JP2007198274A - Internal combustion engine using hydrogen - Google Patents
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Abstract
【課題】水素化ガソリンを水素リッチガスと脱水素ガソリンとに分離する機能を有する水素利用内燃機関に関し、低負荷域から高負荷域までの広い運転領域で高効率且つ低エミッションを実現できるようにする。
【解決手段】内燃機関が所定の運転領域で運転されているときには、水素化ガソリンを燃料としてHCCI燃焼による運転を行い、内燃機関が前記所定運転領域よりも高負荷域で運転されるときには、水素リッチガスと脱水素ガソリンとを燃料として希薄燃焼による運転を行うようにする。
【選択図】図1The present invention relates to a hydrogen-utilized internal combustion engine having a function of separating hydrogenated gasoline into hydrogen-rich gas and dehydrogenated gasoline so that high efficiency and low emission can be realized in a wide operation range from a low load range to a high load range. .
When the internal combustion engine is operated in a predetermined operation region, the operation is performed by HCCI combustion using hydrogenated gasoline as fuel, and when the internal combustion engine is operated in a higher load region than the predetermined operation region, Operation by lean combustion is performed using rich gas and dehydrogenated gasoline as fuel.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、水素利用内燃機関、特に、水素化ガソリンを水素リッチガスと脱水素ガソリンとに分離する機能を有する水素利用内燃機関に関する。 The present invention relates to a hydrogen-utilizing internal combustion engine, and more particularly to a hydrogen-utilizing internal combustion engine having a function of separating hydrogenated gasoline into hydrogen-rich gas and dehydrogenated gasoline.
従来、例えば特許文献1に開示されるように、水素を燃料として使用する水素利用内燃機関が知られている。ガソリンに水素を添加して使用することで内燃機関のリーンバーン領域を拡大することができ、燃費の向上やNOx発生量の低減といった顕著な効果を得られるようになる。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, a hydrogen-utilizing internal combustion engine that uses hydrogen as a fuel is known. By adding hydrogen to gasoline and using it, the lean burn range of the internal combustion engine can be expanded, and remarkable effects such as improvement of fuel consumption and reduction of NOx generation amount can be obtained.
上記文献に開示される水素利用内燃機関は、触媒を用いて水素化ガソリンを脱水素反応させることにより、内燃機関の作動に供する水素をシステム内で生成している。この脱水素反応は吸熱反応であるため、反応を促進して水素を効率的に得るためには触媒をある一定の温度まで加熱する必要がある。上記文献に開示される水素利用内燃機関では、排気通路に触媒を配置し、排熱を利用して触媒を加熱するようにしている。システム内で自ら水素を生成することで、高圧の水素ボンベ等を必要とすることなく水素を燃料として使用することが可能になる。また、脱水素後のガソリン(脱水素ガソリン)は、水素とともに水素利用内燃機関の燃料として使用することができる。
しかしながら、水素の生成に排熱を利用するシステムでは、水素の生成効率は水素利用内燃機関の運転状態に左右される。特に、水素利用内燃機関が低負荷域で運転されているときには、排気温度が低いために触媒を十分に加熱することができず、水素の生成効率が大きく低下する可能性がある。高圧の水素ボンベや大容量のバッファタンクを備えないシステムにおいて水素添加によるリーンバーン運転(水素添加リーンバーン運転)を継続して行うには、必要量の水素が継続的に生成されることが条件となる。このため、低負荷域のように水素の生成効率が低い状況では、水素不足によって水素添加リーンバーン運転を継続することができず、他の運転方法に切り替えざるを得ない。しかし、水素添加リーンバーン運転は効率が高く、且つ、NOx発生量も少ない運転方法であるため、これに代わる運転方法としては、水素添加リーンバーン運転と同等かそれ以上に高効率且つ低エミッションを実現可能な運転方法であることが望まれる。 However, in a system that uses exhaust heat to generate hydrogen, the efficiency of hydrogen generation depends on the operating state of the hydrogen-using internal combustion engine. In particular, when a hydrogen-utilizing internal combustion engine is operated in a low load region, the exhaust temperature is low, so the catalyst cannot be heated sufficiently, and the hydrogen generation efficiency may be greatly reduced. In order to continue lean burn operation by hydrogen addition (hydrogen addition lean burn operation) in a system that does not have a high-pressure hydrogen cylinder or large-capacity buffer tank, the necessary amount of hydrogen must be continuously generated. It becomes. For this reason, in a situation where the production efficiency of hydrogen is low, such as in a low load region, the hydrogen addition lean burn operation cannot be continued due to a shortage of hydrogen, and it is necessary to switch to another operation method. However, since the hydrogenated lean burn operation is highly efficient and generates a small amount of NOx, the alternative operation method is as efficient or low emission as the hydrogenated lean burn operation. It is desirable that the driving method be feasible.
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、水素化ガソリンを水素リッチガスと脱水素ガソリンとに分離する機能を有する水素利用内燃機関に関し、低負荷域から高負荷域までの広い運転領域で高効率且つ低エミッションを実現できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and relates to a hydrogen-utilized internal combustion engine having a function of separating hydrogenated gasoline into hydrogen-rich gas and dehydrogenated gasoline, from a low load range to a high load range. The objective is to achieve high efficiency and low emissions in a wide operating range.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、水素利用内燃機関であって、
水素化ガソリンを貯留するタンクと、
水素化ガソリンを水素リッチガスと脱水素ガソリンとに分離する燃料分離手段と、
水素化ガソリン、水素リッチガス及び脱水素ガソリンの何れかを選択的に或いは複数を組み合わせて内燃機関に供給するための燃料供給手段と、
前記内燃機関が所定の運転領域で運転されているときには、水素化ガソリンを燃料としてHCCI燃焼による運転を行い、前記内燃機関が前記所定運転領域よりも高負荷域で運転されるときには、水素リッチガスと脱水素ガソリンとを燃料として希薄燃焼による運転を行う制御手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention is a hydrogen-utilizing internal combustion engine,
A tank for storing hydrogenated gasoline;
Fuel separation means for separating hydrogenated gasoline into hydrogen-rich gas and dehydrogenated gasoline;
Fuel supply means for supplying any of hydrogenated gasoline, hydrogen-rich gas and dehydrogenated gasoline selectively or in combination to the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is operated in a predetermined operation region, an operation is performed by HCCI combustion using hydrogenated gasoline as a fuel. When the internal combustion engine is operated in a higher load region than the predetermined operation region, hydrogen rich gas and Control means for performing operation by lean combustion using dehydrogenated gasoline as fuel,
It is characterized by having.
