JP4618150B2 - Control device for hydrogen engine - Google Patents

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Description

本発明は、水素エンジンの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a hydrogen engine.

従来から、水素ガスを燃料とした水素エンジンが知られている。この水素エンジンにおいては、水素ガスの性質上、ガソリンエンジンとは異なる様々な問題があり、その1つに、プリイグニッションがある。プリイグニッションとは、水素ガスと空気との混合気が、燃焼室内の高温部や残留ガスや高温浮遊物質等に接触した場合にそれらが着火源となって着火して、点火プラグによる点火前に混合気が爆発してしまう現象であり、水素の点火エネルギが小さく、着火しやすいことが原因である。プリイグニッションが発生すると、圧縮行程の初期(吸気ポートがまだ少し開いている状態)に燃焼ガスが吸気ポートに流れ、次のサイクルで燃料が噴射されるとバックファイヤが生じてしまうこともある。このプリイグニッションは水素濃度が高くなるほど発生する危険性も高くなるため、空燃比をリッチ化することが難しく、その結果、出力を上げることができない。   Conventionally, hydrogen engines using hydrogen gas as a fuel are known. This hydrogen engine has various problems different from those of a gasoline engine due to the nature of hydrogen gas, and one of them is pre-ignition. Pre-ignition means that when a mixture of hydrogen gas and air comes into contact with a high-temperature part in the combustion chamber, residual gas, high-temperature suspended matter, etc., they are ignited and ignited before ignition by the spark plug. This is because the air-fuel mixture explodes and the ignition energy of hydrogen is small and it is easy to ignite. When pre-ignition occurs, combustion gas may flow into the intake port at the beginning of the compression stroke (a state where the intake port is still slightly open), and backfire may occur if fuel is injected in the next cycle. Since this pre-ignition has a higher risk of occurring as the hydrogen concentration increases, it is difficult to enrich the air-fuel ratio, and as a result, the output cannot be increased.

そのため、水素エンジンにおいては、このプリイグニッションを考慮したエンジン制御が従来より行われてきている。例えば、特許文献1では、低出力運転時にはNOx低減のため吸気行程中に水素を直噴供給して燃焼を行い、高出力運転時にはプリイグニッション防止のために該吸気行程中に供給した水素が燃焼しているときにさらに燃料を直噴供給して燃焼を行うようにした水素エンジンが開示されている。
特開平07−133731号公報
For this reason, in the hydrogen engine, engine control in consideration of this pre-ignition has been conventionally performed. For example, in Patent Document 1, during low-power operation, hydrogen is directly injected during the intake stroke to reduce NOx, and combustion is performed. During high-power operation, hydrogen supplied during the intake stroke is burned to prevent pre-ignition. In addition, a hydrogen engine is disclosed in which fuel is directly supplied to perform combustion during combustion.
Japanese Patent Laid-Open No. 07-133731

ところで、前記特許文献1に開示された水素エンジンにおける水素の供給は、吸気行程中に水素を供給する吸気行程供給を基本としている。吸気行程中に水素と空気とを混合すると、水素が気体燃料であるためにエンジンの体積効率が低下してしまい、出力が低下するという問題がある。一般に、エンジン回転速度が低い低回転速度領域では体積効率が悪いため、該低回転速度領域で吸気行程供給を行うと、体積効率がますます低下してしまう。このように、特許文献1に開示された水素エンジンでは、出力性能が十分に改善されていない。   Incidentally, the supply of hydrogen in the hydrogen engine disclosed in Patent Document 1 is based on the intake stroke supply for supplying hydrogen during the intake stroke. When hydrogen and air are mixed during the intake stroke, there is a problem that the volumetric efficiency of the engine is reduced because hydrogen is a gaseous fuel and the output is reduced. Generally, the volumetric efficiency is poor in a low rotational speed region where the engine rotational speed is low. Therefore, if the intake stroke is supplied in the low rotational speed region, the volumetric efficiency is further reduced. Thus, in the hydrogen engine disclosed in Patent Document 1, the output performance is not sufficiently improved.

そこで、この体積効率の低下を解決するために、水素を圧縮行程中に燃焼室内に供給する圧縮行程供給が考えられる。しかしながら、この圧縮行程供給では、水素と空気との混合(ミキシング)が不十分となって燃焼室内の水素が塊状化し易くなり、水素が塊状化して局所的に水素濃度が濃い部分では、プリイグニッションが発生し易くなる。そのため、圧縮行程供給では、体積効率は向上するものの、空燃比をあまりリッチ化させることができず、出力性能を十分に改善させることができない。   Therefore, in order to solve this decrease in volumetric efficiency, a compression stroke supply for supplying hydrogen into the combustion chamber during the compression stroke is conceivable. However, in this compression stroke supply, the mixing (mixing) of hydrogen and air becomes insufficient, and the hydrogen in the combustion chamber tends to agglomerate. In the part where hydrogen agglomerates and the hydrogen concentration is locally high, pre-ignition is performed. Is likely to occur. Therefore, in the compression stroke supply, although the volumetric efficiency is improved, the air-fuel ratio cannot be enriched so much and the output performance cannot be sufficiently improved.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プリイグニッションを抑制しつつ、水素エンジンの出力性能を向上させることにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to improve the output performance of a hydrogen engine, suppressing a pre-ignition.

本発明は、圧縮行程中に水素を供給する圧縮行程供給と、吸気行程中に水素を供給する吸気行程供給と、排気ガスを吸気系に還流させる排気ガス再循環とをエンジン回転速度に応じて使い分けることによって、プリイグニッションを抑制しつつ出力トルクを向上させるようにしたものである。   The present invention provides a compression stroke supply for supplying hydrogen during the compression stroke, an intake stroke supply for supplying hydrogen during the intake stroke, and an exhaust gas recirculation for returning the exhaust gas to the intake system in accordance with the engine speed. By using them properly, the output torque is improved while suppressing pre-ignition.

具体的には、第1の発明は、水素を供給する水素供給手段と、該水素供給手段に吸気行程中に水素を供給させる吸気行程供給と該水素供給手段に圧縮行程中に水素を供給させる圧縮行程供給とを切換及び併用して水素の供給タイミングを制御する制御手段とを備えた水素エンジンの制御装置である。そして、排気ガスを吸気系に還流させる排気ガス還流手段をさらに備え、前記制御手段は、エンジン回転速度が所定の第1回転速度未満の第1エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記圧縮行程供給を行わせると共に、前記排気ガス還流手段に排気ガスを吸気系に還流させ、エンジン回転速度が前記第1回転速度以上且つ、該第1回転速度よりも速い所定の第2回転速度未満の第2エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記吸気行程供給及び前記圧縮工程供給を行わせると共に、前記排気ガス還流手段に排気ガスを吸気系に還流させ、エンジン回転速度が前記第2回転速度以上の第3エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記吸気行程供給及び前記圧縮行程供給を行わせ、前記第2エンジン運転状態における前記排気ガス還流手段による前記吸気系への排気ガスの還流は、所定の高負荷領域でのみ行われ且つ、そのときに還流される排気ガスの量は前記第1エンジン運転状態において還流される排気ガスの量よりも少ないものとする。 Specifically, the first invention provides a hydrogen supply means for supplying hydrogen, an intake stroke supply for supplying hydrogen to the hydrogen supply means during an intake stroke, and a hydrogen supply means for supplying hydrogen during a compression stroke. A control device for a hydrogen engine comprising control means for controlling the supply timing of hydrogen by switching and using in combination with compression stroke supply. Further, exhaust gas recirculation means for recirculating exhaust gas to the intake system is provided, and the control means compresses the hydrogen supply means with the compression in a first engine operating state where the engine rotational speed is less than a predetermined first rotational speed. The exhaust gas recirculation means causes the exhaust gas to recirculate to the intake system, and the engine rotational speed is equal to or higher than the first rotational speed and less than a predetermined second rotational speed that is higher than the first rotational speed. In the second engine operating state, the hydrogen supply means performs the intake stroke supply and the compression process supply, and the exhaust gas recirculation means causes the exhaust gas to recirculate to the intake system so that the engine rotation speed is the second rotation. in the above third engine operating state speed, the said hydrogen supply means to perform the intake stroke supply and the compression stroke supply, to said second engine operating condition The exhaust gas recirculation to the intake system by the exhaust gas recirculation means is performed only in a predetermined high load region, and the amount of exhaust gas recirculated at that time is recirculated in the first engine operating state. It shall be less than the amount of exhaust gas .

前記第1エンジン運転状態では、エンジン回転速度が遅いため、そもそも体積効率が低い。そこで、前記圧縮行程供給により水素を供給することによって、体積効率を向上させることができ、出力を向上させることができる。   In the first engine operating state, the engine rotational speed is slow, so volume efficiency is low in the first place. Thus, by supplying hydrogen by the compression stroke supply, the volume efficiency can be improved and the output can be improved.

ところが、前記圧縮行程供給では水素が塊状化する虞があり、かかる場合には、プリイグニッションが発生し易くなる虞がある。そこで、前記排気ガス還流手段で排気ガスを吸気系に還流させることによって、燃焼温度を低下させ、その結果、燃焼室内の温度上昇を抑制して、プリイグニッションを抑制することができる。こうしてプリイグニッションを抑制することができると、その分、空燃比をリッチ化することができ、出力をさらに向上させることができる。尚、排気ガスを還流することによって、燃焼温度を低下させて、NOx排出量を抑制することができる。   However, in the compression stroke supply, hydrogen may be agglomerated, and in such a case, pre-ignition may easily occur. Therefore, the exhaust gas is recirculated to the intake system by the exhaust gas recirculation means, so that the combustion temperature is lowered. As a result, the temperature rise in the combustion chamber can be suppressed, and pre-ignition can be suppressed. If pre-ignition can be suppressed in this way, the air-fuel ratio can be enriched accordingly, and the output can be further improved. By recirculating the exhaust gas, the combustion temperature can be lowered and the NOx emission amount can be suppressed.

こうして、第1エンジン運転状態では、排気ガスの還流を行うことによって燃焼温度を低下させてプリイグニッションを抑制すると共に、圧縮行程供給によって出力を向上させることができる。   Thus, in the first engine operating state, exhaust gas recirculation can reduce the combustion temperature to suppress pre-ignition and improve the output by supplying the compression stroke.

前記第2エンジン運転状態では、前記第1エンジン運転状態よりもエンジン回転速度が速くなるため、水素が供給されてから点火されるまでの時間が短くなる。そうすると、圧縮行程供給によって供給された水素のミキシングが悪化する。そこで、第2エンジン運転状態においては、前記圧縮行程供給だけでなく前記吸気行程供給を併用している。吸気行程供給を行うと、供給された水素は吸気行程中に空気と十分に混ざり合うため、ミキシングか改善されてプリイグニッションを抑制することができる。それに加えて、前記第1エンジン運転状態と同様に排気ガスの還流を行うことによって、プリイグニッションをさらに抑制することができる。こうして、プリイグニッションを抑制することができると、その分、空燃比をリッチ化することができ出力を向上させることができる。   In the second engine operating state, the engine speed is higher than that in the first engine operating state, so that the time from when hydrogen is supplied until ignition is shortened. As a result, mixing of hydrogen supplied by the compression stroke supply deteriorates. Therefore, in the second engine operating state, not only the compression stroke supply but also the intake stroke supply is used in combination. When the intake stroke is supplied, the supplied hydrogen is sufficiently mixed with the air during the intake stroke, so that the mixing can be improved and the pre-ignition can be suppressed. In addition, the pre-ignition can be further suppressed by performing exhaust gas recirculation in the same manner as in the first engine operating state. Thus, if the pre-ignition can be suppressed, the air-fuel ratio can be made rich accordingly, and the output can be improved.

また、前記圧縮行程供給も併用しているため、体積効率を向上させることで出力をさらに向上させることができる。   Moreover, since the compression stroke supply is also used, the output can be further improved by improving the volume efficiency.

こうして、第2エンジン運転状態では、吸気行程供給によってミキシングを改善させ且つ排気ガスを還流によって燃焼温度を低下させてプリイグニッションを抑制すると共に、圧縮行程供給によって出力を向上させることができる。   Thus, in the second engine operating state, mixing can be improved by supplying the intake stroke, the combustion temperature can be lowered by recirculating the exhaust gas to suppress preignition, and output can be improved by supplying the compression stroke.

前記第3エンジン運転状態においては、エンジン回転速度が相対的に速く燃焼ガスが高温となるため、前記排気ガス還流手段による排気ガスの還流を行うと、燃焼室内がかえって高温となり、プリイグニッションが発生しやすい環境となってしまう。また、エンジン回転速度が速い状態では、排気ガスを還流すると空気充填効率が大きく低下して、出力が低下する虞がある。そこで、該排気ガス還流手段による排気ガスの還流を停止することによって、前記弊害を防止することができる。そして、水素の供給は前記吸気行程供給と圧縮行程供給とを併用して行う。こうすることで、前記第2エンジン運転状態と同様に、吸気行程供給によって水素と空気とのミキシングを改善させてプリイグニッションを抑制することができると共に、圧縮行程供給によって出力を向上させることができる。   In the third engine operating state, since the engine rotational speed is relatively fast and the combustion gas becomes high temperature, when the exhaust gas is recirculated by the exhaust gas recirculation means, the combustion chamber becomes high temperature and pre-ignition occurs. It becomes an easy environment. Further, in a state where the engine rotation speed is high, when the exhaust gas is recirculated, the air charging efficiency is greatly reduced, and the output may be reduced. Therefore, by stopping the exhaust gas recirculation by the exhaust gas recirculation means, the above adverse effects can be prevented. The supply of hydrogen is performed using both the intake stroke supply and the compression stroke supply. By doing so, as in the second engine operation state, mixing of hydrogen and air can be improved by supplying the intake stroke to suppress pre-ignition, and output can be improved by supplying the compression stroke. .

こうして、第3エンジン運転状態では、排気ガスの還流を停止することによって燃焼室内の温度上昇及び空気充填効率の低下を防止し且つ、吸気行程供給によってミキシングを改善させてプリイグニッションを抑制すると共に、圧縮行程供給によって出力を向上させることができる。   Thus, in the third engine operating state, the exhaust gas recirculation is stopped to prevent the temperature in the combustion chamber from rising and the air charging efficiency from being lowered, and the intake stroke supply improves mixing and suppresses pre-ignition, Output can be improved by supplying a compression stroke.

このように、前記吸気行程供給、圧縮行程供給及び排気ガスの還流をエンジン回転速度に応じて使い分けることによって、前記各エンジン運転状態においてプリイグニッションを抑制しつつ、出力を向上させることができる。   Thus, by properly using the intake stroke supply, the compression stroke supply, and the exhaust gas recirculation according to the engine speed, the output can be improved while suppressing pre-ignition in each engine operating state.

また、排気ガスの還流量は多すぎると空気充填効率に悪影響を与える場合もある。そこで、前記第2エンジン運転状態においては、前記吸気行程供給によってプリイグニッションが或る程度抑制されているため、プリイグニッションの危険性が低い相対的に負荷が低い低負荷領域では、排気ガスの還流を行わず、空気充填効率を向上させている。そして、第2エンジン運転状態におけるプリイグニッションの危険性が高い相対的に負荷が高い高負荷状態においては、吸気行程供給と圧縮行程供給との併用だけでなく、前記排気ガス還流手段による排気ガスの還流を行うことによって、プリイグニッションを確実に抑制することができる。ただし、このときの排気ガスの還流量は、第1エンジン運転状態における排気ガスの還流量よりも少ないため、空気充填効率に与える影響を可及的に低減して、出力の低下を防止することができる。 Further, if the exhaust gas recirculation amount is too large, the air charging efficiency may be adversely affected. Therefore, in the second engine operating state, since the pre-ignition is suppressed to some extent by the intake stroke supply, the exhaust gas recirculation is performed in the low load region where the risk of pre-ignition is low and the load is relatively low. The air filling efficiency is improved. In a high load state where the risk of pre-ignition in the second engine operation state is high and the load is relatively high, not only the combined use of the intake stroke supply and the compression stroke supply, but also the exhaust gas recirculation means by the exhaust gas recirculation means. By performing the reflux, the pre-ignition can be reliably suppressed. However, since the exhaust gas recirculation amount at this time is smaller than the exhaust gas recirculation amount in the first engine operating state, the influence on the air charging efficiency should be reduced as much as possible to prevent the output from decreasing. Can do.

第2の発明は、第1の発明において、前記制御手段は、エンジン回転速度が前記第2回転速度よりも速い所定の第3回転速度以上の第4エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記吸気行程供給だけを行わせるものとする。   In a second aspect based on the first aspect, the control means is arranged such that the hydrogen supply means is in the fourth engine operating state in which the engine rotational speed is equal to or higher than a predetermined third rotational speed that is higher than the second rotational speed. It is assumed that only the intake stroke supply is performed.

前記の構成の場合、エンジン回転速度が前記第3回転速度以上の前記第4エンジン運転状態が設定され、この第4エンジン運転状態においては、前記吸気行程供給だけが行われる。つまり、第4エンジン運転状態ではエンジン回転速度が相対的に速いため、圧縮行程中に水素を供給する前記圧縮行程供給では、水素が燃焼室内で十分に混合されない虞があり、ミキシング不良に起因するプリイグニッションの危険性が高まる。そこで、前記圧縮行程供給を行わずに、前記吸気行程供給だけで水素を供給することによって、ミキシングを改善させて、プリイグニッションを抑制することができる In the case of the above-described configuration, the fourth engine operating state in which the engine rotational speed is equal to or higher than the third rotational speed is set, and in the fourth engine operating state, only the intake stroke supply is performed. That is, since the engine speed is relatively high in the fourth engine operating state, there is a possibility that hydrogen is not sufficiently mixed in the combustion chamber in the compression stroke supply in which hydrogen is supplied during the compression stroke, which is caused by a mixing failure. Increased risk of pre-ignition. Therefore, by supplying hydrogen only by the intake stroke supply without performing the compression stroke supply, the mixing can be improved and the pre-ignition can be suppressed .

第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記第3エンジン運転状態における前記吸気行程供給と前記圧縮行程供給との分配割合をエンジン回転速度及びエンジン負荷の少なくとも一方が高いほど該吸気行程供給の割合が高くなるようにするものとする。 According to a third invention, in the first or second invention, the distribution ratio between the intake stroke supply and the compression stroke supply in the third engine operating state is set to be higher as at least one of the engine rotational speed and the engine load is higher. The rate of process supply shall be increased.

前記の構成の場合、エンジン回転速度及びエンジン負荷が高くなるほど、空燃比をリッチ化せざるを得ず、また燃焼温度も上昇するため、プリイグニッションの危険性は高まる。そこで、エンジン回転速度及びエンジン負荷が高くなるほど、ミキシングが良好な前記吸気行程供給の割合を高めることによって、プリイグニッションを確実に抑制することができる。   In the case of the above-described configuration, the higher the engine speed and the engine load, the more the air-fuel ratio must be enriched, and the combustion temperature also increases, so the risk of pre-ignition increases. Therefore, the pre-ignition can be reliably suppressed by increasing the ratio of the intake stroke supply with better mixing as the engine rotation speed and the engine load increase.

の発明は、第1又は第2の発明において、前記水素供給手段は、前記燃焼室内に直接、水素を噴射供給する直噴供給手段であるものとする。 According to a fourth invention, in the first or second invention, the hydrogen supply means is direct injection supply means for supplying and supplying hydrogen directly into the combustion chamber.

