JP2008050954A - Gas fuel internal combustion engine - Google Patents

Gas fuel internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2008050954A
JP2008050954A JP2006225793A JP2006225793A JP2008050954A JP 2008050954 A JP2008050954 A JP 2008050954A JP 2006225793 A JP2006225793 A JP 2006225793A JP 2006225793 A JP2006225793 A JP 2006225793A JP 2008050954 A JP2008050954 A JP 2008050954A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ignition
self
internal combustion
combustion engine
gas fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006225793A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4730252B2 (en
Inventor
Yasushi Ito
泰志 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006225793A priority Critical patent/JP4730252B2/en
Publication of JP2008050954A publication Critical patent/JP2008050954A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4730252B2 publication Critical patent/JP4730252B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas fuel internal combustion engine, in particular, with respect to a hydrogen self-ignition internal combustion engine allowing self-ignition operation taking hydrogen as fuel, which can provide high efficiency and low noise by optimizing the fuel injection timing of the self-ignition internal combustion engine utilizing gas fuel. <P>SOLUTION: In a gas fuel internal combustion engine which allows self-ignition operation by gas fuel, an operating condition/state of the internal combustion engine is obtained (Step 100). On the basis of the operating condition/state of the internal combustion engine, the self-ignition timing of the internal combustion engine and the injection period of gas fuel are calculated (Steps 102, 104). On the basis of the self-ignition timing and an injection period, the fuel injection start timing of gas fuel is specified so as to execute combustion for optimizing engine efficiency (Step 106). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、ガス燃料内燃機関に関し、特に、水素を燃料として自着火運転可能な水素自着火内燃機関に関する。   The present invention relates to a gas fuel internal combustion engine, and more particularly to a hydrogen self-ignition internal combustion engine capable of performing a self-ignition operation using hydrogen as a fuel.

従来、内燃機関の燃料としてガス燃料である水素を使用することが知られている。水素は、その可燃範囲が体積割合で4〜75%とかなり広く、空気過剰率が4以上程度の極めて薄い混合気でも十分に燃焼させることができる。このため、水素を内燃機関の燃料として利用する場合には、極めてリーンな空燃比でも動力を取り出すことができ、いわゆる超リーンバーン運転が可能となる。   Conventionally, it is known to use hydrogen which is a gas fuel as a fuel for an internal combustion engine. Hydrogen can be combusted sufficiently even in an extremely thin air-fuel mixture with a combustible range of 4 to 75% in volume ratio and an excess air ratio of about 4 or more. For this reason, when hydrogen is used as a fuel for an internal combustion engine, power can be taken out even at a very lean air-fuel ratio, and so-called super-lean burn operation becomes possible.

超リーンバーン運転によれば、スロットルを略全開にできるので、ポンプ損失を低減することができ、また、燃焼温度が低下することから冷却損失も低減することができる。ポンプ損失及び冷却損失の低減によって、内燃機関の効率は向上し、燃費に優れた高効率での運転が可能となる。更に、燃焼温度の低下によって、NOの発生量を略ゼロまで抑制することができ、また、水素を燃料とすることで、COやCOの発生もない。したがって、水素を用いた超リーンバーン運転によれば、完全なゼロエミッションの実現も可能になる。 According to the super lean burn operation, the throttle can be substantially fully opened, so that the pump loss can be reduced and the cooling temperature can be reduced because the combustion temperature is lowered. By reducing the pump loss and the cooling loss, the efficiency of the internal combustion engine is improved, and high-efficiency operation with excellent fuel efficiency becomes possible. Furthermore, the reduction of the combustion temperature, it is possible to suppress the generation amount of the NO X to approximately zero, also, by using hydrogen as fuel, there is no generation of CO 2 and CO. Therefore, the super lean burn operation using hydrogen makes it possible to realize complete zero emission.

特開平10−238374号公報JP-A-10-238374 特開2005−139985号公報JP-A-2005-139985 特開平7−189848号公報JP-A-7-189848

ところで、水素はガソリンのような液体燃料に比べて可燃範囲が広い。このため、水素を内燃機関の燃料として利用する場合、通常の火花点火方式に代えて、自着火方式とすることも考えられる。   By the way, hydrogen has a wider flammable range than liquid fuel such as gasoline. For this reason, when hydrogen is used as a fuel for an internal combustion engine, it is conceivable to use a self-ignition system instead of a normal spark ignition system.

しかしながら、水素を燃料とする自着火運転では、燃料噴射タイミングの制御が難しい。水素ガスは同発熱量の液体燃料に比べて体積が格段に大きいため、燃料噴射期間を長く設定せざるを得ないが、自着火前に多量の燃料が噴射されると、急激な予混合燃焼による燃焼騒音が問題となる。また、多量の水素が燃焼室内に拡散することから、予混合燃焼よる未燃水素が増大してしまう。   However, in the self-ignition operation using hydrogen as fuel, it is difficult to control the fuel injection timing. Since hydrogen gas has a much larger volume than liquid fuel with the same calorific value, the fuel injection period must be set longer, but if a large amount of fuel is injected before self-ignition, rapid premix combustion Combustion noise caused by is a problem. Further, since a large amount of hydrogen diffuses into the combustion chamber, unburned hydrogen due to premixed combustion increases.

一方、拡散燃焼期間を長く設定することとすると、燃焼後期の燃焼圧が低下してしまうため、効率の低下の問題が顕著となる。このように、水素を燃料とする自着火運転においては、燃料噴射タイミングが内燃機関の効率、および燃焼騒音などに大きな影響を与えることとなる。   On the other hand, if the diffusion combustion period is set to be long, the combustion pressure in the later stage of combustion is lowered, so the problem of reduction in efficiency becomes significant. As described above, in the self-ignition operation using hydrogen as a fuel, the fuel injection timing greatly affects the efficiency of the internal combustion engine, the combustion noise, and the like.

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、ガス燃料を利用した自着火内燃機関の燃料噴射タイミングの最適化を図り、高効率且つ低騒音を実現できるようにしたガス燃料内燃機関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 is designed to optimize the fuel injection timing of a self-ignition internal combustion engine using gas fuel so that high efficiency and low noise can be realized. An object is to provide a fuel internal combustion engine.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、ガス燃料による自着火運転が可能なガス燃料内燃機関であって、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、前記内燃機関の自着火時期を推定する自着火時期推定手段と、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、ガス燃料の噴射期間を算出する噴射期間算出手段と、
前記自着火時期と前記噴射期間とに基づいて、ガス燃料の噴射開始時期を決定する噴射開始時期決定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a gas fuel internal combustion engine capable of self-ignition operation with gas fuel,
Self-ignition timing estimating means for estimating the self-ignition timing of the internal combustion engine based on the operating condition / state of the internal combustion engine;
An injection period calculating means for calculating an injection period of the gas fuel based on an operating condition / state of the internal combustion engine;
Injection start timing determining means for determining the injection start timing of the gas fuel based on the self-ignition timing and the injection period;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記内燃機関は、ガス燃料として、水素ガスを使用する水素内燃機関であることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The internal combustion engine is a hydrogen internal combustion engine that uses hydrogen gas as gas fuel.

また、第3の発明は、第1または2の発明において、
前記噴射開始時期決定手段は、
前記噴射期間が短いほど、前記噴射開始時期が遅い時期となるように特定することを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The injection start time determining means is
The shorter the injection period is, the longer the injection start time is specified.

また、第4の発明は、第1乃至3の何れか1つの発明において、
前記内燃機関の圧縮比を調整する圧縮比調整手段と、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、前記内燃機関の自着火目標時期を算出する自着火目標時期算出手段と、
前記自着火時期が前記自着火目標時期となるように、前記圧縮比調整手段を操作する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
The fourth invention is the invention according to any one of the first to third inventions,
Compression ratio adjusting means for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine;
A self-ignition target timing calculating means for calculating a self-ignition target timing of the internal combustion engine based on the operating condition / state of the internal combustion engine;
Control means for operating the compression ratio adjusting means so that the self-ignition time becomes the self-ignition target time;
Is further provided.

また、第5の発明は、第4の発明において、
前記制御手段は、
前記自着火時期と前記自着火目標時期とを比較する第1比較手段を含み、
前記自着火時期が前記自着火目標時期よりも遅い場合に、前記圧縮比が大きくなるように前記圧縮比調整手段を操作することを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
The control means includes
Including first comparison means for comparing the self-ignition time with the self-ignition target time;
When the self-ignition timing is later than the self-ignition target time, the compression ratio adjusting means is operated so that the compression ratio becomes large.

また、第6の発明は、第4の発明において、
前記制御手段は、
前記自着火時期と前記自着火目標時期とを比較する第1比較手段を含み、
前記自着火時期が前記自着火目標時期よりも早い場合に、前記圧縮比が小さくなるように前記圧縮比調整手段を操作することを特徴とする。
The sixth invention is the fourth invention, wherein
The control means includes
Including first comparison means for comparing the self-ignition time with the self-ignition target time;
When the self-ignition timing is earlier than the self-ignition target time, the compression ratio adjusting means is operated so that the compression ratio becomes small.

また、第7の発明は、第1乃至6の何れか1つの発明において、
前記内燃機関の燃焼室に配置された着火補助装置と、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、前記内燃機関の自着火許容時期を算出する自着火許容時期算出手段と、
前記自着火許容時期までに自着火しない場合に、前記着火補助装置を作動させる着火補助手段と、
を更に備えることを特徴とする。
The seventh invention is the invention according to any one of the first to sixth inventions,
An ignition auxiliary device disposed in a combustion chamber of the internal combustion engine;
A self-ignition permissible timing calculating means for calculating a self-ignition permissible time of the internal combustion engine based on the operating condition / state of the internal combustion engine;
An ignition assisting means for activating the ignition assisting device when not igniting by the self-ignition allowable time;
Is further provided.

