JP2009138527A - Controller of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
ガソリンやバイオ燃料等の燃料と、EGRガスとを改質反応させる燃料改質触媒を備えた内燃機関が知られている。この内燃機関では、排気ガスの熱等によって加熱した燃料改質触媒において燃料とEGRガスとを反応させることにより、それらを改質ガスに転換させる。改質ガス中には、改質反応により水素ガスおよび一酸化炭素ガスが生成している。この改質ガスは、吸気通路に還流される。そして、改質ガス中の水素および一酸化炭素は、燃焼室で燃焼する。 There is known an internal combustion engine including a fuel reforming catalyst that performs a reforming reaction between a fuel such as gasoline or biofuel and EGR gas. In this internal combustion engine, fuel and EGR gas are reacted in a fuel reforming catalyst heated by the heat of exhaust gas or the like to convert them into reformed gas. In the reformed gas, hydrogen gas and carbon monoxide gas are generated by the reforming reaction. This reformed gas is returned to the intake passage. Then, hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas burn in the combustion chamber.
燃料改質触媒を備えた内燃機関では、上述のような燃料改質を実行する改質運転と、燃料改質を実行せずに通常の内燃機関と同様に吸気ポートまたは筒内に噴射した燃料のみを燃焼させる非改質運転とを、運転状態に応じて切り換える。 In an internal combustion engine equipped with a fuel reforming catalyst, a reforming operation in which fuel reforming as described above is performed, and fuel injected into an intake port or cylinder without performing fuel reforming in the same manner as in a normal internal combustion engine. The non-reforming operation in which only the combustion is performed is switched according to the operation state.
非改質運転時には燃料のみが燃焼するのに対し、改質運転時には改質ガス中の水素および一酸化炭素が燃料とともに燃焼する。水素は、燃焼速度が極めて速い。よって、改質運転時には、非改質運転時と比べ、全体の燃焼速度も速くなる。その結果、改質運転時には、非改質運転時と比べ、適正な点火時期が遅くなる。このため、非改質運転から改質運転に切り換えると、点火時期が進角し過ぎた状態となり、ノッキングやプレイグニション等の異常燃焼が生じ易くなる。内燃機関では、通常、ノックセンサーによりノッキングが検出されたら点火時期を遅角するノックコントロール制御が実行される。しかしながら、改質運転時には適正点火時期が大幅に変化するため、ノックコントロール制御では点火時期の補正が間に合わず、異常燃焼の回避が困難である。 Only the fuel burns during the non-reforming operation, whereas hydrogen and carbon monoxide in the reformed gas burn together with the fuel during the reforming operation. Hydrogen has a very fast burning rate. Therefore, during the reforming operation, the overall combustion rate is also faster than during the non-reforming operation. As a result, the proper ignition timing is delayed during the reforming operation compared to the non-reforming operation. For this reason, when switching from the non-reforming operation to the reforming operation, the ignition timing becomes too advanced, and abnormal combustion such as knocking or pre-ignition tends to occur. In an internal combustion engine, when knocking is detected by a knock sensor, knock control control that retards the ignition timing is usually executed. However, since the proper ignition timing changes greatly during the reforming operation, the correction of the ignition timing is not in time in knock control control, and it is difficult to avoid abnormal combustion.
特開2006−291775号公報には、非改質運転から改質運転に切り換える際に異常燃焼が生ずることを防止するため、改質用燃料を噴射してから燃焼室に改質ガスが到達するまでに要する到達予測時間をエンジン運転状態等に基づいて推定し、改質ガスが燃焼室に到達したと判定された場合には、改質ガス到達前よりも点火時期を遅角させる技術が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-291775 discloses that reformed gas reaches the combustion chamber after injecting reforming fuel in order to prevent abnormal combustion from occurring when switching from non-reforming operation to reforming operation. Disclosed is a technology that delays the ignition timing before the reformed gas arrives when it is determined that the reformed gas has reached the combustion chamber by estimating the estimated arrival time required until Has been.
しかしながら、上記公報の段落0059にも記載されているように、改質ガスの到達予測時間をエンジン運転状態等から高精度に予測することは困難である。このため、上記公報に記載された技術を実施したとしても、改質ガスが燃焼室に流入する正確なタイミングで点火時期を遅角することは極めて困難である。よって、従来の技術では、改質運転開始時にノッキングやプレイグニション等の異常燃焼を確実に防止することは困難である。 However, as described in paragraph 0059 of the above publication, it is difficult to accurately predict the arrival time of the reformed gas from the engine operating state or the like. For this reason, even if the technique described in the above publication is implemented, it is extremely difficult to retard the ignition timing at the exact timing when the reformed gas flows into the combustion chamber. Therefore, with the conventional technology, it is difficult to reliably prevent abnormal combustion such as knocking and preignition at the start of the reforming operation.
また、改質運転時における適正点火時期は、燃焼室に流入する水素の量によって変化する。従って、改質運転時の点火時期遅角量を一定値としたのでは、点火時期を適正にすることができない。すなわち、点火時期を精度良く適正時期に制御するためには、燃焼室に流入する水素の量に応じて点火時期を補正することが望ましい。しかしながら、燃焼室に流入する水素の量は、EGR流量や改質反応量などに応じて変化する。また、改質反応量は、燃料改質触媒の温度や燃料性状などに応じて変化する。このため、燃焼室に流入する水素の量を精度良く推定することが困難な場合もある。特に、改質運転の開始直後においては改質反応量が不安定であり、燃焼室に流入する水素量の正確な推定は極めて困難である。 Further, the proper ignition timing during the reforming operation varies depending on the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber. Therefore, if the ignition timing retardation amount during the reforming operation is set to a constant value, the ignition timing cannot be made appropriate. That is, in order to accurately control the ignition timing at an appropriate timing, it is desirable to correct the ignition timing according to the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber. However, the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber varies depending on the EGR flow rate, the reforming reaction amount, and the like. Further, the reforming reaction amount varies according to the temperature of the fuel reforming catalyst, the fuel properties, and the like. For this reason, it may be difficult to accurately estimate the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber. In particular, immediately after the start of the reforming operation, the reforming reaction amount is unstable, and it is extremely difficult to accurately estimate the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber.
このようなことから、従来の技術では、改質運転時に点火時期を適正時期に精度良く制御することが困難であった。 For this reason, it has been difficult for the conventional technology to accurately control the ignition timing at an appropriate timing during the reforming operation.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料改質を実行する改質運転時に点火時期を適正時期に精度良く制御することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine capable of accurately controlling an ignition timing at an appropriate timing during a reforming operation in which fuel reforming is performed. For the purpose.
