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JP4196897B2 - Control device for hydrogenated internal combustion engine - Google Patents
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JP4196897B2 - Control device for hydrogenated internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置に関し、特に、燃焼騒音を水素添加割合の増減によって抑制する技術に関する。   The present invention relates to a control device for a hydrogenated internal combustion engine that can be operated using gasoline and hydrogen as fuel, and more particularly to a technique for suppressing combustion noise by increasing or decreasing the hydrogen addition rate.

従来、例えば特許文献1に開示されるように、ガソリンとともに水素を内燃機関の燃料として使用する技術が知られている。水素は燃焼性に優れているため、ガソリンに水素を添加することでノッキングを抑制して出力や燃費を向上させることができる。
特開2004−116398号公報 特開平6−200805号公報
Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1, a technique of using hydrogen as a fuel for an internal combustion engine together with gasoline is known. Since hydrogen is excellent in combustibility, adding hydrogen to gasoline can suppress knocking and improve output and fuel consumption.
JP 2004-116398 A JP-A-6-200805

ところで、内燃機関では、燃焼室内で燃料が燃焼する際に騒音が発生する。この燃焼騒音は、燃焼に伴う筒内圧力の上昇が急激なほど大きくなる傾向がある。上記従来技術のようにガソリンに水素を添加する内燃機関の場合、燃焼性の良い水素が添加される分、ガソリンのみを使用する場合に比較して筒内圧力は上昇しやすい。このため、水素の添加の程度によっては、筒内圧力の急激な上昇によって燃焼騒音が過大になってしまう可能性がある。なお、燃焼騒音を抑制する方法として水素の添加量を減らすことが考えられるが、単に水素の添加量を減量しただけでは、総発熱量の減少によって必要なトルクを得られなくなってしまう。   By the way, in an internal combustion engine, noise is generated when fuel burns in the combustion chamber. This combustion noise tends to increase as the increase in in-cylinder pressure accompanying combustion increases more rapidly. In the case of an internal combustion engine in which hydrogen is added to gasoline as in the above-described prior art, the in-cylinder pressure is likely to increase as compared with the case where only gasoline is used, because hydrogen with good combustibility is added. For this reason, depending on the degree of addition of hydrogen, combustion noise may become excessive due to a rapid rise in the in-cylinder pressure. Although it is conceivable to reduce the amount of hydrogen added as a method for suppressing combustion noise, simply reducing the amount of hydrogen added makes it impossible to obtain the required torque due to a decrease in the total calorific value.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トルクを低下させることなく燃焼騒音を抑制できるようにした水素添加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 has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a hydrogenated internal combustion engine that can suppress combustion noise without reducing torque.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に応じて決定された割合でガソリンと水素の噴射量制御を行う燃料噴射量制御手段と、
前記内燃機関の燃焼騒音の大きさに係わる指標値を検出する騒音レベル検出手段と、
前記騒音レベル検出手段により検出された燃焼騒音の大きさに係わる指標値が所定値を超えたときには、水素添加割合を減少側に補正する水素添加割合補正手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention provides a control device for a hydrogenated internal combustion engine operable with gasoline and hydrogen as fuels.
Fuel injection amount control means for performing injection amount control of gasoline and hydrogen at a ratio determined according to the operating state of the internal combustion engine;
Noise level detection means for detecting an index value related to the magnitude of combustion noise of the internal combustion engine;
A hydrogen addition ratio correction means for correcting the hydrogen addition ratio to a decreasing side when an index value related to the magnitude of combustion noise detected by the noise level detection means exceeds a predetermined value;
It is characterized by having.

第2の発明は、上記第1の発明において、前記騒音レベル検出手段は前記内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力センサであり、前記筒内圧力センサにより検出される筒内圧力の上昇率が燃焼騒音の大きさに係わる指標値として用いられることを特徴としている。   In a second aspect based on the first aspect, the noise level detecting means is an in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of the internal combustion engine, and an increase in the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor. The rate is used as an index value related to the magnitude of combustion noise.

第3の発明は、上記第1の発明において、前記騒音レベル検出手段は前記内燃機関から発生する音を検出する音センサであり、前記音センサにより検出される音の大きさが燃焼騒音の大きさに係わる指標値として用いられることを特徴としている。   According to a third invention, in the first invention, the noise level detecting means is a sound sensor for detecting a sound generated from the internal combustion engine, and a loudness detected by the sound sensor is a magnitude of a combustion noise. It is characterized by being used as an index value related to the above.

