CN109477438B - 内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法 - Google Patents

内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种内燃机的控制装置，基于内燃机请求输出以及输出气缸(3)的热效率，来计算出改性燃料请求发热量(输出气缸请求发热量)。基于改性燃料的摩尔数、改性燃料中的各气体成分的摩尔分数、改性燃料中的各气体成分的发热量，来计算出改性燃料推断发热量。在改性燃料请求发热量减去改性燃料推断发热量得到的值为负的情况下，处于产生剩余改性燃料的状态，并将燃料改性运转设定为不执行。例如，停止从喷射器(25)向燃料改性室(23)供给燃料。

Description

内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法。特别地，本发明涉及一种应用于具备燃料改性装置的内燃机的控制装置以及控制方法。
背景技术
以往，已知有：具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机(例如，专利文献1)。这种内燃机在燃料改性气缸中对燃料进行改性。而且，在输出气缸中使该改性后的燃料(以下，称为改性燃料)燃烧，由此获得内燃机输出。
具体而言，向燃料改性气缸供给轻油、或重油等燃料，并在该燃料改性气缸内，对当量比呈较高的混合气体进行隔热压缩。由此，在高温高压的环境下对燃料进行改性，从而生成氢、一氧化碳、甲烷等抗爆震性较高的改性燃料(高辛烷值燃料)。而且，将该改性燃料和空气一起向输出气缸供给，并在该输出气缸内，使得稀薄的混合气体进行燃烧(均匀稀薄燃烧)，由此获得内燃机输出。
根据这种内燃机，由于在输出气缸内进行均匀稀薄燃烧，因此，能够实现NOx排出量的降低、以及烟尘排出量的降低。另外，由于进行抗爆震性较高的燃料的燃烧，因此，能够抑制爆震，并且能够通过柴油微引燃点火(将微量的燃料供给至输出气缸内而进行改性燃料的点火)而实现最佳时期下的燃烧，因此，还能够实现燃烧效率的提高。
专利文献
专利文献1：日本公开特许公报“特开2014-136978号公报”
发明内容
不过，如前述那样，为了在燃料改性气缸内生成改性燃料，需要提高该燃料改性气缸内的当量比(减少氧气量)，从而抑制氧化反应(燃烧)。因此，在生成改性燃料的状况下，燃料改性气缸内处于燃料丰富的状态。其结果，在改性燃料的生成时，与该燃料改性气缸内的燃料量相对应地，生成较大量的改性燃料。
在上述状况下，当进行内燃机的低速运转或低负荷运转时，有可能在燃料改性气缸内生成的改性燃料的量超过：在输出气缸中所消耗的(进行燃烧的)改性燃料量。即，有可能产生多余的改性燃料(以下，称为剩余改性燃料)。
在产生出该剩余改性燃料的状况下，会导致内燃机的热效率降低。另外，由于剩余改性燃料没有被输出气缸消耗，所以有可能被释放到大气中。因此，从环境保护方面考虑，产生剩余改性燃料是不希望看到的。
上述状况不仅仅是在通过燃料改性气缸而生成改性燃料的内燃机中产生，在通过燃料改性催化器而生成改性燃料的内燃机中也同样有可能产生。下面，将燃料改性气缸以及燃料改性催化器总称为燃料改性装置。
本发明就是鉴于上述方面而提出的，提供一种能够达到下述目的的内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法，即，该目的在于：针对于具备燃料改性装置以及输出气缸的内燃机，能够抑制剩余改性燃料的产生。
为了实现所述目的，本发明的解决手段是以应用于下述内燃机的控制装置为前提的，该内燃机具备：燃料改性装置，其能够通过燃料改性运转而生成改性燃料；以及输出气缸，其被供给由该燃料改性装置生成的改性燃料，并通过该改性燃料的燃烧而得到内燃机输出。而且，该内燃机的控制装置的特征在于，具备改性运转控制部，利用该改性运转控制部，在推断为：假定在规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量多于所述输出气缸所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
这里，所谓改性燃料请求发热量是：在所述规定期间内能够通过输出气缸内的改性燃料的燃烧而得到的发热量的请求值。另外，作为所述规定期间，是指：在由活塞曲轴机构构成往复式的燃料改性气缸、且由该往复式的燃料改性气缸构成燃料改性装置的情况下，例如，与该燃料改性气缸的1个循环相当的期间。
根据该特定事项，在推断为：当假定在规定期间内由燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧，且此时的总发热量多于输出气缸所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，改性运转控制部将由燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行。由此，能够抑制：在燃料改性装置中生成的改性燃料的量超过在输出气缸中所消耗的改性燃料量的情形。即，能够抑制剩余改性燃料的产生。因此，能够抑制内燃机的热效率降低，另外，还能够抑制改性燃料释放到大气中。
另外，优选地，假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量至少是基于被导入至所述燃料改性装置内的气体量、以及被供给至所述燃料改性装置内的燃料量而计算出来的。
另外，优选地，假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量至少是基于由所述燃料改性装置所导出的气体的温度以及该气体的压力而计算出的。
利用这些解决手段，能够准确地计算出燃料改性装置的改性燃料的生成量(相当于假定由燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量)。因此，能够恰当地获得：将由燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行的时机。
另外，优选地，所述改性运转控制部构成为：仅仅在所述输出气缸的旋转速度以及负荷分别小于规定的阈值时，对假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的所述总发热量是否多于所述输出气缸所请求的所述规定期间内的所述改性燃料请求发热量进行判定，在推断为所述总发热量多于所述改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
据此，仅仅是在处于燃料改性装置中生成的改性燃料的量超过在输出气缸中所消耗的改性燃料量的可能性升高的运转区域亦即产生剩余改性燃料的可能性升高的运转区域(输出气缸的旋转速度以及负荷分别小于规定的阈值的运转区域)的情况下，进行：所述总发热量是否多于所述改性燃料请求发热量的判定动作。即，在产生所述剩余改性燃料的可能性较低的运转区域中，不进行所述判定动作。由此，能够避免实施无用的判定动作，从而能够实现控制装置中的运算处理的负担减轻。
