JP6225840B2 - Fuel injection control device for gaseous fuel engine - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載された、気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置に関する技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field related to a fuel injection control device for a gaseous fuel engine mounted on a vehicle.
従来より、例えば特許文献1に示されているように、水素等の気体燃料を使用するエンジンが知られており、特許文献1では、気体燃料をエンジンの吸気通路に噴射する第1の燃料噴射弁と、気体燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射する第2の燃料噴射弁とが設けられている。また、上記エンジンの排気通路には、該エンジンの排気ガスを浄化する、NOx吸蔵還元触媒等の触媒が配設される。
Conventionally, for example, as shown in
また、例えば特許文献2には、エンジンの冷却水を用いて車室内の暖房を行うハイブリッド車用の暖房制御装置において、上記エンジンの冷却水の水温が予め設定された所定の水温よりも低いときに、エンジンの運転ポイントを、最高効率制御線上の運転ポイントから、定パワー曲線に沿って、暖房制御線上の運転ポイント(最高効率制御線上の運転ポイントに対して低負荷側でかつ高回転側の運転ポイント)へ移動させることが開示されている。 Further, for example, in Patent Document 2, in a heating control apparatus for a hybrid vehicle that performs heating of a vehicle interior using engine coolant, when the coolant temperature of the engine is lower than a predetermined water temperature set in advance, The engine operating point is changed from the operating point on the maximum efficiency control line to the operating point on the heating control line along the constant power curve (on the low load side and the high rotation side with respect to the operating point on the maximum efficiency control line). It is disclosed to move to a driving point).
ところで、エンジンの排気通路に配設された触媒が未活性状態であるときに該触媒の活性化を図ろうとする場合、上記特許文献2のように、エンジンの運転ポイントを、エンジン出力を維持させながら、低負荷側でかつ高回転側の運転ポイントへ移動させることが考えられる。すなわち、エンジンが高回転で運転されると、排気ガスの流速が速くなるので、排気通路において燃焼室の排気開口から触媒までの間の部分での放熱量が少なくなるとともに、排気ガスが勢いよく触媒に接触するため、触媒を活性化し易くなる。また、エンジンの効率が低くなる運転ポイントへ移動させるようにすれば、廃熱量が多くなって排気ガスの温度も上昇し、触媒をより一層活性化し易くなる。 By the way, when the catalyst disposed in the exhaust passage of the engine is in an inactive state and the catalyst is to be activated, the engine operating point is maintained at the engine output as in Patent Document 2 described above. However, it is conceivable to move to an operation point on the low load side and the high rotation side. That is, when the engine is operated at a high speed, the flow rate of the exhaust gas increases, so that the amount of heat released in the exhaust passage from the exhaust opening of the combustion chamber to the catalyst decreases, and the exhaust gas vigorously increases. Since it contacts with a catalyst, it becomes easy to activate a catalyst. If the engine is moved to an operating point where the efficiency of the engine is lowered, the amount of waste heat is increased and the temperature of the exhaust gas is increased, so that the catalyst is more easily activated.
しかし、上記特許文献2のものでは、エンジン負荷(出力トルク)を低減するために、スロットル弁の開度を絞って吸気量を低減する必要があり、このようにすると、ポンピングロスが増大することになり、これによる燃費の悪化が問題となる。 However, in Patent Document 2, in order to reduce the engine load (output torque), it is necessary to reduce the intake air amount by reducing the opening of the throttle valve, which increases the pumping loss. Therefore, deterioration of fuel consumption due to this becomes a problem.
本発明は、斯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、エンジンの排気ガスの流速増大により触媒の活性化を図る場合、スロットル弁の開度を絞ることによる燃費の悪化を招くことなく、エンジン出力を変更せずにエンジンの運転ポイントを高回転側の運転ポイントに移動できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to improve fuel efficiency by reducing the opening of the throttle valve when the catalyst is activated by increasing the flow rate of the exhaust gas of the engine. An object of the present invention is to enable the operation point of the engine to be moved to an operation point on the high rotation side without causing deterioration and without changing the engine output.
上記の目的を達成するために、本発明では、車両に搭載された、気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置を対象として、気体燃料を上記エンジンの吸気通路に噴射する第1の燃料噴射弁と、気体燃料を上記エンジンの燃焼室内に直接噴射する第2の燃料噴射弁と、上記吸気通路における上記第1の燃料噴射弁よりも上流側に配設され、上記燃焼室内への吸気量を調節するスロットル弁と、上記エンジンの排気通路に配設され、該エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒が活性状態にあるか又は未活性状態にあるかを検出する触媒活性/未活性検出手段と、上記第1の燃料噴射弁、第2の燃料噴射弁及びスロットル弁の作動を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の未活性状態検出時には、該触媒の活性状態検出時に対して、上記スロットル弁の開度及び上記燃焼室内の燃焼空燃比を維持させつつ、上記第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁によるトータル燃料噴射量に対する上記第1の燃料噴射弁による燃料噴射量の割合を増加させることで吸気量を低減するとともに、エンジン出力が維持されるよう上記エンジンの運転ポイントを高回転側に移動させる触媒活性化制御を実行するように構成されており、更に上記制御手段は、上記エンジンの上記燃焼室に開口する吸気開口が閉じられてから上記第2の燃料噴射弁により気体燃料を噴射するように構成されている、という構成とした。 In order to achieve the above object, in the present invention, a first fuel injection valve for injecting gaseous fuel into the intake passage of the engine for a fuel injection control device of a gaseous fuel engine mounted on a vehicle, A second fuel injection valve that directly injects gaseous fuel into the combustion chamber of the engine and an upstream side of the first fuel injection valve in the intake passage are arranged to adjust the amount of intake air into the combustion chamber. A throttle valve, a catalyst disposed in the exhaust passage of the engine, for purifying the exhaust gas of the engine, and a catalyst active / inactive detecting means for detecting whether the catalyst is in an active state or an inactive state And control means for controlling the operation of the first fuel injection valve, the second fuel injection valve and the throttle valve, wherein the control means is in an inactive state of the catalyst by the catalyst activity / inactivity detection means. detection The total fuel injection by the first fuel injection valve and the second fuel injection valve while maintaining the opening degree of the throttle valve and the combustion air-fuel ratio in the combustion chamber when the active state of the catalyst is detected. Catalyst activation control for reducing the intake air amount by increasing the ratio of the fuel injection amount by the first fuel injection valve to the amount and moving the engine operating point to the high rotation side so that the engine output is maintained Further, the control means is configured to inject gaseous fuel by the second fuel injection valve after the intake opening that opens to the combustion chamber of the engine is closed. It was configured to be.