第2の発明は、第1の発明において、
前記制御手段は、前記内燃機関がHCCI燃焼による運転領域のうち高負荷側の運転領域で運転されるときには、燃料である水素化ガソリンに水素リッチガスを添加するとともに燃焼室内に配置された着火装置を作動させることを特徴としている。
According to a second invention, in the first invention,
When the internal combustion engine is operated in a high load side operation region of the operation region by HCCI combustion, the control means adds an ignition device disposed in the combustion chamber while adding hydrogen rich gas to hydrogenated gasoline as fuel. It is characterized by operating.
第3の発明は、第2の発明において、
前記制御手段は、前記内燃機関が希薄燃焼による運転が可能な運転領域よりもさらに高負荷域で運転されるときには、脱水素ガソリンを燃料としてストイキ燃焼による運転を行うことを特徴としている。
According to a third invention, in the second invention,
The control means is characterized in that when the internal combustion engine is operated in a higher load range than an operation range in which operation by lean combustion is possible, operation by stoichiometric combustion is performed using dehydrogenated gasoline as fuel.
第1の発明によれば、内燃機関が比較的低負荷域で運転されているときには、水素化ガソリンを燃料とするHCCI燃焼による運転が行われることになる。HCCI燃焼は、希薄可燃限界を超えた超希薄混合気を燃焼させるため、NOxの生成量を通常の希薄燃焼(火炎伝播による希薄燃焼)よりもさらに低く抑えることができ、また、より高い熱効率を実現することができる。ただし、HCCI燃焼は筒内温度によってその着火性能が変化し、低負荷域では自己着火しづらいという特徴がある。この点に関し、第1の発明では、燃料として水素化ガソリンを用いることで、この問題を解決している。水素化ガソリンは通常のガソリン(脱水素ガソリン)に比較してオクタン価が低く、より低温で着火しやすいからである。 According to the first aspect of the invention, when the internal combustion engine is operated in a relatively low load region, the operation by HCCI combustion using hydrogenated gasoline as fuel is performed. HCCI combustion burns an ultra-lean mixture that exceeds the lean flammability limit, so the amount of NOx produced can be kept even lower than normal lean combustion (lean combustion by flame propagation), and higher thermal efficiency can be achieved. Can be realized. However, the HCCI combustion has a feature that its ignition performance changes depending on the in-cylinder temperature and is difficult to self-ignite in a low load region. In this regard, the first invention solves this problem by using hydrogenated gasoline as the fuel. This is because hydrogenated gasoline has a lower octane number than ordinary gasoline (dehydrogenated gasoline) and is easy to ignite at a lower temperature.
HCCI燃焼は負荷が高くなってくると燃焼音の発生が顕著になっていくる。そこで、第1の発明では、内燃機関が比較的高負荷域で運転されるときには、HCCI燃焼による運転から希薄燃焼による運転に切り替えるようにしている。燃料に使用する脱水素ガソリンはオクタン価が高く、さらに、燃焼性に優れた水素を含む水素リッチガスが添加されることで、比較的高負荷域でも燃焼音の発生を防止することができる。 In HCCI combustion, the generation of combustion noise becomes more pronounced as the load increases. Therefore, in the first invention, when the internal combustion engine is operated in a relatively high load region, the operation is switched from the operation by HCCI combustion to the operation by lean combustion. Dehydrogenated gasoline used as fuel has a high octane number, and furthermore, by adding a hydrogen-rich gas containing hydrogen that is excellent in combustibility, generation of combustion noise can be prevented even in a relatively high load range.
以上のように、第1の発明によれば、比較的低負荷域では水素化ガソリンを燃料とするHCCI燃焼により、比較的高負荷域では脱水素ガソリンと水素リッチガスとを燃料とする希薄燃焼により内燃機関を運転することで、低負荷域から高負荷域まで広い運転領域で高効率且つ低エミッションを実現することができる。 As described above, according to the first invention, by HCCI combustion using hydrogenated gasoline as a fuel in a relatively low load region, and by lean combustion using dehydrogenated gasoline and hydrogen-rich gas as a fuel in a relatively high load region. By operating the internal combustion engine, high efficiency and low emission can be realized in a wide operation range from a low load range to a high load range.
HCCI燃焼と希薄燃焼とを比較した場合、HCCI燃焼のほうがより熱効率が高く、また、NOx発生量を低く抑えることができる。したがって、HCCI燃焼により運転できる運転領域はできる限り高負荷域まで広げたい。第2の発明によれば、水素化ガソリンに添加される水素リッチガスの燃焼をトリガとして水素化ガソリンを自己着火させることができるので、着火装置の作動タイミングによってHCCI燃焼の燃焼開始時期を間接的にコントロールすることができる。これにより、燃焼開始時期の変動に伴う燃焼音の発生を抑制することができ、水素化ガソリンのみを燃料とする場合に比較して、より広い運転領域でHCCI燃焼による運転が可能になる。 When HCCI combustion and lean combustion are compared, HCCI combustion has higher thermal efficiency and can reduce the amount of NOx generated. Therefore, the operating range that can be operated by HCCI combustion is desired to be expanded to the high load range as much as possible. According to the second aspect of the invention, hydrogenated gasoline can be self-ignited using the combustion of the hydrogen rich gas added to the hydrogenated gasoline as a trigger. Therefore, the combustion start timing of HCCI combustion is indirectly determined by the operation timing of the ignition device. Can be controlled. Thereby, generation | occurrence | production of the combustion sound accompanying the fluctuation | variation of a combustion start time can be suppressed, and the driving | operation by HCCI combustion is attained in a wider driving | running area | region compared with the case where only hydrogenated gasoline is used as a fuel.
また、第3の発明によれば、希薄燃焼による運転領域よりもさらに高負荷域では、オクタン価の高い脱水素ガソリンを燃料としてストイキ燃焼による運転を行うことで、ノックを防止しつつ排気エミッションの悪化も防止することができる。 Further, according to the third aspect of the invention, in a higher load range than the operation range by lean combustion, the exhaust emission is deteriorated while knocking is prevented by performing the operation by stoichiometric combustion using dehydrogenated gasoline having a high octane number as fuel. Can also be prevented.
実施の形態1.
