JP4438715B2 - Hydrogen engine fuel control system - Google Patents
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Description
本発明は、作動室内へ直接に気体水素を噴射供給する直噴インジェクタと、該作動室に連通する吸気通路内に気体水素を噴射供給する予混インジェクタとを備えた水素エンジンの燃料制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel control device for a hydrogen engine comprising a direct injection injector that directly injects gaseous hydrogen into a working chamber and a premixing injector that injects gaseous hydrogen into an intake passage communicating with the working chamber. .
従来、例えばオートマチックトランスミッション(AT)車において、変速時における変速ショックを抑制するために、一時的にエンジンの点火時期を遅角させて強制的にトルクダウンさせることが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in an automatic transmission (AT) vehicle, it is known to forcibly reduce the torque by temporarily retarding the ignition timing of the engine in order to suppress a shift shock at the time of shifting.
これに関連して、例えば特許文献1には、ガソリンエンジンにおいて、排気温度の上昇を招くことなく変速ショックを低減させることを企図し、変速ショックを点火時期の遅角処理にて低減させるに際して燃料を点火時期の遅角量に応じて増量補正する変速ショック低減装置が開示されている。
ところで、近年、低公害化を目的として、例えば圧縮天然ガス、液化石油ガス、圧縮水素等の気体燃料を利用するエンジンを搭載した車両の開発が進められているが、気体燃料として圧縮水素を用いる水素エンジンでは、高負荷で点火時期を大幅に遅角させると、燃焼が緩慢になり過ぎて排気ガス温度が上昇し、その高温の排気ガスが次の吸気行程に持ち込まれることによって、次のサイクルで過早着火する異常燃焼が発生し吸気系への逆火(所謂バックファイヤ)が発生する畏れがある。 By the way, in recent years, for the purpose of reducing pollution, development of a vehicle equipped with an engine that uses gaseous fuel such as compressed natural gas, liquefied petroleum gas, and compressed hydrogen has been developed, but compressed hydrogen is used as the gaseous fuel. In a hydrogen engine, if the ignition timing is greatly retarded at high load, combustion becomes too slow and the exhaust gas temperature rises, and the hot exhaust gas is brought into the next intake stroke, so that the next cycle Therefore, there is a possibility that an abnormal combustion that ignites prematurely occurs and a backfire to the intake system (so-called backfire) occurs.
また、トルクダウンさせる方法としては、点火時期の遅角以外に、空気の充填量を抑えることも知られているが、かかる方法では、所定のトルクダウン要求に対して空気の充填量を抑えるためにスロットル開度を小さくすると、スロットル弁で閉じられた空気流が作動室まで吸気通路内を流れる時間によって、トルクダウン要求に対する応答性の遅れが生じ得る。 Further, as a method for reducing the torque, it is also known to suppress the air filling amount in addition to the retard of the ignition timing. However, in this method, the air filling amount is suppressed in response to a predetermined torque reduction request. If the throttle opening is reduced, the response to the torque down request may be delayed due to the time during which the air flow closed by the throttle valve flows through the intake passage to the working chamber.
この発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたものであり、バックファイヤの発生を抑制しつつ、応答性良くトルクダウンさせることができる水素エンジンの燃料制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a fuel control device for a hydrogen engine that can reduce the torque with good responsiveness while suppressing the occurrence of backfire.
