JP2008121641A - Multi-fuel internal combustion engine - Google Patents

Multi-fuel internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2008121641A
JP2008121641A JP2006309644A JP2006309644A JP2008121641A JP 2008121641 A JP2008121641 A JP 2008121641A JP 2006309644 A JP2006309644 A JP 2006309644A JP 2006309644 A JP2006309644 A JP 2006309644A JP 2008121641 A JP2008121641 A JP 2008121641A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
injection
ignitability
compression
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006309644A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4737045B2 (en
Inventor
Shiro Tanno
史朗 丹野
Yasushi Ito
泰志 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006309644A priority Critical patent/JP4737045B2/en
Publication of JP2008121641A publication Critical patent/JP2008121641A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4737045B2 publication Critical patent/JP4737045B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve ignitability of fuel of low compression ignitability in a combustion chamber during compression self ignition diffuse combustion mode operation. <P>SOLUTION: A multi-fuel internal combustion engine operated by introducing at least one kind of fuel out of at least two kinds of fuels F1, F2 having different properties to a combustion chamber CC or introducing mixed fuel of at least the two kinds of fuels F1, F2 to the combustion chamber CC, is provided with a fuel property detection means (electronic control device 1) detecting ignitability index value which indicates compression ignitability of fuel itself introduced to the combustion chamber CC as an index, and a fuel injection control means (electronic control device 1) introducing fuel of low compression ignitability into the combustion chamber CC by injecting fuel before a predetermined time in a period from a suction stroke to a compression stroke and executing main injection after that when compression self ignition diffuse combustion is executed by using fuel in the combustion chamber CC which is judged as fuel of low compression ignitability based on the ignitability index value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、性状の異なる少なくとも2種類の燃料の内の少なくとも1種類を燃焼室に導いて又は当該少なくとも2種類の燃料からなる混合燃料を燃焼室に導いて運転される多種燃料内燃機関に関する。   The present invention relates to a multi-fuel internal combustion engine that is operated by introducing at least one of at least two types of fuels having different properties into a combustion chamber or guiding a mixed fuel composed of the at least two types of fuel into the combustion chamber.

従来、性状の異なる複数種類の燃料を用いて運転される所謂多種燃料内燃機関が知られている。例えば、下記の特許文献1には、吸気ポートに噴射された高オクタン価燃料の混合気中に低オクタン価燃料を噴射し、その低オクタン価燃料の自然発火を起点にして高オクタン価燃料の混合気を火炎伝播燃焼させる多種燃料内燃機関が開示されており、これにより、燃焼速度が速まって燃焼完了までの時間を短縮できるので、ノッキングの防止が可能であると記載されている。また、下記の特許文献2には、ガソリンや軽油、エタノールの様に多種類の燃料の中から運転者が選択したものを用いて運転可能な多種燃料内燃機関が開示されている。更に、この特許文献2には、機関負荷が所定の負荷よりも軽負荷であれば火花点火モードで運転され、高負荷であれば圧縮自着火拡散燃焼モードで運転される多種燃料内燃機関についても記載されている。また、下記の特許文献3には、ガソリンと軽油の混合燃料を用いて運転される多種燃料内燃機関について記載されている。   Conventionally, so-called multi-fuel internal combustion engines that are operated using a plurality of types of fuels having different properties are known. For example, in Patent Document 1 below, a low-octane fuel is injected into a mixture of high-octane fuel injected into an intake port, and the mixture of high-octane fuel starts from the spontaneous ignition of the low-octane fuel. A multi-fuel internal combustion engine for propagating combustion is disclosed, and it is described that knocking can be prevented because the combustion speed is increased and the time until the completion of combustion can be shortened. Patent Document 2 below discloses a multi-fuel internal combustion engine that can be operated using a fuel selected by a driver from various types of fuel such as gasoline, light oil, and ethanol. Furthermore, this Patent Document 2 also discloses a multi-fuel internal combustion engine that is operated in a spark ignition mode when the engine load is lighter than a predetermined load and that is operated in a compression auto-ignition diffusion combustion mode when the engine load is high. Are listed. Patent Document 3 below describes a multi-fuel internal combustion engine that is operated using a mixed fuel of gasoline and light oil.

特開2004−197660号公報JP 2004-197660 A 特開2004−245126号公報JP 2004-245126 A 特開平9−68061号公報JP-A-9-68061

しかしながら、上記特許文献1に開示された多種燃料内燃機関は、主燃焼が火炎伝播によって行われるので、ノッキングの防止効果には限度がある。一方、ノッキングの発生を抑える為に効果的な燃焼形態としては、圧縮空気中に噴射した燃料を自己着火させることで拡散燃焼させる圧縮自着火拡散燃焼が知られている。   However, the multifuel internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 has a limit in the knocking prevention effect because the main combustion is performed by flame propagation. On the other hand, as an effective combustion mode for suppressing the occurrence of knocking, compression self-ignition diffusion combustion is known in which diffusion fuel is burned by self-ignition of fuel injected into compressed air.

ここで、圧縮自着火拡散燃焼させる際に用いられる燃料の圧縮着火性が低い場合には、その圧縮着火性が低ければ低いほど着火遅れ期間(燃料噴射から着火開始までの時間)を長期化させるので、着火時に急峻な燃焼が引き起こされ、窒素酸化物(NOx)の発生量の増大や熱効率の悪化を招いてしまう。従って、そのようなNOx発生量の増大等を回避する為には、急激に進行する燃焼を緩和させればよく、その為には燃料噴射時期の遅角化を図ればよい。しかしながら、圧縮着火性の低い燃料で圧縮自着火拡散燃焼を行う際には、燃料噴射時期を遅角させることによってPMやスモークの発生量が増大してしまうので好ましくない。   Here, when the compression ignitability of the fuel used in the compression self-ignition diffusion combustion is low, the lower the compression ignitability, the longer the ignition delay period (time from fuel injection to ignition start). Therefore, steep combustion is caused at the time of ignition, resulting in an increase in the amount of nitrogen oxide (NOx) generated and deterioration in thermal efficiency. Therefore, in order to avoid such an increase in the amount of NOx generated, it is only necessary to mitigate suddenly progressing combustion. To that end, it is only necessary to retard the fuel injection timing. However, when performing compression auto-ignition diffusion combustion with fuel with low compression ignitability, retarding the fuel injection timing increases the generation amount of PM and smoke, which is not preferable.

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時における燃焼室内の低圧縮着火性燃料に対する着火性を改善させることが可能な多種燃料内燃機関を提供することを、その目的とする。   Accordingly, the present invention provides a multi-fuel internal combustion engine that can improve the inconvenience of the conventional example and improve the ignitability of the low compression ignitable fuel in the combustion chamber during the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation. That is the purpose.

上記目的を達成する為、請求項1記載の発明では、性状の異なる少なくとも2種類の燃料の内の少なくとも1種類が燃焼室に導かれ又は当該少なくとも2種類の燃料からなる混合燃料が燃焼室に導かれて運転される多種燃料内燃機関において、その燃焼室内に導かれる燃料自体の圧縮着火性について指数化した着火性指数値を検出する燃料特性検出手段と、その着火性指数値に基づき低圧縮着火性と判断された燃焼室内の燃料を用いて圧縮自着火拡散燃焼させる際に、燃料を吸気行程から圧縮行程までの期間中の所定の時期に先立ち噴射させ、その後に主噴射させて燃焼室内に低圧縮着火性の燃料を導く燃料噴射制御手段と、を設けている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, at least one of at least two types of fuels having different properties is led to the combustion chamber, or a mixed fuel composed of the at least two types of fuel is supplied to the combustion chamber. In a multi-fuel internal combustion engine that is led and operated, fuel characteristic detection means for detecting an ignitability index value obtained by indexing the compression ignitability of the fuel itself guided into the combustion chamber, and low compression based on the ignitability index value When performing compression auto-ignition diffusion combustion using the fuel in the combustion chamber determined to be ignitable, the fuel is injected prior to a predetermined time during the period from the intake stroke to the compression stroke, and then injected into the combustion chamber And a fuel injection control means for introducing low compression ignitable fuel.

この請求項1記載の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射された燃料の燃焼に伴って燃焼室内の筒内温度及び筒内圧力が上昇するので、燃焼室内における主噴射された燃料に対しての着火性が向上する。また、この多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射された燃料の着火に伴って火炎核が発生しているときや発熱しているときに主噴射することによって、燃焼室内における主噴射燃料に対しての着火性が向上する。これが為、この多種燃料内燃機関においては、異常燃焼によるノッキングの起こらない安定した圧縮自着火拡散燃焼モードでの運転が可能になるので、燃焼室内に導かれる主噴射燃料の圧縮着火性が低くても急峻な燃焼が起こらず、NOxの発生量の増大や熱効率の悪化を抑制することができる。更に、この多種燃料内燃機関においては、燃料の圧縮着火性が低くても圧縮自着火拡散燃焼時にディーゼルノックが起こらなくなるので、燃焼時の騒音や振動が抑制され、また、燃料の圧縮着火性が低くても圧縮自着火拡散燃焼時の着火を安定させることができるので、不安定な着火及び燃焼の繰り返しによるトルク変動が抑制される。   In the multi-fuel internal combustion engine according to the first aspect, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure in the combustion chamber increase with combustion of the fuel injected before, so that Ignition is improved. Further, in this multi-fuel internal combustion engine, the main injection is performed with respect to the main injection fuel in the combustion chamber by performing main injection when flame nuclei are generated in association with ignition of the fuel injected before or when heat is generated. Ignitability is improved. For this reason, this multi-fuel internal combustion engine can be operated in a stable compression auto-ignition diffusion combustion mode in which knocking due to abnormal combustion does not occur, so the compression ignitability of the main injection fuel led into the combustion chamber is low. However, steep combustion does not occur, and an increase in the amount of NOx generated and thermal efficiency deterioration can be suppressed. Further, in this multi-fuel internal combustion engine, even if the compression ignitability of the fuel is low, diesel knock does not occur during the compression auto-ignition diffusion combustion, so that noise and vibration during combustion are suppressed, and the compression ignitability of the fuel is reduced. Since the ignition at the time of compression auto-ignition diffusion combustion can be stabilized even if it is low, torque fluctuation due to unstable ignition and repeated combustion is suppressed.

一般に、燃焼室内の燃料に対する着火性が低下して行くにつれて、その燃料が自己着火するまでに時間を要してしまう。これが為、請求項2記載の発明では、上記請求項1記載の多種燃料内燃機関において、燃焼室内における先立ち噴射された燃料に対しての着火性が低いほど吸気行程から圧縮行程までの期間中の早い時期に先立ち噴射させるよう燃料噴射制御手段を構成している。   Generally, as the ignitability of the fuel in the combustion chamber decreases, it takes time for the fuel to self-ignite. For this reason, in the invention according to claim 2, in the multifuel internal combustion engine according to claim 1, during the period from the intake stroke to the compression stroke, the lower the ignitability of the fuel previously injected in the combustion chamber, The fuel injection control means is configured to inject prior to an earlier time.

これにより、この請求項2記載の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射燃料自体の圧縮着火性が低くても、この先立ち噴射燃料を主噴射の燃料噴射時期までに自己着火させることができるようになる。   Thereby, in the multifuel internal combustion engine according to claim 2, even if the compression ignitability of the prior injection fuel itself is low, the prior injection fuel can be self-ignited by the fuel injection timing of the main injection. Become.

また、上記目的を達成する為、請求項3記載の発明では、上記請求項1又は2に記載の多種燃料内燃機関において、吸気圧が低いほど先立ち噴射の燃料噴射量が減少されるように燃料噴射制御手段を構成している。例えば、この燃料噴射制御手段は、請求項4記載の発明の如く、吸気圧が低いほど先立ち噴射の燃料噴射量の上限値を低下させるように構成する。   In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the multifuel internal combustion engine according to the first or second aspect, the fuel injection amount of the preceding injection is decreased as the intake pressure is lower. It constitutes an injection control means. For example, the fuel injection control means is configured to reduce the upper limit value of the fuel injection amount of the preceding injection as the intake pressure is lower, as in the fourth aspect of the invention.

先立ち噴射の燃料噴射量が同じ場合には吸気圧が低いほど圧縮自着火拡散燃焼時に急峻な燃焼を引き起こし易くなるが、この請求項3又は4に記載の多種燃料内燃機関においては、吸気圧が低いほど先立ち噴射の燃料噴射量が少なくなるので、急峻な燃焼を防ぐことができる。   When the fuel injection amount of the prior injection is the same, the lower the intake pressure, the easier it is to cause steep combustion during compression auto-ignition diffusion combustion. However, in the multifuel internal combustion engine according to claim 3 or 4, The lower the amount, the smaller the fuel injection amount of the prior injection, so that sharp combustion can be prevented.

また、上記目的を達成する為、請求項5記載の発明では、上記請求項1,2,3又は4に記載の多種燃料内燃機関において、機関回転数が低いほど先立ち噴射の燃料噴射量が減少されるように燃料噴射制御手段を構成している。例えば、この燃料噴射制御手段は、請求項6記載の発明の如く、機関回転数が低いほど先立ち噴射の燃料噴射量の上限値を低下させるように構成する。   In order to achieve the above object, in the invention according to claim 5, in the multifuel internal combustion engine according to claim 1, 2, 3 or 4, the fuel injection amount of the preceding injection decreases as the engine speed decreases. Thus, the fuel injection control means is configured. For example, the fuel injection control means is configured to reduce the upper limit value of the fuel injection amount of the preceding injection as the engine speed is lower, as in the invention of claim 6.

先立ち噴射の燃料噴射量が同じ場合には機関回転数が低いほど圧縮自着火拡散燃焼時に急峻な燃焼を引き起こし易くなるが、この請求項5又は6に記載の多種燃料内燃機関においては、機関回転数が低いほど先立ち噴射の燃料噴射量が少なくなるので、急峻な燃焼を防ぐことができる。   When the fuel injection amount of the prior injection is the same, the lower the engine speed, the easier it is to cause steep combustion at the time of compression auto-ignition diffusion combustion. In the multi-fuel internal combustion engine according to claim 5 or 6, The lower the number, the smaller the fuel injection amount of the prior injection, so that sharp combustion can be prevented.

ここで、点火時期の制御等を省けるとの観点からすれば、先立ち噴射された燃料は燃焼室内で自己着火させることが好ましく、これが為、その燃料には少なくとも圧縮着火性に優れた燃料が含まれていることが好ましい。従って、例えば、その燃焼室内の燃料は、請求項7記載の発明の如く、ガソリンと軽油の混合燃料にすればよい。   Here, from the viewpoint of omitting control of the ignition timing, it is preferable that the previously injected fuel is self-ignited in the combustion chamber, and for this reason, the fuel includes at least a fuel excellent in compression ignitability. It is preferable that Therefore, for example, the fuel in the combustion chamber may be a mixed fuel of gasoline and light oil as in the seventh aspect of the invention.

また、上記目的を達成する為、請求項8記載の発明では、上記請求項1記載の多種燃料内燃機関において、先立ち噴射させる燃料は高引火性燃料であり、燃料噴射制御手段は、先立ち噴射された燃料の混合気に火花点火させ、その後に主噴射させるよう構成している。   In order to achieve the above object, in the invention according to claim 8, in the multifuel internal combustion engine according to claim 1, the fuel to be injected in advance is a highly flammable fuel, and the fuel injection control means is injected in advance. The fuel gas mixture is ignited with sparks and then injected into the main fuel.

この請求項8記載の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射燃料を火花点火により着火して燃焼させており、これにより燃焼室内の筒内温度及び筒内圧力が上昇するので、燃焼室内における主噴射燃料に対しての着火性が向上する。また、この多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射燃料の火花点火による着火に伴って火炎核が発生しているときや発熱しているときに主噴射することによって、燃焼室内における主噴射燃料に対しての着火性が向上する。これが為、この多種燃料内燃機関においては、上述した請求項1記載の多種燃料内燃機関と同様の効果を奏することができる。   In the multi-fuel internal combustion engine according to claim 8, since the injected fuel is ignited by spark ignition and burned in advance, thereby increasing the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure in the combustion chamber, the main injection in the combustion chamber The ignitability to fuel is improved. Further, in this multi-fuel internal combustion engine, the main fuel is injected into the combustion chamber with respect to the main fuel injected in the combustion chamber by performing main injection when flame nuclei are generated or generated by the ignition of the injected fuel by spark ignition. All the ignitability is improved. Therefore, the multifuel internal combustion engine can achieve the same effects as the multifuel internal combustion engine according to the first aspect.

また、上記目的を達成する為、請求項9記載の発明では、上記請求項1から8の内の何れか1つに記載の多種燃料内燃機関において、先立ち噴射を実行させる場合に、主噴射の燃料噴射時期が進角制御されるように燃料噴射制御手段を構成している。   In order to achieve the above object, in the invention according to claim 9, in the multi-fuel internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, when the prior injection is executed, the main injection is performed. The fuel injection control means is configured so that the fuel injection timing is advanced.

この請求項9記載の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射によって急峻な燃焼を防いでいるので、主噴射の燃料噴射時期を進角させることによって圧縮自着火拡散燃焼時のPMやスモークの発生を抑えることができるようになる。   In the multi-fuel internal combustion engine according to claim 9, since steep combustion is prevented by the prior injection, the generation of PM and smoke at the time of compression auto-ignition diffusion combustion is advanced by advancing the fuel injection timing of the main injection. It will be possible to suppress.

本発明に係る多種燃料内燃機関は、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際の燃料の圧縮着火性が低ければ、主噴射前に先立ち噴射させ、その燃焼反応を利用して筒内温度及び筒内圧力を上昇させて主噴射燃料に対しての着火性を高めている。また、この多種燃料内燃機関は、同様の状況下において、先立ち噴射燃料の着火に伴う火炎核や発熱を火種にして低圧縮着火性の主噴射燃料に対しての着火性を高めている。これが為、この多種燃料内燃機関によれば、燃焼室内に導かれる燃料の圧縮着火性の善し悪しに拘わらず、異常燃焼によるノッキングの発生を抑えることが可能な圧縮自着火拡散燃焼を行わせることができる。特に、この多種燃料内燃機関は、低圧縮着火性の燃料を用いても急峻な燃焼を起こさせずに圧縮自着火拡散燃焼させることができるので、NOxの発生量の増大や熱効率の悪化を抑制することができる。また、この多種燃料内燃機関は、低圧縮着火性の燃料を用いても圧縮自着火拡散燃焼時に安定した着火及び燃焼が行われるので、燃焼時の騒音や振動、トルク変動を抑制することができる。一方、この多種燃料内燃機関においては、混合燃料の圧縮着火性が悪化しても安定した圧縮自着火拡散燃焼が可能なので、蒸発性の高い燃料の混合割合を高めることができるようになり、圧縮自着火拡散燃焼時のPMやスモークの発生を抑えることができるようになる。このように、本発明に係る多種燃料内燃機関によれば、安定した圧縮自着火拡散燃焼モード運転を可能にし、エミッション性能及び出力性能の向上、燃費性能の向上を図ることができる。   In the multi-fuel internal combustion engine according to the present invention, if the compression ignitability of the fuel when operating in the compression auto-ignition diffusion combustion mode is low, the fuel is injected prior to the main injection, and the in-cylinder temperature and the cylinder are utilized using the combustion reaction. The internal pressure is increased to improve the ignitability of the main injection fuel. In addition, this multi-fuel internal combustion engine enhances the ignitability of the main injection fuel with low compression ignitability by using flame nuclei and heat generated by the ignition of the injected fuel as a fire type under similar conditions. For this reason, according to this multi-fuel internal combustion engine, it is possible to perform compression auto-ignition diffusion combustion capable of suppressing the occurrence of knocking due to abnormal combustion, regardless of whether the compression ignitability of the fuel introduced into the combustion chamber is good or bad. it can. In particular, this multi-fuel internal combustion engine can perform compression auto-ignition diffusion combustion without causing steep combustion even when using low-compression ignitable fuel, thereby suppressing an increase in the amount of NOx generated and deterioration in thermal efficiency. can do. In addition, since this multi-fuel internal combustion engine performs stable ignition and combustion at the time of compression self-ignition diffusion combustion even when using a low-compression ignitable fuel, noise, vibration, and torque fluctuations during combustion can be suppressed. . On the other hand, in this multi-fuel internal combustion engine, stable compression auto-ignition diffusion combustion is possible even if the compression ignitability of the mixed fuel deteriorates, so that the mixing ratio of highly evaporable fuel can be increased, and the compression Generation of PM and smoke during self-ignition diffusion combustion can be suppressed. Thus, according to the multifuel internal combustion engine which concerns on this invention, the stable compression auto-ignition diffusion combustion mode driving | operation is enabled, The improvement of emission performance and output performance, and the improvement of a fuel consumption performance can be aimed at.

