JP2016539272A - 内燃機関および直接燃料噴射方法 - Google Patents

Abstract

この方法を実行するための適切なセンサーとエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）へのデータ入力ラインと備えた直接に燃料噴射する方法および内燃機関。当該方法は、ピストン位置、内燃機関の回転速度、及び、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に要求されるトルクを示すデータ入力を少なくとも入力するステップと、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）にて、次回のデータ入力に基づいて直接燃料噴射のために計算される噴射の開始（ＳＯＩ）を計算するステップと、データ入力と計算された噴射の開始（ＳＯＩ）とに基づいて次回の直接燃料噴射より前に要求燃料温度を計算するステップと、５秒を超えないシステム遅延で直接燃料噴射より前に要求燃料温度まで燃料を加熱するステップと、加熱された燃料を噴射するステップと、後続する直接燃料噴射のために上述したステップを繰り返すステップと、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は概して内燃機関に関し、特に噴射より前に燃料温度を制御することによる内燃機関のための燃焼制御もしくは改良された燃料効率および排気性能に関する。

不完全な燃焼は固体炭素微粒子を特に生じさせるため、内燃機関からの微粒子排気物は、いかに完全に燃焼がなされたかに主な部分が依存する。燃焼の完全は、燃焼効率と危険な気体の排気を最小にすることとにも関係する。燃焼の完全に影響するパラメータは、エンジン形状（Ｂ／Ｓ）、圧縮比率、吸気作動調律（スワールおよびタンブル）、燃焼室形状、燃料流に案内される空気、燃料流を案内する壁、流れに案内される燃料、噴射タイミング、噴射圧力、複合ショット噴射、及び、噴射ノズル形状などを含みうる。これらのパラメータのいくつかは、点火より前にいかに十分に燃焼室内で燃料が混合されているかに影響する。利用可能で変更可能な数にかかわらず、燃焼システムの結局の設計はしばしば性能の妥協の結果をもたらす。これは、潜在的な燃料効率、排気物質、燃焼ノイズ、及び他の要素を制限しているかもしれない。

内燃機関からの固体微粒子排気物は潜在的な健康の危険として認められている。ディーゼルエンジンはこれらの排気物を減少するための微粒子フィルターを備えている。ガソリンエンジン、特にガソリンの直接噴射（ＤＩ）を改良しているものは、現在、走行距離当たり放出されうる微粒子の量をしのぐ法令に従っている。微粒子フィルターを使用することなく法令の要求を満たす努力では、自動車製造業者は先進的な燃焼システムと同様に先進的な燃料噴射構想を検討している。

微粒子排気物は、エンジンの燃焼室内での燃料と吸気との不完全な混合から生じる。ＤＩエンジンでは、時間の限られた区間にて燃料の完全な質量を提供する必要は、燃料噴射器の先端近くに燃料粒子の非常に濃い雲が頻繁に生じることを意味する。これらの粒子は、その後蒸発しなければならず、または、液体から気体に状態を変更し、それから燃料蒸気は燃焼室内で空気と一様に混合されなければならない。増加された空気作動によるような、この混合を改良する多くの方法は、エンジンの効率において進歩した効果を有する。スワールやタンブルのような、入ってきた吸気にエネルギーを伝達する方法は、吸気工程中に引き込まれる空気の総量を減少させる効果を有する。

今日のＤＩガソリンエンジンは、空気と燃料の混合を改良する試みで、燃料の複合ジェットと高いレベルの空気動作を利用している。エンジンの製造者は、現在、燃料ジェットの粒子の大きさを減少する手段として、非常に高い圧力（＞２００バール）の燃料を使用することを検討している。これらの粒子が小さくなるほど、粒子の容積に対する表面積が大きくなる。この増加した表面積は、粒子がより容易に蒸発するようにする。粒子がより速く蒸発することにより、燃料蒸気と空気とが混合するための時間がより多くなり、これにより吸気内で燃料蒸気がより均一に分布する。

一定の圧力まで増加した圧力は、粒子が燃料噴射器先端から遠くに飛ぶことを意味する。幾つかの場合には、それらは燃焼室の表面にぶつかるのに十分なほど遠くに飛び、「壁および／またはピストン濡れ」として知られる現象となる。燃料小滴が室壁へ気にぶつかったときには、壁は多くの場合冷たいので蒸発しづらくなってしまう。この燃料は効果的に燃焼せず、部分的に燃焼した炭化水素として排気され、煙粒子をもたらす。

５００バール、さらには１０００バールまでの燃料圧力は、ジェットにおける燃料粒子の大きさ低下する手段として提案されている。増加した圧力は、燃料が燃料噴射器を離れてからほとんど瞬時に蒸発するのに十分なエネルギーを燃料に付与し、「フラッシュ沸騰」として知られるプロセスを生じさせる。このフラッシュ沸騰は、吸気と混合されうる蒸気雲をとても速く生じさせる効果を有する。また、それは燃料が噴射器先端から飛ぶ距離を制限し、壁塗れの可能性を最小化する。ガソリンをこれらの非常に高い圧力まで圧縮するのに必要とされるエネルギーは重要であるが、しかしながら、１５−２０ｋＷと同等またはそれより高い圧力が要求され得る。このパワーを提供するために要求される高いトルクのために、直接にまたは電気駆動ポンプの場合にはオルタネータを通じて、エンジンから得られなければならない。どちらの場合にも、この非常に高い燃料圧力まで燃料を圧縮する必要は、増加した寄生抵抗のため、エンジンの効率を低下させる。

