(57)【要約】【課題】異常燃焼が生じうる許容限界負荷を把握し、安定した予混合自着火燃焼運転を実行できるエンジンの運転制御装置及びエンジンの運転制御方法を提供すること。【解決手段】第１燃料及び第２燃料を含む混合気を圧縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するエンジンの運転制御装置であって、一の気筒をエンジン要求負荷５０よりも高い負荷５１で運転し、残りの気筒をエンジン要求負荷５０よりも低い負荷５２で運転する運転モードを実行可能な制御部と、エンジン要求負荷５０よりも高い負荷５１で運転する一の気筒に異常燃焼が生じるか否かを判別する判別部と、異常燃焼と判別された場合、該異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷Ｑとして設定する設定部とを備え、制御部は、すべての気筒に対して、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑに達するまで、予混合圧縮自着火燃焼運転を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、前記気筒の燃焼室内に第１燃料を供給し、かつ、該第１燃料よりも着火性の高い第２燃料を前記燃焼室内に直接噴射し、前記第１燃料及び前記第２燃料を含む混合気を圧縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するエンジンの運転制御装置であって、
複数の気筒の一部の前記気筒をエンジン要求負荷よりも高い負荷で運転し、前記複数の気筒の残りの前記気筒を前記エンジン要求負荷よりも低い負荷で運転する運転モードを実行可能な制御部と、
前記エンジン要求負荷よりも高い負荷で運転する前記気筒に異常燃焼が生じるか否かを判別する判別部と、
異常燃焼と判別された場合、該異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷として設定する設定部と、を備え、
前記制御部は、すべての前記気筒に対して、前記エンジン要求負荷が前記許容限界負荷に達するまで、前記予混合圧縮自着火燃焼運転を実行する、
ことを特徴とするエンジンの運転制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、残りの前記気筒よりも一部の前記気筒における前記第１燃料の供給量及び前記第２燃料の噴射量の少なくとも一方を増加させることにより、一部の前記気筒の負荷を高めて運転することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの運転制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、一部の前記気筒が前記異常燃焼と判別された場合、一部の前記気筒に対する前記予混合圧縮自着火燃焼運転の運転条件を調整し、
前記許容限界負荷を上回りつつ前記異常燃焼の発生を抑制する新たな運転条件を試行することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの運転制御装置。
【請求項４】
前記エンジン要求負荷が前記許容限界負荷を超えて増加した場合、
前記制御部は、すべての前記気筒の燃焼室内に前記第１燃料を供給し、該第１燃料を含む混合気を圧縮する過程で前記燃焼室内に前記第２燃料をパイロット燃料として直接噴射して自着火燃焼させるパイロット火炎伝播燃焼を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの運転制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、一部の前記気筒を複数の前記気筒の中から順番に選択して決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンの運転制御装置。
【請求項６】
複数の気筒を有し、前記気筒の燃焼室内に第１燃料を供給し、かつ、該第１燃料よりも着火性の高い第２燃料を前記燃焼室内に直接噴射し、前記第１燃料及び前記第２燃料を含む混合気を圧縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するエンジンの運転制御方法であって、
複数の気筒の一部の前記気筒をエンジン要求負荷よりも高い負荷で運転し、前記複数の気筒の残りの前記気筒を前記エンジン要求負荷よりも低い負荷で運転する運転モードを実行する工程と、
前記エンジン要求負荷よりも高い負荷で運転する前記気筒に異常燃焼が生じるか否かを判別する工程と、
異常燃焼と判別された場合、該異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷として設定する工程と、
すべての前記気筒に対して、前記エンジン要求負荷が前記許容限界負荷に達するまで、前記予混合圧縮自着火燃焼運転を実行する工程と、