以下に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a multi-fuel internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例1を図1から図7に基づいて説明する。この多種燃料内燃機関とは、性状の異なる少なくとも2種類の燃料の内の少なくとも1種類を燃焼室に導いて又は当該少なくとも2種類の燃料からなる混合燃料を燃焼室に導いて運転される内燃機関である。本実施例1にあっては、後者の多種燃料内燃機関を例に挙げて説明する。   Embodiment 1 A first embodiment of a multifuel internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. This multi-fuel internal combustion engine is an internal combustion engine that is operated by introducing at least one of at least two types of fuels having different properties into the combustion chamber or by introducing a mixed fuel composed of the at least two types of fuel into the combustion chamber. It is. In the first embodiment, the latter multi-fuel internal combustion engine will be described as an example.

この多種燃料内燃機関は、図1に示す電子制御装置(ECU)1によって燃焼制御等の各種制御動作が実行される。その電子制御装置1は、図示しないCPU(中央演算処理装置),所定の制御プログラム等を予め記憶しているROM(Read Only Memory),そのCPUの演算結果を一時記憶するRAM(Random Access Memory),予め用意された情報等を記憶するバックアップRAM等で構成されている。   In this multifuel internal combustion engine, various control operations such as combustion control are executed by an electronic control unit (ECU) 1 shown in FIG. The electronic control unit 1 includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program and the like, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores the calculation result of the CPU. , And a backup RAM for storing information prepared in advance.

最初に、ここで例示する多種燃料内燃機関の構成について図1に基づき説明を行う。尚、その図1においては1気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の多種燃料内燃機関にも適用可能である。本実施例1においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。   First, the configuration of the multi-fuel internal combustion engine exemplified here will be described with reference to FIG. Although only one cylinder is shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this, and can be applied to a multi-cylinder multifuel internal combustion engine. In the first embodiment, description will be made assuming that a plurality of cylinders are provided.

この多種燃料内燃機関には、燃焼室CCを形成するシリンダヘッド11,シリンダブロック12及びピストン13が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド11とシリンダブロック12は図1に示すヘッドガスケット14を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド11の下面の凹部11aとシリンダブロック12のシリンダボア12aとの空間内にピストン13が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室CCは、そのシリンダヘッド11の凹部11aの壁面とシリンダボア12aの壁面とピストン13の頂面13aとで囲まれた空間によって構成される。   The multifuel internal combustion engine is provided with a cylinder head 11, a cylinder block 12, and a piston 13 that form a combustion chamber CC. Here, the cylinder head 11 and the cylinder block 12 are fastened with bolts or the like via the head gasket 14 shown in FIG. 1, and the recess 11a on the lower surface of the cylinder head 11 and the cylinder bore 12a of the cylinder block 12 formed thereby. The piston 13 is disposed so as to be capable of reciprocating in the space. And the combustion chamber CC mentioned above is comprised by the space enclosed by the wall surface of the recessed part 11a of the cylinder head 11, the wall surface of the cylinder bore 12a, and the top surface 13a of the piston 13. FIG.

本実施例1の多種燃料内燃機関は、機関回転数や機関負荷等の運転条件及び燃焼モードに従って空気と燃料を燃焼室CCに送り込み、その運転条件等に応じた燃焼制御を実行する。その空気については、図1に示す吸気通路21とシリンダヘッド11の吸気ポート11bを介して外部から吸入される。一方、その燃料については、図1に示す燃料供給装置50を用いて供給される。   The multifuel internal combustion engine of the first embodiment sends air and fuel into the combustion chamber CC according to the operating conditions such as the engine speed and engine load and the combustion mode, and executes combustion control according to the operating conditions. The air is sucked from the outside through the intake passage 21 and the intake port 11b of the cylinder head 11 shown in FIG. On the other hand, the fuel is supplied using the fuel supply device 50 shown in FIG.

先ず、空気の供給経路について説明する。本実施例1の吸気通路21上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ22と、外部からの吸入空気量を検出するエアフロメータ23と、が設けられている。この多種燃料内燃機関においては、そのエアフロメータ23の検出信号が電子制御装置1へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置1が吸入空気量や機関負荷等を算出する。   First, the air supply path will be described. On the intake passage 21 of the first embodiment, an air cleaner 22 that removes foreign matters such as dust contained in air introduced from the outside, and an air flow meter 23 that detects the amount of intake air from the outside are provided. . In this multi-fuel internal combustion engine, the detection signal of the air flow meter 23 is sent to the electronic control unit 1, and the electronic control unit 1 calculates the intake air amount, the engine load and the like based on the detection signal.

また、その吸気通路21上におけるエアフロメータ23よりも下流側には、燃焼室CC内への吸入空気量を調節するスロットルバルブ24と、このスロットルバルブ24を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ25と、が設けられている。本実施例1の電子制御装置1は、そのスロットルバルブアクチュエータ25を運転条件及び燃焼モードに従って駆動制御し、その運転条件等に応じた弁開度(換言すれば、吸入空気量)となるようにスロットルバルブ24の開弁角度を調節させる。例えば、そのスロットルバルブ24は、運転条件や燃焼モードに応じた空燃比を成す為に必要な吸入空気量の空気が燃焼室CCに吸入されるよう調節される。この多種燃料内燃機関においては、そのスロットルバルブ24の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置1に送信するスロットル開度センサ26が設けられている。   A throttle valve 24 that adjusts the amount of intake air into the combustion chamber CC and a throttle valve actuator 25 that opens and closes the throttle valve 24 are disposed downstream of the air flow meter 23 on the intake passage 21. Is provided. The electronic control device 1 according to the first embodiment controls the throttle valve actuator 25 according to the operating conditions and the combustion mode so that the valve opening degree (in other words, the intake air amount) according to the operating conditions is obtained. The valve opening angle of the throttle valve 24 is adjusted. For example, the throttle valve 24 is adjusted so that the intake air amount necessary for achieving an air-fuel ratio corresponding to the operating conditions and the combustion mode is sucked into the combustion chamber CC. The multifuel internal combustion engine is provided with a throttle opening sensor 26 that detects the valve opening of the throttle valve 24 and transmits the detection signal to the electronic control unit 1.

更に、吸気ポート11bはその一端が燃焼室CCに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ31が配設されている。その開口の数量は1つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ31が配備される。従って、この多種燃料内燃機関においては、その吸気バルブ31を開弁させることによって吸気ポート11bから燃焼室CC内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ31を閉弁させることによって燃焼室CC内への空気の流入が遮断される。   Further, one end of the intake port 11b opens to the combustion chamber CC, and an intake valve 31 for opening and closing the opening is disposed at the opening portion. The number of openings may be one or more, and an intake valve 31 is provided for each opening. Therefore, in this multi-fuel internal combustion engine, air is sucked into the combustion chamber CC from the intake port 11b by opening the intake valve 31 and closed in the combustion chamber CC by closing the intake valve 31. Inflow of air to is blocked.

ここで、その吸気バルブ31としては、例えば、図示しない吸気側カムシャフトの回転と弾性部材(弦巻バネ)の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気バルブ31においては、その吸気側カムシャフトとクランクシャフト15の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってその吸気側カムシャフトをクランクシャフト15の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。本実施例1の多種燃料内燃機関においては、このようなクランクシャフト15の回転に同期して開閉駆動される吸気バルブ31を適用する。   Here, as the intake valve 31, for example, there is a valve that is driven to open and close in accordance with the rotation of an intake camshaft (not shown) and the elastic force of an elastic member (string spring). In this type of intake valve 31, by interposing a power transmission mechanism such as a chain or a sprocket between the intake side camshaft and the crankshaft 15, the intake side camshaft is interlocked with the rotation of the crankshaft 15, Open / close drive is performed at a preset opening / closing timing. In the multifuel internal combustion engine of the first embodiment, the intake valve 31 that is opened and closed in synchronization with the rotation of the crankshaft 15 is applied.

但し、この多種燃料内燃機関は、その吸気バルブ31の開閉時期やリフト量を変更可能な所謂可変バルブタイミング&リフト機構等の可変バルブ機構を具備してもよく、これにより、その吸気バルブ31の開閉時期やリフト量を運転条件及び燃焼モードに応じた好適なものへと可変させることができるようになる。更にまた、この多種燃料内燃機関においては、かかる可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気バルブ31を開閉駆動させる所謂電磁駆動弁を利用してもよい。   However, this multi-fuel internal combustion engine may be provided with a variable valve mechanism such as a so-called variable valve timing & lift mechanism that can change the opening / closing timing and lift amount of the intake valve 31. The opening / closing timing and the lift amount can be changed to suitable ones according to the operating conditions and the combustion mode. Furthermore, in this multi-fuel internal combustion engine, a so-called electromagnetically driven valve that opens and closes the intake valve 31 using electromagnetic force may be used in order to obtain the same effect as the variable valve mechanism.

続いて、燃料供給装置50について説明する。この燃料供給装置50は、性状の異なる複数種類の燃料を燃焼室CCに導くものである。本実施例1にあっては、性状の異なる2種類の燃料(第1燃料タンク41Aに貯留された第1燃料F1と第2燃料タンク41Bに貯留された第2燃料F2)を予め所定の燃料混合比率で混合して、その混合燃料を燃焼室CC内に直接噴射させるべく構成したものについて例示する。   Next, the fuel supply device 50 will be described. The fuel supply device 50 guides a plurality of types of fuel having different properties to the combustion chamber CC. In the first embodiment, two types of fuels having different properties (a first fuel F1 stored in the first fuel tank 41A and a second fuel F2 stored in the second fuel tank 41B) are preliminarily stored in a predetermined fuel. An example is shown in which the mixture is mixed at a mixing ratio and the mixed fuel is directly injected into the combustion chamber CC.

具体的に、この燃料供給装置50は、第1燃料F1を第1燃料タンク41Aから吸い上げて第1燃料通路51Aに送出する第1フィードポンプ52Aと、第2燃料F2を第2燃料タンク41Bから吸い上げて第2燃料通路51Bに送出する第2フィードポンプ52Bと、その第1及び第2の燃料通路51A,51Bから各々送られてきた第1及び第2の燃料F1,F2を混ぜ合わせる燃料混合手段53と、この燃料混合手段53にて生成された混合燃料を加圧して高圧燃料通路54に圧送する高圧燃料ポンプ55と、その高圧燃料通路54の混合燃料を夫々の気筒に分配するデリバリ通路56と、このデリバリ通路56から供給された混合燃料を燃焼室CC内に噴射する各気筒の燃料噴射弁57と、を備える。   Specifically, the fuel supply device 50 includes a first feed pump 52A that sucks up the first fuel F1 from the first fuel tank 41A and sends it to the first fuel passage 51A, and a second fuel F2 from the second fuel tank 41B. Fuel mixing for mixing the second feed pump 52B sucked up and sent to the second fuel passage 51B, and the first and second fuels F1 and F2 sent from the first and second fuel passages 51A and 51B, respectively. Means 53, a high-pressure fuel pump 55 for pressurizing and feeding the mixed fuel produced by the fuel mixing means 53 to the high-pressure fuel passage 54, and a delivery passage for distributing the mixed fuel in the high-pressure fuel passage 54 to the respective cylinders 56 and a fuel injection valve 57 for each cylinder for injecting the mixed fuel supplied from the delivery passage 56 into the combustion chamber CC.

この燃料供給装置50においては、その第1フィードポンプ52A,第2フィードポンプ52B及び燃料混合手段53を電子制御装置1の燃料混合制御手段に駆動制御させ、これにより、所定の燃料混合比率の混合燃料が燃料混合手段53で生成されるように構成する。例えば、この燃料供給装置50は、その第1フィードポンプ52Aと第2フィードポンプ52Bの夫々の吐出量を電子制御装置1の燃料混合制御手段に加減させることによって混合燃料の燃料混合比率を調節してもよく、その燃料混合制御手段の指示に従って燃料混合手段53に第1及び第2の燃料F1,F2の夫々の混合割合を加減させて混合燃料の燃料混合比率を調節してもよい。ここで、その燃料混合比率は、予め設定されている一定値であってもよく、運転条件や燃焼モードに応じて変わる変動値であってもよい。   In the fuel supply device 50, the first feed pump 52A, the second feed pump 52B, and the fuel mixing means 53 are driven and controlled by the fuel mixing control means of the electronic control unit 1, thereby mixing at a predetermined fuel mixing ratio. The fuel is mixed by the fuel mixing means 53. For example, the fuel supply device 50 adjusts the fuel mixing ratio of the mixed fuel by adjusting the discharge amounts of the first feed pump 52A and the second feed pump 52B to the fuel mixing control means of the electronic control device 1. Alternatively, the fuel mixing ratio of the mixed fuel may be adjusted by adjusting the mixing ratio of the first and second fuels F1 and F2 in the fuel mixing means 53 according to the instruction of the fuel mixing control means. Here, the fuel mixture ratio may be a constant value set in advance, or may be a variable value that varies depending on the operating conditions and the combustion mode.

また、この燃料供給装置50は、その高圧燃料ポンプ55及び燃料噴射弁57を電子制御装置1の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、所望の燃料噴射量,燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で上記の生成された混合燃料が噴射されるように構成する。例えば、その電子制御装置1の燃料噴射制御手段には、その混合燃料を高圧燃料ポンプ55から圧送させ、運転条件や燃焼モード等に応じた燃料噴射条件で燃料噴射弁57に噴射を実行させる。   In addition, the fuel supply device 50 causes the high-pressure fuel pump 55 and the fuel injection valve 57 to be driven and controlled by the fuel injection control means of the electronic control unit 1, so that a desired fuel injection amount, fuel injection timing, and fuel injection period can be obtained. The generated mixed fuel is configured to be injected under fuel injection conditions such as the above. For example, the fuel injection control means of the electronic control unit 1 pumps the mixed fuel from the high-pressure fuel pump 55 and causes the fuel injection valve 57 to perform injection under fuel injection conditions corresponding to operating conditions, combustion modes, and the like.

そのようにして燃焼室CCに供給された混合燃料は、上述した空気と相俟って燃焼モードに対応する着火モードの着火動作によって燃焼させられる。そして、その燃焼された後の筒内ガスは、燃焼室CCから図1に示す排気ポート11cへと排出される。ここで、この排気ポート11cには、燃焼室CCとの間の開口を開閉させる排気バルブ61が配設されている。その開口の数量は1つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ61が配備される。従って、この多種燃料内燃機関においては、その排気バルブ61を開弁させることによって燃焼室CC内から排気ポート11cに燃焼後の筒内ガスが排出され、その排気バルブ61を閉弁させることによって筒内ガスの排気ポート11cへの排出が遮断される。   The mixed fuel thus supplied to the combustion chamber CC is burned by the ignition operation in the ignition mode corresponding to the combustion mode in combination with the air described above. The in-cylinder gas after the combustion is discharged from the combustion chamber CC to the exhaust port 11c shown in FIG. Here, an exhaust valve 61 that opens and closes an opening between the exhaust port 11c and the combustion chamber CC is disposed. The number of openings may be one or more, and the exhaust valve 61 described above is provided for each opening. Therefore, in this multi-fuel internal combustion engine, the in-cylinder gas after combustion is discharged from the combustion chamber CC to the exhaust port 11c by opening the exhaust valve 61, and the exhaust valve 61 is closed to close the cylinder. The discharge of the internal gas to the exhaust port 11c is blocked.

ここで、その排気バルブ61としては、上述した吸気バルブ31と同様に、動力伝達機構を介在させたもの、所謂可変バルブタイミング&リフト機構等の可変バルブ機構を具備したものや所謂電磁駆動弁を適用することができる。   Here, as the exhaust valve 61, as in the intake valve 31 described above, a valve with a power transmission mechanism, a valve with a variable valve mechanism such as a so-called variable valve timing & lift mechanism, or a so-called electromagnetically driven valve can be used. Can be applied.

ところで、内燃機関においては、一般に、拡散燃焼モードと火炎伝播燃焼モードとに燃焼モードが大別され、その夫々に対応する着火モードとして圧縮自着火モードと予混合火花点火モードとが用意される。以下においては、それらを一括して燃焼モードと総称し、各々圧縮自着火拡散燃焼モード、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードと称する。   By the way, in an internal combustion engine, combustion modes are generally divided into a diffusion combustion mode and a flame propagation combustion mode, and a compression auto-ignition mode and a premixed spark ignition mode are prepared as ignition modes corresponding to the combustion modes. Hereinafter, they are collectively referred to as a combustion mode, and are respectively referred to as a compression autoignition diffusion combustion mode and a premixed spark ignition flame propagation combustion mode.

先ず、圧縮自着火拡散燃焼モードとは、圧縮行程の燃焼室CC内で形成された高温の圧縮空気の中に高圧の燃料を噴射することによって燃料の一部を自己着火させ、その燃料と空気を拡散混合させながら燃焼を進行させる燃焼形態のことである。ここで、燃焼室CC内の圧縮空気と燃料は瞬時に混合され難いので、燃料の噴射開始直後においては、所々で空燃比に濃淡が生じてしまう。一方、拡散燃焼させる際には一般的に下記の如き圧縮着火性に優れた燃料を使用することが好ましく、そのような圧縮着火性の良好な燃料は、全噴射量が噴射し終わるのを待つことなく、燃焼に適した空燃比の部分において自ら発火してしまう。これが為、この圧縮自着火拡散燃焼モードにおいては、燃焼に適した空燃比の部分の燃料が先に自己着火し、これにより形成された火炎が残りの燃料と空気を巻き込みながら徐々に燃焼を進行させる。このような圧縮自着火拡散燃焼時には、異常燃焼が起こらないので、一般にガソリン機関で言われるところのノッキングは発生しない。これが為、高負荷域で高トルク化及び高出力化を図る為には、ノッキングの制約を受けない圧縮自着火拡散燃焼モードで運転させることが望ましい。   First, the compression self-ignition diffusion combustion mode is a method in which a part of fuel is self-ignited by injecting high-pressure fuel into high-temperature compressed air formed in the combustion chamber CC in the compression stroke, and the fuel and air Is a combustion mode in which combustion proceeds while diffusing and mixing. Here, since the compressed air in the combustion chamber CC and the fuel are difficult to be mixed instantaneously, immediately after the start of fuel injection, the air-fuel ratio varies in some places. On the other hand, it is generally preferable to use a fuel excellent in compression ignitability as described below when performing diffusion combustion, and such a fuel having good compression ignitability waits for the entire injection amount to be injected. Instead, it will ignite itself at a portion of the air-fuel ratio suitable for combustion. For this reason, in this compression self-ignition diffusion combustion mode, the fuel of the air-fuel ratio part suitable for combustion self-ignites first, and the flame formed thereby gradually advances the combustion while entraining the remaining fuel and air. Let During such compression auto-ignition diffusion combustion, abnormal combustion does not occur, and therefore knocking that is generally said in a gasoline engine does not occur. For this reason, in order to achieve high torque and high output in a high load region, it is desirable to operate in a compression autoignition diffusion combustion mode that is not subject to knocking restrictions.

この圧縮自着火拡散燃焼モードで運転させる為には、通常、発火点が圧縮空気の圧縮熱よりも低い圧縮着火性の良好な燃料が必要とされる。例えば、その圧縮着火性の良い燃料としては、軽油やジメチルエーテルなどが考えられる。更に、近年、軽油の代替燃料としてGTL(Gas To Liquids)燃料が注目されており、このGTL燃料は、所望の性状のものとして生成し易い。これが為、圧縮着火性の良い燃料には、圧縮着火性を高めるべく生成されたGTL燃料を使用することもできる。このような圧縮着火性の良好な燃料は、圧縮自着火拡散燃焼を可能にするだけでなく、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際にNOxの発生量を減少させ、更に、燃焼時の騒音や振動を抑えることができる。   In order to operate in this compressed self-ignition diffusion combustion mode, a fuel having a good compression ignitability whose ignition point is lower than the compression heat of compressed air is usually required. For example, light oil, dimethyl ether, etc. can be considered as the fuel having good compression ignitability. Further, in recent years, GTL (Gas To Liquids) fuel has attracted attention as an alternative fuel for light oil, and this GTL fuel is easily produced in a desired property. For this reason, the GTL fuel produced | generated in order to improve compression ignition property can also be used for fuel with good compression ignition property. Such a fuel with good compression ignitability not only enables compression auto-ignition diffusion combustion, but also reduces the amount of NOx generated when operating in the compression auto-ignition diffusion combustion mode, and further reduces noise during combustion. And vibration can be suppressed.

