WO2014115503A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014115503A1
WO2014115503A1 PCT/JP2014/000124 JP2014000124W WO2014115503A1 WO 2014115503 A1 WO2014115503 A1 WO 2014115503A1 JP 2014000124 W JP2014000124 W JP 2014000124W WO 2014115503 A1 WO2014115503 A1 WO 2014115503A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
egr
valve
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/000124
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優一 竹村
溝渕 剛史
和田 実
和賢 野々山
福田 圭佑
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2014115503A1 publication Critical patent/WO2014115503A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0269Controlling the valves to perform a Miller-Atkinson cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

 内燃機関システムは、気体燃料を噴射する第1噴射弁(21)と、液体燃料を噴射する第2噴射弁(22)と、エンジン(10)の気筒(24)内から排気通路に排出される排気の一部を気筒内に再循環させるEGR装置とを備える。制御部(80)は、エンジン運転状態に基づいてEGR装置による排気の再循環を実施する。また、エンジン運転時において使用燃料が気体燃料である場合に、液体燃料を用いてのエンジン運転時に比べて、EGR装置による排気の再循環の実施を制限する。

Description

内燃機関の制御装置 関連出願の相互参照
 本開示は、2013年1月25日に出願された日本出願番号2013-12511号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは気体燃料及び液体燃料をそれぞれ供給可能な燃料供給系を備える車載内燃機関の制御装置に関する。
 従来、例えば圧縮天然ガス(CNG)等の気体燃料を燃焼させて駆動する内燃機関が実用化されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、運転状態に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて使用する内燃機関において、吸気弁の開弁時期を、液体燃料の使用時よりも気体燃料の使用時の方を遅くすることが開示されている。こうした制御により、気体燃料の混合気の吸気圧の方が気体燃料の供給圧分だけ高くなることを加味して燃焼室に燃料を供給することによって、混合気の燃焼室への供給を各燃料の性質に応じて最適化するようにしている。
 また従来、内燃機関の制御装置としては、燃焼室から排気通路に排出される排気の一部を燃焼室に戻し入れるEGR制御(排気再循環制御)を行うものが知られている。また、EGR制御としては、吸気系と排気系とを接続する配管を介して排気を吸気系に導入し、これを新気とともに吸気弁から燃焼室に導入する外部EGRと、機関バルブのバルブオーバーラップ量を調整することにより排気弁から燃焼室に排気を戻し入れる内部EGRとが知られている。
 気体燃料と液体燃料とでは、オクタン価などの各種特性が相違する。そのため、気体燃料と液体燃料とを切り替えて使用するEGR制御を行う場合、液体燃料ではEGRの導入効果を十分に得られても、気体燃料で同じような効果を得ることができるとは必ずしも言えない。また、燃焼に寄与しないガスの導入によって燃焼安定性が低下するなど却って不都合が生じることも考えられる。
特許第2656181号公報
 本開示は、気体燃料及び液体燃料をそれぞれ供給可能な燃料供給系を備えるシステムにおいて、燃焼に使用する燃料に応じてEGR装置による排気再循環の実施を最適化することができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とする。
 本開示は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
 本開示は、気体燃料を噴射する第1噴射手段と、液体燃料を噴射する第2噴射手段と、内燃機関の気筒内から排気通路に排出される排気の一部を前記気筒内に再循環させるEGR装置とを備える内燃機関システムに適用され、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記EGR装置による前記排気の再循環を実施する内燃機関の制御装置に関する。さらにこの制御装置は、前記内燃機関の運転時において使用燃料が前記気体燃料であるか否かを判定する燃料判定手段と、前記燃料判定手段により使用燃料が前記気体燃料であると判定された場合に、前記液体燃料を用いての前記内燃機関の運転時に比べて、前記EGR装置による前記排気の再循環の実施を制限するEGR制限手段と、を備えることを特徴とする。
 上記構成では、気体燃料の使用時には液体燃料の使用時に比べて、EGR装置による排気再循環の実施を制限する。一般に、ガソリン燃料などの液体燃料を燃焼に用いる場合には、NOx発生やノッキング発生の抑制のために、あるいはポンプ損失及び冷却損失の低減、燃料気化促進などを図るべく、EGR装置を用いての排気再循環が実施される。ところが、気体燃料は元々、燃焼によるNOx発生が生じにくく、ノッキングも起こりにくい。また、気体であることから、吸気負圧がさほど大きくないためポンプ損失が少なく、また燃料の気化促進を考慮する必要もない。更には、ガソリン等の液体燃料に比べて燃焼温度が低いため、冷却損失も生じにくい。こうした気体燃料の特性を考慮し、上記構成としたため、燃焼に使用する燃料に応じて、EGR装置による排気再循環を適切に実施することができる。
 EGR装置による排気再循環の実施を制限する態様としては、例えば排気再循環の実施を禁止する態様、排気の導入量を少なくする態様、排気再循環を実施する運転領域を制限する態様等を含む。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
内燃機関システムの概略を示す構成図。 第1実施形態のEGR率設定用マップの一例を示す図。 第1実施形態の排気再循環制御の処理手順を示すフローチャート。 第1実施形態の切替時サブルーチンの処理手順を示す図。 第1実施形態の排気再循環制御の具体的態様を示すタイムチャート。 第2実施形態の排気再循環制御の概要を説明する図。 第2実施形態の排気再循環制御の処理手順を示すフローチャート。 第2実施形態の切替時サブルーチンの処理手順を示す図。 第2実施形態の排気再循環制御の具体的態様を示すタイムチャート。 他の実施形態のEGR率設定用マップの一例を示す図。 他の実施形態の排気再循環制御の概要を説明する図。
 (第1実施形態)
