JP4837694B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
破線9aに示すように、従来の拡散燃焼では、不均一な噴霧燃料を圧縮着火することで、PMの生成領域及びNOxの生成領域の両方にわたって燃焼する。一方、実線9bに示すように、予混合圧縮着火燃焼は、希薄化した予混合気を圧縮着火することで、従来の拡散燃焼に対して燃料の過濃な領域や高温の領域が少なく、PM及びNOxの生成量を低減することができる。
この課題に対しては、高セタン価燃料を用いたり、燃料の噴射時期を内燃機関の標準時期よりも遅らせたりすることである程度改善できるものの、噴射時期を遅らせる手法では、燃費や、着火及び燃焼の安定性が大幅に悪化することも知られている。予混合圧縮着火燃焼式の内燃機関では、中高負荷運転領域において以上のような課題があるため、現状では低負荷運転領域のみに限定された燃焼方式である。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料供給手段は、主燃料を前記機関に噴射する燃料インジェクタ(22)を備え、前記水素供給手段は、水素を含むガスを前記機関の吸気に噴射するガスインジェクタ(32)を備えることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項2又は4に記載の内燃機関の制御装置において、前記改質ガス生成手段による主燃料の改質反応は、空気、酸素富化空気、窒素富化空気、酸素、窒素、二酸化炭素、及び水蒸気の雰囲気下で行われることを特徴とする。
これにより、例えば、主燃料の供給時期を機関の標準時期よりも遅延させた場合であっても、着火遅れを短縮しつつ燃焼を緩慢にし、また、騒音及び振動をも低減することができる。したがって、上述のように、中高負荷領域における燃焼を改善し運転領域を拡大することができる。また、これらに加えて、未燃のHCやCOの排出量をも低減することが可能となる。これにより、排気のエミッション及び主燃料の燃費をさらに向上できる。
請求項3に記載の発明によれば、燃料インジェクタ及びガスインジェクタで、主燃料及び水素を含むガスを噴射することにより、これら主燃料及びガスの供給時期、供給期間を正確に制御することができる。特に、予混合圧縮着火燃焼式の内燃機関において安定した燃焼を成立させるためには、これら主燃料及びガスの供給時期、供給期間の制御を正確に行う必要がある。
請求項5に記載の発明によれば、空気、酸素富化空気、窒素富化空気、酸素、窒素、二酸化炭素、及び水蒸気の雰囲気下における改質反応により水素を含むガスを生成することにより、安定して水素を生成することができる。
水素供給制御部42は、上述のPCCI燃焼条件に基づいて、クランク角度位置センサ18の出力に応じて、適切な改質ガス噴射時期及び改質ガス噴射期間を演算し、これら噴射時期及び噴射期間に基づいてガスインジェクタ32を制御する。
図3は、実施例及び比較例に係る熱発生率とクランク角との関係を示す図である。これら図2及び図3において、破線は比較例の結果を示し、一点鎖線は実施例において吸気の水素濃度が2.2体積%となる量の水素を吸気に添加した場合の結果を示し、実線は実施例において吸気の水素濃度が4.4体積%となる量の水素を吸気に添加した場合の結果を示す。
図2及び図3を参照して詳述したように、ATDC噴射を実行すると、水素を添加しなかった場合には、燃焼が急激になり熱効率が急激に悪化してしまう。これに対して、ATDC噴射の下で水素を添加すると、燃焼がなだらかになり効率よく燃焼することが可能となる。
図7は、実施例及び比較例に係るTHC排出量(未燃の炭化水素の総排出量)と主燃料噴射時期との関係を示す図である。より具体的には、これら図6及び図7は、それぞれ、主燃料噴射時期をATDC−14度からATDC+4度まで変化させた場合におけるCO排出量及びTHC排出量の変化を示す。また、図6及び図7において、白丸は比較例の結果を示し、黒丸は吸気の水素濃度が4.4体積%となる量の水素を添加した実施例の結果を示す。
上述のように、PCCI燃焼では、中高負荷運転領域においてATDC噴射を実行する必要があるが、このように水素を合わせて添加することにより、図8に示すように、常用運転領域含む中高負荷運転領域までPCCI燃焼成立領域を拡大することができる。
これにより、例えば、ATDC噴射を実行した場合であっても、着火遅れを短縮しつつ燃焼を緩慢にし、また、騒音及び振動をも低減することができる。したがって、上述のように、中高負荷領域における燃焼を改善し運転領域を拡大することができる。また、これらに加えて、未燃のHCやCOの排出量をも低減することが可能となる。これにより、排気のエミッション及び主燃料の燃費をさらに向上できる。
また、燃料インジェクタ22及びガスインジェクタ32で、主燃料及び改質ガスを噴射することにより、これら主燃料及び改質ガスの噴射時期、噴射期間を正確に制御することができる。特に、予混合圧縮着火燃焼式のエンジン1において安定した燃焼を成立させるためには、これら主燃料及び改質ガスの噴射時期、噴射期間の制御を正確に行う必要がある。
また、空気、酸素富化空気、窒素富化空気、酸素、窒素、二酸化炭素、及び水蒸気の雰囲気下における改質反応により水素を含む改質ガスを生成することにより、安定して水素を生成することができる。
上記実施形態では、エンジン1の吸気に水素を添加するために、燃料改質器31により主燃料を改質して水素を含む改質ガスを生成し、この改質ガスを吸気に添加したが、これに限らない。例えば、予め精製した水素を貯留した水素タンクを設け、この水素タンクから水素を添加してもよい。
13…燃焼室
20…燃料供給手段
22…燃料インジェクタ
30…水素供給手段
31…燃料改質器(改質ガス生成手段)
32…ガスインジェクタ
40…電子制御ユニット
41…燃料供給制御部(燃料供給制御手段)
42…水素供給制御部(水素供給制御手段)
Claims (3)
- 軽油又は軽油とその他の燃料との混合燃料を主燃料とし、燃焼室内でこの主燃料を圧縮着火させる予混合燃焼式の内燃機関の制御装置において、
主燃料を前記機関の燃焼室に噴射する燃料インジェクタを備えた燃料供給手段と、
主燃料を改質して水素を含むガスを生成する改質ガス生成手段、及び、当該改質ガス生成手段で生成したガスを前記機関の吸気に噴射するガスインジェクタを備えた水素供給手段と、
前記機関の予混合圧縮着火燃焼条件に基づいて、前記燃料インジェクタによる主燃料の噴射時期及び噴射期間を制御する燃料噴射制御手段と、
前記機関の予混合圧縮着火燃焼条件に基づいて、前記ガスインジェクタによる水素を含むガスの噴射時期及び噴射期間を制御する水素噴射制御手段と、を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記機関の振動が大きくなる中高負荷領域にあるときには、当該機関の振動を低減するように主燃料の噴射時期を上死点における噴射時期よりも遅延させ、