第4の発明は、上記第1乃至第3の何れか1つの発明において、前記燃料噴射量制御手段は、前記内燃機関の運転状態から前記内燃機関の負荷率の目標値を決定する目標負荷率設定手段と、前記内燃機関の運転状態から水素の添加割合を決定する水素添加割合設定手段とを含み、目標負荷率と水素添加割合からガソリンと水素のそれぞれが分担する負荷率を演算し、ガソリンが分担する負荷率からガソリン噴射量を決定するとともに、水素が分担する負荷率から水素噴射量を決定するように構成されていることを特徴としている。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the fuel injection amount control means determines a target value of a load factor of the internal combustion engine from an operating state of the internal combustion engine. Setting means and a hydrogen addition ratio setting means for determining a hydrogen addition ratio from the operating state of the internal combustion engine, calculating a load factor shared by gasoline and hydrogen from the target load factor and the hydrogen addition ratio, The fuel injection amount is determined from the load factor shared by the fuel, and the hydrogen injection amount is determined from the load factor shared by the hydrogen.

第1の発明によれば、燃焼騒音の大きさに係わる指標値が所定値を超えたら水素添加割合が減少側に補正されるので、燃焼速度が抑えられて筒内圧力の上昇率は低下する。これにより、燃焼騒音が過大になることは防止される。また、水素噴射量が減量された分、ガソリン噴射量が増量されるので、内燃機関から出力されるトルクの低下は抑制される。   According to the first aspect of the invention, when the index value related to the magnitude of the combustion noise exceeds a predetermined value, the hydrogen addition ratio is corrected to the decrease side, so that the combustion rate is suppressed and the increase rate of the in-cylinder pressure is decreased. . This prevents the combustion noise from becoming excessive. Further, since the gasoline injection amount is increased by the amount by which the hydrogen injection amount is reduced, a decrease in torque output from the internal combustion engine is suppressed.

第2の発明によれば、内燃機関の他の制御に用いられる筒内圧力センサを利用することができるので、コストをかけることなく燃焼騒音を制御することが可能になる。   According to the second aspect of the present invention, the in-cylinder pressure sensor used for other control of the internal combustion engine can be used, so that combustion noise can be controlled without incurring costs.

第3の発明によれば、燃焼騒音を直接検出して水素添加割合にフィードバックすることができるので、乗員の聴感に合った燃焼騒音の制御を実現することができる。   According to the third aspect of the invention, combustion noise can be directly detected and fed back to the hydrogen addition rate, so that combustion noise control that matches the audibility of the occupant can be realized.

また、第4の発明によれば、水素噴射量とガソリン噴射量は目標負荷率を前提として決定されるので、内燃機関から出力されるトルクの低下はより確実に抑制される。   According to the fourth aspect of the invention, since the hydrogen injection amount and the gasoline injection amount are determined on the assumption of the target load factor, a decrease in torque output from the internal combustion engine is more reliably suppressed.

以下、図1乃至図5を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態としての制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関2は内部にピストン8が配置されたシリンダブロック6と、シリンダブロック6に組み付けられたシリンダヘッド4を備えている。ピストン8の上面からシリンダヘッド4までの空間は燃焼室10を形成しており、この燃焼室10に連通するように吸気ポート18と排気ポート20がシリンダヘッド4に形成されている。吸気ポート18と燃焼室10との接続部には、吸気ポート18と燃焼室10との連通状態を制御する吸気バルブ12が設けられ、排気ポート20と燃焼室10との接続部には、排気ポート20と燃焼室10との連通状態を制御する排気バルブ14が設けられている。また、燃焼室10の頂部には、図示していない点火プラグとともに燃焼室10内の圧力(筒内圧力)を検出する筒内圧力センサ76が取り付けられている。本実施形態では、筒内圧力センサ76は全ての気筒にではなく、特定の代表気筒にのみ取り付けられているものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device according to an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine 2 includes a cylinder block 6 in which a piston 8 is disposed, and a cylinder head 4 assembled to the cylinder block 6. A space from the upper surface of the piston 8 to the cylinder head 4 forms a combustion chamber 10, and an intake port 18 and an exhaust port 20 are formed in the cylinder head 4 so as to communicate with the combustion chamber 10. An intake valve 12 for controlling the communication state between the intake port 18 and the combustion chamber 10 is provided at a connection portion between the intake port 18 and the combustion chamber 10, and an exhaust gas is provided at a connection portion between the exhaust port 20 and the combustion chamber 10. An exhaust valve 14 for controlling the communication state between the port 20 and the combustion chamber 10 is provided. In addition, an in-cylinder pressure sensor 76 that detects a pressure in the combustion chamber 10 (in-cylinder pressure) is attached to the top of the combustion chamber 10 together with a spark plug (not shown). In the present embodiment, it is assumed that the in-cylinder pressure sensor 76 is attached only to a specific representative cylinder, not to all the cylinders.