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、
内燃機関の排気通路から取り出したEGRガスを吸気通路に還流させるEGR通路と、
前記EGRガス中に改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、
前記EGR通路の途中であって前記改質用燃料噴射手段の下流側に配置され、前記EGRガスと前記改質用燃料とを改質反応させることにより、それらを、改質反応生成物である可燃成分を含む改質ガスに転換させる燃料改質触媒と、
前記改質反応に要する熱を前記燃料改質触媒に供給する熱供給手段と、
前記改質ガス中の可燃成分濃度を検出する可燃成分濃度検出手段と、
前記可燃成分濃度に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段と、
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,
An EGR passage that recirculates EGR gas extracted from the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage;
Fuel reforming means for injecting reforming fuel into the EGR gas;
It is disposed in the middle of the EGR passage and downstream of the reforming fuel injection means, and reforms the EGR gas and the reforming fuel, so that they are reforming reaction products. A fuel reforming catalyst for converting to a reformed gas containing a combustible component;
Heat supply means for supplying heat required for the reforming reaction to the fuel reforming catalyst;
A combustible component concentration detecting means for detecting a combustible component concentration in the reformed gas;
Ignition timing correction means for correcting the ignition timing based on the combustible component concentration;
It is characterized by providing.
第2の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路から取り出したEGRガスを吸気通路に還流させるEGR通路と、
前記EGRガス中に改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、
前記EGR通路の途中であって前記改質用燃料噴射手段の下流側に配置され、前記EGRガスと前記改質用燃料とを改質反応させることにより、それらを、改質反応生成物である可燃成分を含む改質ガスに転換させる燃料改質触媒と、
前記改質反応に要する熱を前記燃料改質触媒に供給する熱供給手段と、
前記改質ガス中の可燃成分濃度を検出する可燃成分濃度検出手段と、
前記可燃成分濃度検出手段により検出された信号に基づいて、前記可燃成分が前記内燃機関の燃焼室に到達する前に、予め点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする。
The second invention is a control device for an internal combustion engine,
An EGR passage that recirculates EGR gas extracted from the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage;
Fuel reforming means for injecting reforming fuel into the EGR gas;
It is disposed in the middle of the EGR passage and downstream of the reforming fuel injection means, and reforms the EGR gas and the reforming fuel, so that they are reforming reaction products. A fuel reforming catalyst for converting to a reformed gas containing a combustible component;
Heat supply means for supplying heat required for the reforming reaction to the fuel reforming catalyst;
A combustible component concentration detecting means for detecting a combustible component concentration in the reformed gas;
Ignition timing correction means for correcting the ignition timing in advance before the combustible component reaches the combustion chamber of the internal combustion engine based on the signal detected by the combustible component concentration detection means;
It is characterized by providing.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記点火時期補正手段は、前記可燃成分濃度が高い場合ほど点火時期を遅くすることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The ignition timing correction means delays the ignition timing as the combustible component concentration is higher.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記可燃成分濃度と、前記EGR通路を流れる改質ガス流量とに基づいて、前記内燃機関に還流する可燃成分量を算出する可燃成分量算出手段を備え、
前記点火時期補正手段は、前記可燃成分量が多い場合ほど点火時期を遅くすることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
Combustible component amount calculating means for calculating the amount of combustible component recirculated to the internal combustion engine based on the combustible component concentration and the reformed gas flow rate flowing through the EGR passage;
The ignition timing correction means delays the ignition timing as the combustible component amount increases.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記改質用燃料噴射手段により燃料を供給しつつ前記改質ガスを前記吸気通路に還流させる改質運転と、前記改質用燃料噴射手段から燃料を噴射しない非改質運転とを切り換える運転切換手段と、
非改質運転時に非改質運転用点火時期マップに基づいて点火時期を算出する非改質運転点火時期算出手段と、
改質運転時に改質運転用点火時期マップに基づいて点火時期を算出する改質運転点火時期算出手段と、
を備え、
前記点火時期補正手段は、前記非改質運転用点火時期マップが使用される状態と前記改質運転用点火時期マップが使用される状態との間の移行期間において点火時期を補正することを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
Operation switching for switching between a reforming operation in which the reformed gas is recirculated to the intake passage while fuel is supplied by the reforming fuel injection means and a non-reforming operation in which no fuel is injected from the reforming fuel injection means. Means,
Non-reforming operation ignition timing calculating means for calculating the ignition timing based on the non-reforming operation ignition timing map during non-reforming operation;
A reforming operation ignition timing calculating means for calculating the ignition timing based on the reforming operation ignition timing map during the reforming operation;
With
The ignition timing correction means corrects the ignition timing in a transition period between a state where the non-reforming operation ignition timing map is used and a state where the reforming operation ignition timing map is used. And
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
前記熱供給手段は、前記内燃機関の排気ガスの熱を前記燃料改質触媒に伝熱させる熱交換器で構成されていることを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
The heat supply means is constituted by a heat exchanger that transfers heat of exhaust gas of the internal combustion engine to the fuel reforming catalyst.
第1の発明によれば、改質ガス中の可燃成分濃度を可燃成分濃度検出手段により検出し、その可燃成分濃度に基づいて点火時期を補正することができる。改質ガス中の可燃成分は、燃焼速度が極めて速い。このため、内燃機関に還流する改質ガス中の可燃成分量が多い場合ほど、適正な点火時期は遅くなる。第1の発明によれば、改質ガス中の実際の可燃成分濃度を検出し、その可燃成分濃度に応じて点火時期を補正することができる。このため、内燃機関に還流する可燃成分量の推定が困難な状態(例えば、非改質運転と改質運転との切り換え時など)においても、適正な点火時期に精度良く制御することができ、ノッキングやプレイグニションなどの燃焼異常が生ずることを確実に防止することができる。 According to the first invention, the combustible component concentration in the reformed gas can be detected by the combustible component concentration detecting means, and the ignition timing can be corrected based on the combustible component concentration. The combustible component in the reformed gas has a very fast burning rate. For this reason, the more the amount of combustible components in the reformed gas recirculated to the internal combustion engine, the later the proper ignition timing becomes. According to the first invention, the actual combustible component concentration in the reformed gas can be detected, and the ignition timing can be corrected according to the combustible component concentration. For this reason, even in a state where it is difficult to estimate the amount of combustible components recirculated to the internal combustion engine (for example, when switching between non-reforming operation and reforming operation), it can be accurately controlled to an appropriate ignition timing, It is possible to reliably prevent combustion abnormality such as knocking or pre-ignition.
