JP4586733B2

JP4586733B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4586733B2
Application number: JP2006002821A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠; 知広品川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2026-01-10
Also published as: JP2007182856A

Description

本発明は、炭化水素燃料と水素ガスとを併用する内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、ガソリンなど炭化水素燃料を主燃料とする内燃機関において、水素ガスを副燃料として使用するものが提案されている。この水素ガスは可燃範囲が広くて着火しやすいと共に燃焼速度が速いため、ガソリンに水素ガスを混合して燃料として使用した場合、内燃機関におけるノッキングを抑制でき、また、リーン運転領域を拡大することができ、出力向上あるいは燃費向上や窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減による排気浄化効率の向上を図ることができる。

このような内燃機関としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された水素利用内燃機関は、エンジンの駆動状態を制御する際に、要求トルクを出力するのに要するガソリン噴射量と水素噴射量の割合を、排ガス中のＮＯｘ量が充分に少なくなる条件として予め定めた割合となるように設定し、高負荷状態のときには、水素噴射量を所定の上限値に抑えて噴射制御を行なうと共にＥＧＲを行い、このとき、ＮＯｘ量が所定値を超える場合には、ＮＯｘが充分に低減されるまでＥＧＲガス量をさらに増加させるものである。

特開２００４−１１６３９８号公報

上述した特許文献１に記載された水素利用内燃機関では、運転者による負荷要求に応じてガソリンインジェクタからのガソリン噴射量と水素インジェクタからの水素ガス噴射量が設定され、所定の噴射時期にガソリンインジェクタ及び水素インジェクタを所定期間だけ開放することで、所定のガソリン噴射量と水素ガス噴射量を燃焼室に供給するようにしている。

この場合、水素ガスは水素タンクに貯蔵されているが、水素インジェクタによる水素ガス噴射により消費されるため、この水素ガスの貯蔵量は車両の走行に伴って減少する。そして、水素タンクにおける水素ガスの貯蔵量が所定値以下になると、運転者の負荷要求に応じて設定された水素ガス噴射量を確保することができなくなる。すると、燃焼室に供給される水素ガス量が減少して燃焼速度が低下し、低回転高負荷などの特定のエンジン運転状態では、ノッキングが発生しやすくなり、ドライバビリティが低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、水素ガスの供給量の減少によるノッキングの発生を熱効率を低下させることなく抑制して性能の悪化を防止した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、燃焼室に炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料供給手段と、前記燃焼室に水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記炭化水素燃料供給手段による炭化水素燃料供給量と前記水素ガス供給手段による水素ガス供給量を設定する供給燃料量設定手段と、前記燃焼室に実際に供給された水素ガス供給量を検出または推定する実水素ガス供給量検出手段と、実圧縮比を変更する実圧縮比変更手段とを具え、前記実水素ガス供給量検出手段により検出または推定された実水素ガス供給量が前記供給燃料量設定手段により設定された基準水素ガス供給量より予め設定された所定値以下であるときに水素ガス噴射量偏差が所定の不感帯を超えたら前記実圧縮比変更手段により実圧縮比を低下させることを特徴とするものである。

本発明の内燃機関の制御装置では、前記実水素ガス供給量検出手段は、水素タンクの貯留されている水素ガス圧に基づいて実水素ガス供給量を算出することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置では、点火時期を補正する点火時期補正手段を設け、前記実水素ガス供給量が前記基準水素ガス供給量より所定値以下であるときに、前記実圧縮比変更手段により実圧縮比を低下させると共に、前記点火時期補正手段により実圧縮比の低下分に応じて点火基準時期を補正することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃焼室に炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料供給手段と、燃焼室に水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記炭化水素燃料供給手段による炭化水素燃料供給量と前記水素ガス供給手段による水素ガス供給量を設定する供給燃料量設定手段を設けると共に、燃焼室に実際に供給された水素ガス供給量を検出または推定する実水素ガス供給量検出手段と、実圧縮比を変更する実圧縮比変更手段とを設け、実水素ガス供給量検出手段により検出または推定された実水素ガス供給量が供給燃料量設定手段により設定された基準水素ガス供給量より予め設定された所定値以下であるときに水素ガス噴射量偏差が所定の不感帯を超えたら実圧縮比変更手段により実圧縮比を低下させるので、水素ガスの供給量が減少して燃焼室に供給する実水素ガス供給量が基準水素ガス供給量よりも少なくなったときには、実圧縮比変更手段により実圧縮比を低下させることで、点火時期を遅角して熱効率を低下させることなく、ノッキングの発生を確実に抑制して性能の悪化を防止し、ドライバビリティを向上することができる。

