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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024027920
(43)【公開日】2024-03-01
(54)【発明の名称】エンジン、制御装置、及び制御プログラム
(51)【国際特許分類】
F02D 43/00 20060101AFI20240222BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20240222BHJP
F02D 41/32 20060101ALI20240222BHJP
F02D 41/22 20060101ALI20240222BHJP
【ＦＩ】
F02D43/00 301G
F02D45/00 368Z
F02D43/00 301B
F02D41/32
F02D45/00 345
F02D41/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022131114
(22)【出願日】2022-08-19
(71)【出願人】
【識別番号】720001060
【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100205350
【弁理士】
【氏名又は名称】狩野 芳正
(74)【代理人】
【識別番号】100117617
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭策
(72)【発明者】
【氏名】森田 銀
(72)【発明者】
【氏名】松永 大知
(72)【発明者】
【氏名】天寅 喬文
【テーマコード（参考）】
3G301
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G301HA21
3G301JA22
3G301LB02
3G301MA01
3G301MA11
3G301NA08
3G301NB02
3G301PA10Z
3G301PA16Z
3G301PC01Z
3G301PD11Z
3G301PD14Z
3G301PE01Z
3G384AA13
3G384BA09
3G384BA24
3G384DA55
3G384ED07
3G384FA11Z
3G384FA29Z
3G384FA45Z
3G384FA47Z
3G384FA56Z
3G384FA86Z
(57)【要約】
【課題】エンジンにおいて、異常燃焼が開始する前に異常燃焼の発生を推定する。
【解決手段】エンジン１０００は、シリンダ１１０と、ピストン１２０と、点火装置１４０と、回転センサ１７０－１と、吸気温度センサ１７０－３と、吸気圧力センサ１７０－２と、制御装置５００とを備える。点火装置１４０は、混合ガスに点火する。回転センサ１７０－１は、クランクシャフト１３０の回転速度を測定する。吸気温度センサ１７０－３は、混合ガスの温度を測定する。吸気圧力センサ１７０－２は、混合ガスの第１圧力値を測定する。制御装置５００は、回転速度と、混合ガスの温度と、混合ガスの第１圧力値とに基づき、混合ガスに含まれる水素の水素当量比、または／および、混合ガスの点火する時期を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】エンジン１０００は、シリンダ１１０と、ピストン１２０と、点火装置１４０と、回転センサ１７０－１と、吸気温度センサ１７０－３と、吸気圧力センサ１７０－２と、制御装置５００とを備える。点火装置１４０は、混合ガスに点火する。回転センサ１７０－１は、クランクシャフト１３０の回転速度を測定する。吸気温度センサ１７０－３は、混合ガスの温度を測定する。吸気圧力センサ１７０－２は、混合ガスの第１圧力値を測定する。制御装置５００は、回転速度と、混合ガスの温度と、混合ガスの第１圧力値とに基づき、混合ガスに含まれる水素の水素当量比、または／および、混合ガスの点火する時期を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部で水素を含む混合ガスを燃焼するシリンダと、
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記混合ガスに点火する点火装置と、
クランクシャフトの回転速度を測定する回転センサと、
前記混合ガスの温度を測定する吸気温度センサと、
前記混合ガスの第１圧力値を測定する吸気圧力センサと、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記混合ガスに含まれる前記水素の水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する制御装置と、
を備えるエンジン。
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記混合ガスに点火する点火装置と、
クランクシャフトの回転速度を測定する回転センサと、
前記混合ガスの温度を測定する吸気温度センサと、
前記混合ガスの第１圧力値を測定する吸気圧力センサと、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記混合ガスに含まれる前記水素の水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する制御装置と、
を備えるエンジン。
【請求項2】
前記制御装置は、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える請求項１に記載のエンジン。
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える請求項１に記載のエンジン。
【請求項3】
前記異常燃焼推定部は、
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える請求項２に記載のエンジン。
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える請求項２に記載のエンジン。
【請求項4】
前記シリンダ内のガスの第２圧力値を測定するシリンダ内圧力センサを備え、
前記制御装置は、
前記回転速度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値と、前記混合ガスの温度とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える請求項１に記載のエンジン。
前記制御装置は、
前記回転速度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値と、前記混合ガスの温度とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える請求項１に記載のエンジン。
【請求項5】
前記異常燃焼推定部は、
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える請求項４に記載のエンジン。
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える請求項４に記載のエンジン。
【請求項6】
前記温度推定部は、前記混合ガスの温度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値とに基づき、前記圧縮温度を推定する
請求項５に記載のエンジン。
請求項５に記載のエンジン。
【請求項7】
前記シリンダ内には、ガスの温度を測定する燃焼室温度センサを備え、
前記温度推定部は、前記燃焼室温度センサにより測定された温度に基づき、前記混合ガスが燃焼している燃焼期間における前記シリンダ内のガスの平均温度を推定し、
前記基準値決定部は、前記第１基準値と、前記混合ガスが正常燃焼するときにおける前記ピストンが上死点にあるときの前記シリンダ内の温度とに基づき、第２基準値を決定することと、
前記判定部は、前記第２基準値と、前記平均温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する
請求項３と、５と、６とのいずれか１項に記載のエンジン。
前記温度推定部は、前記燃焼室温度センサにより測定された温度に基づき、前記混合ガスが燃焼している燃焼期間における前記シリンダ内のガスの平均温度を推定し、
前記基準値決定部は、前記第１基準値と、前記混合ガスが正常燃焼するときにおける前記ピストンが上死点にあるときの前記シリンダ内の温度とに基づき、第２基準値を決定することと、
前記判定部は、前記第２基準値と、前記平均温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する
請求項３と、５と、６とのいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項8】
前記制御部は、前記異常燃焼の発生が推定されたときに、
前記水素当量比を減少するための第１制御信号を生成し、
前記水素当量比の減少に応じて前記シリンダ内における前記水素を除く燃料の量を増加する第２制御信号を生成する
請求項２から６のいずれか１項に記載のエンジン。
前記水素当量比を減少するための第１制御信号を生成し、
前記水素当量比の減少に応じて前記シリンダ内における前記水素を除く燃料の量を増加する第２制御信号を生成する
請求項２から６のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項9】
前記混合ガスに前記水素が噴射される前の空気を圧縮する圧縮装置を備え、
前記制御装置は、前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記圧縮装置による前記空気の圧縮比を増加させるための第１制御信号を生成する
請求項１に記載のエンジン。
前記制御装置は、前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記圧縮装置による前記空気の圧縮比を増加させるための第１制御信号を生成する
請求項１に記載のエンジン。
【請求項10】
エンジンに含まれるシリンダ内のガスの圧縮圧力と、前記シリンダ内のガスの圧縮温度と、前記シリンダ内のガスの水素当量比と、前記エンジンの回転速度とに基づき、前記シリンダにおける異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または／および、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成する制御部と、
を備える制御装置。