また、第8の発明は、第7の発明において、
前記着火補助手段は、
前記自着火時期と前記自着火許容時期とを比較する第2比較手段を含み、
前記自着火時期が前記自着火許容時期よりも遅い場合に、前記着火補助装置を作動させることを特徴とする。
The eighth invention is the seventh invention, wherein
The ignition assisting means is
Including a second comparison means for comparing the self-ignition time with the self-ignition allowable time;
The ignition assisting device is operated when the self-ignition timing is later than the self-ignition allowable time.

また、第9の発明は、第7の発明において、
前記着火補助手段は、
前記内燃機関の筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記筒内圧に基づいて、自着火有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。
The ninth invention is the seventh invention, wherein
The ignition assisting means is
In-cylinder pressure acquisition means for acquiring the in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
Determination means for determining the presence or absence of self-ignition based on the in-cylinder pressure;
It is characterized by providing.

第1の発明によれば、ガス燃料による圧縮自着火運転が可能なガス燃料内燃機関において、内燃機関の運転条件・運転状態に基づいて特定された自着火時期と噴射期間とに基づいて、噴射開始時期を特定することができる。機関効率は燃焼形態および燃焼状態によって異なる。このため、本発明によれば、自着火時期と噴射期間とに基づいて、機関効率が最適となる燃焼が行われるように、噴射開始時期を特定することができる。   According to the first aspect of the present invention, in a gas fuel internal combustion engine capable of compression self-ignition operation using gas fuel, injection is performed based on the self-ignition timing and the injection period specified based on the operation condition / operation state of the internal combustion engine. The start time can be specified. The engine efficiency varies depending on the combustion mode and the combustion state. Therefore, according to the present invention, the injection start timing can be specified based on the self-ignition timing and the injection period so that the combustion with the optimum engine efficiency is performed.

第2の発明によれば、ガス燃料に水素ガスを使用する水素内燃機関により、本発明を実行することができる。   According to the second invention, the present invention can be implemented by a hydrogen internal combustion engine that uses hydrogen gas as the gas fuel.

第3の発明によれば、噴射開始時期は、燃料の噴射期間が短いほど遅い時期に噴射が開始されるように特定される。このため、本発明によれば、着火前に多量の燃料が噴射される事態を回避することができ、急激な予混合燃焼による燃焼騒音および未燃水素の発生を抑制することができる。   According to the third invention, the injection start timing is specified so that the injection is started at a later timing as the fuel injection period is shorter. For this reason, according to the present invention, a situation in which a large amount of fuel is injected before ignition can be avoided, and the generation of combustion noise and unburned hydrogen due to rapid premixed combustion can be suppressed.

第4の発明によれば、内燃機関の運転条件・運転状態に基づいて特定された自着火時期が、自着火目標時期になるように、圧縮比が調整される。このため、本発明によれば、自着火目標時期に確実に自着火させることにより熱発生の時期が常に適切となり、高効率な運転を実現することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the compression ratio is adjusted so that the self-ignition timing specified based on the operating conditions and operating conditions of the internal combustion engine becomes the self-ignition target timing. For this reason, according to the present invention, the time of heat generation is always appropriate by surely performing self-ignition at the self-ignition target time, and high-efficiency operation can be realized.

第5の発明によれば、圧縮比の調整は、自着火時期と自着火目標時期との比較に基づいて実行される。つまり、自着火時期が自着火目標時期よりも遅い場合には、自着火時期を早めるために、目標圧縮比が高く設定される。このため、本発明によれば、自着火目標時期に確実に自着火させることができる。   According to the fifth aspect, the compression ratio is adjusted based on a comparison between the self-ignition timing and the self-ignition target timing. That is, when the self-ignition time is later than the self-ignition target time, the target compression ratio is set high in order to advance the self-ignition time. For this reason, according to the present invention, self-ignition can be surely performed at the self-ignition target time.

第6の発明によれば、圧縮比の調整は、自着火時期と自着火目標時期との比較に基づいて実行される。つまり、自着火時期が自着火目標時期よりも早い場合には、自着火時期を遅らすために、目標圧縮比が低く設定される。このため、本発明によれば、自着火目標時期に確実に自着火させることができる。   According to the sixth aspect of the invention, the compression ratio is adjusted based on a comparison between the self-ignition timing and the self-ignition target timing. That is, when the self-ignition time is earlier than the self-ignition target time, the target compression ratio is set low in order to delay the self-ignition time. For this reason, according to the present invention, self-ignition can be surely performed at the self-ignition target time.

第7の発明によれば、自着火許容時期までに自着火しない場合には、着火補助装置により着火が補助される。このため、本発明によれば、自着火しない場合であっても確実に着火させることにより、高効率な運転を実現することができる。   According to the seventh aspect, when the self-ignition does not occur before the self-ignition allowable time, the ignition is assisted by the ignition assisting device. For this reason, according to this invention, even if it is a case where self-ignition does not occur, highly efficient driving | operation is realizable by making it ignite reliably.

第8の発明によれば、着火補助装置の作動は、自着火時期と自着火許容時期との比較に基づいて実行される。つまり、自着火時期が自着火許容時期よりも遅い場合には、自着火しない可能性が高いため、着火補助装置を作動させる。このため、本発明によれば、自着火しない可能性が高い場合においても確実に着火させることができる。   According to the eighth aspect, the operation of the ignition assisting device is executed based on a comparison between the self-ignition time and the self-ignition allowable time. That is, when the self-ignition timing is later than the self-ignition allowable time, there is a high possibility that self-ignition will not occur, and thus the ignition assist device is operated. For this reason, according to the present invention, even when there is a high possibility that self-ignition will not occur, it is possible to reliably ignite.

第9の発明によれば、着火補助装置の作動は、内燃機関の筒内圧に基づいて実行される。自着火した場合には筒内圧が急激に上昇する。このため、本発明によれば、筒内圧に基づいて、自着火有無を確実に検出することができ、自着火していない場合に確実に着火させることができる。   According to the ninth aspect, the operation of the ignition assist device is executed based on the in-cylinder pressure of the internal combustion engine. In the case of self-ignition, the in-cylinder pressure increases rapidly. For this reason, according to the present invention, the presence or absence of self-ignition can be reliably detected based on the in-cylinder pressure, and can be reliably ignited when self-ignition is not occurring.

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.

実施の形態1.
[ハードウェア構成]
図1は、本発明の実施の形態の構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のガス燃料内燃機関10は、ガス燃料として水素を使用する水素エンジンである。水素エンジン10は、内部にピストン12が配置されたシリンダブロック14と、シリンダブロック14に組み付けられたシリンダヘッド16を備えている。シリンダブロック14およびシリンダヘッド16の内壁とピストン12の上面とで囲まれる空間は、燃焼室18を形成している。尚、図1では一つの燃焼室18のみを示しているが、水素エンジン10は複数の燃焼室18を有する多気筒エンジンとして構成されている。
Embodiment 1 FIG.
[Hardware configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the gas fuel internal combustion engine 10 of this embodiment is a hydrogen engine that uses hydrogen as the gas fuel. The hydrogen engine 10 includes a cylinder block 14 in which a piston 12 is disposed, and a cylinder head 16 assembled to the cylinder block 14. A space surrounded by the inner walls of the cylinder block 14 and the cylinder head 16 and the upper surface of the piston 12 forms a combustion chamber 18. Although only one combustion chamber 18 is shown in FIG. 1, the hydrogen engine 10 is configured as a multi-cylinder engine having a plurality of combustion chambers 18.

燃焼室18には、空気を燃焼室18内に導入するための吸気通路20が接続されている。吸気通路20の上流端にはエアクリーナ22が設けられ、空気はエアクリーナ22を介して吸気通路20内に取り込まれる。吸気通路20には燃焼室18へ吸入される空気量を調整するためのスロットル24が配置されている。吸気通路20のスロットル24の上流には、吸入空気量を測定するためのエアフロメータ26が取り付けられている。吸気通路20と燃焼室18との接続部には、吸気通路20と燃焼室18との連通状態を制御する吸気バルブ28が設けられている。   An intake passage 20 for introducing air into the combustion chamber 18 is connected to the combustion chamber 18. An air cleaner 22 is provided at the upstream end of the intake passage 20, and air is taken into the intake passage 20 via the air cleaner 22. A throttle 24 for adjusting the amount of air taken into the combustion chamber 18 is disposed in the intake passage 20. An air flow meter 26 for measuring the amount of intake air is attached upstream of the throttle 24 in the intake passage 20. An intake valve 28 for controlling a communication state between the intake passage 20 and the combustion chamber 18 is provided at a connection portion between the intake passage 20 and the combustion chamber 18.

また、燃焼室18には燃焼室内の燃焼ガスを排出するための排気通路30が接続されている。排気通路30には浄化触媒32が配置され、排気ガスは浄化触媒32によって浄化されてから大気中に排出される。浄化触媒32の上流には、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ34が取り付けられている。排気通路30と燃焼室18との接続部には、排気通路30と燃焼室18との連通状態を制御する排気バルブ36が設けられている。   The combustion chamber 18 is connected to an exhaust passage 30 for discharging the combustion gas in the combustion chamber. A purification catalyst 32 is disposed in the exhaust passage 30 and the exhaust gas is purified by the purification catalyst 32 and then discharged into the atmosphere. An oxygen sensor 34 for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas is attached upstream of the purification catalyst 32. An exhaust valve 36 for controlling a communication state between the exhaust passage 30 and the combustion chamber 18 is provided at a connection portion between the exhaust passage 30 and the combustion chamber 18.