以下、図1乃至図5を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施の形態1では、本発明を自動車等の車両の動力システムに適用している。図1は本発明の実施の形態1にかかる内燃機関(以下、エンジンという)の概略構成を示す図である。本実施の形態にかかるエンジンは火花点火式の4ストロークエンジンであり、エンジン本体2に形成された燃焼室4内に点火プラグ16を備えている。このエンジンは、燃料混合気に点火プラグ16で点火することで実現される火炎伝播燃焼に加え、火炎伝播によらないHCCI(Homogeneous Change Compression Ignition)燃焼も実現可能な構成を有している。具体的には、吸気バルブ、或いは吸気/排気両バルブに可変動弁機構(図示は省略する)を有し、バルブオーバラップや吸気バルブの閉タイミングを制御することで、実質的な圧縮比を変更可能に構成されている。燃焼形式として火炎伝播燃焼を選択する場合には可変動弁機構の設定が低圧縮比側に変更され、燃焼形式としてHCCI燃焼を選択する場合には可変動弁機構の設定が高圧縮比側に変更されるようになっている。
In the first embodiment, the present invention is applied to a power system of a vehicle such as an automobile. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) according to a first embodiment of the present invention. The engine according to the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine, and includes a
本実施の形態にかかるエンジンは、その燃料としてガソリンと水素とを利用することができる水素利用内燃機関である。本実施の形態では、一方の燃料であるガソリンは外部(例えばガソリンステーション等の給油設備)から給油されるのに対し、もう一方の燃料である水素はシステム内で生成されるようになっている。具体的には、以下に説明する構成によってガソリンから水素を生成するようになっている。 The engine according to the present embodiment is a hydrogen-based internal combustion engine that can use gasoline and hydrogen as fuel. In the present embodiment, gasoline as one fuel is supplied from the outside (for example, a fueling facility such as a gasoline station), while hydrogen as the other fuel is generated in the system. . Specifically, hydrogen is generated from gasoline by the configuration described below.
図1に示すように、燃焼室4には吸気管6と排気管8が接続されている。燃焼室4から排気管8へは燃焼室4内での燃料の燃焼により得られた高温の燃焼ガスが排出される。排気管8にはエンジン本体2に近接して配置される排気ガス浄化装置20と、それよりも下流で車両の床下に配置される排気ガス浄化装置22が装着されている。排気ガス浄化装置22は脱水素反応器に一体化されている。具体的には、排気管8の内側にNOx吸蔵型浄化触媒が配置され、排気管8の外側を取り巻くように脱水素触媒が配置されている。脱水素触媒としては、例えば白金触媒を用いることができる。以下では、この排気ガス浄化装置が一体化された脱水素反応器を、単に脱水素反応器22と呼ぶこととする。
As shown in FIG. 1, an intake pipe 6 and an
脱水素反応器22には、原燃料インジェクタ24が組み付けられている。原燃料インジェクタ24は管路50,52によって原燃料タンク30に接続されている。原燃料タンク30側の管路50と原燃料インジェクタ24側の管路52とは切替バルブ34によって接続されている。原燃料インジェクタ24には、管路50に配置されたポンプ40によって原燃料タンク30に貯留された原燃料が供給される。原燃料インジェクタ24は外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量の原燃料を脱水素反応器22の内部に噴射することができる。
A
原燃料としては、水素化ガソリン(水素リッチガソリンともいう)が使用される。水素化ガソリンとは、有機ハイドライド、すなわち、脱水素反応により水素を発生し得る飽和炭化水素の含有率が通常のガソリンよりも高いガソリンのことを意味する。水素化ガソリンは、石油精製プロセスにおいて、有機ハイドライドを多く含む留分を改質あるいはブレンド調製することで生成することができる。また、通常のガソリンに含有される不飽和炭化水素に水素を付加することによって水素化ガソリンを生成することもできる。水素付加の方法としては、加熱された触媒上でガソリンに水素リッチガスを反応させる方法が挙げられる。 Hydrogenated gasoline (also called hydrogen-rich gasoline) is used as the raw fuel. Hydrogenated gasoline means organic hydride, that is, gasoline having a higher content of saturated hydrocarbons that can generate hydrogen by dehydrogenation reaction than ordinary gasoline. Hydrogenated gasoline can be produced by reforming or blending a fraction rich in organic hydrides in an oil refining process. Hydrogenated gasoline can also be produced by adding hydrogen to unsaturated hydrocarbons contained in ordinary gasoline. Examples of the hydrogen addition method include a method of reacting gasoline with a hydrogen rich gas on a heated catalyst.
本実施の形態では、メチルシクロヘキサンC7H14のようなナフテン系炭化水素を主成分とする水素化ガソリンが使用される。原燃料タンク30には車両の外部に連通する給油口30aが設けられており、原燃料タンク30は給油口30aを介して外部から水素化ガソリンの供給を受けるようになっている。
In the present embodiment, hydrogenated gasoline containing a naphthenic hydrocarbon such as methylcyclohexane C 7 H 14 as a main component is used. The
脱水素反応器22内の脱水素触媒は、エンジンの作動中、排気管8から放射されるエンジンの排熱によって加熱される。この加熱された脱水素触媒上に水素化ガソリンが供給されることで式(1)に示すような化学反応が生じる。
C7H14 → 3H2 + C7H8 ・・・(1)
上記の式(1)の化学反応はメチルシクロヘキサンC7H14の脱水素反応である。この脱水素反応によってメチルシクロヘキサンC7H14は水素H2と脱水素ガソリンであるトルエンC7H8に分離される。
The dehydrogenation catalyst in the
C 7 H 14 → 3H 2 + C 7 H 8 (1)
The chemical reaction of the above formula (1) is a dehydrogenation reaction of methylcyclohexane C 7 H 14 . By this dehydrogenation reaction, methylcyclohexane C 7 H 14 is separated into hydrogen H 2 and toluene C 7 H 8 which is dehydrogenated gasoline.
