JP2011007112A - Controller of internal combustion engine - Google Patents

Controller of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2011007112A
JP2011007112A JP2009151753A JP2009151753A JP2011007112A JP 2011007112 A JP2011007112 A JP 2011007112A JP 2009151753 A JP2009151753 A JP 2009151753A JP 2009151753 A JP2009151753 A JP 2009151753A JP 2011007112 A JP2011007112 A JP 2011007112A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
reforming
internal combustion
combustion engine
hydrocarbon molecules
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.)
Pending
Application number
JP2009151753A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Suzuki
崇史 鈴木
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso 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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2009151753A priority Critical patent/JP2011007112A/en
Publication of JP2011007112A publication Critical patent/JP2011007112A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To change a reforming condition of the fuel properly in accordance with the operating condition of the engine in a system to reform the fuel by casting the energy into the fuel for decomposing hydrocarbon molecules in the fuel.SOLUTION: An input energy calculation part 41 selects a proper reforming mode to the engine operating condition among a first reforming mode (the fuel not reformed in the mode), a second reforming mode (in the mode the fuel is reformed by decomposing hydrocarbon molecules of olefin series having many carbon atoms contained in the fuel), and a third reforming mode (in the mode, the fuel is reformed by decomposing all hydrocarbon molecules in the fuel), and calculates an input energy amount required to achieve the selected reforming mode. An input energy control part 42 controls a driving voltage of an ultrasonic radiation device 40 so as to achieve the required input energy amount. Thereby the reformed condition of the fuel is changed according to the energy amount by changing the energy amount to be cast into the fuel in accordance with the engine operating condition.

Description

本発明は、内燃機関の燃料にエネルギを投入することで燃料中の炭化水素分子を分解して燃料を改質する機能を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。   The present invention relates to an internal combustion engine control device having a function of reforming fuel by decomposing hydrocarbon molecules in the fuel by inputting energy into the fuel of the internal combustion engine.

内燃機関の燃料を改質する技術としては、例えば、特許文献1(特開2003−90239号公報)に記載されているように、燃料と空気の混合気に点火プラグで点火することによりアルデヒト量を増大させて着火性が高くなるように燃料を改質するようにしたものがある。   As a technique for reforming the fuel of an internal combustion engine, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-90239), the amount of aldehyde is obtained by igniting an air-fuel mixture with a spark plug. In some cases, the fuel is reformed so as to increase the ignitability.

また、特許文献2(特開2004−162586号公報)に記載されているように、燃料を加圧及び加熱して超臨界状態とし、この超臨界状態となった燃料を改質触媒に接触させることにより燃料中の高沸点成分(重質成分)を低沸点成分(軽質成分)に転化して燃料を改質するようにしたものもある。   Further, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-162586), the fuel is pressurized and heated to a supercritical state, and the fuel in the supercritical state is brought into contact with the reforming catalyst. In some cases, a high-boiling component (heavy component) in the fuel is converted into a low-boiling component (light component) to reform the fuel.

特開2003−90239号公報(第2頁等)JP 2003-90239 A (second page, etc.) 特開2004−162586号公報(第2頁等)JP 2004-162586 A (2nd page, etc.)

ところで、本発明者は、燃料にエネルギ(例えば超音波エネルギ等)を投入することで、燃料中の炭化水素分子の結合を解離して炭化水素分子をより炭素数の少ない分子に分解して、燃料の性状や組成を変化させて燃料を改質するシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。   By the way, the inventor of the present invention inputs energy (for example, ultrasonic energy) to the fuel, dissociates the bonds of hydrocarbon molecules in the fuel, decomposes the hydrocarbon molecules into molecules with fewer carbon atoms, We are researching a system for reforming fuel by changing the properties and composition of the fuel. The following new problems were found during the research process.

燃料中にはオレフィン系の炭化水素分子やパラフィン系の炭化水素分子が含まれているが、二重結合を持つオレフィン系の炭化水素分子は、二重結合を持たないパラフィン系の炭化水素分子よりも燃焼性が悪いため、燃料中にオレフィン系の炭化水素分子が多く含まれていると、内燃機関の冷間時等に燃料の燃焼性が悪化してスモークが発生し易くなる。このようにスモークが発生し易い領域では、燃料の改質によって燃料中のオレフィン系の炭化水素分子を減少させてスモークの発生を抑制することが好ましい。   The fuel contains olefinic hydrocarbon molecules and paraffinic hydrocarbon molecules, but olefinic hydrocarbon molecules with double bonds are more paraffinic than paraffinic hydrocarbon molecules without double bonds. However, since the combustibility is poor, if the fuel contains a large amount of olefinic hydrocarbon molecules, the combustibility of the fuel deteriorates when the internal combustion engine is cold, and smoke is likely to be generated. In such a region where smoke is likely to be generated, it is preferable to suppress the generation of smoke by reducing the number of olefinic hydrocarbon molecules in the fuel by reforming the fuel.

また、内燃機関の高回転・高負荷運転時や、外部EGR量(吸気側に還流される排出ガス量)や内部EGR量(筒内に残留する排出ガス量)が増加して燃焼性の悪化が懸念される領域では、燃料の改質によって燃料中の全ての炭化水素分子をより炭素数の少ない分子に分解して炭素数の多い炭化水素分子を減少させて燃料の着火性や燃焼性を向上させることが好ましい。   In addition, when the internal combustion engine is operated at a high speed and a high load, the external EGR amount (exhaust gas amount recirculated to the intake side) and the internal EGR amount (exhaust gas amount remaining in the cylinder) increase, resulting in deterioration of combustibility. In areas where there is a concern, the reforming of fuel breaks down all hydrocarbon molecules in the fuel into molecules with fewer carbon atoms, reducing the number of hydrocarbon molecules with more carbon atoms to improve the ignitability and combustibility of the fuel. It is preferable to improve.

また、スモークの発生が少なく、燃焼性が悪化する可能性が少ない領域では、燃料の改質を行わずに燃料に投入するエネルギを節約することが好ましい。燃料を改質して着火性を向上させると、ノッキングが発生し易くなるため、特に低回転・高負荷運転時等のノック領域では、燃料を改質しない方が好ましい。   Further, in an area where there is little generation of smoke and there is little possibility of deterioration in combustibility, it is preferable to save energy input to the fuel without reforming the fuel. When the fuel is reformed to improve the ignitability, knocking is likely to occur. Therefore, it is preferable not to reform the fuel, particularly in a knock region such as during low-speed / high-load operation.

これらの要求に対応するには、内燃機関の運転状態に応じて燃料の改質状態(例えば、改質の有無、分解する炭化水素分子の種類等)を変化させる必要があるが、上記従来技術では、内燃機関の運転状態に応じて燃料の改質状態を変化させることができない。   In order to meet these demands, it is necessary to change the reforming state of the fuel (for example, the presence or absence of reforming, the type of hydrocarbon molecules to be decomposed, etc.) according to the operating state of the internal combustion engine. Then, the reforming state of the fuel cannot be changed according to the operating state of the internal combustion engine.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の運転状態に応じて燃料の改質状態を変化させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can change the reforming state of the fuel in accordance with the operating state of the internal combustion engine.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の燃料にエネルギを投入することで燃料中の炭化水素分子を分解して燃料を改質する燃料改質手段を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の運転状態に基づいて燃料改質手段により燃料に投入するエネルギ量(以下「投入エネルギ量」という)を算出する投入エネルギ算出手段と、この投入エネルギ算出手段で算出した投入エネルギ量を実現するように燃料改質手段を制御する投入エネルギ制御手段とを備えた構成としたものである。   In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is directed to an internal combustion engine provided with fuel reforming means for reforming fuel by decomposing hydrocarbon molecules in the fuel by introducing energy into the fuel of the internal combustion engine. In the engine control device, the input energy calculation means for calculating the amount of energy input to the fuel by the fuel reforming means (hereinafter referred to as “input energy amount”) based on the operating state of the internal combustion engine, and the input energy calculation means The input energy control means for controlling the fuel reforming means so as to realize the input energy amount is provided.

燃料に投入するエネルギ量に応じて燃料の改質状態(例えば、改質の有無、分解する炭化水素分子の種類等)が変化することに着目して、本発明のように、内燃機関の運転状態(例えば、エンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温、外部EGR量、内部EGR量等)に基づいて投入エネルギ量を算出し、この投入エネルギ量を実現するように燃料改質手段を制御すれば、内燃機関の運転状態に応じて燃料に投入するエネルギ量を変化させて、そのエネルギ量に応じて燃料の改質状態を変化させることができる。これより、内燃機関の運転状態に応じて燃料の改質状態を適正に変化させることができる。   Focusing on the fact that the reforming state of the fuel (for example, the presence or absence of reforming, the type of hydrocarbon molecules to be decomposed, etc.) changes according to the amount of energy input to the fuel, the operation of the internal combustion engine as in the present invention. If the input energy amount is calculated based on the state (for example, engine speed, engine load, cooling water temperature, external EGR amount, internal EGR amount, etc.) and the fuel reforming means is controlled to realize this input energy amount The amount of energy input to the fuel can be changed according to the operating state of the internal combustion engine, and the reforming state of the fuel can be changed according to the amount of energy. Thereby, the reforming state of the fuel can be appropriately changed according to the operating state of the internal combustion engine.

