JP2008045530A - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】常に最適条件で燃焼を行い、運転効率、燃費を向上でき、窒素酸化物等の排出を抑制できる内燃機関の制御方法を提供する。
【解決手段】内燃機関３は、オクタン価の異なる２種の燃料を任意の混合比で供給可能であり、吸気温度を調整する。吸気温度が高くなるほど燃料のオクタン価を高くし、吸気温度が低くなるほど燃料のオクタン価を低くすると共に、負荷が高くなるほど燃料のオクタン価を高くし、負荷が低くなるほど燃料のオクタン価を低くする。前記２種の燃料は、ガソリンまたはナフサとエタノールとであるか、ガソリンまたはナフサとエタノールとの混合燃料に水を添加、混合し、該混合燃料から分離されたガソリンまたはナフサとエタノール−水混合液とである。低オクタン価燃料の残量が少ないときには吸気の温度を高くするか燃料のオクタン価を高くし、高オクタン価燃料の残量が少ないときには吸気の温度を低くするか燃料のオクタン価を低くする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、予混合圧縮着火運転と火花点火運転とを切替自在の内燃機関の制御方法に関する。

近年、内燃機関の燃費を向上し、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）等の排出物を低減するために、予混合圧縮着火内燃機関に代表される圧縮着火内燃機関が検討されている。予混合圧縮着火内燃機関は、酸素含有気体と圧縮自着火可能な燃料とをシリンダ内に導入し、圧縮して自着火させるものである。

しかし、予混合圧縮着火内燃機関は、火花点火方式の内燃機関と異なり着火のタイミングを制御することが難しく、安定に運転することができる運転領域が狭いという問題がある。前記問題は、さらに詳しくは、着火性の高い燃料を用いると該機関の要求負荷が高くなったときにノッキングを起こしやすく、着火性の低い燃料を用いると該機関の要求負荷が低くなったときに失火しやすいということである。

予混合圧縮着火運転と火花点火運転とを切替自在とした内燃機関において、１種類の燃料をオクタン価の異なる２種の燃料に分離すると共に、該２種の燃料を任意の混合比で供給可能な燃料供給手段を備え、予混合圧縮着火運転を行うときには負荷が高くなるほど燃料のオクタン価を高くし、負荷が低くなるほど燃料のオクタン価を低くする内燃機関が知られている（特許文献１参照）。

前記内燃機関によれば、該内燃機関に供給される燃料のオクタン価を前記燃料供給手段により連続的に変化させることができる。従って、高負荷時には該内燃機関に供給される燃料のオクタン価を高くして着火性を低くすることによりノッキングの発生を防止することができ、低負荷時には燃料のオクタン価を低くして着火性を高くすることにより失火を防止することができると考えられる。

また、前記ノッキングを防止するために、オクタン価の異なる２種の燃料を用い、燃焼室の周辺または全体に低オクタン価の燃料を供給する一方、該燃焼室の中心付近に高オクタン価の燃料を供給する燃料供給方法も知られている（特許文献２参照）。予混合圧縮着火は低オクタン価燃料から始まるので、前記燃料供給方法によれば、前記燃焼室の周壁付近から中心付近に向かって燃焼が進行することになり、ノッキングの発生の無い安定な燃焼が可能である、とされている。しかし、前記オクタン価の異なる２種の燃料を用いる燃料供給方法は、車載している燃料の構成や、燃料の残量により制限を受けるとの問題がある。

また、ノッキングや失火を防止するために、エンジンの排気熱と熱交換することにより吸気を加熱する吸気加熱手段を備える内燃機関において、ノッキングを検出したときには該吸気加熱手段により加熱される吸気の量を低減して吸気温度を低下させ、失火の虞があるときには吸気温度を上昇させる技術が知られている（特許文献３参照）。