脱水素反応器22内での脱水素反応により生成された水素リッチガス(水素を主成分とするガス)と脱水素ガソリンは、未反応の水素化ガソリンとともに脱水素反応器22の底部から排出される。脱水素反応器22の底部は管路64によって分離器32に接続されている。管路64にはヒータ28が取り付けられている。分離器32内には冷却水が流れる冷却管68が通っている。この冷却管68によって冷却されることで、脱水素反応器22から供給される水素リッチガスと脱水素ガソリンは、分離器32内で液相と気相とに分離される。具体的には、冷却されることにより液化した脱水素ガソリン(未反応の水素化ガソリンも含む)は分離器32の底部に溜まり、気体のまま残存する水素リッチガスは分離器32の上部に溜まるようになっている。
Hydrogen-rich gas (gas containing hydrogen as a main component) and dehydrogenated gasoline generated by the dehydrogenation reaction in the
燃焼室4に通じる吸気管6には、水素インジェクタ10が配置されている。水素インジェクタ10は管路56,60を介して分離器32の上部に接続されている。2つの管路56,60の間には切替バルブ36が設けられている。切替バルブ36は管路58によって排気管8における脱水素反応器22の上流にも接続されている。切替バルブ36を操作することで、分離器32からの水素リッチガスの供給先を2つの管路58,60の間で選択的に切り替えることができる。切替バルブ36において管路60側を開いたときには、分離器32内に溜まった水素リッチガスは管路56,60を通って水素インジェクタ10に供給され、管路58側を開いたときには分離器32内の水素リッチガスは排気管8内へ供給される。分離器32と切替バルブ36とを接続する管路56には逆止弁46が配置され、切替バルブ36と水素インジェクタ10とを接続する管路60には加圧ポンプ42と小型のバッファタンク38が設けられている。水素インジェクタ10は外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量の水素リッチガスを吸気管6の内部に噴射することができる。
A
吸気管6には水素インジェクタ10と並んでガソリンインジェクタ12も配置されている。ガソリンインジェクタ12は管路62を介して分離器32の下部に接続され、管路62の途中にはポンプ44が設けられている。このガソリンインジェクタ12は、管路54を介して前述の切替バルブ34にも接続されている。切替バルブ34は、原燃料タンク30からの水素化ガソリンの供給先を2つの管路52,54の間で選択的に切り替えることができ、また、両方の管路52,54に水素化ガソリンを供給することもできる。切替バルブ34の管路54側を閉じた状態でポンプ44を作動させた場合には、分離器32内に溜まった脱水素ガソリンが管路62を通ってガソリンインジェクタ12に供給される。切替バルブ34の管路54側を開いてポンプ40を作動させた場合には、原燃料タンク30内の水素化ガソリンが管路50,54を通ってガソリンインジェクタ12に供給される。ガソリンインジェクタ12は外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量のガソリンを吸気管6の内部に噴射することができる。
A
次に、本実施の形態にかかるエンジンの動作について説明する。なお、エンジンの動作はECU(Engine Control Unit)70によって制御されている。ECU70の出力部には各インジェクタ10,12,24や点火プラグ16等の種々の機器が接続され、その入力部にはエンジン回転数センサ72やアクセル開度センサ74等の種々のセンサが接続されている。ECU70は、各センサからの信号に基づき、所定の制御プログラムに従って各インジェクタ10,12,24や点火プラグ16等の機器を駆動するようになっている。
Next, the operation of the engine according to the present embodiment will be described. The operation of the engine is controlled by an ECU (Engine Control Unit) 70. Various devices such as the
本実施の形態にかかるエンジンは、その運転方法として、ガソリンに水素リッチガスを添加して行うリーンバーン運転(以下、水素添加リーンバーン運転)と、ガソリンのHCCI燃焼による運転(以下、HCCI燃焼運転)とを選択することができる。図2は本実施の形態にかかるエンジンの水素添加リーンバーン運転時の動作を説明するための図であり、図3はそのHCCI燃焼運転時の動作を説明するための図である。各図中、実線で示す管路は流体の供給中であることを意味し、破線で示す管路は流体の供給停止中であることを意味している。 The engine according to the present embodiment has, as its operation method, a lean burn operation (hereinafter referred to as a hydrogen addition lean burn operation) performed by adding a hydrogen rich gas to gasoline, and an operation based on gasoline HCCI combustion (hereinafter referred to as HCCI combustion operation). And can be selected. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation during the hydrogen addition lean burn operation of the engine according to the present embodiment, and FIG. 3 is a diagram for explaining the operation during the HCCI combustion operation. In each figure, a pipeline indicated by a solid line means that fluid is being supplied, and a pipeline indicated by a broken line means that fluid supply is being stopped.
水素添加リーンバーン運転時には、図2に示すように、切替バルブ34の管路52側が開かれ、ポンプ40によって原燃料タンク30から原燃料インジェクタ24へ水素化ガソリンが供給される。そして、原燃料インジェクタ24の作動により、脱水素反応器22内に水素化ガソリンが供給される。供給された水素化ガソリンは脱水素触媒上で脱水素反応を起こし、水素リッチガスと脱水素ガソリンに分離される。脱水素反応器22内で生成された水素リッチガス及び脱水素ガソリンは分離器32に流出し、分離器32内で冷却されて気相(水素リッチガス)と液相(脱水素ガソリン)に分離される。
At the time of the hydrogen addition lean burn operation, as shown in FIG. 2, the
また、水素添加リーンバーン運転時には、切替バルブ36は管路60側に切り替えられ、加圧ポンプ42の作動によって分離器32内の水素リッチガスが水素インジェクタ10へ供給される。同時に、ポンプ44の作動によって分離器32内の脱水素ガソリンがガソリンインジェクタ12へ供給される。そして、ガソリンインジェクタ12の作動により脱水素ガソリンが吸気管6内に噴射されるとともに、水素インジェクタ10の作動によって水素リッチガスが吸気管6内に噴射される。吸気管6内に噴射された水素リッチガス及び脱水素ガソリンは空気と混合しながら燃焼室4内に吸入され、点火プラグ16によって点火されることで燃焼(火炎伝播燃焼)する。
Further, during the hydrogen addition lean burn operation, the switching
一方、HCCI燃焼運転時には、図3に示すように、切替バルブ34の管路54側が開かれ、管路52側は閉じられる。切替バルブ34の管路52側は閉じられることにより、原燃料タンク30から原燃料インジェクタ24への水素化ガソリンの供給は遮断される。これに伴い、原燃料インジェクタ24による脱水素反応器22内への水素化ガソリンの供給も停止される。
On the other hand, during the HCCI combustion operation, as shown in FIG. 3, the
また、HCCI燃焼運転時には、ポンプ40の作動により原燃料タンク30からガソリンインジェクタ12へ水素化ガソリンが供給される一方、ポンプ44による分離器32からガソリンインジェクタ12への脱水素ガソリンの供給は停止される。加圧ポンプ42による分離器32から水素インジェクタ10への水素リッチガスの供給も停止される。HCCI燃焼運転時にはガソリンインジェクタ12のみが作動し、水素化ガソリンが吸気管6内に噴射される。メチルシクロヘキサン等のナフテン系炭化水素を主成分とする水素化ガソリンは、トルエン等のアロマ系炭化水素を主成分とする脱水素ガソリンよりもオクタン価が低く、より低温で着火しやすいため、HCCI燃焼には適している。吸気管6内に噴射された水素化ガソリンは空気と混合して燃焼室4内に吸入され、圧縮されることで自己着火して燃焼する。
Also, during the HCCI combustion operation, hydrogenated gasoline is supplied from the