吸気ポート18には、燃料を噴射するための2つのインジェクタ50,60が気筒毎に設けられている。一方のインジェクタ60はガソリンインジェクタであり、通電制御により開閉駆動されてガソリンを噴射する電磁弁である。ガソリンインジェクタ60は、ガソリン通路64を介してガソリンタンク62に接続されている。ガソリン通路64にはガソリンポンプ66が配置され、ガソリンタンク62内のガソリンはガソリンポンプ66によって圧縮されてガソリンインジェクタ60に供給される。もう一方のインジェクタ50は水素インジェクタであり、通電制御により開閉駆動されて水素を噴射する電磁弁である。水素インジェクタ50は、水素通路54を介して水素タンク52に接続されている。水素通路54には水素ポンプ56が配置され、水素タンク52内の水素は水素ポンプ56によって圧縮されて水素インジェクタ50に供給される。   The intake port 18 is provided with two injectors 50 and 60 for injecting fuel for each cylinder. One injector 60 is a gasoline injector, and is an electromagnetic valve that is driven to open and close by energization control and injects gasoline. The gasoline injector 60 is connected to a gasoline tank 62 via a gasoline passage 64. A gasoline pump 66 is disposed in the gasoline passage 64, and the gasoline in the gasoline tank 62 is compressed by the gasoline pump 66 and supplied to the gasoline injector 60. The other injector 50 is a hydrogen injector, which is an electromagnetic valve that is driven to open and close by energization control and injects hydrogen. The hydrogen injector 50 is connected to the hydrogen tank 52 via the hydrogen passage 54. A hydrogen pump 56 is disposed in the hydrogen passage 54, and hydrogen in the hydrogen tank 52 is compressed by the hydrogen pump 56 and supplied to the hydrogen injector 50.

また、内燃機関2には、その制御装置としてECU(Electronic Control Unit)70が備えられている。ECU70の出力側には前述のガソリンインジェクタ60,水素インジェクタ50等の種々の機器が接続されている。ECU70の入力側には前述の筒内圧センサ76の他、アクセルポジションセンサ72、クランク角センサ74、車速センサ78等の種々のセンサ類が接続されている。アクセルポジションセンサ72は、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するセンサであり、クランク角センサ74はクランク角に応じた信号を出力するセンサである。また、車速センサ78は内燃機関2が搭載される車両の車速に応じた信号を出力するセンサである。ECU70は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各機器を駆動するようになっている。   Further, the internal combustion engine 2 is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 70 as its control device. Various devices such as the gasoline injector 60 and the hydrogen injector 50 described above are connected to the output side of the ECU 70. In addition to the in-cylinder pressure sensor 76 described above, various sensors such as an accelerator position sensor 72, a crank angle sensor 74, and a vehicle speed sensor 78 are connected to the input side of the ECU 70. The accelerator position sensor 72 is a sensor that outputs a signal corresponding to the opening degree of the accelerator pedal, and the crank angle sensor 74 is a sensor that outputs a signal corresponding to the crank angle. The vehicle speed sensor 78 is a sensor that outputs a signal corresponding to the vehicle speed of the vehicle on which the internal combustion engine 2 is mounted. The ECU 70 drives each device according to a predetermined control program based on the output of each sensor.

ECU70により実施される内燃機関2の制御の一つとして、ガソリンインジェクタ60からのガソリン噴射量、及び水素インジェクタ50からの水素噴射量を決定する燃料噴射量制御がある。図2は、ECU70により実行される燃料噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。本ルーチンは、一定のクランク角毎に周期的に実行される。   As one of the controls of the internal combustion engine 2 performed by the ECU 70, there is fuel injection amount control for determining the gasoline injection amount from the gasoline injector 60 and the hydrogen injection amount from the hydrogen injector 50. FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection amount control routine executed by the ECU 70. This routine is periodically executed at every constant crank angle.