第2の発明によれば、改質ガス中の可燃成分濃度を検出する可燃成分濃度検出手段の信号に基づいて、可燃成分(改質ガス)が内燃機関の燃焼室に到達する前の正確なタイミングで、予め点火時期を補正することができる。このため、改質運転を開始する際に、点火時期を補正するタイミングが、燃焼室に改質ガスが流入するタイミングに対して遅すぎることによってノッキングやプレイグニションなどの異常燃焼が生じたり、逆に、点火時期を遅角補正するタイミングが、燃焼室に改質ガスが流入するタイミングに対して早すぎることによって内燃機関のトルクが低下したりするようなことを、確実に防止することができる。 According to the second invention, based on the signal of the combustible component concentration detecting means for detecting the combustible component concentration in the reformed gas, the combustible component (reformed gas) can be accurately measured before reaching the combustion chamber of the internal combustion engine. The ignition timing can be corrected in advance at the timing. For this reason, when the reforming operation is started, the timing for correcting the ignition timing is too late with respect to the timing when the reformed gas flows into the combustion chamber, causing abnormal combustion such as knocking or preignition, In addition, it is possible to reliably prevent the torque of the internal combustion engine from being lowered due to the timing at which the ignition timing is corrected to be retarded too early relative to the timing at which the reformed gas flows into the combustion chamber. .
第3の発明によれば、改質ガス中の可燃成分濃度が高い場合ほど点火時期を遅くすることができる。このため、点火時期を適正時期に精度良く制御することができる。 According to the third aspect of the invention, the ignition timing can be delayed as the combustible component concentration in the reformed gas increases. For this reason, the ignition timing can be accurately controlled at an appropriate timing.
第4の発明によれば、可燃成分濃度と改質ガス流量とに基づいて算出される可燃成分量が多い場合ほど点火時期を遅くすることができる。このため、点火時期をより高い精度で適正時期に制御することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the ignition timing can be delayed as the amount of combustible component calculated based on the combustible component concentration and the reformed gas flow rate increases. For this reason, the ignition timing can be controlled to an appropriate timing with higher accuracy.
第5の発明によれば、非改質運転用点火時期マップが使用される状態と、改質運転用点火時期マップが使用される状態との間の移行期間において点火時期を適正時期に補正することができる。よって、非改質運転時と改質運転時との切り換え時に、ノッキングやプレイグニションなどの燃焼異常が生ずることをより確実に防止することができる。 According to the fifth aspect of the invention, the ignition timing is corrected to an appropriate timing in the transition period between the state where the non-reforming operation ignition timing map is used and the state where the reforming operation ignition timing map is used. be able to. Therefore, it is possible to more reliably prevent combustion abnormalities such as knocking and preignition from occurring when switching between the non-reforming operation and the reforming operation.
第6の発明によれば、内燃機関の排気ガスの熱を燃料改質触媒に伝熱させ、燃料改質反応に吸熱させることができる。このため、内燃機関の廃熱を回収することができ、熱効率を十分に向上することができる。 According to the sixth aspect of the invention, the heat of the exhaust gas of the internal combustion engine can be transferred to the fuel reforming catalyst and absorbed by the fuel reforming reaction. For this reason, the waste heat of an internal combustion engine can be collect | recovered and thermal efficiency can fully be improved.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。本実施形態のシステムは、多気筒型(図示の構成では4気筒)の内燃機関10を備えている。本システムで使用される燃料は、特に限定されず、ガソリン等の炭化水素燃料のほかに、アルコール(例えばエタノール)等のバイオマス由来成分を含むバイオ燃料などを用いることもできる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows an overall configuration diagram for explaining the system configuration of the first embodiment. The system of this embodiment includes a multi-cylinder type (four cylinders in the illustrated configuration)
内燃機関10の吸気通路12は、吸気マニホールド14を介して各気筒の吸気ポートに接続されている。吸気通路12の途中には、吸入空気量を調整する電動式のスロットル弁16が設置されている。各気筒の吸気ポートには、燃料を噴射するための電磁弁等からなる主燃料噴射装置18がそれぞれ設けられている。なお、主燃料噴射装置18は、吸気ポート内でなく、筒内に燃料を直接に噴射するように設けられていてもよい。
An intake passage 12 of the
内燃機関10の排気通路20は、排気マニホールド22を介して各気筒の排気ポートに接続されている。排気通路20の途中には、燃料改質器24が設けられている。燃料改質器24の内部には、燃料改質触媒26と排気通路28とが設けられている。燃料改質触媒26内には、後述する改質反応を触媒する作用を有する金属(例えばRh、Pt、Co、Ni等)が担体に担持されて設置されている。
An
燃料改質触媒26と排気通路28とは、隔壁で隔てられ、遮断されている。燃料改質触媒26は、排気通路28を通る排気ガスの熱を受熱することができる。燃料改質触媒26は、その受熱した熱を反応熱とすることにより、後述する改質反応を生じさせることができる。すなわち、燃料改質器24は、排気通路28を通る排気ガスの熱を燃料改質触媒26に伝熱させる熱交換器としての機能を有している。図示の構成では、排気通路28は、並行する複数の通路で構成されている。そして、排気通路28の入口は排気通路20に接続され、排気通路28の出口は排気通路30に接続されている。
The