前記の構成の場合、前記直噴供給手段による水素の供給タイミングを変えることによって、前記吸気行程供給と圧縮行程供給とを実現することができる。   In the case of the above configuration, the intake stroke supply and the compression stroke supply can be realized by changing the supply timing of hydrogen by the direct injection supply means.

の発明は、第1又は第2の発明において、前記水素供給手段は、吸気通路に水素を噴射することで前記燃焼室内に水素を供給する通路内供給手段と、前記燃焼室内に直接、水素を噴射供給する直噴供給手段とを有し、前記制御手段は、前記吸気行程供給を前記通路内供給手段に行わせると共に、前記圧縮行程供給を前記直噴供給手段に行わせるものとする。 According to a fifth invention, in the first or second invention, the hydrogen supply means directly supplies the hydrogen into the combustion chamber by injecting hydrogen into the intake passage, and directly into the combustion chamber. Direct injection supply means for injecting and supplying hydrogen, and the control means causes the in-passage supply means to perform the intake stroke supply and causes the compression stroke supply to be performed to the direct injection supply means. .

前記の構成の場合、前記吸気行程供給において前記通路内供給手段によって吸気通路内に供給された水素は、燃焼室に供給されるまでに距離及び時間があるため、十分にミキシングされる。そのため、プリイグニッションを確実に抑制することができる。   In the case of the above configuration, the hydrogen supplied into the intake passage by the supply means in the passage in the intake stroke supply is sufficiently mixed because there is a distance and time until it is supplied to the combustion chamber. As a result, pre-ignition can be reliably suppressed.

の発明は、第2の発明において、前記水素供給手段は、前記燃焼室内に直接、水素を噴射供給する直噴供給手段と、吸気通路に水素を噴射することで前記燃焼室内に水素を供給する通路内供給手段とを有し、前記制御手段は、前記吸気行程供給のうち、前記第2及び第3エンジン運転状態における該吸気行程供給を前記通路内供給手段に行わせる一方、前記第4エンジン運転状態における該吸気行程供給を前記直噴供給手段及び前記通路内供給手段の両方に行わせると共に、前記圧縮行程供給を前記直噴供給手段に行わせるものとする。 In a sixth aspect based on the second aspect, the hydrogen supply means includes direct injection supply means for supplying and supplying hydrogen directly into the combustion chamber, and hydrogen is injected into the intake passage to inject hydrogen into the combustion chamber. The supply means in the passage, and the control means causes the supply means in the passage to perform the intake stroke supply in the second and third engine operating states out of the intake stroke supply, In the four-engine operating state, the intake stroke supply is performed by both the direct injection supply means and the in-passage supply means, and the compression stroke supply is performed by the direct injection supply means.

前記の構成の場合、前記第2及び第3エンジン運転状態においては、前記通路内供給手段によって前記吸気行程供給が行われるため、水素と空気とを十分にミキシングすることができる。一方、前記第4エンジン運転状態においては、ミキシングを改善させるべく前記圧縮行程供給を行わないため、体積効率が高いという圧縮行程供給の効果を享受できなくなる。そこで、ミキシングに優れる前記通路内供給手段だけで前記吸気行程供給を行うのではなく、前記直噴供給手段による前記吸気行程供給も併用する。前記直噴供給手段による前記吸気行程供給は、前記通路内供給手段による前記吸気行程供給よりも体積効率が高いため、前記直噴供給手段による前記吸気行程供給を併用することによって、プリイグニッションを確実に抑制しつつ、出力を可及的に向上させることができる。   In the case of the above configuration, in the second and third engine operating states, the intake stroke supply is performed by the in-passage supply means, so that hydrogen and air can be sufficiently mixed. On the other hand, in the fourth engine operating state, the compression stroke supply is not performed in order to improve mixing, so that the effect of the compression stroke supply that the volumetric efficiency is high cannot be enjoyed. Therefore, the intake stroke supply by the direct injection supply means is used together with the intake stroke supply not only by the in-passage supply means excellent in mixing. Since the intake stroke supply by the direct injection supply means has higher volumetric efficiency than the intake stroke supply by the in-passage supply means, the pre-ignition can be ensured by using the intake stroke supply by the direct injection supply means together. The output can be improved as much as possible.

本発明によれば、エンジン回転速度が前記第1回転速度未満の第1エンジン運転状態においては、前記圧縮行程供給による体積効率の向上によって出力を向上させつつ、排気ガスの還流による燃焼温度の低下によってプリイグニッションを抑制して出力をさらに向上させることができる。また、エンジン回転速度が前記第1回転速度以上且つ前記第2回転速度未満の第2エンジン運転状態においては、前記圧縮行程供給による体積効率の向上によって出力を向上させつつ、前記吸気行程供給によるミキシングの改善と排気ガスの還流による燃焼温度の低下とによってプリイグニッションを抑制して出力をさらに向上させることができる。さらに、エンジン回転速度が前記第2回転速度以上の第3エンジン運転状態においては、前記圧縮行程供給による体積効率の向上によって出力を向上させつつ、前記吸気行程供給によるミキシングの改善と排気ガスの還流の停止による燃焼室内温度上昇の防止によってプリイグニッションを抑制して出力をさらに向上させることができる。   According to the present invention, in the first engine operating state where the engine rotational speed is less than the first rotational speed, the combustion temperature is decreased due to the exhaust gas recirculation while improving the output by improving the volumetric efficiency by supplying the compression stroke. Therefore, the pre-ignition can be suppressed and the output can be further improved. Further, in the second engine operating state in which the engine rotation speed is equal to or higher than the first rotation speed and lower than the second rotation speed, the output is improved by improving the volume efficiency by the compression stroke supply, and the mixing by the intake stroke supply is performed. The output can be further improved by suppressing the pre-ignition by the improvement of the above and the reduction of the combustion temperature due to the exhaust gas recirculation. Further, in the third engine operating state in which the engine speed is equal to or higher than the second speed, the output is improved by improving the volumetric efficiency by supplying the compression stroke, and the mixing is improved by the intake stroke supply and the exhaust gas is recirculated. By preventing the temperature in the combustion chamber from rising due to the stop of the engine, the pre-ignition can be suppressed and the output can be further improved.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には、本発明に係る水素エンジンの制御装置を採用したエンジンの概略図を示す。符号1はロータリーエンジンであり、このロータリーエンジン1は、自動車等の車両に搭載されたものであって、燃料として水素を使用する。   FIG. 1 is a schematic view of an engine that employs a hydrogen engine control apparatus according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a rotary engine. The rotary engine 1 is mounted on a vehicle such as an automobile and uses hydrogen as a fuel.

上記ロータリーエンジン1は、トロコイド内周面を有する繭状のロータハウジングとサイドハウジングとにより囲まれてなるロータ収容室(以下、気筒という)11に概略三角形状のロータ12が収容されて構成されており、そのロータ12の外周側に3つの作動室(燃焼室)が区画されている。このロータリーエンジン1は、図示は省略するが、2つのロータハウジングを3つのサイドハウジングの間に挟み込むようにして一体化し、その間に形成される2つの気筒11(図1では、そのうちの1つの気筒11のみを図示)にそれぞれロータ12を収容した2ロータタイプのものである。   The rotary engine 1 includes a rotor housing chamber (hereinafter referred to as a cylinder) 11 surrounded by a bowl-shaped rotor housing having a trochoid inner peripheral surface and a side housing, and a substantially triangular rotor 12 accommodated therein. In addition, three working chambers (combustion chambers) are defined on the outer peripheral side of the rotor 12. Although not shown, the rotary engine 1 is formed by integrating two rotor housings so as to be sandwiched between three side housings, and two cylinders 11 formed therebetween (in FIG. 1, one of them). 2 is a two-rotor type in which the rotor 12 is accommodated in each of the two.

上記各ロータ12は、該ロータ12外周の3つの頂部にそれぞれ配設されたシール部が各々ロータハウジングのトロコイド内周面に当接した状態でエキセントリックシャフト13の周りを自転しながら、該エキセントリックシャフト13の軸心の周りに公転するようになっている。そして、ロータ12が1回転する間に、該ロータ12の各頂部間にそれぞれ形成された作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張(燃焼)及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ12を介してエキセントリックシャフト13から出力される。   Each of the rotors 12 rotates while rotating around the eccentric shaft 13 in a state where seal portions respectively disposed at three tops of the outer periphery of the rotor 12 are in contact with the inner surface of the trochoid of the rotor housing. Revolves around 13 axes. Then, while the rotor 12 makes one revolution, the working chambers formed between the tops of the rotor 12 move in the circumferential direction to perform intake, compression, expansion (combustion), and exhaust strokes. Is generated from the eccentric shaft 13 via the rotor 12.

また、上記各気筒11には、吸気行程にある作動室に連通するように吸気通路2が連通していると共に、排気行程にある作動室に連通するように排気通路3が連通している。吸気通路2は、上流側では1つであるが、下流側では、2つに分岐してそれぞれ上記各気筒11の作動室に連通している。また、排気通路3は、上流側では、各気筒11の作動室にそれぞれ連通して2つ設けられているが、下流側では、1つに合流されている。   In addition, the intake passage 2 communicates with each cylinder 11 so as to communicate with the working chamber in the intake stroke, and the exhaust passage 3 communicates with the working chamber in the exhaust stroke. The intake passage 2 is one on the upstream side, but is divided into two on the downstream side and communicates with the working chambers of the cylinders 11. Further, two exhaust passages 3 are provided on the upstream side so as to communicate with the working chambers of the respective cylinders 11, but are joined together on the downstream side.

