JPH0610772A - Hydrogen engine - Google Patents

Hydrogen engine

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Publication number
JPH0610772A
JPH0610772A JP4169136A JP16913692A JPH0610772A JP H0610772 A JPH0610772 A JP H0610772A JP 4169136 A JP4169136 A JP 4169136A JP 16913692 A JP16913692 A JP 16913692A JP H0610772 A JPH0610772 A JP H0610772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
egr
hydrogen
engine
air
passage
Prior art date
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Pending
Application number
JP4169136A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Morimoto
賢治 森本
Eiji Takano
栄二 高野
Hiroshi Kadota
宏 門田
Tsutomu Fukuma
勉 福馬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP4169136A priority Critical patent/JPH0610772A/en
Publication of JPH0610772A publication Critical patent/JPH0610772A/en
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To promote the release of hydrogen gas from hydrogen storage alloy during high load operation of a hydrogen engine during which the demand volume of fuel is large and the engine is operated at an air-fuel ratio such that NOx is like to be emitted, and to prevent earlier ignition so as to sufficiently restrain emission of NOx. CONSTITUTION:In a hydrogen engine fed with hydrogen from a hydrogen storage tank 16 having hydrogen storage alloy which releases hydrogen when it is heated, an EGR passage 30 incorporating an EGR valve 33 is formed, and a heat-exchange part 32 for supplying heat from EGR gas is connected in the EGR passage 30. Further, an ECU 40 controls the air-fuel ratio so as to set it as lambda=1 in a high load range, and controls the EGR valve 33 for supplying EGR gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を有する
水素貯蔵タンクからエンジンのシリンダに水素が供給さ
れるようにした水素エンジンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen engine in which hydrogen is supplied from a hydrogen storage tank having a hydrogen storage alloy to an engine cylinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、水素ガスを燃料として用い、水素
ガス供給用の通路に送られた水素ガスを、圧力調整用の
弁および所定タイミングで開閉するタイミング弁等を介
してエンジンのシリンダに供給するようにした水素エン
ジンは知られている(例えば特公昭58−12458号
公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, hydrogen gas has been used as a fuel, and the hydrogen gas sent to a passage for supplying hydrogen gas is supplied to a cylinder of an engine through a valve for pressure adjustment and a timing valve that opens and closes at a predetermined timing. A hydrogen engine configured to do so is known (for example, Japanese Patent Publication No. 58-12458).

【0003】この種の水素エンジンにおいては、水素ガ
スを貯蔵して水素ガス供給用の通路に随時放出すること
のできる水素貯蔵手段が必要であり、この水素貯蔵手段
として、加熱により水素ガスを放出する水素吸蔵合金を
内蔵するとともに加熱手段を具備した水素貯蔵タンク
は、従来から知られている。例えば特開昭60−248
439号公報には、タンクのケーシング内に水素吸蔵合
金を収納した複数の燃料筒を配置するとともに、ケーシ
ングにエンジンの排気ガスを供給するパイプを接続し、
このパイプより導入される排気ガスで上記燃料筒を加熱
して水素ガスを放出するようにした構造が示されてい
る。
This type of hydrogen engine requires a hydrogen storage means capable of storing hydrogen gas and releasing the hydrogen gas into a passage for supplying hydrogen gas at any time. As the hydrogen storage means, the hydrogen gas is released by heating. A hydrogen storage tank having a built-in hydrogen storage alloy and having a heating means is conventionally known. For example, JP-A-60-248
In Japanese Patent No. 439, a plurality of fuel cylinders containing a hydrogen storage alloy are arranged in a casing of a tank, and a pipe for supplying engine exhaust gas is connected to the casing.
There is shown a structure in which the fuel cylinder is heated by exhaust gas introduced from this pipe to release hydrogen gas.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、水素エンジ
ンは、排気ガスにHC、COが含まれることがないので
エミッションを良くすることができるが、燃焼条件等に
よっては空気中の窒素との反応によるNOxの発生の可
能性はある。その対策として、空燃比をNOxの発生し
易い範囲よりも十分にリーンにし、つまり水素ガスは燃
焼可能な空燃比の範囲が広いので、例えば空気過剰率λ
がλ=2もしくはそれ以上のリーンになるように空燃比
を調整すれば、NOxの発生を抑制し得る。しかし、少
なくともエンジンの高負荷域では、ある程度燃料の割合
を多くして、例えばλ=1程度にすることが、出力上の
要求を満足するために必要となり、この程度の空燃比に
するとNOxが発生し易くなるため、その対策が要求さ
れる。また、この高負荷域では、要求燃料量が多いた
め、水素貯蔵タンクの水素吸蔵合金からの水素ガス放出
を促進することが望まれる。このほかに、水素ガスは着
火性が高いため、過早着火を生じないように配慮するこ
とも必要である。
By the way, since the hydrogen engine does not contain HC and CO in the exhaust gas, it is possible to improve the emission, but depending on the combustion conditions, etc., the reaction with the nitrogen in the air may occur. There is a possibility of NOx generation. As a countermeasure, the air-fuel ratio is made sufficiently leaner than the range where NOx is easily generated, that is, since the range of combustible air-fuel ratio of hydrogen gas is wide, for example, the excess air ratio λ
If the air-fuel ratio is adjusted so that is lean to λ = 2 or more, generation of NOx can be suppressed. However, at least in the high load region of the engine, it is necessary to increase the proportion of fuel to some extent, for example, λ = 1, in order to satisfy the output requirement. Since it is likely to occur, countermeasures are required. Further, in this high load region, since the required fuel amount is large, it is desired to promote the release of hydrogen gas from the hydrogen storage alloy of the hydrogen storage tank. In addition to this, since hydrogen gas has a high ignitability, it is necessary to take care not to cause premature ignition.