 以下、本開示を具体化した第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、気体燃料である圧縮天然ガス(CNG)と液体燃料であるガソリンとをエンジン燃焼用の燃料として使用する、いわゆるバイフューエルタイプの車載多気筒エンジンの内燃機関システムとして具体化している。本システムの全体概略図を図1に示す。
 図1に示すエンジン10は直列3気筒の火花点火式エンジンよりなり、その吸気ポート及び排気ポートには吸気系統11、排気系統12がそれぞれ接続されている。吸気系統11は、吸気マニホールド13と吸気管14とを有している。吸気マニホールド13は、エンジン10の吸気ポートに接続される複数(エンジン10の気筒数分)の分岐管部13aと、その上流側であって吸気管14に接続される集合部13bとを有している。吸気管14には、空気量調整手段としてのスロットル弁15が設けられている。このスロットル弁15は、DCモータ等のスロットルアクチュエータ15aにより開度調節される電子制御式のスロットル弁として構成されている。スロットル弁15の開度(スロットル開度)は、スロットルアクチュエータ15aに内蔵されたスロットル開度センサ15bにより検出される。
 また、排気系統12は、排気マニホールド16と排気管17とを有している。排気マニホールド16は、エンジン10の排気ポートに接続される複数(エンジン10の気筒数分)の分岐管部16aと、その下流側であって排気管17に接続される集合部16bとを有している。エンジン10の燃焼後の排気は、エンジン10の各気筒24内から排気管17に排出される。排気管17には、排気の成分を検出する排気センサ18と、排気を浄化する触媒19とが設けられている。排気センサ18としては、排気中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサが設けられている。
 エンジン10の吸気ポート及び排気ポートには、開閉駆動により気筒24内に導入される空気量を調整する機関バルブとしての吸気バルブ25及び排気バルブ26がそれぞれ設けられている。吸気バルブ25の開動作により空気と燃料との混合気が気筒24内に導入され、排気バルブ26の開動作により燃焼後の排気が排気通路に排出される。また、吸気バルブ25及び排気バルブ26のそれぞれには、吸排気の各バルブ25,26の開閉タイミングを可変制御する手段として吸気側バルブ駆動機構28及び排気側バルブ駆動機構29が設けられている。各バルブ駆動機構28,29は、エンジン10のクランク軸に対する吸気側又は排気側の各カム軸の進角量(位相角)を調整するものである。吸気側バルブ駆動機構28によれば、吸気バルブ25の開閉時期が進角側又は遅角側に変更され、排気側バルブ駆動機構29によれば、排気バルブ26の開閉時期が進角側又は遅角側に変更される。
 エンジン10の各気筒24には点火プラグ20が設けられている。点火プラグ20には、点火コイル等よりなる点火装置20aを通じて、所望とする点火時期に高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ20の対向電極間に火花放電が発生し、気筒24内(燃焼室内)に導入した燃料が着火され燃焼に供される。
 また、本システムは、エンジン10に対して燃料を噴射供給する燃料噴射手段として、気体燃料(CNG燃料)を噴射する第1噴射弁21と、液体燃料(ガソリン)を噴射する第2噴射弁22とを有している。これら噴射弁21,22は、吸気系統11において、吸気マニホールド13の分岐管部13aにそれぞれ燃料を噴射する。なお、第2噴射弁22について、エンジン10の気筒24内に燃料を直接噴射する直噴式を採用してもよい。
 各噴射弁21,22は、電磁駆動部が電気的に駆動されることで弁体が閉位置から開位置にリフトされる開閉タイプの制御弁であり、制御部80から入力されるオン/オフ式の開弁駆動信号によりそれぞれ開弁駆動される。これら各噴射弁21,22は、通電により開弁し、通電遮断により閉弁するとともに、通電時間に応じた量の燃料(気体燃料、液体燃料)を噴射する。本実施形態では、第1噴射弁21の先端部に噴射管23が接続されており、第1噴射弁21から噴出された気体燃料は、噴射管23を介して吸気マニホールド13の分岐管部13aに噴射されるようになっている。
 本システムは、第1噴射弁21に対して気体燃料を供給する気体燃料供給部40を備えている。気体燃料供給部40において、第1噴射弁21にはガス配管41を介してガスタンク42が接続されている。ガス配管41の途中には、第1噴射弁21に供給される気体燃料の圧力を減圧調整する圧力調整機能を有するレギュレータ43が設けられている。レギュレータ43は、ガスタンク42内に貯蔵された高圧状態(例えば最大20MPa)の気体燃料が、第1噴射弁21の噴射圧である所定の設定圧(例えば0.2~1.0MPaの範囲内の一定圧)になるように減圧調整するものである。また、減圧調整後の気体燃料は、ガス配管41を通って第1噴射弁21に供給されるようになっている。なお、ガス配管41において、レギュレータ43よりも上流側が高圧側通路を形成する高圧配管部41a、下流側が低圧側通路を形成する低圧配管部41bとなっている。
 ガス配管41等により形成されるガス燃料通路には更に、ガスタンク42の燃料出口の付近に配置されたタンク主止弁44(タンク出口弁)と、そのタンク主止弁44よりも下流側であってレギュレータ43の燃料入口の付近に配置された遮断弁45と、が設けられている。これら各弁44,45によって、ガス配管41における気体燃料の流通が許容及び遮断される。タンク主止弁44及び遮断弁45はいずれも電磁式の開閉弁であり、非通電時において気体燃料の流通が遮断され、通電時において気体燃料の流通が許容される常閉式である。
 ガス配管41において、高圧配管部41aには燃料圧力を検出する圧力センサ46と、燃料温度を検出する温度センサ47とが設けられ、低圧配管部41bには燃料圧力を検出する圧力センサ48と、燃料温度を検出する温度センサ49とが設けられている。なお、遮断弁45と圧力センサ46とはレギュレータ43に一体に設けることが可能であり、本実施形態では、レギュレータ43に一体に遮断弁45と圧力センサ46とを設ける構成を採用することとしている。
 本システムは、第2噴射弁22に対して液体燃料を供給する液体燃料供給部70を備えている。液体燃料供給部70において、第2噴射弁22には、燃料配管71を介して燃料タンク72が接続されている。また、燃料配管71には、燃料タンク72内の液体燃料を第2噴射弁22に給送する燃料ポンプ73が設けられている。
 本システムには、排気を利用して空気の圧縮を行う過給機50が設けられている。過給機50は、吸気管14においてスロットル弁15の上流側に配置された吸気コンプレッサ51と、排気管17においてエンジン10の燃焼室の出口近傍であって触媒19の上流側に配置された排気タービン52と、吸気コンプレッサ51及び排気タービン52を連結する回転軸53と、により構成されている。排気管17内を流れる排気によって排気タービン52が回転されると、その回転に伴い吸気コンプレッサ51が回転され、吸気コンプレッサ51の回転により生じる遠心力によって吸気が圧縮される(過給される)。また、吸気管14には、吸気コンプレッサ51の下流側に、過給された吸気を冷却する熱交換器としての図示しないインタクーラが設けられており、これにより圧縮効率の低下が抑制されるようになっている。なお、本実施形態において過給機50は、図示しない可変ベーンの開度を調節することにより吸気の過給圧を調節可能になっている。
 また、本システムには、排気の一部を燃焼室に再循環させるEGR装置として外部EGR装置30が設けられている。外部EGR装置30は、排気管17と吸気管14とを接続するEGR配管31と、EGR配管31に設けられた電磁式の開閉弁としてのEGR弁32と、EGR配管31内を通過する排気を冷却するEGRクーラ33と、を備えている。このEGR弁32の開度(EGR開度)を変更することによって、吸気系統11に再循環させる排気の量(EGRガス量)を調整可能になっている。なお、EGR配管31は、吸気管14において吸気コンプレッサ51の上流側と、排気管17において触媒19の下流側とを接続する構成としたが、これに限定せず、例えば吸気コンプレッサ51の上流側又は下流側と触媒19の上流側とを接続する構成であってもよい。また、EGR開度によってEGRガス量を変更する構成に代えて、EGR弁32の開弁時間を変更することによってEGRガス量を変更する構成としてもよい。
 制御部80は、CPU81と、ROM82と、RAM83と、バックアップRAM84と、インターフェース85と、双方向バス86とを備えている。CPU81、ROM82、RAM83、バックアップRAM84及びインターフェース85は、双方向バス86によって互いに接続されている。
 CPU81は、本システムにおける各部の動作を制御するためのルーチン(プログラム)を実行する。ROM82には、CPU81が実行するルーチン、及びこのルーチン実行の際に参照されるマップ類(マップの他、テーブルや関係式等を含む)、パラメータ等の各種データが予め格納されている。RAM83は、CPU81がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納する。バックアップRAM84は、電源が投入された状態でCPU81の制御下でデータを適宜格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持する。
 インターフェース85は、上述したスロットル開度センサ15b、排気センサ18、圧力センサ46,48、温度センサ47,49や、本システムに設けられたその他のセンサ類(クランク角センサ、エアフロメータ、冷却水温センサ、車速センサ、アクセルセンサ等)と電気的に接続されており、これらのセンサからの出力(検出信号)をCPU81に伝達する。また、インターフェース85は、スロットルアクチュエータ15a、点火装置20a、各噴射弁21,22、タンク主止弁44、遮断弁45等の駆動部と電気的に接続されており、CPU81から送出された駆動信号を駆動部に向けて出力することにより、これら駆動部を駆動させる。すなわち、制御部80は、上述のセンサ類の出力信号等に基づいてエンジン10の運転状態を取得し、その取得した運転状態に基づいて上述の駆動部の制御を実施する。
 具体的には、例えばアクセルセンサにより検出されるアクセル操作量及びクランク角センサにより検出されるエンジン回転速度等に基づいてエンジン10の吸入空気量を算出し、その算出値に基づいてスロットルアクチュエータ15aの駆動を制御する。また、上記エンジン回転速度及びエアフロメータにより検出される吸入空気量等に基づいて燃料噴射量(燃料噴射時間)を算出し、その算出値に基づいて各噴射弁21,22の駆動を制御する。また、エンジン回転速度及び吸入空気量などに基づいて最適点火時期を算出し、その最適点火時期で点火が行われるように点火装置20aの駆動を制御する。
 点火装置20aやタンク主止弁44、遮断弁45、EGR弁32には、制御部80から制御信号が入力されるようになっている。具体的には、点火装置20aは、制御部80からの制御信号に応じて高電圧を出力し点火プラグに点火火花を生じさせる。タンク主止弁44及び遮断弁45は、それぞれ独立に、制御部80からの制御信号に応じて閉弁状態と開弁状態とが切り替えられる。EGR弁32は、制御部80からの制御信号に応じてその開度が変更される。なお、EGR開度=ゼロではEGR弁32が全閉状態となり、外部EGR装置30による排気の再循環が実施されない状態となる。
 制御部80は、タンク内の燃料残量や、図示しない燃料選択スイッチからの入力信号等に応じて、エンジン10の燃焼に使用する燃料を選択的に切り替えている。具体的には、ガスタンク42内の気体燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料選択スイッチにより液体燃料の使用が選択されている場合には液体燃料を優先的に使用し、燃料タンク72内の液体燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料選択スイッチにより気体燃料の使用が選択されている場合には気体燃料を優先的に使用する。また、制御部80は、エンジン運転状態に応じて使用燃料を切り替えている。具体的には、エンジン10の始動の際には、基本的には液体燃料を使用してエンジン10の運転を行い、エンジン10の始動完了後、使用燃料を液体燃料から気体燃料に切り替えてエンジン10の運転を行うようにしている。
 本システムにおいて、制御部80は、エンジン運転状態に基づいて、外部EGR装置30による排気の再循環を実施している。燃焼室内に排気を戻すことにより燃焼温度を低下させ、これによりNOx発生の抑制や、冷却損失の低減、ノッキングの抑制を図ったり、あるいは低温時において燃料気化を促進させたりするようにしている。また、エンジン10の中回転・中負荷領域にて排気再循環を実施することによりポンプ損失を低減させ、燃費向上を図るようにしている。
 詳しくは、制御部80は、都度のエンジン運転状態に基づいて、エンジン10の燃焼室内に導入される空気量全体に対するEGRガス量の占める割合(外部EGR率)の目標値を算出し、その算出した目標値になるようにEGR開度を制御する。本実施形態では、エンジン回転速度とエンジン負荷と外部EGR率との関係がEGR率設定用マップとしてROM82に予め格納されている。制御部80は、このEGR率設定用マップを参照することにより、都度のエンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて外部EGR率の目標値を算出している。図2に、EGR率設定用マップの一例を示す。同図によれば、中回転・中負荷のエンジン運転領域で外部EGR率が最も大きく、アイドル運転領域(低回転・低負荷領域)及び高回転・高負荷領域では外部EGR率がゼロに設定されるようになっている。
 ところで、液体燃料を用いてエンジン運転を行う場合には、排気再循環を実施することによる上記の効果、すなわちNOx発生の抑制や、冷却損失の低減、ノッキングの抑制、燃料気化促進、ポンプ損失の低減等といった種々の効果を十分に得ることができる。ところが、気体燃料については、排気再循環の実施による効果を液体燃料ほど得ることができない。すなわち、気体燃料(特にCNG燃料)は、元々、燃焼によるNOx排出量が少なく、またオクタン価が高くノッキングが生じにくいといった特性を有する。また更に、ガソリン等の液体燃料に比べて燃焼温度が低く、気体であることから吸気負圧が比較的小さく、また気化促進を図る必要がない等といった、ガソリン燃料とは異なる種々の特性を有する。そのため、気体燃料を使用している場合には、液体燃料では排気再循環による効果が十分に得られるエンジン運転状態であっても、上記のようなEGRによる効果が目減りするか、あるいは同効果を得ることができない。逆に、排気を燃焼室内に導入することによって燃焼が不安定性になるといったデメリットが生じる可能性がある。
 そこで本実施形態では、燃焼用の燃料として気体燃料を用いてエンジン10の運転を行っている場合には、液体燃料を用いてのエンジン運転時よりも、外部EGR装置30による排気の再循環の実施を制限することとしている。特に本実施形態では、気体燃料の使用時には、エンジン運転状態に関わらず、外部EGR装置30による排気の再循環の実施を禁止することとしている。
