JPWO2012144051A1 - 内燃機関の制御装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内に供給する場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせる技術を提供することを目的とする。本発明では、着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内へ供給し、着火し易い第２燃料を着火することで着火し難い第１燃料をも燃焼させる制御部を備えた内燃機関の制御装置であって、前記制御部は、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する。
Description
本発明は、内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関する。
略中負荷及び高負荷の機関運転時に、着火し難いＣＮＧ（圧縮天然ガス）を主燃料とし、着火し易い軽油を補助燃料として両燃料を気筒内に供給して燃焼させる内燃機関が開示されている（例えば特許文献１参照）。この内燃機関では、上記両燃料を気筒内に供給した場合には、軽油に着火させることで着火し難い主燃料のＣＮＧを燃焼させるようにしている。
ところで、このようにＣＮＧのように着火し難い第１燃料と軽油のように着火し易い第２燃料とを気筒内に供給する際に、種々の影響により、気筒内に吸入される吸気温度で燃料が燃焼可能となる下限の温度である燃焼限界温度が上昇することがある。燃焼限界温度が上昇すると、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回り、気筒内での燃焼が悪化して排気エミッションが悪化してしまうおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内に供給する場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせる技術を提供することを目的とする。
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内へ供給し、着火し易い第２燃料を着火することで着火し難い第１燃料をも燃焼させる制御部を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する内燃機関の制御装置である。
着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内へ供給し、着火し易い第２燃料を着火することで着火し難い第１燃料をも燃焼させる制御部を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する内燃機関の制御装置である。
ここで、燃焼限界温度とは、気筒内に吸入される吸気温度で燃料が燃焼可能となる下限の温度である。気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回るとは、吸気温度が燃焼限界温度を下回った状態となる場合だけでなく、吸気温度が燃焼限界温度を下回ると予測される場合を含む。
着火し難い第１燃料は、着火し難く、着火（燃焼）するために高温を必要とし、燃焼限界温度を高める。一方、着火し易い第２燃料は着火し易く、着火（燃焼）するために高温を必要としないので、燃焼限界温度を低下させる。本発明では、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する。本発明によると、燃焼限界温度を高めてしまう性質のある着火し難い第１燃料の供給量が減量されて、燃焼限界温度を低下させることができる。または、燃焼限界温度を低下させる性質のある着火し易い第２燃料の供給量が増量されて、燃焼限界温度を低下させることができる。したがって、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。このため、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
前記制御部は、内燃機関の過渡運転時に気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施するとよい。
本発明によると、内燃機関の過渡運転時に気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。
前記制御部は、燃料である軽油のセタン価が低く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施するとよい。
本発明によると、燃料である軽油のセタン価が低く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。
前記制御部は、燃料であるＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施するとよい。
本発明によると、燃料であるＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内へ供給し、着火し易い第２燃料を着火することで着火し難い第１燃料をも燃焼させる内燃機関の制御方法であって、
