(57)【要約】【課題】ＨＣＣＩ燃焼時の燃焼安定度を向上させる【解決手段】本発明は、内燃機関の燃焼室に高オクタン価燃料を供給する第１燃料供給手段と、内燃機関が所定の予混合圧縮着火燃焼領域にあるときに、燃焼室に低オクタン価燃料を直接噴射して供給する第２燃料供給手段と、高オクタン価燃料の推定オクタン価を算出する推定オクタン価算出手段（Ｓ４２）と、推定オクタン価に応じて、予混合圧縮着火燃焼が安定するように低オクタン価燃料の噴射量を制御する噴射量制御手段（Ｓ４４，Ｓ４５）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４
2010065558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に高オクタン価燃料を供給する第１燃料供給手段と、
前記内燃機関が所定の予混合圧縮着火燃焼領域にあるときに、前記燃焼室に低オクタン価燃料を直接噴射して供給する第２燃料供給手段と、
前記高オクタン価燃料の推定オクタン価を算出する推定オクタン価算出手段と、
前記推定オクタン価に応じて、予混合圧縮着火燃焼が安定するように前記低オクタン価燃料の噴射量を制御する噴射量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼安定化装置。
【請求項２】
前記噴射量制御手段は、
前記高オクタン価燃料のオクタン価が所定の第１基準オクタン価である場合における前記低オクタン価燃料の基本噴射量を算出する基本噴射量算出手段と、
前記推定オクタン価が前記第１基準オクタン価より大きいときは前記低オクタン価燃料の基本噴射量を増加させ、前記推定オクタン価が前記第１基準オクタン価より小さいときは前記低オクタン価燃料の基本噴射量を減少させる基本噴射量補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼安定化装置。
【請求項３】
前記第１基準オクタン価は、ハイオクガソリンのオクタン価とレギュラーガソリンのオクタン価との中間の値である
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃焼安定化装置。
【請求項４】
燃焼室に供給された燃料を火花によって着火させる火花点火手段を備え、
前記推定オクタン価算出手段は、前記高オクタン価燃料のオクタン価が所定の第２基準オクタン価である場合における点火時期でその高オクタン価燃料を火花着火させたときのノック強度に基づいて、その高オクタン価燃料の推定オクタン価を算出する
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼安定化装置。
【請求項５】
前記第２基準オクタン価は、ハイオクガソリンのオクタン価である
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃焼安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃焼安定化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関として、高オクタン価燃料であるガソリンを吸気ポート内に噴射供給する第１燃料噴射弁と、低オクタン価燃料である軽油を燃焼室内に直接噴射する第２燃料噴射弁とを備え、燃焼室内において、高オクタン価燃料による高温の雰囲気を形成し、その雰囲気中に低オクタン価燃料の噴霧の塊を点在させて自然発火を促し、予混合圧縮着火燃焼（Homogeneous Charge Compression Ignition；以下「ＨＣＣＩ燃焼」という）を実施するものがある（例えば、特許文献１参照）。これにより、爆発行程において、燃焼室内の複数個所を起点として火炎が拡がるため、実質的な燃焼速度が上がり、ノッキングが発生する前に燃焼を完了することができる。
【特許文献１】特開２００４−１９７６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、内燃機関には高オクタン価燃料としてオクタン価（着火性）が異なる燃料（例えばハイオクガソリンとレギュラーガソリン）が供給される場合がある。そのため、前述した従来の内燃機関では、高オクタン価燃料としてレギュラーガソリンが供給されることを前提として低オクタン価燃料の噴射量を設定していれば、ハイオクガソリンが供給されたときに自着火性が悪化し燃焼が不安定となる。また、高オクタン価燃料としてハイオクガソリンが供給されることを前提として低オクタン価燃料の噴射量を設定していれば、レギュラーガソリンが供給されたときにノッキングが発生しやすくなり燃焼が不安定となる。