一方、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードとは、燃料と空気を予め混ぜ合わせた燃焼室CC内の予混合気に火花点火にて火種を与え、その火種を中心にして火炎を伝播させながら燃焼を進行させる燃焼形態のことである。この予混合火花点火火炎伝播燃焼モードには、均質に混ぜ合わされた予混合気に対して点火を行う均質燃焼や、点火手段の周囲に濃度の高い予混合気を形成すると共に更にその周囲に希薄予混合気を形成し、その濃い予混合気に対して点火を行う成層燃焼などの燃焼形態も含む。   On the other hand, in the premixed spark ignition flame propagation combustion mode, the premixed gas in the combustion chamber CC in which fuel and air are mixed in advance is given a spark by spark ignition, and combustion is performed while propagating the flame around the fire type. It is a combustion form that advances the. In this premixed spark ignition flame propagation combustion mode, homogeneous combustion for igniting a homogeneously mixed premixed gas or a highly concentrated premixed gas is formed around the ignition means, and further, a lean mixture is formed around the premixed spark ignition flame propagation combustion mode. It includes a combustion mode such as stratified combustion in which a premixed gas is formed and ignition is performed on the rich premixed gas.

この予混合火花点火火炎伝播燃焼モードに適している燃料としては、一般に、ガソリンに代表される蒸発性の高い燃料が考えられる。ここで、蒸発性の高い燃料は、空気と混合され易いので、燃料の過濃領域を減少させ、PMやスモーク、NOxや未燃炭化水素(未燃HC)の抑制に寄与する。このような蒸発性の高い燃料としては、ガソリン以外に、蒸発性の高い性状のものとして生成されたGTL燃料やジメチルエーテル等のアルコール燃料などが知られている。   As a fuel suitable for the premixed spark ignition flame propagation combustion mode, a highly evaporative fuel represented by gasoline is generally considered. Here, since highly evaporable fuel is easily mixed with air, it reduces the fuel rich region and contributes to suppression of PM, smoke, NOx and unburned hydrocarbons (unburned HC). As such highly evaporable fuel, in addition to gasoline, GTL fuel produced as a highly evaporable property, alcohol fuel such as dimethyl ether, and the like are known.

本実施例1の多種燃料内燃機関は、その双方の燃焼モードでの運転を可能にすべく構成する。従って、本実施例1の多種燃料内燃機関には、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードでの運転を可能にする為、予混合気に対して火花点火させる図1に示す点火プラグ71を配設する。この点火プラグ71は、電子制御装置1の指示に従い、予混合火花点火火炎伝播燃焼モード時の運転条件に応じた点火時期になると火花点火を実行する。   The multifuel internal combustion engine of the first embodiment is configured to enable operation in both combustion modes. Accordingly, the multifuel internal combustion engine of the first embodiment is provided with the spark plug 71 shown in FIG. 1 for spark ignition of the premixed gas in order to enable operation in the premixed spark ignition flame propagation combustion mode. To do. The spark plug 71 executes spark ignition when the ignition timing according to the operating condition in the premixed spark ignition flame propagation combustion mode is reached in accordance with the instruction of the electronic control unit 1.

また、本実施例1の電子制御装置1には、燃焼モードを設定する燃焼モード設定手段が用意されている。ここで例示する燃焼モード設定手段には、運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)をパラメータにした図2に示す如き燃焼モードマップデータを利用して、運転条件に応じた最適な燃焼モードを選択させる。例えば、この燃焼モードマップデータは、中高負荷・低回転や高負荷・高回転等の運転条件のときに圧縮自着火拡散燃焼モードで運転させ、低負荷・低回転や低中負荷・高回転等の運転条件のときに予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転させるように、予め実験やシミュレーションに基づき設定されたものである。その機関回転数Neについては、図1に示すクランク角センサ16の検出信号から把握することができる。このクランク角センサ16は、クランクシャフト15の回転角度を検出するセンサである。一方、機関負荷Klについては、上述したエアフロメータ23の検出信号から把握することができる。   In addition, the electronic control device 1 of the first embodiment is provided with combustion mode setting means for setting the combustion mode. The combustion mode setting means exemplified here uses the combustion mode map data as shown in FIG. 2 with the operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl) as parameters, and the optimal combustion mode according to the operating conditions. To select. For example, this combustion mode map data can be operated in the compression auto-ignition diffusion combustion mode when operating conditions such as medium / high load / low rotation, high load / high rotation, etc., and low load / low rotation, low medium load / high rotation, etc. This is set in advance based on experiments and simulations so as to operate in the premixed spark ignition flame propagation combustion mode under the above operating conditions. The engine speed Ne can be grasped from the detection signal of the crank angle sensor 16 shown in FIG. The crank angle sensor 16 is a sensor that detects the rotation angle of the crankshaft 15. On the other hand, the engine load Kl can be grasped from the detection signal of the air flow meter 23 described above.

ここで、圧縮自着火拡散燃焼モードにおいては、圧縮空気中に燃料が噴射されるので蒸発性の低い燃料を使用した場合には燃料と空気の混合状態が均一になり難く、更に、拡散燃焼期間と後燃え期間で燃焼室CC内の温度と圧力が低下する為に、不完全燃焼を引き起こしてPMやスモークが発生され易くなってしまう。特に、そのPMやスモークの発生量は、燃料の蒸発性が低ければ低いほど増加していく。これが為、この圧縮自着火拡散燃焼モードで運転させる際には、高い圧縮着火性だけでなく高い蒸発性も有している燃料を使用すればよく、これにより、燃焼室CC内に導かれる燃料の蒸発性が高まって空気との混合が促進されるので、燃料の過濃領域が減少されてPMやスモークの発生量を減少させることができる。   Here, in the compressed self-ignition diffusion combustion mode, since fuel is injected into the compressed air, the use of low evaporative fuel makes it difficult for the fuel and air to be mixed uniformly. Since the temperature and pressure in the combustion chamber CC decrease during the afterburning period, incomplete combustion is likely to occur and PM and smoke are likely to be generated. In particular, the amount of PM and smoke generated increases as the fuel evaporability decreases. For this reason, when operating in this compression auto-ignition diffusion combustion mode, it is only necessary to use a fuel that has not only high compression ignitability but also high evaporability, and this leads to fuel introduced into the combustion chamber CC. Since the evaporability of the fuel is increased and mixing with air is promoted, the excessively concentrated region of the fuel can be reduced and the generation amount of PM and smoke can be reduced.

ここで示す「燃焼室CC内に導かれる燃料」とは、本実施例1の多種燃料内燃機関のように燃料混合手段53で混合された各燃料F1,F2の混合燃料が燃焼室CCへと送られる形態を採っているときにはその混合燃料のことをいう。ここでは、第1燃料タンク41Aに圧縮着火性が高く蒸発性の低い燃料(第1燃料F1)を貯留させ、第2燃料タンク41Bに圧縮着火性が低く蒸発性の高い燃料(第2燃料F2)を貯留させた場合について例示する。例えば、その第1燃料F1として軽油が貯留され、その第2燃料F2としてガソリンが貯留されている。かかる場合、夫々の燃料F1,F2の様々な燃料特性を総合して勘案しなければならないが、燃焼室CC内に導かれる燃料は、一般に、第1燃料F1の燃料混合割合が多ければ圧縮着火性が良好で蒸発性に劣る燃料特性となり、第2燃料F2の燃料混合割合が多ければ圧縮着火性に劣り蒸発性が良好な燃料特性となる。尚、後述する図11に示す多種燃料内燃機関のように各燃料F1,F2が個別に燃焼室CCへと供給される形態を採っている場合には、その供給された各燃料F1,F2の全体のことを「燃焼室CC内に導かれる燃料」という。かかる場合には、第1燃料F1の供給割合が多ければ圧縮着火性が良好で蒸発性に劣る燃料特性となり、第2燃料F2の供給割合が多ければ圧縮着火性に劣り蒸発性が良好な燃料特性となる。   The “fuel introduced into the combustion chamber CC” shown here means that the mixed fuel of the fuels F1 and F2 mixed by the fuel mixing means 53 as in the multifuel internal combustion engine of the first embodiment enters the combustion chamber CC. When taking the form that is sent, it refers to the mixed fuel. Here, the fuel (first fuel F1) having high compression ignitability and low evaporability is stored in the first fuel tank 41A, and the fuel (second fuel F2) having low compression ignitability and high evaporability is stored in the second fuel tank 41B. ) Is illustrated as an example. For example, light oil is stored as the first fuel F1, and gasoline is stored as the second fuel F2. In such a case, the various fuel characteristics of the respective fuels F1 and F2 must be taken into consideration, but the fuel introduced into the combustion chamber CC is generally compressed ignition if the fuel mixing ratio of the first fuel F1 is large. The fuel characteristics are good and the evaporation characteristics are inferior, and if the fuel mixing ratio of the second fuel F2 is large, the fuel characteristics are inferior in compression ignitability and good evaporation characteristics. When the fuels F1 and F2 are individually supplied to the combustion chamber CC as in the multi-fuel internal combustion engine shown in FIG. 11, which will be described later, the supplied fuels F1 and F2 The whole thing is called “fuel guided into the combustion chamber CC”. In such a case, if the supply ratio of the first fuel F1 is large, the fuel characteristics are good with good compression ignitability and poor evaporability, and if the supply ratio of the second fuel F2 is large, the fuel has poor compression ignitability and good evaporability. It becomes a characteristic.

このように、燃焼室CC内に導かれる燃料の燃料特性はこれに占める各燃料F1,F2の割合に依存するものであり、蒸発性の高い第2燃料F2の増量に伴って圧縮自着火拡散燃焼時のPMやスモークの発生を抑制できるが、その一方で燃焼室CC内に導かれる燃料の圧縮着火性が低下していくので、その増量度合いによっては自己着火ができなくなってしまう可能性もある。また、自己着火の不可能な状態にまで至らずとも、圧縮着火性の低い燃料は、前述したが如く圧縮自着火拡散燃焼時に急峻な燃焼を引き起こし、NOxの発生量の増大や熱効率の悪化を招いてしまう。更に、そのような圧縮着火性の低い燃料を用いて圧縮自着火拡散燃焼させた場合には、所謂ディーゼルノックを引き起こして燃焼時の騒音や振動の悪化を招いてしまい、また、着火が不安定になって激しいトルク変動を引き起こしてしまうので、安定した機関運転が不可能になる。   As described above, the fuel characteristics of the fuel guided into the combustion chamber CC depend on the ratios of the fuels F1 and F2 to the fuel, and the compression ignition ignition diffusion is accompanied by the increase in the second fuel F2 having high evaporability. Although the generation of PM and smoke at the time of combustion can be suppressed, on the other hand, the compression ignitability of the fuel led into the combustion chamber CC decreases, so there is a possibility that self-ignition may not be possible depending on the degree of increase. is there. Even if it does not reach a state where self-ignition is not possible, fuel with low compression ignitability causes steep combustion during compression self-ignition diffusion combustion as described above, resulting in an increase in the amount of NOx generated and deterioration in thermal efficiency. I will invite you. Furthermore, when compression autoignition diffusion combustion is performed using such low-compression ignited fuel, so-called diesel knock is caused, causing deterioration of noise and vibration during combustion, and ignition is unstable. As a result, severe torque fluctuations are caused, and stable engine operation becomes impossible.

ここで、近年においては、PM捕集装置たるDPF(Diesel Particulate Filter)によってPMやスモークの大気への放出を抑える技術が進展している。これが為、このPM捕集装置を車載するのであれば、圧縮着火性の高い第1燃料F1を増量して燃焼室CC内に導かれる燃料の圧縮着火性を向上させたとしても、PMやスモークの大気への放出を抑制することができる。従って、ここでは、そのPM捕集装置によって圧縮自着火拡散燃焼させる際に圧縮着火性の高い燃料を用いることができるので、圧縮着火性の低い燃料を使用した際に起こり得るNOx発生量の増大や燃焼時の騒音等の改善が可能になる。   Here, in recent years, a technique for suppressing release of PM and smoke into the atmosphere by a DPF (Diesel Particulate Filter) as a PM collection device has been developed. For this reason, if this PM trapping device is mounted on the vehicle, even if the amount of the first fuel F1 having high compression ignitability is increased to improve the compression ignitability of the fuel guided into the combustion chamber CC, PM and smoke Can be suppressed from being released into the atmosphere. Therefore, in this case, fuel with high compression ignitability can be used when performing compression auto-ignition diffusion combustion with the PM trapping device, so that an increase in the amount of NOx generated that can occur when fuel with low compression ignitability is used. And noise during combustion can be improved.

しかしながら、この多種燃料内燃機関においては、何れの燃焼モードが選択されるのか、更に、その選択された燃焼モードでどの様な燃料混合比率が適用されるのかによって、その後の燃料混合比率(即ち、燃焼室CC内に導かれる燃料の燃料特性)に大きな影響を与えてしまう。例えば、圧縮着火性の高い第1燃料F1の混合割合が高い混合燃料を用いて圧縮自着火拡散燃焼モードを多用した場合には、蒸発性の高い第2燃料F2を第2燃料タンク41Bに残したまま第1燃料F1が消費され尽くしてしまう可能性が高い。これが為、圧縮自着火拡散燃焼モードでの運転を更に継続したい場合には、例えば、ある時点から第1燃料F1の混合割合を低くして当該第1燃料F1の使用量を抑え、燃焼室CC内に導かれる燃料の圧縮着火性を低下させなければならない。このように、この多種燃料内燃機関においては、必ずしもその時々の圧縮自着火拡散燃焼に適した良好な圧縮着火性の燃料を燃焼室CC内に導けるとは限らない。   However, in this multi-fuel internal combustion engine, depending on which combustion mode is selected, and what fuel mixture ratio is applied in the selected combustion mode, the subsequent fuel mixture ratio (ie, This greatly affects the fuel characteristics of the fuel introduced into the combustion chamber CC. For example, when the compressed self-ignition diffusion combustion mode is frequently used using a mixed fuel having a high mixing ratio of the first fuel F1 having a high compression ignitability, the second fuel F2 having a high evaporability is left in the second fuel tank 41B. There is a high possibility that the first fuel F1 will be exhausted. For this reason, when it is desired to continue the operation in the compression auto-ignition diffusion combustion mode, for example, the mixing ratio of the first fuel F1 is reduced from a certain point in time to suppress the usage amount of the first fuel F1, and the combustion chamber CC The compression ignitability of the fuel led into it must be reduced. Thus, in this multi-fuel internal combustion engine, it is not always possible to introduce good compression ignitable fuel suitable for compression self-ignition diffusion combustion at that time into the combustion chamber CC.

一方、上述したような燃料自体の圧縮着火性を向上させることができなくても、燃焼室CC内に導かれた燃料に対しての着火性については改善することができる。例えば、その燃焼室CC内の燃料に対しての着火性は、筒内温度や筒内圧力を高めることによって改善される。そして、筒内温度や筒内圧力を上昇させる為には、通常の燃料噴射(以下、「主噴射」という。)を行う前に予備的な燃料噴射(以下、「先立ち噴射」という。)を行い、その先立ち噴射の燃料を主噴射よりも前に燃焼室CC内で燃焼させればよい。以下においては、その主噴射のみの燃料噴射モードを通常燃料噴射モードといい、先立ち噴射及び主噴射を行う燃料噴射モードを複合燃料噴射モードという。   On the other hand, even if the compression ignitability of the fuel itself as described above cannot be improved, the ignitability of the fuel introduced into the combustion chamber CC can be improved. For example, the ignitability of the fuel in the combustion chamber CC is improved by increasing the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure. In order to increase the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure, preliminary fuel injection (hereinafter referred to as “prior injection”) is performed before normal fuel injection (hereinafter referred to as “main injection”). The fuel of the injection prior to that may be burned in the combustion chamber CC before the main injection. In the following, the fuel injection mode with only the main injection is referred to as a normal fuel injection mode, and the fuel injection mode in which prior injection and main injection are performed is referred to as a combined fuel injection mode.

そこで、本実施例1の多種燃料内燃機関においては、燃焼室CC内の燃料に対しての着火性に応じて圧縮自着火拡散燃焼モード運転時の燃料噴射モードの切り替えを行う。   Therefore, in the multifuel internal combustion engine of the first embodiment, the fuel injection mode is switched during the compression autoignition diffusion combustion mode operation in accordance with the ignitability of the fuel in the combustion chamber CC.

ここで、燃焼室CC内の燃料に対しての着火性は、その燃料自体の圧縮着火性の良否だけでなく水温twや吸気温taの高低にも依存して善し悪しが変わる。例えば、燃焼室CC内に導かれる燃料がある程度良好な圧縮着火性を有していたとしても、水温twや吸気温taが所定よりも低ければその燃料に対しての着火性は悪くなる。このように、燃焼室CC内の燃料に対しての着火性は、その燃料自体の圧縮着火性が低ければ低いほど、また、水温twや吸気温taが低ければ低いほど悪化していく。従って、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時の燃料噴射モードを切り替える際には、燃焼室CC内に導かれる燃料の圧縮着火性と水温twと吸気温taとを総合的に勘案して当該燃料に対しての着火性を判断する必要がある。   Here, the ignitability of the fuel in the combustion chamber CC varies depending on not only the quality of the compression ignitability of the fuel itself but also the water temperature tw and the intake air temperature ta. For example, even if the fuel introduced into the combustion chamber CC has a good compression ignitability to some extent, if the water temperature tw and the intake air temperature ta are lower than a predetermined value, the ignitability with respect to the fuel is deteriorated. Thus, the ignitability with respect to the fuel in the combustion chamber CC becomes worse as the compression ignitability of the fuel itself is lower, and as the water temperature tw and the intake air temperature ta are lower. Therefore, when switching the fuel injection mode during the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation, the fuel is introduced into the fuel by comprehensively considering the compression ignitability of the fuel guided into the combustion chamber CC, the water temperature tw, and the intake air temperature ta. Therefore, it is necessary to judge the ignitability.

その燃料の圧縮着火性については、その良否を指数化した指数値(以下、「着火性指数値」という。)Iを用いて表すことができる。従って、本実施例1の電子制御装置1には、その燃料の着火性指数値Iの検出を行う燃料特性検出手段を設ける。具体的に、燃料の着火性指数値Iとしては、燃料のセタン価(セタン指数)や圧縮自着火拡散燃焼モード運転時の着火遅れ期間が利用可能である。   The compression ignitability of the fuel can be expressed using an index value (hereinafter referred to as “ignitability index value”) I obtained by indexing the quality. Accordingly, the electronic control unit 1 of the first embodiment is provided with fuel characteristic detection means for detecting the ignitability index value I of the fuel. Specifically, as the fuel ignitability index value I, the cetane number (cetane index) of the fuel and the ignition delay period during the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation can be used.

その燃料のセタン価については、例えば、燃料特性検出手段が認識した夫々の燃料F1,F2の性状から把握することができる。しかしながら、本実施例1にあっては、その夫々の燃料F1,F2が燃料混合手段53において所定の燃料混合比率で混合された後に燃焼室CCへと送られるので、その燃料混合比率も考慮しなければ燃焼室CC内に導かれる燃料(混合燃料)の正確なセタン価を把握することができない。これが為、燃焼室CC内に導かれる燃料(混合燃料)のセタン価を着火性指数値Iとして利用する場合には、そのセタン価を夫々の燃料F1,F2のセタン価とこれらの燃料混合比率に基づいて算出させる。   The cetane number of the fuel can be grasped from, for example, the properties of the fuels F1 and F2 recognized by the fuel characteristic detecting means. However, in the first embodiment, the respective fuels F1 and F2 are mixed in the fuel mixing means 53 at a predetermined fuel mixing ratio and then sent to the combustion chamber CC. Therefore, the fuel mixing ratio is also taken into consideration. Without it, it is impossible to grasp the exact cetane number of the fuel (mixed fuel) introduced into the combustion chamber CC. Therefore, when the cetane number of the fuel (mixed fuel) introduced into the combustion chamber CC is used as the ignitability index value I, the cetane number is used as the cetane number of each of the fuels F1 and F2 and the fuel mixture ratio. Based on the above.