燃料噴射量制御ルーチンの最初のステップ100では、アクセルポジションセンサ72の信号からアクセル開度が読み込まれるとともに、クランク角センサ74の信号から回転数(クランク軸の回転速度)が読み込まれる。次のステップ102では、予め記憶されているマップからステップ100で読み込まれたアクセル開度と回転数に応じた内燃機関2の負荷率の目標値(目標負荷率)が算出される。負荷率は内燃機関2の負荷状態を数値で表したものであり、無負荷のときに0%となり全負荷のときに100%となる。また、ステップ104では、予め記憶されているマップからステップ100で読み込まれたアクセル開度と回転数に応じた水素添加割合が算出される。本実施形態では、ガソリンと水素を合わせた燃料全体の総発熱量に対する水素の発熱量の比として水素添加割合を定義する。   In the first step 100 of the fuel injection amount control routine, the accelerator opening is read from the signal of the accelerator position sensor 72, and the rotation speed (the rotation speed of the crankshaft) is read from the signal of the crank angle sensor 74. In the next step 102, a target value (target load factor) of the load factor of the internal combustion engine 2 corresponding to the accelerator opening and the rotational speed read in step 100 is calculated from a map stored in advance. The load factor is a numerical value representing the load state of the internal combustion engine 2, and is 0% when there is no load and 100% when there is a full load. In step 104, a hydrogen addition ratio corresponding to the accelerator opening and the rotational speed read in step 100 is calculated from a map stored in advance. In the present embodiment, the hydrogen addition ratio is defined as the ratio of the calorific value of hydrogen to the total calorific value of the entire fuel including gasoline and hydrogen.

次のステップ106では、目標負荷率と水素添加割合から、次の式(1)及び式(2)を用いてガソリンと水素のそれぞれが分担する負荷率が算出される。
水素負荷率 = 目標負荷率 × 水素添加割合 ・・・(1)
ガソリン負荷率 = 目標負荷率 − 水素負荷率 ・・・(2)
上記の式(1)及び式(2)において、目標負荷率には、ステップ102で算出された値が用いられる。一方、水素添加割合には、ステップ104で算出された水素添加割合を基本値として、この基本値を後述する水素添加割合制御ルーチンにより補正した値が用いられる。
In the next step 106, the load factor shared by gasoline and hydrogen is calculated from the target load factor and the hydrogen addition ratio using the following equations (1) and (2).
Hydrogen load factor = target load factor x hydrogen addition ratio (1)
Gasoline load factor = target load factor-hydrogen load factor (2)
In the above formulas (1) and (2), the value calculated in step 102 is used as the target load factor. On the other hand, as the hydrogen addition ratio, a value obtained by correcting the basic value by a hydrogen addition ratio control routine described later, using the hydrogen addition ratio calculated in step 104 as a basic value, is used.

さらに次のステップ108では、次の式(3)を用いて水素負荷率から水素インジェクタ50の開弁時間が算出されるとともに、次の式(4)を用いてガソリン負荷率からガソリンインジェクタ60の開弁時間が算出される。
水素インジェクタ開弁時間 = 水素負荷率 × 係数1 ・・・(3)
ガソリンインジェクタ開弁時間 = ガソリン負荷率 × 係数2 ・・・(4)
上記の式(3)及び式(4)において、各係数は、各インジェクタの単位開弁時間当たりの燃料噴射量や各燃料の単位量当たりの発熱量等から決定されている。これら係数は固定値でもよく変数でもよい。ただし、係数1に関しては、温度や圧力による水素の体積変化を考慮して水素通路54を流れる水素の温度や圧力によって決まる変数とするのが好ましい。
In the next step 108, the valve opening time of the hydrogen injector 50 is calculated from the hydrogen load factor using the following equation (3), and the gasoline injector 60 is calculated from the gasoline load factor using the following equation (4). The valve opening time is calculated.
Hydrogen injector valve opening time = Hydrogen load factor x Factor 1 (3)
Gasoline injector valve opening time = gasoline load factor x factor 2 (4)
In the above equations (3) and (4), each coefficient is determined from the fuel injection amount per unit valve opening time of each injector, the heat generation amount per unit amount of each fuel, and the like. These coefficients may be fixed values or variables. However, the coefficient 1 is preferably a variable determined by the temperature and pressure of hydrogen flowing through the hydrogen passage 54 in consideration of the volume change of hydrogen due to temperature and pressure.

ステップ108で算出された水素インジェクタ開弁時間は、水素インジェクタ50を駆動するECU70内のドライバにセットされる。またガソリンインジェクタ開弁時間は、ガソリンインジェクタ60を駆動するECU70内のドライバにセットされる。ステップ108の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、各ドライバはステップ108で設定された各開弁時間に基づいて各インジェクタ50,60を駆動する。   The hydrogen injector valve opening time calculated in step 108 is set in a driver in the ECU 70 that drives the hydrogen injector 50. The gasoline injector valve opening time is set in a driver in the ECU 70 that drives the gasoline injector 60. The process of step 108 is executed before the fuel injection timing, and each driver drives each injector 50, 60 based on each valve opening time set in step 108.