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、ＨＣＣＩ燃焼時の燃焼安定度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、内燃機関（１）の燃焼室（２３）に高オクタン価燃料を供給する第１燃料供給手段（３５）と、前記内燃機関（１）が所定の予混合圧縮着火燃焼領域にあるときに、前記燃焼室（２３）に低オクタン価燃料を直接噴射して供給する第２燃料供給手段（３６）と、前記高オクタン価燃料の推定オクタン価を算出する推定オクタン価算出手段（Ｓ４２）と、前記推定オクタン価に応じて、予混合圧縮着火燃焼が安定するように前記低オクタン価燃料の噴射量を制御する噴射量制御手段（Ｓ４４，Ｓ４５）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高オクタン価燃料のオクタン価に応じてＨＣＣＩ燃焼が安定するように低オクタン価燃料の噴射量を制御するので、高オクタン価燃料のオクタン価にかかわらずＨＣＣＩ燃焼時の燃焼安定度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジン１の概略図である。
【００１０】
エンジン１は、シリンダブロック２と、その頂部を覆うシリンダヘッド３とを備える。
【００１１】
シリンダブロック２には、シリンダ２１が形成される。シリンダ２１には、ピストン２２が摺動自在に設けられる。これらシリンダブロック２とシリンダヘッド３とピストン２２とによって、ペントルーフ形の燃焼室２３が形成される。
【００１２】
シリンダヘッド３は、吸気ポート３１と、排気ポート３２と、吸気弁３３と、排気弁３４と、第１燃料噴射弁３５と、第２燃料噴射弁３６と、点火栓３７と、を備える。
【００１３】
吸気ポート３１は、燃焼室２３に空気を導入するための流路であり、一端が燃焼室２３の一方の傾斜面に開口する。
【００１４】
排気ポート３２は、燃焼室２３で発生した排ガスを排出するための流路であり、燃焼室２３の他方の傾斜面に開口する。
【００１５】
吸気弁３３は、ピストン２２の上下動に応じて吸気ポート３１の開口を開閉する。
【００１６】
排気弁３４は、ピストン２２の上下動に応じて排気ポート３２の開口を開閉する。
【００１７】
第１燃料噴射弁３５は、吸気ポート３１の開口へ向けて出力発生用の高オクタン価燃料を噴射する。本実施形態では高オクタン価燃料としてガソリンを使用する。
【００１８】
第２燃料噴射弁３６は、燃焼室２３に着火促進用の低オクタン価燃料を直接噴射する。本実施形態では低オクタン価燃料として軽油を使用する。
【００１９】
点火栓３７は、燃焼室２３の頂壁中心に設けられ、第１燃料噴射弁３５から噴射された高オクタン価燃料と吸気との混合気を着火する。
【００２０】
コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４には、ノッキングを検出するノックセンサ４１などの種々のセンサ類からの信号が入力される。
【００２１】
コントローラ４は、予め記憶しておいた燃焼形態切替マップを参照し、エンジン１の運転状態に応じて燃焼形態をＨＣＣＩ燃焼又は火花着火燃焼（Spark Ignition；以下「ＳＩ燃焼」という）に切り替える。
【００２２】
図２は、燃焼形態切替マップである。
【００２３】
図２に示すように、コントローラ４は、低回転・低負荷の所定のＨＣＣＩ燃焼領域において、点火栓３７を使用せずに、第１燃料噴射弁３５から噴射された高オクタン価燃料と、第２燃料噴射弁３６から噴射された低オクタン価燃料と、空気と、の予混合気を圧縮着火するＨＣＣＩ燃焼を実施する。一方、それ以外のＳＩ領域において、点火栓３７を使用して、第１燃料噴射弁３５から噴射された高オクタン価燃料と、空気と、の予混合気を火花着火させるＳＩ燃焼を実施する。
【００２４】
図３は、コントローラ４が実行する燃焼安定化制御について説明するフローチャートである。コントローラ４は、本ルーチンをエンジン１の運転中に所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で実行する。
【００２５】
ステップＳ１において、コントローラ４は、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域内であるか否かを判定する。コントローラ４は、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域内でなければステップＳ２に処理を移行し、ＨＣＣＩ燃焼領域内であればステップＳ３に処理を移行する。
【００２６】
ステップＳ２において、コントローラ４は、ＨＣＣＩ燃焼許可フラグを０にセットする。ＨＣＣＩ燃焼許可フラグは、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域内にあるときに１にセットされるフラグである。
【００２７】
ステップＳ３において、コントローラ４は、ＳＩ燃焼処理を実行する。ＳＩ燃焼処理については、本発明の主要とするところではないので説明を省略する。
【００２８】
ステップＳ４において、コントローラ４は、ＨＣＣＩ燃焼処理を実行する。具体的な内容は、図４を参照して後述する。
【００２９】
図４は、ＨＣＣＩ燃焼処理について説明するフローチャートである。