上記の構成により、スロットル弁の開度を小さくしなくても、トータル燃料噴射量に対する第1の燃料噴射弁による燃料噴射量(吸気通路への燃料噴射量)の割合の増加により、燃焼室内への吸気量を少なくすることができる。これにより、エンジンの出力トルクは小さくなるが、エンジンの運転ポイントが高回転側に移動することで、エンジン出力は維持される。したがって、スロットル弁の開度を絞ることによる燃費の悪化を招くことなく、エンジン出力を変更せずにエンジンの運転ポイントを高回転側の運転ポイントに移動させることができる。 With the above configuration, the ratio of the fuel injection amount (fuel injection amount to the intake passage) by the first fuel injection valve with respect to the total fuel injection amount increases into the combustion chamber without reducing the throttle valve opening. The amount of intake air can be reduced. As a result, the output torque of the engine is reduced, but the engine output is maintained by moving the operating point of the engine to the high rotation side. Therefore, the operating point of the engine can be moved to the operating point on the high speed side without changing the engine output without causing deterioration in fuel consumption due to the throttle valve opening being reduced.
上記気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置の一実施形態では、上記気体燃料は水素であり、上記触媒は、NOx吸蔵還元触媒であり、上記NOx吸蔵還元触媒は、上記エンジンの排気ガス中のNOxをリーン空燃比雰囲気下で吸蔵するとともに、該吸蔵したNOxを、リッチ空燃比雰囲気下でかつ該NOx吸蔵還元触媒の温度が該NOx吸蔵還元触媒の活性化温度よりも高い所定温度以上の雰囲気下で、放出するものであり、上記NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量を検出するNOx吸蔵量検出手段と、上記NOx吸蔵還元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段とを更に備え、上記制御手段は、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の活性状態検出時において、上記NOx吸蔵量検出手段によるNOx吸蔵量が第1所定量よりも少ないときには、上記エンジンを、上記NOx吸蔵還元触媒がNOxを吸蔵しかつ上記燃焼室内からのNOxの排出量が予め設定された設定量以下になるようなリーン運転とするべく、上記第1の燃料噴射弁、第2の燃料噴射弁及びスロットル弁の作動を制御するとともに、上記触媒の活性状態検出時において、上記NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量が上記第1所定量以上で、かつ、上記触媒温度検出手段による上記触媒の温度が上記所定温度以上であるときには、上記エンジンを、該NOx吸蔵還元触媒が上記吸蔵したNOxを放出するようなリッチ運転とするべく、上記第1の燃料噴射弁、第2の燃料噴射弁及びスロットル弁の作動を制御するように構成され、更に上記制御手段は、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の未活性状態検出時で、かつ、上記NOx吸蔵量検出手段によるNOx吸蔵量が上記第1所定量よりも少ない第2所定量以上であるときに、上記触媒活性化制御を実行するように構成されている。 In one embodiment of the fuel injection control device for the gaseous fuel engine, the gaseous fuel is hydrogen, the catalyst is a NOx storage reduction catalyst, and the NOx storage reduction catalyst converts NOx in the exhaust gas of the engine. The NOx occluded in a lean air-fuel ratio atmosphere and the occluded NOx in a rich air-fuel ratio atmosphere and an atmosphere in which the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst is higher than a predetermined temperature higher than the activation temperature of the NOx occlusion reduction catalyst. And a NOx occlusion amount detection means for detecting the NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction catalyst, and a catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst, wherein the control means comprises: The NOx occlusion amount by the NOx occlusion amount detection means is less than the first predetermined amount when the catalytic activity / inactivity detection means detects the catalyst active state. If the engine is in a lean condition, the NOx storage / reduction catalyst stores NOx and the NOx emission amount from the combustion chamber is less than a preset amount. The operation of the injection valve, the second fuel injection valve, and the throttle valve is controlled, and the NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction catalyst is greater than or equal to the first predetermined amount when the active state of the catalyst is detected, and the catalyst When the temperature of the catalyst by the temperature detecting means is equal to or higher than the predetermined temperature, the first fuel injection valve is configured to make the engine perform a rich operation in which the NOx occlusion reduction catalyst releases the occluded NOx, It is configured to control the operation of the second fuel injection valve and the throttle valve, and the control means further comprises an inactive state of the catalyst by the catalytic activity / inactivity detecting means. The catalyst activation control is executed when the state is detected and when the NOx occlusion amount by the NOx occlusion amount detection means is equal to or larger than a second predetermined amount smaller than the first predetermined amount. .
このことにより、NOx吸蔵還元触媒においてNOx吸蔵量が第1所定量に達する前に、触媒活性化制御を実行してNOx吸蔵還元触媒を活性化させかつNOx吸蔵還元触媒の温度を所定温度以上にすることが可能になり、この結果、NOx吸蔵量が第1所定量に達すれば、NOx放出の条件が既に成立していることになり、即座にNOxを放出することが可能になる。第2所定量は、第1所定量に出来る限り近い値であって、NOx吸蔵量が第2所定量になった時点から触媒活性化制御を実行することにより、NOx吸蔵量が第1所定量に達する前に、NOx吸蔵還元触媒の温度を所定温度以上にすることが可能な量とすればよい。このようにNOx吸蔵量が、NOxを放出しなければならない量(第1所定量)に近くなったときに限定して触媒活性化制御を実行することで、触媒活性化のためのエンジン回転の上昇を極力抑えることができる。 Thus, before the NOx occlusion amount reaches the first predetermined amount in the NOx occlusion reduction catalyst, the catalyst activation control is executed to activate the NOx occlusion reduction catalyst, and the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst exceeds the predetermined temperature. As a result, if the NOx occlusion amount reaches the first predetermined amount, the NOx release condition has already been established, and NOx can be released immediately. The second predetermined amount is as close as possible to the first predetermined amount, and the NOx occlusion amount is made to be the first predetermined amount by executing the catalyst activation control from the time when the NOx occlusion amount becomes the second predetermined amount. The amount of NOx occlusion reduction catalyst may be set to an amount that allows the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst to be equal to or higher than a predetermined temperature. In this way, by executing the catalyst activation control only when the NOx occlusion amount becomes close to the amount (first predetermined amount) at which NOx must be released, the engine rotation for catalyst activation is performed. The rise can be suppressed as much as possible.
上記のように、上記制御手段が、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の未活性状態検出時で、かつ、上記NOx吸蔵量検出手段によるNOx吸蔵量が上記第2所定量以上であるときに、上記触媒活性化制御を実行するように構成されている場合において、上記車両の停止を検出する車両停止検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記車両停止検出手段による上記車両の停止検出時には、上記触媒の未活性状態検出時でかつ上記NOx吸蔵量が上記第2所定量以上であっても、上記触媒活性化制御を実行しないように構成されている、ことが好ましい。 As described above, when the control means detects the inactive state of the catalyst by the catalyst activity / inactivity detection means, the NOx occlusion amount by the NOx occlusion amount detection means is not less than the second predetermined amount. In some cases, when configured to execute the catalyst activation control, the vehicle further includes vehicle stop detection means for detecting stop of the vehicle, and the control means stops the vehicle by the vehicle stop detection means. At the time of detection, it is preferable that the catalyst activation control is not executed even when the inactive state of the catalyst is detected and the NOx occlusion amount is not less than the second predetermined amount.
