CN109415982B - 内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法 - Google Patents

内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法 Download PDF

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Abstract

在推断为燃料改性气缸(2)中活塞(22)到达压缩上止点的时刻下燃料改性室(23)的气体温度为根据燃料改性室(23)内的当量比而设定的烟尘产生下限温度以上的情况下，执行用于抑制燃料改性室(23)内的反应气体温度上升的反应气体温度调整动作。另外，对进气阀(26)的关闭定时进行变更而降低燃料改性室(23)的有效压缩比。

Description

内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法。特别地，本发明涉及应用于具备能够作为燃料改性装置而起作用的燃料改性气缸的内燃机的控制装置以及控制方法。
背景技术
以往，已知具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机(例如专利文献1)。这种内燃机在燃料改性气缸中对燃料进行改性。而且，在输出气缸中使该改性后的燃料(以下称为改性燃料)燃烧而获得内燃机输出。
具体而言，向燃料改性气缸供给轻油、重油等燃料，并在该燃料改性气缸内对当量比较高的混合气体进行隔热压缩。由此，在高温高压的环境下对燃料进行改性而生成氢、一氧化碳、甲烷等抗爆震性较高的改性燃料(高辛烷值燃料)。而且，将该改性燃料和空气一起向输出气缸供给，并在该输出气缸内进行稀薄混合气体的燃烧(均匀稀薄燃烧)而获得内燃机输出。
根据这种内燃机，由于在输出气缸内进行均匀稀薄燃烧，因此，能够实现NOx排出量的降低。另外，由于进行抗爆震性较高的燃料的燃烧，因此，能够抑制爆震，并且能够通过柴油微引燃点火(将微量的燃料供给至输出气缸内而进行改性燃料的点火)而在最佳时期实现燃烧，因此，还能够实现燃烧效率的提高。
专利文献
专利文献1：日本特开2014-136978号公报
发明内容
当以该方式在燃料改性气缸中生成改性燃料时，提高该燃料改性气缸内的当量比而一边抑制氧化反应(燃烧)一边进行改性反应。
另外，根据内燃机负荷而对供给至燃料改性气缸内的燃料的量进行变更。即，在内燃机的低负荷运转时，供给至燃料改性气缸内的燃料的量变少。在上述这样向燃料改性气缸内的燃料供给量变少的情况下，有可能使得该燃料改性气缸内的当量比(降低而)接近1。在上述状况下，燃料改性气缸内的燃料的氧化反应量(燃烧量)变多，产生的热量增多而燃料改性气缸内的温度(反应气体温度)会升高。
图4表示在将纵轴设为燃料改性气缸内的当量比、将横轴设为燃料改性气缸内的反应气体温度的情况下，可进行改性反应区域、不能进行改性反应区域以及可进行改性反应区域内的烟尘(碳颗粒)的生成区域。即，在燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于烟尘生成区域的状况下，在所生成的改性燃料中存在较多的烟尘。
在内燃机进行中负荷运转时、高负荷运转时(燃料改性气缸内的当量比比较高的运转区域)时，在从燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于图中的点A(可进行改性反应区域内从烟尘生成区域偏离的点)的状态起内燃机负荷降低、燃料改性气缸内的当量比接近1的情况下，如前述那样，与氧化反应量的增加相伴，燃料改性气缸内的反应气体温度升高(参照图4中的箭头I)。而且，在成为此时的燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于点B(烟尘生成区域内的点)的状态的情况下，变为所生成的改性燃料中包含较多量的烟尘的状况，该烟尘会被向输出气缸导出。
在上述将烟尘导出的状况下，有可能对输出气缸中的改性燃料的燃烧带来不良影响，当在该输出气缸内无法处理烟尘的情况下，有可能使得烟尘释放到大气中。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供针对具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机，能够抑制燃料改性气缸产生烟尘的内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法。
用于达成所述目的的本发明的解决方法以应用于具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机的控制装置为前提，该燃料改性气缸能够作为燃料改性装置而起作用，该输出气缸被供给在该燃料改性气缸中生成的改性燃料，通过该改性燃料的燃烧而获得内燃机输出。而且，该内燃机的控制装置的特征在于，具备反应气体温度调整部，该反应气体温度调整部根据所述燃料改性气缸内的当量比，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整，以使得燃料改性时的所述燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于可进行改性反应区域，该可进行改性反应区域偏离由该燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度规定的烟尘生成区域。
根据上述特定事项，利用反应气体温度调整部进行与燃料改性气缸内的当量比相应的反应气体温度的调整，使得燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。因此，能够一边抑制燃料改性气缸中烟尘的产生一边生成改性燃料。其结果，抑制了因烟尘的原因而给输出气缸中的改性燃料的燃烧带来不良影响，抑制了烟尘释放到大气中。
另外，所述反应气体温度调整部优选构成为：对以下控制的控制量进行变更，该控制用于抑制与所述燃料改性气缸内的当量比降低而接近1相伴的所述燃料改性气缸内的反应气体温度上升，所述燃料改性气缸内的当量比越接近1，越增大所述控制量。
如前述那样，燃料改性气缸内的当量比降低而越接近1，则燃料改性气缸内的燃料的氧化反应量越多，燃料改性气缸内的反应气体温度越高。因此，燃料改性时的燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度进入所述烟尘生成区域的可能性变高。在本解决方法中，燃料改性气缸内的当量比越接近1则越增大所述控制量(用于抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的控制的控制量)，从而抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升。由此，使得燃料改性时的燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。其结果，能够抑制燃料改性气缸中烟尘的产生。
另外，所述反应气体温度调整部优选构成为：通过对从所述输出气缸排出的废气向所述燃料改性气缸内倒流的倒流量以及倒流的该废气的温度中的至少一方进行调整，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整。