【００３０】
ステップＳ４１において、コントローラ４は、ＨＣＣＩ燃焼許可フラグが１にセットされているか否かを判定する。コントローラ４は、ＨＣＣＩ燃焼許可フラグが１にセットされていればステップＳ４４に処理を移行し、ＨＣＣＩ燃焼許可フラグが０にセットされていればステップＳ４２に処理を移行する。
【００３１】
ステップＳ４２において、コントローラ４は、高オクタン価燃料のオクタン価推定処理を実行する。具体的な内容は、図５を参照して後述する。
【００３２】
ステップＳ４３において、コントローラ４は、ＨＣＣＩ燃焼許可フラグを１にセットする。
【００３３】
ステップＳ４４において、コントローラ４は、高オクタン価燃料のオクタン価を９５（第１基準オクタン価）と仮定したときの第１燃料噴射弁３５から噴射する高オクタン価燃料の噴射量の基本値及び第２燃料噴射弁３６から噴射する低オクタン価燃料の噴射量の基本値を、エンジン運転状態に応じて算出する。なお、本明細書で説明するオクタン価の数値は全てリサーチオクタン価（ＲＯＮ；Research Octane Number）の数値である。第１基準オクタン価は、ハイオクガソリンのオクタン価が略１００、レギュラーガソリンのオクタン価が略９０であると想定し、その中間の数値としている。
【００３４】
ステップＳ４５において、コントローラ４は、ステップＳ３２で推定した高オクタン価燃料の推定オクタン価に応じて、第１燃料噴射弁３５から噴射する高オクタン価燃料の噴射量の補正値及び第２燃料噴射弁３６から噴射する低オクタン価燃料の噴射量の補正値を算出する。補正値の算出方法の詳細については、図７および図８を参照して後述する。
【００３５】
ステップＳ４６において、コントローラ４は、基本値を補正値で補正した噴射量を第１燃料噴射弁３５及び第２燃料噴射弁３６から噴射する。
【００３６】
図５は、高オクタン価燃料のオクタン価推定処理について説明するフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ４２１において、コントローラ４は、点火時期をハイオクガソリン（オクタン価１００程度（第２基準オクタン価））用のベース点火時期に設定し、ＳＩ燃焼を実施してノック強度を検出する。
【００３８】
ステップＳ４２２において、コントローラ４は、図６のテーブルを参照し、ノック強度に応じて高オクタン価燃料のオクタン価を推定する。
【００３９】
図６は、ノック強度から高オクタン価燃料のオクタン価を推定するテーブルである。このテーブルは、予め実験等によって求められ、コントローラ４に記憶される。
【００４０】
図６に示すように、コントローラ４は、ノック強度が大きいときほど高オクタン価燃料のオクタン価は小さいと推定する。これは、ノック強度が大きいときほど高オクタン価燃料の着火性が良いためと判断できるからである。
【００４１】
図７は、高オクタン価燃料のオクタン価から高オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。このテーブルは、予め実験等によって求められ、コントローラ４に記憶される。
【００４２】
図７に示すように、オクタン価が９５のときは高オクタン価燃料の噴射量補正値が０に設定される。そして、オクタン価が９５より大きくなるほど高オクタン価燃料の噴射量は基本値に対して減少し、オクタン価が９５より小さくなるほど高オクタン価燃料の噴射量は基本値に対して増加する。
【００４３】
図８は、高オクタン価燃料のオクタン価から低オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。このテーブルは、予め実験等によって求められ、コントローラ４に記憶される。
【００４４】
図８に示すように、オクタン価が９５のときは低オクタン価燃料の噴射量補正値が０に設定される。そして、オクタン価が９５より大きくなるほど低オクタン価燃料の噴射量は基本値に対して増加し、オクタン価が９５より小さくなるほど低オクタン価燃料の噴射量は基本値に対して減少する。
【００４５】
図７および図８に示すように、高オクタン価燃料のオクタン価が９５より大きく、予混合気の着火性が相対的に悪くなるときは、高オクタン価燃料の噴射量を減らして低オクタン価燃料の噴射量を増やすことで、ＨＣＣＩ燃焼の安定化を図ることができる。一方で、高オクタン価燃料のオクタン価が９５より小さく、予混合気の着火性が相対的に良いときは、高オクタン価燃料の噴射量を増やして低オクタン価燃料の噴射量を減らすことで、ＨＣＣＩ燃焼時のノックを回避することができる。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、高オクタン価燃料のオクタン価を推定し、推定オクタン価に応じて高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料の噴射量を補正した。これにより、従来では高オクタン価燃料のオクタン価によっては燃焼が不安定になる運転領域やノックが発生する運転領域においてもＨＣＣＩ燃焼を実施できる。すなわち、ＨＣＣＩ燃焼を実施できる運転領域を広げることができる。
