JP4844316B2 - Multi-fuel internal combustion engine - Google Patents
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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、別個の燃料タンクに貯留されているガソリンと軽油の混合燃料を燃焼室に供給して運転される多種燃料内燃機関について開示されている。この多種燃料内燃機関は、機関始動時に着火性の高い軽油の混合割合を上昇させ、これにより生成された高着火性の混合燃料を用いて機関始動時の拡散燃焼運転を実現させている。 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, Patent Document 1 below discloses a multi-fuel internal combustion engine that is operated by supplying a mixed fuel of gasoline and light oil stored in separate fuel tanks to a combustion chamber. This multifuel internal combustion engine increases the mixing ratio of light oil with high ignitability at the time of engine start, and realizes diffusion combustion operation at the time of engine start using the highly ignitable mixed fuel generated thereby.
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おり、その夫々の運転モードを使用燃料の種類(着火性)等に応じて切り替えさせている。 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. Further, Patent Document 2 also describes 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 diffusion combustion mode when the engine load is high. Each operation mode is switched in accordance with the type of fuel used (ignitability).
尚、下記の特許文献3には個別に噴射可能な高オクタン価燃料と低オクタン価燃料を用いて運転される多種燃料内燃機関について開示されており、この多種燃料内燃機関においては、夫々の燃料の残存量に不均衡が生じていれば、残存量の多い方の燃料の供給割合を増大させて、各燃料が同時に消費されるようにしている。 The following Patent Document 3 discloses a multi-fuel internal combustion engine that is operated using a high-octane fuel and a low-octane fuel that can be individually injected, and in this multi-fuel internal combustion engine, the remaining fuel remains. If there is an imbalance in the quantity, the supply ratio of the fuel with the larger remaining quantity is increased so that each fuel is consumed at the same time.
しかしながら、上記特許文献1,2に開示された多種燃料内燃機関においては、特定の燃料の使用頻度が高くなって各燃料の残存量に大きな差が生じた場合、その後、最適な運転を行えなくなってしまう可能性がある。例えば、その特定の燃料固有の性状に依存する運転モードでの運転が継続された場合には、その特定の燃料が消費し尽くされてしまうことによって、その後はその運転モードでの運転を行えなくなってしまう虞がある。そして、そのような状況に陥ったときには、あらゆる運転条件において残りの他の燃料による別の運転モードでの運転に制限されてしまうので、時としてエミッション性能や出力性能等に代表される機関性能を悪化させることがある。 However, in the multifuel internal combustion engine disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the frequency of use of a specific fuel increases and a large difference occurs in the remaining amount of each fuel, the optimum operation cannot be performed thereafter. There is a possibility that. For example, if the operation in the operation mode depending on the specific property of the specific fuel is continued, the specific fuel is consumed up, and thereafter the operation in the operation mode cannot be performed. There is a risk that. And when it falls into such a situation, it is limited to operation in another operation mode with the remaining other fuel in all operating conditions, so sometimes the engine performance typified by emission performance and output performance etc. May be exacerbated.
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、複数の燃料間における燃料残存比率のズレを解消させることのできる多種燃料内燃機関を提供することを、その目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a multi-fuel internal combustion engine that can improve the disadvantages of the conventional example and can eliminate the deviation of the remaining fuel ratio among a plurality of fuels.
上記目的を達成する為、請求項1記載の発明では、別個に貯留されている蒸発性が高く着火性の低い第1燃料と着火性が高く蒸発性の低い第2燃料とを燃焼室内にて所定の燃料含有比率となるよう個別に又は混合して供給し、その第1燃料と第2燃料とからなる燃焼室内の混合燃料の燃料特性を少なくとも予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの内から運転条件に応じて選択された燃焼モードに適するものへと変更して運転される多種燃料内燃機関において、第2燃料に対する第1燃料の燃料残存比が所定よりも小さくなったときに、燃焼室内への要求全燃料供給量に対する第1燃料の燃料供給割合を低下させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、その低下させた第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給する一方、第2燃料に対する第1燃料の燃料残存比が所定よりも大きくなったときに、燃焼室内への要求全燃料供給量に対する第1燃料の燃料供給割合を上昇させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、その上昇させた第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給する燃料残存比調整手段を設けている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, separately stored first fuel having high evaporability and low ignitability and second fuel having high ignitability and low evaporability are contained in the combustion chamber. The fuel characteristics of the mixed fuel in the combustion chamber composed of the first fuel and the second fuel are supplied at least in a premixed spark ignition flame propagation combustion mode or compression auto-ignition. In a multi-fuel internal combustion engine that is operated by changing from a diffusion combustion mode to a combustion mode selected according to operating conditions, the fuel remaining ratio of the first fuel to the second fuel becomes smaller than a predetermined value. when the, by reducing the fuel supply proportions of the first fuel to request the total amount of fuel supplied to the combustion chamber, and, by expanding the compressed self-ignition diffusive combustion region with reducing the premixed spark ignition flame propagation combustion region, Whether the combustion mode selected according to the rolling condition is the premixed spark ignition flame propagation combustion mode or the compression auto-ignition diffusion combustion mode, the fuel content ratio corresponding to the reduced fuel supply ratio of the first fuel When the fuel remaining ratio of the first fuel to the second fuel becomes larger than a predetermined ratio, the first fuel and the second fuel are supplied so as to satisfy the required total fuel supply amount to the combustion chamber. Increase the fuel supply rate, expand the premixed spark ignition flame propagation combustion region and reduce the compression autoignition diffusion combustion region, and the combustion mode selected according to the operating conditions is premixed spark ignition flame propagation combustion be any mode or compression self-ignition diffusive combustion mode, the first fuel fuel remaining ratio regulating supplies a first fuel and a second fuel to a fuel containing a ratio corresponding to the fuel feed rate which the raised It is provided with the means.
また、上記目的を達成する為、請求項2記載の発明では、別個に貯留されている耐ノック性が高く着火性の低い第1燃料と着火性が高く耐ノック性の低い第2燃料とを燃焼室内にて所定の燃料含有比率となるよう個別に又は混合して供給し、その第1燃料と第2燃料とからなる燃焼室内の混合燃料の燃料特性を少なくとも予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの内から運転条件に応じて選択された燃焼モードに適するものへと変更して運転される多種燃料内燃機関において、第2燃料に対する第1燃料の燃料残存比が所定よりも小さくなったときに、燃焼室内への要求全燃料供給量に対する第1燃料の燃料供給割合を低下させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、その低下させた第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給する一方、第2燃料に対する第1燃料の燃料残存比が所定よりも大きくなったときに、燃焼室内への要求全燃料供給量に対する第1燃料の燃料供給割合を上昇させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、その上昇させた第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給する燃料残存比調整手段を設けている。 In order to achieve the above object, according to the second aspect of the present invention, the separately stored first fuel having high knock resistance and low ignitability and second fuel having high ignitability and low knock resistance are provided. The fuel characteristics of the mixed fuel in the combustion chamber consisting of the first fuel and the second fuel are supplied individually or mixed so as to have a predetermined fuel content ratio in the combustion chamber, and at least the premixed spark ignition flame propagation combustion mode Alternatively, in a multi-fuel internal combustion engine that is operated by changing the compression auto-ignition diffusion combustion mode to a mode suitable for the combustion mode selected according to the operating conditions, the fuel remaining ratio of the first fuel to the second fuel is predetermined. The fuel supply ratio of the first fuel to the required total fuel supply amount into the combustion chamber is reduced, the premixed spark ignition flame propagation combustion region is reduced, and the compression auto-ignition diffusion combustion region is reduced. Is larger, be any combustion mode selected according to the operating conditions of the pre-mixed spark ignition flame propagation combustion mode or compression auto-ignition diffusion combustion mode, according to the fuel supply proportions of the first fuel that reduced When the fuel remaining ratio of the first fuel to the second fuel becomes larger than a predetermined value while supplying the first fuel and the second fuel so that the fuel content ratio becomes the same , the required total fuel supply amount to the combustion chamber is The fuel supply ratio of the first fuel is increased, the premixed spark ignition flame propagation combustion region is expanded and the compression self-ignition diffusion combustion region is reduced , and the combustion mode selected according to the operating condition is the premixed spark. In either the ignition flame propagation combustion mode or the compression auto-ignition diffusion combustion mode, the first fuel and the second fuel are supplied so that the fuel content ratio is in accordance with the increased fuel supply ratio of the first fuel. It is provided with a fuel residual ratio adjusting device.
これら請求項1,2記載の多種燃料内燃機関においては、第1燃料の残存割合の方が第2燃料の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合に、その第1燃料を用いた運転に適している予混合火花点火火炎伝播燃焼モードの選択頻度が減ると共に、何れの燃焼モードであるのかに拘わらず第1燃料の燃料供給割合が低下する。これが為、この場合の多種燃料内燃機関においては、第1燃料の消費量が減らされる一方、第2燃料の消費量が増やされるので、燃料残存比が所定の状態へと近づく。また、第2燃料の残存割合の方が第1燃料の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合には、その第2燃料を用いた運転に適している圧縮自着火拡散燃焼モードの選択頻度が通常運転時よりも減ると共に、何れの燃焼モードであるのかに拘わらず第2燃料の燃料供給割合が低下する。これが為、この場合の多種燃料内燃機関においては、第2燃料の消費量が減らされる一方、第1燃料の消費量が増やされるので、燃料残存比が所定の状態へと近づく。 In the multifuel internal combustion engine according to claims 1 and 2, the first fuel is used when the remaining ratio of the first fuel is lower than the predetermined ratio with respect to the remaining ratio of the second fuel. The frequency of selection of the premixed spark ignition flame propagation combustion mode suitable for operation is reduced, and the fuel supply ratio of the first fuel is reduced regardless of which combustion mode is selected. For this reason, in the multifuel internal combustion engine in this case, the consumption amount of the first fuel is reduced, while the consumption amount of the second fuel is increased, so that the fuel remaining ratio approaches a predetermined state. Further, when the remaining ratio of the second fuel is lower than a predetermined ratio with respect to the remaining ratio of the first fuel, the compression auto-ignition diffusion combustion mode suitable for the operation using the second fuel is performed. While the selection frequency is lower than that during normal operation, the fuel supply ratio of the second fuel is reduced regardless of which combustion mode is selected. For this reason, in the multifuel internal combustion engine in this case, the consumption amount of the second fuel is reduced, while the consumption amount of the first fuel is increased, so that the remaining fuel ratio approaches a predetermined state.