構造的設計の観点から、ポンプに必要とされる高いパワーに相関する高い燃料圧力を伝達できるポンプを提供することは、内燃機関の設計にとってもポンプの設計にとっても共に課題である。ポンプの視点からは、ガソリンは可動部分を潤滑するのに限られた能力を有する。そして、高いパワーに起因してポンプ内の可動部分もまた高いパワーの影響にさらされるので、ガソリンをこれらの圧力まで確実に上昇させるためには特別な素材または複雑な燃料ポンプの設計が必要とされる。内燃機関の視点からは、高いパワーを必要とし燃焼機関によって直接に駆動される燃料ポンプは、直接にチェーンまたはベルトを通じてクランクシャフトに一般に接続され、内燃機関の全体設計を複雑にしている。これは、燃料ポンプのような補助物に接続しているため、クランクシャフトが内燃機関に接続することは一般に難しいためである。代替案は、一般により容易にアクセス可能なカムシャフトにポンプを接続することであるが、それは、必要とされるパワーが伝達可能なようポンプに必要とされる高いトルクを維持するため、より堅いカムシャフト設計を必要とする。カムシャフトは、主に作動弁のために設計され、作動弁は適度なトルクのみを必要とするため、一般にカムシャフトは、要求されるポンプトルクを伝達するのに必要とされるよりも非常に小さい直径を有する。したがって、いずれにしても、ポンプがクランクシャフト又はカムシャフトによって直接に駆動される場合にしても、内燃機関の設計はさまざまな理由で複雑となる。

ＵＳ２０１３／００８１５９２Ａ１として公開されている米国特許出願によると、燃料噴射温度は燃料雲の位置を決定する１つのパラメータであることが知られている。米国特許出願公開公報２０１３／００８１５９２Ａ１は、火花点火（ＳＩ）および圧縮点火の双方に対して、層状吸気燃焼行程において燃料温度によって燃料雲の位置を制御することを提案している。従来技術は、概して燃料温度が燃焼行程に幾らか影響すること、つまり、燃料雲の位置に影響することを認識しているが、燃料温度の動的な制御についてまったく示唆していない。「動的」とは、本文章では、エンジン作動状況によって変化できることを意味する。温度は、先行技術出願では、混合するポイントに影響されており、リアルタイム又はリアルタイムに関連する任意の実際のエンジン作動状況には左右されない。

本発明は、燃焼効率を向上することを１つの目的とし、それにより、微粒子排気物を減少させるが、同時に燃料噴射より前の燃料圧力を適度なレベルに保つことを目的とする。

本発明のこの目的および他の目的は、本発明の第１の側面によれば、内燃機関のシリンダ内に直接に燃料噴射する方法によって達成され、当該方法は、
ａ）ピストン位置、内燃機関の回転速度、及び、要求されるトルクを示すデータ入力をエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に少なくとも入力するステップと、
ｂ）エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）にて、次回のデータ入力に基づいて直接燃料噴射のために計算される噴射の開始（ＳＯＩ）を計算するステップと、
ｃ）前記データ入力と前記計算された噴射の開始（ＳＯＩ）とに基づいて次回の前記直接燃料噴射より前に要求燃料温度を計算するステップと、
ｄ）５秒を超えないシステム遅延で直接燃料噴射より前に前記要求燃料温度まで燃料を加熱するステップと、
ｅ）ステップｄ）で加熱された燃料を噴射するステップと、
ｆ）後続する直接燃料噴射のためにステップａ）からｅ）を繰り返すステップと、
を備える。

前述された及び本発明の他の目的は、本発明の第２の側面によれば、内燃機関によって達成され、当該内燃機関は、
シリンダ内で直線運動を行うピストンを有し、燃料噴射器に接続されたシリンダ容積を画定する少なくとも１つのシリンダピストン結合体と、
クランクシャフトと、
前記噴射器内で燃料を加熱する燃料加熱部と、
前記ピストンを前記クランクシャフトに接続するコネクティングロッドと、
ピストン位置を示すセンサーと、
クランクシャフトの回転速度を示すセンサーと、
噴射される燃料の温度を検出する燃料噴射温度センサーと、
トルク要求センサーと、
ピストン位置を示す前記センサー、前記クランクシャフトの前記回転速度を示す前記センサー、前記燃料噴射温度、及び、前記トルク要求センサーからのデータラインのための少なくともデータ入力ポートを備えると共に、前記燃料加熱部へのデータラインに接続される少なくとも１つのデータ出力ポートを有するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）であって、前記ＥＣＵは、少なくとも前記データ入力ポートから入力されたデータに基づいてデータ出力ラインを通じてデータ出力を計算する、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）と、
を備える。

［発明の詳細な説明］
本発明に係る方法は、可能な限り均質化の最大の度合いを達成するために燃料温度を制御し、これにより煙粒子の発生する数を減少させる。本発明は、温度の上昇によってより完全な燃焼がより良く達成されることを認めている。さらに、燃料を加熱することは、費用およびエンジンの設計の双方について燃料の圧力を増加させることよりも極めて容易に達成され得る。本発明は、より良い蒸発作用にとって、エンジン動作の種々の変数に従って動的に燃料の温度を制御することが有益であると認めている。例えば、これらの変数は、i)データ入力に従ってＥＣＵで計算される噴射の開始（ＳＯＩ）、ii）トルク要求、iii）回転速度（モーター内のさまざまな回転要素部分であってもよい）、及びiv）圧縮比（ＣＲ）、及びv）クランクシャフト又はカムシャフトの回転位置から決定されるピストン位置である。この目的から、ピストン位置を直接に計測するセンサー、又はモーター内部の任意の回転部分の回転角を計測するセンサーのいずれが使用されてもよいし、クランクシャフトの回転位置を計測するクランクセンサーが使用されてもよいし、その代わりとして、回転部分の変速割合が分かっておりクランクシャフトに対してまったく滑りを有しない限りで、カムシャフトまたは任意の変速機または変速機からクラッチ部分のような任意の他の回転部分の回転位置を計測するセンサーが使用されてもよい。

多くのエンジンでは圧縮比は一定であるが、圧縮比を変化するための新しい開発が提供されており、圧縮比は好ましい実施形態に係る変数として考慮してもよい。

高い燃料圧力の代わりに燃料の温度が増加される。この場合、燃料の温度は燃料を蒸発させるのに必要とされるエネルギーを提供する。噴射される燃料の温度が十分に高いと、燃料は超臨界状態、つまり密集した蒸気の状態で噴射器を出る。噴射の時点での燃焼室内の状態に従って、この燃料は上記状態のままで残ったり、一般的に直径で７マイクロメートルよりも小さい、とても小さい大きさの微粒子へ濃縮したりする。いずれの場合にも、室内の空気との混合は燃料の迅速な蒸発を増進する。吸気工程であるときのように、燃焼室の圧力が低い場合にはフラッシュ沸騰も生じる可能性がある。蒸発の機構および吸気との混合は極めて高圧の噴射によるものと同様であるが、伝統的な燃料圧力（約１５０バール）が用いら得る。燃料に加えられたエネルギーは熱の態様である。この熱は排気流の廃熱から供給されてもよいし、電気的に供給されてもよいし、それらの双方から供給されてもよい。電気的な加熱が用いられたときには、オルタネータの負荷による効率の損失があるが、この損失は、燃料を高圧に圧縮することに関連する損失よりも低い。