ECU70は、上記の燃料噴射量制御ルーチンととともに、燃料噴射量制御にかかるルーチンとして次の水素添加割合制御ルーチンも実行する。図3は、ECU70により実行される水素添加割合制御ルーチンについて示すフローチャートである。本ルーチンは、燃焼騒音の抑制を目的として実行されるルーチンであり、一定クランク角毎(例えば、筒内圧力センサ76が備えられる代表気筒のサイクル毎)に周期的に実行される。   The ECU 70 also executes the following hydrogen addition ratio control routine as a routine related to the fuel injection amount control together with the fuel injection amount control routine. FIG. 3 is a flowchart showing a hydrogen addition ratio control routine executed by the ECU 70. This routine is executed for the purpose of suppressing combustion noise, and is periodically executed at every constant crank angle (for example, every cycle of a representative cylinder provided with the in-cylinder pressure sensor 76).

水素添加割合制御ルーチンでは、クランク角当たりの筒内圧力上昇率に基づいて水素添加割合が制御される。筒内圧力上昇率は燃焼騒音に関係しており、筒内圧力上昇率の最大値によって燃焼騒音の大きさが決まる。したがって、燃焼騒音の許容レベルに相当する筒内圧力上昇率の目標レベルを定め、筒内圧力上昇率の最大値がこの目標レベルを超えないように水素添加割合を制御することができれば、燃焼騒音を許容レベル内に抑制することができる。   In the hydrogen addition ratio control routine, the hydrogen addition ratio is controlled based on the cylinder pressure increase rate per crank angle. The in-cylinder pressure increase rate is related to the combustion noise, and the magnitude of the combustion noise is determined by the maximum value of the in-cylinder pressure increase rate. Therefore, if the target level of the cylinder pressure rise rate corresponding to the allowable level of combustion noise is determined and the hydrogen addition ratio can be controlled so that the maximum value of the cylinder pressure rise rate does not exceed this target level, the combustion noise Can be suppressed within an allowable level.

水素添加割合制御ルーチンの最初のステップ200では、目標レベルが予め用意されたマップから読み込まれる。マップでは、図4に示すように、内燃機関2の負荷と回転数をパラメータとして目標レベルが設定されており、回転数が低いほど、また、負荷が低いほど、目標レベルは低く設定されている。これは、燃焼騒音は低回転低負荷時ほど乗員にとって気になりやすくなるからである。ECU70は、現時点における回転数及び負荷を取得し、回転数及び負荷に応じた目標レベルをマップから読み込む。なお、負荷は回転数とアクセル開度から算出することができるが、吸入空気量を計測するエアフローメータを備える場合には、吸入空気量から負荷を算出してもよい。   In the first step 200 of the hydrogen addition ratio control routine, the target level is read from a prepared map. In the map, as shown in FIG. 4, the target level is set with the load and rotation speed of the internal combustion engine 2 as parameters, and the target level is set lower as the rotation speed is lower and the load is lower. . This is because the combustion noise becomes more worrisome for the occupant when the engine speed is low and the load is low. The ECU 70 acquires the current rotational speed and load, and reads a target level corresponding to the rotational speed and load from the map. The load can be calculated from the rotational speed and the accelerator opening, but when an air flow meter for measuring the intake air amount is provided, the load may be calculated from the intake air amount.

次のステップ202では、筒内圧力センサ76により検出される筒内圧力のクランク角当たりの変化から筒内圧力上昇率dP/dθが算出され、その最大値(dP/dθ)maxがホールドされる。筒内圧力上昇率の最大値(dP/dθ)maxは、前回のステップ202の実行から今回のステップ202の実行までの間の最大値であり、本ルーチンが実行される度に更新されていくようになっている。   In the next step 202, the cylinder pressure increase rate dP / dθ is calculated from the change per cylinder angle of the cylinder pressure detected by the cylinder pressure sensor 76, and the maximum value (dP / dθ) max is held. . The maximum value (dP / dθ) max of the in-cylinder pressure increase rate is the maximum value from the previous execution of step 202 to the current execution of step 202, and is updated each time this routine is executed. It is like that.