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または／および、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成する制御部と、
を備える制御装置。
【請求項11】
前記圧縮圧力は、前記シリンダの内部に含まれるピストンが上死点にあるときに、前記シリンダ内におけるガスの圧力を表し、
前記圧縮温度は、前記シリンダの内部に含まれる前記ピストンが上死点にあるときに、前記シリンダ内におけるガスの温度を表す
請求項１０に記載の制御装置。
前記圧縮温度は、前記シリンダの内部に含まれる前記ピストンが上死点にあるときに、前記シリンダ内におけるガスの温度を表す
請求項１０に記載の制御装置。
【請求項12】
前記異常燃焼推定部は、
前記エンジン内のガスの温度に基づき、前記圧縮温度を推定する温度推定部と、
第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記シリンダ内のガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備え、
前記基準値決定部は、
前記エンジン内のガスの圧力値に基づき、前記圧縮圧力を決定し、
前記エンジン内のガスの温度と圧力値と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記水素当量比を決定し、
前記圧縮圧力と、前記水素当量比と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記第１基準値を決定する
請求項１０または１１に記載の制御装置。
前記エンジン内のガスの温度に基づき、前記圧縮温度を推定する温度推定部と、
第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記シリンダ内のガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備え、
前記基準値決定部は、
前記エンジン内のガスの圧力値に基づき、前記圧縮圧力を決定し、
前記エンジン内のガスの温度と圧力値と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記水素当量比を決定し、
前記圧縮圧力と、前記水素当量比と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記第１基準値を決定する
請求項１０または１１に記載の制御装置。
【請求項13】
エンジンに含まれるシリンダ内のガスの圧縮圧力と、前記シリンダ内のガスの圧縮温度と、前記シリンダ内のガスの水素当量比と、前記エンジンの回転速度とに基づき、前記シリンダにおける異常燃焼の発生を推定することと、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または／および、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成することと、
を演算装置に実行させる制御プログラム。
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または／および、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成することと、
を演算装置に実行させる制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジン、制御装置、及び制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、水素を含んだ燃料を用いて、動力を得る水素エンジンが研究されている。水素エンジンは、水素と空気とが混合された水素予混合気がシリンダに供給され、シリンダ内で水素予混合気が燃焼することで動力を得る。水素予混合気の空燃比が適正範囲から外れると、異常燃焼、例えば、設計された点火タイミングより早く着火するプレイグニッション、ノッキング、逆火等が発生する場合がある。異常燃焼はエンジンを破損してしまう場合があるため、異常燃焼を抑制する研究が行われている。
【0003】
例えば、特許文献１には、エンジンのシリンダ内の圧力を計測することで、異常燃焼の発生を検出する技術が開示されている。
【0004】
例えば、特許文献２には、シリンダ壁面の温度が、異常燃焼が発生する可能性の低い温度範囲で、エンジンが駆動するように制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１０－７１２８４号公報
【特許文献2】国際公開第２０１３／１１８２４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載の技術は、異常燃焼の発生を検出するため、異常燃焼が開始する前に異常燃焼の発生を抑制することは難しい。また、特許文献２に記載の技術は、異常燃焼の発生する可能性の低い温度範囲でエンジンを駆動するものであり、異常燃焼が開始する前に異常燃焼の発生を抑制するものではない。
【0007】
上記の状況に鑑み、本開示は、異常燃焼が開始する前に異常燃焼の発生を推定することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
【0009】
上記目的を達成するための一実施の形態によるエンジン（１０００）は、シリンダ（１１０）と、ピストン（１２０）と、点火装置（１４０）と、回転センサ（１７０－１）と、吸気温度センサ（１７０－３）と、吸気圧力センサ（１７０－２）と、制御装置（５００）とを備える。シリンダ（１１０）は、内部で水素を含む混合ガスを燃焼する。ピストン（１２０）は、シリンダ（１１０）内で往復運動する。点火装置（１４０）は、混合ガスに点火する。回転センサ（１７０－１）は、クランクシャフト（１３０）の回転速度を測定する。吸気温度センサ（１７０－３）は、混合ガスの温度を測定する。吸気圧力センサは（１７０－２）、混合ガスの第１圧力値を測定する。制御装置（５００）は、回転速度と、混合ガスの温度と、混合ガスの第１圧力値とに基づき、混合ガスに含まれる水素の水素当量比、または／および、混合ガスの点火する時期を制御する。
【0010】
上記目的を達成するための一実施の形態による制御装置（５００）は、異常燃焼推定部（５５０）と、制御部（５６０）とを備える。異常燃焼推定部（５５０）は、エンジン（１０００）に含まれるシリンダ（１１０）内のガスの圧縮圧力と、シリンダ（１１０）内のガスの圧縮温度と、シリンダ（１１０）内のガスの水素当量比と、エンジン（１０００）の回転速度とに基づき、シリンダ（１１０）における異常燃焼を推定する。制御部（５６０）は、異常燃焼が推定されたときに、水素当量比、または／および、シリンダ（１１０）内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成する。
【0011】
上記目的を達成するための一実施の形態による制御プログラム（６００）は、エンジン（１０００）に含まれるシリンダ（１１０）内のガスの圧縮圧力と、シリンダ（１１０）内のガスの圧縮温度と、シリンダ（１１０）内のガスの水素当量比と、エンジン（１０００）の回転速度とに基づき、シリンダ（１１０）における異常燃焼を推定することを演算装置（５２０）に実行させる。また、制御プログラム（６００）は、異常燃焼が推定されたときに、水素当量比、または／および、シリンダ（１１０）内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成することを演算装置（５２０）に実行させる。
【発明の効果】
【0012】
上記の形態によれば、異常燃焼が開始する前に異常燃焼の発生を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】一実施の形態におけるエンジンの構成を表す図である。
【図2】一実施の形態における制御装置の構成を表す図である。
【図3】水素の着火点と、水素当量比と、混合ガスの圧力値との関係を表す図である。
【図4】一実施の形態における制御装置が実行する機能ブロックを表す図である。
【図5】一実施の形態における制御装置による処理を表すフローチャートである。
【図6】一実施の形態における燃焼室内のガスの温度とクランク角度との関係を表す図である。
【図7】一実施の形態におけるエンジンの構成を表す図である。
【図8A】一実施の形態における制御装置による処理を表すフローチャートである。
【図8B】一実施の形態における制御装置による処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
（実施の形態１）
本発明の本実施の形態によるエンジン１０００を、図面を参照して説明する。エンジン１０００は、図１に示すように、エアーインレット２１０から空気を取り込む。取り込まれた空気は、吸気管２２０を通過し、吸気ポート２３０において、水素噴射装置２４０から噴射される水素と混合され、混合ガスとしてシリンダ１１０内の燃焼室１１５に供給される。燃焼室１１５に供給された混合ガスは、ピストン１２０により圧縮され、点火装置１４０、例えばディーゼル噴射装置により点火される。混合ガスは、燃焼すると膨張し、ピストン１２０を押し、クランクシャフト１３０を回転させる。燃焼された混合ガスは、燃焼ガスとして、燃焼室１１５から排気ポート２８０に排出され、第２排気管２７０と、第１排気管２６０とを通過して外部に排気される。
本発明の本実施の形態によるエンジン１０００を、図面を参照して説明する。エンジン１０００は、図１に示すように、エアーインレット２１０から空気を取り込む。取り込まれた空気は、吸気管２２０を通過し、吸気ポート２３０において、水素噴射装置２４０から噴射される水素と混合され、混合ガスとしてシリンダ１１０内の燃焼室１１５に供給される。燃焼室１１５に供給された混合ガスは、ピストン１２０により圧縮され、点火装置１４０、例えばディーゼル噴射装置により点火される。混合ガスは、燃焼すると膨張し、ピストン１２０を押し、クランクシャフト１３０を回転させる。燃焼された混合ガスは、燃焼ガスとして、燃焼室１１５から排気ポート２８０に排出され、第２排気管２７０と、第１排気管２６０とを通過して外部に排気される。
【0015】