另外，优选地，在将由所述燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行的情况下，停止向所述燃料改性装置内供给燃料，并且，向所述输出气缸供给：处于能够进行燃料燃烧的范围内的、且使当量比小于1的量的燃料。
据此，在将燃料改性运转设定为不执行的情况下，通过停止向燃料改性装置内供给燃料，而使得燃料改性装置停止生成改性燃料。因此，不会产生剩余改性燃料。另外，通过向输出气缸供给能够进行燃料燃烧的量的燃料，由此能够利用该燃料的燃烧而获得内燃机输出。
另外，优选地，在将所述燃料改性装置中的燃料改性运转设定为不执行的情况下，向所述燃料改性装置以及所述输出气缸分别供给：处于能够进行燃料燃烧的范围内的、且使当量比小于1的量的燃料。
据此，燃料在燃料改性装置内进行燃烧，由此不会生成改性燃料。或者，改性燃料的生成量为少许。而且，即便在将该燃料改性运转设定为不执行的期间，也能够通过燃料改性装置内的燃料燃烧来抑制该燃料改性装置的温度降低。如果燃料改性装置的温度降低而使得燃料改性装置内的气体温度低于可进行改性运转的温度，则在再次开始燃料改性运转的情况下，有可能不会生成改性燃料，不过，在本解决手段中，即便在燃料改性运转的不执行时，也能够将燃料改性装置的温度维持在较高水平。因此，在再次开始燃料改性运转的情况下，能够良好地进行改性燃料的生成。
优选地，所述输出气缸由活塞在缸体内进行往复移动的往复式的气缸构成，通过针对该输出气缸内进行的供给燃料或火花点火，来对该输出气缸内的改性燃料的点火时期进行控制，所述改性运转控制部构成为：求出由所述输出气缸所请求的所述规定期间内的总发热量减去在所述规定期间内由上述被供给来的所述点火时期控制用的燃料的燃烧而产生的发热量之后得到的值，来作为所述改性燃料请求发热量，在推断为：假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量多于所述改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
在用于控制点火时期的燃料被供给(喷射)至输出气缸内的情况下，与由该燃料在输出气缸内燃烧而产生的发热量相对应地，改性燃料请求发热量(能够通过输出气缸内的改性燃料的燃烧而得到的发热量的请求值)为较少量即可。即，燃料改性装置中的改性燃料的生成量不多也可以。考虑到这一点，在本解决手段中，求出：由输出气缸所请求的所述规定期间内的总发热量减去在所述规定期间内由上述被供给来的点火时期控制用的燃料的燃烧而产生的发热量之后得到的值，来作为改性燃料请求发热量。而且，在推断为：假定在所述规定期间内由燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量多于改性燃料请求发热量的情况下，将由燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行。由此，能够控制输出气缸内的改性燃料的点火时期，并且还能够抑制：在燃料改性装置中生成的改性燃料的量超过在输出气缸中所消耗的改性燃料量的情形，从而能够抑制剩余改性燃料的产生。
另外，利用前述的各解决手段所涉及的内燃机的控制装置而实施的内燃机的控制方法也属于本发明的技术思想的范畴。即，以应用于内燃机的控制方法为前提，该内燃机具备：燃料改性装置，其能够通过燃料改性运转而生成改性燃料；以及输出气缸，其被供给由该燃料改性装置生成的改性燃料，通过该改性燃料的燃烧而得到内燃机输出。而且，该内燃机的控制方法的特征在于，在推断为：假定在规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量多于由所述输出气缸所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
根据该控制方法，如前述那样，也能够抑制：在燃料改性装置中生成的改性燃料的量超过在输出气缸中所消耗的改性燃料量的情形。因此，能够抑制内燃机的热效率降低，另外，还能够抑制改性燃料释放到大气中。
在本发明中，在推断为：假定在规定期间内由燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧，且此时的总发热量多于由输出气缸所请求的规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，将由燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行。因此，能够抑制：在燃料改性装置中生成的改性燃料的量超过在输出气缸中所消耗的改性燃料量，从而能够抑制剩余改性燃料的产生。其结果，能够抑制内燃机的热效率降低，另外，还能够抑制改性燃料释放到大气中。
附图说明
图1是示出了实施方式所涉及的内燃机的系统结构的图。
图2是示出了内燃机的控制系统的概要结构的图。
图3是示出了当量比以及压缩端气体温度、与可进行改性反应的区域之间的关系的图。
图4是表示用于对燃料改性运转的执行和不执行进行切换的控制流程的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，对将本发明应用于船舶用的内燃机的情况进行说明。
-内燃机的系统结构-
图1是示出本实施方式所涉及的内燃机的系统结构的图。
如该图1所示，本实施方式所涉及的内燃机1具备：作为本发明中所说的燃料改性装置的燃料改性气缸2、以及输出气缸3。另外，该内燃机1具备：进气系统4、改性燃料供给系统5、排气系统6、EGR系统7、以及输出气缸旁通系统8，来作为针对所述燃料改性气缸2、所述输出气缸3而进行气体的供给(导入)或者气体的排出(导出)的配管系统。
(燃料改性气缸以及输出气缸)
燃料改性气缸2以及输出气缸3均构成为往复式结构。具体而言，各气缸2、3构成为：活塞22、32往复移动自如地被收纳于在气缸体(省略图示)形成的缸孔21、31内。在燃料改性气缸2中，通过缸孔21、活塞22、未图示的气缸盖来形成燃料改性室23。在输出气缸3中，通过缸孔31、活塞32、未图示的气缸盖来形成燃烧室33。
本实施方式所涉及的内燃机1在气缸体具有4个气缸，其中的1个气缸构成为燃料改性气缸2，其他3个气缸构成为输出气缸3。而且，构成为：将在燃料改性气缸2所生成的改性燃料分别供给至各输出气缸3。各气缸2、3的数量并不限定于此。例如，气缸体可以具备6个气缸，其中的2个气缸构成为燃料改性气缸2，其他4个气缸构成为输出气缸3。
各气缸2、3的活塞22、32分别借助连杆24、34而连结于曲轴11(crank shaft)。据此，在活塞22、32的往复运动和曲轴11的旋转运动之间，对运动进行转换。曲轴11能够经由离合器机构(省略图示)而连结于船舶的螺杆轴。燃料改性气缸2的活塞22和输出气缸3的活塞32借助所述连杆24、34以及曲轴11而相互连结。因此，能够进行上述气缸2、3之间的动力传递、或从上述气缸2、3输出的动力向螺杆轴的传递等。
在燃料改性气缸2具备喷射器25，喷射器25能够将作为改性前的燃料例如轻油等燃料供给至燃料改性室23。在该燃料改性室23中，通过从喷射器25供给燃料，从而对当量比呈较高的混合气体进行隔热压缩。由此，在高温高压的环境下，对燃料进行改性，由此生成氢、一氧化碳、甲烷等抗爆震性较高的改性燃料。