次のステップ204では、ステップ202で算出された筒内圧力上昇率の最大値(dP/dθ)maxが、ステップ200で設定された目標レベルを超えているか否か判定される。判定の結果、筒内圧力上昇率の最大値(dP/dθ)maxが目標レベルを超えていると判定された場合には、水素添加割合が減少側に補正される(ステップ206)。具体的には、現在の水素添加割合から所定割合(例えば数%)が補正値として減算される。前述のようにステップ104で算出される水素添加割合は基本値であり、ステップ206の処理が実行される度に基本値から補正値が減算されていく。ステップ108で算出される水素インジェクタ開弁時間は補正された水素添加割合に基づいて設定されるので、水素添加割合が減少側に補正された結果、水素インジェクタ50からの水素噴射量は減量される。逆にガソリンインジェクタ60からのガソリン噴射量は、水素添加割合の減少に伴うガソリン添加割合の増大によって増量される。   In the next step 204, it is determined whether or not the maximum value (dP / dθ) max of the in-cylinder pressure increase rate calculated in step 202 exceeds the target level set in step 200. As a result of the determination, when it is determined that the maximum value (dP / dθ) max of the in-cylinder pressure increase rate exceeds the target level, the hydrogen addition ratio is corrected to the decreasing side (step 206). Specifically, a predetermined ratio (for example, several%) is subtracted as a correction value from the current hydrogen addition ratio. As described above, the hydrogen addition ratio calculated in step 104 is a basic value, and the correction value is subtracted from the basic value every time the process of step 206 is executed. Since the hydrogen injector valve opening time calculated in step 108 is set based on the corrected hydrogen addition rate, the hydrogen injection rate from the hydrogen injector 50 is reduced as a result of correcting the hydrogen addition rate to the decreasing side. . Conversely, the gasoline injection amount from the gasoline injector 60 is increased by the increase in the gasoline addition rate accompanying the decrease in the hydrogen addition rate.

このように水素添加割合が減少側に補正され、燃焼性に優れた水素の噴射量が減量される結果、燃焼室10内の燃焼速度が低下して筒内圧力の上昇率は低下する。これにより、燃焼騒音が過大になることは防止され許容レベル内に抑えられる。また、このとき、燃焼性に優れた水素の噴射量が減少する分、若干のトルクの低下はあるものの、水素噴射量とガソリン噴射量は燃料噴射量制御ルーチンにおいて目標負荷率を前提として決定されるので、トルクが大きく低下することも防止される。   As described above, the hydrogen addition ratio is corrected to the decrease side, and the hydrogen injection amount excellent in combustibility is reduced. As a result, the combustion speed in the combustion chamber 10 decreases and the increase rate of the in-cylinder pressure decreases. As a result, excessive combustion noise is prevented and kept within an allowable level. At this time, the hydrogen injection amount and the gasoline injection amount are determined based on the target load factor in the fuel injection amount control routine, although there is a slight decrease in torque due to the decrease in the hydrogen injection amount with excellent combustibility. Therefore, it is possible to prevent the torque from greatly decreasing.

ステップ204の判定の結果、筒内圧力上昇率の最大値(dP/dθ)maxが目標レベル以下と判定された場合には、ステップ208以降の処理が実行される。ステップ208以降の処理は、ステップ206で補正された水素添加割合をアクセル開度と回転数から決まる水素添加割合(マップ値)に戻すための処理である。まず、ステップ208では、前述のマップからアクセル開度と回転数に応じたマップ値が読み込まれる。次のステップ210では、現在の水素添加割合とマップ値が比較される。通常、上記の燃料噴射制御ルーチンで説明したように、水素添加割合はアクセル開度と回転数から決まるマップ値に設定されている。しかし、ステップ206で水素添加割合の減少側への補正が行われたときには、水素添加割合はマップ値よりも小さくなっている。ステップ210の判定の結果、水素添加割合とマップ値が等しい場合には、水素添加割合は現状の値に維持される。一方、水素添加割合がマップ値よりも小さいと判定された場合には、水素添加割合をマップ値に一致させるように水素添加割合の増大側への補正が行われる(ステップ212)。ステップ208乃至212の一連の処理が行われることにより、例えば筒内圧力上昇率の増大が一時的な現象であったような場合には、筒内圧力上昇率の最大値(dP/dθ)maxが目標レベル以下になった後、水素添加割合はアクセル開度と回転数に応じた本来の値に速やかに戻される。   As a result of the determination in step 204, if it is determined that the maximum value (dP / dθ) max of the in-cylinder pressure increase rate is equal to or lower than the target level, the processing from step 208 is executed. The processing after Step 208 is processing for returning the hydrogen addition ratio corrected in Step 206 to the hydrogen addition ratio (map value) determined from the accelerator opening and the rotational speed. First, in step 208, a map value corresponding to the accelerator opening and the rotational speed is read from the aforementioned map. In the next step 210, the current hydrogen addition rate and the map value are compared. Normally, as described in the fuel injection control routine, the hydrogen addition ratio is set to a map value determined from the accelerator opening and the rotational speed. However, when the hydrogen addition rate is corrected to decrease in step 206, the hydrogen addition rate is smaller than the map value. If the result of determination in step 210 is that the hydrogen addition rate is equal to the map value, the hydrogen addition rate is maintained at the current value. On the other hand, when it is determined that the hydrogen addition ratio is smaller than the map value, the hydrogen addition ratio is corrected to increase so that the hydrogen addition ratio matches the map value (step 212). By performing the series of processing in steps 208 to 212, for example, when the increase in the in-cylinder pressure increase rate is a temporary phenomenon, the maximum value (dP / dθ) max of the in-cylinder pressure increase rate. After the value falls below the target level, the hydrogen addition ratio is quickly returned to the original value according to the accelerator opening and the rotational speed.

