JP2007278207A - Control device of internal combustion engine and hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase fuel economy performance while avoiding knocking of an internal combustion engine, in a control device of the internal combustion engine and a hybrid vehicle. <P>SOLUTION: In the hybrid vehicle capable of assisting a drive force by a motor, a maximum cylinder pressure crank angle PmaxCA which is the crank angle at which the cylinder pressure of the internal combustion engine is maximum is detected (step 100). A deviation ΔPmaxCA between the maximum cylinder pressure crank angle PmaxCA and a predetermined best heat efficiency, maximum cylinder pressure crank angle PmaxMBTCA at which the heat efficiency is best is obtained (step 102). The larger the deviation ΔPmaxCA is, the larger a drive force assist amount by the motor is increased by increasing the supply amount of electric energy from a battery to the motor (step 112). The ratio of the hydrogen added is so corrected that the maximum cylinder pressure crank angle PmaxCA near the judgement heat efficiency, maximum cylinder pressure crank angle PmaxMBTCA (steps 104 to 110). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置およびハイブリッド車両に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine and a hybrid vehicle.

ガソリンエンジンのような火花点火内燃機関においては、他の運転条件を一定とした場合、発生トルクが最大、つまり熱効率が最良となる点火時期が存在する。そのような点火時期をMBT(Minimum advance for the Best Torque)という。MBTは、機関回転数や負荷によって変化し、更には空燃比や吸気温度などによっても変化する。   In a spark ignition internal combustion engine such as a gasoline engine, when other operating conditions are constant, there is an ignition timing at which the generated torque is maximum, that is, the thermal efficiency is the best. Such ignition timing is called MBT (Minimum advance for the Best Torque). MBT varies depending on the engine speed and load, and also varies depending on the air-fuel ratio, intake air temperature, and the like.

その一方で、点火時期がMBTである場合には、筒内圧(燃焼圧)が最大となるクランク角は、他の運転条件によらず、ほぼ一定であることが知られている。実公平6−3192号公報には、このことを利用して、点火時期をMBTに制御する内燃機関の点火時期制御装置が開示されている。すなわち、この装置では、筒内圧センサからの信号に基づいて筒内圧最大クランク角(筒内圧最大時期)を検出し、その検出値と、MBTに対応する目標値との偏差をフィードバックして点火時期を補正することにより、筒内圧最大クランク角が目標値に一致するように制御し、もって点火時期をMBTに一致させるようにしている。   On the other hand, when the ignition timing is MBT, it is known that the crank angle at which the in-cylinder pressure (combustion pressure) is maximum is substantially constant regardless of other operating conditions. Japanese Utility Model Publication No. 6-3192 discloses an ignition timing control device for an internal combustion engine that uses this to control the ignition timing to MBT. That is, in this device, the cylinder pressure maximum crank angle (in-cylinder pressure maximum timing) is detected based on a signal from the cylinder pressure sensor, and a deviation between the detected value and a target value corresponding to MBT is fed back to determine the ignition timing. Is corrected so that the maximum in-cylinder pressure crank angle coincides with the target value, so that the ignition timing coincides with MBT.

実公平6−3192号公報No. 6-3192 特開2004−239138号公報JP 2004-239138 A

一般に、火花点火内燃機関においては、点火時期を進角するほど、ノッキングが生じ易くなる。上記従来の装置によれば、ノッキングが生じない運転域であれば、点火時期をMBTに制御することができる。しかしながら、実際上、高負荷域においては、ノッキングの発生により、点火時期をMBTまで進められない場合が多い。このため、高負荷域においては、MBTよりも遅れた点火時期で運転せざるを得ない場合が多く、その結果として熱効率が低下し、燃費の改善が阻まれていた。   Generally, in a spark ignition internal combustion engine, knocking is more likely to occur as the ignition timing is advanced. According to the above-described conventional apparatus, the ignition timing can be controlled to MBT in an operating range where knocking does not occur. However, in practice, in the high load range, the ignition timing cannot be advanced to MBT in many cases due to the occurrence of knocking. For this reason, in a high load region, it is often necessary to operate at an ignition timing later than MBT. As a result, thermal efficiency is lowered, and improvement in fuel consumption is prevented.

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、内燃機関のノックを回避しつつ、燃費性能を向上させることのできる内燃機関の制御装置およびハイブリッド車両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 an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine and a hybrid vehicle that can improve fuel efficiency while avoiding knocking of the internal combustion engine. And

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
火花点火式の内燃機関に主燃料を供給する主燃料供給手段と、
燃焼促進作用を有する補助燃料を前記内燃機関に供給する補助燃料供給手段と、
前記内燃機関の筒内圧が最大となるクランク角である筒内圧最大クランク角を検出する筒内圧最大クランク角検出手段と、
前記筒内圧最大クランク角の検出値が、熱効率が最良となるように定められた筒内圧最大クランク角の目標値に比して遅れている場合には、前記補助燃料の添加割合が大きくなるように前記補助燃料の添加量を算出する補助燃料添加量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
Main fuel supply means for supplying main fuel to the spark ignition internal combustion engine;
Auxiliary fuel supply means for supplying auxiliary fuel having a combustion promoting action to the internal combustion engine;
In-cylinder pressure maximum crank angle detection means for detecting an in-cylinder pressure maximum crank angle that is a crank angle at which the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is maximized;
When the detected value of the maximum in-cylinder pressure crank angle is delayed as compared with the target value of the maximum in-cylinder pressure crank angle determined so that the thermal efficiency is the best, the addition ratio of the auxiliary fuel is increased. An auxiliary fuel addition amount calculating means for calculating the additional amount of the auxiliary fuel;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記補助燃料が水素またはアルコールであることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The auxiliary fuel is hydrogen or alcohol.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記補助燃料添加量算出手段は、前記筒内圧最大クランク角の検出値が前記目標値に比して進んでいる場合には、前記補助燃料の添加割合が小さくなるように前記補助燃料の添加量を算出することを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
When the detected value of the in-cylinder pressure maximum crank angle is advanced as compared with the target value, the auxiliary fuel addition amount calculating means is configured to increase the auxiliary fuel addition amount so that the auxiliary fuel addition ratio becomes smaller. Is calculated.

また、第4の発明は、火花点火式の内燃機関と、他の動力源とを備え、前記他の動力源により駆動力をアシスト可能なハイブリッド車両であって、
前記内燃機関に主燃料を供給する主燃料供給手段と、
燃焼促進作用を有する補助燃料を前記内燃機関に供給する補助燃料供給手段と、
前記他の動力源に供給するためのエネルギーを蓄えるエネルギー蓄積手段と、
前記内燃機関の筒内圧が最大となるクランク角である筒内圧最大クランク角を検出する筒内圧最大クランク角検出手段と、
前記筒内圧最大クランク角の検出値と、熱効率が最良となるように定められた筒内圧最大クランク角の目標値との偏差が大きいほど、前記エネルギー蓄積手段から前記他の動力源へのエネルギー供給量を増加させることによって前記他の動力源による駆動力アシスト量を増加させるアシスト量増大手段と、
前記筒内圧最大クランク角の検出値と前記目標値との偏差に基づいて、実際の筒内圧最大クランク角が前記目標値に近づくように、前記補助燃料の添加割合を補正する補助燃料添加割合補正手段と、
を備えることを特徴とする。
The fourth invention is a hybrid vehicle comprising a spark ignition type internal combustion engine and another power source, and capable of assisting the driving force by the other power source,
Main fuel supply means for supplying main fuel to the internal combustion engine;
Auxiliary fuel supply means for supplying auxiliary fuel having a combustion promoting action to the internal combustion engine;
Energy storage means for storing energy for supply to the other power source;
In-cylinder pressure maximum crank angle detection means for detecting an in-cylinder pressure maximum crank angle that is a crank angle at which the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is maximized;
The larger the deviation between the detected value of the in-cylinder pressure maximum crank angle and the target value of the in-cylinder pressure maximum crank angle determined so that the thermal efficiency is optimal, the larger the energy supply from the energy storage means to the other power source An assist amount increasing means for increasing a driving force assist amount by the other power source by increasing the amount;
Auxiliary fuel addition ratio correction for correcting the addition ratio of the auxiliary fuel so that the actual maximum in-cylinder pressure crank angle approaches the target value based on the deviation between the detected value of the maximum in-cylinder pressure crank angle and the target value Means,
It is characterized by providing.

第1の発明によれば、筒内圧最大クランク角の検出値が、熱効率が最良となるように定められた目標値に比して遅れている場合には、燃焼促進作用を有する補助燃料の添加割合を大きくすることができる。補助燃料の添加割合が大きくなると、燃焼促進効果が増幅されるので、筒内圧最大クランク角の位置が早まり、熱効率が最良となるような目標値に近づけることができる。つまり、第1の発明によれば、点火時期を進角しなくても、熱効率最良状態(MBT状態)に移行させることができる。よって、高負荷域であっても、ノッキングが障害となることがなく、熱効率最良状態での運転が可能となるので、燃費性能を向上することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the detected value of the maximum cylinder pressure crank angle is delayed as compared with the target value determined so that the thermal efficiency is optimal, the addition of auxiliary fuel having a combustion promoting action is added. The ratio can be increased. When the auxiliary fuel addition ratio increases, the combustion acceleration effect is amplified, so that the position of the maximum in-cylinder pressure crank angle is advanced, and the target value can be brought close to the optimum thermal efficiency. In other words, according to the first aspect, it is possible to shift to the best thermal efficiency state (MBT state) without advancing the ignition timing. Therefore, even in a high load range, knocking does not become an obstacle, and driving in the best thermal efficiency state is possible, so that fuel efficiency can be improved.

第2の発明によれば、補助燃料として水素またはアルコールを使用することにより、容易かつ確実に上記効果を得ることができる。   According to the second invention, by using hydrogen or alcohol as the auxiliary fuel, the above effects can be obtained easily and reliably.

第3の発明によれば、筒内圧最大クランク角の検出値が、熱効率が最良となるように定められた目標値に比して進んでいる場合には、補助燃料の添加割合を小さくすることにより、筒内圧最大クランク角の位置を遅くすることができる。よって、筒内圧最大クランク角が上記目標値より進んでいる場合であっても、筒内圧最大クランク角を上記目標値に近づけることで、熱効率最良状態に移行させることができる。   According to the third invention, when the detected value of the maximum cylinder pressure crank angle is advanced as compared with the target value determined so that the thermal efficiency becomes the best, the auxiliary fuel addition ratio is reduced. Thus, the position of the in-cylinder pressure maximum crank angle can be delayed. Therefore, even when the in-cylinder pressure maximum crank angle is advanced from the target value, the optimum thermal efficiency can be shifted by bringing the in-cylinder pressure maximum crank angle closer to the target value.

