JP2006046077A - Controller for hydrogen-added internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for a hydrogen-added internal combustion engine capable of suppressing fluctuation of torque by a method for preventing worsening of fuel economy and unnecessary increase of torque. <P>SOLUTION: When controlling amount of injection of gasoline and hydrogen at a ratio determined in accordance with an operation condition of the internal combustion engine, a ratio of hydrogen addition is corrected to an increase side when magnitude of torque fluctuation exceeds a predetermined value to suppress torque fluctuation. Each amount of injection of gasoline and hydrogen may be determined based on load rates shared by each of them. A load rate shared by each fuel can be obtained from a target load rate and the ratio of hydrogen addition determined from an operation condition of the internal combustion engine. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置に関し、特に、トルク変動を水素添加割合の増減によって抑制する技術に関する。   The present invention relates to a control device for a hydrogenated internal combustion engine that can be operated using gasoline and hydrogen as fuel, and more particularly to a technique for suppressing torque fluctuation by increasing or decreasing the hydrogenation rate.

従来、例えば特許文献1に開示されるように、ガソリンとともに水素を内燃機関の燃料として使用する技術が知られている。水素は燃焼性に優れているため、ガソリンに水素を添加することで内燃機関のリーンバーン領域を拡大することができ、燃費の向上やNOx排出量の低減といった顕著な効果を得られるようになる。また、特許文献1に開示されているように、燃焼状態の悪化によって失火や爆発力の低下が生じ、内燃機関が出力するトルクに変動が生じた場合には、水素の噴射量を増量してやることで、燃焼状態を改善してトルク変動を抑制することができるという効果もある。
特開2004−116398号公報 特開平6−200805号公報
Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1, a technique of using hydrogen as a fuel for an internal combustion engine together with gasoline is known. Since hydrogen is excellent in combustibility, the lean burn area of an internal combustion engine can be expanded by adding hydrogen to gasoline, and remarkable effects such as improvement of fuel consumption and reduction of NOx emissions can be obtained. . Further, as disclosed in Patent Document 1, when the misfire or reduction of explosive force occurs due to deterioration of the combustion state and the torque output from the internal combustion engine fluctuates, the hydrogen injection amount is increased. Thus, there is also an effect that torque fluctuation can be suppressed by improving the combustion state.
JP 2004-116398 A JP-A-6-200805

しかしながら、上記従来技術では、トルク変動が生じた場合、規定の燃料噴射量に水素噴射量の増量分が加わることになるため、その分、燃費は悪化することになる。また、水素噴射量の増量によって1サイクル当たりの総発熱量が増大するため、必要以上のトルクが出力されることにもなる。   However, in the above-described prior art, when torque fluctuation occurs, an increase in the hydrogen injection amount is added to the specified fuel injection amount, so that the fuel efficiency is deteriorated accordingly. Further, since the total heat generation amount per cycle is increased by increasing the hydrogen injection amount, more torque than necessary is output.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃費の悪化やトルクの不要な増大を招くことのない方法でトルクの変動を抑制できるようにした水素添加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 controls a hydrogenated internal combustion engine that can suppress fluctuations in torque in a manner that does not cause deterioration in fuel consumption or unnecessary increase in torque. An object is to provide an apparatus.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に応じて決定された割合でガソリンと水素の噴射量制御を行う燃料噴射量制御手段と、
前記内燃機関のトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
前記トルク変動検出手段により検出されたトルク変動の大きさが所定値を超えたときには、水素添加割合を増大側に補正することによりトルク変動を抑制するトルク変動抑制手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention provides a control device for a hydrogenated internal combustion engine operable with gasoline and hydrogen as fuels.
Fuel injection amount control means for performing injection amount control of gasoline and hydrogen at a ratio determined according to the operating state of the internal combustion engine;
Torque fluctuation detecting means for detecting fluctuations in torque of the internal combustion engine;
When the magnitude of torque fluctuation detected by the torque fluctuation detection means exceeds a predetermined value, torque fluctuation suppression means for suppressing the torque fluctuation by correcting the hydrogen addition ratio to the increase side;
It is characterized by having.

第2の発明は、上記第1の発明において、前記トルク変動抑制手段は、前記トルク変動検出手段により検出されたトルク変動の大きさが所定値以下のときには、水素添加割合を減少側に補正することを特徴としている。   In a second aspect based on the first aspect, the torque fluctuation suppressing means corrects the hydrogen addition ratio to the decreasing side when the magnitude of the torque fluctuation detected by the torque fluctuation detecting means is less than a predetermined value. It is characterized by that.

第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、前記トルク変動検出手段は、トルク変動として気筒間のトルク差を検出し、
前記トルク変動抑制手段は、水素添加割合の補正をトルク差に応じて気筒毎に実行することを特徴としている。
In a third aspect based on the first aspect or the second aspect, the torque variation detecting means detects a torque difference between the cylinders as a torque variation,
The torque fluctuation suppressing means performs correction of the hydrogen addition ratio for each cylinder in accordance with the torque difference.

第4の発明は、上記第1又は第2の発明において、前記内燃機関の運転状態から当量比の目標値を決定する目標当量比設定手段と、
目標当量比とガソリン噴射量及び水素噴射量から吸入空気量を決定する吸入空気量制御手段とをさらに備え、
前記トルク変動抑制手段は、水素添加割合が所定の上限値に達した場合には、水素添加割合の補正は中止して、目標当量比を増大側に補正することによりトルク変動を抑制することを特徴としている。
According to a fourth invention, in the first or second invention, a target equivalence ratio setting means for determining a target value of the equivalence ratio from an operating state of the internal combustion engine;
An intake air amount control means for determining an intake air amount from the target equivalent ratio, the gasoline injection amount, and the hydrogen injection amount;
When the hydrogen addition ratio reaches a predetermined upper limit, the torque fluctuation suppressing means stops correcting the hydrogen addition ratio and suppresses torque fluctuation by correcting the target equivalent ratio to the increasing side. It is a feature.

第5の発明は、上記の目的を達成するため、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態から当量比の目標値を決定する目標当量比設定手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて決定された割合でガソリンと水素の噴射量制御を行う燃料噴射量制御手段と、
目標当量比とガソリン噴射量及び水素噴射量から吸入空気量を決定する吸入空気量制御手段と、
前記内燃機関のトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
前記トルク変動検出手段により検出されたトルク変動の大きさが所定値を超えたときには、目標当量比を増大側に補正することによりトルク変動を抑制するトルク変動抑制手段とを備え、
前記トルク変動抑制手段は、目標当量比が所定の上限値に達したときには、水素の添加割合を増大側に補正するとともに目標当量比を減少側に補正することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a fifth invention provides a control device for a hydrogenated internal combustion engine operable with gasoline and hydrogen as fuels.
Target equivalence ratio setting means for determining a target value of the equivalence ratio from the operating state of the internal combustion engine;
Fuel injection amount control means for performing injection amount control of gasoline and hydrogen at a ratio determined according to the operating state of the internal combustion engine;
Intake air amount control means for determining the intake air amount from the target equivalent ratio, the gasoline injection amount, and the hydrogen injection amount;
Torque fluctuation detecting means for detecting fluctuations in torque of the internal combustion engine;
A torque fluctuation suppressing means for suppressing the torque fluctuation by correcting the target equivalence ratio to the increasing side when the magnitude of the torque fluctuation detected by the torque fluctuation detecting means exceeds a predetermined value;
The torque fluctuation suppressing means is characterized in that when the target equivalent ratio reaches a predetermined upper limit value, the hydrogen addition ratio is corrected to the increasing side and the target equivalent ratio is corrected to the decreasing side.

第6の発明は、上記第1乃至第5の何れか1つの発明において、前記燃料噴射量制御手段は、前記内燃機関の運転状態から前記内燃機関の負荷率の目標値を決定する目標負荷率設定手段と、前記内燃機関の運転状態から水素の添加割合を決定する水素添加割合設定手段とを含み、目標負荷率と水素添加割合からガソリンと水素のそれぞれが分担する負荷率を演算し、ガソリンが分担する負荷率からガソリン噴射量を決定するとともに、水素が分担する負荷率から水素噴射量を決定するように構成されていることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the fuel injection amount control means determines a target value of a load factor of the internal combustion engine from an operating state of the internal combustion engine. Setting means and a hydrogen addition ratio setting means for determining a hydrogen addition ratio from the operating state of the internal combustion engine, calculating a load factor shared by gasoline and hydrogen from the target load factor and the hydrogen addition ratio, The fuel injection amount is determined from the load factor shared by the fuel, and the hydrogen injection amount is determined from the load factor shared by the hydrogen.