この発明は、エンジンの動作状態に基づいて燃料の温度を制御することによって空気と燃料との混合を能率的に利用する方法を記載している。この制御への主な入力は、ピストン位置とエンジン負荷および速度であり、圧縮比を変更できるときにはエンジンの圧縮比も該当する。エンジンの負荷は、例えばガスペダルの位置を介してＥＣＵに入力されるトルク要求と回転速度によって決定されてもよい。ガスペダルの位置は、エンジンの動作状態を決定するための先行指標である。この発明の好ましい実施形態はガソリン火花点火エンジンを想定しているが、この発明は圧縮点火エンジンにおいても同様に作動する。

火花点火エンジンで生じた微粒子排気物および燃料消費量の測定は、エンジン速度と生じた出力の大きさに基づいて変化する噴射燃料に対して最適な温度が存在することを示している。エンジン速度と負荷に対する燃料温度の関係はエンジンごとに固有であるが、この関係はエンジンの較正工程の部分で容易に決定され得る。ポイント毎の最適な温度の値はエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に表として蓄えられてもよいし、または独立した変数としての速度と負荷に対する式として蓄えられてもよい。

ＤＩエンジンでは、サイクルにおいて燃料を噴射する最適なポイントが存在する。この最適は、混合割合、アンチノック性手法、及び、燃料浸透制御によって決定される。噴射の開始のタイミングが変化すると、混合に利用できる時間は変化する。吸気工程の早くに燃料が噴射されたときには、例えば、微粒子排気物の適切な削減は、燃料が圧縮工程で噴射されたときと比べて、より少ない熱の入力によって達成される。早期着火またはノックの発生を避けるために、圧縮比が増加したときには温度が減少される。

このように、テストエンジンでは、噴射の前の要求燃料温度は次式として記載できる。

Ｔ_ｆ＝ｆ（ＳＯＩ，ＢＭＥＰ，ｒｐｍ，ＣＲ）
ここで、Ｔ_ｆは燃料温度であり、ＳＯＩは噴射の開始であり、ＢＭＥＰはブレーキ平均有効圧力またはエンジン負荷であり、ｒｐｍはエンジン速度であり、そしてＣＲは実際のエンジン圧縮比であって、調節可能な圧縮比を有するエンジンでは可変であり、調節できない圧縮比を有するエンジンでは一定である。

噴射の開始ＳＯＩは直接に計測されるのではなく、さまざまな入力、例えばクランクシャフト又はカムシャフトの回転位置によって決定され得るピストン位置の入力に従って、ＥＣＵで計算されることを理解されたい。基本的にクランクシャフトまたはカムシャフト位置を決定するこのセンサーは回転位置を計測するので、エンジンの回転速度ｒｐｍを計測するために使用されてもよい。

このシステムのハードウェアの好適な実装は、エンジンによって必要とされる通常最低の温度である所定の最少温度へ燃料をもたらす燃料の予熱器を備えている。この予熱器は、熱交換器によって燃料を加熱する排気が使用されてもよいし、抵抗電気加熱器が使用されてもよい。燃料噴射器は、燃料の温度をその最小値から現在の動作ポイントで必要とされる温度までもたらすのに使用される電気加熱器を搭載している。燃料噴射器の加熱器は、燃料温度がエンジンの負荷の変化に正確に追従するように低い熱質量を有している。特定のサイクルに噴射されるための燃料のために要求される温度はとても短い遅延、例えば１−３サイクルだけの遅れによって達成され、この遅延は、燃料噴射サイクル先読み計算によって更に考慮することも当然に可能である。通常、毎分数千回転（ｒｐｍ）のエンジン回転速度で１サイクルの先読みは１秒の小さな断片に過ぎないが、意義のある性能の増加は５秒まで、好ましくは１−２秒のような更に長い遅延時間によっても得られ、これは燃料噴射器の燃料にとって容易に達成することができる。例えば長距離使用が提供されるトラックなど、車両のタイプに依存して、５秒よりも長い遅延も有益であり得る。例えば、商業的な長距離使用でトラックをほとんど一定のエンジン動作状態で数時間運転される車両にとっては、５秒を超えた遅延は本発明の目的を明らかに達成できるであろう。加熱器は通常燃料噴射器の内側に設けられてそのため非常に小さい質量を有するが、小さい質量は幾分かの小さい遅延を生じさせ、燃料噴射器加熱器へ送られた信号に燃料温度は即座に応答しないことを理解されたい。しかしながら、１及び３サイクルの間の応答時間までにＥＣＵからの信号を受信すると、加熱器の応答はそれぞれの設計努力によって達成することができる。

噴射器の加熱器は加熱器への電流の制御を通じてＥＣＵによって制御される。この電流は上述した数式によって決定される。ＥＣＵへの噴射器加熱器温度のフィードバックは噴射器の温度センサーの使用によって達成される。代替的な実施形態では、このフィードバックは加熱器の抵抗を計測することによる温度センサーとして加熱器自体を使用することによって達成されてもよい。他の実施形態では、フィードバックは、噴射器のＥＣＵ内のモデルの使用によって生じてもよく、この場合には燃料流と加熱器電流がモデルへの入力となって燃料温度が出力となる。