本実施の形態にかかるエンジンにおいて実行可能な2つの運転方法のうち、水素添加リーンバーン運転によれば、燃焼性に優れた水素リッチガスが添加されることでガソリンのみを燃料とするリーンバーン運転に比較して空燃比をよりリーン化することができるとともに、リーンバーン領域を高負荷側に拡大することが可能になって、さらなる燃費の向上とNOx発生量の低減とが可能になる。しかも、本実施の形態では、原燃料である水素化ガソリンではなく、オクタン価が高い脱水素ガソリンを使用することで、高負荷域におけるより安定した燃焼が可能になる。しかし、水素添加リーンバーン運転を行うには当然のことながら水素リッチガスが必要であり、水素リッチガスが不足する状況では水素添加リーンバーン運転を実行することができない。本実施の形態のように水素化ガソリンを脱水素反応させることで水素リッチガスを生成するシステムの場合、エンジンの排熱が少なく脱水素化触媒を十分に加熱することができない低負荷域では、水素添加リーンバーン運転に必要な量の水素リッチガスを生成することができない。 Of the two operation methods that can be executed in the engine according to the present embodiment, according to the hydrogen addition lean burn operation, the lean burn operation using only gasoline as a fuel is performed by adding the hydrogen rich gas with excellent combustibility. In comparison, the air-fuel ratio can be made leaner, and the lean burn region can be expanded to the high load side, so that further improvement in fuel consumption and reduction in NOx generation amount can be achieved. In addition, in the present embodiment, by using dehydrogenated gasoline having a high octane number instead of hydrogenated gasoline which is a raw fuel, more stable combustion in a high load range becomes possible. However, as a matter of course, hydrogen-rich gas is necessary to perform the hydrogen-added lean burn operation, and the hydrogen-added lean burn operation cannot be executed in a situation where the hydrogen-rich gas is insufficient. In the case of a system that generates hydrogen rich gas by dehydrogenating hydrogenated gasoline as in the present embodiment, in a low load region where the exhaust heat of the engine is low and the dehydrogenation catalyst cannot be heated sufficiently, The amount of hydrogen rich gas required for the additive lean burn operation cannot be generated.
一方、HCCI燃焼運転によれば、火炎伝播燃焼の燃焼限界を超えた超希薄混合気を燃焼させることができる。これにより、火炎伝播燃焼の一形態である水素添加リーンバーン運転よりもNOxの生成量をさらに低く抑えることができ、より高い熱効率を実現することもできる。また、本実施の形態では、オクタン価が低く低温で着火しやすい水素化ガソリンを燃料として使用するため、低負荷域における安定したHCCI燃焼が可能である。しかし、その一方で、HCCI燃焼はエンジン負荷が高くなってくると燃焼音の発生が顕著になっていくるため、中高負荷域でHCCI燃焼運転を実行することは難しい。 On the other hand, according to the HCCI combustion operation, an ultra-lean air-fuel mixture that exceeds the combustion limit of flame propagation combustion can be burned. As a result, the amount of NOx produced can be further reduced as compared with the hydrogen addition lean burn operation which is one form of flame propagation combustion, and higher thermal efficiency can be realized. In the present embodiment, hydrogenated gasoline having a low octane number and easy to ignite at low temperatures is used as a fuel, so that stable HCCI combustion in a low load range is possible. However, on the other hand, in HCCI combustion, combustion noise becomes more pronounced when the engine load becomes higher, so it is difficult to execute the HCCI combustion operation in the middle and high load range.
そこで、本実施の形態にかかるエンジンでは、図4のマップに従いエンジンの運転領域に応じてエンジンの運転方法を選択するようにしている。図4のマップはエンジン負荷とエンジン回転数を軸とする多次元マップであり、エンジンの運転領域のうち低負荷域はHCCI燃焼運転を行う領域に設定され、中高負荷域は水素添加リーンバーン運転を行う領域に設定されている。 Therefore, in the engine according to the present embodiment, the operation method of the engine is selected according to the engine operation region according to the map of FIG. The map in FIG. 4 is a multi-dimensional map with the engine load and the engine speed as axes. The low load region of the engine operation region is set to the region where HCCI combustion operation is performed, and the medium and high load region is the hydrogen addition lean burn operation. It is set to the area to perform.
図4のマップにおいて、HCCI燃焼運転が選択される運転領域と水素添加リーンバーン運転が選択される運転領域との境界は、HCCI燃焼が困難となる限界負荷を意味している。つまり、図4のマップは、水素添加リーンバーン運転よりもHCCI燃焼運転の方を優先し、可能な限りの広い運転領域でHCCI燃焼運転が選択されるように作成されている。これは、HCCI燃焼運転と水素添加リーンバーン運転とを比較した場合、HCCI燃焼運転のほうが水素添加リーンバーン運転よりもさらに熱効率が高く、また、NOx発生量を極めて低レベルに抑えることが可能だからである。 In the map of FIG. 4, the boundary between the operation region where the HCCI combustion operation is selected and the operation region where the hydrogen addition lean burn operation is selected means a limit load at which HCCI combustion becomes difficult. That is, the map of FIG. 4 is created so that the HCCI combustion operation is prioritized over the hydrogen addition lean burn operation, and the HCCI combustion operation is selected in the widest possible operation region. This is because, when comparing HCCI combustion operation with hydrogen addition lean burn operation, HCCI combustion operation has higher thermal efficiency than hydrogen addition lean burn operation, and it is possible to suppress the amount of NOx generated to an extremely low level. It is.
図4のマップによれば、水素リッチガスの不足によって水素添加リーンバーン運転が困難となる低負荷域をHCCI燃焼運転によって補完することができ、燃焼音の発生によってHCCI燃焼運転が困難となる中高負荷域を水素添加リーンバーン運転によって補完することができる。したがって、図4のマップに従いエンジンの運転方法を切り替えることで、低負荷域から高負荷域までの広い運転領域で高効率且つ低エミッションを実現することが可能になる。 According to the map of FIG. 4, the low load region where the hydrogen addition lean burn operation becomes difficult due to the lack of the hydrogen rich gas can be supplemented by the HCCI combustion operation, and the HCCI combustion operation becomes difficult due to the generation of combustion noise. The zone can be supplemented by a hydrogenated lean burn operation. Therefore, by switching the engine operation method according to the map of FIG. 4, it is possible to realize high efficiency and low emission in a wide operation region from a low load region to a high load region.