本発明に係る多種燃料内燃機関は、第1燃料と第2燃料の間の燃料残存比率が所定の比率(例えば、最適な機関性能を発揮させることのできる比率)からズレたとしても、その燃料残存比率を所定の比率へと近づけてズレを解消させることができる。これが為、この多種燃料内燃機関によれば、本機関にて最も好適な機関性能を発揮させることが可能な最適な運転を継続して行うことができる。 Even if the remaining fuel ratio between the first fuel and the second fuel deviates from a predetermined ratio (for example, a ratio at which optimum engine performance can be exhibited), the multifuel internal combustion engine according to the present invention has the fuel. The deviation can be eliminated by bringing the remaining ratio close to a predetermined ratio. For this reason, according to this multi-fuel internal combustion engine, it is possible to continuously perform the optimum operation capable of exhibiting the most suitable engine performance in this engine.
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5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。 A first embodiment of a multi-fuel 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
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
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
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
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
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
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
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。従って、この種の燃料供給装置50においては、その燃料混合比率が燃焼室CC内における夫々の燃料の燃料含有比率となる。
Next, the
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
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増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、本実施例1の燃料混合手段53における燃料混合比率については、運転条件や燃焼モード等に応じて変わる変動値とする。
In the
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
こ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(燃焼ガス)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燃焼ガスの排気ポート11cへの排出が遮断される。
The mixed fuel supplied to the combustion chamber CC in this way is combusted by the ignition operation in the ignition mode corresponding to the combustion mode in combination with the air described above. The in-cylinder gas (combustion gas) after the combustion is discharged from the combustion chamber CC to the
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
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。 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 having excellent ignitability as described below when performing diffusion combustion, and such a fuel with good ignitability does not have to wait for the entire injection amount to be injected. It will ignite by itself at 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
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着火性の良好な燃料が必要とされる。例えば、その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、着火性の良い燃料には、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窒素酸化物(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 with good ignitability whose ignition point is lower than the compression heat of compressed air is usually required. For example, light oil or dimethyl ether can be considered as the fuel with good 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 ignitability can also be used for fuel with good ignitability. Such fuel with good ignitability not only enables compression auto-ignition diffusion combustion, but also reduces the generation amount of nitrogen oxides (NOx) when operating in the compression auto-ignition diffusion combustion mode, Noise and vibration during combustion 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などが知られている。ここで、蒸発性の高い燃料は、空気と混合され易いので、圧縮自着火拡散燃焼させる際の燃料の過濃領域を減少させ、粒子状物質(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。 As a fuel suitable for the premixed spark ignition flame propagation combustion mode, a highly evaporative fuel represented by gasoline is generally considered. As such highly evaporable fuel, in addition to gasoline, GTL fuel produced as a highly evaporable property, dimethyl ether, and the like are known. Here, since highly evaporable fuel is easily mixed with air, the excessively concentrated region of fuel during compression auto-ignition diffusion combustion is reduced, and particulate matter (PM), smoke, NOx, unburned hydrocarbon ( Contributes to suppression of unburned HC).
本実施例1の多種燃料内燃機関は、少なくとも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 multi-fuel internal combustion engine of the first embodiment is configured to enable operation in at least 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においては、第1燃料タンク41A内の第1燃料F1として蒸発性が高く着火性の低い燃料(以下、本実施例1においては「高蒸発性燃料」という。)を貯留させ、第2燃料タンク41B内の第2燃料F2として着火性が高く蒸発性の低い燃料(以下、本実施例1においては「高着火性燃料」という。)を貯留させておく。例えば、第1燃料F1としてはガソリンが貯留され、第2燃料F2としては軽油が貯留されている。
Further, in the first embodiment, as the first fuel F1 in the
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 under medium / high load / low rotation or high load / high rotation operation conditions, and the 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
例えば、圧縮自着火拡散燃焼モードが選択された場合には、第2燃料(高着火性燃料)F2のみ又は当該第2燃料(高着火性燃料)F2の燃焼室CC内における含有割合を第1燃料(高蒸発性燃料)F1の含有割合よりも高くし、その際の運転条件に適した高い着火性の燃料へと変更して運転させる。一方、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードが選択された場合には、第1燃料(高蒸発性燃料)F1のみ又は当該第1燃料(高蒸発性燃料)F1の燃焼室CC内における含有割合を第2燃料(高着火性燃料)F2の含有割合よりも高くして、その際の運転条件に適した高い蒸発性の燃料へと変更して運転させる。 For example, when the compression auto-ignition diffusion combustion mode is selected, the content ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 alone or the second fuel (highly ignitable fuel) F2 in the combustion chamber CC is set to the first The fuel (highly evaporable fuel) F1 is made higher than the content ratio, and the fuel is changed to a highly ignitable fuel suitable for the operating conditions at that time. On the other hand, when the premixed spark ignition flame propagation combustion mode is selected, the content ratio of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 alone or the first fuel (highly evaporative fuel) F1 in the combustion chamber CC is determined. It is made higher than the content ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2, and is changed to a highly evaporable fuel suitable for the operating conditions at that time.
このように、この燃焼モード設定手段が何れの燃焼モードを選択するかについては、多種燃料内燃機関の運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)に依存している。これが為、例えば、夫々の燃焼モードが同等の割合で選択され続けることは少なく、また、一方の燃焼モードが他方に対して多用される場合もあるので、第1燃料タンク41A内の第1燃料F1と第2燃料タンク41B内の第2燃料F2が均等に消費されるとは限らず、何れかの燃料容器の燃料が先に少なくなってしまう。
Thus, which combustion mode this combustion mode setting means selects depends on the operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl) of the multifuel internal combustion engine. For this reason, for example, it is rare that the respective combustion modes are continuously selected at an equivalent ratio, and one combustion mode may be frequently used for the other, so that the first fuel in the
従って、この多種燃料内燃機関においては、何れかの特定の燃料が無くなったときに、その特定の燃料が補充されるまで他の燃料に好適な燃焼モードで運転しなければならなくなるので、場合によっては機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)の悪化を免れない。ここで、これを回避する為にはその特定の燃料が無くなる前に補給させればよいのであるが、他の燃料が大量に残っているにも拘わらず特定の燃料の補給を強いるのは、使用者の利便性を悪化させるのみで好ましくない。 Therefore, in this multi-fuel internal combustion engine, when any specific fuel is exhausted, it is necessary to operate in a combustion mode suitable for other fuels until the specific fuel is replenished. The engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) is unavoidable. Here, in order to avoid this, it is sufficient to replenish the specific fuel before it runs out, but it is necessary to replenish a specific fuel even though a large amount of other fuel remains. It is not preferable because it only deteriorates the convenience for the user.
そこで、本実施例1においては、夫々の燃料(第1燃料F1と第2燃料F2)の残存量を監視しながら、これらの間の残存量のバラツキが所定の状態を超えたときにこれを解消させる燃料残存比調整手段を電子制御装置1に設ける。 Therefore, in the first embodiment, while monitoring the remaining amounts of the respective fuels (the first fuel F1 and the second fuel F2), when the variation in the remaining amount between these exceeds a predetermined state, this is detected. A fuel residual ratio adjusting means to be eliminated is provided in the electronic control unit 1.
本実施例1の燃料残存比調整手段には、第2燃料(高着火性燃料)F2に対する第1燃料(高蒸発性燃料)F1の燃料残存比(V1/V2)と所定値とを比較させ、その比較結果に応じて、相対的に残存量が少なくなっていると判断された燃料の燃焼室CC内への供給量を減少させると共にその燃料に依存する燃焼モードの燃焼領域を縮小させることによって、その燃料残存比(V1/V2)を所定値Raへと近づけさせる。 The fuel remaining ratio adjusting means of the first embodiment compares the fuel remaining ratio (V1 / V2) of the first fuel (highly evaporable fuel) F1 with the predetermined value with respect to the second fuel (highly ignitable fuel) F2. In accordance with the comparison result, the amount of fuel that is determined to be relatively small in the remaining amount is reduced in the combustion chamber CC and the combustion region in the combustion mode depending on the fuel is reduced. Thus, the fuel remaining ratio (V1 / V2) is brought close to the predetermined value Ra.
