多种燃料内燃机.pdf

提供进行根据导入燃烧室内的燃料的燃料特性的最佳燃烧控制的多种燃料内燃机，其将性质不同的至少2种(第1、第2燃料F1、F2)中的至少1种或将包括该至少2种燃料的混合燃料导入燃烧室CC而主要在理论空燃比下运行，包括：判定导入燃烧室CC内的燃料的点火性能及抗爆性能的燃料特性判定单元(电子控制装置(1))；燃烧模式设定单元(该装置(1))，其在该燃料的点火性能好时设定压缩自燃扩散燃烧模式，在该燃料的点火性能差但抗爆性能好时设定预混合火花点火火焰传播燃烧模式，在点火性能和抗爆性能都差时设定火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式；使内燃机在由该燃烧模式设定单元设定的燃烧模式下运行的燃烧控制执行单元(该装置(1))。

1.  一种多种燃料内燃机，该多种燃料内燃机将性质不同的至少2种燃料中的至少1种导入燃烧室、或者将包括该至少2种燃料的混合燃料导入燃烧室而主要在理论空燃比下运行，其特征在于，包括：
燃料特性判定单元，该燃料特性判定单元对导入所述燃烧室内的燃料的点火性能以及抗爆性能进行判定；
燃烧模式设定单元，该燃烧模式设定单元在导入所述燃烧室内的燃料的点火性能好时设定压缩自燃扩散燃烧模式，在导入所述燃烧室内的燃料的点火性能差但抗爆性能好时设定预混合火花点火火焰传播燃烧模式，在导入所述燃烧室内的燃料的点火性能和抗爆性能双方都差时设定火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式；和
燃烧控制执行单元，该燃烧控制执行单元使所述内燃机在由该燃烧模式设定单元设定的燃烧模式下运行。

2.  如权利要求1所述的多种燃料内燃机，其特征在于：所述燃料特性判定单元构成为进而判定导入所述燃烧室内的燃料的蒸发性或者PM/烟雾产生特性；所述燃烧模式设定单元构成为在导入所述燃烧室内的燃料为蒸发性差的燃料或者容易产生PM、烟雾的燃料时不选择压缩自燃扩散燃烧模式。

3.  如权利要求1或2所述的多种燃料内燃机，其特征在于：所述燃烧模式设定单元构成为：在导入所述燃烧室内的燃料具备能够将多种燃烧模式作为设定对象的燃料特性时，选择燃料消耗性能和排放性能或这两种性能中的任意一种性能优异的燃烧模式。

多种燃料内燃机
技术领域
本发明涉及将性质(性状，property)不同的至少2种燃料中的至少1种导入燃烧室、或者将包括该至少2种燃料的混合燃料导入燃烧室而主要在理论空燃比下运行的多种燃料内燃机。
背景技术
以往，已知使用性质不同的多种燃料运行的所谓多种燃料内燃机。例如，在下述的专利文献1中对于使用汽油和轻油的混合燃料运行的多种燃料内燃机进行了公开。该多种燃料内燃机在发动机起动时提高点火性能(着火性，ignitability)较高的轻油的混合比例而使发动机进行扩散燃烧运行，另外，在烟雾排出量较多时、产生爆震时提高烟雾抑制效果、抗爆性能较高的汽油的混合比例而使发动机进行预混合燃烧。另外，在下述的专利文献2中公开了能够使用驾驶者从汽油、轻油、乙醇等多种燃料中选择的燃料进行运行的多种燃料内燃机。进而，在该专利文献2中，对于如果发动机负载为比预定的负载轻的负载则在火花点火模式下运行、如果是高负载则在压缩自燃扩散燃烧模式下运行的多种燃料内燃机进行了记载，所使用的燃料的点火性能越高，在压缩自燃扩散燃烧模式下运行的区域越扩大。
专利文献1：特开平9-68061号公报
专利文献2：特开2004-245126号公报
发明内容
但是，例如，在持续进行依存于特定的燃料固有的性质的运行模式下的运行时，具有由于该特定的燃料消耗尽从而这之后不能进行该运行模式下的运行的可能。而且，在陷入这样的状况时，在所有的运行条件下都限制为依存于剩下的其他燃料的性质的另外的运行模式下的运行，所以有时会使排放性能、输出性能等所代表的发动机性能恶化。另外，取决于车辆的发往地，会有即使是同种燃料也会在品质上产生差别的情况，所以会有这样的情况：例如，虽然该燃料本来被确认并期待燃料特性具有较高的点火性能，但不具备所希望的较高的点火性能。因此，在该情况下，具有这样的可能性：只能够形成不仅点火性能而且烟雾抑制效果、抗爆性能(anti-knocking)较低的混合燃料，会使发动机性能恶化。
因此，本发明的目的在于改善该以往例所具有的不良情况，提供一种能够进行与导入燃烧室内的燃料的燃料特性相对应的最佳的燃烧控制的多种燃料内燃机。
为了达成上述目的，在权利要求1所记载的发明中的多种燃料内燃机将性质不同的至少2种燃料中的至少1种导入燃烧室、或者将包括该至少2种燃料的混合燃料导入燃烧室而主要在理论空燃比下运行，在该多种燃料内燃机中包括：燃料特性判定单元，该燃料特性判定单元对导入该燃烧室内的燃料的点火性能以及抗爆性能进行判定；燃烧模式设定单元，该燃烧模式设定单元在导入该燃烧室内的燃料的点火性能好时设定压缩自燃扩散燃烧模式，在导入该燃烧室内的燃料的点火性能差但抗爆性能好时设定预混合火花点火火焰传播燃烧模式，在导入该燃烧室内的燃料的点火性能和抗爆性能双方都差时设定火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式；和燃烧控制执行单元，该燃烧控制执行单元使内燃机在由该燃烧模式设定单元设定的燃烧模式下运行。
在该权利要求1所记载的多种燃料内燃机中，如果是高点火性能燃料，则能够进行发挥良好的发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)的压缩自燃扩散燃烧。另外，该多种燃料内燃机，如果是点火性能较差却是高抗爆性能燃料，则能够进行发挥良好的发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)的预混合火花点火火焰传播燃烧。进而，该多种燃料内燃机，如果点火性能和抗爆性能双方都差，通过在火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下对点火进行辅助，能够进行发挥良好的发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)的压缩自燃扩散燃烧。
另外，为了达成上述目的，根据权利要求2所记载的发明，在如权利要求1所记载的多种燃料内燃机中：燃料特性判定单元构成为进而判定导入燃烧室内的燃料的蒸发性或者PM/烟雾产生特性；燃烧模式设定单元构成为在导入燃烧室内的燃料为蒸发性差的燃料或者容易产生颗粒状物质(PM)、烟雾的燃料时不选择压缩自燃扩散燃烧模式。
一般，在点火性能高但蒸发性低的燃料的情况下，容易产生不完全燃烧而产生PM、烟雾，但在该权利要求2所记载的多种燃料内燃机中，通过在燃料具有这样的燃料特性时选择压缩自燃扩散燃烧模式以外的燃烧模式(预混合火花点火火焰传播燃烧模式或者火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式)，能够抑制PM、烟雾的产生。
另外，为了达成上述目的，根据权利要求3所记载的发明，在如权利要求1或2所记载的多种燃料内燃机中：燃烧模式设定单元构成为：在导入燃烧室内的燃料具备能够将多种燃烧模式作为设定对象的燃料特性时，选择燃料消耗性能和排放性能或这两种性能中的任意一种性能优异的燃烧模式。
在该权利要求3所记载的多种燃料内燃机中，能够设定能够进一步提高燃料消耗性能、排放性能的更合适的燃烧模式。
与本发明有关的多种燃料内燃机，能够设定根据导入燃烧室内的燃料的燃料特性的最适当的燃料模式，所以能够进行与该燃料特性相对应的最适当的燃料控制，伴随于此，能够发挥良好的发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)。
附图说明
图1是对本发明的多种燃料内燃机的实施例1～4的结构进行表示的图；
图2是对点火性能界限值的图数据的一例进行表示的图；
图3是对抗爆性能界限值的图数据的一例进行表示的图；
图4是对实施例1的多种燃料内燃机的动作进行说明的流程图；
图5是对抗蒸发性界限值的图数据的一例进行表示的图；
图6是对实施例2的多种燃料内燃机的动作进行说明的流程图；
图7是对实施例3的多种燃料内燃机的动作进行说明的流程图；
图8是对实施例3的多种燃料内燃机的动作进行说明的流程图，是表示图7的流程图的后续流程的图；
图9是对实施例4的多种燃料内燃机的动作进行说明的流程图；
图10是对实施例4的多种燃料内燃机的动作进行说明的流程图，是表示图9的流程图的后续流程的图；
图11是对本发明的多种燃料内燃机的实施例5的结构进行表示的图；
图12是对本发明的多种燃料内燃机的实施例5的变形例的结构进行表示的图。