以下に、本発明にかかる内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の内燃機関の制御装置における水素ガス噴射量減少時の制御を表すフローチャート、図３は、水素タンクにおける水素ガス圧の変化を表すグラフ、図４は、水素ガス噴射量偏差に対するＶＶＴ進角度補正値を表すグラフである。

実施例１の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１１は、火花点火式のガソリン・水素多気筒エンジンである。このエンジン１１において、シリンダブロック１２上にシリンダヘッド１３が締結されており、このシリンダブロック１２に形成された複数のシリンダボア１４にピストン１５がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１２の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１５はコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。

燃焼室１６は、シリンダボア１４の内壁面と、シリンダヘッド１３の下面と、ピストン１５の頂面とにより囲繞されて構成されており、天井部（シリンダヘッド１３の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１６の両側には吸気ポート１７及び排気ポート１８が開口しており、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０の下端部が位置している。この吸気弁１９及び排気弁２０は、シリンダヘッド１３に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１７及び排気ポート１８を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１３には、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転自在に支持されており、吸気カム２３及び排気カム２４が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁１９及び排気弁２０の上端部に接触している。

従って、エンジン１１に同期して吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転すると、吸気カム２３及び排気カム２４がローラロッカアームを作動させ、吸気弁１９及び排気弁２０が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１７及び排気ポート１８を開閉し、吸気ポート１７と燃焼室１６、燃焼室１６と排気ポート１８とをそれぞれ連通することができる。

また、このエンジン１１の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁１９を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing）２５となっている。この吸気可変動弁機構２５は、例えば、吸気カムシャフト２１の軸端部にＶＶＴコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ（または、電動モータ）によりカムスプロケットに対するカムシャフト２１の位相を変更することで、吸気弁１９の開放期間を一定としてその開放時期及び閉止時期を進角または遅角することができる。また、この吸気変動弁機構２５は、吸気弁１９の開放期間を変更することで、その開閉時期を進角または遅角することができる。また、吸気カムシャフト２１には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２６が設けられている。

吸気ポート１７には、インテークマニホールドを介して吸気管２７が連結されており、この吸気管２７の空気取入口にはエアクリーナ２８が取付けられている。そして、このエアクリーナ２８の下流側にはスロットル弁２９を有する電子スロットル装置３０が設けられている。一方、排気ポート１８には、エギゾーストマニホールドを介して排気管３１が連結されており、この排気管３１には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどを浄化処理する触媒装置３２が装着されている。また、このエンジン１１には過給機３３が設けられており、この過給機３３は、吸気管２７に設けられたコンプレッサと排気管３１に設けられたタービンが同軸上に連結されて構成されており、吸気管２７にインタクーラ３４が設けられている。

シリンダヘッド１３には、吸気ポート１７に炭化水素燃料としてのガソリンを噴射するガソリンインジェクタ（炭化水素燃料供給手段）３５が装着されると共に、吸気ポート１７に水素ガスを噴射する水素インジェクタ（水素ガス供給手段）３６が装着されている。そして、ガソリンインジェクタ３５にはデリバリパイプ３７が連結され、このデリバリパイプ３７はレギュレータ（流量調整弁）３８及び燃料ポンプ３９を介してガソリンタンク４０に連結されている。また、水素インジェクタ３６にはデリバリパイプ４１が連結され、このデリバリパイプ４１はレギュレータ（流量調整弁）４２を介して水素タンク４３に連結されている。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室１６の上方に位置して点火プラグ４４が装着されている。