另外，所述反应气体温度调整部也可以构成为：通过对所述燃料改性气缸的有效压缩比进行调整，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整。
这样，对从输出气缸排出的废气向燃料改性气缸内倒流的倒流量、倒流的该废气的温度、以及燃料改性气缸的有效压缩比中的任意一者进行调整就能够对燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整。而且，通过该燃料改性气缸内的反应气体温度的调整，使得燃料改性时的燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域，由此能够抑制燃料改性气缸中烟尘的产生。
另外，优选为，在即使用于抑制所述燃料改性气缸内的反应气体温度的上升的控制的控制量达到可控制范围的临界值，也推断为所述燃料改性时的所述燃料改性气缸的当量比以及反应气体温度处于所述烟尘生成区域的情况下，不执行所述燃料改性气缸的燃料改性运转。
据此，在所述反应气体温度调整部的控制中，伴随着判断为无法进行烟尘的抑制而不执行燃料改性气缸的燃料改性运转。例如，停止向燃料改性气缸内的燃料供给。由此，作为烟尘的产生源的燃料消失，从而能够防止燃料改性气缸中烟尘的产生。
另外，利用前述的各解决方法所涉及的内燃机的控制装置而实施的内燃机的控制方法也属于本发明的技术思想的范畴。即，以应用于如下内燃机的控制方法为前提，该内燃机具备：燃料改性气缸，其能够作为燃料改性装置而起作用；以及输出气缸，其被供给在该燃料改性气缸中生成的改性燃料，通过该改性燃料的燃烧而获得内燃机输出。而且，该内燃机的控制方法的特征在于，根据所述燃料改性气缸内的当量比，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整，以使得燃料改性时的所述燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于可进行改性反应区域，该可进行改性反应区域偏离由该燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度规定的烟尘生成区域。
根据该控制方法，也能够如前述那样，一边抑制燃料改性气缸中烟尘的产生一边生成改性燃料。其结果，抑制了因烟尘的原因而给输出气缸中的改性燃料的燃烧带来不良影响，抑制了烟尘释放到大气中。
发明的效果
在本发明中，根据燃料改性气缸内的当量比，对燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整，以使得燃料改性时的燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。因此，能够一边抑制燃料改性气缸中烟尘的产生一边生成改性燃料。其结果，抑制了因烟尘的原因而给输出气缸中的改性燃料的燃烧带来不良影响，抑制了烟尘释放到大气中。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的内燃机的***结构的图。
图2是示出内燃机的控制***的概要结构的图。
图3是示出当量比以及压缩端气体温度、与可进行改性反应区域的关系的图。
图4是示出与燃料改性室内的当量比以及反应气体温度相应的可进行改性反应区域、不能进行改性反应区域、以及可进行改性反应区域内的烟尘的生成区域的图。
图5是示出与冷却水温度相应的修正多方指数的运算逻辑的框图。
图6是示出与当量比相应的修正多方指数的运算逻辑的框图。
图7是示出燃料改性室内的当量比、反应气体温度以及烟尘产生量的关系的图。
图8是示出内燃机的控制次序的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，对将本发明应用于船舶用的内燃机的情况进行说明。
-内燃机的***结构-
图1是示出本实施方式所涉及的内燃机的***结构的图。
如该图1所示，本实施方式所涉及的内燃机1具备燃料改性气缸2以及输出气缸3。另外，作为针对所述燃料改性气缸2、所述输出气缸3进行气体的供给(导入)或者气体的排出(导出)的配管***，该内燃机1具备进气***4、改性燃料供给***5、排气***6、EGR***7、以及输出气缸旁通***8。
(燃料改性气缸以及输出气缸)
燃料改性气缸2以及输出气缸3均构成为往复式结构。具体而言，各气缸2、3构成为：活塞22、32往复运动自如地收纳于在气缸体(省略图示)所形成的缸孔21、31内。在燃料改性气缸2中，燃料改性室23形成为包括缸孔21、活塞22、未图示的气缸盖。在输出气缸3中，燃烧室33形成为包括缸孔31、活塞32、未图示的气缸盖。
本实施方式所涉及的内燃机1在气缸体具有4个气缸，其中的1个气缸构成为燃料改性气缸2，其他3个气缸构成为输出气缸3。而且，形成为将燃料改性气缸2中生成的改性燃料分别供给至各输出气缸3的结构。各气缸2、3的数量并不限定于此。例如，气缸体可以具备6个气缸，其中的2个气缸构成为燃料改性气缸2，其他4个气缸构成为输出气缸3。
各气缸2、3的活塞22、32分别借助连杆24、34而与曲轴11连结。由此，在活塞22、32的往复运动和曲轴11的旋转运动之间对运动进行转换。曲轴11能够经由离合器机构(省略图示)而与船舶的螺杆轴连结。燃料改性气缸2的活塞22和输出气缸3的活塞32借助所述连杆24、34以及曲轴11而相互连结。因此，能够实现上述气缸2、3之间的动力传递、从上述气缸2、3输出的动力向螺杆轴的传递等。
在燃料改性气缸2具备喷射器25，作为改性前的燃料，喷射器25例如将轻油等燃料供给至燃料改性室23。在该燃料改性室23中，通过从喷射器25供给燃料而对当量比较高的混合气体进行隔热压缩。由此，在高温高压的环境下对燃料进行改性，由此生成氢、一氧化碳、甲烷等抗爆震性较高的改性燃料。
在输出气缸3具备例如将轻油等燃料供给至燃烧室33的喷射器35。将所述燃料改性气缸2中生成的改性燃料和空气一起供给至该燃烧室33，并在该燃烧室33中进行稀薄混合气体的稀薄预混合燃烧。由此，曲轴11随着活塞32的往复运动而旋转，由此获得内燃机输出。
(进气***)
进气***4将空气(新气体)分别向燃料改性气缸2的燃料改性室23以及输出气缸3的燃烧室33导入。
该进气***4具备主进气通路41、该主进气通路41分支为2套***而成的燃料改性气缸进气通路42以及输出气缸进气通路43。在主进气通路41具备涡轮增压器12的压缩机叶轮12a。燃料改性气缸进气通路42与燃料改性气缸2的进气端口连通。在上述进气端口与燃料改性气缸2的燃料改性室23之间，以能够开关的方式配置有进气阀26。另外，在该燃料改性气缸进气通路42具备能够调整开度的进气量调整阀45。输出气缸进气通路43与输出气缸3的进气端口连通。在该进气端口与输出气缸3的燃烧室33之间，以能够开关的方式配置有进气阀36。另外，在该输出气缸进气通路43具备进气冷却器(中间冷却器)44。
(改性燃料供给***)
改性燃料供给***5将所述燃料改性气缸2中生成的改性燃料朝向输出气缸3的燃烧室33供给。
该改性燃料供给***5具备改性燃料供给通路51。在该改性燃料供给通路51具备改性燃料冷却器52。改性燃料供给通路51的上游端与燃料改性气缸2的排气端口连通。在该排气端口与燃料改性气缸2的燃料改性室23之间，以能够开关的方式配置有排气阀27。另外，改性燃料供给通路51的下游端与输出气缸进气通路43连通。在该改性燃料供给通路51和输出气缸进气通路43的连通部分设置有混合器53。因此，燃料改性气缸2中生成的改性燃料在该混合器53中与在输出气缸进气通路43流动的空气混合并被供给至输出气缸3的燃烧室33。