在输出气缸3具备：将例如轻油等燃料供给至燃烧室33的喷射器35。将由所述燃料改性气缸2生成的改性燃料和空气一起供给至该燃烧室33，并在该燃烧室33中进行稀薄混合气体的稀薄预混合燃烧。由此，曲轴11随着活塞32的往复移动而旋转，获得内燃机输出。
(进气系统)
进气系统4用于将空气(新气体)分别向燃料改性气缸2的燃料改性室23以及输出气缸3的燃烧室33导入。
该进气系统4具备：主进气通路41、由该主进气通路41分支为2套系统而成的燃料改性气缸进气通路42、以及输出气缸进气通路43。在主进气通路41具备：涡轮增压器12的压缩机叶轮12a。燃料改性气缸进气通路42连通于燃料改性气缸2的进气端口。在该进气端口与燃料改性气缸2的燃料改性室23之间，进气阀26配置为能够开闭。另外，在该燃料改性气缸进气通路42具备：能够调整开度的进气量调整阀45。输出气缸进气通路43连通于输出气缸3的进气端口。在该进气端口与输出气缸3的燃烧室33之间，进气阀36配置为能够开闭。另外，在该输出气缸进气通路43具备：进气冷却器(中间冷却器)44。
(改性燃料供给系统)
改性燃料供给系统5用于将由所述燃料改性气缸2生成的改性燃料朝向输出气缸3的燃烧室33供给。
该改性燃料供给系统5具备：改性燃料供给通路51。在该改性燃料供给通路51具备：改性燃料冷却器52。改性燃料供给通路51的上游端连通于燃料改性气缸2的排气端口。在该排气端口与燃料改性气缸2的燃料改性室23之间，排气阀27配置为能够开闭。另外，改性燃料供给通路51的下游端连通于输出气缸进气通路43。在该改性燃料供给通路51和输出气缸进气通路43之间的连通部分，设置有混合器53。因此，由燃料改性气缸2生成的改性燃料则在该混合器53而与流动于输出气缸进气通路43中的空气混合，并被供给至输出气缸3的燃烧室33。
(排气系统)
排气系统6用于将由所述输出气缸3所产生的废气排出。该排气系统6具备：排气通路61。在该排气通路61具备：涡轮增压器12的涡轮机叶轮12b。排气通路61连通于输出气缸3的排气端口。在该排气端口与输出气缸3的燃烧室33之间，排气阀37配置为能够开闭。
(EGR系统)
EGR系统7具备：燃料改性气缸EGR系统7A以及输出气缸EGR系统7B。
燃料改性气缸EGR系统7A用于将流动于所述排气通路61中的废气的一部分朝向燃料改性气缸2的燃料改性室23供给。该燃料改性气缸EGR系统7A具备：燃料改性气缸EGR通路71。该燃料改性气缸EGR通路71的上游端连通于排气通路61，该燃料改性气缸EGR通路71的下游端连通于燃料改性气缸进气通路42的进气量调整阀45的下游侧。在燃料改性气缸EGR通路71具备：EGR气体冷却器72。另外，在燃料改性气缸EGR通路71的比EGR气体冷却器72更靠向下游侧(燃料改性气缸进气通路42侧)的位置，具备：EGR气体量调整阀73。另外，在该燃料改性气缸EGR系统7A设置有：用于使EGR气体迂回绕开EGR气体冷却器72而流动的冷却器旁通通路74。在该冷却器旁通通路74具备：旁通量调整阀75。
另一方面，输出气缸EGR系统7B用于使流动于所述排气通路61中的废气的一部分朝向输出气缸3的燃烧室33返回。该输出气缸EGR系统7B具备：输出气缸EGR通路76。该输出气缸EGR通路76的上游端连通于排气通路61，该输出气缸EGR通路76的下游端连通于输出气缸进气通路43的混合器53下游侧。在输出气缸EGR通路76具备：EGR气体冷却器77。另外，在输出气缸EGR通路76的比EGR气体冷却器77更靠向下游侧(输出气缸进气通路43侧)的位置，具备：EGR气体量调整阀78。
(输出气缸旁通系统)
输出气缸旁通系统8用于将从所述燃料改性气缸2排出的气体朝向所述排气通路61导入，而并非向输出气缸3供给(迂回绕开输出气缸3)。该输出气缸旁通系统8具备：输出气缸旁通通路81。该输出气缸旁通通路81的上游端连通于改性燃料供给通路51的改性燃料冷却器52的上游侧，该输出气缸旁通通路81的下游端连通于输出气缸EGR通路76的EGR气体冷却器77的上游侧(排气通路61侧)。另外，在该输出气缸旁通通路81具备：旁通量调整阀82。
此外，前述的各系统所具备的冷却器44、52、72、77使用了发动机冷却水或者海水等，来作为用于对气体进行冷却的冷热源。另外，上述冷却器44、52、72、77也可以是空冷式的结构。
-内燃机的控制系统-
图2是示出了内燃机1的控制系统的概要结构的图。在内燃机1具备：与用于对该内燃机1所具备的各种致动器进行控制的控制装置相当的ECU(Electronic Control Unit)100。该ECU100具备：CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及备用RAM等。
ROM中存储有：各种控制程序、以及执行上述各种控制程序时参照用的映射等。CPU基于ROM中存储的各种控制程序、映射而执行运算处理。另外，RAM是：临时存储CPU的运算结果、或从各传感器输入的数据等的存储器。另外，备用RAM是：用于存储系统停止时等需要保存的数据等的非易失性的存储器。
如图2所示，在内燃机1具备：进气流量传感器101、吸入气体压力传感器102、吸入气体温度传感器103、吸入气体O2传感器104、排气压力传感器105、水温传感器106等。
进气流量传感器101将与流动于所述主进气通路41中的吸入气体(空气)的流量相对应的输出信号发送至ECU100。
吸入气体压力传感器102将与流动于燃料改性气缸进气通路42中的吸入气体的压力相对应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将比燃料改性气缸EGR通路71与燃料改性气缸进气通路42之间的连通部分更靠向下游侧的吸入气体压力所对应的输出信号发送至ECU100。
吸入气体温度传感器103将与流动于燃料改性气缸进气通路42中的吸入气体的温度相对应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将比燃料改性气缸EGR通路71与燃料改性气缸进气通路42之间的连通部分更靠向下游侧的吸入气体温度所对应的输出信号发送至ECU100。
吸入气体O2传感器104将与流动于燃料改性气缸进气通路42的吸入气体中的氧浓度相对应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将比燃料改性气缸EGR通路71与燃料改性气缸进气通路42之间的连通部分更靠向下游侧的吸入气体中的氧浓度所对应的输出信号发送至ECU100。
排气压力传感器105将与流动于所述排气通路61中的排气的压力相对应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将比燃料改性气缸EGR通路71与排气通路61之间的连通部分更靠向上游侧的排气压力所对应的输出信号发送至ECU100。
水温传感器106将与在形成于气缸体的冷却水通路13内流动的冷却水的温度相对应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将在形成于燃料改性气缸2周围的冷却水通路13内流动的冷却水的温度所对应的输出信号发送至ECU100。