なお、本実施の形態にかかるエンジンの運転はECU70によって制御され、エンジンの運転方法の切り替えもECU70によって判断されている。本実施の形態にかかるエンジンでは、図5のフローチャートに示すルーチンにしたがってエンジンの運転方法の切り替えが行われる。
The operation of the engine according to the present embodiment is controlled by the
図5に示すルーチンの最初のステップS100では、現時点におけるエンジン回転数とアクセル開度が取得され、エンジン回転数とアクセル開度からエンジン負荷(負荷率)が算出される。そして、次のステップS102では、現在の運転状態が図4のマップにおいてHCCI燃焼運転が選択される領域に属しているか否か判定される。 In the first step S100 of the routine shown in FIG. 5, the current engine speed and accelerator opening are acquired, and the engine load (load factor) is calculated from the engine speed and accelerator opening. Then, in the next step S102, it is determined whether or not the current operation state belongs to the region where the HCCI combustion operation is selected in the map of FIG.
エンジンの運転状態からHCCI燃焼運転が選択される場合には、図3の動作図に示すように、原燃料タンク30内の水素化ガソリンがガソリンインジェクタ12に直接供給され、ガソリンインジェクタ12からの水素化ガソリンの噴射によってHCCI燃焼運転が実行される(ステップS104)。
When the HCCI combustion operation is selected from the operating state of the engine, as shown in the operation diagram of FIG. 3, hydrogenated gasoline in the
エンジンの運転状態から水素添加リーンバーン運転が選択される場合には、図2の動作図に示すように、原燃料タンク30内の水素化ガソリンは脱水素反応器22へ供給され、脱水素反応によって水素リッチガスがガソリンから分離される(ステップS106)。そして、分離した水素リッチガスを水素インジェクタ10から噴射し、脱水素ガソリンをガソリンインジェクタ12から噴射することによって水素添加リーンバーン運転が実行される(ステップS108)。
When the hydrogen addition lean burn operation is selected from the engine operating state, the hydrogenated gasoline in the
本実施の形態では、ECU70により図5に示すルーチンが実行されることで、第1の発明の「制御手段」が実現される。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
以下、図6乃至図9を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
本実施の形態にかかるエンジンは、実施の形態1と同じく、図1に示す構成を有している。その運転方法としては、水素添加リーンバーン運転とHCCI燃焼運転とを選択することができ、さらに、水素化ガソリンに水素リッチガスを添加して行うHCCI燃焼運転(以下、水素添加HCCI燃焼運転)と、脱水素ガソリンを燃料とするストイキ燃焼運転とを選択可能になっている。図6は本実施の形態にかかるエンジンの水素添加HCCI燃焼運転時の動作を説明するための図であり、図7はストイキ燃焼運転時の動作を説明するための図である。各図中、実線で示す管路は流体の供給中であることを意味し、破線で示す管路は流体の供給停止中であることを意味している。なお、水素添加リーンバーン運転時の動作は実施の形態1と同じく図2を用いて説明され、HCCI燃焼運転時の動作は実施の形態1と同じく図3を用いて説明される。 The engine according to the present embodiment has the configuration shown in FIG. As the operation method, hydrogen-added lean burn operation and HCCI combustion operation can be selected, and further, HCCI combustion operation (hereinafter referred to as hydrogen-added HCCI combustion operation) performed by adding a hydrogen rich gas to hydrogenated gasoline, A stoichiometric combustion operation using dehydrogenated gasoline as a fuel can be selected. FIG. 6 is a view for explaining the operation of the engine according to the present embodiment during the hydrogenation HCCI combustion operation, and FIG. 7 is a view for explaining the operation during the stoichiometric combustion operation. In each figure, a pipeline indicated by a solid line means that fluid is being supplied, and a pipeline indicated by a broken line means that fluid supply is being stopped. The operation during the hydrogen addition lean burn operation is described with reference to FIG. 2 as in the first embodiment, and the operation during the HCCI combustion operation is described with reference to FIG. 3 as in the first embodiment.
水素添加HCCI燃焼運転は、脱水素触媒の温度を活性化温度以上に保持できる運転領域において実行される。水素添加HCCI燃焼運転時には、図6に示すように、切替バルブ34の管路52側が開かれ、ポンプ40によって原燃料タンク30から原燃料インジェクタ24へ水素化ガソリンが供給される。そして、原燃料インジェクタ24から脱水素反応器22内に水素化ガソリンが供給され、供給された水素化ガソリンは脱水素触媒上での脱水素反応によって水素リッチガスと脱水素ガソリンに分離される。脱水素反応器22内で生成された水素リッチガス及び脱水素ガソリンは分離器32に流出し、分離器32内で冷却されて気相(水素リッチガス)と液相(脱水素ガソリン)に分離される。
The hydrogenation HCCI combustion operation is performed in an operation region where the temperature of the dehydrogenation catalyst can be maintained at the activation temperature or higher. During the hydrogenated HCCI combustion operation, as shown in FIG. 6, the
また、水素添加HCCI燃焼運転時には、切替バルブ34の管路54側も開かれ、ポンプ40によって原燃料タンク30からガソリンインジェクタ12へ水素化ガソリンが直接供給される。同時に、加圧ポンプ42の作動によって分離器32内の水素リッチガスが水素インジェクタ10へ供給される。そして、ガソリンインジェクタ12の作動により水素化ガソリンが吸気管6内に噴射されるとともに、水素インジェクタ10の極短時間の作動によって微量の水素リッチガスが吸気管6内に噴射される。
Further, during the hydrogen addition HCCI combustion operation, the
水素添加HCCI燃焼運転時には、通常のHCCI燃焼運転とは異なって点火プラグ16を作動させる。点火プラグ16の点火によって燃焼性に優れた水素リッチガスが燃焼する。水素リッチガスの燃焼は燃焼室4の全体で容積的に起き、水素リッチガスの燃焼がトリガとなって水素化ガソリンのHCCI燃焼が起きる。
Unlike the normal HCCI combustion operation, the
HCCI燃焼とリーンバーンとを比較した場合、HCCI燃焼のほうがより熱効率が高く、また、NOx発生量をより低く抑えることができる。しかし、HCCI燃焼には燃焼開始時期を直接制御できないという問題があり、吸入空気温度等の運転条件によって燃焼開始時期が変動し、中高負荷域では燃焼音が発生しやすい。特に、水素化ガソリンはオクタン価が低いために燃焼音が発生する可能性が高い。この点に関し、上記の水素添加HCCI燃焼運転によれば、水素リッチガスの燃焼をトリガとして水素化ガソリンを自己着火させることができるので、点火プラグ16の点火タイミングによってHCCI燃焼の燃焼開始時期を間接的にコントロールすることができる。これにより、燃焼開始時期の変動に伴う燃焼音の発生を抑制することができ、水素化ガソリンのみを燃料とする場合に比較してより高負荷側の運転領域までHCCI燃焼による運転が可能になる。
