WO2021153666A1 - 内燃エンジン制御用制御装置 - Google Patents

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WO2021153666A1
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fuel
control device
internal combustion
combustion engine
oxygen content
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PCT/JP2021/003028
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直樹 米谷
猿渡　匡行
義人 安川
マウ マウ アエ
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日立Astemo株式会社
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Definitions

  • the subject relates to a control device configured to control an internal combustion engine, an internal combustion engine controlled by the control device, a control method, and a computer program product.
  • a control device configured to control an internal combustion engine, an internal combustion engine controlled by the control device, a control method, and a computer program product.
  • the new regulations scheduled for the mid-2020s to the mid-century also take into account the emissions from traditional diesel and gasoline production, that is, the emissions from oil fields to vehicle tanks, the so-called “well-to-wheel”. The approach will be adopted. In the future, additional regulations are planned to cover the entire vehicle and fuel life cycle, including production and recycling. The latter idea is called the "from the cradle to the graveyard" calculation.
  • battery-electric vehicles are advantageous because they can be considered “zero-emission” vehicles under today's regulations, but as explained above, there is an incomplete view on this issue. Yes, it would be desirable to have additional options to successfully reduce greenhouse gas emissions in the transport sector. Additional options are hydrogen-driven vehicles such as fuel cell vehicles when hydrogen is produced from renewable energy sources, and combustion engine drives that use renewable energy sources to chemically burn synthetic fuels. Cars can be mentioned. The latter includes so-called “biofuels,” which include alcohol-based fuels produced from plants such as cellulose, wheat, canola, seaweed, and waste, and conventional fuels (conventional fuels primarily derived from fossil fuels).
  • Patent Document 1 describes control of an internal combustion engine using a mixture of a conventional fuel and a biofuel. If the e-fuel is produced from a renewable energy source, it is considered to be independent of climate change.
  • the e-fuel may contain, for example, a chemically synthesized substance based on ether, aldehyde, or the like.
  • oxymethylene ether (OME) may be considered as e-diesel and methanol
  • DMC dimethyl carbonate
  • MeFo methyl formate
  • e-fuel includes each type of chemically synthesized fuel having a relatively high level / oxygen content, preferably 45% or more, more preferably 50% or more. You may.
  • Oxygen is, for example, intramolecular oxygen bound within the fuel molecule (eg, covalently).
  • PN particulate matter
  • the subject of the present invention is to solve the technical problems described above, and in particular, reliable and efficient operation even when e-fuels and conventional fuels having different fuel compositions are burned in a combustion engine. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine capable of ensuring, as well as an internal combustion engine controlled by such a controller.
  • the subject matter described herein includes, in particular, a control device for controlling an internal combustion engine such as a valve, a piston, an injection device, or a component of an internal combustion engine. Most preferably, it controls at least the combustion in the internal combustion engine.
  • the controlled internal combustion engine was configured to ignite at least one cylinder, at least one combustion chamber capable of burning fuel, at least one fuel injector, and, for example, an air-fuel mixture in the combustion chamber. It may include at least one ignition device, which can be a spark plug, and an oxygen determination unit configured to determine the amount of oxygen in the fuel.
  • the oxygen determination unit may be able to determine the relative amount or the absolute amount of oxygen.
  • the oxygen may be the intramolecular oxygen of the fuel.
  • the fuel used is preferably a liquid fossil / conventional fuel such as fossil diesel or gasoline, preferably a fuel chemically synthesized using a renewable energy source, 45% or more, further.
  • it is an e-fuel that is understood to have an oxygen content of 50% or more.
  • e-fuels have been described above, but include particularly chemically synthesized materials based on ethers and aldehydes such as DMC, DMC + and MeFo.
  • the fuel to be burned is assumed to be either fossil fuel only, e-fuel only, or a mixture, that is, a mixture of both varying proportions so that the oxygen content of the fuel (in the tank) also changes.
  • the control device may be configured to control the internal combustion engine based on the oxygen content in the fuel detected by the oxygen determination unit.
  • control selects and / or activates and / or executes a predetermined operating mode or operating routine of an internal combustion engine or its component (control steps only or in addition to additional control steps). It may be included.
  • the controller / control device / control device can reliably and stably control the internal combustion engine regardless of which fuel mixture is burned, and the fuel mixture is preferably gasoline / diesel. It is related to mixed e-fuels, and in particular, the ratio of e-fuels to gasoline / diesel can change over time.
  • the control device may be configured to control the internal combustion engine to execute the homogeneous combustion mode.
  • Homogeneous combustion may specifically include injecting fuel during the intake stroke of an internal combustion engine (simply engine).
  • the control device may be configured to control the internal combustion engine to execute the layered combustion mode.
  • Layered combustion particularly comprises an operation in which the injection of fuel during one combustion cycle is divided and preferably at least a portion of the amount of fuel injected is injected during the compression stroke.
  • the preferred specific switch between layered and homogeneous combustion described above allows the technical advantages of different combustion modes to be combined, depending on the fuel mixture, especially depending on the ratio of e-fuel to conventional (fossil) fuel. become.
  • combustion can be performed so as to optimize fuel consumption without increasing PN.
  • the ratio of the fuel mixture, particularly the fossil fuel to the e-fuel can be estimated based on the oxygen content determined to be contained in the fuel probe, and therefore does not need to be determined in particular. This relationship has been established based on knowledge of fossil fuels, especially diesel / gasoline, which is low in oxygen (about 2-4%), and e-fuels, which typically contain 50% or more oxygen.
  • the controller sets the amount of fuel injected during the compression stroke of the combustion cycle of the internal combustion engine, depending on / depending on the determined oxygen content in the fuel when the layered combustion mode is performed.
  • it may be configured to be modified, adapted or modified. By doing so, the combustion engine can be optimally operated in terms of fuel consumption, PN emission, and the like.
  • the determined oxygen content in the fuel is equal to or higher than the first threshold value and equal to or lower than the second threshold value, the higher the oxygen content in the fuel, the more the combustion cycle of the internal combustion engine is compressed. Increase the amount of fuel injected during the process.
  • This may preferably include that the mixture of fossil fuel and e-fuel is analyzed for oxygen content and the fuel injection is adapted to the analysis results. From the indirectly detected oxygen content, if the oxygen content of the two fuels is known (if this is true), the ratio of fossil fuel to e-fuel in the fuel mixture can be determined and the mixture.
  • Optimal combustion settings can be applied for each type of. Combustion can be controlled more accurately by setting the range between the thresholds, if related to the increased oxygen detected, for example by increasing the fuel injection during the compression stroke. .. This enables stable, efficient and low PN combustion at all mixing ratios.
  • the controller will at least further engine depending on the operating conditions, such as engine load, engine speed, during the layered combustion mode. It may be configured to control control parameters. In addition to the controls described above, precise and tailor-fitting control is provided for different engine operating conditions and fuel mixtures, taking into account parameters such as engine speed and engine load as well as oxygen content for combustion control. It may be made applicable.
  • Examples that take into account engine operating parameters and oxygen content include: Further, when the operating conditions of the internal combustion engine are medium rotation speed and medium and high load, the control device may be configured to set the global lambda value higher as the oxygen content in the fuel increases. This makes it possible, in particular, to optimize fuel consumption over the entire range of fuel mixtures with low PN emissions.
