JP2001323823A - Fuel supply device of internal combustion engine - Google Patents

Fuel supply device of internal combustion engine

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JP2001323823A
JP2001323823A JP2000140840A JP2000140840A JP2001323823A JP 2001323823 A JP2001323823 A JP 2001323823A JP 2000140840 A JP2000140840 A JP 2000140840A JP 2000140840 A JP2000140840 A JP 2000140840A JP 2001323823 A JP2001323823 A JP 2001323823A
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JP
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fuel
injection
hydrogen
oxygen
internal combustion
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Taro Yokoi
太郎 横井
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce PM discharge amount, by optimizing the using region and the amount of additive gas (hydrogen, oxygen) for suitably performing combustion while minimizing the using amount thereof. SOLUTION: A ratio YR (0<=YR<=1) of fuel to be previously mixed and combusted to a supplied fuel for an diesel engine is derived, which is retrieved from a map based on engine speed and fuel injection amount. A ratio KR of fuel to be diffused and combusted to the supplied fuel is derived by subtracting YR from 1 (KR=1-YR). The additive gas is injected into a combustion chamber according to these respective ratios YR and KR. For example, an injection amount of hydrogen gas is determined based on YR, and an injection amount of oxygen gas is determined based on KR.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼に際し特別な
ガスを提供することにより、排気の浄化、特にパティキ
ュレート排出量の低減を可能とする内燃機関の燃料供給
装置に関し、より詳細には、その提供のタイミング及び
量の最適化を図ることにより、使用量を可及的に減少さ
せ、移動用内燃機関について適用される場合には、その
搭載スペースの制約を克服することのできる技術に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine, which can purify exhaust gas, and in particular, reduce particulate emissions by providing a special gas during combustion. The present invention relates to a technology capable of minimizing the amount of use by optimizing the timing and amount of the provision and, when applied to a mobile internal combustion engine, overcoming the restriction of the mounting space.

【０００２】[0002]

【従来の技術】内燃機関においては、使用燃料の種類や
燃焼方式に応じて量的な相違が多少はあるものの、燃焼
によりパティキュレート（以下、ＰＭ）が生成され、こ
れが大気中に放出される。近年、このようにして放出さ
れるＰＭが、健康害に影響を及ぼすものとして注目され
ている。2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, although there are some differences in quantity depending on the type of fuel used and the combustion system, particulates (hereinafter, PM) are generated by combustion and released into the atmosphere. . In recent years, attention has been paid to PM released in this way as affecting health hazards.

【０００３】ＰＭが生成される原因としては、簡単に
は、主に次の２つが想定されている。すなわち、燃料と
吸入空気との混合が不完全なため、燃焼に寄与できなか
った燃料が未燃燃料としてそのまま放出される場合と、
酸素の不足した状態で燃焼することにより、燃料や燃焼
室に混流したエンジンオイルが脱水素反応を起こして炭
化する場合とである。しかし、実際には、これらの原因
を含む複雑な反応経路によりＰＭが生成されるものと考
えられている。[0003] As a cause of PM generation, the following two are mainly assumed. That is, the fuel that could not contribute to combustion due to incomplete mixing of fuel and intake air is released as unburned fuel as it is,
This is the case where the fuel or the engine oil mixed into the combustion chamber undergoes a dehydrogenation reaction and is carbonized by burning in a state where oxygen is insufficient. However, it is considered that PM is actually generated by a complicated reaction route including these causes.

【０００４】従って、上記の問題を解決するには燃料と
吸入空気との混合状態を良好なものとすることが有効と
考えられることから、燃料噴射圧力の高圧化による燃料
噴霧の微粒化や、吸入空気を増量するための過給機の設
置等の対策が採られている。また、燃焼室から排出され
たＰＭを一時的にフィルタに捕集させ、所定の条件にて
捕集されたＰＭを燃焼して、フィルタのＰＭ捕集能力を
再生させる技術も提案されている。しかし、これらの技
術は、いずれも一定の効果が得られるものの充分なレベ
ルには至っていない。Accordingly, it is considered effective to solve the above problem by improving the mixing state of the fuel and the intake air. Therefore, atomization of the fuel spray by increasing the fuel injection pressure, Measures such as installing a supercharger to increase the intake air are taken. In addition, a technique has been proposed in which PM discharged from a combustion chamber is temporarily collected by a filter, and the collected PM is burned under predetermined conditions to regenerate the PM collecting ability of the filter. However, all of these techniques can provide a certain effect, but have not reached a sufficient level.

【０００５】これらの技術と異なる対策として、燃料へ
の水素の添加を挙げることができる（特公平５−７３８
９７号公報参照）。すなわち、微粒化しきれなかった燃
料近傍に水素を存在させることにより、燃料の脱水素反
応を抑え、その炭化を防ぐのである。そして、炭化を逃
れた燃料は、排気系に設けられた触媒装置において無害
化された後に放出される確率が高くなる。As a countermeasure different from these techniques, addition of hydrogen to fuel can be mentioned (Japanese Patent Publication No. 5-738).
No. 97). That is, by allowing hydrogen to be present in the vicinity of the fuel that could not be atomized, the dehydrogenation reaction of the fuel is suppressed and its carbonization is prevented. Then, the probability that the fuel that escaped the carbonization is released after being rendered harmless in the catalyst device provided in the exhaust system increases.

【０００６】また、他の対策として、燃料への酸素の添
加も有効なＰＭ低減手段として挙げることができる。燃
料近傍の酸素量を従来の吸入空気との混合のみによる場
合よりも増加させることにより、燃焼に寄与する燃料が
増し、結果としてＰＭ排出量の低減に繋がるからであ
る。As another measure, the addition of oxygen to fuel can be cited as an effective means for reducing PM. This is because increasing the amount of oxygen in the vicinity of the fuel as compared with the conventional case of only mixing with intake air increases the amount of fuel that contributes to combustion, and consequently reduces PM emissions.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに水素や酸素を添加するには、これら特別のガスを燃
料とともに保持する必要があり、移動手段として内燃機
関を使用する場合には、すなわち、車両に搭載される内
燃機関については、搭載スペースの制約もあり、大型の
保持用タンクを備えるのは困難である。また、改質等に
より水素や酸素を車上で生成する場合でも、多量の生成
にはそれだけ多くのエネルギーを消費することとなるた
め、必ずしも効率的とはいえない。However, in order to add hydrogen or oxygen as described above, it is necessary to hold these special gases together with fuel, and when an internal combustion engine is used as a moving means, With respect to an internal combustion engine mounted on a vehicle, it is difficult to provide a large holding tank due to the limitation of mounting space. Further, even when hydrogen or oxygen is generated on a vehicle by reforming or the like, a large amount of energy consumes a correspondingly large amount of energy and is not necessarily efficient.

【０００８】かかる実情に鑑み、本発明は、上記特別の
ガスを使用する領域及び量の最適化を図り、これらの使
用量を抑えるとともに、ＰＭ排出量を効率よく低減する
ことのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することを
目的とする。In view of such circumstances, the present invention aims at optimizing the area and amount of the above-mentioned special gas to be used, thereby suppressing the amount of these gases used and efficiently reducing the PM emission. It is an object to provide a fuel supply device.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、請
求項１記載のように、圧縮着火式内燃機関に適用される
燃料供給装置であって、燃焼室内に水素を注入可能な水
素注入手段と、これに対し前記燃焼室内で予混合燃焼す
る燃料分につき提供されるべき水素を注入させる水素注
入指令発生手段と、を含んで構成される（図１（ａ）参
照）。According to the present invention, there is provided a fuel supply apparatus applied to a compression ignition type internal combustion engine, the hydrogen injection being capable of injecting hydrogen into a combustion chamber. Means, and hydrogen injection command generating means for injecting hydrogen to be provided for the fuel premixed and combusted in the combustion chamber (see FIG. 1 (a)).

【００１０】前記水素注入指令発生手段は、請求項２記
載のように、前記予混合燃焼する燃料分の量に応じて水
素を注入させるのが好ましい。前記水素注入手段からの
水素は、請求項３記載のように、前記予混合燃焼する燃
料分の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好
ましい。It is preferable that the hydrogen injection command generating means injects hydrogen in accordance with the amount of the fuel to be premixed and burned. It is preferable that the hydrogen from the hydrogen injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel for the premixed combustion.

【００１１】また、本発明は、請求項４記載のように、
圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給装置であっ
て、燃焼室内に酸素を注入可能な酸素注入手段と、これ
に対し前記燃焼室内にて拡散燃焼する燃料分につき提供
されるべき酸素を注入させる酸素注入指令発生手段と、
を含んで構成される（同図（ｂ）参照）。Further, the present invention provides,
A fuel supply device applied to a compression ignition type internal combustion engine, comprising oxygen injection means capable of injecting oxygen into a combustion chamber, and injecting oxygen to be supplied to a fuel component diffused and burned in the combustion chamber. Oxygen injection command generating means for causing
(See FIG. 2B).

【００１２】前記酸素注入指令発生手段は、請求項５記
載のように、前記拡散燃焼する燃料分の量に応じて酸素
を注入させるのが好ましい。前記酸素注入手段からの酸
素は、請求項６記載のように、前記拡散燃焼する燃料分
の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好まし
い。Preferably, the oxygen injection command generating means injects oxygen in accordance with the amount of the fuel to be diffused and burned. It is preferable that the oxygen from the oxygen injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel for the diffusion combustion.

【００１３】また、本発明は、請求項７記載のように、
圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給装置であっ
て、燃焼室内に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入
と、これに対し前記燃焼室内にて予混合燃焼する燃料分
につき提供されるべき水素を注入させるとともに、この
燃焼室内にて拡散燃焼する燃料分につき提供されるべき
酸素を注入させる補助気体注入指令発生手段と、を含ん
で構成される（同図（ｃ）参照）。Further, according to the present invention,
A fuel supply device applied to a compression ignition type internal combustion engine, which is provided for an auxiliary gas injection capable of injecting hydrogen and oxygen into a combustion chamber and a fuel portion premixed and burned in the combustion chamber. Auxiliary gas injection command generating means for injecting hydrogen and for injecting oxygen to be provided for the amount of fuel diffused and burned in the combustion chamber (see FIG. 3C).

【００１４】この場合には、請求項８記載のように、前
記予混合燃焼する燃料分及び拡散燃焼する燃料分の量を
それぞれ算出する燃料量算出手段を有し、前記補助気体
注入指令発生手段は、算出された各燃料量に基づいて前
記各気体を注入させるのが好ましい。In this case, the auxiliary gas injection command generating means includes fuel amount calculating means for calculating the amount of fuel for premix combustion and the amount of fuel for diffusion combustion, respectively. Preferably, each gas is injected based on the calculated fuel amount.

【００１５】前記補助気体注入手段からの水素及び酸素
のうち少なくとも一方は、請求項９記載のように、各対
応の燃焼を行う燃料分の噴射に略同期して前記燃焼室内
に進入するのが好ましい。At least one of hydrogen and oxygen from the auxiliary gas injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel for performing the corresponding combustion. preferable.

【００１６】また、本発明は、請求項１０記載のよう
に、燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花点火式内燃
機関に適用される燃料供給装置であって、前記燃焼室内
に水素を注入可能な水素注入手段と、これに対し前記燃
焼室内の燃料が均質燃焼に利用される条件にて水素注入
指令を発する水素注入指令発生手段と、を含んで構成さ
れる（図１（ａ）参照）。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a fuel supply apparatus applied to a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber, wherein hydrogen is injected into the combustion chamber. A possible hydrogen injection means and a hydrogen injection command generation means for issuing a hydrogen injection command under the condition that the fuel in the combustion chamber is used for homogeneous combustion (see FIG. 1A) ).

【００１７】前記水素注入指令は、請求項１１記載のよ
うに、前記均質燃焼に利用される燃料の量に対応するの
が好ましい。前記水素注入手段からの水素は、請求項１
２記載のように、前記均質燃焼に利用される燃料の噴射
に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好ましい。It is preferable that the hydrogen injection command corresponds to the amount of fuel used for the homogeneous combustion. The hydrogen from the hydrogen injection means may be,
As described in 2, it is preferable to enter the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel used for the homogeneous combustion.

【００１８】また、本発明は、請求項１３記載のよう
に、燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花点火式内燃
機関に適用される燃料供給装置であって、前記燃焼室内
に酸素を注入可能な酸素注入手段と、これに対し前記燃
焼室内の燃料が成層燃焼に利用される条件にて酸素注入
指令を発する酸素注入指令発生手段と、を含んで構成さ
れる（同図（ｂ）参照）。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a fuel supply apparatus applied to a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber, wherein oxygen is injected into the combustion chamber. A possible oxygen injection means and an oxygen injection command generation means for issuing an oxygen injection command under conditions where fuel in the combustion chamber is used for stratified combustion (see FIG. 2B) ).