ここで、「V1」は、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の残存量であり、第1燃料タンク41Aに配設した残量計等の燃料残存量検出手段42Aを用いて検出させる。また、「V2」は、第2燃料(高着火性燃料)F2の残存量であり、第2燃料タンク41Bに配設した残量計等の燃料残存量検出手段42Bを用いて検出させる。
Here, “V1” is the remaining amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1, and is detected by using the remaining fuel amount detecting means 42A such as a remaining amount meter disposed in the
更に、ここでの所定値とは、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域と圧縮自着火拡散燃焼領域との境界部分にて最適な機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を保ったまま通常運転させることの可能な第1燃料F1と第2燃料F2の最適使用比率に準じた機関固有の値のことであり、ここでは第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Raを用いる。例えば、その通常運転時の境界については、図2に示す如くその最適使用比Raと機関回転数Neに応じて変動する機関負荷の関数式Klsp-si{=Kl(Ra,Ne)}によって定めることができる。ここで、その最適使用比Raは、その境界部分が予混合火花点火火炎伝播燃焼領域に属するのであれば、予混合火花点火火炎伝播燃焼モード運転に最適な比を設定し、その境界部分が圧縮自着火拡散燃焼領域に属するのであれば、圧縮自着火拡散燃焼モード運転に最適な比を設定する。尚、通常運転とは、本機関にて最も好適な機関性能を発揮させることが可能な運転状態のことをいう。 Further, the predetermined value here means that the optimum engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) is maintained at the boundary between the premixed spark ignition flame propagation combustion region and the compression auto-ignition diffusion combustion region. This is a value unique to the engine in accordance with the optimum usage ratio of the first fuel F1 and the second fuel F2 that can be normally operated. Here, the optimum usage ratio Ra of the first fuel F1 to the second fuel F2 is used. . For example, the boundary at the time of normal operation is expressed by an engine load function expression Kl sp-si {= Kl (Ra, Ne)} that varies depending on the optimum usage ratio Ra and the engine speed Ne as shown in FIG. Can be determined. Here, if the boundary portion belongs to the premixed spark ignition flame propagation combustion region, the optimum use ratio Ra is set to an optimum ratio for the premixed spark ignition flame propagation combustion mode operation, and the boundary portion is compressed. If it belongs to the self-ignition diffusion combustion region, an optimum ratio is set for the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation. The normal operation refers to an operating state in which the most suitable engine performance can be exhibited in this engine.
具体的に、この本実施例1の多種燃料内燃機関の動作の一例を図3のフローチャートに基づき説明する。 Specifically, an example of the operation of 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には、夫々の燃料残存量検出手段42A,42Bから検出された第1燃料(高蒸発性燃料)F1と第2燃料(高着火性燃料)F2の夫々の残存量V1,V2が入力される(ステップST5)。 First, in the electronic control unit 1 of the first embodiment, the first fuel (highly evaporable fuel) F1 and the second fuel (highly ignitable fuel) F2 detected from the respective remaining fuel amount detecting means 42A and 42B. Respective remaining amounts V1 and V2 are input (step ST5).
そして、この電子制御装置1の燃料残存比調整手段は、その夫々の残存量V1,V2から第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)を求め、これを所定値(第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Ra)と比較する(ステップST10)。 Then, the fuel remaining ratio adjusting means of the electronic control unit 1 obtains the fuel remaining ratio (V1 / V2) of the first fuel F1 with respect to the second fuel F2 from the remaining amounts V1 and V2, and obtains the predetermined value ( It is compared with the optimum usage ratio Ra) of the first fuel F1 to the second fuel F2 (step ST10).
ここで、その燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raよりも小さい場合,即ち、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の残存割合の方が第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合、燃料残存比調整手段は、図2に示す燃焼モードマップデータの予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ(ステップST15)、更に、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇)させる(ステップST20)。 Here, when the remaining fuel ratio (V1 / V2) is smaller than the optimum usage ratio Ra, that is, the remaining ratio of the first fuel (highly evaporable fuel) F1 is the second fuel (highly ignitable fuel) F2. If the fuel remaining ratio is lower than the predetermined ratio, the fuel remaining ratio adjusting means reduces the premixed spark ignition flame propagation combustion region of the combustion mode map data shown in FIG. Further, the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 into the combustion chamber CC is reduced (in other words, the second fuel which is a highly ignitable fuel). The fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of F2 into the combustion chamber CC is increased) (step ST20).
ここでは、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させる方向へと上記の境界を移動させる。その移動量については、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小したとしても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値に設定する。例えば、この移動量は、予め設定されている固定値であってもよく、燃料残存比(V1/V2)と最適使用比Raの差に応じて増減可能な変動値であってもよい。更に、この移動量は、機関回転数Ne毎に異なる値にしてもよい。 Here, the boundary is moved in a direction to reduce the premixed spark ignition flame propagation combustion region. The amount of movement is set to a value that can maintain the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) in a good state even if the premixed spark ignition flame propagation combustion region is reduced. For example, the movement amount may be a fixed value set in advance, or may be a variable value that can be increased or decreased according to the difference between the remaining fuel ratio (V1 / V2) and the optimum usage ratio Ra. Further, the amount of movement may be set to a different value for each engine speed Ne.
また、燃焼室CC内への要求全燃料供給量とは、燃焼室CC内へと導かれる全ての燃料の供給量の総計であり、空燃比と吸入空気量によって決められる。例えば、通常運転時には、燃焼モードと運転条件に応じた第1燃料F1と第2燃料F2の燃焼室内における燃料含有比率に従って、その要求全燃料供給量となるように第1燃料F1と第2燃料F2が夫々の供給量で供給される。その通常運転時の燃料含有比率(第1燃料F1の燃料供給割合及び第2燃料F2の燃料供給割合)については、燃焼モードと運転条件に応じて予め設定されている。これが為、ここでのステップST20においては、その燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する第1燃料F1の燃料供給割合を通常運転時の設定値よりも低下させる。その低下量については、第1燃料F1の燃料供給割合を低下させたとしても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値に設定する。例えば、この低下量は、予め設定されている固定値であってもよく、燃料残存比(V1/V2)と最適使用比Raの差に応じて増減可能な変動値であってもよい。更に、この低下量は、運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)に従って変動させてもよい。 The required total fuel supply amount into the combustion chamber CC is the sum of the supply amounts of all fuels introduced into the combustion chamber CC, and is determined by the air-fuel ratio and the intake air amount. For example, during normal operation, the first fuel F1 and the second fuel are adjusted so that the required total fuel supply amount is obtained according to the fuel content ratio of the first fuel F1 and the second fuel F2 in the combustion chamber according to the combustion mode and the operating conditions. F2 is supplied at each supply amount. The fuel content ratio during normal operation (the fuel supply ratio of the first fuel F1 and the fuel supply ratio of the second fuel F2) is set in advance according to the combustion mode and operating conditions. For this reason, in step ST20 here, the fuel supply ratio of the first fuel F1 with respect to the required total fuel supply amount into the combustion chamber CC is lowered from the set value during normal operation. The reduction amount is set to a value that can maintain the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) in a good state even if the fuel supply ratio of the first fuel F1 is reduced. For example, the amount of decrease may be a fixed value set in advance, or may be a variable value that can be increased or decreased according to the difference between the remaining fuel ratio (V1 / V2) and the optimum usage ratio Ra. Further, the amount of decrease may be varied according to the operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl).
一方、上記ステップST10にて燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raよりも大きい場合,即ち、第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合の方が第1燃料(高蒸発性燃料)F1の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合、燃料残存比調整手段は、図2に示す燃焼モードマップデータの圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させると共に予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させ(ステップST25)、更に、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下)させる(ステップST30)。 On the other hand, when the remaining fuel ratio (V1 / V2) is larger than the optimum usage ratio Ra in step ST10, that is, the remaining ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 is the first fuel (highly evaporable). When the remaining ratio of the fuel (F1) is lower than a predetermined ratio, the fuel remaining ratio adjusting means reduces the compression self-ignition diffusion combustion area of the combustion mode map data shown in FIG. 2 and propagates the premixed spark ignition flame. The combustion region is expanded (step ST25), and the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 into the combustion chamber CC is increased (in other words, it is a highly ignitable fuel). The fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the second fuel F2 into the combustion chamber CC is reduced) (step ST30).
ここでの予混合火花点火火炎伝播燃焼領域と圧縮自着火拡散燃焼領域の境界の移動量については、圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小したとしても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値に設定する。例えば、この移動量は、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させる際のものと同様に、予め設定されている固定値であってもよく、燃料残存比(V1/V2)と最適使用比Raの差に応じて増減可能な変動値であってもよい。更に、この移動量は、機関回転数Ne毎に異なる値にしてもよい。 Here, regarding the amount of movement of the boundary between the premixed spark ignition flame propagation combustion region and the compression auto-ignition diffusion combustion region, even if the compression auto-ignition diffusion combustion region is reduced, engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) Is set to a value that can maintain a good state. For example, the amount of movement may be a fixed value set in advance as in the case of reducing the premixed spark ignition flame propagation combustion region, and the remaining fuel ratio (V1 / V2) and the optimum usage ratio It may be a variable value that can be increased or decreased according to the difference in Ra. Further, the amount of movement may be set to a different value for each engine speed Ne.
また、ここでの第2燃料F2の燃料供給割合の低下量については、圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小したとしても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値に設定する。例えば、この低下量は、第1燃料F1の燃料供給割合を低下させる際のものと同様に、予め設定されている固定値であってもよく、燃料残存比(V1/V2)と最適使用比Raの差に応じて増減可能な変動値であってもよい。更に、この低下量は、運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)に従って変動させてもよい。 Further, regarding the amount of decrease in the fuel supply ratio of the second fuel F2 here, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) should be kept in a good state even if the compression auto-ignition diffusion combustion region is reduced. Set to a possible value. For example, the amount of decrease may be a fixed value set in advance as in the case of reducing the fuel supply ratio of the first fuel F1, and the remaining fuel ratio (V1 / V2) and the optimum usage ratio It may be a variable value that can be increased or decreased according to the difference in Ra. Further, the amount of decrease may be varied according to the operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl).
