JP2005299525A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2005299525A
JP2005299525A JP2004117646A JP2004117646A JP2005299525A JP 2005299525 A JP2005299525 A JP 2005299525A JP 2004117646 A JP2004117646 A JP 2004117646A JP 2004117646 A JP2004117646 A JP 2004117646A JP 2005299525 A JP2005299525 A JP 2005299525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection valve
fuel
hydrogen
cylinder
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004117646A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Shinagawa
知広 品川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2004117646A priority Critical patent/JP2005299525A/en
Publication of JP2005299525A publication Critical patent/JP2005299525A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3094Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0692Arrangement of multiple injectors per combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve engine performance by supplying hydrogen by an appropriate method according to an operating condition. <P>SOLUTION: In this control device for an internal combustion engine, a gasoline injection valve 26 ejecting gasoline and a hydrogen fuel port injection valve 28 ejecting hydrogen are installed in an intake port 18. A hydrogen fuel cylinder injection valve 30 ejecting hydrogen into a cylinder is installed in a cylinder head 14. The injection valve to be used is selected according to the operating condition of the internal combustion engine 10. During normal operation, the gasoline injection valve 26 and hydrogen fuel port injection valve 28 are selected. During high load, the gasoline injection valve 26 and hydrogen fuel cylinder injection valve 30 are selected. At starting, only the hydrogen fuel cylinder injection valve 30 is selected. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ガソリン等の主燃料と水素燃料の双方を燃料として利用する内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that uses both main fuel such as gasoline and hydrogen fuel as fuel.

従来、例えば特開平9−195857号公報には、ガソリンを吸気ポートに噴射するガソリン噴射弁と、水素を吸気ポートに噴射する水素ポート噴射弁とを備える内燃機関が開示されている。また、従来、例えば特開平7−63128号公報には、ガソリンを吸気ポートに噴射するガソリン噴射弁と、水素を筒内に噴射する水素筒内噴射弁とを備える内燃機関が開示されている。水素を燃料として用いると、燃焼速度がガソリンの場合に比して格段に速くなる。このため、上記従来の技術の何れにおいても、ガソリンを主燃料として用いつつ、更に水素を添加することにより、燃焼状態を改善させることができる。   Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-195857 discloses an internal combustion engine that includes a gasoline injection valve that injects gasoline into an intake port and a hydrogen port injection valve that injects hydrogen into an intake port. Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-63128 discloses an internal combustion engine including a gasoline injection valve that injects gasoline into an intake port and a hydrogen in-cylinder injection valve that injects hydrogen into the cylinder. When hydrogen is used as a fuel, the combustion speed is much faster than in the case of gasoline. For this reason, in any of the above conventional techniques, the combustion state can be improved by adding hydrogen while using gasoline as the main fuel.

特開平9−195857号公報JP-A-9-195857 特開平7−63128号公報JP-A-7-63128

上記従来の技術のようにガソリンを主燃料とする内燃機関において、水素を燃料として利用すれば、内燃機関の運転状態に応じて様々なメリットを得ることが可能である。しかしながら、上述した従来の技術のように、水素を供給する燃料噴射弁を吸気ポートまたは筒内の何れか一方に備える構成では、主燃料と共に、あるいは単独で水素を燃料として用いるメリットを生かしきれない。   In the internal combustion engine using gasoline as the main fuel as in the above-described conventional technology, if hydrogen is used as the fuel, various merits can be obtained according to the operating state of the internal combustion engine. However, in the configuration in which the fuel injection valve for supplying hydrogen is provided in either the intake port or the cylinder as in the conventional technique described above, the advantage of using hydrogen alone as the fuel together with the main fuel cannot be utilized. .

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、運転状態に応じた適切な手法で水素を供給することができ、これにより、機関性能を向上させることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can supply hydrogen by an appropriate technique according to the operating state, thereby improving the engine performance. An object is to provide a control device.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、主燃料を噴射する主燃料噴射弁と、
水素燃料を吸気ポートに噴射する水素燃料ポート噴射弁と、
水素燃料を筒内に噴射する水素燃料筒内噴射弁とを備え、
内燃機関の運転状態に応じて、前記主燃料噴射弁、前記水素燃料ポート噴射弁、および前記水素燃料筒内噴射弁の中から燃料噴射に用いる噴射弁を選択する噴射弁選択手段と、
前記噴射弁選択手段により選択された噴射弁を用いて燃料噴射を実行する燃料噴射実行手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a main fuel injection valve that injects main fuel;
A hydrogen fuel port injection valve for injecting hydrogen fuel into the intake port;
A hydrogen fuel in-cylinder injection valve for injecting hydrogen fuel into the cylinder;
An injection valve selection means for selecting an injection valve to be used for fuel injection from the main fuel injection valve, the hydrogen fuel port injection valve, and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve according to the operating state of the internal combustion engine;
Fuel injection execution means for executing fuel injection using the injection valve selected by the injection valve selection means.

また、第2の発明は、第1の発明において、前記噴射弁選択手段は、内燃機関の始動時には、前記水素燃料筒内噴射弁のみによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、成層運転が実現されるように燃料噴射を実行することを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect, the injection valve selection means selects fuel injection only by the hydrogen fuel in-cylinder injection valve when starting the internal combustion engine,
The fuel injection execution means executes fuel injection so as to realize a stratified operation.

また、第3の発明は、第1の発明において、前記主燃料噴射弁は、主燃料を吸気ポートに噴射する噴射弁であり、
前記噴射弁選択手段は、内燃機関の通常運転時には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料ポート噴射弁とによる燃料噴射を選択することを特徴とする。
In a third aspect based on the first aspect, the main fuel injection valve is an injection valve that injects main fuel into the intake port,
The injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel port injection valve during normal operation of the internal combustion engine.

また、第4の発明は、第3の発明において、前記噴射弁選択手段は、加速が開始された時点から所定の噴射弁変更期間が経過するまでの間は、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention based on the third aspect, the injection valve selection means is arranged such that the main fuel injection valve and the hydrogen are in a range from when acceleration is started until a predetermined injection valve change period has elapsed. The fuel injection by the fuel cylinder injection valve is selected.

また、第5の発明は、第1の発明において、前記噴射弁選択手段は、内燃機関の高負荷時には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、吸気弁が閉弁した後に、前記水素燃料筒内噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする。
In a fifth aspect based on the first aspect, the injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve when the internal combustion engine is at a high load,
The fuel injection execution means starts fuel injection from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve after the intake valve is closed.

また、第6の発明は、第1の発明において、前記噴射弁選択手段は、ノッキングが検出された場合には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、吸気弁が閉弁した後に、前記水素燃料筒内噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする。
In a sixth aspect based on the first aspect, the injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve when knocking is detected. ,
The fuel injection execution means starts fuel injection from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve after the intake valve is closed.

