JP4525282B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ガソリン等の液体燃料と水素燃料等のガス燃料の双方を燃料として利用する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that uses both a liquid fuel such as gasoline and a gas fuel such as hydrogen fuel as fuel.
従来、例えば特開2004−116398号公報には、ガソリンとともに水素を燃料として運転可能に構成された内燃機関が開示されている。この内燃機関では、運転状態に応じて予め水素添加割合を決定し、その割合でガソリンと水素とを噴射することとしている。 Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-116398 discloses an internal combustion engine configured to be operable with gasoline and hydrogen as fuel. In this internal combustion engine, the hydrogen addition ratio is determined in advance according to the operating state, and gasoline and hydrogen are injected at that ratio.
内燃機関の運転モード(運転状態)は、道路状況等によって時々刻々と変化するものである。このため、上述した従来の内燃機関のように水素添加割合が運転状態に応じて変更される内燃機関では、燃料が消費されていく過程において、ガソリンと水素とが消費される割合も運転モードに応じて変化している。 The operation mode (operation state) of the internal combustion engine changes from moment to moment depending on road conditions and the like. For this reason, in the internal combustion engine in which the hydrogen addition rate is changed according to the operating state as in the conventional internal combustion engine described above, the rate at which gasoline and hydrogen are consumed in the process of fuel consumption is also in the operation mode. It has changed accordingly.
上記従来の内燃機関のように給油を受ける複数の貯蔵容器を備えている内燃機関では、給油に関して車両の運転者に煩雑な管理をさせないようにするには、ガソリンと水素とが同時に無くなるようにそれらをバランス良く消費できるのが望ましい。この点において、上記従来の内燃機関は、未だ検討の余地を残すものであった。 In an internal combustion engine having a plurality of storage containers that receive refueling as in the above-described conventional internal combustion engine, in order to prevent the vehicle driver from performing complicated management regarding refueling, gasoline and hydrogen are eliminated simultaneously. It is desirable to be able to consume them in a balanced manner. In this respect, the above-described conventional internal combustion engine still leaves room for examination.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ガス燃料と液体燃料とを燃料とする内燃機関において、給油に関して煩雑な管理を必要としない内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine control apparatus that does not require complicated management regarding refueling in an internal combustion engine using gas fuel and liquid fuel as fuel. For the purpose.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、ガス燃料の供給を受けるガス燃料貯蔵容器と、液体燃料の供給を受ける液体燃料貯蔵容器とを備え、運転状態に応じて予め定められた噴射割合で前記ガス燃料および前記液体燃料を噴射する内燃機関の制御装置であって、
前記ガス燃料の貯蔵状態を検出する第1の貯蔵状態検出手段と、
前記液体燃料の貯蔵状態を検出する第2の貯蔵状態検出手段と、
前記第1の貯蔵状態検出手段および前記第2の貯蔵状態検出手段により検出された前記ガス燃料および前記液体燃料のそれぞれの貯蔵状態に基づいて、前記ガス燃料と前記液体燃料とが同時に無くなる側に前記噴射割合を制御する噴射割合制御手段と、
を備え、
前記ガス燃料は水素燃料であり、前記液体燃料はガソリンであり、
前記噴射割合制御手段は、水素燃料の残量値が所定の値よりも大きく、かつ、ガソリンの残量値が他の所定の値よりも小さい場合に、水素燃料の割合が大きくなるように前記噴射割合を変更し、一方、水素燃料の残量値が前記所定の値よりも小さく、かつ、ガソリンの残量値が前記他の所定の値よりも大きい場合に、水素燃料の割合が小さくなるように前記噴射割合を変更する第1の噴射割合調整手段を備え、
水素燃料とガソリンとを同時補給するか、或いは別々に補給するか否かを運転者が選択可能とする補給態様選択手段を備え、
前記同時補給が選択された場合に、前記第1の噴射割合調整手段を実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention includes a gas fuel storage container that receives a supply of gas fuel and a liquid fuel storage container that receives a supply of liquid fuel, and a predetermined injection according to an operating state. A control device for an internal combustion engine that injects the gas fuel and the liquid fuel in proportions,
First storage state detection means for detecting the storage state of the gas fuel;
Second storage state detection means for detecting the storage state of the liquid fuel;
Based on the respective storage states of the gas fuel and the liquid fuel detected by the first storage state detection unit and the second storage state detection unit, the gas fuel and the liquid fuel are simultaneously removed. Injection rate control means for controlling the injection rate;
Equipped with a,
The gas fuel is hydrogen fuel, the liquid fuel is gasoline,
The injection ratio control means is configured to increase the hydrogen fuel ratio when the remaining amount value of hydrogen fuel is larger than a predetermined value and the remaining amount value of gasoline is smaller than another predetermined value. On the other hand, when the remaining amount value of hydrogen fuel is smaller than the predetermined value and the remaining amount value of gasoline is larger than the other predetermined value, the proportion of hydrogen fuel is decreased. A first injection ratio adjusting means for changing the injection ratio as described above ,
A replenishment mode selection means for allowing the driver to select whether to replenish hydrogen fuel and gasoline simultaneously or separately;
When the simultaneous supply is selected, it characterized that you perform the first fuel injection ratio adjustment means.