 次に、本実施形態の排気再循環制御の処理手順について、図3のフローチャートを用いて説明する。本処理は、エンジン10が運転状態にある場合に、制御部80のCPU81により所定周期で繰り返し実行される。
 図3において、ステップS101では、センサによって検出されるエンジン回転速度NE及びエンジン負荷を取得する。続くステップS102では、使用燃料を、気体燃料及び液体燃料のうちの一方の燃料から他方の燃料に切り替える切替要求があり(要求判定手段)、かつその切替要求に伴う使用燃料の切り替えが完了する前であるか否かを判定する。ステップS102で2つの要件の少なくともいずれかが否定判定された場合、すなわち燃料の切替要求がない場合、切替要求に伴う燃料の切り替えの実施中でない場合にはステップS103へ進む。
 ステップS103では、使用燃料が気体燃料であるか否かを判定する(燃料判定手段)。液体燃料を用いてのエンジン運転時であればステップS104へ進み、EGR禁止フラグをオフにするとともに、取得したエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて、EGR率設定用マップ(図2参照)を用いて外部EGR率の目標値を算出する。また、続くステップS106では、算出した目標値に基づいてEGR開度の目標値(目標EGR開度)を算出するとともに、EGR弁32の実開度が目標EGR開度になるようEGR弁32に駆動指令を出力する。ここで、目標EGR開度は、外部EGR率の目標値が大きいほど開弁側の値に設定される。このとき、エンジン回転速度が高回転側であるほどEGRガスが吸気系に導入されにくいことを考慮して、エンジン回転速度に基づいて目標EGR開度を可変設定することが望ましい。
 一方、使用燃料が気体燃料である場合には、ステップS105へ進み、EGR禁止フラグをオンにするとともに、外部EGR率をゼロに設定する。また、ステップS106で、EGR弁32の実開度が目標EGR開度(ゼロ)になるようにEGR弁32に駆動指令を出力する(EGR制限手段)。このEGR禁止フラグがオンされている期間では外部EGR装置30による排気再循環の実施が禁止される。そして本処理を終了する。
 ここで、使用燃料に応じて外部EGR率を相違させる構成では、使用燃料の切り替えに伴いEGR開度を変更する必要がある。一方、目標EGR開度を変更してEGR弁32に駆動指令を出力してから、EGR弁32の実開度が目標EGR開度になるまでにはある程度の時間を要する。そのため、エンジン10の燃焼に使用する燃料を一方の燃料から他方の燃料に切り替える場合に、燃料の切り替えを一気に行うと、EGR開度の変化が燃料の切り替えに追いつけず、EGRガス量の過不足が生じることによってエンジン運転状態が悪化するおそれがある。
 例えば、液体燃料(ガソリン燃料)を用いてのエンジン運転時であって、外部EGR装置30による排気再循環が実施されている状況において、使用燃料を液体燃料(ガソリン燃料)から気体燃料(CNG燃料)に切り替える場合を考える。このとき、液体燃料100%、気体燃料0%の噴射態様から、液体燃料0%、気体燃料100%の噴射態様に一気に切り替えると、EGR開度がゼロになる前に気体燃料への切り替えが完了することによってエンジン出力が低下するおそれがある。また、気体燃料(CNG燃料)を用いてのエンジン運転時であって、外部EGR装置30による排気再循環が禁止されている状況において、使用燃料を気体燃料(CNG燃料)から液体燃料(ガソリン燃料)に切り替える場合を考える。このとき、液体燃料0%、気体燃料100%の噴射態様から、液体燃料100%、気体燃料0%の噴射態様に一気に切り替えると、液体燃料の使用時における適正なEGR開度への変更が完了する前に液体燃料への切り替えが完了することによって、ノッキングが発生するおそれがある。
 そこで本実施形態では、使用燃料を、気体燃料及び液体燃料のうちの一方の燃料から他方の燃料に切り替える切替要求があった場合には、その一方の燃料の噴射量を徐々に減量しつつ他方の燃料の噴射量を徐々に増量することによって使用燃料の切り替えを実施する。また、その燃料切替の開始から完了するまでの期間において、一方の燃料と他方の燃料との使用比率に応じて、EGRガス量(外部EGR率)を可変制御することとしている。
 すなわち、上記図3の排気再循環制御において、ステップS102で2つの要件が共に肯定判定された場合、具体的には、燃料の切替要求があった直後のタイミング又は同切替要求に伴う燃料切替の実施中である場合には、ステップS107へ進み、図4に示す切替時サブルーチンを実行する。
 図4において、ステップS201では、気体燃料及び液体燃料の噴射量をそれぞれ算出する。具体的には、切替要求があった直前まで使用していた燃料(切替前燃料)について、前回噴射量から所定量αだけ減量補正した値を今回噴射量として算出するとともに、他方の燃料(切替後燃料)について、前回噴射量から所定量αだけ増量補正した値を今回噴射量として算出する(噴射制御手段)。なお、算出した噴射量に基づく第1噴射弁21及び第2噴射弁22の駆動は図示しない別ルーチンにより実行される。
 続くステップS202では、燃料の使用比率に応じて外部EGR率の目標値を算出する。本実施形態では、液体燃料の使用時での外部EGR率Egr1と、気体燃料の使用時での外部EGR率Egr2とを線形補間し、燃料の使用比率に応じた値を外部EGR率の目標値として取得する。ここで、外部Egr1は、EGR率設定用マップにおいて現在のエンジン回転速度及びエンジン負荷に対応する外部EGR率であり、Egr2はゼロである。なお、ここでの外部EGR率の算出方法は上記に限定せず、例えば燃料の使用比率と外部EGR率との関係をマップ等としてROM82に予め格納しておき、同マップを用いることにより算出してもよい。このマップによれば、液体燃料の使用比率が高いほど、外部EGR率が大きい値に設定されるようになっている。ステップS203では、算出した目標値に基づいて目標EGR開度を算出するとともに、EGR弁32の実開度が目標EGR開度になるようEGR弁32に駆動指令を出力する。
 次に、本実施形態の排気再循環制御の具体的態様を、図5のタイムチャートを用いて説明する。この図5では、液体燃料を用いてのエンジン運転中に気体燃料への切替要求があった場合(例えば燃料選択スイッチの切替操作があった場合など)を想定している。なお、図5では、エンジン運転状態(エンジン回転速度及びエンジン負荷)が一定の場合について示している。
 図5において、液体燃料を用いてのエンジン運転が行われている期間では、EGR禁止フラグがオフにされ、エンジン運転状態に応じた外部EGR率で排気の再循環が実施される。この状況下において、使用燃料を気体燃料に切り替える切替要求があった場合、その要求タイミングt11以降の期間では、液体燃料の噴射量が所定量ずつ徐々に減量されるとともに、気体燃料の噴射量が所定量ずつ徐々に増量される。なお、噴射量の変更の際には、エンジン出力が変動しないように、液体燃料の減量分に相当するエンジン出力を気体燃料で賄うことができるように気体燃料を増量させるようにする。また、燃料の切替開始から完了するまでの期間TA1では、液体燃料の使用比率が小さくなるのに伴い、外部EGR率が小さくなるようにEGR弁32が徐々に閉弁される。そして、使用燃料が液体燃料から気体燃料に完全に切り替わったタイミングt12で、EGR禁止フラグがオンにされる。これにより、タイミングt12以降、気体燃料を用いてエンジン運転を行っている期間では、EGRガスの再循環が禁止される。