  • the speed / load intermediate range may be, for example, between 20% and 80% of the maximum value, preferably between 30% and 70%, and more preferably between 40% and 60%.
  • control device when the operating conditions of the internal combustion engine are low rotation speed and high load, the control device may be configured to set the degree of spark suppression lower as the oxygen content in the fuel increases.
  • the high and low frequencies may be greater than 70% and less than 30%, respectively. Preferably, it may be more than 80% and less than 20%, respectively.
  • control device may be configured to set a higher degree of spark suppression as the oxygen content in the fuel increases when the operating conditions of the internal combustion engine are low rotation speed and low load. ..
  • control device may be configured to apply an engine operation map in which the area where the layered combustion mode is used is wider as the oxygen content in the fuel is higher.
  • the region may indicate, for example, a region in an engine map in which engine load and engine speed are plotted on two different axes, depending on the oxygen content detected in the fuel mixture. May be used, the area for layered combustion mode increases when used in engine maps with high detected oxygen content.
  • control device may be configured to control the measurement of the oxygen content in the fuel at least once after refueling the fuel. This makes it possible to accurately and low-labor determination of the fuel mixture on the premise that the mixture maintains a stable oxygen concentration over time.
  • Another option may include detecting / determining / measuring the oxygen content more frequently, eg, after each start of the internal combustion engine.
  • control device is to acquire the measured value of the oxygen content in the fuel by the oxygen determination unit which may include a unit for determining the oxygen content in the fuel from the oxygen detector and / or the operating parameters of the internal combustion engine. It may be configured.
  • the oxygen detector may detect intramolecular oxygen using, for example, THz detection described in Patent Document 1, or may detect using another sensor. Another option may include estimating the oxygen content based on the combustion characteristics of the fuel mixture.
  • the vehicle may keep the refueling history in the memory and receive information on the characteristics of the fuel from the gas station each time the vehicle is refueled, for example, by wireless communication between the vehicle and the gas station.
  • controller controls the fuel port and / or direct injection to further optimize combustion depending on the fuel mixture used / determined and split fuel during the intake and / or compression stroke. It may be configured to control the injection.
  • the subjects described herein include, in particular, a system that combines an internal combustion engine and a control device, the control method of which system is based on the oxygen content in the fuel detected by the oxygen determination unit. May include controlling the internal combustion engine. Further, the control method may further include the control steps described in connection with the above and below configurations of the control device.
  • a computer program product that can be stored in memory containing instructions for causing the computer to execute a control method is charged.
  • burning a mixture of fossil fuels and e-fuels as a power source for an automobile's internal combustion engine is a transition period that is not available in the mass market, especially with no fuel / vehicle options for completely zero emissions. May add options for reducing greenhouse gas emissions.
  • the technical challenges that arise from burning these mixtures, as well as those that arise in terms of optimized fuel consumption, reduced PN emissions, etc., are properly described and claimed herein. It has been dealt with.
  • FIG. 1 is a schematic view of a cylinder of an internal combustion engine.
  • 2a-2b are schematic views of the combustion chambers of the cylinders between different combustion control modes.
  • FIG. 3 shows a control method.
  • FIG. 4 is a diagram showing the basic principle of the subject matter of the claims as compared with the conventional combustion control method.
  • 5a to 5c show use case 1.
  • 6a to 6c show use case 2.
  • FIGS. 7a to 7c show use cases 3.
  • FIG. 1 schematically shows a cylinder 100 of another unspecified internal combustion engine (not shown) which may have one or more cylinders 100.
  • the engine may have, for example, two cylinders, three cylinders, four cylinders, six cylinders, eight cylinders, or less / more cylinders.
  • the engine comprises at least one piston 110 driven via a connecting rod 120 by a crankshaft (not shown) for reciprocating repeatedly within the cylinder 100 to define a combustion chamber 90 therein. There is.
  • the (air) intake port 70 having an intake valve 71 and the exhaust port 80 having an exhaust valve 81 are connected to the combustion chamber 90.
  • the ambient air is taken into the combustion chamber 90 through the intake port 70.
  • Exhaust gas is discharged from the combustion chamber 90 through the exhaust port 80.
  • An ignition device 60 including a spark plug is provided, and optionally a pre-chamber fuel injection system and a pre-chamber (both not shown) may be optionally attached to the internal combustion engine.
  • the fuel injection device 50 or at least a part thereof is directly joined to the inside of the combustion chamber 90, and it is possible to inject fuel into the inside thereof.
  • the direct fuel injection device 50 may preferably be an electro-hydraulic fuel injection device or a piezoelectric fuel injection device.
  • a port type fuel 40 injection device may be connected to the intake port 70 of the cylinder 100.
  • the high-pressure fuel supply of the direct fuel injection device 50 and the high-pressure fuel supply or low-pressure fuel supply of the port fuel injection device 40 are not shown.
  • the fuel injection may be directly performed by either one of the main fuel injection device 50 and the port main fuel injection device 40, or may be divided into both injection devices.
  • control device 10 capable of controlling the ignition device (s) is further shown in FIG.
  • the control device 10 is electrically connected to the ignition device 60, the direct fuel injection device 50 and / or the port fuel injection device 40, and may be configured to control a plurality of parts / injection devices / actuators. ..
  • the control device 10 may be, for example, an engine control device (ECU) or a part thereof.
  • the control device 10 may be another control device, and the connection of the signal line between the control device 10 and the controlled device may be different from the example of FIG.
  • there may be a plurality of control devices 10 that may control subgroups of control devices for example, one control device 10 may control only the ignition device 60, and another control device 10 may control only the ignition device 60.
  • control devices 10 Only the fuel injection device may be controlled. Further, when a plurality of control devices 10 are present, these control devices 10 may be connected to each other hierarchically or in another way. Alternatively, there may be a single control device 10 that includes all of the control functions of the plurality of actuators of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 further shows the electrical connections between the parts of the internal combustion engine and some signals that are input and output to each part.
  • an oxygen detector or an oxygen determination unit 20 in which the fuel tank 35 and the injection devices 40 and 50 are fluidly connected is shown.
  • the low-pressure pump 31 connects the oxygen determination unit 20 and the port fuel injection device 40
  • the high-pressure pump 32 connects the oxygen determination unit 20 and the direct fuel injection device 50 in the example of FIG.
  • the oxygen determination unit 20 is provided on the downstream side of the tank 35 and on the upstream side of the pumps 31 and 32.
  • the fuel before being supplied to the injection devices 40 and 50 is analyzed by the oxygen determination unit 20 with respect to the absolute amount or the relative amount of oxygen contained in the fuel.
  • the determination may return the result that the fuel contains e-fuel at a constant rate between 0% and 100%.
  • the amount of e-fuel in the fuel mixture can be determined using the known oxygen content of the fuel contained in the mixture.
  • the controls described herein are sufficiently possible without determining only the oxygen content of the fuel mixture, i.e., without determining the ratio of fossil fuel to e-fuel in the mixture.
  • FIG. 1 shows a signal connection line.
  • a single signal connection line is provided between the oxygen determination unit 20 and the control device 10 to provide the control device 10 with information on the determined amount / ratio of oxygen in the fuel.