しかしながら、前記内燃機関では、検出された負荷に対応して吸気温度を調整する際の応答性が低く、該内燃機関に供給される燃料の吸気温度を、該燃料供給時の実際の負荷に対応するものとすることが難しいという不都合があり、また、燃料の残量により制限を受けるという不都合がある。
特開２００１−５００７０号公報 特開２０００−１７９３６８号公報 特開平１１−６２５８９号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、常に最適条件で燃焼を行って、運転効率、燃費を向上することができると共に、窒素酸化物等の排出を抑制することができる内燃機関の制御方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、予混合圧縮着火運転と火花点火運転とを切換自在の内燃機関において、低負荷のときには予混合圧縮着火運転を行い、高負荷のときには火花点火運転を行う内燃機関の制御方法の改良に関する。本発明において、前記内燃機関は、オクタン価の異なる２種の燃料を任意の混合比で供給可能な燃料供給手段と、該内燃機関の吸気の温度を調整する吸気温度調整手段と、該内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温度検知手段とを備え、該吸気温度調整手段により吸気の温度を調整し、該吸気温度検知手段により検知される吸気温度が高くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、該吸気温度検知手段により検知される吸気温度が低くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くすると共に、該内燃機関の負荷が高くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、該内燃機関の負荷が低くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くすることを特徴とする。

本発明では、前記燃料供給手段により、オクタン価の異なる２種の燃料を任意の混合比で混合し、任意のオクタン価として前記内燃機関に供給するが、このとき同時に前記吸気温度調整手段により吸気温度を調整する。前記吸気温度を調整することにより、予混合圧縮着火運転においても、火花点火運転においても、前記燃料の着火性をある程度制御することができる。

しかし、前記吸気温度の調整だけでは、前記燃料の着火性を制御するには十分ではない。また、前記吸気温度の調整は応答性が不十分であり、実際の燃焼状態に十分に追随できないことがある。

そこで、本発明では、前記吸気温度検知手段により実際の吸気温度を検知し、該吸気温度検知手段により検知される吸気温度が高くなるほど、前記燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、該吸気温度検知手段により検知される吸気温度が低くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くする。また、同時に、前記内燃機関の負荷が高くなるほど、前記燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、該内燃機関の負荷が低くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くする。

このようにすることにより、燃料の残量に制限を受けることなく応答性に優れた制御を可能とし、吸気温度及び前記燃料のオクタン価を実際の燃焼状態に対応する最適条件とすることができ、常に最適条件で燃焼を行うことができる。この結果、本発明によれば、熱効率を向上することができ、しかも窒素酸化物等の排出を抑制することができる。

本発明の内燃機関の制御方法では、オクタン価の異なる２種の燃料をそれぞれ別に用意してもよく、このような２種の燃料として、例えばナフサとエタノールとの組み合わせ、ガソリンとエタノールとの組み合わせ、エタノールとガソリンとの組み合わせ、ナフサとガソリンとの組み合わせ、ナフサとエタノールとの組み合わせを挙げることができる。

また、前記オクタン価の異なる２種の燃料は、例えばガソリンまたはナフサとエタノールとの混合燃料に水を添加、混合することにより該混合燃料から分離されたガソリンまたはナフサとエタノール−水混合液とを用いるようにしてもよい。前記混合燃料を用いる場合には、燃料タンクを１つだけとすることができるので好ましい。また、前記混合燃料に添加する水としては、例えば、前記内燃機関の排気に含まれる水分を凝縮して得られた凝縮水等を用いることができる。

また、本発明の内燃機関の制御方法では、前記２種の燃料のうち、オクタン価の低い燃料の残量が少ないときには該吸気温度調整手段により該吸気の温度を高くするか、あるいは該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、オクタン価の高い燃料の残量が少ないときには該吸気温度調整手段により該吸気の温度を低くするか、あるいは該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くすることが好ましい。

すなわち、オクタン価の低い燃料の残量が少ないときに、前記吸気温度調整手段により前記吸気温度を高くすると、前記燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価が高くなる。この結果、前記燃料供給手段により供給される燃料のうち、オクタン価の高い燃料の割合が高くなるので、残量の少ないオクタン価の低い燃料の消費が抑制され、十分に残量のあるオクタン価の高い燃料の消費が促進される。