 なお、気体燃料(CNG燃料)と液体燃料(ガソリン燃料)とでは最適点火時期についても相違しており、CNG燃料の方が進角側に最適点火時期が存在する。この点を考慮し、本実施形態では、使用燃料に応じて点火時期を変更している。また、使用燃料の切替要求に伴い2種の燃料を併用する期間TA1では、エンジン10の出力安定性を保つ観点から、点火時期を徐々に変更することとしている(図5)。具体的には、ガソリン燃料からCNG燃料への切替時には、点火時期を、ガソリン燃料での最適点火時期からCNG燃料での最適点火時期に向けて所定角度ずつ進角側に設定し(図5の破線)、CNG燃料からガソリン燃料への切替時には、CNG燃料での最適点火時期からガソリン燃料での最適点火時期に向けて所定角度ずつ遅角側に設定する。また、使用燃料の切り替えを開始してから完了するまでの期間(外部EGR率を変更している期間)TA1では、ノッキングの抑制を図るべく、燃料の使用比率に応じて設定した最適点火時期(図5の破線)に対して更に遅角補正を行ってもよい(図5の実線)。
 また、期間TA1では、互いに燃料性状が異なる2種の燃料を併用するため、通常の燃焼状態とは異なる。かかる状況下でノッキングによる点火遅角学習の更新処理を実施すると、不適切な点火時期設定になるおそれがある。したがって、本実施形態では、同期間TA1において、ノッキングによる点火遅角学習の更新処理を禁止することとしている。具体的には、使用燃料を液体燃料から気体燃料に切り替える切替要求があったタイミングt11で、点火学習許可フラグをオンからオフに切り替える。また、燃料の切り替えが完了したタイミングt12で、点火学習許可フラグをオフからオンに切り替える。これにより、点火学習許可フラグがオフされている期間において、ノッキングによる点火遅角学習の更新処理の実施が禁止される。
 以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
 気体燃料の使用時には液体燃料の使用時に比べて、EGR装置による排気再循環の実施を制限する構成とした。液体燃料(ガソリン燃料)ではEGRガスの導入効果が十分に得られても、気体燃料(CNG燃料)ではその燃料特性から、EGRガスの導入による効果が少ない。また、燃焼に寄与しないガスが燃焼室に導入されることにより、却って不都合が生じるおそれもある。この点、上記構成によれば、燃焼に使用する燃料に応じてEGR装置による排気再循環を適切に実施することができる。
 EGR装置による排気再循環の実施を制限する態様として、その実施を禁止する構成としたため、気体燃料の使用時において、燃焼室内にEGRガスを導入することに起因する燃焼安定性の低下を確実に抑制することができる。
 使用燃料を、気体燃料及び液体燃料のうちの一方の燃料から他方の燃料に切り替える切替要求があった場合に、その一方の燃料の噴射量を徐々に減量しつつ他方の燃料の噴射量を徐々に増量することにより使用燃料の切り替えを実施する構成とした。燃料の切替要求に伴い燃料の切り替えを一気に行うと、例えばオクタン価などの相違に起因してノッキングが生じたりするおそれがある。特に、使用燃料に応じてEGRの実施態様を変更する構成では、使用燃料の切り替えに伴いEGR開度を変更する必要があるが、その際、燃料の切り替えに対しEGR開度の変化が追い付かず、EGRガス量の過不足に起因してエンジン運転状態が悪化することが考えられる。これに対し、上記構成では、燃料の切り替えを段階的に実施するため、エンジン運転状態を安定させた状態で使用燃料を切り替えることができる。
 また、燃料の切替要求に伴い燃料の切り替えを開始してから完了するまでの期間において、一方の燃料と他方の燃料との使用比率に応じて外部EGR率(EGRガス量)を可変制御することとした。この構成によれば、燃料を併用する場合にも、EGRガス量を都度のエンジン運転状態に応じた適切な値で制御することができる。
 過給機付きのエンジン10では、自然吸気エンジンよりも燃焼温度が高くなる傾向にあり、ガソリン燃料の使用時において、ノッキング抑制のためにEGRガスを導入する運転領域及びEGRガス量が多い。一方、過給機付きのエンジン10で、気体燃料の使用時にもガソリン燃料の使用時と同じようにEGRガスの導入を積極的に行うと、燃焼が不安定性になるといった不都合が生じやすい。この点、上記実施形態によれば、過給機付きのエンジン10に本開示を適用することにより、EGRガス導入に起因する燃焼安定性の低下を抑制するといった効果をより好適に得ることができる。
 (第2実施形態)
 次に、本開示の第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。上記第1実施形態では、気体燃料を用いてのエンジン運転中において、外部EGR装置30による排気再循環の実施を制限する場合について説明した。これに対し、本実施形態では、機関バルブのバルブ特性を調節することによって排気再循環させる内部EGR装置(吸気側バルブ駆動機構28、排気側バルブ駆動機構29)による排気再循環につき、気体燃料を用いてのエンジン運転中にはその実施を制限する構成とする。
 本実施形態の排気再循環制御について、図6を用いて説明する。なお、図6では、エンジン10の運転状態が中負荷の場合を想定している。まず、液体燃料を用いてのエンジン運転時には、図6(a)に示すように、排気バルブ26の閉弁時期を吸気バルブ25の開弁時期よりも遅くしてバルブオーバーラップを生じさせる。このオーバーラップにより、排気ポートから燃焼室内に戻された排気を利用してEGR効果を得るようにしている。また、本実施形態では、更なるノッキング抑制のために、吸気バルブ25の閉弁時期を圧縮下死点(圧縮BDC)から離すことで実圧縮比を低下させるようにしている。具体的には、図6(a)に示すように、吸気バルブ25の閉弁時期を圧縮BDCから所定角度θ1だけ遅角側に設定する。この場合、吸気バルブの開弁時期が、吸気行程の上死点(TDC)以降に設定される。したがって、排気バルブ26については、その閉弁時期を吸気TDC以降であって、かつバルブオーバーラップ量がΔθ1となるようにバルブタイミングを制御する。
 これに対し、気体燃料を用いてのエンジン運転時には、液体燃料を用いてのエンジン運転時よりもバルブオーバーラップ量が小さくなるように、吸気バルブ25及び排気バルブ26のバルブタイミングを制御する。これにより、EGR装置による排気再循環の実施を制限している。本実施形態では、図6(b)に示すように、気体燃料を用いてのエンジン運転時には、エンジン運転状態に関らずバルブオーバーラップ量をゼロとする、つまり燃焼室内への排気の戻りが生じないようにする。また、気体燃料(CNG燃料)はノッキングが生じにくいといった特性を有することを利用し、気体燃料を用いてのエンジン運転時には、液体燃料(ガソリン燃料)を用いてのエンジン運転時よりも、吸気バルブ25の閉弁時期を圧縮BDCに近付けて、エンジン10の実圧縮比を高くしている。具体的には、図6(b)に示すように、吸気バルブ25の閉弁時期を圧縮TDCから所定角度θ2(θ1>θ2)だけ遅角側に設定する。この場合、吸気バルブの開弁時期が、吸気TDC又はその近傍に設定される。したがって、排気バルブ26については、バルブオーバーラップ量がゼロになるようにバルブタイミングを制御する。なお、図6(b)では、排気バルブ26の閉弁時期を吸気TDC又はその近傍としているが、これは排気の掃気量をできるだけ大きくするためである。
 次に、本実施形態の排気再循環制御の処理手順について、図7及び図8のフローチャートを用いて説明する。本処理は、エンジン10が運転状態にある場合に、制御部80のCPU81により所定周期で繰り返し実行される。なお、図7及び図8の説明では、上記図3,図4と同じ処理については図3,図4のステップ番号を付してその説明を省略する。