更に、燃焼室18内には筒内噴射弁40と筒内圧センサ52とが配置されている。筒内噴射弁40は水素供給管44を介して水素供給装置42に接続されている。水素供給装置42の具体例としては、水素を蓄えた水素タンク、炭化水素系燃料を改質して水素を生成する改質器、或いは、メタルハイドライド等の水素吸蔵手段を挙げることができる。本実施の形態の水素エンジンにおいては、水素供給装置42の種類には限定はない。水素供給管44には、筒内噴射弁40に水素を圧送するポンプ46が配置されている。ポンプ46は、圧縮TDC付近でも十分に噴射できる圧力まで水素を圧縮している。尚、水素供給装置42として高圧水素タンクを用いる場合であって、その貯蔵圧力が噴射圧よりも高い場合には、ポンプ46の代わりにレギュレータを用いてもよい。   Further, an in-cylinder injection valve 40 and an in-cylinder pressure sensor 52 are disposed in the combustion chamber 18. The in-cylinder injection valve 40 is connected to a hydrogen supply device 42 via a hydrogen supply pipe 44. Specific examples of the hydrogen supply device 42 include a hydrogen tank that stores hydrogen, a reformer that reforms a hydrocarbon-based fuel to generate hydrogen, or a hydrogen storage means such as a metal hydride. In the hydrogen engine of the present embodiment, the type of the hydrogen supply device 42 is not limited. A pump 46 that pumps hydrogen to the in-cylinder injection valve 40 is disposed in the hydrogen supply pipe 44. The pump 46 compresses hydrogen to a pressure that can be sufficiently injected even in the vicinity of the compression TDC. When a high-pressure hydrogen tank is used as the hydrogen supply device 42 and the storage pressure is higher than the injection pressure, a regulator may be used instead of the pump 46.

本実施の形態の水素エンジン10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の出力部には、上述した筒内噴射弁40、スロットル24等の種々の機器が接続されている。また、ECU70の入力部には、上述したエアフロメータ26、酸素センサ34、筒内圧センサ52の他、クランク角センサ48、水温センサ50等の種々のセンサ類が接続されている。ECU70は、各センサの出力に基づいて、所定の制御プログラムに従って各機器を駆動する。   The hydrogen engine 10 of the present embodiment is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 70 as its control device. Various devices such as the in-cylinder injection valve 40 and the throttle 24 described above are connected to the output portion of the ECU 70. In addition to the above-described air flow meter 26, oxygen sensor 34, and in-cylinder pressure sensor 52, various sensors such as a crank angle sensor 48 and a water temperature sensor 50 are connected to the input unit of the ECU 70. The ECU 70 drives each device according to a predetermined control program based on the output of each sensor.

[実施の形態1の動作]
次に、本実施の形態1の動作について説明する。本実施の形態の水素エンジン10は、水素を燃料として使用し、混合気を自着火により燃焼させることのできるエンジンである。当該水素エンジン10の燃焼形態は、予混合燃焼と拡散燃焼とから成り立っている。具体的には、先ず、筒内噴射弁40から噴射された水素が燃焼室18内で空気と混合され、可燃混合気が生成される。燃焼室18内の可燃混合気が圧縮されて自着火温度に到達すると、該可燃混合気の数ヶ所でほぼ同時に自着火が起こり、可燃混合気が急速に燃焼する予混合燃焼が行われる。次いで、予混合燃焼の後には、燃焼中の火炎に水素ガスが継続的に噴射されるので、水素が空気と拡散混合しながら燃焼する拡散燃焼が行われる。
[Operation of Embodiment 1]
Next, the operation of the first embodiment will be described. The hydrogen engine 10 of the present embodiment is an engine that uses hydrogen as a fuel and can burn an air-fuel mixture by self-ignition. The combustion mode of the hydrogen engine 10 includes premixed combustion and diffusion combustion. Specifically, first, hydrogen injected from the in-cylinder injection valve 40 is mixed with air in the combustion chamber 18 to generate a combustible mixture. When the combustible air-fuel mixture in the combustion chamber 18 is compressed and reaches the self-ignition temperature, self-ignition occurs almost simultaneously at several locations of the combustible air-fuel mixture, and premixed combustion in which the combustible air-fuel mixture burns rapidly is performed. Next, after the premixed combustion, hydrogen gas is continuously injected into the burning flame, so that diffusion combustion is performed in which hydrogen burns while being diffusely mixed with air.

予混合燃焼までの燃料噴射期間(以下、「予混合期間」と称す)が短いほど、すなわち自着火タイミングが早いほど予混合燃焼前の燃料噴射量が少量となるため、急激な予混合燃焼が抑制され、燃焼騒音を低減することができる。また、燃焼室内に拡散する水素量が少量となるため、未燃水素の発生を抑制することができる。   The shorter the fuel injection period until premixed combustion (hereinafter referred to as “premixed period”), that is, the earlier the self-ignition timing, the smaller the fuel injection amount before premixed combustion. It is suppressed and combustion noise can be reduced. Moreover, since the amount of hydrogen diffusing into the combustion chamber is small, generation of unburned hydrogen can be suppressed.

しかしながら、上述したとおり、水素ガスは同発熱量の液体燃料に比べて体積が格段に大きいため、燃料の噴射期間Afを長く設定せざるを得ないが、予混合期間を長くすることとすると、上述した燃焼騒音および未燃水素が問題となる。   However, as described above, since hydrogen gas has a significantly larger volume than liquid fuel with the same calorific value, the fuel injection period Af must be set longer, but if the premixing period is increased, The combustion noise and unburned hydrogen mentioned above are problems.

一方、拡散燃焼期間を長く設定することとすると、燃焼後期の燃焼圧が低下してしまうため、効率の低下の問題が顕著となる。このように、水素を燃料とする自着火運転においては、燃料噴射タイミングが内燃機関の効率、および燃焼騒音などに大きな影響を与えることとなる。   On the other hand, if the diffusion combustion period is set to be long, the combustion pressure in the later stage of combustion is lowered, so the problem of reduction in efficiency becomes significant. As described above, in the self-ignition operation using hydrogen as a fuel, the fuel injection timing greatly affects the efficiency of the internal combustion engine, the combustion noise, and the like.

つまり、上述した予混合燃焼および拡散燃焼から成る自着火燃焼においては、噴射期間Afに応じて、機関効率が最適な自着火タイミングとなる燃料噴射開始時期が存在する。そこで、本実施の形態1においては、以下の演算式に従って、最適な燃料の噴射開始クランク角θsを算出し、燃料噴射を実行することとする。
噴射開始クランク角θs=自着火温度到達クランク角θai−進角量Δθ・・・(1)
That is, in the above-described self-ignition combustion including premixed combustion and diffusion combustion, there is a fuel injection start timing at which self-ignition timing at which the engine efficiency is optimum corresponds to the injection period Af. Therefore, in the first embodiment, the optimum fuel injection start crank angle θs is calculated according to the following arithmetic expression, and fuel injection is executed.
Injection start crank angle θs = auto-ignition temperature reaching crank angle θai−advance amount Δθ (1)

ここで、自着火温度到達クランク角θaiは、燃焼室18内の可燃混合気が自着火し得る温度となる圧縮クランク角であり、水素エンジン10の運転条件及び運転状態に基づいて推定された値である。また、進角量Δθは、自着火温度到達クランク角θaiからの進角量として定義された値である。   Here, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is a compression crank angle at which the combustible air-fuel mixture in the combustion chamber 18 becomes a temperature at which self-ignition is possible, and is a value estimated based on the operating condition and operating state of the hydrogen engine 10. It is. Further, the advance amount Δθ is a value defined as an advance amount from the self-ignition temperature reaching crank angle θai.

図2は、噴射期間Afと進角量Δθとの間に成立する関係を示すマップである。図2のマップは、噴射期間Afが短いほど進角量Δθが小さくなる傾向が、自着火温度到達クランク角θaiの全域において現れる様子を示している。進角量Δθは、かかるマップの傾向に従って、自着火温度到達クランク角θaiおよび噴射期間Afに対応する値が特定される。   FIG. 2 is a map showing a relationship established between the injection period Af and the advance amount Δθ. The map of FIG. 2 shows that the advance amount Δθ tends to be smaller as the injection period Af is shorter, in the entire autoignition temperature reaching crank angle θai. As the advance amount Δθ, a value corresponding to the self-ignition temperature reaching crank angle θai and the injection period Af is specified according to the tendency of the map.

上記(1)式によれば、噴射開始クランク角θsは、自着火温度到達クランク角θaiから進角量Δθを差し引くことで算出される。このため、噴射開始クランク角θsは、噴射期間Afが短いほど、すなわち噴射量が少ないほど、θaiからの進角量が減少し、やがてθaiより遅角側のクランク角となる。したがって、予混合燃焼のための噴射量が多すぎないように燃料噴射開始タイミングを調整することができるため、燃焼騒音および未燃水素の発生を抑制することができ、高効率な運転を実現することができる。   According to the above equation (1), the injection start crank angle θs is calculated by subtracting the advance amount Δθ from the self-ignition temperature reaching crank angle θai. Therefore, the shorter the injection period Af, that is, the smaller the injection amount, the smaller the advance amount from θai, and eventually the injection start crank angle θs becomes a crank angle that is retarded from θai. Therefore, since the fuel injection start timing can be adjusted so that the injection amount for the premixed combustion is not too large, the generation of combustion noise and unburned hydrogen can be suppressed, and highly efficient operation is realized. be able to.

