JP2004190586A

JP2004190586A - Compression ignition type internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004190586A
Application number: JP2002360201A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shimada; 敦史島田; Shiro Yamaoka; 士朗山岡; Toshiji Nogi; 利治野木; Shinya Tanifuji; 真也谷藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compression ignition type internal combustion engine capable of realizing highly efficient operation by improving ignition controllability. <P>SOLUTION: Reformed fuel reformed into a fuel with high ignition capability by a reformer 30 is stored in a tank 40 and is directly injected into the inside of a combustion chamber 10 from a fuel injection means 50. The fuel with poor ignition before reformation is injected into intake piping 12 from a fuel injection means 24. Compression ignition is conducted by the fuel injected into the combustion chamber 10. By controlling fuel injection timing into the inside of the combustion chamber 10, ignition timing can be controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮自己着火燃焼モードを有する圧縮着火型内燃機関に係り、特に、燃料の着火性を改質する燃料改質器を備えたものに好適な圧縮着火型内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関では、例えば、特開２００２−３８９８１号公報に記載されているように、燃料供給装置に燃料改質器を備えることにより、エンジン運転条件に応じて機関に供給する燃料組成を変化させるものが知られている。しかしながら、特開２００２−３８９８１号公報に記載のものでは、燃料改質後の成分の制御は、改質器の温度を制御することにより行うために、その制御応答性が悪く、運転条件の変化に対しての燃料組成制御が追従できないため、圧縮着火燃焼モードの運転条件の変化に対して、着火制御が追従せず、高効率運転が困難となる。
【０００３】
それに対して、例えば、特開２０００−２１３４４４号公報に記載されているように、燃料供給装置に燃料改質器を備えるとともに、燃焼改質器によって改質された改質後燃料と改質前燃料とを内燃機関に供給し、さらに、改質後燃料と改質前燃料の供給割合を制御するものが知られている。かかる方法によれば、改質器の温度制御によって燃焼組成の制御するものに比べて、制御性が向上する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３８９８１号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１３４４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−２１３４４４号公報に記載されているものでは、改質後燃料と改質前燃料の供給割合を制御するものであるため、着火制御性が悪いという問題があった。したがって、適切なタイミングの着火を行えず、圧縮着火内燃機関を高効率で運転することが困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、着火制御性を向上して、高効率で運転可能な圧縮着火型内燃機関を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、燃料の性状を改質するための燃料改質器と、燃料を吸気管内に噴射する第１の燃料噴射手段と、燃料を燃焼室内に直接噴射する第２の燃料噴射手段を有する圧縮着火型内燃機関において、上記燃料改質器によって改質された改質後燃料と、上記燃料改質器によって改質される前の改質前燃料の内、着火性の良い方の燃料を上記第２の燃料噴射手段により燃焼室内に直接噴射し、着火性の悪い方の燃料を上記第１燃料噴射手段により吸気管内に噴射するように構成したものである。
かかる構成により、着火制御性を向上して、高効率で運転可能なものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、低負荷時には、上記第２の燃料噴射手段のみから燃料を供給して、圧縮着火する第１の圧縮着火燃焼モードとなるように制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、中・高負荷時であって、上記改質器の温度が所定温度範囲内である場合には、上記第１及び第２の燃料噴射手段のみから燃料を供給して、圧縮着火する第２の圧縮着火燃焼モードとなるように制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【００１０】
（４）上記（３）において、好ましくは、上記制御手段は、上記改質器の温度が所定温度範囲外である場合には、上記改質器の温度が所定温度範囲内になるように制御するとともに、上記第１の燃料噴射手段のみから燃料を供給して、火花着火する火花点火燃焼モードとなるように制御するようにしたものである。
【００１１】
（５）上記（３）において、好ましくは、上記制御手段は、全気筒で安定燃焼されていない場合には、上記第２の燃料噴射手段による燃料噴射時期を制御するようにしたものである。
【００１２】
（６）上記（４）において、好ましくは、上記制御手段は、全気筒で安定燃焼されていない場合には、さらに、上記第２の燃料噴射手段による燃料噴射と、第１の燃料噴射手段による燃料噴射との燃料噴射割合を制御するようにしたものである。
【００１３】
（７）上記（４）において、好ましくは、上記制御手段は、全気筒で安定燃焼されていない場合には、さらに、吸排気バルブの開閉時期を制御するようにしたものである。
【００１４】
（８）上記（１）において、好ましくは、中・高負荷時であって、上記改質器によって改質された燃料の水素濃度が所定範囲内である場合には、上記第１及び第２の燃料噴射手段のみから燃料を供給して、圧縮着火する第２の圧縮着火燃焼モードとなるように制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【００１５】
（９）上記（８）において、好ましくは、上記制御手段は、上記水素濃度が所定範囲外である場合には、上記第１の燃料噴射手段のみから燃料を供給して、火花着火する火花点火燃焼モードとなるように制御するようにしたものである。
【００１６】