【００１９】前記酸素注入指令は、請求項１４記載のよ
うに、前記成層燃焼に利用される燃料の量に対応するの
が好ましい。前記酸素注入手段からの酸素は、請求項１
５記載のように、前記成層燃焼に利用される燃料の噴射
に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好ましい。It is preferable that the oxygen injection command corresponds to the amount of fuel used for the stratified combustion. The oxygen from the oxygen injecting means is,
As described in 5, it is preferable that the fuel gas enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel used for the stratified combustion.

【００２０】また、本発明は、請求項１６記載のよう
に、燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花点火式内燃
機関に適用される燃料供給装置であって、前記燃焼室内
に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入手段と、これ
に対し前記燃焼室内の燃料が均質燃焼に利用される条件
で水素注入指令を発するとともに、この燃焼室内の燃料
が成層燃焼に利用される条件で酸素注入指令を発する補
助気体注入指令発生手段と、を含んで構成される（同図
（ｃ）参照）。According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel supply apparatus applied to a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber, wherein hydrogen and oxygen are contained in the combustion chamber. Auxiliary gas injecting means for injecting hydrogen under the condition that fuel in the combustion chamber is used for homogeneous combustion, and oxygen injection under the condition that fuel in the combustion chamber is used for stratified combustion. And an auxiliary gas injection command generating means for issuing a command (see FIG. 3C).

【００２１】この場合には、請求項１７記載のように、
前記均質燃焼に利用される燃料及び成層燃焼に利用され
る燃料の量をそれぞれ算出する燃料量算出手段を有し、
前記補助気体注入指令発生手段は、算出された各燃料量
に基づいて前記各注入指令を発するのが好ましい。In this case, as set forth in claim 17,
Fuel amount calculation means for calculating the amount of fuel used for the homogeneous combustion and the amount of fuel used for the stratified combustion, respectively.
It is preferable that the auxiliary gas injection command generation means issues each injection command based on each calculated fuel amount.

【００２２】前記補助気体注入手段からの水素及び酸素
のうち少なくとも一方は、請求項１８記載のように、各
対応の燃焼に利用される燃料の噴射に略同期して前記燃
焼室内に進入するのが好ましい。At least one of hydrogen and oxygen from the auxiliary gas injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of fuel used for the corresponding combustion. Is preferred.

【００２３】本発明は、請求項１９記載のように、燃料
噴射弁に供給燃料を微粒化するための補助気体を噴射す
る微粒化用補助気体噴射手段を設け、前記水素注入手段
を、この微粒化用補助気体噴射手段を用いて前記水素の
注入を行うようにして、構成することができる。According to the present invention, the fuel injection valve is provided with an atomizing auxiliary gas injection means for injecting an auxiliary gas for atomizing the supplied fuel into the fuel injection valve, and the hydrogen injection means is provided with the fine particle injection means. It is possible to adopt a configuration in which the hydrogen is injected by using a chemical auxiliary gas injection unit.

【００２４】本発明は、請求項２０記載のように、燃料
噴射弁に供給燃料を微粒化するための補助気体を噴射す
る微粒化用補助気体噴射手段を設け、前記酸素注入手段
を、この微粒化用補助気体噴射手段を用いて前記酸素の
注入を行うようにして、構成することができる。According to a twentieth aspect of the present invention, a fuel injection valve is provided with an atomizing auxiliary gas injection means for injecting an auxiliary gas for atomizing the supplied fuel, and the oxygen injection means is provided with the atomized auxiliary gas injection means. It is possible to adopt a configuration in which the oxygen is injected by using an auxiliary gas injection means for oxidation.

【００２５】本発明は、請求項２１記載のように、燃料
噴射弁に供給燃料を微粒化するための補助気体を噴射す
る微粒化用補助気体噴射手段を設け、前記補助気体注入
手段を、この微粒化用補助気体噴射手段を用いて前記水
素及び酸素の注入のうち少なくとも一方を行うようにし
て、構成することができる。According to the present invention, the fuel injection valve is provided with atomizing auxiliary gas injection means for injecting an auxiliary gas for atomizing the supplied fuel into the fuel injection valve. At least one of the injection of hydrogen and oxygen may be performed using an auxiliary gas injection unit for atomization.

【００２６】また、本発明は、請求項２２記載のよう
に、燃焼室より排出されるＰＭの量を推定するパティキ
ュレート排出量推定手段と、前記燃焼室内に水素を注入
可能な水素注入手段と、これに対し推定されたパティキ
ュレート排出量に基づく水素注入指令を発する水素注入
指令発生手段と、を含んで構成される（図１（ｄ）参
照）。According to a second aspect of the present invention, there is provided a particulate discharge amount estimating means for estimating an amount of PM discharged from a combustion chamber, and a hydrogen injection means capable of injecting hydrogen into the combustion chamber. And a hydrogen injection command issuing means for issuing a hydrogen injection command based on the estimated particulate emission amount (see FIG. 1D).

【００２７】前記水素注入指令発生手段は、請求項２３
記載のように、前記推定されたパティキュレート排出量
が所定値以上であるときに水素注入指令を発するのが好
ましい。[0027] The hydrogen injection command generating means may include:
As described above, it is preferable to issue a hydrogen injection command when the estimated particulate emission amount is equal to or more than a predetermined value.

【００２８】前記水素注入手段は、請求項２４記載のよ
うに、吸気管内に水素を供給してこれを前記燃焼室内に
注入してもよい。前記補助気体注入手段は、請求項２５
記載のように、吸気管内に水素を供給してこれを前記燃
焼室内に注入してもよい。The hydrogen injection means may supply hydrogen into an intake pipe and inject it into the combustion chamber. 26. The auxiliary gas injection means,
As described, hydrogen may be supplied into the intake pipe and injected into the combustion chamber.

【００２９】前記酸素注入手段は、請求項２６記載のよ
うに、含酸素燃料を噴射して酸素を前記燃焼室内に注入
してもよい。前記補助気体注入手段は、請求項２７記載
のように、含酸素燃料を噴射して酸素を前記燃焼室内に
注入してもよい。The oxygen injection means may inject oxygen-containing fuel into the combustion chamber by injecting oxygen-containing fuel. The auxiliary gas injection means may inject oxygen-containing fuel to inject oxygen into the combustion chamber.

【００３０】前記水素及び酸素は、請求項２８記載のよ
うに、水の電気分解により得られるのが好ましい。前記
電気分解に用いられる水は、請求項２９記載のように、
排気中に含まれる水分が凝縮して得られるのが好まし
い。[0030] The hydrogen and oxygen are preferably obtained by electrolysis of water. The water used for the electrolysis is as described in claim 29,
It is preferable that the moisture contained in the exhaust gas is obtained by condensation.

【００３１】本発明は、請求項３０記載のように、排気
中に浮遊するパティキュレートを捕集するパティキュレ
ート捕集手段を備える場合に、その捕集能力を検出する
パティキュレート捕集能力検出手段と、検出された捕集
能力が所定の条件にある場合に前記水素注入手段による
注入を許可する一方、それ以外の場合には、これを控え
させるか又は禁止する水素注入抑制手段と、を備えるの
が好ましい（図１（ａ）参照）。According to the present invention, when a particulate collecting means for collecting particulates floating in the exhaust gas is provided, a particulate collecting ability detecting means for detecting the collecting ability is provided. And hydrogen injection suppressing means for permitting the injection by the hydrogen injection means when the detected trapping capacity is under a predetermined condition, and otherwise refraining or inhibiting the injection. (See FIG. 1A).

【００３２】本発明は、請求項３１記載のように、排気
中に浮遊するパティキュレートを捕集するパティキュレ
ート捕集手段を備える場合に、その捕集能力を検出する
パティキュレート捕集能力検出手段と、検出された捕集
能力が所定の条件にある場合に前記酸素注入手段による
注入を許可する一方、それ以外の場合には、これを控え
させるか又は禁止する酸素注入抑制手段と、を備えるの
が好ましい（同図（ｂ）参照）。According to a thirty-first aspect of the present invention, when a particulate collecting means for collecting particulates floating in exhaust gas is provided, a particulate collecting ability detecting means for detecting the collecting ability is provided. And oxygen injection suppressing means for permitting the injection by the oxygen injection means when the detected trapping capacity is under a predetermined condition, and otherwise refraining or inhibiting the injection. (Refer to FIG. 2B).

【００３３】本発明は、請求項３２記載のように、排気
中に浮遊するパティキュレートを捕集するパティキュレ
ート捕集手段を備える場合に、その捕集能力を検出する
パティキュレート捕集能力検出手段と、検出された捕集
能力が所定の条件にある場合に前記水素注入手段及び酸
素注入手段のうち少なくとも一方による注入を許可する
一方、それ以外の場合には、これを控えさせるか又は禁
止する補助気体注入抑制手段と、を備えるのが好ましい
（同図（ｃ）参照）。According to the present invention, in the case where a particulate collecting means for collecting particulates floating in exhaust gas is provided, a particulate collecting ability detecting means for detecting the collecting ability is provided. While permitting the injection by at least one of the hydrogen injection means and the oxygen injection means when the detected trapping capacity is under a predetermined condition, and otherwise refraining or prohibiting the injection. Preferably, an auxiliary gas injection suppressing means is provided (see FIG. 3C).

【００３４】[0034]

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、燃料が予
混合燃焼するに際し、その燃焼室内に通常の吸入空気の
みによる場合よりも多量の水素が提供されることで、燃
料やエンジンオイルの脱水素反応が抑制される。また、
水素を予混合燃焼する燃料分につき限定的に提供するこ
とが可能であり、量的若しくは時期的な制限を与えて水
素の使用量を抑え、ＰＭ排出量を効率的に低減すること
ができる。According to the first aspect of the present invention, when the fuel is premixed and combusted, a larger amount of hydrogen is provided in the combustion chamber than when only normal intake air is used. Is suppressed. Also,
It is possible to provide a limited amount of fuel for premixed combustion of hydrogen, and it is possible to limit the quantity or timing to reduce the amount of hydrogen used and to efficiently reduce PM emissions.

【００３５】請求項２に係る発明によれば、予混合燃焼
する燃料分の量に合わせて水素を提供することで、その
使用量を機関の運転状態によらず最適なものとすること
ができる。According to the second aspect of the present invention, by providing hydrogen in accordance with the amount of fuel to be premixed and combusted, the amount of hydrogen can be optimized regardless of the operating state of the engine. .

【００３６】請求項３に係る発明によれば、水素の注入
（燃焼室内への進入）タイミングを予混合燃焼する燃料
分の噴射タイミングに合わせることで、これらの混合を
良好なものとし、脱水素反応の抑制効果を向上すること
ができる。According to the third aspect of the present invention, the timing of hydrogen injection (entry into the combustion chamber) is matched with the injection timing of fuel for premixed combustion, so that the mixing of these fuels is improved and dehydrogenation is performed. The effect of suppressing the reaction can be improved.

【００３７】請求項４に係る発明によれば、燃料と吸入
空気との混合が良好に行われない燃焼室内領域に対し、
通常よりも多量の酸素を提供することが可能であるた
め、不完全な混合に伴う酸素不足によるＰＭの生成が抑
制される。また、酸素を拡散燃焼する燃料分につき限定
的に提供することが可能であるため、量的若しくは時期
的な制限を与えて酸素の使用量を抑え、ＰＭ排出量を効
率的に低減することができる。According to the fourth aspect of the present invention, in the combustion chamber region where the fuel and the intake air are not mixed well,
Since it is possible to provide a larger amount of oxygen than usual, generation of PM due to lack of oxygen due to incomplete mixing is suppressed. Further, since it is possible to provide oxygen in a limited amount for the fuel that is diffused and combusted, it is possible to restrict the amount of oxygen used by limiting the quantity or the timing, thereby effectively reducing the amount of emitted PM. it can.

【００３８】請求項５に係る発明によれば、拡散燃焼す
る燃料分の量に合わせて酸素を提供することで、その使
用量を機関の運転状態によらず最適なものとすることが
できる。According to the fifth aspect of the present invention, by providing oxygen in accordance with the amount of fuel to be diffused and combusted, the amount of use can be optimized regardless of the operating state of the engine.

【００３９】請求項６に係る発明によれば、酸素の注入
（燃焼室内への進入）タイミングを拡散燃焼する燃料分
の噴射タイミングに合わせることで、この燃料分に対す
る酸素分布を良好なものとし、未燃燃料の一層の低減を
図ることができる。According to the sixth aspect of the present invention, by adjusting the injection timing of oxygen (entering the combustion chamber) with the injection timing of the fuel for diffusion combustion, the oxygen distribution with respect to the fuel can be improved. Unburned fuel can be further reduced.

【００４０】請求項７に係る発明によれば、ＰＭの脱水
素反応に付随する生成と、ＰＭの燃料と吸入空気との不
完全な混合に付随する生成とを同時に抑制することが可
能であるため、ＰＭ排出量の更なる低減を図ることがで
きる。According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to simultaneously suppress the generation associated with the PM dehydrogenation reaction and the generation associated with the incomplete mixing of PM fuel and intake air. Therefore, it is possible to further reduce the PM emission amount.

