JP5530338B2 - 内燃機関システム - Google Patents

Description

本発明は、水素を含む水素含有ガスが添加される内燃機関を備える内燃機関システムに関する。

ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンよりも熱効率に優れており、ＣＯ_２削減の有効な手段として着目されている。このようなディーゼルエンジンでは、例えば、気筒（燃焼室、シリンダ）に取り込んだ空気を圧縮し、この圧縮された空気に燃料（軽油）を噴射し、自己着火により燃焼させる拡散燃焼を採用している。
ところが、拡散燃焼では、不均一な噴霧燃焼に起因して、局所的に燃料の過濃な領域や高温の領域が形成され、排気ガス中のエミッション（ＮＯｘ、ＰＭ（Particulate Matter））が多く含まれてしまう場合がある。

そこで、これを改善するべく、本願発明者らは、燃費を良好に維持しつつ、エミッションを低減させるＰＣＣＩ燃焼（Premixed Charge Compression Ignition、予混合燃焼）を提案している（特許文献１参照）。ＰＣＣＩ燃焼とは、前記した拡散燃焼に対して、着火遅れ時間（燃料噴射から着火までの時間）の間に混合気を希薄化させ、このように着火前に希薄化された混合気（予混合気）を圧縮着火するものである。
具体的には、着火性が低く燃料ロバスト性の高い水素を吸気に少量添加することにより、着火遅れ時間を短くして、ＰＣＣＩ燃焼を進角化させつつ、ＰＣＣＩ燃焼を安定化させる技術を提案している。なお、燃料は、内燃機関の標準時期（例えば上死点、０°）よりも遅延化させたタイミングで噴射される（ＡＴＤＣ（After Top Dead Center）噴射）。

特開２００９−２１６０４１号公報

本願発明者は、ＰＣＣＩ燃焼の安定化について、さらに鋭意研究を行ったところ、水素に加えてＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスを添加すると、着火性・燃焼性の変動をさらに抑えつつ、熱効率を高めることができるという知見を得ている（特願２０１０−１１２６５２、未公開）。

そこで、本発明は、このような知見を踏まえたうえで、進角化ＰＣＣＩ燃焼を安定して実現可能な、つまり、ＰＣＣＩ燃焼の安定運転領域の広い内燃機関システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料を燃焼する内燃機関と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関に水素を含む水素含有ガスを添加する水素含有ガス添加手段と、前記内燃機関の排気ガスをＥＧＲガスとして吸気系に添加するＥＧＲガス添加手段と、前記内燃機関のブローバイガスを吸気系に添加するブローバイガス添加手段と、前記内燃機関の実測筒内圧を検出する筒内圧センサと、前記内燃機関の目標筒内圧を算出する目標筒内圧算出手段と、前記筒内圧センサの検出する実測筒内圧と、前記目標筒内圧算出手段の算出する目標筒内圧との偏差が０（ゼロ）となるように、前記ブローバイガス添加手段と、前記燃料噴射手段、前記水素含有ガス添加手段、前記ＥＧＲガス添加手段、の少なくとも１つと、を制御して、ＰＣＣＩ燃焼を制御するＰＣＣＩ燃焼制御手段と、を備え、前記ＰＣＣＩ燃焼制御手段は、実測着火遅れ時間が目標着火遅れ時間よりも短い場合、ブローバイガスの添加量が少なくなるように前記ブローバイガス添加手段を制御することを特徴とする内燃機関システムである。
また、前記内燃機関システムにおいて、前記ＰＣＣＩ燃焼制御手段は、吸気に対する水素の添加量が４ｖｏｌ％となるように前記水素含有ガス添加手段を制御することが好ましい。

ここで、水素含有ガスは、高純度の水素や、水素を含む改質ガスを含む。
このような内燃機関システムによれば、水素、ＥＧＲガスと共に、ブローバイガスが添加されるので、進角化ＰＣＣＩ燃焼を安定して実現でき、ＰＣＣＩ燃焼の安定運転領域を広くできる。進角化ＰＣＣＩ燃焼とは、機関基準（例えば上死点）から遅延して実行された燃料の噴射タイミングと最大筒内圧（最大熱発生率）との時間が短くなること、着火遅れ時間が短くなることを意味する。

これは、ブローバイガスの主成分が燃料混合気、オイル（いわゆるエンジンオイル）の蒸気又はミストであり、このようにブローバイガスが炭化水素から形成されるため、ブローバイガスが水素の着火をアシストし、水素添加した場合における燃焼に及ぼす影響が大きく、サイクル変動を抑制する特性を有するためと考えられる。

また、このような内燃機関システムによれば、目標筒内圧算出手段が、内燃機関の目標筒内圧を算出する。
そして、ＰＣＣＩ燃焼制御手段が、実測筒内圧と目標筒内圧との偏差が０となるように、燃料噴射手段、水素含有ガス添加手段、ＥＧＲガス添加手段、の少なくとも１つを制御（フィードバック制御）するので、進角化ＰＣＣＩ燃焼をさらに安定して実現できる。

また、前記内燃機関システムにおいて、前記水素含有ガス添加手段は、燃料を改質して、水素又は水素を含む改質ガスを生成する改質器を備えることが好ましい。

このような内燃機関システムによれば、改質器を備える水素含有ガス添加手段によって、燃料を改質し、水素又は水素を含む改質ガス（水素含有ガス）を生成できる。

また、前記内燃機関システムにおいて、前記制御手段は、前記実測筒内圧の積分値（体積積分値）に基づいて算出される前記内燃機関で実際に生成した実際トルクと、前記内燃機関に要求される目標トルクとの偏差が０となるように、前記燃料噴射手段、前記水素含有ガス添加手段、前記ＥＧＲガス添加手段、の少なくとも１つを制御することが好ましい。

このような内燃機関システムによれば、制御手段が、実際トルクと目標トルクとの偏差が０となるように、燃料噴射手段、水素含有ガス添加手段、ＥＧＲガス添加手段の少なくとも１つを制御（フィードバック制御）するので、進角化ＰＣＣＩ燃焼をさらに安定して実現できる。

また、前記内燃機関システムにおいて、前記燃料供給手段は、電子制御されることで燃料を噴射する燃料インジェクタを備え、前記水素含有ガス添加手段は、電子制御されることで水素含有ガスを噴射する水素含有ガスインジェクタを備えることが好ましい。

このような内燃機関システムによれば、燃料インジェクタによって、燃料の噴射時間（噴射量）、噴射タイミング（噴射時期）を高精度で制御できる。また、水素含有ガスインジェクタによって、水素含有ガスの噴射時間（噴射量）、噴射タイミング（噴射時期）を高精度で制御できる。

本発明によれば、ＰＣＣＩ燃焼の安定運転領域の広い内燃機関システムを提供することができる。

本実施形態に係る内燃機関システムの構成図である。 本実施形態に係る内燃機関システムの動作を示すフローチャートである。 エンジンの回転速度と、エンジンの目標トルク（負荷）と、水素添加量との関係を示すマップである。 （ａ）は燃料噴射時間の補正の概念図であり、（ｂ）は燃料噴射タイミングの補正の概念図である。 ＥＧＲ弁の開度（ＥＧＲ率）の補正の概念図である。 ブローバイガスを添加した実施例に係るグラフであり、（ａ）はクランク角と筒内圧との関係を示し、（ｂ）はクランク角と熱発生率との関係を示している。 ブローバイガスを添加しない比較例に係るグラフであり、（ａ）はクランク角と筒内圧との関係を示し、（ｂ）はクランク角と熱発生率との関係を示している。 サイクル数と最大熱発生率のクランク角との関係を示すグラフであり、（ａ）はブローバイガスを添加した実施例、（ｂ）ブローバイガスを添加しない比較例、を示している。 水素添加濃度（ｖｏｌ％）と熱効率ηｉとの関係を示すグラフである。 水素添加濃度（ｖｏｌ％）と燃焼変動率（Ｃ．Ｏ．Ｖ ＩＭＥＰ（％））との関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。

≪内燃機関システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る内燃機関システム１は、図示しない車両に搭載されている。
内燃機関システム１は、軽油（燃料）を燃焼させるディーゼルエンジン１０（内燃機関）と、ディーゼルエンジン１０の筒内圧を検出する筒内圧センサ２１と、ディーゼルエンジン１０に軽油を供給する燃料供給系（燃料供給手段）と、ディーゼルエンジン１０に水素（水素含有ガス）を添加する水素添加系（水素含有ガス添加手段）と、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に導き排気ガスを循環させるＥＧＲ系（ＥＧＲガス添加手段）と、ディーゼルエンジン１０のブローバイガスを吸気系に添加するブローバイガス添加系（ブローバイガス添加手段）と、これらを電子制御する制御手段であるＥＣＵ９０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。

＜ディーゼルエンジン＞
ディーゼルエンジン１０は、吸入、圧縮、燃焼（膨張）、排気を繰り返し、ＰＣＣＩ燃焼させる機関である。
ディーゼルエンジン１０は、内部に気筒１１ａ（シリンダ）が形成されたシリンダブロック１１と、気筒１１ａ内を往復運動するピストン１２と、内部に吸気ポート１３ａ及び排気ポート１３ｂが形成されたシリンダヘッド１３と、吸気ポート１３ａに設けられた吸気弁１４と、排気ポート１３ｂに設けられた排気弁１５と、クランクケース１６と、を備えている。

なお、ディーゼルエンジン１０は、気筒１１ａ内に噴射された軽油を圧縮することで自己着火させるものであり、点火プラグを備えていない。
また、簡単に説明するため、図１では、１つの気筒１１ａのみを記載しているが、気筒１１ａの数、気筒１１ａの配列、ディーゼルエンジン１０の排気量は、変更自由である。

吸気ポート１３ａには、吸気配管１３ｃが接続されている。そして、ディーゼルエンジン１０が作動すると、車外の空気が自然吸気され、吸気配管１３ｃを通って、吸気ポート１３ａに向かうようになっている。
排気ポート１３ｂには、排気配管１３ｄが接続されている。そして、ディーゼルエンジン１０からの排気ガスは、排気配管１３ｄを通って、車外に排出されるようになっている。

吸気弁１４、排気弁１５は、タイミングチェーン（タイミングベルト）を介して、クランク軸と協動するように構成されている。よって、吸気弁１４、排気弁１５の開閉状態はクランク角と、対応するようになっている。

クランクケース１６は、シリンダブロック１１の下部に取り付けられている。そして、クランクケース１６内には、ブローバイガスが溜まるようになっている。

＜筒内圧センサ等＞
筒内圧センサ２１は、気筒１１ａの上方に取り付けられており、実測筒内圧（気筒１１ａ内の圧力）を検出し、ＥＣＵ９０に出力するようになっている。

クランク角センサ２２は、クランクシャフト（図示しない）の角度（クランク角）を検出し、ＥＣＵ９０に出力するようになっている。そして、ＥＣＵ９０は、クランク角に基づいて、現在のクランク軸の回転速度（ディーゼルエンジン１０の回転速度）を算出するようになっている。また、ＥＣＵ９０は、クランク角に基づいて、クランク軸に連動する吸気弁１４、排気弁１５の開閉状態を検出（予測）するようになっている。

＜燃料供給系＞
燃料供給系は、軽油を貯溜する燃料タンク４１と、軽油を圧送する燃料ポンプ４２と、軽油を噴射する燃料インジェクタ４３と、を備えている。
燃料タンク４１は、配管４１ａ、燃料ポンプ４２、配管４２ａを介して、燃料インジェクタ４３に接続されている。そして、燃料ポンプ４２がＥＣＵ９０の指令に従って作動すると、燃料タンク４１の軽油が燃料インジェクタ４３に圧送されるようになっている。

燃料インジェクタ４３は、シリンダヘッド１３に取り付けられており、ＥＣＵ９０の指令に従って作動（開弁）すると、軽油を気筒１１ａ内に直接噴射するようになっている。ただし、噴射位置はこれに限定されず、吸気ポート１３ａに噴射される構成でもよい。

また、燃料インジェクタ４３は、ＥＣＵ９０に電子制御されるリニアソレノイド型で常閉型の電磁弁で構成されている。これにより、燃料インジェクタ４３は、ＥＣＵ９０の指令に従って高精度で開／閉し、よって、軽油の噴射量、噴射タイミング、噴射時間が高精度で制御されるようになっている。

＜水素添加系＞
水素添加系は、水素が高圧で封入された水素タンク５１と、水素の圧力を適宜な圧力に減圧するレギュレータ５２（減圧弁）と、水素インジェクタ５３と、を備えている。
水素タンク５１は、配管５１ａ、レギュレータ５２、配管５２ａを介して、水素インジェクタ５３に接続されている。そして、水素タンク５１の水素は、レギュレータ５２で減圧された後、水素インジェクタ５３に供給されるようになっている。

レギュレータ５２は、ＥＣＵ９０指令に作動するアクチュエータを内蔵し、その二次側圧力を制御するように構成されている。これにより、水素インジェクタ５３における水素の噴射圧力が制御されるようになっている。

水素インジェクタ５３は、シリンダヘッド１３に取り付けられており、ＥＣＵ９０の指令に従って作動（開弁）すると、水素が吸気ポート１３ａに噴射されるようになっている。
また、水素インジェクタ５３は、燃料インジェクタ４３と同様に、リニアソレノイド型で常閉型の電磁弁で構成されている。これにより、水素インジェクタ５３は、ＥＣＵ９０の指令に従って高精度で開／閉し、よって、水素の噴射量、噴射タイミング、噴射時間が高精度で制御されるようになっている。

＜ＥＧＲ系＞
ＥＧＲ系は、吸気系に戻すＥＧＲガスの流量を制御可能な流量制御弁であるＥＧＲ弁６１を備えている。

そして、排気配管１３ｄの途中は、配管６１ａ、ＥＧＲ弁６１、配管６１ｂを介して、吸気配管１３ｃに接続されている。また、ＥＧＲ弁６１の開度が、ＥＣＵ９０によって制御されることで、ＥＧＲ率（ＥＧＲガスの添加割合）が制御されるようになっている。

＜ブローバイガス添加系＞
ブローバイガス添加系は、ブローバイガスを循環させる手段であって、ブローバイガスの流量を制御可能な流量制御弁であるブローバイガス弁７１を備えている。

そして、クランクケース１６は、配管７１ａ、ブローバイガス弁７１、配管７１ｂを介して、吸気配管１３ｃに接続されている。また、ブローバイガス弁７１の開度が、ＥＣＵ９０によって制御されることで、ブローバイガス率（ブローバイガスの添加割合）が制御されるようになっている。
なお、配管７１ａの上流端がオイルパンに接続された構成でもよい。

＜アクセル開度センサ＞
アクセル開度センサ８１は、アクセル開度（スロットル開度）を検出し、ＥＣＵ９０に出力するようになっている。

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ９０は、内燃機関システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機能を発揮し、各種機器を制御して、ＰＣＣＩ（Premixed Charge Compression Ignition）燃焼を制御する。

＜ＥＣＵ−目標筒内圧算出機能＞
ＥＣＵ９０（目標筒内圧算出手段）は、マップ検索により、アクセル開度、エンジンの回転速度に基づいて、ディーゼルエンジン１０に要求される目標トルクを算出する機能と、目標トルクに基づいて目標筒内圧を算出する機能と、を備えている。

＜ＥＣＵ−ＰＣＣＩ燃焼制御機能＞
ＥＣＵ９０（ＰＣＣＩ燃焼制御手段）は、ＰＣＣＩ燃焼を制御する機能を備えている。
すなわち、ＥＣＵ９０は、マップ検索により、アクセル開度、エンジンの回転速度（目標トルク）に基づいて、軽油の噴射時間、噴射タイミングを算出し、燃料インジェクタ４３を制御する機能を備えている。
具体的に例えば、噴射タイミングは、ディーゼルエンジン１０の熱効率ηがより大きくなり、（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘがより小さくなるタイミングに決定される。なお、（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘは、単位クランク角当たりの筒内圧の圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）の最大値であり、（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘが小さくなると、ディーゼルエンジン１０の騒音・振動が小さくなる。

また、ＥＣＵ９０は、マップ検索により、アクセル開度、エンジンの回転速度（目標トルク）に基づいて、水素の噴射時間、噴射タイミング、噴射圧力を算出し、水素インジェクタ５３を制御する機能を備えている。

さらに、ＥＣＵ９０は、排気ガス温度に基づいて緩慢燃焼となるように、つまり、排気ガス温度が高くなり過ぎないように、ＥＧＲ弁６１の開度（ＥＧＲ率）を制御する機能を備えている。

≪内燃機関システムの動作≫
次に、内燃機関システム１の動作について、図２を参照して説明する。
なお、図２に示す制御処理は、クランク角に基づいて、各サイクル（吸入、圧縮、燃焼・膨張、排気）毎に繰り返される。
なお、ここでは、ブローバイガスを新規空気に対して、４±２（ｖｏｌ％）にて添加する場合を例示するが、適宜に制御する構成としてもよい。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ９０は、今回サイクルで要求されたアクセル開度と、今回サイクルにおける実際のエンジン回転速度とに基づいて、今回サイクルにおいてディーゼルエンジン１０に要求された目標トルク（必要トルク、負荷）を、マップ検索により算出する。
なお、参照するマップでは、アクセル開度、エンジン回転速度が大きくなると、目標トルクが大きくなる関係となっている。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０１で算出した目標トルクに基づいて、今回サイクルの燃焼行程で要求された目標筒内圧を、マップ検索により算出する。
なお、参照するマップでは、目標トルクが大きくなると、目標筒内圧が大きくなる関係となっている。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ９０は、筒内圧センサ２１を介して、今回サイクルで実際に生成した実測筒内圧を検出する。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で算出した目標筒内圧と、ステップＳ１０３で検出した実測筒内圧とが等しいか否か判定する。
目標筒内圧と実測筒内圧とは等しいと判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ９０の処理はステップＳ１０５に進む。一方、目標筒内圧と実測筒内圧とは等しくないと判定した場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ＥＣＵ９０の処理はステップＳ１０６に進む。

＜次回サイクル−通常ＰＣＣＩ燃焼制御＞
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ９０は、次回サイクルにおいて、ＰＣＣＩ燃焼制御を通常に実行する。
すなわち、ＥＣＵ９０は、アクセル開度（スロットル開度）、エンジン回転速度に基づいて、次回サイクルで要求される目標トルクを、マップ検索により算出する。なお、参照するマップでは、アクセル開度、エンジンの回転速度が大きくなると、目標トルクが大きくなる関係となっている。
そして、ＥＣＵ９０は、目標トルクに基づいて、燃料噴射時間、燃料噴射タイミングを、マップ検索により算出する。なお、参照するマップでは、目標トルクが大きくなると、燃料噴射時間が長くなり、燃料噴射タイミングが早くなる関係となっている。

また、ＥＣＵ９０は、着火遅れ時間が所定時間以上で、（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘが下がるように、エンジンの回転速度、目標トルクに基づいて、水素噴射時間、水素噴射タイミング、水素噴射圧力を、マップ検索により算出する（図３参照）。

さらに、ＥＣＵ９０は、（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘに基づいて、次回サイクルにおいて緩慢燃焼となるように、ＥＧＲ弁６１の開度を、マップ検索により算出する。

そして、ＥＣＵ９０は、（１）燃料噴射時間、燃料噴射タイミングに従って、燃料インジェクタ４３を制御し、（２）水素噴射時間、水素噴射タイミング、水素噴射圧力に従って、水素インジェクタ５３、レギュレータ５２を制御し、（３）ＥＧＲ弁６１の開度に従ってＥＧＲ弁６１を制御し、次回サイクルにおいてＰＣＣＩ燃焼制御を通常に実行する。

その後、ＥＣＵ９０の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。

＜今回サイクル−補正値算出＞
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ９０は、次回サイクルのＰＣＣＩ燃焼において、次回サイクルにおける実測筒内圧が、次回サイクルにおける目標筒内圧となるように（実測筒内圧と目標筒内圧との偏差がゼロとなるように）、今回サイクルにおける実測筒内圧（例えば最大実測筒内圧）と目標筒内圧（例えば最大目標筒内圧）との偏差に基づいて、（１）燃料噴射時間、燃料噴射タイミング、（２）ＥＧＲ弁６１の開度、についての補正値を算出する。

なお、「今回サイクルで実際に生成した実際トルク」と、「今回サイクルの目標トルク」との偏差が０となるように各補正値を算出してもよい。因みに、「今回サイクルで実際に生成した実際トルク」は、実測筒内圧を体積積分（クランク角で積分）することにより得られる。

（１）燃料噴射時間、燃料噴射タイミングの補正値
例えば、図４（ａ）に示すように、最大実測筒内圧が最大目標筒内圧よりも小さい場合、燃料噴射時間の補正値は、次回サイクルにおける燃料噴射時間が長くなるように算出される。
一方、最大実測目標筒内圧が最大目標筒内圧よりも大きい場合、次回サイクルにおける燃料噴射時間が短くなるように算出される。

また、図４（ｂ）に示すように、最大実測筒内圧の発生タイミングが最大目標筒内圧の発生タイミングよりも早い場合、燃料噴射タイミングの補正値は、次回サイクルにおける燃料噴射タイミングが遅れるように算出される。
一方、最大実測筒内圧の発生タイミングが最大目標筒内圧の発生タイミングよりも遅い場合、燃料噴射タイミングの補正値は、次回サイクルにおける燃料噴射タイミングが早まるように算出される。

（２）ＥＧＲ弁６１の開度の補正値
例えば、図５に示すように、最大実測筒内圧の発生タイミングが最大目標筒内圧の発生タイミングよりも早い場合、ＥＧＲ弁６１の開度の補正値は、次回サイクルにおけるＥＧＲ弁６１の開度が大きくなるように算出される。
一方、最大実測筒内圧の発生タイミングが最大目標筒内圧の発生タイミングよりも遅い場合、ＥＧＲ弁６１の開度の補正値は、次回サイクルにおけるＥＧＲ弁６１の開度が小さくなるように算出される。

＜次回−補正後ＰＣＣＩ燃焼制御＞
ステップＳ１０７において、次回サイクルにおいて、ＥＣＵ９０は、補正後のＰＣＣＩ燃焼制御を実行する。
具体的には、ステップＳ１０５と同様にして算出された、燃料噴射時間、燃料噴射タイミング、ＥＧＲ弁６１の開度を、ステップＳ１０６で算出した補正値でそれぞれ補正する。
そして、補正後の燃料噴射時間等に従って、燃料インジェクタ４３等を制御し、補正後のＰＣＣＩ燃焼制御を実行する。

その後、ＥＣＵ９０の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。

≪内燃機関システムの効果≫
このような内燃機関システム１によれば、次の効果を得る。

本発明の一実施例として、図６（ａ）、図６（ｂ）、図８（ａ）に示すように、水素、ブローバイガス、ＥＧＲガスを添加することにより、筒内圧（ＭＰａ）及び熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の波形（ピーク）を進角化させ、ＰＣＣＩ燃焼の安定運転領域の広くできる。
また、筒内圧及び熱発生率が全て進角化することにより、緩慢燃焼による熱損失、ＮＯｘの低減、及び、（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘを低減できる。
なお、図６〜図１０では、軽油の噴射タイミングを２（ｄｅｇ．ＡＴＤＣ）、水素添加量を４（ｖｏｌ％）、ＥＧＲガス添加量を０（ｖｏｌ％）、ブローバイガス添加量を４（ｖｏｌ％）、総発熱量Ｑを１．０（ｋＪ／ｃｙｃｌｅ）、とした場合を例示している。

これは、ブローバイガスの主成分が燃料混合気、オイル（エンジンオイル）の蒸気又はミストであるので、ブローバイガスが水素の着火をアシストし、水素添加した場合における燃焼に及ぼす影響が大きく、サイクル変動を抑制する機能を有するためと考えられる。

また、図９に示すように、ブローバイガスを添加すると、水素添加濃度（ｖｏｌ％）が熱効率に及ぼす影響を小さく、つまり、水素添加濃度（ｖｏｌ％）に対する熱効率ηが略一定で安定する。
さらに、図１０に示すように、ブローバイガスを添加すると、水素添加濃度（ｖｏｌ％）に対する燃焼変動率（Ｃ．Ｏ．Ｖ ＩＭＥＰ（％））が、２％以内で安定する。つまり、水素添加による燃焼ロバスト性を高めることができる。なお、水素は着火し難く、燃料速度の高い特性を有している。

一方、本発明の比較例として、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、ブローバイガスを添加せず、水素のみを添加すると、極一部のサイクルのみ進角化し、極一部の進角化するサイクルと、大部分の進角化しないサイクルとが混在し、大よそ２つの熱発生領域が形成されてしまう。

そして、このように２つの熱発生領域が形成されてしまうので、図９に示すように、水素添加濃度（ｖｏｌ％）が熱効率に及ぼす影響が大きくなってしまい、つまり、水素添加濃度（ｖｏｌ％）に対して熱効率が変動し易くなる。
さらに、図１０に示すように、水素添加濃度（ｖｏｌ％）に対する燃焼変動率（Ｃ．Ｏ．Ｖ ＩＭＥＰ）が不安定となってしまう。

≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更できる。

前記した実施形態では、水素含有ガス添加手段が、水素タンク５１、水素インジェクタ５３等を備える構成を例示したが、これに代えて、軽油（燃料）を改質して生成された水素を含む改質ガス（水素含有ガス）を添加する構成でもよい。

この構成の場合、水素含有ガス添加手段は、燃料を改質し水素を含む改質ガスを生成する改質器と、改質ガスを圧送するポンプと、水素を含む改質ガスを噴射する改質ガスインジェクタ（水素含有ガス用インジェクタ）と、を備えて構成される。

そして、改質器は、公知の技術に基づいて、その改質反応が、（１）水蒸気改質方法、（２）部分酸化方法、（３）水蒸気改質法と部分酸化法とを組み合わせたオートサーマル改質方法、（４）前記内燃機関がリッチ燃焼することで生成したガスを水性ガスシフト反応させる方法、の少なくとも１つの方法に基づいて生じるように構成される。

前記した実施形態では、燃料（ディーゼル燃料）が軽油である場合を例示したが、種類はこれに限定されない。例えば、バイオディーゼル燃料、ＤＭＥ（Dimethyl ether）、ＧＴＬ（gas to liquids）、軽油とこれらとが混合した混合燃料も使用できる。なお、軽油、ＧＴＬに含まれる炭化水素類は、例えば、アルカン類、アルケン類、アルキン類、芳香族化合物、アルコール類、アルデヒド類、エステル類である。また、バイオディーゼル燃料は、例えば、エタノール、脂肪酸メチルエステル、水素化バイオディーゼル燃料等である。

前記した実施形態では、図２のステップＳ１０６において、（１）燃料噴射時間、燃料噴射タイミング、（２）ＥＧＲ弁６１の開度、についての補正値を算出し、次回サイクルにおいて補正する構成としたが、少なくとも１つについて補正値を算出し、次回サイクルにおいて補正する構成としてもよい。
また、これらに加えて、図２のステップＳ１０６において、「水素噴射時間、水素噴射タイミング、水素噴射圧力」、及び／又は、「ブローバイガスの添加量」の補正値を算出し、次回サイクルにおいて補正する構成としてもよい。なお、ブローバイガスを添加すると水素の着火がアシストされ着火遅れ時間が短くなるから、例えば、実測着火遅れ時間が目標着火遅れ時間よりも短い場合、ブローバイガスの添加量が少なくなるように補正値が算出される。

１ 内燃機関システム
１０ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１１ａ 気筒
２１ 筒内圧センサ
４１ 燃料タンク（燃料供給手段）
４２ 燃料ポンプ（燃料供給手段）
４３ 燃料インジェクタ（燃料供給手段）
５１ 水素タンク（水素含有ガス添加手段）
５２ レギュレータ（水素含有ガス添加手段）
５３ 水素インジェクタ（水素含有ガス添加手段）
６１ ＥＧＲ弁（ＥＧＲガス添加手段）
７１ ブローバイガス弁（ブローバイガス添加手段）
９０ ＥＣＵ（目標筒内圧算出手段、ＰＣＣＩ燃焼制御手段）

Claims (5)

1. 燃料を燃焼する内燃機関と、
   前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記内燃機関に水素を含む水素含有ガスを添加する水素含有ガス添加手段と、
   前記内燃機関の排気ガスをＥＧＲガスとして吸気系に添加するＥＧＲガス添加手段と、
   前記内燃機関のブローバイガスを吸気系に添加するブローバイガス添加手段と、
   前記内燃機関の実測筒内圧を検出する筒内圧センサと、
   前記内燃機関の目標筒内圧を算出する目標筒内圧算出手段と、
   前記筒内圧センサの検出する実測筒内圧と、前記目標筒内圧算出手段の算出する目標筒内圧との偏差が０となるように、前記ブローバイガス添加手段と、前記燃料噴射手段、前記水素含有ガス添加手段、前記ＥＧＲガス添加手段、の少なくとも１つと、を制御して、ＰＣＣＩ燃焼を制御するＰＣＣＩ燃焼制御手段と、
   を備え、
   前記ＰＣＣＩ燃焼制御手段は、実測着火遅れ時間が目標着火遅れ時間よりも短い場合、ブローバイガスの添加量が少なくなるように前記ブローバイガス添加手段を制御する
   ことを特徴とする内燃機関システム。
2. 前記ＰＣＣＩ燃焼制御手段は、吸気に対する水素の添加量が４ｖｏｌ％となるように前記水素含有ガス添加手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。
3. 前記水素含有ガス添加手段は、燃料を改質して、水素又は水素を含む改質ガスを生成する改質器を備える
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関システム。
4. 前記制御手段は、前記実測筒内圧の積分値に基づいて算出される前記内燃機関で実際に生成した実際トルクと、前記内燃機関に要求される目標トルクとの偏差が０となるように、前記燃料噴射手段、前記水素含有ガス添加手段、前記ＥＧＲガス添加手段、の少なくとも１つを制御する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関システム。
5. 前記燃料供給手段は、電子制御されることで燃料を噴射する燃料インジェクタを備え、
   前記水素含有ガス添加手段は、電子制御されることで水素含有ガスを噴射する水素含有ガスインジェクタを備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関システム。

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