【0005】本発明は、上記の事情に鑑み、燃料要求量
が多く、かつNOxが発生し易い空燃比で運転される高
負荷運転時に、水素吸蔵合金からの水素ガス放出を促進
するとともに、過早着火を防止しつつ、NOxの発生を
十分に抑制することができる水素エンジンを提供するこ
とを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention accelerates the release of hydrogen gas from the hydrogen storage alloy during high load operation in which the fuel demand is high and the air-fuel ratio is such that NOx is likely to be generated. An object of the present invention is to provide a hydrogen engine capable of sufficiently suppressing generation of NOx while preventing early ignition.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、加熱により水素を放出する水素吸蔵合金を
有する水素貯蔵タンクと、この水素貯蔵タンクに対する
加熱手段とを備え、上記水素貯蔵タンクからエンジンの
シリンダに水素が供給されるようにした水素エンジンに
おいて、排気通路からエンジンのシリンダにEGRガス
を導くEGR通路を形成し、このEGR通路にEGRガ
ス流通量を調節するEGRバルブを設け、かつ、水素貯
蔵タンクに対してEGRガスの熱を供給する熱交換部分
をEGR通路の途中に介設するとともに、運転状態に応
じて空燃比を制御して高負荷域では空気過剰率λをλ=
1程度以上でλ<2の範囲内に設定する空燃比制御手段
と、少なくとも上記高負荷域で上記EGRガスをエンジ
ンのシリンダに供給するように上記EGRバルブを制御
するEGR制御手段とを設けたものである。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a hydrogen storage tank having a hydrogen storage alloy that releases hydrogen by heating, and heating means for the hydrogen storage tank. In a hydrogen engine in which hydrogen is supplied from a tank to an engine cylinder, an EGR passage for guiding EGR gas from an exhaust passage to an engine cylinder is formed, and an EGR valve for adjusting an EGR gas flow amount is provided in the EGR passage. In addition, a heat exchange part for supplying heat of the EGR gas to the hydrogen storage tank is provided in the middle of the EGR passage, and the air-fuel ratio is controlled according to the operating condition to increase the excess air ratio λ in the high load range. λ =
An air-fuel ratio control means for setting the value within the range of λ <2 at about 1 or more, and an EGR control means for controlling the EGR valve so as to supply the EGR gas to the cylinder of the engine at least in the high load range are provided. It is a thing.

【0007】この構成において、上記空燃比制御手段
は、低負荷域ではλ=2もしくはそれ以上のリーンとな
るように空燃比を制御し、上記EGR制御手段は、低負
荷域ではエンジンのシリンダに対するEGRガスの供給
を停止もしくは減少するようにEGRバルブを制御する
ものであることが好ましい。
In this structure, the air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio so that λ = 2 or more in the low load range, and the EGR control means controls the cylinder of the engine in the low load range. It is preferable to control the EGR valve so as to stop or reduce the supply of EGR gas.

【0008】[0008]

【作用】上記の構成によると、出力確保のため燃料供給
量が多くされるとともに空燃比がNOxの発生し易い空
燃比となる高負荷運転時には、上記熱交換部分での熱交
換により温度が低下したEGRガスがエンジンのシリン
ダへ供給されて、過早着火を防止しつつNOxを抑制す
る作用が得られるとともに、EGRガスから水素貯蔵タ
ンクに対して与えられる熱により水素放出作用が促進さ
れる。
According to the above construction, during the high load operation in which the fuel supply amount is increased to secure the output and the air-fuel ratio becomes the air-fuel ratio in which NOx is easily generated, the temperature is lowered by the heat exchange in the heat exchange section. The above EGR gas is supplied to the cylinder of the engine to obtain the effect of suppressing NOx while preventing premature ignition, and the hydrogen released from the EGR gas to the hydrogen storage tank is promoted.

【0009】[0009]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施例による水素エンジンの全体構造
を示しており、当実施例のエンジンはロータリピストン
エンジンである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the entire structure of a hydrogen engine according to an embodiment of the present invention. The engine of this embodiment is a rotary piston engine.

【0010】ロータリピストンエンジンは、ロータハウ
ジング1とその両側に位置するサイドハウジングとによ
り構成されたシリンダを有し、その内方に、3つの作動
室2を隔成する略三角形状のロータ3を備え、このロー
タ3が偏心軸4に支承されて偏心回転することにより、
各作動室2が容積変化し、オットーサイクルを行うよう
になっている。2ロータのロータリピストンエンジンに
あっては、中間位置のサイドハウジング(インタミディ
エイトハウジング)を挾んでその前後にシリンダが形成
され、それぞれの内方にロータ3が配置されている。図
1では作図の便宜上、2つのシリンダを展開して示して
いる。
The rotary piston engine has a cylinder constituted by a rotor housing 1 and side housings located on both sides of the rotor housing 1, and a substantially triangular rotor 3 which divides three working chambers 2 therein. The rotor 3 is supported by the eccentric shaft 4 and rotates eccentrically,
The volume of each working chamber 2 changes, and an Otto cycle is performed. In a two-rotor rotary piston engine, cylinders are formed in front of and behind the side housing (intermediate housing) at an intermediate position, and a rotor 3 is arranged inside each of them. In FIG. 1, two cylinders are expanded and shown for convenience of drawing.

【0011】サイドハウジングには、空気を供給する吸
気ポート6が、吸気行程の作動室2に臨む位置に設けら
れている。この吸気ポート6には吸気通路7を介して空
気が導かれ、この吸気通路7には、ステップモータ等の
アクチュエータ9によって作動されるスロットル弁8が
設けられるとともに、エアクリーナ10等が配設されて
いる。また、排気行程の作動室2に臨む位置においてロ
ータハウジング1には排気ポート11が形成され、この
排気ポート11に排気通路12が接続されている。爆発
行程の作動室に臨む位置においてロータハウジング1に
は点火プラグ13が取付けられている。
The side housing is provided with an intake port 6 for supplying air at a position facing the working chamber 2 in the intake stroke. Air is guided to the intake port 6 through an intake passage 7, and the intake passage 7 is provided with a throttle valve 8 operated by an actuator 9 such as a step motor and an air cleaner 10 and the like. There is. An exhaust port 11 is formed in the rotor housing 1 at a position facing the working chamber 2 in the exhaust stroke, and an exhaust passage 12 is connected to the exhaust port 11. A spark plug 13 is attached to the rotor housing 1 at a position facing the working chamber in the explosion stroke.

【0012】また、加圧された水素ガスをシリンダ内に
供給するため、上記吸気ポート6とは別個に作動室2内
に開口する水素ポート15を有し、この水素ポート15
は、吸気行程途中から圧縮行程途中まで作動室2に開口
するような位置に設けられている。この水素ポート15
に対し、水素貯蔵タンクであるメタルハイドライドタン
ク(以下MHタンクという)16から燃料供給通路17
を介して水素ガスが供給されるようになっている。
Further, in order to supply the pressurized hydrogen gas into the cylinder, there is provided a hydrogen port 15 which opens into the working chamber 2 separately from the intake port 6, and this hydrogen port 15
Is provided at a position that opens into the working chamber 2 from the middle of the intake stroke to the middle of the compression stroke. This hydrogen port 15
On the other hand, from the metal hydride tank (hereinafter referred to as MH tank) 16 which is a hydrogen storage tank to the fuel supply passage 17
Hydrogen gas is supplied via the.

【0013】上記MHタンク16は、その内部に水素を
吸蔵、放出することのできる水素吸蔵合金を備えてい
る。このMHタンク16に対し、加熱手段として、MH
タンク16内部の加熱用配管(図示せず)とこれに接続
された加熱用水導入通路18および加熱用水導出通路1
9が設けられている。そして、上記加熱用水導入通路1
8の上流端がエンジンのウォータジャケット20の冷却
水流出側に通じる冷却水通路21に接続されるととも
に、上記加熱用水導出通路19の下流端が上記ウォータ
ジャケット20の冷却水流入側に通じる冷却水通路22
に接続されることにより、ウォータジャケット20から
流出した比較的高温の冷却水が加熱用媒体としてMHタ
ンク16に導かれ、加熱後にウォータジャケット側に戻
されるようになっている。上記加熱用水導入通路18に
はこの通路を開閉する電磁弁23が設けられ、加熱用水
導出通路19にはポンプ24が設けられている。
The MH tank 16 has a hydrogen storage alloy capable of storing and releasing hydrogen therein. For this MH tank 16, MH is used as a heating means.
A heating pipe (not shown) inside the tank 16 and a heating water introducing passage 18 and a heating water outlet passage 1 connected to the heating pipe.
9 is provided. Then, the heating water introduction passage 1
The upstream end of 8 is connected to a cooling water passage 21 that communicates with the cooling water outflow side of the water jacket 20 of the engine, and the downstream end of the heating water outlet passage 19 is connected to the cooling water inflow side of the water jacket 20. Passage 22
The cooling water flowing out from the water jacket 20 is guided to the MH tank 16 as a heating medium by being connected to the water jacket 20, and is returned to the water jacket side after heating. The heating water introducing passage 18 is provided with an electromagnetic valve 23 for opening and closing the passage, and the heating water outlet passage 19 is provided with a pump 24.

【0014】上記燃料供給通路17には、圧力調整器2
6、流量調整弁27およびタイミング弁28等が配設さ
れている。上記圧力調整器26は、MHタンク16から
供給される水素ガスを適度の圧力に調圧し、例えば略5
気圧(3〜7気圧)に調圧するようになっている。ま
た、流量調整弁27は、後記ECU40からの制御信号
に応じ、燃料供給通路17の通路面積を変えることによ
り燃料流通量をコントロールするようになっている。
A pressure regulator 2 is provided in the fuel supply passage 17.
6, a flow rate adjusting valve 27, a timing valve 28 and the like are provided. The pressure regulator 26 regulates the hydrogen gas supplied from the MH tank 16 to an appropriate pressure, for example, approximately 5
The pressure is adjusted to atmospheric pressure (3 to 7 atmospheric pressure). Further, the flow rate adjusting valve 27 controls the fuel flow rate by changing the passage area of the fuel supply passage 17 according to a control signal from the ECU 40 described later.

【0015】上記タイミング弁28は、例えば上記水素
ポート15と燃料供給通路17との間の連通部分に位置
する弁体28aを有し、偏心軸4に連動して回転するタ
イミング弁駆動用カムシャフト28bのカムにより上記
弁体28aが開閉作動される。そして、吸気ポート6が
上死点付近で開かれて下死点付近で閉じられるように、
ロータ3の回転に伴う吸気ポート開閉のタイミングが設
定される一方、タイミング弁28は、吸気ポート6が閉
じた後の圧縮行程前半の所定期間に開かれるように、そ
の開閉タイミングが設定されている。このように吸気ポ
ート6が閉じて空気の吸入が終了した時点からタイミン
グ弁28が開かれて水素ガスの供給が開始されるように
しているのは、もし空気吸入行程中に容積率の大きい水
素ガスが吸入されると、空気の流入が阻害され易くなる
とともに、吸気通路7側への水素ガスの流出によるバッ
クファイアが生じる懸念があるためである。
The timing valve 28 has, for example, a valve body 28a located in a communication portion between the hydrogen port 15 and the fuel supply passage 17, and the timing valve drive camshaft rotates in conjunction with the eccentric shaft 4. The valve 28a is opened and closed by a cam 28b. And, so that the intake port 6 is opened near the top dead center and closed near the bottom dead center,
While the timing of opening and closing the intake port due to the rotation of the rotor 3 is set, the opening and closing timing of the timing valve 28 is set so that the timing valve 28 is opened during a predetermined period in the first half of the compression stroke after the intake port 6 is closed. . The reason why the timing valve 28 is opened and the supply of hydrogen gas is started from the time when the intake port 6 is closed and the intake of air is completed is that hydrogen having a large volume ratio is supplied during the air intake process. This is because if the gas is inhaled, the inflow of air is likely to be obstructed and backfire may occur due to the outflow of hydrogen gas to the intake passage 7 side.

【0016】また、図1中に示すとともに図2に要部を
拡大して示すように、排気ガスの一部をEGRガスとし
てエンジンのシリンダに導くEGR通路30が設けられ
ている。このEGR通路30は、一端部が排気通路12
に接続されるとともに、他端部がシリンダに接続され、
サイドハウジングに形成されたEGRポート31を介し
て吸気ポート6に連通している。上記EGR通路30の
途中には、MHタンク16を通る熱交換部分32が設け
られ、この熱交換部分32においてEGRガスの熱がM
Hタンク16の水素吸蔵合金に与えられるようになって
いる。
Further, as shown in FIG. 1 and in an enlarged view of the essential part of FIG. 2, an EGR passage 30 is provided for guiding a part of the exhaust gas to the cylinder of the engine as EGR gas. The EGR passage 30 has an exhaust passage 12 at one end.
And the other end is connected to the cylinder,
It communicates with the intake port 6 through an EGR port 31 formed in the side housing. A heat exchange portion 32 that passes through the MH tank 16 is provided in the middle of the EGR passage 30. In the heat exchange portion 32, the heat of the EGR gas is M
It is designed to be applied to the hydrogen storage alloy of the H tank 16.

【0017】また、上記EGR通路30のシリンダ側の
端部近傍には、EGRガスの流通をコントロールするE
GRバルブ33が設けられている。このEGRバルブ3
3は、ダイヤフラム装置からなる作動部分34を有し、
負圧に応じて作動するようになっており、その作動部分
34は、スロットル弁8より下流の吸気通路7に通じる
負圧導入通路35に接続されている。上記負圧導入通路
35には、EGRバルブ33の作動部分34に与える負
圧を調節するデューティソレノイドバルブ36が設けら
れ、デューティ信号によってデューティソレノイドバル
ブ36が制御されることにより、EGRバルブ33の開
度が制御されるようになっている。
In the vicinity of the cylinder-side end of the EGR passage 30, E which controls the flow of EGR gas is provided.
A GR valve 33 is provided. This EGR valve 3
3 has an actuating portion 34 consisting of a diaphragm device,
It operates according to negative pressure, and its operating portion 34 is connected to a negative pressure introducing passage 35 that communicates with the intake passage 7 downstream of the throttle valve 8. A duty solenoid valve 36 for adjusting the negative pressure applied to the operating portion 34 of the EGR valve 33 is provided in the negative pressure introduction passage 35, and the duty solenoid valve 36 is controlled by a duty signal to open the EGR valve 33. The degree is controlled.

【0018】40は水素供給の制御およびEGRの制御
等を行なうコントロールユニット(ECU)である。こ
のECU40には、エンジン回転数を検出する回転数セ
ンサ41、アクセル開度(アクセルペダルの踏み込み
量)を検出するアクセル開度センサ42、圧力調整器2
6の下流の燃料供給通路内の圧力を検出する圧力センサ
43、排気通路12中の酸素濃度の検出によって空燃比
を検出する空燃比センサ44等からの各検出信号が入力
されている。そしてECU40から、上記流量調整弁2
7、上記EGRバルブ33に対する負圧導入通路35の
デューティソレノイドバルブ36、上記電磁弁23およ
びポンプ24、スロットル弁8のアクチュエータ9等
に、それぞれを制御する信号が出力されている。
Reference numeral 40 denotes a control unit (ECU) that controls hydrogen supply and EGR. The ECU 40 includes a rotation speed sensor 41 for detecting an engine rotation speed, an accelerator opening degree sensor 42 for detecting an accelerator opening degree (depression amount of the accelerator pedal), and a pressure regulator 2.
Detection signals from a pressure sensor 43 that detects the pressure in the fuel supply passage downstream of 6, an air-fuel ratio sensor 44 that detects the air-fuel ratio by detecting the oxygen concentration in the exhaust passage 12, and the like are input. From the ECU 40, the flow rate adjusting valve 2
7. Signals for controlling the duty solenoid valve 36 in the negative pressure introducing passage 35 for the EGR valve 33, the solenoid valve 23 and the pump 24, the actuator 9 of the throttle valve 8 and the like are output.

【0019】上記ECU40は、運転状態に応じて空燃
比を制御する空燃比制御手段と、EGR制御手段とを含
んでいる。空燃比制御手段としてECU40は、上記回
転数センサ41およびアクセル開度センサ42等で検出
される運転状態と空燃比センサ44によって検出される
空燃比とに基づき、スロットル弁8を制御するととも
に、上記流量調整弁27を制御することにより空燃比を
制御する。この場合、空燃比を空気過剰率λで示すと、
高負荷側の運転領域では出力性能確保のためλ=1程度
以上でλ<2の範囲内の空燃比とし、低負荷側の運転領
域では燃費およびエミッションの改善に有利なようにλ
=2もしくはそれ以上のリーンな空燃比に制御する。例
えば、図3に示すように、高負荷側の運転領域Aでλ=
1とし、中負荷の運転領域Bではλ=2、低負荷の運転
領域Cではλ=3というように、低負荷側ほど空燃比リ
ーンにしていくものとする。そして、このような運転状
態に応じた空燃比のマップを予め記憶し、これに基づい
て空燃比の制御を行なうようになっている。
The ECU 40 includes an air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio according to the operating condition and an EGR control means. As the air-fuel ratio control means, the ECU 40 controls the throttle valve 8 on the basis of the operating state detected by the rotation speed sensor 41, the accelerator opening sensor 42, etc. and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 44. The air-fuel ratio is controlled by controlling the flow rate adjusting valve 27. In this case, if the air-fuel ratio is represented by the excess air ratio λ,
In order to secure output performance in the operating region on the high load side, the air-fuel ratio should be within the range of λ <2 when λ = 1 or more, and in the operating region on the low load side, λ should be advantageous to improve fuel efficiency and emissions.
Control to a lean air-fuel ratio of 2 or more. For example, as shown in FIG. 3, in the operating region A on the high load side, λ =
The air-fuel ratio becomes leaner toward the lower load side, such as λ = 2 in the medium load operating range B and λ = 3 in the low load operating range C. Then, an air-fuel ratio map corresponding to such an operating state is stored in advance, and the air-fuel ratio is controlled based on this map.

【0020】また、EGR制御手段としてECU40
は、上記回転数センサ41およびアクセル開度センサ4
2等で検出される運転状態に基づき、少なくともλ=1
とされる高負荷側の特定運転領域AでEGRを行なうも
のとし、例えばこの運転領域AでEGRを行なう一方、
λ=2とされる中負荷の運転領域Bおよびλ=3とされ
る低負荷の運転領域CではEGRを停止するようになっ
ている。なお、上記の中,低負荷の運転領域B,Cでは
必ずしも完全にEGRを停止しなくてもよく、中負荷の
運転領域Bでは高負荷の運転領域Aにある場合と比べて
EGR率を減少させ、低負荷の運転領域CではさらにE
GR率を減少させ、もしくは停止させるように制御して
もよい。
Further, the ECU 40 serves as EGR control means.
Is the rotation speed sensor 41 and the accelerator opening sensor 4
At least λ = 1 based on the operating state detected by 2 etc.
It is assumed that the EGR is performed in the specific operating region A on the high load side, and for example, the EGR is performed in this operating region A,
The EGR is stopped in the medium load operating range B where λ = 2 and the low load operating range C where λ = 3. It should be noted that the EGR rate does not necessarily have to be completely stopped in the medium and low load operating regions B and C, and the EGR rate is reduced in the medium load operating region B as compared to the case in the high load operating region A. In the low load operating range C, E
The GR rate may be controlled to be reduced or stopped.

【0021】また、ECU40は、上記圧力センサ43
等からの信号に応じ、上記電磁弁23およびポンプ24
を制御することによってエンジン冷却水によるMHタン
ク16の加熱作用をコントロールし、これにより水素ガ
ス放出量を制御しており、EGRが行なわれているとき
にはEGRガスによる加熱とエンジン冷却水による加熱
とで要求量に見合う水素ガスが放出されるようにしてい
る。
Further, the ECU 40 uses the pressure sensor 43.
The solenoid valve 23 and the pump 24 according to the signal from the
Control the heating action of the MH tank 16 by the engine cooling water, thereby controlling the amount of hydrogen gas released. When EGR is performed, heating by the EGR gas and heating by the engine cooling water are performed. The hydrogen gas is released so as to meet the required amount.

【0022】このような当実施例の水素エンジンによる
と、MHタンク16の水素吸蔵合金が加熱に応じて水素
ガスを放出し、この水素ガスが燃料供給通路17を通
り、圧力調整器26、流量調整弁27およびタイミング
弁28を経てエンジンのシリンダに供給される。
According to the hydrogen engine of this embodiment as described above, the hydrogen storage alloy of the MH tank 16 releases hydrogen gas in response to heating, and this hydrogen gas passes through the fuel supply passage 17, the pressure regulator 26 and the flow rate. It is supplied to the cylinder of the engine through the adjusting valve 27 and the timing valve 28.

【0023】そして、運転状態に応じた空燃比の制御に
より、高負荷の運転領域Aでは、λ=1に調整されつ
つ、吸入空気量の増加に応じて水素ガス供給量が多くさ
れる。この場合に、運転状態に応じたEGR制御により
EGRバルブ33が開かれ、排気通路12からEGR通
路30に導出されたEGRガスが、熱交換部分32を通
過した後エンジンのシリンダに供給されることにより、
過早着火が防止されつつNOxが抑制され、かつ、MH
タンク16での水素ガス放出が促進される。
By controlling the air-fuel ratio according to the operating state, in the high load operating region A, the hydrogen gas supply amount is increased in accordance with the increase of the intake air amount while being adjusted to λ = 1. In this case, the EGR valve 33 is opened by EGR control according to the operating state, and the EGR gas led to the EGR passage 30 from the exhaust passage 12 is supplied to the cylinder of the engine after passing through the heat exchange portion 32. Due to
Premature ignition is prevented, NOx is suppressed, and MH
Hydrogen gas release in the tank 16 is promoted.

【0024】つまり、EGRを行なわない場合の空燃比
とNOx発生量との関係は図4のようになり、NOx発
生量はλ=1付近で増大する(λ=1よりも多少リーン
側で最大となる)ので、上記高負荷の運転領域Aでは本
来的にNOxの発生量が多くなる傾向がある。これに対
し、EGRが行なわれることにより、不活性成分により
燃焼温度の上昇が抑制されることでNOxが抑制され
る。この場合、作動室2に流入するEGRガスの温度が
高いと過早着火を招き易くなるが、EGRガスが上記熱
交換部分32を通ってここで熱が奪われ、十分に温度が
低くなったEGRガスがシリンダに供給されることによ
り、過早着火が防止され、かつ、燃焼温度を引き下げて
NOxを抑制する作用も大幅に高められる。
That is, the relationship between the air-fuel ratio and the NOx generation amount when EGR is not performed is as shown in FIG. 4, and the NOx generation amount increases in the vicinity of λ = 1 (maximum slightly on the lean side from λ = 1. Therefore, in the high load operation region A, the amount of NOx originally generated tends to increase. On the other hand, when EGR is performed, NOx is suppressed by suppressing an increase in combustion temperature due to the inactive component. In this case, if the temperature of the EGR gas flowing into the working chamber 2 is high, premature ignition is likely to be caused, but the EGR gas passes through the heat exchange portion 32 and the heat is taken away here, and the temperature becomes sufficiently low. By supplying the EGR gas to the cylinder, premature ignition is prevented, and the effect of lowering the combustion temperature and suppressing NOx is significantly enhanced.

【0025】また、上記熱交換部分32でEGRガスか
ら奪われた熱がMHタンク16に与えられることによ
り、水素吸蔵合金の加熱が助勢され、水素の放出が促進
される。従って、高負荷域で要求に応じた水素供給量が
確保される。
Further, the heat taken from the EGR gas in the heat exchange portion 32 is given to the MH tank 16, so that the heating of the hydrogen storage alloy is assisted and the release of hydrogen is promoted. Therefore, the required hydrogen supply amount is secured in the high load region.

【0026】一方、低負荷側(中負荷ないし低負荷)の
運転領域B、Cでは、空燃比がλ=2もしくはそれ以上
にリーンにされ、この程度にまでリーンになると、本来
的にNOxが大幅に減少する(図4参照)。そこで、こ
れらの運転領域B,Cでは、EGRが停止もしくは減少
され、これによって燃焼安定性が高められる。
On the other hand, in the operating regions B and C on the low load side (medium load or low load), the air-fuel ratio is made lean to λ = 2 or more, and when it becomes lean to this extent, NOx is essentially emitted. Significantly reduced (see Figure 4). Therefore, in these operating regions B and C, EGR is stopped or reduced, and thereby combustion stability is enhanced.

【0027】図5は本発明の別の実施例を示し、この実
施例では、MHタンク16に対するEGRガスの熱の供
給を、熱交換器50を介して間接的に行なうようにして
いる。すなわち、MHタンク16の外部に熱交換部分と
しての熱交換器50を設け、EGRガスがこの熱交換器
50を通ってシリンダ側に送られるようにEGR通路3
0が形成されるとともに、補助加熱用水を水タンク52
と熱交換器50とMHタンク16の内部の配管51aと
にわたって循環させるように補助加熱用水通路51が形
成されている。この補助加熱用水通路51には、流量調
節可能なポンプ53が設けられ、EGRガスの供給が停
止される場合は、ECU40からの信号で上記ポンプ5
3が停止されるようになっている。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the heat of the EGR gas is supplied to the MH tank 16 indirectly via the heat exchanger 50. That is, the heat exchanger 50 as a heat exchange portion is provided outside the MH tank 16, and the EGR passage 3 is provided so that the EGR gas is sent to the cylinder side through the heat exchanger 50.
0 is formed and the auxiliary heating water is supplied to the water tank 52.
The auxiliary heating water passage 51 is formed so as to circulate between the heat exchanger 50 and the pipe 51a inside the MH tank 16. The auxiliary heating water passage 51 is provided with a pump 53 whose flow rate can be adjusted. When the supply of EGR gas is stopped, the pump 5 is activated by a signal from the ECU 40.
3 is to be stopped.

【0028】この実施例による場合でも、高負荷時はλ
=1程度に空燃比が制御されるとともに、EGRが行な
われるが、この場合に、上記熱交換器50においてEG
Rガスと補助加熱用水との間で熱交換が行なわれること
により、EGRガスの温度が低下するとともに、補助加
熱用水の温度が上昇し、その高温の水がMHタンク16
に供給されて加熱が行なわれる。その他の構成、作用は
図1,図2の実施例と同様である。
Even in the case of this embodiment, when the load is high, λ
The air-fuel ratio is controlled to about = 1 and EGR is performed. In this case, in the heat exchanger 50, EG
By exchanging heat between the R gas and the auxiliary heating water, the temperature of the EGR gas lowers and the temperature of the auxiliary heating water rises, and the high-temperature water becomes MH tank 16
And is heated. Other configurations and operations are similar to those of the embodiment shown in FIGS.

【0029】なお、本発明はロータリピストンエンジン
に限らず、レシプロエンジンにも適用することができ
る。
The present invention can be applied not only to the rotary piston engine but also to a reciprocating engine.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明は、加熱により水素を放出する水
素吸蔵合金を有する水素貯蔵タンクから水素が供給され
る水素エンジンにおいて、EGRバルブを具備したEG
R通路を形成し、かつ、水素貯蔵タンクに対してEGR
ガスの熱を供給する熱交換部分をEGR通路の途中に介
設するとともに、λ=1程度以上でλ<2の範囲内に空
燃比が制御される高負荷域で、EGRガスの供給を行な
うようにしているため、高負荷域での燃料供給とNOx
の抑制とを効果的に行なうことができる。とくに上記熱
交換部分により、EGRガスの熱を利用して水素放出を
促進するとともにEGRガスを冷却し、過早着火を防止
しつつNOx抑制作用を高めることができる。
The present invention provides an EG equipped with an EGR valve in a hydrogen engine in which hydrogen is supplied from a hydrogen storage tank having a hydrogen storage alloy that releases hydrogen when heated.
R passage is formed and EGR is performed for the hydrogen storage tank.
A heat exchange part for supplying heat of gas is provided in the middle of the EGR passage, and EGR gas is supplied in a high load region where the air-fuel ratio is controlled within a range of λ <2 when λ = 1 or more. Therefore, fuel supply and NOx in the high load range
Can be effectively suppressed. In particular, the heat exchanging portion makes it possible to utilize the heat of the EGR gas to accelerate the release of hydrogen, cool the EGR gas, and prevent premature ignition while enhancing the NOx suppressing action.

【0031】また、上記構成において、低負荷域では、
λ=2もしくはそれ以上にリーンとなるように空燃比を
制御するとともに、EGRガスの供給を停止もしくは減
少するようにすれば(請求項2)、低負荷域ではNOx
を抑制しつつ燃焼安定性を確保することができる。
In the above structure, in the low load range,
When the air-fuel ratio is controlled so as to be lean to λ = 2 or more, and the supply of EGR gas is stopped or reduced (claim 2), NOx in the low load range is obtained.
It is possible to secure combustion stability while suppressing the above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による水素エンジンの全体構
造の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of the entire structure of a hydrogen engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】同エンジンの一部分の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a part of the engine.

【図3】運転状態に応じた空燃比制御およびEGR制御
についての運転領域区分の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of operating region divisions for air-fuel ratio control and EGR control according to operating conditions.

【図4】空燃比とNOx発生量との関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an air-fuel ratio and a NOx generation amount.

【図5】本発明の別の実施例による水素エンジンの全体
構造の概略図である。
FIG. 5 is a schematic view of the entire structure of a hydrogen engine according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 排気通路 16 MHタンク(水素貯蔵タンク) 17 燃料供給通路 30 EGR通路 32 熱交換部分 33 EGRバルブ 40 ECU 50 熱交換器 12 exhaust passage 16 MH tank (hydrogen storage tank) 17 fuel supply passage 30 EGR passage 32 heat exchange part 33 EGR valve 40 ECU 50 heat exchanger

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 43/00 N 7536−3G (72)発明者 福馬 勉 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI technical display location F02D 43/00 N 7536-3G (72) Inventor Tsutomu Fukuma 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture No. Mazda Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱により水素を放出する水素吸蔵合金
を有する水素貯蔵タンクと、この水素貯蔵タンクに対す
る加熱手段とを備え、上記水素貯蔵タンクからエンジン
のシリンダに水素が供給されるようにした水素エンジン
において、排気通路からエンジンのシリンダにEGRガ
スを導くEGR通路を形成し、このEGR通路にEGR
ガス流通量を調節するEGRバルブを設け、かつ、水素
貯蔵タンクに対してEGRガスの熱を供給する熱交換部
分をEGR通路の途中に介設するとともに、運転状態に
応じて空燃比を制御して高負荷域では空気過剰率λをλ
=1程度以上でλ<2の範囲内に設定する空燃比制御手
段と、少なくとも上記高負荷域で上記EGRガスをエン
ジンのシリンダに供給するように上記EGRバルブを制
御するEGR制御手段とを設けたことを特徴とする水素
エンジン。
1. A hydrogen storage tank having a hydrogen storage alloy that releases hydrogen by heating, and a heating means for the hydrogen storage tank, wherein hydrogen is supplied from the hydrogen storage tank to a cylinder of an engine. In the engine, an EGR passage for guiding EGR gas from the exhaust passage to the cylinder of the engine is formed, and the EGR passage is formed in this EGR passage.
An EGR valve that adjusts the gas flow rate is provided, and a heat exchange part that supplies heat of the EGR gas to the hydrogen storage tank is provided in the middle of the EGR passage, and the air-fuel ratio is controlled according to the operating state. The excess air ratio λ in the high load area
= 1 or more and an air-fuel ratio control means for setting within a range of λ <2, and an EGR control means for controlling the EGR valve so as to supply the EGR gas to the cylinder of the engine at least in the high load range. A hydrogen engine characterized by that.
【請求項2】 上記空燃比制御手段は、低負荷域ではλ
=2もしくはそれ以上のリーンとなるように空燃比を制
御し、上記EGR制御手段は、低負荷域ではエンジンの
シリンダに対するEGRガスの供給を停止もしくは減少
するようにEGRバルブを制御するものとした請求項1
記載の水素エンジン。
2. The air-fuel ratio control means has a λ in a low load range.
The air-fuel ratio is controlled to be leaner than or equal to 2 or more, and the EGR control means controls the EGR valve so as to stop or reduce the supply of EGR gas to the cylinder of the engine in the low load region. Claim 1
The described hydrogen engine.
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