続いて、本実施例1の電子制御装置1には、クランク角センサ16の検出信号とエアフロメータ23の検出信号に基づいて検出された機関回転数Neと機関負荷Klが入力され(ステップST35)、この電子制御装置1は、その機関回転数Neと機関負荷Klを図2の燃焼モードマップデータに照合し、運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)に該当する燃焼領域が拡散燃焼領域(具体的には、圧縮自着火拡散燃焼領域)であるか否か判断する(ステップST40)。
Subsequently, the engine speed Ne and the engine load Kl detected based on the detection signal of the
そして、この電子制御装置1は、拡散燃焼領域であれば圧縮自着火拡散燃焼モードを選択して運転させ(ステップST45)、拡散燃焼領域でなければ予混合火花点火火炎伝播燃焼モードを選択して運転させる(ステップST50)。このステップST45,ST50においては、上記ステップST20又はステップST30における燃料供給割合の設定値が反映された燃料含有比率となるように第1燃料F1と第2燃料F2を噴射させる。 The electronic control unit 1 selects and operates the compression auto-ignition diffusion combustion mode if it is a diffusion combustion region (step ST45), and selects the premixed spark ignition flame propagation combustion mode if it is not a diffusion combustion region. Operate (step ST50). In steps ST45 and ST50, the first fuel F1 and the second fuel F2 are injected so that the fuel content ratio reflects the set value of the fuel supply ratio in step ST20 or step ST30.
これにより、この多種燃料内燃機関においては、上記ステップST10にて肯定判定された場合{即ち、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raよりも小さく、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の残存割合の方が第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合}、通常運転時と同じ運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)で運転しても、その第1燃料(高蒸発性燃料)F1を用いた運転に適している予混合火花点火火炎伝播燃焼モードの選択頻度が通常運転時よりも減ると共に、何れの燃焼モードであるのかに拘わらず第1燃料(高蒸発性燃料)F1の燃料供給割合が低下する。これが為、この場合の多種燃料内燃機関においては、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の消費量が減らされる一方、第2燃料(高着火性燃料)F2の消費量が増やされるので、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raへと近づく。更に、この場合の多種燃料内燃機関においては、このような燃焼領域や燃料供給割合の変更が行われても、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことができる。 Thereby, in this multi-fuel internal combustion engine, when an affirmative determination is made in step ST10 above (that is, the remaining fuel ratio (V1 / V2) is smaller than the optimum usage ratio Ra, the first fuel (highly evaporative fuel)) When the remaining ratio of F1 is lower than the predetermined ratio with respect to the remaining ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2,} the same operating conditions as in normal operation (engine speed Ne and engine load Kl) The frequency of selection of the premixed spark ignition flame propagation combustion mode that is suitable for operation using the first fuel (highly evaporative fuel) F1 is reduced as compared with the normal operation, and in any combustion mode. Regardless of the existence, the fuel supply ratio of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 decreases. Therefore, in the multi-fuel internal combustion engine in this case, the consumption amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 is reduced, while the consumption amount of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 is increased. The remaining ratio (V1 / V2) approaches the optimum usage ratio Ra. Further, in the multi-fuel internal combustion engine in this case, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if such a change in the combustion region and the fuel supply ratio is performed. it can.
一方、この多種燃料内燃機関においては、上記ステップST10にて否定判定された場合{即ち、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raよりも大きく、第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合の方が第1燃料(高蒸発性燃料)F1の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合}、通常運転時と同じ運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)で運転しても、その第2燃料(高着火性燃料)F2を用いた運転に適している圧縮自着火拡散燃焼モードの選択頻度が通常運転時よりも減ると共に、何れの燃焼モードであるのかに拘わらず第2燃料(高着火性燃料)F2の燃料供給割合が低下する。これが為、この場合の多種燃料内燃機関においては、第2燃料(高着火性燃料)F2の消費量が減らされる一方、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の消費量が増やされるので、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raへと近づく。更に、この場合の多種燃料内燃機関においても、燃焼領域や燃料供給割合の変更に影響されることなく、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことができる。 On the other hand, in this multi-fuel internal combustion engine, when a negative determination is made in step ST10 {that is, the remaining fuel ratio (V1 / V2) is larger than the optimum usage ratio Ra, the second fuel (highly ignitable fuel) F2 When the remaining ratio is lower than a predetermined ratio with respect to the remaining ratio of the first fuel (highly evaporative fuel) F1} under the same operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl) as in normal operation. Even during operation, the frequency of selection of the compression auto-ignition diffusion combustion mode suitable for operation using the second fuel (highly ignitable fuel) F2 is reduced compared with that during normal operation, and which combustion mode is selected. Regardless, the fuel supply ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 decreases. For this reason, in the multi-fuel internal combustion engine in this case, the consumption amount of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 is reduced, while the consumption amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 is increased. The remaining ratio (V1 / V2) approaches the optimum usage ratio Ra. Further, even in the multi-fuel internal combustion engine in this case, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state without being affected by changes in the combustion region and the fuel supply ratio.
このように、本実施例1の多種燃料内燃機関においては、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保ちながら、第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)を第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Raへと近づけることができる。従って、この多種燃料内燃機関によれば、機関性能を悪化させることなく通常運転を再び行うことができるようになり、本機関にて最も好適な機関性能を発揮させることが可能な最適な運転を継続して行うことができる。 Thus, in the multi-fuel internal combustion engine of the first embodiment, the fuel remaining ratio of the first fuel F1 to the second fuel F2 while maintaining the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) in a good state. (V1 / V2) can be brought close to the optimum usage ratio Ra of the first fuel F1 to the second fuel F2. Therefore, according to this multi-fuel internal combustion engine, the normal operation can be performed again without deteriorating the engine performance, and the optimum operation capable of exhibiting the most suitable engine performance can be performed in this engine. It can be done continuously.
ここで、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域と圧縮自着火拡散燃焼領域との境界部分にて最適な機関性能を保ったまま通常運転させることが可能で、且つ、満タンに給油した第1燃料タンク41Aと第2燃料タンク41Bとが略同時期に空になるように上述した最適使用比Raを設定してもよい。これによれば、上述した効果に加えて第1燃料F1と第2燃料F2を略同時期に使い切ることができるようになるので、補給頻度が減らされて使用者の利便性が高まる。
Here, the first fuel that can be normally operated while maintaining the optimum engine performance at the boundary portion between the premixed spark ignition flame propagation combustion region and the compression auto-ignition diffusion combustion region, and is fully filled. The optimal use ratio Ra described above may be set so that the
ところで、上述した例示においては圧縮自着火拡散燃焼モードが選択された際に燃料が圧縮空気中で必ず自己着火できるものとして説明しているが、例えば、運転条件や燃焼室CC内の燃料自体の着火性が低い等の理由からその燃料に対しての着火性が悪い場合には、その燃料が圧縮空気中で自己着火できない又は自己着火できたとしても失火してしまう可能性がある。これが為、かかる場合には、点火プラグ71で着火補助を行って圧縮自着火拡散燃焼(スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼)させることが好ましい。例えば、スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼モードでの運転も行う多種燃料内燃機関は、図4に示す燃焼モードマップデータを用いて燃焼モードの選択を行う。 By the way, in the above-described example, it is described that the fuel can surely self-ignite in the compressed air when the compressed self-ignition diffusion combustion mode is selected. For example, the operating conditions and the fuel itself in the combustion chamber CC If the ignitability of the fuel is poor due to low ignitability, the fuel may not be self-ignited in compressed air, or even if it can self-ignite, it may misfire. For this reason, in such a case, it is preferable to perform compression auto-ignition diffusion combustion (spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion) by assisting ignition with the spark plug 71. For example, a multi-fuel internal combustion engine that also operates in the spark-assist compression auto-ignition diffusion combustion mode selects the combustion mode using the combustion mode map data shown in FIG.
この図4の燃焼モードマップデータにおいては、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域とスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域の境界を上記と同様の機関負荷の関数式Klsp-si{=Kl(Ra,Ne)}によって定めている。また、圧縮自着火拡散燃焼領域とスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域の境界については、この境界部分においての第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Rsiと機関回転数Neに応じて変動する機関負荷の関数式KlSi{=Kl(RSi,Ne)}によって定めることができる。 In the combustion mode map data of FIG. 4, the boundary between the premixed spark ignition flame propagation combustion region and the spark assisted compression self-ignition diffusion combustion region is expressed by a function equation Kl sp-si {= Kl (Ra, Ne)}. The boundary between the compression auto-ignition diffusion combustion region and the spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion region depends on the optimum usage ratio R si of the first fuel F1 to the second fuel F2 and the engine speed Ne at the boundary portion. It can be determined by the function expression Kl Si {= Kl (R Si , Ne)} of the fluctuating engine load.
ここで、その機関負荷KlSiは、最適使用比Rsiに相当する燃料含有比率の燃焼室CC内の燃料によって自己着火することのできる下限の機関負荷を表したものである。以下、この機関負荷KlSiについては、「自己着火可能限界負荷KlSi」という。 Here, the engine load Kl Si is a representation of the lower engine load which can be self-ignited by the fuel in the combustion chamber CC of the fuel content ratio corresponding to optimum use ratio R si. Hereinafter, the engine load Kl Si is referred to as "self-ignitable limit load Kl Si".
また、その最適使用比Rsiとは、圧縮自着火拡散燃焼領域とスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域との境界部分にて最適な機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を保ったまま通常運転させることの可能な第1燃料F1と第2燃料F2の最適使用比率に準じた機関固有の値のことである。この最適使用比Rsiについても、その境界部分が予混合火花点火火炎伝播燃焼領域に属するのであれば、予混合火花点火火炎伝播燃焼モード運転に最適な比を設定し、その境界部分が圧縮自着火拡散燃焼領域に属するのであれば、圧縮自着火拡散燃焼モード運転に最適な比を設定する。 The optimum usage ratio R si maintained optimum engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) at the boundary between the compression auto-ignition diffusion combustion region and the spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion region. It is a value unique to the engine in accordance with the optimum usage ratio of the first fuel F1 and the second fuel F2 that can be operated normally. For this optimum usage ratio R si , if the boundary portion belongs to the premixed spark ignition flame propagation combustion region, an optimum ratio is set for the premixed spark ignition flame propagation combustion mode operation, and the boundary portion is compressed by the compression auto If it belongs to the ignition diffusion combustion region, an optimum ratio is set for the compression auto-ignition diffusion combustion mode operation.