ここで、その夫々の燃料F1,F2の性状については、給油時の各燃料F1,F2の性状を給油作業者に入力させる入力装置を車輌に設けて認識させてもよく、給油燃料の種別や性状、給油量等の給油情報を給油設備から車輌に夫々の通信装置を介して送受信させることで認識させてもよい。また、その夫々の燃料F1,F2の性状については、例えば、第1及び第2の燃料タンク41A,41Bに各々設けた図示しない燃料性状センサの検出信号から推定することもできる。この場合、燃料特性検出手段は、その燃料性状センサに燃料の比重,粘度及び電導率等を検出させ、これらに基づいてその燃料の性状を推定する。   Here, regarding the properties of the respective fuels F1, F2, the vehicle may be provided with an input device that allows the fueling operator to input the properties of the fuels F1, F2 at the time of refueling. You may make it recognize by sending and receiving oil supply information, such as a property and the amount of oil supply, from a fuel supply equipment to a vehicle via each communication device. The properties of the respective fuels F1 and F2 can be estimated from detection signals of fuel property sensors (not shown) provided in the first and second fuel tanks 41A and 41B, for example. In this case, the fuel characteristic detection means causes the fuel property sensor to detect the specific gravity, viscosity, conductivity and the like of the fuel, and estimates the property of the fuel based on these.

一方、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時の着火遅れ期間については、図示しない筒内圧センサや着火時期センサ、クランク角センサ16の検出信号を用いて検出することができる。例えば、燃料特性検出手段は、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時に筒内圧センサから検出した筒内圧力の変化に基づいて着火遅れ期間を算出することができる。また、この燃料特性検出手段は、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時に着火時期センサとしてのイオンプローブを用いてイオン電流を計測し、これに基づいて着火遅れ期間を算出することもできる。また、この燃料特性検出手段は、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時にクランク角センサ16から検出したクランク角速度の変化に基づいて着火遅れ期間を算出することも可能である。尚、本実施例1の多種燃料内燃機関においては、筒内圧センサが配備されていないものとする。   On the other hand, the ignition delay period during the compression self-ignition diffusion combustion mode operation can be detected using detection signals from an in-cylinder pressure sensor, an ignition timing sensor, and a crank angle sensor 16 (not shown). For example, the fuel characteristic detection means can calculate the ignition delay period based on the change in the in-cylinder pressure detected from the in-cylinder pressure sensor during the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation. In addition, the fuel characteristic detection means can measure an ion current using an ion probe as an ignition timing sensor during the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation, and can calculate an ignition delay period based on the ion current. The fuel characteristic detecting means can also calculate the ignition delay period based on the change in the crank angular velocity detected from the crank angle sensor 16 during the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation. In the multifuel internal combustion engine of the first embodiment, it is assumed that the in-cylinder pressure sensor is not provided.

更に、燃料の着火性指数値Iとしては、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時の熱発生率又はこれに準ずる値を利用してもよい。その熱発生率又はこれに準ずる値については、筒内圧センサから検出した筒内圧力とクランク角センサ16から検出したクランク角に基づいて求めることができる。   Further, as the ignitability index value I of the fuel, a heat generation rate during the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation or a value equivalent thereto may be used. The heat generation rate or a value corresponding thereto can be obtained based on the in-cylinder pressure detected from the in-cylinder pressure sensor and the crank angle detected from the crank angle sensor 16.

本実施例1の電子制御装置1の燃料噴射制御手段は、そのようにして検出した燃焼室CC内に導かれる燃料の着火性指数値Iと、図1に示す水温センサ81から検出した水温twと、図1に示す吸気温センサ82から検出した吸気温taと、に基づいて燃焼室CC内の燃料に対しての着火性を判断し、その結果に応じて圧縮自着火拡散燃焼モード運転時の燃料噴射モードの切り替えを行う。例えば、本実施例1の燃料噴射モードとしては上述した通常燃料噴射モードと複合燃料噴射モードが用意されており、この燃料噴射制御手段には、燃焼室CC内の燃料に対しての着火性が所定よりも高ければ通常燃料噴射モードを選択させ、その着火性が所定よりも低ければ複合燃料噴射モードを選択させる。   The fuel injection control means of the electronic control unit 1 of the first embodiment includes the ignitability index value I of the fuel guided into the combustion chamber CC detected in this way, and the water temperature tw detected from the water temperature sensor 81 shown in FIG. And the ignitability of the fuel in the combustion chamber CC based on the intake air temperature ta detected from the intake air temperature sensor 82 shown in FIG. 1, and in the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation according to the result The fuel injection mode is switched. For example, the normal fuel injection mode and the composite fuel injection mode described above are prepared as the fuel injection mode of the first embodiment, and this fuel injection control means has an ignitability with respect to the fuel in the combustion chamber CC. If it is higher than the predetermined value, the normal fuel injection mode is selected. If the ignitability is lower than the predetermined value, the composite fuel injection mode is selected.

具体的な方策として、本実施例1の燃料噴射制御手段には、燃焼室CC内に導かれる燃料の着火性指数値Iと、水温twや吸気温taを考慮して設定した燃料噴射モード切替条件たる着火性の判断用閾値(以下、「第1着火性判断基準値」という。)Is1と、を比較させ、その結果に応じて燃料噴射モードを選択させる。その第1着火性判断基準値Is1とは、現状の水温twと吸気温taの状態において、主噴射のみで上述したNOx発生量の増大や燃焼時の騒音等の起こらない良好な圧縮自着火拡散燃焼を可能にする最も圧縮着火性の低い燃料についての着火性指数値のことであり、水温twや吸気温taが低いほどに高い値を示す。ここでは、水温tw及び吸気温taをパラメータとし、これらが低温であればあるほど高い値の第1着火性判断基準値Is1が選択される図3の燃料噴射モード切替条件マップデータを予め用意しておく。従って、本実施例1の燃料噴射制御手段は、その着火性指数値Iが第1着火性判断基準値Is1以上であれば通常燃料噴射モードを選択し、その着火性指数値Iが第1着火性判断基準値Is1よりも小さければ複合燃料噴射モードを選択するように設定しておく。   As a specific measure, the fuel injection control means of the first embodiment includes a fuel injection mode switching set in consideration of the ignitability index value I of the fuel guided into the combustion chamber CC, the water temperature tw and the intake air temperature ta. The ignitability determination threshold value (hereinafter referred to as “first ignitability determination reference value”) Is1 is compared, and the fuel injection mode is selected according to the result. The first ignitability judgment reference value Is1 is a good compression autoignition diffusion in which the increase in the amount of NOx generated and the noise during combustion do not occur only by main injection in the state of the current water temperature tw and intake air temperature ta. It is an ignitability index value for the fuel having the lowest compression ignitability that enables combustion, and shows a higher value as the water temperature tw and the intake air temperature ta are lower. Here, the fuel injection mode switching condition map data of FIG. 3 is prepared in advance, in which the water temperature tw and the intake air temperature ta are used as parameters, and the lower the temperature is, the higher the first ignitability determination reference value Is1 is selected. Keep it. Therefore, the fuel injection control means of the first embodiment selects the normal fuel injection mode if the ignitability index value I is equal to or greater than the first ignitability determination reference value Is1, and the ignitability index value I is the first ignition index value I1. If it is smaller than the sex determination reference value Is1, it is set so as to select the composite fuel injection mode.

ところで、圧縮自着火拡散燃焼モードにおいては、通常、圧縮行程後期の内で良好な圧縮自着火拡散燃焼を可能にする時期に主噴射の燃料噴射時期(以下、「主噴射時期」という。)TMが設定される。一般には、ピストン13が圧縮上死点近傍に位置しているときを主噴射時期TMとして設定する。これが為、先立ち噴射の燃料噴射時期(以下、「先立ち噴射時期」という。)TPとしては、先立ち噴射された燃料が主噴射時期TMまでに自己着火して筒内温度及び筒内圧力を上昇させることのできる時期に設定する必要がある。ここで、圧縮自着火拡散燃焼モード運転時には燃焼室CC内の燃料に対しての着火性が低ければ低いほど着火遅れ期間が長くなるので、その着火性の度合い如何では、先立ち噴射された燃料が主噴射時期TMまでに燃焼室CC内で着火反応を起こさない可能性がある。従って、先立ち噴射時期TPは、燃焼室CC内における先立ち噴射された燃料に対しての着火性が低いほど主噴射時期TMに対して早めることが好ましく、その着火性に応じた吸気行程から圧縮行程までの期間中の所定の時期に設定する。例えば、ここでは、燃焼室CC内における先立ち噴射された燃料に対しての着火性が所定よりも高ければ圧縮行程初期における所定の時期に先立ち噴射させ、その着火性が所定よりも低ければ吸気行程における所定の時期に先立ち噴射させる。   By the way, in the compression auto-ignition diffusion combustion mode, the fuel injection timing of the main injection (hereinafter referred to as “main injection timing”) TM is usually the time when good compression auto-ignition diffusion combustion is possible in the latter half of the compression stroke. Is set. Generally, the time when the piston 13 is located near the compression top dead center is set as the main injection timing TM. For this reason, as the fuel injection timing (hereinafter referred to as “prior injection timing”) TP of the prior injection, the previously injected fuel self-ignites by the main injection timing TM and increases the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure. It is necessary to set it when it is possible. Here, during the compression self-ignition diffusion combustion mode operation, the lower the ignitability with respect to the fuel in the combustion chamber CC, the longer the ignition delay period. Therefore, depending on the degree of ignitability, the previously injected fuel There is a possibility that no ignition reaction will occur in the combustion chamber CC by the main injection timing TM. Therefore, it is preferable that the prior injection timing TP is advanced with respect to the main injection timing TM as the ignitability with respect to the fuel previously injected in the combustion chamber CC is lower, and from the intake stroke according to the ignitability to the compression stroke. It is set at a predetermined time during the period until. For example, here, if the ignitability of the fuel previously injected in the combustion chamber CC is higher than a predetermined value, the fuel is injected prior to a predetermined time in the initial stage of the compression stroke, and if the ignitability is lower than the predetermined value, the intake stroke is determined. The fuel is injected prior to a predetermined time.

具体的に、本実施例1の燃料噴射制御手段には、先立ち噴射される燃料の着火性指数値IP(=着火性指数値I)と、水温twや吸気温taを考慮して設定した先立ち噴射時期切替条件たる着火性の判断用閾値(以下、「第2着火性判断基準値」という。)Is2と、を比較させ、その結果に応じて圧縮行程先立ち噴射又は吸気行程先立ち噴射を選択させる。その第2着火性判断基準値Is2とは、現状の水温twと吸気温taの状態において、主噴射時期TMまでに自己着火して筒内温度及び筒内圧力を上昇させることが可能な圧縮行程の開始と共に先立ち噴射された燃料の内の最も圧縮着火性の低いものについての着火性指数値のことであり、水温twや吸気温taが低いほどに高い値を示す。ここでは、上述した第1着火性判断基準値Is1の場合と同様に、水温tw及び吸気温taをパラメータとし、これらが低温であればあるほど高い値の第2着火性判断基準値Is2が選択される図4の先立ち噴射時期切替条件マップデータを予め用意しておく。従って、本実施例1の燃料噴射制御手段は、先立ち噴射される燃料の着火性指数値Iが第2着火性判断基準値Is2以上であれば圧縮行程初期の先立ち噴射時期TPcを算出し、その着火性指数値Iが第2着火性判断基準値Is2よりも小さければ吸気行程の先立ち噴射時期TPsを算出するように設定しておく。その夫々の先立ち噴射時期TPc,TPsとしては、先立ち噴射される燃料の着火性指数値Iが小さいほど早い時期を選択させる。尚、この夫々の先立ち噴射時期TPc,TPsについては、予め各々に固有の燃料噴射時期を設定しておいてもよい。   Specifically, in the fuel injection control means of the first embodiment, the pre-ignition value set in consideration of the ignitability index value IP (= ignitability index value I) of the fuel injected in advance, the water temperature tw and the intake air temperature ta. The threshold value for determining the ignitability (hereinafter referred to as “second ignitability determination reference value”) Is2, which is the injection timing switching condition, is compared, and the injection prior to the compression stroke or the injection prior to the intake stroke is selected according to the result. . The second ignitability determination reference value Is2 is a compression stroke in which the self-ignition by the main injection timing TM and the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure can be increased in the current state of the water temperature tw and the intake air temperature ta. Is the ignitability index value of the fuel having the lowest compression ignitability among the fuels injected prior to the start of the engine, and shows higher values as the water temperature tw and the intake air temperature ta are lower. Here, as in the case of the first ignitability determination reference value Is1 described above, the water temperature tw and the intake air temperature ta are used as parameters, and the lower the temperature, the higher the second ignitability determination reference value Is2 is selected. The prior injection timing switching condition map data shown in FIG. 4 is prepared in advance. Therefore, the fuel injection control means of the first embodiment calculates the prior injection timing TPc at the initial stage of the compression stroke if the ignitability index value I of the fuel to be injected is equal to or greater than the second ignitability determination reference value Is2. If the ignitability index value I is smaller than the second ignitability determination reference value Is2, it is set to calculate the injection timing TPs prior to the intake stroke. As the respective prior injection timings TPc and TPs, the earlier timing is selected as the ignitability index value I of the fuel injected in advance is smaller. Note that each of the preceding injection timings TPc and TPs may have its own specific fuel injection timing set in advance.

ここで、本実施例1の複合燃料噴射モードにおいては、先立ち噴射された燃料の燃焼によって後述するが如く主噴射された燃料についての急峻な燃焼が回避されるので、PMやスモークの発生量の増加が懸念される主噴射時期TMの遅角制御を行わずとも急峻な燃焼を防ぐことができるようになり、逆に、その主噴射時期TMを進角させることによって急峻な燃焼を抑えつつPMやスモークの発生を抑えることができる。従って、本実施例1の燃料噴射制御手段には、複合燃料噴射モードにおける主噴射時期TMを少なくともPM等の発生を抑制し得る程度まで進角側に設定させる。   Here, in the combined fuel injection mode of the first embodiment, since the sudden injection of the main injected fuel is avoided as will be described later by the combustion of the previously injected fuel, the generation amount of PM and smoke is reduced. Steep combustion can be prevented without performing retard control of the main injection timing TM, which is likely to increase. Conversely, by advancing the main injection timing TM, PM is suppressed while suppressing steep combustion. And smoke can be suppressed. Therefore, the fuel injection control means of the first embodiment sets the main injection timing TM in the composite fuel injection mode to an advance side to the extent that at least the generation of PM or the like can be suppressed.

更に、本実施例1の燃料噴射制御手段には、先立ち噴射させる際の燃料噴射量(以下、「先立ち噴射量」という。)FPと主噴射の燃料噴射量(以下、「主噴射量」という。)FMを算出させる。   Further, in the fuel injection control means of the first embodiment, the fuel injection amount (hereinafter referred to as the “prior injection amount”) FP and the fuel injection amount of the main injection (hereinafter referred to as the “main injection amount”) at the time of prior injection. .) Let FM be calculated.

ここで、先立ち噴射の燃焼反応に伴う筒内温度や筒内圧力の上昇率は、先立ち噴射される燃料が増量していくにつれて高くなる。その反面、この筒内温度や筒内圧力の上昇率は、先立ち噴射された燃料の圧縮着火性が低いほど、また、燃焼室CC内に導かれる吸入空気の吸気温taが低いほど低下していく。従って、その際の筒内温度や筒内圧力は、先立ち噴射時に燃焼室CC内に導かれる燃料の圧縮着火性(着火性指数値I)や吸気温taが低いほど先立ち噴射量FPを増量させなければ、効果的に上昇していかない。   Here, the increase rate of the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure accompanying the combustion reaction of the prior injection increases as the amount of fuel injected in advance increases. On the other hand, the rate of increase of the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure decreases as the compression ignitability of the previously injected fuel decreases and as the intake air temperature ta of the intake air guided into the combustion chamber CC decreases. Go. Accordingly, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure at that time increase the preceding injection amount FP as the compression ignitability (ignitability index value I) of the fuel introduced into the combustion chamber CC during the prior injection and the intake air temperature ta are lower. Without it, it will not rise effectively.

一方、先立ち噴射量FPの過度の増量は、その噴射燃料による燃焼自体が急峻な燃焼となってしまい、筒内温度や筒内圧力を上昇させる以前の問題として上述した騒音等を引き起こすので好ましくない。ここで、その先立ち噴射量FPが過度なものであるのか否かについては、燃焼室CC内に導かれる吸入空気の吸気圧Pinや機関回転数Neから判断できる。例えば、先立ち噴射量FPが同じであれば吸気圧Pinや機関回転数Neが低いほど先立ち噴射燃料による燃焼が急峻になるので、そのように同量の先立ち噴射量FPであったとしても、その先立ち噴射量FPは、吸気圧Pinや機関回転数Neが低くなるにつれて過度なものとして判断される。   On the other hand, an excessive increase in the injection amount FP is not preferable because the combustion itself by the injected fuel becomes steep combustion and causes the above-described noise and the like as a problem before increasing the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure. . Here, whether or not the prior injection amount FP is excessive can be determined from the intake pressure Pin of the intake air introduced into the combustion chamber CC and the engine speed Ne. For example, if the prior injection amount FP is the same, the lower the intake pressure Pin and the engine speed Ne, the sharper the combustion by the prior injected fuel, so even if the prior injection amount FP is the same amount, The prior injection amount FP is determined to be excessive as the intake pressure Pin and the engine speed Ne decrease.

そこで、先立ち噴射量FPについては、先立ち噴射される燃料の圧縮着火性(着火性指数値I),吸気温ta,吸気圧Pin及び機関回転数Neを考慮した上で、筒内温度や筒内圧力を上昇させるに好適な量を設定する。例えば、本実施例1の燃料噴射制御手段には、先立ち噴射される燃料の圧縮着火性(着火性指数値I)及び吸気温taに応じた基準となる先立ち噴射量(以下、「基準先立ち噴射量」という。)FP1と、吸気圧Pin及び機関回転数Neに応じた先立ち噴射量の増量限界値としての上限値(以下、「先立ち噴射量上限ガード値」という。)FP2と、を算出させ、これらの比較結果に応じて先立ち噴射量FPを設定する。ここでは、その基準先立ち噴射量FP1が先立ち噴射量上限ガード値FP2以下であれば当該基準先立ち噴射量FP1を先立ち噴射量FPとして設定させ、その基準先立ち噴射量FP1が先立ち噴射量上限ガード値FP2よりも大きければ当該先立ち噴射量上限ガード値FP2を先立ち噴射量FPとして設定させる。   Therefore, the prior injection amount FP takes into account the in-cylinder temperature and the in-cylinder in consideration of the compression ignitability (ignitability index value I) of the fuel injected in advance, the intake air temperature ta, the intake pressure Pin, and the engine speed Ne. An amount suitable for increasing the pressure is set. For example, in the fuel injection control means of the first embodiment, the prior injection amount (hereinafter referred to as “reference prior injection”) which is a reference in accordance with the compression ignitability (ignitability index value I) of the fuel injected prior to the intake air temperature ta. FP1 and an upper limit value (hereinafter referred to as “prior injection amount upper limit guard value”) FP2 as an increase limit value of the preceding injection amount in accordance with the intake pressure Pin and the engine speed Ne. The injection amount FP is set in advance according to these comparison results. Here, if the reference preliminary injection amount FP1 is equal to or less than the preliminary injection amount upper limit guard value FP2, the reference preliminary injection amount FP1 is set as the preliminary injection amount FP, and the reference preliminary injection amount FP1 is set to the preliminary injection amount upper limit guard value FP2. If it is larger than this, the prior injection amount upper limit guard value FP2 is set as the prior injection amount FP.