【００４１】請求項８に係る発明によれば、各形態によ
り燃焼する燃料分の量を算出可能とし、算出された各燃
料量に基づいて注入される各気体の供給量がそれぞれ決
定されることで、これら特別な気体の使用量を機関の運
転状態によらず最適なものとすることができる。According to the eighth aspect of the invention, it is possible to calculate the amount of fuel to be burned in each mode, and to determine the supply amount of each gas to be injected based on the calculated amount of fuel. Thus, the amount of use of these special gases can be optimized regardless of the operating state of the engine.

【００４２】請求項９に係る発明によれば、予混合燃焼
する燃料分に水素をよく混合させて脱水素反応を抑制
し、拡散燃焼する燃料分に対して酸素を良好に分布させ
て未燃燃料の低減を図ることができるため、異なる燃焼
に寄与する各燃料分について効率的にＰＭ排出量の低減
効果を得ることができる。According to the ninth aspect of the present invention, the dehydrogenation reaction is suppressed by mixing hydrogen well with the fuel to be premixed and combusted, and oxygen is well distributed to the fuel to be diffusely combusted and unburned Since the amount of fuel can be reduced, the effect of reducing PM emission can be efficiently obtained for each fuel contributing to different combustion.

【００４３】請求項１０に係る発明によれば、予混合燃
焼と同様な燃焼である均質燃焼に利用される燃料に対
し、通常の吸入空気のみによる場合よりも多量の水素が
提供されるため、ＰＭ排出量の比較的少ない火花点火式
内燃機関にあっても、その更なる低減を図ることができ
る。また、水素を均質燃焼に利用される燃料につき限定
的に提供することが可能であるため、量的若しくは時期
的な制限を与えて水素の使用量を可及的に抑えることが
できる。According to the tenth aspect of the present invention, a larger amount of hydrogen is provided to the fuel used for homogeneous combustion, which is combustion similar to premixed combustion, than in the case of ordinary intake air alone. Even in the case of a spark ignition type internal combustion engine that emits relatively little PM, it can be further reduced. Further, since it is possible to provide hydrogen in a limited manner with respect to the fuel used for homogeneous combustion, the amount of hydrogen used can be suppressed as much as possible by imposing a quantitative or temporal restriction.

【００４４】請求項１１に係る発明によれば、均質燃焼
に利用される燃料の量に合わせて水素を提供すること
で、その使用量を機関の運転状態によらず最適なものと
することができる。According to the eleventh aspect of the present invention, by providing hydrogen in accordance with the amount of fuel used for homogeneous combustion, it is possible to optimize the amount of use regardless of the operating state of the engine. it can.

【００４５】請求項１２に係る発明によれば、水素の注
入（燃焼室内への進入）タイミングを均質燃焼に利用さ
れる燃料の噴射タイミングに合わせることで、これらの
混合を良好なものとし、均質燃焼を行う際に生じるＰＭ
の抑制効果を向上することができる。According to the twelfth aspect of the present invention, the timing of hydrogen injection (entry into the combustion chamber) is adjusted to the injection timing of fuel used for homogeneous combustion, thereby improving the mixing of the fuel and improving the homogeneity. PM generated when performing combustion
Can be improved.

【００４６】請求項１３に係る発明によれば、成層燃焼
に利用される燃料に対し、通常の吸入空気のみによる場
合よりも多量の酸素が提供されることで、ＰＭ放出量の
更なる低減に対応することができる。また、酸素を成層
燃焼に利用される燃料につき限定的に提供することが可
能であるため、量的若しくは時期的な制限を与えて水素
の使用量を可及的に抑えることができる。According to the thirteenth aspect of the present invention, a larger amount of oxygen is provided to the fuel used for stratified combustion than when only normal intake air is used, so that the amount of PM emission can be further reduced. Can respond. Further, since it is possible to provide oxygen in a limited manner with respect to fuel used for stratified combustion, it is possible to limit the quantity or timing and thereby minimize the amount of hydrogen used.

【００４７】請求項１４に係る発明によれば、成層燃焼
に利用される燃料の量に合わせて酸素を提供すること
で、その使用量を機関の運転状態によらず最適なものと
することができる。According to the fourteenth aspect of the present invention, by providing oxygen in accordance with the amount of fuel used for stratified combustion, it is possible to optimize the amount of use regardless of the operating state of the engine. it can.

【００４８】請求項１５に係る発明によれば、酸素の注
入（燃焼室内への進入）タイミングを成層燃焼に利用さ
れる燃料の噴射タイミングに合わせることで、この燃料
に対する酸素分布を良好なものとし、ＰＭ排出量の一層
の低減を図ることができる。According to the fifteenth aspect, the timing of oxygen injection (entry into the combustion chamber) is adjusted to the timing of injection of fuel used for stratified combustion, thereby improving the oxygen distribution for this fuel. Further, it is possible to further reduce the PM emission amount.

【００４９】請求項１６に係る発明によれば、均質燃焼
を行う際に生じるＰＭと、成層燃焼を行う際に生じるＰ
Ｍとの同時低減を図り、ＰＭ排出量の更なる低減に寄与
することができる。According to the sixteenth aspect of the present invention, PM generated when performing homogeneous combustion and P generated when performing stratified combustion.
M can be simultaneously reduced, and it is possible to contribute to further reduction of the PM emission amount.

【００５０】請求項１７に係る発明によれば、各燃焼方
式に利用される燃料の量を算出可能とし、算出された各
燃料量に基づいて注入される各気体の供給量がそれぞれ
決定されることで、これら特別な気体の使用量を機関の
運転状態によらず最適なものとすることができる。According to the seventeenth aspect, the amount of fuel used for each combustion method can be calculated, and the supply amount of each gas to be injected is determined based on each calculated fuel amount. This makes it possible to optimize the usage of these special gases regardless of the operating state of the engine.

【００５１】請求項１８に係る発明によれば、均質燃焼
に利用される燃料に水素をよく混合させるとともに、成
層燃焼に利用される燃料に対して酸素を良好に分布させ
ることが可能であるため、特にこれら２つの燃焼方式を
ともに実施する運転領域におけるＰＭ排出量を一層低減
することができる。According to the eighteenth aspect of the present invention, it is possible to mix hydrogen well with the fuel used for homogeneous combustion and to distribute oxygen well to the fuel used for stratified combustion. In particular, it is possible to further reduce the amount of PM emission in an operation region where both of these two combustion systems are implemented.

【００５２】請求項１９〜２１に係る発明によれば、Ｐ
Ｍの生成抑制に寄与しうる各補助気体が噴射された各対
応の燃料と混合された状態で燃焼室内に供給されるた
め、各燃焼に寄与する燃料周辺にこれらの補助気体をそ
れぞれ集中的に分布させることができ、ＰＭの生成を効
率的に抑制することができる。According to the invention of claims 19 to 21, P
Since each auxiliary gas that can contribute to the suppression of the generation of M is supplied into the combustion chamber in a state of being mixed with each corresponding fuel injected, these auxiliary gases are concentrated around the fuel that contributes to each combustion. It can be distributed, and the generation of PM can be suppressed efficiently.

【００５３】請求項２２に係る発明によれば、ＰＭ排出
量を推定可能とし、この推定値に基づく指令により水素
を注入することで、ＰＭ排出量を直接的に反映させた水
素注入が可能となる。According to the twenty-second aspect of the present invention, it is possible to estimate the amount of PM emission, and to inject hydrogen according to a command based on the estimated value, thereby enabling hydrogen injection directly reflecting the amount of PM emission. Become.

【００５４】請求項２３に係る発明によれば、ＰＭ排出
量が比較的少なく、水素の注入によるその低減を図る必
要のない条件にて、水素を注入せず、その分の節約を図
ることができる。According to the twenty-third aspect of the present invention, under the condition that the amount of emitted PM is relatively small and it is not necessary to reduce the amount by injecting hydrogen, it is possible to save hydrogen by not injecting hydrogen. it can.

【００５５】請求項２４及び２５に係る発明によれば、
水素を吸気管から注入することで、これを燃焼室内にて
容易に均一化させることができ、その燃焼室内の広い範
囲で発生する燃焼に際し、良好な水素分布を形成するこ
とが可能となる。According to the invention according to claims 24 and 25,
By injecting hydrogen from the intake pipe, the hydrogen can be easily made uniform in the combustion chamber, and a good hydrogen distribution can be formed during combustion occurring in a wide range in the combustion chamber.

【００５６】請求項２６及び２７に係る発明によれば、
含酸素燃料は液体で存在し、取扱いが容易であるうえ、
もともと燃料と酸素とがよく混合しているため燃焼室内
に供給するに当たりこれらの混合を考慮する必要がな
く、容易に適用することができる。According to the invention according to claims 26 and 27,
Oxygen-containing fuels are liquid, easy to handle, and
Since the fuel and oxygen are originally well mixed, it is not necessary to consider the mixing when supplying the fuel and oxygen into the combustion chamber, and the fuel and oxygen can be easily applied.

【００５７】請求項２８に係る発明によれば、水を電気
分解して水素と酸素とを生成することで、これらの気体
をともに用いる場合の効率を全体として向上することが
できる。According to the twenty-eighth aspect, by generating water and hydrogen by electrolyzing water, the efficiency of using these gases together can be improved as a whole.

【００５８】請求項２９に係る発明のよれば、電気分解
に利用された水を排気中から抽出して常時補充すること
ができる。請求項３０〜３２に係る発明によれば、パテ
ィキュレート捕集手段による捕集効果が高いときにこれ
を積極的に用いて排出されたＰＭを除去することが可能
となるため、そのときに水素及び／又は酸素の節約を図
ることができ、これら特別な気体の使用量を一層低減す
ることができる。According to the twenty-ninth aspect of the present invention, water used for electrolysis can be extracted from exhaust gas and constantly replenished. According to the invention according to Claims 30 to 32, when the trapping effect of the particulate trapping means is high, it is possible to positively use the particulate trapping means to remove the discharged PM. And / or oxygen can be saved, and the usage of these special gases can be further reduced.

【００５９】[0059]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。図２は、本発明の一実
施形態に係る内燃機関の構成を概略示している。本実施
形態に係る内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、
エンジン）Ｅ１は、シリンダブロック１、その上に固定
されたシリンダヘッド２、及びシリンダブロック１内に
摺動自在に挿入されたピストン３とにより囲まれる空間
内に燃焼室を形成する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 schematically shows the configuration of an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. A diesel engine (hereinafter, referred to as an internal combustion engine) according to the present embodiment
The engine (E1) forms a combustion chamber in a space surrounded by a cylinder block 1, a cylinder head 2 fixed thereon, and a piston 3 slidably inserted into the cylinder block 1.

【００６０】燃焼室の略中央には、燃料供給装置として
アシストエアインジェクタ４が配置されており、アシス
トエアインジェクタ４には、図示しない燃料タンク内の
燃料がポンプ５により高圧化されて供給されるとともに
酸素タンク６からの酸素ガスがポンプ７により一定圧力
で供給され、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣ
Ｕ）３１の指示に基づき、それぞれ所定の量かつ所定の
タイミングで噴射される。このとき、燃料は、燃料噴射
用の高圧インジェクタから、また酸素ガスは、噴射され
た燃料を微粒化するための補助インジェクタから噴射さ
れ、これら噴射された燃料と酸素ガスとはよく混合され
た状態で燃焼室内に提供される。At the approximate center of the combustion chamber, an assist air injector 4 is disposed as a fuel supply device. Fuel in a fuel tank (not shown) is supplied to the assist air injector 4 by a pump 5 under high pressure. At the same time, oxygen gas from the oxygen tank 6 is supplied at a constant pressure by the pump 7, and an electronic control unit (hereinafter referred to as EC
U) Injection is performed at predetermined amounts and at predetermined timings based on the instruction of 31). At this time, the fuel is injected from the high-pressure injector for fuel injection, and the oxygen gas is injected from the auxiliary injector for atomizing the injected fuel, and the injected fuel and the oxygen gas are well mixed. In the combustion chamber.

【００６１】また、燃焼室内に空気を導入する吸気通路
８には水素噴射用インジェクタ９が設けられ、水素噴射
用インジェクタ９には水素タンク１０からの水素ガスが
ポンプ１１により一定圧力で供給され、供給された水素
ガスは、ＥＣＵ３１の指示に基づいて所定の量かつ所定
のタイミングでポート噴射される。そして、噴射された
水素ガスは、吸気弁１２の開閉に伴って吸入される空気
とともに燃焼室内に導入される。A hydrogen injection injector 9 is provided in an intake passage 8 for introducing air into the combustion chamber. Hydrogen gas from a hydrogen tank 10 is supplied to the hydrogen injection injector 9 by a pump 11 at a constant pressure. The supplied hydrogen gas is port-injected at a predetermined amount and at a predetermined timing based on an instruction from the ECU 31. Then, the injected hydrogen gas is introduced into the combustion chamber together with the air sucked in with opening and closing of the intake valve 12.