ここで、点火装置１４０は、ピストン１２０が上死点に達したとき、例えば上死点を超えた直後に、燃焼室１１５内のガスに点火する。しかし、燃焼室１１５の温度が高くなると、ピストン１２０が上死点に達する前に、燃焼室１１５内のガスに含まれる水素が燃焼するプレイグニッションが生じる場合がある。このため、エンジン１０００は、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼室１１５、例えばシリンダ１１０内の温度を推定し、推定された温度が基準値より高いとき、プレイグニッションを抑制する制御を行う。これにより、エンジン１０００は、異常燃焼が発生する前に、異常燃焼を抑制する制御を行う。なお、推定された温度と比較する基準値は、水素が自然発火する着火温度に応じた値を表し、例えば燃焼室１１５（シリンダ１１０）内のガスの圧力の大きさと、水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とに基づき決定される。水素当量比は、燃焼室１１５内のガス中における水素の濃度を表し、例えば、燃焼室１１５内のガスにおいて、実際の空燃比で、理論上最も燃焼効率の高い空燃比である理論空燃比を除算した値を表す。
【0016】
（エンジンの構成）
図１に示すエンジン１０００の構成を説明する。エンジン１０００は、例えば、シリンダ１１０、ピストン１２０、クランクシャフト１３０、センサ１７０、水素噴射装置２４０、圧縮装置３１０などを備える。シリンダ１１０は、シリンダ１１０の壁面とピストン１２０の上面とに囲まれた燃焼室１１５を形成するように構成されている。シリンダ１１０は、点火装置１４０と、吸気バルブ１５０と、排気バルブ１６０とを備える。なお、シリンダ１１０内における上方向は、シリンダ１１０の軸方向のうち、ピストン１２０から点火装置１４０への方向を表す。
図１に示すエンジン１０００の構成を説明する。エンジン１０００は、例えば、シリンダ１１０、ピストン１２０、クランクシャフト１３０、センサ１７０、水素噴射装置２４０、圧縮装置３１０などを備える。シリンダ１１０は、シリンダ１１０の壁面とピストン１２０の上面とに囲まれた燃焼室１１５を形成するように構成されている。シリンダ１１０は、点火装置１４０と、吸気バルブ１５０と、排気バルブ１６０とを備える。なお、シリンダ１１０内における上方向は、シリンダ１１０の軸方向のうち、ピストン１２０から点火装置１４０への方向を表す。
【0017】
点火装置１４０は、燃焼室１１５内のガス、例えば水素を含むガスに点火するように構成されている。点火装置１４０は、例えば、パイロット液体（例えば軽油）を噴射するパイロット液体噴射装置を含む。パイロット液体噴射装置から噴射されたパイロット液は、燃焼室１１５内の温度により、発火する。パイロット液が発火することで生じた炎は、燃焼室１１５内のガス、例えば水素に引火する。これにより、燃焼室１１５内のガスが燃焼する。また、点火装置１４０は、火花を発生させる火花発火装置（例えば点火プラグ）でもよい。
【0018】
吸気バルブ１５０は、水素を含む混合ガスを燃焼室１１５内に取り込むときに開くように構成されている。吸気バルブ１５０が開くことで、吸気ポート２３０からシリンダ１１０内に混合ガスが取り込まれる。また、排気バルブ１６０は、燃焼室１１５内で燃焼した燃焼ガスを燃焼室１１５外に排気するときに開くように構成されている。排気バルブ１６０が開くことで、シリンダ１１０内の燃焼ガスが排気ポート２８０に排出される。吸気バルブ１５０と、排気バルブ１６０とは、例えば、クランクシャフト１３０の角度に応じて動作する。
【0019】
ピストン１２０は、シリンダ１１０の軸方向に往復し、燃焼室１１５内のガスを圧縮する。ピストン１２０は、１往復すると、クランクシャフト１３０を１回回転させる。また、ピストン１２０は、例えば、燃焼室１１５内のガスが１回燃焼するときに２往復する。
【0020】
クランクシャフト１３０は、ピストン１２０の往復運動により回転させられ、発生した回転力を外部に伝達する。エンジン１０００の回転速度は、単位時間あたりのクランクシャフト１３０の回転数を表す。また、エンジン１０００の回転速度は、単位時間あたりのピストン１２０の往復回数を表す。
【0021】
水素噴射装置２４０は、吸気ポート２３０を流れる空気に水素を噴射するように構成されている。水素噴射装置２４０は、水素を噴射することで、空気と水素との混合ガスを生成する。生成された混合ガスは、シリンダ１１０に供給される。
【0022】
圧縮装置３１０は、エアーインレット２１０から取り込まれた空気を圧縮する。圧縮された空気は、吸気管２２０に排出される。圧縮装置３１０は、シャフト３３０により、排気タービン３２０と接続されている。シャフト３３０が回転することで、圧縮装置３１０は空気を圧縮する。
【0023】
排気タービン３２０は、シリンダ１１０から排出された燃焼ガスを、第２排気管２７０を介して取り込み、第１排気管２６０に排出する。排気タービン３２０は、燃焼ガスの流れを利用して、シャフト３３０を回転させる。
【0024】
エンジン１０００は、第２排気管２７０と、第１排気管２６０とを接続する分岐管４２０を有してもよい。分岐管４２０は、排気タービン３２０を介さずに燃焼ガスを第２排気管２７０から第１排気管２６０に排出する。分岐管４２０には、分岐バルブ４２５が設けられている。分岐バルブ４２５は、第２排気管２７０から第１排気管２６０に排出する燃焼ガスの流量を調整する。分岐バルブ４２５は、分岐管４２０を通過する燃焼ガスの流量を調整することで、排気タービン３２０を通過する燃焼ガスの流量を調整する。これにより、分岐バルブ４２５は、排気タービン３２０がシャフト３３０に加える回転力を制御する。
【0025】
また、エンジン１０００は、第２排気管２７０と、吸気管２２０とを接続する第１排気再循環管４１０を有してもよい。第１排気再循環管４１０は、燃焼ガスを第２排気管２７０から吸気管２２０に排出し、例えばＨＰ－ＥＧＲ（High Pressure loop Exhaust Gas Recirculation）として機能する。第１排気再循環管４１０には、通過する燃焼ガスの流量を調整する第１排気再循環バルブ４１５が設けられている。また、第１排気再循環管４１０には、通過する燃焼ガスを冷却する再循環冷却装置が設けられてもよい。
【0026】
エンジン１０００は、第１排気管２６０と、エアーインレット２１０とを接続する第２排気再循環管４３０を有してもよい。第２排気再循環管４３０は、燃焼ガスを第１排気管２６０からエアーインレット２１０に排出し、例えばＬＰ－ＥＧＲ（Low Pressure loop Exhaust Gas Recirculation）として機能する。第２排気再循環管４３０には、通過する燃焼ガスの流量を調整する第２排気再循環バルブ４３５が設けられている。また、第２排気再循環管４３０には、通過する燃焼ガスを冷却する再循環冷却装置が設けられてもよい。
【0027】
また、圧縮装置３１０と吸気ポート２３０とを接続する吸気管２２０に、インタークーラが設けられてもよい。また、エアーインレット２１０に、外部から取り込む空気から異物、例えば砂塵などを除去するエアーフィルタが設けられてもよい。また、第１排気管２６０に、燃焼ガスから有害物質を除去する除去装置、例えば触媒、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter；ＤＰＦ）が設けられてもよい。
【0028】
センサ１７０は、エンジン１０００の状態を測定する。例えば、センサ１７０は、クランクシャフト１３０の回転速度を測定する回転センサ１７０－１を備える。回転センサ１７０－１は、クランクシャフト１３０の回転角度、例えばピストン１２０が上死点の位置にあるときを「０」度としたときの回転角度を測定してもよい。
【0029】
また、センサ１７０は、エンジン１０００内のガス、例えば混合ガスと、燃焼ガスとの状態、例えば圧力の大きさを表す圧力値と温度とを測定する。例えば、センサ１７０は、シリンダ１１０に供給される混合ガスの圧力値を測定するように構成された吸気圧力センサ１７０－２を備える。また、センサ１７０は、シリンダ１１０に供給される混合ガスの温度を測定するように構成された吸気温度センサ１７０－３を備える。吸気温度センサ１７０－３は、混合ガスの温度を決定するために、吸気ポート２３０の壁面の温度を測定してもよい。吸気圧力センサ１７０－２と、吸気温度センサ１７０－３とは、例えば吸気ポート２３０に設けられている。吸気圧力センサ１７０－２と、吸気温度センサ１７０－３とは、吸気管２２０に設けられてもよい。
【0030】
また、センサ１７０は、燃焼室１１５内のガス、例えば混合ガスと燃焼ガスとの圧力値を測定するように構成されたシリンダ内圧力センサ１７０－４を有してもよい。シリンダ内圧力センサ１７０－４は、ピストン１２０が上死点の位置にあるときに、燃焼室１１５内のガスの圧力値を測定できる位置に設けられている。例えば、シリンダ内圧力センサ１７０－４は、シリンダ１１０内において、上方、例えば吸気バルブ１５０または排気バルブ１６０の近くに配置されている。
【0031】
また、センサ１７０は、シリンダ１１０から排出される燃焼ガスの圧力値を測定するように構成された排気圧力センサ１７０－５を有してもよい。また、センサ１７０は、シリンダ１１０から排出される燃焼ガスの温度を測定するように構成された排気温度センサ１７０－６を有してもよい。排気温度センサ１７０－６は、燃焼ガスの温度を決定するために、排気ポート２８０の壁面の温度を測定してもよい。排気圧力センサ１７０－５と、排気温度センサ１７０－６とは、例えば排気ポート２８０に設けられている。排気圧力センサ１７０－５と、排気温度センサ１７０－６とは、第２排気管２７０に設けられてもよい。
【0032】
エンジン１０００は、さらに、図２に示す制御装置５００を備える。制御装置５００は、エンジン１０００の動作を制御する。制御装置５００は、例えば、演算装置５２０と、通信装置５３０と、記憶装置５４０とを備える。通信装置５３０は、エンジン１０００に設けられた各々の装置との通信を行う。例えば、通信装置５３０は、センサ１７０により測定された情報を表す信号を取得する。また、通信装置５３０は、燃焼室１１５内のガスを点火するための信号を点火装置１４０に出力する。通信装置５３０は、圧縮装置３１０による空気の圧縮率を制御するための信号を出力してもよい。通信装置５３０は、例えば、エンジン１０００が搭載された装置、例えば車両のＣＡＮ（Controller Area Network）で規定されたシリアル通信プロトコルに準拠する信号を送受信してもよい。また、通信装置５３０は、外部の端末と通信するためのＮＩＣ（Network Interface Card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの種々のインタフェースを含んでもよい。
【0033】
記憶装置５４０は、エンジン１０００を制御するための様々なデータ、例えば制御プログラム６００と、自着火温度データ６１０とを格納する。記憶装置５４０は、制御プログラム６００を記憶する非一時的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）として用いられる。制御プログラム６００は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体１に記録されたコンピュータプログラム製品(computer program product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。