  • further signals input to control 10 and used for internal combustion engine / combustion control are drawn, such as crank angle signal, intake mass flow rate and intake temperature, cooling water temperature and the like.
  • the control device 10 may output a control signal to the fuel injection devices 40 and 50 in particular.
  • the controller 10 is capable of receiving information about the amount of oxygen in the fuel or the ratio of e-fuel to fossil fuel to be burned in the combustion chamber 90.
  • the measurement / determination of oxygen does not have to be performed every time the fuel is pumped to the injection devices 40 and 50, but this is also an option.
  • Another preferred option may include detecting the process of replenishment such that a sensor (not shown) connected to the tank 35 determines the amount of oxygen only immediately after the replenishment operation. Further, the sensor may not be required, and the control device 10 may instead receive a signal indicating a replenishment operation based on, for example, the level of fuel in the tank.
  • a further option may include determining the oxygen content / ratio each time after a fresh start of the engine.
  • the oxygen determination unit 20 may use, for example, a sensor capable of detecting / measuring / determining the oxygen content in the fuel, preferably the intramolecular oxygen content.
  • a sensor capable of detecting / measuring / determining the oxygen content in the fuel, preferably the intramolecular oxygen content.
  • the combustion state may be detected to determine the oxygen content and / or the fuel mixture obtained from the combustion state, for example, with fossil fuels.
  • the fuel characteristics may be different from those of the e-fuel, such as a change in the combustion state when the mixture is changed. This can be detected and the oxygen content can be determined using, for example, a map stored in the controller 10 or elsewhere in the vehicle.
  • the gas station distributes information on the fuel refueled at the time of refueling to the vehicle by a method such as mobile communication between the vehicle / control device 10 and the gas station, and the oxygen content is based on the maintenance of the refueling history. May be able to be determined.
  • FIG. 2 shows a typical example of a combustion pattern in the combustion chamber 90 when homogeneous combustion is performed in FIG. 2a.
  • the fuel is rather evenly distributed after injection into the combustion chamber 90 (see Zone A in FIG. 2a).
  • FIG. 2b is a diagram showing a typical example of a combustion pattern in the combustion chamber 90 when layered combustion is performed.
  • the fuel is layered after injection (see exemplary zones A and B in the combustion chamber 90 of FIG. 2b).
  • Stratification may be achieved, for example, by splitting the injection into multiple injections and / or by using direct and port injection devices 40, 50 in combination.
  • one possibility used in this embodiment comprises splitting the total amount of fuel for one combustion cycle into at least two injections, one injection being particularly preferably during the compression stroke. , It is performed at a position closer to the top dead center (TDC) than the bottom dead center (BDC). More specific application scenarios and examples will be described in the context of the figures below.
  • FIG. 3 is a diagram showing a preferable example in which the control method described in the present specification and the control device configured to carry out the control method are described with respect.
  • the oxygen content in the fuel is determined.
  • the determination may be used to determine the ratio of e-fuel compared to fossil fuel.
  • the determined oxygen content may be set in the range of 10% to 45% of the oxygen in the fuel, preferably in the range of 20 to 45%, particularly preferably 35% to 40%. If it is found to be less than the first threshold (S101) which may be set in the range of, the homogeneous combustion mode (s) is executed by the control device 10. If not, in step 102 it is checked whether the oxygen content is below or above the second threshold, preferably set above 45%, particularly preferably above 50%.
  • the second threshold is set below 60%, particularly preferably in the range of 50% to 55%. Most preferably, the second threshold is set around (within a few percentage points) the value expected for pure e-fuel in the tank.
  • the layered combustion mode in which the amount of fuel injected in the compression mode does not depend on the oxygen content in the fuel is executed (S103). Otherwise, if the oxygen content is found to be less than the second threshold (S102), a layered combustion mode is executed in which the amount of fuel injected in the compression mode depends on the oxygen content in the fuel. (S104). Preferably, in the latter case, the amount of fuel injected during the compression stroke has a relationship that increases linearly with respect to the level of increase in oxygen content. If it is determined in step S101 that the oxygen content is less than the first threshold, a homogeneous combustion mode is executed (S105).
  • FIG. 4 shows the basic principles underlying the subject.
  • Conventional / fossil fuels such as gasoline can be burned with a single fuel injection during the intake stroke.
  • the injection amount increases because the energy density of the e-fuel is lowered.
  • FIGS. 5 to 7 show specific examples of application scenarios / use cases, and in particular, not only the oxygen content in the fuel is used for selecting the control mode of the engine, but also the state of the engine is selected. By doing so, an example used for controlling an internal combustion engine is shown.
  • FIGS. 5a, 6a and 7a show the engine load on the vertical axis, the engine speed on the horizontal axis, and three exemplary use cases 1 to 3 further depicted in FIGS. 5b, c, 6b, c and 7b, c, respectively.
  • Shows an engine map of the three areas for. 5b and 5c show use cases when the engine operates in an area of an engine map that allows control to achieve best / high efficiency.
  • the high efficiency / best efficiency control region is located in the middle range between the engine load and the engine speed.
  • the midrange is located between 20% and 80%, more preferably between 30% and 70%, more preferably between 40% and 60%, and very preferably between 45% and 55%. is doing.
  • a layered operation is initiated in which two fuel injections (see FIG. 5b) are performed.
  • the fuel injection during the compression stroke is preferably smaller than the injection amount during the intake stroke with respect to the amount of fuel injected.
  • the compression stroke injection is performed shortly before the TDC, for example after a crank angle of 300 °.
  • the control parameters implemented for Use Case 1 based on the oxygen content in the fuel and their specific controls are shown in FIG. 5c.
  • the figure shows that below the first threshold, the indicated parameters remain constant regardless of the exact value of the oxygen content in the fuel.
  • the parameters of particular note in Use Case 1 are the compression stroke injection amount (indicated by [mg] in FIG. 5c), the lambda value, and the fuel consumption (LHV normalization).
  • the compression stroke injection amount indicated by [mg] in FIG. 5c
  • the lambda value the fuel consumption
  • LHV normalization the amount of fuel injected during the compression stroke is always kept at zero and the lambda is always kept at 1.0.
  • the oxygen content in the fuel is found to be within the range between the first and second thresholds, the compression stroke as the value of the oxygen content in the fuel increases.
  • FIG. 5c shows a nearly linear relationship, other correlations may be applied.
  • a second threshold located between 50% and 55%
  • both the compression stroke injection volume and the lambda value are maximized and remain constant over the ever-increasing oxygen content values. Be maintained.
  • An exemplary value shown in FIG. 5c is a fuel injection amount between 5 and 10 mg while the lambda is 2.0 during the compression stroke. Further, the fuel consumption can be optimized by the above-mentioned control shown in the decreasing tendency of the graph at the bottom of FIG. 5C.
  • Use case 2 shown in FIG. 6 shows a knock state or a knock zone cooling operation.
  • the engine speed is relatively low, for example 40% or less, and the engine load is close to the maximum, for example 80% or more.
  • the parameters of particular note in the control of Use Case 2 are also the compression stroke injection amount and the value of MFB50 in FIG. 6c.
  • layered operation see FIG. 6b
  • the compression stroke injection amount increases again as the oxygen content in the fuel increases up to the second threshold.