こうすることで、車両の停止中にエンジン回転が上昇することにより該車両のドライバに違和感を与えるのを防止することができる。 By doing so, it is possible to prevent the driver of the vehicle from feeling uncomfortable due to an increase in engine rotation while the vehicle is stopped.
また、上記制御手段が、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の未活性状態検出時で、かつ、上記NOx吸蔵量検出手段によるNOx吸蔵量が上記第2所定量以上であるときに、上記触媒活性化制御を実行するように構成されている場合において、上記制御手段は、上記エンジンを上記リッチ運転とするときには、上記リーン運転とするときに対して、上記第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁よるトータル燃料噴射量に対する上記第1の燃料噴射弁よる燃料噴射量の割合を増加させるように構成されている、ことが好ましい。 Further, when the control means detects the inactive state of the catalyst by the catalyst activity / inactivity detection means, and when the NOx occlusion amount by the NOx occlusion amount detection means is equal to or greater than the second predetermined amount, In the case where the catalyst activation control is configured to be executed, the control means, when the engine is in the rich operation, the first fuel injection valve and the engine It is preferable that the ratio of the fuel injection amount by the first fuel injection valve to the total fuel injection amount by the second fuel injection valve is increased.
このことにより、トータル燃料噴射量に対する第1の燃料噴射弁による燃料噴射量の割合の増加により、燃焼室内への吸気量を少なくしてリッチ運転することができ、この結果、リッチ運転を行っても、リーン運転時と同様のエンジン出力を維持することができ、リーン運転時と同様の効率の良い運転ポイントでNOxを放出させるようにすることができる。 As a result, by increasing the ratio of the fuel injection amount by the first fuel injection valve to the total fuel injection amount, it is possible to reduce the intake amount into the combustion chamber and perform the rich operation. As a result, the rich operation is performed. Also, the engine output similar to that during lean operation can be maintained, and NOx can be released at an efficient operation point similar to that during lean operation.
上記気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置の他の実施形態では、上記車両は、上記エンジンによって駆動されて発電する発電機と、上記発電機によって発電された電力を蓄積するバッテリと、上記発電機及び上記バッテリの少なくとも一方から供給される電力で駆動する駆動モータとを有し、上記駆動モータによって駆動されるハイブリッド車両である。In another embodiment of the fuel injection control device of the gaseous fuel engine, the vehicle includes a generator that is driven by the engine to generate electric power, a battery that stores electric power generated by the generator, the generator, And a drive motor driven by electric power supplied from at least one of the batteries. The hybrid vehicle is driven by the drive motor.
以上説明したように、本発明の気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置によると、触媒の未活性状態検出時には、該触媒の活性状態検出時に対して、スロットル弁の開度及びエンジンの燃焼室内の燃焼空燃比を維持させつつ、第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁によるトータル燃料噴射量に対する第1の燃料噴射弁による燃料噴射量の割合を増加させることで吸気量を低減するとともに、エンジン出力が維持されるようにエンジンの運転ポイントを高回転側に移動させる触媒活性化制御を実行するようにしたことにより、スロットル弁の開度を絞ることによる燃費の悪化を招くことなく、エンジン出力を変更せずにエンジンの運転ポイントを高回転側の運転ポイントに移動させることができる。 As described above, according to the fuel injection control device for a gaseous fuel engine of the present invention, when the inactive state of the catalyst is detected, the opening degree of the throttle valve and the combustion in the combustion chamber of the engine are compared with the detected state of the catalyst. While increasing the ratio of the fuel injection amount by the first fuel injection valve to the total fuel injection amount by the first fuel injection valve and the second fuel injection valve while maintaining the air-fuel ratio, By performing catalyst activation control that moves the operating point of the engine to the high speed side so that the engine output is maintained, the engine does not deteriorate due to the throttle valve opening being reduced. The operating point of the engine can be moved to the operating point on the high speed side without changing the output.
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は、本発明の実施形態に係る気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置が搭載された車両1の概略図である。この車両1は、所謂レンジエクステンダーEV車両(広義には、シリーズ式のハイブリッド車両であるとも言える)であって、エンジン10と、該エンジン10により駆動されて発電する発電機20と、この発電機20によって発電された電力が蓄電(充電)される高電圧・大容量のバッテリ30と、エンジン10に駆動されることによる発電機20の発電電力及びバッテリ30の蓄電電力(放電電力)の両方又はバッテリ30の放電電力のみで駆動される(本実施形態では、後述の如く、基本的には、バッテリ30の放電電力のみで駆動される)駆動モータ40とを備えている。エンジン10は、本実施形態では、不図示のスタータモータにより始動されるが、発電機20をモータジェネレータに変更して、該モータジェネレータをモータとして駆動してエンジン10を始動するようにすることも可能である。
FIG. 1 is a schematic view of a
発電機20とバッテリ30との間には、第1インバータ50が設けられ、バッテリ30と駆動モータ40との間には、第2インバータ51が設けられている。第1インバータ50と第2インバータ51とは互いに接続され、その接続ラインにバッテリ30が接続されている。発電機20の発電電力は、第1インバータ50を介してバッテリ30に供給されるとともに、第1及び第2インバータ50,51を介して駆動モータ40に供給される。バッテリ30からの放電電力は、第2インバータ51を介して駆動モータ40に供給される。
A
駆動モータ40は、基本的には、バッテリ30の放電電力で駆動され、車両1の加速時等のように、バッテリ30の放電電力のみでは駆動モータ40の出力が不足するときには、エンジン10が始動されて発電機20の発電電力も駆動モータ40に供給される。駆動モータ40の出力は、デファレンシャル装置60を介して、駆動輪61(ステアリングホイール62により操舵される左右の前輪)に伝達され、これにより、車両1が走行する。
The