【0034】
自着火温度データ６１０は、燃焼室１１５内のガスの圧力値と、燃焼室１１５内のガスの水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とに基づき決定される第１基準値を表す。この第１基準値は、水素が自然発火する着火点に応じて表される。水素の着火点は、図３に示すように、水素当量比と、圧力値とに応じて変化する。例えば、第１自着火線９１０は、圧力値が１０Ｍｐａであるときの、水素当量比と、着火点との関係を表す。また、第２自着火線９２０は、圧力値が５Mｐａであるときの、水素当量比と、着火点との関係を表す。また、水素が自然着火するとき、温度が着火点に達してから自然着火するまでに所定の時間を必要とする。
【0035】
一方、図１に示す燃焼室１１５におけるガスの圧力値と温度とは、ピストン１２０が上下に移動しているため、時間とともに変化する。ここで、ピストン１２０が上死点の位置にあるときを中心とする所定の期間、例えばクランク確度が－３０度から３０度の期間が、圧力値と温度とが最も高くなる期間として設定される。自着火温度データ６１０は、この期間において、水素が着火するときのガスの圧力値と、水素当量比と、温度との関係を表す。例えば、自着火温度データ６１０に表される第１基準値は、この期間において、ガスの圧力値と、水素当量比とに応じて決定される水素が着火する温度から、所定の値を減算した値を表す。減算される所定の値は、余裕をもって水素の着火を抑制することができるように設定される。
【0036】
例えば、自着火温度データ６１０に表される第１基準値は、図３に示すように、水素当量比が大きくなると水素の着火点が小さくなるため、小さくなる。また、この第１基準値は、圧力値が大きくなると、小さくなる。また、エンジン１０００の回転速度が大きくなると圧力値と温度とが最も高くなる期間が短くなるため、第１基準値は、回転速度が大きくなると、大きくなる。このように、自着火温度データ６１０は、燃焼室１１５内のガスの圧力値と、水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とに応じた第１基準値を表す。自着火温度データ６１０は、シミュレーションにより決定されてもよく、水素の着火に関する試験により決定されてもよい。例えば自着火温度データ６１０は、ガスの圧力値と、水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とを引数として第１基準値を出力するルックアップテーブルを含んでもよい。
【0037】
図２に示す演算装置５２０は、制御プログラム６００を記憶装置５４０から読み出し実行して、エンジン１０００を制御するための様々なデータ処理を行う。例えば、演算装置５２０は、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）などを含む。また、エレクトロニックコントロールユニットは、演算装置５２０と、記憶装置５４０とにより実現されてもよく、制御装置５００により実現されてもよい。
【0038】
演算装置５２０は、制御プログラム６００を読み出し実行することで、図４に示すように、異常燃焼推定部５５０と、制御部５６０とを実現する。異常燃焼推定部５５０は、燃焼室１１５内のガスの圧力値と、水素当量比と、温度と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、異常燃焼の発生を推定する。制御部５６０は、異常燃焼の発生が推定されたとき、異常燃焼の発生を抑制するようにエンジン１０００を制御する。
【0039】
異常燃焼推定部５５０は、温度推定部５５１と、基準値決定部５５２と、判定部５５３とを含む。温度推定部５５１は、ピストン１２０が上死点の位置にあるときのガスの温度を表す圧縮温度を推定する。基準値決定部５５２は、ガスの圧力値と、水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、第１基準値を決定する。判定部５５３は、決定された第１基準値と推定された圧縮温度とを比較して異常燃焼の発生の有無を判定する。
【0040】
（エンジンの動作）
例えば、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの圧力値と、エンジン１０００の回転数とに基づき、異常燃焼の発生の有無を推定する動作を説明する。エンジン１０００が起動されると、演算装置５２０は、制御プログラム６００を実行して、制御方法の一部である図５に示す処理を実行する。演算装置５２０により実現される温度推定部５５１は、ステップＳ１１０において、混合ガスの温度に基づき、燃焼室１１５内のガスの圧縮温度を推定する。例えば、温度推定部５５１は、図１に示す吸気温度センサ１７０－３が測定した温度を、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度として取得する。例えば、温度推定部５５１は、吸気バルブ１５０が開いているときに測定された温度を、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度として取得する。温度推定部５５１は、数式（１）に基づき、圧縮温度Ｔｃｏｍｐを決定する。数式（１）は、熱力学第一法則と、理想気体の状態方程式と、ポリトロープの関係式とに基づき、導出される。
ここで、Ｔｉｎはシリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度を表し、εは燃焼室１１５の幾何学圧縮比を表し、ｎはポリトロープ指数を表す。
例えば、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの圧力値と、エンジン１０００の回転数とに基づき、異常燃焼の発生の有無を推定する動作を説明する。エンジン１０００が起動されると、演算装置５２０は、制御プログラム６００を実行して、制御方法の一部である図５に示す処理を実行する。演算装置５２０により実現される温度推定部５５１は、ステップＳ１１０において、混合ガスの温度に基づき、燃焼室１１５内のガスの圧縮温度を推定する。例えば、温度推定部５５１は、図１に示す吸気温度センサ１７０－３が測定した温度を、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度として取得する。例えば、温度推定部５５１は、吸気バルブ１５０が開いているときに測定された温度を、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度として取得する。温度推定部５５１は、数式（１）に基づき、圧縮温度Ｔｃｏｍｐを決定する。数式（１）は、熱力学第一法則と、理想気体の状態方程式と、ポリトロープの関係式とに基づき、導出される。
【数1】
【0041】
図５に示すステップＳ１２０において、基準値決定部５５２は、混合ガスの圧力値に基づき、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼室１１５内の圧力値を表す圧縮圧力値を推定する。例えば、基準値決定部５５２は、図１に示す吸気圧力センサ１７０－２が測定した圧力値を、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの圧力値として取得する。例えば、基準値決定部５５２は、吸気バルブ１５０が開いているときに測定された圧力値を、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの圧力値として取得する。基準値決定部５５２は、数式（２）に基づき、圧縮圧力値Ｐｃｏｍｐを決定する。数式（２）は、熱力学第一法則と、理想気体の状態方程式と、ポリトロープの関係式とに基づき、導出される。
ここで、Ｐｉｎはシリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの圧力値を表し、εは燃焼室１１５の幾何学圧縮比を表し、ｎはポリトロープ指数を表す。
【数2】
【0042】
図５に示すステップＳ１３０において、基準値決定部５５２は、混合ガスの温度と、混合ガスの圧力値と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、燃焼室１１５内の水素当量比を決定する。例えば、基準値決定部５５２は、数式（３）を用いて水素当量比Φを決定する。
ここで、λは空気過剰率を表し、ＧＡｉｒはシリンダ１１０に供給される空気の質量流量を表す。Ｇｆｕｅｌは、水素の質量流量を表し、演算装置５２０が水素噴射装置２４０に指示した水素の噴射量を指す。Ａｓｔ＿ｇａｓは、水素の理論混合比を表し、固定値である。
【数3】
【0043】
このため、基準値決定部５５２は、空気の質量流量ＧＡｉｒを、混合ガスの温度と、混合ガスの圧力値と、エンジン１０００の回転速度に基づき決定する。例えば、基準値決定部５５２は、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と圧力値と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、空気の質量流量ＧＡｉｒを決定する。例えば、基準値決定部５５２は、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と圧力値とには、ステップＳ１１０と、ステップＳ１２０とで用いられた値が用いられる。また、基準値決定部５５２は、回転センサ１７０－１から測定されたエンジン１０００の回転速度を取得する。例えば、基準値決定部５５２は、空気の質量流量ＧＡｉｒを、数式（４）を用いて決定する。数式（４）は、理想気体の状態方程式に基づき導出される。
ここで、ηｖｃｏｒは空気の体積効率を表し、Ｖｓｗｐｔはシリンダ１１０における総行程容積を表し、Ｒはガス定数を表し、Ｎはエンジン１０００の回転速度を表す。Ｐｉｎはシリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの圧力値を表し、Ｔｉｎはシリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度を表す。ここで、体積効率ηｖｃｏｒは、既知の方法により、混合ガスの圧力、水素の噴射量などから決定される。例えば、体積効率ηｖｃｏｒは、エンジン１０００の試験において、回転速度、水素噴射量、空気過剰率等を変化させて測定される空気流量に基づき算出される。Ｒは固定値、例えば２８７を示し、Ｖｓｗｐｔはエンジン１０００におけるシリンダ１１０の個数と形状とに応じた固定値を示す。