上記吸気通路2の上記分岐部よりも上流側においては、上流側から下流側に向かって順に、少なくとも、吸気通路2へ吸入される空気(吸気)を浄化するエアクリーナ21、吸気通路2内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ22、ステッピングモータ等のアクチュエータにより駆動されて該吸気通路2の断面積(弁開度)を調節するスロットル弁23が配設されている。これら吸気通路2、エアクリーナ21、エアフローセンサ22及びスロットル弁23等によって吸気系が構成される。   On the upstream side of the branch portion of the intake passage 2, the air cleaner 21 for purifying at least air (intake air) sucked into the intake passage 2 in order from the upstream side to the downstream side, and sucked into the intake passage 2. An air flow sensor 22 that detects the intake air flow rate, and a throttle valve 23 that is driven by an actuator such as a stepping motor to adjust the cross-sectional area (valve opening degree) of the intake passage 2 are disposed. The intake passage 2, the air cleaner 21, the air flow sensor 22, the throttle valve 23 and the like constitute an intake system.

上記排気通路3の上記合流部よりも下流側には、少なくとも、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒としての三元触媒31が配設されている。これら排気通路3及び三元触媒31等によって排気系が構成される。   A three-way catalyst 31 as an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas is disposed at least downstream of the merging portion of the exhaust passage 3. The exhaust passage 3 and the three-way catalyst 31 constitute an exhaust system.

そして、上記吸気通路2における上記分岐部よりも上流側であって且つスロットル弁23よりも下流側の部分と、排気通路3における上記合流部よりも下流側であって且つ三元触媒31よりも上流側の部分とは、EGR通路4によって接続されており、このEGR通路4により、吸気系に排気ガスの一部がEGRガスとして還流されるようになっている。このEGR通路4には、上流側から下流側に向かって順に、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ41と、吸気通路2に還流するEGRガスの量を調整するEGR弁42とが配設されている。上記EGR通路4、EGRクーラ41、EGR弁42は、エンジン1の吸気系に該エンジン1の排気ガスを還流させる排気ガス還流手段を構成する。   A portion of the intake passage 2 that is upstream of the branch portion and downstream of the throttle valve 23, a portion of the exhaust passage 3 that is downstream of the junction and the three-way catalyst 31. The upstream portion is connected by an EGR passage 4, and a part of the exhaust gas is recirculated to the intake system as EGR gas by the EGR passage 4. In the EGR passage 4, an EGR cooler 41 for cooling the EGR gas and an EGR valve 42 for adjusting the amount of EGR gas returning to the intake passage 2 are arranged in order from the upstream side to the downstream side. ing. The EGR passage 4, the EGR cooler 41, and the EGR valve 42 constitute exhaust gas recirculation means that recirculates the exhaust gas of the engine 1 to the intake system of the engine 1.

上記ロータリーエンジン1の各気筒11には、図示省略の水素タンクから供給された水素を燃焼室内に直接噴射する2つの直噴インジェクタ14a、14bがそれぞれ設けられており、各気筒11に設けられた2つの直噴インジェクタ14a、14bはそれぞれ、ロータハウジングの長軸近傍において、水素を噴射する噴孔が燃焼室内に臨むように配置されている(尚、図1では、2つの直噴インジェクタ14a、14bがエキセントリックシャフト13の周方向に並んで配置されているが、これは説明の便宜上であり、正確にはエキセントリックシャフト13の軸方向に並んで配置されている)。これら直噴インジェクタ14a、14bが設けられた位置は、吸気行程から圧縮行程まで作動室に開口するような位置に該当する。これら直噴インジェクタ14a、14bには、水素タンク(図示省略)から燃料供給通路を介して水素ガスが供給されるようになっている。また、各直噴インジェクタ14a(14b)には、タイミング弁が内設されており、噴射する水素ガスの量を自由にコントロール可能となっている。そして、これら2つの直噴インジェクタのうち、一方の直噴インジェクタ14aは吸気行程中に水素を噴射する吸気行程用直噴インジェクタであり、他方の直噴インジェクタ14bは圧縮行程中に水素を直噴する圧縮行程用直噴インジェクタである。   Each cylinder 11 of the rotary engine 1 is provided with two direct injection injectors 14a and 14b for directly injecting hydrogen supplied from a hydrogen tank (not shown) into the combustion chamber. The two direct injection injectors 14a and 14b are respectively arranged in the vicinity of the long axis of the rotor housing so that the injection holes for injecting hydrogen face the combustion chamber (in FIG. 1, the two direct injection injectors 14a, 14a, 14b are arranged side by side in the circumferential direction of the eccentric shaft 13, but this is for convenience of explanation, and is precisely arranged in the axial direction of the eccentric shaft 13). The positions where these direct injection injectors 14a and 14b are provided correspond to positions that open to the working chamber from the intake stroke to the compression stroke. These direct injection injectors 14a and 14b are supplied with hydrogen gas from a hydrogen tank (not shown) via a fuel supply passage. Each direct injection injector 14a (14b) is provided with a timing valve so that the amount of hydrogen gas to be injected can be freely controlled. Of these two direct injection injectors, one direct injection injector 14a is an intake stroke direct injection injector that injects hydrogen during the intake stroke, and the other direct injection injector 14b directly injects hydrogen during the compression stroke. This is a direct injection injector for the compression stroke.

また、上記ロータリーエンジン1の吸気通路2の分岐部よりも下流側には、前述の水素タンクから供給された水素を吸気通路2内に噴射する通路内インジェクタ15が配設されている。この通路内インジェクタ15には、上記直噴インジェクタ14a、14bと同様に、水素タンクから燃料供給通路を介して水素ガスが供給されると共に、内設されたタイミング弁によって噴射する水素ガスの量を自由にコントロール可能となっている。そして、通路内インジェクタ15は、吸気行程中に吸気通路2内に水素を噴射して、該吸気通路2を介して燃焼室内に水素を供給するようになっている。   Further, an in-passage injector 15 for injecting hydrogen supplied from the above-described hydrogen tank into the intake passage 2 is disposed downstream of the branch portion of the intake passage 2 of the rotary engine 1. Similarly to the direct injection injectors 14a and 14b, the in-passage injector 15 is supplied with hydrogen gas from a hydrogen tank via a fuel supply passage, and the amount of hydrogen gas injected by an internal timing valve is reduced. It can be freely controlled. The in-passage injector 15 injects hydrogen into the intake passage 2 during the intake stroke, and supplies the hydrogen into the combustion chamber via the intake passage 2.

つまり、上記ロータリーエンジン1は、吸気行程中に水素を供給する吸気行程供給を行う水素供給手段として吸気行程用直噴インジェクタ14aと通路内インジェクタ15とを有し、圧縮行程中に水素を供給する圧縮行程供給を行う水素供給手段として圧縮行程用直噴インジェクタ14bを有する。   That is, the rotary engine 1 has the intake stroke direct injection injector 14a and the in-passage injector 15 as hydrogen supply means for supplying intake stroke to supply hydrogen during the intake stroke, and supplies hydrogen during the compression stroke. A compression stroke direct injection injector 14b is provided as a hydrogen supply means for supplying the compression stroke.

ここで、各供給方式についてさらに説明すると、前記吸気行程供給は、吸気行程中に水素を供給するため、水素が燃焼室内に吸い込まれる空気と混ざり易くミキシングが良い一方、吸い込まれる空気が減少して体積効率が低い。尚、同じ吸気行程供給用のインジェクタではあるが、吸気行程用直噴インジェクタ14aは通路内インジェクタ15に比べて体積効率の点で優れ、通路内インジェクタ15は吸気行程用直噴インジェクタ14aに比べてミキシングの点で優れている。   Here, each supply system will be further described. Since the intake stroke supply supplies hydrogen during the intake stroke, the hydrogen is easily mixed with the air sucked into the combustion chamber, and the mixing is good, while the sucked air decreases. Low volumetric efficiency. Although it is the same intake stroke injector, the intake stroke direct injection injector 14a is superior in volume efficiency to the in-passage injector 15, and the in-passage injector 15 is in comparison with the intake stroke direct injection injector 14a. Excellent in terms of mixing.

また、前記圧縮行程供給は、圧縮行程中に水素を供給するため、体積効率が高い一方、点火までの時間が短く且つ混合気の流動が吸気行程ほど大きくないため、ミキシングが悪い。   In addition, since the compression stroke supply supplies hydrogen during the compression stroke, the volumetric efficiency is high, while the time to ignition is short and the flow of the air-fuel mixture is not as great as the intake stroke, so the mixing is poor.

上記ロータリーエンジン1の各気筒11には、それぞれ2つの点火プラグ16、16が設けられており、この2つの点火プラグ16、16はそれぞれ、ロータハウジングの短軸近傍に配設されている。   Each cylinder 11 of the rotary engine 1 is provided with two spark plugs 16, 16. The two spark plugs 16, 16 are respectively disposed near the minor axis of the rotor housing.

そして、上記ロータリーエンジン1には、該ロータリーエンジン1の運転状態を制御するパワートレインコントロールモジュール(以下、PCMという)5が設けられている。このPCM5には、少なくとも、ロータリーエンジン1のエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ61と、前記エアフローセンサ22とからの入力信号が入力され、少なくとも上記各インジェクタ14a、14b、15、スロットル弁23、点火プラグ16、16及びEGR弁42に制御信号を出力して、これらを作動制御するようになっている。すなわち、PCM5は、後述する燃料噴射制御に基づいて、インジェクタ14a、14b、15の中から使用するインジェクタを選択すると共に、選択したインジェクタにロータ12の回転位置に応じて所定のタイミングで所定量の水素を噴射させる。つまり、PCM5が水素の供給タイミングを制御する制御手段を構成する。また、PCM5は、アクセル開度センサ(図示省略)の出力信号に応じてスロットル弁23の開度を調整する。さらに、PCM5は、ロータ12の回転位置に応じて所定のタイミングで各点火プラグ16に点火させる。さらにまた、PCM5は、エンジン運転状態に応じてEGR弁42を制御して吸気系に還流させるEGRガス量を調整する。   The rotary engine 1 is provided with a power train control module (hereinafter referred to as PCM) 5 that controls the operation state of the rotary engine 1. The PCM 5 receives at least an engine rotation speed sensor 61 for detecting the engine rotation speed of the rotary engine 1 and an input signal from the air flow sensor 22, and at least the injectors 14a, 14b, 15 and the throttle valve 23. The control signals are output to the spark plugs 16 and 16 and the EGR valve 42 to control the operation thereof. That is, the PCM 5 selects an injector to be used from the injectors 14a, 14b, and 15 based on fuel injection control to be described later, and a predetermined amount of the selected injector at a predetermined timing according to the rotational position of the rotor 12. Inject hydrogen. That is, the PCM 5 constitutes a control means for controlling the hydrogen supply timing. Further, the PCM 5 adjusts the opening of the throttle valve 23 according to an output signal of an accelerator opening sensor (not shown). Further, the PCM 5 ignites each spark plug 16 at a predetermined timing according to the rotational position of the rotor 12. Furthermore, the PCM 5 controls the EGR valve 42 according to the engine operating state to adjust the amount of EGR gas that is recirculated to the intake system.