第2の発明は、ガス燃料の供給を受けるガス燃料貯蔵容器と、液体燃料の供給を受ける液体燃料貯蔵容器とを備え、運転状態に応じて予め定められた噴射割合で前記ガス燃料および前記液体燃料を噴射する内燃機関の制御装置であって、
前記ガス燃料の貯蔵状態を検出する第1の貯蔵状態検出手段と、
前記液体燃料の貯蔵状態を検出する第2の貯蔵状態検出手段と、
前記第1の貯蔵状態検出手段および前記第2の貯蔵状態検出手段により検出された前記ガス燃料および前記液体燃料のそれぞれの貯蔵状態に基づいて、前記ガス燃料と前記液体燃料とが同時に無くなる側に前記噴射割合を制御する噴射割合制御手段と、
を備え、
前記ガス燃料は水素燃料であり、前記液体燃料はガソリンであり、
前記噴射割合制御手段は、水素燃料とガソリンとを合わせた燃料全体の残量に対する当該水素燃料の残量の残量比が所定の割合よりも大きい場合に、水素燃料の割合が大きくなるように前記噴射割合を変更し、一方、前記残量比が前記所定の割合よりも小さい場合に、水素燃料の割合が小さくなるように前記噴射割合を変更する第2の噴射割合調整手段を備え、
水素燃料とガソリンとを同時補給するか、或いは別々に補給するか否かを運転者が選択可能とする補給態様選択手段を備え、
前記同時補給が選択された場合に、前記第2の噴射割合調整手段を実行することを特徴とする。
A second invention includes a gas fuel storage container that receives a supply of gas fuel, and a liquid fuel storage container that receives a supply of liquid fuel, and the gas fuel and the liquid are injected at a predetermined injection rate according to an operating state. A control device for an internal combustion engine for injecting fuel,
First storage state detection means for detecting the storage state of the gas fuel;
Second storage state detection means for detecting the storage state of the liquid fuel;
Based on the respective storage states of the gas fuel and the liquid fuel detected by the first storage state detection unit and the second storage state detection unit, the gas fuel and the liquid fuel are simultaneously removed. Injection rate control means for controlling the injection rate;
With
The gas fuel is hydrogen fuel, the liquid fuel is gasoline,
The injection ratio control means is configured to increase the ratio of hydrogen fuel when the remaining ratio of the remaining amount of hydrogen fuel to the total remaining amount of fuel including hydrogen fuel and gasoline is larger than a predetermined ratio. A second injection ratio adjusting means for changing the injection ratio, and changing the injection ratio so that the ratio of hydrogen fuel decreases when the remaining ratio is smaller than the predetermined ratio;
A replenishment mode selection means for allowing the driver to select whether to replenish hydrogen fuel and gasoline simultaneously or separately;
When the simultaneous supply is selected, it characterized that you run the second fuel injection ratio adjustment means.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、水素ステーションの位置情報を取得する位置情報取得手段を備え、
前記噴射割合制御手段は、車両の現在位置が前記水素ステーションの位置から遠いと判断された場合に、水素燃料の割合が大きくなるような前記噴射割合の変更を中止するか、或いは水素燃料の割合が小さくなるように前記噴射割合を変更することを特徴とする。
A third aspect of the present invention is provided with fraud and mitigating risk position information obtaining means for obtaining position information of a hydrogen station in the first or second inventions,
The injection ratio control means stops the change of the injection ratio so that the ratio of hydrogen fuel increases when it is determined that the current position of the vehicle is far from the position of the hydrogen station, or the ratio of hydrogen fuel The injection ratio is changed so as to be small.
第1の発明によれば、ガス燃料と液体燃料のそれぞれの貯蔵状態に基づいて、ガス燃料と液体燃料とがバランス良く消費されるように制御することができる。また、本発明によれば、ガソリンと水素とが同時になくなるようにバランス良く消費されるため、十分な量のガソリンおよび水素を一度に補給可能な状態を確実に作り出せるシステムを構築することができる。また、本発明によれば、ガソリン残量値および水素残量値をそれぞれの所定値および所定値と比較することによって、ガソリンと水素のそれぞれの貯蔵状態を検知し、その貯蔵状態に基づいて、ガソリンと水素がバランス良く消費されるように制御することができる。更に、本発明によれば、水素をガソリンと同時補給するか、或いは別補給して水素補給頻度を低減させるかを、運転者が水素ステーションの配置状況や運転者自身の希望に応じて任意に選択できる。また、本発明によれば、特に、水素補給可能なステーションがあまり存在していない地域で使用される場合に利便性の良いシステムを構築することができる。 According to the first invention, control can be performed so that the gas fuel and the liquid fuel are consumed in a well-balanced manner based on the storage states of the gas fuel and the liquid fuel. Further, according to the present invention, since gasoline and hydrogen are consumed in a balanced manner so as to disappear at the same time, it is possible to construct a system that can reliably create a state in which a sufficient amount of gasoline and hydrogen can be replenished at a time. Further, according to the present invention, by comparing the gasoline remaining amount value and the hydrogen remaining amount value with the respective predetermined value and the predetermined value, the respective storage states of gasoline and hydrogen are detected, and based on the storage state, It can be controlled so that gasoline and hydrogen are consumed in a well-balanced manner. Further, according to the present invention, the driver can arbitrarily supply hydrogen at the same time as gasoline or reduce the frequency of hydrogen supply by reducing the frequency depending on the arrangement situation of the hydrogen station and the driver's own desire. You can choose. Further, according to the present invention, it is possible to construct a system that is convenient when used in an area where there are not many stations that can be replenished with hydrogen.