気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する内燃機関の制御方法である。
着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内へ供給し、着火し易い第２燃料を着火することで着火し難い第１燃料をも燃焼させる内燃機関の制御方法であって、
気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する内燃機関の制御方法である。
本発明によっても、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。このため、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
本発明によれば、着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内に供給する場合に、燃焼限界温度を気筒内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関の概略断面を示す図である。図２は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１の燃料には、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）、及び、軽油が使用される。ＣＮＧは、本発明の着火し難い第１燃料に対応する。着火し難い第１燃料としては、ＣＮＧ以外にも、メタンを主成分とするガス燃料等、着火し難い燃料を用いることができる。軽油は、本発明の着火し易い第２燃料に対応する。着火し易い第２燃料は、軽油を用いることで、圧縮着火可能な燃料ともいえる。内燃機関１は、着火し難いＣＮＧ（圧縮天然ガス）を主燃料とし、着火し易い軽油を補助燃料として両燃料を気筒２内に供給して圧縮着火により燃焼させることができる。
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関の概略断面を示す図である。図２は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１の燃料には、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）、及び、軽油が使用される。ＣＮＧは、本発明の着火し難い第１燃料に対応する。着火し難い第１燃料としては、ＣＮＧ以外にも、メタンを主成分とするガス燃料等、着火し難い燃料を用いることができる。軽油は、本発明の着火し易い第２燃料に対応する。着火し易い第２燃料は、軽油を用いることで、圧縮着火可能な燃料ともいえる。内燃機関１は、着火し難いＣＮＧ（圧縮天然ガス）を主燃料とし、着火し易い軽油を補助燃料として両燃料を気筒２内に供給して圧縮着火により燃焼させることができる。
内燃機関１の気筒２内上部は、気筒２の上壁及び内壁と不図示の下方のピストン頂面で燃焼室３が区画形成される。燃焼室３上部には、吸気ポート４及び排気ポート５が接続されている。吸気ポート４及び排気ポート５が接続された間の気筒２上部中心には、気筒２内に軽油を噴射する軽油噴射弁６が設けられている。軽油噴射弁６には、軽油タンク７に貯留された軽油が軽油供給系８を介して供給される。吸気ポート４の燃焼室３への開口部は吸気弁９によって開閉される。排気ポート５の燃焼室３への開口部は排気弁１０によって開閉される。
吸気ポート４の上流側に吸気管１１に通じるインテークマニフォルド１２が接続されている。インテークマニフォルド１２上部には、そこから吸気ポート４に通じる分配管１３を介して吸気ポート４内にＣＮＧを噴射するＣＮＧ噴射弁１４が設けられる。ＣＮＧ噴射弁１４には、ＣＮＧタンク１５に貯蔵されたＣＮＧがＣＮＧ供給系１６を介して供給される。インテークマニフォルド１２内には、インテークマニフォルド１２での吸気温度を検出する温度センサ１７が配置されている。吸気管１１には、上流側から、エアクリーナ１８、ターボチャージャ１９のコンプレッサ１９ａ、インタークーラ２０、スロットル弁２１が順に配置される。
吸気管９に機外から取り込まれた吸気は、インテークマニフォルド１２を流通し、吸気ポート４でＣＮＧ噴射弁１４によりＣＮＧが噴射され、気筒２内に吸入される。気筒２内に吸入された吸気には、圧縮行程等の適時のタイミングで軽油噴射弁６により軽油が噴射される。気筒２内がこのような状態で、ピストンが圧縮上死点付近まで上昇すると、まず、着火し易い軽油が吸気の圧縮により着火して燃焼し、この軽油の燃焼を火種として着火し難いＣＮＧも燃焼することになる。
内燃機関１の排気ポート５には、イグゾーストマニフォルド２２が接続される。イグゾーストマニフォルド２２から吸気管１１には、排気の一部であるＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ管２３が設けられている。ＥＧＲ管２３には、ＥＧＲ管２３を流通するＥＧＲガスの量を調整するＥＧＲ弁２４が配置される。イグゾーストマニフォルド２２の下流には、ターボチャージャ１９のタービン１９ｂを介して排気管２５が接続される。排気管２５には、排気を浄化する排気浄化装置２６が配置される。気筒２内で燃焼した後の排気は、排気ポート５からイグゾーストマニフォルド２２へ流出し、タービン１９ｂを駆動し、排気管２５の排気浄化装置２６で浄化されてから機外へ排出される。
内燃機関１には、内燃機関１を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）２７が併設されている。ＥＣＵ２７は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２７には、温度センサ１７、アクセル開度センサ２８、及び、クランク角センサ２９等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２７に入力される。一方、ＥＣＵ２７には、軽油噴射弁６、ＣＮＧ噴射弁１４、スロットル弁２１、及び、ＥＧＲ弁２４等が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ２７によりこれらの機器が制御される。
そして、ＥＣＵ２７は、ＣＮＧ噴射弁１４から着火し難いＣＮＧを主燃料として噴射させ、軽油噴射弁６から着火し易い軽油を補助燃料として噴射させ、圧縮着火によりこれらの燃料を燃焼させる。この制御を行うＥＣＵ２７が、本発明の制御部に対応する。
（加速時制御）
以下に従来の加速時の制御について説明する。図３は、加速時のアクセル開度の時間変化を示す図である。図３に示すように、時刻Ｔｓにおいてアクセル開度センサ２８で検出するアクセル開度が開度Ａｓであったところから、アクセルを踏み込み加速して時刻Ｔｅにはアクセル開度が開度Ａｅに変更される。図４は、従来の加速時の燃料噴射量の時間変化を示す図である。図４に示すように時刻Ｔｓにおいて加速が開始されると、燃料のＣＮＧ及び軽油の供給量も増量されて行く。このとき、ＣＮＧが主燃料であることから、ＣＮＧの増量幅は、軽油の増量幅よりも大きくなる。図５は、従来の加速時のＥＧＲ率の時間変化を示す図である。図５に示すように時刻ＴｓからＣＮＧ及び軽油の供給量が増量されることに伴い、吸気量も増量される一方、ＥＧＲガス量が吸気量の増量分程増量されないことから、ＥＧＲ率は低下する。図６は、ＥＧＲ率とインテークマニフォルド１２での吸気温度との関係を示す図である。ＥＧＲガスが高温の排気であることから、ＥＧＲ率が低下してＥＧＲガスがあまり増加しない場合には、新気量に応じてインテークマニフォルド１２での吸気温度も低下する。図７は、従来の加速時のインテークマニフォルド１２での吸気温度及び燃焼限界温度の時間変化を示す図である。加速時には図５のようにＥＧＲ率が低下することから、図６のようにインテークマニフォルド１２での吸気温度も低下し、インテークマニフォルド１２での吸気温度は、図７に示す実線のように変化する。図８は、従来の燃料のＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とから燃焼限界温度を導出するマップを示す図である。従来の加速時には、燃料のＣＮＧ量割合が増加しつつＥＧＲ率が低下して行くので、燃焼限界温度は図８に示すようなラインＡ１となる。このため、図８に示すラインＡ１を図７にプロットして燃焼限界温度の時間変化を表すと、燃焼限界温度の時間変化は、図７に示す破線のように変化する。すなわち、燃焼限界温度は、図７に示すように加速時に一時的に上昇し、その時間変化は山型に盛り上がることになる。このように燃焼限界温度が上昇すると、気筒２内に吸入されるインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回り、気筒２内での燃焼が悪化して失火や排出ＨＣ増加を生じ、排気エミッションが悪化してしまう。ここで、燃焼限界温度とは、気筒２内に吸入される吸気温度で燃料が燃焼可能となる下限の温度である。図９は、従来の加速時に内燃機関１から排出されるＨＣ量を示す図である。図９の実線に示すように、インテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回った領域で、失火や排出ＨＣ増加等の燃焼の悪化を要因としてＨＣ量が増大し排気エミッションが悪化する。
以下に従来の加速時の制御について説明する。図３は、加速時のアクセル開度の時間変化を示す図である。図３に示すように、時刻Ｔｓにおいてアクセル開度センサ２８で検出するアクセル開度が開度Ａｓであったところから、アクセルを踏み込み加速して時刻Ｔｅにはアクセル開度が開度Ａｅに変更される。図４は、従来の加速時の燃料噴射量の時間変化を示す図である。図４に示すように時刻Ｔｓにおいて加速が開始されると、燃料のＣＮＧ及び軽油の供給量も増量されて行く。このとき、ＣＮＧが主燃料であることから、ＣＮＧの増量幅は、軽油の増量幅よりも大きくなる。図５は、従来の加速時のＥＧＲ率の時間変化を示す図である。図５に示すように時刻ＴｓからＣＮＧ及び軽油の供給量が増量されることに伴い、吸気量も増量される一方、ＥＧＲガス量が吸気量の増量分程増量されないことから、ＥＧＲ率は低下する。図６は、ＥＧＲ率とインテークマニフォルド１２での吸気温度との関係を示す図である。ＥＧＲガスが高温の排気であることから、ＥＧＲ率が低下してＥＧＲガスがあまり増加しない場合には、新気量に応じてインテークマニフォルド１２での吸気温度も低下する。図７は、従来の加速時のインテークマニフォルド１２での吸気温度及び燃焼限界温度の時間変化を示す図である。加速時には図５のようにＥＧＲ率が低下することから、図６のようにインテークマニフォルド１２での吸気温度も低下し、インテークマニフォルド１２での吸気温度は、図７に示す実線のように変化する。図８は、従来の燃料のＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とから燃焼限界温度を導出するマップを示す図である。従来の加速時には、燃料のＣＮＧ量割合が増加しつつＥＧＲ率が低下して行くので、燃焼限界温度は図８に示すようなラインＡ１となる。このため、図８に示すラインＡ１を図７にプロットして燃焼限界温度の時間変化を表すと、燃焼限界温度の時間変化は、図７に示す破線のように変化する。すなわち、燃焼限界温度は、図７に示すように加速時に一時的に上昇し、その時間変化は山型に盛り上がることになる。このように燃焼限界温度が上昇すると、気筒２内に吸入されるインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回り、気筒２内での燃焼が悪化して失火や排出ＨＣ増加を生じ、排気エミッションが悪化してしまう。ここで、燃焼限界温度とは、気筒２内に吸入される吸気温度で燃料が燃焼可能となる下限の温度である。図９は、従来の加速時に内燃機関１から排出されるＨＣ量を示す図である。図９の実線に示すように、インテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回った領域で、失火や排出ＨＣ増加等の燃焼の悪化を要因としてＨＣ量が増大し排気エミッションが悪化する。
上記のようにインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回る要因となる、燃焼限界温度の上昇が生じてしまうのは、加速時の途中における中負荷の機関運転の際に、ＣＮＧ量の割合が増大しているにもかかわらず、ＣＮＧの着火（燃焼）に必要な温度が、吸気温度及び筒内温度から得難くなるからである。一方、低負荷の機関運転では、ＥＧＲ率が高くＥＧＲガスから高温を得ることで吸気温度が高いので、ＣＮＧの着火（燃焼）に必要な温度を吸気温度から得ることができる。高負荷の機関運転では、運転時の筒内温度が高いので、ＣＮＧの着火（燃焼）に必要な温度を筒内温度から得ることができる。このため、高負荷の機関運転では、吸気温度は低くてもよい。このように、加速時の途中における中負荷の機関運転の際には、運転時の筒内温度があまり高くないので吸気温度から必要な温度を得るために、インテークマニフォルド１２での吸気温度を高めるように吸気温度と正相関を有するＥＧＲ率を増加する必要が生じる。よって、図８のマップに示すように燃焼限界温度の上昇が生じる。
なお、上記のような燃焼限界温度の上昇は、ＣＮＧ量の割合が増大するから生じるものである。このため、ＣＮＧ量が零である軽油のみを燃料とした場合には、図８に示すマップ中の破線ラインＡ２のように、ＥＧＲ率が変化しても燃焼限界温度はほとんど変わらない。よって、燃焼限界温度の時間変化は、図７に示す一点鎖線のようにほぼ一定で、その変化はほとんどない。
以上のことから、加速時には、燃焼限界温度を気筒２内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることが望まれる。そこで、本実施例では、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難いＣＮＧの供給量を減量することと、着火し易い軽油の供給量を増量することとの両方を実施するようにした。具体的には、ＥＣＵ２７は、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、ＣＮＧ噴射弁１４からＣＮＧを噴射させず、軽油噴射弁６から軽油のみを噴射させる。なお、具体的な制御としては、ＣＮＧ噴射弁１４からＣＮＧを噴射させない場合だけでなく、ＣＮＧの供給量を減量するものでもよい。
なお、本実施例では、着火し難いＣＮＧの供給量を減量することと、着火し易い軽油の供給量を増量することとの両方を実施するとしているが、少なくとも一方を実施するものでもよい。
着火し難いＣＮＧは、着火し難く、着火（燃焼）するために高温を必要とし、燃焼限界温度を高める。一方、着火し易い軽油は着火し易く、着火（燃焼）するために高温を必要としないので、燃焼限界温度を低下させる。本実施例では、気筒２内に吸入されるインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難いＣＮＧの供給量を減量すると共に、着火し易い軽油の供給量を増量する。図１０は、本実施例に係る加速時の燃料噴射量の時間変化を示す図である。図１０に示すように時刻Ｔｓの後のインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回る時刻Ｔｐから、ＣＮＧの供給量を零まで減量すると共に、軽油の供給量をアクセル開度に合わせて増量する。この制御は、加速終了時刻である時刻Ｔｅまで行うとよい。時刻Ｔｅ以降は、通常のＣＮＧ及び軽油の供給量に戻す。