以下に、PCM5による燃料供給制御について、図2のフローチャート及び図3の燃料供給仕様マップを用いて説明する。図3の燃料供給仕様マップは、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて設定された、使用するインジェクタと排気ガスの還流の有無とを示すマップである。尚、図3中の曲線は、以下の燃料供給制御によって達成された、本実施形態に係るロータリーエンジン1の最大出力トルクである。   Hereinafter, fuel supply control by the PCM 5 will be described using the flowchart of FIG. 2 and the fuel supply specification map of FIG. The fuel supply specification map of FIG. 3 is a map showing the injector to be used and the presence or absence of recirculation of exhaust gas, which are set according to the engine speed and the engine load. Note that the curve in FIG. 3 is the maximum output torque of the rotary engine 1 according to the present embodiment achieved by the following fuel supply control.

まず、ステップS1において、エンジン回転速度センサ61により検出されたエンジン回転速度Nが、所定の第1回転速度n1未満か、第1回転速度n1以上且つ所定の第2回転速度n2(n2>n1)未満か、第2回転速度n2以上且つ所定の第3回転速度n3(n3>n2)未満か、第3回転速度n3以上かを判定する。   First, in step S1, the engine rotational speed N detected by the engine rotational speed sensor 61 is less than a predetermined first rotational speed n1, or more than a first rotational speed n1, and a predetermined second rotational speed n2 (n2> n1). Or less than a second rotation speed n2 and less than a predetermined third rotation speed n3 (n3> n2), or a third rotation speed n3 or more.

そして、エンジン回転速度Nが第1回転速度n1未満の場合(以下、第1エンジン運転状態という)は、ステップS2において、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによって圧縮行程供給を行うと共に、排気ガスの還流を行う(図3中の領域I)。ただし、低負荷領域においては、プリイグニッションの危険性が低いため、排気ガスの還流は行わず、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる水素供給のみ行う(図3中の領域I’)。   When the engine rotational speed N is less than the first rotational speed n1 (hereinafter referred to as the first engine operating state), in step S2, the compression stroke is supplied by the compression stroke direct injection injector 14b and the exhaust gas is recirculated. (Region I in FIG. 3). However, in the low load region, since the risk of pre-ignition is low, the exhaust gas is not recirculated, and only hydrogen supply is performed by the compression stroke direct injection injector 14b (region I 'in FIG. 3).

具体的には、PCM5は、エアフローセンサ22の検出値に基づいて空気過剰率λが1.0以下となるように水素の供給量を決定して、圧縮行程用直噴インジェクタ14bに圧縮行程供給をさせると共に、エンジン回転速度センサ61及びエアフローセンサ22の検出値に基づいて還流させる排気ガスの還流量を決定して、それに応じてEGR弁42を制御する。尚、エアフローセンサ22の検出値により算出されたエンジン負荷が所定値よりも小さい低負荷領域の場合は、出力がそれほど必要ではないので、空燃比をリーン化して、空気過剰率λが1.8となるように水素の供給量を決定すると共に排気ガスの還流を停止している。尚、エンジン回転速度が所定値以下のアイドリング状態(領域ID)においては、空気過剰率λが1.8となるように水素の供給量を決定すると共に、排気ガスの還流を停止している。   Specifically, the PCM 5 determines the supply amount of hydrogen based on the detection value of the air flow sensor 22 so that the excess air ratio λ is 1.0 or less, and causes the compression stroke direct injection injector 14b to supply the compression stroke. At the same time, the recirculation amount of the exhaust gas to be recirculated is determined based on the detection values of the engine rotation speed sensor 61 and the air flow sensor 22, and the EGR valve 42 is controlled accordingly. When the engine load calculated from the detection value of the airflow sensor 22 is in a low load region where the engine load is smaller than a predetermined value, the output is not so much required, so the air-fuel ratio is made lean and the excess air ratio λ becomes 1.8. Thus, the supply amount of hydrogen is determined and the recirculation of the exhaust gas is stopped. In the idling state (region ID) where the engine speed is equal to or less than a predetermined value, the hydrogen supply amount is determined so that the excess air ratio λ becomes 1.8, and the exhaust gas recirculation is stopped.

第1エンジン運転状態(領域I)は低回転領域であってもともと体積効率が低いが、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給を行うことによって体積効率を向上させて出力を向上させることができる。しかしながら、圧縮行程供給を行うと、水素が塊状化し易く、プリイグニッションの危険性が高まる。そこで、排気ガスの還流を行うことによって燃焼温度を抑制し、その結果、気筒11内の温度を抑制することで、プリイグニッションの発生を抑制することができる。もちろん、排気ガスの還流によりNOx排出量を抑制することができる。こうして、プリイグニッションの発生を抑制できると、その分だけ空燃比をリッチ化させることができ、出力を向上させることができる。結果として、本実施形態においては、空気過剰率λが1.0以下となる程度までリッチ化させることができる。   Although the first engine operation state (region I) is low in volume efficiency even in the low rotation region, it is possible to improve the volume efficiency and improve the output by supplying the compression stroke by the compression stroke direct injection injector 14b. it can. However, when the compression stroke is supplied, hydrogen is easily agglomerated and the risk of pre-ignition increases. Thus, the exhaust gas is recirculated to suppress the combustion temperature, and as a result, the temperature in the cylinder 11 can be suppressed to suppress the occurrence of pre-ignition. Of course, the NOx emission amount can be suppressed by the recirculation of the exhaust gas. Thus, if the occurrence of pre-ignition can be suppressed, the air-fuel ratio can be enriched by that amount, and the output can be improved. As a result, in the present embodiment, the air excess ratio λ can be enriched to an extent of 1.0 or less.

エンジン回転速度Nが第1回転速度n1以上且つ第2回転速度n2未満の場合(以下、第2エンジン運転状態という)は、ステップS3において、エアフローセンサ22の検出値に基づいてエンジン負荷を算出し、算出されたエンジン負荷が、エンジン回転速度毎に予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定する。そして、エンジン負荷が所定値よりも大きい場合には高負荷状態であるとしてステップS4へ進む一方、エンジン負荷が所定値以下の場合は低負荷状態としてステップS5へ進む。   When the engine rotation speed N is not less than the first rotation speed n1 and less than the second rotation speed n2 (hereinafter referred to as the second engine operating state), the engine load is calculated based on the detected value of the air flow sensor 22 in step S3. Then, it is determined whether or not the calculated engine load is larger than a predetermined value set in advance for each engine speed. If the engine load is greater than the predetermined value, the process proceeds to step S4 assuming that the engine is in a high load state.

つまり、第2エンジン運転状態であって且つ高負荷状態(図3中の領域II)である場合には、ステップS4において、通路内インジェクタ15によって吸気行程供給を行うと共に圧縮行程用直噴インジェクタ14bによって圧縮行程供給を行う。さらに、排気ガスの還流を行う。一方、第2エンジン運転状態であって且つ低負荷状態(図3中の領域II’)である場合には、ステップS5において、通路内インジェクタ15によって吸気行程供給を行うと共に、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによって圧縮行程供給を行う。尚、低負荷状態では、空燃比をあまりリッチ化させる必要がないためプリイグニッションの危険性が低い。そのため、排気ガスの還流は行わない。   That is, when the engine is in the second engine operating state and is in a high load state (region II in FIG. 3), in step S4, the intake stroke is supplied by the in-passage injector 15 and the compression stroke direct injection injector 14b. To supply the compression stroke. Further, the exhaust gas is recirculated. On the other hand, when the engine is in the second engine operating state and is in a low load state (region II ′ in FIG. 3), the intake stroke is supplied by the in-passage injector 15 and the compression stroke direct injection is performed in step S5. The compression stroke is supplied by the injector 14b. In the low load state, it is not necessary to enrich the air-fuel ratio so much that the risk of pre-ignition is low. Therefore, the exhaust gas is not recirculated.

第2エンジン運転状態(領域II、II’)は、中回転領域であり、排気ガスを多量に還流させると、空気充填効率が低下し出力が低下してしまう。そこで、前記吸気行程供給を行うことによってプリイグニッションを抑制する。そして、プリイグニッションの危険性が高い高負荷領域でのみ、排気ガスの還流を行っている。   The second engine operating state (regions II and II ') is a middle rotation region, and when a large amount of exhaust gas is recirculated, the air charging efficiency is lowered and the output is lowered. Therefore, the pre-ignition is suppressed by supplying the intake stroke. The exhaust gas is recirculated only in a high load region where the risk of pre-ignition is high.