  • the ignition shifts from the delay side to the optimum side.
  • use case 3 relates to a catalyst heating scenario in which the engine speed is very low, eg less than 20% or 30%, and the engine load is also very low, eg less than 20% or 30%.
  • the same parameters are used and shown in FIG. 7c, but as the value of oxygen in the fuel increases up to the second threshold, the ignition is shifted to a more delayed side.
  • Controls, control methods, and related computer program products allow the use of e-fuel in internal combustion engines whose controls are optimized to achieve low fuel consumption and low PN emissions. I explained that.

Abstract

本発明の主題は、内燃エンジンを制御するための制御装置に関するものであり、内燃エンジンは、少なくとも１つの気筒１００と、内部で燃料が燃焼される少なくとも１つの燃焼室９０と、少なくとも１つの燃料噴射装置４０、５０と、少なくとも１つの点火装置６０と、燃料中の酸素含有量を判定するように構成された酸素判定部２０とを含み、制御装置１０は、酸素判定部２０によって検出された燃料中の酸素含有量に基づいて、内燃エンジンを制御するように構成されている。

Description

内燃エンジン制御用制御装置
　本主題は、内燃エンジンを制御するように構成された制御装置、制御装置によって制御される内燃エンジン、制御方法、およびコンピュータプログラム製品に関する。技術的な利点は、以下の開示から明らかになり、特に、従来の（化石）ガソリン／ディーゼル、および「ｅディーゼル」または「ｅガソリン」のような化学的に合成された燃料、ならびにそれらの混合物を含む、異なる種類の燃料によって駆動される内燃エンジンの運転の改良に関連している。
　いわゆる「パリ協定」の目標を達成するためには、温室効果ガス排出量の削減が急務となっている。道路交通を含む運輸部門は、温室効果ガス排出のかなりの原因となっている。例えばドイツでは、２０１８年の温室効果ガス排出量全体に占める運輸部門のシェアは２０％近くに達している。欧州連合（ＥＵ）では、自動車のＣＯ２排出量削減などの規制を実施した。現在は、自動車の運転中に発生するＣＯ２を考慮した規制となっている。この方法は、「タンク・ツー・ホイール」計算とも呼ばれている。いわゆるタンク・ツー・ホイールのフレームワークでは、バッテリー電気自動車は「排出ゼロ」とされている。しかし、タンク・ツー・ホイールの計算では全体像を再現できず、バッテリーの製造時に生成される、例えばＣＯ２排出（およびその他の温室効果ガス）や車両自体の製造時などを無視していることは明らかである。そのため、２０２０～世紀半ばに予定されている新たな規制では、従来のディーゼルやガソリンを生産する際の排出ガス、すなわち油田から車両のタンクまでの排出ガスも考慮した、いわゆる「ウェル・ツー・ホイール」アプローチが採用されることになる。さらに将来的には、生産やリサイクルなど、車両と燃料のライフサイクル全体をまとめた追加規制が予定されている。後者の考え方は「ゆりかごから墓場まで」の計算と呼ばれている。
　上述したように、バッテリー電気自動車は、今日の規制の下では「排出ゼロ」の自動車と見なすことができるために有利であるが、上記で説明したように、この問題については不完全な見解であり、運輸部門における温室効果ガス排出量をうまく削減するためには、追加の選択肢を持つことが望ましいと思われる。追加の選択肢としては、水素が再生可能エネルギー源から製造される場合には、燃料電池車のような水素駆動車、および再生可能エネルギー源を使用して化学的に合成燃料を燃焼させる燃焼エンジン駆動車が挙げられる。後者には、セルロース、小麦、キャノーラ、海藻類、廃棄物などの植物から生成されたアルコール系燃料を含む、いわゆる「バイオ燃料」が含まれ、従来型燃料（主に化石燃料に由来する従来型燃料）、合成ディーゼルやガソリンなどの合成燃料、そして以下の「ｅ燃料」と呼ばれるものと既に５％から２０％混合して使用されているものが含まれる。例えば、特許文献１には、従来型燃料とバイオ燃料との混合物を用いた内燃エンジンの制御が記載されている。ｅ燃料は、再生可能エネルギー源から生産されたものであれば、気候変動に左右されないと考えられる。ｅ燃料は、例えば、エーテル、アルデヒド等をベースとする化学的に合成された物質を含んでもよい。例えば、オキシメチレンエーテル（ＯＭＥ）をｅディーゼルとして考え、メタノール、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）またはギ酸メチル（ＭｅＦｏ）をｅガソリンとして考えてもよい。すなわち、ｅ燃料として考えられる化学物質は、前述の例示的な物質に限定されないことに留意されたい。以下において、特に、「ｅ燃料」という用語は、相対的に高いレベル／酸素含有量、好ましくは４５％以上、より好ましくは５０％以上の、化学的に合成された燃料の各種類を含んでいてもよい。酸素は、例えば、燃料の分子内に（例えば、共有結合的に）結合した分子内酸素である。ｅ燃料のさらなる利点は、その低減が従来型燃料を燃やす内燃エンジンの技術的課題である、燃焼時のＣＯと粒子状物質（ＰＮ）の生成が少ないことである。
特開２０１０－０６０４６３号公報
　自動車の内燃エンジンでｅ燃料を燃焼させる場合の課題は、エネルギー密度の低さと着火性の低さである。さらに、完全に排出ゼロの自動車が確立されるまでの過渡期や、特定の交通事情の場合には、特にｅ燃料が必要となる可能性があり、自動車は異なる（混合可能な限りの）燃料で燃料を補給することになるであろう。したがって、タンク内には、従来型燃料に対するｅ燃料の比率を変化させた混合物が存在することが予想される。しかし、このことは、安定した効率的な燃焼の制御という点で、さらなる技術的課題を提示する。
　本発明の主題は、上記で説明した技術的課題を解決するものであり、特に、異なる燃料組成のｅ燃料と従来型燃料を燃焼エンジンで燃焼させる場合であっても、確実かつ効率的な運転を確保することができる内燃エンジン用の制御デバイス、ならびに、そのようなコントローラによって制御される内燃エンジンを提供することを目的としている。
　前記技術的課題は、独立した請求項による主題によって解決される。さらなる好ましい展開は、従属請求項に記載されている。