(排气***)
排气***6将所述输出气缸3中产生的废气排出。该排气***6具备排气通路61。在该排气通路61具备涡轮增压器12的涡轮机叶轮12b。排气通路61与输出气缸3的排气端口连通。在该排气端口与输出气缸3的燃烧室33之间，以能够开关的方式配置有排气阀37。
(EGR***)
EGR***7具备燃料改性气缸EGR***7A以及输出气缸EGR***7B。
燃料改性气缸EGR***7A将在所述排气通路61流动的废气的一部分朝向燃料改性气缸2的燃料改性室23供给。该燃料改性气缸EGR***7A具备燃料改性气缸EGR通路71。该燃料改性气缸EGR通路71的上游端与排气通路61连通，下游端与燃料改性气缸进气通路42的进气量调整阀45的下游侧连通。在燃料改性气缸EGR通路71具备EGR气体冷却器72。另外，在燃料改性气缸EGR通路71的比EGR气体冷却器72更靠下游侧(燃料改性气缸进气通路42侧)的位置具备EGR气体量调整阀73。另外，在该燃料改性气缸EGR***7A设置有用于使EGR气体绕过EGR气体冷却器72而流动的冷却器旁通通路74。在该冷却器旁通通路74具备旁通量调整阀75。
另一方面，输出气缸EGR***7B使在所述排气通路61流动的废气的一部分向输出气缸3的燃烧室33返回。该输出气缸EGR***7B具备输出气缸EGR通路76。该输出气缸EGR通路76的上游端与排气通路61连通，下游端与输出气缸进气通路43的混合器53的下游侧连通。在输出气缸EGR通路76具备EGR气体冷却器77。另外，在输出气缸EGR通路76的比EGR气体冷却器77更靠下游侧(输出气缸进气通路43侧)的位置具备EGR气体量调整阀78。
(输出气缸旁通***)
输出气缸旁通***8用于将从所述燃料改性气缸2排出的气体向所述排气通路61导入而并非向输出气缸3供给(绕过输出气缸3)。该输出气缸旁通***8具备输出气缸旁通通路81。该输出气缸旁通通路81的上游端与改性燃料供给通路51的改性燃料冷却器52的上游侧连通，下游端与输出气缸EGR通路76的EGR气体冷却器77的上游侧(排气通路61侧)连通。另外，在该输出气缸旁通通路81具备旁通量调整阀82。
此外，前述的各***所具备的冷却器44、52、72、77，作为用于对气体进行冷却的冷源而使用发动机冷却水或者海水等。另外，上述冷却器44、52、72、77也可以是空冷式的结构。
-内燃机的控制***-
图2是示出内燃机1的控制***的概要结构的图。在内燃机1具备与用于控制该内燃机1所具备的各种致动器的控制装置相当的ECU(Electronic Control Unit)100。该ECU100具备CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(RandomAccess Memory)以及备用RAM等。
ROM中存储有各种控制程序、执行上述各种控制程序时参照的映射图等。CPU基于ROM中存储的各种控制程序、映射图而执行运算处理。另外，RAM是临时存储CPU的运算结果、从各传感器输入的数据等的存储器。另外，备用RAM是用于存储***停止时等需要保存的数据等的非易失性的存储器。
如图2所示，在内燃机1具备进气流量传感器101、吸入气体压力传感器102、吸入气体温度传感器103、吸入气体O2传感器104、排气压力传感器105、水温传感器106等。
进气流量传感器101将与在所述主进气通路41流动的吸入气体(空气)的流量相应的输出信号发送至ECU100。
吸入气体压力传感器102将与在燃料改性气缸进气通路42流动的吸入气体的压力相应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将与比燃料改性气缸EGR通路71相对于燃料改性气缸进气通路42的连通部分更靠下游侧的吸入气体压力相应的输出信号发送至ECU100。
吸入气体温度传感器103将与在燃料改性气缸进气通路42流动的吸入气体的温度相应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将与比燃料改性气缸EGR通路71相对于燃料改性气缸进气通路42的连通部分更靠下游侧的吸入气体温度相应的输出信号发送至ECU100。
吸入气体O2传感器104将与在燃料改性气缸进气通路42流动的吸入气体中的氧浓度相应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将与比燃料改性气缸EGR通路71相对于燃料改性气缸进气通路42的连通部分更靠下游侧的吸入气体中的氧浓度相应的输出信号发送至ECU100。
排气压力传感器105将与在所述排气通路61流动的废气的压力相应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将与比燃料改性气缸EGR通路71相对于排气通路61的连通部分更靠上游侧的排气压力相应的输出信号发送至ECU100。
水温传感器106将与在形成于气缸体的冷却水通路13内流动的冷却水的温度相应的输出信号发送至ECU100。具体而言，将与在形成于燃料改性气缸2周围的冷却水通路13内流动的冷却水的温度相应的输出信号发送至ECU100。
另外，所述各喷射器25、35、各调整阀45、73、75、78、82等与ECU100电连接。另外，在燃料改性气缸2的进气阀26以及排气阀27分别具备可变动阀装置28、29，能够对各阀26、27的开关定时进行调整。ECU100还与该可变动阀装置28、29电连接。ECU100基于所述的各种传感器101～106的输出信号等而进行所述各喷射器25、35的燃料喷射控制(喷射器25、35的开关控制)、各调整阀45、73、75、78、82的开关控制(气体流量控制)、以及基于可变动阀装置28、29对各阀26、27的开关定时控制。
-内燃机的基本动作-
接下来，对如前所述那样构成的内燃机1的基本动作进行说明。
作为内燃机1的暖机完毕的状态(能够在燃料改性室23进行燃料的改性反应的状态)下的基本动作，利用涡轮增压器12的压缩机叶轮12a对导入至主进气通路41的空气进行加压。而且，使得该空气向燃料改性气缸进气通路42以及输出气缸进气通路43分流。此时，利用进气量调整阀45对在燃料改性气缸进气通路42流动的吸入气体的流量进行调整。另外，将在燃料改性气缸EGR***7A流动的EGR气体向燃料改性气缸进气通路42导入。此时，利用EGR气体量调整阀73对向燃料改性气缸进气通路42导入的EGR气体量进行调整。另外，与旁通量调整阀75的开度相应地利用绕过EGR气体冷却器72的EGR气体量而对向燃料改性气缸进气通路42导入的EGR气体的温度进行调整。由此，将空气以及EGR气体向燃料改性气缸2的燃料改性室23导入。此时，以将燃料改性室23中的当量比设定得较高的方式，并且以能够确保能使得燃料的改性良好地进行的燃料改性室23的气体温度的方式，对利用进气量调整阀45的开度而调整的吸入气体的流量、利用EGR气体量调整阀73的开度而调整的EGR气体的流量、以及利用旁通量调整阀75的开度而调整的EGR气体的温度进行调整。具体而言，预先根据基于实验、仿真而制作的开度设定映射图而设定进气量调整阀45、EGR气体量调整阀73以及旁通量调整阀75的开度，以便将如后所述那样从喷射器25将燃料供给至燃料改性室23时的燃料改性室23中的当量比例如设定为2.5以上(优选为4.0以上)、且使得燃料改性室23的气体温度达到可进行改性反应的温度的下限值以上的值。