この場合、請求項2のように、燃料改質手段として、超音波を照射する超音波照射装置を用い、この超音波照射装置により燃料に超音波を照射することで燃料中の炭化水素分子を熱分解するようにしても良い。つまり、燃料タンク内や燃料通路内等の燃料に超音波を照射することによって燃料中に気泡(キャビテーション)を生じさせ、この気泡が圧縮崩壊するときに生じる高温高圧場により燃料中の炭化水素分子を熱分解することができる。この場合、超音波を発生させる振動子の駆動電圧を変化させることで、超音波の振幅を変化させて燃料に投入するエネルギを変化させることができる。   In this case, as in claim 2, an ultrasonic irradiation device that irradiates ultrasonic waves is used as the fuel reforming means, and the fuel molecules are irradiated with ultrasonic waves by the ultrasonic irradiation device, so that hydrocarbon molecules in the fuel are removed. You may make it thermally decompose. That is, by irradiating the fuel in the fuel tank or the fuel passage with ultrasonic waves, bubbles (cavitation) are generated in the fuel, and hydrocarbon molecules in the fuel are generated by the high-temperature and high-pressure field generated when the bubbles are compressed and collapsed. Can be pyrolyzed. In this case, by changing the drive voltage of the vibrator that generates ultrasonic waves, the amplitude of the ultrasonic waves can be changed to change the energy input to the fuel.

或は、請求項3のように、燃料改質手段として、内燃機関の点火プラグを用い、この点火プラグにより燃料と空気の混合気にプラズマ放電することで燃料中の炭化水素分子をイオン化して分解するようにしても良い。このようにすれば、点火プラグを燃料改質手段として利用することができて、燃料改質手段を新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。この場合、点火プラグの放電電力を変化させることで、燃料に投入するエネルギを変化させることができる。   Alternatively, as described in claim 3, an ignition plug of an internal combustion engine is used as the fuel reforming means, and the spark plug discharges plasma into a mixture of fuel and air to ionize hydrocarbon molecules in the fuel. It may be disassembled. In this way, the spark plug can be used as the fuel reforming means, and it is not necessary to newly provide the fuel reforming means, and meet the demand for cost reduction, which is an important technical issue in recent years. Can do. In this case, the energy input to the fuel can be changed by changing the discharge power of the spark plug.

或は、請求項4のように、燃料改質手段として、内燃機関の吸気バルブ及び/又は排気バルブの少なくとも開閉時期を変化させる可変バルブ装置(例えば、可変バルブタイミング装置、可変バルブリフト装置等)と筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを用い、可変バルブ装置により排気行程後半に排気バルブと吸気バルブが両方とも閉弁した状態になる負のバルブオーバーラップ期間を設け、この負のバルブオーバーラップ期間内に燃料噴射弁により筒内に燃料を噴射することで燃料中の炭化水素分子を熱分解するようにしても良い。負のバルブオーバーラップ期間は、筒内に残留した高温の燃焼ガスが排気行程後半のピストンの上昇により圧縮されるため、筒内が高温で且つ高圧の状態になる。この負のバルブオーバーラップ期間内に筒内に1サイクル中の噴射量の一部又は全ての燃料を噴射すると、筒内に噴射された燃料が筒内で高温且つ高圧ガスに晒されるため、筒内に噴射された燃料中の炭化水素分子を熱分解することができる。このようにすれば、可変バルブ装置や燃料噴射弁を燃料改質手段として利用することができて、燃料改質手段を新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。この場合、吸気バルブや排気バルブの開閉時期を変化させて負のバルブオーバーラップ期間を変化させることで、筒内に残留した燃焼ガスの圧縮比を変化させて筒内の最大温度を変化させて燃料に投入するエネルギを変化させることができる。   Alternatively, as the fuel reforming means, a variable valve device (for example, a variable valve timing device, a variable valve lift device, etc.) that changes at least the opening / closing timing of the intake valve and / or the exhaust valve of the internal combustion engine as the fuel reforming means. And a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, and this variable valve device provides a negative valve overlap period in which both the exhaust valve and the intake valve are closed in the latter half of the exhaust stroke. The hydrocarbon molecules in the fuel may be thermally decomposed by injecting the fuel into the cylinder by the fuel injection valve during the overlap period. During the negative valve overlap period, the high-temperature combustion gas remaining in the cylinder is compressed by the rise of the piston in the latter half of the exhaust stroke, so that the cylinder is in a high temperature and high pressure state. If some or all of the fuel injected in one cycle is injected into the cylinder within this negative valve overlap period, the fuel injected into the cylinder is exposed to high temperature and high pressure gas in the cylinder. The hydrocarbon molecules in the fuel injected into the fuel can be pyrolyzed. In this way, the variable valve device and the fuel injection valve can be used as the fuel reforming means, and it is not necessary to newly provide the fuel reforming means. Can meet the demands of. In this case, the negative valve overlap period is changed by changing the opening and closing timing of the intake valve and exhaust valve, thereby changing the compression ratio of the combustion gas remaining in the cylinder and changing the maximum temperature in the cylinder. The energy input to the fuel can be changed.

前述したように、燃料中にはオレフィン系の炭化水素分子やパラフィン系の炭化水素分子が含まれているが、二重結合を持つオレフィン系の炭化水素分子は、二重結合を持たないパラフィン系の炭化水素分子よりも燃焼性が悪いため、燃料中にオレフィン系の炭化水素分子が多く含まれていると、内燃機関の冷間時等に燃料の燃焼性が悪化してスモークが発生し易くなる。ここで、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの方が、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性がある。また、炭素数が多い炭化水素分子の結合エネルギの方が、炭素数が少ない炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性がある。そこで、請求項5のように、燃料中の炭化水素分子の結合エネルギの特性に基づいて燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解するように投入エネルギ量を算出するようにすると良い。   As mentioned above, the fuel contains olefinic hydrocarbon molecules and paraffinic hydrocarbon molecules, but olefinic hydrocarbon molecules with double bonds are paraffinic without double bonds. Because the flammability is worse than that of hydrocarbon molecules, if the fuel contains many olefinic hydrocarbon molecules, the flammability of the fuel deteriorates and the smoke tends to be generated when the internal combustion engine is cold. Become. Here, there is a characteristic that the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules is smaller than the binding energy of paraffinic hydrocarbon molecules. Further, there is a characteristic that the binding energy of a hydrocarbon molecule having a large number of carbon atoms is smaller than the binding energy of a hydrocarbon molecule having a small number of carbon atoms. Therefore, as in claim 5, the amount of input energy is calculated based on the characteristics of the binding energy of hydrocarbon molecules in the fuel so as to decompose hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the olefin system in the fuel. good.

前者の特性(オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの方が、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性)から、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギとパラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの中間値を投入エネルギ量として算出して、燃料にエネルギを投入すれば、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも大きく、且つ、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいエネルギを投入することができ、パラフィン系の炭化水素分子を分解せずに、オレフィン系の炭化水素分子を分解することができ、これにより、パラフィン系の炭化水素分子を減少させずに、オレフィン系の炭化水素分子のみを減少させることができる。   Because of the former characteristic (the characteristic that the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules is smaller than the binding energy of paraffinic hydrocarbon molecules), the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules and paraffinic hydrocarbon molecules By calculating the intermediate value of the binding energy of the fuel as the amount of input energy and putting the energy into the fuel, it is larger than the binding energy of the olefinic hydrocarbon molecules and smaller than the binding energy of the paraffinic hydrocarbon molecules. Energy can be input and olefinic hydrocarbon molecules can be decomposed without decomposing paraffinic hydrocarbon molecules, thereby reducing olefinic without reducing paraffinic hydrocarbon molecules. It is possible to reduce only the hydrocarbon molecules.

この場合、後者の特性(炭素数が多い炭化水素分子の結合エネルギの方が、炭素数が少ない炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性)から、炭素数によってはオレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギが、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも大きくなることも有り得るが、少なくとも内燃機関の燃料(例えばガソリン)に含まれる炭素数の範囲(例えば4〜12程度)では、そのような結合エネルギの大小関係が逆転することはない(つまりオレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギが、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも大きくなることはない)。更に、後者の特性から、オレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子の方が、オレフィン系で炭素数が少ない炭化水素分子よりも分解され易いため、炭素数が少ない炭化水素分子の割合が増加し、着火性や燃焼安定性の向上を図ることができる。   In this case, from the latter characteristic (characteristic that the binding energy of hydrocarbon molecules with a large number of carbon atoms is smaller than the binding energy of hydrocarbon molecules with a small number of carbon atoms), depending on the number of carbon atoms, The binding energy may be larger than the binding energy of paraffinic hydrocarbon molecules, but at least in the range of the number of carbons contained in the fuel (for example, gasoline) of the internal combustion engine (for example, about 4 to 12), The magnitude relationship of the binding energy is not reversed (that is, the binding energy of the olefinic hydrocarbon molecule is not greater than the binding energy of the paraffinic hydrocarbon molecule). Furthermore, because of the latter characteristics, olefinic hydrocarbon molecules with a large number of carbon atoms are more likely to be decomposed than olefinic hydrocarbon molecules with a small number of carbon atoms, which increases the proportion of hydrocarbon molecules with a small number of carbon atoms. In addition, it is possible to improve ignitability and combustion stability.