上記実施の形態では、ECU70により図2の燃料噴射量制御ルーチンが実行されることで、第1の発明の「燃料噴射量制御手段」と、第4の発明の「目標負荷率設定手段」、「水素添加割合設定手段」及び「燃料噴射量制御手段」が実現されている。また、ECU70により図3の水素添加割合制御ルーチンが実行されることで、第1の発明の「水素添加割合補正手段」が実現されている。   In the above embodiment, the ECU 70 executes the fuel injection amount control routine of FIG. 2 so that the “fuel injection amount control means” of the first invention and the “target load factor setting means” of the fourth invention, "Hydrogen addition ratio setting means" and "fuel injection amount control means" are realized. Further, the “hydrogen addition ratio correcting means” of the first invention is realized by the ECU 70 executing the hydrogen addition ratio control routine of FIG.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.

上記実施の形態では、特定の代表気筒にのみ筒内圧力センサ76を備えているが、全気筒に筒内圧力センサ76を備え、図3に示す水素添加割合制御を気筒毎に行うことようにしてもよい。これによれば、燃焼音が気筒間で揃い、音質も向上する。   In the above embodiment, the cylinder pressure sensor 76 is provided only in a specific representative cylinder, but the cylinder pressure sensor 76 is provided in all cylinders, and the hydrogen addition ratio control shown in FIG. 3 is performed for each cylinder. May be. According to this, combustion noise is aligned between the cylinders, and sound quality is improved.

また、上記実施の形態では、回転数と負荷をパラメータとするマップ(図4)から目標レベルを決定しているが、図4に示すマップを車速毎に用意して回転数、負荷、及び車速に応じて目標レベルを決定するようにしてもよい。この場合、燃焼騒音は低速時ほど乗員にとって気になりやすくなるため、車速が低いほど目標レベルは低く設定する。   In the above embodiment, the target level is determined from a map (FIG. 4) using the rotation speed and the load as parameters. However, the map shown in FIG. 4 is prepared for each vehicle speed, and the rotation speed, load, and vehicle speed are prepared. The target level may be determined according to the above. In this case, the combustion noise becomes more noticeable to the occupant at lower speeds, so the target level is set lower as the vehicle speed is lower.

また、上記実施の形態では、筒内圧力センサ76を騒音レベル検出手段として用い、筒内圧力センサ76により検出される筒内圧力上昇率の最大値を燃焼騒音の大きさに係わる指標値として用いているが、音センサによって燃焼騒音を直接検出するようにしてもよい。例えば、車室内に音センサを設置し、音センサにより検出される燃焼騒音の大きさに応じて水素添加割合を制御すれば、乗員の聴感に合った燃焼騒音の制御が実現される。なお、音センサにより検出される音には燃焼騒音以外のノイズも含まれているので、フィルタ処理等によってノイズを除去する必要がある。   Further, in the above embodiment, the in-cylinder pressure sensor 76 is used as a noise level detection means, and the maximum value of the in-cylinder pressure increase rate detected by the in-cylinder pressure sensor 76 is used as an index value related to the magnitude of combustion noise. However, the combustion noise may be directly detected by a sound sensor. For example, if a sound sensor is installed in the passenger compartment and the hydrogen addition ratio is controlled in accordance with the magnitude of the combustion noise detected by the sound sensor, the combustion noise can be controlled in accordance with the passenger's audibility. Since the sound detected by the sound sensor includes noise other than combustion noise, it is necessary to remove the noise by filter processing or the like.

また、図1の構成では、水素インジェクタ50を吸気通路30に配置することとしているが、その配置はこれに限定されるものではない。すなわち、水素インジェクタ50は、燃焼室10内に直接、水素を噴射できるようにシリンダヘッド4に組み込んでもよい。ガソリンインジェクタ60に関しても同様であり、燃焼室10内に直接、ガソリンを噴射できるようにシリンダヘッド4にガソリンインジェクタ60を組み込んでもよい。   In the configuration of FIG. 1, the hydrogen injector 50 is arranged in the intake passage 30, but the arrangement is not limited to this. That is, the hydrogen injector 50 may be incorporated in the cylinder head 4 so that hydrogen can be injected directly into the combustion chamber 10. The same applies to the gasoline injector 60, and the gasoline injector 60 may be incorporated in the cylinder head 4 so that gasoline can be injected directly into the combustion chamber 10.

