JP7435315B2 - Engine fuel reforming system - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路に燃料改質触媒が備えられた燃料改質システムに関する。 The present invention relates to a fuel reforming system in which a fuel reforming catalyst is provided in an EGR passage connecting an intake passage and an exhaust passage of an engine.

上記のような燃料改質システムが適用されたエンジンとして、下記特許文献1のエンジンが知られている。具体的に、この特許文献1のエンジンは、吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路に改質用の燃料を噴射する燃料噴射弁(改質燃料用燃料噴射弁)と、EGR通路における当該燃料噴射弁よりも下流側の位置に設けられた燃料改質触媒とを備えている。燃料改質触媒は、例えばロジウム系の触媒金属を含み、高温下で炭化水素燃料を改質して水素を生成する機能を有している。 As an engine to which the above-described fuel reforming system is applied, the engine disclosed in Patent Document 1 below is known. Specifically, the engine of Patent Document 1 includes an EGR passage that connects an intake passage and an exhaust passage, a fuel injection valve (reformed fuel fuel injection valve) that injects reforming fuel into the EGR passage, The fuel reforming catalyst is provided at a position downstream of the fuel injection valve in the EGR passage. The fuel reforming catalyst contains, for example, a rhodium-based catalytic metal, and has the function of reforming hydrocarbon fuel at high temperatures to generate hydrogen.

特開2018-9492号公報JP 2018-9492 Publication

上記特許文献1では、EGR通路に噴射された燃料が高温のEGRガスとともに燃料改質触媒に導入されることにより、燃料が改質されて水素が生成される。水素は燃焼速度が速いので、このような水素を含む改質後の燃料がエンジン本体(気筒)に供給されることにより、EGR率(吸気中に含まれるEGRガスの割合)が高い条件下でも安定した燃焼が実現されるとされている。このため、上記特許文献1では、燃焼安定性を確保しつつ、EGR率を可及的に高めて燃費性能を改善する効果が得られるものと期待される。 In Patent Document 1, fuel injected into an EGR passage is introduced into a fuel reforming catalyst together with high-temperature EGR gas, whereby the fuel is reformed and hydrogen is generated. Hydrogen has a fast combustion speed, so by supplying reformed fuel containing hydrogen to the engine body (cylinder), even under conditions where the EGR rate (the proportion of EGR gas contained in the intake air) is high. It is said to achieve stable combustion. Therefore, Patent Document 1 is expected to be effective in improving fuel efficiency by increasing the EGR rate as much as possible while ensuring combustion stability.

しかしながら、上記特許文献1では、EGR率を調整する手段として、EGR通路を開閉するEGR弁(排気還流制御弁)が設けられているに過ぎない。このため、例えば排気通路と吸気通路との圧力差が小さい運転条件(例えば高負荷条件)では、たとえEGR弁を全開位置まで開いても十分な量のEGRガスを確保することができず、所期の燃費改善効果が得られない可能性があった。 However, in Patent Document 1, an EGR valve (exhaust gas recirculation control valve) that opens and closes an EGR passage is simply provided as a means for adjusting the EGR rate. For this reason, for example, under operating conditions where the pressure difference between the exhaust passage and the intake passage is small (for example, high load conditions), even if the EGR valve is opened to the fully open position, a sufficient amount of EGR gas cannot be secured, and the There was a possibility that the fuel efficiency improvement effect of the previous period would not be achieved.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃料の改質のために燃料改質触媒に導入されるEGRガスの量を精度よく調整することが可能なエンジンの燃料改質システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an engine fuel reformer that can accurately adjust the amount of EGR gas introduced into a fuel reforming catalyst for fuel reforming. The purpose is to provide a quality system.

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、エンジン本体と、エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、エンジン本体から排出される排気ガスが流通する排気通路とを備えたエンジンに適用される燃料改質システムであって、前記吸気通路と前記排気通路とを接続するEGR通路と、前記EGR通路に燃料を噴射可能な改質用インジェクタと、前記EGR通路における前記改質用インジェクタの下流側に設けられ、前記改質用インジェクタから噴射された燃料を改質可能な燃料改質触媒と、前記排気通路に設けられ、当該排気通路を流通する排気ガスのエネルギーにより発電可能な発電タービンと、前記EGR通路に設けられ、前記発電タービンにより発電された電力により駆動可能な送気コンプレッサと、前記改質用インジェクタ、前記発電タービン、および前記送気コンプレッサを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記改質用インジェクタに燃料を噴射させる改質制御の実行中に、前記EGR通路を通じて前記排気通路から前記吸気通路に還流される排気ガスであるEGRガスの流量が不足するEGR不足の発生が確認された場合に、前記送気コンプレッサの回転数を増大させかつ前記発電タービンの発電量を増大させるEGR促進制御を実行する、ことを特徴とするものである(請求項1)。 In order to solve the above problems, the present invention provides an engine including an engine body, an intake passage through which intake air introduced into the engine body flows, and an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine body flows. A fuel reforming system applied to a fuel reforming system, comprising: an EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage; a reforming injector capable of injecting fuel into the EGR passage; and a reforming injector in the EGR passage. A fuel reforming catalyst is provided on the downstream side of the injector and is capable of reforming the fuel injected from the reforming injector, and a fuel reforming catalyst is provided in the exhaust passage and is capable of generating electricity from the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. A power generation turbine, an air supply compressor that is provided in the EGR passage and can be driven by the electric power generated by the power generation turbine, and a controller that controls the reforming injector, the power generation turbine, and the air supply compressor. , the controller controls an EGR system in which the flow rate of EGR gas, which is exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage through the EGR passage, is insufficient during execution of reforming control for injecting fuel into the reforming injector. If the occurrence of a shortage is confirmed, EGR promotion control is executed to increase the rotational speed of the air supply compressor and increase the amount of power generated by the power generation turbine (Claim 1). .

本発明によれば、EGR通路に燃料改質触媒および送気コンプレッサが設けられるとともに、改質用インジェクタからEGR通路に噴射された燃料を燃料改質触媒に導入可能であるため、送気コンプレッサの回転制御によってEGR通路への排気ガスの吸い込み力を調整することができ、燃料改質触媒に燃料とともに導入されるEGRガスの流量を、運転条件に応じた適切な値に調整することができる。また、排気通路に発電タービンが設けられるので、送気コンプレッサで消費される電力の少なくとも一部を、排気ガスのエネルギーを利用した発電電力により賄うことができる。このことは、燃料改質触媒での吸熱反応による燃料改質の効果(燃焼性の改善)と相俟って、エンジンからの排出熱を出力に還元する排熱回収の効率を高めるので、エンジンの燃費性能を十分に向上させることができる。 According to the present invention, the EGR passage is provided with the fuel reforming catalyst and the air supply compressor, and the fuel injected from the reforming injector into the EGR passage can be introduced into the fuel reforming catalyst. The suction force of exhaust gas into the EGR passage can be adjusted by controlling the rotation, and the flow rate of EGR gas introduced into the fuel reforming catalyst together with fuel can be adjusted to an appropriate value depending on the operating conditions. Furthermore, since the power generating turbine is provided in the exhaust passage, at least a portion of the power consumed by the air supply compressor can be covered by the power generated using the energy of the exhaust gas. This, together with the fuel reforming effect (improving combustibility) due to the endothermic reaction in the fuel reforming catalyst, increases the efficiency of exhaust heat recovery that returns the exhaust heat from the engine to output. can sufficiently improve fuel efficiency.

また、前記のように燃料改質触媒に燃料を導入する制御(改質制御)の実行中に、EGRガスの流量が不足するEGR不足が発生した場合には、送気コンプレッサの回転数を増大させかつ発電タービンの発電量を増大させるEGR促進制御が実行されるので、EGR不足を速やかに解消して燃料改質のための適切なEGRガス量を確保することができる。すなわち、送気コンプレッサの回転数の増大によりEGR通路への排気ガスの吸い込み力が増大し、かつ発電タービンの発電量の増大により排気通路内の排気ガスの流通抵抗が増大するので、これら2つの作用が排気通路からEGR通路への排気ガスの分流を促進し、これによってEGR不足が速やかに解消される。このように、本発明では、EGR不足に陥ってもこれを速やかに解消できるので、燃料改質触媒に導入されるEGRガスの流量を精度よく調整することができ、当該調整に基づく良好な燃料の改質性能を得ることができる。 In addition, if an EGR shortage occurs in which the flow rate of EGR gas is insufficient during the execution of the control (reforming control) for introducing fuel into the fuel reforming catalyst as described above, the rotation speed of the air supply compressor is increased. Since the EGR promotion control is executed to increase the amount of power generated by the power generation turbine, the EGR shortage can be promptly resolved and an appropriate amount of EGR gas for fuel reformation can be secured. In other words, an increase in the rotational speed of the air supply compressor increases the suction force of exhaust gas into the EGR passage, and an increase in the amount of power generated by the power generation turbine increases the flow resistance of exhaust gas in the exhaust passage. The action promotes the diversion of exhaust gas from the exhaust passage to the EGR passage, thereby quickly resolving the EGR shortage. As described above, in the present invention, even if an EGR shortage occurs, it can be quickly resolved, so the flow rate of EGR gas introduced into the fuel reforming catalyst can be adjusted with high precision, and good fuel consumption can be achieved based on the adjustment. It is possible to obtain the modification performance of

前記エンジン本体に導入される吸気に対する前記EGRガスの割合であるEGR率の目標値を目標EGR率、EGR率の実際値を実EGR率、目標EGR率から実EGR率を減じた値を不足EGR率としたとき、前記コントローラは、前記改質制御の実行中に前記不足EGR率を逐次算出するとともに、算出した当該不足EGR率が所定の閾値よりも大きいことが確認された場合に、前記EGR促進制御を実行することが好ましい(請求項2)。 The target value of the EGR rate, which is the ratio of the EGR gas to the intake air introduced into the engine body, is the target EGR rate, the actual value of the EGR rate is the actual EGR rate, and the value obtained by subtracting the actual EGR rate from the target EGR rate is the insufficient EGR. The controller sequentially calculates the insufficient EGR rate during execution of the reforming control, and when it is confirmed that the calculated insufficient EGR rate is larger than a predetermined threshold value, the controller calculates the EGR It is preferable to perform accelerated control (Claim 2).

この構成によれば、目標EGR率と実EGR率との比較に基づきEGR不足の有無を適切に判断することができる。 According to this configuration, it is possible to appropriately determine whether there is a shortage of EGR based on the comparison between the target EGR rate and the actual EGR rate.

前記構成において、より好ましくは、前記コントローラは、前記不足EGR率が前記閾値に対し大きいほど前記送気コンプレッサの回転数が大きく増大するように、前記送気コンプレッサの回転数を前記不足EGR率に基づきフィードバック制御する(請求項3)。 In the configuration, more preferably, the controller adjusts the rotational speed of the air compressor to the insufficient EGR rate such that the larger the insufficient EGR rate is with respect to the threshold value, the larger the rotational speed of the air compressor increases. Based on the feedback control (Claim 3).

この構成によれば、不足EGR率の変化に応じた適切な送気コンプレッサの回転数制御によりEGR不足を速やかに解消することができる。 According to this configuration, the EGR shortage can be quickly resolved by appropriately controlling the rotation speed of the air supply compressor according to changes in the EGR shortage rate.

好ましくは、前記コントローラは、前記改質制御の実行中に、前記EGRガスの流量が過剰になるEGR過剰の発生が確認された場合に、前記送気コンプレッサの回転数を低下させかつ前記発電タービンの発電量を低下させるEGR抑制制御を実行する(請求項4)。 Preferably, the controller lowers the rotational speed of the air supply compressor and lowers the rotation speed of the power generation turbine, when occurrence of excess EGR in which the flow rate of the EGR gas becomes excessive is confirmed during execution of the reforming control. EGR suppression control is executed to reduce the amount of power generation (claim 4).