符号说明
1：电子控制装置
41A：第1燃料箱
41B：第2燃料箱
91：缸内压传感器
92：点火正时传感器
93：爆震传感器
94：烟雾传感器
CC：燃烧室
F1：第1燃料
F2：第2燃料
Kl：发动机负载
Ne：发动机转速
Pc：点火性能指数值
Pc0：点火性能界限值
Pk：抗爆性能指数值
Pk0：抗爆性能界限值
Pv：蒸发性指数值
Pv0：蒸发性界限值
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明的多种燃料内燃机的实施例。另外，本发明并不限定于该实施例。
实施例1
基于图1到图4说明本发明的多种燃料内燃机的实施例1。该多种燃料内燃机是将性质不同的至少2种燃料中的至少1种导入燃烧室、或者将包括该至少2种燃料的混合燃料导入燃烧室而运行的内燃机。在本实施例1中，列举后一种多种燃料内燃机为例进行说明。
该多种燃料内燃机由图1所示的电子控制装置(ECU)1执行燃烧控制等各种控制动作。该电子控制装置1由未图示的CPU(中央运算处理装置)、预先储存有预定的控制程序等的ROM(Read Only Memory：只读存储器)、暂时储存该CPU的运算结果的RAM(Random Access Memory：随机存储器)、储存预先准备的信息等的后备(backup)RAM等构成。
首先，基于图1对于在这里所例示的多种燃料内燃机的结构进行说明。另外，在该图1中仅图示1个气缸，但本发明并不限定于此，也能够适用于多气缸的多种燃料内燃机。在本实施例1中，对具备多个气缸的发动机进行说明。
在该多种燃料内燃机中，包括形成燃烧室CC的气缸盖11、气缸体12以及活塞13。在这里，该气缸盖11与气缸体12经由图1所示的气缸盖衬垫14而通过螺栓等紧固，在由此形成的气缸盖11的下面的凹部11a与气缸体12的气缸筒12a的空间内能够往复移动地配置有活塞13。从而，上述的燃烧室CC由该气缸盖11的凹部11a的壁面、气缸筒12a的壁面和活塞13的顶面13a所包围的空间构成。
本实施例1的多种燃料内燃机根据发动机转速、发动机负载等运行条件以及燃烧模式将空气与燃料送入燃烧室CC，执行与该运行条件等相对应的燃烧控制。对于该空气，经由图1所示的进气通路21与气缸盖11的进气口11b而从外部吸入。另一方面，对于该燃料，使用图1所示的燃料供给装置50供给。
首先，对于空气的供给路径进行说明。在本实施例1的进气通路21上，设有将从外部导入的空气中所含的尘埃等异物除去的空气滤清器22，和检测来自外部的吸入空气量的空气流量计23。在该多种燃料内燃机中，该空气流量计23的检测信号向电子控制装置1发送，电子控制装置1基于该检测信号计算吸入空气量、发动机负载等。
另外，在该进气通路21上的空气流量计23的下游侧，设有对向燃烧室CC内吸入的吸入空气量进行调节的节气门24，和对该节气门24进行开关驱动的节气门致动器25。本实施例1的电子控制装置1根据运行条件以及燃烧模式对该节气门致动器25进行驱动控制，调节节气门24的开启角度以使其变为与该运行条件等相对应的阀门开度(换言之，是吸入空气量)。例如，为了设为与运行条件、燃烧模式相对应的空燃比，将该节气门24调节为将必要的吸入空气量的空气吸入燃烧室CC。在该多种燃料内燃机中，设有检测该节气门24的阀门开度、将该检测信号向电子控制装置1发送的节气门开度传感器26。
进而，进气口11b的一端向燃烧室CC开口，在其开口部分处设有对该开口进行开关的进气门31。该开口的数量可以是1个也可以是多个，对该开口的每个配备有进气门31。因此，在该多种燃料内燃机，通过将该进气门31打开而从进气口11b向燃烧室CC内吸入空气，另一方面，通过将该进气门31关闭而将空气的向燃烧室CC内的流入切断。
在这里，作为该进气门31，具有例如伴随着未图示的进气侧凸轮轴的旋转和弹性构件(螺旋弹簧：つるまき)的反弹力而开闭驱动的类型。在这种进气门31中，通过在该进气侧凸轮轴与曲柄轴15之间插置由链条、链轮等构成的动力传递机构而使该进气侧凸轮轴与曲柄轴15的旋转联动，在预定的开闭时刻对其进行开闭驱动。在本实施例1的多种燃料内燃机中，适用这样的与曲柄轴15的旋转同步开闭驱动的进气门31。
但是，该多种燃料内燃机也可以具备能够变更该进气门31的开闭时刻、升程量的所谓可变气门定时与升程机构等可变气门机构(可变气门正时机构，variable valve mechanism)，由此，能够将该进气门31的开闭时刻、升程量变为与运行条件以及燃烧模式相对应的合适的开闭时刻、升程量。进而，在该多种燃料内燃机中，也可以利用能够得到与该可变气门机构同样的作用效果的所谓电磁驱动阀，该电磁驱动阀利用电磁力对进气门31进行开闭驱动。
接下来，对燃料供给装置50进行说明。该燃料供给装置50是将性质不同的多种燃料导入燃烧室CC的装置。在本实施例1中，例示了这样的结构：将性质不同的2种燃料(储存在第1燃料箱41A的第1燃料F1与储存在第2燃料箱41B的第2燃料F2)以预定的燃料混合比例混合，将该混合燃料直接向燃烧室CC内喷射。
具体地说，该燃料供给装置50包括：第1供给泵52A，其将第1燃料F1从第1燃料箱41A吸出向第1燃料通路51A送出；第2供给泵52B，其将第2燃料F2从第2燃料箱41B吸出向第2燃料通路51B送出；燃料混合单元53，其将从该第1以及第2燃料通路51A、51B分别送来的第1以及第2燃料F1、F2混合；高压燃料泵55，其对由该燃料混合单元53生成的混合燃料加压而向高压燃料通路54加压输送；分配通路56，其将该高压燃料通路54的混合燃料向各气缸分配；和各气缸的燃料喷射阀57，其将从该分配通路56供给的混合燃料向燃烧室CC内喷射。
在该燃料供给装置50中，由电子控制装置1的燃料混合控制单元驱动控制该第1供给泵52A、第2供给泵52B以及燃料混合单元53，由此通过燃料混合单元53生成预定的燃料混合比例的混合燃料。例如，该燃料供给装置50可以通过由电子控制装置1的燃料混合控制单元增加或减少该第1供给泵52A与第2供给泵52B的各自的排出量而调节混合燃料的燃料混合比例，也可以根据该燃料混合控制单元的指示由燃料混合单元53增加或减少第1以及第2燃料F1、F2的各自的混合比例而调节混合燃料的燃料混合比例。在这里，该燃料混合比例可以是预定的一定的值也可以是变动值。
另外，该燃料供给装置50由电子控制装置1的燃料喷射控制单元驱动控制该高压燃料泵55以及燃料喷射阀57，由此在所希望的燃料喷射量、燃料喷射时刻以及燃料喷射期间等燃料喷射条件下喷射上述的所生成的混合燃料。例如，该电子控制装置1的燃料喷射控制单元将该混合燃料从高压燃料泵55加压输送，在根据运行条件、燃烧模式等的燃料喷射条件下使燃料喷射阀57执行喷射。
这样向燃烧室CC供给的混合燃料与上述的空气相互作用(一起混合)而通过与燃烧模式相对应的点火模式的点火动作燃烧。然后，该燃烧后的缸内气体(燃烧后气体，排气)从燃烧室CC向图1所示的排气口11c排出。在这里，在该排气口11c上配设有对其与燃烧室CC之间的开口进行开闭的排气门61。该开口的数量可以是1个也可以是多个，对每个开口配备上述的排气门61。因此，在该多种燃料内燃机，通过将该排气门61打开而从燃烧室CC内向排气口11c排出燃烧后气体，通过将该排气门61关闭而将燃烧后气体的向排气口11c的排出切断。
在这里，作为该排气门61，与上述的进气门31同样，能够适用插置动力传递机构的类型，具备所谓可变气门定时与升程机构等可变气门机构的类型，及所谓电磁驱动阀。
另外，在本实施例1的多种燃料内燃机中，向该排气口11c的排出的燃烧后气体(下面，称作“排气”。)经由图1所示的排气通路71向大气放出。在这里，在该排气通路71上，配设有进行排气中的有害成分的净化的排气催化剂装置72。
一般，作为该排气催化剂装置72，已知有对在理论空燃比运行、过浓空燃比运行下产生的排气中的碳化氢(HC)、一氧化碳(CO)以及氮的氧化物(NO_X)发挥有效的净化作用的三元催化剂，和对在稀薄空燃比运行下大量产生的排气中的NO_X发挥有效的净化作用的稀薄NO_X催化剂(NO_X吸藏还原型催化剂)。然而，该稀薄NO_X催化剂现在比三元催化剂价格高。另外，稀薄NO_X催化剂的NO_X吸藏量有个限度，所以如果容量较小，则必须频繁地进行理论空燃比运行、过浓空燃比运行而将该所吸藏的NO_X还原，从而存在将在该还原时产生的HC、CO以及NO_X的一部分向大气放出的顾虑。
因此，在本实施例1的多种燃料内燃机中，将燃烧室CC内的空燃比主要控制为理论空燃比而使发动机运行，为了有效地净化此时产生的排气中的HC、CO以及NO_X，作为排气催化剂装置72使用三元催化剂。