を備えたことを特徴とするエンジンの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に着火性の異なる第１燃料と第２燃料とを供給し、これら第１燃料及び第２燃料を含む混合気を予混合圧縮自着火燃焼させるエンジンの運転制御装置、及び、エンジンの運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼室内に主燃料（第１燃料）を噴射する燃料噴射弁とは別に、主燃料よりも高自着火性の着火用燃料（第２燃料）を噴射する燃料噴射弁を備え、圧縮行程にて噴射した着火用燃料の自己着火燃焼をトリガとして、燃焼室内の予混合気（主燃料＋空気）を火炎伝播燃焼させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の燃焼法は、高い着火エネルギーによる安定した燃焼を実現できる反面、排出ガスに含まれるＮＯｘやＰＭを低減する要望が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９１９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮＯｘやＰＭを低減するために、近年、燃料と空気を予混合して圧縮自己着火させる予混合圧縮自着火燃焼（例えば、PCCI、RCCIなど）が注目されている。しかし、この予混合圧縮自着火燃焼は、負荷の増加に伴い、着火遅れ期間の確保が困難となるため、中〜高負荷運転では、例えば燃焼速度が過大になるなどの異常燃焼を生じ易い傾向にあり、運転適用範囲が比較的、低負荷領域に限られるという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、気筒内に燃焼状態を検知するセンサを設け、検知信号に基づいて、適正な燃焼となるように、噴射燃料の量や噴射時期を制御することもできるが、使用する燃料が変更された場合には制御範囲外となることも想定される。また、複数気筒を有するエンジンでは、通常、すべての気筒をほぼ同じ負荷で運転するため、高負荷運転によって異常燃焼が生じた場合には、すべての気筒の負荷を下げるなどして回避する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異常燃焼が生じうる許容限界負荷を把握し、安定した予混合自着火燃焼運転を実行できるエンジンの運転制御装置及びエンジンの運転制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の気筒を有し、気筒の燃焼室内に第１燃料を供給し、かつ、該第１燃料よりも着火性の高い第２燃料を燃焼室内に直接噴射し、第１燃料及び第２燃料を含む混合気を圧縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するエンジンの運転制御装置であって、複数の気筒の一部の気筒をエンジン要求負荷よりも高い負荷で運転し、複数の気筒の残りの気筒をエンジン要求負荷よりも低い負荷で運転する運転モードを実行可能な制御部と、エンジン要求負荷よりも高い負荷で運転する気筒に異常燃焼が生じるか否かを判別する判別部と、異常燃焼と判別された場合、該異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷として設定する設定部と、を備え、制御部は、すべての気筒に対して、エンジン要求負荷が許容限界負荷に達するまで、予混合圧縮自着火燃焼運転を実行することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、一部の気筒の運転状況から許容限界負荷を設定し、すべての気筒に対して、エンジン要求負荷が許容限界負荷に達するまで予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するため、すべての気筒に異常燃焼が生じることを回避でき、許容限界負荷までの領域で安定燃焼させることができる。
【０００９】
この構成において、制御部は、残りの気筒よりも一部の気筒における第１燃料の供給量及び第２燃料の噴射量の少なくとも一方を増加させることにより、一部の気筒の負荷を高めて運転する構成としてもよい。この構成によれば、一部の気筒と残りの気筒との間で負荷に差をつけた運転を容易に行うことができる。
【００１０】
また、制御部は、一部の気筒が異常燃焼と判別された場合、一部の気筒に対する予混合圧縮自着火燃焼運転の運転条件を調整し、許容限界負荷を上回りつつ異常燃焼の発生を抑制する新たな運転条件を試行してもよい。この構成によれば、新たな運転条件を試行することで、許容限界負荷の上昇を図ることができ、より高負荷側での安定燃焼を実現することができる。
【００１１】