　本明細書に記載の主題は、特に、バルブ、ピストン、噴射装置などの内燃エンジンまたは内燃エンジンの部品を制御するための制御装置を含む。最も好ましくは、少なくとも内燃エンジン内の燃焼を制御する。制御される内燃エンジンは、少なくとも１つの気筒と、燃料が燃焼可能な少なくとも１つの燃焼室と、少なくとも１つの燃料噴射装置と、一例として燃焼室内の空気－燃料混合物を点火するように構成された点火プラグであり得る少なくとも１つの点火装置と、燃料中の酸素の量を判定するように構成された酸素判定部とを含んでいてもよい。酸素判定部は、酸素の相対量または絶対量を判定することが可能であってもよい。好ましくは、酸素は、燃料の分子内酸素であってもよい。使用される燃料は、好ましくは、化石ディーゼルまたはガソリンなどの液体化石／従来型燃料であり、好ましくは、再生可能エネルギー源を使用して化学的に合成された燃料であり、４５％以上、さらに好ましくは５０％以上の酸素含有量を有すると理解されるｅ燃料である。ｅ燃料の具体的な実施例は上述したが、特に化学的に合成された物質であって、例えば、ＤＭＣ、ＤＭＣ＋およびＭｅＦｏのようなエーテルおよびアルデヒドに基づくものが挙げられる。燃やされる燃料は、化石燃料のみ、ｅ燃料のみ、または混合物、すなわち燃料（タンク内）の酸素含有量も変化するように、比率を変化させた両方の混合物のいずれかであると仮定される。
　前記制御装置は、前記酸素判定部によって検出された燃料中の酸素含有量に基づいて前記内燃エンジンを制御するように構成されていてもよい。用語「制御」は、一例として、内燃エンジンまたはその部品の所定の動作モードまたは動作ルーチンを選択および／または作動させ、および／または実行することを（制御ステップのみ、またはさらなる制御ステップに加えて）含んでいてもよい。
　このように、前記コントローラ／制御装置／制御デバイスは、どの燃料混合物が燃焼されるかにかかわらず、内燃エンジンを確実かつ安定的に制御することができ、前記燃料混合物は、好ましくはガソリン／ディーゼル混合ｅ燃料に関連しており、特に、ガソリン／ディーゼルに対するｅ燃料の比率は、時間の経過とともに変化する可能性がある。
　さらに、燃料中の酸素含有量が第１の閾値以下であることが検出された場合、制御装置は、内燃エンジンを制御して、均質燃焼モードを実行するように構成されていてもよい。均質燃焼は、特に、内燃エンジン（簡単に言えばエンジン）の吸気行程中に燃料を噴射することを含んでもよい。さらに、燃料中の酸素含有量が前記第１の閾値以上であると判定された場合、制御装置は、内燃エンジンを制御して、層状燃焼モードを実行するように構成されていてもよい。層状燃焼は、特に、１回の燃焼サイクル中の燃料の噴射が分割され、好ましくは、噴射される燃料量の少なくとも一部が圧縮行程中に噴射される動作を含むものとする。
　上述した層状および均質燃焼の間の好ましい特定の切り替えにより、燃料混合物に応じて、特に従来の（化石）燃料に対するｅ燃料の比率に応じて、異なる燃焼モードの技術的な利点を組み合わせることが可能になる。例えば、燃料混合物にかかわらず、ＰＮを増加させることなく、燃料消費量が最適化されるように燃焼を行うことができる。なお、燃料混合物、特に化石燃料とｅ燃料との比率は、燃料プローブに含まれると判定された酸素含有量に基づいて推定することができるので、特に判定する必要はない。この関係は、化石燃料、特に、酸素がほとんど含まれない（約２～４％）ディーゼル／ガソリンについて、および、酸素を通常５０％以上含むｅ燃料についての知識に基づいて確立されている。
　さらに、制御装置は、層状燃焼モードが実行されるときに、燃料中の判定された酸素含有量に関連／依存して、内燃エンジンの燃焼サイクルの圧縮行程中に噴射される燃料の量を設定または修正または適応または変更するように構成されていてもよい。そうすることにより、燃焼エンジンは、燃料消費量、ＰＮ排出量などに関して最適な運転をすることができる。
　さらに、判定された燃料中の酸素含有量が第１の閾値以上であり、かつ、第２の閾値以下である場合には、燃料中の酸素含有量が多いほど、内燃エンジンの燃焼サイクルの圧縮行程中に噴射される燃料の量を増加させる。これは、好ましくは、化石燃料とｅ燃料との混合物が酸素含有量に関して分析され、燃料噴射が分析結果に適合されることを含んでいてもよい。間接的に検出された酸素含有量により、２つの燃料の酸素含有量が既知であれば（これが真実であれば）、燃料混合物中の化石燃料とｅ燃料の比率を判定することができ、混合物の種類ごとに最適な燃焼設定を適用することができる。閾値間の範囲を設定することにより、検出された酸素の増加に関連している場合には、例えば、圧縮行程中の燃料噴射量を増加させることによって、燃焼をさらに正確に制御することができる。これにより、すべての混合比率において安定した効率的で低ＰＮの燃焼が可能となる。
　さらに、内燃エンジンの燃焼サイクルの圧縮行程中に噴射される燃料の量に加えて、制御装置は、層状燃焼モードの間、動作条件、例えばエンジン負荷、エンジンの回転速度に応じて、少なくともさらなるエンジン制御パラメータを制御するように構成されていてもよい。前述した制御に加えて、燃焼制御のための酸素含有量だけでなく、エンジン速度、エンジン負荷などのパラメータも考慮して、異なるエンジン動作条件と燃料混合物に合わせて、精密でテーラーフィットな制御を適用することができるようにしてもよい。
　エンジンの運転パラメータと酸素含有量を考慮に入れる例としては、以下のようなものが含まれる。
　また、内燃エンジンの動作条件が中回転速度で中高負荷の場合、制御装置は、燃料中の酸素含有量が多いほどグローバルラムダ値を高く設定するように構成されていてもよい。これにより、特に、低ＰＮ排出量の燃料混合物の全範囲にわたって燃料消費量を最適化することが可能になる。速度／荷重の中間範囲は、例えば、最大値の２０％から８０％の間、好ましくは３０％から７０％の間、より好ましくは４０％から６０％の間であってもよい。
　さらに、内燃エンジンの動作条件が低回転速度で高負荷の場合には、制御装置は、燃料中の酸素含有量が多いほど火花抑制度を低く設定するように構成してもよい。高域と低域は、それぞれ７０％超、３０％未満であってもよい。好ましくは、それぞれ８０％超、２０％未満であってもよい。
　さらに、前記制御装置は、前記内燃エンジンの動作条件が低回転速度で低負荷の場合には、前記燃料中の酸素含有量が多いほど火花抑制度を高く設定するように構成されていてもよい。
　さらに、制御装置は、燃料中の酸素含有量が多いほど層状燃焼モードが使用される領域が広いエンジン運転マップを適用するように構成されていてもよい。領域は、例えば、エンジン負荷とエンジン速度を２つの異なる軸にプロットしたエンジンマップ内の領域を示してもよく、燃料混合物中に検出された酸素含有量に応じて、制御装置によって異なるエンジンマップが使用されてもよく、層状燃焼モードのための領域は、検出された酸素含有量が高いエンジンマップで使用される場合に増加する。
　さらに、制御装置は、燃料の給油後に少なくとも１回、燃料中の酸素含有量の測定を制御するように構成されていてもよい。これにより、時間が経過しても、混合物が酸素濃度を安定的に維持していることを前提とした燃料混合物の正確かつ低労力の判定が可能となる。他の選択肢として、より頻繁に、例えば、内燃エンジンの各始動後に、酸素含有量を検出／判定／測定することを含んでもよい。