以下に、このスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼モードも備えた多種燃料内燃機関の動作の一例を図5のフローチャートに基づき説明する。 Hereinafter, an example of the operation of the multi-fuel internal combustion engine having the spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion mode will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、ここでの電子制御装置1においても、第1燃料(高蒸発性燃料)F1と第2燃料(高着火性燃料)F2の夫々の残存量V1,V2が入力され(ステップST5)、その燃料残存比調整手段によって、第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)と所定値(第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Ra)とが比較される(ステップST10)。 First, also in the electronic control unit 1 here, the remaining amounts V1 and V2 of the first fuel (highly evaporable fuel) F1 and the second fuel (highly ignitable fuel) F2 are inputted (step ST5). The fuel remaining ratio adjusting means compares the fuel remaining ratio (V1 / V2) of the first fuel F1 with respect to the second fuel F2 with a predetermined value (the optimum usage ratio Ra of the first fuel F1 with respect to the second fuel F2) ( Step ST10).
ここで、その燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raよりも小さい場合、燃料残存比調整手段は、図4に示す燃焼モードマップデータの予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ(ステップST15)、更に、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇)させる(ステップST20)。 When the remaining fuel ratio (V1 / V2) is smaller than the optimum usage ratio Ra, the remaining fuel ratio adjusting means reduces the premixed spark ignition flame propagation combustion region of the combustion mode map data shown in FIG. The compression auto-ignition diffusion combustion region is expanded (step ST15), and the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 into the combustion chamber CC is lowered (in other words, high The fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the second fuel F2 as the ignitable fuel into the combustion chamber CC is increased) (step ST20).
ここでの圧縮自着火拡散燃焼領域拡大については、スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域のみを拡大させてもよく、このスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域と共に圧縮自着火拡散燃焼領域についても拡大させてもよい。この場合の境界の移動量や第1燃料F1の燃料供給割合の低下量については、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう上記と同様にして設定する。 Regarding the expansion of the compression auto-ignition diffusion combustion region here, only the spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion region may be expanded, and the compression auto-ignition diffusion combustion region may be expanded together with the spark-assist compression auto-ignition diffusion combustion region. Also good. Regarding the amount of movement of the boundary and the amount of decrease in the fuel supply ratio of the first fuel F1 in this case, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if the combustion region is changed. It is set in the same manner as described above so as to be a possible value.
一方、上記ステップST10にて燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raよりも大きい場合、燃料残存比調整手段は、図4に示す燃焼モードマップデータの圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させると共に予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させ(ステップST25)、更に、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下)させる(ステップST30)。 On the other hand, when the remaining fuel ratio (V1 / V2) is larger than the optimum usage ratio Ra in step ST10, the remaining fuel ratio adjusting means reduces the compression auto-ignition diffusion combustion region of the combustion mode map data shown in FIG. At the same time, the premixed spark ignition flame propagation combustion region is expanded (step ST25), and the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 into the combustion chamber CC is increased (in other words, in other words). In other words, the fuel supply ratio of the second fuel F2, which is a highly ignitable fuel, to the required total fuel supply amount into the combustion chamber CC is reduced) (step ST30).
ここでの圧縮自着火拡散燃焼領域縮小については、スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域のみを縮小させてもよく、このスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域と共に圧縮自着火拡散燃焼領域についても縮小させてもよい。例えば、この場合の境界の移動量についても、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう上記と同様に設定する。また、ここでの第2燃料F2の燃料供給割合の低下量についても、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう上記と同様にして設定する。 Regarding the compression auto-ignition diffusion combustion region reduction here, only the spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion region may be reduced, and the compression auto-ignition diffusion combustion region together with the spark-assist compression auto-ignition diffusion combustion region may be reduced. Also good. For example, the amount of movement of the boundary in this case is the same as described above so that the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if the combustion region is changed. Set. In addition, the amount of decrease in the fuel supply ratio of the second fuel F2 here is a value that can maintain the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) in a good state even if the combustion region is changed. Set in the same way as above.
続いて、本実施例1の電子制御装置1には機関回転数Neと機関負荷Klが上記と同様に入力され(ステップST35)、この電子制御装置1は、その機関回転数Neと機関負荷Klを図4の燃焼モードマップデータに照合し、運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)に該当する燃焼領域が拡散燃焼領域(具体的には、圧縮自着火拡散燃焼領域及びスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域)であるか否か判断する(ステップST40)。 Subsequently, the engine speed Ne and the engine load Kl are input to the electronic control device 1 of the first embodiment in the same manner as described above (step ST35), and the electronic control device 1 receives the engine speed Ne and the engine load Kl. 4 is compared with the combustion mode map data shown in FIG. 4, and the combustion region corresponding to the operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl) is the diffusion combustion region (specifically, the compression auto-ignition diffusion combustion region and the spark-assisted compression self-compression). It is determined whether or not it is an ignition diffusion combustion region) (step ST40).
そして、この電子制御装置1は、拡散燃焼領域であれば自己着火可能限界負荷KlSiを上記の関数式を用いて算出し(ステップST41)、上記ステップST35で入力された機関負荷Klが自己着火可能限界負荷KlSiよりも小さいか否か判断する(ステップST42)。 Then, the electronic control unit 1 calculates the self-ignitable limit load Kl Si in the diffusion combustion region by using the above-mentioned function formula (step ST41), and the engine load Kl input in step ST35 is self-ignited. It is determined whether it is smaller than the possible limit load Kl Si (step ST42).
ここで、その機関負荷Klが自己着火可能限界負荷KlSiよりも小さい場合とは、機関負荷Klが低いので燃焼室CC内の燃料に対しての着火性が良好でない、ということを表しているので、この場合の電子制御装置1は、スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼モードを選択して運転させる(ステップST43)。 Here, the case the engine load Kl is lower than the self-ignition can limit load Kl Si is is not good ignitability to the fuel in the combustion chamber CC because the lower the engine load Kl, represents that Therefore, the electronic control unit 1 in this case selects and operates the spark assist compression self-ignition diffusion combustion mode (step ST43).
一方、その機関負荷Klが自己着火可能限界負荷KlSi以上の場合とは、機関負荷Klが十分に高く燃焼室CC内の燃料に対しての着火性が良好である、ということを表しているので、この場合の電子制御装置1は、圧縮自着火拡散燃焼モードを選択して運転させる(ステップST45)。 On the other hand, the case where the engine load Kl is equal to or greater than the self-ignitable limit load Kl Si indicates that the engine load Kl is sufficiently high and the ignitability of the fuel in the combustion chamber CC is good. Therefore, the electronic control unit 1 in this case selects and operates the compression auto-ignition diffusion combustion mode (step ST45).
また、上記ステップST40にて拡散燃焼領域でないとの判断の場合、この電子制御装置1は、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードを選択して運転させる(ステップST50)。 When it is determined in step ST40 that the region is not the diffusion combustion region, the electronic control unit 1 selects and operates the premixed spark ignition flame propagation combustion mode (step ST50).
これにより、この多種燃料内燃機関においても、上記と同様に、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保ちながら、第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)を第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Raへと近づけることができる。従って、この多種燃料内燃機関においても、機関性能を悪化させることなく通常運転を再び行うことができるようになり、本機関にて最も好適な機関性能を発揮させることが可能な最適な運転を継続して行うことができる。 As a result, in this multi-fuel internal combustion engine as well, the remaining fuel ratio of the first fuel F1 to the second fuel F2 while maintaining the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) in a good state. (V1 / V2) can be brought close to the optimum usage ratio Ra of the first fuel F1 to the second fuel F2. Therefore, even in this multi-fuel internal combustion engine, normal operation can be performed again without deteriorating engine performance, and optimum operation capable of exhibiting the most suitable engine performance is continued in this engine. Can be done.
次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例2を図6及び図7を用いて説明する。 Next, a second embodiment of the multifuel internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
前述した実施例1においては高蒸発性燃料と高着火性燃料を用いて運転される多種燃料内燃機関について例示したが、この実施例1の多種燃料内燃機関に係る燃料残存比の調整技術については、これらとは異なる別の性状の複数種類の燃料を用いる多種燃料内燃機関についても同様に適用することができる。 In the above-described first embodiment, the multi-fuel internal combustion engine operated using the highly evaporative fuel and the highly ignitable fuel has been exemplified. However, regarding the technique for adjusting the residual fuel ratio according to the multi-fuel internal combustion engine of the first embodiment, FIG. The present invention can also be applied to a multi-fuel internal combustion engine that uses a plurality of types of fuels having different properties.