第1の発明において水素添加割合が増大側に補正されると、それに応じて水素噴射量は増量され、逆にガソリン噴射量は水素添加割合の増大に伴うガソリン添加割合の減少によって減量される。その結果、全体でのエネルギ消費量は水素の増量分とガソリンの減量分とで相殺されることになり、燃費の悪化は防止される。また、水素噴射量が増量された分、ガソリン噴射量が減量されることから、内燃機関から出力されるトルクが不要に増大することも防止される。第1の発明によれば、燃費の悪化やトルクの不要な増大を招くことなく、トルクの変動を抑制することができる。   In the first aspect of the invention, when the hydrogen addition rate is corrected to increase, the hydrogen injection amount is increased accordingly, and conversely, the gasoline injection rate is reduced by decreasing the gasoline addition rate as the hydrogen addition rate increases. As a result, the overall energy consumption is offset by the increased amount of hydrogen and the decreased amount of gasoline, and the deterioration of fuel consumption is prevented. In addition, since the gasoline injection amount is reduced by the increase in the hydrogen injection amount, it is possible to prevent the torque output from the internal combustion engine from being increased unnecessarily. According to the first aspect of the present invention, torque fluctuations can be suppressed without causing deterioration of fuel consumption or unnecessary increase in torque.

また、第2の発明によれば、トルク変動が小さい状況では水素添加割合が減少側に補正されるので、水素の使用量を必要最小限に抑えることが可能になる。   Further, according to the second invention, since the hydrogen addition ratio is corrected to a decreasing side in a situation where torque fluctuation is small, it is possible to minimize the amount of hydrogen used.

また、第3の発明によれば、燃費の悪化やトルクの不要な増大を招くことなく、気筒間のトルク差の解消によってトルクの変動を抑制することができる。   Further, according to the third aspect, torque fluctuation can be suppressed by eliminating the torque difference between the cylinders without causing deterioration in fuel consumption or unnecessary increase in torque.

また、第4の発明によれば、水素添加割合が上限値に達した場合には、水素添加割合の補正によるトルク変動の抑制から、目標当量比の補正によるトルク変動の抑制に切り替えられるので、水素の使用量の増大を抑制しながらトルク変動を抑制することができる。   Further, according to the fourth invention, when the hydrogen addition ratio reaches the upper limit value, it is switched from suppression of torque fluctuation by correcting the hydrogen addition ratio to suppression of torque fluctuation by correcting the target equivalent ratio. Torque fluctuations can be suppressed while suppressing an increase in the amount of hydrogen used.

第5の発明において目標当量比が増大側に補正されると、気筒内の燃料濃度が濃くなって燃焼状態は良好になる。当量比の増大は吸入空気量の減少により実現されるので、トルクが不必要に増大することも防止される。また、当量比の増大に伴いNOxの排出量は増大していくが、目標当量比が上限値に達した場合には、水素添加割合が増大側に補正された上で目標当量比は減少側に補正されるので、NOxの排出量が過大になることは防止される。さらに、当量比が増大するとポンピング損失の増大によって燃費が悪化するが、目標当量比に上限が設けられることで燃費の悪化は抑制される。また、目標当量比が減少側に補正されるときには、水素添加割合が増大側に補正されているので、当量比が減少したとしても燃焼の悪化を招くことはない。第5の発明によれば、燃費の悪化やトルクの不要な増大を招くことなく、且つ、水素の使用を最小限に抑えながら、トルクの変動を抑制することができる。   In the fifth aspect of the invention, when the target equivalence ratio is corrected to the increasing side, the fuel concentration in the cylinder is increased and the combustion state is improved. Since the increase in the equivalence ratio is realized by the decrease in the intake air amount, the torque is prevented from increasing unnecessarily. In addition, the NOx emission increases as the equivalence ratio increases. However, when the target equivalence ratio reaches the upper limit, the target equivalence ratio is reduced after the hydrogen addition ratio is corrected to the increase side. Therefore, it is possible to prevent the NOx emission amount from becoming excessive. Further, when the equivalence ratio increases, the fuel efficiency deteriorates due to an increase in pumping loss, but the upper limit is provided for the target equivalence ratio, so that the deterioration of fuel economy is suppressed. Further, when the target equivalent ratio is corrected to the decreasing side, the hydrogen addition ratio is corrected to the increasing side, so that even if the equivalent ratio is decreased, deterioration of combustion is not caused. According to the fifth aspect of the present invention, torque fluctuations can be suppressed without causing deterioration of fuel consumption and unnecessary increase in torque and minimizing the use of hydrogen.

また、第6の発明によれば、水素噴射量とガソリン噴射量は目標負荷率を前提として決定されるので、内燃機関から出力されるトルクの不要な増大はより確実に防止される。   According to the sixth aspect of the invention, since the hydrogen injection amount and the gasoline injection amount are determined based on the target load factor, an unnecessary increase in the torque output from the internal combustion engine can be prevented more reliably.

実施の形態1.
以下、図1乃至図3を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
図1は本発明の実施の形態1としての制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関2は内部にピストン8が配置されたシリンダブロック6と、シリンダブロック6に組み付けられたシリンダヘッド4を備えている。ピストン8の上面からシリンダヘッド4までの空間は燃焼室10を形成しており、この燃焼室10に連通するように吸気ポート18と排気ポート20がシリンダヘッド4に形成されている。吸気ポート18と燃焼室10との接続部には、吸気ポート18と燃焼室10との連通状態を制御する吸気バルブ12が設けられ、排気ポート20と燃焼室10との接続部には、排気ポート20と燃焼室10との連通状態を制御する排気バルブ14が設けられている。また、シリンダヘッド4には、燃焼室10の頂部から燃焼室10内に突出するように点火プラグ16が取り付けられている。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device according to Embodiment 1 of the present invention is applied. The internal combustion engine 2 includes a cylinder block 6 in which a piston 8 is disposed, and a cylinder head 4 assembled to the cylinder block 6. A space from the upper surface of the piston 8 to the cylinder head 4 forms a combustion chamber 10, and an intake port 18 and an exhaust port 20 are formed in the cylinder head 4 so as to communicate with the combustion chamber 10. An intake valve 12 for controlling the communication state between the intake port 18 and the combustion chamber 10 is provided at a connection portion between the intake port 18 and the combustion chamber 10, and an exhaust gas is provided at a connection portion between the exhaust port 20 and the combustion chamber 10. An exhaust valve 14 for controlling the communication state between the port 20 and the combustion chamber 10 is provided. A spark plug 16 is attached to the cylinder head 4 so as to protrude from the top of the combustion chamber 10 into the combustion chamber 10.

シリンダヘッド4の吸気ポート18には、新気を燃焼室10内に導入するための吸気通路30が接続されている。吸気通路30の上流端にはエアクリーナ32が設けられ、新気はエアクリーナ32を介して吸気通路30内に取り込まれる。吸気通路30のエアクリーナ32の下流には、吸入空気量を測定するためのエアフローメータ76が取り付けられている。吸気通路30の下流部は気筒毎(吸気ポート18毎)に分岐しており、その分岐部にはサージタンク34が設けられている。吸気通路30のサージタンク34の上流には電子制御式のスロットルバルブ36が配置されている。スロットルバルブ36は燃焼室10へ吸入される空気量を調整するための装置であり、モータによって開閉駆動される。スロットルバルブ36には、その開度を測定するためのスロットルセンサ78が付設されている。   An intake passage 30 for introducing fresh air into the combustion chamber 10 is connected to the intake port 18 of the cylinder head 4. An air cleaner 32 is provided at the upstream end of the intake passage 30, and fresh air is taken into the intake passage 30 via the air cleaner 32. An air flow meter 76 for measuring the amount of intake air is attached downstream of the air cleaner 32 in the intake passage 30. A downstream portion of the intake passage 30 is branched for each cylinder (for each intake port 18), and a surge tank 34 is provided at the branched portion. An electronically controlled throttle valve 36 is disposed upstream of the surge tank 34 in the intake passage 30. The throttle valve 36 is a device for adjusting the amount of air taken into the combustion chamber 10 and is opened and closed by a motor. The throttle valve 36 is provided with a throttle sensor 78 for measuring the opening degree.

吸気通路30の吸気ポート18の近傍には燃料を噴射するための2つのインジェクタ50,60が気筒毎に設けられている。一方のインジェクタ60はガソリンインジェクタであり、通電制御により開閉駆動されてガソリンを噴射する電磁弁である。ガソリンインジェクタ60は、ガソリン通路64を介してガソリンタンク62に接続されている。ガソリン通路64にはガソリンポンプ66が配置され、ガソリンタンク62内のガソリンはガソリンポンプ66によって圧縮されてガソリンインジェクタ60に供給される。もう一方のインジェクタ50は水素インジェクタであり、通電制御により開閉駆動されて水素を噴射する電磁弁である。水素インジェクタ50は、水素通路54を介して水素タンク52に接続されている。水素通路54には水素ポンプ56が配置され、水素タンク52内の水素は水素ポンプ56によって圧縮されて水素インジェクタ50に供給される。   In the vicinity of the intake port 18 of the intake passage 30, two injectors 50 and 60 for injecting fuel are provided for each cylinder. One injector 60 is a gasoline injector, and is an electromagnetic valve that is driven to open and close by energization control and injects gasoline. The gasoline injector 60 is connected to a gasoline tank 62 via a gasoline passage 64. A gasoline pump 66 is disposed in the gasoline passage 64, and the gasoline in the gasoline tank 62 is compressed by the gasoline pump 66 and supplied to the gasoline injector 60. The other injector 50 is a hydrogen injector, which is an electromagnetic valve that is driven to open and close by energization control and injects hydrogen. The hydrogen injector 50 is connected to the hydrogen tank 52 via the hydrogen passage 54. A hydrogen pump 56 is disposed in the hydrogen passage 54, and hydrogen in the hydrogen tank 52 is compressed by the hydrogen pump 56 and supplied to the hydrogen injector 50.