また、請求項6のように、内燃機関の運転状態に基づいて、燃料を改質しない第1の改質モードと、燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して燃料を改質する第2の改質モードと、燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質する第3の改質モードの中から1つの改質モードを選択し、その選択した改質モードに応じて投入エネルギ量を算出するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の運転状態に応じた適正な改質モードを第1の〜第3の改質モードの中から選択して、その選択した改質モードを実現するのに必要な投入エネルギ量を算出することができる。   Further, as in claim 6, based on the operating state of the internal combustion engine, the first reforming mode in which the fuel is not reformed, and the olefin-based hydrocarbon molecules in the fuel are decomposed to decompose the fuel molecules. One reforming mode is selected from the second reforming mode for reforming and the third reforming mode for reforming the fuel by decomposing all the hydrocarbon molecules in the fuel. The input energy amount may be calculated according to the quality mode. In this way, it is necessary to select an appropriate reforming mode according to the operating state of the internal combustion engine from the first to third reforming modes and realize the selected reforming mode. The amount of input energy can be calculated.

更に、請求項7のように、投入エネルギ算出手段で選択した改質モードに応じて内燃機関の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段を備えた構成としても良い。このようにすれば、内燃機関の制御パラメータ(例えば、燃料噴射時期、EGR弁の開度、吸気バルブや排気バルブの開閉時期等)を、選択した改質モードに対応した適正値に設定することができる。   Furthermore, as in claim 7, it may be configured to include a control parameter changing means for changing the control parameter of the internal combustion engine in accordance with the reforming mode selected by the input energy calculating means. In this way, the control parameters of the internal combustion engine (for example, fuel injection timing, EGR valve opening, intake valve / exhaust valve opening / closing timing, etc.) are set to appropriate values corresponding to the selected reforming mode. Can do.

また、請求項8のように、内燃機関の吸気バルブ及び/又は排気バルブの少なくとも開閉時期を変化させる可変バルブ装置(例えば、可変バルブタイミング装置、可変バルブリフト装置等)を備えたシステムでは、可変バルブ装置により排気バルブと吸気バルブが両方とも開弁した状態になるバルブオーバーラップ期間が長くなって筒内に吹き返されて残留する排出ガス量が増加するときに燃料の改質を実施するように投入エネルギ量を算出しても良い。このようにすれば、可変バルブ装置により内部EGR量(筒内に残留する排出ガス量)が増加して燃料の燃焼性の悪化が懸念されるときに、燃料の改質を実施して燃料の着火性や燃焼性を向上させることができる。   Further, in a system including a variable valve device (for example, a variable valve timing device, a variable valve lift device, etc.) that changes at least the opening / closing timing of an intake valve and / or an exhaust valve of an internal combustion engine as in claim 8 Fuel reforming is performed when the valve overlap period in which both the exhaust valve and the intake valve are opened by the valve device becomes long and the amount of remaining exhaust gas increases by being blown back into the cylinder. The amount of input energy may be calculated. In this way, when the variable valve device increases the internal EGR amount (exhaust gas amount remaining in the cylinder) and there is a concern about deterioration of fuel combustibility, the fuel is reformed to reduce the amount of fuel. Ignition and flammability can be improved.

また、請求項9のように、内燃機関の排出ガスの一部を吸気側に還流させる排出ガス還流装置を備えたシステムでは、排出ガス還流装置により吸気側に還流される排出ガス量が増加するときに燃料の改質を実施するように投入エネルギ量を算出しても良い。このようにすれば、排出ガス還流装置により外部EGR量(吸気側に還流される排出ガス量)が増加して燃料の燃焼性の悪化が懸念されるときに、燃料の改質を実施して燃料の着火性や燃焼性を向上させることができる。   Further, in the system including the exhaust gas recirculation device that recirculates a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake side as in claim 9, the amount of exhaust gas recirculated to the intake side by the exhaust gas recirculation device increases. Sometimes, the amount of input energy may be calculated so as to reform the fuel. In this way, when the exhaust gas recirculation device increases the amount of external EGR (the amount of exhaust gas recirculated to the intake side) and there is a concern about deterioration of fuel combustibility, fuel reforming is performed. The ignitability and combustibility of the fuel can be improved.

図1は本発明の実施例1におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine control system in Embodiment 1 of the present invention. 図2は実施例1の燃料改質システムの概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the fuel reforming system according to the first embodiment. 図3は実施例1の燃料改質ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of processing of the fuel reforming routine of the first embodiment. 図4は実施例1の改質モード判定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining the processing flow of the reforming mode determination routine of the first embodiment. 図5は実施例2の改質モード判定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining the processing flow of the reforming mode determination routine of the second embodiment. 図6は他の実施例の燃料改質システムの概略構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel reforming system according to another embodiment.

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。   Hereinafter, some embodiments embodying the mode for carrying out the present invention will be described.

本発明の実施例1を図1乃至図4に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ15によって開度調節されるスロットルバルブ16と、このスロットルバルブ16の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ17とが設けられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.
An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of the intake pipe 12 of the engine 11 that is an internal combustion engine, and an air flow meter 14 that detects the intake air amount is provided downstream of the air cleaner 13. A throttle valve 16 whose opening is adjusted by a motor 15 and a throttle opening sensor 17 that detects the opening (throttle opening) of the throttle valve 16 are provided on the downstream side of the air flow meter 14.

更に、スロットルバルブ16の下流側には、サージタンク18が設けられ、このサージタンク18に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ19が設けられている。また、サージタンク18には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド20が設けられ、各気筒の吸気マニホールド20の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ22が取り付けられ、各気筒の点火プラグ22の火花放電によって筒内の混合気に着火される。   Further, a surge tank 18 is provided on the downstream side of the throttle valve 16, and an intake pipe pressure sensor 19 for detecting the intake pipe pressure is provided in the surge tank 18. The surge tank 18 is provided with an intake manifold 20 that introduces air into each cylinder of the engine 11, and a fuel injection valve that injects fuel toward the intake port in the vicinity of the intake port of the intake manifold 20 of each cylinder. 21 is attached. An ignition plug 22 is attached to the cylinder head of the engine 11 for each cylinder, and the air-fuel mixture in the cylinder is ignited by spark discharge of the ignition plug 22 of each cylinder.

また、エンジン11には、吸気バルブ31のバルブタイミング(開閉時期)を変化させる吸気側可変バルブタイミング装置33(可変バルブ装置)と、排気バルブ32のバルブタイミングを変化させる排気側可変バルブタイミング装置34(可変バルブ装置)とが設けられている。   The engine 11 includes an intake side variable valve timing device 33 (variable valve device) that changes the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve 31 and an exhaust side variable valve timing device 34 that changes the valve timing of the exhaust valve 32. (Variable valve device).

一方、エンジン11の排気管23には、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーン等を検出する排出ガスセンサ24(空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられ、この排出ガスセンサ24の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒25が設けられている。   On the other hand, the exhaust pipe 23 of the engine 11 is provided with an exhaust gas sensor 24 (air-fuel ratio sensor, oxygen sensor, etc.) for detecting the air-fuel ratio or rich / lean of the exhaust gas. A catalyst 25 such as a three-way catalyst for purifying gas is provided.

排気管23のうちの排出ガスセンサ24の上流側と吸気管12のうちのスロットルバルブ16の下流側のサージタンク18との間には、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのEGR配管35が接続され、このEGR配管35の途中に外部EGR量(吸気側に還流される排出ガス量)を調整するEGR弁36が設けられている。これらのEGR配管35、EGR弁36等からEGR装置37(排出ガス還流装置)が構成されている。   Between the upstream side of the exhaust gas sensor 24 in the exhaust pipe 23 and the surge tank 18 on the downstream side of the throttle valve 16 in the intake pipe 12, an EGR pipe for returning a part of the exhaust gas to the intake side 35 is connected, and an EGR valve 36 for adjusting the external EGR amount (the amount of exhaust gas recirculated to the intake side) is provided in the middle of the EGR pipe 35. An EGR device 37 (exhaust gas recirculation device) is constituted by the EGR pipe 35, the EGR valve 36, and the like.

また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ26や、ノッキングを検出するノックセンサ27が取り付けられている。また、クランク軸28の外周側には、クランク軸28が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ29が取り付けられ、このクランク角センサ29の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。   A cooling water temperature sensor 26 that detects the cooling water temperature and a knock sensor 27 that detects knocking are attached to the cylinder block of the engine 11. A crank angle sensor 29 that outputs a pulse signal every time the crankshaft 28 rotates by a predetermined crank angle is attached to the outer peripheral side of the crankshaft 28, and the crank angle and the engine are determined based on the output signal of the crank angle sensor 29. The rotation speed is detected.

これら各種センサの出力は、制御回路(以下「ECU」と表記する)30に入力される。このECU30は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁21の燃料噴射量や点火プラグ22の点火時期を制御する。   Outputs of these various sensors are input to a control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 30. The ECU 30 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium) so that the fuel injection amount of the fuel injection valve 21 can be determined according to the engine operating state. The ignition timing of the spark plug 22 is controlled.