このため、本願の請求項1に係る発明は、作動室内へ直接に気体水素を噴射供給する第1の水素供給手段と、該作動室に連通する吸気通路内に気体水素を噴射供給する第2の水素供給手段とを備えた水素エンジンの燃料制御装置であって、所定のトルクダウン制御条件が成立したか否かを判定する判定手段と、前記水素エンジンの運転状態に応じて、前記第1の水素供給手段及び前記第2の水素供給手段から供給される水素の水素供給割合を設定し、前記判定手段によって所定のトルクダウン制御条件が成立したと判定された際には、設定された水素供給割合に対して前記第2の水素供給手段から供給される水素の供給割合を増加させるように前記水素供給割合を制御する水素供給割合制御手段とを備えていることを特徴としたものである。
For this reason, the invention according to
また、本願の請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記水素供給割合制御手段は、前記第1の水素供給手段及び前記第2の水素供給手段から供給される水素の水素供給割合について、エンジン回転数の上昇に応じて前記第2の水素供給手段から供給される水素の供給割合を増加させるように設定することを特徴としたものである。
In the invention according to
更に、本願の請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、前記水素供給割合制御手段は、前記判定手段によって所定のトルクダウン制御条件が成立したと判定された際に、エンジン回転数が所定回転数以上でありエンジン負荷が全負荷領域である高回転かつ全負荷領域の運転状態にある場合には、前記第2の水素供給手段からのみ水素を供給させるように前記水素供給割合を制御するとともに理論空燃比よりリーン側の空燃比になるように前記第2の水素供給手段からの水素供給量を制御し、前記高回転かつ全負荷領域以外の運転状態にある場合には、前記第2の水素供給手段から供給される水素の供給割合を増加させるように前記水素供給割合を制御することを特徴としたものである。
Furthermore, in the invention according to
前述したように、トルクダウンを実行する手段としては、点火タイミングを変更する方法の他に、空気の充填量を抑える方法が知られている。通常、空気の充填量を抑えるためには、スロットル弁開度を閉じることが行われるが、この場合、スロットル弁から作動室までの吸気系のボリュームにより応答遅れが生じるため、トルクダウン応答性が悪い。これに対し、気体水素を噴射供給する場合、気体水素はガソリン等の液体燃料に対して体積が大きいため、その噴射を吸気行程中に行うと、気体水素の体積分空気が作動室に入らなくなり、空気の充填量が減少する。つまり、気体水素を吸気行程中に噴射供給する方法によれば、上述のような吸気系のボリュームの影響がないことから応答性良く空気の充填量を減少させることができる。
したがって、本願の請求項1によれば、第2の水素供給手段による気体水素の供給割合を増加させて、空気の充填量を抑えることによってトルクを低下させるので、点火タイミングを遅角する必要が無く、バックファイヤの発生を抑制しつつ、応答性良くトルクダウンさせることができる。
As described above, as a means for executing torque reduction, in addition to a method of changing the ignition timing, a method of suppressing the air filling amount is known. Normally, the throttle valve opening is closed in order to suppress the amount of air filling, but in this case, a response delay occurs due to the volume of the intake system from the throttle valve to the working chamber, so the torque down responsiveness is reduced. bad. On the other hand, when gaseous hydrogen is injected and supplied, the volume of gaseous hydrogen is larger than that of liquid fuel such as gasoline, so if the injection is performed during the intake stroke, the volumetric air of gaseous hydrogen will not enter the working chamber. , Air filling amount is reduced. That is, according to the method in which gaseous hydrogen is injected and supplied during the intake stroke, the amount of air filling can be reduced with good responsiveness because there is no influence of the volume of the intake system as described above.
Therefore, according to
また、バックファイヤの一因として、空気と気体水素との混合性が低いことがあげられる。エンジン回転数が高い程エンジンの吸気行程に要する時間が短くなり、空気と気体水素との混合時間が短くなることから、混合性がより悪化する傾向にある。空気と気体水素との混合性が悪いと、作動室内の一部に濃い気体水素の塊が偏在し、そこから過早着火が発生することになることから、この混合性を改善すれば、バックファイヤを抑制することができる。
本願の請求項2によれば、エンジン回転数の上昇に応じて第2の水素供給手段による水素の供給割合を増加させるように設定させることから、空気と気体水素との混合性を高めることができ、過早着火の発生を抑制できる。
Another cause of backfire is low mixing of air and gaseous hydrogen. The higher the engine speed, the shorter the time required for the intake stroke of the engine, and the shorter the mixing time of air and gaseous hydrogen, the more the mixing property tends to deteriorate. If the miscibility of air and gaseous hydrogen is poor, dense gaseous hydrogen lumps are unevenly distributed in a part of the working chamber and premature ignition occurs from there. Fire can be suppressed.