この構成によれば、EGRガスの流量が過剰になるEGR過剰の発生時に、送気コンプレッサの回転数および発電タービンの発電量がともに低下するので、EGR過剰を速やかに解消して燃料改質のための適切なEGRガス量を確保することができる。すなわち、送気コンプレッサの回転数の低下によりEGR通路への排気ガスの吸い込み力が低下し、かつ発電タービンの発電量の低下により排気通路内の排気ガスの流通抵抗が低下するので、これら2つの作用が排気通路からEGR通路への排気ガスの分流を抑制し、これによってEGR過剰が速やかに解消される。このように、前記構成では、EGR過剰に陥ってもこれを速やかに解消できるので、燃料改質触媒に導入されるEGRガスの流量を精度よく調整することができ、当該調整に基づく良好な燃料の改質性能を得ることができる。 According to this configuration, when excess EGR occurs, in which the flow rate of EGR gas is excessive, both the rotational speed of the air compressor and the amount of power generated by the power generation turbine decrease, so the excess EGR can be promptly resolved and fuel reforming can be performed. An appropriate amount of EGR gas can be secured for this purpose. In other words, the reduction in the rotational speed of the air compressor reduces the suction force of exhaust gas into the EGR passage, and the reduction in the amount of power generated by the power generation turbine reduces the flow resistance of exhaust gas in the exhaust passage. The action suppresses the branching of exhaust gas from the exhaust passage to the EGR passage, thereby quickly eliminating excess EGR. In this way, with the above configuration, even if excessive EGR occurs, it can be quickly resolved, so the flow rate of EGR gas introduced into the fuel reforming catalyst can be adjusted with high precision, and good fuel consumption can be achieved based on the adjustment. It is possible to obtain the modification performance of

前記エンジン本体に導入される吸気に対する前記EGRガスの割合であるEGR率の目標値を目標EGR率、EGR率の実際値を実EGR率、実EGR率から目標EGR率を減じた値を過剰EGR率としたとき、前記コントローラは、前記改質制御の実行中に前記過剰EGR率を逐次算出するとともに、算出した当該過剰EGR率が所定の閾値よりも大きいことが確認された場合に、前記EGR抑制制御を実行することが好ましい(請求項5)。 The target value of the EGR rate, which is the ratio of the EGR gas to the intake air introduced into the engine body, is the target EGR rate, the actual value of the EGR rate is the actual EGR rate, and the value obtained by subtracting the target EGR rate from the actual EGR rate is the excessive EGR. The controller sequentially calculates the excess EGR rate during execution of the reforming control, and when it is confirmed that the calculated excess EGR rate is larger than a predetermined threshold value, the controller calculates the excess EGR rate. It is preferable to execute inhibitory control (claim 5).

この構成によれば、目標EGR率と実EGR率との比較に基づきEGR過剰の有無を適切に判断することができる。 According to this configuration, it is possible to appropriately determine whether there is excessive EGR based on the comparison between the target EGR rate and the actual EGR rate.

前記構成において、より好ましくは、前記コントローラは、前記過剰EGR率が前記閾値に対し大きいほど前記発電タービンの発電量が大きく低下するように、前記発電タービンの発電量を前記過剰EGR率に基づきフィードバック制御する(請求項6)。 In the configuration, more preferably, the controller feeds back the power generation amount of the power generation turbine based on the excess EGR rate so that the power generation amount of the power generation turbine decreases more as the excess EGR rate is larger than the threshold value. control (Claim 6).

この構成によれば、過剰EGR率の変化に応じた適切な発電タービンの発電制御によりEGR過剰を速やかに解消することができる。また、EGR過剰が起きている状況では、それ以前に多くの排気ガスが流れているはずであり、発電タービンで十分な発電が行われていた可能性が高い。これに対し、前記構成では、EGR率の過剰程度に応じたフィードバック制御により速やかに発電量が減らされるので、無用な発電を回避しつつEGR過剰を早期に解消することができる。 According to this configuration, excess EGR can be promptly resolved by appropriate power generation control of the power generation turbine in accordance with changes in the excess EGR rate. Furthermore, in a situation where excessive EGR occurs, a large amount of exhaust gas must have flowed before that, and it is highly likely that sufficient power was being generated by the power generation turbine. On the other hand, in the above configuration, the amount of power generation is quickly reduced by feedback control according to the degree of excess EGR rate, so that excess EGR can be quickly resolved while avoiding unnecessary power generation.

以上説明したように、本発明のエンジンの燃料改質システムによれば、燃料の改質のために燃料改質触媒に導入されるEGRガスの量を精度よく調整することができる。 As described above, according to the engine fuel reforming system of the present invention, the amount of EGR gas introduced into the fuel reforming catalyst for reforming fuel can be adjusted with high precision.

本発明の一実施形態にかかる燃料改質システムが適用されたエンジンの全体構成を概略的に示す平面図である。1 is a plan view schematically showing the overall configuration of an engine to which a fuel reforming system according to an embodiment of the present invention is applied. 上記エンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram showing a control system of the above-mentioned engine. 上記エンジンの運転中に実行される制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control performed during operation of the said engine. 図3のステップS3で行われる改質制御の前半部を示すサブルーチンである。This is a subroutine showing the first half of the reforming control performed in step S3 of FIG. 3. 上記改質制御の後半部を示すサブルーチンである。This is a subroutine showing the latter half of the above reforming control. エンジン負荷と目標EGR率との関係を概略的に示すグラフである。3 is a graph schematically showing the relationship between engine load and target EGR rate. 改質用燃料噴射量を決定するためのマップの傾向を示すグラフであり、グラフ(a)は触媒入口温度と改質用燃料噴射量との関係を、グラフ(b)はEGRガス流量と改質用燃料噴射量との関係をそれぞれ示している。These are graphs showing trends in maps for determining the amount of fuel injection for reforming, where graph (a) shows the relationship between the catalyst inlet temperature and the amount of fuel injection for reforming, and graph (b) shows the relationship between the EGR gas flow rate and the amount of reforming fuel. The relationship with the quality fuel injection amount is shown respectively. 燃料割合(直噴燃料量と改質用燃料噴射量との比率)と触媒入口温度との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the fuel ratio (ratio of direct injection fuel amount and reforming fuel injection amount) and catalyst inlet temperature. 上記改質制御が実行された場合の各種状態量の時間変化の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the time change of various state quantities when the said reforming control is performed.

(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる燃料改質システムが適用されたエンジンの全体構成を概略的に示す平面図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された4サイクルのガソリンエンジンであり、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路10と、エンジン本体1から排出された排気ガス(既燃ガス)が流通する排気通路20と、吸気通路10と排気通路20とを接続するEGR通路30とを備えている。
(1) Overall configuration of engine FIG. 1 is a plan view schematically showing the overall configuration of an engine to which a fuel reforming system according to an embodiment of the present invention is applied. The engine shown in this figure is a four-cycle gasoline engine mounted on a vehicle as a power source for driving, and includes an engine body 1, an intake passage 10 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, and an engine body. The exhaust gas passage 20 includes an exhaust passage 20 through which exhaust gas (burnt gas) discharged from the exhaust passage 1 flows, and an EGR passage 30 that connects the intake passage 10 and the exhaust passage 20.

エンジン本体1は、列状に並ぶ複数の(ここでは4つの)気筒2を含む直列多気筒型のものである。各気筒2には、図略のピストンが往復動可能に収容されている。 The engine body 1 is of an in-line multi-cylinder type including a plurality of (here, four) cylinders 2 arranged in a row. A piston (not shown) is accommodated in each cylinder 2 so as to be able to reciprocate.

エンジン本体1の各気筒2には、直噴インジェクタ3、点火プラグ4、吸気弁5、および排気弁6がそれぞれ設けられている。直噴インジェクタ3は、ガソリンを含有する燃料を気筒2に噴射する噴射弁である。点火プラグ4は、燃料と空気とが混合した混合気に点火するプラグである。吸気弁5は、吸気通路10(後述する各独立吸気管11)と気筒2とを連通する図略の吸気ポートを開閉するバルブである。排気弁6は、排気通路20(後述する各独立排気管21)と気筒2とを連通する図略の排気ポートを開閉するバルブである。 Each cylinder 2 of the engine body 1 is provided with a direct injector 3, a spark plug 4, an intake valve 5, and an exhaust valve 6, respectively. The direct injector 3 is an injection valve that injects fuel containing gasoline into the cylinder 2. The spark plug 4 is a plug that ignites a mixture of fuel and air. The intake valve 5 is a valve that opens and closes an unillustrated intake port that communicates the intake passage 10 (each independent intake pipe 11 described later) and the cylinder 2 with each other. The exhaust valve 6 is a valve that opens and closes an unillustrated exhaust port that communicates the exhaust passage 20 (each independent exhaust pipe 21 described later) with the cylinder 2.

直噴インジェクタ3から気筒2に供給された燃料は、気筒2の内部におけるピストンの上側に画成された燃焼室において空気と混合されて混合気を形成する。当該混合気は点火プラグ4による点火を受けて燃焼し、当該燃焼による膨張力を受けて上記ピストンが往復動する。ピストンの往復動は、図略のクランク機構を介してエンジン本体1の出力軸(クランク軸)に伝達され、当該出力軸を回転させる。エンジン本体1には、当該出力軸の回転角(クランク角)および回転数(エンジン回転数)を検出するクランク角センサSN1が設けられている。なお、当実施形態では、直噴インジェクタ3から供給される燃料に加えて(もしくはこれに代えて)、後述する改質用インジェクタ32からEGR通路30を通じて供給される燃料を気筒2で燃焼させることも可能である(詳しくは後述する)。 The fuel supplied from the direct injection injector 3 to the cylinder 2 is mixed with air in a combustion chamber defined above the piston inside the cylinder 2 to form an air-fuel mixture. The air-fuel mixture is ignited by the spark plug 4 and combusted, and the piston reciprocates in response to the expansion force caused by the combustion. The reciprocating motion of the piston is transmitted to the output shaft (crankshaft) of the engine main body 1 via a crank mechanism (not shown), causing the output shaft to rotate. The engine body 1 is provided with a crank angle sensor SN1 that detects a rotation angle (crank angle) and a rotation speed (engine rotation speed) of the output shaft. Note that in this embodiment, in addition to (or in place of) the fuel supplied from the direct injection injector 3, fuel supplied from a reforming injector 32, which will be described later, through the EGR passage 30 is combusted in the cylinder 2. It is also possible (details will be described later).

吸気通路10は、エンジン本体1の一側面に接続された複数(ここでは4つ)の独立吸気管11と、各独立吸気管11の上流側(エンジン本体1から遠い側)の端部が共通に接続されたサージタンク12と、サージタンク12から上流側に延びる単管状の共通吸気管13とを有している。各独立吸気管11は、上記吸気ポートを介して各気筒2に連通するようにエンジン本体1に接続されている。 The intake passage 10 has a plurality of (four in this case) independent intake pipes 11 connected to one side of the engine body 1, and the upstream end (the side far from the engine body 1) of each independent intake pipe 11 is common. It has a surge tank 12 connected to the surge tank 12, and a single-tubular common intake pipe 13 extending upstream from the surge tank 12. Each independent intake pipe 11 is connected to the engine body 1 so as to communicate with each cylinder 2 via the intake port.

共通吸気管13の途中部には、吸気流量を調整するためのスロットル弁15が開閉可能に設けられている。また、共通吸気管13におけるスロットル弁15の下流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサSN2が設けられている。エアフローセンサSN2は、EGRガスが混入する前の吸気(つまり新気)の流量を検出し得るように、スロットル弁15の下流側かつEGR通路30の出口よりも上流側の位置に設けられている。 A throttle valve 15 for adjusting the intake flow rate is provided in the middle of the common intake pipe 13 so as to be openable and closable. Further, on the downstream side of the throttle valve 15 in the common intake pipe 13, an air flow sensor SN2 is provided to detect the intake air flow rate. The air flow sensor SN2 is provided at a position downstream of the throttle valve 15 and upstream of the outlet of the EGR passage 30 so as to be able to detect the flow rate of intake air (that is, fresh air) before being mixed with EGR gas. .

排気通路20は、エンジン本体1の他側面に接続された複数(ここでは4つ)の独立排気管21と、各独立排気管21の下流側(エンジン本体1から遠い側)の端部が集合した集合部22と、集合部22から下流側に延びる単管状の共通排気管23とを有している。各独立排気管21は、上記排気ポートを介して各気筒2に連通するようにエンジン本体1に接続されている。 The exhaust passage 20 includes a plurality of (four in this case) independent exhaust pipes 21 connected to the other side of the engine body 1 and a downstream end (farthest from the engine body 1) of each independent exhaust pipe 21. The exhaust gas has a common exhaust pipe 23 in the form of a single pipe extending downstream from the collecting part 22. Each independent exhaust pipe 21 is connected to the engine body 1 so as to communicate with each cylinder 2 via the exhaust port.

共通排気管23には、その内部を流通する排気ガスのエネルギーにより発電を行う発電タービン25が設けられている。発電タービン25は、共通排気管23の途中部に介設されたタービンケース26と、タービンケース26の内部に配置されたタービンインペラ27と、タービンインペラ27と連結軸27aを介して連結された発電機28とを有している。タービンインペラ27は、タービンケース26を通過する排気ガスのエネルギーを受けて回転するインペラである。発電機28は、タービンインペラ27と連動して回転するロータコイルを内蔵しており、当該ロータコイルの回転に伴う電磁誘導により発電を行う。 The common exhaust pipe 23 is provided with a power generation turbine 25 that generates power using the energy of the exhaust gas flowing through the common exhaust pipe 23. The power generating turbine 25 includes a turbine case 26 interposed in the middle of the common exhaust pipe 23, a turbine impeller 27 disposed inside the turbine case 26, and a power generating turbine connected to the turbine impeller 27 via a connecting shaft 27a. It has a machine 28. The turbine impeller 27 is an impeller that rotates by receiving the energy of exhaust gas passing through the turbine case 26 . The generator 28 has a built-in rotor coil that rotates in conjunction with the turbine impeller 27, and generates power by electromagnetic induction caused by the rotation of the rotor coil.