另外，所述各喷射器25、35、各调整阀45、73、75、78、82等与ECU100电连接。另外，在燃料改性气缸2的进气阀26以及排气阀27分别具备可变动阀装置28、29，能够对各阀26、27的开闭时机进行调整。ECU100还与该可变动阀装置28、29电连接。ECU100基于所述的各种传感器101～106的输出信号等，进行：所述各喷射器25、35的燃料喷射控制(喷射器25、35的开闭控制)、各调整阀45、73、75、78、82的开闭控制(气体流量控制)、以及基于可变动阀装置28、29的各阀26、27的开闭时机控制。
-内燃机的基本动作-
接下来，对如前所述那样构成的内燃机1的基本动作进行说明。
作为内燃机1的暖机完毕的状态(能够在燃料改性室23进行燃料的改性反应的状态)下的基本动作，利用涡轮增压器12的压缩机叶轮12a对导入至主进气通路41的空气进行加压。而且，使得该空气向燃料改性气缸进气通路42以及输出气缸进气通路43分流。此时，利用进气量调整阀45，对流动于燃料改性气缸进气通路42中的吸入气体的流量进行调整。另外，将流动于燃料改性气缸EGR系统7A的EGR气体向燃料改性气缸进气通路42导入。此时，利用EGR气体量调整阀73，对向燃料改性气缸进气通路42导入的EGR气体量进行调整。另外，与旁通量调整阀75的开度相对应地，利用绕过EGR气体冷却器72的EGR气体量，而对向燃料改性气缸进气通路42导入的EGR气体的温度进行调整。由此，将空气以及EGR气体向燃料改性气缸2的燃料改性室23导入。此时，以将燃料改性室23中的当量比设定得较高的方式，而且以能够确保可良好地进行燃料的改性的燃料改性室23的气体温度的方式，来对根据进气量调整阀45的开度而调整的吸入气体的流量、根据EGR气体量调整阀73的开度而调整的EGR气体的流量、以及根据旁通量调整阀75的开度而调整的EGR气体的温度进行调整。具体而言，根据预先基于实验、或模拟(simulation)而制作出的开度设定映射，来设定进气量调整阀45、EGR气体量调整阀73以及旁通量调整阀75的开度，以便如后所述那样，在将燃料从喷射器25供给至燃料改性室23时，燃料改性室23中的当量比例如设定为2.5以上(优选为4.0以上)，且燃料改性室23的气体温度达到可进行改性反应的温度的下限值(如后所述那样，能够进行根据燃料改性室23内的当量比而变化的改性反应的温度范围的下限值)以上的值。
这样，在空气以及EGR气体被导入到燃料改性气缸2的燃料改性室23的状态下，将燃料从喷射器25向燃料改性室23供给。基本上是根据内燃机请求输出，而设定来自该喷射器25的燃料供给量。具体而言，设定喷射器25的开阀期间，以便根据由喷射器25供给的燃料压力，获得作为目标的燃料供给量。另外，此时的喷射器25的开阀时机优选设定为：作为所述目标的燃料供给量的喷射是在直至燃料改性气缸2的进气行程结束为止的期间完成，但是，在活塞22到达压缩上止点附近之前能够使混合气体均匀地混合的情况下，也可以使燃料喷射期间持续至压缩行程中途。据此，直至活塞22到达压缩上止点为止，在燃料改性室23中生成均质的混合气体(当量比呈较高的混合气体)。
在活塞22朝向压缩上止点移动的期间，燃料改性室23的压力以及温度升高，在该燃料改性室23中，对当量比呈较高的混合气体(例如，4.0以上的当量比的混合气体)进行隔热压缩。据此，在高温高压的环境下，进行燃料的脱氢反应、部分氧化反应、水蒸气改性反应、热解离反应，对燃料进行改性，而生成氢、一氧化碳、甲烷等抗爆震性较高的改性燃料。
从燃料改性室23排出的改性燃料在流经于改性燃料供给通路51时，在改性燃料冷却器52中被冷却。通过该冷却，而抑制：输出气缸进气通路43、燃烧室33中的改性燃料的过早点火。而且，该被冷却的改性燃料在混合器53中与流过输出气缸进气通路43的空气混合，并向输出气缸3的燃烧室33供给。另外，根据需要而将EGR气体量调整阀78打开，EGR气体经由输出气缸EGR通路76而向输出气缸3的燃烧室33导入。
这样，将空气、改性燃料、EGR气体分别向输出气缸3的燃烧室33导入，并将该燃烧室33内的当量比调整为0.1～0.8左右。
在输出气缸3中，在压缩行程中进行稀薄混合气体的隔热压缩，在活塞32到达压缩上止点的时刻，从喷射器35进行微量燃料的喷射。据此，对燃烧室33内的混合气体进行点火而进行稀薄预混合燃烧。此外，即使不从喷射器35进行燃料喷射也使得燃烧室33的混合气体实现自点火(预混合压缩自点火)的情况下，就不一定需要从该喷射器35进行燃料喷射。
通过所述燃烧而使活塞32进行往复移动，且使曲轴11进行旋转，由此获得内燃机输出。将该内燃机输出传递至所述螺杆轴。另外，该内燃机输出的一部分用作：燃料改性气缸2的活塞22的往复移动的驱动源。
另外，在该内燃机1的冷起动时，通过未图示的起动器而使曲轴11旋转(曲轴起动)，从燃料改性气缸2以及输出气缸3各自的喷射器25、35进行规定量的燃料喷射。此时的燃料喷射设定为：燃料改性室23以及燃烧室33各自的当量比为小于1的值。由此，在燃料改性气缸2的燃料改性室23以及输出气缸3的燃烧室33中，分别进行压缩点火燃烧。而且，进行燃料改性气缸2的暖机，当达到可进行改性反应的温度时，切换为前述的改性燃料的生成动作(燃料改性运转)。这样，燃料改性气缸2与输出气缸3同样地，能够作为用于获得内燃机输出的气缸而发挥作用，另外，如前述那样，能够作为燃料改性装置而发挥作用。
此外，在内燃机1的紧急停止时等，且使向输出气缸3的改性燃料的供给停止时，则将旁通量调整阀82打开。据此，改性燃料经由输出气缸旁通通路81而被导入至排气通路61，使向输出气缸3的改性燃料的供给停止。
根据该内燃机1，由于在输出气缸3内进行稀薄混合气体的燃烧(均匀稀薄燃烧)，因此，能够实现NOx排出量的降低以及烟尘排出量的降低。据此，可以省略用于对废气进行净化的后处理装置、或者使得其容量大幅地小型化。另外，由于进行抗爆震性较高的燃料的燃烧，因此，能够抑制爆震，并且能够通过柴油微引燃点火而实现最佳时期的燃烧，从而还能够实现燃烧效率的提高。
-可进行改性反应的区域-
接下来，说明：能够在燃料改性气缸2的燃料改性室23中进行改性反应的条件。为了能够进行改性反应，需要将燃料改性室23中的混合气体的当量比以及燃料改性室23的温度(气体温度)均设定为在能够进行改性反应的范围内。另外，根据燃料改性室23中的混合气体的当量比的不同，燃料进行改性反应所需的气体温度也不同，为了能够进行改性反应，需要达到与混合气体的当量比相对应的燃料改性室23的温度(能够进行改性反应的最低温度以上的温度)。
图3是示出了：燃料改性室23中的混合气体的当量比(横轴)以及活塞22在燃料改性气缸2中到达压缩上止点的时刻下的燃料改性室23内的气体温度(以下，称为压缩端气体温度；纵轴)、与可进行改性反应的区域之间的关系的图。如该图3所示，为了能够在燃料改性室23中进行改性反应，作为燃料改性室23中的混合气体的当量比而需要是规定值以上(例如2以上)的当量比，并且，该当量比越高则为了进行改性反应所需的压缩端气体温度越高。即，为了在燃料改性室23中进行改性反应，燃料改性室23中的混合气体的当量比越高，越需要提高压缩端气体温度。
-燃料改性运转的控制-