 図7において、ステップS301~S303では、上記図3のステップS101~S103と同じ処理を実行する。使用燃料が液体燃料である場合、ステップS304へ進む。ステップS304では、EGR禁止フラグをオフにするとともに、エンジン運転状態に基づいてバルブオーバーラップ量及び吸気バルブ25の閉弁時期(吸気閉じ時期)を設定する。このとき、エンジン10の中回転・中負荷運転領域でバルブオーバーラップ量が最も大きい値に設定され、低回転・低負荷ほど又は高回転・高負荷ほどバルブオーバーラップ量が小さい値(本実施形態ではゼロ)に設定される。また、吸気閉じ時期は、ノッキングが生じやすい運転領域(例えば高回転・高負荷運転領域)ほど、圧縮BDCに対してより遅角側に設定される。
 一方、使用燃料が気体燃料である場合には、ステップS305へ進み、EGR禁止フラグをオンにする。また、バルブオーバーラップ量をゼロに設定するとともに(EGR制限手段)、吸気閉じ時期を、液体燃料の使用時よりも圧縮TDCに近付ける側に(進角側に)設定する(圧縮比増大手段)。
 ステップS306では、設定した吸気閉じ時期及びオーバーラップ量に基づいて排気閉じ時期を設定するとともに、その設定した閉じ時期で吸気バルブ25及び排気バルブがそれぞれ閉弁されるよう吸気側バルブ駆動機構28及び排気側バルブ駆動機構29に駆動指令を出力する。
 また、燃料の切替要求があった場合又は同切替要求に伴う燃料切替の実施中である場合にはステップS307へ進み、図8に示す切替時サブルーチンを実行する。図8において、ステップS401では、上記図4のステップS201と同様の処理を実行し、続くステップS402では、燃料の使用比率に応じて、バルブオーバーラップ量及び吸気閉じ時期を設定する。具体的には、液体燃料の使用比率が高いほど、バルブオーバーラップ量を大きい値に設定するとともに、吸気閉じ時期を圧縮BDCに対して遅角側に設定する。また、ステップS403では、その設定した吸気閉じ時期及びバルブオーバーラップ量に基づいて排気閉じ時期を設定するとともに、吸気側バルブ駆動機構28及び排気側バルブ駆動機構29に駆動指令を出力する。
 次に、本実施形態の排気再循環制御の具体的態様を、図9のタイムチャートを用いて説明する。図9では、液体燃料を用いてのエンジン運転中に気体燃料への切替要求があった場合(例えば燃料選択スイッチの切替操作があった場合など)を想定している。なお、図9では、エンジン運転状態(エンジン回転速度及びエンジン負荷)が一定の場合について示している。
 図9において、液体燃料を用いてのエンジン運転中の期間では、EGR禁止フラグがオフにされ、エンジン運転状態に応じたバルブオーバーラップ量(EGRガス量)になるようバルブタイミングが制御される。この状況下において、使用燃料を気体燃料に切り替える切替要求があった場合、要求タイミングt21以降では、液体燃料の噴射量を所定量ずつ徐々に減量させるとともに、気体燃料の噴射量を所定量ずつ徐々に増量させる。また、燃料の切替開始から完了するまでの期間TA2では、液体燃料の使用比率が小さくなるのに伴いEGRガス量が少なくなるように、バルブオーバーラップ量が徐々に少なくされる。また、液体燃料の使用比率が小さくなる(気体燃料の使用比率が大きくなる)のに伴いエンジン10実圧縮比が大きくなるように、吸気閉じ時期が徐々に進角側に(圧縮BDCに近付ける側に)変更される。そして、使用燃料が液体燃料から気体燃料に完全に切り替わったタイミングt22でEGR禁止フラグをオンにする。こうして、タイミングt22以降、気体燃料を用いてエンジン運転を行っている間はEGRガスの再循環が禁止される。
 以上詳述した第2実施形態によれば、上記第1実施形態の効果に加え、更に次の優れた効果を得ることができる。
 CNG燃料は高オクタン価であり、ノッキングが発生しにくい。この点に鑑み、CNG燃料を用いてのエンジン運転時には、ガソリン燃料を用いてのエンジン運転時よりも、吸気バルブ25の閉弁時期を圧縮BDCに近付けることによりエンジン10の実圧縮比を高くする構成とした。こうすることにより、CNG燃料の使用時においてエンジン10の出力確保を図ることができる。
 特に、気体燃料の使用時にバルブオーバーラップを利用して排気の戻しを行った場合、気体燃料は軽量であるため、吸気バルブ25から燃焼室内に導入された気体燃料を含む混合気が、吸気マニホールドを介して他の気筒に吸引されることが考えられる。また、他の気筒に吸引された混合気が燃焼に供されることで空燃比が悪化するおそれがある。この点、上記構成では、気体燃料の使用時には、EGR装置による排気の再循環の実施を制限する構成としたことから、上記のような不都合を抑制することができる。
 (他の実施形態)
 本開示は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
 上記実施形態では、気体燃料を用いてのエンジン運転時には、EGR装置による排気の再循環の実施を禁止することにより、排気の再循環の実施を制限する構成とした。これに対し、本実施形態では、気体燃料を用いてのエンジン運転時には、EGR装置による排気の再循環を実施するエンジン運転領域を制限することにより、排気の再循環の実施を制限する構成とする。スロットル弁15が閉じ側の運転領域(低~中負荷運転領域)では、高負荷運転領域に比べて吸気負圧が大きく、ポンプ損失が高くなる。そこで、気体燃料を用いてのエンジン運転時において、液体燃料の使用時にEGR装置による排気再循環を実施するエンジン運転領域のうちの一部について(例えば中回転・中負荷運転領域)は排気再循環を実施する。これにより、ポンプ損失を低減させることができ、ひいては燃費向上を図ることができる。具体的には、外部EGR装置30に適用する場合であれば、上記第1実施形態において、EGR率設定用マップを、上記図2のマップに代えて図10のマップを用いる構成とする。
 上記第2実施形態では、吸気側バルブ駆動機構28及び排気側バルブ駆動機構29を、機関バルブの開閉タイミングを可変制御することによりバルブ特性を調整する構成としたが、機関バルブの作用角を可変制御することによりバルブ特性を調整する構成であってもよい。この構成における排気再循環制御について図11に示す。なお、図11では、内部EGR装置として、吸気バルブ25の作用角を可変制御する吸気側バルブ駆動機構28を備えるシステムに適用した場合を説明する。
 例えば中負荷状態において、液体燃料を用いてのエンジン運転時には、図11(a)に示すように、吸気バルブ25の作用角を広げることによって、吸気バルブ25と排気バルブ26とのバルブオーバーラップを生じさせる。このオーバーラップにより、排気ポートから燃焼室内に戻された排気によるEGR効果を得るようにしている。また、吸気バルブ25の閉弁時期を圧縮BDCから離すことでエンジン10の実圧縮比を低下させる。具体的には、図11(a)に示すように、吸気バルブ25の閉弁時期が圧縮BDCから所定角度θ3だけ遅角側になるように、かつバルブオーバーラップ量がΔθ2となるように吸気側バルブ駆動機構28を駆動する。
 これに対し、気体燃料を用いてのエンジン運転時には、液体燃料を用いてのエンジン運転時よりもバルブオーバーラップ量が小さくなるように、例えばバルブオーバーラップ量がゼロとなるように吸気バルブ25の作用角を狭くする(図11(b)参照)。また、気体燃料の使用時には、液体燃料(ガソリン燃料)の使用時よりも吸気バルブ25の閉弁時期を圧縮BDCに近付けて、エンジン10の実圧縮比を高くする。具体的には、図11(b)に示すように、吸気バルブ25の閉弁時期が圧縮TDCから所定角度θ4(θ3>θ4)だけ遅角側になるように、かつバルブオーバーラップ量がゼロになるように吸気側バルブ駆動機構28を駆動する。