発電機28は、バッテリ40と電気的に接続されている。バッテリ40は、発電機28で発電された電力を蓄えるとともに、バッテリ40に接続された各種電気機器(例えば後述するモータ38)に電力を供給することが可能である。バッテリ40には、バッテリ40の端子間電圧および入出力電流を検出するバッテリセンサSN4が設けられている。 Generator 28 is electrically connected to battery 40 . The battery 40 can store electric power generated by the generator 28 and can supply electric power to various electric devices (for example, a motor 38 described later) connected to the battery 40. The battery 40 is provided with a battery sensor SN4 that detects the terminal voltage and input/output current of the battery 40.

EGR通路30は、共通排気管23におけるタービンケース26よりも上流側の位置と、共通吸気管13におけるスロットル弁15よりも下流側の位置とを互いに連結するように設けられている。EGR通路30には、EGR弁31、改質用インジェクタ32、燃料改質触媒33、および送気コンプレッサ35が上流側(排気通路20に近い側)からこの順に並ぶように配設されている。 The EGR passage 30 is provided to connect a position in the common exhaust pipe 23 upstream of the turbine case 26 and a position in the common intake pipe 13 downstream of the throttle valve 15 to each other. In the EGR passage 30, an EGR valve 31, a reforming injector 32, a fuel reforming catalyst 33, and an air supply compressor 35 are arranged in this order from the upstream side (the side closer to the exhaust passage 20).

EGR弁31は、EGR通路30を通じて排気通路20から吸気通路10に還流される排気ガスであるEGRガスの流量を調整するために開閉可能に設けられたバルブである。 The EGR valve 31 is a valve that is openable and closable in order to adjust the flow rate of EGR gas, which is exhaust gas that is recirculated from the exhaust passage 20 to the intake passage 10 through the EGR passage 30.

改質用インジェクタ32は、上述した直噴インジェクタ3が噴射する燃料と同じ燃料、つまりガソリンを含有する燃料を噴射する噴射弁である。改質用インジェクタ32からEGR通路30に噴射された燃料は、EGRガスとともに燃料改質触媒33に導入される。 The reforming injector 32 is an injection valve that injects the same fuel as that injected by the above-mentioned direct injection injector 3, that is, fuel containing gasoline. The fuel injected into the EGR passage 30 from the reforming injector 32 is introduced into the fuel reforming catalyst 33 together with the EGR gas.

燃料改質触媒33は、例えばハニカム構造を有する多孔質の担体(モノリス担体)と、当該担体の表面にコーティングされた触媒物質とを有している。触媒物質は、例えばロジウム系の触媒金属を含み、所定の活性温度(例えば約500℃)を超える高温下で燃料を改質する機能を有している。具体的に、触媒物質は、改質用インジェクタ32から高温のEGRガスとともに供給されるガソリン含有燃料(炭化水素燃料)を吸熱反応により改質し、一酸化炭素(CO)および水素(H)を含む成分を生成する。これらの成分(一酸化炭素および水素)を含む改質後の燃料は、改質前の燃料(炭化水素燃料)に比べて、燃焼速度が速く、かつ単位質量あたりの熱発生量が多くなる。このことは、同一の出力トルクを発生させるのに必要な燃料の総量を少なくする効果をもたらす。しかも、このような効果につながる改質反応が、EGRガス(排気ガス)の熱を利用して実現されるので、エンジンからの排出熱を出力に還元する排熱回収が行われたのと同様の効果が得られ、エンジンの燃費性能が向上する。 The fuel reforming catalyst 33 includes, for example, a porous carrier (monolith carrier) having a honeycomb structure and a catalyst material coated on the surface of the carrier. The catalyst material includes, for example, a rhodium-based catalyst metal, and has the function of reforming the fuel at a high temperature exceeding a predetermined activation temperature (for example, about 500° C.). Specifically, the catalyst substance reforms the gasoline-containing fuel (hydrocarbon fuel) supplied together with the high-temperature EGR gas from the reforming injector 32 through an endothermic reaction, and converts it into carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). Generate ingredients containing. A reformed fuel containing these components (carbon monoxide and hydrogen) has a faster combustion rate and generates more heat per unit mass than the fuel before reformation (hydrocarbon fuel). This has the effect of reducing the total amount of fuel required to generate the same output torque. Moreover, since the reforming reaction that leads to these effects is achieved using the heat of EGR gas (exhaust gas), it is similar to exhaust heat recovery that returns exhaust heat from an engine to output. effect is obtained, and the fuel efficiency of the engine is improved.

燃料改質触媒33には、当該触媒33の入口部の温度を検出する触媒温度センサSN3が取り付けられている。 A catalyst temperature sensor SN3 is attached to the fuel reforming catalyst 33 to detect the temperature at the inlet portion of the catalyst 33.

送気コンプレッサ35は、EGR通路30における燃料改質触媒33の下流側に設けられたコンプレッサケース36と、コンプレッサケース36の内部に配置されたコンプレッサインペラ37と、コンプレッサインペラ37と連結軸37aを介して連結されたモータ38とを有している。モータ38は、バッテリ40と電気的に接続され、バッテリ40からの電力の供給を受けて作動する。コンプレッサインペラ37は、モータ38により回転駆動されるインペラであり、EGR通路30を流通するEGRガスを圧縮しつつ下流側(吸気通路10側)に送り出すことが可能である。 The air supply compressor 35 includes a compressor case 36 provided downstream of the fuel reforming catalyst 33 in the EGR passage 30, a compressor impeller 37 disposed inside the compressor case 36, and a connecting shaft 37a between the compressor impeller 37 and the compressor impeller 37. and a motor 38 connected to the motor 38. The motor 38 is electrically connected to a battery 40 and operates upon receiving power from the battery 40. The compressor impeller 37 is an impeller rotationally driven by the motor 38, and is capable of compressing the EGR gas flowing through the EGR passage 30 and sending it out to the downstream side (towards the intake passage 10).

(2)制御系統
図2は、当実施形態のエンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるECU50は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。なお、ECU50は、本発明における「コントローラ」に相当する。
(2) Control System FIG. 2 is a block diagram showing the control system of the engine of this embodiment. The ECU 50 shown in this figure is a microprocessor for controlling the engine in an integrated manner, and is composed of a well-known CPU, ROM, RAM, and the like. Note that the ECU 50 corresponds to a "controller" in the present invention.

ECU50には、各種センサによる検出情報が入力される。例えば、ECU50は、上述したクランク角センサSN1、エアフローセンサSN2、触媒温度センサSN3、およびバッテリセンサSN4と電気的に接続されており、これらのセンサにより検出された情報(つまりクランク角、エンジン回転数、吸気流量、触媒入口温度、バッテリの電圧/電流等の情報)がECU50に逐次入力されるようになっている。 Detection information from various sensors is input to the ECU 50. For example, the ECU 50 is electrically connected to the above-mentioned crank angle sensor SN1, air flow sensor SN2, catalyst temperature sensor SN3, and battery sensor SN4. , intake air flow rate, catalyst inlet temperature, battery voltage/current, etc.) are successively input to the ECU 50.

また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセルセンサSN5が設けられており、当該アクセルセンサSN5による検出信号もECU50に逐次入力される。 Furthermore, the vehicle is provided with an accelerator sensor SN5 that detects the opening degree of the accelerator pedal operated by the driver driving the vehicle (accelerator opening degree), and the detection signal from the accelerator sensor SN5 is also sequentially input to the ECU 50. be done.

ECU50は、上記各センサSN1~SN5からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ECU50は、直噴インジェクタ3、点火プラグ4、スロットル弁15、発電タービン25の発電機28、EGR弁31、改質用インジェクタ32、および送気コンプレッサ35のモータ38等と電気的に接続されており、上記演算等の結果に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。 The ECU 50 controls each part of the engine while executing various determinations, calculations, etc. based on input signals from the sensors SN1 to SN5. That is, the ECU 50 is electrically connected to the direct injection injector 3, the spark plug 4, the throttle valve 15, the generator 28 of the power generation turbine 25, the EGR valve 31, the reforming injector 32, the motor 38 of the air compressor 35, etc. Based on the results of the above calculations, control signals are output to each of these devices.

(3)改質制御
次に、改質用インジェクタ32から燃料を噴射して当該燃料を燃料改質触媒33において改質する制御(以下、これを改質制御という)の詳細について、図3~図5のフローチャートを参照しつつ説明する。
(3) Reforming control Next, the details of the control for injecting fuel from the reforming injector 32 and reforming the fuel in the fuel reforming catalyst 33 (hereinafter referred to as reforming control) are shown in FIGS. This will be explained with reference to the flowchart in FIG.

図3に示す制御がスタートすると、ECU50は、各気筒2に供給すべき燃料の総量である総燃料量を決定する(ステップS1)。具体的に、ECU50は、各気筒2における混合気の空燃比(A/F)が理論空燃比(14.7)もしくはその近傍に設定された目標空燃比に一致するように、総燃料量を決定する。この総燃料量は、エアフローセンサSN2の検出値に基づき決定することが可能である。すなわち、ECU50は、各気筒2に導入される新気の量である吸入空気量を、エアフローセンサSN2の検出値から算出するとともに、算出した吸入空気量を目標空燃比(≒14.7)で除した値を、上記総燃料量として決定する。 When the control shown in FIG. 3 starts, the ECU 50 determines the total amount of fuel, which is the total amount of fuel to be supplied to each cylinder 2 (step S1). Specifically, the ECU 50 adjusts the total fuel amount so that the air-fuel ratio (A/F) of the air-fuel mixture in each cylinder 2 matches the stoichiometric air-fuel ratio (14.7) or a target air-fuel ratio set close to the stoichiometric air-fuel ratio (14.7). decide. This total fuel amount can be determined based on the detected value of the air flow sensor SN2. That is, the ECU 50 calculates the intake air amount, which is the amount of fresh air introduced into each cylinder 2, from the detected value of the air flow sensor SN2, and also calculates the calculated intake air amount at the target air-fuel ratio (≒14.7). The divided value is determined as the total fuel amount.

次いで、ECU50は、触媒温度センサSN3により検出される触媒入口温度(燃料改質触媒33の入口部の温度)が予め定められた閾値Txよりも大きいか否かを判定する(ステップS2)。閾値Txは、燃料改質触媒33の活性温度(例えば約500℃)よりもやや高い値に設定される。 Next, the ECU 50 determines whether the catalyst inlet temperature (temperature at the inlet of the fuel reforming catalyst 33) detected by the catalyst temperature sensor SN3 is greater than a predetermined threshold Tx (step S2). The threshold value Tx is set to a value slightly higher than the activation temperature of the fuel reforming catalyst 33 (for example, about 500° C.).

上記ステップS2でYESと判定されて触媒入口温度が閾値Txを超えることが確認された場合、ECU50は、改質制御として、各気筒2に供給される総燃料量の少なくとも一部が改質用インジェクタ32からの供給燃料(換言すれば燃料改質触媒33で改質された燃料)で賄われるように、改質用インジェクタ32および直噴インジェクタ3を制御する(ステップS3)。この改質制御の詳細については後述する。 If the determination in step S2 is YES and it is confirmed that the catalyst inlet temperature exceeds the threshold Tx, the ECU 50 performs reforming control such that at least a portion of the total fuel amount supplied to each cylinder 2 is used for reforming. The reforming injector 32 and the direct injection injector 3 are controlled so that they are supplied with the fuel supplied from the injector 32 (in other words, the fuel reformed by the fuel reforming catalyst 33) (step S3). Details of this reforming control will be described later.

一方、上記ステップS2でNOと判定されて触媒入口温度が閾値Tx以下であることが確認された場合、ECU50は、非改質制御として、各気筒2に供給される総燃料量が全て直噴インジェクタ3からの噴射燃料で賄われるように、改質用インジェクタ32および直噴インジェクタ3を制御する(ステップS4)。すなわち、ECU50は、各気筒2に供給される総燃料量と同量の燃料を各気筒2の直噴インジェクタ3から噴射させるとともに、改質用インジェクタ32による燃料噴射を停止する。 On the other hand, if the determination in step S2 is NO and it is confirmed that the catalyst inlet temperature is equal to or lower than the threshold value Tx, the ECU 50 performs non-reforming control so that all of the total fuel amount supplied to each cylinder 2 is directly injected. The reforming injector 32 and the direct injection injector 3 are controlled so that they are supplied with the fuel injected from the injector 3 (step S4). That is, the ECU 50 injects the same amount of fuel as the total amount of fuel supplied to each cylinder 2 from the direct injection injector 3 of each cylinder 2, and stops fuel injection by the reforming injector 32.

図4および図5は、上記ステップS3の改質制御の詳細を示すサブルーチンである。図4に示す制御がスタートすると、ECU50は、EGR弁31を全開位置まで開く(ステップS10)。言い換えると、改質制御では、EGR率、つまり各気筒2に導入される吸気(新気およびEGRガス)に対するEGRガスの割合を調整する手段としてEGR弁31は基本的に使用されない。EGR率は、後述する送気コンプレッサ35および発電タービン25の作動により生じる圧力差(吸気通路10と排気通路20との圧力差)に基づき制御される。なお、送気コンプレッサ35および発電タービン25の作動だけでは所望の圧力差を生成できない可能性もあるが、そのような場合には例外的にEGR弁31の開度を低下させる制御が実行されるものとする。 4 and 5 are subroutines showing details of the reforming control in step S3. When the control shown in FIG. 4 starts, the ECU 50 opens the EGR valve 31 to the fully open position (step S10). In other words, in the reforming control, the EGR valve 31 is basically not used as a means for adjusting the EGR rate, that is, the ratio of EGR gas to intake air (fresh air and EGR gas) introduced into each cylinder 2. The EGR rate is controlled based on a pressure difference (pressure difference between the intake passage 10 and the exhaust passage 20) caused by the operation of the air supply compressor 35 and the power generation turbine 25, which will be described later. Note that there is a possibility that the desired pressure difference cannot be generated only by operating the air supply compressor 35 and the power generation turbine 25, but in such a case, control to reduce the opening degree of the EGR valve 31 is executed as an exception. shall be taken as a thing.

次いで、ECU50は、EGR率(吸気に対するEGRガスの割合)の目標値である目標EGR率R1を取得する(ステップS11)。目標EGR率R1は、エンジンの運転条件(負荷および回転数)ごとに異なる値をとるように、例えばマップ形式で予め定められている。ECU50は、アクセルセンサSN5の検出値等から特定されるエンジン負荷と、クランク角センサSN1の検出値から特定されるエンジン回転数とに基づいて、現在の運転条件に適合する目標EGR率R1を決定する。 Next, the ECU 50 obtains a target EGR rate R1 that is a target value of the EGR rate (the ratio of EGR gas to intake air) (step S11). The target EGR rate R1 is predetermined, for example, in a map format so as to take a different value depending on the operating conditions (load and rotation speed) of the engine. The ECU 50 determines a target EGR rate R1 that matches the current operating conditions based on the engine load specified from the detected value of the accelerator sensor SN5 and the engine rotation speed specified from the detected value of the crank angle sensor SN1. do.

図6は、エンジン負荷と目標EGR率R1との関係を概略的に示すグラフである。このグラフに示すように、目標EGR率R1は、エンジン負荷が高いほど大きくなるように定められている。このような目標EGR率R1の傾向は、燃料改質触媒33での効率的な燃料改質を目指して定められたものである。すなわち、本願発明者の研究による知見として、改質用インジェクタ32から噴射される噴射の総量のうち燃料改質触媒33で改質される燃料の割合である燃料改質率はEGR率によって変動すること、および、最大の燃料改質率が得られるEGR率はエンジン負荷が高いほど大きくなることが分かっている。そこで、当実施形態では、各運転条件において可及的に高い燃料改質率が得られるように、目標EGR率R1が高負荷側ほど大きい値に設定されている。なお、目標EGR率R1はエンジン回転数によっても変動し得るが、ここではその傾向についての説明は省略する。 FIG. 6 is a graph schematically showing the relationship between engine load and target EGR rate R1. As shown in this graph, the target EGR rate R1 is set to increase as the engine load increases. Such a tendency of the target EGR rate R1 is determined with the aim of efficient fuel reforming at the fuel reforming catalyst 33. That is, as a finding from the research of the present inventor, the fuel reforming rate, which is the proportion of fuel reformed by the fuel reforming catalyst 33 out of the total amount of injection injected from the reforming injector 32, varies depending on the EGR rate. It is also known that the EGR rate at which the maximum fuel reformation rate can be obtained increases as the engine load increases. Therefore, in this embodiment, the target EGR rate R1 is set to a larger value on the higher load side so that the highest possible fuel reformation rate can be obtained under each operating condition. Note that the target EGR rate R1 may vary depending on the engine speed, but a description of this tendency will be omitted here.

次いで、ECU50は、EGR率の実際値である実EGR率を算出する(ステップS12)。実EGR率は種々の方法で算出可能であるが、一例として、ECU50は、各気筒2に導入される吸気(新気およびEGRガス)の量を現在のエンジンの運転条件から推定するとともに、推定した吸気量と、エアフローセンサSN2により検出される新気の流量とに基づいて、実EGR率を算出する。 Next, the ECU 50 calculates the actual EGR rate, which is the actual value of the EGR rate (step S12). The actual EGR rate can be calculated in various ways, but as an example, the ECU 50 estimates the amount of intake air (fresh air and EGR gas) introduced into each cylinder 2 from the current engine operating conditions, and calculates the estimated amount. The actual EGR rate is calculated based on the intake air amount and the flow rate of fresh air detected by the air flow sensor SN2.

次いで、ECU50は、上記ステップS12で算出された実EGR率に基づいて、EGR通路30を流通するEGRガスの流量(EGRガス流量)を算出する(ステップS13)。EGRガス流量は、実EGR率が高いほど大きい値として算出される。 Next, the ECU 50 calculates the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage 30 (EGR gas flow rate) based on the actual EGR rate calculated in step S12 (step S13). The EGR gas flow rate is calculated as a larger value as the actual EGR rate is higher.

次いで、ECU50は、改質用インジェクタ32から噴射すべき燃料の量である改質用燃料噴射量を決定する(ステップS14)。なお、ここでいう改質用燃料噴射量とは、エンジン本体1の各気筒2で繰り返される燃焼に供するべく改質用インジェクタ32から断続的に噴射される燃料の1回あたりの噴射量のことである。すなわち、改質用インジェクタ32は、当該インジェクタ32から噴射された燃料が各気筒2の吸気行程中に各気筒2にそれぞれ到達するように、各気筒2の吸気行程にリンクした適宜のタイミングで燃料を繰り返し噴射する。上記ステップS14における改質用燃料噴射量とは、このように改質用インジェクタ32から断続的に噴射される燃料の1回あたりの噴射量のことである。 Next, the ECU 50 determines the reforming fuel injection amount, which is the amount of fuel to be injected from the reforming injector 32 (step S14). Note that the reforming fuel injection amount herein refers to the injection amount per injection of fuel that is intermittently injected from the reforming injector 32 for repeated combustion in each cylinder 2 of the engine body 1. It is. That is, the reforming injector 32 injects fuel at an appropriate timing linked to the intake stroke of each cylinder 2 so that the fuel injected from the injector 32 reaches each cylinder 2 during the intake stroke of each cylinder 2. Spray repeatedly. The reforming fuel injection amount in step S14 is the amount of fuel intermittently injected from the reforming injector 32 per injection.

上記ステップS14において、改質用燃料噴射量は、触媒温度センサSN3により検出される触媒入口温度(燃料改質触媒33の入口部の温度)と、上記ステップS13で算出されたEGRガス流量とをパラメータとしたマップに基づき決定される。図7は、このマップの傾向を概略的に示すグラフであり、グラフ(a)は触媒入口温度と改質用燃料噴射量との関係を、グラフ(b)はEGRガス流量と改質用燃料噴射量との関係をそれぞれ示している。図7のグラフ(a)に示すように、改質用燃料噴射量は、触媒入口温度が上述した閾値Txに対し増大するほど多くなるように設定される。また、図7のグラフ(b)に示すように、改質用燃料噴射量は、EGRガス流量が増大するほど多くなるように設定される。なお、触媒入口温度と噴射量との関係を規定するグラフ(a)において、EGRガス流量は0より大きい値で一定であるものとし、EGRガス流量と噴射量との関係を規定するグラフ(b)において、触媒入口温度は閾値Txより高い値で一定であるものとする。 In step S14, the reforming fuel injection amount is determined based on the catalyst inlet temperature (temperature at the inlet of the fuel reforming catalyst 33) detected by the catalyst temperature sensor SN3 and the EGR gas flow rate calculated in step S13. Determined based on the map used as a parameter. FIG. 7 is a graph schematically showing the trend of this map, with graph (a) showing the relationship between catalyst inlet temperature and reforming fuel injection amount, and graph (b) showing the relationship between EGR gas flow rate and reforming fuel injection amount. The relationship with the injection amount is shown respectively. As shown in the graph (a) of FIG. 7, the reforming fuel injection amount is set to increase as the catalyst inlet temperature increases with respect to the above-mentioned threshold value Tx. Further, as shown in the graph (b) of FIG. 7, the reforming fuel injection amount is set to increase as the EGR gas flow rate increases. In the graph (a) that defines the relationship between the catalyst inlet temperature and the injection amount, it is assumed that the EGR gas flow rate is constant at a value greater than 0, and in the graph (b) that defines the relationship between the EGR gas flow rate and the injection amount. ), the catalyst inlet temperature is assumed to be constant at a value higher than the threshold value Tx.

上記のような傾向で改質用燃料噴射量が決定されるのは、触媒出口温度(燃料改質触媒33の出口部の温度)が活性温度を下回らないようにするためである。すなわち、燃料改質触媒33で燃料を改質させる反応は吸熱反応であるため、触媒出口温度は触媒入口温度よりも低下する。このため、むやみに多くの燃料を燃料改質触媒33に導入すると、触媒出口温度が活性温度(例えば約500℃)を下回り、同触媒33での燃料改質率が低下するおそれがある。逆に言えば、触媒入口温度が活性温度に比して高いほど、触媒出口温度が活性温度を下回らない条件で燃料改質触媒33に導入し得る燃料量は多くなる。また、EGRガスは高温であるため、EGRガス流量が多いほど燃料改質触媒33の保温が図られ、その温度低下が抑制される。このため、EGRガス流量が多いほど、触媒出口温度が活性温度を下回らない条件で燃料改質触媒33に導入し得る燃料量は多くなる。図7のグラフ(a)(b)に示した改質用燃料噴射量の傾向は、このような観点から定められたものである。すなわち、当実施形態では、触媒出口温度が活性温度を下回らない範囲でできるだけ多くの燃料を燃料改質触媒33に導入して改質するべく、改質用燃料噴射量が触媒入口温度およびEGRガス流量に応じて可変的に(各パラメータに比例するように)設定される。 The reason why the reforming fuel injection amount is determined according to the above tendency is to prevent the catalyst outlet temperature (temperature at the outlet of the fuel reforming catalyst 33) from falling below the activation temperature. That is, since the reaction of reforming the fuel by the fuel reforming catalyst 33 is an endothermic reaction, the catalyst outlet temperature is lower than the catalyst inlet temperature. Therefore, if an unnecessarily large amount of fuel is introduced into the fuel reforming catalyst 33, the catalyst outlet temperature may fall below the activation temperature (for example, about 500° C.), and the fuel reforming rate at the catalyst 33 may decrease. Conversely, the higher the catalyst inlet temperature is compared to the activation temperature, the greater the amount of fuel that can be introduced into the fuel reforming catalyst 33 under the condition that the catalyst outlet temperature does not fall below the activation temperature. Further, since EGR gas has a high temperature, the larger the EGR gas flow rate, the more the fuel reforming catalyst 33 is kept warm, and the temperature drop thereof is suppressed. Therefore, as the EGR gas flow rate increases, the amount of fuel that can be introduced into the fuel reforming catalyst 33 increases under the condition that the catalyst outlet temperature does not fall below the activation temperature. The trends in the reforming fuel injection amount shown in graphs (a) and (b) of FIG. 7 are determined from this viewpoint. That is, in this embodiment, in order to introduce as much fuel as possible into the fuel reforming catalyst 33 and reform it within a range where the catalyst outlet temperature does not fall below the activation temperature, the reforming fuel injection amount is adjusted to the catalyst inlet temperature and the EGR gas. It is set variably (proportional to each parameter) depending on the flow rate.

上記のようにして改質用燃料噴射量が決定されると、ECU50は、エンジン本体1の各気筒2に各直噴インジェクタ3から噴射すべき燃料の量である直噴燃料量を決定する(ステップS15)。具体的に、直噴燃料量は、上記ステップS1においてエンジンの運転条件(負荷および回転数)に応じて決定された総燃料量、つまり現運転条件に適合したトルクを発生させるために各気筒2に噴射すべき燃料の量(所要燃料量)と、上記ステップS14で決定された改質用燃料噴射量とに基づき算出される。例えば、直噴燃料量をF1、改質用燃料噴射量をF2、各気筒2の総燃料量をF0としたとき、直噴燃料量F1は、総燃料量F0から改質用燃料噴射量F2を減じた値(F0-F2)として算出することができる。 When the reforming fuel injection amount is determined as described above, the ECU 50 determines the direct injection fuel amount, which is the amount of fuel to be injected from each direct injection injector 3 into each cylinder 2 of the engine main body 1 ( Step S15). Specifically, the direct injection fuel amount is the total fuel amount determined in step S1 according to the engine operating conditions (load and rotational speed), that is, the amount of direct injection fuel in each cylinder 2 in order to generate torque that matches the current operating conditions. It is calculated based on the amount of fuel to be injected (required fuel amount) and the reforming fuel injection amount determined in step S14 above. For example, when the direct injection fuel amount is F1, the reforming fuel injection amount is F2, and the total fuel amount of each cylinder 2 is F0, the direct injection fuel amount F1 is calculated from the total fuel amount F0 to the reforming fuel injection amount F2. It can be calculated as the value obtained by subtracting (F0 - F2).

ここで、改質用燃料噴射量は、上述したとおり、触媒入口温度およびEGRガス流量に応じて変動するので、直噴燃料量も触媒入口温度およびEGRガス流量に応じて変動する。言い換えると、直噴燃料量と改質用燃料噴射量との比率(燃料割合)は、触媒入口温度およびEGRガス流量に応じて変動する。図8は、燃料割合と触媒入口温度との関係を示すグラフである。このグラフにおいて、「直噴インジェクタ分担率」とは、総燃料量に対し直噴インジェクタ3からの噴射燃料が占める割合のことであり、「改質用インジェクタ分担率」とは、総燃料量に対し改質用インジェクタ32からの噴射燃料が占める割合のことである。図8に示すように、触媒入口温度が閾値Tx以下のとき、総燃料量はその全部(100%)が直噴インジェクタ3からの噴射燃料(直噴燃料量)によって賄われる。これに対し、触媒入口温度が閾値Txを超えると、当該閾値Txに対する超過量が大きくなるほど改質用インジェクタ32からの噴射燃料(改質用燃料噴射量)が占める割合が増大し、最大で100%に達する。このように、直噴燃料量および改質用燃料噴射量の割合は、触媒入口温度が高くなるほど改質用燃料噴射量の割合が大きくなるように調整される。また、図示は省略するが、同割合はEGRガス流量によっても変化し、EGRガス流量が多くなるほど改質用燃料噴射量の割合が大きくなるように調整される。なお、上記ステップS14,S15の前提として、触媒入口温度は閾値Txを超えているから、ここでの改質用燃料噴射量の割合(改質用インジェクタ分担率)は、少なくとも0%よりは大きい値に設定され、最大で100%まで上昇し得る。 Here, since the reforming fuel injection amount varies depending on the catalyst inlet temperature and the EGR gas flow rate as described above, the direct injection fuel amount also varies depending on the catalyst inlet temperature and the EGR gas flow rate. In other words, the ratio (fuel ratio) between the direct injection fuel amount and the reforming fuel injection amount changes depending on the catalyst inlet temperature and the EGR gas flow rate. FIG. 8 is a graph showing the relationship between fuel ratio and catalyst inlet temperature. In this graph, the "direct injector share" is the ratio of the fuel injected from the direct injector 3 to the total fuel amount, and the "reforming injector share" is the ratio of the fuel injected from the direct injection injector 3 to the total fuel amount. On the other hand, it refers to the proportion of fuel injected from the reforming injector 32. As shown in FIG. 8, when the catalyst inlet temperature is equal to or lower than the threshold value Tx, the total fuel amount (100%) is covered by the injected fuel (direct injection fuel amount) from the direct injection injector 3. On the other hand, when the catalyst inlet temperature exceeds the threshold value Tx, the ratio of the injected fuel from the reforming injector 32 (reforming fuel injection amount) increases as the amount exceeding the threshold value Tx increases, and up to 100% reach %. In this way, the ratio of the direct injection fuel amount to the reforming fuel injection amount is adjusted such that the higher the catalyst inlet temperature, the larger the ratio of the reforming fuel injection amount. Although not shown, the ratio also changes depending on the EGR gas flow rate, and is adjusted so that the higher the EGR gas flow rate, the larger the ratio of the reforming fuel injection amount. Note that, as a premise of steps S14 and S15, the catalyst inlet temperature exceeds the threshold Tx, so the ratio of the reforming fuel injection amount (reforming injector sharing ratio) is at least greater than 0%. value and can increase up to 100%.

次いで、ECU50は、上記ステップS14,S15で決定された各噴射量に従って改質用インジェクタ32および直噴インジェクタ3に燃料を噴射させる(ステップS16)。すなわち、ECU50は、上記ステップS14で決定された改質用燃料噴射量に相当する量の燃料が改質用インジェクタ32から噴射されるように同インジェクタ32を制御するとともに、上記ステップS15で決定された直噴燃料量に相当する量の燃料が直噴インジェクタ3から噴射されるように同インジェクタ3を制御する。 Next, the ECU 50 causes the reforming injector 32 and the direct injection injector 3 to inject fuel according to each injection amount determined in steps S14 and S15 above (step S16). That is, the ECU 50 controls the reforming injector 32 so that the reforming injector 32 injects an amount of fuel corresponding to the reforming fuel injection amount determined in step S14, and also controls the reforming injector 32 to inject fuel corresponding to the reforming fuel injection amount determined in step S15. The direct injection injector 3 is controlled so that an amount of fuel corresponding to the direct injection fuel amount is injected from the direct injection injector 3.

次いで、ECU50は、図5のステップS21に移行して、上記ステップS11,S12(図4)で算出された目標EGR率R1および実EGR率R2に基づいて、目標EGR率R1から実EGR率R2を減じた値である不足EGR率(R1-R2)が予め定められた閾値X1よりも大きいか否かを判定する。閾値X1は0より大きい値(例えば目標EGR率R1の5~10%に相当する値)であり、不足EGR率がこの閾値X1よりも大きいということは、実EGR率R2が目標EGR率R1を比較的大きく下回っていること、つまり実質的なEGR不足が起きていることを意味する。一方、不足EGR率が閾値X1以下であるということは、EGR率が目標に一致するかもしくはこれよりやや低い値に収まっていること、つまり実質的なEGR不足が起きていないことを意味する。 Next, the ECU 50 moves to step S21 in FIG. 5, and changes the actual EGR rate R2 from the target EGR rate R1 based on the target EGR rate R1 and the actual EGR rate R2 calculated in steps S11 and S12 (FIG. 4). It is determined whether or not the insufficient EGR rate (R1-R2), which is the value obtained by subtracting , is larger than a predetermined threshold value X1. The threshold value X1 is a value greater than 0 (for example, a value corresponding to 5 to 10% of the target EGR rate R1), and the fact that the insufficient EGR rate is greater than this threshold value X1 means that the actual EGR rate R2 is higher than the target EGR rate R1. This is a relatively large drop, which means that there is a substantial EGR shortage. On the other hand, the insufficient EGR rate being less than or equal to the threshold value X1 means that the EGR rate matches the target or is within a value slightly lower than this, that is, there is no substantial EGR shortage.

上記ステップS21でNOと判定されてEGR不足が起きていないことが確認された場合、ECU50は、実EGR率R2から目標EGR率R1を減じた値である過剰EGR率(R2-R1)が予め定められた閾値X2よりも大きいか否かを判定する(ステップS22)。閾値X2は0より大きい値であり、過剰EGR率がこの閾値X2よりも大きいということは、実EGR率R2が目標EGR率R1を比較的大きく上回っていること、つまり実質的なEGR過剰が起きていることを意味する。一方、過剰EGR率が閾値X2以下であるということは、EGR率が目標に一致するかもしくはこれよりやや高い値に収まっていること、つまり実質的なEGR過剰が起きていないことを意味する。なお、このステップS22で用いられる閾値X2は、上記ステップS21で用いられる閾値X1と同一もしくはその近傍値に設定することができる。 If the determination in step S21 is NO and it is confirmed that there is no EGR shortage, the ECU 50 determines in advance that the excess EGR rate (R2-R1) is the value obtained by subtracting the target EGR rate R1 from the actual EGR rate R2. It is determined whether or not it is larger than a predetermined threshold value X2 (step S22). The threshold value X2 is a value greater than 0, and the fact that the excess EGR rate is greater than this threshold value X2 means that the actual EGR rate R2 exceeds the target EGR rate R1 by a relatively large amount, that is, a substantial EGR excess has occurred. means that On the other hand, the fact that the excess EGR rate is less than or equal to the threshold value X2 means that the EGR rate matches the target or is within a slightly higher value, that is, that no substantial excess EGR occurs. Note that the threshold value X2 used in this step S22 can be set to the same value as the threshold value X1 used in the above step S21 or a value close thereto.

上記ステップS22でNOと判定されてEGR過剰が起きていないことが確認された場合、ECU50は、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量を現在のエンジンの運転条件(負荷および回転数)に応じた基本値に設定する通常制御を実行する。この通常制御は、次のステップS23,S24を含む。 If the determination in step S22 is NO and it is confirmed that excess EGR has not occurred, the ECU 50 changes the rotation speed of the air compressor 35 and the amount of power generation of the power generation turbine 25 to the current engine operating conditions (load and rotation speed). Execute normal control to set the basic value according to the number). This normal control includes the following steps S23 and S24.

まずステップS23において、ECU50は、送気コンプレッサ35(コンプレッサインペラ37)の回転数が現在のエンジンの運転条件に応じて定まる基本回転数になるように送気コンプレッサ35を制御する。すなわち、目標EGR率に相当する量のEGRガスを吸気通路10に送り込むための送気コンプレッサ35の回転数は、エンジンの運転条件(負荷および回転数の組合せ)ごとに、数値シミュレーションや実験等によって予め知ることができる。ステップS23では、この既知のデータに基づき予め定められたマップまたはモデル式を用いて、現在の運転条件下で目標EGR率(上記ステップS11で決定された目標EGR率R1)を達成するための送気コンプレッサ35の回転数が基本回転数として求められ、この基本回転数に一致する回転数でコンプレッサインペラ37が回転するように送気コンプレッサ35のモータ38が制御される。 First, in step S23, the ECU 50 controls the air compressor 35 so that the rotational speed of the air compressor 35 (compressor impeller 37) becomes a basic rotational speed determined according to the current operating conditions of the engine. That is, the rotation speed of the air compressor 35 for feeding EGR gas in an amount corresponding to the target EGR rate into the intake passage 10 is determined by numerical simulation, experiment, etc. for each engine operating condition (combination of load and rotation speed). It can be known in advance. In step S23, a predetermined map or model formula based on this known data is used to determine the transmission rate to achieve the target EGR rate (the target EGR rate R1 determined in step S11 above) under the current operating conditions. The rotational speed of the air compressor 35 is determined as a basic rotational speed, and the motor 38 of the air supply compressor 35 is controlled so that the compressor impeller 37 rotates at a rotational speed that matches the basic rotational speed.

続くステップS24において、ECU50は、発電タービン25の発電量が現在のエンジンの運転条件に応じて定まる基本発電量になるように発電タービン25を制御する。基本発電量は、送気コンプレッサ35が上述した基本回転数で回転している場合に当該送気コンプレッサ35で消費される消費電力をやや上回るような値に設定される。これは、送気コンプレッサ35の駆動によりバッテリ40の充電量が減少するのを確実に防止するためである。ステップS24では、このような要求に基づく基本発電量がマップまたはモデル式を用いて求められ、この基本発電量に一致する電力が発電されるように発電タービン25の発電機28が制御される。 In subsequent step S24, the ECU 50 controls the power generation turbine 25 so that the power generation amount of the power generation turbine 25 becomes the basic power generation amount determined according to the current operating conditions of the engine. The basic power generation amount is set to a value that slightly exceeds the power consumption consumed by the air sending compressor 35 when the air sending compressor 35 is rotating at the above-mentioned basic rotation speed. This is to reliably prevent the charge amount of the battery 40 from decreasing due to the drive of the air supply compressor 35. In step S24, the basic power generation amount based on such a request is determined using a map or a model formula, and the generator 28 of the power generation turbine 25 is controlled so that electric power matching this basic power generation amount is generated.

次に、上記ステップS22でNOと判定された場合、つまり過剰EGR率(R2-R1)が閾値X2を超えるEGR過剰が起きている場合の制御について説明する。この場合、ECU50は、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量をともに低下させるEGR抑制制御を実行する。このEGR抑制制御は、次のステップS25,S26を含む。 Next, a description will be given of control when the determination in step S22 is NO, that is, when excessive EGR occurs where the excessive EGR rate (R2-R1) exceeds the threshold value X2. In this case, the ECU 50 executes EGR suppression control that reduces both the rotational speed of the air supply compressor 35 and the amount of power generated by the power generation turbine 25. This EGR suppression control includes the following steps S25 and S26.

まずステップS25において、ECU50は、上述したステップS23のときと同様、送気コンプレッサ35(コンプレッサインペラ37)の回転数が基本回転数になるように送気コンプレッサ35を制御する。ただし、上述したとおり、基本回転数は現在の運転条件下で目標EGR率R1を達成するのに必要な回転数であるから、当該基本回転数に送気コンプレッサ35の回転数を一致させるステップS25の制御によって、送気コンプレッサ35の回転数は低下することになる。すなわち、ステップS25の前提として、実EGR率R2が目標EGR率R1を有意に上回る(R2-R1>X2となる)EGR過剰が起きているので、この状態でステップS25の制御が実行されることにより、相対的に低い目標EGR率R1に対応する基本回転数に合わせて送気コンプレッサ35が制御される結果、その回転数がEGR過剰が起きる直前に比べて低下する。 First, in step S25, the ECU 50 controls the air compressor 35 so that the rotational speed of the air compressor 35 (compressor impeller 37) becomes the basic rotational speed, as in step S23 described above. However, as described above, since the basic rotational speed is the rotational speed necessary to achieve the target EGR rate R1 under the current operating conditions, step S25 of matching the rotational speed of the air supply compressor 35 to the basic rotational speed By this control, the rotational speed of the air supply compressor 35 is reduced. That is, as a premise of step S25, since excess EGR has occurred in which the actual EGR rate R2 significantly exceeds the target EGR rate R1 (R2-R1>X2), the control in step S25 is executed in this state. As a result, the air supply compressor 35 is controlled in accordance with the basic rotation speed corresponding to the relatively low target EGR rate R1, and as a result, the rotation speed becomes lower than that immediately before excessive EGR occurs.

続くステップS26において、ECU50は、発電タービン25の発電量が過剰EGR率(R2-R1)に応じた値になるように発電タービン25の発電量をフィードバック制御する。具体的に、ECU50は、過剰EGR率が閾値X2に対し大きいほど発電タービン25の発電量が大きく低下するように、いわゆるPID制御によって発電タービン25の発電量を調整する。PID制御とは、周知のとおり、出力値とその目標値との比較に基づき入力値を制御するフィードバック制御の一種であり、出力値と目標値との偏差、その積分および微分の3要素に基づいて入力値を決定する制御のことである。このPID制御により、ステップS26では、EGR過剰(R2-R1>X2)が確認された直後において大きく発電量が低下し、かつその後は当該発電量の低下幅が徐々に(実EGR率R2が目標EGR率R1に近づくにつれて)縮小するように、発電タービン25の発電機28が制御される。 In subsequent step S26, the ECU 50 performs feedback control on the amount of power generated by the power generating turbine 25 so that the amount of power generated by the power generating turbine 25 becomes a value corresponding to the excess EGR rate (R2-R1). Specifically, the ECU 50 adjusts the power generation amount of the power generation turbine 25 by so-called PID control so that the larger the excess EGR rate is with respect to the threshold value X2, the more the power generation amount of the power generation turbine 25 decreases. As is well known, PID control is a type of feedback control that controls the input value based on the comparison between the output value and its target value, and is based on three elements: the deviation between the output value and the target value, its integral, and its derivative. This is a control that determines the input value based on the input value. Due to this PID control, in step S26, the amount of power generation decreases significantly immediately after excess EGR (R2-R1>X2) is confirmed, and thereafter the amount of decrease in the amount of power generation gradually decreases (the actual EGR rate R2 is set to the target The generator 28 of the power generation turbine 25 is controlled so as to reduce the EGR rate (as the EGR rate approaches R1).

上記のとおり、EGR抑制制御(S25,S26)が実行されると、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量が、それぞれ同制御の実行前に比べて低下する。このことは、送気コンプレッサ35によるEGR通路30への排気ガスの吸い込み力の低下と、発電タービン25による排気通路20内の排気ガスの流通抵抗の低下とをもたらし、これによってEGR率が低下する。 As described above, when the EGR suppression control (S25, S26) is executed, the rotational speed of the air supply compressor 35 and the amount of power generation of the power generation turbine 25 are respectively reduced compared to before execution of the same control. This results in a decrease in the suction force of the exhaust gas into the EGR passage 30 by the air supply compressor 35 and a decrease in the flow resistance of the exhaust gas in the exhaust passage 20 by the power generation turbine 25, thereby reducing the EGR rate. .

次に、ステップS21でYESと判定された場合、つまり不足EGR率(R1-R2)が閾値X1を超えるEGR不足が起きている場合の制御について説明する。この場合、ECU50は、バッテリ40の現在の充電量が予め定められた下限充電量Yよりも大きいか否かを判定する(ステップS27)。バッテリ40の充電量は、バッテリセンサSN4の検出値から特定することができる。下限充電量は、送気コンプレッサ35を含む電気機器の作動確保やバッテリ40の劣化を考慮して定められる値であり、0%よりもある程度大きい値に設定される。 Next, a description will be given of control when the determination is YES in step S21, that is, when an EGR shortage occurs where the insufficient EGR rate (R1-R2) exceeds the threshold value X1. In this case, the ECU 50 determines whether the current charge amount of the battery 40 is larger than a predetermined lower limit charge amount Y (step S27). The amount of charge of the battery 40 can be specified from the detected value of the battery sensor SN4. The lower limit charge amount is a value determined in consideration of ensuring the operation of electrical equipment including the air compressor 35 and deterioration of the battery 40, and is set to a value larger than 0% to some extent.

上記ステップS27でYESと判定されてバッテリ40の充電量が下限充電量Yよりも大きいことが確認された場合、ECU50は、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量をともに増大させる第1EGR促進制御を実行する。この第1EGR抑制制御は、次のステップS28,S29を含む。 If the determination in step S27 is YES and it is confirmed that the charge amount of the battery 40 is larger than the lower limit charge amount Y, the ECU 50 increases both the rotation speed of the air compressor 35 and the power generation amount of the power generation turbine 25. Execute first EGR promotion control. This first EGR suppression control includes the following steps S28 and S29.

まずステップS28において、ECU50は、送気コンプレッサ35の回転数が不足EGR率(R1-R2)に応じた値になるように送気コンプレッサ35の回転数をフィードバック制御する。具体的に、ECU50は、不足EGR率が閾値X1に対し大きいほど送気コンプレッサ35の回転数が大きく増大するように、PID制御によって送気コンプレッサ35の回転数を調整する。このPID制御により、ステップS28では、EGR不足(R1-R2>X1)が確認された直後において大きく回転数が増大し、かつその後は当該回転数の増大幅が徐々に(実EGR率R2が目標EGR率R1に近づくにつれて)縮小するように、送気コンプレッサ35のモータ38が制御される。 First, in step S28, the ECU 50 feedback-controls the rotation speed of the air supply compressor 35 so that the rotation speed of the air supply compressor 35 becomes a value corresponding to the insufficient EGR rate (R1-R2). Specifically, the ECU 50 adjusts the rotation speed of the air supply compressor 35 by PID control so that the rotation speed of the air supply compressor 35 increases as the insufficient EGR rate is larger than the threshold value X1. Due to this PID control, in step S28, the rotation speed increases significantly immediately after EGR shortage (R1-R2>X1) is confirmed, and thereafter, the increase in the rotation speed increases gradually (the actual EGR rate The motor 38 of the air supply compressor 35 is controlled to reduce the EGR rate (as the EGR rate approaches R1).

続くステップS29において、ECU50は、上述したステップS24のときと同様、発電タービン25の発電量が基本発電量になるように発電タービン25を制御する。ただし、上述のように基本発電量は、現在の運転条件下で目標EGR率R1を達成するのに必要な回転数(基本回転数)で送気コンプレッサ35が回転しているときの消費電力に近い(やや上回る)値に設定されるから、当該基本発電量に発電タービン25の発電量を一致させるステップS29の制御によって、発電タービン25の発電量は増大することになる。すなわち、ステップS29の前提として、目標EGR率R1が実EGR率R2を有意に上回る(R1-R2>X1となる)EGR不足が起きており、送気コンプレッサ35の基本回転数が現在の回転数よりも高い値に設定されているから、この状態でステップS29の制御が実行されることにより、高い基本回転数(言い換えれば高い消費電力)に合わせた発電量が得られるように発電タービン25の発電機28が制御され、その発電量がEGR不足が起きる直前に比べて増大する。 In the following step S29, the ECU 50 controls the power generation turbine 25 so that the amount of power generated by the power generation turbine 25 becomes the basic amount of power generation, as in step S24 described above. However, as mentioned above, the basic power generation amount is the power consumption when the air supply compressor 35 is rotating at the rotation speed (basic rotation speed) required to achieve the target EGR rate R1 under the current operating conditions. Since it is set to a value close to (slightly higher than) the basic power generation amount, the power generation amount of the power generation turbine 25 is increased by the control in step S29 that makes the power generation amount of the power generation turbine 25 match the basic power generation amount. That is, as a premise of step S29, an EGR shortage has occurred in which the target EGR rate R1 significantly exceeds the actual EGR rate R2 (R1-R2>X1), and the basic rotation speed of the air supply compressor 35 is equal to the current rotation speed. Since the value is set to a higher value than The generator 28 is controlled, and its power generation amount increases compared to immediately before the EGR shortage occurs.

上記のとおり、第1EGR促進制御(S28,S29)が実行されると、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量が、それぞれ同制御の実行前に比べて増大する。このことは、送気コンプレッサ35によるEGR通路30への排気ガスの吸い込み力の増大と、発電タービン25による排気通路20内の排気ガスの流通抵抗の増大とをもたらし、これによってEGR率が増大する。 As described above, when the first EGR promotion control (S28, S29) is executed, the rotational speed of the air supply compressor 35 and the amount of power generation of the power generating turbine 25 are respectively increased compared to before execution of the same control. This results in an increase in the suction force of the exhaust gas into the EGR passage 30 by the air supply compressor 35 and an increase in the flow resistance of the exhaust gas in the exhaust passage 20 by the power generation turbine 25, thereby increasing the EGR rate. .

次に、上記ステップS27でNOと判定された場合、つまりバッテリ40の充電量が下限充電量Y以下である場合の制御について説明する。この場合、ECU50は、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量をともに増大させる第2EGR促進制御を実行する。第2EGR促進制御は、上述した第1EGR促進制御(S28,S29)と比べて、送気コンプレッサ35の制御は同様であるが、発電タービン25の制御が異なる。すなわち、第2EGR促進制御は、次のステップS30,S31を含む。 Next, a description will be given of control when the determination in step S27 is NO, that is, when the amount of charge of the battery 40 is equal to or less than the lower limit amount of charge Y. In this case, the ECU 50 executes second EGR promotion control that increases both the rotational speed of the air supply compressor 35 and the amount of power generated by the power generation turbine 25. The second EGR promotion control is similar to the first EGR promotion control (S28, S29) described above in controlling the air supply compressor 35, but differs in controlling the power generation turbine 25. That is, the second EGR promotion control includes the following steps S30 and S31.

まずステップS30において、ECU50は、上述したステップS28のときと同様のフィードバック制御(PID制御)により、送気コンプレッサ35の回転数が不足EGR率(R1-R2)に応じた値になるように(不足EGR率が大きいほど送気コンプレッサ35の回転数が増大するように)送気コンプレッサ35を制御する。 First, in step S30, the ECU 50 uses the same feedback control (PID control) as in step S28 described above to control the rotation speed of the air compressor 35 to a value corresponding to the insufficient EGR rate (R1-R2). The air supply compressor 35 is controlled so that the rotation speed of the air supply compressor 35 increases as the insufficient EGR rate increases.

続くステップS31において、ECU50は、発電タービン25の発電量が送気コンプレッサ35での実際の消費電力と一致するように発電タービン25を制御する。送気コンプレッサ35での消費電力は、上記ステップS30での回転数のフィードバック制御(PID制御)によって増大しているから、このステップS31の制御により発電タービン25の発電量は増大されることになる。 In subsequent step S31, the ECU 50 controls the power generation turbine 25 so that the amount of power generated by the power generation turbine 25 matches the actual power consumption by the air compressor 35. Since the power consumption in the air compressor 35 is increased by the rotation speed feedback control (PID control) in step S30, the power generation amount of the power generation turbine 25 is increased by the control in step S31. .

図9は、図4および図5に示した改質制御が実行された場合の各種状態量の時間変化の一例を示すタイムチャートであり、チャート(a)はEGR率の変化を、チャート(b)は送気コンプレッサ35の回転数の変化を、チャート(c)は発電タービン25の発電量の変化を、チャート(d)はバッテリ40の充電量の変化を、それぞれ示している。 FIG. 9 is a time chart showing an example of changes over time in various state quantities when the reforming control shown in FIGS. 4 and 5 is executed. Chart (a) shows changes in the EGR rate, chart (b) ) shows the change in the rotational speed of the air supply compressor 35, chart (c) shows the change in the amount of power generated by the power generation turbine 25, and chart (d) shows the change in the amount of charge of the battery 40.

図9のチャート(a)に示すように、エンジンの運転条件の変動に応じて、目標EGR率R1がV1、V2、V3の順に変化したと仮定する。すなわち、目標EGR率R1は、時点t1においてV1とされ、その後の時点t2においてV1からV2に増大し、さらにその後の時点t5においてV2からV3に低下したと仮定する。なお、チャート(a)において目標EGR率R1に相当する一点鎖線のラインの上側および下側に表記される破線のラインは、目標EGR率R1に対するずれの許容範囲を示しており、この許容範囲に実EGR率R2(太い実線の波形)が含まれているときは通常制御(図5のステップS23,S24)が実行されることを意味する。言い換えると、上記許容範囲の上限(上側の破線のライン)は、過剰EGR率(R2-R1)の限度である閾値X2に対応しており、上記許容範囲の下限(下側の破線のライン)は、不足EGR率(R1-R2)の限度である閾値X1に対応している。 As shown in chart (a) of FIG. 9, it is assumed that the target EGR rate R1 changes in the order of V1, V2, and V3 in response to changes in engine operating conditions. That is, it is assumed that the target EGR rate R1 is set to V1 at time t1, increases from V1 to V2 at subsequent time t2, and further decreases from V2 to V3 at subsequent time t5. In chart (a), the dashed lines above and below the dashed-dotted line corresponding to the target EGR rate R1 indicate the allowable range of deviation from the target EGR rate R1. When the actual EGR rate R2 (thick solid line waveform) is included, it means that normal control (steps S23 and S24 in FIG. 5) is executed. In other words, the upper limit of the above tolerance range (upper dashed line) corresponds to threshold X2, which is the limit of the excess EGR rate (R2-R1), and the lower limit of the above tolerance range (lower dashed line) corresponds to the threshold value X1 which is the limit of the insufficient EGR rate (R1-R2).

時点t1からt2の期間において、実EGR率R2は目標EGR率R1(=V1)の許容範囲に含まれている。このため、同期間(t1~t2)中は通常制御が実行される。すなわち、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量が、目標EGR率R1(=V1)に対応する基本回転数N1および基本発電量G1にそれぞれ設定される(チャート(b)(c)参照)。基本発電量G1は、基本回転数N1で回転する送気コンプレッサ35で消費される電力をやや上回る値に設定される。したがって、この通常制御により、バッテリ40の充電量は、時点t1~t2の間、下限充電量Yよりも大きい範囲で緩やかに漸増する(チャート(d)参照)。 During the period from time t1 to t2, the actual EGR rate R2 is included in the allowable range of the target EGR rate R1 (=V1). Therefore, normal control is executed during the same period (t1 to t2). That is, the rotational speed of the air supply compressor 35 and the power generation amount of the power generation turbine 25 are set to the basic rotational speed N1 and the basic power generation amount G1 corresponding to the target EGR rate R1 (=V1) (charts (b) and (c)). )reference). The basic power generation amount G1 is set to a value that slightly exceeds the power consumed by the air supply compressor 35 that rotates at the basic rotation speed N1. Therefore, by this normal control, the charge amount of the battery 40 gradually increases in a range larger than the lower limit charge amount Y between time points t1 and t2 (see chart (d)).

時点t2において目標EGR率R1がV1からV2へと増大すると、不足EGR率(R1-R2)が閾値X1を超えるEGR不足が発生する。これにより、時点t2以降、制御は第1EGR促進制御に移行する。すなわち、送気コンプレッサ35の回転数が不足EGR率(R1-R2)に応じたフィードバック制御値である回転数N2aに設定されるとともに(チャート(b)参照)、発電タービン25の発電量が、目標EGR率R1(=V2)に対応する基本発電量G2に設定される(チャート(c)参照)。チャート(b)に示すように、増大後の目標EGR率R1(=V2)に対応する基本回転数をN2とすると、フィードバック制御による送気コンプレッサ35の回転数N2aは、基本回転数N2よりも大きい値に設定される。ただし、時点t2以降、不足EGR率(R1-R2)は時間経過ととともに小さくなるから(チャート(a)参照)、これに応じて基本回転数N2に対する回転数N2aの増大幅も漸減する(チャート(b)参照)。また、上記のように送気コンプレッサ35が基本回転数N2よりも高い回転数N2aで駆動されることにより、基本発電量G2を上回る電力が送気コンプレッサ35で消費される。これにより、時点t2以降、バッテリ40の充電量は漸減する(チャート(d)参照)。 When the target EGR rate R1 increases from V1 to V2 at time t2, an EGR shortage occurs in which the insufficient EGR rate (R1-R2) exceeds the threshold value X1. As a result, the control shifts to the first EGR promotion control after time t2. That is, the rotational speed of the air supply compressor 35 is set to the rotational speed N2a, which is a feedback control value according to the insufficient EGR rate (R1-R2) (see chart (b)), and the power generation amount of the power generation turbine 25 is The basic power generation amount G2 is set corresponding to the target EGR rate R1 (=V2) (see chart (c)). As shown in chart (b), if the basic rotational speed corresponding to the increased target EGR rate R1 (=V2) is N2, the rotational speed N2a of the air supply compressor 35 under feedback control is lower than the basic rotational speed N2. Set to a large value. However, since the insufficient EGR rate (R1-R2) decreases over time after time t2 (see chart (a)), the amount of increase in rotational speed N2a with respect to basic rotational speed N2 also gradually decreases accordingly (chart (see (b)). Further, as the air supply compressor 35 is driven at the rotation speed N2a higher than the basic rotation speed N2 as described above, the air supply compressor 35 consumes electric power that exceeds the basic power generation amount G2. As a result, the amount of charge of the battery 40 gradually decreases after time t2 (see chart (d)).

時点t2より遅れた時点t3において、バッテリ40の充電量は下限充電量Yまで低下する。これにより、時点t3以降、制御は第2EGR促進制御に移行する。すなわち、送気コンプレッサ35の回転数が不足EGR率(R1-R2)に応じたフィードバック制御値である回転数N2bに設定されるとともに(チャート(b)参照)、発電タービン25の発電量が送気コンプレッサ35での実際の消費電力に対応する発電量G2bに設定される(チャート(c)参照)。送気コンプレッサ35の回転数N2bは、フィードバック制御により、基本回転数N2よりも大きくされ、かつ時間経過とともに漸減される。また、これに合わせて発電タービン25の発電量G2bも、基本発電量G2よりも大きくされ、かつ時間経過とともに漸減される。バッテリ40の充電量は、下限充電量Yに維持される(チャート(d)参照)。 At time t3, which is delayed from time t2, the charge amount of the battery 40 decreases to the lower limit charge amount Y. As a result, control shifts to second EGR promotion control after time t3. That is, the rotational speed of the air supply compressor 35 is set to the rotational speed N2b, which is a feedback control value according to the insufficient EGR rate (R1-R2) (see chart (b)), and the power generation amount of the power generation turbine 25 is set to The power generation amount G2b is set to correspond to the actual power consumption in the air compressor 35 (see chart (c)). The rotational speed N2b of the air supply compressor 35 is made larger than the basic rotational speed N2 by feedback control, and is gradually decreased over time. In addition, in accordance with this, the power generation amount G2b of the power generation turbine 25 is also made larger than the basic power generation amount G2, and gradually decreases over time. The charge amount of the battery 40 is maintained at the lower limit charge amount Y (see chart (d)).

時点t3より遅れた時点t4において、実EGR率R2が目標EGR率R1(=V2)の許容範囲に含まれる値にまで増大する。これにより、時点t4移行、制御は通常制御に移行する。すなわち、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量が、増大後の目標EGR率R1(=V2)に対応する基本回転数N2および基本発電量G2にそれぞれ設定される(チャート(b)(c)参照)。基本発電量G2は、基本回転数N2で回転する送気コンプレッサ35で消費される電力をやや上回る。したがって、この通常制御により、バッテリ40の充電量は、時点t4以降、下限充電量Yから緩やかに漸増する(チャート(d)参照)。 At time t4, which is delayed from time t3, the actual EGR rate R2 increases to a value included in the allowable range of the target EGR rate R1 (=V2). As a result, the control shifts to normal control at time t4. That is, the rotation speed of the air supply compressor 35 and the power generation amount of the power generation turbine 25 are set to the basic rotation speed N2 and the basic power generation amount G2, respectively, which correspond to the increased target EGR rate R1 (=V2) (see chart (b) )(c)). The basic power generation amount G2 slightly exceeds the power consumed by the air supply compressor 35 that rotates at the basic rotation speed N2. Therefore, by this normal control, the charge amount of the battery 40 gradually increases from the lower limit charge amount Y after time t4 (see chart (d)).

時点t4よりも遅れた時点t5において、目標EGR率R1がV2からV3へと低下することにより、過剰EGR率(R2-R1)が閾値X2を超えるEGR過剰が発生する。これにより、時点t5以降、制御はEGR抑制制御に移行する。すなわち、発電タービン25の発電量が過剰EGR率(R2-R1)に応じたフィードバック制御値である発電量G3aに設定されるとともに(チャート(c)参照)、送気コンプレッサ35の回転数が低下後の目標EGR率R1(=V3)に応じた基本回転数N3に設定される(チャート(b)参照)。低下後の目標EGR率R1(=V3)に応じて定まる基本発電量をG3とすると、フィードバック制御による発電タービン25の発電量G3aは、基本発電量G3よりも小さい値に設定される。また、時点t5以降、過剰EGR率(R2-R1)は時間経過ととともに小さくなるから、これに応じて基本発電量G3に対する発電量G3aの低下幅は漸減する。 At time t5, which is later than time t4, the target EGR rate R1 decreases from V2 to V3, thereby causing excess EGR in which the excess EGR rate (R2-R1) exceeds the threshold value X2. As a result, control shifts to EGR suppression control after time t5. That is, the power generation amount of the power generation turbine 25 is set to the power generation amount G3a, which is a feedback control value according to the excess EGR rate (R2-R1) (see chart (c)), and the rotation speed of the air supply compressor 35 is decreased. The basic rotation speed N3 is set according to the subsequent target EGR rate R1 (=V3) (see chart (b)). If the basic power generation amount determined according to the reduced target EGR rate R1 (=V3) is G3, the power generation amount G3a of the power generation turbine 25 under feedback control is set to a value smaller than the basic power generation amount G3. Furthermore, since the excess EGR rate (R2-R1) decreases over time after time t5, the amount of decrease in the power generation amount G3a relative to the basic power generation amount G3 gradually decreases accordingly.

時点t5より遅れた時点t6において、実EGR率R2が目標EGR率R1(=V3)の許容範囲に含まれる値にまで低下する。これにより、時点t6移行、制御は通常制御に移行する。すなわち、送気コンプレッサ35の回転数および発電タービン25の発電量が、低下後の目標EGR率R1(=V3)に対応する基本回転数N3および基本発電量G3にそれぞれ設定される(チャート(b)(c)参照)。 At time t6, which is delayed from time t5, the actual EGR rate R2 decreases to a value included in the allowable range of the target EGR rate R1 (=V3). As a result, the control shifts to normal control at time t6. That is, the rotation speed of the air compressor 35 and the power generation amount of the power generation turbine 25 are set to the basic rotation speed N3 and the basic power generation amount G3, respectively, which correspond to the target EGR rate R1 (=V3) after the decrease (see chart (b) )(c)).

(4)作用等
以上説明したとおり、当実施形態では、EGR通路30に燃料改質触媒33および送気コンプレッサ35が設けられるとともに、改質用インジェクタ32からEGR通路30に噴射された燃料を燃料改質触媒33に導入可能であるため、送気コンプレッサ35の回転制御によってEGR通路30への排気ガスの吸い込み力を調整することができ、燃料改質触媒33に燃料とともに導入されるEGRガスの流量を、運転条件に応じた適切な値に調整することができる。また、排気通路20に発電タービン25が設けられるので、送気コンプレッサ35で消費される電力の少なくとも一部を、排気ガスのエネルギーを利用した発電電力により賄うことができる。このことは、燃料改質触媒33での吸熱反応による燃料改質の効果(燃焼性の改善)と相俟って、エンジンから排出熱を出力に還元する排熱回収の効率を高めるので、エンジンの燃費性能を十分に向上させることができる。
(4) Effects, etc. As explained above, in this embodiment, the EGR passage 30 is provided with the fuel reforming catalyst 33 and the air supply compressor 35, and the fuel injected from the reforming injector 32 into the EGR passage 30 is Since it can be introduced into the reforming catalyst 33, the suction force of exhaust gas into the EGR passage 30 can be adjusted by controlling the rotation of the air supply compressor 35, and the EGR gas introduced into the fuel reforming catalyst 33 together with fuel can be adjusted. The flow rate can be adjusted to an appropriate value depending on the operating conditions. Further, since the power generation turbine 25 is provided in the exhaust passage 20, at least a portion of the power consumed by the air supply compressor 35 can be covered by the power generated using the energy of the exhaust gas. This, together with the fuel reforming effect (improvement of combustibility) due to the endothermic reaction in the fuel reforming catalyst 33, increases the efficiency of exhaust heat recovery that returns exhaust heat from the engine to output. can sufficiently improve fuel efficiency.

また、上記のように燃料改質触媒33に燃料を導入する制御(改質制御)の実行中に、EGRガスの流量が不足していること、つまり目標EGR率R1から実EGR率R2を減じた不足EGR率(R1-R2)が所定の閾値X1を超えるEGR不足が起きていることが確認された場合には、送気コンプレッサ35の回転数を増大させかつ発電タービン25の発電量を増大させるEGR促進制御(ステップS28,S29の第1EGR促進制御またはステップS30,S31の第2EGR促進制御)が実行されるので、EGR不足を速やかに解消して燃料改質のための適切なEGRガス量を確保することができる。すなわち、送気コンプレッサ35の回転数の増大によりEGR通路30への排気ガスの吸い込み力が増大し、かつ発電タービン25の発電量の増大(これによるタービンインペラ27の回転抵抗の増大)により排気通路20内の排気ガスの流通抵抗が増大するので、これら2つの作用が排気通路20からEGR通路30への排気ガスの分流を促進し、これによってEGR不足が速やかに解消される。このように、当実施形態では、EGR不足に陥ってもこれを速やかに解消できるので、燃料改質触媒33に導入されるEGRガスの流量を精度よく調整することができ、当該調整に基づく良好な燃料の改質性能を得ることができる。 In addition, during the execution of the control (reforming control) for introducing fuel into the fuel reforming catalyst 33 as described above, it is possible to detect that the flow rate of EGR gas is insufficient, that is, the actual EGR rate R2 is subtracted from the target EGR rate R1. If it is confirmed that an EGR shortage is occurring where the insufficient EGR rate (R1-R2) exceeds a predetermined threshold value Since the EGR promotion control (the first EGR promotion control in steps S28 and S29 or the second EGR promotion control in steps S30 and S31) is executed, the EGR shortage can be quickly resolved and an appropriate amount of EGR gas for fuel reforming can be achieved. can be ensured. That is, an increase in the number of revolutions of the air supply compressor 35 increases the suction force of exhaust gas into the EGR passage 30, and an increase in the amount of power generated by the power generation turbine 25 (as a result of an increase in the rotational resistance of the turbine impeller 27), the exhaust passage Since the flow resistance of the exhaust gas in the exhaust gas passage 20 increases, these two effects promote the branching of the exhaust gas from the exhaust passage 20 to the EGR passage 30, thereby quickly resolving the EGR shortage. In this way, in this embodiment, even if EGR is insufficient, it can be quickly resolved, and therefore the flow rate of EGR gas introduced into the fuel reforming catalyst 33 can be adjusted with precision, and a good It is possible to obtain excellent fuel reforming performance.

また、上記実施形態では、上記改質制御の実行中に、EGRガスの流量が過剰になっていること、つまり実EGR率R2から目標EGR率R1を減じた過剰EGR率(R2-R2)が所定の閾値X2を超えるEGR過剰が起きていることが確認された場合に、送気コンプレッサ35の回転数を低下させかつ発電タービン25の発電量を低下させるEGR抑制制御(ステップS25,S26)が実行されるので、EGR過剰を速やかに解消して燃料改質のための適切なEGRガス量を確保することができる。すなわち、送気コンプレッサ35の回転数の低下によりEGR通路30への排気ガスの吸い込み力が低下し、かつ発電タービン25の発電量の低下(これによるタービンインペラ27の回転抵抗の低下)により排気通路20内の排気ガスの流通抵抗が低下するので、これら2つの作用が排気通路20からEGR通路30への排気ガスの分流を抑制し、これによってEGR過剰が速やかに解消される。このように、当実施形態では、EGR過剰に陥ってもこれを速やかに解消できるので、燃料改質触媒33に導入されるEGRガスの流量を精度よく調整することができ、当該調整に基づく良好な燃料の改質性能を得ることができる。 Further, in the above embodiment, during execution of the reforming control, the flow rate of EGR gas is excessive, that is, the excess EGR rate (R2-R2) obtained by subtracting the target EGR rate R1 from the actual EGR rate R2 is When it is confirmed that excess EGR exceeding a predetermined threshold value X2 has occurred, EGR suppression control (steps S25, S26) is performed to reduce the rotation speed of the air supply compressor 35 and reduce the amount of power generated by the power generation turbine 25. Since this is executed, excess EGR can be promptly resolved and an appropriate amount of EGR gas for fuel reformation can be secured. That is, the reduction in the rotational speed of the air supply compressor 35 reduces the suction force of exhaust gas into the EGR passage 30, and the reduction in the amount of power generated by the power generation turbine 25 (thereby reducing the rotational resistance of the turbine impeller 27) causes the exhaust passage to Since the flow resistance of the exhaust gas in the exhaust gas passage 20 is reduced, these two effects suppress the branching of the exhaust gas from the exhaust passage 20 to the EGR passage 30, thereby quickly eliminating excess EGR. In this way, in this embodiment, even if there is excessive EGR, it can be quickly resolved, so the flow rate of EGR gas introduced into the fuel reforming catalyst 33 can be adjusted with precision, and the It is possible to obtain excellent fuel reforming performance.

特に、上記実施形態では、EGR促進制御(第1または第2EGR促進制御)の際に、不足EGR率(R1-R2)が閾値X1に対し大きいほど送気コンプレッサ35の回転数が大きく増大するように当該回転数がフィードバック制御されるので、不足EGR率の変化に応じた適切な回転数の調整によりEGR不足を速やかに解消することができる。 In particular, in the above embodiment, during EGR promotion control (first or second EGR promotion control), the rotation speed of the air supply compressor 35 increases more as the insufficient EGR rate (R1-R2) is larger than the threshold value X1. Since the rotational speed is feedback-controlled, the EGR shortage can be quickly resolved by appropriately adjusting the rotational speed according to changes in the insufficient EGR rate.

同様に、EGR抑制制御の際には、過剰EGR率(R2-R1)が閾値X2に対し大きいほど発電タービン25の発電量が大きく低下するように当該発電量がフィードバック制御されるので、過剰EGR率の変化に応じた適切な発電量の調整によりEGR過剰を速やかに解消することができる。また、EGR過剰が起きている状況では、それ以前に多くの排気ガスが流れているはずであり、発電タービン25で十分な発電が行われていた可能性が高い。これに対し、上記実施形態では、EGR率の過剰程度に応じたフィードバック制御により速やかに発電量が減らされるので、無用な発電を回避しつつEGR過剰を早期に解消することができる。 Similarly, during EGR suppression control, the power generation amount of the power generation turbine 25 is feedback-controlled so that the larger the excess EGR rate (R2-R1) is with respect to the threshold value X2, the greater the power generation amount of the power generation turbine 25 is. Excessive EGR can be quickly resolved by appropriately adjusting the amount of power generation in response to changes in the rate. Furthermore, in a situation where excessive EGR occurs, a large amount of exhaust gas should have flowed before that, and it is highly likely that the power generation turbine 25 was generating sufficient power. On the other hand, in the embodiment described above, the amount of power generation is quickly reduced by feedback control according to the degree of excess EGR rate, so that excess EGR can be quickly resolved while avoiding unnecessary power generation.

なお、上記実施形態では、実EGR率を算出する方法として、各気筒2に導入される吸気(新気およびEGRガス)の量を現在のエンジンの運転条件から推定した上で、推定した吸気量とエアフローセンサSN2による新気流量の検出値とに基づいて実EGR率を算出する方法を例示したが、EGR通路30を流通するEGRガスの流量を検出するセンサを設けて当該センサによる検出値に基づき実EGR率を算出することも可能である。 In the above embodiment, as a method of calculating the actual EGR rate, the amount of intake air (fresh air and EGR gas) introduced into each cylinder 2 is estimated from the current engine operating conditions, and then the estimated intake air amount is calculated. The method of calculating the actual EGR rate based on the detected value of the fresh air flow rate by the air flow sensor SN2 has been exemplified. It is also possible to calculate the actual EGR rate based on this.

1 :エンジン本体
10 :吸気通路
20 :排気通路
25 :発電タービン
30 :EGR通路
32 :改質用インジェクタ
33 :燃料改質触媒
35 :送気コンプレッサ
50 :ECU(コントローラ)
X1 :(不足EGR率の)閾値
X2 :(過剰EGR率の)閾値
1: Engine body 10: Intake passage 20: Exhaust passage 25: Power generation turbine 30: EGR passage 32: Reforming injector 33: Fuel reforming catalyst 35: Air supply compressor 50: ECU (controller)
X1: Threshold (of insufficient EGR rate) X2: Threshold (of excess EGR rate)

Claims (6)

エンジン本体と、エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、エンジン本体から排出される排気ガスが流通する排気通路とを備えたエンジンに適用される燃料改質システムであって、
前記吸気通路と前記排気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に燃料を噴射可能な改質用インジェクタと、
前記EGR通路における前記改質用インジェクタの下流側に設けられ、前記改質用インジェクタから噴射された燃料を改質可能な燃料改質触媒と、
前記排気通路に設けられ、当該排気通路を流通する排気ガスのエネルギーにより発電可能な発電タービンと、
前記EGR通路に設けられ、前記発電タービンにより発電された電力により駆動可能な送気コンプレッサと、
前記改質用インジェクタ、前記発電タービン、および前記送気コンプレッサを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記改質用インジェクタに燃料を噴射させる改質制御の実行中に、前記EGR通路を通じて前記排気通路から前記吸気通路に還流される排気ガスであるEGRガスの流量が不足するEGR不足の発生が確認された場合に、前記送気コンプレッサの回転数を増大させかつ前記発電タービンの発電量を増大させるEGR促進制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。
A fuel reforming system applied to an engine comprising an engine body, an intake passage through which intake air introduced into the engine body flows, and an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine body flows,
an EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage;
a reforming injector capable of injecting fuel into the EGR passage;
a fuel reforming catalyst that is provided downstream of the reforming injector in the EGR passage and is capable of reforming the fuel injected from the reforming injector;
a power generation turbine installed in the exhaust passage and capable of generating electricity using the energy of exhaust gas flowing through the exhaust passage;
an air supply compressor that is provided in the EGR passage and can be driven by the electric power generated by the power generation turbine;
A controller that controls the reforming injector, the power generation turbine, and the air supply compressor,
During execution of reforming control for injecting fuel into the reforming injector, the controller detects EGR insufficiency in which the flow rate of EGR gas, which is exhaust gas that is recirculated from the exhaust passage to the intake passage through the EGR passage, is insufficient. 1. A fuel reforming system for an engine, characterized in that when occurrence of the above is confirmed, EGR promotion control is executed to increase the rotational speed of the air supply compressor and increase the amount of power generated by the power generation turbine.
請求項1に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記エンジン本体に導入される吸気に対する前記EGRガスの割合であるEGR率の目標値を目標EGR率、EGR率の実際値を実EGR率、目標EGR率から実EGR率を減じた値を不足EGR率としたとき、前記コントローラは、前記改質制御の実行中に前記不足EGR率を逐次算出するとともに、算出した当該不足EGR率が所定の閾値よりも大きいことが確認された場合に、前記EGR促進制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。
The engine fuel reforming system according to claim 1,
The target value of the EGR rate, which is the ratio of the EGR gas to the intake air introduced into the engine body, is the target EGR rate, the actual value of the EGR rate is the actual EGR rate, and the value obtained by subtracting the actual EGR rate from the target EGR rate is the insufficient EGR. The controller sequentially calculates the insufficient EGR rate during execution of the reforming control, and when it is confirmed that the calculated insufficient EGR rate is larger than a predetermined threshold value, the controller calculates the EGR A fuel reforming system for an engine, characterized in that the system performs acceleration control.
請求項2に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記コントローラは、前記不足EGR率が前記閾値に対し大きいほど前記送気コンプレッサの回転数が大きく増大するように、前記送気コンプレッサの回転数を前記不足EGR率に基づきフィードバック制御する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。
The engine fuel reforming system according to claim 2,
The controller is characterized in that the controller performs feedback control of the rotational speed of the air supply compressor based on the insufficient EGR rate so that the rotational speed of the air supply compressor increases as the insufficient EGR rate is larger than the threshold value. Fuel reforming system for engines.
請求項1~3のいずれか1項に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記コントローラは、前記改質制御の実行中に、前記EGRガスの流量が過剰になるEGR過剰の発生が確認された場合に、前記送気コンプレッサの回転数を低下させかつ前記発電タービンの発電量を低下させるEGR抑制制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。
In the engine fuel reforming system according to any one of claims 1 to 3,
The controller is configured to reduce the rotational speed of the air supply compressor and reduce the power generation amount of the power generation turbine, if occurrence of EGR excess in which the flow rate of the EGR gas is excessive is confirmed during execution of the reforming control. 1. A fuel reforming system for an engine, characterized in that the system executes EGR suppression control that reduces EGR.
請求項4に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記エンジン本体に導入される吸気に対する前記EGRガスの割合であるEGR率の目標値を目標EGR率、EGR率の実際値を実EGR率、実EGR率から目標EGR率を減じた値を過剰EGR率としたとき、前記コントローラは、前記改質制御の実行中に前記過剰EGR率を逐次算出するとともに、算出した当該過剰EGR率が所定の閾値よりも大きいことが確認された場合に、前記EGR抑制制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。
The engine fuel reforming system according to claim 4,
The target value of the EGR rate, which is the ratio of the EGR gas to the intake air introduced into the engine body, is the target EGR rate, the actual value of the EGR rate is the actual EGR rate, and the value obtained by subtracting the target EGR rate from the actual EGR rate is the excessive EGR. The controller sequentially calculates the excess EGR rate during execution of the reforming control, and when it is confirmed that the calculated excess EGR rate is larger than a predetermined threshold value, the controller calculates the excess EGR rate. A fuel reforming system for an engine, characterized in that it performs suppression control.
請求項5に記載のエンジンの燃料改質システムにおいて、
前記コントローラは、前記過剰EGR率が前記閾値に対し大きいほど前記発電タービンの発電量が大きく低下するように、前記発電タービンの発電量を前記過剰EGR率に基づきフィードバック制御する、ことを特徴とするエンジンの燃料改質システム。
The engine fuel reforming system according to claim 5,
The controller is characterized in that the controller performs feedback control on the power generation amount of the power generation turbine based on the excess EGR rate so that the power generation amount of the power generation turbine decreases more as the excess EGR rate is larger than the threshold value. Engine fuel reforming system.
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