这样，在燃料改性气缸2的燃料改性室23中导入有空气以及EGR气体的状态下，将燃料从喷射器25向燃料改性室23供给。基本上根据内燃机请求输出而设定来自该喷射器25的燃料供给量。具体而言，根据供给至喷射器25的燃料压力而设定喷射器25的开阀期间，以便获得作为目标的燃料供给量。另外，优选将此时的喷射器25的开阀定时设定为：使得作为所述目标的燃料供给量的喷射在直至燃料改性气缸2的进气行程结束为止的期间完毕，但在活塞22到达压缩上止点附近之前能够使得混合气体均匀地混合的情况下，可以使燃料喷射期间持续至压缩行程中途。由此，直至活塞22到达压缩上止点为止，在燃料改性室23中生成均质的混合气体(当量比较高的混合气体)。
在活塞22朝向压缩上止点移动的期间，燃料改性室23的压力以及温度升高，在该燃料改性室23中，对当量比较高的混合气体(例如4.0以上的当量比的混合气体)进行隔热压缩。由此，在高温高压的环境下，进行燃料的脱氢反应、部分氧化反应、水蒸气改性反应、热解离反应，对燃料进行改性而生成氢、一氧化碳、甲烷等抗爆震性较高的改性燃料。
从燃料改性室23排出的改性燃料在流经改性燃料供给通路51时在改性燃料冷却器52中被冷却。通过该冷却而抑制输出气缸进气通路43、燃烧室33中的改性燃料的过早点火。而且，该冷却的改性燃料在混合器53中与流经输出气缸进气通路43的空气混合并向输出气缸3的燃烧室33供给。另外，根据需要而将EGR气体量调整阀78打开，并经由输出气缸EGR通路76而将EGR气体向输出气缸3的燃烧室33导入。
由此，将空气、改性燃料、EGR气体分别向输出气缸3的燃烧室33导入而将该燃烧室33内的当量比调整为0.1～0.8左右。
在输出气缸3中，在压缩行程中进行稀薄混合气体的隔热压缩，在活塞32到达压缩上止点的时刻从喷射器35进行微量燃料的喷射。由此，对燃烧室33内的混合气体进行点火而进行稀薄预混合燃烧。此外，在即使不从喷射器35进行燃料喷射也使得燃烧室33的混合气体实现自点火(预混合压缩自点火)的情况下，无需从该喷射器35进行燃料喷射。
通过所述燃烧而使得活塞32进行往复运动、且使得曲轴11进行旋转，由此获得内燃机输出。将该内燃机输出传递至所述螺杆轴。另外，该内燃机输出的一部分作为燃料改性气缸2的活塞22的往复运动的驱动源。
另外，在该内燃机1冷启动时，利用未图示的启动器使曲轴11旋转(曲轴转动)，从燃料改性气缸2以及输出气缸3各自的喷射器25、35进行规定量的燃料喷射。对于此时的燃料喷射，将燃料改性室23以及燃烧室33各自的当量比设定为小于1的值。由此，在燃料改性气缸2的燃料改性室23以及输出气缸3的燃烧室33中分别进行压缩点火燃烧。而且，若进行燃料改性气缸2的暖机而达到能够进行改性反应的温度，则切换为前述的改性燃料的生成动作(燃料改性运转)。这样，燃料改性气缸2能够与输出气缸3同样地作为用于获得内燃机输出的气缸而起作用，另外，还能够如前所述那样作为燃料改性装置而起作用。
此外，在内燃机1紧急停止时等、且在停止向输出气缸3供给改性燃料时，将旁通量调整阀82打开。由此，经由输出气缸旁通通路81而将改性燃料向排气通路61导入，并停止向输出气缸3供给改性燃料。
根据该内燃机1，由于在输出气缸3内进行稀薄混合气体的燃烧(均匀稀薄燃烧)，因此，能够实现NOx排出量的降低。由此，可以省略用于对废气进行净化的后处理装置或者使得其容量大幅地减小。另外，由于进行抗爆震性较高的燃料的燃烧，因此，能够抑制爆震，并且能够通过柴油微引燃点火而在最佳时期实现燃烧，从而还能够实现燃烧效率的提高。
-可进行改性反应区域-
接下来，说明能够在燃料改性气缸2的燃料改性室23中进行改性反应的条件。为了能够进行改性反应，燃料改性室23中的混合气体的当量比以及燃料改性室23的温度(气体温度)均需要处于能够进行改性反应的范围内。另外，根据燃料改性室23中的混合气体的当量比的不同，燃料进行改性反应所需的气体温度不同，为了能够进行改性反应，需要与混合气体的当量比相应的燃料改性室23的温度(能够进行改性反应的最低温度以上的温度)。
图3是示出燃料改性室23中的混合气体的当量比(横轴)以及活塞22在燃料改性气缸2中到达压缩上止点的时刻下燃料改性室23内的气体温度(以下，称为压缩端气体温度；纵轴)、与可进行改性反应区域的关系的图。如该图3所示，为了能够在燃料改性室23中进行改性反应，作为燃料改性室23中的混合气体的当量比而需要规定值以上(例如2以上)的当量比，并且，该当量比越高则为了进行改性反应所需的压缩端气体温度越高。即，为了在燃料改性室23中进行改性反应，燃料改性室23中的混合气体的当量比越高，越需要提高压缩端气体温度。
－燃料改性运转的控制－
下面，对作为本实施方式的特征的燃料改性运转的控制进行说明。如前述那样，当在燃料改性气缸2中生成改性燃料的情况下，提高燃料改性室23内的当量比而一边抑制氧化反应(燃烧)一边进行改性反应。另外，供给至燃料改性室23的燃料的量相应于内燃机负荷而进行变更。即，在内燃机1低负荷运转时，供给至燃料改性室23的燃料的量变少。在如上述那样向燃料改性室23的燃料供给量变少的情况下，该燃料改性室23内的当量比可能(降低而)接近1。在这种状况下，燃料改性室23内的燃料的氧化反应量(燃烧量)变多，产生的热量变多而燃料改性室23内的温度(反应气体温度)会升高。
如利用图4在前面所述的那样，在内燃机1进行中负荷运转时、高负荷运转时，在从燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于图中的点A的状态起内燃机负荷降低、燃料改性室23内的当量比接近1的情况下，与氧化反应量的增加相伴，燃料改性室23内的反应气体温度升高(参照图4的箭头I)。而且，在成为此时的燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于点B(烟尘生成区域内的点)的状态的情况下，变为所生成的改性燃料中包含较多量的烟尘的状况，该烟尘会被向输出气缸3导出。在上述将烟尘导出的状况下，有可能对燃烧室33中的改性燃料的燃烧带来不良影响，当在燃烧室33内无法处理烟尘的情况下，有可能使得烟尘会释放到大气中。
本实施方式是鉴于上述问题而完成的，根据燃料改性室23内的当量比而调整燃料改性室23内的反应气体温度，以使得燃料改性时的燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从由该燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度规定的烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。
具体而言，预先根据燃料改性室23内的混合气体的当量比而设定烟尘产生下限温度。该烟尘产生下限温度是针对混合气体的每个当量比而设定、且在该当量比下产生烟尘的反应气体温度的下限值。