また、オクタン価の高い燃料の残量が少ないときに、前記吸気温度調整手段により前記吸気温度を低くすると、前記燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価が低くなる。この結果、前記燃料供給手段により供給される燃料のうち、オクタン価の低い燃料の割合が高くなるので、残量の少ないオクタン価の高い燃料の消費が抑制され、十分に残量のあるオクタン価の低い燃料の消費が促進される。

従って、前述のようにすることにより、オクタン価の異なる２種の燃料を均等に消費することができる。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の制御方法を用いる内燃機関のシステム構成図、図２は本実施形態の制御方法を示すフローチャート、図３乃至図８は図２に示すフローチャートの各ステップに対応する状態量を示すグラフである。

本実施形態の制御方法は、例えば、図１に示す内燃機関１に適用することができる。

図１に示す内燃機関システム１は、機関全体及び燃料の混合比を制御する制御装置（図示せず）と、エンジンルーム２内に配設された予混合圧縮着火運転と火花点火運転とを切替可能なハイブリッド内燃機関３と、内燃機関３に燃料を供給する燃料タンク４とを備えている。エンジンルーム２は、内燃機関３に吸気を供給する吸気装置５と、内燃機関３から排気を排出する排気装置６とを備えている。

吸気装置５は、内燃機関３に接続され、内燃機関３に吸気を供給する直通ライン７と、直通ライン７の上流側で直通ライン７から分岐し、下流側で再び直通ライン７に合流する加熱ライン８とを備えている。直通ライン７の加熱ライン８との分岐部の下流には第１流量制御弁９ａが備えられ、加熱ライン８の直通ライン７との合流点の上流には第２流量制御弁９ｂが備えられており、流量制御弁９ａの開度ＴＨ１と、流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２とは電磁制御スロットル装置（図示せず）により調整されるようになっている。

加熱ライン８の途中には、内燃機関３の冷却水と吸気との間で熱交換し該吸気を加熱する熱交換器１０が配設されている。内燃機関３と熱交換器１０とは、冷却水通路１１ａ，１１ｂにより接続され、冷却水通路１１ａ，１１ｂを内燃機関３の冷却水が循環するようになっている。

また、吸気装置５は、外部から直通ライン７に導入される吸気温度Ｔ１を検知する第１温度センサ１２ａ、加熱ライン８の熱交換器１０出口側で熱交換器１０から排出される吸気温度Ｔ２を検知する第２温度センサ１２ｂ、内燃機関３に導入される直前の吸気温度Ｔ３を検知する第３温度センサ１２ｃと、直通ライン７の下流側で吸気圧力Ｐ１を検知する圧力センサ１３とを備えている。

排気装置６は、内燃機関３に接続された排気管１４と、排気管１４の上流側に備えられた触媒装置１５と、触媒装置１５の下流側で排気管１４から分岐する排気再循環通路１６とを備えている。排気再循環通路１６は、制御弁１７を介して吸気装置５の直通ライン７に接続されており、途中に水冷冷却器１８を備えている。また、排気再循環通路１６は、制御弁１７と水冷冷却器１８との間で排気取出通路１９を分岐し、排気取出通路１９は空冷凝縮器２０に接続されている。空冷凝縮器２０は、排気取出通路１９を介して導入される排気を空冷して該排気に含まれている水分を凝縮させるものである。

空冷凝縮器２０は、水分が凝縮せしめられた排気を排気管１４に戻す排気戻し通路２１を備え、排気戻し通路２１は制御弁２２を介して排気管１４の下流部に接続されている。また、空冷凝縮器２０は、凝縮水通路２３により燃料タンク４に接続されており、凝縮された水分を凝縮水通路２３を介して燃料タンク４に供給するようになっている。

燃料タンク４は、例えば、オクタン価６５のガソリン（例えば蒸留ガソリン）と、オクタン価１２５のエタノールとの混合燃料を収容している。前記混合燃料は、凝縮水通路２３により燃料タンク４に供給される水分が添加、混合されると、ガソリンは水と相溶性が無く、エタノールは水との高い相溶性を備えているので、容易にガソリンと、エタノール−水混合液とに分離する。