また、エンジン要求負荷が許容限界負荷を超えて増加した場合、制御部は、すべての気筒の燃焼室内に第１燃料を供給し、該第１燃料を含む混合気を圧縮する過程で燃焼室内に第２燃料をパイロット燃料として直接噴射して自着火燃焼させるパイロット火炎伝播燃焼を実行してもよい。この構成によれば、予混合圧縮自着火燃焼運転からパイロット火炎伝播燃焼運転に変更することにより、エンジン要求負荷が許容限界負荷を超えて増加した場合においても安定燃焼を実現することができる。
【００１２】
また、制御部は、一部の気筒を複数の気筒の中から順番に選択して決定してもよい。この構成によれば、特定の気筒に負荷が偏って課されることを防止でき、エンジン性能を長く保持することができる。
【００１３】
また、本発明は、複数の気筒を有し、気筒の燃焼室内に第１燃料を供給し、かつ、該第１燃料よりも着火性の高い第２燃料を燃焼室内に直接噴射し、第１燃料及び第２燃料を含む混合気を圧縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するエンジンの運転制御方法であって、複数の気筒の一部の気筒をエンジン要求負荷よりも高い負荷で運転し、複数の気筒の残りの気筒をエンジン要求負荷よりも低い負荷で運転する運転モードを実行する工程と、エンジン要求負荷よりも高い負荷で運転する気筒に異常燃焼が生じるか否かを判別する工程と、異常燃焼と判別された場合、該異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷として設定する工程と、すべての気筒に対して、エンジン要求負荷が許容限界負荷に達するまで、予混合圧縮自着火燃焼運転を実行する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、一部の気筒の運転状況から許容限界負荷を設定し、すべての気筒に対して、エンジン要求負荷が許容限界負荷に達するまで予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するため、すべての気筒に異常燃焼が生じることを回避でき、許容限界負荷までの領域で安定燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態に係るエンジンの運転制御装置の機能構成を示す図である。
【図２】図２は、エンジンの各気筒の負荷量変化を示すグラフである。
【図３】図３は、エンジンの制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、別の実施形態に係るエンジンの制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るエンジンの運転制御装置の機能構成を示す図である。本実施形態に係るエンジン１０は、図１に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数（例えば４つ）の気筒１３（１３Ａ〜１３Ｄ）を備えた多気筒型エンジンである。これら気筒１３Ａ〜１３Ｄについて、特段区別する必要が無い場合には、単に気筒１３と称する。エンジン１０は、各気筒１３の内部に往復移動自在に収容されたピストン１４を備え、このピストン１４が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。
【００１８】
気筒１３内には燃焼室１５が形成される。燃焼室１５は、気筒１３の内壁面１３Ａ１とシリンダヘッド１２の下面１２Ａとピストン１４の頂面１４Ａとにより構成されている。本実施形態では、エンジン１０は、燃焼室１５内に着火性の異なる２種類の第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が供給される二元燃料エンジンとして構成されており、第１燃料Ｆ１として天然ガスが用いられ、第１燃料Ｆ１よりも着火性の高い第２燃料Ｆ２として軽油が用いられている。この他にも第１燃料Ｆ１として、ガソリンやＬＰＧ（液化石油ガス）を用いることもできる。また、同一の燃料（例えば軽油）に異なる燃料添加物をそれぞれ加えることにより、着火性を異ならせる構成としてもよい。
【００１９】
燃焼室１５の上部であるシリンダヘッド１２の下面１２Ａには、吸気ポート１６と排気ポート１７とが形成されている。吸気ポート１６及び排気ポート１７には、それぞれ吸気弁１８及び排気弁１９が配置され、これら吸気弁１８及び排気弁１９は、不図示の可変動弁機構により開閉される。
【００２０】
また、吸気ポート１６には、上記した第１燃料Ｆ１を噴射する第１燃料噴射弁２０が設けられている。第１燃料噴射弁２０から噴射された第１燃料Ｆ１は、吸気行程にて吸気ポート１６を通じて空気と共に燃焼室１５内に供給され、燃焼室１５内に空気と第１燃料Ｆ１との混合気が生成される。また、燃焼室１５の上面中央には、該燃焼室１５内に第２燃料Ｆ２を直接噴射する第２燃料噴射弁２１と、燃焼室１５内の燃焼状態としての圧力変化を検知する圧力センサ２２とが設けられている。
【００２１】