また、内燃機関2には、その制御装置としてECU(Electronic Control Unit)70が備えられている。ECU70の出力側には前述のガソリンインジェクタ60,水素インジェクタ50,スロットルバルブ36等の種々の機器が接続されている。ECU70の入力側には前述のエアフローメータ76やスロットルセンサ78の他、アクセルポジションセンサ72やクランク角センサ74等の種々のセンサ類が接続されている。アクセルポジションセンサ72は、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するセンサであり、クランク角センサ74はクランク角に応じた信号を出力するセンサである。ECU70は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各機器を駆動するようになっている。   Further, the internal combustion engine 2 is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 70 as its control device. Various devices such as the gasoline injector 60, the hydrogen injector 50, and the throttle valve 36 are connected to the output side of the ECU 70. In addition to the air flow meter 76 and the throttle sensor 78 described above, various sensors such as an accelerator position sensor 72 and a crank angle sensor 74 are connected to the input side of the ECU 70. The accelerator position sensor 72 is a sensor that outputs a signal corresponding to the opening degree of the accelerator pedal, and the crank angle sensor 74 is a sensor that outputs a signal corresponding to the crank angle. The ECU 70 drives each device according to a predetermined control program based on the output of each sensor.

ECU70により実施される内燃機関2の制御の一つとして、ガソリンインジェクタ60からのガソリン噴射量、及び水素インジェクタ50からの水素噴射量を決定する燃料噴射量制御がある。図2は、ECU70により実行される燃料噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。本ルーチンは、一定のクランク角毎に周期的に実行される。   As one of the controls of the internal combustion engine 2 performed by the ECU 70, there is fuel injection amount control for determining the gasoline injection amount from the gasoline injector 60 and the hydrogen injection amount from the hydrogen injector 50. FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection amount control routine executed by the ECU 70. This routine is periodically executed at every constant crank angle.

燃料噴射量制御ルーチンの最初のステップ100では、アクセルポジションセンサ72の信号からアクセル開度が読み込まれるとともに、クランク角センサ74の信号から回転数(クランク軸の回転速度)が読み込まれる。次のステップ102では、予め記憶されているマップからステップ100で読み込まれたアクセル開度と回転数に応じた内燃機関2の負荷率の目標値(目標負荷率)が算出される。負荷率は内燃機関2の負荷状態を数値で表したものであり、無負荷のときに0%となり全負荷のときに100%となる。また、ステップ104では、予め記憶されているマップからステップ100で読み込まれたアクセル開度と回転数に応じた水素添加割合が算出される。本実施形態では、ガソリンと水素を合わせた燃料全体の総発熱量に対する水素の発熱量の比として水素添加割合を定義する。   In the first step 100 of the fuel injection amount control routine, the accelerator opening is read from the signal of the accelerator position sensor 72, and the rotation speed (the rotation speed of the crankshaft) is read from the signal of the crank angle sensor 74. In the next step 102, a target value (target load factor) of the load factor of the internal combustion engine 2 corresponding to the accelerator opening and the rotational speed read in step 100 is calculated from a map stored in advance. The load factor is a numerical value representing the load state of the internal combustion engine 2, and is 0% when there is no load and 100% when there is a full load. In step 104, a hydrogen addition ratio corresponding to the accelerator opening and the rotational speed read in step 100 is calculated from a map stored in advance. In the present embodiment, the hydrogen addition ratio is defined as the ratio of the calorific value of hydrogen to the total calorific value of the entire fuel including gasoline and hydrogen.

次のステップ106では、目標負荷率と水素添加割合から、次の式(1)及び式(2)を用いてガソリンと水素のそれぞれが分担する負荷率が算出される。
水素負荷率 = 目標負荷率 × 水素添加割合 ・・・(1)
ガソリン負荷率 = 目標負荷率 − 水素負荷率 ・・・(2)
上記の式(1)及び式(2)において、目標負荷率には、ステップ102で算出された値が用いられる。一方、水素添加割合には、ステップ104で算出された水素添加割合を基本値として、この基本値を後述する水素添加割合制御ルーチンにより補正した値が用いられる。
In the next step 106, the load factor shared by gasoline and hydrogen is calculated from the target load factor and the hydrogen addition ratio using the following equations (1) and (2).
Hydrogen load factor = target load factor x hydrogen addition ratio (1)
Gasoline load factor = target load factor-hydrogen load factor (2)
In the above formulas (1) and (2), the value calculated in step 102 is used as the target load factor. On the other hand, as the hydrogen addition ratio, a value obtained by correcting the basic value by a hydrogen addition ratio control routine described later, using the hydrogen addition ratio calculated in step 104 as a basic value, is used.

さらに次のステップ108では、次の式(3)を用いて水素負荷率から水素インジェクタ50の開弁時間が算出されるとともに、次の式(4)を用いてガソリン負荷率からガソリンインジェクタ60の開弁時間が算出される。
水素インジェクタ開弁時間 = 水素負荷率 × 係数1 ・・・(3)
ガソリンインジェクタ開弁時間 = ガソリン負荷率 × 係数2 ・・・(4)
上記の式(3)及び式(4)において、各係数は、各インジェクタの単位開弁時間当たりの燃料噴射量や各燃料の単位量当たりの発熱量等から決定されている。これら係数は固定値でもよく変数でもよい。ただし、係数1に関しては、温度や圧力による水素の体積変化を考慮して水素通路54を流れる水素の温度や圧力によって決まる変数とするのが好ましい。
In the next step 108, the valve opening time of the hydrogen injector 50 is calculated from the hydrogen load factor using the following equation (3), and the gasoline injector 60 is calculated from the gasoline load factor using the following equation (4). The valve opening time is calculated.
Hydrogen injector valve opening time = Hydrogen load factor x Factor 1 (3)
Gasoline injector valve opening time = gasoline load factor x factor 2 (4)
In the above equations (3) and (4), each coefficient is determined from the fuel injection amount per unit valve opening time of each injector, the heat generation amount per unit amount of each fuel, and the like. These coefficients may be fixed values or variables. However, the coefficient 1 is preferably a variable determined by the temperature and pressure of hydrogen flowing through the hydrogen passage 54 in consideration of the volume change of hydrogen due to temperature and pressure.

ステップ108で算出された水素インジェクタ開弁時間は、水素インジェクタ50を駆動するECU70内のドライバにセットされる。またガソリンインジェクタ開弁時間は、ガソリンインジェクタ60を駆動するECU70内のドライバにセットされる。ステップ108の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、各ドライバはステップ108で設定された各開弁時間に基づいて各インジェクタ50,60を駆動する。   The hydrogen injector valve opening time calculated in step 108 is set in a driver in the ECU 70 that drives the hydrogen injector 50. The gasoline injector valve opening time is set in a driver in the ECU 70 that drives the gasoline injector 60. The process of step 108 is executed before the fuel injection timing, and each driver drives each injector 50, 60 based on each valve opening time set in step 108.

上記の燃料噴射量制御ルーチンはECU70により実行される基本制御ルーチンの1つである。ECU70により実行される他の基本制御ルーチンとしては、吸入空気量を決定する吸入空気量制御ルーチンがある。吸入空気量制御ルーチンでは、まず、内燃機関2の運転状態(例えば、アクセル開度及び回転数)から当量比の目標値(目標当量比)が決定される。目標当量比が決まれば、燃料噴射量制御ルーチンで決定された各燃料噴射量と目標当量比から吸入空気量が決定される。決定された吸入空気量は、スロットルバルブ36を駆動するECU70内のドライバにセットされ、ドライバはセットされた吸入空気量に基づいてスロットルバルブ36を駆動する。なお、本実施形態の内燃機関2のような水素添加内燃機関では、ガソリンに水素を添加することで、ガソリンのみの場合よりも低当量比下で安定した燃焼が可能になる。このとき、安定した燃焼が確保できる限りは、当量比をより小さくしたほうが燃焼温度を低下させてNOx排出量を低減することができる。したがって、本実施形態にかかる吸入空気量制御ルーチンでは、安定した燃焼を確保可能なほぼ限界の最小当量比が目標当量比として設定される。   The fuel injection amount control routine is one of basic control routines executed by the ECU 70. Another basic control routine executed by the ECU 70 is an intake air amount control routine for determining the intake air amount. In the intake air amount control routine, first, the target value (target equivalent ratio) of the equivalence ratio is determined from the operating state of the internal combustion engine 2 (for example, the accelerator opening and the rotational speed). When the target equivalence ratio is determined, the intake air amount is determined from each fuel injection amount determined in the fuel injection amount control routine and the target equivalent ratio. The determined intake air amount is set in a driver in the ECU 70 that drives the throttle valve 36, and the driver drives the throttle valve 36 based on the set intake air amount. Note that in a hydrogenated internal combustion engine such as the internal combustion engine 2 of the present embodiment, by adding hydrogen to gasoline, stable combustion can be performed under a lower equivalent ratio than in the case of gasoline alone. At this time, as long as stable combustion can be ensured, lowering the equivalence ratio can lower the combustion temperature and reduce NOx emissions. Therefore, in the intake air amount control routine according to the present embodiment, the almost equivalent minimum equivalent ratio that can ensure stable combustion is set as the target equivalent ratio.