次に、図2に基づいて燃料改質システムの概略構成を説明する。
燃料を貯溜する燃料タンク38内には、燃料を汲み上げる燃料ポンプ(図示せず)が設けられ、この燃料ポンプから吐出される燃料が、燃料配管39を通してエンジン11の燃料噴射弁21(図1参照)に供給される。また、燃料タンク38内の燃料に超音波を照射する超音波照射装置40(燃料改質手段)が設けられている。この超音波照射装置40により燃料タンク38内の燃料に超音波を照射することによって燃料中に気泡(キャビテーション)を生じさせ、この気泡が圧縮崩壊するときに生じる高温高圧場により燃料中の炭化水素分子を熱分解して燃料を改質する(炭化水素分子の結合を解離して炭化水素分子をより炭素数の少ない分子に分解して、燃料の性状や組成を変化させる)。この場合、超音波を発生させる振動子の駆動電圧を変化させることで、超音波の振幅を変化させて燃料に投入するエネルギを変化させることができる。
Next, a schematic configuration of the fuel reforming system will be described with reference to FIG.
A fuel pump (not shown) for pumping up fuel is provided in the fuel tank 38 for storing fuel, and fuel discharged from the fuel pump passes through the fuel pipe 39 and the fuel injection valve 21 of the engine 11 (see FIG. 1). ). Further, an ultrasonic irradiation device 40 (fuel reforming means) for irradiating the fuel in the fuel tank 38 with ultrasonic waves is provided. The ultrasonic irradiation device 40 irradiates the fuel in the fuel tank 38 with ultrasonic waves to generate bubbles (cavitation) in the fuel, and the hydrocarbons in the fuel are generated by a high-temperature and high-pressure field generated when the bubbles are compressed and collapsed. The fuel is reformed by pyrolyzing the molecules (dissociating the bonds of the hydrocarbon molecules to decompose the hydrocarbon molecules into molecules with fewer carbon atoms, thereby changing the properties and composition of the fuel). In this case, by changing the driving voltage of the vibrator that generates ultrasonic waves, the amplitude of the ultrasonic waves can be changed to change the energy input to the fuel.

本実施例1では、燃料に投入するエネルギ量に応じて燃料の改質状態(例えば、改質の有無、分解する炭化水素分子の種類等)が変化することに着目して、ECU30の投入エネルギ算出部41(投入エネルギ算出手段)で、エンジン運転状態に基づいて超音波照射装置40により燃料に投入するエネルギ量(以下「投入エネルギ量」という)を算出し、超音波照射装置40の投入エネルギ制御部42(投入エネルギ制御手段)では、投入エネルギ算出部41で算出した投入エネルギ量を実現するように超音波照射装置40の駆動電圧(振動子の駆動電圧)を制御する。これにより、エンジン運転状態に応じて燃料に投入するエネルギ量を変化させて、そのエネルギ量に応じて燃料の改質状態を変化させる。尚、ECU30とは別の制御回路に投入エネルギ算出部41の機能を持たせた構成としても良い。   In the first embodiment, paying attention to the fact that the reforming state of the fuel (for example, the presence or absence of reforming, the type of hydrocarbon molecules to be decomposed, etc.) changes according to the amount of energy input to the fuel, the input energy of the ECU 30 The calculation unit 41 (input energy calculation means) calculates the amount of energy (hereinafter referred to as “input energy amount”) that is input to the fuel by the ultrasonic irradiation device 40 based on the engine operating state, and the input energy of the ultrasonic irradiation device 40 is calculated. The control unit 42 (input energy control means) controls the drive voltage (drive voltage of the vibrator) of the ultrasonic irradiation device 40 so as to realize the input energy amount calculated by the input energy calculation unit 41. Thus, the amount of energy input to the fuel is changed according to the engine operating state, and the reformed state of the fuel is changed according to the amount of energy. In addition, it is good also as a structure which gave the function of the input energy calculation part 41 to the control circuit different from ECU30.

燃料中にはオレフィン系の炭化水素分子やパラフィン系の炭化水素分子が含まれているが、二重結合を持つオレフィン系の炭化水素分子は、二重結合を持たないパラフィン系の炭化水素分子よりも燃焼性が悪いため、燃料中にオレフィン系の炭化水素分子が多く含まれていると、エンジン11の冷間時等に燃料の燃焼性が悪化してスモークが発生し易くなる。ここで、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの方が、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性がある。また、炭素数が多い炭化水素分子の結合エネルギの方が、炭素数が少ない炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性がある。   The fuel contains olefinic hydrocarbon molecules and paraffinic hydrocarbon molecules, but olefinic hydrocarbon molecules with double bonds are more paraffinic than paraffinic hydrocarbon molecules without double bonds. However, since the combustibility is poor, if the fuel contains a lot of olefinic hydrocarbon molecules, the combustibility of the fuel deteriorates when the engine 11 is cold, and smoke is likely to be generated. Here, there is a characteristic that the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules is smaller than the binding energy of paraffinic hydrocarbon molecules. Further, there is a characteristic that the binding energy of a hydrocarbon molecule having a large number of carbon atoms is smaller than the binding energy of a hydrocarbon molecule having a small number of carbon atoms.

前者の特性(オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの方が、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性)から、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギとパラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの中間値を投入エネルギ量として算出して、燃料にエネルギを投入すれば、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも大きく、且つ、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいエネルギを投入することができ、パラフィン系の炭化水素分子を分解せずに、オレフィン系の炭化水素分子を分解することができ、これにより、パラフィン系の炭化水素分子を減少させずに、オレフィン系の炭化水素分子のみを減少させることができる。   Because of the former characteristic (the characteristic that the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules is smaller than the binding energy of paraffinic hydrocarbon molecules), the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules and paraffinic hydrocarbon molecules By calculating the intermediate value of the binding energy of the fuel as the amount of input energy and putting the energy into the fuel, it is larger than the binding energy of the olefinic hydrocarbon molecules and smaller than the binding energy of the paraffinic hydrocarbon molecules. Energy can be input and olefinic hydrocarbon molecules can be decomposed without decomposing paraffinic hydrocarbon molecules, thereby reducing olefinic without reducing paraffinic hydrocarbon molecules. It is possible to reduce only the hydrocarbon molecules.

この場合、後者の特性(炭素数が多い炭化水素分子の結合エネルギの方が、炭素数が少ない炭化水素分子の結合エネルギよりも小さいという特性)から、炭素数によってはオレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギが、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも大きくなることも有り得るが、少なくともエンジン11の燃料(例えばガソリン)に含まれる炭素数の範囲(例えば4〜12程度)では、そのような結合エネルギの大小関係が逆転することはない(つまりオレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギが、パラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギよりも大きくなることはない)。更に、後者の特性から、オレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子の方が、オレフィン系で炭素数が少ない炭化水素分子よりも分解され易いため、炭素数が少ない炭化水素分子の割合が増加し、着火性や燃焼安定性の向上を図ることができる。   In this case, from the latter characteristic (characteristic that the binding energy of hydrocarbon molecules with a large number of carbon atoms is smaller than the binding energy of hydrocarbon molecules with a small number of carbon atoms), depending on the number of carbon atoms, The binding energy may be larger than the binding energy of paraffinic hydrocarbon molecules, but at least in the range of the number of carbons contained in the fuel (for example, gasoline) of the engine 11 (for example, about 4 to 12), The magnitude relationship of the binding energy is not reversed (that is, the binding energy of the olefinic hydrocarbon molecule is not greater than the binding energy of the paraffinic hydrocarbon molecule). Furthermore, because of the latter characteristics, olefinic hydrocarbon molecules with a large number of carbon atoms are more likely to be decomposed than olefinic hydrocarbon molecules with a small number of carbon atoms, which increases the proportion of hydrocarbon molecules with a small number of carbon atoms. In addition, it is possible to improve ignitability and combustion stability.

本実施例1では、投入エネルギ算出部41で、エンジン運転状態に基づいて、燃料を改質しない第1の改質モードと、燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して燃料を改質する第2の改質モードと、燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質する第3の改質モードの中から1つの改質モードを選択し、その選択した改質モードに応じて投入エネルギ量を算出する。   In the first embodiment, the input energy calculation unit 41 decomposes the first reforming mode in which the fuel is not reformed based on the engine operating state and the olefinic hydrocarbon molecule having a large number of carbon atoms in the fuel. One reforming mode is selected from the second reforming mode for reforming the fuel and the third reforming mode for reforming the fuel by decomposing all the hydrocarbon molecules in the fuel. The input energy amount is calculated according to the reforming mode.

具体的には、(1) スモーク発生量が元々少なく、燃焼性が悪化する可能性が少ない領域では、燃料の改質を行わずに投入するエネルギを節約することが好ましい。特に燃料を改質すると、着火性が向上する一方、異常燃焼を起こすノッキングに対する耐性が低下するため、低回転・高負荷運転時等のノック領域では、燃料を改質しない方が好ましい。このような運転状態では、第1の改質モードを選択する。第1の改質モードを選択した場合には、投入エネルギ量を0に設定して、燃料を改質しない。   Specifically, (1) In an area where the amount of smoke generated is originally small and the possibility of deterioration in combustibility is low, it is preferable to save energy to be input without reforming the fuel. In particular, reforming the fuel improves the ignitability, but also reduces the resistance to knocking that causes abnormal combustion. Therefore, it is preferable not to reform the fuel in a knock region such as during low-speed / high-load operation. In such an operating state, the first reforming mode is selected. When the first reforming mode is selected, the input energy amount is set to 0 and the fuel is not reformed.