下面，对作为本实施方式的特征的燃料改性运转的控制进行说明。如前述那样，为了在燃料改性气缸2中生成改性燃料，需要提高燃料改性室23内的混合气体的当量比(减少氧量)，从而抑制氧化反应(燃烧)。因此，在生成改性燃料的状况下，燃料改性室23内处于燃料丰富的状态。其结果，在改性燃料的生成时，与该燃料改性室23内的燃料量相对应地，生成较大量的改性燃料。
在上述状况下，当进行内燃机1的低速运转或低负荷运转时，有可能在燃料改性气缸2中生成的改性燃料的量超过：在输出气缸3中所消耗的(燃烧的)改性燃料量。即，有可能产生剩余改性燃料。
在产生该剩余改性燃料的状况下，会导致内燃机1的热效率降低。另外，由于剩余改性燃料没有被输出气缸3所消耗，所以有可能被释放到大气中。因此，从环境保护方面考虑，产生剩余改性燃料也是不希望看到的。
本实施方式就是鉴于上述方面，对由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转予以控制，以使燃料改性气缸2中所生成的改性燃料的量与输出气缸3中所消耗的(燃烧的)改性燃料的量达到平衡。具体而言，在推断为：假定在规定期间内由燃料改性气缸2生成的改性燃料(改性燃料的全部量)已进行了燃烧，且此时的总发热量多于由输出气缸3所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量(所述规定期间内，能够通过输出气缸3内的改性燃料的燃烧而得到的发热量的请求值)的情况下，将由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转设定为不执行。
在本实施方式的燃料改性运转的控制中，对下述的2个推断值进行比较，即：假定在由燃料改性气缸2的1个循环(相当于所述规定期间)所生成的改性燃料已进行了燃烧且此时的总发热量的推断值(以下，称为改性燃料推断发热量)、和在相当于该燃料改性气缸2的1个循环的期间内由输出气缸3所请求的改性燃料的发热量的推断值(所述改性燃料请求发热量)。例如，在燃料改性气缸2的1个循环中迎接燃烧行程的输出气缸3仅有一个的情况下，对由迎接来了该燃烧行程的一个输出气缸3所请求的改性燃料请求发热量、和所述改性燃料推断发热量进行比较。另外，在燃料改性气缸2的1个循环中存在多个迎接燃烧行程的输出气缸3的情况下，对由迎接来了该燃烧行程的多个输出气缸3所请求的改性燃料请求发热量的总热量、和所述改性燃料推断发热量进行比较。
而且，在推断为：所述改性燃料推断发热量多于所述改性燃料请求发热量的情况下，则禁止(不执行)：由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转。例如，停止从喷射器25向燃料改性室23供给燃料。或者，从喷射器25向燃料改性室23供给：不会生成改性燃料的规定量的燃料。作为此时的燃料供给量，设定为：燃料改性室23的当量比为小于1的值。由此，在燃料改性室23中，进行稀薄混合气体的燃烧，不会生成改性燃料。或者，改性燃料的生成量为少许。
另外，这样，在由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转被禁止(不执行)的情况下，在输出气缸3中，进行：从喷射器35向燃烧室33的燃料供给，以便获得内燃机请求输出。作为此时的向燃烧室33供给的燃料供给量，设定为：燃烧室33的当量比为小于1的值。由此，在燃烧室33中，进行稀薄混合气体的燃烧而获得内燃机1的内燃机输出。
下面，按顺序，对改性燃料推断发热量的计算动作(推断动作)、改性燃料请求发热量的计算动作(推断动作)、以及利用了上述改性燃料推断发热量以及改性燃料请求发热量的燃料改性运转的控制进行说明。
(改性燃料推断发热量的计算动作)
首先，对所述改性燃料推断发热量的计算动作(推断动作)进行说明。该改性燃料推断发热量与被供给至燃料改性室23的燃料量相关。因此，简单而言，可以由该燃料量，求出改性燃料推断发热量。
然而，燃料改性室23中的改性反应为：吸热反应与发热反应的复合性的反应。例如，有时燃料改性室23内的热量(例如由EGR气体得到的热量)累积而成为改性燃料的内部能量。这种情况下，改性燃料进行燃烧之时的发热量增多了与该内部能量相对应的量。因此，被供给至燃料改性室23的燃料量、和所述改性燃料推断发热量不一定一致。即，很难仅仅根据被供给至燃料改性室23的燃料量来准确地计算出改性燃料推断发热量。因此，像以下的式(1)那样，基于生成的改性燃料的状态量，来计算出改性燃料推断发热量。
[数学式1]
Figure BDA0001928859100000151
在该式(1)中，Qrfm是改性燃料推断发热量，nrfm是生成的改性燃料(改性气体)的摩尔数，Ψi是改性燃料中的各气体成分(例如、氢、一氧化碳、甲烷、乙烷等)各自的摩尔分数，qi是改性燃料中的各气体成分各自的发热量。
改性燃料的摩尔数nrfm为：根据内燃机1的运转条件(特别是、燃料改性气缸2的运转条件)而不同的值。因此，例如，可以由以下的式(2)来计算出改性燃料的摩尔数nrfm。
[数学式2]
Figure BDA0001928859100000152
在该式(2)中，gair是被导入至燃料改性室23的气体量(气体质量)，gfuel是被供给至燃料改性室23的燃料量，Mrfm是改性燃料(改性气体)的摩尔质量。即，根据导入至燃料改性室23的气体量gair以及燃料改性室23内的混合气体的当量比，来确定改性燃料的摩尔数nrfm。这种情况下，可以基于来自进气流量传感器101的输出信号、进气量调整阀45的开度等，来计算出被导入至所述燃料改性室23的气体量gair。另外，还可以根据基于来自吸入气体压力传感器102的输出信号而计算出的吸入气体的压力、以及基于来自吸入气体温度传感器103的输出信号而计算出的吸入气体的温度，来计算出被导入至燃料改性室23的气体量gair。另外，可以根据针对喷射器25的喷射指令值，来求出被供给至燃料改性室23的燃料量gfuel。这样，根据被导入至燃料改性室23的气体量gair、以及被供给至燃料改性室23的燃料量gfuel，来计算出改性燃料的摩尔数nrfm，因此，将上述改性燃料的摩尔数nrfm作为参数，计算出所述改性燃料推断发热量Qrfm(相当于本发明中所说的、假定在规定期间内由燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量至少是基于导入至燃料改性装置内的气体量、以及被供给至燃料改性装置内的燃料量而计算出)。
另外，式(2)中的右边的分子与改性燃料的流量相关。因此，通过计测燃料改性室23的出口处的气体温度以及气体压力(例如通过传感器来计测)，也能够计算出改性燃料的摩尔数nrfm。即，还可以将燃料改性室23的出口处的气体温度以及气体压力作为参数，计算出所述改性燃料推断发热量Qrfm(相当于本发明中所说的、假定在规定期间内由燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量至少是基于从燃料改性装置导出的气体的温度以及该气体的压力而计算出的)。
另外，改性燃料的摩尔质量Mrfm例如可以通过以下的式(3)而进行计算(推断)。
[数学式3]
Figure BDA0001928859100000161