ここで、その基準先立ち噴射量FP1については、着火性指数値I及び吸気温taをパラメータとし、これらが低いほど高い値が選択される図5の基準先立ち噴射量選定マップデータを用いて求める。一方、その先立ち噴射量上限ガード値FP2については、吸気圧Pin及び機関回転数Neをパラメータとし、これらが低いほど低い値が選択される図6の先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータを用いて求める。つまり、その先立ち噴射量上限ガード値FP2を吸気圧Pinや機関回転数Neが低いほど低下させ、これにより先立ち噴射量FPを減少させる。これら基準先立ち噴射量FP1及び先立ち噴射量上限ガード値FP2は、夫々に、圧縮行程初期の基準先立ち噴射量FPc1及び先立ち噴射量上限ガード値FPc2並びに吸気行程の基準先立ち噴射量FPs1及び先立ち噴射量上限ガード値FPs2に分けられる。従って、先立ち噴射量FPについても、圧縮行程初期の先立ち噴射量FPcと吸気行程の先立ち噴射量FPsとに分けられる。   Here, the reference prior injection amount FP1 is obtained using the reference prior injection amount selection map data of FIG. 5 in which the ignitability index value I and the intake air temperature ta are used as parameters, and the lower values are selected. On the other hand, with respect to the preceding injection amount upper limit guard value FP2, the intake pressure Pin and the engine speed Ne are used as parameters, and lower values are selected. Ask. That is, the prior injection amount upper limit guard value FP2 is lowered as the intake pressure Pin and the engine speed Ne are lower, thereby reducing the prior injection amount FP. The reference advance injection amount FP1 and the advance injection amount upper limit guard value FP2 are respectively the reference advance injection amount FPc1 and the advance injection amount upper limit guard value FPc2 at the beginning of the compression stroke, and the reference advance injection amount FPs1 and the advance injection amount upper limit in the intake stroke. It is divided into guard values FPs2. Therefore, the prior injection amount FP is also divided into the prior injection amount FPc at the beginning of the compression stroke and the prior injection amount FPs in the intake stroke.

尚、その図5においては圧縮行程初期の基準先立ち噴射量FPc1と吸気行程の基準先立ち噴射量FPs1を便宜上一纏めに記載しているが、厳密には、各々個別の基準先立ち噴射量選定マップデータが用意されている。同様に、その図6においては先立ち噴射量上限ガード値FPc2と吸気行程の先立ち噴射量上限ガード値FPs2を便宜上一纏めに記載しているが、厳密には、各々個別の先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータが用意されている。   In FIG. 5, the reference advance injection amount FPc1 at the initial stage of the compression stroke and the reference advance injection amount FPs1 at the intake stroke are collectively shown for convenience, but strictly speaking, each reference advance injection amount selection map data is individually shown. It is prepared. Similarly, in FIG. 6, the prior injection amount upper limit guard value FPc2 and the prior injection amount upper limit guard value FPs2 of the intake stroke are collectively shown for convenience, but strictly speaking, each prior injection amount upper limit guard value is selected individually. Map data is available.

以下に、本実施例1の多種燃料内燃機関における電子制御装置1の制御動作の一例を図7のフローチャートに基づき説明する。   Hereinafter, an example of the control operation of the electronic control unit 1 in the multifuel internal combustion engine of the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

先ず、本実施例1の電子制御装置1は、この多種燃料内燃機関の機関回転数Neと機関負荷Klを各々クランク角センサ16とエアフロメータ23の検出信号に基づいて検出する(ステップST1)。そして、この電子制御装置1は、その機関回転数Neと機関負荷Klの組み合わせに最適な燃焼モードを燃焼モード設定手段に図2に示す燃焼モードマップデータから求めさせ、これが圧縮自着火拡散燃焼モードであるのか否かについて判断する(ステップST2)。   First, the electronic control unit 1 of the first embodiment detects the engine speed Ne and the engine load Kl of the multifuel internal combustion engine based on detection signals from the crank angle sensor 16 and the air flow meter 23, respectively (step ST1). Then, the electronic control unit 1 causes the combustion mode setting means to obtain the optimum combustion mode for the combination of the engine speed Ne and the engine load Kl from the combustion mode map data shown in FIG. 2, and this is the compression auto-ignition diffusion combustion mode. It is determined whether or not (step ST2).

ここで、この電子制御装置1は、圧縮自着火拡散燃焼モードが選択された場合、その燃料特性検出手段が燃焼室CC内に導かれる燃料の着火性指数値Iを上記の如くして検出し(ステップST3)、更に、この多種燃料内燃機関の水温tw及び吸気温taを図3に示す燃料噴射モード切替条件マップデータと図4に示す先立ち噴射時期切替条件マップデータに照らし合わせて第1着火性判断基準値Is1と第2着火性判断基準値Is2を算出する(ステップST4)。その際の第1着火性判断基準値Is1と第2着火性判断基準値Is2は、その水温twや吸気温taが低温であるほど(即ち、自己着火に厳しい条件であればあるほど)高い値が設定されている。   Here, when the compression auto-ignition diffusion combustion mode is selected, the electronic control unit 1 detects the ignitability index value I of the fuel guided to the combustion chamber CC by the fuel characteristic detection means as described above. (Step ST3) Further, the first ignition is performed by comparing the water temperature tw and the intake air temperature ta of the multi-fuel internal combustion engine with the fuel injection mode switching condition map data shown in FIG. 3 and the prior injection timing switching condition map data shown in FIG. A sex determination reference value Is1 and a second ignitability determination reference value Is2 are calculated (step ST4). The first ignitability judgment reference value Is1 and the second ignitability judgment reference value Is2 at that time are higher values as the water temperature tw and the intake air temperature ta are lower (that is, the more severe the conditions are for self-ignition). Is set.

そして、この電子制御装置1の燃料噴射制御手段は、その着火性指数値Iが第1着火性判断基準値Is1以上であるか否かを判断する(ステップST5)。ここで、着火性指数値Iが第1着火性判断基準値Is1以上である場合とは、燃焼室CC内の主噴射燃料に対しての着火性が十分に確保されていることを表している。これが為、この場合には、通常燃料噴射モードを選択させ、後述するステップST21〜ST23を経て主噴射のみの圧縮自着火拡散燃焼を行わせる。   Then, the fuel injection control means of the electronic control unit 1 determines whether or not the ignitability index value I is equal to or greater than the first ignitability determination reference value Is1 (step ST5). Here, the case where the ignitability index value I is equal to or greater than the first ignitability determination reference value Is1 indicates that the ignitability with respect to the main injection fuel in the combustion chamber CC is sufficiently ensured. . For this reason, in this case, the normal fuel injection mode is selected, and compression autoignition diffusion combustion of only main injection is performed through steps ST21 to ST23 described later.

一方、これとは逆に着火性指数値Iが第1着火性判断基準値Is1よりも小さいときには、燃焼室CC内の主噴射燃料に対しての着火性が低いことを表しているので複合燃料噴射モードを選択する。本実施例1においては、そのステップST5で否定判定されて複合燃料噴射モードが選択された後、その着火性指数値Iが第2着火性判断基準値Is2以上であるか否かを燃料噴射制御手段に判断させる(ステップST6)。   On the other hand, when the ignitability index value I is smaller than the first ignitability determination reference value Is1, it indicates that the ignitability with respect to the main injected fuel in the combustion chamber CC is low, so that the composite fuel Select the injection mode. In the first embodiment, after a negative determination is made in step ST5 and the composite fuel injection mode is selected, fuel injection control is performed to determine whether or not the ignitability index value I is greater than or equal to the second ignitability determination reference value Is2. The means is determined (step ST6).

ここで、着火性指数値Iが第2着火性判断基準値Is2以上の場合とは、圧縮行程初期に先立ち噴射させることによって、その燃料が主噴射時期TMまでに自己着火して筒内温度や筒内圧力を上昇させる場合について表している。一方、着火性指数値Iが第2着火性判断基準値Is2よりも小さい場合とは、吸気行程のように早めに先立ち噴射させなければ、その燃料が主噴射時期TMまでに自己着火して筒内温度や筒内圧力を上昇させることができない場合について表している。   Here, the case where the ignitability index value I is greater than or equal to the second ignitability determination reference value Is2 means that the fuel self-ignites before the main injection timing TM by injecting prior to the initial stage of the compression stroke, The case where the in-cylinder pressure is increased is shown. On the other hand, when the ignitability index value I is smaller than the second ignitability determination reference value Is2, if the fuel is not pre-injected earlier as in the intake stroke, the fuel is self-ignited by the main injection timing TM and the cylinder The case where the internal temperature and the in-cylinder pressure cannot be increased is shown.

従って、本実施例1の燃料噴射制御手段は、ステップST6にて肯定判定された場合、圧縮行程初期に先立ち噴射させるべく、圧縮行程初期の先立ち噴射時期TPcを燃焼室CC内の先立ち噴射燃料に対しての着火性(着火性指数値I、水温twや吸気温ta)に応じて求める(ステップST7)。   Therefore, the fuel injection control means of the first embodiment, when an affirmative determination is made in step ST6, sets the prior injection timing TPc at the beginning of the compression stroke to the prior injected fuel in the combustion chamber CC in order to inject prior to the beginning of the compression stroke. It is determined according to the ignitability (ignitability index value I, water temperature tw and intake air temperature ta) (step ST7).

また、この燃料噴射制御手段は、圧縮行程初期の基準先立ち噴射量FPc1と先立ち噴射量上限ガード値FPc2を求める(ステップST8,ST9)。その際、基準先立ち噴射量FPc1は、着火性指数値Iと吸気温taに基づいて図5に示す基準先立ち噴射量選定マップデータから選択し、先立ち噴射量上限ガード値FPc2は、吸気圧Pinと機関回転数Neに基づいて図6に示す先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータから選択する。   Further, the fuel injection control means obtains a reference prior injection amount FPc1 and a prior injection amount upper limit guard value FPc2 at the beginning of the compression stroke (steps ST8 and ST9). At this time, the reference advance injection amount FPc1 is selected from the reference advance injection amount selection map data shown in FIG. 5 based on the ignitability index value I and the intake air temperature ta, and the advance injection amount upper limit guard value FPc2 is set to the intake pressure Pin and Based on the engine speed Ne, selection is made from the preceding injection amount upper limit guard value selection map data shown in FIG.

しかる後、この燃料噴射制御手段は、その基準先立ち噴射量FPc1と先立ち噴射量上限ガード値FPc2とを比較して(ステップST10)、基準先立ち噴射量FPc1が先立ち噴射量上限ガード値FPc2以下であれば当該基準先立ち噴射量FPc1を圧縮行程初期の先立ち噴射量FPcとして設定し(ステップST11)、基準先立ち噴射量FPc1が先立ち噴射量上限ガード値FPc2よりも大きければ当該先立ち噴射量上限ガード値FPc2を圧縮行程初期の先立ち噴射量FPcとして設定する(ステップST12)。   Thereafter, the fuel injection control means compares the reference preliminary injection amount FPc1 with the preliminary injection amount upper limit guard value FPc2 (step ST10), and if the reference preliminary injection amount FPc1 is equal to or less than the preliminary injection amount upper limit guard value FPc2. For example, the reference prior injection amount FPc1 is set as the prior injection amount FPc at the beginning of the compression stroke (step ST11). If the reference prior injection amount FPc1 is larger than the prior injection amount upper limit guard value FPc2, the prior injection amount upper limit guard value FPc2 is set. It is set as the prior injection amount FPc at the beginning of the compression stroke (step ST12).

そして、この燃料噴射制御手段は、設定した先立ち噴射時期TPcとなった際に、ステップST11又はステップST12にて設定した先立ち噴射量FPcで圧縮行程初期の先立ち噴射を実行させる(ステップST13)。これにより、この多種燃料内燃機関においては、その先立ち噴射された燃料が燃焼室CC内で自己着火して燃焼し、主噴射時期TMまでに筒内温度と筒内圧力を上昇させる。   Then, this fuel injection control means executes the prior injection at the initial stage of the compression stroke with the prior injection amount FPc set in step ST11 or step ST12 when the set prior injection timing TPc is reached (step ST13). As a result, in this multifuel internal combustion engine, the previously injected fuel is self-ignited and burned in the combustion chamber CC, and the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are increased by the main injection timing TM.

一方、この燃料噴射制御手段は、ステップST6にて否定判定された場合、吸気行程で先立ち噴射させるべく、吸気行程の先立ち噴射時期TPsを燃焼室CC内の先立ち噴射燃料に対しての着火性に応じて求める(ステップST14)。   On the other hand, if a negative determination is made in step ST6, the fuel injection control means changes the injection timing TPs prior to the intake stroke to ignitability with respect to the prior injected fuel in the combustion chamber CC so as to inject prior to the intake stroke. Obtained accordingly (step ST14).

また、この燃料噴射制御手段は、吸気行程の基準先立ち噴射量FPs1と先立ち噴射量上限ガード値FPs2を求める(ステップST15,ST16)。その際、基準先立ち噴射量FPs1は、着火性指数値Iと吸気温taに基づいて図5に示す基準先立ち噴射量選定マップデータから選択し、先立ち噴射量上限ガード値FPs2は、吸気圧Pinと機関回転数Neに基づいて図6に示す先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータから選択する。   Further, the fuel injection control means obtains a reference prior injection amount FPs1 and a prior injection amount upper limit guard value FPs2 for the intake stroke (steps ST15 and ST16). At this time, the reference preliminary injection amount FPs1 is selected from the reference preliminary injection amount selection map data shown in FIG. 5 based on the ignitability index value I and the intake air temperature ta, and the preliminary injection amount upper limit guard value FPs2 is determined based on the intake pressure Pin. Based on the engine speed Ne, selection is made from the preceding injection amount upper limit guard value selection map data shown in FIG.

しかる後、この燃料噴射制御手段は、その基準先立ち噴射量FPs1と先立ち噴射量上限ガード値FPs2とを比較して(ステップST17)、基準先立ち噴射量FPs1が先立ち噴射量上限ガード値FPs2以下であれば基準先立ち噴射量FPs1を吸気行程の先立ち噴射量FPsとして設定し(ステップST18)、基準先立ち噴射量FPs1が先立ち噴射量上限ガード値FPs2よりも大きければ当該先立ち噴射量上限ガード値FPs2を吸気行程の先立ち噴射量FPsとして設定する(ステップST19)。   Thereafter, the fuel injection control means compares the reference preliminary injection amount FPs1 with the preliminary injection amount upper limit guard value FPs2 (step ST17), and if the reference preliminary injection amount FPs1 is equal to or less than the preliminary injection amount upper limit guard value FPs2. For example, the reference prior injection amount FPs1 is set as the prior injection amount FPs of the intake stroke (step ST18). If the reference prior injection amount FPs1 is larger than the prior injection amount upper limit guard value FPs2, the prior injection amount upper limit guard value FPs2 is set to the intake stroke. Is set as the injection amount FPs prior to (step ST19).

そして、この燃料噴射制御手段は、設定した先立ち噴射時期TPsとなった際に、ステップST18又はステップST19にて設定した先立ち噴射量FPsで吸気行程の先立ち噴射を実行させる(ステップST20)。これにより、この多種燃料内燃機関においては、その先立ち噴射された燃料が十分な時間をかけた後の圧縮行程中に燃焼室CC内で自己着火して燃焼し、主噴射時期TMまでに筒内温度と筒内圧力を上昇させる。   Then, this fuel injection control means executes the prior injection of the intake stroke with the prior injection amount FPs set at step ST18 or step ST19 when the set prior injection timing TPs is reached (step ST20). As a result, in this multi-fuel internal combustion engine, the previously injected fuel self-ignites and burns in the combustion chamber CC during the compression stroke after a sufficient time has elapsed, and is injected into the cylinder by the main injection timing TM. Increase temperature and in-cylinder pressure.

本実施例1の燃料噴射制御手段は、例えば、圧縮行程初期又は吸気行程に先立ち噴射された燃料が自己着火するまでに主噴射時期TMと主噴射量FMを算出しておき(ステップST21,ST22)、その主噴射時期TMとなった際にその主噴射量FMで主噴射を実行させる(ステップST23)。   The fuel injection control means of the first embodiment calculates the main injection timing TM and the main injection amount FM, for example, until the fuel injected at the beginning of the compression stroke or prior to the intake stroke self-ignites (steps ST21 and ST22). ) When the main injection timing TM is reached, the main injection is executed with the main injection amount FM (step ST23).

ここで、その際の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射された燃料の燃焼によって筒内温度と筒内圧力が上昇させられているので、主噴射された燃焼室CC内の燃料に対しての着火性が向上している。これが為、この多種燃料内燃機関においては、圧縮着火性の低い燃料であっても主噴射時期TMまでには自己着火し易くなるので、主噴射された圧縮着火性の低い燃料で良好な圧縮自着火拡散燃焼を実現させることができるようになる。   Here, in the multi-fuel internal combustion engine at that time, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are increased by the combustion of the fuel injected prior to the fuel in the combustion chamber CC injected main. Ignition is improved. For this reason, in this multi-fuel internal combustion engine, even if the fuel has a low compression ignitability, it becomes easy to self-ignite by the main injection timing TM. Ignition diffusion combustion can be realized.

尚、上記ステップST2にて圧縮自着火拡散燃焼モード以外の燃焼モードが選択された場合、本実施例1の燃料噴射制御手段は、その該当する燃焼モードについての燃料噴射制御を実行する(ステップST24)。   When a combustion mode other than the compression autoignition diffusion combustion mode is selected in step ST2, the fuel injection control means of the first embodiment executes fuel injection control for the corresponding combustion mode (step ST24). ).

以上示した如く、本実施例1の多種燃料内燃機関は、燃焼室CC内に導かれる主噴射燃料自体の圧縮着火性の善し悪しに拘わらずその主噴射燃料に対しての着火性を良好な状態にすることができるので、異常燃焼によるノッキングの起こらない安定した圧縮自着火拡散燃焼モードでの運転が可能になる。従って、この多種燃料内燃機関においては、主噴射燃料の圧縮着火性が低くても圧縮自着火拡散燃焼時に急峻な燃焼が起こらなくなるので、NOxの発生量の増大や熱効率の悪化(燃費の悪化、出力低下)を抑制することができる。更に、この多種燃料内燃機関においては、燃料の圧縮着火性が低くても圧縮自着火拡散燃焼時にディーゼルノックが起こらなくなるので、燃焼時の騒音や振動が抑制され、また、燃料の圧縮着火性が低くても圧縮自着火拡散燃焼時の着火を安定させることができるので、不安定な着火及び燃焼の繰り返しによるトルク変動が抑制される。また、この多種燃料内燃機関においては、複合燃料噴射モードが選択された際の主噴射時期TMを進角側に設定しているので、圧縮自着火拡散燃焼時のPMやスモークの発生をも抑えることができるようになる。また更に、この多種燃料内燃機関においては、混合燃料の圧縮着火性が悪化しても安定した圧縮自着火拡散燃焼が可能なので、蒸発性の高い第2燃料F2の混合割合を高めることができるようになり、これによっても圧縮自着火拡散燃焼時のPMやスモークの発生を抑えることが可能になる。また、この多種燃料内燃機関においては、異常燃焼によるノッキングが抑制されるので、高負荷での運転が可能になり、比出力や熱効率を改善することもできる。   As described above, the multifuel internal combustion engine of the first embodiment is in a state where the ignitability of the main injection fuel is good regardless of whether the main injection fuel itself guided into the combustion chamber CC is good or bad in compression. Therefore, it is possible to operate in a stable compression autoignition diffusion combustion mode in which knocking due to abnormal combustion does not occur. Therefore, in this multi-fuel internal combustion engine, even if the compression ignitability of the main injection fuel is low, steep combustion does not occur at the time of compression auto-ignition diffusion combustion. Therefore, an increase in the amount of NOx generated and thermal efficiency (deterioration of fuel consumption, Output reduction) can be suppressed. Further, in this multi-fuel internal combustion engine, even if the compression ignitability of the fuel is low, diesel knock does not occur during the compression auto-ignition diffusion combustion, so that noise and vibration during combustion are suppressed, and the compression ignitability of the fuel is reduced. Since the ignition at the time of compression auto-ignition diffusion combustion can be stabilized even if it is low, torque fluctuation due to unstable ignition and repeated combustion is suppressed. Further, in this multi-fuel internal combustion engine, the main injection timing TM when the composite fuel injection mode is selected is set to the advance side, so that the occurrence of PM and smoke during compression auto-ignition diffusion combustion is also suppressed. Will be able to. Furthermore, in this multi-fuel internal combustion engine, stable compression auto-ignition diffusion combustion is possible even if the compression ignitability of the mixed fuel is deteriorated, so that the mixing ratio of the highly evaporable second fuel F2 can be increased. This also makes it possible to suppress the generation of PM and smoke during compression autoignition diffusion combustion. Further, in this multi-fuel internal combustion engine, knocking due to abnormal combustion is suppressed, so that it is possible to operate at a high load and to improve specific output and thermal efficiency.