According to
更に、高回転かつ全負荷領域の運転状態では、気体水素量が多いにも拘わらず、回転数が高く空気と気体水素との混合時間が短いことから、第2の水素供給手段による水素の供給割合を増加させても混合性の向上には限界がある。また、水素エンジンでは、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定すれば、NOx排出量が低下し、λ=2付近でNOx排出量が略0となる排出特性を有している。
そこで、本願の請求項3によれば、トルクダウン要求時に、高回転かつ全負荷領域の運転状態では、第2の水素供給手段からのみ水素を供給させるとともに、空燃比を、NOx排出量が略0近傍となるリーンな値に設定することによって、NOx排出量の悪化を抑制しつつ、空燃比のリーン化によって過早着火を抑制できる。
Further, in the operating state in the high rotation and full load range, although the amount of gaseous hydrogen is large, the rotation speed is high and the mixing time of air and gaseous hydrogen is short. Even if the ratio is increased, there is a limit to improving the mixing property. Further, the hydrogen engine has an emission characteristic that the NOx emission amount decreases when the air-fuel ratio is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the NOx emission amount becomes substantially 0 near λ = 2.
Therefore, according to
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態に係るロータリータイプの水素エンジンを概略的に示す説明図である。
この水素エンジン1は、外形をなす構成として、トロコイド状の内周面を備えたロータハウジングH1と、ロータRの平面方向に沿って広がるほぼ平面状のサイドハウジングH2とを有している。これらハウジングH1及びH2が組み合わせられ、その内部に形成された内部空間にロータRが収納された状態で、ロータRの周囲には、ロータハウジングH1の内周面とサイドハウジングH2とにより、3つの作動室Eが規定される。各作動室Eは、偏心軸CのまわりにおけるロータRの回転に伴い、その作動容積の拡大及び縮小を繰り返し、ロータRが1回転する間に、各作動室Eでは吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の行程が行われる。
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a rotary type hydrogen engine according to an embodiment of the present invention.
The
上記ロータハウジングH1には、圧縮行程において作動室E内へ直接に気体水素を噴射供給する水素インジェクタ(以下、直噴インジェクタという)I1と、作動室E内に供給された気体水素及びエアからなる混合気に点火するための点火プラグ2とが設けられている。他方、上記サイドハウジングH2には、吸気通路3に連通する吸気ポート4が形成されるとともに、排気通路5に連通する排気ポート6が形成されている。
The rotor housing H 1 includes a hydrogen injector (hereinafter referred to as a direct injection injector) I 1 that directly injects gaseous hydrogen into the working chamber E in the compression stroke, and gaseous hydrogen and air supplied into the working chamber E. And an
本実施形態では、上記ロータハウジングH1に設けられる直噴インジェクタI1に加えて、吸気行程に応じて作動室Eに連通する吸気通路3内に気体水素を噴射供給する水素インジェクタ(以下、予混インジェクタという)I2が設けられている。上記水素エンジン1は、その運転状態に応じて、直噴インジェクタI1及び予混インジェクタI2から供給される水素の水素供給割合が設定されるように制御される。
In this embodiment, in addition to the direct injection injector I 1 provided in the rotor housing H 1 , a hydrogen injector (hereinafter referred to as a pre-injection) for injecting gaseous hydrogen into the
図2は、上記水素エンジン1及びそれに関係する構成を概念的に示す説明図である。この図から分かるように、直噴インジェクタI1及び予混インジェクタI2はそれぞれ電磁弁V1及びV2を備えており、それらの燃料噴射は、それぞれの電磁弁V1、V2の開閉動作に基づき制御される。なお、図2では、各インジェクタI1、I2に対して電磁弁V1、V2が別個に設けられるように示されているが、実際には電磁弁V1、V2は各インジェクタI1、I2の内部に組み込まれている。
FIG. 2 is an explanatory diagram conceptually showing the