在该式(3)中，Ψi如前述那样是：改性燃料中的各气体成分各自的摩尔分数。另外，Mi是：改性燃料中的各气体成分各自的摩尔质量。
所述改性燃料中的各气体成分各自的摩尔分数Ψi、以及改性燃料中的各气体成分各自的摩尔质量Mi是根据燃料的种类、燃料改性室23内的当量比、所述压缩端气体温度等来确定的，可以根据基于实验、模拟而制作的映射(所述ROM中所存储的映射)来求出。另外，改性燃料中的各气体成分各自的发热量qi可以基于所述各气体成分各自的摩尔质量Mi以及被导入至燃料改性室23的气体量gair等而计算出。
(改性燃料请求发热量的计算动作)
下面，对所述改性燃料请求发热量的计算动作(推断动作)进行说明。
此外，本实施方式是：从所述喷射器35向燃烧室33内供给的微量燃料的燃烧所产生的发热量较小的情况，且是不考虑该发热量的情况的实施方式。或者，本实施方式是：没有进行来自该喷射器35的燃料供给的情况(如前述那样，燃烧室33的混合气体实现预混合压缩自点火的情况)的实施方式。因此，按照燃烧室33内的发热量的大致所有量都是由改性燃料的燃烧而产生的这种方式，来进行处理，从而进行燃料改性运转的控制(关于将由从喷射器35向燃烧室33内供给的微量燃料的燃烧所产生的发热量考虑在内的情况，在后述的变形例中进行说明)。
因此，所述改性燃料请求发热量与燃烧室33内的请求发热量(以下，称为输出气缸请求发热量)大致一致。下面，也可以将该改性燃料请求发热量换称为输出气缸请求发热量进行说明。
所述输出气缸请求发热量可以通过以下的式(4)而进行计算(推断)。
[数学式4]
Figure BDA0001928859100000171
在该式(4)中，Qsupply是输出气缸请求发热量，η是输出气缸3的热效率，Pout是内燃机请求输出。
所述输出气缸3的热效率η通过实验或模拟来求出。另外，内燃机请求输出Pout根据由所述螺杆轴所请求的旋转速度以及转矩而计算出。因此，在由螺杆轴所请求的旋转速度较低的情况下、或者在所请求的转矩较低的情况下，内燃机请求输出Pout也为较低的值。即，被供给至输出气缸3的改性燃料的请求量变少。即，输出气缸请求发热量Qsupply变少。另外，该输出气缸请求发热量Qsupply可以由搭载于内燃机1的调速器的目标值等来计算出。
(燃料改性运转的控制)
下面，对利用了所述改性燃料推断发热量Qrfm以及所述输出气缸请求发热量Qsupply的燃料改性运转的控制进行说明。
如前述那样，在本实施方式中，在推断为：改性燃料推断发热量Qrfm多于输出气缸请求发热量(改性燃料请求发热量)Qsupply的情况下，则禁止(不执行)：由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转。因此，通过以下的式(5)，求出上述发热量之差(输出气缸请求发热量Qsupply减去改性燃料推断发热量Qrfm而得到的值)ΔQ，在该发热量之差ΔQ为负值的情况下，则禁止(不执行)：由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转。
[数学式5]
ΔQ=Qsupply-Qrfm…(5)
图4是表示用于对燃料改性运转的执行和不执行进行切换的控制流程的流程图。在内燃机1的起动后，例如，燃料改性气缸2的每1个循环中，都在ECU100中执行该流程。
首先，在步骤ST1中，判定：内燃机旋转速度(输出气缸3的旋转速度)是否为规定的阈值α以上。该内燃机旋转速度基于来自未图示的曲轴位置传感器的输出信号而计算出。另外，所述阈值α基于实验或模拟而被设定为内燃机旋转速度范围的上限值，在该内燃机旋转速度范围内，有可能在燃料改性气缸2中生成的改性燃料的量超过在输出气缸3中所消耗的改性燃料量(相当于由输出气缸3所请求的规定期间内的改性燃料请求发热量(输出气缸请求发热量Qsupply))。
在内燃机旋转速度为阈值α以上而在步骤ST1中判定为YES的情况下，进入步骤ST2，不会有在燃料改性气缸2中生成改性燃料的量超过在输出气缸3中所消耗的改性燃料量的可能性、或者该可能性较低(不会有产生剩余改性燃料的可能性、或者该可能性较低)，执行燃料改性运转。即，作为内燃机1的运转模式而成为燃料改性运转模式。在该燃料改性运转模式下，像所述内燃机1的基本动作中说明那样，执行从喷射器25向燃料改性室23的燃料的供给(为了进行所述改性反应而将燃料改性室23内的当量比设定得较高的燃料的供给)。另外，在输出气缸3中，通过改性燃料的燃烧来获得内燃机请求输出。
另一方面，在内燃机旋转速度小于阈值α而在步骤ST1中判定为NO的情况下，进入步骤ST3，判定：输出气缸3的负荷(内燃机负荷)是否为规定的阈值β以上。该负荷基于所述内燃机请求输出Pout而设定。另外，所述阈值β基于实验或模拟而设定为内燃机负荷范围的上限值，在该内燃机负荷范围内，有可能在燃料改性气缸2中生成的改性燃料的量超过在输出气缸3中所消耗的改性燃料量(相当于由输出气缸3所请求的规定期间内的改性燃料请求发热量(输出气缸请求发热量Qsupply))。
在输出气缸3的负荷为阈值β以上而在步骤ST3中判定为YES的情况下，进入步骤ST2，没有出现在燃料改性气缸2中所生成的改性燃料的量超过在输出气缸3中所消耗的改性燃料量的可能性、或者该可能性较低(没有产生剩余改性燃料的可能性、或者该可能性较低)，执行燃料改性运转。即，作为内燃机1的运转模式而成为前述的燃料改性运转模式。
另一方面，在输出气缸3的负荷小于阈值β而在步骤ST3中判定为NO的情况下，进入步骤ST4，通过所述式(5)来计算出所述发热量之差ΔQ。即，由所述式(4)计算出的输出气缸请求发热量Qsupply减去由所述式(1)计算出的改性燃料推断发热量Qrfm，由此来计算出所述发热量之差ΔQ。
然后，进入步骤ST5，判定该发热量之差ΔQ是否为负值。即，判定是否处于所述改性燃料推断发热量Qrfm多于所述输出气缸请求发热量Qsupply的状况。
在发热量之差ΔQ为零或正值而在步骤ST5中判定为NO的情况下，进入步骤ST2，没有处于产生剩余改性燃料的状况，执行燃料改性运转。即，作为内燃机1的运转模式而成为前述的燃料改性运转模式。
另一方面，在发热量之差ΔQ为负值而在步骤ST5中判定为YES的情况下，进入步骤ST6，处于产生剩余改性燃料的状况，将燃料改性运转设定为不执行。即，作为内燃机1的运转模式而成为燃料改性运转不执行模式。
例如，在已经从喷射器25向燃料改性室23供给了燃料(改性燃料生成用的燃料)的情况下(在能够判定出所述发热量之差ΔQ为负值的时刻下，已经由喷射器25向燃料改性室23供给了燃料的情况下)，在燃料改性气缸2的下次循环中，将燃料改性运转设定为不执行。另外，在尚未从喷射器25向燃料改性室23供给燃料(改性燃料生成用的燃料)的情况下(通过同时推断(在燃料供给前推断)改性燃料推断发热量Qrfm以及输出气缸请求发热量Qsupply，在燃料供给前能够判定所述发热量之差ΔQ为负值的情况下)，在燃料改性气缸2的这次循环中，将燃料改性运转设定为不执行。
这样，在将燃料改性运转设定为不执行的情况下，如前述那样，停止从喷射器25向燃料改性室23的燃料供给。或者，从喷射器25向燃料改性室23供给：不会生成改性燃料的规定量的燃料。作为此时的燃料供给量，设定为：燃料改性室23的当量比为小于1的值。由此，在燃料改性室23中，进行稀薄混合气体的燃烧，不会生成改性燃料。或者，改性燃料的生成量为少许。
另外，这样，在燃料改性气缸2中的燃料改性运转被禁止(不执行)的情况下，在输出气缸3中，进行：从喷射器35向燃烧室33的燃料供给，以便获得内燃机请求输出。作为此时的向燃烧室33供给的燃料供给量，设定为：燃烧室33的当量比为小于1的值。
另外，这种情况下，将旁通量调整阀82打开。由此，从燃料改性室23排出的气体经由输出气缸旁通通路81而被排出至排气通路61。由此，能够抑制：因从燃料改性室23排出的气体而导致输出气缸3中的燃烧变差的情形。
这样，在由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转被禁止(不执行)的情况下，由于在燃料改性室23中不会生成改性燃料，所以由所述式(1)计算出的改性燃料推断发热量Qrfm为零、或者与执行燃料改性运转的情况相比呈大幅减少。因此，在下次的行程中，在内燃机旋转速度小于阈值α(在步骤ST1中判定为NO)、且输出气缸3的负荷(内燃机负荷)小于阈值β(在步骤ST3中判定为NO)的情况下，在步骤ST5中判定为NO，执行燃料改性运转。即，作为内燃机1的运转模式而恢复为燃料改性运转模式。
反复进行以上的动作。据此，所述步骤ST5、ST6的动作相当于本发明中所说的“基于改性运转控制部进行的动作，且是如下动作，即，在推断为：假定在规定期间内由燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧且此时的总发热量多于由输出气缸所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，将由燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行”。
上述燃料改性运转的控制由所述ECU100执行。因此，该ECU100中的执行该控制的功能部分相当于本发明中所说的控制装置。另外，由该ECU100执行的控制的方法相当于本发明中所说的控制方法。
如以上所说明的那样，在本实施方式中，在推断为：假定在规定期间(例如1个循环)内由燃料改性气缸2生成的改性燃料已进行了燃烧且此时的总发热量(所述改性燃料推断发热量Qrfm)多于由输出气缸3所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量(所述输出气缸请求发热量Qsupply)的情况下，将由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转设定为不执行。由此，能够抑制在燃料改性气缸2中生成的改性燃料的量超过在输出气缸3中所消耗的改性燃料量。即，能够抑制剩余改性燃料的产生。因此，能够抑制内燃机1的热效率降低，另外，还能够抑制改性燃料释放到大气中。
另外，在本实施方式中，仅仅是在处于燃料改性气缸2中生成的改性燃料的量超过在输出气缸3中所消耗的改性燃料量的可能性升高的运转区域、亦即产生剩余改性燃料的可能性升高的运转区域(输出气缸3的旋转速度以及内燃机负荷分别小于规定的阈值的运转区域)的情况下(仅在所述步骤ST1以及步骤ST3中均判定为NO的情况下)，进行：改性燃料推断发热量Qrfm是否多于输出气缸请求发热量Qsupply的判定动作。即，在产生剩余改性燃料的可能性较低的运转区域中，使其不进行所述判定动作。因此，能够避免实施无用的判定动作，从而能够实现ECU100中的运算处理的负担减轻。
另外，在将燃料改性运转设定为不执行的情况下，当从喷射器25向燃料改性室23供给规定量(燃料改性室23的当量比为小于1的值的量)的燃料时，如前述那样，在燃料改性室23中进行稀薄混合气体的燃烧。据此，即便是将燃料改性运转设定为不执行的期间，也能够通过燃料改性室23内的燃料的燃烧，来抑制燃料改性室23的温度降低。如果燃料改性室23的温度降低而导致该燃料改性室23内的气体温度低于可进行改性运转的温度，则在再次开始燃料改性运转的情况下，有可能无法生成改性燃料，不过，如前述那样，通过使其进行燃料改性室23的燃料的燃烧，即便在不执行燃料改性运转时，也能够将燃料改性室23内的气体温度维持在较高水平。因此，在再次开始燃料改性运转的情况下，能够良好地进行改性燃料的生成。
-变形例-
下面，对变形例进行说明。在所述实施方式中，对改性燃料推断发热量Qrfm和输出气缸请求发热量Qsupply进行比较，在推断为改性燃料推断发热量Qrfm多于输出气缸请求发热量Qsupply的情况下，则禁止(不执行)：由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转。
本变形例是：将从喷射器35向输出气缸3供给的微量燃料(在活塞32到达压缩上止点的时刻下供给的微量燃料；点火时期控制用的燃料)的燃烧所带来的发热量考虑在内，进行燃料改性运转的控制。
具体而言，在用于对输出气缸3中的点火时期进行控制的所述燃料从喷射器35被喷射至燃烧室33的情况下，与由该燃料在燃烧室33内燃烧而产生的发热量相对应地，改性燃料请求发热量(能够通过燃烧室33中的改性燃料的燃烧而得到的发热量的请求值)为较少量即可。即，燃料改性气缸2中的改性燃料的生成量不多也可以。
考虑到上述这一点，在本变形例中，求出：由所述输出气缸请求发热量Qsupply(由输出气缸3所请求的所述规定期间内的总发热量)减去在所述规定期间内由前述被喷射的点火时期控制用的燃料的燃烧而产生的发热量之后得到的值，来作为改性燃料请求发热量。而且，在推断为：所述改性燃料推断发热量Qrfm多于该改性燃料请求发热量的情况下，将由燃料改性气缸2进行的燃料改性运转设定为不执行。
在本变形例的情况下，所述发热量之差ΔQ通过以下的式(6)而计算出。
[数学式6]
ΔQ=Qsupplu-Qrfm-Qpilot···(6)
在该式(6)中，Qpilot是：从喷射器35喷射的点火时期控制用的燃料燃烧所带来的发热量，并基于实验或模拟而求出。因此，在本变形例中，输出气缸请求发热量Qsupply减去由点火时期控制用的燃料燃烧所产生的发热量Qpilot之后得到的值(Qsupply-Qpilot)相当于改性燃料请求发热量。
而且，在该式(6)中计算出的发热量之差ΔQ为零或正值的情况下，不会出现产生剩余改性燃料的状况，执行燃料改性运转。即，作为内燃机1的运转模式而成为前述的燃料改性运转模式。另一方面，在该发热量之差ΔQ为负值的情况下，就会出现产生剩余改性燃料的状况，将燃料改性运转设定为不执行。
其他结构以及动作与所述实施方式的结构以及动作相同。
根据本变形例，能够对燃烧室33中的改性燃料的点火时期进行控制，并且，能够抑制：在燃料改性气缸2中生成的改性燃料的量超过燃烧室33中被消耗的改性燃料量，从而能够抑制剩余改性燃料的产生。
–其他实施方式-
此外，所述实施方式以及变形例在所有方面都是示例而并非进行限定性解释的依据。因此，并非仅仅根据所述实施方式以及变形例就能对本发明的技术范围进行解释，而是基于权利要求书的记载对本发明的技术范围进行划定。另外，本发明的技术范围中包含与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。
例如，在所述实施方式以及变形例中，对将本发明应用于船舶用的内燃机1的情况进行了说明，但是，对于其他用途(例如发电机、车辆等)的内燃机也可以应用本发明。
另外，在所述实施方式以及变形例中，作为各气缸2、3所具备的喷射器25、35，形成为：直接向气缸内喷射燃料的直喷式的结构。本发明并不局限于此，也可以将各喷射器25、35的双方或一方设置为端口喷射式的结构。
另外，在所述实施方式中，将向燃料改性室23供给的燃料设定为轻油。本发明并不局限于此，也可以将重油、汽油等设为燃料。
另外，在所述实施方式以及变形例中，燃料改性气缸2和输出气缸3以相同的旋转速度进行运转。本发明并不局限于此，也可以形成为如下结构：使得减速器介于各气缸2、3之间(各气缸2、3之间的曲轴11)，并使得燃料改性气缸2的旋转速度低于输出气缸3的旋转速度。
另外，在所述实施方式以及变形例中，将在输出气缸3中获得的内燃机输出的一部分用作：燃料改性气缸2的活塞22的往复移动的驱动源。本发明并不限定于此，也可以另外设置燃料改性气缸2的驱动源。例如，也可以将燃料改性气缸2和输出气缸3隔开(不利用曲轴11进行连结)，利用电动机等而使燃料改性气缸2的活塞22往复移动。
另外，在所述实施方式以及比较例中，对将本发明应用于由燃料改性气缸2生成改性燃料的内燃机1的情况进行了说明。本发明并不限定于此，还可以应用于：通过燃料改性催化器而生成改性燃料的内燃机。这种情况下，例如，将燃料改性催化器内部的当量比设定为稍微高于“1”，并利用废气的热量而对燃料改性催化器进行加温，由此，生成改性燃料，将该改性燃料向输出气缸3供给。另外，这种情况下，在推断为：假定基于燃料改性催化器内的当量比及温度等而在规定期间内在燃料改性催化器内生成的改性燃料已进行了燃烧且此时的总发热量大于由输出气缸3所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，将由燃料改性催化器进行的燃料改性运转设定为不执行(停止向燃料改性催化器内部供给燃料)。
另外，在所述实施方式以及变形例中，作为从喷射器35被喷射至燃烧室33内的微量燃料(点火时期控制用的燃料)的喷射时机，设定为活塞32到达压缩上止点的时刻。本发明并不局限于此，可以在比活塞32到达压缩上止点的时刻有所提前的时刻从喷射器35进行微量燃料的喷射，也可以在比活塞32到达压缩上止点的时刻有所延迟的时刻从喷射器35进行微量燃料的喷射。
另外，在所述实施方式以及变形例中，将改性燃料推断发热量Qrfm的计算期间(本发明中所说的规定期间)设定为燃料改性气缸2的1个循环。本发明并不局限于此，可以将在燃料改性气缸2的多个循环中(多个循环的期间内)生成的改性燃料作为对象，来计算出改性燃料推断发热量Qrfm。这种情况下，所述改性燃料请求发热量的计算期间也设定为与其相对应的期间。
另外，所述实施方式以及变形例中的输出气缸3可以为火花点火式的气缸。
本申请基于2016年7月14日在日本申请的特愿2016-139572而主张优先权。通过提及上述情况而将其全部内容并入本申请。
产业上的可利用性
本发明能够应用于具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机的控制。
附图标记说明
1 内燃机
2 燃料改性气缸(燃料改性装置)
21、31 缸孔
22、32 活塞
23 燃料改性室
25、35 喷射器
3 输出气缸
33 燃烧室
100 ECU

Claims (8)

1.一种内燃机的控制装置，该控制装置应用于内燃机，该内燃机具备：燃料改性装置，其能够通过燃料改性运转而生成改性燃料；以及输出气缸，其被供给由该燃料改性装置生成的改性燃料，并通过该改性燃料的燃烧而获得内燃机输出，
所述控制装置的特征在于，
具备改性运转控制部，利用该改性运转控制部，在推断为：假定在规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量多于由所述输出气缸所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量至少是基于被导入至所述燃料改性装置内的气体量、以及被供给至所述燃料改性装置内的燃料量而计算出的。
3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量至少是基于由所述燃料改性装置所导出的气体的温度以及该气体的压力而计算出的。
4.根据权利要求1、2或3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述改性运转控制部构成为：仅仅在所述输出气缸的旋转速度以及负荷分别小于规定的阈值时，对假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的所述总发热量是否多于由所述输出气缸所请求的所述规定期间内的所述改性燃料请求发热量进行判定，在推断为所述总发热量多于所述改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在将由所述燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行的情况下，停止向所述燃料改性装置内供给燃料，并且，向所述输出气缸供给：处于能够进行燃料的燃烧的范围内的、且使当量比小于1的量的燃料。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在将由所述燃料改性装置进行的燃料改性运转设定为不执行的情况下，向所述燃料改性装置以及所述输出气缸分别供给：处于能够进行燃料的燃烧的范围内的、且使当量比小于1的量的燃料。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述输出气缸由活塞在缸体内进行往复移动的往复式的气缸构成，通过针对该输出气缸内进行的供给燃料或火花点火，来对该输出气缸内的改性燃料的点火时期进行控制，
所述改性运转控制部如下构成，即，求出：由所述输出气缸所请求的所述规定期间内的总发热量减去在所述规定期间内由上述被供给来的所述点火时期控制用的燃料的燃烧而产生的发热量之后得到的值，来作为所述改性燃料请求发热量，在推断为：假定在所述规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量多于所述改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
8.一种内燃机的控制方法，该控制方法应用于内燃机，该内燃机具备：燃料改性装置，其能够通过燃料改性运转而生成改性燃料；以及输出气缸，其被供给由该燃料改性装置生成的改性燃料，通过该改性燃料的燃烧而获得内燃机输出，
所述控制方法的特征在于，
在推断为：假定在规定期间内由所述燃料改性装置生成的改性燃料已进行了燃烧之时的总发热量多于由所述输出气缸所请求的所述规定期间内的改性燃料请求发热量的情况下，将由所述燃料改性装置进行的所述燃料改性运转设定为不执行。
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