JP5569644B2 - 多種燃料内燃機関の燃料供給制御システム - Google Patents

多種燃料内燃機関の燃料供給制御システム Download PDF

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Description

本発明は、複数種類の燃料を混合燃焼させることが可能な多種燃料内燃機関の燃料供給制御システムに関する。
従来、液体燃料（例えば、軽油やガソリン等）及びガス燃料（例えば、圧縮天然ガスや水素ガス等）のように複数種類の燃料を混合燃焼させることで運転可能な多種燃料内燃機関が開発されている。例えば、特許文献１には、軽油を補助燃料とした補助燃料着火式ガスエンジンが開示されている。該補助燃料着火式ガスエンジンでは、軽油を着火元として、軽油と天然ガスとを混合燃焼させる。
特開平０８−１５８９８０号公報
多種燃料内燃機関では、相対的に着火性の高い燃料を着火元として、複数種類の燃料を混合燃焼させる場合がある。このような場合、相対的に着火性の低い燃料が十分に燃焼しないと、未燃燃料成分の排出量が増加する虞がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、多種燃料内燃機関において、相対的に着火性の高い燃料の消費量を抑制しつつ未燃燃料成分の排出量を抑制することを目的とする。
本発明は、相対的に着火性の高い第一燃料と、相対的に着火性の低い第二燃料と、を燃料として使用し、第一燃料を着火元として第一燃料と第二燃料とを混合燃焼させる多種燃料内燃機関の燃料供給制御システムであって、第一燃料のみが燃焼したと仮定した場合の熱発生率である第一熱発生率と、実際に燃料が燃焼した際の熱発生率である実熱発生率との差に基づいて、第一燃料の供給量を調整するものである。
より詳しくは、本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給制御システムは、
相対的に着火性の高い第一燃料と、相対的に着火性の低い第二燃料と、を燃料として使用し、第一燃料を着火元として第一燃料と第二燃料とを混合燃焼させる多種燃料内燃機関の燃料供給制御システムであって、
多種燃料内燃機関に第一燃料を供給する第一燃料供給部と、
多種燃料内燃機関に第二燃料を供給する第二燃料供給部と、
多種燃料内燃機関において前記第一燃料供給部から供給された第一燃料のみが燃焼したと仮定した場合の熱発生率である第一熱発生率を推定する第一熱発生率推定部と、
多種燃料内燃機関において実際に燃料が燃焼した際の熱発生率である実熱発生率を算出する実熱発生率算出部と、
前記実熱発生率算出部によって算出される実熱発生率と前記第一熱発生率推定部によって推定される第一熱発生率との差が所定の目標値となるように、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を調整する第一燃料供給量調整部と、
を備えている。
多種燃料内燃機関への第一燃料の供給量が多く、該第一燃料が燃焼した際の熱発生率（第一熱発生率）が高いと、該多種燃料内燃機関での第二燃料の燃焼がより促進される。第二燃料の燃焼が促進されるほど、第二燃料が燃焼した際の熱発生率が高くなる。その結果、多種燃料内燃機関において実際に燃料が燃焼した際の熱発生率（実熱発生率：第一燃料と第二燃料とが燃焼した際の熱発生率）が高くなる。
そのため、第一熱発生率が高いときは、第一熱発生率が低いときに比べて、実熱発生率と第一熱発生率との差が大きくなる。そして、この実熱発生率と第一熱発生率との差の大きさは、第二燃料が燃焼した際の熱発生率の大きさに相当する。つまり、実熱発生率と第一熱発生率との差が大きいほど、第二燃料が燃焼した際の熱発生率が大きい。
そこで、本発明では、第一燃料供給量調整部によって、実熱発生率と第一熱発生率との差が所定の目標値となるように、第一燃料の供給量を調整する。つまり、実熱発生率と第一熱発生率との差が所定の目標値より大きいときは、第一燃料の供給量を減少させる。また、実熱発生率と第一熱発生率との差が所定の目標値より小さいときは、第一燃料の供給量を増加させる。
実熱発生率と第一熱発生率との差が大きいほど、第二燃料を元に生成される未燃燃料成分の生成量は少ない。しかし、実熱発生率と第一熱発生率との差を大きくするためには、第一熱発生率を高くする、即ち第一燃料の供給量を増加させる必要がある。ここで、本発明における「所定の目標値」とは、未燃燃料成分の排出量が許容範囲内となり且つ第一燃料の消費量も許容範囲内となる値として予め設定された値である。
第一燃料の供給量を上記のように調整することで、相対的に着火性の高い第一燃料の消費量を抑制しつつ未燃燃料成分の排出量を抑制することができる。
本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給制御システムは、第二燃料供給量調整部をさらに備えてもよい。第二燃料供給量調整部は、第一燃料供給量調整部によって、第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を増加させたときに、実熱発生率算出部によって算出される実熱発生率が所定上昇量以上上昇しない場合は、第二燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第二燃料の量を減少させるか、又は第二燃料供給部から多種燃料内燃機関への第二燃料の供給を停止させる。
第二燃料の性状が粗悪な場合、第一燃料の供給量を増加しても、該第二燃料が燃焼した際の熱発生率が、その増加量に応じた程度ほどは上昇しない場合がある。ここで、本発明における「所定上昇量」とは、第二燃料の性状は正常であると判断できる実熱発生率の上昇量の閾値である。
上記によれば、第二燃料の性状が粗悪な場合、該第二燃料の供給量が減少されるか、又は該第二燃料の供給が停止される。第二燃料の供給量が減少された場合、第一燃料の供給量が増加される。第二燃料の供給が停止された場合、多種燃料内燃機関での燃焼形態が第一燃料のみを燃焼させる形態に切り換えられる。従って、多種燃料内燃機関における燃焼状態の悪化を抑制することができる。
尚、本発明に係る多種燃料内燃機関としては、軽油と圧縮天然ガスとを混合燃焼させることで運転可能な圧縮着火式内燃機関を例示することができる。この場合、軽油が第一燃料に相当し、圧縮天然ガスが第二燃料に相当する。本発明に係る多種燃料内燃機関をこのような圧縮着火内燃機関とした場合、軽油の消費量を抑制しつつ未燃燃料成分の排出量を抑制することができる。
本発明によれば、多種燃料内燃機関において、相対的に着火性の高い燃料の消費量を抑制しつつ未燃燃料成分の排出量を抑制することができる。
実施例１に係る内燃機関とその燃料系及び吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る、気筒内において燃料が燃焼したときの熱発生率の推移を示す図である。 実施例１に係る、熱発生率ピーク差ΔＲＨと内燃機関からの未燃燃料成分（ＨＣ）の排出量との関係を示す図である。 実施例１に係る、内燃機関において軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。 実施例１に係る、内燃機関において軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合の燃料噴射制御のフローの変形例を示すフローチャートの一部である。 実施例２に係る、内燃機関において軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートの一部である。
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
＜実施例１＞
［概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関とその燃料系及び吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、軽油及び圧縮天然ガス（以下、ＣＮＧと称する）を燃料として使用可能な車両駆動用のエンジンである。内燃機関１は圧縮着火式のエンジンである。内燃機関１は、軽油とＣＮＧとを混合燃焼させることで運転することができ、また、軽油のみを燃焼させることによっても運転することができる。
内燃機関１は４つの気筒２を有している。各気筒２には、気筒２内に軽油を直接噴射する軽油インジェクタ８が設けられている。また、各気筒２には、気筒２内の圧力（筒内圧力）を検出する筒内圧センサ３０が設けられている。
内燃機関１には、インテークマニホールド４およびエキゾーストマニホールド５が接続されている。インテークマニホールド４には吸気通路６が接続されている。エキゾーストマニホールド５には排気通路７が接続されている。インテークマニホールド４の４つ枝管は各気筒２の吸気ポートにそれぞれ接続されている。各枝管には、ＣＮＧを噴射するＣＮＧインジェクタ９が設けられている。尚、ＣＮＧインジェクタ９は、インテークマニホールド４の各枝管が接続されている各気筒２の吸気ポート内にＣＮＧを噴射するものであってもよい。
各軽油インジェクタ８は軽油用コモンレール１０に接続されている。軽油用コモンレール１０には軽油供給通路１２の一端が接続されている。軽油供給通路１２の他端は軽油タンク１３に接続されている。軽油供給通路１２にはポンプ１４が設置されている。該ポンプ１４によって軽油タンク１３から軽油供給通路１２を通して軽油用コモンレール１０に軽油が圧送される。そして、軽油用コモンレール１０において加圧された軽油が各軽油インジェクタ８に供給される。
各ＣＮＧインジェクタ９はＣＮＧ用デリバリーパイプ１１に接続されている。ＣＮＧ用デリバリーパイプ１１にはＣＮＧ供給通路１５の一端が接続されている。ＣＮＧ供給通路１５の他端はＣＮＧタンク１６に接続されている。ＣＮＧタンク１６からＣＮＧ供給通路１５を通してＣＮＧ用デリバリーパイプ１１にＣＮＧが供給される。そして、ＣＮＧ用デリバリーパイプ１１から各ＣＮＧインジェクタ９にＣＮＧが供給される。
ＣＮＧ供給通路１５にはレギュレータ１７が設置されている。該レギュレータ１７によって、ＣＮＧ用デリバリーパイプ１１に供給されるＣＮＧの圧力が調整される。ＣＮＧ供給通路１５におけるレギュレータ１７より上流側及びＣＮＧ用デリバリーパイプ１１には、ＣＮＧの圧力を検出する圧力センサ２６，２７が設けられている。
内燃機関１が軽油とＣＮＧとを混合燃焼させることで運転される場合、先ず、ＣＮＧインジェクタ９からインテークマニホールド４の各枝管内にＣＮＧが噴射される。これにより、吸気とＣＮＧとの予混合気が形成され、該予混合気が気筒２内に供給される。そして、圧縮上死点近傍において、軽油インジェクタ８から気筒２内に軽油が噴射され、該軽油が自着火する。該軽油が自着火することで形成された火炎が燃焼室内において伝播することで軽油とＣＮＧとが燃焼する。
吸気通路６には、エアクリーナ１８、エアフローメータ２５及びスロットル弁１９が新気の流れに沿って上流側から順に設置されている。エキゾーストマニホールド５には、排気中に軽油を添加する軽油添加弁２４が設置されている。排気通路７には排気浄化装置２１が設置されている。排気浄化装置２１は、酸化触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等の排気浄化触媒及び排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ等によって構成されている。
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ２５、及び圧力センサ２６，２７が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ２０には、クランク角センサ２８及びアクセル開度センサ２９が電気的に接続されている。
クランク角センサ２８は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ２９は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ２８の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出し、アクセル開度センサ２９の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
また、ＥＣＵ２０には、軽油インジェクタ８、ＣＮＧインジェクタ９、ポンプ１４、レギュレータ１７、スロットル弁１９、及び軽油添加弁２４が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらの装置が制御される。
ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態に基づいて、軽油とＣＮＧとの混合燃焼又は軽油のみの燃焼のいずれか一方を、その燃焼形態として選択する。そして、ＥＣＵ２０は、選択した燃焼形態に応じて、軽油インジェクタ８及びＣＮＧインジェクタ９を制御する。
［熱発生率］
内燃機関１において軽油とＣＮＧとが混合燃焼するときの熱発生率について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施例に係る、気筒２内において燃料が燃焼したときの熱発生率の推移を示す図である。図２において、横軸はクランク角を表しており、縦軸は熱発生率を表している。
図２において、実線Ｌｄ１，Ｌｄ２は、軽油のみが燃焼した場合の熱発生率を示しており、破線Ｌａ１，Ｌａ２は、実線Ｌｄ１，Ｌｄ２で示す場合と同量の軽油とＣＮＧとが燃焼した際の熱発生率を示している。また、実線Ｌｄ１及び破線Ｌａ１は、軽油インジェクタ８から噴射される軽油が比較的多い場合の熱発生率を示しており、実線Ｌｄ２及び破線Ｌａ２は、軽油インジェクタ８から噴射される軽油が比較的少ない場合の熱発生率を示している。
ＣＮＧは着火性が非常に低いため、圧縮行程において気筒２内で圧縮されても、ほとんど自着火しない。そのため、上述したように、ＣＮＧの燃焼は、軽油を着火元として行われる。つまり、ＣＮＧは、軽油が圧縮されることで自着火し燃焼することで発生する熱によって燃焼する。
従って、軽油が燃焼することで発生する熱量が大きいほど、即ち軽油が燃焼した際の熱発生率が高いほど、ＣＮＧの燃焼が促進される。ＣＮＧの燃焼が促進されるほど、ＣＮＧが燃焼することで発生する熱量が多くなる。そのため、軽油とＣＮＧとが燃焼した際の熱発生率が高くなる。
このことから、図２に示すように、軽油の噴射量が比較的多いとき、即ち軽油が燃焼した際の熱発生率が高いときは、軽油の噴射量が比較的少ないとき、即ち軽油が燃焼した際の熱発生率が低いときに比べて、軽油とＣＮＧとが燃焼した際の熱発生率のピーク値と軽油のみが燃焼した際の熱発生率のピーク値との差（以下、熱発生率ピーク差と称する）ΔＲＨが大きくなる（ΔＲＨ１＞ΔＲＨ２）。つまり、図２における、Ｌｄ２のピーク値に対するＬｄ１のピーク値の増加割合よりも、Ｌａ２のピーク値に対するＬａ１のピーク値の増加割合の方が大きい。
そして、熱発生率ピーク差ΔＲＨの大きさは、ＣＮＧが燃焼した際の熱発生率の大きさに相当する。つまり、熱発生率ピーク差ΔＲＨが大きいほど、ＣＮＧが燃焼した際の熱発生率が大きい。
図３は、本実施例に係る、熱発生率ピーク差ΔＲＨと内燃機関１からの未燃燃料成分（ＨＣ）の排出量との関係を示す図である。図３において、横軸は熱発生率ピーク差ΔＲＨを表しており、縦軸はＨＣ排出量を表している。また、図３において、実線Ｌ１は低負荷運転時におけるＨＣ排出量を示しており、実線Ｌ２は中負荷運転時におけるＨＣ排出量を示しており、実線Ｌ３は高負荷運転時におけるＨＣ排出量を示している。また、図３において、破線は、ＨＣ排出量の許容範囲の上限値を示している。
熱発生率ピーク差ΔＲＨが大きいほど、ＣＮＧの燃焼量が多い。従って、ＣＮＧを元に生成されるＨＣの生成量が少ない。そのため、図３に示すように、熱発生率ピーク差ΔＲＨが大きいほど、ＨＣ排出量が減少する。
［燃料噴射制御］
次に、本実施例における、軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合の燃料噴射制御について説明する。内燃機関１において軽油とＣＮＧとが燃焼した際の熱発生率、即ち内燃機関１において実際に燃料が燃焼した際の熱発生率（実熱発生率）は、筒内圧センサ３０の検出値に基づいて算出することができる。しかしながら、軽油とＣＮＧとを混合燃焼させた際に、軽油の燃焼に起因する熱発生率とＣＮＧの燃焼に起因する熱発生率とのそれぞれを筒内圧センサ３０の検出値に基づいて算出することは困難である。
ただし、軽油インジェクタ８から噴射された軽油のみが燃焼したと仮定した場合の熱発生率（以下、軽油熱発生率と称する）は、軽油の噴射量及び内燃機関１の運転状態等に基づいて推定することができる。
そこで、本実施例では、筒内圧センサ３０の検出値に基づいて実熱発生率のピーク値を算出すると共に、軽油の噴射量及び内燃機関１の運転状態に基づいて軽油熱発生率を推定する。そして、実熱発生率のピーク値から軽油熱発生率のピーク値を減算することで熱発生率ピーク差ΔＲＨを算出し、該熱発生率ピーク差ΔＲＨに基づいて軽油インジェクタ８からの軽油噴射量を調整する。
熱発生率ピーク差ΔＲＨが大きくなれば、未燃燃料成分の排出量が少なくなる。しかし、熱発生率ピーク差ΔＲＨを大きくするためには、軽油熱発生率を高くする、即ち軽油噴射量を増加させる必要がある。従って、熱発生率ピーク差ΔＲＨを必要以上に大きくすると、軽油の消費量が過剰に増加する虞がある。
そのため、本実施例では、熱発生率ピーク差ΔＲＨが所定の目標値となるように、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量を調整する。ここで、所定の目標値とは、未燃燃料成分の排出量が許容範囲内となり且つ軽油の消費量も許容範囲内となる値として、実験等に基づいて予め設定された値である。軽油インジェクタ８からの軽油噴射量をこのように調整することで、軽油の消費量を抑制しつつ未燃燃料成分の排出量を抑制することができる。
図４は、本実施例に係る、内燃機関１において軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１における燃焼形態が、軽油とＣＧＮとの混合燃焼であるか否かが判別される。ステップＳ１０１において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。
一方、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次に、ステップＳ１０２において、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量及び内燃機関１の運転状態に基づいて軽油熱発生率のピーク値ＲＨｄが算出される。軽油インジェクタ８からの軽油噴射量及び内燃機関１の運転状態と軽油熱発生率のピーク値ＲＨｄとの関係はマップ又は関数としてＥＣＵ２０に予め記憶されている。ステップＳ１０２では、該マップ又は関数を用いて軽油熱発生率のピーク値ＲＨｄが算出される。
次に、ステップＳ１０３において、筒内圧センサ３０の検出値に基づいて、実熱発生率のピーク値ＲＨａが算出される。筒内圧と実熱発生率との関係はマップ又は関数としてＥＣＵ２０に予め記憶されている。ステップＳ１０３では、該マップ又は関数を用いて実熱発生率のピーク値ＲＨａが算出される。
次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３で算出された実熱発生率のピーク値ＲＨａからステップＳ１０２で算出された軽油熱発生率のピーク値ＲＨｄを減算することで熱発生率ピーク差ΔＲＨが算出される。次に、ステップＳ１０５において、熱発生率ピーク差ΔＲＨが所定の目標値ΔＲＨｔと同一か否かを判別する。
尚、図３に示すように、未燃燃料成分の排出量の許容範囲は内燃機関１の運転状態に応じて変化する。そのため、熱発生率ピーク差の目標値ΔＲＨｔは、内燃機関１の運転状態に応じて変更される値である。熱発生率ピーク差の目標値ΔＲＨｔと内燃機関１の運転状態との関係はマップ又は関数としてＥＣＵ２０に予め記憶されている。そして、該マップ又は関数を用いて熱発生率ピーク差の目標値ΔＲＨｔが設定される。
ステップＳ１０５において肯定判定された場合、本フローは一旦終了される。この場合、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量は現在の値に維持される。尚、ステップＳ１０５では、熱発生率ピーク差ΔＲＨが、所定の目標値ΔＲＨｔと同一でなくとも、該目標値ΔＲＨｔから許容範囲内の値であれば肯定判定されるようにしてもよい。
一方、ステップＳ１０５において、否定判定された場合、次にステップＳ１０６において、熱発生率ピーク差ΔＲＨが所定の目標値ΔＲＨｔより大きいか否かが判別される。ステップＳ１０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０７において、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量Ｑｄが減少される。このときの減少量は予め定められている。
次に、ステップＳ１０８において、減少後の軽油噴射量Ｑｄが所定の下限値Ｑｄｌｉｍｉｔ以上であるか否かが判別される。上述したように、軽油は着火元となるため、軽油噴射量が過剰に少なくなると、失火が発生する虞がある。軽油噴射量の下限値Ｑｄｌｉｍｉｔは、安定した燃焼を確保することが可能な軽油噴射量の閾値として実験等に基づいて定められた値である。該軽油噴射量の下限値ＱｄｌｉｍｉｔはＥＣＵ２０に予め記憶されている。
ステップＳ１０８において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が再度実行される。一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。この場合、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量はステップＳ１０７において減少される前の値に戻される。
また、ステップＳ１０６において否定判定された場合は、熱発生率ピーク差ΔＲＨが所定の目標値ΔＲＨｔより小さいと判断できる。この場合、次に、ステップＳ１０９において、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量Ｑｄが増加される。このときの増加量は予め定められている。軽油噴射量Ｑｄが増加された後は、ステップＳ１０２の処理が再度実行される。
尚、本実施例においては、軽油が本発明に係る第一燃料に相当し、ＣＮＧが本発明に係る第二燃料に相当する。また、軽油インジェクタ８が本発明に係る第一燃料供給部に相当し、ＣＮＧインジェクタ９が本発明に係る第二燃料供給部に相当する。ただし、本発明に係る多種燃料内燃機関は、軽油とＣＮＧとを燃料として使用する内燃機関に限られるものではない。本発明は、他の自着火可能燃料（例えば、重油又は灯油等）と他の着火補助が必要な燃料（例えば、ガソリン又は水素等）とを燃料とする多種燃料内燃機関にも適用できる。
また、本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ１０２を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る第一熱発生量推定部に相当する。また、上記フローにおけるステップＳ１０３を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る実熱発生量算出部に相当する。ステップＳ１０７及びＳ１０９を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る第一燃料供給量調整部に相当する。
［変形例］
図５は、本実施例に係る、内燃機関１において軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合の燃料噴射制御のフローの変形例を示すフローチャートの一部である。尚、本フローにおけるステップＳ２０１及びＳ２０２の以外のステップは、図４に示すフローチャートにおける各ステップと同様である。そのため、ステップＳ２０１及び２０２の処理についてのみ説明し、その他のステップの処理についての説明は省略する。また、図５においては、ステップＳ１０２以降のステップについては図示を省略する。
本フローでは、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ２０１において、エアフローメータ２５によって検出される吸入空気量と、軽油噴射量及びＣＮＧ噴射量とに基づいて、気筒２内の混合気の当量比φａが算出される。
次に、気筒２内の混合気の当量比φａが所定の閾値φ０より小さいか否かが判別される。気筒２内の混合気の当量比が小さいほどＣＮＧの燃焼量は不安定となる。所定の閾値φ０は、ＣＮＧが安定して燃焼可能な当量比の下限値として設定された値である。該閾値φ０は、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ２０に予め記憶されている。
ステップＳ２０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。一方、ステップＳ２０２において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。
内燃機関１の運転状態が、ＣＮＧが安定して燃焼可能な運転領域にある時は、軽油噴射量の調整を実施する必要性は低い。上記フローによれば、内燃機関１の運転状態が、ＣＮＧの燃焼量が不安定となる運転領域にある時にのみ、軽油噴射量の調整を実施することができる。
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関とその燃料系及び吸排気系の概略構成は実施例１に係る内燃機関とその燃料系及び吸排気系の概略構成と同様である。
［燃料噴射制御］
本実施例においても、内燃機関１において軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合は、実施例１と同様に、熱発生率ピーク差に基づく軽油噴射量の調整が実施される。ここで、ＣＮＧは、その性状にばらつきがあることが想定される。そして、ＣＮＧの性状が粗悪な場合、軽油とＣＮＧとを混合燃焼させると、燃焼状態の悪化を招く虞がある。
そこで、本実施例においては、ＣＮＧの性状が粗悪であるか否かを判断する。そして、ＣＮＧの性状が粗悪であると判断された場合、ＣＮＧインジェクタ９からのＣＮＧの噴射を停止し、内燃機関１における燃焼形態を軽油のみを燃焼させる形態に切り換える。
ＣＮＧの性状が粗悪であるか否かの判断は、内燃機関１において軽油とＣＮＧとを混合燃焼させている時に軽油噴射量を増加させたときの実熱発生率の上昇量に基づいて行われる。ＣＮＧの性状が粗悪な場合は、軽油噴射量が増加されることで該軽油が燃焼した際に発生する熱量が増加しても、ＣＮＧの性状が正常な場合ほど該ＣＮＧの燃焼量は増加しない。従って、実熱発生率の上昇量が小さい。
そのため、本実施例では、軽油噴射量を増加させたときの実熱発生率の上昇量が所定上昇量より小さければ、ＣＮＧの性状が粗悪であると判断する。ここで、所定上昇量とは、ＣＮＧの性状が正常であると判断できる実熱発生率の上昇量の閾値である。該所定上昇量は、軽油噴射量を増加させるときの増加量に応じた値として、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ２０に予め記憶されている。
図６は、本実施例に係る、軽油とＣＮＧとを混合燃焼させる場合の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートの一部である。尚、本フローにおけるステップＳ３０１からＳ３０４の以外のステップは、図４に示すフローチャートにおける各ステップと同様である。そのため、ステップＳ３０１からＳ３０４の処理についてのみ説明し、その他のステップの処理についての説明は省略する。また、図６においては、ステップＳ１０３以前及びステップＳ１０４以降のステップについては図示を省略する。
本フローでは、ステップＳ１０３の処理の次に、ステップ３０１において、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量Ｑｄが増加されたか否か、即ちステップＳ１０９の処理が行われた否かが判別される。ステップＳ３０１において否定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行される。
一方、ステップＳ３０１において肯定判定された場合、次にステップＳ３０２において、ステップＳ１０９での軽油噴射量の増加前後における実熱発生率の上昇量ΔＲＨａが算出される。次に、ステップＳ３０３において、実熱発生率の上昇量ΔＲＨａが所定上昇量ΔＲＨａ０以上であるか否かが判別される。
ステップＳ３０３において肯定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行される。一方、ステップＳ３０３において否定判定された場合、次にステップＳ３０４において、ＣＮＧインジェクタ９からのＣＮＧの噴射を停止し、内燃機関１における燃焼形態を軽油のみを燃焼させる形態に切り換える。この場合、ＣＮＧ噴射量分を補うべく、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量Ｑｄがさらに増加される。