而且，在推断为燃料改性气缸2中活塞22到达压缩上止点的时刻下燃料改性室23的气体温度(压缩端气体温度)为所述烟尘产生下限温度以上的情况下，即，在推断为改性反应时的反应气体温度(与所述压缩端气体温度相当)进入了当前的当量比下的烟尘生成区域的情况下，执行用于抑制该燃料改性室23的反应气体温度上升(前述的因燃料改性室23内的当量比接近1而引起的反应气体温度的上升)的反应气体温度调整动作，由此，使得燃料改性时的燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。下面，具体进行说明。
在本实施方式的燃料改性运转的控制中，对推断出的实际的压缩端气体温度、和所述烟尘产生下限温度进行比较。
而且，在推断为实际的压缩端气体温度小于烟尘产生下限温度的情况下，在该循环(或下一次循环)中，执行燃料改性气缸2中的燃料改性运转(不执行反应气体温度调整动作而执行燃料改性运转)。即，执行从喷射器25向燃料改性室23的燃料的供给(为了进行所述改性反应而将燃料改性室23内的当量比设定得较高的燃料的供给)。
另一方面，在推断为实际的压缩端气体温度为烟尘产生下限温度以上的情况下，在该循环(或下一次循环)中，一边执行燃料改性气缸2中的燃料改性运转，还一边执行用于抑制燃料改性室23的反应气体温度上升的反应气体温度调整动作。
下面，按顺序对实际的压缩端气体温度的计算动作(推断动作)、烟尘产生下限温度(根据当量比而设定的烟尘产生下限温度)的设定动作、以及、利用上述实际的压缩端气体温度以及烟尘产生下限温度的燃料改性运转的控制进行说明。
(压缩端气体温度的计算动作)
首先，对实际的压缩端气体温度的计算动作(推断动作)进行说明。
燃料改性室23中的实际的压缩端气体温度能够通过以下的式(1)而进行计算(推断)。
[数学式1]
TTDC＝Creact·Tini·εκ-1…(1)
在该式(1)中，TTDC是压缩端气体温度，Tini是压缩前的气体温度、即吸入气体温度，ε是燃料改性气缸2的有效压缩比，κ是燃料改性室23内的吸入气体的多方指数，Creact是考虑了与燃料改性室23中的改性反应(特别是部分氧化反应)相伴的温度上升量(因活塞22到达压缩上止点的时刻下的改性反应引起的温度上升量)的校正系数。
下面，对式(1)中的各参数的计算进行说明。
(吸入气体温度Tini)
吸入气体温度Tini是基于来自所述吸入气体温度传感器103的输出信号而计算的。这里计算出的吸入气体温度Tini是比燃料改性气缸EGR通路71相对于燃料改性气缸进气通路42的连通部分靠下游侧的吸入气体温度。
另外，作为吸入气体温度Tini，也可以取代在燃料改性气缸进气通路42流动的吸入气体的温度，而采用在燃料改性气缸2的进气端口流动的吸入气体的温度。或者，也可以对活塞22到达吸入下止点的时刻下的燃料改性室23内的气体温度、进气阀26关闭的时刻下的燃料改性室23内的气体温度进行检测或推断，将其用作吸入气体温度Tini。
(燃料改性气缸的有效压缩比ε)
燃料改性气缸2的有效压缩比ε是作为燃料改性气缸2的进气阀26关闭的时刻下燃料改性室23的容积和活塞22到达压缩上止点的时刻下燃料改性室23的容积之比而进行计算的。此外，该燃料改性气缸2的有效压缩比ε也可以通过活塞22处于下止点的时刻下的燃料改性室23的容积和活塞22处于上止点的时刻下的燃料改性室23的容积之比(表观的压缩比)而简易地求出。
(多方指数κ)
多方指数κ由燃料改性室23内的气体的压缩行程中的定压比热和定容比热之比来定义。吸入气体的全部为空气、且向气缸壁面的热没有流出的情况下，κ＝1.4左右。然而，燃料改性室23中的吸入气体的实际的多方指数与全部为空气的情况、没有热流出的情况不同，因此进行如下修正。
也可以进行与下面叙述的冷却水温度相应的多方指数的修正、与气体组成相应的多方指数的修正以及与当量比相应的多方指数的修正中的任一个而应用于所述式(1)的多方指数κ，也可以将2个以上组合并进行修正而应用于所述式(1)的多方指数κ。
·与冷却水温度相应的多方指数的修正
所述多方指数κ根据热损耗量而变化。如前述那样，在气缸体形成有冷却水通路13，存在朝向在该冷却水通路13流动的冷却水的热流出。因此，通过基于来自所述水温传感器106的输出而计算出冷却水的温度，能够预测热损耗量。或者，通过预先掌握冷却水温度和热损耗量的关系，能够根据该冷却水温度而推断热损耗量。
图5是示出与该冷却水温度相应的修正多方指数的运算逻辑的框图。如该图5所示，根据基于来自水温传感器106的输出而计算出的冷却水的温度，求出多方指数的降低量Δκ，从空气的多方指数中减去该降低量Δκ，由此能够求出与冷却水温度相应的(与热损耗量相应的)修正多方指数。
·与气体组成相应的多方指数的修正
多方指数κ还根据燃料改性室23内的气体组成而变化。即，在吸入气体全部为空气的情况下，吸入气体的大部分为2个原子的分子，因此，多方指数κ为“1.4”左右。与此相对，如果吸入气体中包含有已燃气体(CO2、H2O)、燃料，则所述2个原子的分子的比例降低，从而多方指数κ也降低。
因此，基于来自所述吸入气体O2传感器104的输出信号，并基于吸入气体中的氧的摩尔分数而对吸入气体中的二氧化碳的摩尔分数进行计算，基于各气体成分的摩尔分数而对多方指数进行推断。
例如，首先根据以下的式(2)来求出吸入气体的定压摩尔比热。
[数学式2]
Figure BDA0001921650220000151
在该式(2)中，Cp#intake是吸入气体的定压摩尔比热、Ψi是各气体成分各自的摩尔分数，Cp#i是各气体成分各自的定压摩尔比热。各气体成分各自的摩尔分数Ψi、各气体成分各自的定压摩尔比热Cp#i是根据燃料的种类以及燃料改性室23内的当量比(当前的当量比)等而决定的，可以按照基于试验、仿真而制作的映射图(存储于所述ROM的映射图)来求出。
由此，能够利用以下的式(3)而计算出吸入气体的多方指数κ。
[数学式3]
Figure BDA0001921650220000161
以上述方式，能够求出与气体组成相应的修正多方指数。
·与当量比相应的多方指数的修正
另外，还可以对燃料改性室23内的当量比进行推断，根据该当量比而对方指数κ进行校正运算。
图6是示出与该当量比相应的修正多方指数的运算逻辑的框图。如该图6所示，根据当量比而求出多方指数的降低量Δκ，从空气的多方指数中减去该降低量，由此能够求出与当量比相应的修正多方指数。
作为该情况下的当量比的计算方法，基于来自所述进气流量传感器101的输出信号而对进气的流量进行计算。另外，根据基于来自吸入气体压力传感器102的输出信号而计算出的吸入气体的压力、基于来自排气压力传感器105的输出信号而计算出的排气的压力之差，对EGR气体量(导入至燃料改性气缸2的EGR气体量)进行计算。而且，根据所述进气的流量、所述EGR气体量、向燃料改性室23的燃料供给量(根据针对喷射器25的喷射指令值而求出的燃料供给量)，对当量比进行计算。另外，在不考虑EGR气体量的情况下，也可以根据基于来自进气流量传感器101的输出信号而计算出的进气的流量、和向燃料改性室23的燃料供给量之比，对当量比进行计算。
(与改性反应相伴的温度上升量的校正系数Creact)
与改性反应相伴的温度上升量的校正系数Creact是用于在改性反应在活塞22到达压缩上止点之前就开始了的情况下，与因部分氧化反应引起的气体温度的上升量相应地对压缩端气体温度进行校正的系数。因此，如前述那样，在燃料改性室23内的当量比接近1的情况下，伴随着燃料改性室23内的氧化反应量的增加，该校正系数Creact被作为较大的值而求出。即，该校正系数Creact成为表示图4中的箭头的斜度(反应气体温度的变化相对于当量比的变化的比例)的值。