第4の発明によれば、筒内圧最大クランク角の検出値と、熱効率が最良となるように定められた目標値との偏差が大きいほど、他の動力源による駆動力アシスト量を増加させることができる。このため、内燃機関の熱効率低下によって機関出力が不足した場合であっても、その不足を他の動力源によって補うことができるので、走行性能の低下を回避することができる。また、第4の発明によれば、筒内圧最大クランク角が、熱効率が最良となるように定められた目標値に近づくように、補助燃料の添加割合を補正することができる。つまり、点火時期を変えることなく、熱効率最良状態へ移行させることができる。このため、内燃機関の高負荷域であっても、ノッキングが障害となることなく、熱効率最良状態を得ることができる。ハイブリッド車両では、通常、内燃機関が高負荷域でのみ運転されるので、高負荷域での熱効率向上により、ハイブリッド車両の燃費性能を更に向上させることができる。   According to the fourth aspect of the invention, the larger the deviation between the detected value of the in-cylinder pressure maximum crank angle and the target value determined so that the thermal efficiency is optimum, the more the driving force assist amount by the other power source is increased. Can do. For this reason, even when the engine output is insufficient due to a decrease in the thermal efficiency of the internal combustion engine, the shortage can be compensated for by another power source, so that a decrease in running performance can be avoided. According to the fourth aspect of the invention, the auxiliary fuel addition ratio can be corrected so that the in-cylinder pressure maximum crank angle approaches the target value determined so that the thermal efficiency is the best. That is, it is possible to shift to the best thermal efficiency state without changing the ignition timing. For this reason, even in the high load region of the internal combustion engine, the best thermal efficiency can be obtained without knocking being an obstacle. In a hybrid vehicle, since the internal combustion engine is usually operated only in a high load region, the fuel efficiency of the hybrid vehicle can be further improved by improving the thermal efficiency in the high load region.

実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本実施形態のシステムを説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、4サイクル火花点火式の内燃機関2を備えている。図1には、内燃機関2が備える複数の気筒のうちの一つのみが示されている。内燃機関2の各気筒には、ピストン31と、吸気弁32と、排気弁33と、点火プラグ34とが設けられている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the system of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes a four-cycle spark ignition type internal combustion engine 2. FIG. 1 shows only one of a plurality of cylinders included in the internal combustion engine 2. Each cylinder of the internal combustion engine 2 is provided with a piston 31, an intake valve 32, an exhaust valve 33, and a spark plug 34.

本実施形態の内燃機関2は、ガソリンを主燃料とし、水素(H)を補助燃料として運転可能になっている。内燃機関2の各気筒の吸気ポート35には、ガソリンインジェクタ10および水素インジェクタ11がそれぞれ配置されており、ガソリンおよび水素ガスを吸気ポート35内に噴射可能になっている。なお、ガソリンインジェクタ10は、図示の構成と異なり、ガソリンを気筒内に直接に噴射可能に設置されていてもよい。また、水素インジェクタ11も、水素ガスを気筒内に直接に噴射可能に設置されていてもよい。 The internal combustion engine 2 of the present embodiment can be operated using gasoline as a main fuel and hydrogen (H 2 ) as an auxiliary fuel. A gasoline injector 10 and a hydrogen injector 11 are respectively arranged in the intake port 35 of each cylinder of the internal combustion engine 2, and gasoline and hydrogen gas can be injected into the intake port 35. The gasoline injector 10 may be installed so that gasoline can be directly injected into the cylinder, unlike the configuration shown in the figure. The hydrogen injector 11 may also be installed so that hydrogen gas can be directly injected into the cylinder.

本実施形態のシステムは、ガソリンを貯蔵するガソリンタンク12と、圧縮水素ガスを貯蔵する水素タンク13とを備えている。ガソリンタンク12内のガソリンは、燃料ポンプ36により加圧され、レギュレータバルブ37で調圧された上で、ガソリンインジェクタ10に供給される。水素タンク13内の圧縮水素ガスは、レギュレータバルブ38で調圧された上で、水素インジェクタ11に供給される。   The system of the present embodiment includes a gasoline tank 12 that stores gasoline and a hydrogen tank 13 that stores compressed hydrogen gas. The gasoline in the gasoline tank 12 is pressurized by the fuel pump 36, regulated by the regulator valve 37, and then supplied to the gasoline injector 10. The compressed hydrogen gas in the hydrogen tank 13 is regulated by a regulator valve 38 and then supplied to the hydrogen injector 11.

なお、本実施形態では、内燃機関2の主燃料としてガソリンを用いる場合について説明するが、本発明における内燃機関2の主燃料は、ガソリンに限定されるものではなく、例えば、LPガス、天然ガス、有機ハイドライド等であってもよい。   In the present embodiment, the case where gasoline is used as the main fuel of the internal combustion engine 2 will be described. However, the main fuel of the internal combustion engine 2 in the present invention is not limited to gasoline, for example, LP gas, natural gas Organic hydride or the like may be used.

また、本実施形態では、インジェクタ11に供給するための水素ガスを気体のままで水素タンク13に貯蔵する構成としているが、水素の貯蔵方法はこれに限定されるものではない。例えば、液体水素としてタンクに貯蔵したり、水素吸蔵合金に吸蔵させた状態で貯蔵したりしてもよい。また、シクロヘキサン、デカリン等の有機ハイドライド燃料を触媒によって脱水素反応させたり、水を電気分解したりすることによって、システム内で水素を生成するようにしてもよい。   In the present embodiment, the hydrogen gas to be supplied to the injector 11 is stored in the hydrogen tank 13 as a gas, but the hydrogen storage method is not limited to this. For example, it may be stored in a tank as liquid hydrogen or stored in a state of being stored in a hydrogen storage alloy. Alternatively, hydrogen may be generated in the system by dehydrogenating an organic hydride fuel such as cyclohexane or decalin using a catalyst or by electrolyzing water.

また、内燃機関2には、吸気弁32の開弁特性(開閉時期、作用角等)を可変とする吸気可変動弁機構39と、排気弁33の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構40とが備えられている。   Further, the internal combustion engine 2 includes an intake variable valve mechanism 39 that varies the valve opening characteristics (opening / closing timing, operating angle, etc.) of the intake valve 32, and an exhaust variable valve valve that varies the valve opening characteristics of the exhaust valve 33. A mechanism 40 is provided.

更に、内燃機関2には、ターボ過給機41が備えられている。ターボ過給機41の排気タービンには、内燃機関2の排気通路14が接続されており、排出ガスのエネルギーによってターボ過給機14が作動する。   Further, the internal combustion engine 2 is provided with a turbocharger 41. An exhaust passage 14 of the internal combustion engine 2 is connected to the exhaust turbine of the turbocharger 41, and the turbocharger 14 is operated by the energy of the exhaust gas.

ターボ過給機41の吸気圧縮機には、内燃機関2の吸気通路42が接続されている。ターボ過給機41の吸気圧縮機で圧縮されて温度上昇した吸入空気は、インタークーラ43で冷却された後、吸気マニホールド(図示せず)により各気筒の吸気ポート35に分配される。   An intake passage 42 of the internal combustion engine 2 is connected to the intake compressor of the turbocharger 41. The intake air that has been compressed by the intake compressor of the turbocharger 41 and has risen in temperature is cooled by the intercooler 43 and then distributed to the intake port 35 of each cylinder by an intake manifold (not shown).

インタークーラ43の下流の吸気通路42には、吸入空気量を調整するためのスロットル弁44が設置されている。スロットル弁44は、スロットルモータ(図示せず)により駆動される電子制御式スロットルである。また、ターボ過給機41より上流側の吸気通路42には、吸入空気量を検出するエアフロメータ45が設置されている。なお、本発明では、内燃機関2は、過給機を備えない自然吸気エンジンであってもよい。   A throttle valve 44 for adjusting the intake air amount is installed in the intake passage 42 downstream of the intercooler 43. The throttle valve 44 is an electronically controlled throttle that is driven by a throttle motor (not shown). An air flow meter 45 that detects the intake air amount is installed in the intake passage 42 upstream of the turbocharger 41. In the present invention, the internal combustion engine 2 may be a naturally aspirated engine that does not include a supercharger.

また、内燃機関2には、筒内圧センサ46が設けられている。筒内圧センサ46によれば、気筒内に生ずる圧力(燃焼圧)を検出することができる。   The internal combustion engine 2 is provided with an in-cylinder pressure sensor 46. The in-cylinder pressure sensor 46 can detect the pressure (combustion pressure) generated in the cylinder.

本実施形態のシステムは、更に、ECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30には、上述した各種のアクチュエータおよびセンサが接続されているほか、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ23と、クランク角を検出するクランク角センサ47とが接続されている。クランク角センサ47によれば、内燃機関2のクランク軸の回転位置や回転速度(機関回転数NE)を検出することができる。ECU30は、各センサからの検出信号に基づき、各アクチュエータの作動を制御することで、内燃機関2の運転状態を制御する。   The system of this embodiment further includes an ECU (Electronic Control Unit) 30. In addition to the various actuators and sensors described above, the ECU 30 is connected to an accelerator opening sensor 23 that detects the amount of depression of the accelerator pedal and a crank angle sensor 47 that detects the crank angle. According to the crank angle sensor 47, the rotational position and rotational speed (engine speed NE) of the crankshaft of the internal combustion engine 2 can be detected. The ECU 30 controls the operation state of the internal combustion engine 2 by controlling the operation of each actuator based on the detection signal from each sensor.

[実施の形態1の特徴]
本実施形態の内燃機関2は、ガソリンインジェクタ10から供給されるガソリンを主燃料とするとともに、必要に応じて、水素インジェクタ11から補助燃料としての水素を供給することにより、運転される。
[Features of Embodiment 1]
The internal combustion engine 2 of the present embodiment is operated by using gasoline supplied from the gasoline injector 10 as a main fuel and supplying hydrogen as auxiliary fuel from the hydrogen injector 11 as necessary.

内燃機関2は、空気過剰率λ=1(理論空燃比)あるいはλ<1(リッチ空燃比)で運転するモードのほかに、λ>1(リーン空燃比)で運転するモードに切り換え可能になっていてもよい。内燃機関2では、リーン空燃比で運転する場合、燃焼速度の速い水素を添加することにより、燃焼を促進・改善することができる。このため、希薄空燃比であっても安定して燃焼させることができるので、ガソリンのみで燃焼させる場合に比して、より希薄な空燃比でも運転することができる。   The internal combustion engine 2 can be switched to a mode operating at λ> 1 (lean air-fuel ratio) in addition to a mode operating at an excess air ratio λ = 1 (theoretical air-fuel ratio) or λ <1 (rich air-fuel ratio). It may be. When the internal combustion engine 2 is operated at a lean air-fuel ratio, combustion can be promoted / improved by adding hydrogen having a high combustion speed. For this reason, since it can be stably burned even at a lean air-fuel ratio, it can be operated even at a leaner air-fuel ratio than when it is burned only with gasoline.

ここで、MBT(Minimum advance for the Best Torque)について説明する。図2は、内燃機関2の1サイクル中に生ずる筒内圧の波形の一例を示す図である。図2中の実線は燃焼時の筒内圧であり、破線はモータリング時の筒内圧である。図2に示すように、燃焼時には、筒内圧Pが最大となるクランク角は、通常、上死点(TDC)より後になる。以下、筒内圧Pが最大となるクランク角を「筒内圧最大クランク角」と称し、記号PmaxCAで表す。   Here, MBT (Minimum advance for the Best Torque) will be described. FIG. 2 is a diagram showing an example of a cylinder pressure waveform generated during one cycle of the internal combustion engine 2. The solid line in FIG. 2 is the in-cylinder pressure during combustion, and the broken line is the in-cylinder pressure during motoring. As shown in FIG. 2, at the time of combustion, the crank angle at which the in-cylinder pressure P is maximum is usually after the top dead center (TDC). Hereinafter, the crank angle at which the in-cylinder pressure P is maximum is referred to as “in-cylinder pressure maximum crank angle” and is represented by the symbol PmaxCA.

図3は、筒内圧最大クランク角PmaxCAと点火時期SAとの関係を示す図である。同図に示すように、点火時期SAを早めるほど、筒内圧最大クランク角PmaxCAも早められ、上死点に近づく。逆に、点火時期SAを遅くするほど、筒内圧最大クランク角PmaxCAも遅くなり、上死点から離れる。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA and the ignition timing SA. As shown in the figure, as the ignition timing SA is advanced, the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is also advanced and approaches the top dead center. Conversely, as the ignition timing SA is delayed, the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is also delayed, and is away from the top dead center.

理論上の定容サイクルでは、上死点で瞬時に(つまり燃焼期間ゼロで)圧縮圧力から最高圧力になる場合が最も効率が良いが、ある程度の長さの燃焼期間を有する実際の内燃機関2では、点火時期SAを早めすぎると、筒内圧最大クランク角PmaxCAが上死点に近づきすぎて、上死点前に燃焼圧が作用する期間が長くなり、その結果、圧縮仕事が増大して出力(トルク)が低下する。逆に、点火時期SAが遅れすぎると、筒内圧最大クランク角PmaxCAが上死点から離れすぎて、実質的な膨張比が小さくなり、出力が低下する。このような理由から、内燃機関2には、一般に、出力が最高となる点火時期SA、つまり熱効率が最良となる点火時期SAが存在する。これがMBTである。   In the theoretical constant volume cycle, it is most efficient to instantaneously reach the maximum pressure from the compression pressure at the top dead center (that is, at a combustion period of zero), but an actual internal combustion engine 2 having a combustion period of a certain length. If the ignition timing SA is set too early, the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA becomes too close to the top dead center, and the period during which the combustion pressure acts before the top dead center becomes longer, resulting in an increase in compression work and output. (Torque) decreases. On the other hand, if the ignition timing SA is too late, the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is too far from the top dead center, the substantial expansion ratio becomes small, and the output decreases. For this reason, the internal combustion engine 2 generally has an ignition timing SA with the highest output, that is, an ignition timing SA with the best thermal efficiency. This is MBT.

MBTは、機関回転数NEや負荷(吸入空気量)によって変化し、更には空気過剰率λ(空燃比)や吸気温度によっても変化する。一方、上述したように、熱効率が最良となるかどうかは、筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置によって決まるため、MBT時、つまり熱効率最良時の筒内圧最大クランク角PmaxCAは、他の運転条件によらず、ほぼ一定の値をとる。この一定値、つまり熱効率が最良となる場合の筒内圧最大クランク角PmaxCAを以下「熱効率最良筒内圧最大クランク角」と称し、記号PmaxMBTCAで表す。   The MBT varies depending on the engine speed NE and the load (intake air amount), and also varies depending on the excess air ratio λ (air / fuel ratio) and the intake air temperature. On the other hand, as described above, whether or not the thermal efficiency is optimal is determined by the position of the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA. Therefore, the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA at the time of MBT, that is, the best thermal efficiency, depends on other operating conditions. It takes almost a constant value. This constant value, that is, the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA when the thermal efficiency is the best, is hereinafter referred to as “the best thermal efficiency in-cylinder pressure maximum crank angle” and is represented by the symbol PmaxMBTCA.

本実施形態の内燃機関2では、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAは、他の運転条件によらず、15°ATDCであるものとする。つまり、内燃機関2では、筒内圧最大クランク角PmaxCAが15°ATDCのときに、熱効率が最良となるものとする。   In the internal combustion engine 2 of the present embodiment, the best thermal efficiency cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA is assumed to be 15 ° ATDC regardless of other operating conditions. That is, in the internal combustion engine 2, it is assumed that the thermal efficiency is the best when the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is 15 ° ATDC.

従来の内燃機関においては、筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置を動かすには、点火時期SAを変更しなければならなかった。このため、熱効率を最良とするためには、点火時期SAを変更することで筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置を動かして、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させる必要があった。しかしながら、高負荷域においては、ノッキングが発生し易いので、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致するところまで点火時期SAを進角できない場合が多かった。このため、高負荷域では、最良熱効率よりも低い熱効率で運転せざるを得ない場合が多かった。   In the conventional internal combustion engine, in order to move the position of the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA, the ignition timing SA has to be changed. For this reason, in order to achieve the best thermal efficiency, it is necessary to change the ignition timing SA to move the position of the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA to match the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. However, since knocking is likely to occur in a high load region, there are many cases where the ignition timing SA cannot be advanced to a point where the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA matches the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. For this reason, in a high load region, it was often necessary to operate with a thermal efficiency lower than the best thermal efficiency.

これに対し、水素を補助燃料とする本実施形態の内燃機関2では、水素の添加割合(添加量)を変化させることにより、筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置を動かすことができる。図4は、筒内圧最大クランク角PmaxCAと、点火時期SAと、水素添加割合との関係を示す図である。なお、図4中の水素添加割合の値は、熱量に換算した場合の値である。   On the other hand, in the internal combustion engine 2 of this embodiment using hydrogen as an auxiliary fuel, the position of the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be moved by changing the hydrogen addition ratio (addition amount). FIG. 4 is a diagram showing the relationship among the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA, the ignition timing SA, and the hydrogen addition ratio. In addition, the value of the hydrogen addition ratio in FIG. 4 is a value when converted into heat quantity.

水素は、ガソリンに比して燃焼速度が速いので、燃焼を促進させる作用を有している。よって、内燃機関2では、点火時期SAを変えなくても、水素添加割合を大きくすることで、筒内圧最大クランク角PmaxCAを早める(進角する)ことができる。このため、図4に示すように、水素添加割合を大きくするほど、図3のような筒内圧最大クランク角PmaxCAのグラフを進角側にシフトさせることができる。   Since hydrogen has a higher combustion speed than gasoline, it has an action of promoting combustion. Therefore, in the internal combustion engine 2, the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be advanced (advanced) by increasing the hydrogen addition ratio without changing the ignition timing SA. For this reason, as shown in FIG. 4, the graph of the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA as shown in FIG. 3 can be shifted to the advance side as the hydrogen addition ratio is increased.

内燃機関2では、上記のことを利用することにより、点火時期SAを変えなくても、熱効率が最良の状態を得ることができる。例えば、現在の点火時期SAが図4中の矢印で示す位置に設定されており、筒内圧最大クランク角PmaxCAが点Aで示す値になっていたとする。点Aでは、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAである15°ATDCに対して遅れているので、熱効率は最良とはなっていない。この場合に、水素添加割合を5ポイント大きくする(15%→20%)と、筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置を早めて(進角させて)、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させることができる。このようにして、内燃機関2では、点火時期SAを進角しなくても、水素添加割合を大きくすることで、熱効率最良状態に移行させることができる。   In the internal combustion engine 2, by utilizing the above, it is possible to obtain a state with the best thermal efficiency without changing the ignition timing SA. For example, it is assumed that the current ignition timing SA is set at a position indicated by an arrow in FIG. 4 and the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is a value indicated by a point A. At point A, the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is delayed from 15 ° ATDC which is the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA, and therefore the thermal efficiency is not the best. In this case, when the hydrogen addition ratio is increased by 5 points (15% → 20%), the position of the maximum cylinder pressure crank angle PmaxCA is advanced (advanced) to match the maximum crank angle PmaxMBTCA with the best thermal efficiency. be able to. In this manner, the internal combustion engine 2 can be shifted to the best thermal efficiency state by increasing the hydrogen addition ratio without advancing the ignition timing SA.

そこで、本実施形態では、筒内圧センサ46の信号に基づいて現在の筒内圧最大クランク角PmaxCAを検出し、その検出値と、所定の熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAとの偏差ΔPmaxCAに応じて水素添加割合を補正することにより、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致するように制御することとした。   Therefore, in the present embodiment, the current maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is detected based on the signal from the in-cylinder pressure sensor 46, and according to the deviation ΔPmaxCA between the detected value and the predetermined maximum thermal efficiency best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. By correcting the hydrogen addition ratio, control was performed so that the maximum cylinder pressure PmaxCA in the cylinder pressure coincides with the maximum crank angle PmaxMBTCA in the best cylinder efficiency.

具体的には、筒内圧最大クランク角PmaxCAを熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させるために必要な水素添加割合の補正値KPmaxを算出することとした。この補正値KPmaxは、後述するように、基準の水素添加割合HR1に加算される値である。図5は、筒内圧最大クランク角PmaxCAと、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAとの偏差ΔPmaxCAに応じて、補正値KPmaxを算出するためのマップである。本実施形態では、図5に示すマップがECU30に予め記憶されており、このマップを参照して補正値KPmaxを算出するものとする。   Specifically, the correction value KPmax of the hydrogen addition ratio necessary to make the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA coincide with the thermal efficiency best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA is calculated. The correction value KPmax is a value added to the reference hydrogen addition rate HR1, as will be described later. FIG. 5 is a map for calculating the correction value KPmax in accordance with the deviation ΔPmaxCA between the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA and the thermal efficiency best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. In the present embodiment, the map shown in FIG. 5 is stored in the ECU 30 in advance, and the correction value KPmax is calculated with reference to this map.

なお、図5に示すマップは、次のようにして作成することができる。まず、内燃機関2における筒内圧最大クランク角PmaxCAと、点火時期SAと、水素添加割合との関係、つまり図4に示すような関係を、実験に基づいて調査する。この調査結果によれば、水素添加割合をどれだけ変化させると、筒内圧最大クランク角PmaxCAがどれだけ移動するかを把握することができる。この把握に基づき、偏差ΔPmaxCAと、筒内圧最大クランク角PmaxCAを偏差ΔPmaxCA分だけ移動させるのに必要な水素添加割合の補正値KPmaxとの関係をマップ化すれば、図5に示すマップを得ることができる。   The map shown in FIG. 5 can be created as follows. First, the relationship among the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA, the ignition timing SA, and the hydrogen addition ratio in the internal combustion engine 2, that is, the relationship as shown in FIG. According to this investigation result, it is possible to grasp how much the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA moves when the hydrogen addition ratio is changed. Based on this understanding, if the relationship between the deviation ΔPmaxCA and the correction value KPmax of the hydrogen addition ratio necessary to move the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA by the deviation ΔPmaxCA is mapped, the map shown in FIG. 5 is obtained. Can do.

[実施の形態1における具体的処理]
図6は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU30が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関2の作動サイクル毎、あるいは所定時間毎に、繰り返し実行されるものとする。図6に示すルーチンによれば、まず、現在の筒内圧最大クランク角PmaxCAが検出される(ステップ100)。具体的には、筒内圧センサ46の信号を所定クランク角毎(例えば1°CA毎)にサンプリングすることにより、クランク角毎の筒内圧Pが検出され、その筒内圧Pが1サイクル中で最大値Pmaxをとったときのクランク角が筒内圧最大クランク角PmaxCAとして取得される。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the ECU 30 in the present embodiment in order to realize the above function. Note that this routine is repeatedly executed every operating cycle of the internal combustion engine 2 or every predetermined time. According to the routine shown in FIG. 6, first, the current maximum cylinder pressure crank angle PmaxCA is detected (step 100). Specifically, by sampling the signal of the in-cylinder pressure sensor 46 at every predetermined crank angle (for example, every 1 ° CA), the in-cylinder pressure P for each crank angle is detected, and the in-cylinder pressure P is maximized in one cycle. The crank angle when the value Pmax is taken is acquired as the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA.

次いで、上記ステップ100で検出された筒内圧最大クランク角PmaxCAと、所定の熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAとの偏差ΔPmaxCAが算出される(ステップ102)。本実施形態では、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAは前述したように15°ATDCであるので、ここでは次式に基づいてΔPmaxCAが算出される。
ΔPmaxCA=PmaxCA−PmaxMBTCA
=PmaxCA−15
Next, a deviation ΔPmaxCA between the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA detected in step 100 and the predetermined maximum thermal efficiency maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxMBTCA is calculated (step 102). In the present embodiment, since the maximum cylinder pressure PmaxMBTCA with the best thermal efficiency is 15 ° ATDC as described above, ΔPmaxCA is calculated based on the following equation.
ΔPmaxCA = PmaxCA−PmaxMBTCA
= PmaxCA-15

続いて、上記ステップ102で求められた偏差ΔPmaxCAに応じた水素添加割合の補正値KPmaxを求める処理が行われる(ステップ104)。具体的には、前述した図5に示すマップに基づいて、水素添加割合の補正値KPmaxが算出される。   Subsequently, a process for obtaining a correction value KPmax of the hydrogen addition ratio corresponding to the deviation ΔPmaxCA obtained in step 102 is performed (step 104). Specifically, the correction value KPmax of the hydrogen addition ratio is calculated based on the map shown in FIG.

次いで、内燃機関2の運転条件に基づいて、基準の水素添加割合HR1[%]を求める処理が行われる(ステップ106)。ECU30には、機関回転数NE、負荷(吸入空気量)、空気過剰率λ(空燃比)等の運転条件と、その運転条件に適した水素添加割合HR1との関係を定めたマップが予め記憶されている。ここでは、そのマップを参照することにより、現在の運転条件に応じた基準の水素添加割合HR1の値が取得される。   Next, a process for obtaining a reference hydrogen addition rate HR1 [%] based on the operating conditions of the internal combustion engine 2 is performed (step 106). The ECU 30 stores in advance a map that defines the relationship between the operating conditions such as the engine speed NE, the load (intake air amount), the excess air ratio λ (air-fuel ratio), and the hydrogen addition ratio HR1 suitable for the operating conditions. Has been. Here, by referring to the map, the value of the standard hydrogenation rate HR1 corresponding to the current operating condition is acquired.

次いで、上記ステップ106で取得された基準の水素添加割合HR1を、上記ステップ104で求められた補正値KPmaxによって補正することにより、補正後の水素添加割合HR2を求める処理が行われる(ステップ108)。具体的には、次式に基づいてHR2が算出される。
HR2=HR1+KPmax
Next, a process for obtaining a corrected hydrogen addition ratio HR2 by correcting the reference hydrogen addition ratio HR1 obtained in step 106 with the correction value KPmax obtained in step 104 is performed (step 108). . Specifically, HR2 is calculated based on the following equation.
HR2 = HR1 + KPmax

そして、上記ステップ108で算出された補正後の水素添加割合HR2に基づいて、水素を添加する処理が実行される(ステップ110)。本実施形態では、他のルーチンの処理により、現在の運転状態に基づき、内燃機関2への要求供給熱量が算出されているものとする。本ステップ110では、その要求供給熱量と、上記水素添加割合HR2とに基づいて、水素インジェクタ11から噴射すべき水素の量が算出され、その算出値に基づいて水素インジェクタ11の開弁時間を制御することにより、水素添加が実行される。   Then, based on the corrected hydrogen addition ratio HR2 calculated in step 108, a process for adding hydrogen is executed (step 110). In the present embodiment, it is assumed that the required supply heat amount to the internal combustion engine 2 is calculated based on the current operation state by the processing of another routine. In this step 110, the amount of hydrogen to be injected from the hydrogen injector 11 is calculated based on the required supply heat amount and the hydrogen addition ratio HR2, and the valve opening time of the hydrogen injector 11 is controlled based on the calculated value. By doing so, hydrogenation is performed.

上述した図6に示すルーチンによれば、偏差ΔPmaxCAに基づき、図5に示すマップに従って水素添加割合の補正値KPmaxが算出されるので、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに比して遅れているほど、水素添加割合が現在よりも大きくなるように補正される。その結果、水素の作用によって燃焼が更に促進されるので、筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置を早める(進角させる)ことができる。よって、筒内圧最大クランク角PmaxCAを熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させることができる。   According to the routine shown in FIG. 6, the correction value KPmax of the hydrogen addition ratio is calculated according to the map shown in FIG. 5 based on the deviation ΔPmaxCA, so that the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. The later the time is, the more the hydrogen addition rate is corrected to be larger than the present time. As a result, combustion is further promoted by the action of hydrogen, so that the position of the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be advanced (advanced). Therefore, the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be matched with the thermal efficiency best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA.

このように、本実施形態では、点火時期SAを進角させなくても、水素添加割合を大きくすることで、筒内圧最大クランク角PmaxCAを熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させることができる。このため、高負荷域であっても、ノッキングに阻害されることなく、熱効率が最良の状態、つまりMBT状態に内燃機関2を移行させることができる。よって、内燃機関2の燃費性能、特に高負荷域(高トルク域)での燃費性能を向上することができる。   Thus, in this embodiment, the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be matched with the thermal efficiency best cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA by increasing the hydrogen addition ratio without advancing the ignition timing SA. . For this reason, even in the high load range, the internal combustion engine 2 can be shifted to the state where the thermal efficiency is the best, that is, the MBT state, without being inhibited by knocking. Therefore, the fuel efficiency performance of the internal combustion engine 2, particularly the fuel efficiency performance in a high load range (high torque range) can be improved.

また、水素は燃焼を促進・改善する作用を有しているので、水素添加割合を大きくすると、ノッキングを更に発生しにくくすることができる。本実施形態では、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに比して遅れている場合、水素添加割合が大きくする方向に補正される。このため、ノッキングが更に発生しにくくなるので、高負荷域であっても、ノッキングを確実に防止しつつ、熱効率最良状態(MBT状態)で内燃機関2を運転することができる。   Further, since hydrogen has an action of promoting / improving combustion, knocking can be made more difficult to occur when the hydrogen addition ratio is increased. In the present embodiment, when the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is delayed as compared with the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA, the hydrogen addition ratio is corrected to increase. For this reason, knocking is less likely to occur, so that the internal combustion engine 2 can be operated in the best thermal efficiency state (MBT state) while reliably preventing knocking even in a high load range.

また、図5に示すマップによれば、偏差ΔPmaxCAの値が負である場合には、水素添加割合の補正値KPmaxが負の値として算出される。すなわち、本実施形態では、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに比して進んでいる場合には、水素添加割合が現在よりも小さくなるように補正される。その結果、水素による燃焼促進作用が弱まるので、筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置を遅くすることができる。よって、筒内圧最大クランク角PmaxCAを熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させることができる。   Further, according to the map shown in FIG. 5, when the value of the deviation ΔPmaxCA is negative, the hydrogen addition rate correction value KPmax is calculated as a negative value. That is, in the present embodiment, when the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is advanced as compared with the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA, the hydrogen addition ratio is corrected to be smaller than the present. As a result, since the combustion promoting action by hydrogen is weakened, the position of the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be delayed. Therefore, the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be matched with the thermal efficiency best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA.

つまり、本実施形態では、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAより進角していることで熱効率が低下している場合であっても、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致するように補正して、熱効率最良状態に移行させることができる。   That is, in this embodiment, the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is more advanced than the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. The best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA can be corrected so as to shift to the best thermal efficiency state.

なお、本発明は、内燃機関2の高負荷域(高トルク域)が多用されるハイブリッド車両に適用した場合に、特に優れた燃費性能向上効果を得ることができるが、通常の車両に適用してもよいことは言うまでもない。   The present invention can obtain a particularly excellent fuel efficiency improvement effect when applied to a hybrid vehicle in which the high load range (high torque range) of the internal combustion engine 2 is frequently used. Needless to say.

また、本実施形態では、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAの値が運転条件によらず一定(15°ATDC)であるものとしているが、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAの値が運転条件によって多少変化することが認められる場合には、運転条件に応じて熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAの値を設定するようにしてもよい。   Further, in this embodiment, the value of the maximum thermal efficiency best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA is assumed to be constant (15 ° ATDC) regardless of the operating conditions, but the value of the best thermal efficiency in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA depends on the operating conditions. If some change is recognized, the value of the maximum crank angle PmaxMBTCA with the best thermal efficiency in-cylinder pressure may be set according to the operating conditions.

また、本実施形態で用いた図5に示すマップでは、偏差ΔPmaxCAに対する比例項として水素添加割合の補正値KPmaxを算出しているが、補正値KPmaxの算出方法はこれに限定されるものではなく、例えば、微分項や積分項を併用して補正値KPmaxを算出するようにしてもよい。   In the map shown in FIG. 5 used in the present embodiment, the hydrogen addition rate correction value KPmax is calculated as a proportional term to the deviation ΔPmaxCA. However, the method of calculating the correction value KPmax is not limited to this. For example, the correction value KPmax may be calculated using a differential term and an integral term together.