第2の発明によれば、ガス燃料と液体燃料のそれぞれの貯蔵状態に基づいて、ガス燃料と液体燃料とがバランス良く消費されるように制御することができる。また、本発明によれば、ガソリンと水素とが同時になくなるようにバランス良く消費されるため、十分な量のガソリンおよび水素を一度に補給可能な状態を確実に作り出せるシステムを構築することができる。また、本発明によれば、残量比が所定の割合となるようにガソリンと水素の消費量が常時制御されるため、両者がバランス良く消費され、どちらか一方の燃料のみが消費され尽くされることがない。更に、本発明によれば、水素をガソリンと同時補給するか、或いは別補給して水素補給頻度を低減させるかを、運転者が水素ステーションの配置状況や運転者自身の希望に応じて任意に選択できる。また、本発明によれば、特に、水素補給可能なステーションがあまり存在していない地域で使用される場合に利便性の良いシステムを構築することができる。 According to the second aspect of the invention , control can be performed so that the gas fuel and the liquid fuel are consumed in a well-balanced manner based on the storage states of the gas fuel and the liquid fuel. Further, according to the present invention, since gasoline and hydrogen are consumed in a balanced manner so as to disappear at the same time, it is possible to construct a system that can reliably create a state in which a sufficient amount of gasoline and hydrogen can be replenished at a time. In addition, according to the present invention, the consumption of gasoline and hydrogen is always controlled so that the remaining ratio is a predetermined ratio, so both are consumed in a balanced manner, and only one of the fuels is consumed. There is nothing. Further, according to the present invention, the driver can arbitrarily supply hydrogen at the same time as gasoline or reduce the frequency of hydrogen supply by reducing the frequency depending on the arrangement situation of the hydrogen station and the driver's own desire. You can choose. Further, according to the present invention, it is possible to construct a system that is convenient when used in an area where there are not many stations that can be replenished with hydrogen.
第3の発明によれば、水素ステーションからの位置が遠いと判断される場合、つまり、当面は水素同時補給がされないと想定される状況下では、噴射割合を増量する側の補正を中止するか、或いは減量させることにより、そのような状況下で水素使用量が抑制され、水素ステーションに到達するまでに水素が消費され尽くさないようにすることができる。 According to the third invention, when it is determined that the position from the hydrogen station is far away, that is, in a situation where it is assumed that hydrogen is not replenished at the same time, whether or not the correction on the side to increase the injection ratio is stopped. Alternatively, by reducing the amount, the amount of hydrogen used can be suppressed under such circumstances, and the hydrogen can be prevented from being exhausted until reaching the hydrogen station.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10の構成を説明するための図である。内燃機関10の筒内には、その内部を往復移動するピストン12が設けられている。また、内燃機関10は、シリンダヘッド14を備えている。ピストン12とシリンダヘッド14との間には、燃焼室16が形成されている。燃焼室16には、吸気ポート18および排気ポート20が連通している。吸気ポート18および排気ポート20には、それぞれ吸気弁22および排気弁24が配置されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an
吸気ポート18には、ポート内にガソリン(液体燃料)を噴射するガソリン噴射弁26が配置されている。また、吸気ポート18には、ポート内に水素(ガス燃料)を噴射する水素燃料噴射弁28が配置されている。
A
ガソリン噴射弁26には、ガソリン供給管30を介してガソリンタンク(本発明の液体燃料貯蔵容器)32が連通している。ガソリン供給管30は、ガソリン噴射弁26とガソリンタンク32との間に、ポンプ34を備えている。ポンプ34は、ガソリン噴射弁26に所定の圧力でガソリンを供給することができる。このため、ガソリン噴射弁26は、外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量のガソリンを吸気ポート18内に噴射することができる。
A gasoline tank (liquid fuel storage container of the present invention) 32 communicates with the
ガソリンタンク32には、ガソリンの液面高さを検出するための液面センサ36が組み込まれている。液面センサ36によれば、燃料の液面高さに基づいて、給油時におけるガソリン貯蔵量を検知することができる。内燃機関10の運転中は、ガソリン噴射弁26のガソリン使用量を積算することにより、ガソリンタンク32に貯蔵されたガソリンの消費量を算出することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、液面センサ36の出力とガソリン噴射弁26のガソリン使用量の積算値とに基づいて、ガソリンタンク32内の貯蔵量(残量)を正確に検知することができる。
The
本実施形態のシステムは、気体状態にある水素を高圧で貯蔵するための水素タンク(本発明のガス燃料貯蔵容器)38を備えている。水素タンク38には、水素供給管40が連通している。水素供給管40は、水素燃料噴射弁28に連通している。尚、本実施形態のシステムでは、水素燃料噴射弁28に供給される水素燃料として、外部から水素タンク38内に充填される水素ガスを使用しているが、水素燃料噴射弁28に供給される水素燃料はこれに限定されるものではなく、車両上で生成、或いは外部より供給される高濃度の水素を含む水素リッチガスを使用するものであってもよい。
The system of the present embodiment includes a hydrogen tank (a gas fuel storage container of the present invention) 38 for storing hydrogen in a gaseous state at a high pressure. A