【００６２】燃焼後、排気弁１３が開くと燃焼室内のガ
スは排気通路１４を通って放出されることになるが、こ
の排気通路１４の途中にはパティキュレート捕集装置
（Con-tinuously Regenerating Filter ：以下、ＣＲ
Ｆ）１５が介装されており、これにより排気中に含まれ
る有害成分が除去される。ＣＲＦ１５内には酸化触媒１
５ａとフィルタ１５ｂとが併設され、ＣＲＦ１５に流入
する排気中に含まれるＮＯ 2 は酸化処理され、ＰＭはフ
ィルタ１５ｂに捕集される。このとき、前記ＮＯ2の酸
化により生成されるＮＯ3 がフィルタ１５ｂに捕集され
ているＰＭと反応することでこのＰＭが酸化処理される
ため、フィルタ１５ｂは目詰まりすることなく、連続的
にＰＭを捕集することができる。After the combustion, the exhaust valve 13 is opened and the gas in the combustion chamber is opened.
Will be discharged through the exhaust passage 14,
In the exhaust passage 14
(Con-tinuously Regenerating Filter: CR
F) 15 is interposed so that it is contained in the exhaust
Harmful components are removed. Oxidation catalyst 1 in CRF15
5a and filter 15b are installed side by side and flow into CRF15
NO contained in exhaust gas TwoIs oxidized and PM is
Collected in the filter 15b. At this time, the NOTwoThe acid
NO generated byThreeIs collected by the filter 15b.
This PM is oxidized by reacting with the existing PM
Therefore, the filter 15b is continuously operated without clogging.
PM can be collected.

【００６３】さらに、ＣＲＦ１５下流側の排気通路に
は、排気中に含まれる水分を回収可能な水分回収装置１
６が設けられ、その排気取入れ口１６ａより進入した排
気から水分が分取される。例えば、水分回収装置１５内
に冷却媒体としての液体（エンジン冷却水）を循環させ
ることにより、排気中に含まれる水分を凝縮させて分離
し、これにより除湿された排気を排気流出口１６ｂより
排出する。そして、分離した水分（凝縮水）は、図示し
ない制御弁を介して電気分解槽１７内に導くことができ
る。Further, a water recovery device 1 capable of recovering water contained in the exhaust gas is provided in an exhaust passage downstream of the CRF 15.
6 is provided, and moisture is collected from the exhaust gas that has entered through the exhaust intake port 16a. For example, by circulating a liquid (engine cooling water) as a cooling medium in the water recovery device 15, water contained in the exhaust gas is condensed and separated, and the dehumidified exhaust gas is discharged from the exhaust outlet 16b. I do. The separated water (condensed water) can be guided into the electrolysis tank 17 via a control valve (not shown).

【００６４】電気分解槽１７へは、クランク軸の回転力
により駆動されて発電する図示しない発電機からの電流
が供給され、その電力により水分回収装置１６より導か
れた水分を電気分解して水素及び酸素を生成し、これら
の生成物をそれぞれ上記の酸素タンク６及び水素タンク
１０内に貯蔵（補充）することができる。A current from a generator (not shown), which is driven by the rotational force of the crankshaft to generate electricity, is supplied to the electrolysis tank 17, and the electric power is used to electrolyze the moisture guided from the moisture recovery device 16 to produce hydrogen. And oxygen, and these products can be stored (replenished) in the oxygen tank 6 and the hydrogen tank 10, respectively.

【００６５】ＥＣＵ３１は、ＣＲＦ１５の入口付近にお
ける排気通路１４内圧力（以下、ＣＲＦ上流圧力）ＰＵ
を検出可能なセンサ２１、ＣＲＦ１５の出口付近におけ
る排気通路１４内圧力（以下、ＣＲＦ下流圧力）ＰＤを
検出可能なセンサ２２からの検出信号の他、センサ２３
よりアクセル開度ＡＶＯが、またセンサ２４よりエンジ
ン回転数Ｎｅが入力され、以下に説明する制御を行う。The ECU 31 determines the pressure in the exhaust passage 14 near the inlet of the CRF 15 (hereinafter referred to as the CRF upstream pressure) PU
21 that can detect the pressure, the detection signal from the sensor 22 that can detect the pressure in the exhaust passage 14 (hereinafter, CRF downstream pressure) PD near the outlet of the CRF 15, and the sensor 23
The accelerator opening AVO and the engine speed Ne are input from the sensor 24, and the control described below is performed.

【００６６】次に、ＥＣＵ３１による制御について図３
〜７を参照して説明する。まず、この制御の流れを図３
に示すブロック図に基づいて概略説明する。燃料噴射条
件設定部４１では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開
度ＡＶＯに応じた最適な燃料噴射量と燃料噴射時期とが
算出される。そして、燃料噴射弁（ここではアシストエ
アインジェクタ４）は、この結果に基づいて燃料を燃焼
室内に噴射供給する。Next, the control by the ECU 31 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. First, this control flow is shown in FIG.
This will be schematically described based on the block diagram shown in FIG. The fuel injection condition setting unit 41 calculates an optimal fuel injection amount and fuel injection timing according to the engine speed Ne and the accelerator opening AVO. Then, the fuel injection valve (here, the assist air injector 4) injects and supplies the fuel into the combustion chamber based on the result.

【００６７】予混合／拡散比率算出部４２では、噴射さ
れる燃料のうち予混合燃焼すると推定される燃料分と拡
散燃焼すると推定される燃料分とを示す比率を求める。
これは、例えば、燃料噴射条件設定部４１からの燃料噴
射量と、エンジン回転数Ｎｅとを用いて求めることがで
きる。The premix / diffusion ratio calculation section 42 calculates a ratio indicating a fuel component estimated to be premixed and a fuel component estimated to be diffused in the injected fuel.
This can be determined, for example, using the fuel injection amount from the fuel injection condition setting unit 41 and the engine speed Ne.

【００６８】補助気体注入条件設定部４３では、この比
率と、燃料噴射条件設定部４１の出力とから、これらに
応じた最適な補助気体注入条件、すなわち、水素及び酸
素の噴射量並びにこれらの噴射時期が設定される。ここ
にＣＲＦ上流圧力ＰＵ及びＣＲＦ下流圧力ＰＤを読み込
み、ＣＲＦ１５の状況に応じ、後述する水素や酸素の注
入抑制制御を行うこともできる。The auxiliary gas injection condition setting unit 43 uses the ratio and the output of the fuel injection condition setting unit 41 to determine the optimal auxiliary gas injection conditions corresponding to these ratios, that is, the injection amounts of hydrogen and oxygen and their injection. The time is set. Here, the CRF upstream pressure PU and the CRF downstream pressure PD are read, and the hydrogen or oxygen injection suppression control described later can be performed according to the state of the CRF 15.

【００６９】そして、設定された注入条件に基づき、補
助空気噴射弁、すなわち、水素ガスについては水素噴射
用インジェクタ９が、また酸素ガスについてはアシスト
エアインジェクタ４が最適時期に最適量だけそれぞれ駆
動され、各補助気体が所定のタイミングで燃焼室内に注
入される。Then, based on the set injection conditions, the auxiliary air injection valve, that is, the hydrogen injection injector 9 for hydrogen gas and the assist air injector 4 for oxygen gas are driven by the optimum amount at the optimum time. Each auxiliary gas is injected into the combustion chamber at a predetermined timing.

【００７０】次に、この制御を図４〜７に示すフローチ
ャートに基づいて上記の各部毎に説明する。図４は、燃
料噴射条件設定部４１における制御を説明するフローチ
ャートである。ここでは、Ｓ１１でエンジン回転数Ｎｅ
及びアクセル開度ＡＶＯ等必要な運転状態を読み込み、
Ｓ１２でＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により最適
な燃料噴射期間ＴＩを求め、またＳ１３でＮｅ及びＡＶ
Ｏに基づくマップ参照により最適な燃料噴射時期ＩＴを
求めることができる。Next, this control will be described for each of the above-described units with reference to the flowcharts shown in FIGS. FIG. 4 is a flowchart illustrating the control in the fuel injection condition setting unit 41. Here, the engine speed Ne is determined in S11.
And necessary operating conditions such as accelerator opening AVO
In step S12, an optimum fuel injection period TI is obtained by referring to a map based on Ne and AVO.
The optimum fuel injection timing IT can be obtained by referring to the map based on O.

【００７１】図５は、予混合／拡散比率算出部４２にお
ける制御を説明するフローチャートである。ここでは、
Ｓ２１でエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射期間ＴＩを読
み込み、Ｓ２２でＮｅ及びＴＩに基づくマップ参照によ
り、ＴＩに対する予混合燃焼する燃料分の割合（即ち、
予混合燃焼する燃料分の量／噴射される全燃料の量）Ｙ
Ｒ（０≦ＹＲ≦１）を求めることができる。FIG. 5 is a flowchart for explaining the control in the premix / diffusion ratio calculation section 42. here,
In S21, the engine speed Ne and the fuel injection period TI are read, and in S22, the ratio of the fuel amount to be premixed and burned to TI is determined by referring to a map based on Ne and TI (ie,
Amount of fuel for premix combustion / amount of total injected fuel) Y
R (0 ≦ YR ≦ 1) can be obtained.

【００７２】すなわち、近年、ディーゼルエンジンのア
イドリング時における音振及び排気性能向上を目的とし
て、燃料のメイン噴射前に一定量の燃料を噴射するいわ
ゆるパイロット噴射の技術を取り入れる場合があるが、
このような場合にパイロット噴射分の燃料は拡散燃焼に
近い燃焼をするものと考えられることから、この運転領
域における予混合燃焼割合を中とすることができる（例
えば、領域１）。また、本出願人により、ＮＯｘとＰＭ
との同時低減を図る新燃焼コンセプト（噴射された燃料
の着火遅れ期間を積極的に長くし、燃焼温度を低下させ
る）が提案されているが、この技術を適用する場合には
殆どの燃料が予混合燃焼することとなるため、この適用
領域では予混合燃焼割合を大とすることができる（例え
ば、領域２）。これら以外の運転領域（領域３）は通常
燃焼領域であり、ここでの予混合燃焼割合は排気還流
量、燃料噴射圧力等に応じて多様に変化する傾向にある
ため、一定に定まらない。このように、予混合燃焼する
燃料分は、そのエンジンのマッチング状態に応じてさま
ざまである。In other words, in recent years, there has been a case in which a so-called pilot injection technique for injecting a fixed amount of fuel before the main injection of fuel has been adopted for the purpose of improving sound vibration and exhaust performance at the time of idling of a diesel engine.
In such a case, since the fuel for the pilot injection is considered to burn close to diffusion combustion, the premixed combustion ratio in this operation region can be set to medium (for example, region 1). In addition, the applicant has determined that NOx and PM
A new combustion concept has been proposed to reduce the combustion temperature simultaneously (actively prolonging the ignition delay period of the injected fuel and lowering the combustion temperature). However, when this technology is applied, most of the fuel is used. Since premix combustion is performed, the premix combustion ratio can be increased in this application region (for example, region 2). The operation region (region 3) other than these is a normal combustion region, and the premixed combustion ratio here is not fixed because it tends to change variously according to the exhaust gas recirculation amount, the fuel injection pressure, and the like. As described above, the amount of the fuel to be mixed and premixed varies depending on the matching state of the engine.

【００７３】Ｓ２３では、ＴＩに対する拡散燃焼する燃
料分の割合（即ち、拡散燃焼する燃料分の量／噴射され
る全燃料の量）ＫＲ（０≦ＫＲ≦１）を、下式により求
めることができる。In step S23, the ratio of the fuel amount diffused and burned to TI (that is, the amount of fuel diffusely burned / the amount of all injected fuel) KR (0 ≦ KR ≦ 1) can be obtained by the following equation. it can.

【００７４】ＫＲ＝１−ＹＲ ・・・（１） 図６及び７は、補助気体注入条件設定部４３における制
御を説明するフローチャートである。まず、図６を参照
して、補助気体噴射量の設定制御について説明する。KR = 1−YR (1) FIGS. 6 and 7 are flowcharts for explaining the control in the auxiliary gas injection condition setting unit 43. First, setting control of the auxiliary gas injection amount will be described with reference to FIG.

【００７５】まず、Ｓ３１でＣＲＦ上流圧力ＰＵ及びＣ
ＲＦ下流圧力ＰＤを読み込み、Ｓ３２でこれらの差ＤＰ
を算出する（即ち、ＤＰ＝ＰＵ−ＰＤ）。ここで、差Ｄ
Ｐが比較的小さい場合はフィルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量
が少ない状態に相当し、これが比較的大きい場合はフィ
ルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量が多い状態に相当する。そこ
で、Ｓ３３でフィルタ１５ｂに堆積しているＰＭが所定
量を超過していないか否かを判定すべく、差ＤＰを所定
の閾値ＳＬＤＰと比較する。First, at S31, the CRF upstream pressures PU and C
The RF downstream pressure PD is read, and the difference DP
(That is, DP = PU−PD). Where the difference D
When P is relatively small, this corresponds to a state where the amount of PM deposited on the filter 15b is small, and when P is relatively large, it corresponds to a state where the amount of PM deposited on the filter 15b is large. Therefore, in step S33, the difference DP is compared with a predetermined threshold SLDP to determine whether the PM accumulated on the filter 15b has exceeded a predetermined amount.