ところで、本実施例1の多種燃料内燃機関においては先立ち噴射燃料を自己着火させているが、その先立ち噴射燃料の圧縮着火性が低すぎて自己着火できない又は自己着火しても直ぐに失火してしまう場合には、点火プラグ71を用いて先立ち噴射燃料に着火してもよい。この場合、その先立ち噴射燃料は引火性の高い燃料であることが好ましく、これが為、ここでは、水素、圧縮天然ガス(CNG)やアルコール燃料等の高引火性燃料を混合燃料中に含ませることが望ましい。例えば、この場合には、上述した多種燃料内燃機関において、高引火性燃料を第2燃料F2として用意しておく。   By the way, in the multifuel internal combustion engine of the first embodiment, the injected fuel is self-ignited in advance, but the compression ignitability of the prior injected fuel is too low to be self-ignited, or even if self-ignited, it is misfired immediately. In this case, the injected fuel may be ignited using the spark plug 71 in advance. In this case, it is preferable that the pre-injected fuel is a highly flammable fuel. For this reason, in this case, a highly flammable fuel such as hydrogen, compressed natural gas (CNG) or alcohol fuel is included in the mixed fuel. Is desirable. For example, in this case, in the above-described multi-fuel internal combustion engine, a highly flammable fuel is prepared as the second fuel F2.

ここで、この場合の多種燃料内燃機関においては、燃焼室CC内に形成された高引火性の先立ち噴射燃料の混合気に対して点火プラグ71で点火し、これによる燃焼によって筒内温度や筒内圧力を上昇させる。従って、その先立ち噴射燃料の先立ち噴射時期TP及び先立ち噴射量FP並びに点火時期については、主噴射時期TMまでに筒内温度や筒内圧力を上昇させ得る燃焼が行われるように設定すればよい。例えば、ここでは、主噴射時期TMまでに燃焼室CC内の点火プラグ71の周囲に濃度の高い先立ち噴射燃料の予混合気が形成されると共に更にその周囲に希薄予混合気が形成されるよう吸気行程から圧縮行程までの期間中に先立ち噴射時期TPを設定し、その濃い予混合気に点火して主噴射時期TMまでに筒内温度や筒内圧力を上昇させるよう点火時期を設定する。これにより、この場合の多種燃料内燃機関においても、低着火性の混合燃料を用いた良好な圧縮自着火拡散燃焼が可能になり、上記と同様の効果を奏することができる。   Here, in the multi-fuel internal combustion engine in this case, the mixture of the highly flammable pre-injected fuel formed in the combustion chamber CC is ignited by the ignition plug 71, and the in-cylinder temperature and the cylinder are combusted by this combustion. Increase internal pressure. Therefore, the prior injection timing TP, the prior injection amount FP, and the ignition timing of the prior injected fuel may be set so that combustion that can increase the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure is performed by the main injection timing TM. For example, here, by the main injection timing TM, a premixed gas of the pre-injected fuel having a high concentration is formed around the spark plug 71 in the combustion chamber CC, and a lean premixed gas is further formed around the premixed gas. The injection timing TP is set prior to the period from the intake stroke to the compression stroke, and the ignition timing is set so that the rich premixed gas is ignited and the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are increased by the main injection timing TM. Thereby, also in the multi-fuel internal combustion engine in this case, favorable compression auto-ignition diffusion combustion using the low ignitability mixed fuel becomes possible, and the same effect as described above can be obtained.

また、本実施例1の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射燃料として燃料混合手段53で生成された混合燃料を使用しているが、これとは別にその先立ち噴射専用の燃料を用意しておいてもよい。例えば、この先立ち噴射専用の燃料としては、圧縮着火性の良好な燃料であることが好ましい。   Further, in the multi-fuel internal combustion engine of the first embodiment, the mixed fuel generated by the fuel mixing means 53 is used as the prior injected fuel. Separately, a fuel dedicated to the prior injection is prepared. May be. For example, the fuel dedicated to the injection is preferably a fuel having a good compression ignitability.

更に、本実施例1の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射燃料の燃焼によって筒内温度や筒内圧力を上昇させ、これにより燃焼室CC内の主噴射燃料に対しての着火性を向上させているが、その先立ち噴射燃料が自己着火した際の火炎核や発熱を火種にして低圧縮着火性の主噴射燃料の着火を促してもよく、このようにしても上記と同様の効果を奏することができる。即ち、この多種燃料内燃機関は、先立ち噴射燃料の火花点火による着火に伴って火炎核が発生しているときや発熱しているときに主噴射することによって、燃焼室CC内における主噴射燃料に対しての着火性を向上させている。   Furthermore, in the multifuel internal combustion engine of the first embodiment, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are increased by the combustion of the injected fuel in advance, thereby improving the ignitability of the main injected fuel in the combustion chamber CC. However, prior to the self-ignition of the injected fuel, the flame kernel and heat generation may be used as a fire type to promote the ignition of the main injection fuel with low compression ignitability. be able to. That is, this multi-fuel internal combustion engine performs main injection when flame nuclei are generated in association with ignition by spark ignition of the injected fuel before or when it generates heat, so that main injection fuel in the combustion chamber CC is obtained. The ignitability is improved.

ここで、この場合には、上述した例示において、複合燃料噴射モードが選択された際の先立ち噴射時期TPを遅くして、先立ち噴射燃料が自己着火した時又はその直後に主噴射時期TMが来るように設定する。従って、先立ち噴射燃料の圧縮着火性が高いときは、先立ち噴射時期TPの直後に主噴射時期TMが来ることも考えられる。そこで、この場合には、吸気行程から圧縮行程後期までの期間中における先立ち噴射燃料の圧縮着火性に応じた時期に先立ち噴射時期TPが設定されるようにする。尚、1本の燃料噴射弁57では先立ち噴射と主噴射を連続して行い難いので、2本の筒内直接噴射用燃料噴射弁を1つの燃焼室CCに配備し、その各々を先立ち噴射用と主噴射用として使い分けてもよい。   Here, in this case, in the above-described example, the prior injection timing TP when the composite fuel injection mode is selected is delayed, and the main injection timing TM comes when the prior injected fuel self-ignites or immediately thereafter. Set as follows. Therefore, when the compression ignitability of the prior injected fuel is high, the main injection timing TM may come immediately after the prior injection timing TP. Therefore, in this case, the injection timing TP is set prior to the timing according to the compression ignitability of the prior injected fuel during the period from the intake stroke to the latter half of the compression stroke. In addition, since it is difficult to perform prior injection and main injection continuously with one fuel injection valve 57, two direct injection fuel injection valves are provided in one combustion chamber CC, and each of them is used for prior injection. It may be used properly for main injection.

また、その先立ち噴射燃料が上述した高引火性燃料のときには、この先立ち噴射燃料の混合気に対して点火プラグ71で点火した時又はその直後に主噴射時期TMが来るよう先立ち噴射時期TPや点火時期を設定する。従って、先立ち噴射燃料の引火性が高いときには、主噴射時期TMまでに燃焼室CC内の点火プラグ71の周囲に濃度の高い先立ち噴射燃料の予混合気が形成されると共に更にその周囲に希薄予混合気が形成されるよう吸気行程から圧縮行程までの期間中に先立ち噴射時期TPを設定し、その濃い予混合気に点火して火炎核が発生した時又はその直後に主噴射時期TMが来るよう点火時期を設定する。   Further, when the preceding injected fuel is the above-described highly flammable fuel, the preceding injection timing TP or ignition is set so that the main injection timing TM comes when the ignition plug 71 is ignited with the spark plug 71 or immediately after that. Set the time. Therefore, when the pre-injected fuel has high flammability, a pre-mixture of the pre-injected fuel having a high concentration is formed around the spark plug 71 in the combustion chamber CC by the main injection timing TM, and a lean pre-mixture is further formed therearound. The injection timing TP is set in advance during the period from the intake stroke to the compression stroke so that an air-fuel mixture is formed, and the main injection timing TM comes when a flame kernel is generated by igniting the rich pre-mixture or immediately after that. Ignition timing is set.

次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例2を図8及び図9に基づいて説明する。   Next, a second embodiment of the multifuel internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

一般に、燃焼室CC内の筒内圧力を検知することができれば、その圧力変化から先立ち噴射された燃料の着火時期や筒内圧力上昇率を把握することができる。従って、前述した実施例1の多種燃料内燃機関において筒内圧力の検出又は推定が可能になった場合には、先立ち噴射した燃料が急峻な燃焼になっているか否かを判断することができる。また、筒内圧力は先立ち噴射量FPが多くなるほどに高くなるものであり、先立ち噴射による筒内圧力上昇率から先立ち噴射量FPを逆算することも可能である。これが為、その筒内圧力上昇率を次回の先立ち噴射時にフィードバックすることによって、実施例1の図6に示すような先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータを用意せずとも適正な先立ち噴射量FPが設定できるようになる。   In general, if the in-cylinder pressure in the combustion chamber CC can be detected, the ignition timing of the fuel injected prior to the pressure change and the in-cylinder pressure increase rate can be grasped. Therefore, when the in-cylinder pressure can be detected or estimated in the multi-fuel internal combustion engine of the first embodiment described above, it can be determined whether or not the previously injected fuel is abruptly burned. Further, the in-cylinder pressure increases as the prior injection amount FP increases, and the prior injection amount FP can be calculated backward from the in-cylinder pressure increase rate due to the prior injection. For this reason, the in-cylinder pressure increase rate is fed back at the time of the next prior injection, so that the appropriate prior injection amount FP can be obtained without preparing the prior injection amount upper limit guard value selection map data as shown in FIG. Can be set.

そこで、本実施例2は、筒内圧力を検出又は推定できるように構成した多種燃料内燃機関について説明する。ここでは、前述した実施例1の多種燃料内燃機関に図8に示す筒内圧センサ83を配備して筒内圧力の検出ができるようにしたものを代表して例示する。   Therefore, in the second embodiment, a multi-fuel internal combustion engine configured to detect or estimate the in-cylinder pressure will be described. Here, a multi-fuel internal combustion engine according to the first embodiment described above is provided with a cylinder pressure sensor 83 shown in FIG. 8 so that the cylinder pressure can be detected.

具体的に、先ず、本実施例2においては、急峻な燃焼か否かを判断する際の筒内圧力上昇率の閾値(以下、「燃焼状態判定基準値」という。)Pr0を用意しておく。この燃焼状態判定基準値Pr0は、例えば、先立ち噴射量FPを増減させ、これに伴いNOx発生量の増大や熱効率の悪化が引き起こされた際の筒内圧力上昇率の最大値を設定する。   Specifically, first, in the second embodiment, a threshold value (hereinafter referred to as “combustion state determination reference value”) Pr0 of the in-cylinder pressure increase rate when determining whether or not the combustion is steep is prepared. . The combustion state determination reference value Pr0 sets, for example, the maximum value of the in-cylinder pressure increase rate when the injection amount FP is increased or decreased in advance and an increase in NOx generation amount or a deterioration in thermal efficiency is caused accordingly.

従って、先立ち噴射された際の最大筒内圧力上昇率Prが燃焼状態判定基準値Pr0よりも小さければ、その先立ち噴射の際の先立ち噴射量FPについては急峻な燃焼を引き起こしていないことになる。   Therefore, if the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr at the time of prior injection is smaller than the combustion state determination reference value Pr0, the prior injection amount FP at the time of the previous injection does not cause steep combustion.

ここで、実施例1においては、先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータを用いることによって急峻な燃焼を引き起こす過剰な先立ち噴射量FPを回避する一方で、急峻な燃焼を引き起こすことのない範囲で最大限に筒内温度及び筒内圧力を上昇させることが可能な先立ち噴射量FPを設定することができる。しかしながら、本実施例2においては、その先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータを利用しないので、最終的に設定した先立ち噴射量FPが最大限に筒内温度及び筒内圧力を上昇させることのできる分量であるとは限らない。これが為、本実施例2においては、急峻な燃焼が懸念されない状況下で筒内温度及び筒内圧力を最大限に上昇させることの可能な先立ち噴射量FPが設定できるように構成する。例えば、本実施例2においても、実施例1と同様に、着火性指数値I及び吸気温taを図5の基準先立ち噴射量選定マップデータに照らし合わせて基準先立ち噴射量FP1を算出させるようにする。しかしながら、本実施例2の基準先立ち噴射量選定マップデータは、その着火性指数値Iと吸気温taの状況下において、急峻な燃焼を引き起こすことなく最大限に筒内温度及び筒内圧力を上昇させることが可能な基準先立ち噴射量FP1が記憶されている点で実施例1とは異なる。   Here, in the first embodiment, by using the prior injection amount upper limit guard value selection map data, an excessive prior injection amount FP that causes steep combustion is avoided, while the maximum is within a range that does not cause steep combustion. The prior injection amount FP that can increase the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure as much as possible can be set. However, in the second embodiment, since the prior injection amount upper limit guard value selection map data is not used, the previously set prior injection amount FP can increase the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure to the maximum. It is not always a quantity. For this reason, the second embodiment is configured such that the advance injection amount FP that can raise the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure to the maximum is possible in a situation where there is no concern about steep combustion. For example, in the second embodiment, as in the first embodiment, the reference leading injection amount FP1 is calculated by comparing the ignitability index value I and the intake air temperature ta with the reference leading injection amount selection map data in FIG. To do. However, the reference leading injection amount selection map data of the second embodiment increases the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure to the maximum without causing sharp combustion under the conditions of the ignitability index value I and the intake air temperature ta. This is different from the first embodiment in that the reference leading injection amount FP1 that can be made is stored.

一方、例えば、所定サイクル前の先立ち噴射時の最大筒内圧力上昇率Prが燃焼状態判定基準値Pr0以上になっている(即ち、急峻な燃焼になっている)場合には、その際の先立ち噴射量FPが多過ぎであると推察できる。   On the other hand, for example, when the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr at the time of prior injection before a predetermined cycle is equal to or higher than the combustion state determination reference value Pr0 (that is, steep combustion), prior to that time It can be inferred that the injection amount FP is too large.

ここで、数サイクルの間に着火性指数値Iや吸気温taが大きく変化する可能性は少ないので、その間に選択される基準先立ち噴射量FP1についても大きな違いが生じるとは大凡考えられない。これが為、所定サイクル前に急峻な燃焼が生じた場合には、今後もその際と同等の分量の先立ち噴射量FPが設定される可能性が高く、再び先立ち噴射時に急峻な燃焼が引き起こされてしまうので、その先立ち噴射量FPを減らして急峻な燃焼を回避する必要がある。例えば、上述したが如く筒内圧力上昇率と先立ち噴射量FPとの間には相関関係があるので、その減少量については、最大筒内圧力上昇率Prと燃焼状態判定基準値Pr0との差分に相当する燃料噴射量を設定すればよい。   Here, since there is little possibility that the ignitability index value I and the intake air temperature ta greatly change during several cycles, it is not considered that a large difference will occur in the reference leading injection amount FP1 selected during that time. For this reason, if steep combustion occurs before a predetermined cycle, it is highly likely that the pre-injection amount FP of the same amount will be set in the future, and steep combustion will be caused again during the pre-injection. Therefore, it is necessary to reduce the injection amount FP prior to avoiding sharp combustion. For example, as described above, since there is a correlation between the in-cylinder pressure increase rate and the prior injection amount FP, the difference between the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr and the combustion state determination reference value Pr0 for the decrease amount. A fuel injection amount corresponding to is set.

以下に、本実施例2の多種燃料内燃機関における電子制御装置1の制御動作の一例を図9のフローチャートに基づき説明する。尚、実施例1と同様の制御動作については、以下において省略する又は簡潔な説明に留める。   Hereinafter, an example of the control operation of the electronic control device 1 in the multifuel internal combustion engine of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In addition, about the control operation similar to Example 1, it abbreviate | omits below or keeps it simple description.

本実施例2の電子制御装置1は、実施例1と同様にして、燃焼モードの設定を行い(ステップST1,ST2)、圧縮自着火拡散燃焼モードであれば燃料噴射モードの切り替えを行う(ステップST3〜ST6)。   The electronic control unit 1 according to the second embodiment sets the combustion mode in the same manner as in the first embodiment (steps ST1 and ST2), and switches the fuel injection mode when the compression self-ignition diffusion combustion mode is set (step ST1). ST3 to ST6).

ここで、複合燃料噴射モードが選択され、且つ、その際の先立ち噴射時期TPとして圧縮行程初期が選択された場合、この電子制御装置1の燃料噴射制御手段は、実施例1と同様に圧縮行程初期の先立ち噴射時期TPcと基準先立ち噴射量FPc1を算出する(ステップST7,ST8)。   Here, when the composite fuel injection mode is selected and the initial stage of the compression stroke is selected as the preceding injection timing TP, the fuel injection control means of the electronic control unit 1 is the same as in the first embodiment. The initial prior injection timing TPc and the reference prior injection amount FPc1 are calculated (steps ST7 and ST8).

本実施例2においては、次に、燃料噴射制御手段が所定サイクル(例えば、ここでは1サイクル)前に先立ち噴射が為されたか否かを判断し(ステップST31)、先立ち噴射されていれば、前のサイクルの後述するステップST41において求めた先立ち噴射による最大筒内圧力上昇率Prと燃焼状態判定基準値Pr0とを比較する(ステップST32)。この燃料噴射制御手段は、その最大筒内圧力上昇率Prが燃焼状態判定基準値Pr0よりも小さい場合、又は上記ステップST31にて否定判定された場合に、上記ステップST8で求めた基準先立ち噴射量FPc1を圧縮行程初期の先立ち噴射量FPcとして設定する(ステップST33)。一方、この燃料噴射制御手段は、その最大筒内圧力上昇率Prが燃焼状態判定基準値Pr0以上であれば、急峻な燃焼を避けるべく求めた減少量αを上記ステップST8で求めた基準先立ち噴射量FPc1から減算し、これを圧縮行程初期の先立ち噴射量FPcとして設定する(ステップST34)。   In the second embodiment, next, the fuel injection control means determines whether or not prior injection has been performed before a predetermined cycle (for example, 1 cycle here) (step ST31). The maximum in-cylinder pressure increase rate Pr by the prior injection obtained in step ST41, which will be described later in the previous cycle, is compared with the combustion state determination reference value Pr0 (step ST32). This fuel injection control means determines the reference prior injection amount obtained in step ST8 when the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr is smaller than the combustion state determination reference value Pr0 or when a negative determination is made in step ST31. FPc1 is set as a prior injection amount FPc at the beginning of the compression stroke (step ST33). On the other hand, if the maximum in-cylinder pressure rise rate Pr is equal to or greater than the combustion state determination reference value Pr0, the fuel injection control means determines the amount of decrease α obtained to avoid steep combustion in the reference prior injection obtained in step ST8. This is subtracted from the amount FPc1, and this is set as the prior injection amount FPc at the beginning of the compression stroke (step ST34).

そして、この燃料噴射制御手段は、設定した先立ち噴射時期TPcとなった際に、ステップST33又はステップST34にて設定した先立ち噴射量FPcで圧縮行程初期の先立ち噴射を実行させる(ステップST35)。これにより、本実施例2の多種燃料内燃機関においても、その先立ち噴射された燃料が燃焼室CC内で自己着火して燃焼し、主噴射時期TMまでに筒内温度と筒内圧力を上昇させる。   Then, the fuel injection control means causes the prior injection at the initial stage of the compression stroke to be executed with the prior injection amount FPc set in step ST33 or step ST34 when the set prior injection timing TPc is reached (step ST35). As a result, also in the multifuel internal combustion engine of the second embodiment, the fuel injected prior to the self-ignition in the combustion chamber CC burns, and the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are increased by the main injection timing TM. .

一方、この燃料噴射制御手段は、複合燃料噴射モードが選択され、且つ、その際の先立ち噴射時期TPとして吸気行程が選択された場合、実施例1と同様に吸気行程の先立ち噴射時期TPsと基準先立ち噴射量FPs1を算出する(ステップST14,ST15)。   On the other hand, when the combined fuel injection mode is selected and the intake stroke is selected as the preceding injection timing TP, the fuel injection control means uses the preceding injection timing TPs of the intake stroke and the reference as in the first embodiment. Prior injection amount FPs1 is calculated (steps ST14 and ST15).