また、駆動モータ40は、回生発電電力を発生可能なものであって、車両1の減速時に発電機として作動して、その発電した電力(回生発電電力)がバッテリ30に充電される。バッテリ30の残存容量(SOC)が所定容量以下になると、エンジン10が始動されて発電機20の発電電力でもってバッテリ30が充電される。上記所定容量は、バッテリ30の充電が早急に必要な緊急性を要するレベルよりも多い容量であって、バッテリ30の残存容量として少なすぎずかつ多すぎない適切なレベルに維持できるような容量である。尚、バッテリ30は、車両1の外部の電源による外部充電も可能になされている。
The
エンジン10は、発電機20による発電用にのみ使用される。エンジン10は、気体燃料エンジンであって、本実施形態では、水素タンク70に貯留されている水素ガスが、燃料として供給される水素エンジンである。
The
図2に示すように、エンジン10は、ツインロータ式(2気筒)のロータリピストンエンジンであって、2つの繭状のロータハウジング11内(気筒内)に形成されるロータ収容室11aに、概略三角形状のロータ12がそれぞれ収容されて構成されている。2つのロータハウジング11は、3つのサイドハウジング(図示せず)の間に挟み込むようにして該サイドハウジングと一体化されてなり、各ロータハウジング11とその両側のサイドハウジングとで各ロータ収容室11aが形成される。尚、図2では、2つのロータハウジング11(2つの気筒)を展開した状態で図示しており、2つのロータハウジング11内の中央部にそれぞれ描いているエキセントリックシャフト13は、同じものである。
As shown in FIG. 2, the
上記各ロータ12は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング11のトロコイド内周面に摺接しており、このことで、各ロータ12により各ロータ収容室11a(各気筒)内に3つの作動室(燃焼室に相当)が画成される。そして、各ロータ12は、該ロータ12の3つのアペックスシールが各々ロータハウジング11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。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を介して出力軸としてのエキセントリックシャフト13から出力される。
Each of the
上記各ロータ収容室11aには、吸気行程にある作動室に開口する吸気開口に連通するように吸気通路14が接続されているとともに、排気行程にある作動室に開口する排気開口に連通するように排気通路15が接続されている。吸気通路14は、上流側では1つであるが、下流側では、2つの分岐路に分岐してそれぞれ上記各ロータ収容室11aに連通している。吸気通路14の上記分岐部よりも上流側(後述のポート噴射弁17よりも上流側)には、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ90により駆動されて吸気通路14の断面積(弁開度)を調節するスロットル弁16が配設されている。このスロットル弁16により、各ロータ収容室11a(吸気行程にある作動室)内への吸気量が調節されることになる。
An
吸気通路14の上記分岐部よりも下流側の各分岐路には、上記水素タンク70から供給された水素ガスを、吸気通路14内に噴射するポート噴射弁17(第1の燃料噴射弁)が配設されている。このポート噴射弁17により噴射された水素ガスは空気と混合された状態(予混合状態)で、吸気行程にある作動室に供給される。
A port injection valve 17 (first fuel injection valve) that injects hydrogen gas supplied from the
上記排気通路15は、上流側では、各ロータ収容室11aにそれぞれ連通するように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。この排気通路15の該合流部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための低温活性三元触媒81及びNOx吸蔵還元触媒82が配設されている。低温活性三元触媒81は、NOx吸蔵還元触媒82よりも触媒活性化温度が低い三元触媒であって、NOx吸蔵還元触媒82よりも上流側に配設されている。尚、図2において吸気通路14及び排気通路15に図示した矢印は、吸気及び排気の流れを示している。
Two
上記NOx吸蔵還元触媒82は、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属を含んだ担体に、バリウム(Ba)、カリウム(K)等のNOx吸蔵剤を担持させて構成されていて、エンジン10の排気ガス中のNOxをリーン空燃比雰囲気下で吸蔵するとともに、該吸蔵したNOxを、リッチ空燃比雰囲気下でかつ該NOx吸蔵還元触媒82の温度が該NOx吸蔵還元触媒82の活性化温度よりも高い所定温度以上の雰囲気下で、放出して、該NOxを、排気ガス中のHCやCOと反応させて還元する機能を有する。
The NOx
上記各ロータハウジング11(各気筒)には、水素タンク70から供給された水素ガスをロータ収容室11aの圧縮行程にある作動室(燃焼室)内に直接噴射する直噴噴射弁18(第2の燃料噴射弁)と、上記ポート噴射弁17及び直噴噴射弁18より噴射された水素ガスの点火を行う2つの点火プラグ19とが設けられている。
In each rotor housing 11 (each cylinder), a direct injection valve 18 (second cylinder) that directly injects hydrogen gas supplied from the
ポート噴射弁17及び直噴噴射弁18によるトータル燃料噴射量に対するポート噴射弁17による燃料噴射量の質量割合(以下、ポート噴射割合という)、及び、上記トータル燃料噴射量に対する直噴噴射弁18による燃料噴射量の質量割合(以下、直噴噴射割合という)は、予め決められており、基本的には、共に50%であるが、これらポート噴射割合及び直噴噴射割合は、後述の如く、変化する。
The mass ratio of the fuel injection amount by the
本実施形態では、上記吸気開口は、ロータ12によって開閉されるとともに、圧縮行程で全閉とされるように構成されている(所謂吸気遅閉じの構成とされている)。このような吸気遅閉じの構成では、有効圧縮比の低下によりエンジン10の出力トルクが低下するが、その出力トルクが低下しないようにするために、ターボ過給機85が設けられている。また、吸気遅閉じの構成では、ポート噴射弁17より噴射された水素ガス及び吸気された空気が、圧縮行程で作動室から上記吸気開口を通って吸気通路14に戻されようとするが、ターボ過給機85による過給圧により、それを防止することができる。
In the present embodiment, the intake opening is configured to be opened and closed by the
上記ターボ過給機85は、吸気通路14におけるスロットル弁16よりも上流側に配設されたコンプレッサ85aと、排気通路15における上記合流部よりも下流側でかつ三元触媒81よりも上流側に配設されたタービン85bとで構成されている。タービン85bが排気ガス流により回転し、このタービン85bの回転により、該タービン85bと連結されたコンプレッサ85aが作動して、吸気通路14に吸入された空気を圧縮する。この圧縮された空気は、吸気通路14におけるコンプレッサ85aよりも下流側に配設されたインタークーラ86によって冷却される。
The
車両1には、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ101と、車両1のドライバによるアクセルペダルの踏み込み量(ドライバの操作によるアクセル開度)を検出するアクセル開度センサ102と、車両1の車速を検出する車速センサ103と、エキセントリックシャフト13に設けられ、エキセントリックシャフト13の回転角度位置を検出する回転角センサ104と、排気通路15における低温活性三元触媒81とタービン85bとの間に配設され、エンジン10の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ105(本実施形態では、リニアO2センサで構成されている)と、ロータハウジング11の内部に形成されたウォータジャケット(図示せず)に臨んで該ウォータジャケット内を流れるエンジン冷却水の温度(エンジン水温)を検出するエンジン水温センサ106と、水素タンク70内の圧力(つまり水素タンク70内の水素ガス残量)を検出するタンク圧力センサ107と、吸気通路14内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ108と、エンジン10の作動制御や、第1及び第2インバータ50,51の作動制御(つまり発電機20及び駆動モータ40の作動制御)等を行うコントロールユニット100とが設けられている。上記回転角センサ104は、エンジン10の回転数(以下、エンジン回転数という)を検出するエンジン回転数センサを兼ねている。
The
コントロールユニット100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。コントロールユニット100には、バッテリ電流・電圧センサ101、アクセル開度センサ102、車速センサ103、回転角センサ104、空燃比センサ105、エンジン水温センサ106、タンク圧力センサ107、エアフローセンサ108等からの各種情報の信号が入力されるようになっている。
The
発電機20は、該発電機20による発電電圧及び発電電流の情報をコントロールユニット100に送信するようになっており、コントロールユニット100は、その情報を入力して該情報から発電機20による発電電力(発電量)を検出する。
The generator 20 transmits information on the voltage and current generated by the generator 20 to the
駆動モータ40は、該駆動モータ40の回転数の情報や、駆動モータ40による回生発電電圧及び回生発電電流の情報をコントロールユニット100に送信するようになっており、コントロールユニット100は、その情報を入力して駆動モータ40の作動制御に用いる。
The
そして、コントロールユニット100は、上記入力信号に基づいて、スロットル弁アクチュエータ90、ポート噴射弁17、直噴噴射弁18、点火プラグ19に対して制御信号を出力してエンジン10を制御するとともに、第1及び第2インバータ50,51に対して制御信号を出力して発電機20及び駆動モータ40を制御する。コントロールユニット100は、ポート噴射弁17、直噴噴射弁18及びスロットル弁16の作動を制御する制御手段を構成することになる。
Based on the input signal, the
コントロールユニット100は、第1及び第2インバータ50,51の制御により、エンジン10が停止した状態でバッテリ30からの放電電力のみでもって駆動モータ40を駆動する第1態様と、発電機20の発電電力でもってバッテリ30を充電しながら、バッテリ30からの放電電力でもって駆動モータ40を駆動する第2態様と、バッテリ30及び発電機20の両方からの電力でもって駆動モータ40を駆動する第3態様とに切換える。この第3態様には、発電機20の発電電力の全てが駆動モータ40に供給される場合と、発電機20の発電電力の一部が駆動モータ40に供給されながら、残りがバッテリ30に供給される場合とが含まれる。
The
コントロールユニット100は、バッテリ電流・電圧センサ101により検出された、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧に基づいて、バッテリ30の残存容量(SOC)を検出する。そして、コントロールユニット100は、バッテリ30のSOCが上記所定容量よりも高いときには、上記1態様を選択し、バッテリ30のSOCが上記所定容量よりも高くても、ドライバの加速要求等により、アクセル開度センサ102及び車速センサ103からの信号に基づく駆動モータ40の要求出力が大きい場合等においては、上記第3態様を選択する。また、コントロールユニット100は、バッテリ30のSOCが上記所定容量以下であるときには、上記第2態様を選択する。尚、タンク圧力センサ107による水素タンク70内の水素ガス残量が、予め設定された設定値以下になった場合等においては、上記第1態様を選択する。
The
コントロールユニット100は、エンジン10が停止した状態にあるときにおいて、駆動モータ40の要求出力及びバッテリ30のSOCの値に基づいて、発電要求の有無を確認し、発電要求が有るときには、上記スタータモータによりエンジン10を始動させ、発電機20に発電を行わせるべくエンジン10を運転する。
When the
以下に、コントロールユニット100によるエンジン10の運転時の処理動作を、図3及び図4のフローチャートに基づいて説明する。
Below, the processing operation at the time of the driving | operation of the
最初のステップS1で、各種センサからの信号を読み込み、次のステップS2で、アクセル開度センサ102及び車速センサ103からの信号に基づき、駆動モータ40の要求出力を計算する。
In the first step S1, signals from various sensors are read, and in the next step S2, the required output of the
次のステップS3では、上記駆動モータ40の要求出力とバッテリ30のSOCとに基づき発電要求の有無を確認し、次のステップS4では、発電要求が有るか否かを判定する。
In the next step S3, the presence or absence of a power generation request is confirmed based on the required output of the
上記ステップS4の判定がNOであるときには、上記ステップS1に戻る一方、ステップS4の判定がYESであるときには、ステップS5に進んで、エンジン10を始動する。
When the determination in step S4 is NO, the process returns to step S1, while when the determination in step S4 is YES, the process proceeds to step S5 and the
次のステップS6では、エンジン10がその始動から所定回転数(後述の所定の回転数領域内の回転数よりも低い回転数(例えば1800rpm))まで上昇したか否かを判定し、このステップS6の判定がNOであるときには、ステップS7に進んで、ポート噴射割合を第1所定値よりも小さくするとともに、直噴噴射割合を第2所定値よりも大きくする(直噴噴射割合を、ポート噴射割合と直噴噴射割合との合計が100%になるようにする)。これにより、ポート噴射割合は、後述の通常発電運転時の50%よりも小さくなる。しかる後に上記ステップS6に戻る。
In the next step S6, it is determined whether or not the
ここで、上記所定回転数に達するまでの低いエンジン回転数では、ターボ過給機85による過給圧が低いために、上記のような吸気遅閉じの構成では、ポート噴射弁17より噴射された燃料及び吸気された空気が、圧縮行程で作動室から上記吸気開口を通って吸気通路14に戻されることになる。一方、直噴噴射弁18より噴射された燃料は、上記吸気開口が閉じられてから噴射されるので、吸気通路14に戻されることはない。そこで、エンジン10の始動時における上記所定回転数に達するまでの低いエンジン回転数では、ポート噴射割合を第1所定値よりも小さくすることで、吸気通路14に戻される燃料量を少なくして、燃料が吸気通路14に戻されることによるエンジン10の出力低下を抑制する。
Here, at a low engine speed until the predetermined speed is reached, the supercharging pressure by the
エンジン回転数が上記所定回転数に達して、上記ステップS6の判定がYESになれば、ステップS8に進んで、スロットル弁16を全開状態にして、作動室(燃焼室)内の燃焼空燃比(ここでは、空気過剰率λ)が2.3になるようにトータル燃料噴射量を設定し(空燃比センサ105の出力によりフィードバック制御される)かつポート噴射割合及び直噴噴射割合を共に50%に設定するとともに、エンジン回転数Neが2000rpm(エンジン10の最大効率点を含む所定の回転数領域内(エンジン10の効率が最大ないし最大に近い回転数領域内)の回転数であればよい)となる運転ポイントでエンジン10を運転して、発電機20に所定量の発電を行わせる。以下、このステップS8におけるエンジン10の運転を、通常発電運転という。この通常発電運転では、ターボ過給機85による過給圧により、ポート噴射弁17より噴射された燃料が吸気通路14に戻されることはない。尚、本実施形態では、エンジン10の運転中(始動時を含む)、スロットル弁16は、常に、上記通常発電運転と同じ全開状態とされる。
If the engine speed reaches the predetermined speed and the determination in step S6 is YES, the process proceeds to step S8 where the throttle valve 16 is fully opened and the combustion air-fuel ratio ( combustion chamber) in the working chamber (combustion chamber) is reached. Here, the total fuel injection amount is set so that the excess air ratio λ) is 2.3 (feedback controlled by the output of the air-fuel ratio sensor 105), and both the port injection ratio and the direct injection ratio are 50%. The engine speed Ne is set to 2000 rpm (the engine speed Ne may be any speed within a predetermined speed range including the maximum efficiency point of the engine 10 (within the speed range where the efficiency of the
上記通常発電運転は、基本的に、NOx吸蔵還元触媒82が活性状態にあり(低温活性三元触媒81も活性状態にあることになる)かつNOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が第1所定量よりも少ないときに行われる運転であり、この運転では、エンジン10を、NOx吸蔵還元触媒82がNOxを吸蔵しかつ上記作動室内からのNOxの排出量が予め設定された設定量以下になるようなリーン運転(λ=2.3)とするべく、ポート噴射弁17、直噴噴射弁18及びスロットル弁16の作動を制御する。上記第1所定量は、これ以上NOxを吸蔵することができなくなるレベルに近い量であって、吸蔵したNOxの放出が必要となる量である。NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量は、エンジン10の運転履歴から計算することができ、コントロールユニット100が、エンジン10の運転中、その運転状態に基づいてNOx吸蔵量を積算していく。したがって、コントロールユニット100は、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量を検出するNOx吸蔵量検出手段を構成する。
In the normal power generation operation, basically, the NOx
次のステップS9では、エンジン水温センサ106によるエンジン水温が第1所定温度以上であるか否かを判定する。この第1所定温度は、NOx吸蔵還元触媒82が活性化する温度に対応する温度である。すなわち、ステップS9では、NOx吸蔵還元触媒82が活性状態にあるか否かを判定しており、エンジン水温センサ106は、NOx吸蔵還元触媒が活性状態にあるか又は未活性状態にあるかを検出する触媒活性/未活性検出手段を構成することになる。
In the next step S9, it is determined whether or not the engine water temperature by the engine
上記ステップS9の判定がYESであるときには、ステップS10に進んで、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が上記第1所定量よりも少ないか否かを判定する。このステップS9の判定がYESであるときには、そのままリターンする。すなわち、そのまま上記通常発電運転を行うことになる。
When the determination in step S9 is YES, the process proceeds to step S10, and it is determined whether or not the NOx occlusion amount of the NOx
上記ステップS9の判定がNOであるときには、ステップS11に進んで、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が、上記第1所定量よりも少ない第2所定量以上であるか否かを判定する。この第2所定量は、上記第1所定量に出来る限り近い値であって、NOx吸蔵量が該第2所定量になった時点から後述の触媒活性化制御を実行することにより、NOx吸蔵量が上記第1所定量に達する前に、エンジン水温を、上記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上にする(つまり、NOx吸蔵還元触媒82の温度を上記所定温度以上にする)ことが可能な量とする。上記第2所定温度は、NOx吸蔵還元触媒82の温度としてNOxを放出させることが可能な上記所定温度に対応する温度である。エンジン水温センサ106は、触媒活性/未活性検出手段に加えて、NOx吸蔵還元触媒82の温度を検出する触媒温度検出手段も構成することになる。尚、触媒温度検出手段として、エンジン水温センサ106の代わりに、NOx吸蔵還元触媒82の温度を検出する温度センサをNOx吸蔵還元触媒82に設けてよく、この場合、その温度センサを、触媒活性/未活性検出手段として兼用することが好ましい。
When the determination in step S9 is NO, the process proceeds to step S11, in which it is determined whether or not the NOx occlusion amount of the NOx
上記ステップS11の判定がNOであるときには、そのままリターンする。すなわち、NOx吸蔵還元触媒82の未活性状態検出時であっても、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が上記第2所定量よりも少ないときには、上記通常発電運転を行う。
If the determination in step S11 is NO, the process directly returns. That is, even when the inactive state of the NOx
一方、上記ステップS11の判定がYESであるときには、ステップS12に進んで、車速センサ103からの信号により車両1が停止中であるか否かを判定する。ここでの停止は、車速が0であることに加えて、実質的に停止していると見做せる車速であって後述の触媒活性化制御の実行によるエンジン回転の上昇により車両のドライバに違和感を与えるような車速である場合も含む。車速センサ103は、車両1の停止を検出する車両停止検出手段を構成することになる。尚、ステップS12の判定は、必ずしも必要ではなく、なくすことも可能である。
On the other hand, when the determination in step S11 is YES, the process proceeds to step S12 to determine whether or not the
上記ステップS12の判定がYESであるときには、そのままリターンする(上記通常発電運転を行う)一方、ステップS12の判定がNOであるときには、ステップS13に進んで、上記通常発電運転に対して、ポート噴射割合を50%よりも増加させかつ直噴噴射割合を50%よりも減少させる(ポート噴射割合と直噴噴射割合との合計は100%にする)とともに、エンジン10の運転ポイントを上記通常発電運転よりも高回転側に移動させ、しかる後にリターンする。すなわち、NOx吸蔵還元触媒82の未活性状態検出時で、かつ、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が上記第2所定量以上であるときであって、車両1の停止中に、NOx吸蔵還元触媒82の活性状態検出時に対して、スロットル弁16の開度及び作動室内の燃焼空燃比を維持させつつ、ポート噴射割合を増加させることで吸気量を低減するとともに、エンジン出力が維持されるようエンジン1の運転ポイントを高回転側に移動させる触媒活性化制御を実行する。このようにスロットル弁16の開度を小さくしなくても(全開状態のままであっても)、ポート噴射割合の増加により、作動室内への吸気量を少なくすることができる。これにより、エンジン10の出力トルクは小さくなるが、エンジン10の運転ポイントが高回転側に移動することで、エンジン出力は維持される。尚、上記高回転側に移動した後のエンジン回転数は、基本的には、上記所定の回転数領域外の回転数となり、このときのエンジン10の効率は、上記通常発電運転時よりも低下する。
If the determination in step S12 is YES, the process returns as it is (performs the normal power generation operation). On the other hand, if the determination in step S12 is NO, the process proceeds to step S13, and port injection is performed for the normal power generation operation. The ratio is increased from 50% and the direct injection ratio is decreased from 50% (the sum of the port injection ratio and the direct injection ratio is 100%), and the operating point of the
上記ステップS10の判定がNOであるときには、ステップS14に進んで、エンジン水温センサ106によるエンジン水温が上記第2所定温度以上であるか否か(つまり、NOx吸蔵還元触媒82の温度が上記所定温度以上であるか否か)を判定する。
When the determination in step S10 is NO, the process proceeds to step S14, and whether or not the engine water temperature by the engine
上記ステップS14の判定がNOであるときには、そのままリターンする(上記通常発電運転を行う)一方、ステップS14の判定がYESであるときには、ステップS15に進んで、作動室内の燃焼空燃比(ここでは、空気過剰率λ)を0.9になるようにトータル燃料噴射量を設定し(空燃比センサ105の出力によりフィードバック制御される)かつポート噴射割合を50%よりも増加させかつ直噴噴射割合を50%よりも減少させる(ポート噴射割合と直噴噴射割合との合計は100%にする)とともに、エンジン回転数Neが2000rpmとなる運転ポイント(上記通常発電運転と同じ運転ポイント)でエンジン10を運転して、発電機20に上記所定量の発電を行わせる。すなわち、NOx吸蔵還元触媒82の活性状態検出時において、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が上記第1所定量以上で、かつ、NOx吸蔵還元触媒82の温度が上記所定温度以上であるときには、エンジン10を、該NOx吸蔵還元触媒82が上記吸蔵したNOxを放出するようなリッチ運転とするべく、ポート噴射弁17、直噴噴射弁18及びスロットル弁16の作動を制御する。上記のようにポート噴射割合を増加させることにより、作動室内への吸気量を少なくしてリッチ運転することができ、この結果、リッチ運転を行っても、リーン運転時と同様のエンジン出力を維持することができ、リーン運転時と同様の効率の良い運転ポイントでNOxを放出させるようにすることができる。
If the determination in step S14 is NO, the process returns as it is (performs the normal power generation operation). On the other hand, if the determination in step S14 is YES, the process proceeds to step S15, and the combustion air-fuel ratio (here, The total fuel injection amount is set so that the excess air ratio λ) becomes 0.9 (feedback control is performed by the output of the air-fuel ratio sensor 105), the port injection ratio is increased from 50%, and the direct injection ratio is set. The
次のステップS16では、上記リッチ運転の開始から所定時間が経過したか否かを判定する。上記所定時間は、NOx吸蔵還元触媒82に吸蔵されているNOxの略全量が放出するのに要する時間である。このステップS16の判定がNOであるときには、当該ステップS16の動作を繰り返す一方、ステップS16の判定がYESになると、上記ステップS8に戻る(上記通常発電運転を実行する)。
In the next step S16, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the rich operation. The predetermined time is a time required for releasing substantially the entire amount of NOx stored in the NOx
したがって、本実施形態では、NOx吸蔵還元触媒82の未活性状態検出時で、かつ、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が上記第2所定量以上であるときであって、車両1の停止中に、NOx吸蔵還元触媒82の活性状態検出時に対して、スロットル弁16の開度及び作動室内の燃焼空燃比を維持させつつ、ポート噴射割合を増加させることで吸気量を低減するとともに、エンジン出力が維持されるようエンジン1の運転ポイントを高回転側に移動させる触媒活性化制御を実行するようにしたことにより、スロットル弁16の開度を絞ることによる燃費の悪化を招くことなく、エンジン出力を変更せずにエンジン10の運転ポイントを高回転側の運転ポイントに移動させることができる。このようにエンジン10が高回転で運転されると、排気ガスの流速が速くなるので、排気通路15において燃焼室の排気開口から触媒までの間の部分での放熱量が少なくなるとともに、排気ガスが勢いよくNOx吸蔵還元触媒82に接触するため、NOx吸蔵還元触媒82を活性化し易くなる。また、エンジン10の効率が低くなる運転ポイントへ移動させることで、廃熱量が多くなって排気ガスの温度も上昇し、NOx吸蔵還元触媒82をより一層活性化し易くなる。
Therefore, in this embodiment, when the inactive state of the NOx
また、本実施形態では、NOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が、NOxを放出しなければならない量(第1所定量)に近くなったときに限定して上記触媒活性化制御を実行することで、触媒活性化のためのエンジン回転の上昇を極力抑えることができる。
In the present embodiment, the catalyst activation control is executed only when the NOx occlusion amount of the NOx
さらに、車両1の停止中には、NOx吸蔵還元触媒82の未活性状態検出時でかつNOx吸蔵還元触媒82のNOx吸蔵量が上記第2所定量以上であっても、上記触媒活性化制御を実行しないので、車両1の停止中においてエンジン回転の変化(上昇)により該車両1のドライバに違和感を与えるのを防止することができる。
Further, while the
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.
例えば、上記実施形態では、エンジン1を、水素ガスを燃料とする水素ロータリエンジンとしたが、水素ガスを燃料とする往復動型エンジンであってもよく、水素ガス以外の気体(例えば、天然ガス(CNG))を燃料とするロータリエンジンや往復動型エンジンであってもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、エンジン1及びその燃料噴射制御装置を、レンジエクステンダーEV車両(シリーズ式のハイブリッド車両)に搭載したが、これに限らず、エンジン及び車両駆動モータを備えた、他のどのような形式のハイブリッド車両に搭載することも可能であり、エンジンのみで駆動される車両に搭載することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、車両(特に、エンジンの排気ガスを浄化する触媒が未活性状態になり易いハイブリッド車両)に搭載された、気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a fuel injection control device for a gaseous fuel engine mounted on a vehicle (particularly, a hybrid vehicle in which a catalyst for purifying engine exhaust gas is likely to become inactive).
1 車両
10 気体燃料エンジン
14 吸気通路
15 排気通路
16 スロットル弁
17 ポート噴射弁(第1の燃料噴射弁)
18 直噴噴射弁(第2の燃料噴射弁)
82 NOx吸蔵還元触媒
100 コントロールユニット(制御手段)(NOx吸蔵量検出手段)
103 車速センサ(車両停止検出手段)
106 エンジン水温センサ(触媒活性/未活性検出手段)(触媒温度検出手段)
DESCRIPTION OF
18 Direct injection valve (second fuel injection valve)
82 NOx
103 vehicle speed sensor (vehicle stop detection means)
106 Engine water temperature sensor (catalytic activity / inactivity detection means) (catalyst temperature detection means)
Claims (5)
気体燃料を上記エンジンの吸気通路に噴射する第1の燃料噴射弁と、
気体燃料を上記エンジンの燃焼室内に直接噴射する第2の燃料噴射弁と、
上記吸気通路における上記第1の燃料噴射弁よりも上流側に配設され、上記燃焼室内への吸気量を調節するスロットル弁と、
上記エンジンの排気通路に配設され、該エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、
上記触媒が活性状態にあるか又は未活性状態にあるかを検出する触媒活性/未活性検出手段と、
上記第1の燃料噴射弁、第2の燃料噴射弁及びスロットル弁の作動を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の未活性状態検出時には、該触媒の活性状態検出時に対して、上記スロットル弁の開度及び上記燃焼室内の燃焼空燃比を維持させつつ、上記第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁によるトータル燃料噴射量に対する上記第1の燃料噴射弁による燃料噴射量の割合を増加させることで吸気量を低減するとともに、エンジン出力が維持されるよう上記エンジンの運転ポイントを高回転側に移動させる触媒活性化制御を実行するように構成されており、
更に上記制御手段は、上記エンジンの上記燃焼室に開口する吸気開口が閉じられてから上記第2の燃料噴射弁により気体燃料を噴射するように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device for a gaseous fuel engine mounted on a vehicle,
A first fuel injection valve for injecting gaseous fuel into the intake passage of the engine;
A second fuel injection valve for directly injecting gaseous fuel into the combustion chamber of the engine;
A throttle valve that is disposed upstream of the first fuel injection valve in the intake passage and adjusts the amount of intake air into the combustion chamber;
A catalyst disposed in an exhaust passage of the engine for purifying exhaust gas of the engine;
Catalytic activity / inactivity detecting means for detecting whether the catalyst is in an active state or in an inactive state;
Control means for controlling the operation of the first fuel injection valve, the second fuel injection valve and the throttle valve,
The control means maintains the opening degree of the throttle valve and the combustion air-fuel ratio in the combustion chamber when the catalyst inactive state is detected by the catalyst activity / inactivity detecting means with respect to the detection of the catalyst active state. However, by increasing the ratio of the fuel injection amount by the first fuel injection valve to the total fuel injection amount by the first fuel injection valve and the second fuel injection valve, the intake amount is reduced and the engine output is reduced. It is configured to perform catalyst activation control that moves the operating point of the engine to the high rotation side so as to be maintained ,
Further, the control means is configured to inject gaseous fuel by the second fuel injection valve after an intake opening that opens to the combustion chamber of the engine is closed . Fuel injection control device.
上記気体燃料は水素であり、
上記触媒は、NOx吸蔵還元触媒であり、
上記NOx吸蔵還元触媒は、上記エンジンの排気ガス中のNOxをリーン空燃比雰囲気下で吸蔵するとともに、該吸蔵したNOxを、リッチ空燃比雰囲気下でかつ該NOx吸蔵還元触媒の温度が該NOx吸蔵還元触媒の活性化温度よりも高い所定温度以上の雰囲気下で、放出するものであり、
上記NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量を検出するNOx吸蔵量検出手段と、
上記NOx吸蔵還元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段とを更に備え、
上記制御手段は、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の活性状態検出時において、上記NOx吸蔵量検出手段によるNOx吸蔵量が第1所定量よりも少ないときには、上記エンジンを、上記NOx吸蔵還元触媒がNOxを吸蔵しかつ上記燃焼室内からのNOxの排出量が予め設定された設定量以下になるようなリーン運転とするべく、上記第1の燃料噴射弁、第2の燃料噴射弁及びスロットル弁の作動を制御するとともに、上記触媒の活性状態検出時において、上記NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量が上記第1所定量以上で、かつ、上記触媒温度検出手段による上記触媒の温度が上記所定温度以上であるときには、上記エンジンを、該NOx吸蔵還元触媒が上記吸蔵したNOxを放出するようなリッチ運転とするべく、上記第1の燃料噴射弁、第2の燃料噴射弁及びスロットル弁の作動を制御するように構成され、
更に上記制御手段は、上記触媒活性/未活性検出手段による上記触媒の未活性状態検出時で、かつ、上記NOx吸蔵量検出手段によるNOx吸蔵量が上記第1所定量よりも少ない第2所定量以上であるときに、上記触媒活性化制御を実行するように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a gaseous fuel engine according to claim 1,
The gaseous fuel is hydrogen;
The catalyst is a NOx storage reduction catalyst,
The NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx in the engine exhaust gas in a lean air-fuel ratio atmosphere, and stores the occluded NOx in a rich air-fuel ratio atmosphere and the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst is the NOx occlusion catalyst. It is released under an atmosphere of a predetermined temperature or higher higher than the activation temperature of the reduction catalyst,
NOx occlusion amount detection means for detecting the NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction catalyst;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx storage reduction catalyst,
When the NOx occlusion amount by the NOx occlusion amount detection means is less than a first predetermined amount when the catalyst activation state is detected by the catalyst activity / inactivity detection means, the control means causes the engine to occlude the NOx occlusion. In order to achieve a lean operation in which the reduction catalyst stores NOx and the amount of NOx discharged from the combustion chamber is not more than a preset set amount, the first fuel injection valve, the second fuel injection valve, While controlling the operation of the throttle valve, the NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction catalyst is not less than the first predetermined amount and the temperature of the catalyst by the catalyst temperature detecting means is not less than When the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the engine is operated in a rich manner such that the NOx storage reduction catalyst releases the stored NOx. A fuel injection valve is configured to control the operation of the second fuel injection valve and the throttle valve,
Further, the control means is a second predetermined amount when the inactive state of the catalyst is detected by the catalyst activity / inactivity detecting means and the NOx occlusion amount by the NOx occlusion amount detecting means is smaller than the first predetermined amount. When it is above, it is comprised so that the said catalyst activation control may be performed, The fuel-injection control apparatus of the gaseous fuel engine characterized by the above-mentioned.
上記車両の停止を検出する車両停止検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記車両停止検出手段による上記車両の停止検出時には、上記触媒の未活性状態検出時でかつ上記NOx吸蔵量が上記第2所定量以上であっても、上記触媒活性化制御を実行しないように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a gaseous fuel engine according to claim 2,
Vehicle stop detection means for detecting the stop of the vehicle,
When the vehicle stop detection is detected by the vehicle stop detection means, the control means performs the catalyst activation control even when the inactive state of the catalyst is detected and the NOx occlusion amount is not less than the second predetermined amount. A fuel injection control device for a gaseous fuel engine, which is configured not to be executed.
上記制御手段は、上記エンジンを上記リッチ運転とするときには、上記リーン運転とするときに対して、上記第1の燃料噴射弁及び第2の燃料噴射弁よるトータル燃料噴射量に対する上記第1の燃料噴射弁よる燃料噴射量の割合を増加させるように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a gaseous fuel engine according to claim 2 or 3,
When the engine is in the rich operation, the control means is configured so that the first fuel with respect to the total fuel injection amount by the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is different from that in the lean operation. A fuel injection control device for a gaseous fuel engine, characterized by being configured to increase a ratio of a fuel injection amount by an injection valve.
上記車両は、上記エンジンによって駆動されて発電する発電機と、上記発電機によって発電された電力を蓄積するバッテリと、上記発電機及び上記バッテリの少なくとも一方から供給される電力で駆動する駆動モータとを有していて、上記駆動モータによって駆動されるハイブリッド車両であることを特徴とする気体燃料エンジンの燃料噴射制御装置。The vehicle includes a generator that is driven by the engine to generate electric power, a battery that stores electric power generated by the generator, a drive motor that is driven by electric power supplied from at least one of the generator and the battery, and A fuel injection control device for a gaseous fuel engine, characterized in that the fuel injection control device is a hybrid vehicle driven by the drive motor.
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