ECU70は、上記の各基本ルーチンととともに、燃料噴射量制御にかかるルーチンとして次の水素添加割合制御ルーチンも実行する。図3は、ECU70により実行される水素添加割合制御ルーチンについて示すフローチャートである。本ルーチンは、燃焼状態の悪化に伴い発生するトルクの変動の抑制を目的として実行されるルーチンであり、一定クランク角毎に周期的に実行される。   The ECU 70 also executes the following hydrogen addition ratio control routine as a routine related to the fuel injection amount control together with the above basic routines. FIG. 3 is a flowchart showing a hydrogen addition ratio control routine executed by the ECU 70. This routine is a routine that is executed for the purpose of suppressing fluctuations in torque that occurs as the combustion state deteriorates, and is periodically executed at fixed crank angles.

水素添加割合制御ルーチンの最初のステップ200では、現在の内燃機関2の運転領域がトルク変動フィードバック領域にあるか否か判定される。トルク変動フィードバックとはステップ202以降の処理を指し、トルク変動フィードバック領域とはステップ202以降の処理を実行する必要のある運転領域、具体的には、トルク変動が生じやすい低回転低負荷領域を指している。内燃機関2の運転領域がトルク変動フィードバック領域から外れている場合には、ステップ202以降の処理は実行されない。   In the first step 200 of the hydrogen addition ratio control routine, it is determined whether or not the current operation region of the internal combustion engine 2 is in the torque fluctuation feedback region. The torque fluctuation feedback refers to the processing after step 202, and the torque fluctuation feedback area refers to the operation area where the processing after step 202 needs to be executed, specifically, the low rotation / low load area where torque fluctuation is likely to occur. ing. When the operation region of the internal combustion engine 2 is out of the torque fluctuation feedback region, the processing after step 202 is not executed.

内燃機関2の運転領域がトルク変動フィードバック領域に入った場合には、トルク変動が悪化しているか否か、つまり、トルク変動の大きさが所定の基準値を超えたか否か判定される(ステップ202)。トルク変動の大きさを示す指標値としては、過去複数サイクルにおけるトルクの標準偏差や分散を用いてもよく、過去複数サイクルにおけるトルクの軌跡長を用いてもよい。或いは、過去複数サイクルにおけるトルクの最大値と最小値との差を指標値として用いてもよい。内燃機関2が出力するトルクはトルクセンサによって直接検出する他、クランク角センサ74から供給される信号に基づいてクランク軸の角加速度を求め、これをトルク対応値として用いることも可能である。或いは、燃焼室10内の圧力を検出する筒内圧センサを備える場合には、筒内圧センサから供給される信号とクランク角センサ74から供給される信号とに基づいて図示トルクを算出し、これをトルク対応値として用いることも可能である。   When the operating range of the internal combustion engine 2 enters the torque fluctuation feedback area, it is determined whether or not the torque fluctuation has deteriorated, that is, whether or not the magnitude of the torque fluctuation has exceeded a predetermined reference value (step) 202). As an index value indicating the magnitude of torque fluctuation, the standard deviation or variance of torque in the past plural cycles may be used, or the trajectory length of torque in the past plural cycles may be used. Alternatively, the difference between the maximum value and the minimum value of torque in a plurality of past cycles may be used as the index value. The torque output from the internal combustion engine 2 can be directly detected by a torque sensor, or the angular acceleration of the crankshaft can be obtained based on a signal supplied from the crank angle sensor 74 and used as a torque corresponding value. Alternatively, when an in-cylinder pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber 10 is provided, the indicated torque is calculated based on the signal supplied from the in-cylinder pressure sensor and the signal supplied from the crank angle sensor 74, and this is calculated. It can also be used as a torque corresponding value.

ステップ202の判定の結果、トルク変動が悪化していると判定された場合には、水素添加割合が増大側に補正される(ステップ204)。具体的には、現在の水素添加割合に所定割合(例えば数%)が補正値として加算される。前述のようにステップ104で算出される水素添加割合は基本値であり、ステップ204の処理が実行される度に基本値に補正値が加算されていく。ステップ108で算出される水素インジェクタ開弁時間は補正された水素添加割合に基づいて設定されるので、水素添加割合が増大側に補正された結果、水素インジェクタ50からの水素噴射量は増量される。逆にガソリンインジェクタ60からのガソリン噴射量は、水素添加割合の増大に伴うガソリン添加割合の減少によって減量される。   As a result of the determination in step 202, when it is determined that the torque fluctuation has deteriorated, the hydrogen addition ratio is corrected to the increase side (step 204). Specifically, a predetermined ratio (for example, several percent) is added as a correction value to the current hydrogen addition ratio. As described above, the hydrogen addition ratio calculated in step 104 is a basic value, and a correction value is added to the basic value every time the process of step 204 is executed. Since the hydrogen injector valve opening time calculated in step 108 is set based on the corrected hydrogen addition rate, the hydrogen injection rate from the hydrogen injector 50 is increased as a result of correcting the hydrogen addition rate to the increase side. . Conversely, the gasoline injection amount from the gasoline injector 60 is reduced by a decrease in the gasoline addition rate accompanying an increase in the hydrogen addition rate.

一方、ステップ202の判定の結果、トルク変動が悪化していないと判定された場合には、水素添加割合が減少側に補正される(ステップ206)。具体的には、現在の水素添加割合から所定割合(例えば数%)が補正値として減算される。ステップ206の処理が実行される度に基本値から補正値が減算されていく。水素添加割合が減少側に補正された結果、水素インジェクタ50からの水素噴射量は減量され、逆にガソリンインジェクタ60からのガソリン噴射量は、水素添加割合の減少に伴うガソリン添加割合の増大によって増量される。   On the other hand, if it is determined that the torque fluctuation has not deteriorated as a result of the determination in step 202, the hydrogen addition ratio is corrected to the decreasing side (step 206). Specifically, a predetermined ratio (for example, several%) is subtracted as a correction value from the current hydrogen addition ratio. Every time the process of step 206 is executed, the correction value is subtracted from the basic value. As a result of correcting the hydrogen addition rate to the decrease side, the hydrogen injection amount from the hydrogen injector 50 is reduced, and conversely, the gasoline injection amount from the gasoline injector 60 is increased by an increase in the gasoline addition rate accompanying a decrease in the hydrogen addition rate. Is done.

上記の水素添加割合制御ルーチンによれば、トルク変動が悪化した場合には水素添加割合が増大側に補正されることで燃焼が改善され、トルク変動は抑制される。このとき、水素添加割合の増大により水素噴射量は増量されるが、逆にガソリン噴射量は減量されるので、全体でのエネルギ消費量(熱量の消費量)は水素の増量分とガソリンの減量分とで相殺されることになり、燃費の悪化は防止される。また、燃焼性に優れた水素の添加割合が増大する分、若干のトルクの上昇はあるものの、水素噴射量とガソリン噴射量は燃料噴射量制御ルーチンにおいて目標負荷率を前提として決定されるので、トルクが不要に増大することは防止される。   According to the hydrogen addition ratio control routine described above, when the torque fluctuation is deteriorated, the hydrogen addition ratio is corrected to the increase side, whereby the combustion is improved and the torque fluctuation is suppressed. At this time, the hydrogen injection amount is increased by increasing the hydrogen addition ratio, but the gasoline injection amount is decreased on the contrary, so the total energy consumption (heat consumption) is the increase in hydrogen and the decrease in gasoline. It will be offset by minutes, and fuel consumption will be prevented from deteriorating. In addition, the amount of hydrogen injection and gasoline injection amount are determined in the fuel injection amount control routine on the premise of the target load factor, although there is a slight increase in torque due to the increase in the hydrogen addition ratio with excellent combustibility. The torque is prevented from increasing unnecessarily.

また、上記の水素添加割合制御ルーチンによれば、トルク変動の悪化が認められない状況では水素添加割合が減少側に補正されるので、水素噴射量は減量され、ガソリンに比較して車両への搭載容量の小さい水素の使用量を必要最小限に抑えることが可能になる。このときも、各燃料の増減にかかわらず内燃機関2から出力されるトルクが不要に増大することは防止される。   Further, according to the above hydrogen addition ratio control routine, the hydrogen addition ratio is corrected to a decrease side in a situation in which no deterioration in torque fluctuation is observed, so the hydrogen injection amount is reduced, and compared to gasoline, the hydrogen injection ratio is reduced. It becomes possible to minimize the usage of hydrogen with a small installed capacity. Also at this time, it is possible to prevent the torque output from the internal combustion engine 2 from increasing unnecessarily regardless of the increase or decrease of each fuel.