When HCCI combustion and lean burn are compared, HCCI combustion has higher thermal efficiency, and the amount of NOx generated can be kept lower. However, HCCI combustion has a problem that the combustion start timing cannot be directly controlled, and the combustion start timing varies depending on operating conditions such as the intake air temperature, and combustion noise is likely to be generated in the middle and high load regions. In particular, hydrogenated gasoline has a low octane number, so there is a high possibility that combustion noise will be generated. In this regard, according to the hydrogenated HCCI combustion operation described above, hydrogenated gasoline can be self-ignited with the combustion of the hydrogen rich gas as a trigger, and therefore the combustion start timing of HCCI combustion is indirectly determined by the ignition timing of the
ところで、上記の水素添加HCCI燃焼運転では、水素化ガソリンの脱水素反応によって得られる水素リッチガスと脱水素ガソリンのうち、水素リッチガスは燃料として使用されるものの、脱水素ガソリンは使用されずにそのまま分離器32内に貯留されることになる。本実施の形態にかかるエンジンでは、この余った脱水素ガソリンを次に説明するストイキ燃焼運転において利用する。
By the way, in the above hydrogenated HCCI combustion operation, although hydrogen rich gas is used as fuel among hydrogen rich gas and dehydrogenated gasoline obtained by dehydrogenation reaction of hydrogenated gasoline, dehydrogenated gasoline is not used and separated as it is. It will be stored in the
ストイキ燃焼運転は、水素添加リーンバーン運転が実行される運転領域よりもさらに高負荷域において実行される。ストイキ燃焼運転時には、図7に示すように、ポンプ40の作動が停止されて原燃料タンク30から原燃料インジェクタ24或いはガソリンインジェクタ12への水素化ガソリンの供給は遮断される。また、加圧ポンプ42は作動されず水素インジェクタ10からの水素リッチガスの噴射は行われない。ストイキ燃焼運転時には、ポンプ44のみが作動して分離器32内の脱水素ガソリンがガソリンインジェクタ12へ供給される。そして、ガソリンインジェクタ12の作動により脱水素ガソリンが吸気管6内に噴射される。脱水素ガソリンの噴射量は吸入空気量との関係で理論空燃比になるように設定されている。吸気管6内に噴射された脱水素ガソリンは空気と混合しながら燃焼室4内に吸入され、点火プラグ16によって点火されることで燃焼(火炎伝播燃焼)する。アロマ系炭化水素を主成分とする脱水素ガソリンはオクタン価が高く、高負荷域でのノックの発生の防止に効果がある。
The stoichiometric combustion operation is executed in a higher load region than the operation region in which the hydrogen addition lean burn operation is executed. During the stoichiometric combustion operation, as shown in FIG. 7, the operation of the
本実施の形態にかかるエンジンでは、エンジンの運転方法を選択するためのマップとして図8に示すマップが用いられる。図8のマップはエンジン負荷とエンジン回転数を軸とする多次元マップであり、低負荷側から順に領域A,B,C,Dの4つの領域にエンジンの運転領域が区分されている。このうち、最も低負荷側の領域Aでは水素化ガソリンを燃料とするHCCI燃焼運転が選択され、次の領域Bでは水素添加HCCI燃焼運転が選択され、その次の領域Cでは水素添加リーンバーン運転が選択され、最も高負荷側の領域Dではストイキ燃焼運転が選択される。 In the engine according to the present embodiment, a map shown in FIG. 8 is used as a map for selecting an engine operating method. The map of FIG. 8 is a multi-dimensional map with the engine load and the engine speed as axes, and the engine operation region is divided into four regions A, B, C, and D in order from the low load side. Of these, the HCCI combustion operation using hydrogenated gasoline as fuel is selected in the region A on the lowest load side, the hydrogen addition HCCI combustion operation is selected in the next region B, and the hydrogen addition lean burn operation in the next region C. And the stoichiometric combustion operation is selected in the region D on the highest load side.
図8のマップにおいて、HCCI燃焼運転が選択される運転領域と水素添加HCCI燃焼運転が選択される運転領域との境界は、燃焼開始時期を制御しなければ燃焼音の発生によってHCCI燃焼が困難となる限界負荷を意味している。また、水素添加HCCI燃焼運転が選択される運転領域と水素添加リーンバーン運転が選択される運転領域との境界は、燃焼開始時期を制御してもHCCI燃焼が困難となる限界負荷を意味している。水素添加リーンバーン運転が選択される運転領域とストイキ燃焼運転が選択される運転領域との境界は、水素の添加によってもリーンバーンが困難となる限界負荷を意味している。 In the map of FIG. 8, the boundary between the operation region where the HCCI combustion operation is selected and the operation region where the hydrogenated HCCI combustion operation is selected is that HCCI combustion is difficult due to the generation of combustion noise unless the combustion start timing is controlled. Means a critical load. In addition, the boundary between the operation region in which the hydrogenated HCCI combustion operation is selected and the operation region in which the hydrogenated lean burn operation is selected means a limit load that makes HCCI combustion difficult even when the combustion start timing is controlled. Yes. The boundary between the operation region in which the hydrogen addition lean burn operation is selected and the operation region in which the stoichiometric combustion operation is selected means a limit load at which lean burn is difficult even when hydrogen is added.
図8のマップに従いエンジンの運転方法を切り替えることで、実施の形態1と同様、低負荷域から高負荷域までの広い運転領域で高効率且つ低エミッションを実現することが可能になる。さらに、このマップによれば、中負荷域でもHCCI燃焼による運転を選択できることから、NOx発生量をより低レベルに抑えることが可能になる。 By switching the engine operation method according to the map of FIG. 8, as in the first embodiment, it is possible to realize high efficiency and low emission in a wide operation region from a low load region to a high load region. Furthermore, according to this map, since the operation by HCCI combustion can be selected even in the middle load region, the NOx generation amount can be suppressed to a lower level.