これら第１燃料噴射弁２０、第２燃料噴射弁２１及び圧力センサ２２は運転制御装置３０に接続されている。運転制御装置３０は、制御部３１と、判別部３２と、設定部３３とを備える。制御部３１は、第１燃料噴射弁２０及び第２燃料噴射弁２１の燃料噴射量や噴射時期を制御することにより、エンジン１０の動作全般を司る。制御部３１には、アクセル３５の開度等によりエンジン１０への総要求負荷が伝達される。制御部３１は、伝達された総要求負荷に応じて、各気筒１３が分担する負荷を決定し、この負荷の大きさに基づいて各気筒１３の動作を制御する。
【００２２】
本実施形態では、制御部３１は、各気筒１３の負荷を異ならせて運転可能に構成されている。具体的には、制御部３１は、一の気筒１３Ａ（一部の気筒）の第２燃料噴射弁２１から噴射される第２燃料Ｆ２の噴射量を、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄにおける噴射量よりも増加することより、一の気筒１３Ａが発揮する負荷を残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄが発揮する負荷よりも増大させる。もちろん、第１燃料噴射弁２０から噴射される第１燃料Ｆ１の噴射量（供給量）を増加させても良いし、これら第１燃料Ｆ１、第２燃料Ｆ２の両方を増加させてもよい。また、負荷を増大させる気筒１３は、特定のものではなく、制御部３１が、例えば、所定の運転時間が経過するごとに、ローテーションで順番に選択して変更する。これにより、各気筒１３の運転に偏りが生じることを防止でき、エンジン性能を長く保持することができる。
【００２３】
また、制御部３１は、第２燃料噴射弁２１の燃料噴射時期（タイミング）を適宜調整することにより、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を含む混合気を圧縮して該混合気を自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼運転と、第２燃料Ｆ２をパイロット燃料として、第１燃料Ｆ１を含む混合気を自着火燃焼させるマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転（パイロット火炎伝播燃焼運転）と、を選択して実行可能に構成されている。
【００２４】
予混合圧縮自着火燃焼運転は、圧縮行程中期にて、燃焼室１５内に第２燃料Ｆ２を噴射することにより、該燃焼室１５内に第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を含む混合気を生成し、この混合気を圧縮することで、着火性の高い第２燃料Ｆ２から混合気全体を自着火燃焼させる燃焼法である。
【００２５】
一方、マイクロパイロット火炎伝播燃焼運転は、第１燃料Ｆ１を含む混合気の圧縮行程後期にて、燃焼室１５内に第２燃料Ｆ２を噴射することにより、この第２燃料Ｆ２がパイロット燃料として機能し、第１燃料Ｆ１を含む混合気を自着火燃焼させる燃焼法である。
【００２６】
予混合圧縮自着火燃焼運転は、マイクロパイロット火炎伝播燃焼運転に比べて、排出ガスに含まれるＮＯｘやＰＭを低減することができる利点があるため、近年、特に注目されている。しかしながら、予混合圧縮自着火燃焼運転は、負荷の増加に伴い、着火遅れ期間の確保が困難となるため、中〜高負荷運転では、例えば燃焼速度が過大になるなどの異常燃焼を生じ易い傾向にある。このため、本構成におけるエンジン１０の制御では、予混合圧縮自着火燃焼運転を基本としつつ、負荷の増加に応じて、予混合圧縮自着火燃焼運転よりも安定した燃焼法であるマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転に切り替えることにより、エンジン１０の安定燃焼制御を実現する。
【００２７】
判別部３２は、負荷を高めた気筒１３Ａに異常燃焼が生じたか否かを判別する。具体的には、判別部３２は、圧力センサ２２の検出値から気筒１３内の圧力変化率を監視し、圧力変化率が所定の許容範囲を外れた場合に、異常燃焼が生じたと判別する。設定部３３は、判別部３２が異常燃焼を生じたと判別した際の気筒１３Ａの負荷値を取得し、この負荷値を許容限界負荷として設定する。
【００２８】
次に、運転制御装置の動作について説明する。図２は、エンジンの各気筒の負荷量変化を示すグラフである。図３は、動作手順を示すフローチャートである。
【００２９】
図２において、時間経過と共に、右上がりに上昇する破線５０は、エンジン要求負荷を表す。この場合、エンジン要求負荷は、総要求負荷を気筒数で除したもの（総要求負荷／気筒数）に相当する。また、運転開始直後の低負荷運転時には、制御部３１は、すべての気筒１３に対して予混合圧縮自着火燃焼運転を実行する。
【００３０】