前記水素噴射制御手段は、前記燃料噴射制御手段により主燃料の噴射時期を遅延させるに伴い、前記機関の吸気の水素濃度が可燃限界より高くなるようにガスの噴射量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記改質ガス生成手段は、水蒸気改質法、部分酸化法、炭酸ガス改質法、並びに、水蒸気改質法及び部分酸化法を組み合わせたオートサーマル法よりなる群から選ばれる1種の反応により、水素を含むガスを生成することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記改質ガス生成手段による主燃料の改質反応は、空気、酸素富化空気、窒素富化空気、酸素、窒素、二酸化炭素、及び水蒸気の雰囲気下で行われることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。
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Families Citing this family (17)
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JP5523880B2 (ja) * | 2010-03-11 | 2014-06-18 | 日野自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
DE102010037003A1 (de) * | 2010-08-16 | 2012-02-16 | Ford Global Technologies, Llc. | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Gas als Kraftstoff und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens |
US8851045B2 (en) * | 2011-03-31 | 2014-10-07 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Engine combustion control at low loads via fuel reactivity stratification |
US8904992B2 (en) * | 2011-05-06 | 2014-12-09 | Lawrence McMillan | Energy transducer |
CN102226426A (zh) * | 2011-05-26 | 2011-10-26 | 上海交通大学 | 基于活化热氛围的双燃料复合均质压燃燃烧系统 |
RU2674168C2 (ru) * | 2012-03-21 | 2018-12-05 | МЭЙМАН РИСЕРЧ, ЭлЭлСи | Двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива смесь на основе воды, и способ его работы |
US8869755B2 (en) | 2012-03-21 | 2014-10-28 | MayMaan Research, LLC | Internal combustion engine using a water-based mixture as fuel and method for operating the same |
US9051887B2 (en) * | 2012-07-27 | 2015-06-09 | Caterpillar Inc. | System and method for adjusting fuel reactivity |
WO2014028960A1 (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Hems System Pty Ltd | Engine fuel enhancement management system |
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US10001090B1 (en) * | 2015-03-26 | 2018-06-19 | The Research Foundation For The State University Of New York | Single-fuel reactivity controlled compression ignition combustion enabled by onboard fuel reformation |
JP6866754B2 (ja) * | 2016-05-17 | 2021-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | 圧縮着火式内燃機関の制御装置 |
JP7236407B2 (ja) * | 2020-05-29 | 2023-03-09 | 株式会社三井E&Sマシナリー | 水素燃料を用いた内燃機関 |
JP7157832B2 (ja) * | 2021-01-22 | 2022-10-20 | 本田技研工業株式会社 | 燃料改質装置 |
CN114017178B (zh) * | 2021-11-01 | 2022-11-01 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种稀薄燃烧控制方法、控制装置及氢气发动机系统 |
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JP3685052B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2005-08-17 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP3991789B2 (ja) * | 2002-07-04 | 2007-10-17 | トヨタ自動車株式会社 | 混合気を圧縮自着火させる内燃機関 |
JP2004190586A (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Hitachi Ltd | 圧縮着火型内燃機関 |
JP4033160B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2008-01-16 | トヨタ自動車株式会社 | 予混合圧縮自着火運転が可能な内燃機関の制御装置 |
US7121254B2 (en) * | 2005-02-17 | 2006-10-17 | General Motors Corporation | Compression-ignited IC engine and method of operation |
US7769527B2 (en) * | 2007-08-06 | 2010-08-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018021522A (ja) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | 義広 謝花 | 液体燃料の燃焼方法 |
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