従って、燃料ポンプ３９を駆動してレギュレータ３８により流量調整されたガソリンがガソリンタンク４０からデリバリパイプ３７を通してガソリンインジェクタ３５に送られ、このガソリンインジェクタ３５を所定期間開放することで、所定量のガソリンを吸気ポート１７に噴射し、吸気弁１９の開放時にガソリン噴霧を燃焼室１６に供給することができる。一方、レギュレータ４２により流量調整された水素ガスが水素タンク４３からデリバリパイプ４１を通して水素インジェクタ３６に送られ、この水素インジェクタ３６を所定期間開放することで、所定量の水素ガスを吸気ポート１７に噴射し、吸気弁１９の開放時に水素ガスを燃焼室１６に供給することができる。即ち、各レギュレータ３８，４２によりデリバリパイプ３７，４１におけるガソリン圧及び水素ガス圧を所定値に維持し、所定の噴射圧を確保できるようにしている。

なお、同時期に、ガソリンインジェクタ３５がガソリンを噴射すると共に、水素インジェクタ３６が水素ガスを噴射すると、ガソリンと水素ガスとが混合することでガソリンが適正に気化され、空気とガソリンと水素ガスとが最適な混合状態となって燃焼室１６に流入することとなる。そして、燃焼室１６に流入した混合気は最適な混合であるため、水素ガスが燃焼室１６の全域にわたって均一に分布することとなり、適正に点火することができると共に未燃ガスの排出量を減少することができる。

ところで、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）４５が搭載されており、このＥＣＵ４５は、各インジェクタ３５，３６や点火プラグ４４などを制御可能となっている。即ち、吸気管２７の上流側にはエアフローセンサ４６が装着されており、計測した吸入空気量をＥＣＵ４５に出力している。また、電子スロットル装置３０は、スロットルポジションセンサ（図示略）を内蔵しており、現在のスロットル開度をＥＣＵ４５に出力している。更に、クランク角センサ４７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ４５に出力し、このＥＣＵ４５は検出したクランク角度に基いて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。従って、ＥＣＵ４５は、検出した吸入空気量、スロットル開度(または、アクセル開度)、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射量、噴射時期、点火時期（進角量及び遅角量）などを決定している。

また、ＥＣＵ４５は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２５を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２０の閉止時期と吸気弁１９の開放時期とのオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１７または燃焼室１６に吹き返される量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁１９の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１７に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁１９の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。

そして、本実施例では、燃料としてガソリンと水素ガスを使用しており、供給燃料量設定手段としてのＥＣＵ４５は、吸入空気量、スロットル開度、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量を決定すると共に、ガソリン噴射量に対して水素ガス噴射量（水素ガス噴射割合）を決定している。

ところで、吸気ポート１７に水素ガスを噴射する水素インジェクタ３６は、デリバリパイプ４１によりレギュレータ４２を介して水素タンク４３に連結され、レギュレータ４２によりデリバリパイプ４１における水素ガス圧が所定値に維持されており、水素インジェクタ３６を所定期間だけ開放することで、所定量の水素ガスを噴射することができる。ところが、水素インジェクタ３６の水素ガス噴射によって水素タンク４３内に貯蔵されている水素ガスが消費されるため、この水素タンク４３における水素ガスの貯蔵量が減少すると、所定の水素ガス噴射量を確保することができず、燃焼室１６に供給される水素ガス量が減少して燃焼速度が低下し、ノッキングが発生しやすくなってしまう。

そこで、本実施例では、水素インジェクタ３６から実際の噴射される水素ガス噴射量を検出または推定し、この実水素ガス噴射量がエンジン運転状態に基づいて設定されたガソリン噴射量に対する水素ガス噴射量（水素ガス噴射割合）、つまり、基準水素ガス噴射量より予め設定された所定値以下であるときには、吸気可変動弁機構２５により吸気弁１９の閉じ時期を遅らせることで実圧縮比を低下させるようにしている。そのため、水素インジェクタ３６から実際の噴射される水素ガス噴射量が減少しても、実圧縮比を低下させることで、ノッキングの発生が抑制される。