(2) エンジン11の冷間時(冷却水温が低いとき)には、燃焼室内の温度が低く、特にシリンダ内壁面やピストンに付着した燃料が気化不足となり液滴燃焼し、スモークが発生し易くなるため、スモークの発生減となるオレフィン系の炭化水素分子を減少させることが好ましい。このような運転状態では、第2の改質モードを選択する。第2の改質モードを選択した場合には、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギとパラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの中間値を投入エネルギ量として算出する。これにより、燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して、オレフィン系の炭化水素分子を減少させる。   (2) When the engine 11 is cold (when the cooling water temperature is low), the temperature in the combustion chamber is low. In particular, the fuel adhering to the inner wall surface of the cylinder and the piston is insufficiently vaporized and droplet combustion occurs, and smoke is likely to be generated. Therefore, it is preferable to reduce olefinic hydrocarbon molecules that reduce the generation of smoke. In such an operating state, the second reforming mode is selected. When the second reforming mode is selected, an intermediate value between the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules and the binding energy of paraffinic hydrocarbon molecules is calculated as the input energy amount. As a result, the olefinic hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the fuel are decomposed to reduce the olefinic hydrocarbon molecules.

(3) エンジン11の高回転・高負荷運転時は、着火性及び燃焼安定性を向上させるために燃料中の炭素数の多い炭化水素分子を減少させることが好ましい。このような運転状態では、第3の改質モードを選択する。第3の改質モードを選択した場合には、パラフィン系の結合エネルギよりも大きいエネルギ量を投入エネルギ量として算出する。これにより、燃料中の全ての炭化水素分子を分解して、炭素数の多い炭化水素分子を減少させる。   (3) When the engine 11 is operated at high speed and high load, it is preferable to reduce hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the fuel in order to improve ignitability and combustion stability. In such an operating state, the third reforming mode is selected. When the third reforming mode is selected, an energy amount larger than the paraffinic binding energy is calculated as the input energy amount. As a result, all hydrocarbon molecules in the fuel are decomposed to reduce hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms.

更に、ECU30のベース制御部43(制御パラメータ変更手段)では、投入エネルギ算出部41で選択した改質モードに応じてエンジン11の制御パラメータ(例えば、燃料噴射時期、EGR弁36の開度、吸気バルブ31や排気バルブ32の開閉時期等)を変更する。   Furthermore, the base control unit 43 (control parameter changing means) of the ECU 30 controls the control parameters of the engine 11 (for example, the fuel injection timing, the opening degree of the EGR valve 36, the intake air) according to the reforming mode selected by the input energy calculation unit 41. The opening / closing timing of the valve 31 and the exhaust valve 32 is changed.

具体的には、(1) 第1の改質モードを選択した場合、つまり、燃料を改質しない場合には、燃料噴射時期、EGR弁36の開度、吸気バルブ31や排気バルブ32の開閉時期等を基準の適合値(エンジン運転状態に応じてマップ等により算出した値)とする。   Specifically, (1) When the first reforming mode is selected, that is, when the fuel is not reformed, the fuel injection timing, the opening degree of the EGR valve 36, the opening / closing of the intake valve 31 and the exhaust valve 32 Let the time etc. be a standard conformity value (value calculated by a map etc. according to the engine operating state).

(2) 第2の改質モードを選択した場合、つまり、オレフィン系の炭化水素分子を減少させてスモークの発生を抑制する場合には、例えば、燃料噴射時期を排気TDC付近まで進角したときのピストンウェットによるスモーク発生を抑制することができるため、スモークを発生させないよう遅角側に適合されていた燃料噴射時期を進角させる。これにより、最適な燃料噴射時期を選ぶことができる。   (2) When the second reforming mode is selected, that is, when the generation of smoke is suppressed by reducing olefinic hydrocarbon molecules, for example, when the fuel injection timing is advanced to near the exhaust TDC Therefore, the fuel injection timing adapted to the retard side is advanced so as not to generate the smoke. Thereby, the optimal fuel injection timing can be selected.

(3) 第3の改質モードを選択した場合、つまり、炭素数の多い炭化水素分子を減少させて燃焼安定性を向上させる場合には、例えば、EGR装置37による外部EGR量や可変バルブタイミング装置33,34による内部EGR量が増加したときの燃焼の悪化を抑制することができるため、EGR弁36の開度を大きくして外部EGR量を増加させたり、吸気バルブ31や排気バルブ32の開閉時期を変更してバルブオーバーラップ量を多くして内部EGR量を増加させる。これによりポンプ損失や熱損失の低減することができ、燃費を更に向上させることができる。   (3) When the third reforming mode is selected, that is, when the combustion stability is improved by reducing hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms, for example, the external EGR amount or variable valve timing by the EGR device 37 Since deterioration of combustion when the internal EGR amount by the devices 33 and 34 increases can be suppressed, the opening degree of the EGR valve 36 is increased to increase the external EGR amount, or the intake valve 31 and the exhaust valve 32 The opening / closing timing is changed to increase the valve overlap amount to increase the internal EGR amount. Thereby, pump loss and heat loss can be reduced, and fuel consumption can be further improved.

以上説明した燃料改質に関する処理は、ECU30によって図3及び図4の各ルーチンに従って実行される。以下、各ルーチンの処理内容を説明する。   The process relating to fuel reforming described above is executed by the ECU 30 according to the routines shown in FIGS. The processing contents of each routine will be described below.

[燃料改質ルーチン]
図3に示す燃料改質ルーチンは、ECU30の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、後述する図4の改質モード判定ルーチンを実行することで、エンジン運転状態に基づいて、燃料を改質しない第1の改質モードと、燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して燃料を改質する第2の改質モードと、燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質する第3の改質モードの中から1つの改質モードを選択する。
[Fuel reforming routine]
The fuel reforming routine shown in FIG. 3 is repeatedly executed at a predetermined cycle while the ECU 30 is powered on. When this routine is started, first, in step 101, a reforming mode determination routine of FIG. 4 to be described later is executed, whereby the first reforming mode in which fuel is not reformed based on the engine operating state; A second reforming mode for reforming the fuel by decomposing hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the olefin system in the fuel, and a third reforming mode for reforming the fuel by decomposing all the hydrocarbon molecules in the fuel. One reforming mode is selected from the reforming modes.

この後、ステップ102に進み、選択した改質モードに応じて投入エネルギ量を算出する。この場合、(1) 第1の改質モード(燃料を改質しないモード)を選択した場合には、投入エネルギ量を0に設定する。(2) 第2の改質モード(燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して燃料を改質するモード)を選択した場合には、オレフィン系の炭化水素分子の結合エネルギとパラフィン系の炭化水素分子の結合エネルギの中間値を投入エネルギ量として算出する。(3) 第3の改質モード(燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質するモード)を選択した場合には、パラフィン系の結合エネルギよりも大きいエネルギ量を投入エネルギ量として算出する。   Thereafter, the process proceeds to step 102 where the input energy amount is calculated according to the selected reforming mode. In this case, when (1) the first reforming mode (the mode in which fuel is not reformed) is selected, the input energy amount is set to zero. (2) When the second reforming mode (mode in which fuel molecules are reformed by decomposing hydrocarbon molecules with a large number of carbon atoms in olefins in the fuel) is selected, the binding energy of olefinic hydrocarbon molecules And the intermediate value of the binding energy of the paraffinic hydrocarbon molecule is calculated as the input energy amount. (3) When the third reforming mode (a mode in which all the hydrocarbon molecules in the fuel are decomposed to reform the fuel) is selected, an energy amount larger than the paraffinic binding energy is input. Calculate as

この後、ステップ103に進み、算出した投入エネルギ量を投入エネルギ制御部42に指示する。これにより、投入エネルギ制御部42では、投入エネルギ量を実現するように超音波照射装置40の駆動電圧を制御する。   Thereafter, the process proceeds to step 103, and the input energy control unit 42 is instructed to calculate the input energy amount. Thereby, the input energy control unit 42 controls the drive voltage of the ultrasonic irradiation device 40 so as to realize the input energy amount.

この後、ステップ104に進み、選択した改質モードをベース制御部43に指示する。これにより、ベース制御部43では、改質モードに応じてエンジン11の制御パラメータ(例えば、燃料噴射時期、EGR弁36の開度、吸気バルブ31や排気バルブ32の開閉時期等)を変更する。この場合、(1) 第1の改質モードを選択した場合には、燃料噴射時期、EGR弁36の開度、吸気バルブ31や排気バルブ32の開閉時期等を基準の適合値とする。また、(2) 第2の改質モードを選択した場合には、燃料噴射時期を進角させる。(3) 第3の改質モードを選択した場合には、EGR弁36の開度を大きくして外部EGR量を増加させたり、吸気バルブ31と排気バルブ32の一方又は両方の開閉時期を変更してバルブオーバーラップ量を多くして内部EGR量を増加させる。   Thereafter, the process proceeds to step 104, and the selected reforming mode is instructed to the base control unit 43. Thereby, the base control unit 43 changes the control parameters of the engine 11 (for example, the fuel injection timing, the opening degree of the EGR valve 36, the opening / closing timing of the intake valve 31 and the exhaust valve 32, etc.) according to the reforming mode. In this case, (1) when the first reforming mode is selected, the fuel injection timing, the opening degree of the EGR valve 36, the opening / closing timing of the intake valve 31 and the exhaust valve 32, and the like are set as the reference conforming values. When (2) the second reforming mode is selected, the fuel injection timing is advanced. (3) When the third reforming mode is selected, the opening degree of the EGR valve 36 is increased to increase the external EGR amount, or the opening / closing timing of one or both of the intake valve 31 and the exhaust valve 32 is changed. The valve overlap amount is increased to increase the internal EGR amount.