本実施例によると、燃焼限界温度を高めてしまう性質のある着火し難いＣＮＧの供給量が減量されて、燃焼限界温度を低下させることができる。加えて、燃焼限界温度を低下させる性質のある着火し易い軽油の供給量が増量されて、これによっても燃焼限界温度を低下させることができる。図１１は、本実施例に係る加速時のインテークマニフォルド１２での吸気温度及び燃焼限界温度の時間変化を示す図である。本実施例でも、従来の図７と同様に、加速時のインテークマニフォルド１２での吸気温度は実線のように時間変化する。一方、燃焼限界温度の時間変化は、図１１に示す２点鎖線のように、時刻Ｔｐでインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回ると、ＣＮＧの供給量が減量されると共に軽油の供給量が増量されるので、軽油のみを供給した場合と同様に低下する。時刻Ｔｅ以降は、ＣＮＧ及び軽油を供給する通常の燃焼限界温度に戻る。なお、図１１には、比較のために従来の燃焼限界温度の時間変化も破線で示す。このように制御すると、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒２内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。図１２は、本実施例に係る加速時に内燃機関１から排出されるＨＣ量の時間変化を示す図である。図１２の実線に示すように、加速時においても、失火や排出ＨＣ増加等の燃焼の悪化が生じず、ＨＣ量は増大せず、排気エミッションの悪化を抑制することができる。なお、図１２には、比較のために従来の加速時に内燃機関１から排出されるＨＣ量の時間変化も破線で示す。
なお、本実施例では、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回るとは、温度センサ１７で検出する吸気温度が、図８のマップから導出される燃焼限界温度を下回った状態となる場合を意味していた。しかし、本発明は、この場合だけでなく、温度センサ１７で検出する吸気温度が燃焼限界温度を下回ると予測される場合であってもよい。例えば、図８のマップから導出される燃焼限界温度を温度センサで検出する吸気温度から差し引いた値が所定値以下に狭まる場合に、吸気温度が燃焼限界温度を下回ると予測される場合と判断することができる。
（加速時制御ルーチン１）
図１３は、本実施例に係る加速時制御ルーチン１を示すフローチャートである。加速時制御ルーチン１について、図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２７によって実行される。
図１３は、本実施例に係る加速時制御ルーチン１を示すフローチャートである。加速時制御ルーチン１について、図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２７によって実行される。
本ルーチンが実行されると、まず、Ｓ１０１では、温度センサ１７でインテークマニフォルド１２での吸気温度Ｉｎｔｅｍｐを検出する。Ｓ１０２では、吸気温度Ｉｎｔｅｍｐが燃焼限界温度Ｉｎｔｅｍｐ＿ｃｎｇを下回るか否かを判別する。燃焼限界温度Ｉｎｔｅｍｐ＿ｃｎｇは、予め有する図８に示すようなマップを用い、ＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とから導出される。Ｓ１０２で肯定判定された場合には、Ｓ１０３へ移行する。Ｓ１０２で否定判定された場合には、Ｓ１０４へ移行する。Ｓ１０３では、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に応じて、軽油噴射弁６から軽油を、噴射する軽油の供給量をＣＮＧも供給する場合に比して増量して噴射すると共に、ＣＮＧ噴射弁１４を休止する。一方、Ｓ１０４では、通常燃料供給を行うため、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に応じて、ＣＮＧ噴射弁１４からＣＮＧを噴射すると共に軽油噴射弁６から軽油を噴射する。Ｓ１０３、Ｓ１０４のステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
以上説明した本ルーチンによると、ＣＮＧ及び軽油を気筒２内に供給する内燃機関１において、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒２内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。
＜実施例２＞
本実施例では、燃料である軽油のセタン価が低く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合を説明する。本実施例では、特徴となる構成を説明し、その他の上記実施例で説明した構成は説明を省略する。
本実施例では、燃料である軽油のセタン価が低く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合を説明する。本実施例では、特徴となる構成を説明し、その他の上記実施例で説明した構成は説明を省略する。
図１４は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。気筒２には、軽油のセタン価を検出するセタン価センサ３０が配置される。ＥＣＵ２７には、セタン価センサ３０が電気配線を介して接続され、セタン価センサ３０の出力信号がＥＣＵ２７に入力される。
（加速時制御）
図１５は、本実施例に係る軽油のセタン価が低い場合の燃料のＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とから燃焼限界温度を導出するマップを示す図である。図１５に示すマップでは、実施例１での図８に示すマップよりも軽油のセタン価が低いために、燃焼限界温度が高くなる。これは、軽油のセタン価が低くなると、軽油が着火し難くなるためである。
図１５は、本実施例に係る軽油のセタン価が低い場合の燃料のＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とから燃焼限界温度を導出するマップを示す図である。図１５に示すマップでは、実施例１での図８に示すマップよりも軽油のセタン価が低いために、燃焼限界温度が高くなる。これは、軽油のセタン価が低くなると、軽油が着火し難くなるためである。
そこで、本実施例では、軽油のセタン価が低く、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難いＣＮＧの供給量を減量することと、着火し易い軽油の供給量を増量することとの両方を実施するようにした。具体的には、ＥＣＵ２７は、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、ＣＮＧ噴射弁１４からＣＮＧを噴射させず、軽油噴射弁６から軽油のみを噴射させる。
図１６は、本実施例に係る加速時のインテークマニフォルド１２での吸気温度及び燃焼限界温度の時間変化を示す図である。図１６に示すように時刻Ｔｓの後のインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回る時刻Ｔｐ２から、ＣＮＧの供給量を零まで減量すると共に、軽油の供給量をアクセル開度に合わせて増量する。この制御は、加速終了時刻である時刻Ｔｅまで行うとよい。時刻Ｔｅ以降は、通常のＣＮＧ及び軽油の供給量に戻す。
本実施例によると、軽油のセタン価が低く軽油が着火し難くなる場合に、燃焼限界温度を高めてしまう性質のある着火し難いＣＮＧの供給量が減量されて、燃焼限界温度を低下させることができる。加えて、燃焼限界温度を低下させる性質のある着火し易い軽油の供給量が増量されて、これによっても燃焼限界温度を低下させることができる。このように制御すると、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒２内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。よって、軽油のセタン価が低い場合においても、失火や排出ＨＣ増加等の燃焼の悪化が生じず、ＨＣ量は増大せず、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
（加速時制御ルーチン２）
図１７は、加速時制御ルーチン２を示すフローチャートである。加速時制御ルーチン２について、図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２７によって実行される。
図１７は、加速時制御ルーチン２を示すフローチャートである。加速時制御ルーチン２について、図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２７によって実行される。
本ルーチンが実行されると、まず、Ｓ２０１では、セタン価センサ３０で軽油のセタン価を検出する。Ｓ２０２では、温度センサ１７でインテークマニフォルド１２での吸気温度Ｉｎｔｅｍｐを検出する。Ｓ２０３では、吸気温度Ｉｎｔｅｍｐが燃焼限界温度Ｉｎｔｅｍｐ＿ｃｎｇを下回るか否かを判別する。燃焼限界温度Ｉｎｔｅｍｐ＿ｃｎｇは、予め有する図１５に示すようなマップを用い、ＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とセタン価とから導出される。Ｓ２０３で肯定判定された場合には、Ｓ２０４へ移行する。Ｓ２０３で否定判定された場合には、Ｓ２０５へ移行する。Ｓ２０４では、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に応じて、軽油噴射弁６から軽油を、噴射する軽油の供給量をＣＮＧも供給する場合に比して増量して噴射すると共に、ＣＮＧ噴射弁１４を休止する。一方、Ｓ２０５では、通常燃料供給を行うため、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に応じて、ＣＮＧ噴射弁１４からＣＮＧを噴射すると共に軽油噴射弁６から軽油を噴射する。Ｓ２０４、Ｓ２０５のステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
以上説明した本ルーチンによると、ＣＮＧ及び軽油を気筒２内に供給する内燃機関１において、軽油のセタン価が低く気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒２内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。
＜実施例３＞
本実施例では、燃料であるＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合を説明する。本実施例では、特徴となる構成を説明し、その他の上記実施例で説明した構成は説明を省略する。
本実施例では、燃料であるＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合を説明する。本実施例では、特徴となる構成を説明し、その他の上記実施例で説明した構成は説明を省略する。
図１８は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。ＣＮＧタンク１５には、ＣＮＧのＣＯ２及びＮ２の量を検出するＣＮＧ性状センサ３１が配置される。ＥＣＵ２７には、ＣＮＧ性状センサ３１が電気配線を介して接続され、ＣＮＧ性状センサ３１の出力信号がＥＣＵ２７に入力される。
（加速時制御）
図１５は、本実施例に係るＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多い場合の燃料のＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とから燃焼限界温度を導出するマップを示す図でもある。図１５に示すマップでは、実施例１での図８に示すマップよりもＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多いために、燃焼限界温度が高くなる。これは、ＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多いと、ＣＮＧが着火し難くなるためである。
図１５は、本実施例に係るＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多い場合の燃料のＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とから燃焼限界温度を導出するマップを示す図でもある。図１５に示すマップでは、実施例１での図８に示すマップよりもＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多いために、燃焼限界温度が高くなる。これは、ＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多いと、ＣＮＧが着火し難くなるためである。
そこで、本実施例では、ＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多く、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難いＣＮＧの供給量を減量することと、着火し易い軽油の供給量を増量することとの両方を実施するようにした。具体的には、ＥＣＵ２７は、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、ＣＮＧ噴射弁１４からＣＮＧを噴射させず、軽油噴射弁６から軽油のみを噴射させる。
図１６は、本実施例に係る加速時のインテークマニフォルド１２での吸気温度及び燃焼限界温度の時間変化を示す図でもある。図１６に示すように時刻Ｔｓの後のインテークマニフォルド１２での吸気温度が燃焼限界温度を下回る時刻Ｔｐから、ＣＮＧの供給量を零まで減量すると共に、軽油の供給量をアクセル開度に合わせて増量する。この制御は、加速終了時刻である時刻Ｔｅまで行うとよい。時刻Ｔｅ以降は、通常のＣＮＧ及び軽油の供給量に戻す。
本実施例によると、ＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多くＣＮＧが着火し難くなる場合に、燃焼限界温度を高めてしまう性質のある着火し難いＣＮＧの供給量が減量されて、燃焼限界温度を低下させることができる。加えて、燃焼限界温度を低下させる性質のある着火し易い軽油の供給量が増量されて、これによっても燃焼限界温度を低下させることができる。このように制御すると、気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒２内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。よって、ＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多い場合においても、失火や排出ＨＣ増加等の燃焼の悪化が生じず、ＨＣ量は増大せず、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
（加速時制御ルーチン３）
図１９は、加速時制御ルーチン３を示すフローチャートである。加速時制御ルーチン３について、図１９に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２７によって実行される。
図１９は、加速時制御ルーチン３を示すフローチャートである。加速時制御ルーチン３について、図１９に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２７によって実行される。
本ルーチンが実行されると、まず、Ｓ３０１では、ＣＮＧ性状センサ３１でＣＮＧのＣＯ２及びＮ２の量を検出する。Ｓ３０２では、温度センサ１７でインテークマニフォルド１２での吸気温度Ｉｎｔｅｍｐを検出する。Ｓ３０３では、吸気温度Ｉｎｔｅｍｐが燃焼限界温度Ｉｎｔｅｍｐ＿ｃｎｇを下回るか否かを判別する。燃焼限界温度Ｉｎｔｅｍｐ＿ｃｎｇは、予め有する図１５に示すようなマップを用い、ＣＮＧ量割合とＥＧＲ率とＣＮＧのＣＯ２及びＮ２の量とから導出される。Ｓ３０３で肯定判定された場合には、Ｓ３０４へ移行する。Ｓ３０３で否定判定された場合には、Ｓ３０５へ移行する。Ｓ３０４では、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に応じて、軽油噴射弁６から軽油を、噴射する軽油の供給量をＣＮＧも供給する場合に比して増量して噴射すると共に、ＣＮＧ噴射弁１４を休止する。一方、Ｓ３０５では、通常燃料供給を行うため、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に応じて、ＣＮＧ噴射弁１４からＣＮＧを噴射すると共に軽油噴射弁６から軽油を噴射する。Ｓ３０４、Ｓ３０５のステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
以上説明した本ルーチンによると、ＣＮＧ及び軽油を気筒２内に供給する内燃機関１において、ＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多く気筒２内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合に、燃焼限界温度を気筒２内に吸入される吸気温度よりも低下させて良好に燃焼を行わせることができる。
＜その他＞
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。上記実施例では、内燃機関の過渡運転時として加速時に、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回ることを例に挙げて説明した。しかし、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合として、内燃機関の過渡運転時として減速時であってもよいし、また内燃機関の定常運転時であってもよい。また、上記実施例は、本発明に係る内燃機関の制御方法の実施例でもある。
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。上記実施例では、内燃機関の過渡運転時として加速時に、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回ることを例に挙げて説明した。しかし、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合として、内燃機関の過渡運転時として減速時であってもよいし、また内燃機関の定常運転時であってもよい。また、上記実施例は、本発明に係る内燃機関の制御方法の実施例でもある。
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 燃焼室
４ 吸気ポート
５ 排気ポート
６ 軽油噴射弁
７ 軽油タンク
８ 軽油供給系
９ 吸気弁
１０ 排気弁
１１ 吸気管
１２ インテークマニフォルド
１３ 分配管
１４ ＣＮＧ噴射弁
１５ ＣＮＧタンク
１６ ＣＮＧ供給系
１７ 温度センサ
１８ エアクリーナ
１９ ターボチャージャ
１９ａ コンプレッサ
１９ｂ タービン
２０ インタークーラ
２１ スロットル弁
２２ イグゾーストマニフォルド
２３ ＥＧＲ管
２４ ＥＧＲ弁
２５ 排気管
２６ 排気浄化装置
２７ ＥＣＵ
２８ アクセル開度センサ
２９ クランク角センサ
３０ セタン価センサ
３１ ＣＮＧ性状センサ
２ 気筒
３ 燃焼室
４ 吸気ポート
５ 排気ポート
６ 軽油噴射弁
７ 軽油タンク
８ 軽油供給系
９ 吸気弁
１０ 排気弁
１１ 吸気管
１２ インテークマニフォルド
１３ 分配管
１４ ＣＮＧ噴射弁
１５ ＣＮＧタンク
１６ ＣＮＧ供給系
１７ 温度センサ
１８ エアクリーナ
１９ ターボチャージャ
１９ａ コンプレッサ
１９ｂ タービン
２０ インタークーラ
２１ スロットル弁
２２ イグゾーストマニフォルド
２３ ＥＧＲ管
２４ ＥＧＲ弁
２５ 排気管
２６ 排気浄化装置
２７ ＥＣＵ
２８ アクセル開度センサ
２９ クランク角センサ
３０ セタン価センサ
３１ ＣＮＧ性状センサ
Claims (5)
- 着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内へ供給し、着火し易い第２燃料を着火することで着火し難い第１燃料をも燃焼させる制御部を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する内燃機関の制御装置。 - 前記制御部は、内燃機関の過渡運転時に気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御部は、燃料である軽油のセタン価が低く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御部は、燃料であるＣＮＧのＣＯ２及びＮ２が多く吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
- 着火し難い第１燃料及び着火し易い第２燃料を気筒内へ供給し、着火し易い第２燃料を着火することで着火し難い第１燃料をも燃焼させる内燃機関の制御方法であって、
気筒内に吸入される吸気温度が燃焼限界温度を下回る場合には、着火し難い第１燃料の供給量を減量することと、着火し易い第２燃料の供給量を増量することとの少なくとも一方を実施する内燃機関の制御方法。
Applications Claiming Priority (1)
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