对于该校正系数Creact，可以将燃料改性室23内的温度(反应场所的温度)、燃料改性室23内的氧浓度、燃料改性室23内的燃料浓度作为参数来进行计算。另外，对于该校正系数Creact，也可以预先通过实验等求出相对于运转条件的改性反应的开始时期、因部分氧化反应而产生的发热量，由此预先将该温度上升量校正系数Creact存储于所述ROM，通过读出与实际的运转条件相应的温度上升量校正系数Creact来求出该校正系数Creact。
此外，在改性反应在活塞22到达了压缩上止点的时刻仍未开始的情况下、活塞22到达压缩上止点的时刻下因改性反应而产生的发热量较少的情况下，也可以将该温度上升量校正系数Creact设定为“1”而应用于式(1)。
(烟尘产生下限温度的设定动作)
接下来，对所述烟尘产生下限温度的设定动作进行说明。如前述那样，烟尘产生下限温度是根据混合气体的当量比等而设定的。即，根据图4可明确的是，如果混合气体的当量比不同，则烟尘产生下限温度(图4中的烟尘生成区域的低温侧的边界值)也成为不同的值。
对于该烟尘产生下限温度，可以将燃料改性室23内的当量比作为参数来求出。图7是示出燃料改性室23内的当量比、燃料改性室23内的反应气体温度、以及、烟尘产生量的关系的图。如该图7所示，即使燃料改性室23内的当量比不变，在燃料改性室23内的反应气体温度大于或等于某个值的情况下，烟尘的产生量也急速增多。上述温度(烟尘的产生量急速增多的温度)是所述烟尘产生下限温度。燃料改性室23内的当量比越低，该烟尘产生下限温度变得越低。这样，烟尘产生下限温度作为与燃料改性室23内的当量比相应的值，能够通过基于实验、仿真而制作的映射图(存储于所述ROM的映射图)、运算式进行求解。
这样，烟尘产生下限温度相当于由燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度规定的烟尘生成区域的下限温度。
(反应气体温度调整动作)
作为用于抑制前述的燃料改性室23的反应气体温度上升的反应气体温度调整动作，举出如下所述的2种动作。在推断为实际的压缩端温度为烟尘产生下限温度以上且处于烟尘生成区域的情况下，选择上述反应气体温度调整动作中的至少一种来执行。下面，对各反应气体温度调整动作进行说明。
·第1调整动作
首先，对第1调整动作进行说明。该第1调整动作是：通过对经由燃料改性气缸EGR***7A导入至燃料改性室23的EGR气体的流量以及温度进行调整而调整反应气体温度。
在该第1调整动作中，对EGR气体量调整阀73以及旁通量调整阀75的开度进行调整。
例如，通过增大EGR气体量调整阀73的开度，增加导入至燃料改性室23的EGR气体的量(本发明中所说的、从输出气缸排出的废气向燃料改性气缸内的倒流量)。由此，导入至燃料改性室23的惰性气体增加，即使是相同的燃料供给量，也能够提高当量比。另外，通过增加导入至燃料改性室23的EGR气体的量，导入至燃料改性室23的3原子分子(CO2、H2O)的量增加，由此吸入气体的多方指数κ降低，所述压缩端气体温度TTDC降低。
另外，通过减小旁通量调整阀75的开度(增加在EGR气体冷却器72流动的EGR气体的量)，降低导入至燃料改性室23的EGR气体的温度(本发明中所说的、从输出气缸排出且向燃料改性气缸内倒流的废气的温度)。
这样，使得燃料改性时燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。即，越增大EGR气体量调整阀73的开度(越增大本发明中所说的、用于抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的控制的控制量)，则EGR气体的量变得越多，由此，反应气体温度变低。另外，越减小旁通量调整阀75的开度(越增大本发明中所说的、用于抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的控制的控制量)，则EGR气体的温度越低，由此，反应气体温度变低。由此，能够抑制燃料改性室23中烟尘的产生。
此外，在该第1调整动作中，也可以仅进行EGR气体量调整阀73的开度调整以及旁通量调整阀75的开度调整中的一方。即，不对旁通量调整阀75的开度进行变更而增大EGR气体量调整阀73的开度，由此使导入至燃料改性室23的EGR气体的量增加。或者，不对EGR气体量调整阀73的开度进行变更而是减小旁通量调整阀75的开度，由此使导入至燃料改性室23的EGR气体的温度降低。
·第2调整动作
接下来，对第2调整动作进行说明。该第2调整动作是：通过降低燃料改性气缸2的有效压缩比而调整反应气体温度。
在该第2调整动作中，将所述进气阀26的关闭定时向滞后侧进行校正。即，使进气阀26在比活塞22到达吸入下止点的定时靠滞后侧的位置关闭，由此降低燃料改性气缸2的有效压缩比。在该情况下，越使进气阀26的关闭定时向滞后侧转移(越增大本发明中所说的、用于抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的控制的控制量)，则燃料改性气缸2的压缩端气体温度越降低。另外，也可以使进气阀26在比活塞22到达吸入下止点的定时靠提前侧的位置关闭，由此降低燃料改性气缸2的有效压缩比。在该情况下，越使进气阀26的关闭定时向提前侧转移(越增大本发明中所说的、用于抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的控制的控制量)，则燃料改性气缸2的压缩端气体温度越降低。
由此，使得燃料改性时的燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。通过该第2调整动作，也能够抑制燃料改性室23中烟尘的产生。
此外，作为该第2调整动作的变形例，也可以将所述排气阀27的打开定时向提前侧校正。即，通过使排气阀27在燃料改性气缸2的压缩行程的中途打开，降低燃料改性气缸2的有效压缩比。
(燃料改性运转的控制)
接下来，对利用所述压缩端气体温度以及烟尘产生下限温度的燃料改性运转的控制进行说明。
图8是示出内燃机1的控制次序的流程图。
首先，在步骤ST1中，执行内燃机1中的各种信息的取得。这里，作为所取得的信息，例如举出所述各种传感器101～106的输出信号等。另外，还取得当前的控制中进气阀26的关闭定时的信息(用于计算出燃料改性气缸2的当前的有效压缩比的信息)、燃料的种类的信息(用于计算出修正多方指数的信息)等。
然后，进入步骤ST2，通过所述式(1)而执行压缩端气体温度TTDC的计算(推断)。即，执行前述的吸入气体温度Tini的计算、燃料改性气缸2的有效压缩比ε的计算、多方指数κ的计算、与改性反应相伴的温度上升量的校正系数Creact的计算，通过将它们应用于所述式(1)而执行压缩端气体温度TTDC的计算。此外，在进气阀26的关闭定时固定的情况下，无需进行有效压缩比ε的计算，该有效压缩比ε成为固定值。
在以上述方式执行压缩端气体温度TTDC的计算之后，进入步骤ST3，执行所述烟尘产生下限温度Tsoot#Lim的计算(推断)。该烟尘产生下限温度Tsoot#Lim如前述那样，通过基于实验、仿真而制作的映射图、运算式(用于根据燃料改性室23内的当量比而设定烟尘产生下限温度Tsoot#Lim的映射图、运算式)，作为与燃料改性室23内的当量比相应的值而求出。