水素供給管40には、水素タンク38と水素燃料噴射弁28との間に、レギュレータ42が配置されている。このような構成によれば、水素燃料噴射弁28には、レギュレータ42により減圧された所定の圧力で、水素タンク38内にある水素が供給される。このため、水素燃料噴射弁28は、外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量の水素を吸気ポート18内に噴射することができる。
A
また、水素供給管40には、レギュレータ42と水素燃料噴射弁28との間に、水素燃圧センサ44が配置されている。水素燃圧センサ44は、水素燃料噴射弁28に供給される水素の圧力に応じた出力を発するセンサである。更に、水素タンク38には、水素タンク内圧センサ46とガス温度センサ48とが組み込まれている。水素タンク内圧センサ46は、水素タンク38の内圧に応じた出力を発するセンサであり、ガス温度センサ48は、水素タンク38内の水素ガス温度に応じた出力を発するセンサである。これらのセンサ46、48の出力によれば、水素タンク38内の水素ガスの貯蔵量(残量)を正確に検知することができる。
A hydrogen
本実施形態のシステムは、ECU50を備えている。ECU50には、上述した液面センサ36、水素燃圧センサ44、水素タンク内圧センサ46、およびガス温度センサ48に加え、内燃機関10の運転状態を把握すべく、アクセルポジションセンサ、機関回転数など(図示省略する)を検出するための各種センサが接続されている。また、ECU50には、上述したガソリン噴射弁26、水素燃料噴射弁28、ポンプ34、レギュレータ42などの機器が接続されている。ECU50は、上述したセンサ出力を基礎として所定の処理を行うことにより、上述した各種の機器を適当に駆動することができる。
The system of this embodiment includes an
上記のように構成された本実施形態のシステムでは、良好な燃焼を実現すべく、内燃機関10の運転状態に応じて予め定められたベース水素添加割合RBaseに基づいて、ガソリンおよび水素の噴射量をそれぞれ適切な量に制御している。より具体的には、そのような制御を実現するために、内燃機関10の運転領域との関係でベース水素添加割合RBaseを定めたマップ(以下、「ベース添加割合マップ」と称する)がECU50に記憶されている。尚、ここでは、「水素添加割合R」を、ガソリンと水素とを合わせた燃料全体の総発熱量に対する水素の発熱量の比として定義する。
In the system of the present embodiment configured as described above, injection of gasoline and hydrogen is performed based on a base hydrogen addition ratio R Base that is predetermined according to the operating state of the
ところで、以上のように構成された内燃機関10のように、ガソリンと水素とを適当に補給することを必要とするシステムにおいて、給油に関して車両の運転者の利便性を良好に確保するには、ガソリンと水素とが同時に無くなるようにバランス良く消費されるシステムであることが望ましい。そこで、本実施形態のシステムでは、ガソリンと水素とをバランス良く消費させるべく、以下に示すような制御を行うこととしている。
By the way, in the system that needs to appropriately replenish gasoline and hydrogen as in the
図2は、本実施の形態1において、上記の要求を実現するために、ECU50が実行する水素添加割合調整制御Aルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、一定のクランク角毎に周期的に実行されるものとする。図2に示すルーチンでは、先ず、ガソリンタンク32内のガソリン残量値が所定値1以下であるか否かが判別される(ステップ100)。
FIG. 2 is a flowchart of the hydrogen addition ratio adjustment control A routine executed by the
上記ステップ100において、ガソリン残量値≦所定値1が不成立であると判定された場合には、次いで、水素タンク38内の水素残量値が所定値2以上であるか否かが判別される(ステップ102)。ECU50は、ガソリンと水素とがバランス良く消費されているか否かを判定すべく、上記のような所定値1および所定値2を記憶している。
If it is determined in
上記ステップ102において、水素残量値≧所定値2が成立すると判定された場合には、この場合に用いる水素添加割合Rとして、ベース水素添加割合RBASEが設定される(ステップ104)。この場合は、ガソリンと水素がそれぞれのタンク内に適切な比率で十分に残っていると判断できるため、ベース水素添加割合RBASEが維持される。
If it is determined in
また、上記ステップ102において、水素残量≧所定値2が不成立であると判定された場合には、この場合に用いる水素添加割合Rは、ベース水素添加割合RBASEに比して小さな値に設定される(ステップ106)。この場合は、ガソリン残量は十分にあるが水素残量が不足していると判断できるため、水素使用量が抑制される。
When it is determined in
一方、上記ステップ100において、ガソリン残量値≦所定値1が成立すると判定された場合には、次いで、水素残量値≧所定値2か否かが判別される(ステップ108)。その結果、水素残量値≧所定値2が不成立であると判定された場合には、この場合に用いる水素添加割合Rとして、ベース水素添加割合RBASEが設定される(ステップ104)。つまり、ガソリン残量値および水素残量値がそれぞれの所定値1および所定値2を下回ったと判定された場合には、ガソリンと水素が共にバランス良く消費されていると判断できるため、ベース水素添加割合RBASEが選択される。
On the other hand, if it is determined in
また、上記ステップ108において、水素残量値≧所定値2が成立すると判定された場合には、この場合に用いる水素添加割合Rは、ベース水素添加割合RBASEに比して大きな値に設定される(ステップ110)。この場合は、水素残量は十分にあるがガソリン残量が不足していると判断できるため、航続距離を伸ばすべく、ガソリン使用量が抑制される。尚、内燃機関が通常は水素添加を行わない運転領域を備えている場合には、本ステップ110が実行される際に、そのような水素添加を行わない運転領域において水素添加を実施することとしても良い。
If it is determined in
以上説明した図2の水素添加割合調整制御Aルーチンの処理によれば、ガソリン残量値および水素残量値をそれぞれの所定値1および所定値2と比較することによって、ガソリンと水素のそれぞれの貯蔵状態を検知し、その貯蔵状態に基づいて、ガソリンと水素がバランス良く消費されるように制御することができる。このため、上記ルーチンの処理を適用すれば、十分な量のガソリンおよび水素を一度に補給可能な状態を確実に作り出せるシステムを構築することができる。 According to the processing of the hydrogen addition ratio adjustment control A routine in FIG. 2 described above, the gasoline remaining amount value and the remaining hydrogen amount value are compared with the predetermined value 1 and the predetermined value 2 respectively, thereby It is possible to detect the storage state and control so that gasoline and hydrogen are consumed in a balanced manner based on the storage state. For this reason, if the process of the said routine is applied, the system which can produce reliably the state which can replenish sufficient quantity of gasoline and hydrogen at once can be constructed | assembled.