[改質モード判定ルーチン]
図4に示す改質モード判定ルーチンは、前記図3の燃料改質ルーチンのステップ101で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ201で、エンジン回転速度が所定値以上で且つエンジン負荷(例えば、吸入空気量、吸気管圧力、吸入空気の筒内充填効率等)が所定値以上であるか否かによって、高回転・高負荷運転中であるか否かを判定する。
[Reform mode judgment routine]
The reforming mode determination routine shown in FIG. 4 is a subroutine executed in step 101 of the fuel reforming routine of FIG. When this routine is started, first, in step 201, the engine speed is equal to or higher than a predetermined value, and the engine load (for example, intake air amount, intake pipe pressure, intake cylinder filling efficiency, etc.) is equal to or higher than a predetermined value. It is determined whether or not a high speed / high load operation is being performed depending on whether or not there is.

このステップ201で、高回転・高負荷運転中ではないと判定された場合には、ステップ202に進み、冷却水温が所定値以下であるか否かによって、エンジン11の冷間時であるか否かを判定する。   If it is determined in step 201 that the engine is not operating at high speed and high load, the process proceeds to step 202, and whether or not the engine 11 is cold depending on whether or not the coolant temperature is equal to or lower than a predetermined value. Determine whether.

上記ステップ201で高回転・高負荷運転中ではないと判定され、且つ、上記ステップ202で、エンジン11の冷間時ではない(暖機後である)と判定された場合には、スモーク発生量が元々少なく、燃焼性が悪化する可能性が少ない領域であり、燃料の改質を行わずに投入するエネルギを節約することが好ましいと判断して、ステップ203に進み、第1の改質モード(燃料を改質しないモード)を選択する。   If it is determined in step 201 that the engine is not operating at high speed and high load, and if it is determined in step 202 that the engine 11 is not cold (after warming up), the amount of smoke generated Therefore, it is determined that it is preferable to save the energy to be input without reforming the fuel, and the process proceeds to step 203, where the first reforming mode is selected. (Mode not reforming fuel) is selected.

一方、上記ステップ202で、エンジン11の冷間時である(暖機前である)と判定された場合には、スモークが発生し易くなるため、スモークの発生減となるオレフィン系の炭化水素分子を減少させることが好ましいと判断して、ステップ204に進み、第2の改質モード(燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して燃料を改質するモード)を選択する。   On the other hand, if it is determined in step 202 that the engine 11 is cold (before warming up), smoke is likely to be generated, and therefore, olefinic hydrocarbon molecules that reduce the generation of smoke. Therefore, the process proceeds to step 204 and selects the second reforming mode (mode for reforming the fuel by decomposing hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the olefin system in the fuel). .

また、上記ステップ201で、高回転・高負荷運転中であると判定された場合には、着火性及び燃焼安定性を向上させるために燃料中の炭素数の多い炭化水素分子を減少させることが好ましいと判断して、ステップ205に進み、第3の改質モード(燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質するモード)を選択する。   If it is determined in step 201 that the engine is operating at high speed and high load, hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the fuel may be reduced in order to improve ignitability and combustion stability. If it is determined that the fuel is preferable, the process proceeds to step 205, and a third reforming mode (a mode in which all hydrocarbon molecules in the fuel are decomposed to reform the fuel) is selected.

以上説明した本実施例1では、エンジン運転状態に応じた適正な改質モードを、燃料を改質しない第1の改質モードと、燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して燃料を改質する第2の改質モードと、燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質する第3の改質モードの中から選択して、その選択した改質モードを実現するのに必要な投入エネルギ量を算出し、その投入エネルギ量を実現するように超音波照射装置40を制御するようにしたので、エンジン運転状態に応じて燃料に投入するエネルギ量を変化させて、そのエネルギ量に応じて燃料の改質状態を変化させることが可能となり、エンジン運転状態に応じて燃料の改質状態を適正に変化させることができる。   In the first embodiment described above, the proper reforming mode according to the engine operating state is divided into the first reforming mode in which the fuel is not reformed, and the olefinic hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the fuel are decomposed. Then, the second reforming mode for reforming the fuel and the third reforming mode for reforming the fuel by decomposing all the hydrocarbon molecules in the fuel are selected and the selected reforming is performed. Since the input energy amount necessary for realizing the mode is calculated and the ultrasonic irradiation device 40 is controlled so as to realize the input energy amount, the energy amount to be supplied to the fuel according to the engine operating state is determined. It is possible to change the fuel reforming state in accordance with the amount of energy, and to appropriately change the fuel reforming state in accordance with the engine operating state.

更に、本実施例1では、選択した改質モードに応じてエンジン11の制御パラメータ(例えば、燃料噴射時期、EGR弁36の開度、吸気バルブ31や排気バルブ32の開閉時期等)を変更するようにしたので、エンジン11の制御パラメータを、選択した改質モードに対応した適正値に設定することができる。尚、吸気バルブ31や排気バルブ32のリフト量を変化させる可変バルブリフト装置を備えたシステムの場合には、選択した改質モードに応じて吸気バルブ31と排気バルブ32の一方又は両方のリフト量を変更することで吸気バルブ31と排気バルブ32の一方又は両方の開閉時期を変更するようにしても良い。   Further, in the first embodiment, the control parameters of the engine 11 (for example, the fuel injection timing, the opening degree of the EGR valve 36, the opening / closing timing of the intake valve 31 and the exhaust valve 32, etc.) are changed according to the selected reforming mode. Since it did in this way, the control parameter of the engine 11 can be set to the appropriate value corresponding to the selected reforming mode. In the case of a system including a variable valve lift device that changes the lift amount of the intake valve 31 or the exhaust valve 32, the lift amount of one or both of the intake valve 31 and the exhaust valve 32 is selected according to the selected reforming mode. The opening / closing timing of one or both of the intake valve 31 and the exhaust valve 32 may be changed.

次に、図5を用いて本発明の実施例2を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例1と異なる部分について説明する。   Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. However, description of substantially the same parts as those in the first embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the first embodiment will be mainly described.

本実施例2では、後述する図5の改質モード判定ルーチンを実行することで、外部EGR量(吸気側に還流される排出ガス量)や内部EGR量(筒内に残留する排出ガス量)が増加して燃焼性の悪化が懸念される領域で、第3の改質モード(燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質するモード)を選択するようにしている。   In the second embodiment, by executing a reforming mode determination routine of FIG. 5 described later, an external EGR amount (amount of exhaust gas recirculated to the intake side) and an internal EGR amount (amount of exhaust gas remaining in the cylinder) The third reforming mode (a mode in which all the hydrocarbon molecules in the fuel are decomposed to reform the fuel) is selected in a region where there is a concern about the deterioration of combustibility due to an increase in the fuel.

図5のルーチンは、前記実施例1で説明した図4のルーチンのステップ202の後に、ステップ202a、202bの処理を追加したものであり、それ以外の各ステップの処理は図4と同じである。   The routine of FIG. 5 is obtained by adding the processing of steps 202a and 202b after step 202 of the routine of FIG. 4 described in the first embodiment, and the processing of each other step is the same as that of FIG. .

図5の改質モード判定ルーチンでは、ステップ202で、エンジン11の冷間時ではない(暖機後である)と判定された場合に、ステップ202aに進み、EGR弁36の開度に基づいて外部EGR量を推定すると共に、吸気バルブ31及び排気バルブ32の開閉時期から求まるバルブオーバーラップ量に基づいて内部EGR量を推定する。   In the reforming mode determination routine of FIG. 5, when it is determined at step 202 that the engine 11 is not cold (after warm-up), the routine proceeds to step 202a and based on the opening degree of the EGR valve 36. The external EGR amount is estimated, and the internal EGR amount is estimated based on the valve overlap amount obtained from the opening / closing timing of the intake valve 31 and the exhaust valve 32.

この後、ステップ202bに進み、EGR量が所定値以上であるか否かを、外部EGR量と内部EGR量の少なくとも一方の値(又は外部EGR量と内部EGR量の合計値)が所定値以上であるか否かによって判定する。   Thereafter, the process proceeds to step 202b, and whether or not the EGR amount is equal to or greater than a predetermined value is determined by determining whether at least one of the external EGR amount and the internal EGR amount (or the total value of the external EGR amount and the internal EGR amount) is equal to or greater than a predetermined value. It is determined by whether or not.