例えば、本実施例2は、前述した実施例1の多種燃料内燃機関において、第1燃料タンク41A内の第1燃料F1として耐ノック性が高く着火性の低い燃料(以下、本実施例2においては「高耐ノック性燃料」という。)を貯留させ、第2燃料タンク41B内の第2燃料F2として着火性が高く耐ノック性の低い燃料(以下、本実施例2においては「高着火性燃料」という。)を貯留させた多種燃料内燃機関について例示する。その高耐ノック性燃料としてはガソリンやアルコール燃料、耐ノック性の高い性状のものとして生成されたGTL燃料等が知られており、ここでは、ガソリンを第1燃料F1として貯留しておく。また、その高着火性燃料としては、実施例1と同様の軽油等が知られており、ここでは、軽油を第2燃料F2として貯留しておく。
For example, the second embodiment is a multi-fuel internal combustion engine of the first embodiment described above. As the first fuel F1 in the
従って、本実施例2の多種燃料内燃機関においても、その高耐ノック性燃料に適した予混合火花点火火炎伝播燃焼モードと、その高着火性燃料に適した圧縮自着火拡散燃焼モードと、が少なくとも用意されており、例えば、図2と同様の燃焼モードマップデータを用いて燃焼モードの選択が行われ、更に、その燃焼モードマップデータの予混合火花点火火炎伝播燃焼領域と圧縮自着火拡散燃焼領域の境界が第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)に応じて変更される。尚、ここでは、便宜上、その図2を用いて燃焼モードを設定させるので、この図2に示す「Ra」を「Rb」と読み替える。その「Rb」は、実施例1の最適使用比Raと同様の第2燃料(高着火性燃料)F2に対する第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の最適使用比を表した機関固有の値であり、その夫々の燃料に合わせて別途設定されたものである。 Therefore, also in the multifuel internal combustion engine of the second embodiment, the premixed spark ignition flame propagation combustion mode suitable for the high knock resistance fuel and the compression self-ignition diffusion combustion mode suitable for the high ignition fuel are provided. For example, the combustion mode is selected using the combustion mode map data similar to that shown in FIG. 2, and the premixed spark ignition flame propagation combustion region and the compression auto-ignition diffusion combustion of the combustion mode map data are further prepared. The boundary of the region is changed according to the fuel remaining ratio (V1 / V2) of the first fuel F1 to the second fuel F2. Here, for convenience, the combustion mode is set using FIG. 2, and therefore “Ra” shown in FIG. 2 is read as “Rb”. The “Rb” is an engine-specific value that represents the optimum usage ratio of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 to the second fuel (high ignition resistance) F2 similar to the optimum usage ratio Ra of the first embodiment. These are set separately for each fuel.
以下に、そのような2種類の燃料特性の燃料を用いて運転される本実施例2の多種燃料内燃機関の動作の一例について図6のフローチャートに基づき説明する。 Hereinafter, an example of the operation of the multi-fuel internal combustion engine of the second embodiment that is operated using the fuel having such two kinds of fuel characteristics will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、本実施例2の電子制御装置1には、実施例1と同様にして第1燃料(高耐ノック性燃料)F1と第2燃料(高着火性燃料)F2の夫々の残存量V1,V2が入力される(ステップST55)。 First, in the electronic control unit 1 according to the second embodiment, the remaining amounts V1 of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 and the second fuel (high ignition resistance) F2 as in the first embodiment. V2 is input (step ST55).
そして、この電子制御装置1の燃料残存比調整手段は、その夫々の残存量V1,V2から第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)を求め、これを所定値(第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Rb)と比較する(ステップST60)。 Then, the fuel remaining ratio adjusting means of the electronic control unit 1 obtains the fuel remaining ratio (V1 / V2) of the first fuel F1 with respect to the second fuel F2 from the remaining amounts V1 and V2, and obtains the predetermined value ( It is compared with the optimum usage ratio Rb) of the first fuel F1 to the second fuel F2 (step ST60).
ここで、その燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Rbよりも小さい場合,即ち、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の残存割合の方が第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合、燃料残存比調整手段は、図2に示す燃焼モードマップデータの予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ(ステップST65)、更に、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇)させる(ステップST70)。 Here, when the remaining fuel ratio (V1 / V2) is smaller than the optimum usage ratio Rb, that is, the remaining ratio of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 is the second fuel (high ignitability fuel). When the remaining ratio of F2 is lower than a predetermined ratio, the fuel remaining ratio adjusting means reduces the premixed spark ignition flame propagation combustion area of the combustion mode map data shown in FIG. (Step ST65), and further, the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 into the combustion chamber CC is reduced (in other words, the first fuel that is a highly ignitable fuel). The fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the two fuels F2 into the combustion chamber CC is increased) (step ST70).
ここでは、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1を用いた燃焼に適している予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させる方向へと上記の境界を移動させる。その移動量については、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう実施例1と同様に設定する。 Here, the boundary is moved in the direction of reducing the premixed spark ignition flame propagation combustion region suitable for combustion using the first fuel (high knock resistance fuel) F1. The amount of movement is set in the same manner as in the first embodiment so that the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if the combustion region is changed.
また、その低下量についても、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう実施例1と同様にして設定する。 Further, the amount of reduction is set in the same manner as in the first embodiment so that the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if the combustion region is changed. To do.
一方、上記ステップST60にて燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Rbよりも大きい場合,即ち、第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合の方が第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合、燃料残存比調整手段は、図2に示す燃焼モードマップデータの圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させると共に予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させ(ステップST75)、更に、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下)させる(ステップST80)。 On the other hand, when the remaining fuel ratio (V1 / V2) is larger than the optimum usage ratio Rb in step ST60, that is, the remaining ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 is the first fuel (high knock resistance). When the fuel remaining ratio F1 is lower than the predetermined ratio, the fuel remaining ratio adjusting means reduces the compression auto-ignition diffusion combustion region of the combustion mode map data shown in FIG. 2 and premixed spark ignition flame. The propagation combustion region is expanded (step ST75), and the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 into the combustion chamber CC is increased (in other words, high ignitability). The fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the second fuel F2 as the fuel into the combustion chamber CC is reduced) (step ST80).
ここでの予混合火花点火火炎伝播燃焼領域と圧縮自着火拡散燃焼領域の境界の移動量については、圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小したとしても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう実施例1と同様に設定する。また、ここでの第2燃料F2の燃料供給割合の低下量についても、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう実施例1と同様にして設定する。 Here, regarding the amount of movement of the boundary between the premixed spark ignition flame propagation combustion region and the compression auto-ignition diffusion combustion region, even if the compression auto-ignition diffusion combustion region is reduced, engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) Is set in the same manner as in Example 1 so that the value can be maintained in a good state. In addition, the amount of decrease in the fuel supply ratio of the second fuel F2 here is a value that can maintain the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) in a good state even if the combustion region is changed. In the same manner as in Example 1, the setting is made.
続いて、本実施例2の電子制御装置1には機関回転数Neと機関負荷Klが入力され(ステップST85)、この電子制御装置1は、その機関回転数Neと機関負荷Klを図2の燃焼モードマップデータに照合し、運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)に該当する燃焼領域が拡散燃焼領域(具体的には、圧縮自着火拡散燃焼領域)であるか否か判断する(ステップST90)。 Subsequently, the engine speed Ne and the engine load Kl are input to the electronic control unit 1 of the second embodiment (step ST85), and the electronic control unit 1 sets the engine speed Ne and the engine load Kl in FIG. The combustion mode map data is collated, and it is determined whether or not the combustion region corresponding to the operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl) is a diffusion combustion region (specifically, a compression autoignition diffusion combustion region) ( Step ST90).
そして、この電子制御装置1は、拡散燃焼領域であれば圧縮自着火拡散燃焼モードを選択して運転させ(ステップST95)、拡散燃焼領域でなければ予混合火花点火火炎伝播燃焼モードを選択して運転させる(ステップST100)。 Then, the electronic control unit 1 selects and operates the compression auto-ignition diffusion combustion mode if it is the diffusion combustion region (step ST95), and selects the premixed spark ignition flame propagation combustion mode if it is not the diffusion combustion region. Operate (step ST100).
これにより、この多種燃料内燃機関においては、上記ステップST60にて肯定判定された場合{即ち、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Rbよりも小さく、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の残存割合の方が第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合}、通常運転時と同じ運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)で運転しても、その第1燃料(高耐ノック性燃料)F1を用いた運転に適している予混合火花点火火炎伝播燃焼モードの選択頻度が通常運転時よりも減ると共に、何れの燃焼モードであるのかに拘わらず第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の燃料供給割合が低下する。これが為、この場合の多種燃料内燃機関においては、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の消費量が減らされる一方、第2燃料(高着火性燃料)F2の消費量が増やされるので、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Rbへと近づく。更に、この多種燃料内燃機関においては、このような燃焼領域や燃料供給割合の変更が行われても、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことができる。 Thus, in this multi-fuel internal combustion engine, when an affirmative determination is made in step ST60 {that is, the remaining fuel ratio (V1 / V2) is smaller than the optimum usage ratio Rb, the first fuel (high knock resistance fuel) ) When the remaining ratio of F1 is lower than the predetermined ratio with respect to the remaining ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2,} the same operating conditions as in normal operation (engine speed Ne and engine load Kl) ), The frequency of selection of the premixed spark ignition flame propagation combustion mode suitable for operation using the first fuel (high knock resistance fuel) F1 is reduced as compared with the normal operation, and any combustion is performed. Regardless of the mode, the fuel supply ratio of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 decreases. For this reason, in the multi-fuel internal combustion engine in this case, the consumption of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 is reduced, while the consumption of the second fuel (high ignitability fuel) F2 is increased. The fuel remaining ratio (V1 / V2) approaches the optimum usage ratio Rb. Further, in this multi-fuel internal combustion engine, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if such a change in the combustion region and the fuel supply ratio is performed.