そこで、燃料タンク４は、内燃機関３の第１インジェクタ２４ａに接続されている第１燃料導管２５ａと、内燃機関３の第２インジェクタ２４ｂに接続されている第２燃料導管２５ｂとを備え、第１燃料導管２５ａを介して低オクタン価燃料であるガソリンを第１インジェクタ２４ａに供給すると共に、第２燃料導管２５ｂを介して高オクタン価燃料であるエタノール−水混合液を第２インジェクタ２４ｂに供給する。

前記制御手段は、第１インジェクタ２４ａにより内燃機関３に供給されるガソリンと、第２インジェクタ２４ｂにより内燃機関３に供給されるエタノール−水混合液との混合比を任意に変化させることができ、これにより内燃機関３に供給される燃料のオクタン価を連続的に任意に変化させることができる。

次に、本実施形態の制御方法について説明する。

本実施形態の制御方法では、まず、図示しない制御装置が図２のＳＴＥＰ１で内燃機関３の要求出力を検出する。前記要求出力は、例えばアクセル開度、軸トルク等により検出される。

前記制御装置は、次にＳＴＥＰ２で運転状態を検出し、ＳＴＥＰ３で図３に示す負荷と回転数との関係により定まる燃焼領域マップを参照して、現在の運転状態が予混合圧縮着火運転を行う燃焼領域（図２，３に「ＨＣＣＩ燃焼領域」として示す）か、火花点火運転行う燃焼領域（図３に「ＳＩ燃焼領域」として示す）かを判断する。

そして、ＳＴＥＰ３で、現在の運転状態が予混合圧縮着火運転を行う燃焼領域にあると判断されたときは、ＳＴＥＰ４に進み、ＳＴＥＰ２で検知された運転状態から適正な目標吸気温度と目標吸気圧力とを設定する。このとき、前記目標吸気温度は、図４に示すように、内燃機関３の負荷が低いほど該目標吸気温度が高くなるように設定される。また、前記目標吸気圧力は、図４に示すように、内燃機関３の負荷が高いほど該目標吸気圧力が低くなるように設定される。

目標吸気温度と目標吸気圧力とが設定されると、次に、前記制御装置は、ＳＴＥＰ５で各温度センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより吸気温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を検知すると共に、圧力センサ１３により吸気圧力Ｐ１を検知する。次いで、ＳＴＥＰ６で、前記目標吸気温度及び目標吸気圧力と、ＳＴＥＰ５で検知された吸気温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及び吸気圧力Ｐ１とから、吸気装置５の直通ライン７に設けられた流量制御弁９ａの開度ＴＨ１と、加熱ライン８に設けられた流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２とを設定し、吸気温度が前記目標吸気温度に一致するようにする。

流量制御弁９ａの開度ＴＨ１と、流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２とを調整することにより、外部から直通ライン７に導入されたままの吸気の量と、加熱ライン８で熱交換器１０により加熱される吸気の量とを制御することができる。この結果、内燃機関３に導入される吸気の温度を常温から１００℃の範囲で連続的に変化させることができる。

次に、前記制御装置は、ＳＴＥＰ７で、温度センサ１２ｃにより内燃機関３に導入される直前の吸気温度Ｔ３を検知すると共に、圧力センサ１３により吸気圧力Ｐ１を検知し、次いでＳＴＥＰ８で吸気温度Ｔ３と吸気圧力Ｐ１とに基づいて、内燃機関３に供給される燃料のオクタン価を設定する。ここで、吸気温度Ｔ３により、オクタン価を設定するのは、前記流量制御弁９ａの開度ＴＨ１と、流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２とを調整することにより得られた吸気の温度が、前記目標吸気温度に達するには時間を要するためである。

ＳＴＥＰ８において、前記燃料のオクタン価の設定は、図５に示すように行われる。即ち、前記燃料のオクタン価は、温度センサ１２ｃで検知される吸気温度Ｔ３が高くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を高くし、吸気温度Ｔ３が低くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を低くする。また、同時に、内燃機関３の負荷が高くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を高くし、内燃機関３の負荷が低くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を低くする。

ＳＴＥＰ４〜８の制御は、例えば、フィードフォワード制御により行うことができる。そして、ＳＴＥＰ８で前記燃料のオクタン価が設定されたならば、ＳＴＥＰ９でＳＴＥＰ１に復帰し、ＳＴＥＰ２以降の動作が繰り返される。

次に、ＳＴＥＰ３で、現在の運転状態が火花点火運転を行う燃焼領域にあると判断されたときは、ＳＴＥＰ１０に進み、ＳＴＥＰ２で検知された運転状態から適正な目標吸気温度と目標吸気圧力とを設定する。尚、このとき、前記火花点火運転はストイキ燃焼運転である。

前記火花点火運転がストイキ燃焼運転であるとき、前記目標吸気温度は、図６に示すように、内燃機関３の負荷が低いほど該目標吸気温度が高くなるように設定される。また、前記目標吸気圧力は、図６に示すように、内燃機関３の負荷が高いほど該目標吸気圧力が低くなるように設定される。

目標吸気温度と目標吸気圧力とが設定されると、次に、前記制御装置は、ＳＴＥＰ１１で各温度センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより吸気温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を検知すると共に、圧力センサ１３により吸気圧力Ｐ１を検知する。次いで、ＳＴＥＰ１２で、前記目標吸気温度及び目標吸気圧力と、ＳＴＥＰ５で検知された吸気温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３及び吸気圧力Ｐ１とから、吸気装置５の直通ライン７に設けられた流量制御弁９ａの開度ＴＨ１と、加熱ライン８に設けられた流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２とを設定し、吸気温度が前記目標吸気温度に一致するようにする。

流量制御弁９ａの開度ＴＨ１と、流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２とを調整することにより、外部から直通ライン７に導入されたままの吸気の量と、加熱ライン８で熱交換器１０により加熱される吸気の量とを制御することができる。

次に、前記制御装置は、ＳＴＥＰ１３で、温度センサ１２ｃにより内燃機関３に導入される直前の吸気温度Ｔ３を検知すると共に、圧力センサ１３により吸気圧力Ｐ１を検知し、次いでＳＴＥＰ１４で吸気温度Ｔ３と吸気圧力Ｐ１とに基づいて、内燃機関３に供給される燃料のオクタン価を設定する。ここで、吸気温度Ｔ３により、オクタン価を設定するのは、前記流量制御弁９ａの開度ＴＨ１と、流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２とを調整することにより得られた吸気の温度が、前記目標吸気温度に達するには時間を要するためである。

ＳＴＥＰ１４において、前記燃料のオクタン価の設定は、図７に示すように行われる。即ち、前記燃料のオクタン価は、温度センサ１２ｃで検知される吸気温度Ｔ３が高くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を高くし、吸気温度Ｔ３が低くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を低くする。また、同時に、内燃機関３の負荷が高くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を高くし、内燃機関３の負荷が低くなるほど、燃料タンク４から供給される燃料のオクタン価を低くする。

ＳＴＥＰ１４で前記燃料のオクタン価が設定されたならば、次に、前記制御装置は、ＳＴＥＰ１５で火花点火の時期の設定を行う。ＳＴＥＰ１５において、前記火花点火の時期の設定は、図８に示すように行われる。即ち、前記火花点火の時期は、温度センサ１２ｃで検知される吸気温度Ｔ３が高くなるほど遅くされ、かつ、内燃機関３の負荷が高くなるほど遅くされる。

ＳＴＥＰ１０〜１５の制御は、例えば、フィードフォワード制御により行うことができる。そして、ＳＴＥＰ１５の後、ＳＴＥＰ９でＳＴＥＰ１に復帰し、ＳＴＥＰ２以降の動作が繰り返される。

尚、前記ＳＴＥＰ４〜８の制御は、フィードバック制御により行ってもよい。前記フィードバック制御では、例えば、内燃機関３が筒内圧センサやイオン電流センサ等の筒内燃焼を検知する装置を装備する場合に、内燃機関３の運転状態により設定される適正な着火時期と、前記筒内燃焼を検知する装置により検知された着火時期との間に差を生じるときには、ＳＴＥＰ４で設定される目標吸気温度を補正する。前記目標吸気温度の補正は、前記筒内燃焼を検知する装置により検知された着火時期が過早の場合には低温側に、遅延の場合には高温側に補正される。

また、内燃機関３の運転状態により設定される適正な着火時期と、前記筒内燃焼を検知する装置により検知された着火時期との間に差を生じるときには、ＳＴＥＰ８で設定される燃料のオクタン価を補正してもよい。前記オクタン価の補正は、前記筒内燃焼を検知する装置により検知された着火時期が過早の場合にはオクタン価を高くするように、遅延の場合にはオクタン価を低くするように補正される。

さらに、内燃機関３が、シリンダブロック等にノッキング検知装置を備える場合には、運転状態に応じてノッキング限界値を設定し、該ノッキング検知装置により検知される値が該ノッキング限界値を超えたならば、ＳＴＥＰ４で設定される目標吸気温度を低温側に補正するようにしてもよい。或いは、前記ノッキング検知装置により検知される値が前記ノッキング限界値を超えたならば、ＳＴＥＰ８で設定される燃料のオクタン価を高くなるように補正してもよい。

また、前記ＳＴＥＰ１０〜１５の制御も、フィードバック制御により行ってもよい。前記フィードバック制御では、例えば、内燃機関３が、シリンダブロック等にノッキング検知装置を備える場合には、運転状態に応じてノッキング限界値を設定し、該ノッキング検知装置により検知される値が該ノッキング限界値を超えたならば、ＳＴＥＰ１０で設定される目標吸気温度を低温側に補正する。或いは、前記ノッキング検知装置により検知される値が前記ノッキング限界値を超えたならば、ＳＴＥＰ１４で設定される燃料のオクタン価を高くなるように補正する。目標吸気温度とオクタン価とがいずれも限界にあって、補正できないときには、ＳＴＥＰ１５で設定される火花点火の時期を遅角側に補正する。

次に、前記火花点火運転がミラーサイクル運転の場合には、ＳＴＥＰ１０で設定される目標吸気温度をオットーサイクルの場合に比較して、高く設定する。連続可変ミラーサイクルである場合には、実効圧縮比の変化により、圧縮上死点での混合気温度が変化するが、目標吸気温度は圧縮上死点の混合気温度が概ね一定となるように設定される。

そして、前述のストイキ燃焼運転の場合の動作と同様にしてＳＴＥＰ１１〜１３を行った後、ＳＴＥＰ１４で吸気温度Ｔ３と実効圧縮比とに基づいて、内燃機関３に供給される燃料のオクタン価を設定し、ＳＴＥＰ１５で火花点火の時期を設定する。ＳＴＥＰ１０〜１５の制御は、例えば、フィードフォワード制御により行うことができる。また、ＳＴＥＰ１０〜１５の制御は、フィードバック制御により行ってもよく、この場合には、前述のストイキ燃焼運転の場合の動作と同様にして行うことができる。

次に、火花点火運転がリーンまたは排気再循環（ＥＧＲ）燃焼状態にある場合には、ＳＴＥＰ１０で設定される目標吸気温度と、ＳＴＥＰ１４で設定される燃料のオクタン価を、ストイキ燃焼運転の場合に比較して変化させて、フィードフォワード制御を行う。このとき、前記目標吸気温度は、ストイキ燃焼運転の場合に比較して高く設定される。

本実施形態の制御方法では、燃料タンク４で分離されたガソリンと、エタノール−水混合液とのうち、オクタン価の低いガソリンの残量が少なくなった場合には、前記吸気の温度を高くする。前記吸気の温度を高くする操作は、吸気装置５において、直通ライン７に設けられた流量制御弁９ａの開度ＴＨ１を小さくする一方、加熱ライン８に設けられた流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２を大きくすることにより行うことができる。

前記吸気の温度を高くすると、ＳＴＥＰ８またはＳＴＥＰ１４で設定される燃料のオクタン価が高くなる。この結果、燃料タンク４から内燃機関３に供給される燃料のうち、第１燃料導管２４ａによるガソリンの供給量よりも、第２燃料導管２４ｂによるエタノール−水混合液の供給量の方が多くなり、残量の少ないガソリンの消費が抑制される一方、残量の多いエタノール−水混合液の消費が促進される。

一方、燃料タンク４で分離されたガソリンと、エタノール−水混合液とのうち、オクタン価の高いエタノール−水混合液の残量が少なくなった場合には、前記吸気の温度を低くする。前記吸気の温度を低くする操作は、吸気装置５において、直通ライン７に設けられた流量制御弁９ａの開度ＴＨ１を大きくする一方、加熱ライン８に設けられた流量制御弁９ｂの開度ＴＨ２を小さくすることにより行うことができる。また、前記操作に加えて、排気再循環通路１６に設けられた制御弁１７を開き、水冷冷却器１８で冷却された排気を直通ライン７に導入するようにしてもよい。

前記吸気の温度を低くすると、ＳＴＥＰ８またはＳＴＥＰ１４で設定される燃料のオクタン価が低く高くなる。この結果、燃料タンク４から内燃機関３に供給される燃料のうち、第２燃料導管２４ｂによるエタノール−水混合液の供給量よりも、第１燃料導管２４ａによるガソリンの供給量の方が多くなり、残量の少ないエタノール−水混合液の消費が抑制される一方、残量の多いガソリンの消費が促進される。

尚、本実施形態では、ガソリンとエタノールとの混合燃料を収容する燃料タンク４を備える内燃機関システム１について説明しているが、内燃機関システム１はガソリンを収容する燃料タンクとエタノールを収容する燃料タンクとの２つの燃料タンクを備え、各燃料タンクからそれぞれの燃料を内燃機関３に供給するようにしてもよい。

本発明の制御方法を用いる内燃機関のシステム構成図。 本発明の制御方法を示すフローチャート。 内燃機関の負荷と、予混合圧縮着火運転の領域、火花点火運転の領域との関係を示すグラフ。 内燃機関の負荷と、目標吸気温度、目標吸気圧力との関係を示すグラフ。 内燃機関の負荷、吸気温度と、燃料のオクタン価との関係を示すグラフ。 内燃機関の負荷と、目標吸気温度、目標吸気圧力との関係を示すグラフ。 内燃機関の負荷、吸気温度と、燃料のオクタン価との関係を示すグラフ。 内燃機関の負荷、吸気温度と、火花点火の時期との関係を示すグラフ。

符号の説明

３…内燃機関、 ９ａ，９ｂ，１０…吸気温度調整手段、 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ…吸気温度検知手段、 ２４ａ，２４ｂ…燃料供給手段。

Claims (4)

1. 予混合圧縮着火運転と火花点火運転とを切換自在の内燃機関において、低負荷のときには予混合圧縮着火運転を行い、高負荷のときには火花点火運転を行う内燃機関の制御方法であって、
   該内燃機関は、オクタン価の異なる２種の燃料を任意の混合比で供給可能な燃料供給手段と、該内燃機関の吸気の温度を調整する吸気温度調整手段と、該内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温度検知手段とを備え、
   該吸気温度調整手段により吸気の温度を調整し、該吸気温度検知手段により検知される吸気温度が高くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、該吸気温度検知手段により検知される吸気温度が低くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くすると共に、
   該内燃機関の負荷が高くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、該内燃機関の負荷が低くなるほど、該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
2. 請求項１記載の内燃機関の制御方法において、前記２種の燃料は、ガソリンまたはナフサとエタノールとであることを特徴とする内燃機関の制御方法。
3. 請求項１記載の内燃機関の制御方法において、前記２種の燃料は、ガソリンまたはナフサとエタノールとの混合燃料に水を添加、混合することにより該混合燃料から分離されたガソリンまたはナフサとエタノール−水混合液とであることを特徴とする内燃機関の制御方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の制御方法において、前記２種の燃料のうち、オクタン価の低い燃料の残量が少ないときには該吸気温度調整手段により該吸気の温度を高くするか、あるいは該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を高くし、オクタン価の高い燃料の残量が少ないときには該吸気温度調整手段により該吸気の温度を低くするか、あるいは該燃料供給手段により供給される燃料のオクタン価を低くすることを特徴とする内燃機関の制御方法。

Images