燃料改質器24の上流側の排気通路20からは、EGR通路32が分岐している。このEGR通路32によれば、排気通路20を通る排気ガスの一部をEGRガスとして取り出すことができる。EGR通路32は、燃料改質触媒26に接続されている。EGR通路32の途中には、改質反応に供するための燃料(以下、改質用燃料とも言う)をEGRガス中に噴射する改質用燃料噴射装置34が設けられている。改質用燃料噴射装置34から噴射された燃料は、EGRガスと共に燃料改質触媒26に流入し、燃料改質触媒26の作用によって改質反応を起こす。
An
燃料改質触媒26には、EGR通路36の一端が更に接続されている。このEGR通路36の他端は、吸気通路12に接続されている。このEGR通路36を通して、後述する改質ガス、あるいは単なるEGRガスを、吸気通路12内に還流させ、吸入空気と混合させることができる。EGR通路36の途中には、EGR通路36を通るガスを冷却するEGRクーラ38と、EGR通路36を開閉可能な電磁弁等で構成されるEGR弁40とが設けられている。
One end of an
排気通路20を流れる排気ガスのうち、EGR通路32に流入しなかった残りの排気ガスは、排気通路28,30を順次通過して、大気中に放出される。燃料改質器24の下流側の排気通路30の途中には、有害成分を浄化する三元触媒等を担持した排気浄化触媒42や、図示しないマフラーが配置されている。また、排気通路28に、有害成分を浄化する触媒が担持されていてもよい。排気通路28に排気浄化触媒を担持させることにより、浄化反応の反応熱を排気通路28で発生させることができるので、燃料改質触媒26の受熱量(熱回収量)を更に増大させることができ、改質効率を更に向上することができる。
Of the exhaust gas flowing through the
内燃機関10が使用する燃料は、燃料タンク44に貯留されている。燃料タンク44には、タンク内の燃料を加圧した状態で外部に送出するための燃料ポンプ(図示せず)が付設されている。この燃料ポンプの吐出側には、ポンプから吐出された燃料を主燃料噴射装置18及び改質用燃料噴射装置34にそれぞれ供給する燃料配管46が接続されている。
The fuel used by the
更に、本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、ROM、RAM等の記憶回路を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。ECU50の入力側には、触媒温度センサ54、排気ガスセンサ56、水素濃度センサ58、ノックセンサ60等を含むセンサ系統が接続されている。
Furthermore, the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The
触媒温度センサ54は、燃料改質触媒26に設けられており、燃料改質触媒26の温度を検出する。排気ガスセンサ56は、排気通路20に設けられており、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する。水素濃度センサ58は、EGR通路36の途中に設けられており、EGR通路36を通る改質ガス中の水素濃度(H2濃度)に応じた検出信号を出力する。ノックセンサ60は、内燃機関10のシリンダブロックに固定されており、シリンダブロックに生じた振動を検出する。
The
また、センサ系統には、例えば機関回転数を検出する回転センサ、吸入空気量を検出するエアフローメータ、冷却水温度を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、スロットル弁16の開度を検出するスロットル開度センサ等のように、内燃機関10の運転制御に用いられる一般的なセンサが含まれている。
The sensor system includes, for example, a rotation sensor that detects the engine speed, an air flow meter that detects the intake air amount, a water temperature sensor that detects the cooling water temperature, an accelerator opening sensor that detects the accelerator opening, and a
一方、ECU50の出力側には、前述したスロットル弁16、主燃料噴射装置18、改質用燃料噴射装置34、EGR弁40、燃料ポンプ等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ECU50は、内燃機関10の運転状態をセンサ系統によって検出しつつ、各アクチュエータを駆動することによって運転制御を行う。
On the other hand, on the output side of the
この運転制御では、吸入空気量等に応じて燃料の噴射量を算出し、当該噴射量分の燃料を主燃料噴射装置18から噴射させる。また、排気ガスセンサ56の検出信号を用いて空燃比フィードバック制御を行うことにより、排気浄化触媒42に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、主燃料噴射装置18の燃料噴射量を制御する。
In this operation control, the fuel injection amount is calculated according to the intake air amount and the like, and the fuel corresponding to the injection amount is injected from the main
(改質運転)
上述したような内燃機関10は、排気ガス(EGRガス)と改質用燃料との改質反応によって生成された改質ガスを吸気通路12内に還流させる改質運転を実行可能になっている。改質運転時には、EGR通路32内を流れるEGRガスに対して改質用燃料噴射装置34から改質用燃料を噴射することにより、改質用燃料を燃料改質触媒26に供給する。このとき、ECU50は、例えば内燃機関10の運転状態、EGR流量、燃料改質触媒26の温度等に応じて、改質用燃料の適切な噴射量(供給量)を決定する。
(Reforming operation)
The
燃料改質触媒26内では、触媒作用を有する前述したような種類の金属の作用により、改質用燃料と、EGRガス中の成分とが改質反応(水蒸気改質反応)を起こす。燃料改質触媒26で生ずる主な改質反応の化学反応式は、改質用燃料が例えばガソリンである場合には下記式(1)で、改質用燃料が例えばエタノールである場合には下記式(2)で、それぞれ表すことができる。
In the
1.56(7.6CO2+6.8H2O+40.8N2)+3C7.6H13.6+Q1
→31H2+34.7CO+63.6N2 ・・・(1)
C2H5OH+0.4CO2+0.6H2O+2.3N2+Q2→3.6H2+2.4CO+2.3N2 ・・・(2)
1.56 (7.6CO 2 + 6.8H 2 O + 40.8N 2 ) + 3C 7.6 H 13.6 + Q1
→ 31H 2 + 34.7CO + 63.6N 2 (1)
C 2 H 5 OH + 0.4CO 2 + 0.6H 2 O + 2.3N 2 + Q2 → 3.6H 2 + 2.4CO + 2.3N 2 (2)
上記式に示すように、改質反応によれば、EGRガスおよび改質用燃料を、水素(H2)および一酸化炭素(CO)を含む改質ガスに転換させることができる。以下の説明では、水素および一酸化炭素を総称して「可燃成分」とも言う。 As shown in the above formula, according to the reforming reaction, the EGR gas and the reforming fuel can be converted into a reformed gas containing hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO). In the following description, hydrogen and carbon monoxide are also collectively referred to as “flammable components”.
上記(1)式中の熱量Q1、及び(2)式中の熱量Q2は、改質反応によって吸収される反応熱である。即ち、これらの改質反応は吸熱反応であるから、上記(1),(2)式中の右辺の可燃成分の有する熱量は、当該各式の左辺に記載された反応前の物質が有する熱量よりも大きくなる。 The amount of heat Q1 in the above equation (1) and the amount of heat Q2 in the equation (2) are reaction heat absorbed by the reforming reaction. That is, since these reforming reactions are endothermic reactions, the calorific value of the combustible component on the right side in the above formulas (1) and (2) is the calorific value of the substance before the reaction described on the left side of each formula. Bigger than.