[実施の形態1における具体的処理]
次に、図3を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図3は、ECU70が水素エンジン10に水素ガスを供給するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。
[Specific Processing in Embodiment 1]
Next, with reference to FIG. 3, the specific content of the process performed in this Embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart of a routine in which the ECU 70 executes a process for supplying hydrogen gas to the hydrogen engine 10.

図3に示すルーチンでは、先ず、水素エンジン10の運転条件および運転状態が入力される(ステップ100)。ここでは、具体的には、機関回転数Ne、噴射量Qf、噴射圧Qp、吸気温Ti、EGR率Re、水温Tw等が水素エンジン10における運転条件、或いは運転状態として入力される。   In the routine shown in FIG. 3, first, the operating conditions and operating state of the hydrogen engine 10 are input (step 100). Here, specifically, the engine speed Ne, the injection amount Qf, the injection pressure Qp, the intake air temperature Ti, the EGR rate Re, the water temperature Tw, and the like are input as operating conditions or operating states in the hydrogen engine 10.

次に、自着火温度到達クランク角θaiが推定される(ステップ102)。自着火温度到達クランク角θaiは、水素エンジン10の運転条件及び運転状態に基づいて、燃焼室18内の可燃混合気が自着火し得る温度に到達する圧縮クランク角として推定された値である。ここでは、具体的には、上記ステップ100にて入力された運転条件および運転状態に基づいて、自着火温度到達クランク角θaiが推定される。   Next, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is estimated (step 102). The self-ignition temperature reaching crank angle θai is a value estimated as a compression crank angle that reaches a temperature at which the combustible air-fuel mixture in the combustion chamber 18 can self-ignite based on the operating condition and operating state of the hydrogen engine 10. Specifically, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is estimated based on the operating condition and operating state input in step 100 above.

次に、噴射期間Afが算出される(ステップ104)。噴射期間Afは、水素噴射のクランク角期間である。ここでは、具体的には、上記ステップ100にて入力された機関回転数Ne、噴射量Qf、および噴射圧Qpに基づいて算出される。   Next, the injection period Af is calculated (step 104). The injection period Af is a crank angle period of hydrogen injection. Specifically, the calculation is based on the engine speed Ne, the injection amount Qf, and the injection pressure Qp input in step 100 above.

図3に示すルーチンにおいては、次に、噴射開始クランク角θsが算出される(ステップ106)。ここでは、具体的には、先ず、進角量Δθが特定される。進角量Δθは、上述した図2に示すマップに従い、上記ステップ102にて推定された自着火温度到達クランク角θai、および上記ステップ104にて算出された噴射期間Afに対応する進角量Δθから特定される。次に、上記ステップ102にて推定された自着火温度到達クランク角θai、および上記Δθが上記(1)式に代入され、噴射開始クランク角θsが算出される。   In the routine shown in FIG. 3, next, the injection start crank angle θs is calculated (step 106). Here, specifically, first, the advance amount Δθ is specified. The advance amount Δθ is in accordance with the map shown in FIG. 2 described above, and the advance angle amount Δθ corresponding to the self-ignition temperature reaching crank angle θai estimated in step 102 and the injection period Af calculated in step 104. Identified from Next, the self-ignition temperature reached crank angle θai estimated in step 102 and Δθ are substituted into the equation (1), and the injection start crank angle θs is calculated.

以上説明したとおり、本実施の形態1によれば、予混合燃焼前の燃料噴射量が多すぎないように燃料噴射開始タイミングを調整し、予混合燃焼を行うことができる。このため、高効率での運転が可能であり、また、未燃水素の発生を抑制することができる。   As described above, according to the first embodiment, the fuel injection start timing can be adjusted so that the fuel injection amount before the premix combustion is not too large, and the premix combustion can be performed. For this reason, operation with high efficiency is possible and generation of unburned hydrogen can be suppressed.

また、上述した実施の形態1によれば、噴射期間Afが短くなるにつれて、やがて進角量Δθがマイナス値にて算出される。かかる場合においては、自着火温度到達クランク角θaiよりも遅角側で燃料噴射が開始されることとなり、予混合燃焼による急激な燃焼が抑制され、燃焼騒音を低減することができる。   Further, according to the first embodiment described above, as the injection period Af becomes shorter, the advance amount Δθ is calculated as a negative value. In such a case, fuel injection is started at a retarded angle side relative to the self-ignition temperature reaching crank angle θai, and rapid combustion due to premixed combustion is suppressed, and combustion noise can be reduced.

ところで、上述した実施の形態1においては、ガス燃料内燃機関として水素エンジンを使用しているが、使用されるガス燃料内燃機関はこれに限られない。すなわち、水素ガス以外のガス燃料を利用するガス燃料内燃機関において、本実施の形態を実行することとしてもよい。この点は、以下に説明する他の実施の形態においても同様である。   By the way, in Embodiment 1 mentioned above, although the hydrogen engine is used as a gas fuel internal combustion engine, the gas fuel internal combustion engine used is not restricted to this. That is, this embodiment may be executed in a gas fuel internal combustion engine that uses a gas fuel other than hydrogen gas. This also applies to other embodiments described below.

尚、上述した実施の形態1においては、自着火温度到達クランク角θaiが前記第1の発明における「自着火時期」に、噴射開始クランク角θsが前記第1の発明における「噴射開始時期」にそれぞれ相当している。また、ECU70が、上記ステップ102の処理を実行することにより、前記第1の発明における「自着火時期推定手段」が、上記ステップ104の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射期間算出手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射開始時期決定手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is the “self-ignition timing” in the first invention, and the injection start crank angle θs is the “injection start timing” in the first invention. Each corresponds. Further, when the ECU 70 executes the process of step 102, the “self-ignition timing estimating means” in the first invention executes the process of step 104, thereby causing the “injection” in the first invention. The “period calculation means” executes the processing of step 106, thereby realizing the “injection start timing determination means” in the first aspect of the present invention.

実施の形態2.
[実施の形態2の特徴]
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に後述する図4に示す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。
Embodiment 2. FIG.
[Features of Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG. 4 to be described later using the hardware configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1では、噴射開始クランク角θsを算出するために、運転条件等に基づいて推定された自着火温度到達クランク角θaiが使用されている。ここで、θaiは、理論的に熱効率が最適となる燃焼が行われる着火クランク角(以下、「自着火温度到達目標クランク角θaiR」と称す)となることが好ましい。   In the first embodiment described above, in order to calculate the injection start crank angle θs, the self-ignition temperature reaching crank angle θai estimated based on the operating conditions and the like is used. Here, it is preferable that θai be an ignition crank angle at which combustion is theoretically optimal in thermal efficiency (hereinafter referred to as “self-ignition temperature attainment target crank angle θaiR”).

しかしながら、自着火温度到達クランク角θaiは運転状態に応じて変化する。このため、常にθaiが自着火温度到達目標クランク角θaiRとなるように各種運転条件を設定することは困難である。   However, the self-ignition temperature reaching crank angle θai varies depending on the operating state. For this reason, it is difficult to set various operating conditions so that θai always becomes the self-ignition temperature reaching target crank angle θaiR.

そこで、本実施の形態2においては、圧縮比を調整可能な水素エンジンにおいて、自着火温度到達クランク角θaiが、自着火温度到達目標クランク角θaiRとなるように圧縮比を調整することとする。より具体的には、θaiがθaiRよりも遅角側である場合には、圧縮比がより高くなるように調整し、逆にθaiがθaiRよりも進角側である場合には、圧縮比がより低くなるように圧縮比を調整することとする。これにより、常にθaiがθaiRとなるように制御することができるため、熱効率が最適となるクランク角で自着火させることができ、熱発生の時期を常に適切に保ち、高効率な運転を実現することができる。   Therefore, in the second embodiment, in the hydrogen engine capable of adjusting the compression ratio, the compression ratio is adjusted so that the self-ignition temperature reaching crank angle θai becomes the self-ignition temperature reaching target crank angle θaiR. More specifically, when θai is retarded from θaiR, the compression ratio is adjusted to be higher, and conversely, when θai is advanced from θaiR, the compression ratio is The compression ratio is adjusted to be lower. As a result, it is possible to control so that θai always becomes θaiR, so that self-ignition can be performed at a crank angle at which the thermal efficiency is optimal, and the heat generation time is always kept appropriate, realizing high-efficiency operation. be able to.

実圧縮比の調整は、吸気バルブ28の閉じタイミングを変更することにより、実圧縮比を目標圧縮比に調整することができる。尚、バルブタイミングの変更手法に関しては、本発明の主要部ではなく、且つ、公知の手法であるため、ここではその詳細な説明を省略する。   The actual compression ratio can be adjusted to the target compression ratio by changing the closing timing of the intake valve 28. Since the valve timing changing method is not a main part of the present invention and is a known method, detailed description thereof is omitted here.

[実施の形態2における具体的処理]
次に、図4を参照して、本実施の形態2において実行する処理の具体的内容について説明する。図4は、ECU70が水素エンジン10に水素ガスを供給するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。
[Specific Processing in Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 4, the specific content of the process performed in this Embodiment 2 is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart of a routine in which the ECU 70 executes a process for supplying hydrogen gas to the hydrogen engine 10.

図4に示すルーチンでは、先ず、水素エンジン10の運転条件および運転状態が入力される(ステップ200)。ここでは、具体的には、図3に示すステップ100の処理と同様の処理に加えて、水素エンジン10の実圧縮比εが入力される。実圧縮比εは、より具体的には、筒内圧センサ52の出力信号に基づいて算出される。   In the routine shown in FIG. 4, first, the operating conditions and operating state of the hydrogen engine 10 are input (step 200). Specifically, the actual compression ratio ε of the hydrogen engine 10 is input in addition to the process similar to the process of step 100 shown in FIG. More specifically, the actual compression ratio ε is calculated based on the output signal of the in-cylinder pressure sensor 52.