制御部３１は、一の気筒１３Ａをエンジン要求負荷５０よりも高い負荷で運転する高負荷気筒に設定する（ステップＳ１）。この場合、制御部３１は、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄをエンジン要求負荷５０よりも低い負荷で運転する気筒に設定する。次に、制御部３１は、エンジン要求負荷５０を取得し（ステップＳ２）、取得したエンジン要求負荷５０に基づき、高負荷気筒である一の気筒１３Ａの負荷５１と、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄの各負荷５２をそれぞれ設定する（ステップＳ３）。一の気筒１３Ａの負荷５１と、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄの各負荷５２とは、これらの平均負荷５３がエンジン要求負荷５０とほぼ一致するように設定される。これにより、エンジン要求負荷５０を満たしつつも、特定（高負荷気筒）の気筒１３Ａの負荷５１を先行して上昇させることができる。
【００３１】
次に、制御部３１は、判別部３２を通じて、高負荷気筒である一の気筒１３Ａに異常燃焼が発生しているか否かを判別する（ステップＳ４）。この判別において、異常燃焼が生じていなければ（ステップＳ４；Ｎｏ）、処理をステップＳ２に戻し、その時点におけるエンジン要求負荷５０に基づいて、ステップＳ２〜ステップＳ４を実行する。一方、異常燃焼が生じている（ステップＳ４；Ｙｅｓ）場合には、制御部３１は、設定部３３に異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷Ｑとして設定させる（ステップＳ５）。
【００３２】
本実施形態では、高負荷気筒に設定された一の気筒１３Ａをエンジン要求負荷５０よりも高い負荷５１で運転することにより、予混合圧縮自着火燃焼運転において異常燃焼が生じる許容限界負荷Ｑを先行して把握することができる。この許容限界負荷Ｑよりも低い負荷であれば、異常燃焼は生じないため、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑに達するまでは、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄの負荷５２を安定して上昇させることができ、すべての気筒１３Ａ〜１３Ｄに対する予混合圧縮自着火燃焼運転を安定して行うことができる。この場合、高負荷気筒に設定された一の気筒１３Ａは、エンジン要求負荷５０が上昇しても、許容限界負荷Ｑに相当する負荷５１で運転を行う。
【００３３】
次に、制御部３１は、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑを超えたか否かを判別する（ステップＳ６）。この判別において、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑを超えていなければ（ステップＳ６；Ｎｏ）、そのまま予混合圧縮自着火燃焼運転を継続して実行する。一方、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑを超えた（ステップＳ６；Ｙｅｓ）場合には、すべての気筒１３において、異常燃焼が生じるおそれがあるため、すべての気筒１３をマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転に変更する（ステップＳ７）。このマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転は、高負荷領域において予混合圧縮自着火燃焼運転よりも安定した燃焼を実現できるため、マイクロパイロット火炎伝播燃焼運転に変更することでエンジン１０の燃焼の安定化を図ることができる。さらに、予混合圧縮自着火燃焼運転からマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転への変更は、第２燃料噴射弁２１の燃料噴射時期や噴射量を変更するだけで実現できるため、既存の装置の制御を変更するだけでよい。
【００３４】
次に、別の実施形態について説明する。この別の実施形態では、予混合圧縮自着火燃焼運転において異常燃焼が生じる許容限界負荷Ｑを先行して把握するだけでなく、許容限界負荷Ｑの引き上げをするために、高負荷気筒に設定された一の気筒１３Ａの運転条件を試行する点で上記した実施形態と異にする。エンジン１０や運転制御装置３０の構成については、同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。図４は、別の実施形態に係るエンジンの制御手順を示すフローチャートである。
【００３５】
図４に示すように、制御部３１は、一の気筒１３Ａをエンジン要求負荷５０よりも高い負荷で運転する高負荷気筒に設定する（ステップＳ１１）。この場合、制御部３１は、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄをエンジン要求負荷５０よりも低い負荷で運転する気筒に設定する。次に、制御部３１は、エンジン要求負荷５０を取得し（ステップＳ１２）、取得したエンジン要求負荷５０に基づき、高負荷気筒である一の気筒１３Ａの負荷５１と、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄの各負荷５２をそれぞれ設定する（ステップＳ１３）。一の気筒１３Ａの負荷５１と、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄの各負荷５２とは、これらの平均負荷５３がエンジン要求負荷５０とほぼ一致するように設定される。これにより、エンジン要求負荷５０を満たしつつも、特定（高負荷気筒）の気筒１３Ａの負荷５１を先行して上昇させることができる。
【００３６】
次に、制御部３１は、判別部３２を通じて、高負荷気筒である一の気筒１３Ａに異常燃焼が発生しているか否かを判別する（ステップＳ１４）。この判別において、異常燃焼が生じていなければ（ステップＳ１４；Ｎｏ）、処理をステップＳ１２に戻し、その時点におけるエンジン要求負荷５０に基づいて、ステップＳ１２〜ステップＳ１４を実行する。一方、異常燃焼が生じている（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）場合には、制御部３１は、設定部３３に異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷Ｑとして設定させる（ステップＳ１５）。
【００３７】
次に、制御部３１は、高負荷気筒である一の気筒１３Ａの運転条件を調整する（ステップＳ１６）。具体的には、制御部３１は、制御プログラムに基づき、一の気筒１３Ａにおける第２燃料噴射弁２１の燃料噴射圧力や噴射時期を調整したり、燃焼室１５内の第１燃料Ｆ１と第２燃料Ｆ２を含む混合気の比率（重量比または体積比）を調整する。この種の運転条件の調整は、すべての気筒１３Ａ〜１３Ｄの平均負荷５３がエンジン要求負荷５０を満たす条件下で行われる。
【００３８】
次に、制御部３１は、調整した運転条件において、一の気筒１３Ａが従前よりも高い負荷５１で運転可能であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。具体的には、制御部３１は、調整した運転条件により、一の気筒１３Ａの負荷５１を従前の負荷よりも高めて運転し、この状態で一の気筒１３Ａに異常燃焼が発生するか否かを判別する。この判別において、従前よりも高い負荷５１で運転可能でなければ（ステップＳ１７；Ｎｏ）、処理をステップＳ１９に移行する。この場合、制御部３１は、運転条件の調整を予め決めた所定回数（所定時間）試行した場合であっても、従前よりも高い負荷５１で運転可能とならなければステップＳ１９に移行する。
【００３９】
一方、この判別において、従前よりも高い負荷５１で運転可能であれば（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、上記した許容限界負荷Ｑを引き上げて更新する（ステップＳ１８）。この場合、制御部３１は、気筒１３Ａの負荷５１が従前の許容限界負荷Ｑに相当する負荷に達すると、新たに調整された運転条件の下で制御する。
【００４０】
本実施形態では、新たな運転条件を試行することで、予混合圧縮自着火燃焼運転において異常燃焼が生じる許容限界負荷Ｑの上昇を図ることができる。このため、すべての気筒１３Ａ〜１３Ｄに対して、より高負荷側での安定燃焼を実現することができる。
【００４１】
次に、制御部３１は、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑを超えたか否かを判別する（ステップＳ１９）。ステップＳ１８で許容限界負荷Ｑが更新された場合には、更新された許容限界負荷Ｑを比較する。この判別において、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑを超えていなければ（ステップＳ１９；Ｎｏ）、そのまま予混合圧縮自着火燃焼運転を継続して実行する。一方、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑを超えた（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）場合には、すべての気筒１３において、異常燃焼が生じるおそれがあるため、すべての気筒１３をマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転に変更する（ステップＳ２０）。このマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転は、高負荷領域において予混合圧縮自着火燃焼運転よりも安定した燃焼を実現できるため、マイクロパイロット火炎伝播燃焼運転に変更することでエンジン１０の燃焼の安定化を図ることができる。さらに、予混合圧縮自着火燃焼運転からマイクロパイロット火炎伝播燃焼運転への変更は、第２燃料噴射弁２１の燃料噴射時期や噴射量を変更するだけで実現できるため、既存の装置の制御を変更するだけでよい。
【００４２】
以上、説明したように、本実施形態によれば、複数の気筒１３を有し、各気筒１３の燃焼室１５内に第１燃料Ｆ１を供給し、かつ、該第１燃料Ｆ１よりも着火性の高い第２燃料Ｆ２を燃焼室１５内に直接噴射し、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を含む混合気を圧縮して自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するエンジン１０の運転制御装置３０であって、一の気筒１３Ａをエンジン要求負荷５０よりも高い負荷５１で運転し、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄをエンジン要求負荷５０よりも低い負荷５２で運転する運転モードを実行可能な制御部３１と、エンジン要求負荷５０よりも高い負荷５１で運転する一の気筒１３Ａに異常燃焼が生じるか否かを判別する判別部３２と、異常燃焼と判別された場合、該異常燃焼が生じた負荷値を許容限界負荷Ｑとして設定する設定部３３とを備え、制御部３１は、すべての気筒１３に対して、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑに達するまで、予混合圧縮自着火燃焼運転を実行するため、すべての気筒１３Ａ〜１３Ｄに異常燃焼が生じることを回避でき、許容限界負荷Ｑまでの領域で安定燃焼させることができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、制御部３１は、残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄよりも一の気筒１３Ａにおける第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２の少なくとも一方の噴射量を増加させることにより、一の気筒１３Ａの負荷５１を高めて運転するため、一の気筒１３Ａと残りの気筒１３Ｂ〜１３Ｄとの間で負荷に差をつけた運転を容易に行うことができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、制御部３１は、一の気筒１３Ａが異常燃焼と判別された場合、一の気筒１３Ａに対する予混合圧縮自着火燃焼運転の運転条件を調整し、許容限界負荷Ｑを上回りつつ異常燃焼の発生を抑制する新たな運転条件を試行するため、許容限界負荷Ｑの上昇を図ることができ、より高負荷側での安定燃焼を実現することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、エンジン要求負荷５０が許容限界負荷Ｑを超えて増加した場合、制御部３１は、すべての気筒１３の燃焼室１５内に第１燃料Ｆ１を供給し、該第１燃料Ｆ１を含む混合気を圧縮する過程で燃焼室１５内に第２燃料Ｆ２をパイロット燃料として直接噴射して自着火燃焼させるマイクロパイロット火炎伝播燃焼を実行するため、エンジン要求負荷が許容限界負荷を超えて増加した場合においても安定燃焼を実現することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、制御部３１は、高負荷気筒となる一の気筒を複数の気筒１３の中から順番に選択して決定するため、特定の気筒に負荷が偏って課されることを防止でき、エンジン性能を長く保持することができる。
【００４７】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００４８】
例えば、本実施形態では、高負荷気筒として、一の気筒１３Ａを設定しているため、この一の気筒１３Ａの負荷５１を早く異常燃焼が生じ得る負荷まで上昇させる利点があるが、高負荷気筒として複数の気筒を設定することもできる。この構成によれば、複数の気筒がそれぞれ独立して、予混合圧縮自着火燃焼運転の運転条件を調整し、許容限界負荷Ｑを上回りつつ異常燃焼の発生を抑制する新たな運転条件を試行できるため、新たな運転条件を早期に見出すこともできる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  エンジン
１３  気筒
１３Ａ  一の気筒（一部の気筒）
１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ  残りの気筒
１５  燃焼室
１６  吸気ポート
１７  排気ポート
２０  第１燃料噴射弁
２１  第２燃料噴射弁
２２  圧力センサ
３０  運転制御装置
３１  制御部
３２  判別部
３３  設定部
５０  エンジン要求負荷
５１、５２  負荷
Ｆ１  第１燃料
Ｆ２  第２燃料
Ｑ  許容限界負荷
【図１】
2018168726.tif 000003
【図２】
2018168726.tif 000004
【図３】
2018168726.tif 000005
【図４】
2018168726.tif 000006