又は両者の組み合わせにおいてスケジュール化
することができる。例えば、ようのようなスケジュールは、本出願人によって出
願中の欧州特許出願第０８５２６６８号に記載されている。

【００６４】プロット６１から分かるように、シリンダ・サイクル中の初期において、燃料
計量噴射装置１０によって、計量された燃料の全てがチャンバ５１内に送り込ま
れる。この燃料供給イベントは、典型的には、シリンダ・サイクルにおける排気
行程の後期または吸気行程の初期に開始するように時間決めすることができる。
単なる例示として、燃料供給イベントは、シリンダ・サイクルにおける上死点（
着火）前（ＢＴＤＣ）４６５°から３３５°の間で生ずるようにすることができ
る。

【００６５】そして、１回目の空気供給イベントは、典型的には、燃料供給イベントの中止
直後に生ずるように時間決めすることができ、従って、シリンダ・サイクルにお
いて２回目の空気供給イベントよりも相対的に早く生ずるであろう。この１回目
の空気供給イベントは、従って、吸気行程の初期に生ずるように時間決めするこ
とができ、典型的には、チャンバ５１内に計量された燃料の大部分を燃焼室３２
内に直接送り込むのに役立つであろう。このことが、２回目の空気供給イベント
とそれに続く点火イベントに先だって、燃焼室３２内に相対的に薄くて均質な混
合気が形成されるための十分な時間を提供するであろう。単なる例示として、１
回目の空気供給イベントは、シリンダ・サイクルにおける上死点（着火）前３３
０°から２７０°の間で生ずるようにすることができる。

【００６６】さらにプロット６２に示すように、２回目の空気供給イベントは、典型的には
、シリンダ・サイクルのかなり後期に生ずるように時間決めされ、一般的にはピ
ストン５９の圧縮行程中に生ずるようにすることができる。一般に、２回目の空
気供給イベントは、１回目の空気供給イベントよりも期間的にかなり短く、そし
て計量された量の燃料の残り分を燃焼室３２へ送り込むために実行されるであろ
う。この２回目の空気供給イベントは、供給噴射装置のチャンバ５１から滞留し
た燃料を全て排出するために実行されると共に、点火直前に点火プラグ２４の周
囲により濃くて点火可能な混合気を供するために実行されるであろう。

【００６７】従って、単なる例示として、２回目の空気供給イベントは、シリンダ・サイク
ルにおける上死点（着火）前１８０°から１５５°の間で生ずるようにスケジュ
ール化することができる。燃焼室３２内での混合気の点火は、プロット６３に示
すように、典型的には、上死点（着火）直前に生ずるようにすることができ、単
なる例示としては、上死点（着火）前３０°で生ずるようにスケジュール化する
ことができる。

【００６８】従って、機関運転サイクルにおける各空気供給イベントの時期や期間に応じて
、プロット６２に示すように、複数の空気供給イベントを用いることで、計量さ
れた量の燃料を複数の空気供給イベント同士の間で分けるようにすることができ
る。

【００６９】ＥＣＵ１００は、燃料計量、燃料噴射および点火時期といったパラメータのう
ちの任意のものの時期およびその他の特性を制御するために用いることができる
。従って、燃料イベントおよびガスイベントの適切な時期決めによって、機関２
０の燃焼室３２内において、点火時に、ないしは所望により、機関の速度および
／又は負荷との関係で、或いはこれらの変数とは無関係に、望ましい燃料分布を
達成することができる。

【００７０】このような方法の実施により、燃焼の安定性を犠牲にすることなく、より高い
空燃比（分離された残留物、および排気ガス再循環すなわち「ＥＧＲ」を含む）
で内燃機関を運転することができる。それによって、より高レベルのＥＧＲを適
用することが可能となる。この方法は、典型的には、ある種の直噴式４ストロー
ク機関における希薄層状燃焼から希薄均質運転への推移領域に対応するような、
中〜高負荷領域において特に効果的である。さらに、この方法を用いることで、
第１に希薄運転能力のために、またＥＧＲの高レベル化に伴って、機関排出物に
影響することなく、燃費を改善することが可能となる。

【００７１】上述したように、本発明による複流体式燃料噴射方法は、その他の望ましい制
御方法をなすために用いることもできる。このことは特に、複数の空気供給イベ
ントないし空気噴射イベントが用いられるような複流体式燃料噴射方法の実施に
対してあてはまる。

【００７２】例えば、上述したように、２回目の空気供給イベントが機関運転／シリンダ・
サイクルにおいて十分遅く生ずるようにすることで、供給噴射装置１２内のチャ
ンバ５１がシリンダ６０内の圧力よりも低圧となって、シリンダ・ガスがチャン
バ５１内に流れ込めるようにすることができる。このことは、本出願人の国際特
許出願ＰＣＴ／ＡＵ９７／００４３８に記載された方法論に類似するような、供
給噴射装置１２のための代わりの加圧ガス源として適用することができる。

【００７３】すなわち、１回目の空気供給イベントによって計量された量の燃料の全部また
は一部を機関シリンダ６０へ送り込んでしまうことで、２回目の空気供給イベン
トが、空気ダクト１３をある程度加圧するために用いられる。この２回目の空気
供給イベントは、そのように望まれる加圧をなすために単独で用いることができ
、またシリンダ６０へ残りの燃料を送り込むためにも用いることができる。後者
の目的との関係では、供給噴射装置１２の操作は、残りの燃料の送り込みに引き
続いて、噴射ノズル３４が所定期間に渡って開き続けることで、高圧ガスが噴射
ポート７２を通じて空気ダクト１３内に流入できように、単純に時間決めされる
。

【００７４】同様にして、２回目のすなわち後者の空気供給イベントを、上述したような供
給噴射装置１２のクリーニングをなすために用いることができる。この点に関し
て、シリンダ・ガスの温度が、ある時点で、供給噴射装置１２の噴射ノズル３４
やポペット弁３５上に形成されるいかなる炭素系堆積物も焼き払うのに十分な温
度になりうる、ということが理解されるであろう。このことは、噴射ノズル３４
のクリーニングを行う点において、燃焼室３２への燃料の正確かつ反復可能な送
り込みを保証するという有益な目的に資することになる。これは、本出願人の米
国特許第５１９５４８２号に記載された方法論に類似している。当該出願の内容
を参照することでその内容がここに組み込まれる。そのような「クリーニング手
順」は、典型的には、２回目の空気供給イベントが機関運転サイクルの遅い時期
に生ずるように時間決めされている場合に成し遂げられる。

【００７５】この点に関して、シリンダ６０への一部燃料の送り込みは勿論、燃料の供給・
点火後に噴射ポート７２が開き続けることで以下のことが可能となるように、２
回目の空気供給イベントが時間決めされる。すなわち、高温のシリンダ・ガスが
、供給噴射装置１２の噴射ノズル３４やポペット弁３５上を通過して、これらを
クリーニングすることが可能となるようにである。これに代えて、２回目の空気
供給イベントを、単独でクリーニング手順を達成できるように制御してもよい。

【００７６】その筋書きにおいては、燃焼室内での所定の燃料分布が１回目の空気供給イベ
ントによって確立され、２回目の空気供給イベントは、単独でクリーニング手順
を達成できるように用いられる。従って、２回目の空気供給イベントは、シリン
ダサイクル中において、シリンダ６０内の温度および圧力が供給噴射装置１２内
の温度および圧力を上回るような時点で生ずるように制御されるであろう。それ
ゆえ、そのような、本発明の複流体式燃料噴射方法による２回目の空気供給イベ
ントの実行によって達成されるクリーニング手順は、典型的には、１回目の空気
供給イベント中にシリンダ６０内へ送り込まれた燃料の点火後に生ずることにな
るであろう。

【００７７】それにもまして、本発明による複流体式燃料噴射方法の実施は、機関の排気シ
ステム２５内に作用的に配置された排出物用の触媒の素早い加熱を促進させるた
めに用いることができる。そのような方法は、本出願人の米国特許第５６５５３
６５号に記載された制御方法とのいくつかの類似点を共有している。この特許か
ら、触媒の「予熱完了（light-off）」を促進するような素早い触媒の加熱が、典型的には機関の始動時において、当該触媒への余剰エネルギの供給によって達
成可能であることが知られている。この余剰エネルギは、典型的には、通常より
多くの熱エネルギ量が触媒担体に伝達されうるように、触媒またはその上流にお
いて燃焼する燃料の形態で導入される。この余剰熱エネルギによって、典型的に
は、十分なガス転化効率を達成できるよう、触媒の運用温度がその「予熱完了」
温度を超える温度まで昇温される。

【００７８】従って、複流体式燃料噴射方法が２回目の空気供給イベントの使用を組み込ん
でいる場合、当該空気供給イベントは、通常より多量の燃料を機関へ送り込むた
めに用いることができる。例えば、２回目の空気供給イベントは、点火イベント
の後に、先行した燃焼イベントによって、当該２回目の空気供給イベント中に送
り込まれた全ての燃料がシリンダおよび／又は排気システム２５内で燃焼される
ような（シリンダ・サイクル中における）時点で作用するようにすることができ
る。例えば、２回目の空気供給イベントは、膨張行程または排気行程中における
ピストン５９の上死点（ＴＤＣ）後の時点で作用するようにすることができる。
そのような制御方法の使用は、特に始動時の機関運転に適用することができるが
、触媒温度が「予熱完了」温度を下回り、当該触媒の運用温度を素早く上昇させ
るために余剰エネルギが必要とされるような任意の機関運転条件にも同様に適用
することができる。

【００７９】これに代えて、関連する２回目の遅延された点火イベントによって、２回目の
空気供給イベントで燃焼室３２内に送り込まれた余剰の燃料がシリンダ６０およ
び／又は排気システム内で燃焼されるようにしてもよい。さらに、２回目の空気
供給イベントによって、触媒の「予熱完了」を促進するための余剰燃料が供給噴
射装置１２内に送り込まれるようにしてもよいが、触媒の「予熱完了」を促進す
るのに要する燃料を、１回の大きな燃料計量イベントの一部として送り込むこと
が有利な場合もある。そして、そのような量の燃料は、２回の空気供給イベント
に渡って機関２０へ送り込まれ、そのうち２回目の空気供給イベントが、触媒の
「予熱完了」を促進するのに要する量の燃料を機関へ供給するように制御される
。

【００８０】４ストローク機関を描いた図面を参照して複式噴射方法の記述がなされてきた
が、この方法は直噴式の２ストローク機関においても同様に実施可能である。さ
らに、適当な燃料計量噴射ユニットおよび制御ユニットを改装することで、他の
点では従来の設計を有した４又は２ストローク機関に対して当該方法を実施する
ことが可能である。そのような改装は、１９９８年４月２８日に出願された本出
願人のオーストラリア仮特許出願第ＰＰ３２３９号に例示された種類のサブ・ア
ッセンブリーを用いることで容易にすることができる。当該出願の内容を参照す
ることでその内容がここに組み込まれる。

【００８１】以上説明したような本発明に対して、当業者がこの開示を読むことで理解でき
るような種々の改良や変更が可能である。そのような改良や変更も本発明の範囲
に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の方法によって運転される内燃機関を示す概略図。

【図２】図１に示す本発明の一実施形態の方法によって運転される内燃機関に使用しう
る計量噴射レールユニットの一例を示す断面図。

【図３】本発明によるモードで操作される場合の、図２に示す計量噴射レールユニット
の構成要素における、燃料供給イベント及び各ガス供給イベントのある具体的な
タイミング及び期間の一例を示すグラフ。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年８月２７日（１９９９．８．２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】そのような目的に鑑みて、本発明は、機関の燃焼室へ混合気を噴射することに
よる内燃機関への燃料供給方法であって、燃料計量手段から計量された量の燃料
を供給噴射装置へ送り込む段階を備え、前記供給噴射装置は、前記計量された量
の燃料を前記燃焼室へ送り込めるように、前記燃焼室と加圧ガス供給源の両者に
連通しており、前記燃料計量手段および前記供給噴射装置の少なくとも１つが機
関運転サイクル中の複数イベントにおいて制御されると共に、前記燃焼室内で点
火時に所定の燃料分布が得られるように構成されている、ことを特徴とする内燃
機関への燃料供給方法を提供するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ジェフリー、キャスカートオーストラリア連邦ウェスターン、オーストラリア州、ヨキン、ブラッドリー、ストリート、46ビーＦターム(参考） 3G066 AA02 AA05 AA13 AB02 AD12 BA14 BA17 BA25 BA26 BA32 CC06U CC40 CC45 CC46 CD26 CE22 DA01 DA04 DA09 DB01 DB08 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA16 JA02 JA23 JA25 JA26 KA01 KA08 LA00 LB04 LC01 MA11 MA18 MA23 MA26 MA27 PB03Z PB05Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の燃焼室へ混合気を噴射することによる内燃機関への燃料供給方法であっ
て、燃料計量手段から計量された量の燃料を供給噴射装置へ送り込む段階を備え、前記供給噴射装置は、前記計量された量の燃料を前記燃焼室へ送り込めるよう
に、前記燃焼室と加圧ガス供給源の両者に連通しており、前記燃料計量手段および前記供給噴射装置の少なくとも１つが複数イベントに
おいて制御されると共に、前記燃焼室内で点火時に所定の燃料分布が得られるよ
うに構成されている、ことを特徴とする内燃機関への燃料供給方法。
【請求項２】前記計量された量の燃料を前記供給噴射装置へ提供するための、制御された期
間の燃料計量イベントを１回だけなすように、前記燃料計量手段が制御される、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】前記計量された量の燃料を前記供給噴射装置へ提供するための、制御された期
間の燃料計量イベントを複数回なすように、前記燃料計量手段が制御される、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】前記機関の燃焼室へ燃料が、１回のガス供給イベントで送り込まれる、ことを
特徴とする請求項１又は３記載の方法。
【請求項５】前記計量された量の燃料を前記機関の燃焼室へ送り込むためのガス供給イベン
トを複数回なすように、前記供給噴射装置が制御される、ことを特徴とする請求
項１、２又は３記載の方法。
【請求項６】前記供給噴射装置は、前記計量された量の燃料を前記機関の燃焼室へ直接送り
込むように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
の方法。
【請求項７】燃料計量イベントおよびガス供給イベントのそれぞれの時期が、点火時期に対
して制御可能に設定される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
の方法。
【請求項８】燃料計量イベントとガス供給イベントとが、互いの関係において制御可能に設
定される、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】燃料計量イベントおよびガス供給イベントの時期および／又は期間が、機関速
度と機関負荷のうちの少なくとも一方の関数である、ことを特徴とする請求項１
乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】燃料計量イベントとガス供給イベントとが互いにオーバーラップしている、こ
とを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】燃料計量イベントが、ガス供給イベントに対して、機関のシリンダサイクル中
の任意の時間に設定され、当該燃料計量イベントにおいて、前記燃料計量手段によって、前記計量された
量の燃料が前記供給噴射装置へ送り込まれる、ことを特徴とする請求項１乃至１
０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】１回目のガス供給イベントにおいて、前記計量された量の燃料の大部分が前記
機関の燃焼室へ送り込まれる、ことを特徴とする請求項１、２、３又は５のいず
れかに記載の方法。
【請求項１３】２回目以降のガス供給イベントにおいて、前記計量された量の燃料の残りが前
記機関の燃焼室へ送り込まれる、ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】２回目以降のガス供給イベントによって、前記供給噴射装置に滞留した燃料が
排出される、ことを特徴とする請求項１、２、３又は５乃至１３のいずれかに記
載の方法。
【請求項１５】ガス供給イベントの時期および期間、並びにガス供給イベントにおける前記供
給噴射装置への空気の供給圧力のうちの少なくとも１つを変化させることによっ
て、当該ガス供給イベントにおいて送り込まれる燃料の割合を制御する段階、を
更に備えたことを特徴とする請求項１、２、３又は５乃至１４のいずれかに記載
の方法。
【請求項１６】シリンダ・サイクル中の相対的に早い時期に、機関のシリンダ内でほぼ均質な
混合気が形成される、ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の方
法。
【請求項１７】前記均質な混合気は相対的に非点火性のものである、ことを特徴とする請求項
１６記載の方法。
【請求項１８】シリンダ・サイクル中の相対的に遅い時期に、点火手段の位置に、濃厚で点火
性のある混合気が形成される、ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに
記載の方法。
【請求項１９】前記濃厚で点火性のある混合気が、点火時期のほぼ直前に形成される、ことを
特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】点火前に、２回目のガス供給イベントによって、点火手段の位置で望ましい点
火性の混合気を達成するのに十分な燃料が供給される、ことを特徴とする請求項
１、２、３又は５乃至１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】ガス供給イベント毎に前記燃焼室へ送り込まれる燃料の量が、互いにほぼ同量
である、ことを特徴とする請求項１、２、３又は５乃至２０のいずれかに記載の
方法。
【請求項２２】ガス供給イベント毎にほぼ同量の燃料が前記燃焼室へ送り込まれるように、各
ガス供給イベントの期間が制御される、ことを特徴とする請求項２１記載の方法
。
【請求項２３】所望の機関制御方法を達成するために、１又は２以上のガス供給イベントが用
いられる、ことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】機関のシリンダ圧力が前記供給噴射装置内の圧力を超えたとき、２回目以降の
ガス供給イベントで、シリンダ・ガスを加圧ガス源として取り込むために、前記
供給噴射装置が開口されるか若しくは開口され続ける、ことを特徴とする請求項
１乃至２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】シリンダ・ガスを加圧ガス源として取り込むために、２回目のガス供給イベン
トで、前記供給噴射装置が開口される、ことを特徴とする請求項２４記載の方法
。
【請求項２６】前記計量された量の燃料の一部が前記燃焼室へ送り込まれた後、前記供給噴射
装置が開口され続ける、ことを特徴とする請求項１乃至２５のいずれかに記載の
方法。
【請求項２７】シリンダ・ガスに前記供給噴射装置をクリーニングさせるために、点火イベン
トの後で、当該供給噴射装置が開口されるか若しくは開口され続ける、ことを特
徴とする請求項１乃至２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】シリンダ・ガスに前記供給噴射装置をクリーニングさせるために、当該供給噴
射装置が開口されるか若しくは開口され続ける、ことを特徴とする請求項１乃至２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】機関速度領域または機関負荷領域における任意の位置で噴射装置のクリーニン
グを行うために、前記供給噴射装置が開口されるか若しくは開口され続ける、こ
とを特徴とする請求項２５乃至２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】触媒の活性化のための追加燃料を機関へ送り込めるように、前記供給噴射装置
が開口される、ことを特徴とする請求項１乃至２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】２回目以降のガス供給イベントによって追加燃料の送り込みがなされる、こと
を特徴とする請求項１、２、３又は５乃至２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】点火イベント後の膨張行程ないし排気行程において、前記供給噴射装置が開口
される、ことを特徴とする請求項３０又は３１記載の方法。
【請求項３３】前記燃料計量手段のパルス幅を変化させることによって、燃料計量イベント毎
に計量される燃料の割合を制御する段階、を更に備えたことを特徴とする請求項
１乃至３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】１回目のガス供給イベントで送り込まれた燃料によって、機関のシリンダ・サ
イクル中の相対的に早い時期において、シリンダ内にほぼ均質な混合気が形成さ
れる、ことを特徴とする請求項１６乃至３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】前記ガスは空気である、ことを特徴とする請求項１乃至３４のいずれかに記載
の方法。
【請求項３６】前記機関は多気筒機関である、ことを特徴とする請求項１乃至３５のいずれか
に記載の方法。
【請求項３７】前記機関は４ストローク機関である、ことを特徴とする請求項１乃至３６のい
ずれかに記載の方法。
【請求項３８】１回目のガス供給イベントが吸気行程中に生ずる、ことを特徴とする請求項３
７記載の方法。
【請求項３９】２回目以降のガス供給イベントが圧縮行程中に生ずる、ことを特徴とする請求
項３７又は３８記載の方法。
【請求項４０】前記機関は２ストローク機関である、ことを特徴とする請求項１乃至３９のい
ずれかに記載の方法。
【請求項４１】所望の機関制御方法を達成するようになされる１回目のガス供給イベントまた
は２回目以降のガス供給イベントによって、前記燃焼室内の所定の燃料分布が達
成される、ことを特徴とする請求項１乃至４０のいずれかに記載の方法。