【００７６】この結果、差ＤＰが閾値ＳＬＤＰより小さ
い場合、すなわち、フィルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量が所
定量より少ないと推定される場合には、ＣＲＦ１５のＰ
Ｍ捕集能力にまだ余裕があり、ＰＭ生成量そのものを低
減しなくてもＣＲＦ１５により排気中に含まれるＰＭを
充分に除去できると判断し、水素及び酸素の燃焼室内へ
の注入を控えさせる。ここでは、Ｓ３４で、水素及び酸
素の注入量を０とすべく、水素噴射期間ＴＩＨ及び酸素
噴射期間ＴＩＯをともに０に設定し、これらの注入を実
質的に禁止する制御を行っている。しかし、これらの注
入量を単に一定量だけ減少させたり、減少量を差ＤＰに
応じて算出したりする等してもよい。As a result, if the difference DP is smaller than the threshold SLDP, that is, if the PM accumulation amount on the filter 15b is estimated to be smaller than the predetermined amount, the P
It is determined that there is still room in the M trapping capacity, and it is determined that the PM contained in the exhaust gas can be sufficiently removed by the CRF 15 without reducing the PM generation amount itself, so that injection of hydrogen and oxygen into the combustion chamber is suppressed. Here, in S34, both the hydrogen injection period TIH and the oxygen injection period TIO are set to 0 in order to set the injection amounts of hydrogen and oxygen to 0, and control is performed to substantially inhibit these injections. However, these injection amounts may be simply reduced by a fixed amount, or the reduction amounts may be calculated according to the difference DP.

【００７７】一方、差ＤＰが閾値ＳＬＤＰ以上の場合、
すなわち、フィルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量が所定量以上
と推定される場合には、ＰＭ生成量そのものを極力低減
すべく水素及び酸素注入を実施する。これは、例えばＳ
３５のように、これらの噴射量を下式により算出するこ
とにより行うことができる。On the other hand, when the difference DP is equal to or larger than the threshold SLDP,
That is, when the PM accumulation amount on the filter 15b is estimated to be equal to or more than the predetermined amount, hydrogen and oxygen are injected to minimize the PM generation amount as much as possible. This is, for example, S
As shown in 35, the injection amount can be calculated by the following equation.

【００７８】ＴＩＨ＝ＹＲ×ＴＩ ・・・（２） ＴＩＯ＝ＫＲ×ＴＩ ・・・（３） 次に、図７を参照して補助気体噴射時期の設定制御につ
いて説明する。TIH = YR × TI (2) TIO = KR × TI (3) Next, the setting control of the auxiliary gas injection timing will be described with reference to FIG.

【００７９】このルーチンでは、アシストエアインジェ
クタ４内での拡散燃焼する燃料分の噴射に対する酸素ガ
スの噴射の同期が図られる。これにより、これらの混合
を良好なものとし、酸素不足によるＰＭの生成を効果的
に抑制することができる。そこで、酸素噴射時期ＩＴＯ
を下式により設定する。In this routine, the injection of oxygen gas is synchronized with the injection of fuel for diffusion combustion in the assist air injector 4. Thereby, these can be mixed well, and the generation of PM due to lack of oxygen can be effectively suppressed. Therefore, oxygen injection timing ITO
Is set by the following equation.

【００８０】ＩＴＯ＝ＩＴ＋ＴＩＨ ・・・（４） 酸素ガスについては拡散燃焼する燃料分との混合を促進
させたいのである。これは、その噴射時期を、燃料噴射
開始の時期ＩＴから予混合燃焼する燃料分の噴射期間、
すなわち、ＹＲ×ＴＩ（＝ＴＩＨ）だけ遅らせることに
より、達成することができる。ITO = IT + TIH (4) It is desired to promote the mixing of the oxygen gas with the fuel which is diffused and burned. This means that the injection timing is changed from the fuel injection start timing IT to the injection period for the premixed fuel,
That is, it can be achieved by delaying by YR × TI (= TIH).

【００８１】一方、水素ガスはポート噴射されるため、
その噴射時期ＩＴＨについて厳密な制御を必要とせず、
所定のクランク角位置Ｃにて噴射されるようにしてよい
（ＩＴＨ＝Ｃ）。しかし、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料
噴射量ＴＩ等に基づくマップ参照により、より的確な値
を与えることも可能である。On the other hand, since hydrogen gas is injected through a port,
Strict control of the injection timing ITH is not required,
The fuel may be injected at a predetermined crank angle position C (ITH = C). However, more accurate values can be given by referring to a map based on the engine speed Ne, the fuel injection amount TI, and the like.

【００８２】以上説明したように、本発明によれば、デ
ィーゼルエンジンＥ１において、予混合燃焼する燃料分
については水素が、また拡散燃焼する燃料分については
酸素が、それぞれ付加的にかつ量的制限の下に提供され
るため、このエンジンＥ１から排出されるＰＭ量を単に
低減することができるばかりでなく、これら特別な気体
の使用量を可及的に抑えてこれを実施することが可能で
ある。As described above, according to the present invention, in the diesel engine E1, hydrogen is added to the fuel for premix combustion, and oxygen is added to the fuel for diffusion combustion, and the quantity is limited. Therefore, not only the amount of PM discharged from the engine E1 can be reduced, but also the use of these special gases can be suppressed as much as possible. is there.

【００８３】次に、本発明の別の実施形態について、図
８〜１１を参照して説明する。図８は、本発明の第２の
実施形態に係る内燃機関の構成を概略示している。本実
施形態に係る内燃機関は直噴式ガソリンエンジン（以
下、エンジン）Ｅ２である。以下では、前述のエンジン
Ｅ１の構成要素のうち対応するものについて同一の符号
を付して説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 schematically shows a configuration of an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention. The internal combustion engine according to the present embodiment is a direct injection gasoline engine (hereinafter, engine) E2. Hereinafter, the corresponding components among the components of the engine E1 described above will be denoted by the same reference numerals.

【００８４】エンジンＥ２については、その燃焼室略中
央に点火プラグ５１が設けられ、これにより、後述する
電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１の指示に基づく点火が
実施される。また、燃料供給装置として、前述のものと
同様に構成されるアシストエアインジェクタ４が吸気ポ
ート近傍に配置され、吸入空気のエネルギーを利用して
所望の燃料分布を形成可能としている。このアシストエ
アインジェクタ４もＥＣＵ６１の指示に基づいて駆動さ
れる。The engine E2 is provided with an ignition plug 51 substantially at the center of the combustion chamber, whereby ignition is performed based on an instruction from an electronic control unit (ECU) 61 described later. Further, as a fuel supply device, an assist air injector 4 having the same configuration as that described above is arranged near the intake port so that a desired fuel distribution can be formed using the energy of the intake air. The assist air injector 4 is also driven based on an instruction from the ECU 61.

【００８５】また、排気通路１４には、排気浄化装置と
して三元触媒を内蔵した触媒コンバータ５２を介装して
よく、その下流側に水分回収装置１６を配置することが
できる。水分回収装置１６により分取された水分（凝縮
水）は、前述同様に水素及び酸素に分解し、各タンクに
貯蔵することができる。The exhaust passage 14 may be provided with a catalytic converter 52 containing a three-way catalyst as an exhaust gas purifying device, and the water recovery device 16 may be disposed downstream of the catalytic converter 52. The water (condensed water) collected by the water recovery device 16 is decomposed into hydrogen and oxygen as described above, and can be stored in each tank.

【００８６】ＥＣＵ６１は、センサ２３からのアクセル
開度ＡＶＯ、及びセンサ２４からのエンジン回転数Ｎｅ
等が入力され、以下に説明する制御を行う。次に、ＥＣ
Ｕ６１による制御について図９〜１１を参照して説明す
る。まず、この制御の流れを図９に示すブロック図に基
づいて概略説明する。The ECU 61 calculates the accelerator opening AVO from the sensor 23 and the engine speed Ne from the sensor 24.
Are input, and control described below is performed. Next, EC
The control by U61 will be described with reference to FIGS. First, the flow of this control will be schematically described based on the block diagram shown in FIG.

【００８７】燃料噴射条件設定部７１では、エンジン回
転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＶＯに応じた最適な燃料噴
射量と燃料噴射時期、特に、均質燃焼に利用される燃料
及び成層燃焼に利用される燃料に関する各条件が求めら
れ、燃料噴射弁（ここではアシストエアインジェクタ
４）は、この結果に基づいて燃料を燃焼室内に噴射供給
する。In the fuel injection condition setting section 71, the optimum fuel injection amount and the fuel injection timing according to the engine speed Ne and the accelerator opening AVO, particularly the fuel used for homogeneous combustion and the fuel used for stratified combustion. The fuel injection valve (here, the assist air injector 4) injects and supplies fuel into the combustion chamber based on the result.

【００８８】補助気体注入条件設定部７２では、燃料噴
射条件設定部７１の出力から、これに応じた最適な補助
気体注入条件、すなわち、水素及び酸素の噴射量並びに
これらの噴射時期が設定される。なお、図示されていな
いが、排気浄化装置にフィルタを使用若しくは併用する
場合には、ここでフィルタ上流圧力及びフィルタ下流圧
力を読み込み、フィルタ上のＰＭの堆積状態に応じた水
素及び酸素の注入抑制制御を行うこととしてもよい。The auxiliary gas injection condition setting section 72 sets the optimum auxiliary gas injection conditions corresponding to the output of the fuel injection condition setting section 71, that is, the injection amounts of hydrogen and oxygen and their injection timings. . Although not shown, when a filter is used or used in combination with the exhaust gas purification apparatus, the pressure upstream of the filter and the pressure downstream of the filter are read in here, and the injection of hydrogen and oxygen is suppressed in accordance with the PM accumulation state on the filter. Control may be performed.

【００８９】そして、設定された条件に基づき、補助空
気噴射弁、すなわち、水素ガスについては水素噴射用イ
ンジェクタ９が、酸素ガスについてはアシストエアイン
ジェクタ４が最適時期に最適量だけそれぞれ駆動され、
各補助気体が所定のタイミングで燃焼室内に注入され
る。Then, based on the set conditions, the auxiliary air injection valve, that is, the hydrogen injection injector 9 for hydrogen gas and the assist air injector 4 for oxygen gas are driven by the optimum amount at the optimum time, respectively.
Each auxiliary gas is injected into the combustion chamber at a predetermined timing.

【００９０】次に、この制御を図１０及び１１に示すフ
ローチャートに基づいて上記の各部毎に説明する。図１
０は、燃料噴射条件設定部７１における制御を説明する
フローチャートである。Ｓ５１でエンジン回転数Ｎｅ及
びアクセル開度ＡＶＯ等必要な運転状態を読み込み、Ｓ
５２で運転状態に応じた燃料噴射方式を選択する。すな
わち、図中の運転領域１にある場合には、燃料を点火プ
ラグ５１周りに集中的に分布させ、燃費を良好に保つこ
とのできる方式（成層燃焼）を行わせ、運転領域３にあ
る場合には、燃料を燃焼室内全体に拡散させ、出力を引
き出すことのできる方式（均質燃焼）を行わせる。これ
ら以外の運転領域２にある場合には、上記の２種類の燃
焼方式を並行させる（２度噴き運転）。Next, this control will be described for each of the above-described units with reference to the flowcharts shown in FIGS. FIG.
0 is a flowchart for explaining the control in the fuel injection condition setting unit 71. At S51, necessary operating conditions such as the engine speed Ne and the accelerator opening AVO are read.
At 52, a fuel injection method according to the operating state is selected. That is, when the vehicle is in the operation region 1 in the drawing, the fuel is concentratedly distributed around the ignition plug 51, and a method (stratified combustion) capable of maintaining good fuel efficiency is performed. In this method, a method (homogeneous combustion) capable of diffusing fuel throughout the combustion chamber and extracting output is performed. When it is in the operation region 2 other than these, the above-mentioned two types of combustion systems are made parallel (double injection operation).

【００９１】運転状態が領域１にある場合には、Ｓ５３
に進んでＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により成層
燃焼用の燃料噴射期間ＴＩＳを求め、またＳ５４でＮｅ
及びＡＶＯに基づくマップ参照によりそのときの最適な
燃料噴射時期ＩＴＳを求めることができる。なお、運転
領域１では均質燃焼は行わないので、Ｓ５５で均質燃焼
用の燃料噴射期間ＴＩＫを０とする。If the operation state is in the area 1, the process proceeds to S53.
To obtain a fuel injection period TIS for stratified combustion by referring to a map based on Ne and AVO, and Ne in S54.
And the optimum fuel injection timing ITS at that time can be obtained by referring to a map based on AVO and AVO. Since homogeneous combustion is not performed in the operating region 1, the fuel injection period TIK for homogeneous combustion is set to 0 in S55.