然后，进入步骤ST4，通过对所述压缩端气体温度TTDC和所述烟尘产生下限温度Tsoot#Lim进行比较，进行是否处于产生烟尘的运转区域的判定。即，进行当前的燃料改性室23内的当量比以及压缩端气体温度TTDC是否处于所述烟尘生成区域的判定。具体而言，进行压缩端气体温度TTDC是否为烟尘产生下限温度Tsoot#Lim以上的值的判定。
这里，在压缩端气体温度TTDC为小于烟尘产生下限温度Tsoot#Lim的值的情况下，判定为未处于产生烟尘的运转区域，在步骤ST4中判定为NO。另一方面，在压缩端气体温度TTDC为烟尘产生下限温度Tsoot#Lim以上的值的情况下，判定为处于产生烟尘的运转区域，在步骤ST4中判定为YES。
在步骤ST4中判定为NO的情况下，无需执行所述反应气体温度调整动作(即使不执行反应气体温度调整动作，也不产生烟尘、或烟尘的产生量微小)，无需执行反应气体温度调整动作，继续进行前述的燃料改性运转。
另一方面，在步骤ST4中判定为YES的情况下，进入步骤ST5，执行所述反应气体温度调整动作。在该步骤ST5中，执行前述的第1调整动作以及第2调整动作中的至少一个调整动作。对于这里所选择的调整动作，是将内燃机1的运转状态、各种温度等作为参数而通过实验、仿真而预先决定的。
在执行第1调整动作的情况下，如前述那样，通过增大EGR气体量调整阀73的开度，增加导入至燃料改性室23的EGR气体的量。另外，通过减小旁通量调整阀75的开度(增加在EGR气体冷却器72流动的EGR气体的量)，降低导入至燃料改性室23的EGR气体的温度。由此，使得燃料改性时燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。
另一方面，在执行第2调整动作的情况下，如前述那样，使进气阀26在比活塞22到达吸入下止点的定时靠滞后侧的位置关闭，由此降低燃料改性气缸2的有效压缩比。或者使进气阀26在比活塞22到达吸入下止点的定时靠提前侧的位置关闭，由此降低燃料改性气缸2的有效压缩比。
例如，在计算出所述压缩端气体温度TTDC以及烟尘产生下限温度Tsoot#Lim的时刻，在已确定了本次循环中的燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度的情况下(在确定了所述EGR气体量、EGR气体温度、有效压缩比的情况下)，在燃料改性气缸2的下一次循环中执行所述反应气体温度调整动作。另外，在本次循环中燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度确定之前，计算出(推断)所述压缩端气体温度TTDC以及烟尘产生下限温度Tsoot#Lim，在无法预先判定压缩端气体温度TTDC为烟尘产生下限温度Tsoot#Lim以上的值的情况下，在燃料改性气缸2的本次循环中执行所述反应气体温度调整动作。
另外，在本实施方式中，通过所述反应气体温度调整动作进行调整的反应气体温度只要处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域即可，优选将获得根据内燃机1的运转状态等而要求的改性燃料的气体组成的反应气体温度调整为目标温度。例如，即使是相同的当量比，在将压缩端气体温度设定得较高的情况下，也能够提高作为抗爆震性高的改性燃料的氢、一氧化碳、甲烷的浓度，在将压缩端气体温度设定得较低的情况下，也能够提高作为抗爆震性低(点火性高)的改性燃料的乙烷等的浓度。因此，优选进行反应气体温度调整动作，以使得反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域，且获得所要求的改性燃料的气体组成。
在以上述方式执行反应气体温度调整动作的状态下，进入步骤ST6，判定该反应气体温度调整动作下的致动器的控制量是否达到临界值。即，在执行所述第1调整动作的情况下，对是否为使EGR气体量调整阀73的开度增大的临界值、即EGR气体量调整阀73的开度是否为全开或即使为该程度以上的开度EGR气体量也不增加的临界开度。另外，判定是否达到使旁通量调整阀75的开度减小的临界值、即旁通量调整阀75的开度是否为零。即，在该第1调整动作中，判定是否成为无法进一步抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的状态。
另外，在执行所述第2调整动作的情况下，判定使进气阀26关闭的定时(滞后侧的定时或滞后侧的定时)是否成为临界值。即，在该第2调整动作中，判定是否成为无法进一步抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的状态。
在反应气体温度调整动作中致动器的控制量未达到临界值而在步骤ST6中判定为NO的情况下，使反应气体温度调整动作继续进行，在该状态下返回。
在下一次处理流程中，仍在压缩端气体温度TTDC为烟尘产生下限温度Tsoot#Lim以上的值而在步骤ST4中判定为YES的情况下，进入步骤ST5，继续进行所述反应气体温度调整动作，并且进行反应气体温度调整动作中的致动器的控制量的相加处理。即，在执行第1调整动作的情况下，使EGR气体量调整阀73的开度进一步增大。另外，使旁通量调整阀75的开度进一步减小。此外，在该情况下，也可以仅对EGR气体量调整阀73的开度以及旁通量调整阀75的开度中的一方进行变更。另外，在执行第2调整动作的情况下，以使得燃料改性气缸2的有效压缩比进一步降低的方式对进气阀26的关闭定时进行变更。
而且，以反应气体温度调整动作中的致动器的控制量未达到临界值为条件(以在步骤ST6中判定为NO为条件)，重复进行该动作，直至压缩端气体温度TTDC成为小于烟尘产生下限温度Tsoot#Lim的值为止。由此，燃料改性室23的反应气体温度不断降低，燃料改性时的燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。
另一方面，在反应气体温度调整动作中致动器的控制量达到临界值而在步骤ST6中判定为YES的情况(即使本发明中所说的、用于抑制燃料改性气缸内的反应气体温度上升的控制的控制量达到可控制范围的临界值也推断为燃料改性时的燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于烟尘生成区域的情况)下，进入步骤ST7，不执行燃料改性运转。即，作为内燃机1的运转模式，成为不执行燃料改性运转模式。在该不执行燃料改性运转模式中，停止向燃料改性室23的燃料的供给。即，停止向燃料改性室23的燃料的供给，直至压缩端气体温度TTDC成为小于烟尘产生下限温度Tsoot#Lim的值为止。在该情况下，从输出气缸3的喷射器35进行与内燃机请求输出相应的量的燃料喷射。由此，从输出气缸3获得内燃机输出。此外，在压缩端气体温度TTDC成为小于烟尘产生下限温度Tsoot#Lim的值而恢复为通常的燃料改性运转的情况下，还解除所述反应气体温度调整动作中的致动器的控制量，上述致动器也恢复为通常的控制。
由于进行上述动作，因此如图4所示，即使在内燃机1进行中负荷运转时、高负荷运转时，从燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于图中的点A的状态起内燃机负荷降低、燃料改性室23内的当量比接近1的情况下，燃料改性室23内的反应气体温度的上升量也较少，与该当量比的变化相伴的反应气体温度的变化例如成为如图4的箭头II所示那样。因此，成为燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域、即点C的状态，能够获得在所生成的改性燃料中不含有烟尘的状态。或者能够获得所生成的改性燃料中的烟尘为微量的状态。