マップの較正工程は、個別の変数が優先される場合に生じる。例えば、エンジンのノック限界に達したときには、温度を最適化するために他の変数よりも優先される。他の変数よりもおそらく優先される次の変数は噴射の開始（ＳＯＩ）である。経験則として、噴射の時期が遅くなるほど、完全に蒸発を達成するために燃料温度はより高い温度が必要とされる。臨界的噴射もまた選択肢である。臨界的状態のポイントを超えた温度の更なる増加はもはやはっきりとは蒸発作用を改良しない。優先順位における次の２つの変数はトルク要求と回転速度であり、トルク要求は回転速度よりも重要である。マップは、較正工程で調整されることが必要であるモデルによって置き換えることもできる。モデルは、燃料温度の変数の影響を優先順位づけする決定工程を作ることもできる。モデルは、フーリエ又はラプラス変換のような既知の数学的変換法によって式に変換された経験的に決定されたデータから生成されてもよい。ＥＣＵに蓄えられると、噴射器の要求燃料温度は、この数式と上述した変数の入力とに基づいて計算されることができる。こうした計算では、数式またはマップのどちらに基づく場合にも、ＥＣＵは、要求温度と実際の温度との間の違いに基づいて加熱器出力のために命令出力信号を生成する。

本発明は噴射点火内燃機関に適用することもできるが、この特許の好ましい実施形態は火花点火（ＳＩ）ガソリン内燃機関の燃料システムである。燃料の加熱は、好ましくはＥＣＵの制御下で燃料噴射器内の電気加熱器の手段によって実行される。この燃料噴射器は、臨界的状態の下で燃料を噴射することができる。

代替的な実施形態は、噴射器の内部のエネルギー消費を最小にするために燃料予熱器を利用する。全体的に最適化されたシステムは、燃料を予熱するのに廃排気エネルギーを使用する。

好ましい実施形態は、ステップｄ）で加熱された燃料の燃料温度を検出し、燃料温度の閉ループ制御を提供するために、燃料温度を示すデータをエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力することにより実装されてもよい。代わりに、燃料噴射器それ自体の特性は変化せずに一定であって燃料温度は開ループ制御によって制御される加熱器出力の結果であるため、開ループ制御によって噴射器加熱器を制御することもできる。

好ましい実施形態は、クランクシャフトと内燃機関のカムシャフトとの少なくとも一方に設けられるセンサーによってピストン位置と内燃機関の回転速度を検出することによって実装される。クランクシャフトとカムシャフトの角度位置との双方はそれらの回転速度と共に１つの同一のセンサーで検出されることができるが、例えば、既知の変速率と組み合わせて変速機の回転要素を計測することによる回転速度など、異なるセンサー源を使用して異なる要素を計測することもできる。

好ましい実施形態は、ステップａ）でのデータ入力に基づく可変圧縮比を有する内燃機関のためにエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）で次回の直接燃料噴射のための要求圧縮比を計算し、ステップｂ）で計算される噴射の開始（ＳＯＩ）および計算された圧縮比であるデータ入力に基づいて次回の直接燃料噴射より前に要求燃料温度を計算し、要求燃料温度に基づいてステップｄ）からｆ）を実行することにより実装されてもよい。次の燃料噴射は、ＥＣＵによって決定され、ＥＣＵはすぐ次の燃料噴射サイクルのために理想的な時期を決定してもよい。しかしながら、現実世界のすべてのシステムが制御信号への応答に小さい遅延時間を有するようにシステムはもちろんなっている。更に、１００％の現実時間の調整は、要求される効果の大部分を達成するために燃料温度になされる必要はない。加えて、好ましい実施形態では、遅延時間を計算に考慮する先読み計算がなされてもよい。

好ましい実施形態では、可変圧縮機構によって可変圧縮を調整し、実際の圧縮比の閉ループ制御を提供するために実際の圧縮比を検出して実際の圧縮比を示すデータをエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力し、追加のデータ入力として実際の圧縮比を示すデータをステップａ）で入力し、そして、ステップｂ）からｆ）を実際の圧縮比を示す追加のデータ入力を更に考慮して実行することにより実装されてもよい。ピストンがシリンダから如何に離れるかを決定するさまざまな異なる要素の長さ又は位置を変更することによって圧縮比を変更してもよい。さらに、閉ループフィードバック制御は、可変圧縮の制御を実装するため、及び、噴射より前に燃料温度を制御するため可変圧縮を考慮するために必要ではない。

好ましい実施形態は、i）燃料噴射器内でもっぱら電気的に、ii）燃料噴射器の排気予備加熱流と燃料噴射器内の電気的な加熱との組み合わせ、iii）燃料噴射器の電気的な予熱流と燃料噴射器内の電気的な加熱との組み合わせのうち、少なくとも１つによってステップａ）で燃料を加熱することにより実装されてもよい。対応する構造に関しては、i）燃料噴射器の燃料を加熱するように設けられた単一の加熱器としての電気加熱器、ii）燃料噴射器の上流に配置された排気予熱器と燃料加熱器の燃料を加熱する電気加熱器との組み合わせ、燃料噴射器の上流に配置された電気予熱器と燃料噴射器の燃料を加熱する電気加熱器との組み合わせ、のうち少なくとも１つである。選択肢ではあるが、予熱は燃料噴射器加熱器に必要とされる量を制限するので、予備加熱はシステムの応答性を高くすることができるという利点を有する。排気を用いた予熱の利点は、そのような廃熱が利用できることであり、それにより燃料加熱のためのエネルギーの消費を減らすことができる。

好ましい実施形態では、燃料噴射器の上流燃料を直接燃料噴射より前に加熱される燃料の温度よりも低い予備加熱燃料温度まで加熱し、実際の予備加熱燃料温度を検出し、実際の予備加熱燃料温度を示すデータをエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力し、そして、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によって要求予備加熱燃料温度まで燃料を予熱するのを制御することにより実装されてもよい。応答性および効率性の程度に依存して、予熱燃料温度の制御はエンジンの実際の動作状態を計算に入れて実装されてもよい。噴射加熱器と比較して予熱燃料温度のためにより長い遅延時間を受け入れることができる。例えば、一定負荷一定速度でのクルーズ制御状態の下で運転しているときなど、多くの状況下でエンジンの動作状態は無視できる程度だけ変化する。こうした状況では、このような一定エンジン動作状態が続く限り噴射器加熱器が休止するように、適正な燃料温度が予熱器だけによって実装されてもよい。こうした状況では、燃料加熱器のためのエネルギー消費が全体的に排気システムからの廃熱によって提供されるという利点を有する。