本発明の実施の形態としての制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device as an embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施の形態において実行される燃料噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the fuel injection amount control routine performed in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態において実行される水素添加割合制御ルーチンについて示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the hydrogenation ratio control routine performed in embodiment of this invention. 回転数と負荷に基づいて筒内圧力上昇率の目標レベルを設定するためのマップである。It is a map for setting the target level of the in-cylinder pressure increase rate based on the rotation speed and the load.

符号の説明Explanation of symbols

2 内燃機関
10 燃焼室
12 吸気弁
14 排気弁
18 吸気ポート
20 排気ポート
50 水素インジェクタ
52 水素タンク
60 ガソリンインジェクタ
62 ガソリンタンク
70 ECU(Electronic Control Unit)
72 アクセルポジションセンサ
74 クランク角センサ
76 筒内圧力センサ
78 車速センサ
2 Internal combustion engine 10 Combustion chamber 12 Intake valve 14 Exhaust valve 18 Intake port 20 Exhaust port 50 Hydrogen injector 52 Hydrogen tank 60 Gasoline injector 62 Gasoline tank 70 ECU (Electronic Control Unit)
72 Acceleration position sensor 74 Crank angle sensor 76 In-cylinder pressure sensor 78 Vehicle speed sensor

Claims (4)

ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に応じて決定された割合でガソリンと水素の噴射量制御を行う燃料噴射量制御手段と、
前記内燃機関の燃焼騒音の大きさに係わる指標値を検出する騒音レベル検出手段と、
前記騒音レベル検出手段により検出された燃焼騒音の大きさに係わる指標値が所定値を超えたときには、水素添加割合を減少側に補正する水素添加割合補正手段と、
を備えることを特徴とする水素添加内燃機関の制御装置。
In a control device for a hydrogenated internal combustion engine that can be operated using gasoline and hydrogen as fuel,
Fuel injection amount control means for performing injection amount control of gasoline and hydrogen at a ratio determined according to the operating state of the internal combustion engine;
Noise level detection means for detecting an index value related to the magnitude of combustion noise of the internal combustion engine;
A hydrogen addition ratio correction means for correcting the hydrogen addition ratio to a decreasing side when an index value related to the magnitude of combustion noise detected by the noise level detection means exceeds a predetermined value;
A control apparatus for a hydrogenated internal combustion engine, comprising:
前記騒音レベル検出手段は前記内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力センサであり、前記筒内圧力センサにより検出される筒内圧力の上昇率が燃焼騒音の大きさに係わる指標値として用いられることを特徴とする請求項1記載の水素添加内燃機関の制御装置。   The noise level detecting means is an in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of the internal combustion engine, and an increase rate of the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor is used as an index value related to the magnitude of combustion noise. The control apparatus for a hydrogenated internal combustion engine according to claim 1, wherein 前記騒音レベル検出手段は前記内燃機関から発生する音を検出する音センサであり、前記音センサにより検出される音の大きさが燃焼騒音の大きさに係わる指標値として用いられることを特徴とする請求項1記載の水素添加内燃機関の制御装置。   The noise level detection means is a sound sensor for detecting sound generated from the internal combustion engine, and the loudness detected by the sound sensor is used as an index value related to the loudness of combustion noise. The control device for a hydrogenated internal combustion engine according to claim 1. 前記燃料噴射量制御手段は、前記内燃機関の運転状態から前記内燃機関の負荷率の目標値を決定する目標負荷率設定手段と、前記内燃機関の運転状態から水素の添加割合を決定する水素添加割合設定手段とを含み、目標負荷率と水素添加割合からガソリンと水素のそれぞれが分担する負荷率を演算し、ガソリンが分担する負荷率からガソリン噴射量を決定するとともに、水素が分担する負荷率から水素噴射量を決定するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の水素添加内燃機関の制御装置。   The fuel injection amount control means includes target load factor setting means for determining a target value of a load factor of the internal combustion engine from the operating state of the internal combustion engine, and hydrogen addition for determining a hydrogen addition ratio from the operating state of the internal combustion engine. Load ratio that is shared by gasoline and hydrogen from the target load ratio and hydrogen addition ratio, and determines the gasoline injection amount from the load ratio that gasoline shares, and the load ratio that hydrogen shares The control apparatus for a hydrogenated internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogen injection amount is determined from the fuel injection amount.
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