【数4】
【0044】
基準値決定部５５２は、決定された空気の質量流量ＧＡｉｒと、数式（３）とに基づき、燃焼室１１５内のガスの水素当量比を決定する。
【0045】
ステップＳ１４０において、基準値決定部５５２は、自着火温度データ６１０に基づき、第１基準値を決定する。例えば、基準値決定部５５２は、推定されたガスの圧力値Ｐｃｏｍｐと、水素当量比Φと、エンジン１０００の回転速度Ｎとに対応する第１基準値を自着火温度データ６１０から取得する。
【0046】
ステップＳ１５０において、判定部５５３は、決定された圧縮温度Ｔｃｏｍｐと、第１基準値とに基づき、異常燃焼が発生するか否かを判定する。例えば、判定部５５３は、圧縮温度Ｔｃｏｍｐが第１基準値より大きいか否かを判定する。圧縮温度Ｔｃｏｍｐが第１基準値より大きいとき、判定部５５３は、異常燃焼が発生すると判定する。圧縮温度Ｔｃｏｍｐが第１基準値以下であるとき、判定部５５３は、異常燃焼が発生しないと判定する。異常燃焼が発生しないと判定されると、処理は、ステップＳ１１０に戻り、処理を繰り返す。異常燃焼が発生すると判定されると、処理はステップＳ１６０に移行する。
【0047】
ステップＳ１６０において、制御部５６０は、異常燃焼の発生を抑制するための第１制御信号を生成し、対応する装置に第１制御信号を出力する。例えば、制御部５６０は、点火装置１４０により混合ガスを点火する時期を遅らせるための第１制御信号を生成する。制御部５６０からの第１制御信号に応じて、点火装置１４０は、混合ガスを点火する時期を遅らせる。例えば、点火装置１４０は、パイロット液（例えば軽油）を噴射する時期を遅らせる。
【0048】
また、制御部５６０は、水素当量比を制御するための第１制御信号を生成してもよい。例えば、制御部５６０は、図１に示す圧縮装置３１０による空気の圧縮率を高くするための第１制御信号を生成する。この場合、制御部５６０は、例えば、分岐バルブ４２５を通過する燃焼ガスが減少するための第１制御信号を生成する。分岐バルブ４２５は、第１制御信号を受信すると、通過する燃焼ガスが減少するように、燃焼ガスが流れる流路の断面積を小さくする。分岐バルブ４２５を通過する燃焼ガスが減少することで、排気タービン３２０を通過する燃焼ガスが増加する。排気タービン３２０を通過する燃焼ガスが増加することで、シャフト３３０の回転力が増加し、圧縮装置３１０による空気の圧縮率が増加する。吸気ポート２３０に流入する空気が増加するため、水素当量比が減少する。
【0049】
また、制御部５６０は、第１排気再循環バルブ４１５を通過する燃焼ガスが減少するための第１制御信号を生成してもよい。例えば、第１排気再循環バルブ４１５は、通過する燃焼ガスが減少するように、燃焼ガスが流れる流路の断面積を小さくする。第１排気再循環バルブ４１５を通過する燃焼ガスが減少することで、吸気ポート２３０に流入する空気が増加する。吸気ポート２３０に流入する空気が増加するため、水素当量比が減少する。
【0050】
また、制御部５６０は、水素噴射装置２４０から噴射される水素の噴射量を減少するための第１制御信号を生成してもよい。水素の噴射量を減少したとき、制御部５６０は、水素の減少に応じて、点火装置１４０から排出するパイロット液を増加する第２制御信号を生成してもよい。これにより、エンジン１０００の出力を維持しつつ、異常燃焼の発生が抑制される。
【0051】
このように、制御装置５００は、燃焼室１１５内のガスの温度と、第１基準値とを比較することで、異常燃焼の発生を推定する。異常燃焼が発生すると推定されると、制御装置５００は、異常燃焼の発生を抑制するように、エンジン１０００を制御する。これにより、制御装置５００は、異常燃焼が発生する前に、異常燃焼の発生を抑制することができる。
【0052】
（実施の形態２）
例えば、異常燃焼の発生の有無は、シリンダ１１０内の圧力値と、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、判定されてもよい。この場合、エンジン１０００の構成は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
例えば、異常燃焼の発生の有無は、シリンダ１１０内の圧力値と、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、判定されてもよい。この場合、エンジン１０００の構成は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【0053】
（エンジンの動作）
例えば、図５に示すステップＳ１１０において、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を用いて、温度推定部５５１は、圧縮温度Ｔｃｏｍｐを推定する。例えば、温度推定部５５１は、数式（５）を用いて、圧縮温度Ｔｃｏｍｐを推定する。数式（５）は、理想気体の状態方程式により導出される。
ここで、Ｐｃｏｍｐは、ピストン１２０が上死点の位置にあるときにシリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を表す。Ｖｃｏｍｐは、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼室１１５の容積を表し、シリンダ１１０の形状に応じた固定値を示す。Ｒｇは、気体定数を表し、固定値、例えば８．３１４を示す。
例えば、図５に示すステップＳ１１０において、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を用いて、温度推定部５５１は、圧縮温度Ｔｃｏｍｐを推定する。例えば、温度推定部５５１は、数式（５）を用いて、圧縮温度Ｔｃｏｍｐを推定する。数式（５）は、理想気体の状態方程式により導出される。
【数5】
【0054】
Ｗｇは、作動ガス総モル数を表し、数式（６）により決定される。
ここで、ｎIVCは吸気バルブ１５０が閉じた時点におけるシリンダ１１０内の気体のモル数を表す。ｎIVCは、理想気体の状態方程式に基づき導出される数式（７）により決定される。
ここで、ＰＩＶＣは、吸気バルブ１５０を閉じた時点のシリンダ内の圧力値を表し、例えば吸気バルブ１５０を閉じた時点にシリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を示す。ＰＩＶＣは、吸気バルブ１５０が開いているときにシリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧縮値を表してもよい。ＶＩＶＣは、吸気バルブ１５０を閉じた時点の燃焼室１１５の容量を表し、シリンダ１１０の形状と、クランクシャフト１３０の回転角度を表すクランク角度とに基づき決定される。Ｔｉｎ＿ｃｙｌは、吸気バルブ１５０を閉じた時点の燃焼室１１５内のガス、例えば混合ガスと燃焼ガスとの温度を表す。ここで、Ｔｉｎ＿ｃｙｌは、吸気バルブ１５０を閉じた時点に吸気温度センサ１７０－３により測定された温度Ｔｉｎで代用する。Ｔｉｎ＿ｃｙｌは、吸気バルブ１５０が開いているときに吸気温度センサ１７０－３により測定された温度Ｔｉｎで代用してもよい。
【数6】
【数7】
【0055】
図５に示すステップＳ１２０において、基準値決定部５５２は、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を圧縮圧力値Ｐｃｏｍｐとして利用する。例えば、基準値決定部５５２は、ピストン１２０が上死点の位置にあるときに、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を圧縮圧力値Ｐｃｏｍｐとして決定する。
【0056】
図５に示すステップＳ１３０において、基準値決定部５５２は、吸気バルブ１５０を閉じたときにシリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を用いて、水素当量比を決定する。例えば、基準値決定部５５２は、数式（４）において、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの圧力値を表すＰｉｎに、吸気バルブ１５０を閉じた時点にシリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値ＰＩＶＣを用いる。Ｐｉｎに、吸気バルブ１５０が開いているときにシリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値を用いてもよい。これにより、基準値決定部５５２は、数式（３）と数式（４）とにより、水素当量比を決定する。
【0057】
ステップＳ１４０からステップＳ１６０の処理は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【0058】
このように、制御装置５００は、シリンダ１１０内の圧力値と、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、異常燃焼の発生の有無を推定することができる。
【0059】
また、燃焼室１１５内の温度を表すＴｉｎ＿ｃｙｌは、シリンダ１１０に供給された混合ガスの温度と、シリンダ１１０から排出された燃焼ガスの温度とに基づき決定されてもよい。例えば、燃焼室１１５内において、混合ガスの温度がシリンダ１１０に供給された混合ガスの温度を表し、かつ、燃焼ガスの温度がシリンダ１１０から排出された燃焼ガスの温度を表すと仮定すると、シャルルの法則から、数式（８）が導出される。
ここで、Ｔｉｎは、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度を表し、吸気バルブ１５０が開いている時点で吸気温度センサ１７０－３により測定された温度を表す。Ｔｅｘは、シリンダ１１０から排気される燃焼ガスの温度を表し、排気バルブ１６０が開いているときに排気温度センサ１７０－６により測定された温度を表す。
【数8】
【0060】
このように、制御装置５００は、シリンダ１１０内の圧力値と、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスの温度と、シリンダ１１０から排出される燃焼ガスの温度と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、異常燃焼の発生の有無を推定してもよい。
【0061】