ところで、上述した実施の形態1における図2のルーチンでは、内燃機関10の負荷状態に関係なく、ガソリンおよび水素の残量値とそれらに対する所定値1、2との関係に基づいて水素添加割合Rを変更することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施の形態1において実行されるルーチンは、例えば以下に示す図3のルーチンであっても良い。
In the routine of FIG. 2 in the first embodiment described above, the hydrogen addition ratio R is based on the relationship between the remaining values of gasoline and hydrogen and the predetermined values 1 and 2 regardless of the load state of the
図3は、本実施の形態1に適用することのできる他のルーチン(水素添加割合調整制御Bルーチン)を示すフローチャートである。尚、図3において、実施の形態1における図2に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図3に示すルーチンは、ステップ112の処理が追加されている点を除き、上記図2に示すルーチンと同様である。
FIG. 3 is a flowchart showing another routine (hydrogen addition ratio adjustment control B routine) that can be applied to the first embodiment. In FIG. 3, the same steps as those shown in FIG. 2 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. The routine shown in FIG. 3 is the same as the routine shown in FIG. 2 except that the process of
図3に示すルーチンでは、上記ステップ100および108において、ガソリン残量値≦所定値1の成立、および水素残量値≧所定値2の成立が認められた場合には、次いで、内燃機関10の運転領域が軽負荷領域および中負荷領域の何れかであるか否かが判別される(ステップ112)。その結果、軽中負荷領域であると判定された場合には、水素添加割合Rは、上記図2のルーチンと同様に、ベース水素添加割合RBASEに比して大きな値に設定される(ステップ110)。一方、軽中負荷領域でない、すなわち、高負荷領域であると判定された場合には、上記図2のルーチンと異なり、ベース水素添加割合RBASEが設定される(ステップ104)。
In the routine shown in FIG. 3, if it is determined in
上述した実施の形態1の構成のように、ガス燃料である水素がポート噴射とされている場合には、高負荷領域において水素添加割合Rを大きくする、すなわち、ガソリン噴射量を減らし、かつ水素噴射量を増やすと、体積効率ηVが低下することにより、機関の出力が低下してしまう。そして、そのような場合に、出力を維持しようとすると、ガソリンを増量させる必要が生ずる。以上説明した図3のルーチンの処理によれば、水素残量は十分にあるがガソリン残量が不足していると判断された場合(ステップ110のYesルート)に、体積効率ηVを低下させずに、すなわち、ガソリンの消費量を抑制しつつ、機関の出力を維持させることができる。 When hydrogen, which is a gas fuel, is port-injected as in the configuration of the first embodiment described above, the hydrogen addition ratio R is increased in the high load region, that is, the gasoline injection amount is reduced, and hydrogen When the injection amount is increased, the volume efficiency η V is lowered, and the output of the engine is lowered. In such a case, it is necessary to increase the amount of gasoline in order to maintain the output. According to the processing of the routine of FIG. 3 described above, when it is determined that the remaining amount of hydrogen is sufficient but the remaining amount of gasoline is insufficient (Yes route of step 110), the volume efficiency η V is decreased. In other words, the engine output can be maintained while suppressing the consumption of gasoline.
また、上述した実施の形態1においては、水素燃料噴射弁28が吸気ポート18に配置された構成を有する内燃機関10を対象としているが、本発明が適用される内燃機関の構成は、水素を筒内に直接噴射できるように水素燃料噴射弁28をシリンダヘッド14に取り付けたものであってもよい。このような構成であれば、高負荷領域で水素添加割合Rをベース水素添加割合RBASEに対して増加させても、体積効率ηVが低下することがない。
In the first embodiment described above, the
また、上述した実施の形態1においては、ガソリン残量値および水素残量値のそれぞれにつき1つの判定値として所定値1および所定値2を与えることによって、ガソリンと水素の貯蔵状態を検知することとしているが、この所定値の設定手法はこれに限られるものではなく、すなわち、ガソリン残量値および水素残量値に対して与える所定値は複数であってもよい。 In Embodiment 1 described above, the storage state of gasoline and hydrogen is detected by giving predetermined value 1 and predetermined value 2 as one determination value for each of the gasoline remaining amount value and the hydrogen remaining amount value. However, the method of setting the predetermined value is not limited to this, that is, a plurality of predetermined values may be given to the gasoline remaining amount value and the hydrogen remaining amount value.
尚、上述した実施の形態1においては、水素タンク内圧センサ46およびガス温度センサ48が前記第1または第2の発明における「第1の貯蔵状態検出手段」に、液面センサ36が前記第1または第2の発明における「第2の貯蔵状態検出手段」に、それぞれ相当していると共に、ECU50が図2の水素添加割合調整制御Aルーチンの処理を実行することにより、前記第1または第2の発明における「噴射割合制御手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態1においては、水素添加割合Rが、前記第1乃至前記第3の発明における「噴射割合」に相当している。
また、上述した実施の形態1またはその変形例においては、ECU50が図2の水素添加割合調整制御Aルーチンの処理または図3の水素添加割合調整制御Bルーチンの処理を実行することにより、前記第1の発明における「第1の噴射割合調整手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the hydrogen tank
In the first embodiment described above, hydrogen addition ratio R corresponds to the "fuel injection ratio" according to the first to the third invention.