根据所述的控制动作，步骤ST4以及步骤ST5的动作相当于本发明中所说的“反应气体温度调整部进行的动作，即如下动作：根据燃料改性气缸内的当量比而对燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整，以使得燃料改性时燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于从由该燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度规定的烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域”。
上述燃料改性运转的控制由所述ECU100执行。因此，该ECU100中的执行该控制的功能部分相当于本发明中所说的控制装置。另外，由该ECU100执行的控制的方法相当于本发明中所说的控制方法。
如以上说明所述，在本实施方式中，通过所述反应气体温度调整动作而进行燃料改性室23内的与当量比相应的反应气体温度的调整，燃料改性室23内的当量比以及反应气体温度处于从烟尘生成区域偏离的可进行改性反应区域。因此，能够一边抑制燃料改性室23中烟尘的产生一边生成改性燃料。其结果，能够抑制因烟尘的原因而给输出气缸3中的改性燃料的燃烧带来不良影响，抑制烟尘被释放到大气中。
-其他实施方式-
此外，所述实施方式在所有方面都是示例而并非进行限定性解释的依据。因此，并非仅根据所述实施方式而对本发明的技术范围进行解释，而是基于权利要求书的记载对本发明的技术范围进行划定。另外，本发明的技术范围中包含与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。
例如，在所述实施方式中，对将本发明应用于船舶用的内燃机1的情况进行了说明，但是，对于其他用途(例如发电机、车辆等)的内燃机也可以应用本发明。
另外，在所述实施方式中，作为各气缸2、3所具备的喷射器25、35，形成为直接向气缸内喷射燃料的直喷式的结构。本发明并不局限于此，也可以将各喷射器25、35的双方或一方设为端口喷射式的结构。
另外，在所述实施方式中，使向燃料改性室23供给的燃料为轻油。本发明并不局限于此，也可以使重油、汽油等为燃料。
另外，在所述实施方式中，燃料改性气缸2和输出气缸3以相同的旋转速度进行运转。本发明并不局限于此，也可以形成为如下结构：使得减速器介于各气缸2、3之间(各气缸2、3之间的曲轴11)，并使得燃料改性气缸2的旋转速度低于输出气缸3的旋转速度。
另外，在所述实施方式中，将在输出气缸3中获得的内燃机输出的一部分用作燃料改性气缸2的活塞22的往复移动的驱动源。本发明并不限定于此，也可以单独设置燃料改性气缸2的驱动源。例如，也可以将燃料改性气缸2和输出气缸3分开(不利用曲轴11进行连结)，利用电动机等使燃料改性气缸2的活塞22往复移动。
此外，可以不脱离其主旨或者主要特征地以其他各种方式而实施本发明。因此，上述各实施方式、各实施例在所有方面不过仅为示例而已，不可以对其进行限定性的解释。由权利要求书来表示本发明的范围，本发明的范围并不受说明书正文的任何约束。并且，属于权利要求书的等同范围的变形、变更全部都处于本发明的范围内。
本申请基于在日本于2016年7月14日申请的特愿2016-139575号而主张优先权。通过在此处进行叙述而将其内容并入本申请。另外，通过在此处进行叙述而将本说明书中引用的文献全部都具体并入本申请。
产业上的利用可能性
本发明能够应用于具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机的控制。
附图标记说明
1 内燃机
2 燃料改性气缸(燃料改性装置)
21、31 缸孔
22、32 活塞
26 进气阀
3 输出气缸
73 EGR气体量调整阀
75 旁通量调整阀
100 ECU

Claims (6)

1.一种内燃机的控制装置，该控制装置应用于具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机，该燃料改性气缸能够作为燃料改性装置起作用，该输出气缸被供给在该燃料改性气缸中生成的改性燃料，通过该改性燃料的燃烧而获得内燃机输出，
所述控制装置的特征在于，
具备反应气体温度调整部，该反应气体温度调整部根据所述燃料改性气缸内的当量比，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整，以使得燃料改性时的所述燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于可进行改性反应区域，该可进行改性反应区域偏离由该燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度规定的烟尘生成区域，
在推断为压缩端气体温度小于烟尘产生下限温度的情况下，执行所述燃料改性气缸中的燃料改性运转。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述反应气体温度调整部对以下控制的控制量进行变更，该控制用于抑制与所述燃料改性气缸内的当量比降低而接近1相伴的所述燃料改性气缸内的反应气体温度上升，所述燃料改性气缸内的当量比越接近1，越增大所述控制量。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述反应气体温度调整部构成为：通过对从所述输出气缸排出的废气向所述燃料改性气缸内倒流的倒流量以及倒流的该废气的温度中的至少一方进行调整，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述反应气体温度调整部构成为：通过对所述燃料改性气缸的有效压缩比进行调整，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整。
5.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
即使用于抑制所述燃料改性气缸内的反应气体温度上升的控制的控制量达到可控制范围的临界值，在推断为所述燃料改性时的所述燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于所述烟尘生成区域的情况下，也不执行所述燃料改性气缸的燃料改性运转。
6.一种内燃机的控制方法，该控制方法应用于具备燃料改性气缸以及输出气缸的内燃机，该燃料改性气缸能够作为燃料改性装置起作用，该输出气缸被供给在该燃料改性气缸中生成的改性燃料，通过该改性燃料的燃烧而获得内燃机输出，
所述控制方法的特征在于，
根据所述燃料改性气缸内的当量比，对所述燃料改性气缸内的反应气体温度进行调整，以使得燃料改性时的所述燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度处于可进行改性反应区域，该可进行改性反应区域偏离由该燃料改性气缸内的当量比以及反应气体温度规定的烟尘生成区域，
在推断为压缩端气体温度小于烟尘产生下限温度的情况下，执行所述燃料改性气缸中的燃料改性运转。
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