このため、燃料改質器24によれば、燃料改質触媒26が排気通路28から受熱した熱を、上記改質反応に吸収させることができる。つまり、本実施の形態のシステムでは、排気ガスの熱を回収、利用して、改質用燃料を、より熱量の大きい可燃成分に転換することができる。
Therefore, according to the
上記の改質反応により生成した可燃成分を含む改質ガスは、EGR通路36を通って吸気通路12内に流入し、吸入空気と混合された上で、内燃機関10の燃焼室に流入する。そして、改質ガス中の可燃成分は、主燃料噴射装置18から噴射された燃料と共に燃焼室で燃焼する。ECU50には、改質運転時に内燃機関10の燃焼室に流入させるべき要求可燃成分量を運転条件等に基づいて決定するためのマップが記憶されている。ECU50は、燃焼室に流入する可燃成分量がその要求可燃成分量となるように、改質ガス流量をEGR弁40によって制御するとともに、空燃比を目標空燃比とする上で必要な総燃料量から、流入した可燃成分量を差し引いた残りの分の燃料を、主燃料噴射手段18に噴射させる。
The reformed gas containing the combustible component generated by the above reforming reaction flows into the intake passage 12 through the
改質ガスは、前述したように、燃料改質器24によって排気ガスの熱を回収した分だけ、元の燃料よりも熱量が増えている。よって、改質運転時には、改質ガスを吸気系に還流させて燃料の一部として内燃機関10で燃焼させることにより、システム全体としての熱効率が向上するので、内燃機関10の燃費性能を改善することができる。
As described above, the amount of heat of the reformed gas is greater than that of the original fuel by the amount of heat recovered from the exhaust gas by the
また、改質ガスを吸気系に還流させることは、EGR(Exhaust Gas Recirculation)の一種でもある。よって、改質運転によれば、EGRの一般的な効果、すなわちポンプ損失低減による燃費改善効果や燃焼温度低下によるNOx生成量低減効果などを得ることもできる。このことに関連して、改質運転には更に次のような利点がある。通常のEGR運転の場合には、EGR率を高くしていくと、燃焼が不安定になるので、EGR率には限界がある。これに対し、改質運転の場合には、高い燃焼性を有する(燃焼速度の速い)水素が改質ガスに含まれており、この水素が燃料と共に燃焼室で燃焼する。このため、EGR率を高くしても燃焼が不安定になりにくく、EGR率の限界を高くすることができる。よって、改質運転時には、大量EGRが可能となるので、ポンプ損失低減による燃費改善効果や燃焼温度低下によるNOx生成量低減効果などをより大きく発揮させることができる。 In addition, refluxing the reformed gas to the intake system is also a kind of EGR (Exhaust Gas Recirculation). Therefore, according to the reforming operation, it is possible to obtain a general effect of EGR, that is, a fuel efficiency improvement effect by reducing pump loss, a NOx generation amount reducing effect by reducing combustion temperature, and the like. In this connection, the reforming operation has the following advantages. In the case of normal EGR operation, if the EGR rate is increased, combustion becomes unstable, and therefore there is a limit to the EGR rate. On the other hand, in the reforming operation, hydrogen having high combustibility (high combustion speed) is contained in the reformed gas, and this hydrogen is combusted together with the fuel in the combustion chamber. For this reason, even if the EGR rate is increased, combustion is not likely to become unstable, and the limit of the EGR rate can be increased. Therefore, during the reforming operation, a large amount of EGR is possible, so that the fuel efficiency improvement effect due to the pump loss reduction and the NOx generation amount reduction effect due to the reduction in the combustion temperature can be exhibited more greatly.
(非改質運転)
本実施形態の内燃機関10は、上述したような燃料改質を利用せず、主燃料噴射装置18から噴射する燃料のみを燃焼させて運転することも可能となっている。このような運転を以下「非改質運転」と称する。非改質運転には、EGR通路32,36を介してEGRガスを吸気通路12に還流させる通常のEGRを伴うEGR運転と、EGR弁40を閉じることによりEGR通路32,36にEGRガスを流さないようにする非EGR運転とが含まれる。
(Non-reforming operation)
The
(ノックコントロール制御)
内燃機関においては、点火時期が早過ぎるとノッキングを生ずる。一方、燃費が最良となる点火時期(MBT)は、進角側に存在する。このため、燃費を改善するためには、ノッキングが生じない範囲で点火時期をなるべく進角することが望ましい。そこで、本実施形態において、ECU50は、ノックセンサ60によってノッキングの発生が検知されるまでは点火時期を徐々に進角させていき、ノッキングが検知された場合には点火時期を遅角させることによってノッキングを防止する制御(以下「ノックコントロール制御」と称する)を実行可能になっている。
(Knock control control)
In an internal combustion engine, knocking occurs when the ignition timing is too early. On the other hand, the ignition timing (MBT) that provides the best fuel efficiency exists on the advance side. For this reason, in order to improve fuel consumption, it is desirable to advance the ignition timing as much as possible within a range in which knocking does not occur. Thus, in the present embodiment, the
(点火時期制御)
内燃機関においては、一般に、機関回転数や機関負荷等の運転条件に応じて、適正な点火時期が変化する。このため、従来より、機関回転数や機関負荷等の運転条件に応じた適正な基本点火時期を算出する点火時期マップをECU50に予め記憶しておき、その点火時期マップを用いて点火時期を制御することが行われている。
(Ignition timing control)
In an internal combustion engine, in general, an appropriate ignition timing changes according to operating conditions such as engine speed and engine load. For this reason, conventionally, an ignition timing map for calculating an appropriate basic ignition timing in accordance with operating conditions such as engine speed and engine load is stored in the
更に、本実施形態の内燃機関10においては、改質運転時と非改質運転時とで、適正な点火時期が異なる。非改質運転時には、主燃料噴射装置18から噴射された燃料のみが燃焼室で燃焼する。これに対し、改質運転時には、主燃料噴射装置18から噴射された燃料に加えて、改質ガス中の可燃成分が燃焼室で燃焼する。改質ガス中の可燃成分、特に水素は、液体燃料と比べ燃焼速度が極めて速い。よって、改質運転時には、全体としての燃焼速度も速くなり、燃焼期間が短くなるので、適正な点火時期は非改質運転時に比べて遅くなる。
Furthermore, in the
そこで、本実施形態では、非改質運転時に使用する非改質運転用点火時期マップと、改質運転時に使用する改質運転用点火時期マップとの2種類のマップをECU50に記憶している。機関回転数や機関負荷等の運転条件が同じである場合、改質運転用点火時期マップにより算出される点火時期は、非改質運転用点火時期マップにより算出される点火時期と比べ、燃焼室に流入する所期の水素量に応じた遅角幅の分だけ遅くなるように設定されている。
Therefore, in this embodiment, the
上述したように、改質運転時に点火時期を適正にするためには、非改質運転時に比べて点火時期を遅角することが必要である。その点火時期遅角量は、燃焼室に流入する水素量に応じて変化する。図2は、その関係、つまり、改質運転時に適正点火時期とするために必要な点火時期遅角量と、燃焼室に流入する水素量との関係を示す図である。燃焼室に流入する水素量が多い場合ほど、燃焼速度が速くなるので、適正点火時期はより遅い時期になる。このため、図2に示すように、改質運転時に必要な点火時期遅角量は、燃焼室に流入する水素量が多い場合ほど、大きくなる。 As described above, in order to make the ignition timing appropriate during the reforming operation, it is necessary to retard the ignition timing as compared with the non-reforming operation. The ignition timing retardation amount changes in accordance with the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber. FIG. 2 is a diagram showing the relationship, that is, the relationship between the ignition timing retard amount necessary for obtaining the proper ignition timing during the reforming operation and the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber. As the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber increases, the combustion speed increases, so the proper ignition timing becomes later. For this reason, as shown in FIG. 2, the ignition timing retardation amount required during the reforming operation becomes larger as the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber increases.
改質運転時において、ECU50は、前述したように、燃焼室に流入する可燃成分量が、機関回転数や機関負荷等に応じた要求量となるように制御する。改質ガス中の可燃成分、すなわち水素と一酸化炭素とは、前述した化学反応式に示すように、一定の割合で生成する。このため、燃焼室に流入する可燃成分量が要求量に一致すれば、燃焼室に流入する水素量が決定され、その水素量と図2に示す関係とに基づいて、必要な点火時期遅角量も決定される。改質用点火時期マップは、このようにして決定される必要な点火時期遅角量の分だけ、非改質用点火時期マップよりも遅い点火時期を算出するように設定されている。よって、燃焼室に流入する可燃成分量が要求量に精度良く制御されている場合には、改質用点火時期マップを使用することにより、適切な基本点火時期を算出することができる。
During the reforming operation, as described above, the
しかしながら、改質用燃料の噴射を開始しても、燃焼室に流入する水素量は、ゼロから一気に要求量まで立ち上がるものではなく、水素量を要求量に到達させるまでには時間がかかる。すなわち、非改質運転から改質運転へ切り換えた直後は、燃焼室に流入する水素量は未だ要求量に達しておらず、よって、必要な点火時期遅角量は小さい。このため、非改質運転から改質運転への切り換え直後に、点火時期マップを改質運転用のものに切り換えてしまうと、点火時期遅角量が大きくなり過ぎてしまう。 However, even if the injection of reforming fuel is started, the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber does not rise from zero to the required amount at once, and it takes time to reach the required amount of hydrogen. That is, immediately after switching from the non-reforming operation to the reforming operation, the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber has not yet reached the required amount, and therefore the required ignition timing retardation amount is small. For this reason, if the ignition timing map is switched to that for the reforming operation immediately after switching from the non-reforming operation to the reforming operation, the ignition timing retardation amount becomes too large.
一方、非改質運転から改質運転へ切り換えた直後、非改質運転用点火時期マップによって算出される基本点火時期をそのまま使用した場合には、点火時期が早過ぎる状態となる。ノックコントロール制御による補正幅は小さいので、このような場合には、点火時期の遅角補正が間に合わなくなり、ノッキングやプレイグニション等の異常燃焼を生ずることになる。 On the other hand, immediately after switching from the non-reforming operation to the reforming operation, if the basic ignition timing calculated from the ignition timing map for non-reforming operation is used as it is, the ignition timing becomes too early. Since the correction range by the knock control control is small, in such a case, the retard correction of the ignition timing is not in time, and abnormal combustion such as knocking or pre-ignition occurs.
従って、改質運転への切り換え後の異常燃焼を防止するためには、改質運転開始後、可燃成分を含んだ改質ガスが燃焼室に到達する前に、予め点火時期を遅角することが望ましい。その一方で、点火時期を遅角補正した後、改質ガスが燃焼室に到達するまでの間の時間が長すぎると、その間、内燃機関10のトルクが低下する。このため、ドライバビリティに悪影響を与える。すなわち、非改質運転から改質運転へ切り換える際には、点火時期を遅角補正するタイミングを、可燃成分を含んだ改質ガスが燃焼室に到達する直前のタイミングに精度良く一致させることが望ましい。
Therefore, in order to prevent abnormal combustion after switching to the reforming operation, the ignition timing should be retarded in advance after the reforming operation starts and before the reformed gas containing combustible components reaches the combustion chamber. Is desirable. On the other hand, if the time until the reformed gas reaches the combustion chamber after the ignition timing is corrected to be retarded is too long, the torque of the
しかしながら、改質用燃料を噴射してから改質ガス(可燃成分)が燃焼室に到達するまでには、噴射された改質用燃料が燃料改質触媒26に到達するのに要する遅れと、燃料改質触媒26において改質反応が生じて可燃成分が生成するのに要する遅れと、その可燃成分を含んだ改質ガスが燃料改質触媒26から燃焼室に到達するのに要する遅れとの、3つの遅れが発生する。よって、改質ガスが燃焼室に到達する時間を内燃機関10の運転状態のみから精度良く予測することは極めて困難である。
However, there is a delay required for the injected reforming fuel to reach the
更に、次のような問題もある。燃料改質触媒26で生ずる改質反応量は、改質用燃料の噴射量に依存するだけでなく、燃料改質触媒26の温度等の諸条件にも依存する。このため、改質用燃料の噴射開始直後は、燃料改質触媒26で生ずる改質反応量が不安定であり、燃焼室に流入する水素量も不安定となるので、その水素量に応じて適正点火時期も変化する。よって、改質運転開始後、改質ガスが燃焼室に到達する前に予め点火時期を遅角する場合の遅角量を一律に制御すると、点火時期を適正点火時期に精度良く一致させることができない。
There are also the following problems. The amount of reforming reaction occurring in the
そこで、本実施形態のシステムでは、水素濃度センサ58を設けることにより、改質ガスが燃焼室に流入するタイミングと、その流入する水素量とを直接的に検出し、その検出された燃焼室への水素の実流入量に基づいて、点火時期を制御することとした。
Therefore, in the system of the present embodiment, by providing the
すなわち、本実施形態のシステムでは、燃料改質触媒26において改質反応が開始し、水素が発生し始めた場合には、そのことを水素濃度センサ58によって検知することができる。改質ガス(水素)が水素濃度センサ58から燃焼室に到達するまでに要する遅れ時間は、改質ガス流量(すなわちEGR流量)と、水素濃度センサ58から燃焼室までの通路容積と、機関回転数とに基づいて、精度良く算出することができる。よって、水素濃度センサ58によって水素の発生を検知すれば、燃焼室に改質ガス(水素)が流入するタイミングを正確に知ることができる。このため、最適なタイミング、つまり燃焼室に改質ガスが流入する直前のタイミングで、点火時期を遅角補正することができる。
That is, in the system of the present embodiment, when the reforming reaction starts in the
また、その際の点火時期遅角量については、水素濃度センサ58によって検出される水素濃度に基づいて、最適な遅角量となるように制御することができる。すなわち、まず、検出された水素濃度に、改質ガス流量を乗ずることにより、EGR通路36を流れる水素量を算出する。次いで、その水素流量と、水素濃度センサ58から燃焼室までの到達遅れ時間とに基づいて、燃焼室に流入する実際の水素量を算出する。そして、この燃焼室に流入する実際の水素量に基づいて、図2に示す関係に従い、点火時期を実行する。このようにして、本実施形態によれば、燃料改質触媒26に流入する実際の水素量を検出し、その水素量に基づいて点火時期の遅角補正することができる。これにより、非改質運転から改質運転へ切り換え直後の、改質反応量が不安定な状態においても、点火時期を適正な時期に精度良く制御することができ、ノッキングやプレイグニションなどの燃焼異常が生ずることを確実に防止することができる。
Further, the ignition timing retard amount at that time can be controlled to be an optimum retard amount based on the hydrogen concentration detected by the
[実施の形態1における具体的処理]
図3および図4は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。非改質運転から改質運転に切り換える際には、まず、図3に示す改質遅角制御のルーチンが実行される。この図3に示すルーチンの実行中は、非改質用点火時期マップが引き続き使用される。
[Specific Processing in Embodiment 1]
3 and 4 are flowcharts of routines executed by the
図3に示すルーチンによれば、まず、改質用燃料噴射装置34により、改質用燃料の噴射が開始される(ステップ100)。次いで、水素濃度センサ58により検出される水素濃度が読み込まれる(ステップ102)、更に、機関回転数、機関負荷、EGR弁40の開度等の運転条件が読み込まれる(ステップ104)。
According to the routine shown in FIG. 3, first, reforming fuel injection is started by the reforming fuel injection device 34 (step 100). Next, the hydrogen concentration detected by the
続いて、点火時期遅角量が次のようにして決定される(ステップ106)。まず、上記ステップ104で読み込まれた運転条件に基づいて、EGR通路36を流れる改質ガス流量が算出される。この改質ガス流量の算出は、EGR流量の算出方法と同様である。すなわち、改質ガス流量は、機関回転数、機関負荷、EGR弁40の開度等に基づいて、公知の手法によって算出することができる。次いで、上記ステップ102で読み込まれた水素濃度と、改質ガス流量とを乗ずることにより、EGR通路58を流れる水素量(EGR通路36における水素流量)が算出される。更に、改質ガスが水素濃度センサ58から燃焼室に到達するまでに要する到達遅れ時間が、改質ガス流量、水素濃度センサ58から燃焼室までの通路容積、機関回転数などに基づいて算出される。そして、上記のようにして算出されたEGR通路36の水素流量および改質ガス到達遅れ時間に基づいて、燃焼室に現在流入している実際の水素量を算出することができる。ECU50には、図2に示すマップが予め記憶されており、そのマップと、上記のようにして算出された燃焼室への水素流入量とに基づいて、点火時期を適正時期にするために必要な点火時期遅角量が算出される。このようにして、必要な点火時期遅角量が算出されたら、その分だけ、点火時期を実際に遅角させる処理が実行される(ステップ108)。
Subsequently, the ignition timing retardation amount is determined as follows (step 106). First, the flow rate of the reformed gas flowing through the
以上説明したような本実施形態の制御によれば、水素濃度センサ58によって水素の発生を検知することにより、燃焼室に改質ガス(水素)が流入する直前の正確なタイミングで、点火時期を遅角補正することができる。このため、点火時期を遅角補正するタイミングが、燃焼室に改質ガスが流入するタイミングに対して遅すぎることによってノッキングやプレイグニションなどの異常燃焼が生じたり、逆に、点火時期を遅角補正するタイミングが、燃焼室に改質ガスが流入するタイミングに対して早すぎることによって内燃機関10のトルクが低下したりするようなことを、確実に防止することができる。
According to the control of the present embodiment as described above, by detecting the generation of hydrogen by the
また、本実施形態によれば、燃焼室に実際に流入する水素量を検出し、その水素量に応じた適正な点火時期遅角量を実現することができる。このため、改質用燃料の噴射を開始した直後において、改質反応量が不安定で予測困難な状態であっても、燃焼室に流入する水素量に応じた最適な点火時期に精度良く制御することができる。このため、ノッキングやプレイグニションなどの異常燃焼が生ずることをより確実に防止することができる。 Further, according to the present embodiment, the amount of hydrogen actually flowing into the combustion chamber can be detected, and an appropriate ignition timing retardation amount corresponding to the amount of hydrogen can be realized. For this reason, immediately after the start of reforming fuel injection, even when the reforming reaction amount is unstable and difficult to predict, it is accurately controlled to the optimal ignition timing according to the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber. can do. For this reason, it can prevent more reliably that abnormal combustion, such as knocking and preignition, arises.
本実施形態では、上記のような改質遅角制御は、燃料改質触媒26での改質反応量が安定し、可燃成分の生成量が要求量に精度良く一致したと判断できるような所定の条件が成立するまで(例えば、所定時間が経過するまで)、実行される。
In the present embodiment, the reforming delay angle control as described above is performed in such a manner that the amount of reforming reaction in the
図4は、図3のルーチンで表される改質遅角制御の終了後、点火時期マップを改質運転用のものに切り換えるとともに、ノックコントロール制御を実行するためのルーチンである。すなわち、図4に示すルーチンによれば、上述したような改質遅角制御の終了後(ステップ110)、非改質運転用点火時期マップから改質運転用点火時期マップへの切り換えが実行されるとともに、ノックコントロール制御が開始される(ステップ112)。このステップ112の実行後は、基本点火時期が改質運転用点火時期マップによって算出される。このため、基本点火時期を、改質運転時に適した遅い時期に設定することができるので、ノッキングやプレイグニションなどの異常燃焼を確実に防止することができる。また、ノックコントロール制御が実行されることにより、ノッキングを生じない範囲で、点火時期をなるべく進角することができるので、点火時期をMBTに十分に近づけることができる。このため、優れた熱効率が得られる。
FIG. 4 is a routine for switching the ignition timing map to that for reforming operation and executing knock control control after the end of the reforming delay angle control represented by the routine of FIG. That is, according to the routine shown in FIG. 4, after the above-described reforming delay angle control is completed (step 110), switching from the non-reforming operation ignition timing map to the reforming operation ignition timing map is executed. In addition, knock control control is started (step 112). After execution of this
なお、上述した実施の形態1では、EGR通路36に水素濃度センサ58を設けているが、本発明では、水素濃度センサ58に代えて、一酸化炭素濃度を検出するCO濃度センサや、水素と一酸化炭素とを合わせた可燃成分の濃度を検出する水素・CO濃度センサを用いてもよい。前述した化学反応式に示されるように、水素と一酸化炭素とは一定の割合で生成するので、一酸化炭素の濃度、あるいは水素と一酸化炭素との合計の濃度から、水素濃度を算出することが可能である。よって、CO濃度センサあるいは水素・CO濃度センサを用いた場合であっても、本実施形態と同様の制御を実行することができる。
In the first embodiment described above, the
また、本実施形態では、水素濃度センサ58によって検出された水素濃度に改質ガス流量を乗じて得られる水素量に応じて点火時期を補正しているが、本発明では、水素濃度のみに基づいて点火時期を補正するようにしてもよい。
In the present embodiment, the ignition timing is corrected according to the amount of hydrogen obtained by multiplying the hydrogen concentration detected by the
また、本実施形態では、非改質運転から改質運転へ切り換える場合に、非改質運転用点火時期マップを基礎とし、燃焼室に流入する水素量あるいは水素濃度が多いほど遅角方向に点火時期を補正するものとして説明したが、本発明では、改質運転用点火時期マップを基礎とし、燃焼室に流入する水素量あるいは水素濃度が少ないほど進角方向に点火時期を補正するようにしてもよい。 Further, in this embodiment, when switching from non-reforming operation to reforming operation, the ignition timing map for non-reforming operation is used as a basis, and as the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber or the hydrogen concentration increases, the ignition is delayed. Although described as correcting the timing, in the present invention, based on the ignition timing map for reforming operation, the ignition timing is corrected in the advance direction as the amount of hydrogen flowing into the combustion chamber or the hydrogen concentration decreases. Also good.