 EGR装置による排気再循環の実施を制限する態様として、EGRガス量が、同一運転領域で比較した場合に液体燃料の使用時よりも少なくなるようにする態様としてもよい。このとき、排気再循環を実施するエンジン運転領域については液体燃料の場合と同じにしてもよいし、液体燃料の場合の一部としてもよい。例えば前者であれば、気体燃料の使用時において、上記図2のEGR率設定用マップを用いて現在のエンジン運転状態に対応する外部EGR率を算出し、その算出値から所定量を差し引くか又は所定係数(<1)を乗算することにより、該算出値よりも小さい値を外部EGR率の目標値に設定する構成とする。あるいは、液体燃料用のマップと気体燃料用のマップとを別個に有する構成としてもよい。
 上記第2実施形態では、気体燃料を用いてのエンジン運転時には、液体燃料を用いてのエンジン運転時に比べて、圧縮BDCからの遅角量が小さくなる角度位置に吸気閉じ時期を設定することにより実圧縮比を増大させる構成とした。気体燃料の使用時に実圧縮比を増大させる態様としてはこれに限定せず、吸気閉じ時期を、圧縮BDCよりも進角側であって、かつ液体燃料の使用時よりも圧縮BDCからの位相角が小さくなる角度位置に設定することにより実圧縮比を増大させる構成としてもよい。
 上記第2実施形態では、同一運転領域であっても使用燃料に応じて実圧縮比を変更する構成としたが、使用燃料に関わらず実圧縮比を一定にしてもよい。
 上記実施形態では、過給機を備えるシステムに本開示を適用したが、過給機を備えないシステムに本開示を適用してもよい。この場合にも、気体燃料の使用時に排気再循環の実施を制限することにより、気体燃料の使用時においてEGRガス導入による燃焼不安定化を抑制するといった効果を得ることができるからである。
 上記実施形態では、多気筒エンジンの気筒ごとに第1噴射弁21及び第2噴射弁22をそれぞれ複数ずつ設ける構成としたが、複数の気筒の共通部分に第1噴射弁21及び第2噴射弁22のうちの少なくともいずれかを設ける構成としてもよい。例えば、吸気系統11の集合部分に対して気体燃料や液体燃料を噴射する構成としてもよい。
 上記実施形態では気体燃料をCNG燃料としたが、標準状態で気体のその他のガス燃料を用いることもでき、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、水素、ジメチルエーテルなどを主成分とする燃料を用いる構成としてもよい。また、液体燃料についてもガソリン燃料に限定しない。例えば、液体燃料としての軽油を燃焼用の燃料とするディーゼルエンジンに、気体燃料の燃料噴射システムを搭載した構成に本開示を適用してもよい。

Claims (7)

  1.  気体燃料を噴射する第1噴射手段(21)と、液体燃料を噴射する第2噴射手段(22)と、内燃機関(10)の気筒(24)内から排気通路に排出される排気の一部を前記気筒内に再循環させるEGR装置(28,29、30)とを備える内燃機関システムに適用され、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記EGR装置による前記排気の再循環を実施する内燃機関の制御装置であって、
     前記内燃機関の運転時において使用燃料が前記気体燃料であるか否かを判定する燃料判定手段と、
     前記燃料判定手段により使用燃料が前記気体燃料であると判定された場合に、前記液体燃料を用いての前記内燃機関の運転時に比べて、前記EGR装置による前記排気の再循環の実施を制限するEGR制限手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2.  前記EGR制限手段は、前記EGR装置による排気の再循環の実施を禁止することにより前記排気の再循環の実施を制限する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3.  前記EGR制限手段は、前記EGR装置による前記排気の再循環を実施する前記内燃機関の運転領域を制限することにより前記排気の再循環の実施を制限する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  4.  使用燃料を前記気体燃料及び前記液体燃料のうちの一方の燃料から他方の燃料に切り替える切替要求があったか否かを判定する要求判定手段と、
     前記要求判定手段により前記切替要求があったと判定された場合に、前記一方の燃料の噴射量を徐々に減量しつつ前記他方の燃料の噴射量を徐々に増量することにより使用燃料の切り替えを実施する噴射制御手段と、を備え、
     前記噴射制御手段により使用燃料の切り替えを実施する場合に、その燃料切替の開始から完了するまでの期間において、前記一方の燃料と前記他方の燃料との使用比率に応じて、前記EGR装置により再循環させる前記排気の量を可変制御する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  5.  前記気筒内に導入される空気量を調整する機関バルブとして吸気弁(25)及び排気弁(26)を備え、
     前記EGR装置は、前記機関バルブのバルブ特性を調節することにより前記排気の一部を前記気筒内に再循環させる内部EGR装置(28,29)であり、
     前記EGR制限手段は、前記吸気弁と前記排気弁とのバルブオーバーラップ量を変更することにより前記排気の再循環の実施を制限する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  6.  前記気体燃料を用いての前記内燃機関の運転時において、前記吸気弁の閉弁時期を、前記液体燃料を用いての前記内燃機関の運転時よりも前記内燃機関の圧縮下死点に近付けて前記内燃機関の実圧縮比を増大させる圧縮比増大手段を備える請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
  7.  前記EGR装置は、前記排気通路と前記内燃機関の吸気系統(11)とを接続するEGR通路と、同EGR通路に配置され前記吸気系統に再循環させる前記排気の量を調整するEGR弁(32)とを備える外部EGR装置(30)であり、
     前記EGR制限手段は、前記EGR弁の開度を変更することにより前記排気の再循環の実施を制限する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
PCT/JP2014/000124 2013-01-25 2014-01-14 内燃機関の制御装置 WO2014115503A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-012511 2013-01-25
JP2013012511A JP2014145256A (ja) 2013-01-25 2013-01-25 内燃機関の制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014115503A1 true WO2014115503A1 (ja) 2014-07-31

Family

ID=51227300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/000124 WO2014115503A1 (ja) 2013-01-25 2014-01-14 内燃機関の制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2014145256A (ja)