また、図2に示すように、本実施形態では、上記水素エンジン1の本体に対して、該水素エンジン1のエンジン温度を検出する水温センサ10と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ11とが設けられている。また、上記吸気通路3には、吸入エア量を検出する空気量センサ12と、アクチュエータ13によりアクセルペダル(不図示)の踏込量に応じて開閉制御される機能を備えたスロットル弁14とが設けられ、上記排気通路5には、作動室内の空燃比を算出するために酸素濃度を検出する酸素濃度センサ15が設けられている。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, with respect to the main body of the
更に、上記水素エンジン1の本体を構成するロータハウジングH1に設けられた直噴インジェクタI1と吸気通路3に取り付けられた予混インジェクタI2とは、上記各インジェクタI1、I2に燃料である水素を供給する水素供給通路20を介して、水素を貯留する水素貯留タンク21に接続されている。水素貯留タンク21の排出口には、水素貯留タンク21から水素供給通路20への水素排出を制御すべく開閉制御される停止弁22が設けられている。上記水素供給通路20内には、上記インジェクタI1、I2に対する水素供給を制御するための遮断弁23が設けられている。また、上記水素供給通路20内には、遮断弁23と直噴インジェクタI1との間に、水素供給通路20内の水素圧力を検出する圧力センサ24が設けられている。
Further, the direct injection injector I 1 provided in the rotor housing H 1 constituting the main body of the
なお、特に図示しないが、水素エンジン1に関係する構成としては、吸気通路3内に設けられるエアクリーナ、上記スロットル弁14の開度を検出するスロットル開度センサ、排気通路5内に設けられる排気ガス浄化触媒及び排気温センサ、並びに、水素供給通路20内に設けられ上記各インジェクタI1、I2へ供給される燃料の流量を検出する燃料流量計等の上記以外の構成が設けられている。
Although not particularly illustrated, the configuration related to the
また更に、図2に示すように、水素エンジン1及びそれに関係する構成を制御するエンジンコントロールユニット30が設けられている。このエンジンコントロールユニット30は、水素エンジン1の総合的な制御装置であり、空気量センサ12によって検出される吸入エア量、スロットル開度センサによって検出されるスロットル開度、水温センサ10によって検出されるエンジン温度、エンジン回転数センサ11によって検出されるエンジン回転数、排気温センサによって検出される排気温度、燃料流量計によって検出される各インジェクタI1、I2への燃料流量等の各種制御情報に基づいて、水素エンジン1の燃料噴射制御や点火時期調整制御などの各種制御を行う。
Furthermore, as shown in FIG. 2, an
上記エンジンコントロールユニット30はまた、ドライバによるシフトレバーの操作に応じて変速制御を行うオートマチックトランスミッションコントロールユニット40と、発進や加速時に生じやすい駆動輪の空転を制御するトラクションコントロールユニット50とに接続されている。オートマチックトランスミッションコントロールユニット40は、AT車の変速時の変速ショックを低減するために、エンジンコントロールユニット30に対して、水素エンジン1のトルクダウン制御を要求し、他方、トラクションコントロールユニット50は、発進や加速時における駆動輪のスリップを抑制するために、エンジンコントロールユニット30に対して、水素エンジン1のトルクダウン制御を要求する。
なお、上記エンジンコントロールユニット30、オートマチックトランスミッションコントロールユニット40及びトラクションコントロールユニット50はそれぞれ、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。
The
The
図2に示す構成では、上記エンジンコントロールユニット30が、水素エンジン1の運転状態に応じて、直噴インジェクタI1及び予混インジェクタI2からそれぞれ作動室E及び吸気経路3に供給される水素の割合(以下、水素供給割合という)を設定する。図3は、本実施形態に係る直噴インジェクタI1と予混インジェクタI2の水素噴射の制御に用いられるマップを示す図である。図3では、水素エンジン1の運転状態、すなわちエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて制御される直噴インジェクタI1と予混インジェクタI2の水素噴射の設定が、エンジン回転数を横軸にとり、エンジン負荷を縦軸にとって表されている。
In the configuration shown in FIG. 2, the
図3に示されるように、本実施形態では、エンジン回転数が3000rpm未満である運転状態、すなわち、エンジン回転数が1000rpm未満であるアイドリング時のアイドル回転領域A1とエンジン回転数が1000rpm以上3000rpm未満である低回転領域A2である運転状態にある場合には、直噴インジェクタI1のみによって作動室Eへ水素が供給される。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, the engine speed is less than 3000 rpm, that is, the idling speed region A1 during idling when the engine speed is less than 1000 rpm and the engine speed is 1000 rpm or more and less than 3000 rpm. it is when in the operating condition is a low rotation speed region A2, the hydrogen is supplied to the working chamber E by only the direct injector I 1.