In the above-described first embodiment or its modification, the
実施の形態2.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態1の装置構成を用いて、ECU50に図2の水素添加割合調整制御Aルーチンに代えて、図4のルーチンを実行させることにより実現されるものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment is realized by causing the
本実施形態のシステムは、ガソリンと水素とを合わせた燃料全体の残量に対する水素の残量の比に対して所定の目標割合を設定し、ベース水素添加割合マップに従って内燃機関10を運転する際に、ガソリンと水素とをバランス良く消費させるべく、当該水素残量比が目標割合となるように水素添加割合Rを変更している点に特徴を有している。以下、図4を参照して、具体的な処理について説明する。
The system of the present embodiment sets a predetermined target ratio with respect to the ratio of the remaining amount of hydrogen to the remaining amount of the total fuel including gasoline and hydrogen, and operates the
図4は、本実施の形態2において、上記の機能を実現するために、ECU50が実行する水素添加割合調整制御Cルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、一定のクランク角毎に周期的に実行されるものとする。また、図4において、実施の形態1における図2に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
FIG. 4 is a flowchart of the hydrogen addition ratio adjustment control C routine executed by the
図4に示すルーチンでは、先ず、現時点での水素の残量比が、所定の目標割合より大きいか否かが判別される(ステップ114)。本実施形態のシステムのように水素添加割合Rを燃料の発熱量ベースで定めている場合には、上記目標割合についても、発熱量をベースとした水素残量比として設定される。また、本実施形態のシステムでは、ガソリンタンク32と水素タンク38との容量の比を、上記目標割合とほぼ一致した値となるように設定している。
In the routine shown in FIG. 4, it is first determined whether or not the current hydrogen remaining ratio is larger than a predetermined target ratio (step 114). When the hydrogen addition ratio R is determined on the basis of the calorific value of the fuel as in the system of the present embodiment, the target ratio is also set as a hydrogen remaining ratio based on the calorific value. In the system of the present embodiment, the capacity ratio between the
上記ステップ114において、残量比>目標割合が成立すると判定された場合、すなわち、合計残存燃料量中に占める水素残量の割合が目標割合より大きいと判定された場合には、この場合に用いる水素添加割合Rは、ベース水素添加割合RBASEに比して大きな値に設定される(ステップ116)。
If it is determined in
一方、上記ステップ114において、残量比>目標割合が成立しないと判定された場合には、次いで、残量比<目標割合が成立するか否かが判別される(ステップ118)。その結果、残量比<目標割合が成立すると判定された場合、すなわち、合計残存燃料量中に占める水素残量の割合が目標割合より小さいと判定された場合には、この場合に用いる水素添加割合Rは、ベース水素添加割合RBASEに比して小さな値に設定される(ステップ120)。
On the other hand, if it is determined in
また、上記ステップ118において、残量比<目標割合が成立しないと判定された場合、すなわち、残量比が目標割合とほぼ等しい場合には、水素添加割合Rは、ベース水素添加割合RBASEに保持される(ステップ122)。尚、図4のルーチンにおける上記ステップ114の処理により、残量比>目標割合が成立すると判定された場合に、図3のルーチンと同様に、軽中負荷か否かを判定することとし、軽中負荷でない場合には、水素添加割合Rを増加させないようにしてもよい。
When it is determined in
内燃機関の運転モード(運転状態)は、道路状況等によって時々刻々と変化するものである。このため、本実施形態のシステムのように、水素添加割合が運転状態に応じて変更される内燃機関では、燃料が消費されていく過程において、ガソリンと水素とが消費される割合も運転モードに応じて変化している。以上説明した図4の水素添加割合調整制御Cルーチンの処理によれば、残量比が目標割合となるようにガソリンと水素の消費量が常時制御されるため、両者がバランス良く消費され、どちらか一方の燃料のみが消費され尽くされることがない。また、上記ルーチンの処理によれば、燃料補給後の当初から水素添加割合Rを調整することとしているため、上述した実施の形態1の処理に比して、車両の航続距離を伸ばすことができる。 The operation mode (operation state) of the internal combustion engine changes from moment to moment depending on road conditions and the like. For this reason, in the internal combustion engine in which the hydrogen addition rate is changed according to the operating state as in the system of the present embodiment, the rate at which gasoline and hydrogen are consumed in the process of fuel consumption is also in the operation mode. It has changed accordingly. According to the processing of the hydrogen addition ratio adjustment control C routine in FIG. 4 described above, the consumption amounts of gasoline and hydrogen are always controlled so that the remaining ratio becomes the target ratio. Only one of the fuels is not consumed. Further, according to the routine processing, since the hydrogen addition ratio R is adjusted from the beginning after refueling, the cruising distance of the vehicle can be increased compared to the processing of the first embodiment described above. .
尚、上述した実施の形態2においては、ECU50が図4の水素添加割合調整制御Cルーチンの処理を実行することにより、前記第2の発明における「第2の噴射割合調整手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the “second injection ratio adjusting means” in the second aspect of the present invention is realized by the
実施の形態3.
次に、図5および図6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
図5は、本発明の実施の形態3の内燃機関60の構成を説明するための図である。尚、図5において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 5 and FIG.
FIG. 5 is a diagram for illustrating the configuration of the
図5に示すように、本実施形態のシステムは、車両の運転者がガソリンおよび水素を同時補給するか、或いは水素を別補給するかを選択するための補給態様選択スイッチ(本発明の補給態様選択手段)62を備えている。このスイッチ62は、ECU64に接続されている。ここでは、このスイッチ62は、車両のインストルメントパネル上に設置されているものとする。本実施形態の構成は、この点を除き、上述した実施の形態1の構成と同様である。以下、図6を参照して、本実施形態において実行される具体的な処理について説明する。
As shown in FIG. 5, the system according to the present embodiment includes a replenishment mode selection switch for selecting whether the vehicle driver replenishes gasoline and hydrogen simultaneously or supplies hydrogen separately (the replenishment mode of the present invention). Selection means) 62. This
図6は、本実施の形態3において、ECU64が実行する水素添加割合選択制御Aルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、補給態様選択スイッチ62が運転者によって操作された際に起動されるルーチンであるものとする。図6に示すルーチンでは、先ず、ガソリンおよび水素を同時補給する選択がされたか否かが判別される(ステップ124)。
FIG. 6 is a flowchart of the hydrogen addition ratio selection control A routine executed by the
上記ステップ124において、同時補給選択がされたと判定された場合には、ガソリンと水素とをバランス良く消費させるべく、上述した水素添加割合調整制御A、B、またはCの何れかが実行される(ステップ126)。
If it is determined in
一方、上記ステップ124において、同時補給選択がされなかったと判定された場合、すなわち、運転者によって水素を別補給させるよう指示が出された場合には、水素添加割合Rを増加させなくするため、ベース水素添加割合RBASEが選択される(ステップ128)。尚、本ステップ128においては、水素添加割合Rをベース水素添加割合RBASEに比して減少させてもよい。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図6の水素添加割合選択制御Aルーチンの処理によれば、水素をガソリンと同時補給するか、或いは別補給して水素補給頻度を低減させるかを、運転者が水素ステーションの配置状況や運転者自身の希望に応じて任意に選択できるため、特に、水素補給可能なステーションがあまり存在していない地域で使用される場合に、利便性の良いシステムを構築することができる。 According to the processing of the hydrogen addition ratio selection control A routine of FIG. 6 described above, the driver determines whether the hydrogen is supplied simultaneously with gasoline or is supplied separately to reduce the frequency of hydrogen supply. Since it can be arbitrarily selected according to the driver's own desire, a convenient system can be constructed particularly when used in an area where there are not many stations capable of supplying hydrogen.
実施の形態4、
次に、図7および図8を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
図7は、本発明の実施の形態4の内燃機関70の構成を説明するための図である。尚、図7において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of the
図7に示すように、本実施形態のシステムは、車両の位置情報を取得するためのナビゲーションシステム(本発明の位置情報取得手段)72を備えている。ナビゲーションシステム72は、ECU74に接続されている。本実施形態の構成は、この点を除き、上述した実施の形態1の構成と同様である。本実施形態のシステムは、ECU74がナビゲーションシステム72と常時通信を行いながら、ガソリンおよび水素のそれぞれの消費量を管理している点に特徴を有している。以下、図8を参照して、本実施形態において実行される具体的な処理について説明する。
As shown in FIG. 7, the system of the present embodiment includes a navigation system (position information acquisition means of the present invention) 72 for acquiring vehicle position information. The
図8は、本実施の形態4において、ECU74が実行する水素添加割合選択制御ルーチンBのフローチャートである。尚、本ルーチンは、一定のクランク角毎に周期的に実行されるものとする。図8に示すルーチンでは、先ず、車両の現在位置が水素補給ステーション近在エリア内か否かが判別される(ステップ130)。ECU74は、水素補給可能なステーションの位置を予め記憶している。本ステップ130では、具体的には、車両の現在位置が近在する水素ステーションから所定距離(例えば50km)圏内にあるか否かを判定している。車両位置情報の把握手法は、これに限らず、例えば水素ステーションを基準として、車両が当該水素ステーションに向かうまでの道路の交通事情等を考慮して定められたエリアを用いるものであってもよい。尚、本ステップ130における車両の現在位置を把握する処理(機能)は、上述したようにECU74が担うのではなく、ナビゲーションシステム72が担うものであってもよい、つまり、ECU74には、ナビゲーションシステム72から車両の現在位置の判定結果が発せられるような構成であってもよい。
FIG. 8 is a flowchart of the hydrogen addition ratio selection control routine B executed by the
上記ステップ130において、水素ステーション近在エリアであると判定された場合には、水素がガソリンと同時補給されることを想定して、ガソリンと水素とをバランス良く消費させるべく、上述した水素添加割合調整制御A、B、またはCの何れかが実行される(ステップ132)。
If it is determined in
一方、上記ステップ130において、水素ステーション近在エリアでないと判定された場合には、水素添加割合Rを増加させないようにするため、ベース水素添加割合RBASEが選択される(ステップ134)。尚、本ステップ134においては、水素添加割合Rをベース水素添加割合RBASEに比して減少させてもよい。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図8の水素添加割合選択制御Bルーチンの処理によれば、水素ステーションからの位置が遠いと判断される場合、つまり、当面は水素同時補給がされないと想定される状況下では、水素添加割合Rを増量する側の補正を中止するか、或いは減量させることにより、そのような状況下で水素使用量が抑制され、水素ステーションに到達するまでに水素が消費され尽くさないようにすることができる。 According to the processing of the hydrogen addition ratio selection control B routine of FIG. 8 described above, if it is determined that the position from the hydrogen station is far, that is, under the situation where it is assumed that hydrogen will not be replenished simultaneously, By canceling or reducing the correction on the side of increasing the addition rate R, hydrogen usage is suppressed under such circumstances so that hydrogen is not consumed until it reaches the hydrogen station. Can do.
10、60、70 内燃機関
26 ガソリン噴射弁
28 水素燃料噴射弁
32 ガソリンタンク
36 液面センサ
38 水素タンク
44 水素燃圧センサ
46 水素タンク内圧センサ
48 ガス温度センサ
50、64、74 ECU(Electronic Control Unit)
62 補給態様選択スイッチ
72 ナビゲーションシステム
10, 60, 70
62 Supply
Claims (3)
前記ガス燃料の貯蔵状態を検出する第1の貯蔵状態検出手段と、
前記液体燃料の貯蔵状態を検出する第2の貯蔵状態検出手段と、
前記第1の貯蔵状態検出手段および前記第2の貯蔵状態検出手段により検出された前記ガス燃料および前記液体燃料のそれぞれの貯蔵状態に基づいて、前記ガス燃料と前記液体燃料とが同時に無くなる側に前記噴射割合を制御する噴射割合制御手段と、
を備え、
前記ガス燃料は水素燃料であり、前記液体燃料はガソリンであり、
前記噴射割合制御手段は、水素燃料の残量値が所定の値よりも大きく、かつ、ガソリンの残量値が他の所定の値よりも小さい場合に、水素燃料の割合が大きくなるように前記噴射割合を変更し、一方、水素燃料の残量値が前記所定の値よりも小さく、かつ、ガソリンの残量値が前記他の所定の値よりも大きい場合に、水素燃料の割合が小さくなるように前記噴射割合を変更する第1の噴射割合調整手段を備え、
水素燃料とガソリンとを同時補給するか、或いは別々に補給するか否かを運転者が選択可能とする補給態様選択手段を備え、
前記同時補給が選択された場合に、前記第1の噴射割合調整手段を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An internal combustion engine comprising a gas fuel storage container that receives a supply of gas fuel and a liquid fuel storage container that receives a supply of liquid fuel, and injects the gas fuel and the liquid fuel at a predetermined injection rate according to an operating state A control device of
First storage state detection means for detecting the storage state of the gas fuel;
Second storage state detection means for detecting the storage state of the liquid fuel;
Based on the respective storage states of the gas fuel and the liquid fuel detected by the first storage state detection unit and the second storage state detection unit, the gas fuel and the liquid fuel are simultaneously removed. Injection rate control means for controlling the injection rate;
Equipped with a,
The gas fuel is hydrogen fuel, the liquid fuel is gasoline,
The injection ratio control means is configured to increase the hydrogen fuel ratio when the remaining amount value of hydrogen fuel is larger than a predetermined value and the remaining amount value of gasoline is smaller than another predetermined value. On the other hand, when the remaining amount value of hydrogen fuel is smaller than the predetermined value and the remaining amount value of gasoline is larger than the other predetermined value, the proportion of hydrogen fuel is decreased. A first injection ratio adjusting means for changing the injection ratio as described above ,
A replenishment mode selection means for allowing the driver to select whether to replenish hydrogen fuel and gasoline simultaneously or separately;
When the simultaneous supply is selected, the control apparatus for an internal combustion engine, characterized that you perform the first fuel injection ratio adjustment means.
前記ガス燃料の貯蔵状態を検出する第1の貯蔵状態検出手段と、
前記液体燃料の貯蔵状態を検出する第2の貯蔵状態検出手段と、
前記第1の貯蔵状態検出手段および前記第2の貯蔵状態検出手段により検出された前記ガス燃料および前記液体燃料のそれぞれの貯蔵状態に基づいて、前記ガス燃料と前記液体燃料とが同時に無くなる側に前記噴射割合を制御する噴射割合制御手段と、
を備え、
前記ガス燃料は水素燃料であり、前記液体燃料はガソリンであり、
前記噴射割合制御手段は、水素燃料とガソリンとを合わせた燃料全体の残量に対する当該水素燃料の残量の残量比が所定の割合よりも大きい場合に、水素燃料の割合が大きくなるように前記噴射割合を変更し、一方、前記残量比が前記所定の割合よりも小さい場合に、水素燃料の割合が小さくなるように前記噴射割合を変更する第2の噴射割合調整手段を備え、
水素燃料とガソリンとを同時補給するか、或いは別々に補給するか否かを運転者が選択可能とする補給態様選択手段を備え、
前記同時補給が選択された場合に、前記第2の噴射割合調整手段を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An internal combustion engine comprising a gas fuel storage container that receives a supply of gas fuel and a liquid fuel storage container that receives a supply of liquid fuel, and injects the gas fuel and the liquid fuel at a predetermined injection rate according to an operating state A control device of
First storage state detection means for detecting the storage state of the gas fuel;
Second storage state detection means for detecting the storage state of the liquid fuel;
Based on the respective storage states of the gas fuel and the liquid fuel detected by the first storage state detection unit and the second storage state detection unit, the gas fuel and the liquid fuel are simultaneously removed. Injection rate control means for controlling the injection rate;
With
The gas fuel is hydrogen fuel, the liquid fuel is gasoline,
The injection ratio control means is configured to increase the ratio of hydrogen fuel when the remaining ratio of the remaining amount of hydrogen fuel to the total remaining amount of fuel including hydrogen fuel and gasoline is larger than a predetermined ratio. A second injection ratio adjusting means for changing the injection ratio, and changing the injection ratio so that the ratio of hydrogen fuel decreases when the remaining ratio is smaller than the predetermined ratio;
A replenishment mode selection means for allowing the driver to select whether to replenish hydrogen fuel and gasoline simultaneously or separately;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the second injection ratio adjusting means is executed when the simultaneous replenishment is selected.
前記噴射割合制御手段は、車両の現在位置が前記水素ステーションの位置から遠いと判断された場合に、水素燃料の割合が大きくなるような前記噴射割合の変更を中止するか、或いは水素燃料の割合が小さくなるように前記噴射割合を変更することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 A location information acquisition means for acquiring location information of the hydrogen station;
The injection ratio control means stops the change of the injection ratio so that the ratio of hydrogen fuel increases when it is determined that the current position of the vehicle is far from the position of the hydrogen station, or the ratio of hydrogen fuel 3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection ratio is changed so that the value becomes smaller.
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