ここで、制御装置５００の基準値決定部５５２は、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定される圧力値のゼロ点補正を、吸気圧力センサ１７０－２により測定される圧力値を用いて行ってもよい。例えば、吸気バルブ１５０が開いているときに、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定される圧力値が吸気圧力センサ１７０－２により測定される圧力値と等しくなるように、基準値決定部５５２は、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定される圧力値の補正値を決定する。基準値決定部５５２は、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定された圧力値に補正値を加えることで、シリンダ１１０内の圧力値を取得する。
【0062】
また、基準値決定部５５２は、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定される圧力値のゼロ点補正を、排気圧力センサ１７０－５により測定される圧力値を用いて行ってもよい。また、基準値決定部５５２は、シリンダ内圧力センサ１７０－４により測定される圧力値のゼロ点補正を、吸気圧力センサ１７０－２と、排気圧力センサ１７０－５とにより測定される２つの圧力値を用いて行ってもよい。例えば、基準値決定部５５２は、吸気バルブ１５０が開いているときのシリンダ内圧力センサ１７０－４の圧力値と吸気圧力センサ１７０－２の圧力値との差と、排気バルブ１６０が開いているときのシリンダ内圧力センサ１７０－４の圧力値と排気圧力センサ１７０－５の圧力値との差との合計が最小になるように補正値を決定してもよい。
【0063】
（実施の形態３）
例えば、制御装置５００の基準値決定部５５２は、混合ガスが燃焼する前に、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスが排気ポート２８０に吹き抜ける吹き抜け量を推定して、水素当量比を決定してもよい。この場合、エンジン１０００の構成は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
例えば、制御装置５００の基準値決定部５５２は、混合ガスが燃焼する前に、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスが排気ポート２８０に吹き抜ける吹き抜け量を推定して、水素当量比を決定してもよい。この場合、エンジン１０００の構成は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【0064】
（エンジンの動作）
図５に示すステップＳ１１０と、ステップＳ１２０との処理は、実施の形態１、または、実施の形態２と同様のため、説明を省略する。
図５に示すステップＳ１１０と、ステップＳ１２０との処理は、実施の形態１、または、実施の形態２と同様のため、説明を省略する。
【0065】
ステップＳ１３０において、基準値決定部５５２は、数式（９）により、水素当量比Φを決定する。
ここで、ｎｓｈｏｒｔ＿ｒａｔｉｏは、シリンダ１１０に供給される混合ガスに対して、燃焼前に排気ポート２８０に吹き抜ける気体、例えば混合ガスと燃焼ガスとの割合を表し、数式（１０）により算出される。
ここで、ｎｓｈｏｒｔは、燃焼前に排気ポート２８０に吹き抜ける気体のモル数を表す。ｎａｉｒは、シリンダ１１０に供給される空気のモル数を表し、吸気バルブ１５０が開いている時点の吸気ポート２３０における混合ガスの温度と圧力とに基づき決定される。ｎｆｕｅｌは、シリンダ１１０に供給される水素のモル数を表し、制御装置５００が水素噴射装置２４０に指示した水素の噴射量に基づき決定される。
【数9】
【数10】
【0066】
ｎｓｈｏｒｔは、数式（１１）により算出される。
ここで、ｎＩＶＣは、シリンダ１１０内のガスのモル数を表し、数式（７）により決定される。ｎｒｅｓは、シリンダ１１０内に残留する燃焼ガスのモル数を表し、数式（１２）により決定される。数式（１２）は、理想気体の状態方程式に基づき、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼ガスのモル数を表す。
ここで、Ｐｅｘは、シリンダ１１０から排出される燃焼ガスの圧力を表し、排気バルブ１６０が開いている時点に排気圧力センサ１７０－５により測定される圧力値を示す。Ｐｅｘは、排気バルブ１６０が開いている時点にシリンダ内圧力センサ１７０－４により測定される圧力値を用いてもよい。Ｖｃｏｍｐはクランク角度が０度における燃焼室１１５の容積を表す。Ｒｇは気体定数を表す。Ｔｅｘは、シリンダ１１０から排出される燃焼ガスの温度を表し、排気バルブ１６０が開いている時点に排気温度センサ１７０－６により測定される温度を示す。
【数11】
【数12】
【0067】
このように、基準値決定部５５２は、水素当量比を、吸気圧力センサ１７０－２と、吸気温度センサ１７０－３と、排気圧力センサ１７０－５と、排気温度センサ１７０－６とにより測定される値を用いて、水素当量比を決定する。また、基準値決定部５５２は、水素当量比を、シリンダ内圧力センサ１７０－４と、吸気温度センサ１７０－３と、排気温度センサ１７０－６とにより測定される値を用いて、水素当量比を決定してもよい。
【0068】
ステップＳ１４０からステップＳ１６０の処理は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【0069】
このように、制御装置５００は、混合ガスが燃焼する前に、シリンダ１１０に取り込まれる混合ガスが排気ポート２８０に吹き抜ける吹き抜け量を考慮して、異常燃焼の発生の有無を推定することができる。
【0070】
また、制御装置５００は、図１に示す第１排気再循環管４１０、または／および、第２排気再循環管４３０を通過する燃焼ガスの流量を考慮して、異常燃焼の発生の有無を推定してもよい。この場合、制御装置５００は、図５に示すステップＳ１３０において、第１排気再循環管４１０、または／および、第２排気再循環管４３０を通過する燃焼ガスの流量を用いて、水素当量比を決定する。例えば、制御装置５００は、数式（１０）と数式（１１）とを、第１排気再循環管４１０、または／および、第２排気再循環管４３０を通過する燃焼ガスのモル数を加えた数式に変更して、水素当量比を決定する。この場合、エンジン１０００は、第１排気再循環管４１０、または／および、第２排気再循環管４３０を通過する燃焼ガスの流量を測定する流量測定装置を有する。
【0071】
（実施の形態４）
発明者は、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼室１１５内の温度が低い場合であっても、異常燃焼が生じる場合があることを見い出した。この場合、混合ガスが燃焼している期間の燃焼室１１５内の温度が、正常燃焼しているときより高い。例えば、図６に示すように、混合ガスが燃焼している燃焼期間９３０において、異常燃焼が生じる前の燃焼室１１５内の温度は、正常に混合ガスが燃焼しているときの温度より高くなる。このため、エンジン１０００は、図７に示すように、燃焼室１１５内の温度に対応する温度を測定する燃焼室温度センサ１７０－７を備える。燃焼室温度センサ１７０－７は、例えば、シリンダ１１０の壁面外側に設けられている。また、燃焼室温度センサ１７０－７は、燃焼室１１５内の温度に対応する温度を測定できる任意の位置、例えばシリンダ１１０内などに設けられてもよい。
発明者は、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼室１１５内の温度が低い場合であっても、異常燃焼が生じる場合があることを見い出した。この場合、混合ガスが燃焼している期間の燃焼室１１５内の温度が、正常燃焼しているときより高い。例えば、図６に示すように、混合ガスが燃焼している燃焼期間９３０において、異常燃焼が生じる前の燃焼室１１５内の温度は、正常に混合ガスが燃焼しているときの温度より高くなる。このため、エンジン１０００は、図７に示すように、燃焼室１１５内の温度に対応する温度を測定する燃焼室温度センサ１７０－７を備える。燃焼室温度センサ１７０－７は、例えば、シリンダ１１０の壁面外側に設けられている。また、燃焼室温度センサ１７０－７は、燃焼室１１５内の温度に対応する温度を測定できる任意の位置、例えばシリンダ１１０内などに設けられてもよい。
【0072】
また、図４に示す温度推定部５５１は、燃焼室温度センサ１７０－７により測定される温度に基づき、燃焼期間９３０における燃焼ガスの温度を決定する。基準値決定部５５２は、混合ガスの温度と水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、燃焼期間９３０における燃焼ガスの温度と比較するための第２基準値を決定する。判定部５５３は、燃焼期間９３０における燃焼ガスの温度と、第２基準値とに基づき、異常燃焼が発生するかを判定する。制御部５６０は、異常燃焼が発生すると判定されたとき、異常燃焼を抑制するための制御を行う。
【0073】
その他の構成については、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【0074】
（エンジンの動作）
実施の形態１の処理に、燃焼期間９３０における燃焼ガスの温度を用いた判定を加えたエンジン１０００の制御方法を説明する。エンジン１０００が起動されると、演算装置５２０は、制御プログラム６００を実行して、制御方法の一部である図８Ａと、図８Ｂとに示す処理を実行する。ステップＳ１１０からステップＳ１４０の処理は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
実施の形態１の処理に、燃焼期間９３０における燃焼ガスの温度を用いた判定を加えたエンジン１０００の制御方法を説明する。エンジン１０００が起動されると、演算装置５２０は、制御プログラム６００を実行して、制御方法の一部である図８Ａと、図８Ｂとに示す処理を実行する。ステップＳ１１０からステップＳ１４０の処理は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【0075】
ステップＳ１５０において、判定部５５３は、決定された圧縮温度Ｔｃｏｍｐと、第１基準値とに基づき、異常燃焼が発生するか否かを判定する。例えば、判定部５５３は、圧縮温度Ｔｃｏｍｐが第１基準値より大きいか否かを判定する。圧縮温度Ｔｃｏｍｐが第１基準値より大きいとき、判定部５５３は、異常燃焼が発生すると判定する。圧縮温度Ｔｃｏｍｐが第１基準値以下であるとき、判定部５５３は、異常燃焼が発生しないと判定する。異常燃焼が発生すると判定されると、処理はステップＳ１６０に移行する。ステップＳ１６０の処理は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。異常燃焼が発生しないと判定されると、処理は図８Ｂに示すステップＳ２１０に移行する。