一方、エンジン回転数が3000rpm以上である運転状態にある場合には、予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1との両方のインジェクタから水素が供給される。図3には、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1とから供給される水素の水素供給割合が、“予混インジェクタ:直噴インジェクタ”として表示されている。 On the other hand, when the engine speed is 3000 rpm or more, hydrogen is supplied from both the premixed injector I 2 and the direct injection injector I 1 . In FIG. 3, the hydrogen supply ratio of hydrogen supplied from the premixing injector I 2 and the direct injection injector I 1 according to the engine speed and the engine load is displayed as “premixing injector: direct injection injector”. Yes.
上記水素供給割合は、図3に示されるように、エンジン回転数が3000rpm以上の運転状態では、エンジン負荷に応じて、軽・中負荷領域A3と、高負荷領域A4、A5と、全負荷領域A6〜A8とで異なる設定がなされるとともに、所定のエンジン回転数によっても異なる設定がなされる。
エンジン回転数が3000rpm以上でありエンジン負荷が軽・中負荷領域A3にある場合には、予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1とから供給される水素の水素供給割合が“5:5”に設定され、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定された水素供給量を、予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1とから同量ずつ噴射して供給するように設定される。
As shown in FIG. 3, the hydrogen supply ratio is as follows: in an operation state where the engine speed is 3000 rpm or more, the light / medium load region A3, the high load regions A4 and A5, and the full load region according to the engine load. Different settings are made for A6 to A8, and different settings are made depending on the predetermined engine speed.
When the engine load is in the engine speed is 3000rpm or more is in a light-load region A3 is a hydrogen supply rate of hydrogen supplied from the premixed injector I 2 and direct injector I 1 Metropolitan "5: 5 ' is set to, the hydrogen supply amount is set according to the engine speed and the engine load, is set to supply to the injection by the same amount from the premixed injector I 2 and direct injector I 1 Tokyo.
上記水素供給割合は、エンジン負荷が高負荷領域にある場合には、エンジン回転数が3000rpm以上5500rpm未満の中回転領域である中回転かつ高負荷領域A4と、エンジン回転数が5500rpm以上の高回転領域である高回転かつ高負荷領域A5とで異なる設定がなされ、中回転かつ高負荷領域A4では予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1とから供給される水素の水素供給割合が“6:4”に設定され、高回転かつ高負荷領域A5では上記水素供給割合が“7:3”に設定される。 When the engine load is in the high load range, the hydrogen supply ratio is such that the engine rotation speed is a medium rotation and high load area A4 that is a medium rotation area of 3000 rpm or more and less than 5500 rpm, and the engine rotation speed is 5500 rpm or more. high rotational and different settings and high load region A5 is made is the region, the hydrogen feed rate of hydrogen supplied from the middle speed and high load region A4 in premixed injector I 2 and direct injector I 1 Metropolitan "6: 4 ", and in the high rotation and high load region A5, the hydrogen supply ratio is set to" 7: 3 ".
また、上記水素供給割合は、エンジン負荷が全負荷領域にある場合には、エンジン回転数が3000rpm以上5500rpm未満の中回転領域である中回転かつ全負荷領域A6と、エンジン回転数が5500rpm以上の高回転領域である高回転かつ全負荷領域A7、A8とで異なる設定がなされ、上記高回転かつ全負荷領域は更に、エンジン回転数が5500rpm以上6500rpm未満の領域A7とエンジン回転数が6500rpm以上の領域A8とで設定が異なっている。
上記各領域A6、A7、A8についても予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1との水素供給割合がそれぞれ設定されており、図3に示されるように、中回転かつ全負荷領域A6では上記水素供給割合が“7:3”に設定され、高回転かつ全負荷領域A7では“8:2”、高回転かつ全負荷領域A8では“8.5:1.5”に設定される。
Further, the hydrogen supply ratio is such that when the engine load is in the full load range, the engine rotation speed is at a medium rotation and full load area A6 that is a medium rotation area of 3000 rpm or more and less than 5500 rpm, and the engine rotation speed is 5500 rpm or more. Different settings are made for the high rotation and full load regions A7 and A8, which are high rotation regions. The high rotation and full load region further includes a region A7 in which the engine speed is 5500 rpm or more and less than 6500 rpm, and an engine speed is 6500 rpm or more. The setting differs between the area A8.