上記フローによれば、ＣＮＧの性状が粗悪な場合、ＣＮＧの内燃機関１への供給が停止される。従って、内燃機関１における燃焼状態の悪化を抑制することができる。
尚、上記フローにおけるステップＳ３０４では、ＣＮＧインジェクタ９からのＣＮＧ噴射を必ずしも停止させなくともよい。つまり、ＣＮＧ噴射量を減少させることで内燃機関１における燃焼状態の悪化を抑制することが可能な場合は、ＣＮＧインジェクタ９からのＣＮＧ噴射を継続しつつ、その噴射量を減少させてもよい。この場合も、ＣＮＧ噴射量の減少分を補うべく、軽油インジェクタ８からの軽油噴射量Ｑｄがさらに増加される。
本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ３０４を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る第二燃料供給量調整部に相当する。
１・・・内燃機関
２・・・気筒
８・・・軽油インジェクタ
９・・・ＣＮＧインジェクタ
２０・・ＥＣＵ
２１・・排気浄化装置
２５・・エアフローメータ
２８・・クランク角センサ
２９・・アクセル開度センサ
３０・・筒内圧センサ

Claims (4)

  1. 相対的に着火性の高い第一燃料と、相対的に着火性の低い第二燃料と、を燃料として使用し、第一燃料を着火元として第一燃料と第二燃料とを混合燃焼させる多種燃料内燃機関の燃料供給制御システムであって、
    多種燃料内燃機関に第一燃料を供給する第一燃料供給部と、
    多種燃料内燃機関に第二燃料を供給する第二燃料供給部と、
    多種燃料内燃機関において前記第一燃料供給部から供給された第一燃料のみが燃焼したと仮定した場合の熱発生率である第一熱発生率を推定する第一熱発生率推定部と、
    多種燃料内燃機関において実際に燃料が燃焼した際の熱発生率である実熱発生率を算出する実熱発生率算出部と、
    前記実熱発生率算出部によって算出される実熱発生率と前記第一熱発生率推定部によって推定される第一熱発生率との差が所定の目標値となるように、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を調整する第一燃料供給量調整部と、を備え、
    前記第一燃料供給量調整部は、実熱発生率と第一熱発生率との差が所定の目標値より大きい場合は、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を減少させ、実熱発生率と第一熱発生率との差が所定の目標値より小さい場合は、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を増加させる多種燃料内燃機関の燃料供給制御システム。
  2. 前記第一燃料供給量調整部によって、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を増加させたときに、前記実熱発生率算出部によって算出される実熱発生率が所定上昇量以上上昇しない場合は、前記第二燃料供給部から多種燃料内燃機関への第二燃料の供給を停止させる第二燃料供給量調整部をさらに備えた請求項１に記載の多種燃料内燃機関の燃料供給制御システム。
  3. 前記第一燃料供給量調整部によって、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を増加させたときに、前記実熱発生率算出部によって算出される実熱発生率が所定上昇量以上上昇しない場合は、前記第二燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第二燃料の量を減少させる第二燃料供給量調整部をさらに備えた請求項１に記載の多種燃料内燃機関の燃料供給制御システム。
  4. 前記第一熱発生率推定部が、第一熱発生率のピーク値を推定し、
    前記実熱発生率算出部が、実熱発生率のピーク値を算出し、
    前記第一燃料供給量調整部が、前記実熱発生率算出部によって算出される実熱発生率のピーク値と前記第一熱発生率推定部によって推定される第一熱発生率のピーク値との差が所定の目標値となるように、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を調整するものであって、実熱発生率のピーク値と第一熱発生率のピーク値との差が所定の目標値より大きい場合は、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を減少させ、実熱発生率のピーク値と第一熱発生率のピーク値との差が所定の目標値より小さい場合は、前記第一燃料供給部から多種燃料内燃機関に供給される第一燃料の量を増加させる請求項１に記載の多種燃料内燃機関の燃料供給制御システム。
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