　さらに、制御装置は、酸素検出器および／または内燃エンジンの運転パラメータから燃料中の酸素含有量を判定するユニットを含み得る酸素判定部によって、燃料中の酸素含有量の測定値を取得するように構成されていてもよい。酸素検出器は、例えば特許文献１に記載されているＴＨｚ検出を用いて分子内酸素を検出してもよいし、他のセンサを用いて検出してもよい。別の選択肢として、燃料混合物の燃焼特性に基づいて酸素含有量を推定することを含んでもよい。さらに、車両は、給油履歴をメモリに保持し、給油の都度、例えば車両と給油所との間の無線通信等により、給油所から燃料の特性に関する情報を受信するようにしてもよい。
　さらに、従う制御装置は、使用／判定される燃料混合物に応じて燃焼をさらに最適化するために、燃料のポートおよび／または直接噴射を制御し、吸気行程および／または圧縮行程の間に分割燃料噴射を制御するように構成されていてもよい。
　本明細書に記載された主題には、特に内燃エンジンと制御装置とを組み合わせたシステムが含まれており、このシステムの制御方法は、酸素判定部によって検出された燃料中の酸素含有量に基づいて内燃エンジンを制御することを含んでもよい。さらに、前記制御方法は、前記制御装置の上述および以下の構成と関連して説明した制御ステップをさらに含んでもよい。
　さらに、コンピュータによって実行されると、コンピュータに制御方法を実行させる命令を含むメモリに格納可能なコンピュータプログラム製品が請求される。
　まとめると、化石燃料とｅ燃料の混合物を自動車の内燃エンジンの動力源として燃焼させることは、特に、完全に排出ゼロの燃料／車両の選択肢のない、大量市場では利用可能になっていない移行期間においては、温室効果ガス排出量を削減するための選択肢を追加することになるかもしれない。これらの混合物を燃焼させることから生じる技術的課題、および最適化された燃料消費量、ＰＮ排出量の低減などの観点から生じる技術的課題は、本明細書に記載され、請求された主題によってきちんと対処されている。
　以下では、主題は、添付の例示的および概略図面を参照して、少なくとも１つの好ましい実施例に基づいてさらに説明される。
図１は内燃エンジンの気筒の概略図である。 図２ａ～２ｂは異なる燃焼制御モードの間の気筒の燃焼室の概略図である。 図３は制御方法を示す。 図４は従来の燃焼制御方式と比較した請求項の主題の基本原理を示す図である。 図５ａ～５ｃは使用事例１を示す。 図６ａ～６ｃは使用事例２を示す。 図７ａ～７ｃ使用事例３を示す。
　図１は、１以上の気筒１００を有していてもよい別の不特定の内燃エンジン（図示せず）の気筒１００を模式的に示している。エンジンは、例えば、２気筒、３気筒、４気筒、６気筒、８気筒、またはそれ以下／それ以上の気筒を有していてもよい。エンジンは、その中に燃焼室９０を画定するために気筒１００内で繰り返し往復運動するためのクランクシャフト（図示せず）によってコネクティングロッド１２０を介して駆動される少なくとも１つのピストン１１０から構成されている。
　燃焼室９０には、吸気弁７１を有する（エア）吸気ポート７０と、排気弁８１を有する排気ポート８０とが接続されている。周囲の空気は、吸気ポート７０を通って燃焼室９０内に取り込まれる。排気ガスは、排気ポート８０を介して燃焼室９０から排出される。点火プラグを含む点火装置６０が設けられ、任意に、プレチャンバ燃料噴射装置およびプレチャンバ（両方とも図示せず）が内燃エンジンに任意で取り付けられてもよい。
　さらに、直接燃料噴射装置５０またはその少なくとも一部が、燃焼室９０の内部に接合され、その内部に燃料を噴射することを可能としている。直接燃料噴射装置５０は、好ましくは、電気油圧式燃料噴射装置または圧電式燃料噴射装置であってもよい。さらに、気筒１００の吸気ポート７０にポート型燃料４０噴射装置が接続されていてもよい。なお、直接燃料噴射装置５０の高圧燃料供給およびポート燃料噴射装置４０の高圧燃料供給または低圧燃料供給については図示していない。また、燃料噴射は、直接主要燃料噴射装置５０とポートメイン燃料噴射装置４０とのいずれか一方で行ってもよいし、両方の噴射装置に分割して行ってもよい。
　特に点火装置（複数可）を制御することができる制御装置１０が、図１にさらに示されている。制御装置１０は、点火装置６０、直接燃料噴射装置５０および／またはポート燃料噴射装置４０に電気的に接続されており、複数の部／噴射装置／アクチュエータを制御するように構成されていてもよい。制御装置１０は、例えば、エンジン制御装置（ＥＣＵ）であってもよいし、その一部であってもよい。なお、制御装置１０は、他の制御装置であってもよく、制御装置１０と被制御装置との間の信号線の接続は、図１の例とは異なっていてもよい。例えば、制御装置のサブグループを制御してもよい複数の制御装置１０が存在してもよく、例えば、１つの制御装置１０が点火装置６０のみを制御してもよく、別の制御装置１０が燃料噴射装置のみなどを制御してもよい。さらに、複数の制御装置１０が存在する場合、これらの制御装置１０は、互いに階層的に、または別の方法で相互に接続されていてもよい。あるいは、内燃エンジンの複数のアクチュエータの制御機能のすべてを含む単一の制御装置１０があってもよい。
　図１は、さらに、内燃エンジンの部品間の電気的接続と、各部品に入出力されるいくつかの信号を示している。具体的には、図１の例では、燃料タンク３５と噴射装置４０，５０とが流体的に接続された酸素検出器または酸素判定部２０が示されている。低圧ポンプ３１は、酸素判定部２０とポート燃料噴射装置４０とを接続し、高圧ポンプ３２は、酸素判定部２０と直接燃料噴射装置５０とを図１の例では接続している。好ましくは、図示のように、酸素判定部２０は、タンク３５の下流側であって、前記ポンプ３１，３２の上流側に設けられている。噴射装置４０，５０に供給される前の燃料は、燃料中に含まれる酸素の絶対量または相対量に関して、酸素判定部２０によって分析される。例えば、判定は、０％から１００％の間の一定の割合で燃料中にｅ燃料が含まれているという結果を返してもよい。燃料混合物中のｅ燃料の量の判定は、混合物に含まれる燃料の既知の酸素含有量を用いて行うことができる。しかしながら、本明細書に記載された制御は、燃料混合物の酸素含有量のみを判定する、すなわち、混合物中の化石燃料とｅ燃料の比率を判定することなくても十分に可能である。
　さらに、図１には、信号接続線が示されている。酸素判定部２０と制御装置１０との間には、判定された燃料中の酸素の量／比率に関する情報を制御装置１０に提供するための１本の信号接続線が設けられている。さらに、制御１０に入力され、内燃エンジン／燃焼の制御に使用される更なる信号の例が描かれており、例えば、クランク角信号、吸気質量流量及び吸気温度、冷却水温度等が挙げられる。制御装置１０は、特に、燃料噴射装置４０，５０に制御信号を出力してもよい。