Each region A6, A7, A8 are set also hydrogen feed rate of the premixed injector I 2 and direct injector I 1, respectively for, as shown in FIG. 3, middle speed and the full load region A6 above The hydrogen supply ratio is set to “7: 3”, “8: 2” in the high rotation and full load region A7, and “8.5: 1.5” in the high rotation and full load region A8.
上記のように、エンジンコントロールユニット30は、直噴インジェクタI1及び予混インジェクタI2から供給される水素の水素供給割合について、エンジン負荷が同じであればエンジン回転数の上昇に応じて予混インジェクタI2からの水素の供給割合を増加させるように設定し、エンジン回転数が同じであればエンジン負荷の上昇に応じて予混インジェクタI2からの水素の供給割合を増加させるように設定する。
As described above, the
このように、エンジン回転数の上昇に応じて予混インジェクタI2による水素の供給割合を増加させるように設定させることから、空気と気体水素との混合性を高めることができ、過早着火の発生を抑制できる。 As described above, since the hydrogen supply rate by the premixing injector I 2 is set to increase as the engine speed increases, the mixing of air and gaseous hydrogen can be improved, and pre-ignition can be prevented. Generation can be suppressed.
また、本実施形態では、上記エンジンコントロールユニット30が、上記オートマチックトランスミッションコントロールユニット40あるいはトラクションコントロールユニット50などによるトルクダウン要求に対して、所定のトルクダウン制御条件が成立したか否かを判定し、トルクダウン制御条件が成立した際には、図3に示した予混インジェクタI2及び直噴インジェクタI1から供給される水素の水素供給割合に対して、予混インジェクタI2からの水素の供給割合を増加させるように上記水素供給割合を制御する。
In the present embodiment, the
図4は、本実施形態に係る直噴インジェクタI1と予混インジェクタI2の制御フローチャートである。
上記水素エンジン1のエンジンコントロールユニット30では、まず、例えば図2に示す水素エンジン1に関係する構成により検出され、例えばエンジン回転数、吸入エア量、スロットル開度などの各種信号が読み込まれる(ステップ#1)。
FIG. 4 is a control flowchart of the direct injection injector I 1 and the premixing injector I 2 according to the present embodiment.
In the
次に、ステップ#2において、上記信号に基づくエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて、作動室へ供給される水素噴射量が設定される。そして、ステップ#3において、上記水素噴射量を供給する予混インジェクタI2及び直噴インジェクタI1の水素の噴射割合が設定される。すなわち、エンジン回転数とエンジン負荷に応じて、上述した水素供給割合が設定される。
上記水素噴射量は、エンジン回転数が3000rpm未満の場合には直噴インジェクタI1から供給され、エンジン回転数が3000rpm以上の場合には、図3に示すようにエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定された水素供給割合で直噴インジェクタI1と予混インジェクタI2とから供給される。
Next, in
The hydrogen injection quantity is supplied from the direct injector I 1 when the engine speed is less than 3000rpm, when the engine speed is more than 3000rpm, in response to the engine speed and the engine load as shown in FIG. 3 The hydrogen is supplied from the direct injection injector I 1 and the premixing injector I 2 at the hydrogen supply rate set in the above.
ステップ#2及び#3において作動室に供給される水素噴射量と予混及び直噴の噴射割合とが設定されると、ステップ#4において、所定のトルクダウン条件が成立したか否かが判定される。本実施形態では、上記エンジンコントロールユニット30は、オートマチックトランスミッションコントロールユニット40によるトルクダウン要求に対して、所定のトルクダウン制御条件が成立したか否かが判定される。
When the hydrogen injection amount supplied to the working chamber and the injection ratio of premixing and direct injection are set in
ステップ#4での判定結果がノー(NO)の場合、すなわち、トルクダウン条件が成立していないと判定された場合には、ステップ#3で設定された噴射割合に基づき水素噴射が実行される(ステップ#5)。
If the determination result in
一方、ステップ#4での判定結果がイエス(YES)の場合、すなわち、トルクダウン条件が成立したと判定された場合には、エンジン回転数Neが所定回転数、本実施形態では、5500rpm未満であるか否かが判定される(ステップ#6)。ステップ#6での判定結果がYESの場合、すなわち、エンジン回転数Neが5500rpm未満の場合には、ステップ#7において、予混の噴射割合の増加、つまり、予混インジェクタI2からの水素の供給割合を増加させ、この増加された噴射割合で予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1により水素噴射が実行される(ステップ#8)。
On the other hand, if the determination result in
ステップ#6での判定結果がNOの場合、すなわち、エンジン回転数Neが5500rpm以上の場合には、ステップ#9において、エンジン負荷が全負荷であるか否かが判定される。ステップ#9での判定結果がNOの場合、すなわち、エンジン負荷が全負荷でない場合には、ステップ#7で、予混の噴射割合を増加させ、この増加された噴射割合で予混インジェクタI2と直噴インジェクタI1により水素噴射が実行される(ステップ#8)。
If the determination result in
一方、ステップ#9での判定結果がYESの場合、すなわち、エンジン負荷が全負荷である場合には、ステップ#10において、予混インジェクタI2からのみ水素を供給するように予混噴射のみに切り換える。予混噴射のみに切り換えると、吸入エア量が低下しNOx排出量が多くなり得るので、本実施形態では、次にステップ#11で、空燃比のリーン化、すなわち理論空燃比よりリーン側の空燃比になるように上記予混インジェクタI2からの水素噴射量を低下させる水素噴射量の補正を行った後に、上記水素噴射量を噴射供給する予混インジェクタI2により水素噴射が実行される(ステップ#12)。なお、本実施形態では、例えばλ=2に設定して、空燃比をリーン化させる。
On the other hand, when the result of the determination in
上記のように、本実施形態では、上記エンジンコントロールユニット30が、所定のトルクダウン制御条件が成立したと判定された際に、エンジン回転数が所定回転数以上でありエンジン負荷が全負荷領域である高回転かつ全負荷領域A7、A8の運転状態にある場合には予混インジェクタI2からの水素の供給割合を増加させて予混インジェクタI2からのみ水素を供給させるように上記水素供給割合を制御するとともに理論空燃比よりリーン側の空燃比になるように予混インジェクタI2からの水素供給量を制御し、上記高回転かつ全負荷領域A7、A8以外の運転状態にある場合には、予混インジェクタI2からの水素の供給割合を増加させるように上記水素供給割合を制御する。
As described above, in the present embodiment, when the
なお、本実施形態では、所定のトルクダウン要求を満たすために、予混噴射のみに切り換える運転状態として水素供給割合が“8:2”、“8.5:1.5”の高回転かつ全負荷領域A7、A8が設定されているが、例えばトラクションコントロールユニット50等のその他のトルクダウン要求によっては、例えば上記水素供給割合が“6:4”〜“8.5:1.5”の領域A4〜A8の運転状態が設定されるなど、トルクダウン量に応じた設定が行われてもよい。
In this embodiment, in order to satisfy a predetermined torque reduction request, the hydrogen supply ratio is “8: 2”, “8.5: 1.5” at a high rotation speed and the entire operation state is switched to only premixed injection. Load areas A7 and A8 are set. For example, depending on other torque reduction requests such as the
このように、上記エンジンコントロールユニット30は、直噴インジェクタI1及び予混インジェクタI2から噴射供給される水素の水素供給割合を設定し、トルクダウン制御条件が成立したと判定された際に、予混インジェクタI2から供給される水素の供給割合を増加させることにより、例えばAT車の変速時など、所定のトルクダウン要求時に、予混インジェクタI2による気体水素の供給割合を増加させて、作動室E内の空気の充填量を抑えることによってトルクを低下させるので、点火タイミングを遅角する必要が無く、バックファイヤの発生を抑制しつつ、応答性良くトルクダウンさせることができる。
Thus, when the
また、上記エンジンコントロールユニット30は、トルクダウン制御条件が成立したと判定された際に、高回転かつ全負荷領域A7、A8の運転状態にある場合には、予混インジェクタI2からのみ水素を供給させるとともに、空燃比を、NOx排出量が略0近傍となるリーンな値に設定することによって、NOx排出量の悪化を抑制しつつ、空燃比のリーン化によって過早着火を抑制できる。
Further, the
このようにして、上記エンジンコントロールユニット30は、トルクダウン制御条件が成立したと判定された際に、NOx排出量の悪化を抑制するとともに、全領域の運転状態において、バックファイヤの発生を抑制しつつ、応答性良くトルクダウンさせることができる。
In this way, when it is determined that the torque-down control condition is satisfied, the
本実施形態では、水素エンジン1としてロータリーエンジンについて記述しているが、例えばレシプロエンジンなど、その他の形式のエンジンについても同様に適用することができる。
In the present embodiment, a rotary engine is described as the
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.
本発明は、作動室内へ直接に気体水素を噴射供給する直噴インジェクタと吸気通路内に気体水素を噴射供給する予混インジェクタとを備えた水素エンジンの燃料制御装置であり、例えば自動車等の車両など、上記直噴及び予混インジェクタを備えた水素エンジンが搭載されるものに好適に適用可能である。 The present invention is a fuel control device for a hydrogen engine including a direct injection injector that directly injects gaseous hydrogen into a working chamber and a premixing injector that injects and supplies gaseous hydrogen into an intake passage. For example, the present invention can be suitably applied to a vehicle equipped with a hydrogen engine equipped with the direct injection and premixing injectors.
1 水素エンジン
3 吸気通路
5 排気通路
11 エンジン回転数センサ
12 空気量センサ
14 スロットル弁
15 酸素濃度センサ
30 エンジンコントロールユニット
40 オートマチックトランスミッションコントロールユニット
50 トラクションコントロールユニット
E 作動室
I1 直噴インジェクタ
I2 予混インジェクタ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
所定のトルクダウン制御条件が成立したか否かを判定する判定手段と、
前記水素エンジンの運転状態に応じて、前記第1の水素供給手段及び前記第2の水素供給手段から供給される水素の水素供給割合を設定し、前記判定手段によって所定のトルクダウン制御条件が成立したと判定された際には、設定された水素供給割合に対して前記第2の水素供給手段から供給される水素の供給割合を増加させるように前記水素供給割合を制御する水素供給割合制御手段と、
を備えていることを特徴とする水素エンジンの燃料制御装置。 Fuel control for a hydrogen engine comprising a first hydrogen supply means for injecting and supplying gaseous hydrogen directly into the working chamber, and a second hydrogen supply means for injecting and supplying gaseous hydrogen into the intake passage communicating with the working chamber A device,
Determining means for determining whether or not a predetermined torque-down control condition is satisfied;
A hydrogen supply ratio of hydrogen supplied from the first hydrogen supply unit and the second hydrogen supply unit is set according to an operating state of the hydrogen engine, and a predetermined torque down control condition is established by the determination unit. When it is determined that the hydrogen supply ratio is determined, the hydrogen supply ratio control means controls the hydrogen supply ratio so as to increase the hydrogen supply ratio supplied from the second hydrogen supply means with respect to the set hydrogen supply ratio. When,
A fuel control device for a hydrogen engine, comprising:
ことを特徴とする請求項1記載の水素エンジンの燃料制御装置。 The hydrogen supply ratio control means is configured to obtain a hydrogen supply ratio of hydrogen supplied from the first hydrogen supply means and the second hydrogen supply means from the second hydrogen supply means according to an increase in engine speed. Set to increase the supply rate of supplied hydrogen,
The fuel control device for a hydrogen engine according to claim 1.
エンジン回転数が所定回転数以上でありエンジン負荷が全負荷領域である高回転かつ全負荷領域の運転状態にある場合には、前記第2の水素供給手段からのみ水素を供給させるように前記水素供給割合を制御するとともに理論空燃比よりリーン側の空燃比になるように前記第2の水素供給手段からの水素供給量を制御し、
前記高回転かつ全負荷領域以外の運転状態にある場合には、前記第2の水素供給手段から供給される水素の供給割合を増加させるように前記水素供給割合を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の水素エンジンの燃料制御装置。
The hydrogen supply ratio control means, when it is determined by the determination means that a predetermined torque down control condition is satisfied,
When the engine speed is equal to or higher than a predetermined speed and the engine load is in a high speed and full load range operation state, the hydrogen is supplied only from the second hydrogen supply means. Controlling the supply rate and controlling the hydrogen supply amount from the second hydrogen supply means so that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio;
When in an operating state other than the high rotation and full load range, the hydrogen supply rate is controlled to increase the supply rate of hydrogen supplied from the second hydrogen supply means;
The fuel control apparatus for a hydrogen engine according to claim 1 or 2, wherein
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