好ましい実施形態は、直接燃料噴射より前に加熱された燃料温度よりも低い所定の予備加熱燃料温度まで燃料噴射器の上流燃料を予熱することにより実装される。前述した理由のため予熱温度を制御することが好ましいが、一定温度に燃料を予熱することによって予算解決を達成することができる。好ましくは、この要求燃料温度に届くことが噴射器加熱器によってもたらされるように、この温度は噴射の前の要求燃料温度よりも低い。代わりとして、幾つかの制限内では、要求燃料噴射温度よりも高い温度まで予熱されてもよい。予熱温度から要求燃料噴射温度へ燃料を冷却することは更なる代替案として理論上はあり得るが、冷却するよりは加熱する方がより実現性が高い。冷却は電気的に達成されてもよいが、予熱された燃料の温度よりも通常低い温度を有する周囲の空気の気流によって達成されてもよい。

好ましい実施形態は、ＥＣＵ内の少なくとも１つのマップと物理システムの数学モデルとに基づいてステップｃ）の方法を実行することにより実装されてもよい。対応する構造に関しては、好ましい実施形態に係るＥＣＵは内燃機関の物理システムの数学モデルを蓄え、数学モデルはデータ出力ポートを通じてデータ出力ラインに送られるデータ出力を計算する。または、代わりにＥＣＵはデータ出力ポートを通じてデータ出力ラインに送られるデータ出力を計算するマップを蓄える。これにより、さまざまな変数と動作条件データを計算に入れて経験的に測定しこれらをマップに蓄えることにより、無制限の数の変数と動作状況を基本的に計算に入れることができる。ＥＣＵ内の適切な計算の実装の簡易のために、例えばフーリエ又はラプラス変換による、または結果に対する変数の影響を離散的または連続的に測定することによって記載された機能に基づく任意の他の数式を導出する方法によって、これらの経験的に決定されたデータから数式を導出してもよい。

好ましい実施形態では、ピストン位置を示すセンサーとクランクシャフトの回転速度を示すセンサーとは、内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの少なくとも一方の回転角を検出する１つのセンサーに兼ね備えられる。達成することは難しいが、ピストン位置を直接に計測してもよい。

好ましい実施形態では、内燃機関は圧縮比を変化するための機構を更に備えており、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）は実際の圧縮比を検出するセンサーに接続されたデータ入力ポートを更に備えている。圧縮比の変数はＥＣＵによって計算され、エンジンの所定の動作状態では特定の圧縮比が要求されることを意味し、ＥＣＵによって計算され、その後、圧縮比はそれに応じて調整される。そのため、圧縮比を測定することは必ずしも必要ではないが、正確性を高めて閉ループフィードバック制御を提供するための好ましい特徴である。

図１は、本発明の実施形態が用いられ得る例示的な車両を示す。 図２は、本発明が用いられ得る実施形態の一例を示す。 図３は、本発明の一実施形態によって実装され得るポンプシステムの例示的な環境を示す。 図４は、本発明の一実施形態による例示的なポンプシステムを示す。 図５は、本発明が実装され得る実施形態の環境を示す図である。 図６は、シリンダ内で燃料蒸気と空気との混合の発生を説明するブロックダイアグラムである。 図７は、ＥＣＵのさまざまな入力および出力を含む、燃焼機関とＥＣＵの好ましい実施形態を示す。 図８は、燃料温度と放射される粒子数との相関性を説明するグラフを示す。

本発明は、１又はそれ以上の様々な実施形態に従って、以下の図面を参照して詳細に説明される。図面は、本発明の実施形態の概要または一例を示す目的のためだけに又は単にこれらを示すものとして用いられる。これらの図面は、読み手による本発明の理解を容易にするために用いられ、本発明の射程、範囲、又は、適用性を限定するために用いられてはならない。説明の明確性および容易性のために、これらの図面は必ずしも縮尺通りに行われないことに留意されたい。

本発明を詳細に説明する前に、本発明を実施することが可能な幾つかの例示的な環境を説明することが有用となる。こうした例の一つは、内燃機関によって出力を得る車両である。図１は、こうした車両１を示している。燃料供給部２は、車両内に配置されて燃料ライン４によってエンジン３と連結されている。燃料供給部２からの燃料は、車両１に動力を提供する動力エンジン３に使用される。

内燃機関のより具体的な例では、図２に関連して説明されているように、エンジン３は、内部に配置されたピストン６を有する複数のシリンダ５を備えている。複数の噴射器７は、エンジン３に燃料を供給するようになっており、燃料ライン４によって燃料供給部２に接続されている。ピストン６及びシリンダ５は、シリンダ容積を画定し、その内部にて燃料噴射器７からの燃料９が計量される。燃料９が空気と混合されて点火されると、ピストン６は変位し、それによりクランクシャフト８を回転させて動力を提供する。

図３は、エンジン３、燃料タンク２、燃料フィルター１１、ポンプ１２、圧力調節器または蓄圧器１３、コンピュータ１４、及び燃料噴射器１５を備えるエンジンシステム１０を示している。これらの構成要素は、エンジン３を除いて、燃料システム１６を構成している。コンピュータ１４は、アクセルペダルセンサーとしても知られているガスペダルセンサー３１からのスロットル入力のようなトルク要求センサーのための入力を受けるエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１７を備えていてもよい。ＥＣＵは、適切な燃料圧力および排気容積要求をモーターポンプ１２に出力する。ＥＣＵは同時に、エンジンのために複数の燃料噴射器に噴射作動要求を出力する。

ポンプ１２は、燃料タンク２から燃料を引き出して圧力調節器１３に押し付け、圧力調節器１３は、エンジン３の燃料噴射器１５に入る燃料圧力を調節する。圧力調節器１３は、各燃料噴射器１５の入力で圧力が一定のレベルに維持されるのを助ける。圧力調節器１３は、コンピュータ１４のエンジン制御ユニットから要求されたときには、システムから圧力を開放するために利用されてもよい。こうした例の一つは、車両が停止してアイドリングするとき、および低い圧力が要求されるときであろう。

燃料フィルター１１は、ポンプ１２と圧力調節器１３との間に一般的に搭載される。燃料フィルター１１は、燃料タンク２の内部の燃料に存在し得る微粒子および不純物 を取り除く責任を有する。このように、エンジン３は、エンジン３に損傷を引き起こし得る微粒子からエンジン３を保護する。