【００９２】運転状態が領域３にある場合には、Ｓ５６
に進んでＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により均質
燃焼用の燃料噴射期間ＴＩＫを求め、またＳ５７でＮｅ
及びＡＶＯに基づくマップ参照によりそのときの最適な
燃料噴射時期ＩＴＫを求めることができる。なお、運転
領域３では成層燃焼は行わないので、Ｓ５８で成層燃焼
用の燃料噴射期間ＴＩＳを０とする。If the operation state is in the area 3, the control goes to S56.
To obtain a fuel injection period TIK for homogeneous combustion by referring to a map based on Ne and AVO, and Ne in S57.
And the optimum fuel injection timing ITK at that time can be obtained by referring to a map based on the AVO and AVO. Since stratified charge combustion is not performed in the operation region 3, the fuel injection period TIS for stratified charge combustion is set to 0 in S58.

【００９３】運転状態が領域２にある場合には、２度噴
き運転が実施されることになるが、この場合には、Ｓ５
９で、成層燃焼に利用される燃料に関する各条件（ＴＩ
Ｓ，ＩＴＳ）及び均質燃焼に利用される燃料に関する各
条件（ＴＩＫ，ＩＴＫ）を求める。これらは、上記と同
様なＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により求めるこ
とができ、成層燃焼のみを行わせる場合や均質燃焼のみ
を行わせる場合と異なる可能性もあるが、マップ上での
傾向は同じである。When the operation state is in the area 2, the double injection operation is performed. In this case, S5
9, each condition (TI) related to fuel used for stratified combustion
S, ITS) and each condition (TIK, ITK) relating to the fuel used for homogeneous combustion. These can be obtained by referring to a map based on Ne and AVO similar to the above, and may be different from the case where only stratified combustion is performed or the case where only homogeneous combustion is performed, but the tendency on the map is the same. It is.

【００９４】図１１は、補助気体注入条件設定部７２に
おける制御を説明するフローチャートである。Ｓ６１で
水素噴射期間ＴＩＨ及び酸素噴射期間ＴＩＯを設定し、
Ｓ６２で水素噴射時期ＩＴＨ及び酸素噴射時期ＩＴＯを
設定する。ここでは、均質燃焼に利用される燃料が噴射
される期間と同じ期間だけ水素ガスを注入すべくＴＩＨ
をＴＩＫと同じ値に設定し、成層燃焼に利用される燃料
が噴射される期間と同じ期間だけ酸素ガスを注入すべく
ＴＩＯをＴＩＳと同じ値に設定することができる。ま
た、各噴射時期については、成層燃焼に利用される燃料
と酸素ガスとの混合を良好なものとすべく、ＩＴＯ＝Ｉ
ＴＳとしてこれらの噴射の同期を図ることができる。一
方、ポート噴射される水素ガスは、一定のクランク角位
置Ｃにて噴射することとしてもよいが、より最適な時期
を予め設定し、マップ等を参照してこれを読み込むよう
にしてもよい。FIG. 11 is a flowchart for explaining the control in the auxiliary gas injection condition setting section 72. In S61, a hydrogen injection period TIH and an oxygen injection period TIO are set,
In S62, the hydrogen injection timing ITH and the oxygen injection timing ITO are set. Here, the TIH is used to inject hydrogen gas only during the same period as the period during which the fuel used for homogeneous combustion is injected.
Can be set to the same value as TIK, and TIO can be set to the same value as TIS in order to inject oxygen gas only during the period during which fuel used for stratified combustion is injected. In addition, for each injection timing, ITO = I is set so that the mixture of fuel and oxygen gas used for stratified combustion is made good.
TS can synchronize these injections. On the other hand, the hydrogen gas injected through the port may be injected at a constant crank angle position C. However, a more optimal timing may be set in advance, and the timing may be read with reference to a map or the like.

【００９５】以上説明したように、本発明によれば、直
噴式ガソリンエンジンＥ２において、均質燃焼に利用さ
れる燃料については水素が、また成層燃焼に利用される
燃料については酸素が、それぞれ付加的にかつ量的制限
の下に提供されるため、このエンジンＥ２から排出され
るＰＭ量のより一層の低減を図ることができるばかりで
なく、これら特別な気体の使用量を可及的に抑えてこれ
を実施することが可能である。As described above, according to the present invention, in the direct injection gasoline engine E2, hydrogen is added to the fuel used for homogeneous combustion, and oxygen is added to the fuel used for stratified combustion. And under a quantitative limit, it is possible not only to further reduce the amount of PM discharged from the engine E2, but also to minimize the use of these special gases. It is possible to do this.

【００９６】なお、図示されていないが、排気浄化装置
にＰＭ捕集用のフィルタを使用若しくは併用する場合に
は、その捕集能力を検出し、これに応じて水素及び酸素
を注入するようにしてもよい。これは、図１１に示すフ
ローチャートに、図６に示すＳ３１〜３４と同様の処理
を組み込んで達成することができる。Although not shown, when a PM trapping filter is used or used in the exhaust gas purifying apparatus, its trapping ability is detected, and hydrogen and oxygen are injected accordingly. You may. This can be achieved by incorporating the same processing as in steps S31 to S34 shown in FIG. 6 into the flowchart shown in FIG.

【００９７】すなわち、このフィルタの入口圧力Ｐ１及
び出口圧力Ｐ２を検出し、これらの差ＤＰ（＝Ｐ１−Ｐ
２）が所定の閾値ＳＬＤＰより小さい場合には、このフ
ィルタの捕集作用を積極的に利用すべく水素及び酸素の
噴射を控えさせる一方、差ＤＰが閾値ＳＬＤＰ以上であ
る場合には、フィルタのみよるＰＭ低減効果が限界に達
したものとして、水素及び酸素の噴射を上記の通りに行
わせるのである。That is, the inlet pressure P1 and outlet pressure P2 of this filter are detected, and the difference DP (= P1-P
If 2) is smaller than the predetermined threshold SLDP, the injection of hydrogen and oxygen is refrained in order to actively use the trapping action of this filter, while if the difference DP is equal to or larger than the threshold SLDP, only the filter is used. The injection of hydrogen and oxygen is performed as described above, assuming that the PM reduction effect has reached the limit.

【００９８】次に、本発明の更に別の実施形態につい
て、図１２〜１４を参照して説明する。図１２は、本発
明の第３の実施形態に係る内燃機関の構成を概略示して
いる。本実施形態に係る内燃機関はディーゼルエンジン
（以下、エンジン）Ｅ３である。以下では、前述のエン
ジンＥ１の構成要素のうち対応するものについて同一の
符号を付して説明する。Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 schematically shows a configuration of an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention. The internal combustion engine according to the present embodiment is a diesel engine (hereinafter, engine) E3. Hereinafter, the corresponding components among the components of the engine E1 described above will be denoted by the same reference numerals.

【００９９】エンジンＥ３の燃焼室の略中央には、燃料
供給装置として一般的な高圧用のインジェクタ８１が設
置され、このインジェクタ８１に図示しない燃料タンク
内の燃料がポンプ５により高圧化されて供給され、後述
する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）９１の指示に基
づき、所定の量かつ所定のタイミングで燃料が噴射され
る。At a substantial center of the combustion chamber of the engine E3, a general high-pressure injector 81 is installed as a fuel supply device, and the fuel in a fuel tank (not shown) is supplied to the injector 81 after the pressure is increased by the pump 5. Then, fuel is injected at a predetermined amount and at a predetermined timing based on an instruction from an electronic control unit (hereinafter, ECU) 91 described later.

【０１００】また、吸気通路８に水素噴射用インジェク
タ９が設けられるが、この水素噴射用インジェクタ９に
は図示しない水素タンクからの水素ガスがポンプ１１に
より一定圧力で供給される。供給された水素ガスは、Ｅ
ＣＵ９１の指示に基づき、所定の量かつ所定のタイミン
グでポート噴射される。A hydrogen injector 9 is provided in the intake passage 8. A hydrogen gas from a hydrogen tank (not shown) is supplied to the hydrogen injector 9 by a pump 11 at a constant pressure. The supplied hydrogen gas is E
Port injection is performed at a predetermined amount and at a predetermined timing based on an instruction from the CU 91.

【０１０１】排気通路１４には前述のものと同様に構成
されるＣＲＦ１５が介装され、これにより排気中に含ま
れる有害成分（特に、ＮＯｘ及びＰＭ）が除去される。
ＥＣＵ９１は、センサ２３からのアクセル開度ＡＶＯ、
及びセンサ２４からのエンジン回転数Ｎｅが入力され、
以下に説明する制御を行う。The exhaust passage 14 is provided with a CRF 15 having the same structure as that described above, thereby removing harmful components (in particular, NOx and PM) contained in the exhaust gas.
The ECU 91 calculates the accelerator opening AVO from the sensor 23,
And the engine speed Ne from the sensor 24 are input,
The control described below is performed.

【０１０２】次に、ＥＣＵ９１による制御について図１
３及び１４を参照して説明する。まず、この制御の流れ
を図１３に示すブロック図に基づいて概略説明する。燃
料噴射条件設定部１０１では、エンジン回転数Ｎｅ及び
アクセル開度ＡＶＯに応じた最適な燃料噴射量と燃料噴
射時期とが算出され、燃料噴射弁（ここではインジェク
タ８１）は、この結果に基づいて燃料を燃焼室内に噴射
供給する。Next, the control by the ECU 91 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. First, the flow of this control will be schematically described based on the block diagram shown in FIG. The fuel injection condition setting unit 101 calculates an optimal fuel injection amount and fuel injection timing according to the engine speed Ne and the accelerator opening AVO, and the fuel injection valve (in this case, the injector 81) determines the fuel injection timing based on the result. Fuel is injected into the combustion chamber.

【０１０３】補助気体注入条件設定部１０２では、エン
ジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＶＯ及び燃料噴射条件
設定部１０１の出力とから、これらに応じた最適な補助
気体注入条件、すなわち、水素ガスの噴射量及び噴射時
期が設定される。ここでＣＲＦ上流圧力ＰＵ及びＣＲＦ
下流圧力ＰＤを読み込み、ＣＲＦ１５の状況に応じ、後
述する水素の注入抑制制御を行うこととしてもよい。The auxiliary gas injection condition setting unit 102 determines the optimum auxiliary gas injection condition, that is, hydrogen gas injection, according to the engine speed Ne, the accelerator opening AVO, and the output of the fuel injection condition setting unit 101 based on these. The quantity and injection timing are set. Where CRF upstream pressure PU and CRF
The downstream pressure PD may be read and hydrogen injection suppression control described later may be performed according to the state of the CRF 15.

【０１０４】そして、設定された条件に基づき、補助空
気噴射弁、すなわち、水素噴射用インジェクタ９が最適
時期に最適量だけ駆動され、水素ガスが所定のタイミン
グで燃焼室内に注入される。Then, based on the set conditions, the auxiliary air injection valve, that is, the injector 9 for hydrogen injection is driven by an optimum amount at an optimum time, and hydrogen gas is injected into the combustion chamber at a predetermined timing.

【０１０５】次に、この制御をフローチャートに基づい
て説明する。なお、燃料噴射条件設定部１０１における
処理は、前述の燃料噴射条件設定部４１におけるもの
（即ち、図４のＳ１１〜Ｓ１３）と同様でよいため図示
は略すが、Ｎｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により燃
料噴射期間ＴＩ及び燃料噴射時期ＩＴが設定される。Next, this control will be described with reference to a flowchart. The processing in the fuel injection condition setting unit 101 may be the same as that in the above-described fuel injection condition setting unit 41 (that is, S11 to S13 in FIG. 4), and is not shown in the drawings, but by referring to a map based on Ne and AVO. The fuel injection period TI and the fuel injection timing IT are set.

【０１０６】図１４は、補助気体注入条件設定部１０２
における制御を説明するフローチャートである。まず、
Ｓ８１でエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＶＯを
読み込み、Ｓ８２でＰＭ排出量の推定（予測）値ＱＰＭ
を求める。ここでは、Ｎｅ及びＡＶＯに基づくマップ参
照によりこれを求めることができるが、大気圧や使用燃
料の種類等に応じたＰＭ排出量の変化に対応させる場合
には、ＣＲＦ１５上流側の排気通路１４にＰＭセンサを
配置し、その検出値に基づいて求めるようにしてもよ
い。FIG. 14 shows an auxiliary gas injection condition setting section 102.
6 is a flowchart for explaining control in FIG. First,
In S81, the engine speed Ne and the accelerator opening AVO are read, and in S82, the estimated (predicted) value QPM of the PM emission amount is read.
Ask for. Here, this can be obtained by referring to a map based on Ne and AVO. However, when it is necessary to correspond to a change in the amount of PM emission according to the atmospheric pressure, the type of fuel used, or the like, the exhaust passage 14 on the upstream side of the CRF 15 is provided. A PM sensor may be provided and determined based on the detected value.

【０１０７】Ｓ８３では、推定値ＱＰＭを所定の閾値Ｓ
ＬＱＰＭと比較し、その結果、推定値ＱＰＭが閾値ＳＬ
ＱＰＭより小さい場合には、ＰＭ排出量が少なく、水素
ガスの注入を実施せずともＣＲＦ１５により充分に除去
可能な範囲内と判断して、水素ガスの注入を控えさせ
る。このため、ここでは、Ｓ８４で水素噴射期間ＴＩＨ
を０に設定してこの注入を実質的に禁止しているが、例
えば推定値ＱＰＭに応じて水素噴射量を減少させるな
ど、より綿密に設定してもよい。In step S83, the estimated value QPM is set to a predetermined threshold value S
LQPM, and as a result, the estimated value QPM
If it is smaller than QPM, the PM emission amount is small, and it is determined that the amount is within a range that can be sufficiently removed by the CRF 15 without injecting hydrogen gas, and the injection of hydrogen gas is refrained. For this reason, here, in S84, the hydrogen injection period TIH
Is set to 0 and this injection is substantially prohibited, but may be set more precisely, for example, by decreasing the hydrogen injection amount according to the estimated value QPM.

【０１０８】一方、推定値ＱＰＭが閾値ＳＬＱＰＭ以上
である場合には、Ｓ８５で下式により水素噴射期間ＴＩ
Ｈを設定する。ここで、Ｋは水素噴射用インジェクタ９
の特性及び水素のＰＭ低減効果により決定される定数で
ある。On the other hand, when the estimated value QPM is equal to or larger than the threshold value SLQPM, in S85, the hydrogen injection period TI
Set H. Here, K is the injector 9 for hydrogen injection.
And a constant determined by the PM reduction effect of hydrogen.

【０１０９】ＴＩＨ＝Ｋ×ＴＩ ・・・（５） 水素噴射量は、上記のように燃料噴射量に比例させて設
定することもできるが、最適な水素注入量が燃料噴射量
に比例しない場合には、マップ等を参照して設定するよ
うにしてもよい。TIH = K × TI (5) The hydrogen injection amount can be set in proportion to the fuel injection amount as described above, but the optimum hydrogen injection amount is not proportional to the fuel injection amount. May be set with reference to a map or the like.

【０１１０】そして、このように設定された水素噴射期
間ＴＩＨに基づいて、所定のクランク角位置Ｃにて水素
ガスをポート噴射することができる。しかし、エンジン
回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ＴＩ等に基づくマップ参照に
より、より的確な値を与えることも可能であることは言
うまでもない。The hydrogen gas can be port-injected at a predetermined crank angle position C based on the hydrogen injection period TIH set as described above. However, it goes without saying that more accurate values can be given by referring to a map based on the engine speed Ne, the fuel injection amount TI, and the like.

【０１１１】以上説明したように、本発明によれば、Ｐ
Ｍの排出が問題となる領域においてのみ水素を注入する
ようにすることができるため、水素の使用量を最小限に
抑えつつ、特にＰＭの排出が顕著なディーゼルエンジン
においてＰＭ排出量の効率的な低減を図ることができ
る。As described above, according to the present invention, P
Since hydrogen can be injected only in an area where M emission is a problem, the amount of hydrogen used can be minimized and the PM emission can be efficiently reduced, particularly in a diesel engine in which PM emission is remarkable. Reduction can be achieved.

【０１１２】なお、以上の説明では、吸気通路８に設置
された水素噴射用インジェクタ９を用いるポート噴射に
より水素ガスを注入する構成としたが、本発明はこれに
限定されず、例えば、アシストエアインジェクタ４から
注入するようにしてもよい。ポート噴射による注入は、
水素ガスを燃焼室内に容易に均一化するのに有利である
が、燃焼室内に直接注入する場合、特にアシストエアイ
ンジェクタ４を用いる場合には、水素ガスと燃料との混
合をより良好なものとすることができる。In the above description, the hydrogen gas is injected by the port injection using the hydrogen injector 9 installed in the intake passage 8. However, the present invention is not limited to this. The injection may be performed from the injector 4. Injection by port injection
This is advantageous in that the hydrogen gas is easily homogenized in the combustion chamber. However, when the hydrogen gas is directly injected into the combustion chamber, particularly when the assist air injector 4 is used, the mixing of the hydrogen gas and the fuel is improved. can do.

【０１１３】また、酸素は、単一ガスの状態で直接注入
するばかりでなく、他の状態で注入することもできる。
例えば、燃料として含酸素燃料（組成分子中にアルコー
ル等のように酸素を含んでいる燃料）を用い、酸素を注
入すべき条件（例えば、成層燃焼運転条件）にて、主燃
料に代え又はこれとともにこの含酸素燃料を供給するこ
とにより、実質的に同様な効果を得ることができる。In addition, oxygen can be injected not only in a single gas state but also in another state.
For example, an oxygen-containing fuel (a fuel containing oxygen such as alcohol in a composition molecule) is used as a fuel, and the fuel is replaced with the main fuel or under a condition where oxygen is to be injected (for example, a stratified combustion operation condition). By supplying the oxygen-containing fuel together with the oxygen-containing fuel, substantially the same effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関（ディ
ーゼルエンジン）の構成を概略示す断面図FIG. 2 is a sectional view schematically showing the configuration of an internal combustion engine (diesel engine) according to the first embodiment of the present invention.

【図３】同上実施形態に係る燃料供給制御の流れを概略
示すブロック図FIG. 3 is a block diagram schematically showing a flow of fuel supply control according to the embodiment;

【図４】燃料噴射条件設定ルーチンを示すフローチャー
トFIG. 4 is a flowchart showing a fuel injection condition setting routine.

【図５】予混合／拡散比率算出ルーチンを示すフローチ
ャートFIG. 5 is a flowchart showing a premix / diffusion ratio calculation routine.

【図６】補助気体噴射量設定ルーチンを示すフローチャ
ートFIG. 6 is a flowchart showing an auxiliary gas injection amount setting routine;

【図７】補助気体噴射時期設定ルーチンを示すフローチ
ャートFIG. 7 is a flowchart showing an auxiliary gas injection timing setting routine;

【図８】本発明の第２の実施形態に係る内燃機関（直噴
式ガソリンエンジン）の構成を概略示す断面図FIG. 8 is a sectional view schematically showing a configuration of an internal combustion engine (direct injection gasoline engine) according to a second embodiment of the present invention.

【図９】同上実施形態に係る燃料供給制御の流れを概略
示すブロック図FIG. 9 is a block diagram schematically showing a flow of fuel supply control according to the embodiment.

【図１０】同上実施形態に係る燃料噴射条件設定ルーチ
ンを示すフローチャートFIG. 10 is a flowchart showing a fuel injection condition setting routine according to the embodiment;

【図１１】同上実施形態に係る補助気体注入条件設定ル
ーチンを示すフローチャートFIG. 11 is a flowchart showing an auxiliary gas injection condition setting routine according to the embodiment;

【図１２】本発明の第３の実施形態に係る内燃機関（デ
ィーゼルエンジン）の構成を概略示す断面図FIG. 12 is a sectional view schematically showing a configuration of an internal combustion engine (diesel engine) according to a third embodiment of the present invention.

【図１３】同上実施形態に係る燃料供給制御の流れを概
略示すブロック図FIG. 13 is a block diagram schematically showing a flow of fuel supply control according to the embodiment.

【図１４】同上実施形態に係る補助気体（水素）注入条
件設定ルーチンを示すフローチャートFIG. 14 is a flowchart showing an auxiliary gas (hydrogen) injection condition setting routine according to the embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｅ エンジン １ シリンダブロック ２ シリンダヘッド ３ ピストン ４ アシストエアインジェクタ ５ 燃料ポンプ ６ 酸素タンク ７ 酸素ポンプ ８ 吸気通路 ９ 水素噴射用インジェクタ １０ 水素タンク １１ 水素ポンプ １２ 吸気弁 １３ 排気弁 １４ 排気通路 １５ パティキュレート捕集装置（ＣＲＦ） １６ 水分回収装置 １７ 電気分解槽 ２１ 圧力センサ ２２ 圧力センサ ２３ アクセル開度センサ ２４ クランク角センサ ３１，６１，９１ 電子制御ユニット ５１ 点火プラグ ５２ 触媒コンバータ（三元触媒） ８１ 高圧インジェクタ E Engine 1 Cylinder block 2 Cylinder head 3 Piston 4 Assist air injector 5 Fuel pump 6 Oxygen tank 7 Oxygen pump 8 Intake passage 9 Injector for hydrogen injection 10 Hydrogen tank 11 Hydrogen pump 12 Intake valve 13 Exhaust valve 14 Exhaust passage 15 Particulate capture Collector (CRF) 16 Water recovery device 17 Electrolysis tank 21 Pressure sensor 22 Pressure sensor 23 Accelerator opening sensor 24 Crank angle sensor 31, 61, 91 Electronic control unit 51 Spark plug 52 Catalytic converter (three-way catalyst) 81 High-pressure injector

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 19/08 Ｆ０２Ｄ 19/08 Ｂ Ｃ 21/06 21/06 21/10 21/10 Ａ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ｆ 41/34 41/34 Ｈ 41/38 41/38 Ｂ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｍ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｇ // Ｆ０２Ｍ 69/00 ３１０ 69/00 ３１０Ａ Ｆターム(参考） 3G023 AA03 AA07 AB01 AB05 AC01 AC02 AC04 AC08 AE05 AG01 3G084 AA01 AA05 BA13 BA15 BA26 DA10 FA10 FA13 FA14 FA17 FA33 3G090 AA01 BA01 EA02 3G092 AA01 AA02 AA05 AA06 AA09 AB09 AB12 AB15 AB18 BB13 DE03S DE17S DF03 EA02 EA14 EC09 FA18 HB01X HB02X HB05X HD08Z HE01Z HF08Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA16 HA22 JA24 LB01 LB04 LB11 MA03 MA11 MA18 NC02 PD00A PE01A PF03A Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F02D 19/08 F02D 19/08 BC 21/06 21/06 21/10 21/10 A 41/02 301 41/02 301F 41/34 41/34 H 41/38 41/38 B 45/00 301 45/00 301M F02M 21/02 F02M 21/02 G // F02M 69/00 310 69/00 310A F term (reference) 3G023 AA03 AA07 AB01 AB05 AC01 AC02 AC04 AC08 AE05 AG01 3G084 AA01 AA05 BA13 BA15 BA26 DA10 FA10 FA13 FA14 FA17 FA33 3G090 AA01 BA01 EA02 3G092 AA01 AA02 AA05 AA06 AA09 AB09 AB12 AB15 AB18 BB13 DE03S DE17X08 EC03 EA03H03 EC03 EA03X03 HA01 HA02 HA04 HA16 HA22 JA24 LB01 LB04 LB11 MA03 MA11 MA18 NC02 PD00A PE01A PF03A

Claims (32)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給
装置であって、 燃焼室内に水素を注入可能な水素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内にて予混合燃焼する燃料分につ
き提供されるべき水素を注入させる水素注入指令発生手
段と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。1. A fuel supply device applied to a compression ignition type internal combustion engine, comprising: hydrogen injection means capable of injecting hydrogen into a combustion chamber; A hydrogen injection command generating means for injecting hydrogen to be performed, and a fuel supply device for an internal combustion engine, comprising: 【請求項２】前記水素注入指令発生手段は、前記予混合
燃焼する燃料分の量に応じて水素を注入させることを特
徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。2. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said hydrogen injection command generating means causes hydrogen to be injected in accordance with an amount of the fuel for premix combustion. 【請求項３】前記水素注入手段からの水素は、前記予混
合燃焼する燃料分の噴射に略同期して前記燃焼室内に進
入することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関
の燃料供給装置。3. The fuel for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the hydrogen from the hydrogen injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel for the premixed combustion. Feeding device. 【請求項４】圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給
装置であって、 燃焼室内に酸素を注入可能な酸素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内にて拡散燃焼する燃料分につき
提供されるべき酸素を注入させる酸素注入指令発生手段
と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。4. A fuel supply device applied to a compression ignition type internal combustion engine, comprising: an oxygen injection means capable of injecting oxygen into a combustion chamber; and a fuel supply device for diffusing and burning fuel in the combustion chamber. A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising: oxygen injection command generating means for injecting oxygen to be injected. 【請求項５】前記酸素注入指令発生手段は、前記拡散燃
焼する燃料分の量に応じて酸素を注入させることを特徴
とする請求項４記載の内燃機関の燃料供給装置。5. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein said oxygen injection command generating means injects oxygen in accordance with an amount of the fuel to be diffused and burned. 【請求項６】前記酸素注入手段からの酸素は、前記拡散
燃焼する燃料分の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入
することを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の
燃料供給装置。6. The fuel supply for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the oxygen from the oxygen injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel for the diffusion combustion. apparatus. 【請求項７】圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給
装置であって、 燃焼室内に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入手段
と、 これに対し前記燃焼室内にて予混合燃焼する燃料分につ
き提供されるべき水素を注入させるとともに、この燃焼
室内にて拡散燃焼する燃料分につき提供されるべき酸素
を注入させる補助気体注入指令発生手段と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。7. A fuel supply device applied to a compression ignition type internal combustion engine, comprising: auxiliary gas injection means capable of injecting hydrogen and oxygen into a combustion chamber; Auxiliary gas injection command generating means for injecting hydrogen to be provided per minute and injecting oxygen to be provided to the fuel which diffuses and burns in the combustion chamber, and a fuel supply for an internal combustion engine comprising: apparatus. 【請求項８】前記予混合燃焼する燃料分及び拡散燃焼す
る燃料分の量をそれぞれ算出する燃料量算出手段を有
し、前記補助気体注入指令発生手段は、算出された各燃
料量に基づいて前記各気体を注入させることを特徴とす
る請求項７記載の内燃機関の燃料供給装置。8. A fuel amount calculating means for calculating an amount of fuel for premix combustion and an amount of fuel for diffusion combustion, wherein said auxiliary gas injection command generating means is based on each of the calculated fuel amounts. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein each of the gases is injected. 【請求項９】前記補助気体注入手段からの水素及び酸素
のうち少なくとも一方は、各対応の燃焼を行う燃料分の
噴射に略同期して前記燃焼室内に進入することを特徴と
する請求項７又は８記載の内燃機関の燃料供給装置。9. The combustion chamber according to claim 7, wherein at least one of hydrogen and oxygen from said auxiliary gas injection means enters said combustion chamber substantially in synchronism with the injection of fuel corresponding to each corresponding combustion. 9. A fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 8. 【請求項１０】燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花
点火式内燃機関に適用される燃料供給装置であって、 前記燃焼室内に水素を注入可能な水素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内の燃料が均質燃焼に利用される
条件にて水素注入指令を発する水素注入指令発生手段
と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。10. A fuel supply apparatus applied to a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber, comprising: hydrogen injection means capable of injecting hydrogen into the combustion chamber; A hydrogen injection command generating means for issuing a hydrogen injection command under a condition in which the fuel in the room is used for homogeneous combustion, and a fuel supply device for an internal combustion engine comprising: 【請求項１１】前記水素注入指令は、前記均質燃焼に利
用される燃料の量に対応することを特徴とする請求項１
０記載の内燃機関の燃料供給装置。11. The hydrogen injection command according to claim 1, wherein the command corresponds to an amount of fuel used for the homogeneous combustion.
0. A fuel supply device for an internal combustion engine according to 0. 【請求項１２】前記水素注入手段からの水素は、前記均
質燃焼に利用される燃料の噴射に略同期して前記燃焼室
内に進入することを特徴とする請求項１０又は１１記載
の内燃機関の燃料供給装置。12. The internal combustion engine according to claim 10, wherein the hydrogen from the hydrogen injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel used for the homogeneous combustion. Fuel supply device. 【請求項１３】燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花
点火式内燃機関に適用される燃料供給装置であって、 前記燃焼室内に酸素を注入可能な酸素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内の燃料が成層燃焼に利用される
条件にて酸素注入指令を発する酸素注入指令発生手段
と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。13. A fuel supply apparatus applied to a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber, comprising: oxygen injection means capable of injecting oxygen into the combustion chamber; A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising: oxygen injection command generation means for issuing an oxygen injection command under conditions where indoor fuel is used for stratified combustion. 【請求項１４】前記酸素注入指令は、前記成層燃焼に利
用される燃料の量に対応することを特徴とする請求項１
３記載の内燃機関の燃料供給装置。14. The apparatus according to claim 1, wherein the oxygen injection command corresponds to an amount of fuel used for the stratified combustion.
4. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 3. 【請求項１５】前記酸素注入手段からの酸素は、前記成
層燃焼に利用される燃料の噴射に略同期して前記燃焼室
内に進入することを特徴とする請求項１３又は１５記載
の内燃機関の燃料供給装置。15. The internal combustion engine according to claim 13, wherein the oxygen from the oxygen injection means enters the combustion chamber substantially in synchronization with the injection of the fuel used for the stratified combustion. Fuel supply device. 【請求項１６】燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花
点火式内燃機関に適用される燃料供給装置であって、 前記燃焼室内に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入
手段と、 これに対し前記燃焼室内の燃料が均質燃焼に利用される
条件にて水素注入指令を発するとともに、この燃焼室内
の燃料が成層燃焼に利用される条件にて酸素注入指令を
発する補助気体注入指令発生手段と、を含んで構成され
る内燃機関の燃料供給装置。16. A fuel supply apparatus applied to a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber, comprising: auxiliary gas injection means capable of injecting hydrogen and oxygen into the combustion chamber; On the other hand, auxiliary gas injection command generation means for issuing a hydrogen injection command under the condition where the fuel in the combustion chamber is used for homogeneous combustion, and issuing an oxygen injection command under the condition where the fuel in the combustion chamber is used for stratified combustion. A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising: 【請求項１７】前記均質燃焼に利用される燃料及び成層
燃焼に利用される燃料の量をそれぞれ算出する燃料量算
出手段を有し、前記補助気体注入指令発生手段は、算出
された各燃料量に基づいて前記各注入指令を発すること
を特徴とする請求項１６記載の内燃機関の燃料供給装
置。17. A fuel amount calculating means for calculating an amount of fuel used for the homogeneous combustion and an amount of fuel used for stratified combustion, respectively, wherein the auxiliary gas injection command generating means generates the calculated fuel amount. 17. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 16, wherein each of the injection commands is issued based on the following. 【請求項１８】前記補助気体注入手段からの水素及び酸
素のうち少なくとも一方は、各対応の燃焼に利用される
燃料の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入することを
特徴とする請求項１６又は１７記載の内燃機関の燃料供
給装置。18. The apparatus according to claim 18, wherein at least one of hydrogen and oxygen from said auxiliary gas injection means enters said combustion chamber substantially in synchronization with the injection of fuel used for each corresponding combustion. 18. The fuel supply device for an internal combustion engine according to 16 or 17. 【請求項１９】燃料噴射弁に供給燃料を微粒化するため
の補助気体を噴射する微粒化用補助気体噴射手段を設
け、前記水素注入手段は、この微粒化用補助気体噴射手
段を用いて前記水素の注入を行うことを特徴とする請求
項３又は１２記載の内燃機関の燃料供給装置。19. An atomizing auxiliary gas injection means for injecting an auxiliary gas for atomizing supplied fuel into a fuel injection valve, wherein said hydrogen injection means uses said atomization auxiliary gas injection means. 13. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein hydrogen is injected. 【請求項２０】燃料噴射弁に供給燃料を微粒化するため
の補助気体を噴射する微粒化用補助気体噴射手段を設
け、前記酸素注入手段は、この微粒化用補助気体噴射手
段を用いて前記酸素の注入を行うことを特徴とする請求
項６又は１５記載の内燃機関の燃料供給装置。20. An atomizing auxiliary gas injection means for injecting an auxiliary gas for atomizing supplied fuel into a fuel injection valve, wherein said oxygen injection means uses said auxiliary gas injection means for atomization. 16. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein oxygen is injected. 【請求項２１】燃料噴射弁に供給燃料を微粒化するため
の補助気体を噴射する微粒化用補助気体噴射手段を設
け、前記補助気体注入手段は、この微粒化用補助気体噴
射手段を用いて前記水素及び酸素の注入のうち少なくと
も一方を行うことを特徴とする請求項９又は１８記載の
内燃機関の燃料供給装置。21. An atomizing auxiliary gas injection means for injecting an auxiliary gas for atomizing supplied fuel into a fuel injection valve, wherein the auxiliary gas injection means uses the auxiliary gas injection means for atomization. 19. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 9, wherein at least one of the injection of hydrogen and oxygen is performed. 【請求項２２】燃焼室より排出されるパティキュレート
の量を推定するパティキュレート排出量推定手段と、 前記燃焼室内に水素を注入可能な水素注入手段と、 これに対し推定されたパティキュレート排出量に基づく
水素注入指令を発する水素注入指令発生手段と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。22. Particulate discharge amount estimating means for estimating the amount of particulates discharged from the combustion chamber; hydrogen injecting means capable of injecting hydrogen into the combustion chamber; And a hydrogen injection command generating means for generating a hydrogen injection command based on the following. 【請求項２３】前記水素注入指令発生手段は、前記推定
されたパティキュレート排出量が所定値以上であるとき
に水素注入指令を発することを特徴とする請求項２２記
載の内燃機関の燃料供給装置。23. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 22, wherein said hydrogen injection command generating means issues a hydrogen injection command when the estimated particulate emission is equal to or more than a predetermined value. . 【請求項２４】前記水素注入手段は、吸気管内に水素を
供給してこれを前記燃焼室内に注入することを特徴とす
る請求項１，２，１０〜１２，２２及び２３のいずれか
１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。24. The hydrogen injection means according to claim 1, wherein hydrogen is supplied into an intake pipe and injected into the combustion chamber. 3. A fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1. 【請求項２５】前記補助気体注入手段は、吸気管内に水
素を供給してこれを前記燃焼室内に注入することを特徴
とする請求項７〜９，１６〜１８及び２１のいずれか１
つに記載の内燃機関の燃料供給装置。25. The auxiliary gas injection means according to any one of claims 7 to 9, 16 to 18, and 21, wherein hydrogen is supplied into an intake pipe and injected into the combustion chamber.
A fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3. 【請求項２６】前記酸素注入手段は、含酸素燃料を噴射
して酸素を前記燃焼室内に注入することを特徴とする請
求項１５記載の内燃機関の燃料噴射装置。26. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 15, wherein said oxygen injection means injects oxygen-containing fuel to inject oxygen into said combustion chamber. 【請求項２７】前記補助気体注入手段は、含酸素燃料を
噴射して酸素を前記燃焼室内に注入することを特徴とす
る請求項１８，２１及び２５のうちいずれか１つに記載
の内燃機関の燃料供給装置。27. The internal combustion engine according to claim 18, wherein said auxiliary gas injection means injects oxygen-containing fuel to inject oxygen into said combustion chamber. Fuel supply system. 【請求項２８】前記水素及び酸素は、水の電気分解によ
り得られることを特徴とする請求項７〜９，１６〜１
８，２１及び２５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃
料供給装置。28. The method according to claim 7, wherein said hydrogen and oxygen are obtained by electrolysis of water.
26. The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of 8, 21, and 25. 【請求項２９】前記電気分解に用いられる水は、排気中
に含まれる水分が凝縮して得られることを特徴とする請
求項２８記載の内燃機関の燃料供給装置。29. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 28, wherein the water used in the electrolysis is obtained by condensing water contained in exhaust gas. 【請求項３０】排気中に浮遊するパティキュレートを捕
集するパティキュレート捕集手段を備える場合に、 その捕集能力を検出するパティキュレート捕集能力検出
手段と、 検出された捕集能力が所定の条件にある場合に前記水素
注入手段による注入を許可する一方、それ以外の場合に
は、これを控えさせるか又は禁止する水素注入抑制手段
と、 を設けたことを特徴とする請求項１〜３，１０〜１２，
１９並びに２２〜２４のいずれか１つに記載の内燃機関
の燃料供給装置。30. When a particulate collecting means for collecting particulates floating in the exhaust gas is provided, a particulate collecting capacity detecting means for detecting the collecting capacity, and the detected collecting capacity is a predetermined value. Hydrogen injection suppressing means for permitting the injection by the hydrogen injection means when the conditions are satisfied, and otherwise refraining from or inhibiting the hydrogen injection means. 3, 10-12,
19. The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of 19 and 22 to 24. 【請求項３１】排気中に浮遊するパティキュレートを捕
集するパティキュレート捕集手段を備える場合に、 その捕集能力を検出するパティキュレート捕集能力検出
手段と、 検出された捕集能力が所定の条件にある場合に前記酸素
注入手段による注入を許可する一方、それ以外の場合に
は、これを控えさせるか又は禁止する酸素注入抑制手段
と、 を設けたことを特徴とする請求項４〜６，１３〜１５，
２０及び２６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供
給装置。31. When a particulate collecting means for collecting particulates floating in the exhaust gas is provided, a particulate collecting capacity detecting means for detecting the collecting capacity, and the detected collecting capacity is a predetermined value. The oxygen injection suppressing means for permitting the injection by the oxygen injection means when the condition of the above is satisfied, and otherwise refraining or inhibiting the injection, is provided. 6, 13-15,
27. The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of 20 and 26. 【請求項３２】排気中に浮遊するパティキュレートを捕
集するパティキュレート捕集手段を備える場合に、 その捕集能力を検出するパティキュレート捕集能力検出
手段と、 検出された捕集能力が所定の条件にある場合に前記水素
注入手段及び酸素注入手段のうち少なくとも一方による
注入を許可する一方、それ以外の場合には、これを控え
させるか又は禁止する補助気体注入抑制手段と、 を設けたことを特徴とする請求項７〜９，１６〜１８，
２１，２５並びに２７〜２９のいずれか１つに記載の内
燃機関の燃料供給装置。32. When a particulate collecting means for collecting particulates floating in exhaust gas is provided, a particulate collecting capacity detecting means for detecting the collecting capacity, and the detected collecting capacity is a predetermined value. When the condition is satisfied, the injection by at least one of the hydrogen injection means and the oxygen injection means is permitted, and otherwise, the auxiliary gas injection suppression means for suppressing or inhibiting the injection is provided. Claims 7 to 9, 16 to 18,
The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of 21, 25 and 27 to 29.
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