一方、この多種燃料内燃機関においては、上記ステップST60にて否定判定された場合{即ち、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Rbよりも大きく、第2燃料(高着火性燃料)F2の残存割合の方が第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の残存割合に対して所定よりも低くなっている場合}、通常運転時と同じ運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)で運転しても、その第2燃料(高着火性燃料)F2を用いた運転に適している圧縮自着火拡散燃焼モードの選択頻度が通常運転時よりも減ると共に、何れの燃焼モードであるのかに拘わらず第2燃料(高着火性燃料)F2の燃料供給割合が低下する。これが為、この場合の多種燃料内燃機関においては、第2燃料(高着火性燃料)F2の消費量が減らされる一方、第1燃料(高蒸発性燃料)F1の消費量が増やされるので、燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raへと近づく。更に、この場合の多種燃料内燃機関においても、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことができる。 On the other hand, in this multi-fuel internal combustion engine, when a negative determination is made in step ST60 {that is, the remaining fuel ratio (V1 / V2) is larger than the optimum usage ratio Rb, the second fuel (highly ignitable fuel) F2 When the remaining ratio of the fuel is lower than a predetermined ratio with respect to the remaining ratio of the first fuel (high knock resistance fuel) F1}, the same operating conditions as in normal operation (engine speed Ne and engine load Kl) The frequency of selection of the compression auto-ignition diffusion combustion mode suitable for operation using the second fuel (highly ignitable fuel) F2 is reduced as compared with the normal operation, and which combustion mode is selected. Regardless of this, the fuel supply ratio of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 decreases. For this reason, in the multi-fuel internal combustion engine in this case, the consumption amount of the second fuel (highly ignitable fuel) F2 is reduced, while the consumption amount of the first fuel (highly evaporative fuel) F1 is increased. The remaining ratio (V1 / V2) approaches the optimum usage ratio Ra. Further, even in the multifuel internal combustion engine in this case, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state.
このように、本実施例2の多種燃料内燃機関においても、実施例1の多種燃料内燃機関と同様に、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保ちながら、第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)を第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Raへと近づけることができる。従って、この多種燃料内燃機関によれば、機関性能を悪化させることなく通常運転を再び行うことができるようになり、本機関にて最も好適な機関性能を発揮させることが可能な最適な運転を継続して行うことができる。 As described above, in the multifuel internal combustion engine of the second embodiment, as in the multifuel internal combustion engine of the first embodiment, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) is maintained in a good state. The fuel remaining ratio (V1 / V2) of the first fuel F1 to the second fuel F2 can be brought close to the optimum usage ratio Ra of the first fuel F1 to the second fuel F2. Therefore, according to this multi-fuel internal combustion engine, the normal operation can be performed again without deteriorating the engine performance, and the optimum operation capable of exhibiting the most suitable engine performance can be performed in this engine. It can be done continuously.
ところで、この本実施例2の多種燃料内燃機関においても、燃焼室CC内の燃料に対しての着火性次第でスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼させることが好ましく、図4と同様のスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼モードが加えられた燃焼モードマップデータを用いてもよい。尚、ここでは、便宜上、その図4を用いて燃焼モードを設定させるので、この図4に示す「Ra」を「Rb」と読み替える。 By the way, also in the multifuel internal combustion engine of the second embodiment, it is preferable to perform spark-assisted compression self-ignition diffusion combustion depending on the ignitability with respect to the fuel in the combustion chamber CC. Combustion mode map data to which the ignition diffusion combustion mode is added may be used. Here, for convenience, the combustion mode is set using FIG. 4, and therefore, “Ra” shown in FIG. 4 is read as “Rb”.
例えば、先ず、この場合の多種燃料内燃機関の電子制御装置1においても、図7のフローチャートに示す如く、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1と第2燃料(高着火性燃料)F2の夫々の残存量V1,V2が入力され(ステップST55)、その燃料残存比調整手段によって、第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)と所定値(第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Rb)とが比較される(ステップST60)。 For example, as shown in the flowchart of FIG. 7, first, in the electronic control unit 1 of the multi-fuel internal combustion engine in this case, the first fuel (high knock resistance fuel) F1 and the second fuel (high ignition quality fuel) F2 are used. Remaining amounts V1 and V2 are input (step ST55), and the fuel remaining ratio (V1 / V2) of the first fuel F1 with respect to the second fuel F2 and a predetermined value (for the second fuel F2) are adjusted by the fuel remaining ratio adjusting means. The optimum usage ratio Rb) of the first fuel F1 is compared (step ST60).
ここで、その燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Raよりも小さい場合、燃料残存比調整手段は、図4に示す燃焼モードマップデータの予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ(ステップST65)、更に、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇)させる(ステップST70)。 When the remaining fuel ratio (V1 / V2) is smaller than the optimum usage ratio Ra, the remaining fuel ratio adjusting means reduces the premixed spark ignition flame propagation combustion region of the combustion mode map data shown in FIG. The compression auto-ignition diffusion combustion region is expanded (step ST65), and the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 into the combustion chamber CC is reduced (in other words, The fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the second fuel F2, which is a highly ignitable fuel, into the combustion chamber CC is increased) (step ST70).
ここでの圧縮自着火拡散燃焼領域拡大についても、実施例1と同様に、スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域のみを拡大させてもよく、このスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域と共に圧縮自着火拡散燃焼領域も拡大させてもよい。この場合の境界の移動量や第1燃料F1の燃料供給割合の低下量については、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう上記と同様にして設定する。 Regarding the expansion of the compression auto-ignition diffusion combustion region here, as in the first embodiment, only the spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion region may be expanded, and the compression auto-ignition diffusion together with the spark-assist compression auto-ignition diffusion combustion region. The combustion area may also be enlarged. Regarding the amount of movement of the boundary and the amount of decrease in the fuel supply ratio of the first fuel F1 in this case, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if the combustion region is changed. It is set in the same manner as described above so as to be a possible value.
一方、上記ステップST60にて燃料残存比(V1/V2)が最適使用比Rbよりも大きい場合、燃料残存比調整手段は、図4に示す燃焼モードマップデータの圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させると共に予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させ(ステップST75)、更に、第1燃料(高耐ノック性燃料)F1の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を上昇(換言すれば、高着火性燃料たる第2燃料F2の燃焼室CC内への要求全燃料供給量に対する燃料供給割合を低下)させる(ステップST80)。 On the other hand, when the remaining fuel ratio (V1 / V2) is larger than the optimum usage ratio Rb in step ST60, the remaining fuel ratio adjusting means reduces the compression auto-ignition diffusion combustion region of the combustion mode map data shown in FIG. At the same time, the premixed spark ignition flame propagation combustion region is expanded (step ST75), and the fuel supply ratio with respect to the total required fuel supply amount of the first fuel (high knock resistance fuel) F1 into the combustion chamber CC is increased (in other words, Then, the fuel supply ratio of the second fuel F2, which is a highly ignitable fuel, to the required total fuel supply amount into the combustion chamber CC is reduced) (step ST80).
ここでの圧縮自着火拡散燃焼領域縮小についても、実施例1と同様に、スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域のみを縮小させてもよく、このスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域と共に圧縮自着火拡散燃焼領域も縮小させてもよい。この場合の境界の移動量や第2燃料F2の燃料供給割合の低下量については、燃焼領域が変更されても機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保つことが可能な値となるよう上記と同様にして設定する。 As for the compression auto-ignition diffusion combustion region reduction here, as in the first embodiment, only the spark-assisted compression auto-ignition diffusion combustion region may be reduced, and the compression auto-ignition diffusion together with the spark-assist compression auto-ignition diffusion combustion region. The combustion area may also be reduced. Regarding the amount of movement of the boundary and the amount of decrease in the fuel supply ratio of the second fuel F2 in this case, the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) can be maintained in a good state even if the combustion region is changed. It is set in the same manner as described above so as to be a possible value.
続いて、本実施例1の電子制御装置1には機関回転数Neと機関負荷Klが上記と同様に入力され(ステップST85)、この電子制御装置1は、その機関回転数Neと機関負荷Klを図4の燃焼モードマップデータに照合し、運転条件(機関回転数Ne及び機関負荷Kl)に該当する燃焼領域が拡散燃焼領域(具体的には、圧縮自着火拡散燃焼領域及びスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼領域)であるか否か判断する(ステップST90)。 Subsequently, the engine speed Ne and the engine load Kl are input to the electronic control device 1 of the first embodiment in the same manner as described above (step ST85), and the electronic control device 1 receives the engine speed Ne and the engine load Kl. 4 is compared with the combustion mode map data shown in FIG. 4, and the combustion region corresponding to the operating conditions (engine speed Ne and engine load Kl) is the diffusion combustion region (specifically, the compression auto-ignition diffusion combustion region and the spark assist compression self-compression). It is determined whether or not it is an ignition diffusion combustion region) (step ST90).
そして、この電子制御装置1は、拡散燃焼領域であれば自己着火可能限界負荷KlSiを実施例1と同様の関数式を用いて算出し(ステップST91)、上記ステップST85で入力された機関負荷Klが自己着火可能限界負荷KlSiよりも小さいか否か判断する(ステップST92)。 Then, the electronic control unit 1 calculates the self-ignitable limit load Kl Si in the diffusion combustion region using the same function formula as that in the first embodiment (step ST91), and the engine load input in the step ST85. Kl is less determines whether than the self-ignition can limit load Kl Si (step ST92).
ここで、この電子制御装置1は、その機関負荷Klが自己着火可能限界負荷KlSiよりも小さい場合、スパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼モードを選択して運転させ(ステップST93)、その機関負荷Klが自己着火可能限界負荷KlSi以上の場合、圧縮自着火拡散燃焼モードを選択して運転させる(ステップST95)。 Here, the electronic control unit 1 when the engine load Kl is lower than the self-ignition can limit load Kl Si, it is operated to select a spark-assisted compression ignition diffusion combustion mode (step ST93), the engine load Kl is equal to or greater than the self-ignitable limit load Kl Si, it is operated to select the compressed self-ignition diffusive combustion mode (step ST95).