【0076】
ステップＳ２１０において、温度推定部５５１は、燃焼室温度センサ１７０－７により測定された温度に基づき、燃焼期間９３０における燃焼ガスの平均温度を推定する。例えば、温度推定部５５１は、燃焼期間９３０において、燃焼室温度センサ１７０－７により測定された温度の平均値を、燃焼ガスの平均温度として推定する。ここで、燃焼期間９３０は、混合ガスが燃焼する期間を表し、予め決められている。
【0077】
ステップＳ２２０において、基準値決定部５５２は、第１基準値に基づき、燃焼期間９３０における燃焼ガスの平均温度と比較するための第２基準値を決定する。第２基準値は、水素が自然発火する着火点に応じた第１基準値に、所定の係数を乗算し、所定の値を減算することで決定される。乗算される係数は、混合ガスが正常燃焼するときに、燃焼期間９３０における燃焼ガスの平均温度と、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼室１１５内のガスの圧縮温度とに基づき決定される。係数は、例えば燃焼期間９３０における燃焼ガスの平均温度を圧縮温度で除算した値を表す。係数は、試験やシミュレーションなどにより、予め決められた固定値でもよい。また、係数に用いられる平均温度と圧縮温度とは、シリンダ１１０に供給されるガスに水素を噴射せずに、パイロット液（例えば軽油）のみで燃焼するときに測定された温度でもよい。また、減算される所定の値は、余裕をもって水素の着火を抑制することができるように設定される。
【0078】
ステップＳ２３０において、判定部５５３は、燃焼期間９３０における燃焼ガスの平均温度と、第２基準値とに基づき、異常燃焼が発生するか否かを判定する。例えば、判定部５５３は、平均温度が第２基準値より大きいか否かを判定する。平均温度が第２基準値より大きいとき、判定部５５３は、異常燃焼が発生すると判定する。平均温度が第２基準値以下であるとき、判定部５５３は、異常燃焼が発生しないと判定する。異常燃焼が発生しないと判定されると、処理は、図８Ａに示すステップＳ１１０に戻り、処理を繰り返す。異常燃焼が発生すると判定されると、処理はステップＳ２４０に移行する。
【0079】
ステップＳ２４０において、制御部５６０は、異常燃焼の発生を抑制するための第１制御信号を生成し、対応する装置に第１制御信号を出力する。ステップＳ２４０の処理は、ステップＳ１６０の処理と同様のため、詳細な説明を省略する。
【0080】
このように、エンジン１０００は、ピストン１２０が上死点の位置にあるときの燃焼室１１５内の温度が低いときに発生する異常燃焼を抑制することができる。
【0081】
（変形例）
実施の形態において説明した構成は一例であり、機能を阻害しない範囲で構成を変更することができる。例えば、図５に示すステップＳ１４０において、基準値決定部５５２は、燃焼室１１５内のガスの圧力値と、燃焼室１１５内のガスの水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とを用いた演算処理により第１基準値を決定してもよい。この場合、自着火温度データ６１０は省略されてもよい。
実施の形態において説明した構成は一例であり、機能を阻害しない範囲で構成を変更することができる。例えば、図５に示すステップＳ１４０において、基準値決定部５５２は、燃焼室１１５内のガスの圧力値と、燃焼室１１５内のガスの水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とを用いた演算処理により第１基準値を決定してもよい。この場合、自着火温度データ６１０は省略されてもよい。
【0082】
また、基準値決定部５５２は、圧縮温度Ｔｃｏｍｐと大小関係を比較するための第１基準値を決定する例を示したがこれに限定されない。基準値決定部５５２は、判定部５５３が圧縮温度Ｔｃｏｍｐと比較して異常燃焼の発生の有無を推定できる第１基準値を決定してもよい。例えば、基準値決定部５５２は、燃焼室１１５内のガスの圧力値と、燃焼室１１５内のガスの水素当量比と、エンジン１０００の回転速度とに基づき、水素が着火する温度を第１基準値として決定してもよい。この場合、判定部５５３は、圧縮温度Ｔｃｏｍｐと第１基準値との差が所定の値より小さいとき、異常燃焼が発生すると推定する。
【0083】
図８Ｂに示すステップＳ２２０において、基準値決定部５５２は、燃焼期間９３０における燃焼ガスの平均温度と大小関係を比較するための第２基準値を決定する例を示したがこれに限定されない。基準値決定部５５２は、判定部５５３が平均温度と比較して異常燃焼の発生の有無を推定できる第２基準値を決定してもよい。例えば、基準値決定部５５２は、第１基準値、または、水素が着火する温度を、混合ガスが正常燃焼するときの圧縮温度で除算した第２基準値を決定してもよい。この場合、判定部５５３は、燃焼期間９３０における平均温度を、混合ガスが正常燃焼するときの燃焼期間９３０における平均温度で除算した評価値を決定する。第２基準値と評価値との差が所定の値より小さいとき、判定部５５３は、異常燃焼が発生すると推定する。
【0084】
シリンダ１１０に供給される混合ガスは、水素以外の燃料を含んでもよい。例えば、図１に示す吸気ポート２３０に水素以外の燃料を噴射する燃料噴射装置が設けられてもよい。この場合、制御装置５００の制御部５６０は、水素噴射装置２４０から噴射される水素の噴射量を減少させるための第１制御信号を生成するとき、水素の減少量に応じて、シリンダ１１０内における水素を除く燃料、例えばパイロット液の噴射量を増加させる第２制御信号を生成してもよい。これにより、エンジン１０００の出力を維持しつつ、異常燃焼の発生が抑制される。
【0085】
エンジン１０００は、複数のシリンダ１１０を備え、吸気管２２０と吸気ポート２３０との間にインテークマニホールドを備えてもよい。この場合、吸気圧力センサ１７０－２と、吸気温度センサ１７０－３とは、吸気ポート２３０と、吸気管２２０とのいずれに設けられてもよい。
【0086】
また、エンジン１０００は、排気ポート２８０と、第２排気管２７０との間にエキゾーストマニホールドを備えてもよい。この場合、排気圧力センサ１７０－５と、排気温度センサ１７０－６とは、排気ポート２８０と、第２排気管２７０とのいずれに設けられてもよい。
【0087】
また、ピストン１２０は、燃焼室１１５内のガスが１回燃焼するときに１往復してもよい。この場合、基準値決定部５５２は、数式（４）を用いてＧＡｉｒを算出するとき、数式（４）の右辺を２倍した数式でＧＡｉｒを算出する。
【0088】
以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。さらに、必要となる機能を実現できれば、実施の形態および変形例で説明した一部の機能を省略してもよい。例えば、圧縮装置３１０と、第１排気再循環管４１０と、第２排気再循環管４３０とのすべて、または、一部が省略されてもよい。圧縮装置３１０が省略されるとき、排気タービン３２０と、シャフト３３０と、分岐管４２０とも省略される。
【0089】
また、制御装置５００の演算装置５２０の処理で使用されない値を測定するセンサ１７０を省略してもよい。
【0090】
（付記）
各実施の形態で記載したエンジンと、制御装置と、制御プログラムとは以下のように言うことができる。
各実施の形態で記載したエンジンと、制御装置と、制御プログラムとは以下のように言うことができる。
【0091】
第１の態様に係るエンジンは、
内部で水素を含む混合ガスを燃焼するシリンダと、
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記混合ガスに点火する点火装置と、
クランクシャフトの回転速度を測定する回転センサと、
前記混合ガスの温度を測定する吸気温度センサと、
前記混合ガスの第１圧力値を測定する吸気圧力センサと、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの第１圧力値とに基づき、前記混合ガスに含まれる前記水素の水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する制御装置と、
を備える。
内部で水素を含む混合ガスを燃焼するシリンダと、
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記混合ガスに点火する点火装置と、
クランクシャフトの回転速度を測定する回転センサと、
前記混合ガスの温度を測定する吸気温度センサと、
前記混合ガスの第１圧力値を測定する吸気圧力センサと、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの第１圧力値とに基づき、前記混合ガスに含まれる前記水素の水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する制御装置と、
を備える。
【0092】
第２の態様に係るエンジンは、第１の態様に係るエンジンであって、
前記制御装置は、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたとき、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える。
前記制御装置は、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたとき、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える。
【0093】
第３の態様に係るエンジンは、第２の態様に係るエンジンであって、
前記異常燃焼推定部は、
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える。
前記異常燃焼推定部は、
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える。
【0094】
第４の態様に係るエンジンは、第１の態様に係るエンジンであって、
前記シリンダ内のガスの第２圧力値を測定するシリンダ内圧力センサを備え、
前記制御装置は、
前記回転速度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値と、前記混合ガスの温度とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたとき、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える。
前記シリンダ内のガスの第２圧力値を測定するシリンダ内圧力センサを備え、
前記制御装置は、