次に、自着火温度到達クランク角θaiが推定される(ステップ202)。ここでは、具体的には、上記ステップ200にて入力された運転条件および運転状態に基づいてθaiが推定される。次に、噴射期間Afが算出される(ステップ204)。ここでは、具体的には、図3に示すステップ104と同様の処理が実行される。次に、噴射開始クランク角θsが算出される(ステップ206)。ここでは、具体的には、図3に示すステップ106と同様の処理が実行される。   Next, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is estimated (step 202). Here, specifically, θai is estimated based on the operation condition and the operation state input in step 200. Next, the injection period Af is calculated (step 204). Here, specifically, the same processing as step 104 shown in FIG. 3 is executed. Next, the injection start crank angle θs is calculated (step 206). Here, specifically, the same processing as step 106 shown in FIG. 3 is executed.

図4に示すルーチンにおいては、次に、自着火温度到達目標クランク角θaiRが算出される(ステップ208)。ここでは、具体的には、噴射期間Afおよび機関回転数Neに基づいてθaiRが算出される。   In the routine shown in FIG. 4, next, the self-ignition temperature reaching target crank angle θaiR is calculated (step 208). Specifically, θaiR is calculated based on the injection period Af and the engine speed Ne.

次に、自着火温度到達クランク角θaiが、自着火温度到達目標クランク角θaiRより遅角側か否かが判定される(ステップ210)。圧縮比が調整されると、θaiを進角側、或いは遅角側に変化させることができる。このため、上記ステップ210において、θaiがθaiRよりも遅角側であると判定された場合には、θaiを進角側に移行させるように圧縮比が調整される(ステップ212)。ここでは、具体的には、上記ステップ200にて入力された実圧縮比εに、θaiの遅角分に相当する圧縮比の変化量Δεが加えられた値が、目標圧縮比εtとして設定される。   Next, it is determined whether or not the self-ignition temperature reaching crank angle θai is retarded from the self-ignition temperature reaching target crank angle θaiR (step 210). When the compression ratio is adjusted, θai can be changed to the advance side or the retard side. For this reason, when it is determined in the above step 210 that θai is on the retard side with respect to θaiR, the compression ratio is adjusted so that θai is shifted to the advance side (step 212). Here, specifically, a value obtained by adding the amount of change Δε of the compression ratio corresponding to the retardation of θai to the actual compression ratio ε input in step 200 is set as the target compression ratio εt. The

一方、上記ステップ210において、θaiがθaiRよりも進角側であると判定された場合には、θaiを遅角側に移行させるように圧縮比が調整される(ステップ214)。ここでは、具体的には、上記ステップ200にて入力された実圧縮比εに、θaiの進角分に相当する圧縮比の変化量Δεが減ぜられた値が、目標圧縮比εtとして設定される。   On the other hand, if it is determined in step 210 that θai is on the more advanced side than θaiR, the compression ratio is adjusted so that θai is shifted to the retarded side (step 214). Specifically, a value obtained by subtracting the amount of change Δε of the compression ratio corresponding to the advance angle of θai from the actual compression ratio ε input in step 200 is set as the target compression ratio εt. Is done.

以上説明したとおり、本実施の形態2によれば、自着火温度到達クランク角θaiが自着火温度到達目標クランク角θaiRとなるように、実圧縮比が調整される。このため、燃焼における熱発生の位置が適切になり、燃料噴射タイミングの最適化を図り、高効率な運転を実現することが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, the actual compression ratio is adjusted so that the self-ignition temperature reaching crank angle θai becomes the self-ignition temperature reaching target crank angle θaiR. For this reason, the position of heat generation in combustion becomes appropriate, the fuel injection timing is optimized, and high-efficiency operation can be realized.

ところで、上述した実施の形態2においては、θaiがθaiRとなるように目標圧縮比εtを設定し、吸気バルブ28の閉じタイミングを変更することにより実圧縮比を目標圧縮比に調整することとしているが、実圧縮比の調整手法はこれに限られない。すなわち、筒内容積を機械的に変更可能な内燃機関において、実圧縮比が目標圧縮比となるように筒内容積を調整することとしてもよい。   In the second embodiment described above, the target compression ratio εt is set so that θai becomes θaiR, and the actual compression ratio is adjusted to the target compression ratio by changing the closing timing of the intake valve 28. However, the adjustment method of the actual compression ratio is not limited to this. That is, in an internal combustion engine that can mechanically change the in-cylinder volume, the in-cylinder volume may be adjusted so that the actual compression ratio becomes the target compression ratio.

尚、上述した実施の形態2においては、自着火温度到達クランク角θaiが前記第1の発明における「自着火時期」に、噴射開始クランク角θsが前記第1の発明における「噴射開始時期」にそれぞれ相当している。また、ECU70が、上記ステップ202の処理を実行することにより、前記第1の発明における「自着火時期推定手段」が、上記ステップ204の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射期間算出手段」が、上記ステップ206の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射開始時期決定手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is the “self-ignition timing” in the first invention, and the injection start crank angle θs is the “injection start timing” in the first invention. Each corresponds. Further, when the ECU 70 executes the process of step 202, the “self-ignition timing estimating means” in the first aspect of the invention executes the process of step 204, thereby the “injection” in the first aspect of the invention. The “period calculation means” executes the processing of step 206 described above, thereby realizing the “injection start timing determination means” in the first aspect of the present invention.

また、上述した実施の形態2においては、自着火温度到達目標クランク角θaiRが前記第4の発明における「自着火目標時期」に相当していると共に、ECU70が、上記ステップ208の処理を実行することにより、前記第4の発明における「自着火目標時期算出手段」が、上記ステップ210の処理を実行することにより、前記第5の発明における「第1比較手段」が、上記ステップ210の処理を実行することにより、前記第6の発明における「第1比較手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the self-ignition temperature reaching target crank angle θaiR corresponds to the “self-ignition target time” in the fourth aspect of the invention, and the ECU 70 executes the processing of step 208 above. As a result, the “self-ignition target timing calculation means” in the fourth aspect of the invention executes the process of step 210, so that the “first comparison means” of the fifth aspect of the invention performs the process of step 210. By executing, the “first comparing means” in the sixth aspect of the present invention is realized.

実施の形態3.
[実施の形態3の特徴]
次に、図5および6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態のシステムは、図5に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に後述する図6に示す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。
Embodiment 3 FIG.
[Features of Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG. 6 to be described later using the hardware configuration shown in FIG.

本実施の形態3のガス燃料内燃機関は、実施の形態1と同じくガス燃料として水素を使用する水素エンジンである。図5は本実施の形態の水素エンジン60の概略構成を示す図である。図5において、図1に示す水素エンジン10と同一の部位については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化するものとする。   The gas fuel internal combustion engine of the third embodiment is a hydrogen engine that uses hydrogen as the gas fuel as in the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the hydrogen engine 60 of the present embodiment. In FIG. 5, the same parts as those of the hydrogen engine 10 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted or simplified.

図5に示すとおり、本実施の形態の水素エンジン60は、燃焼室18に点火プラグ62が配置されている。点火プラグ62はECU70の出力部に接続されている。ECU70は、各センサの出力信号に基づき、所定のプログラムに従って点火プラグ62の点火制御を行うことができる。   As shown in FIG. 5, in the hydrogen engine 60 of the present embodiment, a spark plug 62 is disposed in the combustion chamber 18. The spark plug 62 is connected to the output part of the ECU 70. The ECU 70 can perform ignition control of the spark plug 62 according to a predetermined program based on the output signal of each sensor.

[実施の形態3の動作]
上述した実施の形態1では、クランク角が自着火温度到達クランク角θaiに到達したときに自着火が開始されることを前提に、噴射開始クランク角θsを特定することとしている。しかしながら、運転状態等によっては、自着火温度になかなか到達せず、θaiが非常に遅角側となる場合も考えられる。かかる場合においては、自着火しない場合が想定され、また、仮に自着火したとしても、燃焼時期が遅角側にずれることにより、燃焼圧の低下による燃焼効率低下が問題となる。
[Operation of Embodiment 3]
In the first embodiment described above, the injection start crank angle θs is specified on the assumption that self-ignition starts when the crank angle reaches the self-ignition temperature reaching crank angle θai. However, depending on the operating conditions, it may be difficult to reach the self-ignition temperature easily, and θai may be very retarded. In such a case, it is assumed that self-ignition does not occur, and even if self-ignition occurs, combustion efficiency decreases due to a decrease in combustion pressure because the combustion timing shifts to the retard side.

そこで、本実施の形態3においては、自着火しない可能性がある場合には、点火プラグ62によるスパークアシストを実行することとする。より具体的には、効率低下を許容しうる最遅角の自着火クランク角(以下、「自着火許容最遅角クランク角θaiD」と称す)を算出し、θaiがθaiDより遅角側である場合にスパークアシストを実行することとする。これにより、自着火しない場合においても確実に着火することが可能となり、着火遅れに起因する効率低下を抑制することができる。   Therefore, in the third embodiment, when there is a possibility that self-ignition does not occur, spark assist by the spark plug 62 is executed. More specifically, the most retarded self-ignition crank angle (hereinafter referred to as “self-ignition allowable most retarded crank angle θaiD”) that can allow efficiency reduction is calculated, and θai is retarded from θaiD. In this case, the spark assist is executed. As a result, even when self-ignition is not performed, it is possible to reliably ignite, and it is possible to suppress a decrease in efficiency due to the ignition delay.