（１０）上記（１）において、好ましくは、上記燃料改質器内の触媒を加熱する熱源として、ヒータ及び排気ガスを用いるようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施形態による圧縮着火型内燃機関の構成及び動作について説明する。本実施形態は、内燃機関に供給する燃料として、天然ガスやメタノールのように水素に比べて着火性の悪い燃料を用いる場合に好適なものである。
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態による圧縮型内燃機関の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による圧縮型内燃機関の全体構成を示すブロック構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態による圧縮型内燃機関に用いる燃料改質器の構成を示すブロック構成図である。
【００１８】
燃焼室１０には、吸気管１２と排気管１４が接続されている。燃焼室１０に供給される空気量は、吸気管１２に設置されたスロットル１６にて制御される。スロットル１６の開度は、電子制御コントロールユニット（ＥＣＵ）１００によって制御される。本実施形態による内燃機関は、基本的には圧縮着火燃焼モードで運転されるが、火花点火燃焼モードで運転可能とするために、燃焼室１０には、点火プラグ２０が設けられている。点火プラグ２０の点火タイミングは、ＥＣＵ１００によって制御される。また、燃焼室１０には、燃焼室内部の圧力を検出する筒内圧センサ１１が設けられている。筒内圧センサ１１を用いて、燃焼しない部におけるノッキングの発生や燃焼状態を検出することができる。筒内圧センサ１１によって検出された筒内圧は、ＥＣＵ１００に取り込まれる。
【００１９】
燃料タンク２０には、燃料が貯蔵されている。本実施形態では、内燃機関に供給する燃料として、天然ガスやメタノールのように水素に比べて着火性の悪い燃料を用いている。天然ガスやメタノール等の着火性の悪い燃料は、後述する燃料改質器３０によって、着火性の良い燃料である水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）に改質される。
【００２０】
燃料タンク２０に貯蔵されている燃料は、レギュレータのような調圧手段２２によって所定の燃料圧力に調整された後、燃料噴射手段２４によって微粒化された上で、吸気管１２に供給される。燃料噴射手段２４による燃料噴射量，燃料噴射タイミングは、ＥＣＵ１００によって制御される。
【００２１】
また、燃料タンク２０に貯蔵されている燃料は、流量制御可能な流量制御手段２６を介して、燃料改質器３０に供給される。燃料改質器３０には、吸気管１２から分岐した配管１３により、流量制御可能な流量制御手段２８を介して、空気が供給される。燃料改質器３０に供給される燃料と空気の割合は、ＥＵＣ１００が流量制御手段２６，２８のそれぞれの流量を制御することで調整可能である。燃料と空気の割合を適正に制御することで、煤の発生を防止することができる。また、燃料改質器３０には、排気管１４から分岐した配管１５により、高温な排気ガスが供給され、供給された排気ガスは、配管１７を介して、排気管１４に戻される。燃料改質器３０に供給される排気ガスの流量は、ＥＣＵ１００によって制御される流量制御手段１９によって調整される。燃料改質器３０の内部では、排気ガス等による高温に保持された触媒の作用により、燃料が空気を反応して着火性の良い燃料に改質される。改質された燃料は、タンク４０に貯蔵される。
【００２２】
ここで、図２を用いて、燃焼改質器３０の構成について説明する。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２３】
燃料改質器３０の内部には、触媒ＣＡＴが充填されている。燃料改質器３０には、図１にて説明したように配管１５から排気ガスが供給され、触媒ＣＡＴを活性化温度まで昇温する。また、燃料改質器３０の内部には、ヒータやバーナなどの熱源３２も備えられ、触媒ＣＡＴを活性化温度まで昇温可能となっている。触媒ＣＡＴの加熱手段としては、排気ガス及びヒータ，バーナのいずれか一方でもよいものである。活性化された触媒ＣＡＴに燃料及び空気が供給されると、触媒ＣＡＴの作用により、燃料と空気が反応して、着火性の良い燃料に改質される。なお、空気に代えて、水蒸気を供給するようにしてもよいものである。寝量として天然ガスを用いるときは、空気の代わりに水蒸気を用いた方が煤の発生を低減することができる。燃料改質器３０の内部には、熱電対のような温度検出手段３４が設けられている。温度検出手段３４によって、改質器３０の内部の触媒の活性状態を検出することができる。
【００２４】
燃料改質器３０によって改質された燃料は、タンク４０に貯蔵される。タンク４０の内部には、改質後燃料の水素濃度を測定する水素検知器４２が設けられている。改質器３０によって改質前の燃料が完全に分離されると、水素濃度は８０％となり、一酸化炭素濃度が２０％となる。改質が不十分な場合には、ガス状の燃料が残るため、水素濃度は８０％よりも低下する。
【００２５】
図１に示すように、熱源３２の温度は、ＥＣＵ１００によって制御される。また、温度検出手段３４によって検出された温度は、ＥＣＵ１００に取り込まれる。同様にして、水素検知器４２に検出された水素濃度は、ＥＣＵ１００に取り込まれる。
【００２６】
タンク４０に貯蔵された改質後燃料は、レギュレータのような調圧手段５２によって所定の燃料圧力に調整された後、燃料噴射手段５０によって燃焼室１０の内部に直接噴射される。燃料噴射手段５０による改質後燃料の噴射量，噴射タイミングは、ＥＣＵ１００によって制御される。燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に噴射される燃料は、燃料改質器３０によって改質された着火性の向上した燃料である。したがって、この改質後燃料の噴射タイミングを適切に制御することにより、圧縮着火時の着火タイミングを制御することが可能である。噴射タイミングの制御性はよいため、着火制御性が向上し、圧縮着火内燃機関を高効率で運転することが可能となる。
【００２７】
なお、改質器４０の触媒が活性化される温度域外では、改質後燃料の組成を安定して供給できないため、ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼モードを適正に行うことは困難であるので、改質前燃料のみを燃焼室内に供給し、点火プラグ１８による火花点火燃焼モードで運転する。また、燃焼室１０内の雰囲気状態をより詳細に制御するために、吸排気バルブ６０Ａ，６０Ｂの開閉タイミングを制御するバルブ開閉機構６２Ａ，６２Ｂを備えている。バルブ開閉機構６２Ａ，６２Ｂによる吸排気バルブ６０Ａ，６０Ｂの開閉タイミングは、ＥＣＵ１００によって制御される。
【００２８】
次に、図３を用いて、本実施形態による圧縮型内燃機関の制御方法について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による圧縮型内燃機関の制御内容を示すフローチャートである。
【００２９】
ステップｓ１０において、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態やユーザ意図を読み込む。エンジン運転状態としては、キースイッチ・イグニッションスイッチの状態，エンジンの回転数，スロットル１６の開度，エンジン冷却水の水温，吸入空気量などがある。ユーザ意図としては、アクセルペダルの踏込み量や、ブレーキペダルの踏込み量などがある。
【００３０】