また、第7の発明は、第1の発明において、前記噴射弁選択手段は、排気温度が所定の上限値を越えた場合には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、吸気弁が閉弁した後に、前記水素燃料筒内噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする。
Further, according to a seventh aspect based on the first aspect, the injection valve selecting means uses the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve when the exhaust gas temperature exceeds a predetermined upper limit value. Select fuel injection,
The fuel injection execution means starts fuel injection from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve after the intake valve is closed.

第1の発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて、燃料噴射に用いる噴射弁を選択することにより、内燃機関の様々な運転状態に対して、適切な手法で水素を供給することができる。このため、本発明によれば、主燃料と共に、あるいは単独で水素を燃料として用いるメリットを最大限に得ることができ、内燃機関の性能を向上させることができる。   According to the first invention, by selecting an injection valve used for fuel injection according to the operating state of the internal combustion engine, hydrogen can be supplied in an appropriate manner with respect to various operating states of the internal combustion engine. it can. For this reason, according to the present invention, the merit of using hydrogen as the fuel alone or with the main fuel can be maximized, and the performance of the internal combustion engine can be improved.

第2の発明によれば、始動時には、水素燃料筒内噴射弁が選択される。水素を燃料として成層運転を行えば、ガソリンなどの主燃料の場合に比して大幅に高い空気過剰率で希薄燃焼運転を行うことができ、また、未燃HCが排出されることもない。このため、本発明によれば、始動時に、水素燃料筒内噴射弁を選択して、内燃機関を高効率に運転することができる。   According to the second invention, at the time of start-up, the hydrogen fuel in-cylinder injection valve is selected. When stratified operation is performed using hydrogen as a fuel, lean combustion operation can be performed with an air excess rate significantly higher than that of main fuel such as gasoline, and unburned HC is not discharged. Therefore, according to the present invention, the internal combustion engine can be operated with high efficiency by selecting the hydrogen fuel in-cylinder injection valve at the time of starting.

第3の発明によれば、通常運転時には、主燃料噴射弁と水素燃料ポート噴射弁とが選択される。この際、水素が筒内ではなく吸気ポート内に噴射されると、吸気ポート内に噴射された水素と主燃料との混合状態、および、それらと空気との混合状態を良くすることができる。このため、本発明によれば、筒内に直接水素を噴射する場合に比して、更に希薄燃焼運転が可能な限界を延ばすことができ、その結果として、更なる燃費性能の向上や排気ガスの清浄化を実現することができる。   According to the third invention, the main fuel injection valve and the hydrogen fuel port injection valve are selected during normal operation. At this time, if hydrogen is injected into the intake port instead of into the cylinder, the mixed state of hydrogen injected into the intake port and the main fuel and the mixed state of these and air can be improved. For this reason, according to the present invention, it is possible to extend the limit at which lean-burn operation can be further performed as compared with the case where hydrogen is directly injected into the cylinder, and as a result, further improvement of fuel consumption performance and exhaust gas can be achieved. Can be realized.

第4の発明によれば、加速の初期時には、主燃料噴射弁と水素燃料筒内噴射弁とが選択される。水素燃料噴射弁は、水素燃料ポート噴射弁に比して噴射圧力が高い。このため、加速時に水素燃料筒内噴射弁が選択されることで、水素燃料ポート噴射弁を使用する場合に比して、高い追従性で水素の噴射量を増量させることができる。このため、本発明によれば、加速時に、良好なレスポンスで水素を供給することができる。   According to the fourth invention, at the initial stage of acceleration, the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve are selected. The hydrogen fuel injection valve has a higher injection pressure than the hydrogen fuel port injection valve. For this reason, by selecting the hydrogen fuel in-cylinder injection valve at the time of acceleration, it is possible to increase the hydrogen injection amount with high followability as compared with the case of using the hydrogen fuel port injection valve. For this reason, according to the present invention, hydrogen can be supplied with a good response during acceleration.

第5の発明によれば、高負荷時には、主燃料噴射弁と水素燃料筒内噴射弁とが選択される。この際、吸気弁の閉弁後に水素を筒内に供給されるため、吸入空気量が減少しない。このため、本発明によれば、高負荷時に、水素添加による燃焼改善効果が得られることで、トルクを向上させることができる。   According to the fifth aspect of the invention, the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve are selected at the time of high load. At this time, since the hydrogen is supplied into the cylinder after the intake valve is closed, the intake air amount does not decrease. For this reason, according to the present invention, it is possible to improve the torque by obtaining the combustion improvement effect by hydrogenation at the time of high load.

第6の発明によれば、ノッキングが検出された場合には、主燃料噴射弁と水素燃料筒内噴射弁とが選択される。このため、本発明によれば、水素が供給される際に吸入空気量が減少しないため、トルクを減少させることなく、ノッキングを解消することができる。   According to the sixth aspect, when knocking is detected, the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve are selected. Therefore, according to the present invention, since the intake air amount does not decrease when hydrogen is supplied, knocking can be eliminated without reducing the torque.

第7の発明によれば、排気温度が所定の上限値を越えた場合には、主燃料噴射弁と水素燃料筒内噴射弁とが選択される。このため、本発明によれば、水素が供給される際に吸入空気量が減少しないため、トルクを減少させることなく、排気温度を低下させることができ、これにより、触媒を保護することができる。   According to the seventh aspect, when the exhaust temperature exceeds a predetermined upper limit value, the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve are selected. For this reason, according to the present invention, since the amount of intake air does not decrease when hydrogen is supplied, the exhaust temperature can be lowered without reducing the torque, and thus the catalyst can be protected. .

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10の構成を説明するための図である。内燃機関10の筒内には、その内部を往復移動するピストン12が設けられている。また、内燃機関10は、シリンダヘッド14を備えている。ピストン12とシリンダヘッド14との間には、燃焼室16が形成されている。燃焼室16には、吸気ポート18および排気ポート20が連通している。吸気ポート18および排気ポート20には、それぞれ吸気弁22および排気弁24が配置されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine 10 according to a first embodiment of the present invention. A piston 12 that reciprocates inside the cylinder of the internal combustion engine 10 is provided. Further, the internal combustion engine 10 includes a cylinder head 14. A combustion chamber 16 is formed between the piston 12 and the cylinder head 14. An intake port 18 and an exhaust port 20 communicate with the combustion chamber 16. An intake valve 22 and an exhaust valve 24 are disposed in the intake port 18 and the exhaust port 20, respectively.

吸気ポート18には、ポート内にガソリンを噴射するガソリン噴射弁26が配置されている。また、吸気ポート18には、ポート内に水素を噴射する水素燃料ポート噴射弁28が配置されている。更に、シリンダヘッド14には、筒内に水素を噴射する水素燃料筒内噴射弁30が配置されている。   The intake port 18 is provided with a gasoline injection valve 26 that injects gasoline into the port. The intake port 18 is provided with a hydrogen fuel port injection valve 28 for injecting hydrogen into the port. Further, a hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 for injecting hydrogen into the cylinder is disposed in the cylinder head 14.

ガソリン噴射弁26には、ガソリン供給管32を介してガソリンタンク34が連通している。ガソリン供給管32は、ガソリン噴射弁26とガソリンタンク34との間に、ポンプ36を備えている。ポンプ36は、ガソリン噴射弁26に所定の圧力でガソリンを供給することができる。このため、ガソリン噴射弁26は、外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量のガソリンを吸気ポート18内に噴射することができる。   A gasoline tank 34 communicates with the gasoline injection valve 26 via a gasoline supply pipe 32. The gasoline supply pipe 32 includes a pump 36 between the gasoline injection valve 26 and the gasoline tank 34. The pump 36 can supply gasoline to the gasoline injection valve 26 at a predetermined pressure. For this reason, the gasoline injection valve 26 is able to inject an amount of gasoline into the intake port 18 according to the opening time by opening the valve in response to a drive signal supplied from the outside.

本実施形態のシステムは、気体状態にある水素を高圧で貯留するための水素タンク38を備えている。水素タンク38には、水素供給管40が連通している。水素供給管40は、その途中の分岐点42で分岐された後に、それぞれ水素燃料ポート噴射弁28と水素燃料筒内噴射弁30とに連通している。尚、本実施形態のシステムでは、水素燃料ポート噴射弁28および水素燃料筒内噴射弁30に供給される水素燃料として、外部から水素タンク38内に充填される水素ガスを使用しているが、これらの噴射弁に供給される水素燃料はこれに限定されるものではなく、車両上で生成、あるいは外部より供給される高濃度の水素を含む水素リッチガスを使用するものであってもよい。   The system of this embodiment includes a hydrogen tank 38 for storing hydrogen in a gaseous state at a high pressure. A hydrogen supply pipe 40 communicates with the hydrogen tank 38. The hydrogen supply pipe 40 is branched at a branch point 42 in the middle thereof, and then communicated with the hydrogen fuel port injection valve 28 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30, respectively. In the system of this embodiment, hydrogen gas charged into the hydrogen tank 38 from the outside is used as the hydrogen fuel supplied to the hydrogen fuel port injection valve 28 and the hydrogen fuel cylinder injection valve 30. The hydrogen fuel supplied to these injection valves is not limited to this, and a hydrogen-rich gas containing high-concentration hydrogen generated on the vehicle or supplied from the outside may be used.

水素供給管40には、水素タンク38と分岐点42との間に、1次レギュレータ44が配置されており、分岐点42と水素燃料ポート噴射弁28との間に、2次レギュレータ46が配置されている。このような構成によれば、水素燃料筒内噴射弁30には、1次レギュレータ44により減圧された所定の圧力で、水素タンク38内にある水素が供給される。また、水素燃料ポート噴射弁28には、更に2次レギュレータ46により減圧された所定の圧力で、水素が供給される。このため、水素燃料筒内噴射弁30および水素燃料ポート噴射弁28は、外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量の水素を、それぞれ筒内および吸気ポート18内に噴射することができる。   In the hydrogen supply pipe 40, a primary regulator 44 is disposed between the hydrogen tank 38 and the branch point 42, and a secondary regulator 46 is disposed between the branch point 42 and the hydrogen fuel port injection valve 28. Has been. According to such a configuration, hydrogen in the hydrogen tank 38 is supplied to the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 at a predetermined pressure reduced by the primary regulator 44. Further, hydrogen is supplied to the hydrogen fuel port injection valve 28 at a predetermined pressure that is further reduced by the secondary regulator 46. For this reason, the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 and the hydrogen fuel port injection valve 28 are opened in response to a drive signal supplied from the outside, so that an amount of hydrogen corresponding to the opening time of each cylinder Can be injected into the intake and intake ports 18.

また、水素供給管40には、分岐点42と水素燃料筒内噴射弁30との間に、燃圧センサ48が配置されている。燃圧センサ48は、水素燃料筒内噴射弁30に供給される水素の圧力に応じた出力を発するセンサである。水素燃料筒内噴射弁30には、水素燃料ポート噴射弁28に比して高圧の水素が供給されることとなる。本実施形態のシステムでは、燃圧センサ48が発する出力に基づいて1次レギュレータ44を制御することとしている。このため、水素タンク38から供給される水素の圧力が変動する場合であっても、水素燃料筒内噴射弁30に安定した圧力で水素を供給することができる。   In the hydrogen supply pipe 40, a fuel pressure sensor 48 is disposed between the branch point 42 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30. The fuel pressure sensor 48 is a sensor that emits an output corresponding to the pressure of hydrogen supplied to the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30. The hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 is supplied with hydrogen having a pressure higher than that of the hydrogen fuel port injection valve 28. In the system of this embodiment, the primary regulator 44 is controlled based on the output generated by the fuel pressure sensor 48. For this reason, even when the pressure of the hydrogen supplied from the hydrogen tank 38 fluctuates, the hydrogen can be supplied to the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 at a stable pressure.

本実施形態のシステムは、ECU50を備えている。ECU50には、上述した燃圧センサ48に加え、内燃機関10の運転状態を把握すべく、ノッキングの発生を検知するKCSセンサや、スロットル開度、機関回転数、排気温度、冷却水温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ(図示省略する)が接続されている。また、ECU50には、上述したガソリン噴射弁26、水素燃料ポート噴射弁28、水素燃料筒内噴射弁30、ポンプ36などのアクチュエータが接続されている。このような構成によれば、ECU50は、内燃機関10の運転状態に応じて、燃料噴射を実行する噴射弁を任意に選択することができる。   The system of this embodiment includes an ECU 50. In addition to the fuel pressure sensor 48 described above, the ECU 50 includes a KCS sensor that detects the occurrence of knocking in order to grasp the operating state of the internal combustion engine 10, a throttle opening, an engine speed, an exhaust temperature, a coolant temperature, a lubricating oil Various sensors (not shown) for detecting temperature, catalyst bed temperature and the like are connected. The ECU 50 is connected to actuators such as the gasoline injection valve 26, the hydrogen fuel port injection valve 28, the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30, and the pump 36 described above. According to such a configuration, the ECU 50 can arbitrarily select an injection valve that performs fuel injection according to the operating state of the internal combustion engine 10.

次に、図2を参照して、本実施形態のシステムが内燃機関10の運転状態に応じて使用する噴射弁を選択して実行する運転手法について説明する。   Next, with reference to FIG. 2, an operation method in which the system of the present embodiment selects and executes an injection valve to be used according to the operation state of the internal combustion engine 10 will be described.

図2は、本発明の実施の形態1において実行される内燃機関10の運転手法を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関10の運転状態に応じて、ガソリンと共に水素を燃料として供給する噴射弁として、水素燃料ポート噴射弁28および水素燃料筒内噴射弁30の何れか一方を選択することを特徴としている。図2に示すように、主として用いられる通常運転領域では、燃料噴射を実行するための噴射弁として、ガソリン噴射弁26と水素燃料ポート噴射弁28とを選択することとしている。より具体的には、これらの噴射弁を用いて、希薄燃焼運転を実行することとしている。   FIG. 2 is a diagram for explaining an operation method of the internal combustion engine 10 executed in the first embodiment of the present invention. The system according to the present embodiment selects one of the hydrogen fuel port injection valve 28 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 as an injection valve that supplies hydrogen together with gasoline as fuel according to the operating state of the internal combustion engine 10. It is characterized by that. As shown in FIG. 2, in a normal operation region that is mainly used, a gasoline injection valve 26 and a hydrogen fuel port injection valve 28 are selected as injection valves for executing fuel injection. More specifically, a lean combustion operation is performed using these injection valves.

水素を燃料として用いると、燃焼速度がガソリンの場合に比して格段に速くなる。このため、通常運転領域では、ガソリンとともに水素を供給することにより燃焼状態を改善させることができ、安定して希薄燃焼運転を実現できる空気過剰率の限界を大幅に高めることができる。また、この運転領域において、水素燃料ポート噴射弁28をガソリン噴射弁26と共に使用し、水素を筒内ではなく吸気ポート18内に噴射することにより、吸気ポート18内に噴射された水素とガソリンとの混合状態、および、それらと空気との混合状態を良くすることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、水素燃料筒内噴射弁30により筒内に直接水素を噴射する場合に比して、更に希薄燃焼運転が可能な限界を延ばすことができ、その結果として、更なる燃費性能の向上や排気ガスの清浄化を実現することができる。   When hydrogen is used as a fuel, the combustion speed is much faster than in the case of gasoline. For this reason, in a normal operation area | region, a combustion state can be improved by supplying hydrogen with gasoline, and the limit of the excess air ratio which can implement | achieve a lean combustion operation stably can be raised significantly. Further, in this operation region, the hydrogen fuel port injection valve 28 is used together with the gasoline injection valve 26 and hydrogen is injected into the intake port 18 instead of into the cylinder, so that the hydrogen injected into the intake port 18 and gasoline It is possible to improve the mixing state and the mixing state between them and air. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to further extend the limit at which the lean combustion operation can be performed, as compared with the case where hydrogen is directly injected into the cylinder by the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30. As a result, it is possible to achieve further improvement in fuel efficiency and purification of exhaust gas.

図2に示すように、高負荷領域では、出力優先のため、燃料噴射を実行するための噴射弁として、ガソリン噴射弁26と水素燃料筒内噴射弁30とを選択することとしている。より具体的には、高負荷領域では、ガソリン噴射弁26により、出力空燃比となるように燃料噴射を実行すると共に、水素燃料筒内噴射弁30により、吸気弁22が閉弁した後に水素を筒内に噴射することとしている。このような構成によれば、水素添加により燃焼状態を改善することができるため、トルクを向上させることができる。   As shown in FIG. 2, in the high load region, the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 are selected as the injection valves for executing the fuel injection in order to give priority to the output. More specifically, in the high load region, fuel injection is performed by the gasoline injection valve 26 so as to achieve the output air-fuel ratio, and hydrogen is injected after the intake valve 22 is closed by the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30. It is supposed to be injected into the cylinder. According to such a configuration, the combustion state can be improved by hydrogenation, so that the torque can be improved.

また、高負荷領域において、水素燃料ポート噴射弁28ではなく水素燃料筒内噴射弁30を使用していることにより、上記の如く、吸気弁22が閉弁した後に水素を筒内に供給することができる。水素はガス燃料であるため、吸気弁22の閉弁前に吸気ポート18内に、あるいは筒内に水素を噴射することとすると、供給された水素の分だけ吸入空気量が減少し、その結果、ガソリンのみによる燃料噴射の場合に比して、逆にトルクが減少してしまう。これに対し、本実施形態のシステムによれば、筒内に吸入される吸入空気量を減少させることがないため、水素添加による燃焼改善効果が得られることでトルクを向上させることが可能となる。   Further, by using the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 instead of the hydrogen fuel port injection valve 28 in the high load region, hydrogen is supplied into the cylinder after the intake valve 22 is closed as described above. Can do. Since hydrogen is a gas fuel, if hydrogen is injected into the intake port 18 or into the cylinder before the intake valve 22 is closed, the amount of intake air is reduced by the amount of supplied hydrogen. On the contrary, the torque is reduced as compared with the case of fuel injection using only gasoline. On the other hand, according to the system of the present embodiment, the amount of intake air sucked into the cylinder is not reduced, so that it is possible to improve the torque by obtaining the combustion improvement effect by hydrogen addition. .

また、図2に示すように、始動時(ここでいう始動時には、始動直後および暖機が完了するまでの冷機時を含む)では、燃料噴射を実行するための噴射弁として、水素燃料筒内噴射弁30のみを選択することとしている。より具体的には、始動時では、水素燃料筒内噴射弁30により、成層運転を実行することとしている。この成層運転は、点火時に、点火プラグ周辺に着火性に優れた混合気層が形成されるように、圧縮行程時に燃料を噴射する運転である。このような成層運転を実行することとすれば、筒内に供給された燃料全体として見た場合に、吸気ポート18内に、あるいは、筒内に均一に燃料を噴射する場合に比して、より高い空気過剰率で燃焼を実現することができる。   Further, as shown in FIG. 2, at the time of start-up (including the time of start-up here and immediately after start-up and the time of cool-down until completion of warm-up), the hydrogen fuel cylinder is used as an injection valve for executing fuel injection. Only the injection valve 30 is selected. More specifically, at the time of start-up, the stratified operation is executed by the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30. This stratified operation is an operation in which fuel is injected during the compression stroke so that an air-fuel mixture layer having excellent ignitability is formed around the spark plug during ignition. If such a stratified operation is executed, when viewed as the whole fuel supplied into the cylinder, compared to a case where fuel is injected into the intake port 18 or uniformly into the cylinder, Combustion can be realized with a higher excess air ratio.

本実施形態では、水素燃料ポート噴射弁28ではなく水素燃料筒内噴射弁30を使用していることにより、上述した成層運転を行うことが可能となる。水素は着火性が良いため、水素を燃料として成層運転することにより、ガソリンを燃料とする場合に比して大幅に高い空気過剰率で希薄燃焼運転を実現することができる。このため、更に付け加えると、ガソリンの場合と異なり、NOX排出量が増加してしまうという問題もない。また、始動時には、必要最小限のトルクしか内燃機関10に要求されないため、水素のみによる燃焼によれば十分である。更に、本実施形態の手法によれば、ガソリンを燃料とする場合のように、始動時に着火性の向上のために燃料を増量する必要もなく、また、未燃炭化水素(HC)が排出されることもない。このため、本実施形態のシステムによれば、始動時において、水素を燃料とする成層運転により、内燃機関10を高効率に運転することができる。 In the present embodiment, the stratified operation described above can be performed by using the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 instead of the hydrogen fuel port injection valve 28. Since hydrogen has good ignitability, stratified operation using hydrogen as a fuel makes it possible to achieve lean combustion operation with a significantly higher excess air ratio than when gasoline is used as fuel. Therefore, further adding, unlike in the case of gasoline, there is no problem of NO X emissions increases. In addition, at the time of start-up, only the minimum necessary torque is required for the internal combustion engine 10, so that combustion using only hydrogen is sufficient. Furthermore, according to the method of the present embodiment, there is no need to increase the amount of fuel to improve ignitability at the time of starting, as in the case of using gasoline as fuel, and unburned hydrocarbons (HC) are discharged. It never happens. For this reason, according to the system of the present embodiment, the internal combustion engine 10 can be operated with high efficiency by the stratified operation using hydrogen as fuel at the time of starting.

図3は、本実施の形態1において、上記の機能を実現するためにECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図3に示すルーチンでは、先ず、触媒床温度、エンジン冷却水温度、エンジン潤滑油温度が取得される(ステップ100)。次いで、上記ステップ100において入手した各温度が全て既定値以上か否かが判定される(ステップ102)。具体的には、内燃機関10が始動した後に暖機が終了しているか否かを判定している。   FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in order to realize the above functions in the first embodiment. In the routine shown in FIG. 3, first, the catalyst bed temperature, the engine coolant temperature, and the engine lubricating oil temperature are acquired (step 100). Next, it is determined whether all the temperatures obtained in step 100 are equal to or higher than a predetermined value (step 102). Specifically, it is determined whether or not the warm-up is finished after the internal combustion engine 10 is started.

上記ステップ102において、暖機が終了していないと判定された場合には、水素燃料筒内噴射弁30による成層運転が実行される(ステップ104)。
一方、上記ステップ102において、暖機が終了していると判定された場合には、スロットル開度が取得される(ステップ106)。次いで、スロットル開度に基づいて、高負荷域か否かが判定される(ステップ108)。
If it is determined in step 102 that the warm-up has not ended, the stratification operation by the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 is executed (step 104).
On the other hand, if it is determined in step 102 that the warm-up has been completed, the throttle opening is acquired (step 106). Next, based on the throttle opening degree, it is determined whether or not it is in a high load range (step 108).

その結果、上記ステップ108において、高負荷領域でない、すなわち、通常運転領域であると判定された場合には、ガソリン噴射弁26と水素燃料ポート噴射弁28とによる希薄燃焼運転が実行される(ステップ110)。
一方、上記ステップ108において、高負荷領域であると判定された場合には、ガソリン噴射弁26と水素燃料筒内噴射弁30とにより、ガソリンを出力空燃比となるように噴射し、かつ、筒内に水素を添加する出力優先の運転が実行される(ステップ112)。
As a result, when it is determined in step 108 that the vehicle is not in the high load region, that is, in the normal operation region, the lean combustion operation is performed by the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel port injection valve 28 (step). 110).
On the other hand, if it is determined in step 108 that the engine is in the high load region, gasoline is injected by the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 to the output air-fuel ratio, and the cylinder An output-priority operation in which hydrogen is added is executed (step 112).

以上説明した図3に示すルーチンの処理によれば、内燃機関10の運転状態に応じた最適な噴射弁を選択して水素を供給することができ、その結果として、全ての運転領域において、水素を利用するメリットが最大限得られるような運転を実行することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、それぞれの運転状態において、燃費性能の向上、排気ガスの清浄化、および出力性能の向上など、機関の各性能を向上させることができる。   According to the processing of the routine shown in FIG. 3 described above, hydrogen can be supplied by selecting an optimal injection valve in accordance with the operating state of the internal combustion engine 10, and as a result, in all operating regions, hydrogen is supplied. It is possible to perform driving that maximizes the benefits of using the. For this reason, according to the system of the present embodiment, each performance of the engine, such as improvement of fuel consumption performance, purification of exhaust gas, and improvement of output performance, can be improved in each operation state.

尚、上述した実施の形態1においては、ガソリン噴射弁26が、前記第1の発明における「主燃料噴射弁」に相当している。また、ECU50が、上記ステップ102、108の処理を実行することにより前記第1の発明における「噴射弁選択手段」が、上記ステップ104、110、112の処理を実行することにより前記第1の発明における「燃料噴射実行手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the gasoline injection valve 26 corresponds to the “main fuel injection valve” in the first invention. Further, when the ECU 50 executes the processing of steps 102 and 108, the “injection valve selection means” in the first invention executes the processing of steps 104, 110, and 112. The “fuel injection execution means” in FIG.

実施の形態2.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態1の装置構成を用いて、ECU50に図4に示すルーチンを実行させることにより実現されるものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment is realized by causing the ECU 50 to execute the routine shown in FIG. 4 using the apparatus configuration of the first embodiment described above.

上述した実施の形態1では、高負荷領域であれば、出力優先のため、ガソリンと共に水素を供給することとしている。これに対して、本実施形態のシステムは、高負荷領域であれば常に水素を添加するのではなく、必要に応じて水素を添加することとしている点に特徴を有している。   In Embodiment 1 described above, hydrogen is supplied together with gasoline in order to prioritize output in the high load region. In contrast, the system of the present embodiment is characterized in that hydrogen is not always added in a high load region, but hydrogen is added as necessary.

より具体的には、本実施形態のシステムでは、高負荷領域においては、ガソリン噴射弁26により、出力空燃比となるように燃料噴射を実行することとしている。このような運転がなされると、特に低回転域では、ノッキングが生ずることがある。そこで、本実施形態のシステムでは、ノッキングが発生した場合に、ガソリン噴射に加え、水素燃料筒内噴射弁30から水素を筒内に噴射することとしている。上記の如く、水素を添加すると、燃焼速度が速くなる。このため、ノッキング発生時に水素を添加することにより、ガソリンを増量したり、点火時期をリタードしたりする必要なく、ノッキングを解消することができる。また、水素燃料筒内噴射弁30を用いたことで、吸気弁22の閉弁された後に筒内に水素を噴射することができる。このため、筒内に吸入される新気の量を減少させることなく、つまり、トルクを減少させることなく、ノッキングを解消することができる。   More specifically, in the system of this embodiment, in the high load region, fuel injection is executed by the gasoline injection valve 26 so that the output air-fuel ratio becomes the same. When such an operation is performed, knocking may occur particularly in a low rotation range. Therefore, in the system of this embodiment, when knocking occurs, hydrogen is injected into the cylinder from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 in addition to gasoline injection. As mentioned above, the addition of hydrogen increases the combustion rate. For this reason, by adding hydrogen when knocking occurs, knocking can be eliminated without having to increase the amount of gasoline or retard the ignition timing. Further, by using the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30, hydrogen can be injected into the cylinder after the intake valve 22 is closed. Therefore, knocking can be eliminated without reducing the amount of fresh air sucked into the cylinder, that is, without reducing torque.

また、高負荷領域において、ガソリンを燃料として出力空燃比で運転されると、特に高回転時では、排気温度が通常運転時に比してかなり高くなる。排気温度が高くなりすぎると、排気通路に配置される触媒の劣化が懸念される。そこで、本実施形態のシステムでは、排気温度が所定の上限値を上回った場合に、ガソリン噴射に加え、水素燃料筒内噴射弁30から水素を筒内に噴射することとしている。水素添加により燃焼速度が速くなると、燃焼がより早く完了する。その結果、燃料の熱エネルギがより多く仕事に変換されることで、排気弁24が開弁する際の排気ガスの温度が低下する。このため、排気温度が上限値を上回った場合に水素を添加することにより、排気温度を低下させることができ、その結果、燃焼を改善させることができると共に、触媒を保護することができる。また、この場合にも、水素燃料筒内噴射弁30を用いて、吸気弁22の閉弁された後に筒内に水素を噴射することにより、筒内に吸入される新気の量を減少させることがなく、つまり、トルクを減少させることがない。   Further, when the engine is operated at an output air-fuel ratio using gasoline as fuel in a high load region, the exhaust temperature becomes considerably higher than that during normal operation, particularly at a high speed. If the exhaust temperature becomes too high, there is a concern about the deterioration of the catalyst disposed in the exhaust passage. Therefore, in the system of the present embodiment, when the exhaust gas temperature exceeds a predetermined upper limit value, hydrogen is injected into the cylinder from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 in addition to gasoline injection. Combustion is completed faster as the combustion rate increases due to hydrogenation. As a result, more heat energy of the fuel is converted into work, so that the temperature of the exhaust gas when the exhaust valve 24 is opened decreases. For this reason, by adding hydrogen when the exhaust gas temperature exceeds the upper limit value, the exhaust gas temperature can be lowered. As a result, combustion can be improved and the catalyst can be protected. Also in this case, the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 is used to inject hydrogen into the cylinder after the intake valve 22 is closed, thereby reducing the amount of fresh air drawn into the cylinder. That is, torque is not reduced.

図4は、本実施の形態2において、内燃機関10の運転状態に応じた適切な噴射弁を選択して燃料噴射を実行するために、図1に示すECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図4において、実施の形態1における図3に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 shown in FIG. 1 in order to select a suitable injection valve according to the operating state of the internal combustion engine 10 and execute fuel injection in the second embodiment. In FIG. 4, the same steps as those shown in FIG. 3 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図4に示すルーチンでは、高負荷領域であると判定された場合には(ステップ108)、次いで、KCSセンサの出力が取得され(ステップ114)、そのセンサの情報に基づいて、ノッキングが発生しているか否かが判定される(ステップ116)。
その結果、上記ステップ116において、ノッキングの発生が判定された場合には、ガソリン噴射弁26と水素燃料筒内噴射弁30とが噴射弁として選択される(ステップ112)。
In the routine shown in FIG. 4, when it is determined that the vehicle is in the high load region (step 108), the output of the KCS sensor is acquired (step 114), and knocking occurs based on the sensor information. It is determined whether or not (step 116).
As a result, when it is determined in step 116 that knocking has occurred, the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 are selected as injection valves (step 112).

一方、上記ステップ116において、ノッキングが発生していないと判定された場合には、次に、排気温度が取得され(ステップ118)、取得された排気温度が上限値を越えているか否かが判定される(ステップ120)。   On the other hand, if it is determined in step 116 that knocking has not occurred, then the exhaust temperature is acquired (step 118), and it is determined whether or not the acquired exhaust temperature exceeds the upper limit value. (Step 120).

その結果、上記ステップ120において、排気温度が上限値を越えていると判定された場合には、ガソリン噴射弁26と水素燃料筒内噴射弁30とが噴射弁として選択される(ステップ112)。
一方、上記ステップ120において、排気温度が上限値を越えていないと判定された場合には、ガソリン噴射弁26のみが噴射弁として選択される(ステップ122)。
As a result, when it is determined in step 120 that the exhaust gas temperature exceeds the upper limit value, the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 are selected as injection valves (step 112).
On the other hand, if it is determined in step 120 that the exhaust gas temperature does not exceed the upper limit value, only the gasoline injection valve 26 is selected as the injection valve (step 122).

以上説明した図4に示すルーチンの処理によれば、高負荷領域において、ノッキングの発生や排気温度の上限値越えが確認された場合に、水素を添加することにより、ノッキング解消や排気温度低下による触媒保護を実現することができ、高負荷領域の上記以外の場合には、ガソリンのみを燃料とする運転を行うことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態のシステムに比して水素使用総量を減らしつつ、ガソリンと共に、あるいは、ガソリンに代えて水素を燃料とするメリットを享受することができる。   According to the processing of the routine shown in FIG. 4 described above, in the high load region, when occurrence of knocking or exceeding the upper limit of the exhaust temperature is confirmed, by adding hydrogen, knocking is eliminated or the exhaust temperature decreases. Catalyst protection can be realized, and in cases other than the above in the high load region, operation using only gasoline as fuel can be performed. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to enjoy the advantage of using hydrogen as fuel together with gasoline or in place of gasoline, while reducing the total amount of hydrogen used as compared with the system of the embodiment.

実施の形態3.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態1の装置構成を用いて、ECU50に示すルーチンを実行させることにより実現されるものである。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment is realized by causing the routine shown in the ECU 50 to be executed using the apparatus configuration of the first embodiment described above.

本実施形態のシステムは、通常運転領域において加速が行われる場合に、その加速の開始初期に、水素燃料ポート噴射弁28に代えて水素燃料筒内噴射弁30を選択することとしたという点を除き、実施の形態1の処理と同様である。   The system of the present embodiment is that when acceleration is performed in the normal operation region, the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 is selected instead of the hydrogen fuel port injection valve 28 at the beginning of the acceleration. Except for this, the processing is the same as that of the first embodiment.

加速時に水素を添加する場合には、ガソリンの噴射量が増量されるのに合わせて水素の添加量も増量させることが好ましい。しかしながら、気体燃料である水素は、液体燃料であるガソリンに比して体積が大きい。このため、同時期に吸気ポート18内に噴射量が増量された場合には、水素燃料ポート噴射弁28の追従性は、ガソリン噴射弁26のそれに比して良くない。その一方で、水素燃料筒内噴射弁30は、水素燃料ポート噴射弁28に比して噴射圧力が高い。このため、水素燃料筒内噴射弁30によれば、水素燃料ポート噴射弁を使用する場合に比して、水素増量時に高い追従性を得ることができる。そこで、本実施形態のシステムでは、通常運転領域において、加速が開始された時点から、所定の噴射弁変更期間が経過するまでの間は、つまり、水素燃料ポート噴射弁28によっても増量に追従できるようになるまでの間は、水素燃料ポート噴射弁28から水素燃料筒内噴射弁30に切り替えることとした。   When hydrogen is added at the time of acceleration, it is preferable to increase the hydrogen addition amount as the gasoline injection amount is increased. However, hydrogen, which is a gaseous fuel, has a larger volume than gasoline, which is a liquid fuel. For this reason, when the injection amount is increased in the intake port 18 at the same time, the followability of the hydrogen fuel port injection valve 28 is not as good as that of the gasoline injection valve 26. On the other hand, the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 has a higher injection pressure than the hydrogen fuel port injection valve 28. For this reason, according to the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30, higher followability can be obtained when the amount of hydrogen is increased than when a hydrogen fuel port injection valve is used. Therefore, in the system of the present embodiment, in the normal operation region, the increase can be followed by the hydrogen fuel port injection valve 28 from the time when acceleration is started until the predetermined injection valve change period elapses. Until this happens, the hydrogen fuel port injection valve 28 is switched to the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30.

図5は、本実施の形態3において、内燃機関10の運転状態に応じて適切な噴射弁を選択して燃料噴射を実行するために、図1に示すECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図5において、実施の形態1における図3に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 shown in FIG. 1 in order to select a suitable injection valve in accordance with the operating state of the internal combustion engine 10 and execute fuel injection in the third embodiment. In FIG. 5, the same steps as those shown in FIG. 3 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図5に示すルーチンでは、高負荷領域でないと判定された場合には(ステップ108)、次いで、機関回転数が取得され(ステップ124)、機関回転数とスロットル開度に基づいて、加速条件が成立するか否かが判定される(ステップ126)。
その結果、上記ステップ126において、加速条件が成立しないと判定された場合には、ガソリン噴射弁26と水素燃料ポート噴射弁28とが噴射弁として選択される(ステップ110)。
In the routine shown in FIG. 5, when it is determined that the vehicle is not in the high load region (step 108), the engine speed is acquired (step 124), and the acceleration condition is determined based on the engine speed and the throttle opening. It is determined whether or not it is established (step 126).
As a result, if it is determined in step 126 that the acceleration condition is not satisfied, the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel port injection valve 28 are selected as injection valves (step 110).

一方、上記ステップ126において、加速条件の成立が判定された場合には、所定の噴射弁変更期間tが経過するまでの間は、ガソリン噴射弁26と水素燃料ポート噴射弁28とによる燃料噴射に代えて、ガソリン噴射弁26と水素燃料筒内噴射弁30とによる燃料噴射が選択される(ステップ128)。   On the other hand, if it is determined in step 126 that the acceleration condition is satisfied, fuel injection by the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel port injection valve 28 is performed until a predetermined injection valve change period t elapses. Instead, fuel injection by the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 is selected (step 128).

本ステップ128で用いられる噴射弁変更期間tは、加速の状態に応じて決定されるべき期間である。つまり、スロットル開度の変化量が大きい場合には、燃料が増量される際の追従性が高く要求される。このため、上記変更期間tは、スロットル開度の変化量が大きいほど長く設定されるのが望ましい。また、急激に加速された場合、すなわち、スロットル開度の変化率が大きい場合にも、その追従性が高く要求される。このため、上記変更期間tは、スロットル開度の変化率が大きいほど長く設定されるのが望ましい。ECU50は、上記の要求を満たすように、噴射弁変更期間tを、スロットル開度の変化量とその変化率との関係で定めたマップを記憶している。具体的には、本ステップ128では、そのマップを参照して、噴射弁変更期間tが設定される。   The injection valve change period t used in step 128 is a period to be determined according to the acceleration state. That is, when the amount of change in the throttle opening is large, a high follow-up performance when the amount of fuel is increased is required. For this reason, it is desirable that the change period t is set longer as the amount of change in the throttle opening is larger. Further, when the vehicle is accelerated rapidly, that is, when the change rate of the throttle opening is large, the followability is required to be high. For this reason, it is desirable that the change period t is set longer as the change rate of the throttle opening is larger. The ECU 50 stores a map in which the injection valve change period t is defined by the relationship between the amount of change in the throttle opening and the rate of change so as to satisfy the above requirement. Specifically, in step 128, the injection valve change period t is set with reference to the map.

上記ステップ128において、所定の噴射弁変更期間tが経過すると、ガソリン噴射弁26と水素燃料ポート噴射弁28とが噴射弁として選択される(ステップ110)。
以上説明した図5に示すルーチンの処理によれば、加速初期時に水素燃料ポート噴射弁28から水素燃料筒内噴射弁30に切り替えることにより、良好なレスポンスで水素を供給することができる。また、以上の処理によれば、加速の状態に関わらずに水素供給時の追従性を確保することができる。
In step 128, when the predetermined injection valve change period t has elapsed, the gasoline injection valve 26 and the hydrogen fuel port injection valve 28 are selected as injection valves (step 110).
According to the processing of the routine shown in FIG. 5 described above, hydrogen can be supplied with good response by switching from the hydrogen fuel port injection valve 28 to the hydrogen fuel in-cylinder injection valve 30 at the initial stage of acceleration. Moreover, according to the above process, the followability at the time of hydrogen supply can be ensured irrespective of the acceleration state.

本発明の実施の形態1の内燃機関の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the internal combustion engine of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において実行される内燃機関の運転手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operating method of the internal combustion engine performed in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
18 吸気ポート
22 吸気弁
26 ガソリン噴射弁
28 水素燃料ポート噴射弁
30 水素燃料筒内噴射弁
36 ポンプ
44 1次レギュレータ
46 2次レギュレータ
50 ECU(Electronic Control Unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 18 Intake port 22 Intake valve 26 Gasoline injection valve 28 Hydrogen fuel port injection valve 30 Hydrogen fuel cylinder injection valve 36 Pump 44 Primary regulator 46 Secondary regulator 50 ECU (Electronic Control Unit)

Claims (7)

主燃料を噴射する主燃料噴射弁と、
水素燃料を吸気ポートに噴射する水素燃料ポート噴射弁と、
水素燃料を筒内に噴射する水素燃料筒内噴射弁とを備え、
内燃機関の運転状態に応じて、前記主燃料噴射弁、前記水素燃料ポート噴射弁、および前記水素燃料筒内噴射弁の中から燃料噴射に用いる噴射弁を選択する噴射弁選択手段と、
前記噴射弁選択手段により選択された噴射弁を用いて燃料噴射を実行する燃料噴射実行手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A main fuel injection valve for injecting main fuel;
A hydrogen fuel port injection valve for injecting hydrogen fuel into the intake port;
A hydrogen fuel in-cylinder injection valve for injecting hydrogen fuel into the cylinder;
An injection valve selection means for selecting an injection valve to be used for fuel injection from the main fuel injection valve, the hydrogen fuel port injection valve, and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve according to the operating state of the internal combustion engine;
Fuel injection execution means for executing fuel injection using the injection valve selected by the injection valve selection means;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記噴射弁選択手段は、内燃機関の始動時には、前記水素燃料筒内噴射弁のみによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、成層運転が実現されるように燃料噴射を実行することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The injection valve selection means, when starting the internal combustion engine, selects fuel injection only by the hydrogen fuel cylinder injection valve,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection execution means executes fuel injection so that stratified operation is realized.
前記主燃料噴射弁は、主燃料を吸気ポートに噴射する噴射弁であり、
前記噴射弁選択手段は、内燃機関の通常運転時には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料ポート噴射弁とによる燃料噴射を選択することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The main fuel injection valve is an injection valve that injects main fuel into the intake port;
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel port injection valve during normal operation of the internal combustion engine.
前記噴射弁選択手段は、加速が開始された時点から所定の噴射弁変更期間が経過するまでの間は、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択することを特徴とする請求項3記載の内燃機関の制御装置。   The injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve from when acceleration is started until a predetermined injection valve change period elapses. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the control apparatus is an internal combustion engine. 前記噴射弁選択手段は、内燃機関の高負荷時には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、吸気弁が閉弁した後に、前記水素燃料筒内噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve at the time of high load of the internal combustion engine,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection execution unit starts fuel injection from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve after the intake valve is closed.
前記噴射弁選択手段は、ノッキングが検出された場合には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、吸気弁が閉弁した後に、前記水素燃料筒内噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve when knocking is detected,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection execution unit starts fuel injection from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve after the intake valve is closed.
前記噴射弁選択手段は、排気温度が所定の上限値を越えた場合には、前記主燃料噴射弁と前記水素燃料筒内噴射弁とによる燃料噴射を選択し、
前記燃料噴射実行手段は、吸気弁が閉弁した後に、前記水素燃料筒内噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The injection valve selection means selects fuel injection by the main fuel injection valve and the hydrogen fuel in-cylinder injection valve when the exhaust gas temperature exceeds a predetermined upper limit value,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection execution unit starts fuel injection from the hydrogen fuel in-cylinder injection valve after the intake valve is closed.
JP2004117646A 2004-04-13 2004-04-13 Control device for internal combustion engine Withdrawn JP2005299525A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004117646A JP2005299525A (en) 2004-04-13 2004-04-13 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004117646A JP2005299525A (en) 2004-04-13 2004-04-13 Control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005299525A true JP2005299525A (en) 2005-10-27

Family

ID=35331375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004117646A Withdrawn JP2005299525A (en) 2004-04-13 2004-04-13 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005299525A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007182855A (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2007192204A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Nissan Motor Co Ltd Sub-chamber type internal-combustion engine
JP2007211608A (en) * 2006-02-07 2007-08-23 Mazda Motor Corp Control device for hydrogen engine
JP2007303403A (en) * 2006-05-12 2007-11-22 Mazda Motor Corp Fuel injection system for engine
EP1990523A2 (en) * 2007-05-08 2008-11-12 Daimler AG Combustion engine and method for operating a combustion engine
WO2012028941A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
JP2017020467A (en) * 2015-07-14 2017-01-26 マツダ株式会社 Gas fuel engine control device
KR102256138B1 (en) * 2020-06-30 2021-05-25 주식회사 코니테크놀로지 Bifuel supply system having a mpi injector and gdi injector for liguidfuel

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007182855A (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP4670644B2 (en) * 2006-01-10 2011-04-13 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP2007192204A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Nissan Motor Co Ltd Sub-chamber type internal-combustion engine
JP4618150B2 (en) * 2006-02-07 2011-01-26 マツダ株式会社 Control device for hydrogen engine
JP2007211608A (en) * 2006-02-07 2007-08-23 Mazda Motor Corp Control device for hydrogen engine
JP2007303403A (en) * 2006-05-12 2007-11-22 Mazda Motor Corp Fuel injection system for engine
JP4742975B2 (en) * 2006-05-12 2011-08-10 マツダ株式会社 Engine fuel injector
DE102007021477A1 (en) * 2007-05-08 2008-11-20 Daimler Ag Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine
EP1990523A2 (en) * 2007-05-08 2008-11-12 Daimler AG Combustion engine and method for operating a combustion engine
EP1990523A3 (en) * 2007-05-08 2013-10-30 Daimler AG Combustion engine and method for operating a combustion engine
WO2012028941A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
JP2012057470A (en) * 2010-09-03 2012-03-22 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
CN103080509A (en) * 2010-09-03 2013-05-01 丰田自动车株式会社 Internal combustion engine
JP2017020467A (en) * 2015-07-14 2017-01-26 マツダ株式会社 Gas fuel engine control device
KR102256138B1 (en) * 2020-06-30 2021-05-25 주식회사 코니테크놀로지 Bifuel supply system having a mpi injector and gdi injector for liguidfuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4277883B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
JP4365812B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP2007247522A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2014080916A (en) Control device of internal combustion engine
JP5158286B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2010053716A (en) Control device of internal combustion engine
JP2005299525A (en) Control device for internal combustion engine
US20160348606A1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP2008038680A (en) Control device of gas fuel internal combustion engine
JP2006002683A (en) Control device for internal combustion engine
JP2009047094A (en) Controller of gasoline engine
JP2005061325A (en) Control device for compression ignition internal combustion engine
JP2007211608A (en) Control device for hydrogen engine
JP2011017285A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4602383B2 (en) Control device for variable valve internal combustion engine
JP2007056772A (en) Control device of compression ignition internal combustion engine
JP4102268B2 (en) Compression ignition internal combustion engine
JP5435157B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4406881B2 (en) Engine control device
JP4304463B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2010203333A (en) Control device for multi-cylinder internal combustion engine
JP4811139B2 (en) Intake and exhaust valve control device for internal combustion engine
JP2008115836A (en) Cylinder injection control device
JP2008196349A (en) Hydrogen-using internal combustion engine
JP2003090249A (en) Spark ignition type direct injection internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070703