[実施の形態3における具体的処理]
次に、図6を参照して、本実施の形態3において実行する処理の具体的内容について説明する。図6は、ECU70が水素エンジン60に水素ガスを供給するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。
[Specific Processing in Embodiment 3]
Next, with reference to FIG. 6, the specific content of the process performed in this Embodiment 3 is demonstrated. FIG. 6 is a flowchart of a routine in which the ECU 70 executes processing for supplying hydrogen gas to the hydrogen engine 60.

図6に示すルーチンでは、先ず、水素エンジン60の運転条件および運転状態が入力される(ステップ300)。次に、自着火温度到達クランク角θaiが推定される(ステップ302)。次に、噴射期間Afが算出される(ステップ304)。次に、噴射開始クランク角θsが算出される(ステップ306)ここでは、具体的には、図3に示すステップ100乃至106の処理と同様の処理が実行される。   In the routine shown in FIG. 6, first, the operating condition and operating state of the hydrogen engine 60 are input (step 300). Next, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is estimated (step 302). Next, the injection period Af is calculated (step 304). Next, the injection start crank angle θs is calculated (step 306). Specifically, the same processing as the processing of steps 100 to 106 shown in FIG. 3 is executed.

図6に示すルーチンにおいては、次に、自着火許容最遅角クランク角θaiDが算出される(ステップ308)。ここでは、具体的には、噴射期間Afおよび機関回転数Neに基づいてθaiDが算出される。   In the routine shown in FIG. 6, next, the self-ignition allowable most retarded crank angle θaiD is calculated (step 308). Specifically, θaiD is calculated based on the injection period Af and the engine speed Ne.

次に、自着火温度到達クランク角θaiが、自着火許容最遅角クランク角θaiDより遅角側か否かが判定される(ステップ310)。上述したとおり、自着火温度到達クランク角θaiが遅角側にずれるほど自着火タイミングが遅角側となるため、燃焼圧低下による効率低下の問題が顕著に表れる。このため、上記ステップ310において、θaiがθaiDよりも遅角側であると判定された場合には、次のステップに移行し、スパークアシストが実行される(ステップ312)。ここでは、具体的には、点火プラグ62による点火によって、水素の燃焼がアシストされる。   Next, it is determined whether or not the self-ignition temperature reaching crank angle θai is more retarded than the self-ignition allowable maximum delay crank angle θaiD (step 310). As described above, the self-ignition timing becomes retarded as the self-ignition temperature reaching crank angle θai shifts to the retard side, so that the problem of efficiency reduction due to a decrease in the combustion pressure appears remarkably. For this reason, when it is determined in step 310 that θai is on the retard side with respect to θaiD, the process proceeds to the next step and spark assist is executed (step 312). Here, specifically, the combustion of hydrogen is assisted by ignition by the spark plug 62.

一方、上記ステップ310において、θaiがθaiDよりも進角側であると判定された場合には、クランク角がθaiに到達した時点で自着火が行われるため、スパークアシストは実行されず、本ルーチンは終了される。   On the other hand, if it is determined in step 310 that θai is more advanced than θaiD, self-ignition is performed when the crank angle reaches θai, so that the spark assist is not executed and this routine is executed. Is terminated.

以上説明したとおり、本実施の形態3によれば、効率よく自着火による燃焼を行うことができる自着火許容最遅角クランク角θaiDまでに自着火しないと判定された場合には、点火プラグ62によるスパークアシストが実行される。このため、自着火しない場合においても確実に着火することが可能となり、効率低下を抑制することができる。   As described above, according to the third embodiment, when it is determined that self-ignition will not occur before the self-ignition allowable most retarded crank angle θaiD that allows efficient combustion by self-ignition, the spark plug 62 Spark assist is performed. For this reason, even when it does not self-ignite, it becomes possible to ignite surely and to suppress efficiency fall.

また、本実施の形態3によれば、自着火許容最遅角クランク角θaiDまでに自着火する場合には、スパークアシストは実行されない。自着火による燃焼は、燃焼しやすい混合比の部分から着火するため、点火プラグ等を用いた強制的な着火に比べて部分的な酸素不足による未燃水素が発生しにくい。このため、未燃水素の発生を最小限に抑制することが可能となる。   Further, according to the third embodiment, when the self-ignition is performed before the self-ignition allowable maximum delay crank angle θaiD, the spark assist is not executed. Combustion by self-ignition is ignited from a portion with a mixture ratio that is easy to burn, and therefore, unburned hydrogen due to partial oxygen shortage is less likely to be generated than forced ignition using a spark plug or the like. For this reason, generation | occurrence | production of unburned hydrogen can be suppressed to the minimum.

ところで、上述した実施の形態3においては、点火プラグ62によるスパークアシストを実行することとしているが、アシストに使用される装置は点火プラグに限られない。すなわち、グロープラグやエアヒータ等を使用することにより、燃焼室内の可燃混合気を直接加熱して着火をアシストする構成としてもよい。   By the way, in Embodiment 3 mentioned above, although it is supposed that the spark assist by the spark plug 62 is performed, the apparatus used for assist is not restricted to a spark plug. In other words, a glow plug, an air heater or the like may be used to assist in ignition by directly heating the combustible air-fuel mixture in the combustion chamber.

尚、上述した実施の形態3においては、自着火温度到達クランク角θaiが前記第1の発明における「自着火時期」に、噴射開始クランク角θsが前記第1の発明における「噴射開始時期」にそれぞれ相当している。また、ECU70が、上記ステップ302の処理を実行することにより、前記第1の発明における「自着火時期推定手段」が、上記ステップ304の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射期間算出手段」が、上記ステップ306の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射開始時期決定手段」が、それぞれ実現されている。   In the third embodiment described above, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is the “self-ignition time” in the first invention, and the injection start crank angle θs is the “injection start time” in the first invention. Each corresponds. In addition, when the ECU 70 executes the process of step 302, the “self-ignition timing estimating means” in the first invention executes the process of step 304, so that “injection” in the first invention is executed. The “period calculation means” executes the processing of step 306 above, thereby realizing the “injection start timing determination means” in the first aspect of the present invention.

また、上述した実施の形態3においては、点火プラグ62が前記第7の発明における「着火補助装置」に、自着火許容最遅角クランク角θaiDが前記第7の発明における「自着火許容時期」にそれぞれ相当している。また、ECU70が、上記ステップ308の処理を実行することにより、前記第7の発明における「自着火許容時期算出手段」が、上記ステップ312の処理を実行することにより、前記第7の発明における「着火補助手段」が、それぞれ実現されている。   Further, in the third embodiment described above, the spark plug 62 is the “ignition assisting device” in the seventh invention, and the self-ignition allowable most retarded crank angle θaiD is the “self-ignition allowable timing” in the seventh invention. Respectively. Further, when the ECU 70 executes the process of step 308, the “self-ignition allowable timing calculation means” in the seventh invention executes the process of step 312 so that “ “Ignition assisting means” is realized.

また、上述した実施の形態3においては、ECU70が、上記ステップ310の処理を実行することにより、前記第7の発明における「第2比較手段」が実現されている。   Further, in the above-described third embodiment, the “second comparison means” in the seventh aspect of the present invention is realized by the ECU 70 executing the processing of step 310 described above.

実施の形態4.
[実施の形態4の特徴]
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態のシステムは、図5に示すハードウェア構成を用いて、ECU70に後述する図7に示す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。
Embodiment 4 FIG.
[Features of Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG. 7 described later using the hardware configuration shown in FIG.

上述した実施の形態3では、自着火温度到達クランク角θaiが、効率よく自着火による燃焼を行うことができる自着火許容最遅角クランク角θaiDより遅角側である場合に、θaiDより進角側で自着火しないと判定し、点火プラグ62によるスパークアシストが実行されることとしている。   In the third embodiment described above, when the self-ignition temperature reaching crank angle θai is on the more retarded side than the self-ignition allowable most retarded crank angle θaiD that allows efficient combustion by self-ignition, the advance angle is larger than θaiD. It is determined that no self-ignition occurs on the side, and spark assist by the spark plug 62 is executed.

しかしながら、自着火温度到達クランク角θaiは運転条件および運転状態に基づいて算出される推定値であり、現状クランク角θがθaiに到達したときに、常に自着火が開始されるとは限らず、時として自着火しない場合も想定される。   However, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is an estimated value calculated based on the operating condition and operating state, and when the current crank angle θ reaches θai, self-ignition is not always started, In some cases, auto-ignition may not occur.

そこで、本実施の形態4においては、水素エンジン60の筒内圧を検出することにより、自着火による燃焼が開始されたか否かを確認することとする。より具体的には、現状のクランク角θが自着火許容最遅角クランク角θaiDより進角側である期間に自着火の開始が認められない場合に(すなわち、筒内圧が燃焼時の圧力パターンとならない場合に)スパークアシストを実行することとする。これにより、自着火しない場合を確実に検出することができ、かかる場合に確実に着火をアシストすることができる。   Therefore, in the fourth embodiment, whether or not combustion by self-ignition has been started is confirmed by detecting the in-cylinder pressure of the hydrogen engine 60. More specifically, when the start of self-ignition is not recognized in a period in which the current crank angle θ is on the advance side of the self-ignition allowable most retarded crank angle θaiD (that is, the in-cylinder pressure is a pressure pattern during combustion) (If this is not the case) Spark assistance will be executed. Thereby, the case where it does not self-ignite can be detected reliably, and ignition can be assisted reliably in such a case.

また、θaiDまでに自着火の開始が認められた場合には、スパークアシストは実行されない。実施の形態3において述べたとおり、自着火による燃焼は、燃焼しやすい混合比の部分から着火するため、点火プラグ等を用いた強制的な着火に比べて部分的な酸素不足による未燃水素が発生しにくい。このため、未燃水素の発生を最小限に抑制することができ、高効率な運転を実現することが可能となる。   Further, when the start of self-ignition is recognized by θaiD, the spark assist is not executed. As described in the third embodiment, combustion by self-ignition is ignited from a portion having a mixture ratio that is easy to combust. Therefore, unburned hydrogen due to partial oxygen shortage is smaller than forced ignition using a spark plug or the like. Hard to occur. For this reason, generation | occurrence | production of unburned hydrogen can be suppressed to the minimum, and it becomes possible to implement | achieve highly efficient driving | operation.

[実施の形態4における具体的処理]
次に、図7を参照して、本実施の形態4において実行する処理の具体的内容について説明する。図7は、ECU70が水素エンジン60に水素ガスを供給するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。
[Specific Processing in Embodiment 4]
Next, with reference to FIG. 7, the specific content of the process performed in this Embodiment 4 is demonstrated. FIG. 7 is a flowchart of a routine in which the ECU 70 executes a process for supplying hydrogen gas to the hydrogen engine 60.

図6に示すルーチンでは、先ず、水素エンジン60の運転条件および運転状態が入力される(ステップ400)。次に、自着火温度到達クランク角θaiが推定される(ステップ402)。次に、噴射期間Afが算出される(ステップ404)。次に、噴射開始クランク角θsが算出される(ステップ406)ここでは、具体的には、図3に示すステップ100乃至106の処理と同様の処理が実行される。   In the routine shown in FIG. 6, first, the operating condition and operating state of the hydrogen engine 60 are input (step 400). Next, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is estimated (step 402). Next, the injection period Af is calculated (step 404). Next, the injection start crank angle θs is calculated (step 406). Specifically, the same processing as the processing of steps 100 to 106 shown in FIG. 3 is executed.

図7に示すルーチンにおいては、次に、自着火許容最遅角クランク角θaiDが算出される(ステップ408)。ここでは、具体的には、図6に示すステップ308の処理と同様の処理が実行される。   In the routine shown in FIG. 7, next, the self-ignition allowable maximum delay crank angle θaiD is calculated (step 408). Here, specifically, the same processing as that in step 308 shown in FIG. 6 is executed.

次に、現状のクランク角θが入力される(ステップ410)。ここでは、具体的には、クランク角センサ48の出力信号が入力される。次に、現状クランク角θが、自着火許容最遅角クランク角θaiDより遅角側か否かが判定される(ステップ412)。θがθaiDより遅角側である場合には、次のステップに移行し、自着火による燃焼が開始されているか否かが判定される(ステップ414)。燃焼が開始されると筒内圧は急激に上昇する。このため、筒内圧を監視することにより、自着火有無を精度よく判定することができる。ここでは、具体的には、筒内圧センサ52により検出された筒内圧が、燃焼時の圧力パターン類似か否かが判定される。   Next, the current crank angle θ is input (step 410). Here, specifically, the output signal of the crank angle sensor 48 is input. Next, it is determined whether or not the current crank angle θ is on the retard side with respect to the self-ignition allowable maximum retard crank angle θaiD (step 412). When θ is on the retard side with respect to θaiD, the routine proceeds to the next step, and it is determined whether or not combustion by self-ignition has been started (step 414). When combustion starts, the in-cylinder pressure rises rapidly. For this reason, the presence or absence of self-ignition can be accurately determined by monitoring the in-cylinder pressure. Here, specifically, it is determined whether or not the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 52 is similar to the pressure pattern during combustion.

上記ステップ414において、自着火による燃焼が確認されない場合には、次のステップに移行し、スパークアシストが実行される(ステップ416)。ここでは、具体的には、図6に示すステップ312の処理と同様の処理が実行される。一方、上記ステップ414において、自着火による燃焼が確認された場合には、スパークアシストは実行されず、本ルーチンは終了される。   If combustion due to self-ignition is not confirmed in step 414, the process proceeds to the next step and spark assist is executed (step 416). Here, specifically, the same process as the process of step 312 shown in FIG. 6 is executed. On the other hand, if it is confirmed in step 414 that combustion due to self-ignition is confirmed, spark assist is not executed, and this routine is terminated.

以上説明したとおり、本実施の形態4によれば、効率よく自着火による燃焼を行うことができる自着火許容最遅角クランク角θaiDまでに自着火していないと確認された場合には、点火プラグ62によるスパークアシストが実行される。このため、自着火しない場合においても確実に着火することが可能となり、効率低下を効果的に抑制することができる。   As described above, according to the fourth embodiment, when it is confirmed that the self-ignition is not performed up to the self-ignition allowable most retarded crank angle θaiD that allows efficient combustion by self-ignition, ignition is performed. Spark assist by the plug 62 is executed. For this reason, even when it does not self-ignite, it becomes possible to ignite surely, and a reduction in efficiency can be effectively suppressed.

ところで、上述した実施の形態4においては、点火プラグ62によるスパークアシストを実行することとしているが、アシストに使用される装置は点火プラグに限られない。すなわち、グロープラグやエアヒータ等を使用することにより、燃焼室内の可燃混合気を直接加熱して着火をアシストする構成としてもよい。   By the way, in Embodiment 4 mentioned above, although it is supposed that the spark assist by the spark plug 62 is performed, the apparatus used for assist is not restricted to a spark plug. In other words, a glow plug, an air heater or the like may be used to assist in ignition by directly heating the combustible air-fuel mixture in the combustion chamber.

尚、上述した実施の形態4においては、自着火温度到達クランク角θaiが前記第1の発明における「自着火時期」に、噴射開始クランク角θsが前記第1の発明における「噴射開始時期」にそれぞれ相当している。また、ECU70が、上記ステップ402の処理を実行することにより、前記第1の発明における「自着火時期推定手段」が、上記ステップ404の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射期間算出手段」が、上記ステップ406の処理を実行することにより、前記第1の発明における「噴射開始時期決定手段」が、それぞれ実現されている。   In Embodiment 4 described above, the self-ignition temperature reaching crank angle θai is the “self-ignition timing” in the first invention, and the injection start crank angle θs is the “injection start timing” in the first invention. Each corresponds. Further, when the ECU 70 executes the process of step 402, the “self-ignition timing estimating means” in the first aspect of the invention executes the process of step 404, so that the “injection” in the first aspect of the invention is performed. The “period calculation means” executes the processing of step 406, so that the “injection start timing determination means” in the first aspect of the invention is realized.

また、上述した実施の形態4においては、点火プラグ62が前記第7の発明における「着火補助装置」に、自着火許容最遅角クランク角θaiDが前記第7の発明における「自着火許容時期」にそれぞれ相当している。また、ECU70が、上記ステップ408の処理を実行することにより、前記第7の発明における「自着火許容時期算出手段」が、上記ステップ416の処理を実行することにより、前記第7の発明における「着火補助手段」が、それぞれ実現されている。   Further, in the fourth embodiment described above, the spark plug 62 is the “ignition assist device” in the seventh invention, and the self-ignition allowable maximum delay crank angle θaiD is the “self-ignition allowable timing” in the seventh invention. Respectively. Further, when the ECU 70 executes the process of step 408, the “self-ignition allowable timing calculation means” in the seventh aspect of the invention executes the process of step 416, thereby “ “Ignition assisting means” is realized.

また、上述した実施の形態4においては、ECU70が、上記ステップ414の処理を実行することにより、前記第9の発明における「筒内圧取得手段」および「判定手段」が実現されている。   Further, in the above-described fourth embodiment, the “in-cylinder pressure acquisition means” and the “determination means” according to the ninth aspect of the present invention are realized by the ECU 70 executing the processing of step 414.

本発明の実施の形態1の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 1 of this invention. 噴射期間Afと進角量Δθとの間に成立する関係を示すマップである。6 is a map showing a relationship established between an injection period Af and an advance amount Δθ. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態4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 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、60 ガス燃料内燃機関(水素エンジン)
12 ピストン
14 シリンダブロック
16 シリンダヘッド
18 燃焼室
20 吸気通路
22 エアクリーナ
24 スロットル
26 エアフロメータ
28 吸気バルブ
30 排気通路
32 浄化触媒
34 酸素センサ
36 排気バルブ
40 筒内噴射弁
42 水素供給装置
44 水素供給管
46 ポンプ
48 クランク角センサ
50 水温センサ
52 筒内圧センサ
60 水素エンジン
62 点火プラグ
Af 噴射期間
Ne 機関回転数
Qf 噴射量
Qp 噴射圧
Re EGR率
Ti 吸気温
Tw 水温
Δθ 進角量
ε 実圧縮比
εt 目標圧縮比
θai 自着火温度到達クランク角
θaiD 自着火許容最遅角クランク角
θaiR 自着火温度到達目標クランク角
θs 噴射開始クランク角
TDC(Top Dead Center) 上死点
10, 60 Gas fuel internal combustion engine (hydrogen engine)
12 Piston 14 Cylinder block 16 Cylinder head 18 Combustion chamber 20 Intake passage 22 Air cleaner 24 Throttle 26 Air flow meter 28 Intake valve 30 Exhaust passage 32 Purification catalyst 34 Oxygen sensor 36 Exhaust valve 40 In-cylinder injection valve 42 Hydrogen supply device 44 Hydrogen supply pipe 46 Pump 48 Crank angle sensor 50 Water temperature sensor 52 In-cylinder pressure sensor 60 Hydrogen engine 62 Spark plug
Af Injection period
Ne engine speed
Qf Injection amount
Qp Injection pressure
Re EGR rate
Ti intake temperature
Tw Water temperature Δθ Lead angle amount ε Actual compression ratio εt Target compression ratio θai Auto-ignition temperature reaching crank angle θaiD Auto-ignition allowable retard angle crank angle θaiR Auto-ignition temperature reaching target crank angle θs Injection start crank angle
TDC (Top Dead Center)