この場合、燃焼室１６に実際に供給された水素ガス供給量を検出または推定する本発明の実水素ガス供給量検出手段は、ＥＣＵ４５により構成され、水素タンク４３に装着された圧力センサ４８が貯留されている水素ガス圧を検出し、この水素ガス圧に基づいて実水素ガス噴射量（水素ガス供給量）を算出する。即ち、図３に示すように、水素タンク４３内の水素ガス圧Ｐ_Tが水素インジェクタ３６による水素ガス基準噴射圧Ｐ_Sよりも高ければ、レギュレータ４２は、デリバリパイプ４１の水素ガス圧をこの基準噴射圧Ｐ_Sに維持することができる。しかし、水素タンク内４３内の水素ガス圧Ｐ_Tは水素ガスの消費に伴って減少するものであり、水素タンク４３内の水素ガス圧Ｐ_Tが水素ガス基準噴射圧Ｐ_Sよりも低くなったときには、レギュレータ４２は、デリバリパイプ４１の水素ガス圧をこの基準噴射圧Ｐ_Sに維持することができず、水素インジェクタ３６を所定期間開放しても基準水素ガス噴射量を噴射することができない。つまり、圧力センサ４８が検出した水素ガス圧Ｐ_Tがレギュレータ４２により調圧すべきデリバリパイプ４１の水素ガス圧Ｐ_Sよりも低いときには、実水素ガス噴射量が基準水素ガス噴射量より減少することとなる。また、実圧縮比を変更する本発明の実圧縮比変更手段は、吸気可変動弁機構２５により構成されている。

以下、本実施例の内燃機関の制御装置による水素ガス噴射量減少時の制御について、図２のフローチャートを用いて詳細に説明する。図２に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ４５は、エンジン運転状態に基づいて燃料噴射量を設定すると共に、基準ガソリン噴射量に対して基準水素ガス噴射量を設定する。そして、ステップＳ１２にて、圧力センサ４８が検出した水素タンク４３の水素ガス圧Ｐ_Tに基づいて実水素ガス噴射量を推定する。

そして、ステップＳ１３では、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が、予め設定された設定値ｄ_Q以上であるかどうかを判定する。即ち、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていないかどうかを判定する。ここで、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が設定値ｄ_Qより小さく、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていると判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１３で、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が設定値ｄ_Q以上であり、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていないと判定されたら、ステップＳ１４に移行する。そして、ここで、水素ガス噴射量偏差に応じてＶＶＴ進角度補正値を設定し、ステップＳ１５にて、吸気可変動弁機構（ＶＶＴ）２５により吸気弁１９の閉じ時期を所定時期まで遅角し、実圧縮比を低下させる。この場合、ＶＶＴ進角度補正値は、図４に示す水素ガス噴射量偏差に対するＶＶＴ進角度補正値のマップより求めるものであり、水素ガス噴射量偏差が０から所定値までの間に不感帯が設けられ、水素ガス噴射量偏差の増加に伴って遅角量が大きくなるように設定されている。

従って、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が設定値ｄ_Q以上であり、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていないときには、吸気可変動弁機構２５により吸気弁１９の閉じ時期を遅角して実圧縮比を低下させることで、点火時期の遅角によって熱効率の低下をさせることなく、ノッキングの発生が抑制される。

このように実施例１の内燃機関の制御装置にあっては、吸気ポート１７にガソリン（炭化水素燃料）を噴射するガソリンインジェクタ３５を設けると共に、吸気ポート１７に水素ガスを噴射する水素インジェクタ３６を設け、エンジン１１の動弁機構を運転状態に応じて吸気弁１９を最適な開閉タイミングに制御可能な吸気可変動弁機構（ＶＶＴ）２５とし、ＥＣＵ４５は、エンジン運転状態に基づいて基準ガソリン噴射量と基準水素ガス噴射量を設定すると共に、水素インジェクタ３６から噴射された実水素ガス噴射量を推定し、実水素ガス噴射量が基準水素ガス噴射量より予め設定された所定値以下であるとき、つまり、実水素ガス噴射量と基準水素ガス噴射量との偏差が所定値以上であるときには、吸気可変動弁機構２５により吸気弁１９の閉じ時期を所定時期まで遅角し、実圧縮比を低下させるようにしている。

従って、水素インジェクタ３６からの水素ガスの噴射量が減少して燃焼室１６に供給する実水素ガス供給量が基準水素ガス供給量よりも少なくなったときには、吸気可変動弁機構２５により吸気弁１９の閉じ時期を所定時期まで遅角し、実圧縮比を低下させることで、点火時期を遅角して熱効率を低下させることなく、ノッキングの発生を確実に抑制して性能の悪化を防止し、ドライバビリティを向上することができる。

また、本実施例では、水素タンク４３に貯留されている水素ガス圧を検出する圧力センサ４８を設け、この圧力センサ４８が検出した水素ガス圧に基づいて、燃焼室１６に実際に供給された水素ガス供給量を推定するようにしており、簡単な構成で実水素ガス噴射量を高精度に推定することができ、装置の簡素化に寄与することができる。

図５は、本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置における水素ガス噴射量減少時の制御を表すフローチャート、図６は、水素ガス噴射量偏差に対する点火時期補正値を表すグラフである。なお、本実施例の内燃機関の制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、本実施例では、燃料としてガソリンと水素ガスを使用しており、水素ガスはガソリンに比べて燃焼速度が速いため、ガソリン噴射量に対する水素ガス噴射量により点火基準時期が変化する。この点火基準時期は、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）として表され、エンジン出力や燃料消費率が最良となる点火時期である。即ち、ＥＣＵ４５は、ガソリン噴射量に対する水素ガス噴射量に応じて点火基準時期を補正している。この場合、点火時期を変更する本発明の点火時期変更手段は、ＥＣＵ４５によって構成されている。

以下、本実施例の内燃機関の制御装置による水素ガス噴射量減少時の制御について、図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。図５に示すように、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ４５は、エンジン運転状態に基づいて燃料噴射量を設定すると共に、基準ガソリン噴射量に対して基準水素ガス噴射量を設定する。そして、ステップＳ２２にて、圧力センサ４８が検出した水素タンク４３の水素ガス圧Ｐ_Tに基づいて実水素ガス噴射量を推定する。

そして、ステップＳ２３では、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が、予め設定された設定値ｄ_Q以上であるかどうかを判定する。即ち、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていないかどうかを判定する。ここで、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が設定値ｄ_Qより小さく、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていると判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ２３で、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が設定値ｄ_Q以上であり、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていないと判定されたら、ステップＳ２４に移行する。そして、ここで、水素ガス噴射量偏差に応じてＶＶＴ進角度補正値を設定すると共に、ステップＳ２５にて、水素ガス噴射量偏差に応じて点火時期補正値を設定する。この場合、ＶＶＴ進角度補正値は、前述した実施例と同様に、図４に示す水素ガス噴射量偏差に対するＶＶＴ進角度補正値のマップより求める。また、点火時期補正値は、図６に示す水素ガス噴射量偏差に対する点火時期補正値のマップより求めるものであり、水素ガス噴射量偏差が０から所定値までの間に不感帯が設けられ、水素ガス噴射量偏差の増加に伴って補正値が大きくなるように設定されている。

そして、ステップＳ２６にて、吸気可変動弁機構（ＶＶＴ）２５により吸気弁１９の閉じ時期を所定時期まで遅角して実圧縮比を低下させ、ステップＳ２７にて、点火時期補正値に基づいて基準点火時期を補正、つまり、点火時期がＭＢＴとなるように補正する。

従って、基準水素ガス噴射量Ｑ_HSから実水素ガス噴射量Ｑ_Hを減算した偏差が設定値ｄ_Q以上であり、水素タンク４３に十分な水素ガス量が残っていないときには、吸気可変動弁機構２５により吸気弁１９の閉じ時期を遅角して実圧縮比を低下させることで、点火時期の遅角によって熱効率の低下をさせることなく、ノッキングの発生が抑制される。また、このとき、ＥＣＵ４５は、水素ガス噴射量偏差に基づいて設定された点火時期補正値により点火時期がＭＢＴとなるように点火基準時期を補正することで、実圧縮比の低下による点火基準時期のずれを修正することで熱効率が向上する。

このように実施例２の内燃機関の制御装置にあっては、ＥＣＵ４５は、エンジン運転状態に基づいて基準ガソリン噴射量と基準水素ガス噴射量を設定すると共に、水素インジェクタ３６から噴射された実水素ガス噴射量を推定し、実水素ガス噴射量が基準水素ガス噴射量より予め設定された所定値以下であるとき、つまり、実水素ガス噴射量と基準水素ガス噴射量との偏差が所定値以上であるときには、吸気可変動弁機構２５により吸気弁１９の閉じ時期を所定時期まで遅角して実圧縮比を低下させると共に、点火時期がＭＢＴとなるように点火基準時期を補正するようにしている。