また、本実施形態では、非改質運転から改質運転へ切り換える場合の点火時期制御について説明したが、本発明は、改質運転から非改質運転へ切り換える場合の点火時期制御にも適用可能である。 In this embodiment, the ignition timing control when switching from non-reforming operation to reforming operation has been described. However, the present invention is also applicable to ignition timing control when switching from reforming operation to non-reforming operation. It is.
また、本実施形態では、水素濃度センサ58によって検出された水素濃度に基づく点火時期補正を、非改質運転と改質運転との移行期間において実行する場合について説明したが、本発明では、水素濃度に基づく点火時期補正を改質運転中に常に実行するようにしてもよい。
In the present embodiment, the case where the ignition timing correction based on the hydrogen concentration detected by the
また、本実施形態では、燃料改質器24において、内燃機関10の排気ガスの熱を燃料改質触媒26に伝熱させ、改質反応に吸熱させるようにしているが、本発明は、燃料改質触媒26に加える熱を排気ガスの熱で賄う構成に限定されるものではない。すなわち、本発明では、燃料改質触媒26をヒータや燃焼器などで加熱する構成としてもよい。
In the present embodiment, in the
また、上述した実施の形態1においては、改質用燃料噴射装置34が前記第1および第2の発明における「改質用燃料噴射手段」に、燃料改質器24が前記第1および第2の発明における「熱供給手段」に、水素濃度センサ58が前記第1および第2の発明における「可燃成分濃度検出手段」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ102〜108の処理を実行することにより前記第1および第2の発明における「点火時期補正手段」が、機関回転数、機関負荷およびEGR弁40開度などに基づいて算出した改質ガス流量と、水素濃度センサ58により検出される水素濃度とを乗じた値を水素量として算出することにより前記第4の発明における「可燃成分量算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the reforming
10 内燃機関
12 吸気通路
14 吸気マニホールド
16 スロットル弁
18 主燃料噴射装置
20,28,30 排気通路
24 燃料改質器
26 燃料改質触媒
32,36 EGR通路
34 改質用燃料噴射装置
38 EGRクーラ
40 EGR弁
42 排気浄化触媒
44 燃料タンク
46 燃料配管
50 ECU
54 触媒温度センサ
56 排気ガスセンサ
58 水素濃度センサ
60 ノックセンサ
DESCRIPTION OF
54
Claims (6)
前記EGRガス中に改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、
前記EGR通路の途中であって前記改質用燃料噴射手段の下流側に配置され、前記EGRガスと前記改質用燃料とを改質反応させることにより、それらを、改質反応生成物である可燃成分を含む改質ガスに転換させる燃料改質触媒と、
前記改質反応に要する熱を前記燃料改質触媒に供給する熱供給手段と、
前記改質ガス中の可燃成分濃度を検出する可燃成分濃度検出手段と、
前記可燃成分濃度に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An EGR passage that recirculates EGR gas extracted from the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage;
Fuel reforming means for injecting reforming fuel into the EGR gas;
It is disposed in the middle of the EGR passage and downstream of the reforming fuel injection means, and reforms the EGR gas and the reforming fuel, so that they are reforming reaction products. A fuel reforming catalyst for converting to a reformed gas containing a combustible component;
Heat supply means for supplying heat required for the reforming reaction to the fuel reforming catalyst;
A combustible component concentration detecting means for detecting a combustible component concentration in the reformed gas;
Ignition timing correction means for correcting the ignition timing based on the combustible component concentration;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記EGRガス中に改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、
前記EGR通路の途中であって前記改質用燃料噴射手段の下流側に配置され、前記EGRガスと前記改質用燃料とを改質反応させることにより、それらを、改質反応生成物である可燃成分を含む改質ガスに転換させる燃料改質触媒と、
前記改質反応に要する熱を前記燃料改質触媒に供給する熱供給手段と、
前記改質ガス中の可燃成分濃度を検出する可燃成分濃度検出手段と、
前記可燃成分濃度検出手段により検出された信号に基づいて、前記可燃成分が前記内燃機関の燃焼室に到達する前に、予め点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An EGR passage that recirculates EGR gas extracted from the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage;
Fuel reforming means for injecting reforming fuel into the EGR gas;
It is disposed in the middle of the EGR passage and downstream of the reforming fuel injection means, and reforms the EGR gas and the reforming fuel, so that they are reforming reaction products. A fuel reforming catalyst for converting to a reformed gas containing a combustible component;
Heat supply means for supplying heat required for the reforming reaction to the fuel reforming catalyst;
A combustible component concentration detecting means for detecting a combustible component concentration in the reformed gas;
Ignition timing correction means for correcting the ignition timing in advance before the combustible component reaches the combustion chamber of the internal combustion engine based on the signal detected by the combustible component concentration detection means;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記点火時期補正手段は、前記可燃成分量が多い場合ほど点火時期を遅くすることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。 Combustible component amount calculating means for calculating the amount of combustible component recirculated to the internal combustion engine based on the combustible component concentration and the reformed gas flow rate flowing through the EGR passage;
4. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition timing correction means delays the ignition timing as the amount of the combustible component increases.
非改質運転時に非改質運転用点火時期マップに基づいて点火時期を算出する非改質運転点火時期算出手段と、
改質運転時に改質運転用点火時期マップに基づいて点火時期を算出する改質運転点火時期算出手段と、
を備え、
前記点火時期補正手段は、前記非改質運転用点火時期マップが使用される状態と前記改質運転用点火時期マップが使用される状態との間の移行期間において点火時期を補正することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。 Operation switching for switching between a reforming operation in which the reformed gas is recirculated to the intake passage while fuel is supplied by the reforming fuel injection means and a non-reforming operation in which no fuel is injected from the reforming fuel injection means. Means,
Non-reforming operation ignition timing calculating means for calculating the ignition timing based on the non-reforming operation ignition timing map during non-reforming operation;
A reforming operation ignition timing calculating means for calculating the ignition timing based on the reforming operation ignition timing map during the reforming operation;
With
The ignition timing correction means corrects the ignition timing in a transition period between a state where the non-reforming operation ignition timing map is used and a state where the reforming operation ignition timing map is used. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
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