ステップｓ１５において、ＥＣＵ１００は、ステップｓ１０において読み込まれたエンジン運転状態やユーザ意図に基づいて、エンジンの燃焼モードを判定する。イグニッションスイッチがオンとなっている場合や冷却水温が低い場合には、始動時と判定し、ステップｓ２０において、通常の火花点火燃焼モードにてエンジンを制御する。このとき、ＥＣＵ１００は、燃焼噴射手段２４から改質前の燃料を吸気管１２に供給し、予混合吸気を燃焼室１０の内部に吸入し、点火プラグ１８を用いて予混合気に着火する通常の火花点火燃焼を実行する。したがって、燃料噴射手段５０からの改質後燃料の燃焼室１０の内部への直噴は行われない。
【００３１】
また、ステップｓ１５の判定で、低負荷時と判定されると、ステップｓ２５において、ＥＣＵ１００は、第１圧縮着火燃焼モードにてエンジンを制御する。低負荷時の判定は、エンジンの回転数，スロットル１６の開度，吸入空気量，アクセルペダルの踏込み量等によって判定される。第１圧縮着火燃焼モードとは、改質後の燃料を燃料噴射手段５０を用いて、燃焼室１０の内部へ直接噴射し、圧縮着火させる燃焼モードである。
【００３２】
さらに、ステップｓ１５の判定で、中・高負荷時と判定されると、ステップｓ３０において、ＥＣＵ１００は、温度検出器３４によって検出された燃料改質器３０の温度データを読み込む。
【００３３】
次に、ステップｓ３５において、ＥＣＵ１００は、読み込まれた温度が予め設定した温度範囲内にあるか否かを判定する。ここで、予め設定された温度範囲とは、燃料改質器３０の内部の触媒が活性化している温度であり、例えば、６５０℃〜７５０℃の範囲のように設定されている。改質器の温度が設定範囲内にないときは、ステップｓ４０において、ＥＣＵ１００は、改質器３０の熱源３２を制御して、温度を制御し、また、流量調整手段１９を制御して、改質器３０に供給する排気ガスの流量を可変制御する。そして、ステップｓ２０において、上述した火花点火燃焼モードを実行する。
【００３４】
一方、改質器の温度が設定範囲内である場合には、ステップｓ４５において、ＥＣＵ１００は、第２圧縮着火燃焼モードにてエンジンを制御する。中・高負荷時の判定は、エンジンの回転数，スロットル１６の開度，吸入空気量，アクセルペダルの踏込み量等によって判定される。第２圧縮着火燃焼モードとは、燃焼噴射手段２４から改質前の燃料を吸気管１２に供給し、予混合吸気を燃焼室１０の内部に吸入するとともに、改質後の燃料を燃料噴射手段５０を用いて、燃焼室１０の内部へ直接噴射し、圧縮着火させる燃焼モードである。
【００３５】
次に、ステップｓ５０において、ＥＣＵ１００は、筒内圧センサ１９を用いて筒内燃焼状態を読み込む。そして、ステップｓ５５において、ＥＣＵ１００は、全気筒で安定燃焼が行われているか否かを判定する。すなわち、安定燃焼が行われていない状態とは、ノッキングは発生していたり、失火が発生している状態である。筒内圧センサ１９によって検出された筒内圧力が異常に高い場合には、ノッキングが発生していると判断され、異常に低い場合には、失火が発生していると判断することができる。ステップｓ５５の判定で、全気筒で安定燃焼が行われていると判断されると、ステップｓ４５における第２圧縮着火燃焼モードを継続する。
【００３６】
ステップｓ５５の判定で、全気筒で安定燃焼が行われていないと判断されると、ステップｓ６０において、ＥＣＵ１００は、ステップｓ５０で読み込まれた筒内燃焼状態から着火時期を推定する。具体的には、燃焼室１０の内部において混合気に着火すると急激に筒内圧が高まるため、例えば、筒内圧センサ１９によって検出された筒内圧力の微分値から着火時期を推定することができる。
【００３７】
次に、ステップｓ６５において、ＥＣＵ１００は、燃料噴射手段５０による燃焼室１０の内部への直接噴射の時期を制御する。例えば、ステップｓ５５の判定でノッキングが発生していると判断された場合には、ＥＣＵ１００は、噴射時期を遅らせることによって、着火時期を遅らせることができる。一方、失火が発生していると判断された場合には、ＥＣＵ１００は、噴射時期を早めることによって、着火時期を早めることができる。
【００３８】
また、噴射時期を遅らせたり、早めたりできる範囲には制限があるため、噴射時期の制御だけでは、安定燃焼を行えないと判断されるとき、さらに、ステップｓ７０において、ＥＣＵ１００は、燃料噴射手段２４から吸気管１２に供給される改質前燃料と、燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に直接噴射される改質後燃料の供給割合を制御する。具体的には、ノッキングが発生している場合には、燃料噴射手段２４から吸気管１２に供給される改質前燃料を増加し、燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に直接噴射される改質後燃料を減少する。燃焼室１０の内部に供給する燃料量は必要とされるトルクによって予め決まっているため、燃焼室１０の内部に供給される燃料量は変えることなく、供給する改質前と改質後の燃料割合を変える。また、失火が発生している場合には、燃料噴射手段２４から吸気管１２に供給される改質前燃料を減少し、燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に直接噴射される改質後燃料を増加する。
【００３９】
また、さらに、ステップｓ７５において、ＥＣＵ１００は、バルブ開閉機構６２Ａ，６２Ｂを制御して、吸気弁６０Ａの開閉タイミングや排気弁６２Ｂの開閉タイミングを制御する。具体的には、ノッキングが発生している場合には、排気弁が閉じてから吸気弁が開くまでの時間が短くなるように、吸気弁６２Ａ，排気弁６２Ｂの開閉タイミングを制御する。また、失火が発生している場合には、排気弁が閉じてから吸気弁が開くまでの時間が長くなるように、吸気弁６２Ａ，排気弁６２Ｂの開閉タイミングを制御する。
【００４０】
次に、ステップｓ６５〜ｓ７５に示すような制御を実行した上で、ＥＣＵ１００は、全気筒で安定な燃焼が行われているか否かを筒内圧センサ１９によって検出されている筒内圧から判断する。安定な燃焼が行われている場合には、そのまま第２圧縮着火燃焼モードを継続し、安定な燃焼が行われていない場合には、ステップｓ２０に進み、火花点火燃焼モードを実行する。すなわち、第２圧縮着火燃焼モードによって安定な燃焼が行えないと判断すると、第２圧縮着火燃焼モードを禁止して、火花点火着火モードに切り替えるようにしている。
【００４１】
以上のようにして、燃焼噴射手段２４から改質前の燃料を吸気管１２に供給し、予混合吸気を燃焼室１０の内部に吸入するとともに、改質後の燃料を燃料噴射手段５０を用いて、燃焼室１０の内部へ直接噴射し、圧縮着火させる第２圧縮着火燃焼モードを実行することにより、ＨＣの発生を低減でき、また、ＮＯｘの発生を低減することができる。しかも、第２圧縮着火燃焼モードが安定に行われていない場合には、筒内に直接噴射する着火性の良い改質後燃料の噴射時期を制御することで、圧縮着火時期を制御性よく制御できるため、圧縮着火燃焼を用いて高効率で運転することができる。
【００４２】
なお、ステップｓ３０では、改質器３０の内部の温度を検出して、所定温度範囲内の場合に、第２燃焼モードを実行するようにしているが、改質器内部の温度に代えて、タンク４０の内部に貯蔵された改質後の燃料の水素濃度を用いることもできる。水素濃度検出器４２によって検出される水素濃度は、改質器による改質が十分に行われると８０％であるので、例えば、水素濃度が６０〜８０％の範囲内にあるときは、ステップｓ４５の第２圧縮着火燃焼モードを実行するようにすることもできる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、筒内に直接噴射する着火性の良い改質後燃料の噴射時期を制御することで、圧縮着火時期を制御性よく制御でき、着火制御性を向上して、圧縮着火型内燃機関を高効率で運転できるものとなる。
【００４４】
次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態による圧縮着火型内燃機関の構成及び動作について説明する。本実施形態は、内燃機関に供給する燃料として、軽油のように水素に比べて着火性の良い燃料を用いる場合に好適なものである。
図４は、本発明の第２の実施形態による圧縮型内燃機関の全体構成を示すブロック構成図である。なお、図４と同一符号は、同一部分を示している。
【００４５】
本実施形態による圧縮型内燃機関の構成部品は、図１に示したものと同様であるが、配置が異なっている。本実施形態による内燃機関は、基本的には圧縮着火燃焼モードで運転されるが、火花点火燃焼モードでも運転可能である。
【００４６】
燃料タンク２０に貯蔵されている燃料は、軽油のように水素に比べて着火性の良い燃料である。軽油等の着火性の良い燃料は、燃料改質器３０によって、軽油よりも着火性の悪い燃料である水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）に改質される。
【００４７】
燃料タンク２０に貯蔵されている燃料は、レギュレータのような調圧手段５２によって所定の燃料圧力に調整された後、燃料噴射手段５０によって微粒化された上で、燃焼室１０の内部に直接噴射される。燃料噴射手段５０による燃料噴射量，燃料噴射タイミングは、ＥＣＵ１００によって制御される。燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に噴射される燃料は、着火性の良い燃料である。したがって、この改質前燃料の噴射タイミングを適切に制御することにより、圧縮着火時の着火タイミングを制御することが可能である。噴射タイミングの制御性はよいため、着火制御性が向上し、圧縮着火内燃機関を高効率で運転することが可能となる。
【００４８】
また、燃料タンク２０に貯蔵されている燃料は、流量制御可能な流量制御手段２６を介して、燃料改質器３０に供給される。燃料改質器３０の内部では、排気ガス等による高温に保持された触媒の作用により、燃料が空気を反応して軽油に比べて着火性の悪い燃料に改質される。改質された燃料は、タンク４０に貯蔵される。
【００４９】
タンク４０に貯蔵された改質後燃料は、レギュレータのような調圧手段２２によって所定の燃料圧力に調整された後、燃料噴射手段２４によって吸気管１２に供給される。燃料噴射手段２４による改質後燃料の噴射量，噴射タイミングは、ＥＣＵ１００によって制御される。
【００５０】
本実施形態による圧縮型内燃機関の制御方法は、図３に示したフローチャートの内容と同様である。以下、異なる点について説明する。
【００５１】
ステップｓ１５の判定において、始動時と判定されると、ＥＣＵ１００は、ステップｓ２０において、通常の火花点火燃焼モードにてエンジンを制御する。このとき、ＥＣＵ１００は、燃焼噴射手段２４から改質後の燃料を吸気管１２に供給し、予混合吸気を燃焼室１０の内部に吸入し、点火プラグ１８を用いて予混合気に着火する通常の火花点火燃焼を実行する。したがって、燃料噴射手段５０からの改質前燃料の燃焼室１０の内部への直噴は行われない。
【００５２】
また、ステップｓ１５の判定で、低負荷時と判定されると、ステップｓ２５において、ＥＣＵ１００は、第１圧縮着火燃焼モードにてエンジンを制御する。第１圧縮着火燃焼モードでは、改質前の燃料を燃料噴射手段５０を用いて、燃焼室１０の内部へ直接噴射し、圧縮着火させる。
【００５３】
さらに、ステップｓ１５の判定で、中・高負荷時と判定され、ステップｓ３５において改質器の温度が設定範囲内である場合には、ステップｓ４５において、ＥＣＵ１００は、第２圧縮着火燃焼モードにてエンジンを制御する。第２圧縮着火燃焼モードでは、燃焼噴射手段２４から改質後の燃料を吸気管１２に供給し、予混合吸気を燃焼室１０の内部に吸入するとともに、改質前の燃料を燃料噴射手段５０を用いて、燃焼室１０の内部へ直接噴射し、圧縮着火させる燃焼モードである。
【００５４】
ステップｓ５５の判定で、全気筒で安定燃焼が行われていないと判断された場合、その後のステップｓ７０において、ＥＣＵ１００は、燃料噴射手段２４から吸気管１２に供給される改質後燃料と、燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に直接噴射される改質前燃料の供給割合を制御する。具体的には、ノッキングが発生している場合には、燃料噴射手段２４から吸気管１２に供給される改質後燃料を増加し、燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に直接噴射される改質前燃料を減少する。また、失火が発生している場合には、燃料噴射手段２４から吸気管１２に供給される改質後燃料を減少し、燃料噴射手段５０から燃焼室１０の内部に直接噴射される改質前燃料を増加する。
【００５５】
以上のようにして、燃焼噴射手段２４から改質後の燃料を吸気管１２に供給し、予混合吸気を燃焼室１０の内部に吸入するとともに、改質前の燃料を燃料噴射手段５０を用いて、燃焼室１０の内部へ直接噴射し、圧縮着火させる第２圧縮着火燃焼モードを実行することにより、ＨＣの発生を低減でき、また、ＮＯｘの発生を低減することができる。しかも、第２圧縮着火燃焼モードが安定に行われていない場合には、筒内に直接噴射する着火性の良い改質前燃料の噴射時期を制御することで、圧縮着火時期を制御性よく制御できるため、圧縮着火燃焼を用いて高効率で運転することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、筒内に直接噴射する着火性の良い改質前燃料の噴射時期を制御することで、圧縮着火時期を制御性よく制御でき、着火制御性を向上して、圧縮着火型内燃機関を高効率で運転できるものとなる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、着火制御性を向上して、高効率で運転可能な圧縮着火型内燃機関を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による圧縮型内燃機関の全体構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による圧縮型内燃機関に用いる燃料改質器の構成を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による圧縮型内燃機関の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態による圧縮型内燃機関の全体構成を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１０…燃焼室
１１…圧力検出器
１２…吸気管
１３，１５，１７…配管
１４…排気管
１６…スロットル
１８…点火プラグ
１９，２６，２８…流量制御手段
２０…燃料タンク
２２，５２…調圧手段
２４，５０…燃料噴射手段
３０…改質器
３２…熱源
３４…温度検出手段
４０…貯蔵庫
４２…水素検知器
６０Ａ…吸気バルブ
６０Ｂ…排気バルブ
６２Ａ，６２Ｂ…可変バルブ機構
１００…電子制御コントロールユニット（ＥＣＵ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a compression ignition type internal combustion engine having a compression self-ignition combustion mode, and more particularly to a compression ignition type internal combustion engine suitable for an engine having a fuel reformer for improving the ignitability of fuel.
[0002]
[Prior art]
In a conventional internal combustion engine, for example, as described in JP-A-2002-38981, by providing a fuel reformer in a fuel supply device, a fuel composition supplied to the engine is changed according to engine operating conditions. What causes them to be known. However, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-38981, the control of the components after fuel reforming is performed by controlling the temperature of the reformer. Therefore, the ignition control does not follow a change in the operating conditions in the compression ignition combustion mode, and it becomes difficult to perform a highly efficient operation.
[0003]
On the other hand, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-213444, a fuel supply device is provided with a fuel reformer, and the reformed fuel reformed by the combustion reformer and the unreformed fuel are reformed. 2. Description of the Related Art There is known a fuel supply system which supplies fuel to an internal combustion engine and further controls a supply ratio of a fuel after reforming and a fuel before reforming. According to this method, controllability is improved as compared with a method in which the combustion composition is controlled by controlling the temperature of the reformer.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-38981
[Patent Document 2]
JP-A-2000-213444
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-213444 controls the supply ratio of the fuel after reforming and the fuel before reforming, and thus has a problem of poor ignition controllability. Therefore, ignition at an appropriate timing cannot be performed, and it becomes difficult to operate the compression ignition internal combustion engine with high efficiency.
[0006]
An object of the present invention is to provide a compression ignition type internal combustion engine that can operate with high efficiency by improving ignition controllability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel reformer for reforming the properties of fuel, a first fuel injection means for injecting fuel into an intake pipe, and a fuel in a combustion chamber. In a compression ignition type internal combustion engine having a second fuel injection means for directly injecting, a fuel after reforming reformed by the fuel reformer and a fuel before reforming before reforming by the fuel reformer Of the above, the fuel having better ignitability is directly injected into the combustion chamber by the second fuel injection means, and the fuel having poor ignitability is injected into the intake pipe by the first fuel injection means. Things.
With this configuration, the ignition controllability is improved, and the operation can be performed with high efficiency.
[0008]
(2) In the above (1), preferably, at a low load, the control means for supplying fuel only from the second fuel injection means and controlling to be in the first compression ignition combustion mode in which compression ignition is performed. It is prepared for.
[0009]
(3) In the above (1), preferably, at the time of medium / high load, and when the temperature of the reformer is within a predetermined temperature range, only the first and second fuel injection means are used. A control means is provided for supplying fuel and controlling to be in a second compression ignition combustion mode in which compression ignition is performed.
[0010]
(4) In (3), preferably, the control means controls the temperature of the reformer to be within a predetermined temperature range when the temperature of the reformer is outside a predetermined temperature range. In addition, the fuel is supplied only from the first fuel injection means, and the control is performed so as to be in the spark ignition combustion mode in which the spark is ignited.
[0011]
(5) In the above (3), preferably, the control means controls the fuel injection timing by the second fuel injection means when stable combustion is not performed in all cylinders.
[0012]
(6) In the above (4), preferably, when the stable combustion is not performed in all the cylinders, the control means further includes a fuel injection by the second fuel injection means and a fuel injection by the first fuel injection means. The fuel injection ratio with the fuel injection is controlled.
[0013]
(7) In the above (4), preferably, the control means further controls the opening / closing timing of the intake / exhaust valve when stable combustion is not performed in all cylinders.
[0014]
(8) In the above (1), when the hydrogen concentration of the fuel reformed by the reformer is within a predetermined range, preferably at the time of medium / high load, the first and the second A control means for supplying fuel only from the fuel injection means and controlling to be in a second compression ignition combustion mode in which compression ignition is performed.
[0015]
(9) In the above (8), preferably, when the hydrogen concentration is out of a predetermined range, the control means supplies fuel only from the first fuel injection means to perform spark ignition. The control is performed so as to be in the combustion mode.
[0016]
(10) In (1) above, preferably, a heater and exhaust gas are used as a heat source for heating the catalyst in the fuel reformer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration and operation of the compression ignition type internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is suitable for a case where a fuel which is less ignitable than hydrogen, such as natural gas or methanol, is used as a fuel to be supplied to the internal combustion engine.
First, an overall configuration of the compression type internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the compression internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the fuel reformer used in the compression type internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
[0018]
An intake pipe 12 and an exhaust pipe 14 are connected to the combustion chamber 10. The amount of air supplied to the combustion chamber 10 is controlled by a throttle 16 installed in the intake pipe 12. The opening of the throttle 16 is controlled by an electronic control unit (ECU) 100. Although the internal combustion engine according to the present embodiment is basically operated in the compression ignition combustion mode, the combustion chamber 10 is provided with an ignition plug 20 in order to be able to operate in the spark ignition combustion mode. The ignition timing of the ignition plug 20 is controlled by the ECU 100. The combustion chamber 10 is provided with an in-cylinder pressure sensor 11 for detecting the pressure inside the combustion chamber. Using the in-cylinder pressure sensor 11, it is possible to detect the occurrence of knocking and the combustion state in a portion that does not burn. The in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 11 is taken into the ECU 100.
[0019]
Fuel is stored in the fuel tank 20. In the present embodiment, as the fuel to be supplied to the internal combustion engine, a fuel having a lower ignitability than hydrogen, such as natural gas or methanol, is used. Fuel with poor ignitability, such as natural gas or methanol, is reformed into hydrogen (H2) and carbon monoxide (CO), which are ignitable fuels, by a fuel reformer 30 described later.
[0020]
The fuel stored in the fuel tank 20 is adjusted to a predetermined fuel pressure by a pressure adjusting means 22 such as a regulator, then atomized by a fuel injection means 24, and then supplied to the intake pipe 12. The fuel injection amount and the fuel injection timing by the fuel injection means 24 are controlled by the ECU 100.
[0021]
Further, the fuel stored in the fuel tank 20 is supplied to the fuel reformer 30 via a flow rate control means 26 capable of controlling the flow rate. Air is supplied to the fuel reformer 30 through a pipe 13 branched from the intake pipe 12 via a flow rate control means 28 capable of controlling the flow rate. The ratio of fuel and air supplied to the fuel reformer 30 can be adjusted by the EUC 100 controlling the respective flow rates of the flow rate control means 26 and 28. By properly controlling the ratio of fuel and air, the generation of soot can be prevented. Further, high-temperature exhaust gas is supplied to the fuel reformer 30 via a pipe 15 branched from the exhaust pipe 14, and the supplied exhaust gas is returned to the exhaust pipe 14 via the pipe 17. The flow rate of the exhaust gas supplied to the fuel reformer 30 is adjusted by the flow rate control means 19 controlled by the ECU 100. Inside the fuel reformer 30, the fuel reacts with air to be reformed into a highly ignitable fuel by the action of a catalyst maintained at a high temperature by exhaust gas or the like. The reformed fuel is stored in the tank 40.
[0022]
Here, the configuration of the combustion reformer 30 will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
[0023]
The inside of the fuel reformer 30 is filled with a catalyst CAT. Exhaust gas is supplied from the pipe 15 to the fuel reformer 30 as described with reference to FIG. 1, and the temperature of the catalyst CAT is raised to the activation temperature. A heat source 32 such as a heater or a burner is also provided inside the fuel reformer 30 so that the temperature of the catalyst CAT can be raised to an activation temperature. The heating means for the catalyst CAT may be any one of the exhaust gas, the heater and the burner. When fuel and air are supplied to the activated catalyst CAT, the fuel and air react by the action of the catalyst CAT, and are reformed into a fuel having good ignitability. It should be noted that steam may be supplied instead of air. When using natural gas as a bed amount, the use of steam instead of air can reduce the generation of soot. Temperature detecting means 34 such as a thermocouple is provided inside the fuel reformer 30. The active state of the catalyst inside the reformer 30 can be detected by the temperature detecting means 34.
[0024]
The fuel reformed by the fuel reformer 30 is stored in a tank 40. A hydrogen detector 42 for measuring the hydrogen concentration of the reformed fuel is provided inside the tank 40. When the fuel before reforming is completely separated by the reformer 30, the hydrogen concentration becomes 80% and the carbon monoxide concentration becomes 20%. If the reforming is insufficient, the gaseous fuel remains and the hydrogen concentration drops below 80%.
[0025]
As shown in FIG. 1, the temperature of the heat source 32 is controlled by the ECU 100. Further, the temperature detected by the temperature detecting means 34 is taken into the ECU 100. Similarly, the hydrogen concentration detected by the hydrogen detector 42 is taken into the ECU 100.
[0026]
The reformed fuel stored in the tank 40 is adjusted to a predetermined fuel pressure by a pressure regulating means 52 such as a regulator, and then directly injected into the combustion chamber 10 by a fuel injection means 50. The injection amount and the injection timing of the reformed fuel by the fuel injection means 50 are controlled by the ECU 100. The fuel injected from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10 is fuel improved in ignitability reformed by the fuel reformer 30. Therefore, by appropriately controlling the injection timing of the reformed fuel, it is possible to control the ignition timing during compression ignition. Since the controllability of the injection timing is good, the ignition controllability is improved, and the compression ignition internal combustion engine can be operated with high efficiency.
[0027]
Note that, outside the temperature range in which the catalyst of the reformer 40 is activated, the composition of the reformed fuel cannot be supplied stably, so that the compression ignition combustion mode in which the air-fuel mixture is self-ignited by piston compression cannot be properly performed. Since it is difficult, only the fuel before reforming is supplied into the combustion chamber, and the operation is performed in the spark ignition combustion mode using the ignition plug 18. Further, in order to control the atmosphere state in the combustion chamber 10 in more detail, there are provided valve opening / closing mechanisms 62A, 62B for controlling the opening / closing timing of the intake / exhaust valves 60A, 60B. The opening / closing timing of the intake / exhaust valves 60A, 60B by the valve opening / closing mechanisms 62A, 62B is controlled by the ECU 100.
[0028]
Next, a control method of the compression type internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the control contents of the compression type internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
[0029]
In step s10, the ECU 100 reads the engine operation state and the user's intention. The engine operating state includes the state of a key switch / ignition switch, the number of revolutions of the engine, the opening of the throttle 16, the temperature of engine cooling water, the amount of intake air, and the like. The user's intention includes an accelerator pedal depression amount, a brake pedal depression amount, and the like.
[0030]
In step s15, the ECU 100 determines the combustion mode of the engine based on the engine operating state and the user's intention read in step s10. If the ignition switch is turned on or the cooling water temperature is low, it is determined that the engine has started, and in step s20, the engine is controlled in the normal spark ignition combustion mode. At this time, the ECU 100 normally supplies the fuel before reforming from the combustion injection means 24 to the intake pipe 12, sucks the premixed intake air into the combustion chamber 10, and ignites the premixed gas using the ignition plug 18. To perform spark ignition combustion. Therefore, direct injection of the reformed fuel from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10 is not performed.
[0031]
If it is determined in step s15 that the load is low, in step s25, the ECU 100 controls the engine in the first compression ignition combustion mode. The determination at the time of low load is made based on the number of revolutions of the engine, the opening degree of the throttle 16, the intake air amount, the depression amount of the accelerator pedal, and the like. The first compression ignition combustion mode is a combustion mode in which the reformed fuel is directly injected into the interior of the combustion chamber 10 using the fuel injection means 50, and compression ignition is performed.
[0032]
Further, if it is determined in step s15 that the load is a medium / high load, in step s30, the ECU 100 reads the temperature data of the fuel reformer 30 detected by the temperature detector 34.
[0033]
Next, in step s35, the ECU 100 determines whether the read temperature is within a preset temperature range. Here, the preset temperature range is a temperature at which the catalyst inside the fuel reformer 30 is activated, and is set, for example, in a range of 650 ° C. to 750 ° C. If the temperature of the reformer is not within the set range, in step s40, the ECU 100 controls the heat source 32 of the reformer 30 to control the temperature, and also controls the flow rate adjusting means 19 to change the temperature. The flow rate of the exhaust gas supplied to the porcelain unit 30 is variably controlled. Then, in step s20, the above-described spark ignition combustion mode is executed.
[0034]
On the other hand, when the temperature of the reformer is within the set range, in step s45, the ECU 100 controls the engine in the second compression ignition combustion mode. The determination at the time of medium / high load is made based on the engine speed, the opening of the throttle 16, the intake air amount, the depression amount of the accelerator pedal, and the like. In the second compression ignition combustion mode, the fuel before reforming is supplied from the combustion injection means 24 to the intake pipe 12, the premixed intake air is sucked into the combustion chamber 10, and the fuel after reforming is supplied to the fuel injection means. 50 is a combustion mode in which the fuel is injected directly into the combustion chamber 10 and compression ignition is performed.
[0035]
Next, in step s50, the ECU 100 reads the in-cylinder combustion state using the in-cylinder pressure sensor 19. Then, in step s55, the ECU 100 determines whether or not stable combustion is being performed in all cylinders. That is, the state where stable combustion is not being performed is a state where knocking has occurred or misfire has occurred. If the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 19 is abnormally high, it is determined that knocking has occurred. If it is abnormally low, it can be determined that misfire has occurred. If it is determined in step s55 that stable combustion is being performed in all cylinders, the second compression ignition combustion mode in step s45 is continued.
[0036]
If it is determined in step s55 that stable combustion is not being performed in all cylinders, in step s60, the ECU 100 estimates an ignition timing from the in-cylinder combustion state read in step s50. Specifically, when the air-fuel mixture is ignited inside the combustion chamber 10, the in-cylinder pressure rapidly increases. For example, the ignition timing can be estimated from the differential value of the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 19.
[0037]
Next, in step s65, the ECU 100 controls the timing of direct injection into the combustion chamber 10 by the fuel injection means 50. For example, if it is determined in step s55 that knocking has occurred, the ECU 100 can delay the ignition timing by delaying the injection timing. On the other hand, when it is determined that a misfire has occurred, the ECU 100 can advance the ignition timing by advancing the injection timing.
[0038]
Further, since there is a limit to the range in which the injection timing can be delayed or advanced, when it is determined that stable combustion cannot be performed only by controlling the injection timing, in step s70, the ECU 100 further sets the fuel injection means 24 The supply ratio of the fuel before reforming supplied to the intake pipe 12 from the fuel injection device and the fuel after reforming directly injected into the combustion chamber 10 from the fuel injection means 50 is controlled. Specifically, when knocking has occurred, the amount of unreformed fuel supplied from the fuel injection means 24 to the intake pipe 12 is increased, and the fuel is directly injected from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10. Reduce fuel after reforming. Since the amount of fuel supplied to the interior of the combustion chamber 10 is predetermined by the required torque, the amount of fuel supplied to the interior of the combustion chamber 10 is unchanged without changing the amount of fuel supplied before and after reforming. Change the ratio. If a misfire has occurred, the pre-reformation fuel supplied from the fuel injection means 24 to the intake pipe 12 is reduced, and the post-reformation fuel directly injected from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10. Increase fuel.
[0039]
Further, in step s75, the ECU 100 controls the valve opening / closing mechanisms 62A and 62B to control the opening / closing timing of the intake valve 60A and the opening / closing timing of the exhaust valve 62B. Specifically, when knocking has occurred, the opening / closing timing of the intake valve 62A and the exhaust valve 62B is controlled such that the time from when the exhaust valve closes to when the intake valve opens is shortened. When a misfire has occurred, the opening / closing timing of the intake valve 62A and the exhaust valve 62B is controlled such that the time from when the exhaust valve closes to when the intake valve opens increases.
[0040]
Next, after executing the control as shown in steps s65 to s75, the ECU 100 determines whether or not stable combustion is being performed in all cylinders based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 19. When stable combustion is being performed, the second compression ignition combustion mode is continued as it is, and when stable combustion is not being performed, the process proceeds to step s20 to execute the spark ignition combustion mode. That is, when it is determined that stable combustion cannot be performed in the second compression ignition combustion mode, the second compression ignition combustion mode is prohibited, and the mode is switched to the spark ignition ignition mode.
[0041]
As described above, the fuel before reforming is supplied from the combustion injection means 24 to the intake pipe 12, the premixed intake air is drawn into the combustion chamber 10, and the fuel after reforming is used by the fuel injection means 50. Then, by executing the second compression ignition combustion mode in which the fuel is injected directly into the combustion chamber 10 to perform compression ignition, the generation of HC can be reduced, and the generation of NOx can be reduced. Moreover, when the second compression ignition combustion mode is not performed stably, the compression ignition timing is controlled with good controllability by controlling the injection timing of the reformed fuel having good ignitability to be directly injected into the cylinder. Therefore, it is possible to operate with high efficiency using compression ignition combustion.
[0042]
In step s30, the temperature inside the reformer 30 is detected, and when the temperature is within the predetermined temperature range, the second combustion mode is executed. The hydrogen concentration of the reformed fuel stored inside the tank 40 can also be used. Since the hydrogen concentration detected by the hydrogen concentration detector 42 is 80% when the reforming by the reformer is sufficiently performed, for example, when the hydrogen concentration is in the range of 60 to 80%, the process proceeds to step s45. The second compression ignition combustion mode may be executed.
[0043]
As described above, according to this embodiment, the compression ignition timing can be controlled with good controllability by controlling the injection timing of the reformed fuel having good ignitability that is directly injected into the cylinder, and the ignition controllability is improved. By improving, the compression ignition type internal combustion engine can be operated with high efficiency.
[0044]
Next, the configuration and operation of a compression ignition type internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is suitable when a fuel having a higher ignitability than hydrogen, such as light oil, is used as a fuel supplied to the internal combustion engine.
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of a compression internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention. Note that the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same parts.
[0045]
The components of the compression type internal combustion engine according to the present embodiment are the same as those shown in FIG. 1, but are different in arrangement. The internal combustion engine according to the present embodiment is basically operated in the compression ignition combustion mode, but can also be operated in the spark ignition combustion mode.
[0046]
The fuel stored in the fuel tank 20 is a fuel having better ignitability than hydrogen, such as light oil. Fuel having good ignitability such as light oil is reformed by the fuel reformer 30 into hydrogen (H2) and carbon monoxide (CO), which are fuels having poorer ignitability than light oil.
[0047]
The fuel stored in the fuel tank 20 is adjusted to a predetermined fuel pressure by a pressure adjusting means 52 such as a regulator, then atomized by a fuel injection means 50, and then directly injected into the combustion chamber 10. Is done. The ECU 100 controls the fuel injection amount and the fuel injection timing by the fuel injection means 50. The fuel injected from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10 is a fuel having good ignitability. Therefore, by appropriately controlling the injection timing of the fuel before reforming, it is possible to control the ignition timing during compression ignition. Since the controllability of the injection timing is good, the ignition controllability is improved, and the compression ignition internal combustion engine can be operated with high efficiency.
[0048]
Further, the fuel stored in the fuel tank 20 is supplied to the fuel reformer 30 via a flow rate control means 26 capable of controlling the flow rate. Inside the fuel reformer 30, the fuel reacts with air and is reformed into a fuel having poorer ignitability than light oil by the action of a catalyst maintained at a high temperature by exhaust gas or the like. The reformed fuel is stored in the tank 40.
[0049]
The reformed fuel stored in the tank 40 is adjusted to a predetermined fuel pressure by a pressure regulator 22 such as a regulator, and then supplied to the intake pipe 12 by a fuel injector 24. The injection amount and the injection timing of the reformed fuel by the fuel injection means 24 are controlled by the ECU 100.
[0050]
The control method of the compression type internal combustion engine according to the present embodiment is the same as the content of the flowchart shown in FIG. Hereinafter, different points will be described.
[0051]
If it is determined in step s15 that the engine is to be started, the ECU 100 controls the engine in the normal spark ignition combustion mode in step s20. At this time, the ECU 100 supplies the reformed fuel from the combustion injection means 24 to the intake pipe 12, draws the premixed intake air into the combustion chamber 10, and ignites the premixed gas using the ignition plug 18. To perform spark ignition combustion. Therefore, direct injection of the fuel before reforming from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10 is not performed.
[0052]
If it is determined in step s15 that the load is low, in step s25, the ECU 100 controls the engine in the first compression ignition combustion mode. In the first compression ignition combustion mode, the fuel before reforming is directly injected into the interior of the combustion chamber 10 by using the fuel injection means 50 to cause compression ignition.
[0053]
Further, in the determination of step s15, it is determined that the load is medium / high load, and when the temperature of the reformer is within the set range in step s35, in step s45, the ECU 100 performs the second compression ignition combustion mode. Control the engine. In the second compression ignition combustion mode, the reformed fuel is supplied from the combustion injection means 24 to the intake pipe 12, the premixed intake air is drawn into the combustion chamber 10, and the fuel before reforming is injected into the fuel injection means 50. This is a combustion mode in which the fuel is injected directly into the combustion chamber 10 and compression ignition is performed.
[0054]
If it is determined in step s55 that stable combustion has not been performed in all cylinders, in step s70, the ECU 100 determines whether the post-reforming fuel supplied from the fuel injection means 24 to the intake pipe 12 The supply ratio of the pre-reformation fuel directly injected from the injection means 50 into the combustion chamber 10 is controlled. Specifically, when knocking has occurred, the amount of the reformed fuel supplied from the fuel injection means 24 to the intake pipe 12 is increased, and the fuel is directly injected from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10. Reduce fuel before reforming. If a misfire has occurred, the amount of the reformed fuel supplied from the fuel injection means 24 to the intake pipe 12 is reduced, and the fuel before the reforming is directly injected from the fuel injection means 50 into the combustion chamber 10. Increase fuel.
[0055]
As described above, the reformed fuel is supplied from the combustion injection means 24 to the intake pipe 12, the premixed intake air is sucked into the combustion chamber 10, and the fuel before reforming is used by the fuel injection means 50. Then, by executing the second compression ignition combustion mode in which the fuel is injected directly into the combustion chamber 10 to perform compression ignition, the generation of HC can be reduced, and the generation of NOx can be reduced. Moreover, when the second compression ignition combustion mode is not stably performed, the compression ignition timing is controlled with good controllability by controlling the injection timing of the highly ignitable fuel directly injected into the cylinder. Therefore, it is possible to operate with high efficiency using compression ignition combustion.
[0056]
As described above, according to the present embodiment, the compression ignition timing can be controlled with good controllability by controlling the injection timing of the pre-reformed fuel having good ignitability that is directly injected into the cylinder, and the ignition controllability is improved. By improving, the compression ignition type internal combustion engine can be operated with high efficiency.
[0057]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ignition controllability is improved and the compression ignition type internal combustion engine which can operate with high efficiency can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a compression internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a fuel reformer used in the compression type internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing control contents of the compression type internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of a compression internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10. Combustion chamber
11 ... Pressure detector
12 ... intake pipe
13, 15, 17 ... piping
14. Exhaust pipe
16 ... Throttle
18. Spark plug
19, 26, 28 ... flow control means
20 ... Fuel tank
22, 52 ... pressure regulating means
24, 50 ... fuel injection means
30 ... Reformer
32 ... heat source
34 temperature detecting means
40 ... storage
42… Hydrogen detector
60A ... intake valve
60B ... exhaust valve
62A, 62B ... variable valve mechanism
100 ... Electronic control unit (ECU)

Claims

Compression ignition type internal combustion having a fuel reformer for reforming fuel properties, first fuel injection means for injecting fuel into an intake pipe, and second fuel injection means for injecting fuel directly into a combustion chamber In the institution,
The fuel having the better ignitability among the reformed fuel reformed by the fuel reformer and the fuel before reforming not reformed by the fuel reformer is used as the second fuel injection means. Wherein the first fuel injection means injects the fuel having poorer ignitability into the intake pipe by the first fuel injection means.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1,
A compression ignition type internal combustion engine comprising: a control unit for supplying fuel only from the second fuel injection unit at a low load, and controlling to be in a first compression ignition combustion mode in which compression ignition is performed. .

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1,
When the load of the reformer is within the predetermined temperature range at the time of medium / high load, the fuel is supplied only from the first and second fuel injection means, and the second compression ignition is performed. A compression ignition type internal combustion engine comprising control means for controlling to be in a compression ignition combustion mode.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 3,
When the temperature of the reformer is out of the predetermined temperature range, the control means controls the temperature of the reformer to be within the predetermined temperature range, and controls only the first fuel injection means. A compression ignition type internal combustion engine, which controls to be in a spark ignition combustion mode in which fuel is supplied to spark ignition.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 3,
The compression ignition type internal combustion engine, wherein the control means controls fuel injection timing by the second fuel injection means when stable combustion is not performed in all cylinders.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 4,
The control means further controls the fuel injection ratio between the fuel injection by the second fuel injection means and the fuel injection by the first fuel injection means when stable combustion is not performed in all cylinders. Characteristic compression ignition type internal combustion engine.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 4,
A compression ignition type internal combustion engine, wherein the control means further controls the opening / closing timing of the intake / exhaust valve when stable combustion is not performed in all cylinders.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1,
At medium / high load, when the hydrogen concentration of the fuel reformed by the reformer is within a predetermined range, the fuel is supplied only from the first and second fuel injection means, A compression ignition type internal combustion engine, comprising: control means for controlling to be in a second compression ignition combustion mode in which compression ignition is performed.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 8,
When the hydrogen concentration is out of a predetermined range, the control means supplies fuel only from the first fuel injection means and controls so as to be in a spark ignition combustion mode in which a spark is ignited. Compression ignition type internal combustion engine.

The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1,
A compression ignition type internal combustion engine using a heater and exhaust gas as a heat source for heating a catalyst in the fuel reformer.