また、上述した実施の形態1においては、ガソリンインジェクタ10およびガソリンタンク12が前記第1の発明における「主燃料供給手段」に、水素インジェクタ11および水素タンク13が前記第1の発明における「補助燃料供給手段」に、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAが前記第1の発明における「筒内圧最大クランク角の目標値」に、それぞれ相当している。また、ECU30が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1の発明における「筒内圧最大クランク角検出手段」が、上記ステップ102〜110の処理を実行することにより前記第1および第3の発明における「補助燃料添加量算出手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the gasoline injector 10 and the gasoline tank 12 are the “main fuel supply means” in the first invention, and the hydrogen injector 11 and the hydrogen tank 13 are the “auxiliary fuel” in the first invention. In the “supply means”, the maximum cylinder pressure PmaxMBTCA with the best thermal efficiency corresponds to the “target value of the maximum cylinder pressure in the first aspect of the invention”. Further, when the ECU 30 executes the process of step 100, the “in-cylinder pressure maximum crank angle detecting means” in the first aspect of the invention executes the processes of steps 102 to 110, thereby executing the first and third steps. The “auxiliary fuel addition amount calculating means” in the present invention is realized.

実施の形態2.
次に、図7乃至図10を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 to FIG. 10. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same matters will be described. Omitted or simplified.

[システム構成の説明]
図7は、本発明の実施の形態2のハイブリッド車両を説明するための図である。図7に示す本実施形態のハイブリッド車両(以下、単に「車両」と称する)1は、図1に示す内燃機関システムと、3軸式の動力分配統合機構3と、モータ(電動機)4と、ジェネレータ5とを有している。
[Description of system configuration]
FIG. 7 is a diagram for explaining the hybrid vehicle according to the second embodiment of the present invention. A hybrid vehicle (hereinafter simply referred to as “vehicle”) 1 of the present embodiment shown in FIG. 7 includes an internal combustion engine system, a three-shaft power distribution and integration mechanism 3, a motor (electric motor) 4 shown in FIG. And a generator 5.

動力分配統合機構3は、遊星歯車機構で構成されている。動力分配統合機構3のプラネタリーキャリアは、内燃機関2のクランクシャフトと連結されている。動力分配統合機構3のリングギアは、モータ4と連結されているとともに、駆動系6の入力側とも連結されている。動力分配統合機構3のサンギアはジェネレータ5と連結されている。   The power distribution and integration mechanism 3 includes a planetary gear mechanism. The planetary carrier of the power distribution and integration mechanism 3 is connected to the crankshaft of the internal combustion engine 2. The ring gear of the power distribution and integration mechanism 3 is connected to the motor 4 and is also connected to the input side of the drive system 6. The sun gear of the power distribution and integration mechanism 3 is connected to the generator 5.

駆動系6の出力側は、車両1のフロントドライブシャフト7に連結されている。駆動系6により伝達された動力が、フロントドライブシャフト7を介して、駆動輪8を駆動する。本実施形態の車両1は、前輪を駆動輪8とする前輪駆動車であるが、本発明の車両は、後輪9を駆動輪とする後輪駆動車でもよく、また、総輪駆動車でもよい。   The output side of the drive system 6 is connected to the front drive shaft 7 of the vehicle 1. The power transmitted by the drive system 6 drives the drive wheels 8 via the front drive shaft 7. The vehicle 1 of the present embodiment is a front-wheel drive vehicle having front wheels as drive wheels 8, but the vehicle of the present invention may be a rear-wheel drive vehicle having rear wheels 9 as drive wheels, or an all-wheel drive vehicle. Good.

動力分配統合機構3は、内燃機関2の動力を二分して、ジェネレータ5と、駆動系6(駆動輪8)とに伝達することができる。また、動力分配統合機構3は、内燃機関2の動力とモータ4の動力とを統合して、駆動系6(駆動輪8)に伝達することができる。   The power distribution and integration mechanism 3 can bisect the power of the internal combustion engine 2 and transmit it to the generator 5 and the drive system 6 (drive wheels 8). Further, the power distribution and integration mechanism 3 can integrate the power of the internal combustion engine 2 and the power of the motor 4 and transmit them to the drive system 6 (drive wheels 8).

内燃機関2の排気通路14の途中には、排出ガスを浄化する排気浄化触媒15が配置されている。排気浄化触媒15は、例えば、三元触媒、吸蔵還元型NOx触媒、選択還元型NOx触媒などで構成される。また、それらの機能を組み合わせたものであってもよい。   An exhaust purification catalyst 15 for purifying exhaust gas is disposed in the middle of the exhaust passage 14 of the internal combustion engine 2. The exhaust purification catalyst 15 is composed of, for example, a three-way catalyst, an occlusion reduction type NOx catalyst, a selective reduction type NOx catalyst, or the like. Moreover, what combined those functions may be used.

モータ4およびジェネレータ5は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されている。車両1では、ジェネレータ5で発電された電力を、インバータ18および昇圧コンバータ19を介して、バッテリ20に充電することができる。また、バッテリ20に蓄えられた電気エネルギーにより、昇圧コンバータ19およびインバータ18を介して、モータ4を駆動することができる。更に、車両1では、ジェネレータ5で発電された電力を、インバータ18を介してモータ4に印加することによって、モータ4を駆動することもできる。なお、車両1では、バッテリ20に代えて、キャパシタ等の他の蓄電手段を用いてもよい。   Each of the motor 4 and the generator 5 is configured as a known synchronous generator motor that can be driven as a generator and can be driven as a motor. In the vehicle 1, the electric power generated by the generator 5 can be charged to the battery 20 via the inverter 18 and the boost converter 19. In addition, the motor 4 can be driven by the electric energy stored in the battery 20 via the boost converter 19 and the inverter 18. Further, in the vehicle 1, the motor 4 can be driven by applying the electric power generated by the generator 5 to the motor 4 through the inverter 18. In the vehicle 1, other power storage means such as a capacitor may be used instead of the battery 20.

内燃機関2の近傍には、電動エアコンコンプレッサ等の補機21が配置されている。補機21は、バッテリ20からインバータ18を介して供給される電力によって駆動される。また、車両1には、車速を検出する車速センサ22と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ23とが設けられている。   In the vicinity of the internal combustion engine 2, an auxiliary machine 21 such as an electric air conditioner compressor is arranged. The auxiliary machine 21 is driven by electric power supplied from the battery 20 via the inverter 18. The vehicle 1 is also provided with a vehicle speed sensor 22 that detects the vehicle speed and an accelerator opening sensor 23 that detects the amount of depression of the accelerator pedal.

このような車両1における、内燃機関2を含む上記のハイブリッドシステムは、ECU30により制御される。ECU30には、上述した各種のアクチュエータ、センサ、電力変換機器、バッテリ等が接続されている。   The hybrid system including the internal combustion engine 2 in such a vehicle 1 is controlled by the ECU 30. The ECU 30 is connected to the various actuators, sensors, power conversion devices, batteries, and the like described above.

[実施の形態2の特徴]
車両1では、要求される駆動力を内燃機関2とモータ4とで賄うことができる。そして、走行状況に応じて、全体の効率が最適となるように、内燃機関2とモータ4との駆動割合が制御される。具体的には、内燃機関2は、最適燃費線上、つまり、熱効率の良い(燃料消費率の低い)、予め設定された高負荷域(高トルク域)で作動するように制御される。また、加速時などには、内燃機関2による駆動力に加え、バッテリ20に蓄えられた電気エネルギーを昇圧コンバータ19およびインバータ18を介してモータ4に供給し、モータ4の駆動割合を大きくすることで、大きな駆動力で車両1を走行させることができる。一方、熱効率の悪い低負荷域では内燃機関2を作動せず、モータ4のみで走行することができる。
[Features of Embodiment 2]
In the vehicle 1, the required driving force can be covered by the internal combustion engine 2 and the motor 4. Then, the drive ratio between the internal combustion engine 2 and the motor 4 is controlled so that the overall efficiency is optimized in accordance with the traveling state. Specifically, the internal combustion engine 2 is controlled so as to operate on an optimum fuel consumption line, that is, in a high load range (high torque range) that has good thermal efficiency (low fuel consumption rate) and is set in advance. During acceleration, in addition to the driving force of the internal combustion engine 2, the electric energy stored in the battery 20 is supplied to the motor 4 via the boost converter 19 and the inverter 18 to increase the driving ratio of the motor 4. Thus, the vehicle 1 can be driven with a large driving force. On the other hand, the internal combustion engine 2 is not operated in the low load region where the thermal efficiency is low, and the vehicle can run only with the motor 4.

本実施形態では、内燃機関2に対しては、前述した実施の形態1と同様の制御が行われる。つまり、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAからずれていることで、内燃機関2の熱効率が低下している場合には、両者の偏差ΔPmaxCAに基づいて水素添加割合を補正することにより、筒内圧最大クランク角PmaxCAを熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させるように制御される。このような制御により、高負荷域であっても、ノッキングを招くことなく、内燃機関2を熱効率最良状態に移行させることができるので、燃費性能の向上が図れる。   In the present embodiment, the internal combustion engine 2 is controlled in the same manner as in the first embodiment. In other words, if the thermal efficiency of the internal combustion engine 2 is reduced because the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is deviated from the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA, the hydrogen addition ratio is corrected based on the deviation ΔPmaxCA between the two. By doing so, the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is controlled to coincide with the thermal efficiency best cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. With such control, the internal combustion engine 2 can be shifted to the best thermal efficiency state without causing knocking even in a high load range, so that fuel efficiency can be improved.

更に、本実施形態では、筒内圧最大クランク角PmaxCAと熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAとの偏差ΔPmaxCAがある場合には、その偏差ΔPmaxCAが大きいほど、バッテリ20に蓄えられた電気エネルギーをより多くモータ4に供給することで、モータ4の駆動割合が大きくなるように制御することとした。この制御を行うことの利点について、図8を参照しつつ説明する。   Furthermore, in this embodiment, when there is a deviation ΔPmaxCA between the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA and the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA, the larger the deviation ΔPmaxCA, the more electric energy stored in the battery 20 is. By supplying to the motor 4, control is performed such that the drive ratio of the motor 4 is increased. The advantage of performing this control will be described with reference to FIG.

図8は、内燃機関2の熱効率マップを示す図である。図8中、太い実線で示す曲線は、全負荷時(WOT)のトルクTeであり、細い実線で示す曲線は、等熱効率線(等燃料消費率線)であり、破線で示す曲線は、等出力線である。   FIG. 8 is a diagram showing a thermal efficiency map of the internal combustion engine 2. In FIG. 8, the curve indicated by the thick solid line is the torque Te at full load (WOT), the curve indicated by the thin solid line is the isothermal efficiency line (isofuel consumption rate line), and the curve indicated by the broken line is equal Output line.