また、上記ステップST90にて拡散燃焼領域でないとの判断の場合、この電子制御装置1は、予混合火花点火火炎伝播燃焼モードを選択して運転させる(ステップST100)。 If it is determined in step ST90 that the region is not the diffusion combustion region, the electronic control unit 1 selects and operates the premixed spark ignition flame propagation combustion mode (step ST100).
これにより、この多種燃料内燃機関においても、上記と同様に、機関性能(出力性能、エミッション性能や燃費性能等)を良好な状態に保ちながら、第2燃料F2に対する第1燃料F1の燃料残存比(V1/V2)を第2燃料F2に対する第1燃料F1の最適使用比Rbへと近づけることができる。従って、この多種燃料内燃機関においても、機関性能を悪化させることなく通常運転を再び行うことができるようになり、本機関にて最も好適な機関性能を発揮させることが可能な最適な運転を継続して行うことができる。 As a result, in this multi-fuel internal combustion engine as well, the remaining fuel ratio of the first fuel F1 to the second fuel F2 while maintaining the engine performance (output performance, emission performance, fuel consumption performance, etc.) in a good state. (V1 / V2) can be brought close to the optimum usage ratio Rb of the first fuel F1 with respect to the second fuel F2. Therefore, even in this multi-fuel internal combustion engine, normal operation can be performed again without deteriorating engine performance, and optimum operation capable of exhibiting the most suitable engine performance is continued in this engine. Can be done.
次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例3を図8及び図9に基づいて説明する。 Next, a third embodiment of the multifuel internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
前述した実施例1,2では第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、これら各実施例1,2の多種燃料内燃機関に係る燃料残存比の調整技術については、別構成の多種燃料内燃機関に対しても適用することができる。 In the first and second embodiments described above, a so-called in-cylinder direct injection type multi-fuel internal combustion engine that directly injects the mixed fuel of the first fuel F1 and the second fuel F2 into the combustion chamber CC is illustrated. The fuel residual ratio adjusting technique 2 according to the multi-fuel internal combustion engine can be applied to a multi-fuel internal combustion engine having a different configuration.
例えば、その技術は、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8に示す燃料供給装置150へと置き換え、第1燃料F1と第2燃料F2の混合燃料を燃焼室CC内だけでなく吸気ポート11bへも噴射させるよう構成した多種燃料内燃機関に適用してもよく、これにおいても各実施例1,2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。
For example, the technology replaces the
ここで、その図8に示す燃料供給装置150とは、実施例1,2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夫々の気筒の吸気ポート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。この場合の多種燃料内燃機関においては、例えば、圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際に燃料噴射弁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。
Here, the
また、その技術は、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9に示す燃料供給装置250へと置き換え、燃料混合手段53を用いることなく第1燃料F1と第2燃料F2を個別に噴射させるよう構成した多種燃料内燃機関に適用してもよく、これにおいても各実施例1,2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。
Further, the technology replaces the
ここで、その図9に示す燃料供給装置250とは、燃焼室CC内に第1燃料F1(高着火性燃料)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(高蒸発性燃料、高耐ノック性)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251Aに送出する第1フィードポンプ252Aと、その第1燃料通路251A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第1デリバリ通路256Aと、この第1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251Bに送出する第2フィードポンプ252Bと、その第2燃料通路251Bの第2燃料F2を夫々の気筒に分配する第2デリバリ通路256Bと、この第2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。この場合の多種燃料内燃機関においては、例えば、圧縮自着火拡散燃焼モードやスパークアシスト圧縮自着火拡散燃焼モードで運転する際に燃料噴射弁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。
Here, the
尚、上述した各実施例1〜3においては2種類の燃料で運転される多種燃料内燃機関について例示したが、これら各実施例1〜3の多種燃料内燃機関に係る燃料残存比の調整技術については、これよりも多くの種類の燃料を用いて運転される多種燃料内燃機関に対して適用してもよい。 In each of the above-described first to third embodiments, the multi-fuel internal combustion engine operated with two types of fuels has been illustrated. However, regarding the residual fuel ratio adjustment technique according to each of the multi-fuel internal combustion engines of the first to third embodiments. May be applied to multi-fuel internal combustion engines that are operated using more types of fuel.
以上のように、本発明に係る多種燃料内燃機関は、複数の燃料間の燃料残存比率のズレを解消させる技術に有用である。 As described above, the multi-fuel internal combustion engine according to the present invention is useful for a technique for eliminating the deviation of the remaining fuel ratio between a plurality of fuels.
1 電子制御装置
41A 第1燃料タンク
41B 第2燃料タンク
42A,42B 燃料残存量検出手段
CC 燃焼室
F1 第1燃料
F2 第2燃料
V1 第1燃料の残存量
V2 第2燃料の残存量
V1/V2 燃料残存比
1
Claims (2)
前記第2燃料に対する前記第1燃料の燃料残存比が所定よりも小さくなったときに、前記燃焼室内への要求全燃料供給量に対する前記第1燃料の燃料供給割合を低下させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、該低下させた前記第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給する一方、前記第2燃料に対する前記第1燃料の燃料残存比が所定よりも大きくなったときに、前記燃焼室内への要求全燃料供給量に対する前記第1燃料の燃料供給割合を上昇させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、該上昇させた前記第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給することを特徴とする多種燃料内燃機関。 A separately stored first fuel with high evaporability and low ignitability and a second fuel with high ignitability and low evaporability are supplied individually or mixed so as to have a predetermined fuel content ratio in the combustion chamber. The fuel characteristic of the mixed fuel in the combustion chamber composed of the first fuel and the second fuel is selected from at least the premixed spark ignition flame propagation combustion mode or the compression auto-ignition diffusion combustion mode according to the operating conditions. In a multi-fuel internal combustion engine operated by changing to a mode suitable for the mode,
When the fuel remaining ratio of the first fuel to the second fuel becomes smaller than a predetermined value, the fuel supply ratio of the first fuel to the required total fuel supply amount into the combustion chamber is reduced and The mixed spark ignition flame propagation combustion region is reduced and the compression auto-ignition diffusion combustion region is expanded , and the combustion mode selected according to the operating condition is either the pre-mixed spark ignition flame propagation combustion mode or the compression auto-ignition diffusion combustion mode. Even if it exists, while supplying the 1st fuel and the 2nd fuel so that it may become the fuel content ratio according to the fuel supply ratio of the reduced said 1st fuel, the fuel residual ratio of the 1st fuel to the 2nd fuel When the fuel gas becomes larger than a predetermined value, the fuel supply ratio of the first fuel to the required total fuel supply amount into the combustion chamber is increased, and the premixed spark ignition flame propagation combustion region is expanded. Together to shrink the compression auto-ignition diffusion combustion region, be any combustion mode selected according to the operating conditions of the pre-mixed spark ignition flame propagation combustion mode or compression auto-ignition diffusion combustion mode, the second was the increased A multi-fuel internal combustion engine that supplies a first fuel and a second fuel so that a fuel content ratio corresponding to a fuel supply ratio of one fuel is obtained .
前記第2燃料に対する前記第1燃料の燃料残存比が所定よりも小さくなったときに、前記燃焼室内への要求全燃料供給量に対する前記第1燃料の燃料供給割合を低下させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を縮小させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を拡大させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、該低下させた前記第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給する一方、前記第2燃料に対する前記第1燃料の燃料残存比が所定よりも大きくなったときに、前記燃焼室内への要求全燃料供給量に対する前記第1燃料の燃料供給割合を上昇させて、且つ、予混合火花点火火炎伝播燃焼領域を拡大させると共に圧縮自着火拡散燃焼領域を縮小させ、運転条件に応じて選択された燃焼モードが予混合火花点火火炎伝播燃焼モード又は圧縮自着火拡散燃焼モードの何れであっても、該上昇させた前記第1燃料の燃料供給割合に応じた燃料含有比率となるよう第1燃料と第2燃料を供給する燃料残存比調整手段を設けたことを特徴とする多種燃料内燃機関。 A separately stored first fuel having high knock resistance and low ignition resistance and a second fuel having high ignition resistance and low ignition resistance are individually or mixed so as to have a predetermined fuel content ratio in the combustion chamber. The fuel characteristics of the mixed fuel in the combustion chamber composed of the first fuel and the second fuel are selected from at least the premixed spark ignition flame propagation combustion mode or the compression auto-ignition diffusion combustion mode according to the operating conditions. In a multi-fuel internal combustion engine that is operated by changing it to one suitable for a different combustion mode,
When the fuel remaining ratio of the first fuel to the second fuel becomes smaller than a predetermined value, the fuel supply ratio of the first fuel to the required total fuel supply amount into the combustion chamber is reduced and The mixed spark ignition flame propagation combustion region is reduced and the compression auto-ignition diffusion combustion region is expanded , and the combustion mode selected according to the operating condition is either the pre-mixed spark ignition flame propagation combustion mode or the compression auto-ignition diffusion combustion mode. Even if it exists, while supplying the 1st fuel and the 2nd fuel so that it may become the fuel content ratio according to the fuel supply ratio of the reduced said 1st fuel, the fuel residual ratio of the 1st fuel to the 2nd fuel When the fuel gas becomes larger than a predetermined value, the fuel supply ratio of the first fuel to the required total fuel supply amount into the combustion chamber is increased, and the premixed spark ignition flame propagation combustion region is expanded. Together to shrink the compression auto-ignition diffusion combustion region, be any combustion mode selected according to the operating conditions of the pre-mixed spark ignition flame propagation combustion mode or compression auto-ignition diffusion combustion mode, the second was the increased A multi-fuel internal combustion engine comprising fuel remaining ratio adjusting means for supplying a first fuel and a second fuel so that a fuel content ratio corresponding to a fuel supply ratio of one fuel is provided.
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