燃料システム１６は、火花点火（ＳＩ）または圧縮点火（ＣＩ）のいずれかで設計されるガソリンまたはディーゼルエンジンのような様々なタイプのエンジンで実施されることができる。図３に示されるように、エンジン３の燃料噴射器１５は、電子制御の燃料噴射器である。示された実施形態では、燃料噴射器１５のそれぞれは、電気ソレノイドバルブである。一実施形態では、ポンプ１２は、エンジン３の出力と効率を改良するために、燃料噴射器１５に加熱された燃料を供給する。ソレノイドバルブを開けて燃料がエンジン３に入れるようにするため、コンピュータ１４は燃料噴射器１５内部の磁性アーマチュアへ電流を送る。アーマチュアが充電されると、電界が生じて、エンジン３の燃焼室内へ通路が形成されるようにソレノイドを引き付ける。放電のタイミングは、コンピュータ１４によって調節される。これは、エンジン３の内部のセンサーからフィードバックを使用して行われてもよい。エンジンクランクシャフトの位置を決定することにより、コンピュータ１４はピストン位置を計算して放電のタイミングを決定する。

燃料システム１６では、各燃料噴射器１５の燃料を送るコモンレール１８内の燃料圧力を、ポンプ１２と圧力調節器１３とが共に維持する。上述したように、電流が放電されているときには、燃料噴射器１５のソレノイドが開けられる。電流の放電のタイミングは、エンジン３のピストンまたはクランクシャフトの位置に基づいている。このため、エンジン３が高速で開いているときにコモンレール１８の内部の圧力を全体として一定に維持するためには、各燃料噴射器１５の中へ流れ出る燃料および圧力の結果として損失する圧力を補填するために燃料ポンプ１２の開口する回転位置または回転運動を増加しなければならない。更なる実施形態では、燃料圧力とエンジンの回転位置との関係は、電子的燃料噴射器の代わりに機械的燃料噴射器を使用するシステムにおいて維持されてもよい。

図１から３に関連して示され記載された車両および内燃機関の環境では、本発明は、少なくともエンジン負荷、エンジンの回転速度、及び噴射の開始時間といったパラメータの組み合わせに依存した燃料温度を制御するためのシステム及び方法に向けられている。可変圧縮比での内燃機関にとっては、実際の圧縮比もまた考慮されるパラメータとなる。

図４は、内燃機関を模式的に示しており、特に燃料システム、いくつかの加熱器と予熱器、および様々なセンサーを示している。ポンプシステム１９は、燃料タンク２と、燃料フィルター１１と、燃料ポンプ１２と、回転速度計２０と、圧力調節器または蓄圧器１３と、圧力センサー２１と、流れセンサー２２と、流路２３と、電子制御ユニット１７を有するコンピュータ１４とを備える。高いレベルで、燃料ポンプ１２は燃料フィルター１１を通じて燃料を引き出し、流路２３を介してエンジン（または加圧された燃料を必要とする他の装置）へ燃料を供給する。一実施形態では、流路２３は、複数の燃料噴射器１５へ燃料を供給するように構成されたコモンレール１８である。コモンレール１８に代えて、流路２３の他の形態が使用されてもよい。

ポンプシステム１９において、ポンプ１２は容積式ポンプであってもよい。ポンプ１２は、チャンバーを圧縮するピストンの漏れ出しによる漏れが最小となる高い効率を有するラジアルピストンポンプであることが好ましい。ポンプ１２に取り付けられたモーターはポンプを駆動するシャフトを回転させる。モーターシャフトの各回転は、ポンプピストンによって圧縮される燃料の設定量に対応する。回転速度計２０は、圧送される燃料の容積と関係するように、モーターシャフトの回転位置を検出するように構成されてもよく、コンピュータ１４へ回転位置を送る。回転速度計２０は、使用者の必要に応じて１−３のポールを有するホールセンサーであってもよい。

圧力センサー２１は、ポンプ１２の出口２４で燃料の圧力を監視してコンピュータ１４へ圧力データを送るように構成されてもよい。ポンプ１２のモーターのそれぞれの回転変位値または回転速度計のカウントに対して、出口２４の燃料圧力値は関係がある。コンピュータ１４は、ポンプ１２のモーター回転位置に対する圧力の情報を作成するために、圧力とモーター回転位置データとを記憶してまとめる。回転位置と圧力データは、データをメモリへ記憶するための及び／又はデータをリモートデータストレージシステムへ送るための記憶手段を利用して集められてもよい。圧力データは、アナログであってもよいし、デジタルであってもよい。

予熱器３２は流路２３に設けられている。例えば燃料を燃料噴射器に供給するコモンレール１８になど、予熱器をほかの場所に設けることも可能である。予熱器の温度は、燃料噴射器加熱器３３よりも低い値に通常設定される。複数の燃料噴射器加熱器は燃料噴射器ごとに通常設けられる。しかしながら、噴射器内部の燃料を加熱する１つの共通する噴射器加熱器が設けられてもよい。予熱器の温度はＥＣＵによって制御されてもよいし、一定の温度に保持されてもよい。予熱器を設ける一つの理由は、噴射器加熱器３３によって設けられる必要がある加熱の量を減らすことにより、システムの応答性を向上させることである。予熱器３２を制御するため、予熱器データライン３４が設けられて予熱器３２がＥＣＵ１７または単にコンピュータＣＰＵ１４の全体に接続されてもよい。予熱器温度センサー３５がコモンレールまたは例えば流路２３のようなほかの場所に設けられてもよい。噴射器温度センサー３６は、噴射器に又はその内部に設けられてもよいし、噴射された燃料の出口ポートの近くに設けられてもよい。燃料噴射器加熱器データライン４５は燃料の加熱を制御するために、ＣＰＵまたはＥＣＵによる制御信号を受信するように設けられる。

図５は、ＥＣＵのデータ入力とデータ出力とを模式的に示している。エンジン３は、例えばガソリン直接燃料噴射エンジン、ディーゼルエンジン、又は、燃料が噴射される他の内燃機関で構成されればよい。カムセンサー２５またはクランクセンサー２６またはその両方は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１７へエンジン操作データを提供する。カムセンサー２５は、次回の燃焼サイクルを決定するには少なくともあいまいであり、一方でクランクセンサーは任意の時点でピストン位置を決定するには少なくともあいまいである。追加の入力は、ガスペダルセンサー３１からのトルク要求信号と同様に、噴射器温度センサー３６および予熱器温度センサー３５からなされる。簡易のため、出力のすべては示されておらず、例えば、図４に燃料噴射器加熱器データライン４５及び予熱器データライン３４としてしめされるような予熱器３２および噴射器加熱器３３に向かう出力は示されていない。

ＥＣＵ１７は、こうしたデータを動作平面におけるエンジンが現在動作している場所を決定するのに使用する。本明細書に記載されているように、この情報とエンジン動作平面にわたる所定の噴射ピン形状を用いて、ＥＣＵはエンジン３の動作ポイントにおける噴射ピン形状を決定する。燃料噴射器１５は、例えば燃料噴射器ドライバーを介して、ＥＣＵ１７と連結しており、現在の動作ポイントに対して決定された噴射ピン形状に従ってエンジン３内に燃料噴射を引き起こす。

図６は、燃料噴射、液滴形成、蒸発、およびシリンダ内での蒸気の混合の工程を示している。ステップ２７では、燃料のかたまりがスプレー内の燃焼容積へ噴射される。その後、ステップ２８にて、燃料スプレーは液滴を形成する。燃料液滴はその後ステップ２９にて蒸発し、燃料蒸気はステップ３０で燃焼容積、ここでは内燃機関３のシリンダ内の空気と混合する。燃料は、最終的に圧縮熱の下で点火し、あるいは点火薬の噴射または火花によって点火されることにより発火する。

図７は、コネクティングロッド３７を通じて複数のピストン６を駆動するクランクシャフト８を備える内燃機関３を模式的に示している。圧縮比は、圧縮比センサー４４によって決定されてＥＣＵ１７へフィードバックされてもよい。クランクシャフトの回転速度はクランクセンサー２６によって検出され、クランクセンサー２６は、この実施形態によればクランクシャフトの回転角位置とクランクシャフトの回転速度とを同時に測定する結合されたセンサーとして設計されている。クランクシャフト８は、燃料ポンプ１２を高い圧力にて駆動もする。ポンプ１２は、燃料タンクのような燃料供給部２から低い圧力の燃料９を得て、それを動作のために必要な高い圧力にまで圧縮する。この高い圧力の燃料は接続チューブのような流路２３を通じて燃料予熱器３２に運ばれる。排気分岐管からの排気が予熱器入口３８で予熱器３２に入り、圧縮された燃料へ熱を伝達し、その後、予熱器出口３９で予熱器３２から排出される。予熱器による加熱力はＥＣＵによって制御され、ＥＣＵは予熱器データライン３４を通じて予熱器へ制御信号を送信する。加熱された燃料は、コモン燃料レール１８への第２のチューブのような接続流路２３を介して運ばれる。コモン燃料レール１８は、燃料を燃料噴射器４０へ提供する分機関として動作する。コモン燃料レール１８の内部の燃料の圧力は、コモン燃料レール圧力センサー４１によって検出される。各燃料噴射器４０は燃料加熱器３３を備え、ＥＣＵへデータラインによって接続される燃料温度センサー３６を任意に備えてもよい。燃料噴射器加熱器データライン４５を通じて制御信号を送信するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１７の制御の下に、噴射のタイミングに従って、燃料噴射器は燃料スプレー４３を内燃機関３のシリンダ内に直接に、具体的には内燃機関３の燃焼室内に供給する。エンジンによって提供されるトルクはガスペダルセンサー３１を介してアクセルペダル４２を通じてドライバーの入力に基づいてＥＣＵによって制御される。

運転時には、ＥＣＵ１７は、クランク速度センサー２６、圧縮比センサー４４、燃料圧力センサー４１、燃料温度センサー３６、及びガスペダルセンサー３１から入力を得る。これらの入力に基づいて、ＥＣＵ１７は要求される燃料温度を計算し、燃料噴射器内の燃料を要求される温度まで加熱するために燃料噴射器加熱器データライン４５を通じて燃料加熱器３３を駆動する制御信号を出力する。

初めに論じたように、要求される燃料温度は噴射の開始時間ＳＯＩにも作用する。しかしながらこのＳＯＩは、エンジンの動作状況に基づいて理想の噴射開始時間として計算される。ＥＣＵはＳＯＩを制御するので、この噴射の開始時間を検出してＥＣＵへの閉ループフィードバック制御によってパラメータとして提供することもできるが、余剰にＳＯＩセンサーを作成してＥＣＵによって直接に計算されることも同様に使用することができる。

図８は、燃料温度に対して生成される微粒子排気物の量の特性曲線を示している。グラフの各線は、固有の燃料の開始タイミング（ＳＯＩ）を示している。複数の線は、圧縮工程の上死点前の回転の度合いで分類されている。要求されるトルクの固有値と圧縮比（ＣＲ）の固有値とに対して類似する曲線が発現している。図１に示されるＥＣＵ１７は、エンジンの各動作状態に対して適正な燃料温度を決定するためにこれらの特性曲線を使用する。

１ 車両
２ 燃料供給部
３ エンジン
４ 燃料ライン
５ シリンダ
６ ピストン
７ 燃料噴射器
８ クランクシャフト
９ 燃料
１０ エンジンシステム
１１ 燃料フィルター
１２ 燃料ポンプ
１３ 圧力調節器
１４ コンピュータ
１５ 燃料噴射器
１６ 燃料システム
１７ エンジン制御ユニット
１８ コモン燃料レール
１９ ポンプシステム
２０ 回転速度計
２１ 圧力センサー
２２ 流路
２４ 出口
２５ カムセンサー
２６ クランクセンサー
２７ かたまり噴射ステップ
２８ 液滴形成ステップ
２９ 蒸発ステップ
３０ 燃料蒸気混合ステップ
３１ ペダルセンサー
３２ 予熱器
３３ 噴射器加熱器
３４ 予熱器データライン
３５ 予熱器温度センサー
３６ 噴射器温度センサー
３７ コネクティングロッド
３８ 予熱器入口
３９ 予熱器出口
４０ 燃料噴射器
４１ コモン燃料レール圧力センサー
４２ アクセルペダル
４３ 燃料スプレー
４４ 圧縮比センサー
４５ 燃料噴射器加熱器データライン

Claims (15)

1. 内燃機関のシリンダ内に直接に燃料噴射する方法であって、
   ａ）ピストン位置、内燃機関の回転速度、及び、要求されるトルクを示すデータ入力をエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に少なくとも入力するステップと、
   ｂ）前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）にて、次回の前記データ入力に基づいて直接燃料噴射のために計算される噴射の開始（ＳＯＩ）を計算するステップと、
   ｃ）前記データ入力と前記計算された噴射の開始（ＳＯＩ）とに基づいて次回の前記直接燃料噴射より前に要求燃料温度を計算するステップと、
   ｄ）５秒を超えないシステム遅延で直接燃料噴射より前に前記要求燃料温度まで燃料を加熱するステップと、
   ｅ）ステップｄ）で加熱された燃料を噴射するステップと、
   ｆ）後続する直接燃料噴射のためにステップａ）からｅ）を繰り返すステップと、
   を備える方法。
2. 請求項１の方法であって、ステップｄ）で加熱された前記燃料の燃料温度を検出するステップと、その燃料温度の閉ループ制御を提供するために前記燃料温度を示すデータを前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）へ入力するステップと、を更に備える方法。
3. 請求項１の方法であって、前記内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの少なくとも一方に設けられたセンサーによって前記ピストン位置と前記内燃機関の回転速度を検出するステップを更に備える方法。
4. 請求項１の方法であって、前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）にて、ステップａ）での前記データ入力に基づいた複数の圧縮比を有する内燃機関に対して次回の前記直接燃料噴射の要求圧縮比を計算するステップと、前記データ入力、ステップｂ）で計算された前記噴射の開始（ＳＯＩ）、及び計算された前記圧縮比に基づいて次回の前記直接燃料噴射より前に要求燃料温度を計算するステップと、その要求燃料温度に基づいてステップｄ）からｆ）を始めるステップと、を更に備える方法。
5. 請求項４の方法であって、開始割合調整機構によって複数の圧縮比を調整するステップと、実際の圧縮比を検出して、その圧縮比および結果として前記実際の圧縮比の閉ループ制御を提供するために前記実際の圧縮比を示すデータを前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力するステップと、ステップａ）で追加のデータ入力として前記実際の圧縮比を入力するステップと、前記実際の圧縮比を示すデータの前記追加のデータ入力を更に考慮してステップｂ）からｆ）を実行するステップと、を更に備える方法。
6. 請求項１の方法であって、i）前記燃料噴射器内でもっぱら電気的に、ii）前記燃料噴射器の排気予備加熱流と前記燃料噴射器内の電気的な加熱との組み合わせ、iii）前記燃料噴射器の電気的な予熱流と前記燃料噴射器内の電気的な加熱との組み合わせのうち、少なくとも１つによってステップａ）で前記燃料を加熱するステップを更に備える方法。
7. 請求項１の方法であって、前記燃料噴射器の上流燃料を直接燃料噴射より前に加熱される燃料の温度よりも低い予備加熱燃料温度まで加熱するステップと、実際の前記予備加熱燃料温度を検出するステップと、実際の前記予備加熱燃料温度を示すデータを前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力するステップと、前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によって要求予備加熱燃料温度まで燃料を予熱するのを制御するステップと、を更に備える方法。
8. 請求項１の方法であって、直接燃料噴射より前に前記加熱された燃料温度よりも低い所定の予備加熱燃料温度まで前記燃料噴射器の上流燃料を予熱するステップを更に備える方法。
9. 請求項１の方法であって、ＥＣＵ内の少なくとも１つのマップと物理システムの数学モデルとに基づいてステップｃ）の方法を実行するステップを更に備える方法。
10. シリンダ内で直線運動を行うピストンを有し、燃料噴射器に接続されたシリンダ容積を画定する少なくとも１つのシリンダピストン結合体と、
    クランクシャフトと、
    前記噴射器内で燃料を加熱する燃料加熱部と、
    前記ピストンを前記クランクシャフトに接続するコネクティングロッドと、
    ピストン位置を示すセンサーと、
    クランクシャフトの回転速度を示すセンサーと、
    噴射される燃料の温度を検出する燃料噴射温度センサーと、
    トルク要求センサーと、
    ピストン位置を示す前記センサー、前記クランクシャフトの前記回転速度を示す前記センサー、前記燃料噴射温度、及び、前記トルク要求センサーからのデータラインのための少なくともデータ入力ポートを備えると共に、前記燃料加熱部へのデータラインに接続される少なくとも１つのデータ出力ポートを有するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）であって、前記ＥＣＵは、少なくとも前記データ入力ポートから入力されたデータに基づいてデータ出力ラインを通じてデータ出力を計算する、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）と、
    を備える内燃機関。
11. 請求項１の内燃機関であって、前記ピストン位置を示す前記センサーと前記クランクシャフトの回転速度を示す前記センサーとは、前記内燃機関の前記クランクシャフトとカムシャフトとの少なくとも一方の回転角を検出する１つのセンサーに兼ね備えられている、内燃機関。
12. 請求項１０の内燃機関であって、前記内燃機関は圧縮比を変化するための機構を更に備えており、前記エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）は実際の圧縮比を検出するセンサーに接続されたデータ入力ポートを更に備えている、内燃機関。
13. 請求項１０の内燃機関であって、i）前記燃料噴射器の前記燃料を加熱する単一の加熱器としての電気加熱器、ii）燃料噴射器の上流に配置された排気予熱器と前記燃料噴射器の前記燃料を加熱する電気加熱器との組み合わせ、前記燃料噴射器の上流に配置された電気予熱器と前記燃料噴射器の前記燃料を加熱する電気加熱器との組み合わせ、のうち少なくとも１つを備える、内燃機関。
14. 請求項１０の内燃機関であって、前記ＥＣＵは前記データ出力ポートを通じて前記データ出力ラインに送られる前記データ出力を計算するマップを蓄える、内燃機関。
15. 請求項１０の内燃機関であって、ＥＣＵは前記内燃機関の物理システムの数学モデルを蓄え、前記数学モデルは前記データ出力ポートを通じて前記データ出力ラインに送られる前記データ出力を計算する、内燃機関。

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