【００４７】
ＨＣＣＩ燃焼ではエンジン１の筒内圧力を利用して予混合気を自己着火しているので、１点から燃焼を開始するＳＩ燃焼に比べて複数箇所で燃焼が開始される。そのため、燃焼を伝播させる必要がなくリーンな空燃比での燃焼が可能になり燃費が向上する。したがって、ＨＣＣＩ燃焼を実施できる運転領域を広げることで燃費を向上させることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態は、高オクタン価燃料がハイオクガソリンかレギュラーガソリンかを判定し、その判定結果に基づいて、高オクタン価燃料の噴射量の補正値及び低オクタン価燃料の噴射量の補正値を算出する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００４９】
図９は、ノック強度から高オクタン価燃料がハイオクガソリンかレギュラーガソリンかを判定するテーブルである。
【００５０】
図９に示すように、コントローラ４は、ノック強度が所定のノック強度よりも大きければ、高オクタン価燃料がレギュラーガソリンであると判定する。一方で、ノック強度が所定のノック強度よりも小さければ、高オクタン価燃料がハイオクガソリンであると判定する。
【００５１】
図１０は、高オクタン価燃料がハイオクガソリンかレギュラーガソリンかの判定結果に基づいて、高オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。
【００５２】
図１０に示すように、コントローラ４は、高オクタン価燃料がハイオクガソリンであれば、高オクタン価燃料の噴射量を基本値から一定量だけ減少させる。一方で、高オクタン価燃料がレギュラーガソリンであれば、高オクタン価燃料の噴射量を基本値から一定量だけ増加させる。
【００５３】
図１１は、高オクタン価燃料がハイオクガソリンかレギュラーガソリンかの判定結果に基づいて、低オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。
【００５４】
図１１に示すように、コントローラ４は、高オクタン価燃料がハイオクガソリンであれば、低オクタン価燃料の噴射量を基本値から一定量だけ増加させる。一方で、高オクタン価燃料がレギュラーガソリンであれば、低オクタン価燃料の噴射量を基本値から一定量だけ減少させる。
【００５５】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と異なり高オクタン価燃料のオクタン価を連続的に推定しなくても、ハイオクガソリンかレギュラーガソリンかを判定するだけで、容易に第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】エンジンの概略図である。
【図２】燃焼形態切替マップである。
【図３】燃焼安定化制御について説明するフローチャートである。
【図４】ＨＣＣＩ燃焼処理について説明するフローチャートである。
【図５】高オクタン価燃料のオクタン価推定処理について説明するフローチャートである。
【図６】ノック強度から高オクタン価燃料のオクタン価を推定するテーブルである。
【図７】第１実施形態による高オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。
【図８】第１実施形態による低オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。
【図９】ノック強度から高オクタン価燃料がハイオクガソリンかレギュラーガソリンかを判定するテーブルである。
【図１０】第２実施形態による高オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。
【図１１】第２実施形態による低オクタン価燃料の噴射量補正値を算出するテーブルである。
【符号の説明】
【００５８】
１    エンジン（内燃機関）
２３    燃焼室
３５    第１燃料噴射弁（第１燃料供給手段）
３６    第２燃料噴射弁（第２燃料供給手段）
３７    点火栓（火花点火手段）
Ｓ４２    指定オクタン価算出手段
Ｓ４４    噴射量制御手段、基本噴射量算出手段
Ｓ４５    噴射量制御手段、基本噴射量補正手段
【図１】
2010065558.tif 000003
【図２】
2010065558.tif 000004
【図３】
2010065558.tif 000005
【図４】
2010065558.tif 000006
【図５】
2010065558.tif 000007
【図６】
2010065558.tif 000008
【図７】
2010065558.tif 000009
【図８】
2010065558.tif 000010
【図９】
2010065558.tif 000011
【図１０】
2010065558.tif 000012
【図１１】
2010065558.tif 000013