本実施の形態にかかるエンジンでは、図9のフローチャートに示すルーチンにしたがってエンジンの運転方法の切り替えが行われる。 In the engine according to the present embodiment, the operation method of the engine is switched according to the routine shown in the flowchart of FIG.
図9に示すルーチンの最初のステップS200では、現時点におけるエンジン回転数とアクセル開度が取得され、エンジン回転数とアクセル開度からエンジン負荷(負荷率)が算出される。そして、次のステップS202では、エンジン回転数及びエンジン負荷から決まる現在の運転状態が図8のマップにおけるどの運転領域で運転されているか判断される。 In the first step S200 of the routine shown in FIG. 9, the current engine speed and accelerator opening are acquired, and the engine load (load factor) is calculated from the engine speed and accelerator opening. In the next step S202, it is determined in which operating region in the map of FIG. 8 the current operating state determined from the engine speed and the engine load.
現在のエンジンの運転状態が図8のマップにおける領域Aに属する場合には、図3の動作図に示すように、原燃料タンク30内の水素化ガソリンがガソリンインジェクタ12に直接供給され、ガソリンインジェクタ12からの水素化ガソリンの噴射によってHCCI燃焼運転が実行される(ステップS204)。
When the current engine operating state belongs to region A in the map of FIG. 8, as shown in the operation diagram of FIG. 3, hydrogenated gasoline in the
現在のエンジンの運転状態が図8のマップにおける領域B或いはCに属する場合には、原燃料タンク30内の水素化ガソリンは脱水素反応器22へ供給され、脱水素反応によって水素がガソリンから分離される(ステップS206)。ステップS206の処理の実行後、再び運転領域について判断される(ステップS208)。
When the current engine operating state belongs to the region B or C in the map of FIG. 8, hydrogenated gasoline in the
現在のエンジンの運転状態が図8のマップにおける領域Bに属する場合には、ステップS210の処理が選択される。ステップS210では、図6の動作図に示すように、原燃料タンク30内の水素化ガソリンがガソリンインジェクタ12に直接供給され、また、ステップS206で生成された水素リッチガスが分離器32から水素インジェクタ10に供給される。そして、燃料である水素化ガソリンに水素リッチガスを添加することによって水素添加HCCI燃焼運転が実行される。水素添加HCCI燃焼運転では点火時期制御が行われる。
If the current operating state of the engine belongs to region B in the map of FIG. 8, the process of step S210 is selected. In step S210, as shown in the operation diagram of FIG. 6, the hydrogenated gasoline in the
一方、現在のエンジンの運転状態が図8のマップにおける領域Cに属する場合には、ステップS212の処理が選択される。ステップS212では、図2の動作図に示すように、ステップS206で生成された水素リッチガスが分離器32から水素インジェクタ10に供給され、また、脱水素ガソリンが分離器32からガソリンインジェクタ12に供給される。そして、水素リッチガスを水素インジェクタ10から噴射し、脱水素ガソリンをガソリンインジェクタ12から噴射することによって水素添加リーンバーン運転が実行される。
On the other hand, if the current engine operating state belongs to region C in the map of FIG. 8, the process of step S212 is selected. In step S212, as shown in the operation diagram of FIG. 2, the hydrogen rich gas generated in step S206 is supplied from the
ステップS202の運転領域判断の結果、現在のエンジンの運転状態が図8のマップにおける領域Dに属する場合には、図7の動作図に示すように、脱水素ガソリンが分離器32からガソリンインジェクタ12に供給され、ガソリンインジェクタ12からの脱水素ガソリンの噴射によってストイキ燃焼運転が実行される(ステップS214)。
If the current engine operating state belongs to the region D in the map of FIG. 8 as a result of the operation region determination in step S202, the dehydrogenated gasoline is fed from the
本実施の形態では、ECU70により図9に示すルーチンが実行されることで、第2及び第3の発明の「制御手段」が実現される。
In the present embodiment, the “control means” according to the second and third aspects of the present invention is implemented by the
その他.
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。
Others.
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.
図1の構成では、水素インジェクタ10を吸気管6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10は、筒内に水素を直接噴射できるようにエンジン本体2に組み込んでもよい。同様に、ガソリンインジェクタ12もエンジン本体2に組み込むことができる。
In the configuration of FIG. 1, the
また、図1の構成では、排気管8に脱水素反応器22を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、エンジンの排熱によって脱水素触媒を加熱できる部位に配置されていればよく、エンジン本体2に脱水素反応器22を取り付けてもよい。
In the configuration of FIG. 1, the
また、実施の形態2では、水素添加HCCI燃焼運転時に水素リッチガスに着火する着火装置として点火プラグ16を利用しているが、専用の着火装置を点火プラグ16とは別に備えてもよい。
In the second embodiment, the
2 エンジン本体
4 燃焼室
6 吸気管
8 排気管
10 水素インジェクタ
12 ガソリンインジェクタ
16 点火プラグ
22 脱水素反応器
24 原燃料インジェクタ
30 原燃料タンク
32 分離器
34 切替バルブ
70 ECU(Electronic Control Unit)
2
Claims (3)
水素化ガソリンを水素リッチガスと脱水素ガソリンとに分離する燃料分離手段と、
水素化ガソリン、水素リッチガス及び脱水素ガソリンの何れかを選択的に或いは複数を組み合わせて内燃機関に供給するための燃料供給手段と、
前記内燃機関が所定の運転領域で運転されているときには、水素化ガソリンを燃料としてHCCI燃焼による運転を行い、前記内燃機関が前記所定運転領域よりも高負荷域で運転されるときには、水素リッチガスと脱水素ガソリンとを燃料として希薄燃焼による運転を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする水素利用内燃機関。 A tank for storing hydrogenated gasoline;
Fuel separation means for separating hydrogenated gasoline into hydrogen-rich gas and dehydrogenated gasoline;
Fuel supply means for supplying any of hydrogenated gasoline, hydrogen-rich gas and dehydrogenated gasoline selectively or in combination to the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is operated in a predetermined operation region, an operation is performed by HCCI combustion using hydrogenated gasoline as a fuel. When the internal combustion engine is operated in a higher load region than the predetermined operation region, hydrogen rich gas and Control means for performing operation by lean combustion using dehydrogenated gasoline as fuel,
An internal combustion engine using hydrogen.
The control means performs operation by stoichiometric combustion using dehydrogenated gasoline as fuel when the internal combustion engine is operated in a higher load region than an operation region in which operation by lean combustion is possible. The hydrogen-utilizing internal combustion engine described.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090407 |