従って、水素インジェクタ３６からの水素ガスの噴射量が減少して燃焼室１６に供給する実水素ガス供給量が基準水素ガス供給量よりも少なくなったときには、吸気可変動弁機構２５により吸気弁１９の閉じ時期を所定時期まで遅角し、実圧縮比を低下させることで、点火時期を遅角して熱効率を低下させることなく、ノッキングの発生を確実に抑制して性能の悪化を防止することができると共に、実圧縮比の低下による点火基準時期のずれを修正することで熱効率を向上することができ、その結果、ドライバビリティを向上することができる。

なお、上述した各実施例では、燃焼室１６に実際に供給された水素ガス供給量を検出または推定する実水素ガス供給量検出手段を水素タンク４３内の水素ガス圧力を検出する圧力センサ４８とし、ＥＣＵ４５がこの圧力センサ４８が検出した水素タンク４３の水素ガス圧Ｐ_Tに基づいて実水素ガス噴射量を推定するようにしたが、この構成に限定されるものではない。即ち、デリバリパイプ４１を流れる水素ガス量を検出して実水素ガス噴射量を求めたり、実ガソリン噴射量と水素ガス噴射割合から実水素ガス噴射量を求めてもよい。

また、上述した各実施例では、炭化水素燃料としてガソリンを適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施例にて、実圧縮比変更手段を吸気可変動弁機構２５としたが、燃焼室１６の体積を変更できるような機構としても良い。更に、各実施例では、ガソリンインジェクタ３５及び水素インジェクタ３６が吸気ポート１７へガソリン及び水素ガスを噴射するものとしたが、燃焼室１６に直接噴射するものとしても良い。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、水素ガスの供給量の減少によるノッキングの発生を熱効率を低下させることなく抑制して性能の悪化を防止するものであり、いずれの内燃機関にも有用である。

本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。実施例１の内燃機関の制御装置における水素ガス噴射量減少時の制御を表すフローチャートである。水素タンクにおける水素ガス圧の変化を表すグラフである。水素ガス噴射量偏差に対するＶＶＴ進角度補正値を表すグラフである。本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置における水素ガス噴射量減少時の制御を表すフローチャートである。水素ガス噴射量偏差に対する点火時期補正値を表すグラフである。

符号の説明

１１エンジン（内燃機関）
１６燃焼室
１７吸気ポート
１８排気ポート
１９吸気弁
２０排気弁
２５吸気可変動弁機構（実圧縮比変更手段）
２７吸気管
３５ガソリンインジェクタ（炭化水素供給手段）
３６水素インジェクタ（水素ガス供給手段）
４４点火プラグ
４５ＥＣＵエンジンＥＣＵ（供給燃料量設定手段、点火時期変更手段）
４８圧力センサ（実水素ガス供給量検出手段）

Claims

燃焼室に炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料供給手段と、前記燃焼室に水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記炭化水素燃料供給手段による炭化水素燃料供給量と前記水素ガス供給手段による水素ガス供給量を設定する供給燃料量設定手段と、前記燃焼室に実際に供給された水素ガス供給量を検出または推定する実水素ガス供給量検出手段と、実圧縮比を変更する実圧縮比変更手段とを具え、前記実水素ガス供給量検出手段により検出または推定された実水素ガス供給量が前記供給燃料量設定手段により設定された基準水素ガス供給量より予め設定された所定値以下であるときに水素ガス噴射量偏差が所定の不感帯を超えたら前記実圧縮比変更手段により実圧縮比を低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記実水素ガス供給量検出手段は、水素タンクの貯留されている水素ガス圧に基づいて実水素ガス供給量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、点火時期を補正する点火時期補正手段を設け、前記実水素ガス供給量が前記基準水素ガス供給量より所定値以下であるときに、前記実圧縮比変更手段により実圧縮比を低下させると共に、前記点火時期補正手段により実圧縮比の低下分に応じて点火基準時期を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。