具体的には、PCM5は、エアフローセンサ22の検出値に基づいて、空気過剰率λが1.1〜1.3(高負荷領域)又は1.5〜1.6(低負荷領域)となるように水素の供給量を決定して、決定された供給量を通路内インジェクタ15と圧縮行程用直噴インジェクタ14bとに1:1の割合で分配して、それぞれに吸気行程供給又は圧縮行程供給を行わせる。高負荷領域の場合には、それと共に、エンジン回転速度センサ61及びエアフローセンサ22の検出値に基づいて還流させる排気ガスの還流量を決定して、それに応じてEGR弁42を制御する。ただし、還流される排気ガスの量は、第1エンジン運転状態における排気ガスの還流量よりも少なく設定されている。一方、低負荷領域の場合には、排気ガスの還流を行わない。   Specifically, the PCM 5 determines the hydrogen supply amount based on the detection value of the air flow sensor 22 so that the excess air ratio λ becomes 1.1 to 1.3 (high load region) or 1.5 to 1.6 (low load region). Then, the determined supply amount is distributed to the in-passage injector 15 and the compression stroke direct injection injector 14b at a ratio of 1: 1, and the intake stroke supply or the compression stroke supply is performed respectively. In the case of the high load region, the exhaust gas recirculation amount to be recirculated is determined based on the detected values of the engine speed sensor 61 and the air flow sensor 22 and the EGR valve 42 is controlled accordingly. However, the amount of exhaust gas recirculated is set to be smaller than the amount of exhaust gas recirculated in the first engine operating state. On the other hand, in the low load region, the exhaust gas is not recirculated.

こうして、通路内インジェクタ15で吸気行程供給を行うことによって、水素と空気とのミキシングが改善されてプリイグニッションを抑制することができる。また、空燃比をリッチ化せざるを得ずプリイグニッションの危険性が高まる高負荷状態(領域II)においては、排気ガスの還流を行うことによって、プリイグニッションをさらに抑制することができる。ただし、還流される排気ガスの量は、第1エンジン運転状態と比較して、少量であるため、空気充填効率に大きな影響を与えることはない。尚、プリイグニッションの危険性が低い低負荷状態(領域II')においては、排気ガスの還流を停止することによって空気充填効率を向上させている。こうして、プリイグニッションを抑制することができれば、その分だけ出力を向上させることができる。さらに、水素の供給を圧縮行程用直噴インジェクタ14bで圧縮行程中に行うことによって体積効率を向上させることができるため、このことによっても出力を向上させることができる。結果として、本実施形態においては、プリイグニッションを抑制することで、空気過剰率λを高負荷領域(領域II)では1.1〜1.3までリッチ化させることができる。尚、低負荷領域(領域II’)では、排気ガスの還流を行っていないが、空気過剰率λを1.5〜1.6までリッチ化させることができる。   Thus, by supplying the intake stroke with the injector 15 in the passage, the mixing of hydrogen and air is improved, and pre-ignition can be suppressed. Further, in a high load state (region II) in which the air-fuel ratio has to be enriched and the risk of pre-ignition increases, the pre-ignition can be further suppressed by recirculating the exhaust gas. However, since the amount of the exhaust gas recirculated is a small amount as compared with the first engine operating state, the air filling efficiency is not greatly affected. In the low load state (region II ′) where the risk of pre-ignition is low, the air filling efficiency is improved by stopping the exhaust gas recirculation. Thus, if the pre-ignition can be suppressed, the output can be improved accordingly. Further, since the volume efficiency can be improved by supplying hydrogen during the compression stroke by the compression stroke direct injection injector 14b, the output can also be improved by this. As a result, in the present embodiment, by suppressing the pre-ignition, the excess air ratio λ can be enriched from 1.1 to 1.3 in the high load region (region II). In the low load region (region II '), the exhaust gas is not recirculated, but the excess air ratio λ can be enriched from 1.5 to 1.6.

エンジン回転速度Nが第2回転速度n2以上且つ第3回転速度n3未満の場合(以下、第3エンジン運転状態という)は、ステップS5において、通路内インジェクタ15によって吸気行程供給を行うと共に、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによって圧縮行程供給を行う(図3中の領域III)。このとき、前記第2エンジン運転状態におけるステップS5とは異なり、エンジン回転速度及びエンジン負荷の少なくとも一方が高いほど吸気行程用直噴インジェクタ14aによる水素供給の割合を高くしている。尚、排気ガスの還流は行わない。   When the engine rotational speed N is equal to or higher than the second rotational speed n2 and lower than the third rotational speed n3 (hereinafter referred to as the third engine operating state), the intake stroke is supplied by the in-passage injector 15 and the compression stroke is performed in step S5. The compression stroke is supplied by the direct injection injector 14b (region III in FIG. 3). At this time, unlike step S5 in the second engine operating state, the rate of hydrogen supply by the intake stroke direct injection injector 14a is increased as at least one of the engine speed and the engine load is higher. Note that the exhaust gas is not recirculated.

具体的には、PCM5が、エアフローセンサ22の検出値に基づいて、空気過剰率λが1.4〜1.6となるように水素の供給量を決定する。そして、決定された水素供給量をエンジン回転速度N及びエンジン負荷Tに基づいて通路内インジェクタ15と圧縮行程用直噴インジェクタ14bとに分配する。本実施形態においては、第3エンジン運転状態を4つの領域に分割して、予め各領域ごとに分配割合を決めている。すなわち、通路内インジェクタ15と圧縮行程用直噴インジェクタ14bと分配割合を、低回転且つ低負荷領域(a)では5:5に、低回転且つ高負荷領域(b)及び高回転且つ低負荷領域(c)では6:4に、高回転且つ高負荷領域(d)では7:3に設定している。この分配割合に従って、通路内インジェクタ15と圧縮行程用直噴インジェクタ14bとにそれぞれ水素を供給させる。   Specifically, the PCM 5 determines the hydrogen supply amount based on the detection value of the airflow sensor 22 so that the excess air ratio λ becomes 1.4 to 1.6. Then, the determined hydrogen supply amount is distributed to the in-passage injector 15 and the compression stroke direct injection injector 14b based on the engine rotational speed N and the engine load T. In the present embodiment, the third engine operating state is divided into four regions, and the distribution ratio is determined for each region in advance. That is, the distribution ratio between the in-passage injector 15 and the compression stroke direct injection injector 14b is 5: 5 in the low rotation and low load region (a), and the low rotation and high load region (b) and the high rotation and low load region. (C) is set to 6: 4, and the high rotation and high load region (d) is set to 7: 3. According to this distribution ratio, hydrogen is supplied to the in-passage injector 15 and the compression stroke direct injection injector 14b, respectively.

第3エンジン運転状態(領域III)は、高回転領域であり、排気ガスが高温となるため、排気ガスを還流させるとかえって燃焼室の温度を上昇させ、プリイグニッションが発生し易い環境にしてしまう。また、エンジン回転速度が速い状態では、排気ガスを還流させると、空気充填効率が大きく低下してしまう。つまり、排気ガスの還流を停止することによって、前記排気ガスの還流による悪影響を防止することができる。そして、通路内インジェクタ15による吸気行程供給を行うことによって、プリイグニッションを抑制することができる。また、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給を併用することによって、体積効率を向上させて出力を向上させることができる。さらに、エンジン回転速度及びエンジン負荷が高くなるほどプリイグニッションの危険性が高まるため、前述の如く、通路内インジェクタ15と圧縮行程用直噴インジェクタ14bとの分配割合を変更することによって、プリイグニッションを確実に抑制することができる。こうして、プリイグニッションを抑制することができれば、その分だけ出力を向上させることができる。結果として、本実施形態においては、プリイグニッションを抑えることで、空気過剰率λを1.4〜1.6までリッチ化させることができる。   The third engine operation state (region III) is a high rotation region, and the exhaust gas becomes high temperature. Therefore, when the exhaust gas is recirculated, the temperature of the combustion chamber is raised, and an environment in which pre-ignition is likely to occur is generated. . In addition, when the exhaust gas is recirculated in a state where the engine rotation speed is high, the air filling efficiency is greatly reduced. That is, by stopping the exhaust gas recirculation, adverse effects due to the exhaust gas recirculation can be prevented. The pre-ignition can be suppressed by supplying the intake stroke by the in-passage injector 15. Further, by using together the compression stroke supply by the compression stroke direct injection injector 14b, the volumetric efficiency can be improved and the output can be improved. Furthermore, since the risk of pre-ignition increases as the engine speed and engine load increase, the pre-ignition can be ensured by changing the distribution ratio between the in-passage injector 15 and the compression stroke direct injection injector 14b as described above. Can be suppressed. Thus, if the pre-ignition can be suppressed, the output can be improved accordingly. As a result, in the present embodiment, the excess air ratio λ can be enriched from 1.4 to 1.6 by suppressing the pre-ignition.

エンジン回転速度Nが第3回転速度n3以上の場合(以下、第4エンジン運転状態という)は、ステップS6において、通路内インジェクタ15と吸気行程用直噴インジェクタ14aとを併用して吸気行程供給を行う(図3中の領域IV)。尚、排気ガスの還流は行わない。   When the engine rotational speed N is equal to or higher than the third rotational speed n3 (hereinafter referred to as the fourth engine operating state), in step S6, the intake stroke supply is performed by using the in-passage injector 15 and the intake stroke direct injection injector 14a together. Perform (region IV in FIG. 3). Note that the exhaust gas is not recirculated.

具体的には、PCM5は、エアフローセンサ22の検出値に基づいて、空気過剰率λが1.4〜1.6となるように水素の供給量を決定して、決定された供給量を通路内インジェクタ15と吸気行程用直噴インジェクタ14aとに1:1の割合で分配して、それぞれに吸気行程供給を行わせる。   Specifically, the PCM 5 determines the supply amount of hydrogen so that the excess air ratio λ becomes 1.4 to 1.6 based on the detection value of the air flow sensor 22, and the determined supply amount is determined with the injector 15 in the passage. The intake stroke direct injection injector 14a is distributed at a ratio of 1: 1 so that the intake stroke is supplied to each.