而且，在内燃机中，一般燃烧模式分为扩散燃烧模式与火焰传播燃烧模式，作为与各燃烧模式相对应的点火模式准备有压缩自燃模式和预混合火花点火模式。下面，将其总称为燃烧模式，而分别称为压缩自燃扩散燃烧模式(compression hypergolic diffusion combustion mode)、预混合火花点火火焰传播燃烧模式(premixed spark-ignition flame propagationcombustion mode)。
首先，所谓压缩自燃扩散燃烧模式是这样的燃烧形态：向在压缩行程的燃烧室CC内形成的高温的压缩空气中喷射高压的燃料由此使燃料的一部分自己点火(自燃，self-ignite)，一边将该燃料与空气扩散混合一边使燃烧行进。在这里，难以将燃烧室CC内的压缩空气与燃料瞬时混合，所以在燃料的喷射刚开始后，各处的空燃比产生浓稀差别(不匀)。另一方面，在使燃料扩散燃烧时一般优选使用具有如下所述点火性能优异的燃料，这样的点火性能优异的燃料不用等待所有喷射量喷射完成，而是在适于燃烧的空燃比的部分自发点火。因此，在该压缩自燃扩散燃烧模式中，适于燃烧的空燃比的部分的燃料先自发点火，由此形成的火焰一边将剩余的燃料和空气卷入一边逐渐进行燃烧。
为了使发动机在该压缩自燃扩散燃烧模式下运行，通常需要着火点比压缩空气的压缩热低的点火性能良好的燃料。例如，作为该点火性能较高的燃料，可以考虑轻油、二甲醚(dimethy ehter)等。进而，近年来，作为轻油的代替燃料，GTL(Gas To Liquids：液化气，气体液化燃料)燃料受到瞩目，该GTL燃料容易生成为具有所希望的性质的燃料。因此，对于点火性能较高的燃料，可以使用为了提高点火性能而生成的GTL燃料。这样的点火性能较高的燃料不但使压缩自燃扩散燃烧变为可能，而且在压缩自燃扩散燃烧模式下运行时能够减少NO_X的产生量，进而能够抑制燃烧时的噪音、振动。
另一方面，所谓预混合火花点火火焰传播燃烧模式是这样的燃烧形态：通过火花点火向将燃料与空气预混合而成的燃烧室CC内的预混合气给予火种，一边以该火种为中心使火焰传播一边使燃烧行进。在该预混合火花点火火焰传播燃烧模式中，包含均质燃烧、层状燃烧等燃烧形态，其中该均质燃烧对均匀地混合后的预混合气进行点火，该层状燃烧在点火单元的周围形成浓度较高的预混合气并进而在其周围形成稀薄预混合气，对该较浓预混合气进行点火。
一般，该预混合火花点火火焰传播燃烧模式与压缩自燃扩散燃烧模式不同，容易产生伴随着异常燃烧的爆震。因此，作为适于该预混合火花点火火焰传播燃烧模式的燃料，一般可以考虑以汽油为代表的抗爆性能较高的燃料。作为这样的抗爆性能较高的燃料，除汽油外，已知作为具有抗爆性能较高的性质的燃料而生成的GTL燃料、醇类(酒精)燃料等。
本实施例1的多种燃料内燃机构成为能够进行这两种燃烧模式下的运行。因此，在本实施例1的多种燃料内燃机中，为了能够进行预混合火花点火火焰传播燃烧模式下的运行，配设对预混合气进行火花点火的图1所示的火花塞81。该火花塞81根据电子控制装置1的指示，在到达与预混合火花点火火焰传播燃烧模式时的运行条件相对应的点火时刻时执行火花点火。
另外，在本实施例1中，作为第1燃料箱41A内的第1燃料F1储存有点火性能较高但抗爆性能较低的燃料，作为第2燃料箱41B内的第2燃料F2储存有抗爆性能较高但点火性能较低的燃料。例如，作为第1燃料F1储存有轻油，作为第2燃料F2储存有汽油。因此，对于本实施例1的导入燃烧室CC内的燃料，必需综合考虑各燃料F1、F2的各种各样的燃料特性，但如果第1燃料F1的燃料混合比例较高则变为点火性能良好但抗爆性能较差的燃料特性，如果第2燃料F2的燃料混合比例较高则变为点火性能较差但抗爆性能良好的燃料特性。
这里所示的所谓“导入燃烧室CC内的燃料”，在如本实施例1的多种燃料内燃机那样采取将通过燃料混合单元53混合的各燃料F1、F2的混合燃料向燃烧室CC输送的形态时，指的是该混合燃料。另外，在如后述的图12所示的多种燃料内燃机那样采取将各燃料F1、F2分别向燃烧室CC供给的形态时，将该所供给的各燃料F1、F2的整体称作“导入燃烧室CC内的燃料”。在该情况下，如果第1燃料F1的供给比例较高则变为点火性能良好但抗爆性能较差的燃料特性，如果第2燃料F2的供给比例较高则变为点火性能较差但抗爆性能良好的燃料特性。
在这里，燃料即使是同种的，但在每个销售区域会有或大或小的差异，例如，虽说在某一区域能够得到点火性能良好的燃料，但在其他的区域不一定能够得到同等的点火性能。因此，在通常的内燃机中，在使用燃料特性从预定的范围内偏离的燃料时，可能引起燃烧不良、输出下降、排放性能的恶化等。然而，通常将得到的燃料的性质改变成所希望的性质或者在进入不能得到的区域然后寻找具有所希望的性质的燃料是不现实的。因此，对于该发动机性能的下降，通过在发动机一侧对该燃料的性质的变化进行应对，特别如果能够仅改变燃烧模式、燃料混合比例等燃烧控制形态便能够防止该发动机性能的下降，则优选这样的方式。
因此，在本实施例1的电子控制装置1中，具有：燃料特性判定单元，其对导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性(在这里，至少为点火性能与抗爆性能)进行判定；和燃烧模式设定单元，其根据该判定结果设定燃烧模式。
首先，对燃料特性判定单元进行说明。
对于燃料的点火性能与抗爆性能，能够使用将其良好与否指数化的指数值表示，所以在本实施例1的燃料特性判定单元中，检测导入燃烧室CC内的燃料的点火性能的指数值(下面，称作“点火性能指数值”。)Pc与抗爆性能的指数值(下面，称作“抗爆性能指数值”。)Pk，将这两个值与燃烧模式的切换条件即预定的阈值相比较，由此判定导入燃烧室CC内的燃料的点火性能与抗爆性能良好与否。
具体地说，作为该点火性能指数值Pc，可以利用导入燃烧室CC内的燃料的十六烷值、压缩自燃扩散燃烧时的点火滞后时间(期间)。例如，导入燃烧室CC内的燃料的十六烷值可以从给油时燃料特性判定单元识别的各燃料F1、F2的性质来把握。然而，在本实施例1中，该各燃料F1、F2在燃料混合单元53以预定的燃料混合比例混合然后向燃烧室CC输送，所以如果不考虑该燃料混合比例则不能把握导入燃烧室CC内的燃料(混合燃料)的正确的十六烷值。因此，在本实施例1的燃料特性判定单元中，基于各燃料F1、F2的十六烷值与它们的燃料混合比例计算导入燃烧室CC内的燃料(混合燃料)的十六烷值。另外，对于在给油(供给燃料)时燃料特性判定单元获取的各燃料F1、F2的十六烷值，例如，也可以在车辆上设置由给油作业者输入各燃料F1、F2的性质的输入装置来识别，也可以从给油设备向车辆经由各自的通信装置发送接收给油燃料的种类、性质、给油量等给油信息来识别。另一方面，对于压缩自燃扩散燃烧时的点火滞后时间，可以在压缩自燃扩散燃烧时使用图1所示的缸内压传感器91、点火正时传感器92或者曲轴转角传感器16的检测信号检测。
在这里，作为判断该点火性能时的阈值，例如，设定能够不使发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)恶化地进行压缩自燃扩散燃烧的最低限度的(即最低的)点火性能的点火性能指数值(下面，称作“点火性能界限值”。)Pc0。发动机转速Ne变为越高的转速，另外发动机负载Kl变为越低的负载，则该点火性能界限值Pc0变得越大。因此，在本实施例1中，预先通过实验、模拟求得与运行条件(发动机转速Ne、发动机负载Kl)相对应的点火性能界限值Pc0，预先准备它们的对应关系作为图2所示的点火性能界限值图数据。
另外，作为抗爆性能指数值Pk，可以利用导入燃烧室CC内的燃料的辛烷值、爆震控制时的防爆震点火时刻(trace knock ignition timing)的信息。该辛烷值与上述的十六烷值同样求得即可。另一方面，在应用防爆震点火时刻时，利用基于图1所示的爆震传感器93的检测信息进行的爆震控制时的防爆震点火时刻与基准点火时刻的关系作为抗爆性能指数值Pk即可。
在这里，作为判断该抗爆性能时的阈值，例如，设定能够至少不产生伴随着异常燃烧的爆震地(更优选为不使发动机性能恶化地)进行预混合火花点火火焰传播燃烧的最低限度的(即最低的)抗爆性能的抗爆性能指数值(下面，称作“抗爆性能界限值”。)Pk0。发动机转速Ne变为越低越高的转速，另外发动机负载Kl变为越高的负载，则该抗爆性能界限值Pk0变得越大。因此，在本实施例1中，预先通过实验、模拟求得与运行条件(发动机转速Ne、发动机负载Kl)相对应的抗爆性能界限值Pk0，预先准备它们的对应关系作为图3所示的抗爆性能界限值图数据。
接下来，对燃烧模式设定单元进行说明。