このステップ202bで、EGR量が所定値以上であると判定された場合には、外部EGR量や内部EGR量が増加して燃焼性の悪化が懸念される領域であり、着火性及び燃焼安定性を向上させるために燃料中の炭素数の多い炭化水素分子を減少させることが好ましいと判断して、ステップ205に進み、第3の改質モード(燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質するモード)を選択する。   If it is determined in step 202b that the EGR amount is equal to or greater than the predetermined value, the external EGR amount or the internal EGR amount increases, and there is a concern that the combustibility may be deteriorated. Therefore, it is determined that it is preferable to reduce hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the fuel in order to improve the fuel efficiency, and the process proceeds to step 205, where the third reforming mode (decomposing all hydrocarbon molecules in the fuel is decomposed) is performed. Select the fuel reforming mode.

一方、上記ステップ202bで、EGR量が所定値よりも小さいと判定された場合には、スモーク発生量が元々少なく、燃焼性が悪化する可能性が少ない領域であり、燃料の改質を行わずに投入するエネルギを節約することが好ましいと判断して、ステップ203に進み、第1の改質モード(燃料を改質しないモード)を選択する。   On the other hand, if it is determined in step 202b that the EGR amount is smaller than the predetermined value, the amount of smoke generated is originally low and there is little possibility of deterioration in combustibility, and fuel reforming is not performed. Since it is determined that it is preferable to save energy input to the engine, the process proceeds to step 203 to select a first reforming mode (a mode in which fuel is not reformed).

以上説明した本実施例2では、外部EGR量や内部EGR量が増加して燃焼性の悪化が懸念される領域で、第3の改質モード(燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質するモード)を選択するようにしたので、燃料中の炭素数の多い炭化水素分子を減少させることができ、着火性及び燃焼安定性を向上させることができる。   In the second embodiment described above, the third reforming mode (decomposing all hydrocarbon molecules in the fuel is decomposed in a region where the external EGR amount and the internal EGR amount are increased and the combustibility may be deteriorated. Since the fuel reforming mode) is selected, hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the fuel can be reduced, and ignitability and combustion stability can be improved.

[その他の実施例]
尚、上記各実施例1,2では、燃料タンク38内の燃料に超音波を照射するように超音波照射装置40を設けた構成としたが、これに限定されず、例えば、図6に示すように、燃料配管39の途中に、燃料タンク38よりも燃料貯溜量の少ない燃料改質用の燃料サブタンク44を設け、この燃料サブタンク44内の燃料に超音波を照射するように超音波照射装置40を設けた構成としても良い。或は、燃料配管39内の燃料に超音波を照射するように超音波照射装置40を設けた構成としても良い。
[Other Examples]
In each of the first and second embodiments, the ultrasonic irradiation device 40 is provided so as to irradiate the fuel in the fuel tank 38 with ultrasonic waves. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. As described above, a fuel reforming fuel sub-tank 44 having a fuel storage amount smaller than that of the fuel tank 38 is provided in the middle of the fuel pipe 39, and an ultrasonic irradiation device is used to irradiate the fuel in the fuel sub-tank 44 with ultrasonic waves. A configuration with 40 is also possible. Or it is good also as a structure which provided the ultrasonic irradiation apparatus 40 so that an ultrasonic wave may be irradiated to the fuel in the fuel piping 39. FIG.

また、上記各実施例1,2では、燃料改質手段として、超音波照射装置40を用いるようにしたが、これに限定されず、例えば、燃料改質手段として、点火プラグ22を用い、この点火プラグ22により燃料と空気の混合気にプラズマ放電することで燃料中の炭化水素分子をイオン化して分解するようにしても良い。このようにすれば、点火プラグ22を燃料改質手段として利用することができて、燃料改質手段を新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。この場合、点火プラグ22の放電電力を変化させることで、燃料に投入するエネルギを変化させることができる。   In each of the first and second embodiments, the ultrasonic irradiation device 40 is used as the fuel reforming unit. However, the present invention is not limited to this. For example, the spark plug 22 is used as the fuel reforming unit. It is also possible to ionize and decompose hydrocarbon molecules in the fuel by plasma discharge to a mixture of fuel and air with the spark plug 22. In this way, the spark plug 22 can be used as the fuel reforming means, and it is not necessary to newly provide the fuel reforming means, which satisfies the demand for cost reduction, which is an important technical problem in recent years. be able to. In this case, the energy input to the fuel can be changed by changing the discharge power of the spark plug 22.

或は、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射エンジンの場合には、燃料改質手段として、吸気バルブ及び/又は排気バルブの少なくとも開閉時期を変化させる可変バルブ装置(例えば、可変バルブタイミング装置、可変バルブリフト装置等)と筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを用い、可変バルブ装置により排気行程後半に排気バルブと吸気バルブが両方とも閉弁した状態になる負のバルブオーバーラップ期間を設け、この負のバルブオーバーラップ期間内に燃料噴射弁により筒内に燃料を噴射することで燃料中の炭化水素分子を熱分解するようにしても良い。負のバルブオーバーラップ期間は、筒内に残留した高温の燃焼ガスが排気行程後半のピストンの上昇により圧縮されるため、筒内が高温で且つ高圧の状態になる。この負のバルブオーバーラップ期間内に筒内に1サイクル中の噴射量の一部又は全ての燃料を噴射すると、筒内に噴射された燃料が筒内で高温且つ高圧ガスに晒されるため、筒内に噴射された燃料中の炭化水素分子を熱分解することができる。このようにすれば、可変バルブ装置や燃料噴射弁を燃料改質手段として利用することができて、燃料改質手段を新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。この場合、負のバルブオーバーラップ期間を変化させることで、筒内に残留した燃焼ガスの圧縮比を変化させて筒内の最大温度を変化させて燃料に投入するエネルギを変化させることができる。   Alternatively, in the case of an in-cylinder injection engine provided with a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, a variable valve device (for example, a variable valve device that changes at least the opening / closing timing of the intake valve and / or the exhaust valve as fuel reforming means) A variable valve timing device, a variable valve lift device, etc.) and a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, and the variable valve device causes both the exhaust valve and the intake valve to close in the second half of the exhaust stroke. The valve overlap period may be provided, and the fuel molecules may be thermally decomposed by injecting fuel into the cylinder by the fuel injection valve during the negative valve overlap period. During the negative valve overlap period, the high-temperature combustion gas remaining in the cylinder is compressed by the rise of the piston in the latter half of the exhaust stroke, so that the cylinder is in a high temperature and high pressure state. If some or all of the fuel injected in one cycle is injected into the cylinder within this negative valve overlap period, the fuel injected into the cylinder is exposed to high temperature and high pressure gas in the cylinder. The hydrocarbon molecules in the fuel injected into the fuel can be pyrolyzed. In this way, the variable valve device and the fuel injection valve can be used as the fuel reforming means, and it is not necessary to newly provide the fuel reforming means. Can meet the demands of. In this case, by changing the negative valve overlap period, it is possible to change the compression ratio of the combustion gas remaining in the cylinder, change the maximum temperature in the cylinder, and change the energy input to the fuel.

また、上記各実施例1,2では、エンジン運転状態に応じて改質モードを3段階で変化させるようにしたが、エンジン運転状態に応じて改質モードを2段階又は4段階以上で変化させるようにしても良い。   In the first and second embodiments, the reforming mode is changed in three stages according to the engine operating state. However, the reforming mode is changed in two stages or four or more stages according to the engine operating state. You may do it.

また、上記各実施例1,2では、選択した改質モードに応じて投入エネルギ量を算出するようにしたが、これに限定されず、例えば、可変バルブ装置(例えば、可変バルブタイミング装置、可変バルブリフト装置等)により排気バルブと吸気バルブが両方とも開弁した状態になるバルブオーバーラップ期間が長くなって筒内に吹き返されて残留する排出ガス量が増加するときに燃料の改質を実施するように投入エネルギ量を算出しても良い。このようにすれば、可変バルブ装置により内部EGR量(筒内に残留する排出ガス量)が増加して燃料の燃焼性の悪化が懸念されるときに、燃料の改質を実施して燃料の着火性や燃焼性を向上させることができる。   In each of the first and second embodiments, the input energy amount is calculated according to the selected reforming mode. However, the present invention is not limited to this. For example, a variable valve device (for example, a variable valve timing device, variable Fuel reforming is performed when the valve overlap period in which both the exhaust valve and the intake valve are opened by a valve lift device etc. becomes longer and the remaining exhaust gas amount increases by being blown back into the cylinder The input energy amount may be calculated as described above. In this way, when the variable valve device increases the internal EGR amount (exhaust gas amount remaining in the cylinder) and there is a concern about deterioration of fuel combustibility, the fuel is reformed to reduce the amount of fuel. Ignition and flammability can be improved.

或は、EGR装置により外部EGR量(吸気側に還流される排出ガス量)が増加するときに燃料の改質を実施するように投入エネルギ量を算出しても良い。このようにすれば、EGR装置により外部EGR量が増加して燃料の燃焼性の悪化が懸念されるときに、燃料の改質を実施して燃料の着火性や燃焼性を向上させることができる。   Alternatively, the input energy amount may be calculated so that the reforming of the fuel is performed when the external EGR amount (exhaust gas amount recirculated to the intake side) increases by the EGR device. In this way, when the EGR device increases the amount of external EGR and there is a concern about deterioration of fuel combustibility, it is possible to improve the fuel ignitability and combustibility by reforming the fuel. .