第4エンジン運転状態(領域IV)は、第3エンジン運転状態よりも高回転領域であり、各行程の期間が短いため、圧縮行程に水素を供給すると水素が非常に塊状化し易い。そこで、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給を停止して、通路内インジェクタ15及び吸気行程用直噴インジェクタ14aで吸気行程供給を行うことによって、ミキシングを改善して、プリイグニッションを抑制することができる。また、吸気行程供給を行うにしても、通路内インジェクタ15のみでなく、相対的に体積効率の点で優れる吸気行程用直噴インジェクタ14aも用いることによって、プリイグニッションの抑制だけでなく、体積効率を向上させて出力を向上させることもできる。こうして、プリイグニッションを抑制することができれば、その分だけ出力を向上させることができる。結果として、本実施形態においては、プリイグニッションを抑えることで、空気過剰率λを1.4〜1.6までリッチ化させることができる。   The fourth engine operation state (region IV) is a higher rotation region than the third engine operation state, and the period of each stroke is short. Therefore, when hydrogen is supplied to the compression stroke, the hydrogen is very easily agglomerated. Therefore, the compression stroke supply by the compression stroke direct injection injector 14b is stopped, and the intake stroke supply is performed by the in-passage injector 15 and the intake stroke direct injection injector 14a, thereby improving the mixing and suppressing the pre-ignition. be able to. Even when the intake stroke is supplied, not only the in-passage injector 15 but also the intake stroke direct injection injector 14a, which is relatively superior in volume efficiency, is used, so that not only the pre-ignition is suppressed but also the volume efficiency. It is also possible to improve the output. Thus, if the pre-ignition can be suppressed, the output can be improved accordingly. As a result, in the present embodiment, the excess air ratio λ can be enriched from 1.4 to 1.6 by suppressing the pre-ignition.

したがって、本実施形態によれば、エンジン回転速度に応じて、吸気行程用直噴インジェクタ14a、圧縮行程用直噴インジェクタ14b及び通路内インジェクタ15を使い分けると共に、排気ガスの還流の有無を切り換えることによって、プリイグニッションを抑制することができると共に、出力を向上させることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the intake stroke direct injection injector 14a, the compression stroke direct injection injector 14b, and the in-passage injector 15 are selectively used in accordance with the engine rotational speed, and the presence or absence of exhaust gas recirculation is switched. In addition, the pre-ignition can be suppressed and the output can be improved.

《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。すなわち、前記実施形態では、吸気行程用直噴インジェクタ14a、圧縮行程用直噴インジェクタ14b及び通路内インジェクタ15の3つのインジェクタを備えているが、これに限られるものではない。つまり、前記吸気行程供給と圧縮行程供給とを行える構成であれば、インジェクタの個数、種類は任意に設定できる。例えば、圧縮行程用直噴インジェクタ14bと通路内インジェクタ15とだけの構成でもよく、吸気行程用直噴インジェクタ14aと圧縮行程用直噴インジェクタ14bとだけの構成でもよい。また、圧縮行程用と吸気行程用とで2つの直噴インジェクタを用いるのではなく、1つの直噴インジェクタのみで構成し、該直噴インジェクタの噴射タイミングを制御して吸気行程供給と圧縮行程供給とを行わせるようにしてもよい。そして、第1エンジン運転状態では、圧縮行程供給と排気ガスの還流とを行い、第2エンジン運転状態では、吸気行程供給と圧縮行程供給と排気ガスの還流(高負荷領域のみ)とを行い、第3エンジン運転状態では、吸気行程供給と圧縮行程供給とを行い、第4エンジン運転状態では、吸気行程供給を行うように構成すればよい。そうすることで、プリインジェクションを抑制しつつ、出力を向上させることができる。
<< Other Embodiments >>
The present invention may be configured as follows with respect to the embodiment. That is, in the above-described embodiment, the three injectors of the intake stroke direct injection injector 14a, the compression stroke direct injection injector 14b, and the in-passage injector 15 are provided, but the present invention is not limited thereto. That is, the number and type of injectors can be arbitrarily set as long as the intake stroke supply and the compression stroke supply can be performed. For example, the configuration may include only the compression stroke direct injection injector 14b and the in-passage injector 15, or may include only the intake stroke direct injection injector 14a and the compression stroke direct injection injector 14b. Also, instead of using two direct injection injectors for the compression stroke and the intake stroke, only one direct injection injector is used, and the intake timing supply and the compression stroke supply are controlled by controlling the injection timing of the direct injection injector. You may make it perform. In the first engine operation state, the compression stroke supply and the exhaust gas recirculation are performed. In the second engine operation state, the intake stroke supply, the compression stroke supply, and the exhaust gas recirculation (only in the high load region) are performed. In the third engine operating state, intake stroke supply and compression stroke supply may be performed, and in the fourth engine operating state, intake stroke supply may be performed. By doing so, output can be improved while suppressing pre-injection.

つまり、圧縮行程用直噴インジェクタ14bと通路内インジェクタ15とだけの構成の場合は、第1エンジン運転状態では、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給と排気ガスの還流とを行い、第2エンジン運転状態では、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給と通路内インジェクタ15による吸気行程供給と排気ガスの還流(高負荷領域のみ)とを行い、第3エンジン運転状態では、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給と通路内インジェクタ15による吸気行程供給とを行い、第4エンジン運転状態では、通路内インジェクタ15のみによる吸気行程供給(又は圧縮行程用直噴インジェクタ14bに吸気行程中に燃料噴射させて、該圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる吸気行程供給を併用)を行えばよい。   That is, in the case of the configuration including only the compression stroke direct injection injector 14b and the in-passage injector 15, in the first engine operation state, the compression stroke direct injection and the exhaust gas recirculation are performed by the compression stroke direct injection injector 14b. In the two-engine operating state, the compression stroke is supplied by the compression stroke direct injection injector 14b, the intake stroke is supplied by the in-passage injector 15 and the exhaust gas is recirculated (only in the high load region). In the third engine operating state, the compression stroke is supplied. The compression stroke supply by the direct injection injector 14b and the intake stroke supply by the in-passage injector 15 are performed. In the fourth engine operating state, the intake stroke supply by only the in-passage injector 15 (or the intake stroke to the compression stroke direct injection injector 14b). The fuel is injected into the fuel, and the intake stroke is provided by the compression stroke direct injection injector 14b. The combination) may be performed.

また、吸気行程用直噴インジェクタ14aと圧縮行程用直噴インジェクタ14bとだけの構成の場合は、第1エンジン運転状態では、圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給と排気ガスの還流とを行い、第2エンジン運転状態では、吸気行程用直噴インジェクタ14aによる吸気行程供給と圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給と排気ガスの還流(高負荷領域のみ)とを行い、第3エンジン運転状態では、吸気行程用直噴インジェクタ14aによる吸気行程供給と圧縮行程用直噴インジェクタ14bによる圧縮行程供給とを行い、第4エンジン運転状態では、吸気行程用直噴インジェクタ14aによる吸気行程供給を行うようにすればよい。尚、前述の通り、吸気行程用直噴インジェクタ14aと圧縮行程用直噴インジェクタ14bとの2つのインジェクタで構成するのではなく、1つの直噴インジェクタに吸気行程と圧縮行程とでそれぞれ水素を噴射させるように構成して、該1つの直噴インジェクタで、吸気行程供給と圧縮行程供給とを行ってもよい。   Further, in the case of the configuration including only the intake stroke direct injection injector 14a and the compression stroke direct injection injector 14b, in the first engine operating state, the compression stroke supply by the compression stroke direct injection injector 14b and the exhaust gas recirculation are performed. In the second engine operating state, intake stroke supply by the intake stroke direct injection injector 14a, compression stroke supply by the compression stroke direct injection injector 14b, and exhaust gas recirculation (only in a high load region) are performed. In the operating state, intake stroke supply by the intake stroke direct injection injector 14a and compression stroke supply by the compression stroke direct injection injector 14b are performed. In the fourth engine operating state, intake stroke supply by the intake stroke direct injection injector 14a is performed. You just have to do it. As described above, hydrogen is not injected into the direct-injector 14a for the intake stroke and the direct-injector 14b for the compression stroke, but is injected into the single direct-injector in the intake stroke and the compression stroke, respectively. In this configuration, the intake stroke supply and the compression stroke supply may be performed by the one direct injection injector.

さらに、前記実施形態では、エンジン回転速度に応じて第1エンジン運転状態から第4エンジン運転状態までの4つの状態(領域)に分けて、使用するインジェクタや排気ガスの還流の有無を設定しているが、これに限られるものではない。つまり、少なくとも、圧縮行程供給と排気ガスの還流とを行う第1エンジン運転状態と、吸気行程供給と圧縮行程供給と排気ガスの還流(高負荷領域のみ)とを行う第2エンジン運転状態と、吸気行程供給と圧縮行程供給とを行う第3エンジン運転状態とに分ければよい。このとき、前記第4エンジン運転状態は、第3エンジン運転状態に含まれることになり、エンジン回転速度が第3回転速度n3以上であれば、吸気行程供給と圧縮行程供給とを行うようにすればよい。   Furthermore, in the above embodiment, the injector to be used and the presence or absence of the recirculation of exhaust gas are set by dividing into four states (regions) from the first engine operating state to the fourth engine operating state according to the engine speed. However, it is not limited to this. That is, at least a first engine operation state in which the compression stroke supply and the exhaust gas recirculation are performed, and a second engine operation state in which the intake stroke supply, the compression stroke supply, and the exhaust gas recirculation (only in the high load region) are performed, What is necessary is just to divide into the 3rd engine operating state which performs intake stroke supply and compression stroke supply. At this time, the fourth engine operating state is included in the third engine operating state. If the engine rotational speed is equal to or higher than the third rotational speed n3, the intake stroke supply and the compression stroke supply are performed. That's fine.

また、前記実施形態では、第2エンジン運転状態において、排気ガスの還流の有無を負荷状態に応じて設定しているが、これに限られるものではなく、第2エンジン運転状態における全領域において排気ガスを還流させるようにしてもよい。かかる構成であっても、吸気行程供給と排気ガスの還流とによってプリイグニッションを抑制することができると共に、圧縮行程供給によって出力を向上させることができる。ただし、還流する排気ガスの量は、第1エンジン運転状態における排気ガスの還流量よりも少量であることが好ましい。こうすることで、空気充填効率の低下を抑制することができる。   Further, in the embodiment, in the second engine operating state, the presence or absence of exhaust gas recirculation is set according to the load state. However, the present invention is not limited to this, and exhaust gas is exhausted in the entire region in the second engine operating state. The gas may be refluxed. Even in such a configuration, pre-ignition can be suppressed by supplying the intake stroke and recirculation of the exhaust gas, and output can be improved by supplying the compression stroke. However, it is preferable that the amount of exhaust gas recirculated is smaller than the amount of exhaust gas recirculated in the first engine operating state. By doing so, it is possible to suppress a decrease in air filling efficiency.

さらに、前記実施形態では、第3エンジン運転状態において、吸気行程供給と圧縮行程供給との分配割合をエンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて変えているが、これに限られるものではなく、一律の分配割合で吸気行程供給と圧縮行程供給とを行うようにしてもよい。かかる構成であっても、吸気行程供給とによってプリイグニッションを抑制することができると共に、圧縮行程供給によって出力を向上させることができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, in the third engine operating state, the distribution ratio between the intake stroke supply and the compression stroke supply is changed according to the engine speed and the engine load. The intake stroke supply and the compression stroke supply may be performed at a distribution ratio. Even in such a configuration, pre-ignition can be suppressed by the intake stroke supply, and the output can be improved by the compression stroke supply.

さらにまた、前記第2エンジン運転状態から第4エンジン運転状態における吸気行程供給と圧縮行程供給との分配割合は、前記の割合に限られるものではなく、エンジンの運転状態、プリイグニッション、出力等を考慮して、任意の割合を採用することができる。   Furthermore, the distribution ratio between the intake stroke supply and the compression stroke supply in the second engine operation state to the fourth engine operation state is not limited to the above ratio, and the engine operation state, pre-ignition, output, etc. Any ratio can be adopted in consideration.

また、前記実施形態では、本発明をロータリーエンジンに適用した場合について説明したが、これに限られるものではなく、レシプロエンジンに適用することもできる。   Moreover, although the case where this invention was applied to the rotary engine was demonstrated in the said embodiment, it is not restricted to this, It can also apply to a reciprocating engine.

以上説明したように、本発明は、プリイグニッションを抑制しつつ、出力の向上を図ることができるため、水素エンジンについて有用である。   As described above, the present invention is useful for a hydrogen engine because the output can be improved while suppressing pre-ignition.

本発明の実施形態に係るロータリーエンジンを示す概略図である。It is the schematic which shows the rotary engine which concerns on embodiment of this invention. 燃料供給制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows fuel supply control. 使用するインジェクタ及び排気の還流を有無についての仕様を示すマップである。It is a map which shows the specification about the presence or absence of the injector used and the recirculation | reflux of exhaust_gas | exhaustion.

14a 吸気行程用直噴インジェクタ(水素供給手段、直噴供給手段)
14b 圧縮行程用直噴インジェクタ(水素供給手段、直噴供給手段)
15 通路内インジェクタ(水素供給手段、通路内供給手段)
4 EGR通路(排気ガス還流手段)
41 EGRクーラ(排気ガス還流手段)
42 EGR弁(排気ガス還流手段)
5 PCM(制御手段)
14a Direct injection injector for intake stroke (hydrogen supply means, direct injection supply means)
14b Direct injection injector for compression stroke (hydrogen supply means, direct injection supply means)
15 In-passage injector (hydrogen supply means, in-passage supply means)
4 EGR passage (exhaust gas recirculation means)
41 EGR cooler (exhaust gas recirculation means)
42 EGR valve (exhaust gas recirculation means)
5 PCM (control means)

Claims (6)

水素を供給する水素供給手段と、該水素供給手段に吸気行程中に水素を供給させる吸気行程供給と該水素供給手段に圧縮行程中に水素を供給させる圧縮行程供給とを切換及び併用して水素の供給タイミングを制御する制御手段とを備えた水素エンジンの制御装置であって、
排気ガスを吸気系に還流させる排気ガス還流手段をさらに備え、
前記制御手段は、
エンジン回転速度が所定の第1回転速度未満の第1エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記圧縮行程供給を行わせると共に、前記排気ガス還流手段に排気ガスを吸気系に還流させ、
エンジン回転速度が前記第1回転速度以上且つ、該第1回転速度よりも速い所定の第2回転速度未満の第2エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記吸気行程供給及び前記圧縮工程供給を行わせると共に、前記排気ガス還流手段に排気ガスを吸気系に還流させ、
エンジン回転速度が前記第2回転速度以上の第3エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記吸気行程供給及び前記圧縮行程供給を行わせ
前記第2エンジン運転状態における前記排気ガス還流手段による前記吸気系への排気ガスの還流は、所定の高負荷領域でのみ行われ且つ、そのときに還流される排気ガスの量は前記第1エンジン運転状態において還流される排気ガスの量よりも少ないことを特徴とする水素エンジンの制御装置。
A hydrogen supply means for supplying hydrogen, an intake stroke supply for supplying hydrogen during the intake stroke to the hydrogen supply means, and a compression stroke supply for supplying hydrogen during the compression stroke to the hydrogen supply means are switched and used in combination. And a control device for controlling the supply timing of the hydrogen engine,
It further comprises exhaust gas recirculation means for recirculating exhaust gas to the intake system,
The control means includes
In the first engine operating state where the engine rotation speed is less than a predetermined first rotation speed, the hydrogen supply means supplies the compression stroke, and the exhaust gas recirculation means causes the exhaust gas to recirculate to the intake system.
In the second engine operating state in which the engine rotation speed is equal to or higher than the first rotation speed and less than a predetermined second rotation speed higher than the first rotation speed, the intake stroke supply and the compression process supply are supplied to the hydrogen supply means. And the exhaust gas recirculation means causes the exhaust gas to recirculate to the intake system,
In the third engine operating state where the engine rotation speed is equal to or higher than the second rotation speed, the hydrogen supply means performs the intake stroke supply and the compression stroke supply ,
The exhaust gas recirculation to the intake system by the exhaust gas recirculation means in the second engine operating state is performed only in a predetermined high load region, and the amount of exhaust gas recirculated at that time is the first engine A control device for a hydrogen engine, characterized in that it is less than the amount of exhaust gas recirculated in an operating state .
請求項1に記載の水素エンジンの制御装置において、
前記制御手段は、エンジン回転速度が前記第2回転速度よりも速い所定の第3回転速度以上の第4エンジン運転状態においては、前記水素供給手段に前記吸気行程供給だけを行わせることを特徴とする水素エンジンの制御装置。
The control device for a hydrogen engine according to claim 1,
The control means causes the hydrogen supply means to perform only the intake stroke supply in a fourth engine operating state in which the engine speed is equal to or higher than a predetermined third speed higher than the second speed. Control device for hydrogen engine.
請求項1又は2に記載の水素エンジンの制御装置において、
前記第3エンジン運転状態における前記吸気行程供給と前記圧縮行程供給との分配割合をエンジン回転速度及びエンジン負荷の少なくとも一方が高いほど該吸気行程供給の割合が高くなるようにすることを特徴とする水素エンジンの制御装置。
The hydrogen engine control device according to claim 1 or 2 ,
The distribution ratio between the intake stroke supply and the compression stroke supply in the third engine operation state is such that the higher the at least one of the engine rotational speed and the engine load, the higher the intake stroke supply ratio. Control device for hydrogen engine.
請求項1又は2に記載の水素エンジンの制御装置において、
前記水素供給手段は、前記燃焼室内に直接、水素を噴射供給する直噴供給手段であることを特徴とする水素エンジンの制御装置。
The hydrogen engine control device according to claim 1 or 2 ,
2. The hydrogen engine control apparatus according to claim 1, wherein the hydrogen supply means is direct injection supply means for supplying hydrogen directly into the combustion chamber.
請求項1又は2に記載の水素エンジンの制御装置において、
前記水素供給手段は、吸気通路に水素を噴射することで前記燃焼室内に水素を供給する通路内供給手段と、前記燃焼室内に直接、水素を噴射供給する直噴供給手段とを有し、
前記制御手段は、前記吸気行程供給を前記通路内供給手段に行わせると共に、前記圧縮行程供給を前記直噴供給手段に行わせることを特徴とする水素エンジンの制御装置。
The hydrogen engine control device according to claim 1 or 2 ,
The hydrogen supply means includes in-passage supply means for supplying hydrogen into the combustion chamber by injecting hydrogen into the intake passage, and direct injection supply means for supplying hydrogen directly into the combustion chamber,
2. The hydrogen engine control apparatus according to claim 1, wherein the control means causes the in-passage supply means to perform the intake stroke supply, and causes the direct injection supply means to perform the compression stroke supply.
請求項2に記載の水素エンジンの制御装置において、
前記水素供給手段は、前記燃焼室内に直接、水素を噴射供給する直噴供給手段と、吸気通路に水素を噴射することで前記燃焼室内に水素を供給する通路内供給手段とを有し、
前記制御手段は、
前記吸気行程供給のうち、前記第2及び第3エンジン運転状態における該吸気行程供給を前記通路内供給手段に行わせる一方、前記第4エンジン運転状態における該吸気行程供給を前記直噴供給手段及び前記通路内供給手段の両方に行わせると共に、
前記圧縮行程供給を前記直噴供給手段に行わせることを特徴とする水素エンジンの制御装置。
The control device for a hydrogen engine according to claim 2,
The hydrogen supply means has direct injection supply means for supplying hydrogen directly into the combustion chamber, and in-passage supply means for supplying hydrogen into the combustion chamber by injecting hydrogen into an intake passage,
The control means includes
Of the intake stroke supply, the intake stroke supply in the second and third engine operating states is performed by the in-passage supply means, while the intake stroke supply in the fourth engine operating state is performed by the direct injection supply means and While letting both of the supply means in the passage,
A control device for a hydrogen engine, characterized in that the compression stroke supply is performed by the direct injection supply means.
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