Claims (9)

ガス燃料の圧縮自着火運転が可能なガス燃料内燃機関において、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、前記内燃機関の自着火時期を推定する自着火時期推定手段と、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、ガス燃料の噴射期間を算出する噴射期間算出手段と、
前記自着火時期と前記噴射期間とに基づいて、ガス燃料の噴射開始時期を決定する噴射開始時期決定手段と、
を備えることを特徴とするガス燃料内燃機関。
In a gas fuel internal combustion engine capable of compression self-ignition operation of gas fuel,
Self-ignition timing estimating means for estimating the self-ignition timing of the internal combustion engine based on the operating condition / state of the internal combustion engine;
An injection period calculating means for calculating an injection period of the gas fuel based on an operating condition / state of the internal combustion engine;
Injection start timing determining means for determining the injection start timing of the gas fuel based on the self-ignition timing and the injection period;
A gas-fueled internal combustion engine comprising:
前記内燃機関は、ガス燃料として、水素ガスを使用する水素内燃機関であることを特徴とする請求項1記載のガス燃料内燃機関。   The gas fuel internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is a hydrogen internal combustion engine using hydrogen gas as gas fuel. 前記噴射開始時期決定手段は、
前記噴射期間が短いほど、前記噴射開始時期が遅い時期となるように特定することを特徴とする請求項1または2記載のガス燃料内燃機関。
The injection start time determining means is
The gas fuel internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the shorter the injection period, the longer the injection start timing is specified.
前記内燃機関の圧縮比を調整する圧縮比調整手段と、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、前記内燃機関の自着火目標時期を算出する自着火目標時期算出手段と、
前記自着火時期が前記自着火目標時期となるように、前記圧縮比調整手段を操作する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のガス燃料内燃機関。
Compression ratio adjusting means for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine;
A self-ignition target timing calculating means for calculating a self-ignition target timing of the internal combustion engine based on the operating condition / state of the internal combustion engine;
Control means for operating the compression ratio adjusting means so that the self-ignition time becomes the self-ignition target time;
The gas fuel internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記制御手段は、
前記自着火時期と前記自着火目標時期とを比較する第1比較手段を含み、
前記自着火時期が前記自着火目標時期よりも遅い場合に、前記圧縮比が大きくなるように前記圧縮比調整手段を操作することを特徴とする請求項4記載のガス燃料内燃機関。
The control means includes
Including first comparison means for comparing the self-ignition time with the self-ignition target time;
5. The gas fuel internal combustion engine according to claim 4, wherein when the self-ignition timing is later than the self-ignition target timing, the compression ratio adjusting means is operated so that the compression ratio becomes large.
前記制御手段は、
前記自着火時期と前記自着火目標時期とを比較する第1比較手段を含み、
前記自着火時期が前記自着火目標時期よりも早い場合に、前記圧縮比が小さくなるように前記圧縮比調整手段を操作することを特徴とする請求項4記載のガス燃料内燃機関。
The control means includes
Including first comparison means for comparing the self-ignition time with the self-ignition target time;
5. The gas fuel internal combustion engine according to claim 4, wherein when the self-ignition timing is earlier than the self-ignition target time, the compression ratio adjusting means is operated so that the compression ratio becomes small.
前記内燃機関の燃焼室に配置された着火補助装置と、
前記内燃機関の運転条件・状態に基づいて、前記内燃機関の自着火許容時期を算出する自着火許容時期取得手段と、
前記自着火許容時期までに自着火しない場合に、前記着火補助装置を作動させる着火補助手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載のガス燃料内燃機関。
An ignition auxiliary device disposed in a combustion chamber of the internal combustion engine;
A self-ignition permissible time acquisition means for calculating a self-ignition permissible time of the internal combustion engine based on the operating condition / state of the internal combustion engine;
An ignition assisting means for activating the ignition assisting device when not igniting by the self-ignition allowable time;
The gas fuel internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
前記着火補助手段は、
前記自着火時期と前記自着火許容時期とを比較する第2比較手段を含み、
前記自着火時期が前記自着火許容時期よりも遅い場合に、前記着火補助装置を作動させることを特徴とする請求項7記載のガス燃料内燃機関。
The ignition assisting means is
Including a second comparison means for comparing the self-ignition time with the self-ignition allowable time;
The gas fuel internal combustion engine according to claim 7, wherein the ignition assisting device is operated when the self-ignition timing is later than the self-ignition allowable time.
前記着火補助手段は、
前記内燃機関の筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記筒内圧に基づいて、自着火有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項7記載のガス燃料内燃機関。
The ignition assisting means is
In-cylinder pressure acquisition means for acquiring the in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
Determination means for determining the presence or absence of self-ignition based on the in-cylinder pressure;
The gas fuel internal combustion engine according to claim 7, further comprising:
JP2006225793A 2006-08-22 2006-08-22 Gas fuel internal combustion engine Expired - Fee Related JP4730252B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006225793A JP4730252B2 (en) 2006-08-22 2006-08-22 Gas fuel internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006225793A JP4730252B2 (en) 2006-08-22 2006-08-22 Gas fuel internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008050954A true JP2008050954A (en) 2008-03-06
JP4730252B2 JP4730252B2 (en) 2011-07-20

Family

ID=39235263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006225793A Expired - Fee Related JP4730252B2 (en) 2006-08-22 2006-08-22 Gas fuel internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4730252B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012211523A (en) * 2011-03-30 2012-11-01 Keihin Corp Fuel injection control system
KR101593625B1 (en) * 2014-08-26 2016-02-12 현대오트론 주식회사 Apparatus and method for controlling an engine in bi-fuel automobile
JP2022179467A (en) * 2021-05-21 2022-12-02 サウスウェスト リサーチ インスティテュート Multiple mode operation of hydrogen-fueled internal combustion engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000054886A (en) * 1998-08-06 2000-02-22 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2001003800A (en) * 1999-06-23 2001-01-09 Hitachi Ltd Engine control system and control method
JP2001055955A (en) * 1999-08-16 2001-02-27 Toyota Motor Corp Ignition timing sensing method for internal combustion engine and its device
JP2001140681A (en) * 1999-11-18 2001-05-22 Osaka Gas Co Ltd Premixed compression self-ignition engine and operation method
JP2005098188A (en) * 2003-09-24 2005-04-14 Isuzu Motors Ltd Internal combustion engine of premixed charge compression self-ignition type
JP2005344639A (en) * 2004-06-03 2005-12-15 Toyota Motor Corp Gaseous fuel direct-injection engine
JP2006077639A (en) * 2004-09-08 2006-03-23 Toyota Motor Corp Working medium circulating type hydrogen engine
JP2006125250A (en) * 2004-10-27 2006-05-18 Toyota Motor Corp Combustion control method for gas fuel direct injection engine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000054886A (en) * 1998-08-06 2000-02-22 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2001003800A (en) * 1999-06-23 2001-01-09 Hitachi Ltd Engine control system and control method
JP2001055955A (en) * 1999-08-16 2001-02-27 Toyota Motor Corp Ignition timing sensing method for internal combustion engine and its device
JP2001140681A (en) * 1999-11-18 2001-05-22 Osaka Gas Co Ltd Premixed compression self-ignition engine and operation method
JP2005098188A (en) * 2003-09-24 2005-04-14 Isuzu Motors Ltd Internal combustion engine of premixed charge compression self-ignition type
JP2005344639A (en) * 2004-06-03 2005-12-15 Toyota Motor Corp Gaseous fuel direct-injection engine
JP2006077639A (en) * 2004-09-08 2006-03-23 Toyota Motor Corp Working medium circulating type hydrogen engine
JP2006125250A (en) * 2004-10-27 2006-05-18 Toyota Motor Corp Combustion control method for gas fuel direct injection engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012211523A (en) * 2011-03-30 2012-11-01 Keihin Corp Fuel injection control system
KR101593625B1 (en) * 2014-08-26 2016-02-12 현대오트론 주식회사 Apparatus and method for controlling an engine in bi-fuel automobile
JP2022179467A (en) * 2021-05-21 2022-12-02 サウスウェスト リサーチ インスティテュート Multiple mode operation of hydrogen-fueled internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP4730252B2 (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4412290B2 (en) Gas fuel internal combustion engine
JP5729467B2 (en) Control device and method for internal combustion engine
US20170284282A1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP2009019538A (en) Control device for cylinder injection type internal combustion engine
JP2018091267A (en) Controller of internal combustion engine
JP2006002637A (en) Control device for compression self-ignition type internal combustion engine
JP2010150952A (en) Control device for internal combustion engine
JP2009185628A (en) Fuel injection control system for internal combustion engine
JP2009299490A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4840515B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4765745B2 (en) Ignition timing control system for internal combustion engine
JP2007198275A (en) Gaseous fuel internal combustion engine
JP4765830B2 (en) Gas fuel internal combustion engine
JP2018105171A (en) Control device of internal combustion engine
JP4730252B2 (en) Gas fuel internal combustion engine
JP5267746B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP5556956B2 (en) Control device and method for internal combustion engine
JP5709738B2 (en) Control device for compression ignition internal combustion engine
JP4290715B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2006052686A (en) Control device of internal combustion engine
JP2010229961A (en) Internal combustion engine
JP6336818B2 (en) Fuel supply control system for internal combustion engine
JP2009293596A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2018080636A (en) Internal combustion engine control device
JP2013185466A (en) Engine and control method for the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090715

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101228

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110404

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees