(57)【要約】【課題】運転状態が急激に変化したときにも、容易に対応することができる予混合圧縮着火内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】酸素含有気体と燃料との混合気をシリンダー内で圧縮して自着火させる予混合圧縮着火内燃機関５の制御方法であって、予混合圧縮着火内燃機関に、リサーチ法オクタン価が７０未満である第１の燃料１と、リサーチ法オクタン価が７０以上である第２の燃料２とを備える。内燃機関５の運転状態に応じて、第１の燃料１の供給量と第２の燃料２の供給量とを変化させる。具体的には、内燃機関５が高負荷運転になるほど内燃機関５に供給される全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が低減するように、低負荷運転になるほど全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が増加するように、第１の燃料と第２の燃料との供給量をそれぞれ変化させる。第２の燃料２は、リサーチ法オクタン価が９０以上であることが好ましい。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有気体と燃料との混合気をシリンダー内で圧縮して自着火させる予混合圧縮着火内燃機関の制御方法であって、
該予混合圧縮着火内燃機関に、リサーチ法オクタン価が７０未満である第１の燃料と、リサーチ法オクタン価が７０以上である第２の燃料とを備え、
該内燃機関の運転状態に応じて、第１の燃料の供給量と第２の燃料の供給量とを変化させることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関の制御方法。
【請求項２】
前記内燃機関が高負荷運転になるほど該内燃機関に供給される全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が低減するように、第１の燃料と第２の燃料との供給量をそれぞれ変化させ、低負荷運転になるほど該内燃機関に供給される全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が増加するように、第１の燃料と第２の燃料との供給量をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１記載の予混合圧縮着火内燃機関の制御方法。
【請求項３】
前記第２の燃料は、リサーチ法オクタン価が９０以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の予混合圧縮着火内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素含有気体と燃料との混合気をシリンダー内で圧縮して自着火させる予混合圧縮着火内燃機関の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気等の酸素含有気体とガソリン等の燃料との混合気をシリンダー内で圧縮して自着火させる予混合圧縮着火内燃機関は、均一な混合気を燃焼させるものであり、しかも極めて希薄な混合気でも燃焼させることができる。この結果、前記予混合圧縮着火内燃機関は、高い燃料効率を達成することができる一方、排ガス中の有害物質を低減することができる内燃機関として注目されている。
【０００３】
ところが、前記予混合圧縮着火内燃機関は、前記混合気の着火を自着火により行っているため、着火タイミングを任意に制御することが難しく、ノッキング等の異常燃焼の原因となるという問題がある。これは、前記混合気の自着火現象が、燃料固有の化学的反応性と、該混合気の圧縮によって生じる圧力と温度との上昇の仕方とに支配されるためである。
【０００４】
従来、前記着火タイミングを調整するために、吸気温度を変更したり、燃焼後の排ガスを吸気に再循環させる制御方法が知られている。
【０００５】
しかしながら、前記従来の制御方法では、前記内燃機関の運転状態が急激に変化したときに、対応することが困難であるとの不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、運転状態が急激に変化したときにも、容易に対応することができる予混合圧縮着火内燃機関の制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
予混合圧縮着火内燃機関において着火タイミングを調整するために、自着火遅れ時間の異なる燃料を混合することが考えられる。本発明者らは、炭化水素系燃料の自着火遅れ時間について検討した結果、該自着火遅れ時間は燃料のリサーチ法オクタン価により定まることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
そこで本発明は、かかる目的を達成するために、酸素含有気体と燃料との混合気をシリンダー内で圧縮して自着火させる予混合圧縮着火内燃機関の制御方法であって、該予混合圧縮着火内燃機関に、リサーチ法オクタン価が７０未満である第１の燃料と、リサーチ法オクタン価が７０以上である第２の燃料とを備え、該内燃機関の運転状態に応じて、第１の燃料の供給量と第２の燃料の供給量とを変化させることを特徴とする。
【０００９】
本発明者らの検討によれば、自着火遅れ時間は、一般にリサーチ法オクタン価が小さいほど短くなり、リサーチ法オクタン価が大きいほど長くなる傾向がある。そして、リサーチ法オクタン価７０を境に、それよりリサーチ法オクタン価が大きい燃料では、自着火遅れ時間が著しく長くなる傾向がある。
【００１０】
そこで、本発明の制御方法では、前記予混合圧縮着火内燃機関に、リサーチ法オクタン価が７０未満の第１の燃料と、リサーチ法オクタン価が７０以上の第２の燃料との２種類の燃料を備え、該内燃機関の運転状態に応じて、第１の燃料の供給量と第２の燃料の供給量とを変化させることにより、自着火遅れ時間を調整して、着火タイミングを任意に制御することができる。また、本発明の制御方法では、前記２種類の燃料を備え、前記内燃機関の運転状態に応じて、第１の燃料と第２の燃料との供給量を変化させるので、運転状態の急激な変化に広い範囲で容易に対応することができる。
【００１１】
前記第１の燃料の供給量と第２の燃料の供給量との変化は、具体的には、前記内燃機関が高負荷運転になるほど該内燃機関に供給される全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が低減するように、第１の燃料と第２の燃料との供給量をそれぞれ変化させ、低負荷運転になるほど該内燃機関に供給される全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が増加するように、第１の燃料と第２の燃料との供給量をそれぞれ変化させることにより行う。
【００１２】
また、前記第２の燃料は、リサーチ法オクタン価が９０以上であることが好ましい。このようにすることにより、第１の燃料と第２の燃料との自着火遅れ時間の差が大きくなり、着火タイミングを調節可能な範囲をさらに広くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の制御方法を説明するブロック図であり、図２は他の本実施形態の制御方法を説明するブロック図である。
【００１４】
本実施形態の制御方法は、図１示のように、第１の燃料を収容した燃料タンク１と、第２の燃料を収容した燃料タンク２とを備える装置により実施することができる。燃料タンク１は供給導管３を介して、また燃料タンク２は供給導管４を介して予混合圧縮着火内燃機関５に接続されており、予混合圧縮着火内燃機関５内で第１の燃料と第２の燃料とが混合されるようになっている。また、供給導管３，４の途中にはそれぞれ調節弁６，７が設けられており、第１の燃料の供給量と第２の燃料の供給量とを変化させることができるようにされている。
【００１５】
前記第１の燃料は、リサーチ法オクタン価が７０未満の燃料であり、このような燃料として、例えば、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサン、ノルマルヘプタン、１−ヘプテン、１−オクテン等を挙げることができる。
【００１６】
一方、前記第２の燃料は、リサーチ法オクタン価が７０以上の燃料であり、このような燃料として、例えば、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、２，２−ジメチルブタン、２，３−ジメチルブタン、２，２，４−トリメチルペンタン、１−ペンテン、１−ヘキセン、シクロヘキセン、メチルシクロペンタン等を挙げることができる。
【００１７】
本実施形態では、予混合圧縮着火内燃機関５の運転状況に応じ、調節弁６，７の開度を調節して、予混合圧縮着火内燃機関５に対する第１の燃料の供給量と第２の燃料の供給量とを変化させる。このとき、調節弁６，７の開度を調節は、予混合圧縮着火内燃機関５が高負荷運転になるほど該内燃機関５に供給される全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が低減するように、第１の燃料と第２の燃料との供給量をそれぞれ変化させ、低負荷運転になるほど該内燃機関５に供給される全燃料中に占める前記第１の燃料の割合が増加するように、第１の燃料と第２の燃料との供給量をそれぞれ変化させるように行う。
【００１８】
本実施形態では、前記２種類の燃料を備え、調節弁６，７の開度を調節することにより、各燃料の予混合圧縮着火内燃機関５に対する供給量を調整することができるので、着火タイミングを調整することができ、予混合圧縮着火内燃機関５の運転状態の急激な変化にも、広い範囲で容易に対応することができる。
【００１９】
本実施形態では、予混合圧縮着火内燃機関５内で第１の燃料と第２の燃料とが混合されるようにしているが、図２示のように、供給導管３，４を混合装置８に接続し、混合装置８内で第１の燃料と第２の燃料とが混合されるようにしてもよい。混合装置８内で得られた第１の燃料と第２の燃料との混合物は、供給導管９により予混合圧縮着火内燃機関５に供給される。
【００２０】
次に、各種燃料の自着火遅れ時間を定容高圧燃焼試験機（米国石油化学株式会社製、商品名：ＦＩＡ−１００）を用いて測定した結果を表１、図３に示す。この試験機は、約７００ｍｌの容積を備える円筒形の燃焼チャンバー内に、予め所定の圧力、温度の空気を充填しておき、該燃焼チャンバーの上部に設けられたノズルから燃料を噴射して、圧力モニターにより自着火遅れ時間を測定するものである。本実施形態では、５５０℃の温度、４．０ＭＰａの圧力で、燃料の噴射量を１回につき０．０８ｍｌとして、自着火遅れ時間を測定した。
【００２１】
【表１】
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表１、図３から、各種燃料の自着火遅れ時間は、リサーチ法オクタン価が小さいほど短くなり、リサーチ法オクタン価が大きいほど長くなる傾向があり、リサーチ法オクタン価７０を境に、それよりリサーチ法オクタン価が大きい燃料では、自着火遅れ時間が著しく長くなる傾向があることが明らかである。
【００２２】
また、自着火遅れ時間が長くなる傾向は、リサーチ法オクタン価が９０以上の燃料について特に顕著であり、このような燃料を第２の燃料とすることにより、第１の燃料と第２の燃料との自着火遅れ時間の差を拡大することができ、着火タイミングを調節可能な範囲を広くすることができることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御方法の一実施形態を説明するブロック図。
【図２】本発明に係る制御方法の他の実施形態を説明するブロック図。
【図３】各種燃料のリサーチ法オクタン価と自着火遅れ時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…第１の燃料、　２…第２の燃料、　５…予混合圧縮着火内燃機関。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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