前記回転速度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値と、前記混合ガスの温度とに基づき、前記混合ガスの異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたとき、前記混合ガスに含まれる前記水素の前記水素当量比、または／および、前記混合ガスの点火する時期を制御する第１制御信号を出力する制御部と、
を備える。
【0095】
第５の態様に係るエンジンは、第４の態様に係るエンジンであって、
前記異常燃焼推定部は、
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える。
前記異常燃焼推定部は、
前記混合ガスの温度に基づき、前記シリンダ内の圧縮温度を推定する温度推定部と、
前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値とに基づき、第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備える。
【0096】
第６の態様に係るエンジンは、第５の態様に係るエンジンであって、
前記温度推定部は、前記混合ガスの温度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値とに基づき、前記圧縮温度を推定する。
前記温度推定部は、前記混合ガスの温度と、前記シリンダ内のガスの前記第２圧力値とに基づき、前記圧縮温度を推定する。
【0097】
第７の態様に係るエンジンは、第３と、５と、６とのいずれか１つの態様に係るエンジンであって、
前記シリンダ内には、ガスの温度を測定する燃焼室温度センサを備え、
前記温度推定部は、前記燃焼室温度センサにより測定された温度に基づき、前記混合ガスが燃焼している燃焼期間における前記シリンダ内のガスの平均温度を推定し、
前記基準値決定部は、前記第１基準値と、前記混合ガスが正常燃焼するときにおける前記ピストンが上死点にあるときの前記シリンダ内の温度とに基づき、第２基準値を決定することと、
前記判定部は、前記第２基準値と、前記平均温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する。
前記シリンダ内には、ガスの温度を測定する燃焼室温度センサを備え、
前記温度推定部は、前記燃焼室温度センサにより測定された温度に基づき、前記混合ガスが燃焼している燃焼期間における前記シリンダ内のガスの平均温度を推定し、
前記基準値決定部は、前記第１基準値と、前記混合ガスが正常燃焼するときにおける前記ピストンが上死点にあるときの前記シリンダ内の温度とに基づき、第２基準値を決定することと、
前記判定部は、前記第２基準値と、前記平均温度とを比較して、前記混合ガスの異常燃焼の発生を判定する。
【0098】
第８の態様に係るエンジンは、第２から７のいずれか１つの態様に係るエンジンであって、
前記制御部は、前記異常燃焼の発生が推定されたときに、
前記水素当量比を減少するための第１制御信号を生成し、
前記水素当量比の減少に応じて前記シリンダ内における前記水素を除く燃料の量を増加する第２制御信号を生成する。
前記制御部は、前記異常燃焼の発生が推定されたときに、
前記水素当量比を減少するための第１制御信号を生成し、
前記水素当量比の減少に応じて前記シリンダ内における前記水素を除く燃料の量を増加する第２制御信号を生成する。
【0099】
第９の態様に係るエンジンは、第１から８のいずえか１つの態様に係るエンジンであって、
前記混合ガスに前記水素が噴射される前の空気を圧縮する圧縮装置を備え、
前記制御装置は、前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記圧縮装置による前記空気の圧縮比を増加させるための第１制御信号を生成する。
前記混合ガスに前記水素が噴射される前の空気を圧縮する圧縮装置を備え、
前記制御装置は、前記回転速度と、前記混合ガスの温度と、前記混合ガスの前記第１圧力値とに基づき、前記圧縮装置による前記空気の圧縮比を増加させるための第１制御信号を生成する。
【0100】
第１０の態様に係る制御装置は、
エンジンに含まれるシリンダ内のガスの圧縮圧力と、前記シリンダ内のガスの圧縮温度と、前記シリンダ内のガスの水素当量比と、前記エンジンの回転速度とに基づき、前記シリンダにおける異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成する制御部と、
を備える。
エンジンに含まれるシリンダ内のガスの圧縮圧力と、前記シリンダ内のガスの圧縮温度と、前記シリンダ内のガスの水素当量比と、前記エンジンの回転速度とに基づき、前記シリンダにおける異常燃焼の発生を推定する異常燃焼推定部と、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成する制御部と、
を備える。
【0101】
第１１の態様に係る制御装置は、第１０の態様に係る制御装置であって、
前記圧縮圧力は、前記シリンダの内部に含まれるピストンが上死点にあるときに、前記シリンダ内におけるガスの圧力を表し、
前記圧縮温度は、前記シリンダの内部に含まれるピストンが上死点にあるときに、前記シリンダ内におけるガスの温度を表す。
前記圧縮圧力は、前記シリンダの内部に含まれるピストンが上死点にあるときに、前記シリンダ内におけるガスの圧力を表し、
前記圧縮温度は、前記シリンダの内部に含まれるピストンが上死点にあるときに、前記シリンダ内におけるガスの温度を表す。
【0102】
第１２の態様に係る制御装置は、第１０または第１１の態様に係るエンジンであって、
前記異常燃焼推定部は、
前記エンジン内のガスの温度に基づき、前記圧縮温度を推定する温度推定部と、
第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記シリンダ内のガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備え、
前記基準値決定部は、
前記エンジン内のガスの圧力値に基づき、前記圧縮圧力を決定し、
前記エンジン内のガスの温度と圧力値と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記水素当量比を決定し、
前記圧縮圧力と、前記水素当量比と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記第１基準値を決定する。
前記異常燃焼推定部は、
前記エンジン内のガスの温度に基づき、前記圧縮温度を推定する温度推定部と、
第１基準値を決定する基準値決定部と、
前記第１基準値と、前記圧縮温度とを比較して、前記シリンダ内のガスの異常燃焼の発生を判定する判定部と、
を備え、
前記基準値決定部は、
前記エンジン内のガスの圧力値に基づき、前記圧縮圧力を決定し、
前記エンジン内のガスの温度と圧力値と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記水素当量比を決定し、
前記圧縮圧力と、前記水素当量比と、前記エンジンの回転数とに基づき、前記第１基準値を決定する。
【0103】
第１３の態様に係る制御プログラムは、
エンジンに含まれるシリンダ内のガスの圧縮圧力と、前記シリンダ内のガスの圧縮温度と、前記シリンダ内のガスの水素当量比と、前記エンジンの回転速度とに基づき、前記シリンダにおける異常燃焼の発生を推定することと、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成することと、
を演算装置に実行させる。
エンジンに含まれるシリンダ内のガスの圧縮圧力と、前記シリンダ内のガスの圧縮温度と、前記シリンダ内のガスの水素当量比と、前記エンジンの回転速度とに基づき、前記シリンダにおける異常燃焼の発生を推定することと、
前記異常燃焼の発生が推定されたときに、前記水素当量比、または、前記シリンダ内のガスの点火する時期を制御する第１制御信号を生成することと、
を演算装置に実行させる。
【符号の説明】
【0104】
１ ：記憶媒体
１１０ ：シリンダ
１１５ ：燃焼室
１２０ ：ピストン
１３０ ：クランクシャフト
１４０ ：点火装置
１５０ ：吸気バルブ
１６０ ：排気バルブ
１７０ ：センサ
１７０－１：回転センサ
１７０－２：吸気圧力センサ
１７０－３：吸気温度センサ
１７０－４：シリンダ内圧力センサ
１７０－５：排気圧力センサ
１７０－６：排気温度センサ
１７０－７：燃焼室温度センサ
２１０ ：エアーインレット
２２０ ：吸気管
２３０ ：吸気ポート
２４０ ：水素噴射装置
２６０ ：第１排気管
２７０ ：第２排気管
２８０ ：排気ポート
３１０ ：圧縮装置
３２０ ：排気タービン
３３０ ：シャフト
４１０ ：第１排気再循環管
４１５ ：第１排気再循環バルブ
４２０ ：分岐管
４２５ ：分岐バルブ
４３０ ：第２排気再循環管
４３５ ：第２排気再循環バルブ
５００ ：制御装置
５２０ ：演算装置
５３０ ：通信装置
５４０ ：記憶装置
５５０ ：異常燃焼推定部
５５１ ：温度推定部
５５２ ：基準値決定部
５５３ ：判定部
５６０ ：制御部
６００ ：制御プログラム
６１０ ：自着火温度データ
９１０ ：第１自着火線
９２０ ：第２自着火線
９３０ ：燃焼期間
１０００ ：エンジン
Ｎ ：エンジンの回転速度
Ｔｃｏｍｐ ：圧縮温度
Ｐｃｏｍｐ ：圧縮圧力値
Φ ：水素当量比
１１０ ：シリンダ
１１５ ：燃焼室
１２０ ：ピストン
１３０ ：クランクシャフト
１４０ ：点火装置
１５０ ：吸気バルブ
１６０ ：排気バルブ
１７０ ：センサ
１７０－１：回転センサ
１７０－２：吸気圧力センサ
１７０－３：吸気温度センサ
１７０－４：シリンダ内圧力センサ
１７０－５：排気圧力センサ
１７０－６：排気温度センサ
１７０－７：燃焼室温度センサ
２１０ ：エアーインレット
２２０ ：吸気管
２３０ ：吸気ポート
２４０ ：水素噴射装置
２６０ ：第１排気管
２７０ ：第２排気管
２８０ ：排気ポート
３１０ ：圧縮装置
３２０ ：排気タービン
３３０ ：シャフト
４１０ ：第１排気再循環管
４１５ ：第１排気再循環バルブ
４２０ ：分岐管
４２５ ：分岐バルブ
４３０ ：第２排気再循環管
４３５ ：第２排気再循環バルブ
５００ ：制御装置
５２０ ：演算装置
５３０ ：通信装置
５４０ ：記憶装置
５５０ ：異常燃焼推定部
５５１ ：温度推定部
５５２ ：基準値決定部
５５３ ：判定部
５６０ ：制御部
６００ ：制御プログラム
６１０ ：自着火温度データ
９１０ ：第１自着火線
９２０ ：第２自着火線
９３０ ：燃焼期間
１０００ ：エンジン
Ｎ ：エンジンの回転速度
Ｔｃｏｍｐ ：圧縮温度
Ｐｃｏｍｐ ：圧縮圧力値
Φ ：水素当量比
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】