WO (1) WO2014115503A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3081790A1 (en) 2015-02-20 2016-10-19 Winterthur Gas & Diesel Ltd. Dual-fuel marine combustion engine with exhaust gas recirculation for suppressing pre-ignition
JP2018189088A (ja) * 2017-05-03 2018-11-29 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 圧縮比が調整可能な内燃機関を駆動するための方法及び装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6950274B2 (ja) * 2017-05-17 2021-10-13 株式会社Ihi エンジン制御装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007187093A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Toyota Industries Corp 予混合圧縮自着火燃焼機関
JP2010196667A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2011122529A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Mazda Motor Corp デュアルフューエルエンジンの制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007187093A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Toyota Industries Corp 予混合圧縮自着火燃焼機関
JP2010196667A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2011122529A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Mazda Motor Corp デュアルフューエルエンジンの制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3081790A1 (en) 2015-02-20 2016-10-19 Winterthur Gas & Diesel Ltd. Dual-fuel marine combustion engine with exhaust gas recirculation for suppressing pre-ignition
JP2018189088A (ja) * 2017-05-03 2018-11-29 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 圧縮比が調整可能な内燃機関を駆動するための方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014145256A (ja) 2014-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11840971B2 (en) Systems, methods, and apparatus for operation of dual fuel engines
JP4475221B2 (ja) エンジン
RU2629791C2 (ru) Способ эксплуатации двигателя и система двигателя
RU151013U1 (ru) Система двигателя
US9228536B2 (en) Load shedding techniques for dual fuel engines
US9631548B2 (en) Internal combustion engine which can be operated with liquid and with gaseous fuel and a method for operating an internal combustion engine of this kind
JP2006046084A (ja) 内燃機関の点火時期制御装置
US9879617B2 (en) Control apparatus of engine
US10066569B2 (en) Engine control device that controls amount of fuel injected from port injection valve and cylinder injection valve based on load
WO2013153769A1 (ja) エンジン制御装置
WO2019230406A1 (ja) 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
US9897022B2 (en) Control apparatus for internal combustion engine
US20170204792A1 (en) Ventilation controls for dual-fuel engines
US10480434B2 (en) Control device for internal combustion engine
WO2014108969A1 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
WO2013099094A1 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2014115503A1 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2015029314A1 (ja) エンジン制御装置
JP2009264138A (ja) エンジンの制御装置
US9885293B2 (en) Control apparatus of engine
JP2014074338A (ja) 内燃機関の制御装置
JP7355262B1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5637098B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2018168802A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5093028B2 (ja) 火花点火式直噴エンジンの制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14743698

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14743698

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1