一般，对于内燃机，与预混合火花点火火焰传播燃烧模式运行相比，压缩自燃扩散燃烧模式运行能够得到高输出。因此，在本实施例1中，如果导入燃烧室CC内的燃料具有良好的点火性能，则由燃烧模式设定单元设定压缩自燃扩散燃烧模式。
另一方面，在该导入燃烧室CC内的燃料的点火性能较差但抗爆性能优异时，虽不能在压缩空气中自己点火或者自己点火后失火的可能性较高，但能够进行良好的预混合火花点火火焰传播燃烧。因此，在该燃料的情况下，由燃烧模式设定单元设定预混合火花点火火焰传播燃烧模式。
相反，在导入燃烧室CC内的燃料的点火性能与抗爆性能都较差时，不能进行压缩自燃扩散燃烧模式运行也不能进行预混合火花点火火焰传播燃烧模式运行。但是，在该燃料的情况下，通过强制给予火种，其后能够进行良好的压缩自燃扩散燃烧。因此，在本实施例1的多种燃料内燃机中还预先准备了通过火花塞81进行点火辅助而进行压缩自燃扩散燃烧(火花辅助压缩自燃扩散燃烧，spark assist compression hypergolic diffusioncombustion)的火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式，在该燃料的情况下，由燃烧模式设定单元设定该火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式。
在这里，在本实施例1的电子控制装置1中预先准备燃烧控制执行单元，该燃烧控制执行单元使多种燃料内燃机在由燃烧模式设定单元设定的燃烧模式下运行。此时，对于该燃烧控制执行单元，例如，只要是除了发动机冷态运行时等那样需要急速的燃烧温度的上升的运行时之外的通常运行时，在任何的燃烧模式下都主要在理论空燃比下运行。
下面，基于图4的流程图对本实施例1中的电子控制装置1的控制动作的一例进行说明。
首先，向本实施例1的电子控制装置1中，输入：由燃料特性判定单元如上所述那样检测出的导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性(点火性能指数值Pc以及抗爆性能指数值Pk)，和从曲轴转角传感器16、空气流量计23的检测信号分别把握的运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)(步骤ST5、ST10)。
然后，该电子控制装置1的燃烧模式设定单元将该步骤ST10的运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)分别适配(应用)于图2的点火性能界限值图数据和图3的抗爆性能界限值图数据，分别求出相应的燃烧模式切换条件(点火性能界限值Pc0以及抗爆性能界限值Pk0)(步骤ST15)。
接下来，该燃烧模式设定单元将该点火性能指数值Pc与点火性能界限值Pc0相比较(Pc＜Pc0？)，判断导入燃烧室CC内的燃料的点火性能的好坏(步骤ST20)。
在这里，当在该步骤ST20判定为否定、可知导入燃烧室CC内的燃料具有较高的点火性能时，燃烧模式设定单元将压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式(步骤ST25)。
另一方面，当在该步骤ST20判定为肯定、可知导入燃烧室CC内的燃料的点火性能较差时，燃烧模式设定单元将抗爆性能指数值Pk与抗爆性能界限值Pk0相比较(Pk＜Pk0？)，判断导入燃烧室CC内的燃料的抗爆性能的好坏(步骤ST30)。
然后，当在该步骤ST30判定为肯定、可知导入燃烧室CC内的燃料的点火性能与抗爆性能都较差时，燃烧模式设定单元将火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式(步骤ST35)。
另外，该燃烧模式设定单元，当在该步骤ST30判定为否定、可知导入燃烧室CC内的燃料具有较高的抗爆性能时，将预混合火花点火火焰传播燃烧模式设定为燃烧模式(步骤ST40)。
在本实施例1的电子控制装置1中，燃烧控制执行单元执行燃烧控制，以在这样设定的燃烧模式下进行理论空燃比运行(步骤ST45)。
由此，本实施例1的多种燃料内燃机，在导入燃烧室CC内的燃料为高点火性能燃料时，能够进行良好的理论空燃比下的压缩自燃扩散燃烧，另外，在该燃料为高抗爆性能燃料时，能够进行良好的理论空燃比下的预混合火花点火火焰传播燃烧。另外，即使导入燃烧室CC内的燃料的点火性能与抗爆性能都较差，通过在火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式运行下进行点火辅助，该多种燃料内燃机能够在理论空燃比下进行良好的压缩自燃扩散燃烧。
这样，根据本实施例1的多种燃料内燃机，能够在与导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性相适应的燃烧模式下主要进行理论空燃比运行，所以能够确保适于各燃烧模式的输出性能、燃料消耗性能，同时通过排气催化剂装置72(三元催化剂)净化所产生的排气中的有害成分，能够进行与其燃料特性相适应的最佳燃烧控制而发挥良好的发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)。
实施例2
接下来，基于图5以及图6说明与本发明有关的多种燃料内燃机的实施例2。
在所述的实施例1的多种燃料内燃机中，如果导入燃烧室CC内的燃料具备较高的点火性能，则仅根据该条件选择压缩自燃扩散燃烧模式。然而，在压缩自燃扩散燃烧模式运行时，在虽然是高点火性能燃料但蒸发性较低时，燃料与空气的混合状态变得不均匀而引起不完全燃烧，所以会产生颗粒状物质(PM)、烟雾。
因此，在本实施例2中，对于导入燃烧室CC内的燃料的蒸发性也由燃料特性判定单元进行判定，如果该燃料不具备预定的蒸发性，则选择压缩自燃扩散燃烧模式以外的燃烧模式。
在这里，与点火性能、抗爆性能时同样，检测将导入燃烧室CC内的燃料的蒸发性的良好与否指数化后的指数值(下面，称作“蒸发性指数值”。)Pv，将其与作为燃烧模式切换条件的阈值(下面，称作“蒸发性界限值”。)Pv0相比较，由此判定该燃料的蒸发性的好坏。
具体地说，作为该蒸发性指数值Pv，可以利用压缩自燃扩散燃烧时的排气中的烟雾量。对于该烟雾量，例如，由配置在该排气通路71上的图1所示的烟雾传感器94来检测。因此，在本实施例2的燃料特性判定单元中，也可代替这样的蒸发性，从同样的烟雾量等判定与PM、烟雾有关的产生容易程度的特性(PM/烟雾产生特性)。
另外，作为蒸发性界限值Pv0，设定为能够在压缩自燃扩散燃烧模式运行时抑制PM、烟雾的产生的最低限度的(即最低的)蒸发性有关的蒸发性指数值。发动机转速Ne变为越高的转速，另外发动机负载Kl变为越高的负载，则该蒸发性界限值Pv0变得越大，在本实施例2中，预先通过实验、模拟求得与运行条件(发动机转速Ne、发动机负载Kl)相对应的值，预先准备它们的对应关系作为图5所示的蒸发性界限值图数据。
下面，基于图6的流程图对本实施例2中的电子控制装置1的控制动作的一例进行说明。另外，对于与实施例1的控制动作重复的内容，根据需要省略或者简单化。
首先，向本实施例2的电子控制装置1中，输入：由燃料特性判定单元如上所述那样检测出的导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性(点火性能指数值Pc、抗爆性能指数值Pk以及蒸发性指数值Pv)，和运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)(步骤ST6、ST10)。
然后，该电子控制装置1的燃烧模式设定单元将该步骤ST10的运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)分别适配于图2的点火性能界限值图数据、图3的抗爆性能界限值图数据以及图5的蒸发性界限值图数据，分别求出相应的燃烧模式切换条件(点火性能界限值Pc0、抗爆性能界限值Pk0以及蒸发性界限值Pv0)(步骤ST16)。
本实施例2的燃烧模式设定单元与实施例1同样将点火性能指数值Pc与点火性能界限值Pc0相比较而判断导入燃烧室CC内的燃料的点火性能的好坏(步骤ST20)，当在该步骤ST20判定为否定、可知导入燃烧室CC内的燃料具有较高的点火性能时，接下来将蒸发性指数值Pv与蒸发性界限值Pv0相比较(Pv≥Pv0？)，判断导入燃烧室CC内的燃料的蒸发性的好坏(步骤ST22)。
在这里，当在该步骤ST22判定为肯定、可知导入燃烧室CC内的燃料具备较高的点火性能与较高的蒸发性时，燃烧模式设定单元将压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式(步骤ST25)。
另一方面，当在该步骤ST22判定为否定、可知导入燃烧室CC内的燃料具有较高的点火性能但相反蒸发性较差时，燃烧模式设定单元将抗爆性能指数值Pk与抗爆性能界限值Pk0相比较而判断导入燃烧室CC内的燃料的抗爆性能的的好坏(步骤ST30)，根据抗爆性能的好坏选择与实施例1同样的燃烧模式(火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式或者预混合火花点火火焰传播燃烧模式)(步骤ST35、ST40)。
在本实施例2中也一样，电子控制装置1的燃烧控制执行单元执行燃烧控制，以在这样设定的燃烧模式下进行理论空燃比运行(步骤ST45)。
由此，本实施例2的多种燃料内燃机，在导入燃烧室CC内的燃料为高点火性能燃料、进而具备较高的蒸发性时，能够不产生PM、烟雾地进行良好的理论空燃比下的压缩自燃扩散燃烧。
在这里，在本实施例2中，在导入燃烧室CC内的燃料的蒸发性较差时，如果导入燃烧室CC内的燃料为高抗爆性能燃料，则能够执行良好的理论空燃比下的预混合火花点火火焰传播燃烧，如果该燃料为抗爆性能较差的燃料，则执行火花辅助压缩自燃扩散燃烧。然而，此时的多种燃料内燃机在其中的任何燃烧模式中都通过火花塞81进行点火，所以即使该燃料的蒸发性较低，引起不完全燃烧的可能性也较小。因此，本实施例2的多种燃料内燃机，即使导入燃烧室CC内的燃料为蒸发性较差的燃料，也能够不产生PM、烟雾地进行与各自的燃烧模式相对应的良好的理论空燃比运行。
这样，根据本实施例2的多种燃料内燃机，能够在比实施例1更与导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性相适应的燃烧模式下主要进行理论空燃比运行，所以能够确保适于各燃烧模式的输出性能、燃料消耗性能，同时通过排气催化剂装置72(三元催化剂)净化所产生的排气中的有害成分，能够进行与其燃料特性相适应的最合适的燃烧控制而发挥良好的发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)。
实施例3
接下来，基于图7以及图8说明与本发明有关的多种燃料内燃机的实施例3。
在所述的实施例1、2的多种燃料内燃机中，在存在多种能够基于导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性选择的燃烧模式时，也仅与其燃料特性相对应地选择预先设定的预定的燃烧模式。例如，在实施例1中在该燃料的点火性能较高时，另外在实施例2中在该燃料的点火性能与蒸发性都较高时，即使该燃料的抗爆性能较高而能够进行预混合火花点火火焰传播燃烧模式运行，也选择压缩自燃扩散燃烧模式。另外，在该实施例1、2中，为了实现高输出化，在该燃料的情况下选择压缩自燃扩散燃烧模式。
然而，即使选择了相同的燃烧模式的同种燃料特性，在实施例1、2中在燃料特性上也有差别(范围)，根据严格意义上的燃料的燃料特性，在实施例1、2中选择的燃烧模式并不一定是最合适的。例如，如果使用上述的例子，从燃料消耗性能、排放性能的观点出发，会有与压缩自燃扩散燃烧模式运行相比而更期望预混合火花点火火焰传播燃烧模式运行的情况。
因此，在本实施例3中，将与导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性和运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)相对应的每个燃烧模式的预想燃料消耗(燃料消耗率，fuel comsumption)以及预想排放量加以考虑，选择燃料消耗性能和排放性能或这两种性能中的任意一种性能优异的燃烧模式。在下面，例示基于实施例2的结构，但对于基于实施例1的结构，也能够使用同样的思考方法来构成。
具体地说，在本实施例3中，燃烧模式设定单元构成为：对于每个燃烧模式求出能够综合判断每个燃烧模式的预想燃料消耗的高低与预想排放量的多少的指数值(下面，称作“预想燃料消耗/排放指数值”。)C1、C2、C3。例如，该每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3，分别基于将每个燃烧模式的预想燃料消耗的高低指数化后的指数值(下面，称作“预想燃料消耗指数值”。)Cf1、Cf2、Cf3，将每个燃烧模式的预想排放量的多少指数化后的指数值(下面，称作“预想排放指数值”。)Ce1、Ce2、Ce3，和该每个燃烧模式的预想燃料消耗与预想排放量之间的加权值(下面，称作“燃料消耗/排放性能加权值”。)k1、k2、k3，使用下述的式1到式3而求得。
C1＝Cf1+Ce1·k1...(1)
C2＝Cf2+Ce2·k2...(2)
C3＝Cf3+Ce3·k3...(3)
该“C1”、“C2”、“C3”分别表示在压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想燃料消耗/排放指数值(下面，称作“压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值”。)、在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行时的预想燃料消耗/排放指数值(下面，称作“预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值”。)、在火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想燃料消耗/排放指数值(下面，称作“火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值”。)，在这里设为：数值越小，燃料消耗性能、排放性能越优异。因此，在本实施例3中将燃烧模式设定单元构成为：在能够选择多个燃烧模式时，选择该“C1”、“C2”、“C3”内数值比较小的指数值的燃烧模式。
另外，该“Cf1”、“Cf2”、“Cf3”分别表示在压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想燃料消耗指数值(下面，称作“压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗指数值”。)、在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行时的预想燃料消耗指数值(下面，称作“预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗指数值”。)、在火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想燃料消耗指数值(下面，称作“火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗指数值”。)，在这里设为：数值越小，燃料消耗性能越优异。
这些每个燃烧模式的预想燃料消耗指数值Cf1、Cf2、Cf3如下述的式4到式6所示那样，基于运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)与导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性(点火性能指数值Pc、抗爆性能指数值Pk以及蒸发性指数值Pv)而计算。对于各式4～6中的各参数的对应关系，预先进行实验、模拟，基于其结果设定。
Cf1＝Fc1(Ne，Kl，Pc，Pk，Pv)...(4)
Cf2＝Fc2(Ne，Kl，Pc，Pk，Pv)...(5)
Cf2＝Fc3(Ne，Kl，Pc，Pk，Pv)...(6)
另外，上述“Ce1”、“Ce2”、“Ce3”分别表示在压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想排放指数值(下面，称作“压缩自燃扩散燃烧时的预想排放指数值”。)、在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行时的预想排放指数值(下面，称作“预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想排放指数值”。)、在火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想排放指数值(下面，称作“火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想排放指数值”。)，在这里设为：数值越小，排放性能越优异。
对于这些每个燃烧模式的预想排放指数值Ce1、Ce2、Ce3，也如下述的式7到式9所示那样，基于运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)与导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性(点火性能指数值Pc、抗爆性能指数值Pk以及蒸发性指数值Pv)而计算。对于各式7～9中的各参数的对应关系，也预先进行实验、模拟，基于其结果设定。
Ce1＝Gc1(Ne，Kl，Pc，Pk，Pv)...(7)
Ce2＝Gc2(Ne，Kl，Pc，Pk，Pv)...(8)
Ce3＝Gc3(Ne，Kl，Pc，Pk，Pv)...(9)
另外，对于该每个燃烧模式的预想燃料消耗指数值Cf1、Cf2、Cf3和预想排放指数值Ce1、Ce2、Ce3，也可以准备与上述的各式4～9相当的图数据而求得。
另外，上述“k1”、“k2”、“k3”分别表示在压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的燃料消耗/排放性能加权值(下面，称作“压缩自燃扩散燃烧时的燃料消耗/排放性能加权值”。)、在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行时的燃料消耗/排放性能加权值(下面，称作“预混合火花点火火焰传播燃烧时的燃料消耗/排放性能加权值”。)、在火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的燃料消耗/排放性能加权值(下面，称作“火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的燃料消耗/排放性能加权值”。)。
作为这些每个燃烧模式的燃料消耗/排放性能加权值k1、k2、k3，是根据想提高燃料消耗性能还是想提高排放性能而变动的值，在这里，例示了随着其数值变小而使得排放性能提高的例子。例如，对于这些每个燃烧模式的燃料消耗/排放性能加权值k1、k2、k3，只要根据燃料残余量、实际的排放量等由燃烧模式设定单元求得即可。在该情况下，可基于预先进行的实验或模拟的结果以图数据等的形式准备好它们的对应关系。另外，对于这些每个燃烧模式的燃料消耗/排放性能加权值k1、k2、k3，也可以采用由驾驶者指定的方式。此时，将燃料残余量、实际的排放量等信息显示在仪表板等上，从输入装置输入驾驶者基于该信息判断的燃料消耗/排放性能加权值k1、k2、k3即可。
下面，基于图7以及图8的流程图对本实施例3中的电子控制装置1的控制动作的一例进行说明。另外，对于与实施例2的控制动作重复的内容，根据需要省略或者简单化。
首先，向本实施例3的电子控制装置1中，输入：由燃料特性判定单元与实施例2同样检测出的导入燃烧室CC内的燃料的燃料特性(点火性能指数值Pc、抗爆性能指数值Pk以及蒸发性指数值Pv)，和运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)(步骤ST55、ST60)。另外，该电子控制装置1的燃烧模式设定单元与实施例2同样求出与该步骤ST60的运行条件(发动机转速Ne以及发动机负载Kl)相对应的燃烧模式切换条件(点火性能界限值Pc0、抗爆性能界限值Pk0以及蒸发性界限值Pv0)(步骤ST65)。
接下来，本实施例3的燃烧模式设定单元分别如上所述那样求得每个燃烧模式的预想燃料消耗指数值Cf1、Cf2、Cf3，每个燃烧模式的预想排放指数值Ce1、Ce2、Ce3和每个燃烧模式的燃料消耗/排放性能加权值k1、k2、k3(步骤ST70、ST75、ST80)，将这些值分别代入上述式1～3计算每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3(步骤ST85)。
然后，该燃烧模式设定单元分别将点火性能指数值Pc与点火性能界限值Pc0、抗爆性能指数值Pk与抗爆性能界限值Pk0相比较(Pc＞Pc0并且Pk＞Pk0？)，判断导入燃烧室CC内的燃料是否为高点火性能并且为高抗爆性能(步骤ST90)。
在这里，当在该步骤ST90判定为肯定、可知导入燃烧室CC内的燃料具有较高的点火性能与较高的抗爆性能时，该燃烧模式设定单元将压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C1与预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C2和火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C3相比较(C1＜C2并且C1＜C3？)，判断压缩自燃扩散燃烧模式运行是否燃料消耗性能、排放性能最优异(步骤ST95)。
此时，当在该步骤ST95判定为肯定、可知压缩自燃扩散燃烧模式运行为燃料消耗性能、排放性能最优异时，该燃烧模式设定单元接下来将蒸发性指数值Pv与蒸发性界限值Pv0相比较而判断导入燃烧室CC内的燃料的蒸发性的好坏(步骤ST100)，如果该燃料为蒸发性较高的燃料，则能够抑制PM、烟雾的产生，所以将压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式(步骤ST105)。
另一方面，该燃烧模式设定单元，当在上述步骤ST95判定为否定、可知压缩自燃扩散燃烧模式以外的燃烧模式下的运行为燃料消耗性能、排放性能最优异时，或者在上述步骤ST100判定为否定、得知导入燃烧室CC内的燃料为蒸发性较差的燃料时，将预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C2与火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C3相比较(C2＜C3？)，判断哪种燃烧模式下的运行为燃料消耗性能、排放性能最优异(步骤ST110)。
此时，该燃烧模式设定单元，如果该预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C2较小，则将预混合火花点火火焰传播燃烧模式设定为燃烧模式(步骤ST115)，如果该火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C3较小，则将火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式(步骤ST120)。另外，在该流程图中，在预混合火花点火火焰传播燃烧时与火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的各燃料消耗/排放指数值C2、C3为相同的值时判定为否定，但燃烧模式设定单元在此时也可以构成为将其判定为肯定。
进而，当在该步骤ST90判定为否定、可知导入燃烧室CC内的燃料不同时具有较高的点火性能与较高的抗爆性能时，该燃烧模式设定单元将点火性能指数值Pc与点火性能界限值Pc0相比较(Pc＞Pc0？)，判断导入燃烧室CC内的燃料的点火性能的好坏(步骤ST130)。
然后，该燃烧模式设定单元，当在该步骤ST130判定为肯定、可知导入燃烧室CC内的燃料具有较高的点火性能时，接下来将蒸发性指数值Pv与蒸发性界限值Pv0相比较而与上述步骤ST100同样判断导入燃烧室CC内的燃料的蒸发性的好坏(步骤ST135)。
在这里，该燃烧模式设定单元，如果在该步骤ST135中的判定结果为该燃料为蒸发性较差的燃料，则进入上述步骤ST120而将火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式，如果在该步骤ST135中的判定结果为该燃料具有较高的蒸发性，则将压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C1与火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C3相比较(C1＜C3？)，判断在哪种燃烧模式下的运行时燃料消耗性能和排放性能最优异(步骤ST140)。
在这里，如果该压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C1比较小，则进入上述步骤ST105将压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式，如果该火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值C3比较小，则进入上述步骤ST120将火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式。另外，在该流程图中，在压缩自燃扩散燃烧时与火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的各自的预想燃料消耗/排放指数值C1、C3为相同的值时判定为否定，但燃烧模式设定单元在此时也可以构成为将其判定为肯定。
另外，当在该步骤ST130判定为否定、可知该燃料的点火性能较差时，该燃烧模式设定单元接下来将蒸发性指数值Pv与蒸发性界限值Pv0相比较(Pk＞Pk0？)，判断导入燃烧室CC内的燃料的抗爆性能的好坏(步骤ST145)。
然后，在该燃料具备较高的抗爆性能时，即使在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行也没有问题，所以该燃烧模式设定单元暂时进入上述步骤ST110，判断预混合火花点火火焰传播燃烧模式与火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式内的那种运行时的燃料消耗性能和排放性能最优异，与其结果相对应，与上述同样设定某一种燃烧模式。另一方面，在该燃料的抗爆性能较差时，如果在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行则引起燃烧不良，所以该燃烧模式设定单元进入上述步骤ST120，将火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式设定为燃烧模式。
在本实施例3中也一样，电子控制装置1的燃烧控制执行单元执行燃烧控制，以在这样设定的燃烧模式下进行理论空燃比运行(步骤ST150)。
由此，本实施例3的多种燃料内燃机，在导入燃烧室CC内的燃料具有能够在多种燃烧模式下进行良好的运行的燃料特性时，能够在燃料消耗性能和排放性能或这两种性能中的任意一种性能优异的燃烧模式下进行理论空燃比运行。因此，在本实施例3的多种燃料内燃机中，不但能够进行与该燃料特性相对应的最合适的燃烧控制而发挥良好的发动机性能(输出性能、排放性能、燃料消耗性能等)，而且能够实现燃料消耗性能和排放性能的进一步的提高。
此外，在本实施例3中考虑燃料消耗性能和排放性能双方而选定作为变更对象的燃烧模式，但也可以将燃烧模式设定单元设置成能够变更为这两种性能中的任意一种性能优异的燃烧模式。例如，在进行向燃料消耗性能优异的燃烧模式的变更时，只要将图8的步骤ST95以后的“C1”、“C2”、“C3”分别置换为“Cf1”、“Cf2”、“Cf3”进行判断即可，另外，在进行向排放性能优异的燃烧模式的变更时，只要将步骤ST95以后的“C1”、“C2”、“C3”分别置换为“Ce1”、“Ce2”、“Ce3”进行判断即可。
实施例4
接下来，基于图9以及图10说明与本发明有关的多种燃料内燃机的实施例4。
在所述的实施例3的多种燃料内燃机中，在导入燃烧室CC内的燃料具有能够在多种燃烧模式下进行良好的运行的燃料特性时，选择燃料消耗性能、排放性能优异的燃烧模式。但是，在燃烧模式刚变更之后，由于变更时的空燃比的变动、EGR(Exhaust Gas Recirculation：排气再循环)量的变动为起因，燃烧状态会变得不稳定，所以频繁地进行燃烧模式的变更是所不优选的。
于是，在第4实施例中例如构成为：直到从当前的燃烧模式变更所带来的燃料消耗性能、排放性能的提高量超过预定的大小时才进行燃烧模式的变更，使得在燃料消耗性能、排放性能仅稍微提高时不变更燃烧模式。
具体地，在本实施例4中，实施例3中的每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3表示各燃烧模式中的燃料消耗性能和排放性能的综合的提高量。因此，对于是否需要从现行的燃烧模式变更，可以将该每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3与预定的阈值相比较而判断，也可以与现行的燃烧模式相对应地对该每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3进行校正而判断。在本实施例4中，对于其中的后者进行例示。
在这里，将燃烧模式设定单元构成为：求出该每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3的校正值(下面，称作“每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数校正值”。)C1’、C2’、C3’，将这些校正值C1’、C2’、C3’与每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3进行置换而进行燃烧模式的选择。
该“C1’”、“C2’”、“C3’”分别表示在压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想燃料消耗/排放指数校正值(下面，称作“压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值”。)、在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行时的预想燃料消耗/排放指数校正值(下面，称作“预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值”。)、在火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下运行时的预想燃料消耗/排放指数校正值(下面，称作“火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值”。)。
在这里，该“C1’”、“C2’”、“C3’”的数值越小，燃料消耗性能、排放性能越优异，将燃烧模式设定单元构成为：在能够选择多个燃烧模式时，选择该“C1’”、“C2’”、“C3’”内数值比较小的指数值的燃烧模式。因此，将与现行的燃烧模式相同的燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)向较小的值校正，进而，将与现行的燃烧模式不同的燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)向较大的值校正或者维持现状，由此容易选择现行的燃烧模式。
因此，在本实施例4中，例如，使用下述的式10、11进行相对于现行的燃烧模式的每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数校正值C1’、C2’、C3’的计算。
Ci’＝Ci-ΔCi(i＝1，2，3)...(10)
Ci’＝Ci(i＝1，2，3)...(11)
在这里，式10是所计算出的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)为与现行的燃烧模式相同的燃烧模式时使用的运算式，式11是所计算出的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)为与现行的燃烧模式不同的燃烧模式时使用的运算式。
该校正项ΔCi表示每个燃烧模式的燃料消耗性能和排放性能的综合的滞后(hysteresis)，例如，进行实验、模拟，预先准备下述情况下的值即可：即使燃烧状态伴随着燃烧模式的变更而变得不稳定，也能够判断出由燃料消耗性能、排放性能的提高引起的优点较大时的值。作为该值，可以使用此时的变更后的燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)和与现行的燃烧模式相同的燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)的差的绝对值。
下面，基于图9以及图10的流程图对本实施例4中的电子控制装置1的控制动作的一例进行说明。另外，对于与实施例3的控制动作重复的内容，根据需要省略或者简单化。
首先，本实施例4的电子控制装置1，与实施例3同样，计算每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1、C2、C3(步骤ST55～ST85)。
然后，在本实施例4中，电子控制装置1的燃烧模式设定单元基于上述的式10、11进行相对于现行的燃烧模式的每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数校正值C1’、C2’、C3’的计算(步骤ST87)。
然后，该燃烧模式设定单元分别将点火性能指数值Pc与点火性能界限值Pc0、抗爆性能指数值Pk与抗爆性能界限值Pk0相比较(Pc＞Pc0并且Pk＞Pk0？)，判断导入燃烧室CC内的燃料是否具有高点火性能和高抗爆性能(步骤ST90)。
在这里，当在该步骤ST90判定为肯定、可知导入燃烧室CC内的燃料具有较高的点火性能与较高的抗爆性能时，本实施例4的燃烧模式设定单元将压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值C1’与预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值C2’和火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值C3’相比较(C1’＜C2’并且C1’＜C3’？)，判断压缩自燃扩散燃烧模式运行是否燃料消耗性能、排放性能最优异(步骤ST96)。
此时，当在该步骤ST96判定为肯定，与实施例3同样，进入步骤ST100，设定与该判断结果相对应的燃烧模式。另外，在本实施例4中，当在该步骤ST100判定为否定时，进入下述的步骤ST111。
另一方面，当在上述步骤ST96判定为否定时，本实施例4的燃烧模式设定单元，将预混合火花点火火焰传播燃烧时的预想燃料消耗/排放指数值校正C2’与火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值C3’相比较(C2’＜C3’？)，判断哪种燃烧模式下的运行为燃料消耗性能、排放性能最优异(步骤ST111)，与该判断结果相对应地将预混合火花点火火焰传播燃烧模式或者火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式中的某一种设定为燃烧模式。
另外，在经过步骤ST90→步骤ST130→步骤ST135、可知导入燃烧室CC内的燃料的抗爆性能较差但具有高点火性能并且具有高蒸发性时(在该步骤ST135中判定为肯定时)，本实施例4的燃烧模式设定单元将压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值C1’与火花辅助压缩自燃扩散燃烧时的预想燃料消耗/排放指数校正值C3’相比较(C1’＜C3’？)，判断在哪种燃烧模式下的运行时燃料消耗性能和排放性能最优异(步骤ST141)，与该判断结果相对应地将压缩自燃扩散燃烧模式或者火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式中的某一种设定为燃烧模式。
在本实施例4中也一样，电子控制装置1的燃烧控制执行单元执行燃烧控制，以在这样设定的燃烧模式下进行理论空燃比运行(步骤ST150)。
这样，本实施例4的多种燃料内燃机，能够得到与实施例3的多种燃料内燃机同样的效果，另一方面，与该实施例3不同，只要燃料消耗性能、排放性能不提高到某种程度，都维持现行的燃烧模式，所以不会频繁地变更燃烧模式，因此，在该多种燃料内燃机中，能够减少以燃烧模式变更时的空燃比的变动、EGR量的变动为起因的不稳定的燃烧状态的产生频率。
在这里，与上述的例示相反地，通过将与现行的燃烧模式相同的燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)向较小的值校正或者维持现状，进而，将与现行的燃烧模式不同的燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)向较大的值校正，也容易选择现行的燃烧模式。因此，例如，使用下述的式12、13进行相对于现行的燃烧模式的每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数校正值C1’、C2’、C3’的计算，此时，式12是所计算出的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)为与现行的燃烧模式相同的燃烧模式时使用的运算式，式13是所计算出的预想燃料消耗/排放指数值C1(C2、C3)为与现行的燃烧模式不同的燃烧模式时使用的运算式。
Ci’＝Ci(i＝1，2，3)...(12)
Ci’＝Ci+ΔCi(i＝1，2，3)...(13)
另外，在这里使用校正项ΔCi，但也可以通过乘以校正系数等而求得每个燃烧模式的预想燃料消耗/排放指数校正值C1’、C2’、C3’。
实施例5
接下来，基于图11以及图12说明与本发明有关的多种燃料内燃机的实施例5。
在所述的各实施例1～4中对于将第1燃料F1与第2燃料F2的混合燃料直接向燃烧室CC内喷射的所谓缸内直接喷射式的多种燃料内燃机进行了例示，但对于各实施例1～4中的燃烧模式的设定动作，对于其它结构的多种燃料内燃机也能够适用。
例如，该燃烧模式设定动作也可以适用于在实施例1～4的多种燃料内燃机中将燃料供给装置50置换为图11所示的燃料供给装置150、将第1燃料F1与第2燃料F2的混合燃料不仅仅向燃烧室CC内还向进气口11b喷射的结构的多种燃料内燃机，在该情况下也能够起到与各实施例1～4的多种燃料内燃机同样的效果。
在这里，所谓该图11所示的燃料供给装置150，除了实施例1～4中的燃料供给装置50的各种结构部件，还设有：燃料泵155，其将由燃料混合单元53生成的混合燃料向燃料通路154排出；分配通路56，其将该燃料通路154的混合燃料向各气缸分配；和各气缸的燃料喷射阀157，其将从该分配通路156供给的混合燃料向各气缸的进气口11b喷射。在此时的多种燃料内燃机中，例如，当在压缩自燃扩散燃烧模式、火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下运行时对燃料喷射阀57进行驱动控制而将混合燃料向燃烧室CC内喷射，当在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行时对燃料喷射阀157进行驱动控制而将混合燃料向进气口11b喷射。
另外，该燃烧模式设定动作也可以适用于在实施例1～4的多种燃料内燃机中将燃料供给装置50置换为图12所示的燃料供给装置250、不使用燃料混合单元53而单独对第1燃料F1与第2燃料F2进行喷射的结构的多种燃料内燃机，在该情况下也能够起到与各实施例1～4的多种燃料内燃机同样的效果。
在这里，所谓该图12所示的燃料供给装置250，包括：向燃烧室CC内直接喷射第1燃料F1(高点火性能燃料)的第1燃料供给单元，向进气口11b喷射第2燃料F2(高蒸发性燃料、高抗爆性能)的第2燃料供给单元。该第1燃料供给单元包括：第1供给泵252A，其将第1燃料F1从第1燃料箱41A吸出向第1燃料通路251A送出；高压燃料泵255A，其将该第1燃料通路251A的第1燃料F1向高压燃料通路254A加压输送；第1分配通路256A，其将该高压燃料通路254A的第1燃料F1向各气缸分配；和各气缸的燃料喷射阀257A，其将从该第1分配通路256A供给的第1燃料F1向燃烧室CC内喷射。另一方面，该第2燃料供给单元包括：第2供给泵252B，其将第2燃料F2从第2燃料箱41B吸出向第2燃料通路251B送出；第2分配通路256B，其将该第2燃料通路251B的第2燃料F2向各气缸分配；和各气缸的燃料喷射阀257B，其将从该第2分配通路256B供给的第2燃料F2向进气口11b喷射。在此时的多种燃料内燃机中，例如，当在压缩自燃扩散燃烧模式、火花辅助压缩自燃扩散燃烧模式下运行时仅对燃料喷射阀257A或者双方的燃料喷射阀257A、257B进行驱动控制而将燃料导入燃烧室CC内，当在预混合火花点火火焰传播燃烧模式下运行时对仅对燃料喷射阀257B或者双方的燃料喷射阀257A、257B进行驱动控制而将燃料导入燃烧室CC内。
另外，在所述的各实施例1～5中对于通过2种燃料进行运行的多种燃料内燃机进行了例示，但对于与各实施例1～5的多种燃料内燃机有关的燃烧模式设定动作，也能够适用于使用更多种燃料进行运行的多种燃料内燃机。另外，在各实施例1～5中将各种燃料按种类储存在单独的燃料箱中，但对于与各实施例1～5的多种燃料内燃机有关的燃烧模式设定动作，也能够适用于将所有的燃料以预定的燃料混合比例储存在1个燃料箱中、使用该混合燃料进行运行的多种燃料内燃机。
这样，与本发明有关的多种燃料内燃机在设定与燃料特性相对应的最合适的燃烧模式的技术中有用。