　図１に描かれた例では、制御装置１０は、燃料中の酸素の量または燃焼室９０で燃焼されるべき化石燃料に対するｅ燃料の比率に関する情報を受信することが可能である。なお、酸素の測定／判定は、燃料が噴射装置４０、５０に圧送される度に行われる必要はないが、これも一つの選択肢である。別の好ましい選択肢として、タンク３５に接続されたセンサ（図示せず）が、補給操作の直後にのみ酸素量が判定されるように、補給のプロセスを検出することを含んでもよい。さらに、前記センサは不要であってもよく、制御装置１０は、代わりに、例えば、タンク内の燃料のレベルなどに基づいて、補給動作を示す信号を受信してもよい。さらなる選択肢として、エンジンが新たに始動された後、酸素量／比率が毎回判定されることを含んでもよい。
　酸素判定部２０は、例えば、燃料中の酸素、好ましくは分子内酸素含有量を検出／測定／判定することが可能なセンサを使用してもよい。一つの技術として、特許文献１に記載されているようなテラヘルツ電磁波と各変換器を用いたものがある。さらに、酸素含有量を検出するためのセンサを用いる以外にも、燃焼状態を検出して、酸素含有量および／またはそこから得られる燃料混合物を判定するようにしてもよく、例えば、化石燃料とｅ燃料とでは、混合物が変われば燃焼状態が変化するなど、燃料特性が異なるようにしてもよい。これを検出し、例えば、制御装置１０または車両内の他の場所に記憶されたマップを用いて、酸素含有量を判定することができる。さらに、給油所は、車両／制御装置１０と給油所との間の移動体通信等の方法により、給油時に給油された燃料の情報を車両に配信し、給油履歴の保持に基づいて酸素含有量を判定することができるようにしてもよい。
　図２では、図２ａにおいて、均質燃焼を行う場合の燃焼室９０内の燃焼パターンの典型例を示す。燃料は、燃焼室９０への噴射後、むしろ均一に分布する（図２ａのゾーンＡを参照）。図２ｂは、層状燃焼を行う場合の燃焼室９０内の燃焼パターンの典型例を示す図である。燃料は、噴射後に層状に分配される（図２ｂの燃焼室９０内の例示的なゾーンＡおよびＢを参照）。層化は、例えば、注入を複数の注入に分割すること、および／または直接およびポート噴射装置４０、５０を組み合わせて使用することによって達成されてもよい。好ましくは、本実施例で使用される１つの可能性は、１つの燃焼サイクルのための燃料の総量を少なくとも２つの噴射に分割することを含み、１つの噴射は圧縮行程中に、特に好ましくは、下死点（ＢＤＣ）よりも上死点（ＴＤＣ）に近い位置で行われる。より具体的な適用のシナリオおよび実施例については、以下の図との関連で説明する。
　図３は、本明細書で説明した制御方法およびそれを遂行するように構成された制御装置を、敬意をもって説明する、好ましい例を示す図である。第１のステップＳ１００では、燃料中の酸素含有量を判定する。任意のさらなるステップでは、判定は、化石燃料と比較したｅ燃料の比率を判定するために使用されてもよい。
　判定された酸素含有量が、燃料中の酸素の１０％から４５％の範囲で設定されてもよい、好ましくは２０から４５％の範囲で設定されてもよく、特に好ましくは３５％から４０％の範囲で設定されてもよい第１の閾値（Ｓ１０１）未満であることが判明した場合、均質燃焼モード（複数可）は、制御装置１０によって実行される。そうでない場合は、ステップ１０２において、酸素含有量が、好ましくは４５％超、特に好ましくは５０％超に設定された、第２の閾値未満であるか、またはそれを超えるかがチェックされる。好ましくは、第２の閾値は６０％よりも低く設定され、特に好ましくは５０％から５５％の範囲に設定される。最も好ましくは、第２の閾値は、タンク内の純粋なｅ燃料に期待される値の前後（数％ポイント以内）に設定される。判定された酸素含有量が第２の閾値超である場合には、圧縮モード時の噴射される燃料の量が燃料中の酸素含有量に依存しない層状燃焼モードを実行する（Ｓ１０３）。そうでない場合は、酸素含有量が第２の閾値未満であることが判明した場合（Ｓ１０２）、圧縮モード時の噴射される燃料の量が燃料中の酸素含有量に依存する層状燃焼モードを実行する（Ｓ１０４）。好ましくは、後者の場合、圧縮行程中に噴射される燃料の量は、酸素含有量の増加レベルに対して直線的に増加する関係を有する。ステップＳ１０１で酸素含有量が第１の閾値未満であると判定された場合には、均質燃焼モードを実行する（Ｓ１０５）。
　図４から図７は、制御モードの具体的な実施例／使用事例を示しているが、これらは本明細書に記載された主題を限定するものではなく、さらなる実施例は本明細書に記載された主題に包含されるものと考えられる。図４は、主題の根底にある基本原理を示したものである。ガソリンなどの従来型／化石燃料は、吸気行程中、１回の燃料の噴射で燃焼させることができる。特に、上述したような高酸素含有量燃料として解釈されるべきｅ燃料を燃焼させる場合には、ｅ燃料のエネルギー密度が低下しているため、噴射量が増加する。
本明細書に記載された主題および上述の実施例は、特に、燃料の酸素含有量を介して判定されるｅ燃料の量が相対的に高い場合に層状運転が適用される制御概念を適用する。次に、図５～図７は、適用のシナリオ／使用事例の具体例を示しており、特に、燃料中の酸素含有量をエンジンの制御モードの選択に用いるだけでなく、エンジンの状態も選択することで、内燃エンジンの制御に用いる例を示している。
　図５ａ、６ａおよび７ａは、それぞれ、縦軸にエンジン負荷、横軸にエンジン速度、および図５ｂ、ｃ、６ｂ、ｃおよび７ｂ、ｃにさらに描かれた３つの例示的な使用事例１から３のための３つの領域のエンジンマップを示している。図５ｂおよび５ｃは、エンジンが最良／高効率を達成するための制御を可能にするエンジンマップの領域で動作する場合の使用事例を示している。高効率／最良効率制御領域は、エンジン負荷とエンジン速度の中間域に位置している。好ましくは、中間域は、２０％と８０％の間、より好ましくは３０％と７０％の間、より好ましくは４０％と６０％の間、非常に好ましくは４５％と５５％の間に位置している。燃料中の酸素含有量が、燃料中の酸素含有量の３５％から４０％の間で図５ｃに示されている第１の閾値よりも高いことが判明するとすぐに、圧縮行程中に少なくとも１つの燃料噴射（図５ｂ参照）を行う層状運転が開始される。圧縮行程時の燃料噴射は、噴射される燃料の量に関して、吸気行程時の噴射量よりも小さいことが好ましい。非常に好ましくは、圧縮行程噴射は、ＴＤＣの少し前、例えばクランク角３００°の後に実施される。
　燃料中の酸素含有量に基づく使用事例１のために実施される制御パラメータおよびその具体的な制御は、図５ｃに示されている。図は、第１の閾値未満では、燃料中の酸素含有量の正確な値にかかわらず、指示されたパラメータが一定に維持されることを示している。使用事例１で特に注目すべきパラメータは、圧縮行程噴射量（図５ｃでは［ｍｇ］で表示）、ラムダ値、および燃料消費量（ＬＨＶ正規化）である。第１の閾値未満の酸素含有量値の領域では、均質燃焼が行われ、圧縮行程中に噴射される燃料の量は常にゼロに保たれ、ラムダは常に１．０に保たれる。しかし、燃料中の酸素含有量が第１の閾値と第２の閾値との間の範囲内にあることが判明した場合には、燃料中の酸素含有量の値が増加するに伴い、圧縮行程噴射量ならびにラムダ値も同様に増加させる。図５ｃでは、ほぼ直線的な関係を示しているが、他の相関関係が適用されてもよい。図５ｃの例のように、５０％から５５％の間に位置する第２の閾値から始まり、圧縮行程噴射量とラムダ値の両方が最大化され、さらに増加する酸素含有量の値にわたって一定に維持される。図５ｃに示す例示的な値は、圧縮行程中でラムダが２．０の間の燃料噴射量が５～１０ｍｇの間である。また、図５Ｃの最下段のグラフの減少傾向にも示されている上述した制御により、燃料消費量を最適化することができる。
　図６に示す使用事例２は、ノック状態またはノックゾーンの冷却動作を示している。図６ａに示すように、エンジン速度は比較的低く、例えば４０％以下であり、エンジン負荷は最大に近く、例えば８０％以上である。使用事例２の制御において特に注目すべきパラメータは、やはり、図６ｃの圧縮行程噴射量とＭＦＢ５０の値である。図６ｃからわかるであろうが、層状運転（図６ｂを参照）は、第１の閾値を越えるｅ燃料量（図５ｃと同様に示されている）に対して適用されている。圧縮行程噴射量は、第２の閾値に至るまで、燃料中の酸素含有量が増加するにつれて再び増加する。しかし、図６ｃの中段のグラフが示すように、着火は遅延側から最適側にシフトしている。燃料に含まれるｅ燃料の量を増やすことで、再び、燃料消費量を向上させることができる。
　さらに、使用事例３は、エンジン速度が非常に低く、例えば２０％または３０％未満であり、エンジン負荷も非常に低く、例えば２０％または３０％未満である触媒加熱シナリオに関連する。この場合、同じパラメータが使用され、図７ｃに示されているが、第２の閾値まで燃料中の酸素の値が増加するほど、点火がより遅れる側にシフトされる。
　制御装置、制御方法、および関連するコンピュータプログラム製品は、低燃料消費量が達成され、低ＰＮ排出量が達成されるように制御が最適化されている内燃エンジンでｅ燃料を使用することを可能にすると説明した。
　概して、本明細書に記載され、図によって示される異なる実施形態、態様、および実施例のすべての特徴は、その一部または全部を組み合わせてもよい。本明細書に記載された主題はまた、発明的活動を適用しなくても当業者に明らかな範囲で、これらの組み合わせを包含するものとする。
　また、説明と図面は、提案された方法、装置、およびシステムの原理を説明しているに過ぎないことにも留意すべきである。したがって、本明細書に明示的に記載または示されていないが、請求された主題の原理を具現化し、その精神および範囲内に含まれる様々な配置を、当技術分野に熟練した者が考案することができることが理解されるであろう。
　また、従属請求項における他の請求項の引用は、従属請求項の記載を分かり易くするために単項引用としているが、本発明は、従属請求項において、複数の請求項を引用する形態（多項従属請求項）、及び、複数の多項従属請求項を引用する形態を含む。
10…制御装置、２０…酸素判定部、３１，３２…ポンプ、３５…タンク、４０…ポート燃料噴射装置、５０…直接燃料噴射装置、６０…点火装置、７０…吸気ポート、７１…吸気弁、８０…排気ポート、８１…排気弁、９０…燃焼室、１００…気筒、１１０…ピストン、１２０…コネクティングロッド

Claims (14)

  1. 　内燃エンジンを制御するための制御装置であって、前記内燃エンジンは、少なくとも１つの気筒と、内部で燃料が燃焼する少なくとも１つの燃焼室と、少なくとも１つの燃料噴射装置と、少なくとも１つの点火装置と、前記燃料中の酸素含有量を判定するように構成された酸素判定部とを備え、
    　前記制御装置は、前記酸素判定部によって検出された燃料中の酸素含有量に基づいて前記内燃エンジンを制御するように構成される、内燃エンジンを制御するための制御装置。
  2. 　前記燃料中の前記酸素含有量が第１の閾値未満である場合には、前記制御装置は、均質燃焼モードが実行されるように前記内燃エンジンを制御し、燃料中の酸素含有量が前記第１の閾値以上である場合には、層状燃焼モードが実行されるように前記内燃エンジンを制御するように構成されている、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記制御装置は、層状燃焼モードが実行されるときに、前記燃料中の前記酸素含有量に基づいて、前記内燃エンジンの燃焼サイクルの圧縮行程中に噴射される燃料の量を設定するように構成されている、請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記燃料中の前記酸素含有量が前記第１の閾値以上であり、かつ第２の閾値以下である場合、前記内燃エンジンの１回の燃焼サイクルの圧縮行程中に噴射される前記燃料の量は、前記燃料中の前記酸素含有量が多いほど多く設定される、請求項２に記載の制御装置。
  5. 　前記内燃エンジンの燃焼サイクルの圧縮行程中に噴射される前記燃料の量に加えて、前記制御装置は、層状燃焼モードの間、前記内燃エンジンの動作条件に応じて、少なくともさらなるエンジン制御パラメータを制御するように構成されている、請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記内燃エンジンの前記動作条件が中回転速度で中から高負荷の場合、前記制御装置は、前記燃料中の前記酸素含有量が多いほどグローバルラムダ値を高く設定するように構成されている、請求項５に記載の制御装置。
  7. 　前記内燃エンジンの前記動作条件が低回転速度で高負荷の場合には、前記制御装置は、前記燃料中の前記酸素含有量が多いほど火花抑制度を低く設定するように構成されている、請求項５に記載の制御装置。
  8. 　前記内燃エンジンの前記動作条件が低回転速度で低負荷の場合には、前記制御装置は、前記燃料中の前記酸素含有量が多いほど火花抑制度を高く設定するように構成されている、請求項５に記載の制御装置。
  9. 　前記制御装置は、前記燃料中の前記酸素含有量が多いほど層状燃焼モードが使用される領域が広いエンジン運転マップを適用するように構成されている、請求項１に記載の制御装置。
  10. 　前記制御装置は、燃料の給油後に少なくとも１回、前記燃料中の前記酸素含有量の測定を制御するように構成されている、請求項１に記載の制御装置。
  11. 　前記制御装置は、酸素検出器および／または前記内燃エンジンの運転パラメータから前記燃料中の前記酸素含有量を判定するユニットを含む前記酸素判定部によって、前記燃料中の前記酸素含有量の測定値を取得するように構成されている、請求項１に記載の制御装置。
  12. 　請求項１に記載の制御装置と、内燃エンジンを含むシステムであって、前記内燃エンジンが、少なくとも１つの気筒と、内部で燃料が燃焼する少なくとも１つの燃焼室と、少なくとも１つの燃料噴射装置と、少なくとも１つの点火装置と、前記燃料内の前記酸素含有量を判定するように構成された酸素判定部とを備えるシステム。
  13. 　前記酸素判定部によって検出された前記燃料中の前記酸素含有量に基づいて前記内燃エンジンの制御を実行する請求項１２に記載の前記システムの制御方法。
  14. 　コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに請求項１３に記載の前記制御方法を実行させる命令を含むメモリに格納可能なコンピュータプログラム製品。
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