その他、本発明は、図1に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。   In addition, the present invention is not limited to the intake port injection type engine as shown in FIG. 1, but includes an in-cylinder injection type engine, and both an intake port injection fuel injection valve and an in-cylinder injection fuel injection valve. It can also be applied to dual-injection engines.

11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、16…スロットルバルブ、21…燃料噴射弁、22…点火プラグ、23…排気管、30…ECU、33…吸気側可変バルブタイミング装置(可変バルブ装置)、34…排気側可変バルブタイミング装置(可変バルブ装置)、37…EGR装置(排出ガス還流装置)、38…燃料タンク、40…超音波照射装置(燃料改質手段)、41…投入エネルギ算出部(投入エネルギ算出手段)、42…投入エネルギ制御部(投入エネルギ制御手段)、43…ベース制御部(制御パラメータ変更手段)、44…燃料サブタンク   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine (internal combustion engine), 12 ... Intake pipe, 16 ... Throttle valve, 21 ... Fuel injection valve, 22 ... Spark plug, 23 ... Exhaust pipe, 30 ... ECU, 33 ... Intake side variable valve timing device (variable valve device) ), 34... Exhaust variable valve timing device (variable valve device), 37. EGR device (exhaust gas recirculation device), 38. Fuel tank, 40. Ultrasonic irradiation device (fuel reforming means), 41. (Input energy calculation means), 42 ... input energy control section (input energy control means), 43 ... base control section (control parameter changing means), 44 ... fuel sub tank

Claims (9)

内燃機関の燃料にエネルギを投入することで燃料中の炭化水素分子を分解して燃料を改質する燃料改質手段を備えた内燃機関の制御装置において、
内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料改質手段により燃料に投入するエネルギ量(以下「投入エネルギ量」という)を算出する投入エネルギ算出手段と、
前記投入エネルギ算出手段で算出した投入エネルギ量を実現するように前記燃料改質手段を制御する投入エネルギ制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device for an internal combustion engine comprising fuel reforming means for decomposing hydrocarbon molecules in the fuel and reforming the fuel by introducing energy into the fuel of the internal combustion engine,
Input energy calculating means for calculating the amount of energy input to the fuel by the fuel reforming means (hereinafter referred to as “input energy amount”) based on the operating state of the internal combustion engine;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: input energy control means for controlling the fuel reforming means so as to realize the input energy amount calculated by the input energy calculation means.
前記燃料改質手段として、超音波を照射する超音波照射装置を用い、該超音波照射装置により燃料に超音波を照射することで燃料中の炭化水素分子を熱分解することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   An ultrasonic irradiation apparatus that irradiates ultrasonic waves is used as the fuel reforming means, and hydrocarbon molecules in the fuel are thermally decomposed by irradiating the fuel with ultrasonic waves using the ultrasonic irradiation apparatus. Item 2. A control device for an internal combustion engine according to Item 1. 前記燃料改質手段として、内燃機関の点火プラグを用い、該点火プラグにより燃料と空気の混合気にプラズマ放電することで燃料中の炭化水素分子をイオン化して分解することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   An ignition plug of an internal combustion engine is used as the fuel reforming means, and plasma molecules are discharged into a mixture of fuel and air by the ignition plug to ionize and decompose hydrocarbon molecules in the fuel. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 前記燃料改質手段として、内燃機関の吸気バルブ及び/又は排気バルブの少なくとも開閉時期を変化させる可変バルブ装置と筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを用い、前記可変バルブ装置により排気行程後半に排気バルブと吸気バルブが両方とも閉弁した状態になる負のバルブオーバーラップ期間を設け、該負のバルブオーバーラップ期間内に前記燃料噴射弁により筒内に燃料を噴射することで燃料中の炭化水素分子を熱分解することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   As the fuel reforming means, a variable valve device that changes at least the opening / closing timing of an intake valve and / or an exhaust valve of an internal combustion engine and a fuel injection valve that injects fuel into a cylinder are used. Is provided with a negative valve overlap period in which both the exhaust valve and the intake valve are closed, and fuel is injected into the cylinder by the fuel injection valve during the negative valve overlap period. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein hydrocarbon molecules are thermally decomposed. 前記投入エネルギ算出手段は、燃料中の炭化水素分子の結合エネルギの特性に基づいて燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解するように前記投入エネルギ量を算出する手段を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The input energy calculation means has means for calculating the input energy amount so as to decompose hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms in the olefin system in the fuel based on the characteristics of the binding energy of the hydrocarbon molecules in the fuel. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4. 前記投入エネルギ算出手段は、内燃機関の運転状態に基づいて、燃料を改質しない第1の改質モードと、燃料中のオレフィン系で炭素数が多い炭化水素分子を分解して燃料を改質する第2の改質モードと、燃料中の全ての炭化水素分子を分解して燃料を改質する第3の改質モードの中から1つの改質モードを選択し、その選択した改質モードに応じて前記投入エネルギ量を算出する手段を有することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の制御装置。   The input energy calculating means reforms the fuel by decomposing the first olefin reforming mode in which the fuel is not reformed based on the operating state of the internal combustion engine and the olefinic hydrocarbon molecule having a large number of carbon atoms in the fuel. One reforming mode is selected from among the second reforming mode and the third reforming mode in which all the hydrocarbon molecules in the fuel are decomposed to reform the fuel, and the selected reforming mode is selected 6. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, further comprising means for calculating the amount of input energy in accordance with the control. 前記投入エネルギ算出手段で選択した改質モードに応じて内燃機関の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段を備えていることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, further comprising control parameter changing means for changing a control parameter of the internal combustion engine according to the reforming mode selected by the input energy calculating means. 内燃機関の吸気バルブ及び/又は排気バルブの少なくとも開閉時期を変化させる可変バルブ装置を備え、
前記投入エネルギ算出手段は、前記可変バルブ装置により排気バルブと吸気バルブが両方とも開弁した状態になるバルブオーバーラップ期間が長くなって筒内に吹き返されて残留する排出ガス量が増加するときに燃料の改質を実施するように前記投入エネルギ量を算出する手段を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
A variable valve device for changing at least the opening and closing timing of an intake valve and / or an exhaust valve of an internal combustion engine;
The input energy calculating means is configured to increase the amount of exhaust gas remaining after the valve overlap period in which both the exhaust valve and the intake valve are opened by the variable valve device is extended and blown back into the cylinder. 8. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising means for calculating the input energy amount so as to reform the fuel.
内燃機関の排出ガスの一部を吸気側に還流させる排出ガス還流装置を備え、
前記投入エネルギ算出手段は、前記排出ガス還流装置により吸気側に還流される排気ガス量が増加するときに燃料の改質を実施するように前記投入エネルギ量を算出する手段を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
An exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake side,
The input energy calculating means has means for calculating the input energy amount so as to reform the fuel when the amount of exhaust gas recirculated to the intake side by the exhaust gas recirculation device increases. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8.
JP2009151753A 2009-06-26 2009-06-26 Controller of internal combustion engine Pending JP2011007112A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009151753A JP2011007112A (en) 2009-06-26 2009-06-26 Controller of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009151753A JP2011007112A (en) 2009-06-26 2009-06-26 Controller of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011007112A true JP2011007112A (en) 2011-01-13

Family

ID=43564043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009151753A Pending JP2011007112A (en) 2009-06-26 2009-06-26 Controller of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011007112A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102953856A (en) * 2011-08-17 2013-03-06 张启海 Auxiliary electronic control and magnetization fuel-saving system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102953856A (en) * 2011-08-17 2013-03-06 张启海 Auxiliary electronic control and magnetization fuel-saving system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100319002B1 (en) Exhaust temperature increaser of cylinder-type internal combustion engine
JP2007247479A (en) Control device of compression ignition type internal combustion engine
US20100012079A1 (en) Homogeneous Charge Compressed Ignition Engine Operating Method
JP6639345B2 (en) Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method
WO2010109601A1 (en) Controller of internal combustion engine
WO2018012306A1 (en) Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine
US9879617B2 (en) Control apparatus of engine
Park et al. Full load performance and emission characteristics of hydrogen-compressed natural gas engines with valve overlap changes
JP2007247522A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
US20140102405A1 (en) Internal combustion engine which can be operated with liquid and with gaseous fuel and a method for operating an internal combustion engine of this kind
JP2009085169A (en) Control device for internal combustion engine
JP2007332867A (en) Control device of internal combustion engine
WO2017130556A1 (en) Intake air temperature control device for engine
JP2009085168A (en) Control device for internal combustion engine
JP5772958B2 (en) Fuel supply device for internal combustion engine
JP2012184688A (en) Catalyst early warming-up controller for internal combustion engine
Park et al. Effect of injection timing retard on ISI strategy in lean-burning LPG direct injection engines
JP2011007112A (en) Controller of internal combustion engine
WO2014115503A1 (en) Control device for internal combustion engine
JP2009074513A (en) Controller of internal combustion engine
JP2012219633A (en) Device and method for controlling start of internal combustion engine
Wu et al. Pollutant emission reduction and engine performance improvement by using a semi-direct injection spark ignition engine fuelled by LPG
JP2013072313A (en) Catalyst early warming-up controller for internal combustion engine
Zhu et al. A Simulation Research on Emission Control Technology of Low-Speed Two-Stroke Diesel Engine Based on EGR and Miller Cycle
JP2018168802A (en) Control device for internal combustion engine