次に、本実施例2の燃料噴射制御手段は、上述した圧縮行程初期に先立ち噴射させるときと同様に、所定サイクル(例えば、ここでは1サイクル)前に先立ち噴射が為されたか否かを判断し(ステップST36)、先立ち噴射されていれば、前のサイクルの先立ち噴射による最大筒内圧力上昇率Prと燃焼状態判定基準値Pr0とを比較する(ステップST37)。この燃料噴射制御手段は、その最大筒内圧力上昇率Prが燃焼状態判定基準値Pr0よりも小さい場合、又は上記ステップST36にて否定判定された場合に、上記ステップST15で求めた基準先立ち噴射量FPs1を吸気行程の先立ち噴射量FPsとして設定する(ステップST38)。一方、この燃料噴射制御手段は、その最大筒内圧力上昇率Prが燃焼状態判定基準値Pr0以上であれば、急峻な燃焼を避けるべく求めた減少量βを上記ステップST15で求めた基準先立ち噴射量FPs1から減算し、これを吸気行程の先立ち噴射量FPsとして設定する(ステップST39)。   Next, the fuel injection control means according to the second embodiment determines whether or not prior injection has been performed before a predetermined cycle (for example, 1 cycle here), as in the case of performing injection prior to the initial stage of the compression stroke described above. However, if injection has been performed in advance, the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr by the previous injection in the previous cycle is compared with the combustion state determination reference value Pr0 (step ST37). The fuel injection control means determines the reference prior injection amount obtained in step ST15 when the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr is smaller than the combustion state determination reference value Pr0 or when a negative determination is made in step ST36. FPs1 is set as the injection amount FPs prior to the intake stroke (step ST38). On the other hand, if the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr is equal to or greater than the combustion state determination reference value Pr0, the fuel injection control means determines the reduction amount β obtained to avoid steep combustion in the reference prior injection obtained in step ST15. Subtract from the amount FPs1 and set this as the injection amount FPs prior to the intake stroke (step ST39).

そして、この燃料噴射制御手段は、設定した先立ち噴射時期TPsとなった際に、ステップST38又はステップST39にて設定した先立ち噴射量FPsで吸気行程の先立ち噴射を実行させる(ステップST40)。これにより、この多種燃料内燃機関においても、その先立ち噴射された燃料が十分な時間をかけた後に燃焼室CC内で自己着火して燃焼し、主噴射時期TMまでに筒内温度と筒内圧力を上昇させる。   Then, this fuel injection control means executes the prior injection of the intake stroke with the prior injection amount FPs set in step ST38 or step ST39 when the set prior injection timing TPs is reached (step ST40). As a result, even in this multi-fuel internal combustion engine, the fuel injected before the self-ignition burns in the combustion chamber CC after a sufficient time, and the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are reached by the main injection timing TM. To raise.

続いて、本実施例2においては、燃料噴射制御手段が筒内圧センサ83の検出信号に基づいて先立ち噴射された燃料の着火時期を検出し、その際の最大筒内圧力上昇率Prを算出する(ステップST41)。   Subsequently, in the second embodiment, the fuel injection control means detects the ignition timing of the previously injected fuel based on the detection signal of the in-cylinder pressure sensor 83, and calculates the maximum in-cylinder pressure increase rate Pr at that time. (Step ST41).

また、本実施例2の燃料噴射制御手段は、実施例1と同様に、主噴射時期TMと主噴射量FMを算出しておき(ステップST21,ST22)、その主噴射時期TMとなった際にその主噴射量FMで主噴射を実行させる(ステップST23)。   Further, the fuel injection control means of the second embodiment calculates the main injection timing TM and the main injection amount FM in the same manner as in the first embodiment (steps ST21 and ST22), and when the main injection timing TM is reached. The main injection is executed with the main injection amount FM (step ST23).

これにより、この多種燃料内燃機関においては、実施例1と同様に、先立ち噴射燃料の燃焼によって主噴射時期TMまでに筒内温度及び筒内圧力が上昇させられているので、そこに主噴射された燃料が圧縮着火性の低い燃料であっても自己着火し易くなり、良好な圧縮自着火拡散燃焼の実現が可能になる。   Thus, in this multi-fuel internal combustion engine, as in the first embodiment, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are increased by the combustion of the injected fuel by the main injection timing TM, so that the main injection is performed there. Even if the fuel is a fuel with low compression ignitability, it becomes easy to self-ignite, and good compression auto-ignition diffusion combustion can be realized.

以上示した如く、本実施例2の多種燃料内燃機関は、燃焼室CC内に導かれる主噴射燃料自体の圧縮着火性の善し悪しに拘わらずその主噴射燃料に対しての着火性を良好な状態にすることができるので、異常燃焼によるノッキングの起こらない安定した圧縮自着火拡散燃焼モードでの運転が可能になる。従って、この本実施例2の多種燃料内燃機関においても、エミッション性能の向上や燃焼時の音振性能の向上等、実施例1と同様の効果を奏することができる。   As described above, the multi-fuel internal combustion engine of the second embodiment has a good ignitability with respect to the main injection fuel regardless of whether the main injection fuel itself led into the combustion chamber CC is good or bad in compression ignitability. Therefore, it is possible to operate in a stable compression autoignition diffusion combustion mode in which knocking due to abnormal combustion does not occur. Therefore, the multifuel internal combustion engine of the second embodiment can achieve the same effects as those of the first embodiment, such as improved emission performance and improved sound vibration performance during combustion.

ところで、本実施例2の多種燃料内燃機関においても、前述した実施例1で説明したように、先立ち噴射燃料の圧縮着火性が低すぎて自己着火できない又は自己着火しても直ぐに失火してしまう場合には、点火プラグ71を用いて先立ち噴射燃料に着火してもよい。この場合の先立ち噴射燃料は、高引火性燃料が含まれており、引火性が高くなっていることが好ましい。更に、本実施例2の多種燃料内燃機関においても、同じく前述した実施例1で説明したように、燃料混合手段53で生成された混合燃料とは別に先立ち噴射専用の燃料を用意しておいてもよく、また、先立ち噴射燃料が自己着火した又は点火プラグ71で点火された際の火炎核や発熱を火種にして低圧縮着火性の主噴射燃料の着火を促すように構成してもよい。   By the way, also in the multifuel internal combustion engine of the second embodiment, as described in the first embodiment, the compression ignitability of the injected fuel is too low to be self-ignited, or even if self-ignition, the fire is immediately misfired. In this case, the injected fuel may be ignited using the spark plug 71 in advance. In this case, the pre-injected fuel preferably contains highly flammable fuel and has high flammability. Further, in the multi-fuel internal combustion engine of the second embodiment, as described in the first embodiment, a fuel dedicated to injection is prepared in advance in addition to the mixed fuel generated by the fuel mixing means 53. Alternatively, it may be configured to promote ignition of the main injection fuel having low compression ignitability by using flame nuclei or heat generated when the injected fuel is self-ignited or ignited by the spark plug 71 in advance.

次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例3を図10に基づいて説明する。   Next, Embodiment 3 of the multifuel internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG.

前述した各実施例1,2においては第1燃料F1と第2燃料F2の混合燃料を燃焼室CCに直接噴射させる所謂筒内直接噴射式の多種燃料内燃機関について例示したが、本実施例3は、その混合燃料を燃焼室CC内だけでなく吸気ポート11bへも噴射させる多種燃料内燃機関について例示する。   In each of the first and second embodiments described above, a so-called in-cylinder direct injection multi-fuel internal combustion engine in which the mixed fuel of the first fuel F1 and the second fuel F2 is directly injected into the combustion chamber CC has been illustrated. Shows an example of a multi-fuel internal combustion engine that injects the mixed fuel not only into the combustion chamber CC but also into the intake port 11b.

例えば、この種の多種燃料内燃機関は、その各実施例1,2の多種燃料内燃機関において燃料供給装置50を図10に示す燃料供給装置150へと置き換えることによって構成することができる。尚、この図10は、実施例1の多種燃料内燃機関を基にした場合について例示している。   For example, this type of multi-fuel internal combustion engine can be configured by replacing the fuel supply device 50 with the fuel supply device 150 shown in FIG. FIG. 10 shows an example based on the multifuel internal combustion engine of the first embodiment.

ここで、その図10に示す燃料供給装置150は、実施例1における燃料供給装置50の各種構成部品に加えて、燃料混合手段53で生成された混合燃料を燃料通路154に吐出する燃料ポンプ155と、その燃料通路154の混合燃料を夫々の気筒に分配するデリバリ通路156と、このデリバリ通路156から供給された混合燃料を吸気ポート11bに噴射する各気筒の燃料噴射弁157と、を設けたものである。   Here, the fuel supply device 150 shown in FIG. 10 is a fuel pump 155 that discharges the mixed fuel generated by the fuel mixing means 53 to the fuel passage 154 in addition to the various components of the fuel supply device 50 in the first embodiment. And a delivery passage 156 that distributes the mixed fuel in the fuel passage 154 to each cylinder, and a fuel injection valve 157 for each cylinder that injects the mixed fuel supplied from the delivery passage 156 into the intake port 11b. Is.

本実施例3の多種燃料内燃機関においては、その基本的な燃料噴射制御形態として、例えば、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際に筒内直接噴射用の燃料噴射弁57を駆動制御して混合燃料を燃焼室CC内へと噴射させ、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転する際にポート噴射用の燃料噴射弁157を駆動制御して混合燃料を吸気ポート11bへと噴射させる。   In the multifuel internal combustion engine of the third embodiment, as a basic fuel injection control mode, for example, when operating in the compression auto-ignition diffusion combustion mode, the in-cylinder direct injection fuel injection valve 57 is driven and controlled. The mixed fuel is injected into the combustion chamber CC, and when operating in the premixed spark ignition flame propagation combustion mode, the fuel injection valve 157 for port injection is driven and controlled to inject the mixed fuel into the intake port 11b.

一方、この多種燃料内燃機関において前述した複合燃料噴射モードが選択された場合には、先立ち噴射と主噴射の双方を筒内直接噴射用の燃料噴射弁57で行ってもよく、先立ち噴射のみをポート噴射用の燃料噴射弁157で行ってもよい。そして、この多種燃料内燃機関においては、その何れの態様であっても前述した実施例1と同様に制御され、この実施例1の多種燃料内燃機関と同様の効果を奏することができる。尚、実施例2の多種燃料内燃機関を基にした場合には、その実施例2と同様に制御されて同様の効果を奏する。   On the other hand, when the above-described combined fuel injection mode is selected in this multifuel internal combustion engine, both the prior injection and the main injection may be performed by the fuel injection valve 57 for direct in-cylinder injection, and only the prior injection is performed. The fuel injection valve 157 for port injection may be used. The multifuel internal combustion engine is controlled in the same manner as in the first embodiment, and the same effects as those of the multifuel internal combustion engine in the first embodiment can be obtained in any aspect. When the multifuel internal combustion engine according to the second embodiment is used as a base, the same control is performed as in the second embodiment and the same effect is obtained.

ところで、本実施例3の多種燃料内燃機関においても、前述した実施例1で説明したように、先立ち噴射燃料の圧縮着火性が低すぎて自己着火できない又は自己着火しても直ぐに失火してしまう場合には、点火プラグ71を用いて先立ち噴射燃料に着火してもよい。この場合の先立ち噴射燃料は、高引火性燃料が含まれており、引火性が高くなっていることが好ましい。更に、本実施例3の多種燃料内燃機関においても、同じく前述した実施例1で説明したように、燃料混合手段53で生成された混合燃料とは別に先立ち噴射専用の燃料を用意しておいてもよく、また、先立ち噴射燃料が自己着火した又は点火プラグ71で点火された際の火炎核や発熱を火種にして低圧縮着火性の主噴射燃料の着火を促すように構成してもよい。   By the way, also in the multifuel internal combustion engine of the third embodiment, as described in the first embodiment, the compression ignitability of the injected fuel is too low to be self-ignited, or even if self-ignition, the misfire immediately occurs. In this case, the injected fuel may be ignited using the spark plug 71 in advance. In this case, the pre-injected fuel preferably contains highly flammable fuel and has high flammability. Further, in the multi-fuel internal combustion engine of the third embodiment, as described in the first embodiment, a fuel dedicated to injection is prepared in advance in addition to the mixed fuel generated by the fuel mixing means 53. Alternatively, it may be configured to promote ignition of the main injection fuel having low compression ignitability by using flame nuclei or heat generated when the injected fuel is self-ignited or ignited by the spark plug 71 in advance.

次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例4を図11に基づいて説明する。   Next, Embodiment 4 of the multifuel internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG.

前述した各実施例1,2においては予め燃料混合手段53で混ぜ合わせた混合燃料を燃焼室CC内に導いて運転する多種燃料内燃機関について例示したが、本実施例4は、その燃料混合手段53を用いることなく各々の燃料(第1燃料F1と第2燃料F2)を個別に燃焼室CC内へと導いて運転することのできる多種燃料内燃機関について例示する。   In each of the first and second embodiments described above, the multifuel internal combustion engine operated by introducing the mixed fuel previously mixed by the fuel mixing means 53 into the combustion chamber CC is illustrated. However, in the fourth embodiment, the fuel mixing means An example of a multi-fuel internal combustion engine that can be operated by directing each fuel (first fuel F1 and second fuel F2) individually into the combustion chamber CC without using 53 is illustrated.

例えば、この種の多種燃料内燃機関は、その各実施例1,2の多種燃料内燃機関において燃料供給装置50を図11に示す燃料供給装置250へと置き換えることによって構成することができる。尚、この図11は、実施例1の多種燃料内燃機関を基にした場合について例示している。   For example, this type of multi-fuel internal combustion engine can be configured by replacing the fuel supply device 50 with the fuel supply device 250 shown in FIG. FIG. 11 shows an example based on the multifuel internal combustion engine of the first embodiment.

ここで、その図11に示す燃料供給装置250は、燃焼室CC内に第1燃料F1を直接噴射する第1燃料供給手段と、吸気ポート11bに第2燃料F2を噴射する第2燃料供給手段と、を備えている。その第1燃料供給手段は、第1燃料F1を第1燃料タンク41Aから吸い上げて第1燃料通路51Aに送出する第1フィードポンプ52Aと、その第1燃料通路51Aの第1燃料F1を高圧燃料通路254Aに圧送する高圧燃料ポンプ255Aと、その高圧燃料通路254Aの第1燃料F1を夫々の気筒に分配するデリバリ通路256Aと、このデリバリ通路256Aから供給された第1燃料F1を燃焼室CC内に噴射する各気筒の燃料噴射弁257Aと、を備える。一方、第2燃料供給手段は、第2燃料F2を第2燃料タンク41Bから吸い上げて第2燃料通路51Bに送出する第2フィードポンプ52Bと、その第2燃料通路51Bの第2燃料F2を第3燃料通路254Bに圧送する高圧燃料ポンプ255Bと、その第3燃料通路254Bの第2燃料F2を夫々の気筒に分配するデリバリ通路256Bと、このデリバリ通路256Bから供給された第2燃料F2を吸気ポート11bに噴射する各気筒の燃料噴射弁257Bと、を備える。   Here, the fuel supply device 250 shown in FIG. 11 includes a first fuel supply unit that directly injects the first fuel F1 into the combustion chamber CC, and a second fuel supply unit that injects the second fuel F2 into the intake port 11b. And. The first fuel supply means sucks up the first fuel F1 from the first fuel tank 41A and sends it to the first fuel passage 51A, and the first fuel F1 in the first fuel passage 51A as high-pressure fuel. A high-pressure fuel pump 255A for pumping the passage 254A, a delivery passage 256A for distributing the first fuel F1 in the high-pressure fuel passage 254A to the respective cylinders, and the first fuel F1 supplied from the delivery passage 256A in the combustion chamber CC And a fuel injection valve 257A for each cylinder that injects into the cylinder. On the other hand, the second fuel supply means sucks up the second fuel F2 from the second fuel tank 41B and sends it to the second fuel passage 51B, and the second fuel F2 in the second fuel passage 51B is supplied to the second fuel pump 51B. A high pressure fuel pump 255B that pumps the fuel to the third fuel passage 254B, a delivery passage 256B that distributes the second fuel F2 in the third fuel passage 254B to the respective cylinders, and an intake of the second fuel F2 that is supplied from the delivery passage 256B. A fuel injection valve 257B for each cylinder that injects into the port 11b.

例えば、本実施例4においては、ガソリン等に代表される圧縮着火性が低く蒸発性の高い燃料を第1燃料F1として用意した多種燃料内燃機関について例示する。この多種燃料内燃機関においては、通常、その第1燃料F1を第1燃料供給手段によって燃焼室CC内に直接噴射して、点火プラグ71の周囲に濃度の高い第1燃料F1の予混合気を形成すると共に更にその周囲に希薄予混合気を形成し、その濃い予混合気に対して点火が行われる。即ち、この多種燃料内燃機関は、所謂成層燃焼による予混合火花点火火炎伝播燃焼モードでの運転を行う。   For example, the fourth embodiment exemplifies a multi-fuel internal combustion engine in which a fuel having a low compression ignitability represented by gasoline or the like and having a high evaporation property is prepared as the first fuel F1. In this multi-fuel internal combustion engine, normally, the first fuel F1 is directly injected into the combustion chamber CC by the first fuel supply means, and the premixed gas of the first fuel F1 having a high concentration is formed around the spark plug 71. At the same time, a lean premixture is formed around it, and ignition is performed on the rich premixture. That is, this multi-fuel internal combustion engine operates in a premixed spark ignition flame propagation combustion mode by so-called stratified combustion.

ここで、この多種燃料内燃機関は、予混合火花点火火炎伝播燃焼を行うことによって、特に高負荷域において異常燃焼によるノッキングを発生させてしまうので、そのようなノッキングの発生を抑えることが可能な圧縮自着火拡散燃焼モードで高負荷運転させることが好ましい。   Here, this multi-fuel internal combustion engine causes knocking due to abnormal combustion particularly in a high load region by performing premixed spark ignition flame propagation combustion, and thus it is possible to suppress the occurrence of such knocking. It is preferable to operate at a high load in the compression auto-ignition diffusion combustion mode.

しかしながら、この多種燃料内燃機関においては、燃焼室CCへと直接噴射される第1燃料F1が圧縮着火性の低い燃料なので、この第1燃料F1を用いて圧縮自着火拡散燃焼させるのは困難である。一方、この多種燃料内燃機関においては、吸気ポート11bに第2燃料F2を噴射して燃焼室CCへと導く第2燃料供給手段が配備されている。   However, in this multi-fuel internal combustion engine, since the first fuel F1 directly injected into the combustion chamber CC is a fuel having low compression ignitability, it is difficult to perform compression auto-ignition diffusion combustion using the first fuel F1. is there. On the other hand, in this multi-fuel internal combustion engine, second fuel supply means for injecting the second fuel F2 into the intake port 11b and guiding it to the combustion chamber CC is provided.

そこで、本実施例4の多種燃料内燃機関は、前述した実施例1と同様の考えに基づいて、その第2燃料F2を先立ち噴射させることによって燃焼室CC内の圧縮着火性の低い第1燃料F1に対する着火性の向上を図り、そのような第1燃料F1を用いたとしても圧縮自着火拡散燃焼モードで運転ができるようにする。   Therefore, the multifuel internal combustion engine of the fourth embodiment is based on the same idea as in the first embodiment, and the first fuel having a low compression ignitability in the combustion chamber CC is obtained by injecting the second fuel F2 in advance. The ignitability with respect to F1 is improved, and even if such a first fuel F1 is used, the operation can be performed in the compression self-ignition diffusion combustion mode.

例えば、本実施例4の多種燃料内燃機関においては、その基本的な燃料噴射制御形態として、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際に筒内直接噴射用の燃料噴射弁257Aのみ又は双方の燃料噴射弁257A,257Bを駆動制御して燃料を燃焼室CC内へと導き、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードで運転する際にポート噴射用の燃料噴射弁257Bのみ又は双方の燃料噴射弁257A,257Bを駆動制御して燃料を燃焼室CC内へと導く。この多種燃料内燃機関においては、燃焼室CC内にて燃焼モードや運転条件に応じた最適な第1燃料F1と第2燃料F2の燃料混合比率となるように、夫々の燃料噴射弁257A,257Bの燃料噴射量等を駆動制御する。   For example, in the multi-fuel internal combustion engine of the fourth embodiment, as a basic fuel injection control mode, when operating in the compression auto-ignition diffusion combustion mode, only the fuel injection valve 257A for in-cylinder direct injection or both fuels When driving in the premixed spark ignition flame propagation combustion mode by driving and controlling the injection valves 257A and 257B and operating the fuel in the premixed spark ignition flame propagation combustion mode, only the fuel injection valve 257B for port injection or both fuel injection valves 257A, Drive control of 257B guides fuel into the combustion chamber CC. In this multi-fuel internal combustion engine, the fuel injection valves 257A and 257B are arranged so that the optimal fuel mixing ratio of the first fuel F1 and the second fuel F2 in the combustion chamber CC according to the combustion mode and operating conditions. The fuel injection amount is controlled.

この場合においても、本実施例4の多種燃料内燃機関は、前述した実施例1の図7のフローチャートと同様に電子制御装置1によって燃料噴射制御が実行される。これが為、本実施例4の第2燃料F2としては、アルコール燃料等の低圧縮着火性燃料を使用してもよく、軽油等の高圧縮着火性燃料を使用してもよい。尚、本実施例4においては、その図7のフローチャートのステップST3を「燃焼室内に導かれる先立ち噴射燃料(第2燃料F2)及び主噴射燃料(第1燃料F1)の着火性指数値IP,IM検出」と読み替える。また、ステップST5,ST6については、各々「IM≧Is1?」,「IP≧Is2?」と読み替える。   Also in this case, in the multifuel internal combustion engine of the fourth embodiment, the fuel injection control is executed by the electronic control unit 1 as in the flowchart of FIG. 7 of the first embodiment. For this reason, as the second fuel F2 of the fourth embodiment, a low compression ignitable fuel such as alcohol fuel may be used, or a high compression ignitable fuel such as light oil may be used. In the fourth embodiment, step ST3 of the flowchart of FIG. 7 is performed as follows: “The ignitability index values IP of the previously injected fuel (second fuel F2) and the main injected fuel (first fuel F1) guided into the combustion chamber” This is read as “IM detection”. Steps ST5 and ST6 are read as “IM ≧ Is1?” And “IP ≧ Is2?”, Respectively.

従って、本実施例4の多種燃料内燃機関においては、第2燃料F2の圧縮着火性が低ければ、この第2燃料F2を吸気行程等の早い段階で先立ち噴射させ、圧縮行程中に燃焼室CC内で自己着火させる。また、この多種燃料内燃機関においては、第2燃料F2の圧縮着火性が高ければ、この第2燃料F2を圧縮行程初期等に先立ち噴射させ、燃焼室CC内で自己着火させる。尚、その第2燃料F2の圧縮着火性が低すぎて自己着火できない又は自己着火しても直ぐに失火してしまう場合には、点火プラグ71を用いて先立ち噴射燃料に着火してもよい。これにより、本実施例4の多種燃料内燃機関においては、主噴射時期TMまでに筒内温度と筒内圧力が上昇し、燃焼室CC内の圧縮着火性の低い第1燃料F1に対する着火性が向上するので、その第1燃料F1を主噴射して良好な圧縮自着火拡散燃焼を行うことができるようになる。これが為、この多種燃料内燃機関は、前述した実施例1と同様の効果を奏することができる。   Therefore, in the multifuel internal combustion engine of the fourth embodiment, if the compression ignitability of the second fuel F2 is low, the second fuel F2 is injected in advance at an early stage such as the intake stroke, and the combustion chamber CC is injected during the compression stroke. Self-ignite within. In this multi-fuel internal combustion engine, if the compression ignitability of the second fuel F2 is high, the second fuel F2 is injected prior to the initial stage of the compression stroke or the like and self-ignited in the combustion chamber CC. Note that if the compression ignitability of the second fuel F2 is too low for self-ignition, or if misfiring occurs immediately after self-ignition, the spark plug 71 may be used to ignite the injected fuel in advance. Thereby, in the multifuel internal combustion engine of the fourth embodiment, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure rise by the main injection timing TM, and the ignitability with respect to the first fuel F1 having low compression ignitability in the combustion chamber CC is increased. As a result, the first fuel F1 is mainly injected and good compression autoignition diffusion combustion can be performed. For this reason, this multi-fuel internal combustion engine can achieve the same effects as those of the first embodiment.

ところで、本実施例4の多種燃料内燃機関においても、前述した実施例1で説明したように、先立ち噴射燃料(第2燃料F2)の圧縮着火性が低すぎて自己着火できない又は自己着火しても直ぐに失火してしまう場合には、点火プラグ71を用いて先立ち噴射燃料に着火してもよい。この場合、その先立ち噴射燃料は、高引火性燃料であることが好ましい。更に、本実施例4の多種燃料内燃機関においても、同じく前述した実施例1で説明したように、先立ち噴射燃料が自己着火した又は点火プラグ71で点火された際の火炎核や発熱を火種にして低圧縮着火性の主噴射燃料(第1燃料F1)の着火を促すように構成してもよい。また、本実施例4の多種燃料内燃機関においては、先立ち噴射燃料(第2燃料F2)を吸気ポート11bに噴射させているが、そのポート噴射用の燃料噴射弁257Bを筒内直接噴射用のものに替えて、その先立ち噴射燃料が燃焼室CC内に直接噴射されるように構成してもよく、このようにしても上記と同様の効果を奏することができる。   By the way, also in the multifuel internal combustion engine of the fourth embodiment, as described in the first embodiment, the compression ignitability of the injected fuel (second fuel F2) is too low to be self-ignited or self-ignited. In the case where a misfire immediately occurs, the injected fuel may be ignited using the spark plug 71 in advance. In this case, the prior injected fuel is preferably a highly flammable fuel. Further, in the multi-fuel internal combustion engine of the fourth embodiment, as described in the first embodiment, the flame kernel and the heat generated when the injected fuel self-ignitions or is ignited by the spark plug 71 are used as the fire type. In other words, the main injection fuel (first fuel F1) having a low compression ignitability may be ignited. Further, in the multifuel internal combustion engine of the fourth embodiment, the injected fuel (second fuel F2) is injected into the intake port 11b in advance, and the fuel injection valve 257B for port injection is used for in-cylinder direct injection. Instead of this, it may be configured such that the injected fuel is directly injected into the combustion chamber CC, and in this way, the same effect as described above can be obtained.

以上のように、本発明に係る多種燃料内燃機関は、低圧縮着火性燃料を用いて圧縮自着火拡散燃焼モード運転する際の燃焼室内における低圧縮着火性燃料に対しての着火性を改善する技術に有用である。   As described above, the multifuel internal combustion engine according to the present invention improves the ignitability of the low compression ignitable fuel in the combustion chamber when operating in the compression autoignition diffusion combustion mode using the low compression ignitable fuel. Useful for technology.

本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例1の構成について示す図である。It is a figure shown about the structure of Example 1 of the multi-fuel internal combustion engine which concerns on this invention. 燃焼モードを設定する際に用いる燃焼モードマップデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the combustion mode map data used when setting a combustion mode. 燃料噴射モードの切り替え時に用いる燃料噴射モード切替条件マップデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the fuel injection mode switching condition map data used at the time of switching of fuel injection mode. 先立ち噴射時期の切り替え時に用いる先立ち噴射時期切替条件マップデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of prior injection timing switching condition map data used at the time of switching of prior injection timing. 基準先立ち噴射量の選定時に用いる基準先立ち噴射量選定マップデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reference leading injection amount selection map data used at the time of selection of the reference leading injection amount. 先立ち噴射量上限ガード値の選定時に用いる先立ち噴射量上限ガード値選定マップデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the prior injection amount upper limit guard value selection map data used at the time of selection of a prior injection amount upper limit guard value. 実施例1の多種燃料内燃機関における燃焼噴射制御動作について説明するフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a combustion injection control operation in the multifuel internal combustion engine of the first embodiment. 本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例2の構成について示す図である。It is a figure shown about the structure of Example 2 of the multi-fuel internal combustion engine which concerns on this invention. 実施例2の多種燃料内燃機関における燃焼噴射制御動作について説明するフローチャートである。7 is a flowchart illustrating a combustion injection control operation in the multifuel internal combustion engine of the second embodiment. 本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例3の構成について示す図である。It is a figure shown about the structure of Example 3 of the multi-fuel internal combustion engine which concerns on this invention. 本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例4の構成について示す図である。It is a figure shown about the structure of Example 4 of the multi-fuel internal combustion engine which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子制御装置
16 クランク角センサ
23 エアフロメータ
41A 第1燃料タンク
41B 第2燃料タンク
50,150,250 燃料供給装置
57,157,257A,257B 燃料噴射弁
81 水温センサ
82 吸気温センサ
83 筒内圧センサ
CC 燃焼室
F1 第1燃料
F2 第2燃料
FM 主噴射量
FP,FPc,FPs 先立ち噴射量
FPc1,FPs1 基準先立ち噴射量
FPc2,FPs2 先立ち噴射量上限ガード値
I,IP,IM 着火性指数値
Is1 第1着火性判断基準値
Is2 第2着火性判断基準値
Kl 機関負荷
Ne 機関回転数
Pin 吸気圧
Pr 最大筒内圧力上昇率
Pr0 燃焼状態判定基準値
ta 吸気温
tw 水温
TM 主噴射時期
TP,TPc,TPs 先立ち噴射時期
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic controller 16 Crank angle sensor 23 Air flow meter 41A 1st fuel tank 41B 2nd fuel tank 50,150,250 Fuel supply device 57,157,257A, 257B Fuel injection valve 81 Water temperature sensor 82 Intake temperature sensor 83 In-cylinder pressure sensor CC Combustion chamber F1 First fuel F2 Second fuel FM Main injection amount FP, FPc, FPs Prior injection amount FPc1, FPs1 Reference prior injection amount FPc2, FPs2 Prior injection amount upper limit guard value I, IP, IM Ignition index value Is1 First 1 ignitability judgment reference value Is2 second ignitability judgment reference value Kl engine load Ne engine speed Pin intake pressure Pr maximum in-cylinder pressure increase rate Pr0 combustion state judgment reference value ta intake air temperature tw water temperature TM main injection timing TP, TPc, TPs prior injection timing

Claims (9)

性状の異なる少なくとも2種類の燃料の内の少なくとも1種類が燃焼室に導かれ又は当該少なくとも2種類の燃料からなる混合燃料が燃焼室に導かれて運転される多種燃料内燃機関において、
前記燃焼室内に導かれる燃料自体の圧縮着火性について指数化した着火性指数値を検出する燃料特性検出手段と、
前記着火性指数値に基づき低圧縮着火性と判断された前記燃焼室内の燃料を用いて圧縮自着火拡散燃焼させる際に、燃料を吸気行程から圧縮行程までの期間中の所定の時期に先立ち噴射させ、その後に主噴射させて前記燃焼室内に前記低圧縮着火性の燃料を導く燃料噴射制御手段と、
を設けたことを特徴とする多種燃料内燃機関。
In a multi-fuel internal combustion engine in which at least one of at least two types of fuels having different properties is led to a combustion chamber or a mixed fuel composed of the at least two types of fuel is led to a combustion chamber and operated.
Fuel characteristic detection means for detecting an ignitability index value obtained by indexing the compression ignitability of the fuel itself introduced into the combustion chamber;
When performing compression auto-ignition diffusion combustion using the fuel in the combustion chamber determined to be low compression ignitability based on the ignitability index value, the fuel is injected prior to a predetermined time during the period from the intake stroke to the compression stroke. Fuel injection control means for subsequently injecting main fuel and introducing the low compression ignitable fuel into the combustion chamber;
A multi-fuel internal combustion engine characterized by comprising:
前記燃料噴射制御手段は、前記燃焼室内における前記先立ち噴射された燃料に対しての着火性が低いほど前記吸気行程から圧縮行程までの期間中の早い時期に先立ち噴射させるよう構成したことを特徴とする請求項1記載の多種燃料内燃機関。   The fuel injection control means is configured to inject earlier in the period from the intake stroke to the compression stroke as the ignitability with respect to the fuel injected earlier in the combustion chamber is lower. The multifuel internal combustion engine according to claim 1. 前記燃料噴射制御手段は、吸気圧が低いほど前記先立ち噴射の燃料噴射量が減少されるように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の多種燃料内燃機関。   The multi-fuel internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the fuel injection control means is configured such that the fuel injection amount of the preceding injection is reduced as the intake pressure is lower. 前記燃料噴射制御手段は、吸気圧が低いほど前記先立ち噴射の燃料噴射量の上限値を低下させるように構成したことを特徴とする請求項3記載の多種燃料内燃機関。   4. The multi-fuel internal combustion engine according to claim 3, wherein the fuel injection control means is configured to lower the upper limit value of the fuel injection amount of the preceding injection as the intake pressure is lower. 前記燃料噴射制御手段は、機関回転数が低いほど前記先立ち噴射の燃料噴射量が減少されるように構成したことを特徴とする請求項1,2,3又は4に記載の多種燃料内燃機関。   5. The multi-fuel internal combustion engine according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the fuel injection control means is configured such that the fuel injection amount of the preceding injection decreases as the engine speed decreases. 前記燃料噴射制御手段は、機関回転数が低いほど前記先立ち噴射の燃料噴射量の上限値を低下させるように構成したことを特徴とする請求項5記載の多種燃料内燃機関。   6. The multi-fuel internal combustion engine according to claim 5, wherein the fuel injection control means is configured to lower the upper limit value of the fuel injection amount of the preceding injection as the engine speed is lower. 前記燃焼室内に導かれる燃料は、ガソリンと軽油の混合燃料であることを特徴とした請求項1から6の内の何れか1つに記載の多種燃料内燃機関。   The multifuel internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel introduced into the combustion chamber is a mixed fuel of gasoline and light oil. 前記先立ち噴射させる燃料は高引火性燃料であり、前記燃料噴射制御手段は、前記先立ち噴射された燃料の混合気に火花点火させ、その後に主噴射させるよう構成したことを特徴とする請求項1記載の多種燃料内燃機関。   2. The fuel to be pre-injected is a highly flammable fuel, and the fuel injection control means is configured to spark-ignite an air-fuel mixture of the fuel injected in advance and then perform main injection. The multi-fuel internal combustion engine described. 前記燃料噴射制御手段は、前記先立ち噴射を実行させる場合に、前記主噴射の燃料噴射時期が進角制御されるように構成したことを特徴とする請求項1から8の内の何れか1つに記載の多種燃料内燃機関。   9. The fuel injection control unit according to claim 1, wherein the fuel injection timing of the main injection is controlled to advance when the prior injection is executed. 10. A multi-fuel internal combustion engine as described in 1.
JP2006309644A 2006-11-15 2006-11-15 Multi-fuel internal combustion engine Expired - Fee Related JP4737045B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006309644A JP4737045B2 (en) 2006-11-15 2006-11-15 Multi-fuel internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006309644A JP4737045B2 (en) 2006-11-15 2006-11-15 Multi-fuel internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008121641A true JP2008121641A (en) 2008-05-29
JP4737045B2 JP4737045B2 (en) 2011-07-27

Family

ID=39506644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006309644A Expired - Fee Related JP4737045B2 (en) 2006-11-15 2006-11-15 Multi-fuel internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4737045B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009243366A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Toyota Motor Corp Spark-assist diesel engine
JP2010121591A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Toyota Motor Corp Multi-fuel internal combustion engine
JP2010180771A (en) * 2009-02-05 2010-08-19 Denso Corp Fuel injection control device
WO2012120598A1 (en) * 2011-03-04 2012-09-13 トヨタ自動車株式会社 Fuel supply control system for multifuel internal combustion engine
JP2013133812A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Honda Motor Co Ltd Control device for compression-ignition internal combustion engine
KR101588842B1 (en) * 2014-06-25 2016-02-15 삼성중공업 주식회사 System for fuel supply of dual fuel engine
EP3617487A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller and control method for internal combustion engine
JP2021088940A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine
WO2023105890A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-15 株式会社日立製作所 Hydrogen mixed-combustion electronic control device and power generation system using same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61229947A (en) * 1985-04-02 1986-10-14 Nippon Soken Inc Fuel injection controller for diesel engine
JPH0968061A (en) * 1995-08-30 1997-03-11 Nippon Soken Inc Fuel supply method and device
JP2004278463A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Nissan Motor Co Ltd Control device for diesel engine
JP2005048723A (en) * 2003-07-31 2005-02-24 Nissan Motor Co Ltd Combustion control device for internal combustion engine
JP2006299832A (en) * 2005-04-15 2006-11-02 Toyota Industries Corp Fuel injection control device in diesel engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61229947A (en) * 1985-04-02 1986-10-14 Nippon Soken Inc Fuel injection controller for diesel engine
JPH0968061A (en) * 1995-08-30 1997-03-11 Nippon Soken Inc Fuel supply method and device
JP2004278463A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Nissan Motor Co Ltd Control device for diesel engine
JP2005048723A (en) * 2003-07-31 2005-02-24 Nissan Motor Co Ltd Combustion control device for internal combustion engine
JP2006299832A (en) * 2005-04-15 2006-11-02 Toyota Industries Corp Fuel injection control device in diesel engine

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009243366A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Toyota Motor Corp Spark-assist diesel engine
JP2010121591A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Toyota Motor Corp Multi-fuel internal combustion engine
JP2010180771A (en) * 2009-02-05 2010-08-19 Denso Corp Fuel injection control device
WO2012120598A1 (en) * 2011-03-04 2012-09-13 トヨタ自動車株式会社 Fuel supply control system for multifuel internal combustion engine
JP5569644B2 (en) * 2011-03-04 2014-08-13 トヨタ自動車株式会社 Fuel supply control system for multi-fuel internal combustion engine
JP2013133812A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Honda Motor Co Ltd Control device for compression-ignition internal combustion engine
KR101588842B1 (en) * 2014-06-25 2016-02-15 삼성중공업 주식회사 System for fuel supply of dual fuel engine
EP3617487A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller and control method for internal combustion engine
CN110873000A (en) * 2018-08-29 2020-03-10 丰田自动车株式会社 Control device and control method for internal combustion engine
KR20200026033A (en) * 2018-08-29 2020-03-10 도요타 지도샤(주) Controller and control method for internal combustion engine
US10746127B2 (en) 2018-08-29 2020-08-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller and control method for internal combustion engine
KR102191078B1 (en) 2018-08-29 2020-12-15 도요타 지도샤(주) Controller and control method for internal combustion engine
JP2021088940A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine
JP7354805B2 (en) 2019-12-02 2023-10-03 マツダ株式会社 engine control device
WO2023105890A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-15 株式会社日立製作所 Hydrogen mixed-combustion electronic control device and power generation system using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4737045B2 (en) 2011-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009130777A1 (en) Multifuel internal-combustion engine
JP4737045B2 (en) Multi-fuel internal combustion engine
JP4412290B2 (en) Gas fuel internal combustion engine
KR101693895B1 (en) Variable ignition type engine for complex combustion using diesel and gasoline, method for controlling of the same and complex combustion system using diesel and gasoline
JP4535051B2 (en) Multi-fuel internal combustion engine
JP4466616B2 (en) Multi-fuel internal combustion engine
KR101704064B1 (en) Variable ignition type engine for complex combustion using diesel and gasoline, method for controlling of the same and complex combustion system using diesel and gasoline
JP4472932B2 (en) Engine combustion control device
JP4033160B2 (en) Control device for internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation
US7769527B2 (en) Internal combustion engine
JP4715753B2 (en) Internal combustion engine
JP2006183653A (en) Gas fuel engine
JP5922830B1 (en) Gas engine
JP2010196517A (en) Control device for internal combustion engine
JP4835279B2 (en) Multi-fuel internal combustion engine
JP2009036086A (en) Direct injection engine and method for controlling the same
JP4274063B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4844316B2 (en) Multi-fuel internal combustion engine
JP2007315357A (en) Multiple-fuel internal combustion engine
JP7338273B2 (en) engine controller
JP2006052686A (en) Control device of internal combustion engine
JP2005291065A (en) Engine
JP4692427B2 (en) Multi-fuel internal combustion engine
JP2006188977A (en) Internal combustion engine and control method of internal combustion engine
JP2007315358A (en) Multiple-fuel internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100915

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110418

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4737045

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees