JP2006291757A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料改質器を搭載した内燃機関の制御装置に関し、特に、排気ガスの一部の還流ガスに燃料を供給した後に熱で改質して改質ガスを生成し、この改質ガスを吸気通路に供給するようにした排気リフォーマシステムを制御するものに関するものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine equipped with a fuel reformer, and in particular, supplies fuel to a part of the recirculation gas of exhaust gas and then reforms it with heat to generate reformed gas. The present invention relates to an apparatus for controlling an exhaust reformer system that supplies gas to an intake passage.
従来、内燃機関の排気ガスの一部を取り出し、これを吸気系統に還流ガスとして供給し、この還流ガスを吸気に混合させることで燃焼時の最高温度を下げ、排気ガス中のNOxを低減する排気ガス再循環(EGR)システムがある。また、このEGRシステムを改良したシステムとして、近年、還流ガスに燃料の一部を加え、排気ガスに燃料が混合された混合ガスを排気ガスの熱を利用して加熱すると共に改質触媒を通すことで、この混合ガスに吸熱改質反応を行わせ、混合ガスから水素と一酸化炭素を含む改質ガス(リフォーマガス)を生成し、このリフォーマガスを吸気系統に供給することにより、効率の良い排気熱の回収、燃費の向上を図った内燃機関の排気リフォーマシステムが提案されている。 Conventionally, a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is taken out and supplied as a recirculation gas to the intake system, and this recirculation gas is mixed with the intake air to lower the maximum temperature during combustion and to reduce NOx in the exhaust gas. There is an exhaust gas recirculation (EGR) system. As a system improved from this EGR system, in recent years, a part of the fuel is added to the reflux gas, and the mixed gas in which the fuel is mixed with the exhaust gas is heated using the heat of the exhaust gas and the reforming catalyst is passed. Thus, an endothermic reforming reaction is performed on the mixed gas, a reformed gas (reformer gas) containing hydrogen and carbon monoxide is generated from the mixed gas, and the reformer gas is supplied to the intake system. There has been proposed an exhaust reformer system for an internal combustion engine that efficiently recovers exhaust heat and improves fuel efficiency.
このような内燃機関の排気リフォーマシステムとしては、下記特許文献1に記載されたものがある。 An example of such an exhaust reformer system for an internal combustion engine is described in Patent Document 1 below.
上述した従来の内燃機関の排気リフォーマシステムでは、排気ガスの一部を取り出した還流ガスに対して、所定量の燃料を噴射して混合することで混合ガスを生成し、この混合ガスを加熱してから改質触媒を通すことでリフォーマガスを生成している。この場合、還流ガスに対して噴射される燃料量は、内燃機関の運転状態、即ち、回転数と負荷と排気温度に基づいて演算される。 In the conventional exhaust reformer system for an internal combustion engine, a mixed gas is generated by injecting and mixing a predetermined amount of fuel to the recirculated gas from which a part of the exhaust gas is extracted, and the mixed gas is heated. Then, reformer gas is generated by passing the reforming catalyst. In this case, the amount of fuel injected into the recirculated gas is calculated based on the operating state of the internal combustion engine, that is, the rotational speed, load, and exhaust temperature.
ところが、還流ガスに内燃機関の運転状態に基づいて演算された燃料量を混合した混合ガスを加熱してから改質触媒に導入すると、全ての燃料が理想状態まで改質されずに改質触媒にコーキングが発生してしまう。このコーキングとは、改質触媒で燃料が改質されるとき、燃料中の炭素が析出して改質触媒のセルに付着し、改質能力が低下してしまう現象である。そのため、一般的に、還流ガスに供給する実際の燃料量は、内燃機関の運転状態に基づいて理論的に算出した燃料量よりも少なくすることで、コーキングの発生を抑制している。 However, if the mixed gas obtained by mixing the recirculated gas with the fuel amount calculated based on the operating state of the internal combustion engine is heated and then introduced into the reforming catalyst, all the fuel is not reformed to the ideal state, and the reforming catalyst Coking will occur. This coking is a phenomenon in which when the fuel is reformed by the reforming catalyst, carbon in the fuel is deposited and adheres to the cells of the reforming catalyst, and the reforming ability is reduced. For this reason, in general, the actual amount of fuel supplied to the recirculated gas is less than the amount of fuel theoretically calculated based on the operating state of the internal combustion engine, thereby suppressing the occurrence of coking.
しかし、還流ガスに供給する実際の燃料量を、内燃機関の運転状態に基づいて理論的に算出した燃料量よりも少なくすると、コーキングの発生は抑制されるものの、改質触媒での反応で生成されるリフォーマガス量、つまり、水素量も減少してしまい、内燃機関の燃焼を十分に改善することができず、燃費を確実に向上させることができない。 However, if the actual amount of fuel supplied to the reflux gas is less than the amount of fuel theoretically calculated based on the operating state of the internal combustion engine, coking is suppressed, but it is generated by reaction with the reforming catalyst. The amount of reformer gas, that is, the amount of hydrogen is also reduced, so that the combustion of the internal combustion engine cannot be sufficiently improved, and the fuel efficiency cannot be improved reliably.
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、コーキングの発生を抑制すると共に改質ガスの生成効率を向上することで燃費の向上を図った内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention is for solving such a problem, and provides an internal combustion engine control device that improves fuel efficiency by suppressing the occurrence of coking and improving the generation efficiency of reformed gas. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料と酸素を含むガスとからなる混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質手段と、該燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを内燃機関の吸気通路に供給するリフォーマガス供給手段と、湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段の検出結果に基づいて燃料と酸素を含むガスとの混合比率を変更する混合比率変更手段とを具えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the control device for an internal combustion engine of the present invention generates reformer gas by heating and reforming a mixed gas composed of fuel and a gas containing oxygen. Fuel reforming means, reformer gas supply means for supplying reformer gas generated by the fuel reforming means to the intake passage of the internal combustion engine, humidity detecting means for detecting humidity, and detection results of the humidity detecting means And a mixing ratio changing means for changing the mixing ratio of the fuel and the gas containing oxygen.
本発明の内燃機関の制御装置では、酸素を含むガスは前記内燃機関の排気ガスであり、前記内燃機関の回転数と負荷と排気ガス温度に基づいて燃料量が設定され、前記混合比率変更手段は、前記湿度検出手段が検出した湿度の上昇に伴って燃料量を増加することを特徴としている。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the gas containing oxygen is an exhaust gas of the internal combustion engine, a fuel amount is set based on a rotational speed, a load, and an exhaust gas temperature of the internal combustion engine, and the mixing ratio changing means Is characterized in that the amount of fuel is increased as the humidity detected by the humidity detecting means increases.
本発明の内燃機関の制御装置では、前記混合比率変更手段は、前記湿度検出手段が検出した湿度が予め設定された基準値を超えたときに、湿度の上昇に伴って燃料量を増加することを特徴としている。 In the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the mixing ratio changing means increases the fuel amount as the humidity increases when the humidity detected by the humidity detecting means exceeds a preset reference value. It is characterized by.
本発明の内燃機関の制御装置では、酸素を含むガスは前記内燃機関の排気ガスであり、前記内燃機関の回転数と負荷に基づいて改質開始時期が設定され、この改質開始時期は排気ガス温度により補正されることを特徴としている。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the gas containing oxygen is the exhaust gas of the internal combustion engine, and the reform start timing is set based on the rotational speed and load of the internal combustion engine. It is characterized by being corrected by the gas temperature.
本発明の内燃機関の制御装置では、排気ガス温度の上昇により改質開始時期が早まるように補正されることを特徴としている。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is characterized in that the reforming start time is corrected so as to be advanced by an increase in the exhaust gas temperature.
本発明の内燃機関の制御装置では、前記排気ガス温度は、前記内燃機関の周囲環境と燃焼状態により推定されることを特徴としている。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust gas temperature is estimated from an ambient environment and a combustion state of the internal combustion engine.
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料と酸素を含むガスとからなる混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質手段と、この燃料改質手段で生成されたリフォーマガスを内燃機関の吸気通路に供給するリフォーマガス供給手段とを設け、混合比率変更手段は、湿度検出手段が検出した現在の湿度に基づいて燃料と酸素を含むガスとの混合比率を変更する。燃料改質手段では、混合ガスに含まれる水分量が多いほど改質効率が上がるため、湿度変化に応じて燃料量を増減することで適正な改質状態となり、コーキングの発生を抑制することができると共に、改質ガスの生成効率を向上して燃費を向上することができる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, a fuel reforming unit that generates reformer gas by heating and reforming a mixed gas composed of a fuel and a gas containing oxygen, and the fuel reforming unit Reformer gas supply means for supplying the generated reformer gas to the intake passage of the internal combustion engine, and the mixing ratio changing means is configured to convert the fuel and oxygen-containing gas based on the current humidity detected by the humidity detection means. Change the mixing ratio. In the fuel reforming means, as the amount of water contained in the mixed gas increases, the reforming efficiency increases. It is possible to improve the fuel efficiency by improving the generation efficiency of the reformed gas.
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an internal combustion engine control apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図2は、実施例1の内燃機関の制御装置における改質処理を表すフローチャート、図3は、実施例1の内燃機関の制御装置におけるエンジン回転数と負荷により設定される改質領域を表す制御マップ、図4は、実施例1の内燃機関の制御装置における湿度に対する排気噴射量を表す制御マップである。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an internal combustion engine control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a flowchart illustrating reforming processing in the internal combustion engine control apparatus according to Embodiment 1, and FIG. FIG. 4 is a control map showing an exhaust injection amount with respect to humidity in the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment. .
実施例1の内燃機関の制御装置において、図1に示すように、この内燃機関としてのエンジン11はポート噴射式の4気筒型であって、図示しないが、シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されており、複数のシリンダボアにピストンがそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロックの下部にクランクケースが締結され、このクランクケース内にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストンはコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
In the control apparatus for an internal combustion engine of the first embodiment, as shown in FIG. 1, an
シリンダブロックとシリンダヘッドとピストンにより4つの気筒に対応して燃焼室12がそれぞれ構成されており、この各燃焼室12は、上部に吸気ポート13及び排気ポート14が対向して形成されており、この吸気ポート13及び排気ポート14は、図示しない吸気弁及び排気弁によって開閉可能となっている。
そして、吸気管15の下流端部がサージタンク16を介して吸気ポート13に連結されており、この吸気管15の上流端部にはエアクリーナ17が取付けられている。そして、このエアクリーナ17の下流側にスロットル弁18を有する電子スロットル装置19が設けられている。また、各燃焼室12に対応した各吸気ポート13には、燃料を噴射する第1インジェクタ20がそれぞれ装着されており、各第1インジェクタ20は、燃料供給管21を介して図示しない燃料ポンプ及び燃料タンクに連結されている。なお、図示しないが、各燃焼室12には、混合気に着火する点火プラグが装着されている。
The downstream end of the
一方、排気ポート14には、排気管22が連結されており、この排気管22には排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxなどの有害物質を浄化処理する三元触媒23が装着されている。
On the other hand, an
そして、本実施例のエンジン11には、排気ガスの一部の還流ガスに燃料を供給した後に排気熱で改質して改質ガス(リフォーマガス)を生成し、この改質ガスを吸気通路に供給するようにした燃料改質器としての排気リフォーマシステムが搭載されている。
In the
即ち、排気管22における三元触媒23の下流側には、熱交換器を有する燃料改質器(燃料改質手段)24及び燃料蒸発器25が設けられている。また、排気管22における燃料蒸発器25の下流端部には、分岐管26が設けられ、この分岐管26には、リフォーマガスの還流通路(リフォーマガス供給手段)27が連結され、この還流通路27はリフォーマガス制御弁28を有し、端部が吸気管15における電子スロットル装置19の下流側に連結されている。そして、この排気還流通路27は、上流端部に、分岐管26から還流通路27に導入された一部の排気ガスとしての還流ガスに対して燃料を噴射する第2インジェクタ29が設けられ、燃料蒸発器25を貫通すると共に、燃料改質器24に連通している。この燃料改質器24は、排気管22が連通する排ガス通路と、還流通路27が連通する混合ガス通路とが隔壁により仕切られており、混合ガス通路にリフォーマガスを生成する触媒(例えば、Co,Ni,Rh)が設けられている。
That is, a fuel reformer (fuel reforming means) 24 having a heat exchanger and a
なお、本実施例のエンジン11は、第1インジェクタ20により吸気ポート13を流れる吸気に対して噴射される燃料や第2インジェクタ29により還流通路27を流れる排気ガスに対して噴射される燃料を燃焼室12に導入して燃焼させるものであり、第1インジェクタ20による燃料噴射を吸気燃料噴射、第2インジェクタ29による燃料噴射を排気燃料噴射と称して区別する。
The
従って、後述する燃料改質開始条件が成立しないときは、リフォーマガス制御弁28を閉止し、吸気管15から吸気ポート13を通して燃焼室12に導入される吸気に対して、第1インジェクタ20が燃料噴射(吸気燃料噴射)を行い、吸気と燃料とが混合した混合気を燃焼室12に導入して着火して爆発し、排気弁の開閉時に、排気ガスが排気ポート14から排気管22に排出される。
Therefore, when the fuel reforming start condition described later is not satisfied, the reformer
一方、燃料改質開始条件が成立したときは、リフォーマガス制御弁28を開放し、排気管22から一部の排気ガスを分岐管26から還流通路27に導入し、この排気ガスに対して、第2インジェクタ29が燃料噴射(排気燃料噴射)を行う。この場合、排気ガスは酸素を含んでおり、燃料と酸素を含む排気ガスとが混合した混合ガスは、燃料蒸発器25にて、排気管22を流れる排気ガスの熱により蒸発が促進されて気化する。続いて、気化した混合ガスは、燃料改質器24にて、排気ガスの熱により加熱されることで吸熱反応を起こして改質され、下記数式1に示すように、水素と一酸化炭素と窒素とを含むリフォーマガスが生成される。
On the other hand, when the fuel reforming start condition is satisfied, the reformer
そして、燃料改質器24で生成されたリフォーマガスは、リフォーマガス制御弁28の開度によりその供給量が調整され、吸気管15を流れる吸気に対して供給され、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気を燃焼室12に導入して着火して爆発し、排気弁の開閉時に、排気ガスが排気ポート14から排気管22に排出される。この場合、リフォーマガスが水素を含んでいるため、燃焼室12での燃焼効率がよく、燃費を向上することができると共に、NOxの発生を抑制して排気浄化効率を向上することができる。
The reformer gas generated by the
なお、上述の説明では、燃料改質開始条件が成立したときに、リフォーマガス制御弁28を開放してリフォーマガス吸気管15に供給するようにしたが、燃料改質開始条件が成立しないときであっても、エンジン運転状態に応じて、第2インジェクタ29の排気燃料噴射をせずに、リフォーマガス制御弁28を開放することで、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気管15に供給してNOxの発生を抑制するようにしてもよい。
In the above description, when the fuel reforming start condition is satisfied, the reformer
ところで、車両には電子制御ユニット(ECU)30が搭載されており、このECU30は、第1インジェクタ20や点火プラグなどを駆動制御することで、燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを制御可能となっている。即ち、吸気管15の上流側にはエアフローセンサ31が装着されており、計測した吸入空気量をECU30に出力している。また、電子スロットル装置19はスロットルポジションセンサを有しており、現在のスロットル開度をECU30に出力している。更に、クランク角センサ32は、検出した各気筒のクランク角度をECU30に出力し、このECU30は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張(爆発)、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ33が設けられており、現在のアクセル開度をECU30に出力している。
By the way, an electronic control unit (ECU) 30 is mounted on the vehicle, and the
従って、ECU30は、検出した吸入空気量、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。この場合、全体の燃料噴射量とは、第1インジェクタ20及び第2インジェクタ29が噴射する燃料噴射量の合計である。
Accordingly, the
また、ECU30は、第2インジェクタ29やリフォーマガス制御弁28などを駆動制御することで、排気リフォーマシステムを制御可能となっている。即ち、排気管22には、燃料蒸発器25の下流側に位置して排気温度センサ34が設けられており、現在の排気ガス温度をECU30に出力している。また、本実施例では、エンジン負荷を検出するものとして、スロットル開度を検出する電子スロットル装置19のスロットルポジションセンサを適用している。
The
従って、図3に示すように、エンジン負荷(スロットル開度)とエンジン回転数に基づいて予め燃料改質領域が設定されている。また、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットル開度)と排気ガス温度に基づいて、第2インジェクタ29が噴射する排気燃料噴射量が設定されると共に、リフォーマガス制御弁28の開度が設定される。そのため、ECU30は、現在のエンジン11の運転状態が改質領域にあると判定したとき、第2インジェクタ29による排気燃料噴射を実行して所定量の燃料を噴射すると共に、リフォーマガス制御弁28を所定角度開放し、燃料改質器24を用いた燃料改質を開始し、所定量のリフォーマガスを吸気管15に供給する。この場合、エンジン運転状態に基づいて全体の燃料噴射量が設定されており、第2インジェクタ29が排気燃料噴射を実行するとき、第1インジェクタ20は、全体の燃料噴射量から排気燃料噴射量を減算した量の吸気燃料噴射量を噴射することとなる。
Therefore, as shown in FIG. 3, the fuel reforming region is set in advance based on the engine load (throttle opening) and the engine speed. Further, based on the engine speed, the engine load (throttle opening), and the exhaust gas temperature, the exhaust fuel injection amount injected by the
また、本実施例では、第2インジェクタ29による排気燃料噴射量と還流通路27に導入される排気ガスとの混合比率を変更(混合比率変更手段)するようにしている。つまり、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットル開度)と排気ガス温度に基づいて設定された第2インジェクタ29による排気燃料噴射量を、現在の湿度に応じて変更するようにしている。つまり、第2インジェクタ29による実際の排気燃料噴射量を、エンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて設定された理論的な排気燃料噴射量とすると、コーキングが発生しやすいが、このコーキングの発生は燃料中の炭素量と排気ガス中の水分量の比率で起こるものと考えられ、排気ガス中の水分量が多いとコーキングが抑制されると共に、燃料改質器24での反応で生成されるリフォーマガス量(水素量)が増加する傾向にある。そのため、本実施例では、第2インジェクタ29による排気燃料噴射量を現在の湿度に応じて変更している。
In the present embodiment, the mixing ratio between the exhaust fuel injection amount by the
ここでは、湿度を検出する湿度検出手段として、空調制御装置に設けられた湿度センサ35を適用しており、この湿度センサ35が検出した現在の車外の湿度がECU30に出力される。そして、このECU30は、現在湿度と相関関係にある排気ガスの湿度を推定し、図4に示すように、この湿度と排気燃料噴射量との制御マップを用いて設定された排気燃料噴射量を補正する。この場合、検出した湿度が所定湿度hsより低いときには、排気燃料噴射量をエンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて設定された所定量Qsとし、湿度がこの所定湿度hs以上になると、湿度の上昇に応じて排気燃料噴射量を増加させるようにしている。
Here, the
ここで、上述した本実施例の内燃機関の制御装置による改質処理制御について、図2のフローチャートに基づいて詳細に説明する。 Here, the reforming process control by the control apparatus for the internal combustion engine of the present embodiment described above will be described in detail based on the flowchart of FIG.
ステップS11では、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットル開度)と排気ガス温度と湿度を読み込む。ステップS12では、このエンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量を算出する。ステップS13では、現在の湿度hが所定湿度hs以上かどうかを判定し、この湿度hが所定湿度hsより低いときには、排気燃料噴射量を補正せずにステップS15に移行し、湿度hが所定湿度hs以上のときには、ステップS14にて、図4の制御マップに基づいて排気燃料噴射量を補正してからステップS15に移行する。そして、ステップS15では、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットル開度)と排気ガス温度に基づいてリフォーマガス制御弁28の開度を演算する。
In step S11, the engine speed, engine load (throttle opening), exhaust gas temperature, and humidity are read. In step S12, the exhaust fuel injection amount is calculated based on the engine speed, the engine load, and the exhaust gas temperature. In step S13, it is determined whether or not the current humidity h is equal to or higher than the predetermined humidity h s . When the humidity h is lower than the predetermined humidity h s , the process proceeds to step S15 without correcting the exhaust fuel injection amount, and the humidity h is When the humidity is equal to or higher than the predetermined humidity h s , in step S14, the exhaust fuel injection amount is corrected based on the control map of FIG. In step S15, the opening degree of the reformer
ステップS16では、エンジン負荷(スロットル開度)とエンジン回転数から、図3の制御マップに基づいて、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあるかどうかを判定する。そして、このステップS16で、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域になければ、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあれば、ステップS17にて、改質処理を実行する。 In step S16, it is determined from the engine load (throttle opening) and the engine speed based on the control map of FIG. 3 whether the current engine operating state is in the fuel reforming region. In step S16, if the current engine operating state is not in the fuel reforming region, the routine exits without doing anything. On the other hand, if the current engine operating state is in the fuel reforming region, reforming processing is executed in step S17.
即ち、第2インジェクタ29により排気燃料噴射を行うと共に、リフォーマガス制御弁28を開放することで、まず、燃料と排気ガスとが混合した混合ガスを燃料蒸発器25に導入し、混合ガスの蒸発を促進して気化し、次に、気化した混合ガスを燃料改質器24に導入し、排気ガスの熱により加熱して吸熱反応を起こして水素と一酸化炭素と窒素とを含むリフォーマガスを生成する。そして、生成したリフォーマガスを、還流通路27を通してリフォーマガス制御弁28により供給量が調整されてから吸気管15を流れる吸気に供給する。すると、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気が燃焼室12に導入され、この混合気に着火されることで燃焼される。
That is, by performing exhaust fuel injection by the
この場合、リフォーマガスが水素を含んでいるため、燃焼室12での燃焼効率がよく、また、湿度に応じて排気燃料噴射量が補正されることで、コーキングが抑制されると共に燃費が向上される。
In this case, since the reformer gas contains hydrogen, the combustion efficiency in the
このように実施例1の内燃機関の制御装置にあっては、排気ガスに燃料を混合した混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質器24と、この燃料改質器24で生成されたリフォーマガスを吸気管15に供給する還流通路27を設け、ECU30は、湿度センサ35が検出した現在の湿度に基づいて、燃料と排気ガスとの混合比率を変更するようにしている。
Thus, in the control apparatus for an internal combustion engine of the first embodiment, the
従って、燃料改質器24では、混合ガスに含まれる水分量が多いほど改質効率が上がるため、排気ガスの湿度変化に応じて排気燃料噴射量を増減することで適正な改質状態となり、コーキングの発生を抑制することができると共に、リフォーマガスの生成効率を向上して燃費を向上することができる。
Therefore, in the
また、エンジンの回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量を設定し、現在の湿度が予め設定された所定湿度を超えたときに、この湿度の上昇に伴って排気燃料噴射量を増加するようにしている。従って、所定量の燃料を改質することで最低限のリフォーマガス量を確保することができると共に、上昇した湿度分だけ排気燃料噴射量を増加することで、リフォーマガスの生成量を増加することができる。 Also, the exhaust fuel injection amount is set based on the engine speed, the engine load, and the exhaust gas temperature. When the current humidity exceeds a preset predetermined humidity, the exhaust fuel injection is accompanied by the increase in the humidity. Try to increase the amount. Therefore, a minimum reformer gas amount can be secured by reforming a predetermined amount of fuel, and the amount of reformer gas generated is increased by increasing the exhaust fuel injection amount by the increased humidity. can do.
なお、この実施例にて、湿度検出手段として空調制御装置に設けられた湿度センサ35を適用したが、これに限らず、例えば、排気管22に耐熱性の良い湿度センサを装着して排気ガスの湿度を直接計測してもよい。
In this embodiment, the
図5は、本発明の実施例2に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図6は、実施例2の内燃機関の制御装置における改質処理を表すフローチャート、図7は、実施例2の内燃機関の制御装置における排気ガス温度に対する水素濃度を表すグラフ、図8は、実施例2の内燃機関の制御装置におけるエンジン回転数と負荷により設定される改質領域を表す制御マップである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 6 is a flowchart showing reforming processing in the internal combustion engine control apparatus of Embodiment 2, and FIG. FIG. 8 is a control map showing a reforming region set by an engine speed and a load in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment. . In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施例2の内燃機関の制御装置にて、ECU30は、エンジン負荷(スロットル開度)とエンジン回転数に基づいて燃料改質領域を設定している。また、ECU30は、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットル開度)と排気ガス温度に基づいて、第2インジェクタ29が噴射する排気燃料噴射量と、リフォーマガス制御弁28の開度を設定している。そのため、ECU30は、現在のエンジン11の運転状態が改質領域にあると判定したときには、第2インジェクタ29による排気燃料噴射を実行して所定量の燃料を噴射すると共に、リフォーマガス制御弁28を所定角度開放し、燃料改質器24を用いた燃料改質を開始し、所定量のリフォーマガスを吸気管15に供給するようにしている。
In the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment, the
そして、本実施例では、この燃料改質器24による改質開始時期を排気ガス温度により補正するようにしている。図7に示すように、燃料改質器24の出口における排気ガス温度が上昇すると、リフォーマガスにおける水素濃度が高くなっており、この場合、排気ガス温度tsが燃料改質器24の活性化温度となっている。そのため、本実施例では、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいて設定された燃料改質領域(燃料改質開始ライン)を、排気ガス温度に基づいて補正し、この排気ガス温度が高いときには、改質開始時期が早まるように、つまり、燃料改質開始ラインが低回転数及び低負荷側に補正するようにしている。
In this embodiment, the reforming start timing by the
ここで、図5に示すように、三元触媒23には、通常、この三元触媒23の活性化状態や劣化状態を判定するために触媒温度を検出する触媒温度センサ41が設けられており、燃焼を検出するものとして、この触媒温度センサ41を適用している。また、周囲環境を検出するものとして、空調制御装置に設けられた外気温センサ42を適用している。そして、触媒温度センサ41が検出した触媒温度と、外気温センサ42が検出した外気温がECU30に入力されており、このECU30は、この触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定し、図8に示すように、推定した排気ガス温度が所定値より低いときには、燃料改質領域(燃料改質開始ラインL)を高回転数及び高負荷側である燃料改質開始ラインLaとなるように補正し、推定した排気ガス温度が所定値より高いときには、燃料改質領域(燃料改質開始ラインL)を低回転数及び低負荷側である燃料改質開始ラインLbとなるように補正する。
Here, as shown in FIG. 5, the three-
従って、触媒温度や外気温が高いときには、エンジン回転数やエンジン負荷にかかわらず、燃料改質器24の温度が高く十分に活性化しているものと判断し、燃料改質開始ラインLを低回転数及び低負荷側に移行し、燃料改質領域を拡大するようにしている。
Accordingly, when the catalyst temperature and the outside air temperature are high, it is determined that the temperature of the
この場合、触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定したが、周囲環境として外気温に代えて大気圧、湿度などを利用しても良い。また、排気管22に排気ガス温度センサを設けることで、直接排気ガス温度を検出してもよい。
In this case, the exhaust gas temperature is estimated based on the catalyst temperature and the outside air temperature, but atmospheric pressure, humidity, or the like may be used as the surrounding environment instead of the outside air temperature. Further, an exhaust gas temperature sensor may be provided in the
ここで、上述した本実施例の内燃機関の制御装置による改質処理制御について、図6のフローチャートに基づいて詳細に説明する。 Here, the reforming process control by the control device for the internal combustion engine of the present embodiment described above will be described in detail based on the flowchart of FIG.
ステップS21では、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットル開度)と触媒温度と外気温を読み込む。ステップS22では、この触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定し、エンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量を算出する。続いて、ステップS23では、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットル開度)と排気ガス温度に基づいてリフォーマガス制御弁28の開度を演算する。
In step S21, the engine speed, engine load (throttle opening), catalyst temperature, and outside air temperature are read. In step S22, the exhaust gas temperature is estimated based on the catalyst temperature and the outside air temperature, and the exhaust fuel injection amount is calculated based on the engine speed, the engine load, and the exhaust gas temperature. Subsequently, in step S23, the opening degree of the reformer
ステップS24では、触媒温度と外気温に基づいて推定した排気ガス温度により、図8の制御マップを用いて燃料改質領域(燃料改質開始ラインL)を補正する。そして、ステップS25にて、エンジン負荷(スロットル開度)とエンジン回転数から、補正した燃料改質領域の制御マップに基づいて、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあるかどうかを判定する。そして、このステップS25で、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域になければ、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のエンジン運転状態が燃料改質領域にあれば、ステップS26にて、改質処理を実行する。 In step S24, the fuel reforming region (fuel reforming start line L) is corrected using the control map of FIG. 8 based on the exhaust gas temperature estimated based on the catalyst temperature and the outside air temperature. In step S25, it is determined from the engine load (throttle opening) and the engine speed based on the corrected fuel reforming region control map whether the current engine operating state is in the fuel reforming region. . In step S25, if the current engine operating state is not in the fuel reforming region, the routine exits without doing anything. On the other hand, if the current engine operating state is in the fuel reforming region, reforming processing is executed in step S26.
即ち、第2インジェクタ29により排気燃料噴射を行うと共に、リフォーマガス制御弁28を開放することで、まず、燃料と排気ガスとが混合した混合ガスを燃料蒸発器25に導入し、混合ガスの蒸発を促進されて気化し、次に、気化した混合ガスを燃料改質器24に導入し、排気ガスの熱により加熱して吸熱反応を起こして水素と一酸化炭素と窒素とを含むリフォーマガスを生成する。そして、生成したリフォーマガスを、還流通路27を通してリフォーマガス制御弁28により供給量が調整されてから吸気管15を流れる吸気に供給する。すると、吸気とリフォーマガスとが混合した混合気が燃焼室12に導入され、この混合気に着火されることで燃焼される。
That is, by performing exhaust fuel injection by the
この場合、リフォーマガスが水素を含んでいるため、燃焼室12での燃焼効率がよく、また、排気ガス温度に応じて燃料改質領域が補正されることで、改質領域が適正なものとなって改質効率が向上して燃費が向上される。
In this case, since the reformer gas contains hydrogen, the combustion efficiency in the
このように実施例2の内燃機関の制御装置にあっては、排気ガスに燃料を混合した混合ガスを加熱して改質することでリフォーマガスを生成する燃料改質器24と、この燃料改質器24で生成されたリフォーマガスを吸気管15に供給する還流通路27を設け、ECU30は、触媒温度と外気温に基づいて排気ガス温度を推定し、この排気ガス温度に応じて燃料改質領域を補正するようにしている。
Thus, in the control apparatus for the internal combustion engine of the second embodiment, the
従って、燃料改質器24では、排気ガスの温度に応じて燃料改質領域を拡大または縮小することで適正な改質状態となり、コーキングの発生を抑制することができると共に、リフォーマガスの生成効率を向上して燃費を向上することができる。
Therefore, in the
また、排気ガス温度を、既存の装置である触媒温度センサ41が検出した触媒温度と、外気温センサ42が検出した外気温とに基づいて推定しており、別途排気温度センサを設けることなく、排気ガス温度を求めることができ、製造コストの増大を防止することができる。
Further, the exhaust gas temperature is estimated based on the catalyst temperature detected by the
なお、上述した各実施例では、酸素を含むガスをエンジン11の排気ガスとしたが、これに限らず、別途吸入した外気に対して排気燃料噴射を行ってから改質処理をしても良い。また、各実施例では、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいて燃料改質領域を設定し、また、エンジン回転数とエンジン負荷と排気ガス温度に基づいて排気燃料噴射量とリフォーマガス制御弁28の開度を設定しており、エンジン負荷としてスロットル開度を適用したが、これに限らず、アクセル開度、燃料噴射量、吸入空気量、体積効率、筒内圧力などを適用しても良い。
In each of the embodiments described above, the gas containing oxygen is used as the exhaust gas of the
また、各実施例では、内燃機関をポート噴射式エンジンとしたが、燃料を燃焼室に直接噴射する筒内噴射式エンジンであっても良く、この場合、排気通路に三元触媒に加えてリーンNOx触媒を設ける必要がある。 In each embodiment, the internal combustion engine is a port injection type engine, but it may be an in-cylinder injection type engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber. In this case, a lean addition to the three-way catalyst is added to the exhaust passage. It is necessary to provide a NOx catalyst.
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、湿度に基づいて燃料と排気ガスとの混合比率を変更することで、コーキングの発生を抑制するものであり、燃料改質手段を有する内燃機関であれば、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。 As described above, the control device for an internal combustion engine according to the present invention suppresses the occurrence of coking by changing the mixing ratio of the fuel and the exhaust gas based on the humidity, and has the fuel reforming means. Any internal combustion engine can be used for any type of internal combustion engine.
11 エンジン(内燃機関)
12 燃焼室
13 吸気ポート
14 排気ポート
15 吸気管
19 電子スロットル装置
20 第1インジェクタ
22 排気管
23 三元触媒
24 燃料改質器(燃料改質手段)
25 燃料蒸発器
27 還流通路(リフォーマガス供給手段)
28 リフォーマガス制御弁
29 第2インジェクタ
30 電子制御ユニット、ECU(混合比率変更手段)
32 クランク角センサ
33 アクセル開度センサ
34 排気温度センサ
35 湿度センサ(湿度検出手段)
41 触媒温度センサ
42 外気温センサ
11 Engine (Internal combustion engine)
DESCRIPTION OF
25
28 Reformer
32
41
Claims (6)
6. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas temperature is estimated from an ambient environment and a combustion state of the internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005110350A JP2006291757A (en) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005110350A JP2006291757A (en) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006291757A true JP2006291757A (en) | 2006-10-26 |
Family
ID=37412595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005110350A Pending JP2006291757A (en) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006291757A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558005C2 (en) * | 2010-04-21 | 2015-07-27 | ДЖИЭМ Глобал Текнолоджи Оперейшн ЛЛЦ | Method of adjustment of relative humidity in air path of internal combustion engine fitted with low pressure exhaust gas recirculation system |
-
2005
- 2005-04-06 JP JP2005110350A patent/JP2006291757A/en active Pending
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RU2558005C2 (en) * | 2010-04-21 | 2015-07-27 | ДЖИЭМ Глобал Текнолоджи Оперейшн ЛЛЦ | Method of adjustment of relative humidity in air path of internal combustion engine fitted with low pressure exhaust gas recirculation system |
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