なお、上記実施の形態では、ECU70により図2の燃料噴射量制御ルーチンが実行されることで、第1の発明の「燃料噴射量制御手段」、及び、第6の発明の「目標負荷率設定手段」、「水素添加割合設定手段」及び「燃料噴射量制御手段」が実現されている。また、ECU70により図3の水素添加割合制御ルーチンが実行されることで、第1の発明の「トルク変動検出手段」及び「トルク変動抑制手段」、並びに第2の発明の「トルク変動抑制手段」が実現されている。   In the above embodiment, the ECU 70 executes the fuel injection amount control routine of FIG. 2 so that the “fuel injection amount control means” according to the first invention and the “target load factor setting” according to the sixth invention. Means "," hydrogen addition ratio setting means "and" fuel injection amount control means "are realized. 3 is executed by the ECU 70, the “torque fluctuation detecting means” and the “torque fluctuation suppressing means” of the first invention, and the “torque fluctuation suppressing means” of the second invention. Is realized.

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。
本発明の実施の形態2としての制御装置は、実施の形態1において、ECU70に、図3の水素添加割合制御ルーチンに代えて図4の水素添加割合制御ルーチンを実行させることにより実現することができる。基本ルーチンである燃料噴射量制御ルーチン及び吸入空気量制御ルーチンは、本実施形態においても実行されている。
Embodiment 2.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The control device as the second embodiment of the present invention can be realized by causing the ECU 70 to execute the hydrogen addition ratio control routine of FIG. 4 instead of the hydrogen addition ratio control routine of FIG. 3 in the first embodiment. it can. The fuel injection amount control routine and the intake air amount control routine, which are basic routines, are also executed in this embodiment.

内燃機関2では各気筒で順番に爆発が起こるため、各気筒のトルクに差があると内燃機関2から出力されるトルクは変動することになる。本実施形態では、図4の水素添加割合制御ルーチンにより気筒毎に水素添加割合を制御することで、気筒間のトルク差の減少を図っている。なお、本ルーチンも一定クランク角毎に周期的に実行される。   In the internal combustion engine 2, explosions occur in order in each cylinder. Therefore, if there is a difference in torque between the cylinders, the torque output from the internal combustion engine 2 varies. In this embodiment, the torque difference between the cylinders is reduced by controlling the hydrogen addition ratio for each cylinder by the hydrogen addition ratio control routine of FIG. Note that this routine is also periodically executed at fixed crank angles.

図4の水素添加割合制御ルーチンの最初のステップ300では、現在の内燃機関2の運転領域がトルク変動フィードバック領域にあるか否か判定される。内燃機関2の運転領域がトルク変動フィードバック領域に入った場合には、ステップ302以降のトルク変動フィードバック処理が気筒毎に順に実行される。ここでは、4気筒エンジンを想定しており、本ルーチンの1回の実行でステップ302以降の処理は4回繰り返されるようになっている。   In the first step 300 of the hydrogen addition ratio control routine of FIG. 4, it is determined whether or not the current operation region of the internal combustion engine 2 is in the torque fluctuation feedback region. When the operating area of the internal combustion engine 2 enters the torque fluctuation feedback area, the torque fluctuation feedback processing after step 302 is sequentially executed for each cylinder. Here, a 4-cylinder engine is assumed, and the processing after step 302 is repeated four times in one execution of this routine.

ステップ302では、対象気筒(i気筒:i=1〜4)のトルクが全気筒の中で最小か否か判定される。本ルーチンの実行時、ECU70は、過去複数サイクルにおける各気筒の平均トルクを算出しており、ステップ302では各気筒の平均トルクが比較される。対象気筒のトルクが最小の場合には、対象気筒における水素添加割合が増大側に補正される(ステップ304)。水素添加割合の補正方法は実施の形態1と同様であるので、ここでは説明を省略する。水素添加割合の増大補正により、対象気筒の水素インジェクタ50からの水素噴射量は増量され、逆に対象気筒のガソリンインジェクタ60からのガソリン噴射量は、水素添加割合の増大に伴うガソリン添加割合の減少によって減量される。   In step 302, it is determined whether or not the torque of the target cylinder (i cylinder: i = 1 to 4) is the smallest among all the cylinders. When executing this routine, the ECU 70 calculates the average torque of each cylinder in the past plural cycles, and in step 302, the average torque of each cylinder is compared. When the torque of the target cylinder is minimum, the hydrogen addition ratio in the target cylinder is corrected to the increasing side (step 304). Since the method for correcting the hydrogen addition ratio is the same as that in Embodiment 1, the description thereof is omitted here. Due to the increase correction of the hydrogen addition ratio, the hydrogen injection amount from the hydrogen injector 50 of the target cylinder is increased, and conversely, the gasoline injection amount from the gasoline injector 60 of the target cylinder decreases as the hydrogen addition ratio increases. Is lost.

ステップ302の判定の結果、対象気筒のトルクが最小ではない場合には、次に、対象気筒のトルクが全気筒の中で最大か否か判定される(ステップ306)。対象気筒のトルクが最大と判定された場合には、対象気筒における水素添加割合が減少側に補正される(ステップ308)。これにより、対象気筒の水素インジェクタ50からの水素噴射量は減量され、逆に対象気筒のガソリンインジェクタ60からのガソリン噴射量は、水素添加割合の減少に伴うガソリン添加割合の増大によって増量される。一方、対象気筒のトルクが最小でも最大でもない場合には、対象気筒の水素添加割合は現状の値に維持される。   If the result of determination in step 302 is that the torque of the target cylinder is not minimum, it is next determined whether or not the torque of the target cylinder is maximum among all the cylinders (step 306). When it is determined that the torque of the target cylinder is maximum, the hydrogen addition ratio in the target cylinder is corrected to the decreasing side (step 308). As a result, the hydrogen injection amount from the hydrogen injector 50 of the target cylinder is decreased, and conversely, the gasoline injection amount from the gasoline injector 60 of the target cylinder is increased by an increase in the gasoline addition rate accompanying a decrease in the hydrogen addition rate. On the other hand, when the torque of the target cylinder is neither minimum nor maximum, the hydrogen addition ratio of the target cylinder is maintained at the current value.

ステップ302以降の一連の処理が4気筒全てについて実行されることで、トルクが最小の気筒については水素噴射量が増量されるとともにガソリン噴射量は減量される。その結果、トルク最小の気筒では燃焼が改善され、失火や爆発力の低下が抑制されて平均トルクが向上する。これにより、気筒間のトルク差は減少することになり、内燃機関2から出力されるトルクの変動は抑制される。また、水素噴射量は増量されるが、逆にガソリン噴射量は減量されるので、全体での燃料の消費量は水素の増量分とガソリンの減量分とで相殺されることになり、燃費の悪化は防止される。   By executing a series of processes after step 302 for all four cylinders, the hydrogen injection amount is increased and the gasoline injection amount is decreased for the cylinder with the smallest torque. As a result, combustion is improved in the cylinder having the minimum torque, and misfire and a decrease in explosive force are suppressed, and the average torque is improved. Thereby, the torque difference between the cylinders is reduced, and the fluctuation of the torque output from the internal combustion engine 2 is suppressed. In addition, the hydrogen injection amount is increased, but the gasoline injection amount is decreased, so the overall fuel consumption is offset by the increase in hydrogen and the decrease in gasoline. Deterioration is prevented.

さらに、上記の水素添加割合制御ルーチンによれば、トルクが最大の気筒、すなわち、燃焼が良好な気筒については水素噴射量が減量されるので、水素の使用量を必要最小限に抑えることが可能になる。   Furthermore, according to the above hydrogen addition ratio control routine, the hydrogen injection amount is reduced for the cylinder with the maximum torque, that is, the cylinder with good combustion, so that the amount of hydrogen used can be minimized. become.

なお、上記実施の形態では、ECU70により図4の水素添加割合制御ルーチンが実行されることで、第3の発明の「トルク変動検出手段」及び「トルク変動抑制手段」が実現されている。   In the above embodiment, the ECU 70 executes the hydrogen addition ratio control routine of FIG. 4 to realize the “torque fluctuation detecting means” and the “torque fluctuation suppressing means” of the third invention.

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。
本発明の実施の形態3としての制御装置は、実施の形態1において、ECU70に、図図3の水素添加割合制御ルーチンに代えて図5のトルク変動制御ルーチンを実行させることにより実現することができる。基本ルーチンである燃料噴射量制御ルーチン及び吸入空気量制御ルーチンは、本実施形態においても実行されている。
Embodiment 3.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The control device as the third embodiment of the present invention can be realized by causing the ECU 70 to execute the torque fluctuation control routine of FIG. 5 instead of the hydrogen addition ratio control routine of FIG. 3 in the first embodiment. it can. The fuel injection amount control routine and the intake air amount control routine, which are basic routines, are also executed in this embodiment.

実施の形態1では、トルクの変動が抑制されるまで水素添加割合は増大側に補正され、水素噴射量は増量されることになる。しかし、水素タンク52の容量は小さいため、水素を大量に使用すると早期に枯渇してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、図5のトルク変動制御ルーチンにおいて水素添加割合に上限値を設け、水素添加割合が上限値に達した場合には、トルク変動の抑制方法を水素添加割合の補正による方法から他の方法に切り替えることで、水素使用量の抑制を図っている。なお、本ルーチンも一定クランク角毎に周期的に実行される。   In the first embodiment, the hydrogen addition ratio is corrected to the increasing side until the torque fluctuation is suppressed, and the hydrogen injection amount is increased. However, since the capacity of the hydrogen tank 52 is small, if a large amount of hydrogen is used, it may be depleted at an early stage. Therefore, in the present embodiment, in the torque fluctuation control routine of FIG. 5, an upper limit value is provided for the hydrogen addition ratio, and when the hydrogen addition ratio reaches the upper limit value, a torque fluctuation suppression method is a method by correcting the hydrogen addition ratio. By switching from to other methods, the amount of hydrogen used is reduced. Note that this routine is also periodically executed at fixed crank angles.

図5のトルク変動制御ルーチンの最初のステップ400では、現時点の水素添加割合が所定の上限値以内にあるか否か判定される。水素添加割合が未だ上限値を超えていない場合には、水素添加割合フィードバックが実行される(ステップ402)。水素添加割合フィードバックとは、図3により説明した水素添加割合制御ルーチンによる水素添加割合の増減制御のことを意味している。トルク変動の大きさが所定の基準値を超えた場合には水素添加割合が増大側に補正され、トルク変動の大きさが基準値以下の場合には水素添加割合は減少側に補正される。   In the first step 400 of the torque fluctuation control routine of FIG. 5, it is determined whether or not the current hydrogen addition ratio is within a predetermined upper limit value. If the hydrogen addition rate has not yet exceeded the upper limit value, hydrogen addition rate feedback is executed (step 402). The hydrogen addition rate feedback means the increase / decrease control of the hydrogen addition rate by the hydrogen addition rate control routine described with reference to FIG. When the magnitude of torque fluctuation exceeds a predetermined reference value, the hydrogen addition ratio is corrected to the increasing side, and when the magnitude of torque fluctuation is equal to or less than the reference value, the hydrogen addition ratio is corrected to the decreasing side.

水素添加割合フィードバックでは、水素添加割合は内燃機関2の燃焼状態に応じて増減される。内燃機関2の燃焼状態が良くない場合には、水素添加割合は次第に増大側に補正されていき、やがて上限値を超えることになる。ステップ400の判定で現時点の水素添加割合が上限値を超えたと判定された場合には、水素添加割合フィードバックから次に説明する当量比フィードバックに切り替えられる(ステップ404)。   In the hydrogen addition rate feedback, the hydrogen addition rate is increased or decreased according to the combustion state of the internal combustion engine 2. When the combustion state of the internal combustion engine 2 is not good, the hydrogen addition rate is gradually corrected to the increasing side, and eventually exceeds the upper limit value. If it is determined in step 400 that the current hydrogen addition ratio has exceeded the upper limit value, the hydrogen addition ratio feedback is switched to the equivalent ratio feedback described below (step 404).

実施の形態1で説明したように、ECU70は、吸入空気量制御ルーチンの実行によって内燃機関2の運転状態から目標当量比を決定し、目標当量比と各燃料の噴射量から吸入空気量を決定している。当量比フィードバックでは、この目標当量比がトルク変動の大きさに応じて増減制御される。具体的には、まず、内燃機関2の運転状態がトルク変動フィードバック領域にあるか否か判定される(図3のステップ200に相当)。運転領域がトルク変動フィードバック領域にある場合には、トルク変動の大きさが所定の基準値を超えているか否か判定される(図3のステップ202に相当)。トルク変動の大きさが所定の基準値を超えた場合には目標当量比が増大側に補正される(図3のステップ204に相当)。目標当量比の補正は、前述の水素添加割合の補正と同様な方法で行うことができる。目標当量比が増大側に補正されることで吸入空気量は減量され、その結果、気筒内の燃料濃度が濃くなって燃焼状態は良好になる。つまり、トルク変動は抑制される。また、上記のように当量比の増大は吸入空気量の減少により実現されるので、燃費が悪化することは防止され、トルクが不必要に増大することも防止される。一方、トルク変動の大きさが基準値以下の場合には目標当量比は減少側に補正される(図3のステップ206に相当)。目標当量比が減少側に補正されることで吸入空気量は増量され、その結果、気筒内の燃焼温度が低下してNOx生成量は減少する。   As described in the first embodiment, the ECU 70 determines the target equivalent ratio from the operating state of the internal combustion engine 2 by executing the intake air amount control routine, and determines the intake air amount from the target equivalent ratio and the injection amount of each fuel. is doing. In the equivalence ratio feedback, the target equivalence ratio is controlled to increase or decrease according to the magnitude of torque fluctuation. Specifically, first, it is determined whether or not the operating state of the internal combustion engine 2 is in the torque fluctuation feedback region (corresponding to step 200 in FIG. 3). When the operation region is in the torque fluctuation feedback region, it is determined whether or not the magnitude of torque fluctuation exceeds a predetermined reference value (corresponding to step 202 in FIG. 3). When the magnitude of the torque fluctuation exceeds a predetermined reference value, the target equivalence ratio is corrected to the increasing side (corresponding to step 204 in FIG. 3). The target equivalent ratio can be corrected by the same method as the correction of the hydrogen addition ratio described above. By correcting the target equivalence ratio to the increase side, the intake air amount is reduced, and as a result, the fuel concentration in the cylinder becomes high and the combustion state becomes good. That is, torque fluctuation is suppressed. Further, as described above, the increase in the equivalence ratio is realized by the decrease in the intake air amount, so that the fuel consumption is prevented from deteriorating and the torque is prevented from increasing unnecessarily. On the other hand, when the magnitude of torque fluctuation is less than or equal to the reference value, the target equivalent ratio is corrected to the decreasing side (corresponding to step 206 in FIG. 3). By correcting the target equivalence ratio to the decreasing side, the intake air amount is increased. As a result, the combustion temperature in the cylinder is lowered and the NOx generation amount is reduced.

上記のように水素添加割合フィードバックによるトルク変動の抑制から、目標当量比フィードバックによるトルク変動の抑制に切り替えられることで、水素の使用量の増大を抑制しながらトルク変動を抑制することが可能になる。続くステップ406では、ステップ408及び410の処理の実行から一定時間(或いは一定クランク角)が経過しているか否か判定される。これらの処理は、一定時間毎に本ルーチンの実行周期よりも長い周期で実行される処理である。前回の実行から一定時間が経過した場合には、まず、水素添加割合が減少側に補正される(ステップ408)。次に、目標当量比が減少側に補正される(ステップ410)。水素添加割合の減少補正、目標当量比の減少補正が長周期で実行されることにより、水素添加割合及び当量比は全体的に抑制されることになる。その結果、水素使用量は抑制され、また、NOx排出量も抑制される。なお、ステップ408の処理により水素添加割合が上限値以下まで低下した場合には、再び目標当量比フィードバックから水素添加割合フィードバックに切り替えられる。   As described above, switching from torque fluctuation suppression by hydrogen addition rate feedback to torque fluctuation suppression by target equivalent ratio feedback makes it possible to suppress torque fluctuation while suppressing an increase in the amount of hydrogen used. . In the subsequent step 406, it is determined whether or not a certain time (or a certain crank angle) has elapsed since the execution of the processing in steps 408 and 410. These processes are executed at a period longer than the execution period of this routine at regular intervals. When a certain time has elapsed since the previous execution, first, the hydrogen addition ratio is corrected to the decreasing side (step 408). Next, the target equivalent ratio is corrected to the decreasing side (step 410). By executing the reduction correction of the hydrogen addition ratio and the reduction correction of the target equivalent ratio in a long cycle, the hydrogen addition ratio and the equivalent ratio are suppressed as a whole. As a result, the amount of hydrogen used is suppressed, and the NOx emission amount is also suppressed. In addition, when the hydrogen addition rate is reduced to the upper limit value or less by the processing in step 408, the target equivalent ratio feedback is switched to the hydrogen addition rate feedback again.

上記実施の形態では、ECU70により図5のトルク変動制御ルーチンが実行されることで、第4の発明の「トルク変動抑制手段」が実現されている。また、前述の吸入空気量制御ルーチンが実行されることにより、第4の発明の「目標当量比設定手段」及び「吸入空気量制御手段」が実現されている。   In the above embodiment, the “torque fluctuation suppressing means” of the fourth aspect of the present invention is realized by the ECU 70 executing the torque fluctuation control routine of FIG. Further, by executing the intake air amount control routine described above, the “target equivalent ratio setting means” and the “intake air amount control means” of the fourth invention are realized.

実施の形態4.
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本発明の実施の形態4としての制御装置は、実施の形態1において、ECU70に、図3の水素添加割合制御ルーチンに代えて図6のトルク変動制御ルーチンを実行させることにより実現することができる。基本ルーチンである燃料噴射量制御ルーチン及び吸入空気量制御ルーチンは、本実施形態においても実行されている。
Embodiment 4.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The control device as the fourth embodiment of the present invention can be realized by causing the ECU 70 to execute the torque fluctuation control routine of FIG. 6 instead of the hydrogen addition ratio control routine of FIG. 3 in the first embodiment. . The fuel injection amount control routine and the intake air amount control routine, which are basic routines, are also executed in this embodiment.

実施の形態3で説明したように、トルク変動の抑制方法としては水素添加割合の補正による方法と目標当量比の補正による方法とがある。本実施形態では、目標当量比の補正によってトルク変動の抑制を図るものとする。ただし、当量比を大きくすると燃焼温度が上昇してNOx生成量が増大するため、目標当量比の設定値には上限がある。そこで、本実施形態では、図6のトルク変動制御ルーチンにおいて目標当量比に上限値を設けた上で、目標当量比の補正によってトルク変動の抑制を図っている。なお、本ルーチンも一定クランク角毎に周期的に実行される。   As described in the third embodiment, the torque fluctuation suppression method includes a method by correcting the hydrogen addition ratio and a method by correcting the target equivalent ratio. In the present embodiment, torque fluctuations are suppressed by correcting the target equivalent ratio. However, if the equivalence ratio is increased, the combustion temperature rises and the NOx generation amount increases, so there is an upper limit to the set value of the target equivalence ratio. Therefore, in the present embodiment, an upper limit value is provided for the target equivalence ratio in the torque fluctuation control routine of FIG. 6, and torque fluctuation is suppressed by correcting the target equivalent ratio. Note that this routine is also periodically executed at fixed crank angles.

図6のトルク変動制御ルーチンの最初のステップ500では、現時点の目標当量比が所定の上限値以内にあるか否か判定される。目標当量比が未だ上限値を超えていない場合には、当量比フィードバックが実行される(ステップ502)。当量比フィードバックでは、実施の形態3で説明したように、まず、内燃機関2の運転状態がトルク変動フィードバック領域にあるか否か判定され、運転領域がトルク変動フィードバック領域にある場合には、トルク変動の大きさが所定の基準値を超えているか否か判定される。そして、トルク変動の大きさが所定の基準値を超えた場合には目標当量比が増大側に補正され、トルク変動の大きさが基準値以下の場合には目標当量比は減少側に補正される。当量比フィードバックの作用及び効果は、実施の形態3で説明した通りである。   In the first step 500 of the torque fluctuation control routine of FIG. 6, it is determined whether or not the current target equivalence ratio is within a predetermined upper limit value. If the target equivalence ratio has not yet exceeded the upper limit value, equivalence ratio feedback is executed (step 502). In the equivalence ratio feedback, as described in the third embodiment, it is first determined whether or not the operating state of the internal combustion engine 2 is in the torque fluctuation feedback region. It is determined whether or not the magnitude of the fluctuation exceeds a predetermined reference value. When the magnitude of torque fluctuation exceeds a predetermined reference value, the target equivalent ratio is corrected to the increasing side, and when the magnitude of torque fluctuation is equal to or less than the reference value, the target equivalent ratio is corrected to the decreasing side. The The operation and effect of the equivalence ratio feedback is as described in the third embodiment.

当量比フィードバックでは、目標当量比は内燃機関2の燃焼状態に応じて増減される。内燃機関2の燃焼状態が良くない場合には、目標当量比は次第に増大側に補正されていき、やがて上限値を超えることになる。ステップ500の判定で現時点の目標当量比が上限値を超えたと判定された場合には、当量比フィードバックは一旦中止され、ステップ504及び506の処理に切り替えられる。   In the equivalence ratio feedback, the target equivalence ratio is increased or decreased according to the combustion state of the internal combustion engine 2. When the combustion state of the internal combustion engine 2 is not good, the target equivalence ratio is gradually corrected to the increasing side, and eventually exceeds the upper limit value. If it is determined in step 500 that the current target equivalence ratio exceeds the upper limit, the equivalence ratio feedback is temporarily stopped and the processing is switched to steps 504 and 506.

ステップ504では、水素添加割合が増大側に補正される。水素添加割合の増大補正により水素噴射量が増量されてガソリン噴射量は減量される。燃焼性に優れた水素が増量されることで内燃機関2の燃焼状態は向上することになり、よりリーン領域での運転が可能になる。そこで、次のステップ506では、目標当量比が減少側に補正される。水素添加割合が増大側に補正された上で目標当量比が減少側に補正されることにより、燃焼の悪化を招くことはなくNOxの排出量が過大になることを防止できる。ステップ504及びステップ506の処理により目標当量比が上限値以下まで低下した場合には、再び当量比フィードバックが実行される。   In step 504, the hydrogen addition ratio is corrected to the increasing side. The hydrogen injection amount is increased and the gasoline injection amount is decreased by the increase correction of the hydrogen addition ratio. By increasing the amount of hydrogen having excellent combustibility, the combustion state of the internal combustion engine 2 is improved, and operation in a lean region becomes possible. Therefore, in the next step 506, the target equivalent ratio is corrected to the decreasing side. By correcting the target equivalence ratio to the decreasing side after correcting the hydrogen addition ratio to the increasing side, it is possible to prevent the NOx emission amount from becoming excessive without causing deterioration of combustion. When the target equivalence ratio is lowered to the upper limit value or less by the processing in step 504 and step 506, equivalence ratio feedback is executed again.

続くステップ508では、後述するステップ510の処理の実行から一定時間(或いは一定クランク角)が経過しているか否か判定される。ステップ510の処理は、一定時間毎に本ルーチンの実行周期よりも長い周期で実行される処理である。前回の実行から一定時間が経過した場合には、ステップ510の処理が実行されて水素添加割合が減少側に補正される。ステップ504の処理により増大側に補正された水素添加割合は、ステップ510の処理により再び減少側に補正されることになるので、水素添加割合が過大になることはなく、水素の使用量は必要最小限に抑えられる。   In the subsequent step 508, it is determined whether or not a certain time (or a certain crank angle) has elapsed since the execution of the processing in step 510 described later. The process of step 510 is a process executed at a period longer than the execution period of this routine at regular time intervals. When a certain time has elapsed since the previous execution, the process of step 510 is executed and the hydrogen addition rate is corrected to the decreasing side. The hydrogen addition ratio corrected to the increase side by the process of step 504 is corrected again to the decrease side by the process of step 510, so the hydrogen addition ratio does not become excessive and the amount of hydrogen used is necessary. Minimized.

上記実施の形態では、ECU70により図6のトルク変動制御ルーチンが実行されることで、第5の発明の「トルク変動検出手段」及び「トルク変動抑制手段」が実現されている。また、前述の燃料噴射量制御ルーチンが実行されることで、第5の発明の「燃料噴射量制御手段」と、第6の発明の「目標負荷率設定手段」、「水素添加割合設定手段」及び「燃料噴射量制御手段」が実現され、吸入空気量制御ルーチンが実行されることで、第5の発明の「目標当量比設定手段」及び「吸入空気量制御手段」が実現される。   In the above embodiment, the “torque fluctuation detecting means” and the “torque fluctuation suppressing means” according to the fifth aspect of the present invention are implemented by the ECU 70 executing the torque fluctuation control routine of FIG. Further, by executing the fuel injection amount control routine described above, the “fuel injection amount control means” of the fifth invention, the “target load factor setting means”, and the “hydrogen addition ratio setting means” of the sixth invention. And the “fuel injection amount control means” and the intake air amount control routine are executed, thereby realizing the “target equivalent ratio setting means” and the “intake air amount control means” of the fifth aspect of the invention.

その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
Others.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.

実施の形態2にかかる水素添加割合制御(図4)は、実施の形態1にかかる水素添加割合制御(図3)と組合せて実行することもできる。具体的には、実施の形態1にかかる水素添加割合制御によって全気筒について一様に水素添加割合を制御した後、実施の形態2にかかる水素添加割合制御によって気筒毎に水素添加割合を制御する。これによれば、より確実にトルク変動を抑制することができる。   The hydrogen addition ratio control (FIG. 4) according to the second embodiment can be executed in combination with the hydrogen addition ratio control (FIG. 3) according to the first embodiment. Specifically, after the hydrogenation rate is uniformly controlled for all cylinders by the hydrogenation rate control according to the first embodiment, the hydrogenation rate is controlled for each cylinder by the hydrogenation rate control according to the second embodiment. . According to this, torque fluctuation can be more reliably suppressed.

また、上記実施の形態では、スロットルバルブ36によって吸入空気量を制御しているが、各吸気ポート18に吸気制御弁を備える内燃機関2であれば、吸気制御弁によって気筒毎に吸入空気量を制御してもよい。気筒毎に吸入空気量を制御可能な場合には、目標当量比を気筒毎に補正することで、実施の形態3或いは実施の形態4にかかるトルク変動制御を気筒毎に実行することができる。   In the above embodiment, the intake air amount is controlled by the throttle valve 36. However, in the case of the internal combustion engine 2 having the intake control valve at each intake port 18, the intake air amount is controlled for each cylinder by the intake control valve. You may control. When the intake air amount can be controlled for each cylinder, the torque fluctuation control according to the third or fourth embodiment can be executed for each cylinder by correcting the target equivalence ratio for each cylinder.

また、図1の構成では、水素インジェクタ50を吸気通路30に配置することとしているが、その配置はこれに限定されるものではない。すなわち、水素インジェクタ50は、燃焼室10内に直接、水素を噴射できるようにシリンダヘッド4に組み込んでもよい。ガソリンインジェクタ60に関しても同様であり、燃焼室10内に直接、ガソリンを噴射できるようにシリンダヘッド4にガソリンインジェクタ60を組み込んでもよい。   In the configuration of FIG. 1, the hydrogen injector 50 is arranged in the intake passage 30, but the arrangement is not limited to this. That is, the hydrogen injector 50 may be incorporated in the cylinder head 4 so that hydrogen can be injected directly into the combustion chamber 10. The same applies to the gasoline injector 60, and the gasoline injector 60 may be incorporated in the cylinder head 4 so that gasoline can be injected directly into the combustion chamber 10.

また、上記実施の形態にかかる吸入空気量制御では、安定した燃焼が可能な最小当量比を目標当量比として設定しているが、本発明の適用はこのようなリーンバーン領域での運転に限定されるものではなく、ストイキでの運転にも適用可能である。   In the intake air amount control according to the above embodiment, the minimum equivalent ratio that enables stable combustion is set as the target equivalent ratio, but the application of the present invention is limited to the operation in such a lean burn region. It can be applied to stoichiometric operation.

本発明の実施の形態1としての制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device as Embodiment 1 of the present invention is applied. 本発明の実施の形態1において実行される燃料噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the fuel injection amount control routine 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水素添加割合制御ルーチンについて示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the hydrogen addition ratio control routine performed in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2において実行される水素添加割合制御ルーチンについて示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the hydrogenation ratio control 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トルク変動制御ルーチンについて示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the torque fluctuation control routine performed in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4において実行されるトルク変動制御ルーチンについて示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the torque fluctuation control routine performed in Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 内燃機関
10 燃焼室
12 吸気弁
14 排気弁
16 点火プラグ
18 吸気ポート
20 排気ポート
30 吸気通路
34 サージタンク
36 スロットルバルブ
40 排気通路
50 水素インジェクタ
52 水素タンク
60 ガソリンインジェクタ
62 ガソリンタンク
70 ECU(Electronic Control Unit)
72 アクセルポジションセンサ
74 クランク角センサ
76 エアフローメータ
78 スロットルセンサ
2 Internal combustion engine 10 Combustion chamber 12 Intake valve 14 Exhaust valve 16 Spark plug 18 Intake port 20 Exhaust port 30 Intake passage 34 Surge tank 36 Throttle valve 40 Exhaust passage 50 Hydrogen injector 52 Hydrogen tank 60 Gasoline injector 62 Gasoline tank 70 ECU (Electronic Control) Unit)
72 Acceleration position sensor 74 Crank angle sensor 76 Air flow meter 78 Throttle sensor

Claims (6)

ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に応じて決定された割合でガソリンと水素の噴射量制御を行う燃料噴射量制御手段と、
前記内燃機関のトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
前記トルク変動検出手段により検出されたトルク変動の大きさが所定値を超えたときには、水素の添加割合を増大側に補正することによりトルク変動を抑制するトルク変動抑制手段と、
を備えることを特徴とする水素添加内燃機関の制御装置。
In a control device for a hydrogenated internal combustion engine that can be operated using gasoline and hydrogen as fuel,
Fuel injection amount control means for performing injection amount control of gasoline and hydrogen at a ratio determined according to the operating state of the internal combustion engine;
Torque fluctuation detecting means for detecting fluctuations in torque of the internal combustion engine;
When the magnitude of torque fluctuation detected by the torque fluctuation detection means exceeds a predetermined value, torque fluctuation suppression means for correcting torque fluctuation by correcting the hydrogen addition ratio to the increase side;
A control apparatus for a hydrogenated internal combustion engine, comprising:
前記トルク変動抑制手段は、前記トルク変動検出手段により検出されたトルク変動の大きさが所定値以下のときには、水素添加割合を減少側に補正することを特徴とする請求項1記載の水素添加内燃機関の制御装置。   2. The hydrogen addition internal combustion engine according to claim 1, wherein the torque fluctuation suppression means corrects the hydrogen addition ratio to a decreasing side when the magnitude of torque fluctuation detected by the torque fluctuation detection means is equal to or less than a predetermined value. Engine control device. 前記トルク変動検出手段は、トルク変動として気筒間のトルク差を検出し、
前記トルク変動抑制手段は、水素添加割合の補正をトルク差に応じて気筒毎に実行することを特徴とする請求項1又は2記載の水素添加内燃機関の制御装置。
The torque fluctuation detecting means detects a torque difference between the cylinders as a torque fluctuation,
The control apparatus for a hydrogenated internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the torque fluctuation suppressing means executes correction of the hydrogen addition ratio for each cylinder according to a torque difference.
前記内燃機関の運転状態から当量比の目標値を決定する目標当量比設定手段と、
目標当量比とガソリン噴射量及び水素噴射量から吸入空気量を決定する吸入空気量制御手段とをさらに備え、
前記トルク変動抑制手段は、水素添加割合が所定の上限値に達した場合には、水素添加割合の補正は中止して、目標当量比を増大側に補正することによりトルク変動を抑制することを特徴とする請求項1又は2記載の水素添加内燃機関の制御装置。
Target equivalence ratio setting means for determining a target value of the equivalence ratio from the operating state of the internal combustion engine;
An intake air amount control means for determining an intake air amount from the target equivalent ratio, the gasoline injection amount, and the hydrogen injection amount;
When the hydrogen addition ratio reaches a predetermined upper limit, the torque fluctuation suppressing means stops correcting the hydrogen addition ratio and suppresses torque fluctuation by correcting the target equivalent ratio to the increasing side. The control device for a hydrogenated internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that
ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態から当量比の目標値を決定する目標当量比設定手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて決定された割合でガソリンと水素の噴射量制御を行う燃料噴射量制御手段と、
目標当量比とガソリン噴射量及び水素噴射量から吸入空気量を決定する吸入空気量制御手段と、
前記内燃機関のトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
前記トルク変動検出手段により検出されたトルク変動の大きさが所定値を超えたときには、目標当量比を増大側に補正することによりトルク変動を抑制するトルク変動抑制手段とを備え、
前記トルク変動抑制手段は、目標当量比が所定の上限値に達したときには、水素の添加割合を増大側に補正するとともに目標当量比を減少側に補正することを特徴とする水素添加内燃機関の制御装置。
In a control device for a hydrogenated internal combustion engine that can be operated using gasoline and hydrogen as fuel,
Target equivalence ratio setting means for determining a target value of the equivalence ratio from the operating state of the internal combustion engine;
Fuel injection amount control means for performing injection amount control of gasoline and hydrogen at a ratio determined according to the operating state of the internal combustion engine;
Intake air amount control means for determining the intake air amount from the target equivalent ratio, the gasoline injection amount, and the hydrogen injection amount;
Torque fluctuation detecting means for detecting fluctuations in torque of the internal combustion engine;
A torque fluctuation suppressing means for suppressing the torque fluctuation by correcting the target equivalence ratio to the increasing side when the magnitude of the torque fluctuation detected by the torque fluctuation detecting means exceeds a predetermined value;
The torque fluctuation suppressing means corrects the hydrogen addition ratio to the increase side and corrects the target equivalent ratio to the decrease side when the target equivalent ratio reaches a predetermined upper limit value. Control device.
前記燃料噴射量制御手段は、前記内燃機関の運転状態から前記内燃機関の負荷率の目標値を決定する目標負荷率設定手段と、前記内燃機関の運転状態から水素の添加割合を決定する水素添加割合設定手段とを含み、目標負荷率と水素添加割合からガソリンと水素のそれぞれが分担する負荷率を演算し、ガソリンが分担する負荷率からガソリン噴射量を決定するとともに、水素が分担する負荷率から水素噴射量を決定するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の水素添加内燃機関の制御装置。   The fuel injection amount control means includes target load factor setting means for determining a target value of a load factor of the internal combustion engine from the operating state of the internal combustion engine, and hydrogen addition for determining a hydrogen addition ratio from the operating state of the internal combustion engine. Load ratio that is shared by gasoline and hydrogen from the target load ratio and hydrogen addition ratio, and determines the gasoline injection amount from the load ratio that gasoline shares, and the load ratio that hydrogen shares 6. The control device for a hydrogenated internal combustion engine according to claim 1, wherein the hydrogen injection amount is determined from the fuel injection amount.
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