前述したように、内燃機関2は、高負荷域の所定の最適燃費線上で作動するように制御される。今、内燃機関2の目標作動点が、図8中、最適燃費線上の点Aであったとする。このとき、ノックの発生によって点火時期SAをMBTまで進角することができずに、MBTより遅れた点火時期SAで運転されたとすると、トルクTeが低下するので、実際の作動点は、点Bとなる。点Bは、点Aに比して、熱効率が低く、機関出力も低い。このため、このような事態が生じた場合には、燃費が悪化するだけでなく、要求される走行出力(車両駆動力)が得られないことになるので、走行性能やドライバビリティが低下する。   As described above, the internal combustion engine 2 is controlled to operate on the predetermined optimum fuel consumption line in the high load region. Now, it is assumed that the target operating point of the internal combustion engine 2 is a point A on the optimum fuel consumption line in FIG. At this time, if the ignition timing SA cannot be advanced to MBT due to the occurrence of knocking and is operated at the ignition timing SA delayed from the MBT, the torque Te decreases, so the actual operating point is point B It becomes. Point B has lower thermal efficiency and lower engine output than point A. For this reason, when such a situation occurs, not only the fuel efficiency is deteriorated, but also the required traveling output (vehicle driving force) cannot be obtained, so that traveling performance and drivability are deteriorated.

一方、上記のような場合において、点Bよりも機関回転数NEを上昇させて、点Aと同じ等出力線上にある点Cに来るまで機関回転数NEを高めるように制御すれば、点Aと同じ出力が得られるので、走行性能やドライバビリティの低下を回避することはできる。しかしながら、機関回転数NEが高くなるほど、内燃機関2のフリクションロスが増大するので、熱効率が低下し易い。このため、図8に示すように、点Bから点Cに移行すると、等熱効率線を超えて、更に熱効率が低い領域での運転になってしまう。このため、燃費性能の観点からは、目標作動点である点Aでの運転が実現できなかったとしても、点Cに移行するよりは、点Bで運転した方が好ましいことになる。   On the other hand, in the above case, if the engine speed NE is increased from the point B and the engine speed NE is controlled to increase until reaching the point C on the same output line as the point A, the point A Therefore, it is possible to avoid a decrease in driving performance and drivability. However, as the engine speed NE increases, the friction loss of the internal combustion engine 2 increases, and the thermal efficiency tends to decrease. For this reason, as shown in FIG. 8, when the point B is shifted to the point C, the operation is performed in a region where the thermal efficiency exceeds the isothermal efficiency line and the thermal efficiency is lower. For this reason, from the viewpoint of fuel efficiency, even if driving at point A, which is the target operating point, cannot be realized, driving at point B is preferable to shifting to point C.

そこで、本実施形態では、内燃機関2の運転状態がMBT状態(熱効率最良状態)になっておらず、目標とする機関出力が得られていない場合には、モータ4の駆動割合を大きくするように補正し、モータ4によるアシスト量を増大させることとした。これにより、機関出力の不足をモータ4の駆動力で補うことができるので、走行出力(車両駆動力)の低下を回避することができ、走行性能やドライバビリティの低下を確実に防止することができる。   Therefore, in this embodiment, when the operation state of the internal combustion engine 2 is not in the MBT state (the best thermal efficiency state) and the target engine output is not obtained, the drive ratio of the motor 4 is increased. The amount of assist by the motor 4 is increased. As a result, a shortage of engine output can be compensated for by the driving force of the motor 4, so that a reduction in driving output (vehicle driving force) can be avoided, and a reduction in driving performance and drivability can be reliably prevented. it can.

また、上記の制御によれば、内燃機関2を目標作動点で運転することができなかった場合であっても、モータ4によるアシスト量の増大を期待できるので、機関回転数NEを上げてまで同じ機関出力を確保する必要はない。つまり、上記の例で言えば、目標作動点の点Aで運転できなかった場合であっても、点Cに移行する必要はなく、点Bで運転すれば済む。このため、熱効率の低下を抑制することができ、燃費の悪化を防止することができる。   Further, according to the above control, even if the internal combustion engine 2 cannot be operated at the target operating point, an increase in the assist amount by the motor 4 can be expected. It is not necessary to ensure the same engine output. That is, in the above example, even if the operation cannot be performed at the point A of the target operating point, it is not necessary to shift to the point C, and the operation may be performed at the point B. For this reason, the fall of thermal efficiency can be suppressed and the deterioration of a fuel consumption can be prevented.

また、上記のようにして、モータ4によるアシスト量を増大して走行性能を確保している間に、実施の形態1と同様の水素添加割合の補正が行われるので、内燃機関2を熱効率最良状態(目標作動点)での運転に移行させることができる。つまり、本実施形態によれば、優れた走行性能を確保しつつ、燃費性能を向上することができる   Further, as described above, while the amount of assist by the motor 4 is increased and the running performance is ensured, the hydrogen addition ratio is corrected in the same manner as in the first embodiment, so that the internal combustion engine 2 has the best thermal efficiency. The operation can be shifted to the state (target operating point). That is, according to the present embodiment, fuel efficiency can be improved while ensuring excellent running performance.

[実施の形態2における具体的処理]
図9は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU30が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関2の作動サイクル毎、あるいは所定時間毎に、繰り返し実行されるものとする。また、図9において、図6に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 9 is a flowchart of a routine executed by the ECU 30 in the present embodiment in order to realize the above function. Note that this routine is repeatedly executed every operating cycle of the internal combustion engine 2 or every predetermined time. In FIG. 9, the same steps as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図9に示すルーチンは、ステップ102と104との間にステップ112が挿入されていること以外は、前述した図6に示すルーチンと同様である。図9に示すルーチンによれば、実施の形態1と同様に、現在の筒内圧最大クランク角PmaxCAがまず検出され(ステップ100)、次いで、その筒内圧最大クランク角PmaxCAと、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAとの偏差ΔPmaxCAが算出される(ステップ102)。   The routine shown in FIG. 9 is the same as the routine shown in FIG. 6 described above except that step 112 is inserted between steps 102 and 104. According to the routine shown in FIG. 9, as in the first embodiment, the current maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is first detected (step 100), and then the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA and the maximum thermal efficiency maximum in-cylinder pressure are determined. A deviation ΔPmaxCA from the crank angle PmaxMBTCA is calculated (step 102).

続くステップ112においては、まず、上記ステップ102で求められた偏差ΔPmaxCAに応じた、モータ4の駆動割合の補正値EPmaxが求められる。図10は、この補正値EPmaxを求めるためのマップである。図10に示すマップによれば、偏差ΔPmaxCAが大きいほど、モータ4の駆動割合の補正値EPmaxが大きく算出される。偏差ΔPmaxCAが大きいと、熱効率最良状態からのずれが大きいことになるので、それだけ機関出力が低下する。図10に示すマップによれば、このことに対処するべく、機関出力の低下幅に応じて、モータ4によるアシスト量を増大させることができる。   In the following step 112, first, the correction value EPmax of the drive ratio of the motor 4 corresponding to the deviation ΔPmaxCA obtained in step 102 is obtained. FIG. 10 is a map for obtaining the correction value EPmax. According to the map shown in FIG. 10, the correction value EPmax of the drive ratio of the motor 4 is calculated to be larger as the deviation ΔPmaxCA is larger. When the deviation ΔPmaxCA is large, the deviation from the best thermal efficiency state is large, so the engine output is reduced accordingly. According to the map shown in FIG. 10, in order to cope with this, the assist amount by the motor 4 can be increased in accordance with the decrease range of the engine output.

また、図10に示すマップによれば、偏差ΔPmaxCAが正である場合、つまり筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAより遅れている場合には、偏差ΔPmaxCAが負である場合、つまり筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAより進んでいる場合に比して、補正値EPmaxが大きく算出される。これは、偏差ΔPmaxCAの絶対値が同じであっても、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAより遅れている場合の方が、進んでいる場合に比して、機関出力の低下が大きいことに対応するものである。   Further, according to the map shown in FIG. 10, when the deviation ΔPmaxCA is positive, that is, when the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is behind the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA, the deviation ΔPmaxCA is negative. That is, the correction value EPmax is calculated to be larger than when the in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is ahead of the thermal efficiency best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. This is because even if the absolute value of the deviation ΔPmaxCA is the same, the engine output is greater when the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is behind the maximum in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA than when it is advanced This corresponds to the large drop in

車両1においては、他のルーチンの処理により、アクセル開度と車速とに基づいて要求走行出力が算出され、その要求走行出力に基づいて、モータ4の基準の駆動割合(駆動力負担割合)が算出されている。ステップ112では、その基準のモータ駆動割合に、上記のようにして求められたモータ駆動割合の補正値EPmaxを加算することによって、補正後のモータ駆動割合が算出される。そして、その補正後のモータ駆動割合を実現するべく、バッテリ20からモータ4への電気エネルギー供給量が増大され、モータ4による駆動力アシスト量がアップされる。   In the vehicle 1, the required travel output is calculated based on the accelerator opening and the vehicle speed by the processing of other routines, and based on the required travel output, the reference drive ratio (driving force burden ratio) of the motor 4 is calculated. It has been calculated. In step 112, the corrected motor driving ratio is calculated by adding the correction value EPmax of the motor driving ratio obtained as described above to the reference motor driving ratio. Then, in order to realize the corrected motor driving ratio, the electric energy supply amount from the battery 20 to the motor 4 is increased, and the driving force assist amount by the motor 4 is increased.

以上説明したステップ112の処理によれば、内燃機関2の運転状態が熱効率最良状態になっていないことにより、機関出力(トルク)が低下している場合には、その不足を補うように、モータ4によるアシスト量を適切に増大させることができる。このため、車両1の走行性能やドライバビリティの低下を確実に防止することができる。また、機関回転数NEを上げることでトルクの低下を補うような制御をしないで済むので、内燃機関2の熱効率の悪化を抑制することができ、良好な燃費性能を確保することができる。   According to the processing of step 112 described above, when the engine output (torque) is reduced because the operating state of the internal combustion engine 2 is not in the best thermal efficiency state, the motor is compensated for the shortage. The assist amount by 4 can be increased appropriately. For this reason, the running performance and drivability of the vehicle 1 can be surely prevented. Further, since it is not necessary to control to compensate for the decrease in torque by increasing the engine speed NE, it is possible to suppress the deterioration of the thermal efficiency of the internal combustion engine 2 and to ensure good fuel efficiency.

図9に示すルーチンによれば、上記ステップ112の処理に続いて、図6に示すルーチンと同様に、ステップ104から110の処理が行われる。つまり、偏差ΔPmaxCAに応じて水素添加割合が補正され、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致するように制御される。これにより、ノッキングを生ずることなく、内燃機関2を熱効率最良状態に移行させることができる。   According to the routine shown in FIG. 9, following the process of step 112, the processes of steps 104 to 110 are performed as in the routine shown in FIG. That is, the hydrogen addition ratio is corrected in accordance with the deviation ΔPmaxCA, and the maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA is controlled to coincide with the best in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. Thereby, the internal combustion engine 2 can be shifted to the best thermal efficiency state without causing knocking.

このように、本実施形態では、ノックの発生などによって、内燃機関2の運転状態を熱効率最良状態にすることができない事態が生じた場合、モータ4によるアシスト量を増大させることで走行性能の低下を防止するとともに、内燃機関2への水素添加割合を補正することで内燃機関2を熱効率最良状態に移行させることができる。このため、走行性能を損なうことなく、燃費性能を向上させることができる。   As described above, in this embodiment, when a situation occurs in which the operation state of the internal combustion engine 2 cannot be brought into the best thermal efficiency due to the occurrence of a knock or the like, the driving performance is reduced by increasing the assist amount by the motor 4. In addition, the internal combustion engine 2 can be shifted to the best thermal efficiency state by correcting the hydrogen addition ratio to the internal combustion engine 2. For this reason, fuel consumption performance can be improved without impairing running performance.

なお、上述した実施の形態2では、内燃機関2以外の動力源として電動機(モータ4)を備えたハイブリッド車両を例に説明したが、本発明におけるハイブリッド車両は、電気式ハイブリッドに限定されるものではなく、例えば蓄圧式ハイブリッドなどの機械式ハイブリッドであってもよい。   In the second embodiment described above, a hybrid vehicle including an electric motor (motor 4) as a power source other than the internal combustion engine 2 has been described as an example. However, the hybrid vehicle in the present invention is limited to an electric hybrid. Instead, for example, a mechanical hybrid such as a pressure accumulating hybrid may be used.

また、上述した実施の形態2においては、モータ4が前記第4の発明における「他の動力源」に、ガソリンインジェクタ10およびガソリンタンク12が前記第4の発明における「主燃料供給手段」に、水素インジェクタ11および水素タンク13が前記第4の発明における「補助燃料供給手段」に、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAが前記第4の発明における「筒内圧最大クランク角の目標値」に、バッテリ20が前記第4の発明における「エネルギー蓄積手段」に、それぞれ相当している。また、ECU30が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第4の発明における「筒内圧最大クランク角検出手段」が、上記ステップ102および112の処理を実行することにより前記第4の発明における「アシスト量増大手段」が、上記ステップ104〜110の処理を実行することにより前記第4の発明における「補助燃料添加割合補正手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the motor 4 is the “other power source” in the fourth aspect of the invention, and the gasoline injector 10 and the gasoline tank 12 are the “main fuel supply means” in the fourth aspect of the invention. The hydrogen injector 11 and the hydrogen tank 13 are the “auxiliary fuel supply means” in the fourth aspect of the invention, and the thermal efficiency best cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA is the “target value of the cylinder pressure maximum crank angle” in the fourth aspect of the invention. 20 corresponds to the “energy storage means” in the fourth invention. Further, when the ECU 30 executes the process of step 100, the “in-cylinder pressure maximum crank angle detecting means” in the fourth invention executes the processes of steps 102 and 112. The “assist amount increasing means” implements the processes of steps 104 to 110 described above, thereby realizing the “auxiliary fuel addition ratio correcting means” in the fourth invention.

実施の形態3.
次に、図11乃至図14を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。
Embodiment 3 FIG.
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11 to FIG. 14. The difference from the above-described first embodiment will be mainly described, and the same matters will be described. Omitted or simplified.

[システム構成の説明]
図11は、本実施の形態3のシステム構成を説明するための図である。図11に示すシステムは、アルコールを補助燃料として用いる内燃機関2を備えるものである。アルコールとしては、エタノール、メタノールなどを用いることができる。
[Description of system configuration]
FIG. 11 is a diagram for explaining the system configuration of the third embodiment. The system shown in FIG. 11 includes an internal combustion engine 2 that uses alcohol as an auxiliary fuel. As the alcohol, ethanol, methanol or the like can be used.

図11に示すシステムは、図1にシステムにおける水素インジェクタ11および水素タンク13に代えて、吸気ポート35内にアルコールを噴射するアルコールインジェクタ48と、アルコールインジェクタ48に供給するためのアルコールを貯蔵するアルコールタンク49とを備えている。アルコールタンク49内のアルコールは、燃料ポンプ50により加圧され、レギュレータバルブ51で調圧された上で、アルコールインジェクタ48に供給される。   The system shown in FIG. 11 replaces the hydrogen injector 11 and the hydrogen tank 13 in FIG. 1 with an alcohol injector 48 that injects alcohol into the intake port 35 and an alcohol that stores alcohol to be supplied to the alcohol injector 48. And a tank 49. The alcohol in the alcohol tank 49 is pressurized by the fuel pump 50, regulated by the regulator valve 51, and then supplied to the alcohol injector 48.

また、図11に示すシステムの内燃機関2には、ノックを検出するノックセンサ52が取り付けられている。図11に示すシステムの構成は、上記の点以外は図1にシステムと同様であるので、これ以上の説明は省略する。   A knock sensor 52 for detecting knock is attached to the internal combustion engine 2 of the system shown in FIG. The configuration of the system shown in FIG. 11 is the same as that of the system shown in FIG.

[実施の形態3の特徴]
含酸素燃料であるアルコールは、ノックを抑制する作用や、燃焼を促進する作用を有している。このため、図12に示すように、アルコール添加割合を多くするほど、筒内圧最大クランク角PmaxCAを早める(進角する)ことができる。本実施の形態3では、水素に代えてアルコールを補助燃料として用いることにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。
[Features of Embodiment 3]
Alcohol, which is an oxygen-containing fuel, has an action of suppressing knocking and an action of promoting combustion. For this reason, as shown in FIG. 12, the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA can be advanced (advanced) as the alcohol addition ratio increases. In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained by using alcohol as an auxiliary fuel instead of hydrogen.

[実施の形態3における具体的処理]
図13は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU30が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関2の作動サイクル毎、あるいは所定時間毎に、繰り返し実行されるものとする。また、図13において、図6に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Specific Processing in Embodiment 3]
FIG. 13 is a flowchart of a routine executed by the ECU 30 in the present embodiment in order to realize the above function. Note that this routine is repeatedly executed every operating cycle of the internal combustion engine 2 or every predetermined time. In FIG. 13, the same steps as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図13に示すルーチンによれば、まず、ノックセンサ52からの信号に基づいて、内燃機関2にノックが発生しているか否かが判別される(ステップ114)。本実施形態では、ノックの発生によって点火時期SAをMBTまで進角することができていない場合を対象として、制御を行うこととしている。このため、ノックが発生していないと判別された場合には、そのまま今回の処理サイクルが終了される。   According to the routine shown in FIG. 13, it is first determined whether or not knock has occurred in the internal combustion engine 2 based on the signal from the knock sensor 52 (step 114). In the present embodiment, the control is performed for a case where the ignition timing SA cannot be advanced to MBT due to the occurrence of knock. For this reason, when it is determined that no knock has occurred, the current processing cycle is terminated.

一方、上記ステップ114でノックの発生が認められた場合には、次に、実施の形態1と同様にして、筒内圧センサ46の信号に基づいて、現在の筒内圧最大クランク角PmaxCAが検出される(ステップ100)。続いて、実施の形態1と同様にして、検出された筒内圧最大クランク角PmaxCAと、所定の熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAとの偏差ΔPmaxCAが算出される(ステップ102)。   On the other hand, if the occurrence of knocking is recognized in step 114, the current in-cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is detected based on the signal from the in-cylinder pressure sensor 46, as in the first embodiment. (Step 100). Subsequently, as in the first embodiment, a deviation ΔPmaxCA between the detected maximum in-cylinder pressure crank angle PmaxCA and a predetermined maximum thermal efficiency best in-cylinder pressure crank angle PmaxMBTCA is calculated (step 102).

次いで、上記ステップ102で求められた偏差ΔPmaxCAに応じて、アルコール添加割合の補正値CPmaxを求める処理が行われる(ステップ116)。具体的には、図14に示すマップに基づいて、アルコール添加割合の補正値CPmaxが算出される。図14に示すマップによれば、偏差ΔPmaxCAが正の方向に大きいほど、補正値CPmaxが大きく算出される。   Next, processing for obtaining a correction value CPmax of the alcohol addition ratio is performed in accordance with the deviation ΔPmaxCA obtained in step 102 (step 116). Specifically, a correction value CPmax for the alcohol addition ratio is calculated based on the map shown in FIG. According to the map shown in FIG. 14, the larger the deviation ΔPmaxCA is in the positive direction, the larger the correction value CPmax is calculated.

また、図14に示すマップによれば、偏差ΔPmaxCAが負である場合には、補正値CPmaxはゼロとされる。ノックが発生するような状況下では、偏差ΔPmaxCAが負の値になること、つまり、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAより進んだ状態になっていることは、通常はないと言える。このため、本実施形態では、偏差ΔPmaxCAが負である場合には、補正値CPmaxをゼロとし、アルコール添加割合の補正を行わないこととしている。   Further, according to the map shown in FIG. 14, when the deviation ΔPmaxCA is negative, the correction value CPmax is set to zero. Under circumstances where knocking occurs, it is normal that the deviation ΔPmaxCA becomes a negative value, that is, that the maximum cylinder pressure PmaxCA in the cylinder pressure is more advanced than the maximum crank angle PmaxMBTCA with the best thermal efficiency. I can say no. For this reason, in the present embodiment, when the deviation ΔPmaxCA is negative, the correction value CPmax is set to zero and the alcohol addition ratio is not corrected.

上記ステップ116の処理に続いて、内燃機関2の運転条件に基づき、基準のアルコール添加割合CR1[%]を求める処理が行われる(ステップ118)。ECU30には、機関回転数NE、負荷(吸入空気量)、空気過剰率λ(空燃比)等の運転条件と、その運転条件に適したアルコール添加割合CR1との関係を定めたマップが予め記憶されている。ここでは、そのマップを参照することにより、現在の運転条件に応じた基準のアルコール添加割合CR1の値が取得される。   Subsequent to the process in step 116, a process for obtaining a reference alcohol addition ratio CR1 [%] based on the operating conditions of the internal combustion engine 2 is performed (step 118). The ECU 30 stores in advance a map that defines the relationship between operating conditions such as the engine speed NE, load (intake air amount), excess air ratio λ (air-fuel ratio), and the alcohol addition ratio CR1 suitable for the operating conditions. Has been. Here, the reference value of the alcohol addition ratio CR1 corresponding to the current operating condition is acquired by referring to the map.

次いで、上記ステップ118で取得された基準のアルコール添加割合CR1を、上記ステップ116で求められた補正値CPmaxによって補正することにより、補正後のアルコール添加割合CR2を求める処理が行われる(ステップ120)。具体的には、次式に基づいてCR2が算出される。
CR2=CR1+CPmax
Next, a process for obtaining the corrected alcohol addition ratio CR2 is performed by correcting the reference alcohol addition ratio CR1 obtained in step 118 by the correction value CPmax obtained in step 116 (step 120). . Specifically, CR2 is calculated based on the following equation.
CR2 = CR1 + CPmax

そして、上記ステップ120で算出された補正後のアルコール添加割合CR2に基づいて、アルコールを添加する処理が実行される(ステップ122)。本実施形態では、他のルーチンの処理により、現在の運転状態に基づき、内燃機関2への要求供給熱量が算出されているものとする。本ステップ122では、その要求供給熱量と、上記アルコール添加割合CR2とに基づいて、アルコールインジェクタ48から噴射すべきアルコールの量が算出され、その算出値に基づいてアルコールインジェクタ48の開弁時間を制御することにより、アルコール添加が実行される。   Then, based on the corrected alcohol addition ratio CR2 calculated in step 120, a process for adding alcohol is executed (step 122). In the present embodiment, it is assumed that the required supply heat amount to the internal combustion engine 2 is calculated based on the current operation state by the processing of another routine. In this step 122, the amount of alcohol to be injected from the alcohol injector 48 is calculated based on the required supply heat amount and the alcohol addition ratio CR2, and the valve opening time of the alcohol injector 48 is controlled based on the calculated value. By doing so, alcohol addition is performed.

上述した図13に示すルーチンによれば、偏差ΔPmaxCAに基づき、図14に示すマップに従ってアルコール添加割合の補正値CPmaxが算出されるので、筒内圧最大クランク角PmaxCAが熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに比して遅れているほど、アルコール添加割合が現在よりも大きくなるように補正される。その結果、アルコールによるノック抑制効果が増幅され、ノッキングを回避することができる。また、アルコールによる燃焼促進効果が増幅されるので、筒内圧最大クランク角PmaxCAの位置を早める(進角させる)ことができ、筒内圧最大クランク角PmaxCAを熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAに一致させることができる。このようにして、高負荷域であっても、ノッキングに阻害されることなしに、熱効率が最良の状態、つまりMBT状態で内燃機関2を運転することができる。よって、内燃機関2の燃費性能、特に高負荷域(高トルク域)での燃費性能を向上することができる。   According to the routine shown in FIG. 13 described above, the correction value CPmax of the alcohol addition ratio is calculated according to the map shown in FIG. 14 based on the deviation ΔPmaxCA, so that the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA is the thermal efficiency best cylinder pressure maximum crank angle PmaxMBTCA. As the time is delayed, the alcohol addition ratio is corrected to be larger than the current rate. As a result, the knock suppression effect by alcohol is amplified, and knocking can be avoided. Further, since the combustion promotion effect by alcohol is amplified, the position of the maximum cylinder pressure crank angle PmaxCA can be advanced (advanced), and the maximum cylinder pressure crank angle PmaxCA is matched with the maximum cylinder pressure PmaxMBTCA with the best thermal efficiency. be able to. In this way, even in the high load range, the internal combustion engine 2 can be operated in the best thermal efficiency state, that is, in the MBT state, without being hindered by knocking. Therefore, the fuel efficiency performance of the internal combustion engine 2, particularly the fuel efficiency performance in a high load range (high torque range) can be improved.

なお、上述した実施の形態3においては、ガソリンインジェクタ10およびガソリンタンク12が前記第1の発明における「主燃料供給手段」に、アルコールインジェクタ48およびアルコールタンク49が前記第1の発明における「補助燃料供給手段」に、熱効率最良筒内圧最大クランク角PmaxMBTCAが前記第1の発明における「筒内圧最大クランク角の目標値」に、それぞれ相当している。また、ECU30が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1の発明における「筒内圧最大クランク角検出手段」が、上記ステップ102および116〜122の処理を実行することにより前記第1の発明における「補助燃料添加量算出手段」が、それぞれ実現されている。   In the third embodiment described above, the gasoline injector 10 and the gasoline tank 12 are the “main fuel supply means” in the first invention, and the alcohol injector 48 and the alcohol tank 49 are the “auxiliary fuel” in the first invention. In the “supply means”, the maximum cylinder pressure PmaxMBTCA with the best thermal efficiency corresponds to the “target value of the maximum cylinder pressure in the first aspect of the invention”. Further, when the ECU 30 executes the process of step 100, the “cylinder pressure maximum crank angle detecting means” in the first aspect of the invention executes the processes of steps 102 and 116-122. The “auxiliary fuel addition amount calculation means” in the present invention is realized.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 内燃機関の1サイクル中に生ずる筒内圧の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the in-cylinder pressure which arises in 1 cycle of an internal combustion engine. 筒内圧最大クランク角PmaxCAと点火時期SAとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA and ignition timing SA. 筒内圧最大クランク角PmaxCAと、点火時期SAと、水素添加割合との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA, ignition timing SA, and a hydrogen addition ratio. 偏差ΔPmaxCAと、水素添加割合の補正値KPmaxとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between deviation (DELTA) PmaxCA and the correction value KPmax of a hydrogen addition ratio. 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のハイブリッド車両を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the hybrid vehicle of Embodiment 2 of this invention. 内燃機関の熱効率マップを示す図である。It is a figure which shows the thermal efficiency map of an internal combustion engine. 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. 偏差ΔPmaxCAと、モータ駆動割合の補正値EPmaxとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between deviation (DELTA) PmaxCA and the correction value EPmax of a motor drive ratio. 本発明の実施の形態3のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 3 of this invention. 筒内圧最大クランク角PmaxCAと、点火時期SAと、アルコール添加割合との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cylinder pressure maximum crank angle PmaxCA, the ignition timing SA, and the alcohol addition ratio. 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. 偏差ΔPmaxCAと、アルコール添加割合の補正値CPmaxとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between deviation (DELTA) PmaxCA and the correction value CPmax of the alcohol addition ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハイブリッド車両
2 内燃機関
3 動力分配統合機構
4 モータ
5 ジェネレータ
6 駆動系
7 フロントドライブシャフト
8 駆動輪
10 ガソリンインジェクタ
11 水素インジェクタ
14 排気通路
15 排気浄化触媒
18 インバータ
19 昇圧コンバータ
20 バッテリ
22 車速センサ
23 アクセル開度センサ
30 ECU(Electronic Control Unit)
31 ピストン
32 吸気弁
33 排気弁
41 ターボ過給機
42 吸気通路
44 スロットル弁
45 エアフロメータ
46 筒内圧センサ
47 クランク角センサ
48 アルコールインジェクタ
49 アルコールタンク
52 ノックセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid vehicle 2 Internal combustion engine 3 Power distribution integration mechanism 4 Motor 5 Generator 6 Drive system 7 Front drive shaft 8 Drive wheel 10 Gasoline injector 11 Hydrogen injector 14 Exhaust passage 15 Exhaust purification catalyst 18 Inverter 19 Boost converter 20 Battery 22 Vehicle speed sensor 23 Accelerator Opening sensor 30 ECU (Electronic Control Unit)
31 Piston 32 Intake valve 33 Exhaust valve 41 Turbocharger 42 Intake passage 44 Throttle valve 45 Air flow meter 46 In-cylinder pressure sensor 47 Crank angle sensor 48 Alcohol injector 49 Alcohol tank 52 Knock sensor

Claims (4)

火花点火式の内燃機関に主燃料を供給する主燃料供給手段と、
燃焼促進作用を有する補助燃料を前記内燃機関に供給する補助燃料供給手段と、
前記内燃機関の筒内圧が最大となるクランク角である筒内圧最大クランク角を検出する筒内圧最大クランク角検出手段と、
前記筒内圧最大クランク角の検出値が、熱効率が最良となるように定められた筒内圧最大クランク角の目標値に比して遅れている場合には、前記補助燃料の添加割合が大きくなるように前記補助燃料の添加量を算出する補助燃料添加量算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Main fuel supply means for supplying main fuel to the spark ignition internal combustion engine;
Auxiliary fuel supply means for supplying auxiliary fuel having a combustion promoting action to the internal combustion engine;
In-cylinder pressure maximum crank angle detection means for detecting an in-cylinder pressure maximum crank angle that is a crank angle at which the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is maximized;
When the detected value of the maximum in-cylinder pressure crank angle is delayed as compared with the target value of the maximum in-cylinder pressure crank angle determined so that the thermal efficiency is the best, the addition ratio of the auxiliary fuel is increased. An auxiliary fuel addition amount calculating means for calculating the additional amount of the auxiliary fuel;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記補助燃料が水素またはアルコールであ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。   2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the auxiliary fuel is hydrogen or alcohol. 前記補助燃料添加量算出手段は、前記筒内圧最大クランク角の検出値が前記目標値に比して進んでいる場合には、前記補助燃料の添加割合が小さくなるように前記補助燃料の添加量を算出することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。   When the detected value of the in-cylinder pressure maximum crank angle is advanced as compared with the target value, the auxiliary fuel addition amount calculation means is configured to reduce the supplementary fuel addition amount so that the supplementary fuel addition ratio decreases. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein 火花点火式の内燃機関と、他の動力源とを備え、前記他の動力源により駆動力をアシスト可能なハイブリッド車両であって、
前記内燃機関に主燃料を供給する主燃料供給手段と、
燃焼促進作用を有する補助燃料を前記内燃機関に供給する補助燃料供給手段と、
前記他の動力源に供給するためのエネルギーを蓄えるエネルギー蓄積手段と、
前記内燃機関の筒内圧が最大となるクランク角である筒内圧最大クランク角を検出する筒内圧最大クランク角検出手段と、
前記筒内圧最大クランク角の検出値と、熱効率が最良となるように定められた筒内圧最大クランク角の目標値との偏差が大きいほど、前記エネルギー蓄積手段から前記他の動力源へのエネルギー供給量を増加させることによって前記他の動力源による駆動力アシスト量を増加させるアシスト量増大手段と、
前記筒内圧最大クランク角の検出値と前記目標値との偏差に基づいて、実際の筒内圧最大クランク角が前記目標値に近づくように、前記補助燃料の添加割合を補正する補助燃料添加割合補正手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
A hybrid vehicle comprising a spark ignition internal combustion engine and another power source, the driving power being assisted by the other power source,
Main fuel supply means for supplying main fuel to the internal combustion engine;
Auxiliary fuel supply means for supplying auxiliary fuel having a combustion promoting action to the internal combustion engine;
Energy storage means for storing energy for supply to the other power source;
In-cylinder pressure maximum crank angle detection means for detecting an in-cylinder pressure maximum crank angle that is a crank angle at which the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is maximized;
The larger the deviation between the detected value of the in-cylinder pressure maximum crank angle and the target value of the in-cylinder pressure maximum crank angle determined so that the thermal efficiency is optimal, the larger the energy supply from the energy storage means to the other power source An assist amount increasing means for increasing a driving force assist amount by the other power source by increasing the amount;
Auxiliary fuel addition ratio correction for correcting the auxiliary fuel addition ratio so that the actual maximum in-cylinder pressure crank angle approaches the target value based on the deviation between the detected value of the maximum in-cylinder pressure crank angle and the target value Means,
A hybrid vehicle comprising:
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