JP6336818B2 - Fuel supply control system for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の燃料供給制御システムに関する。   The present invention relates to a fuel supply control system for an internal combustion engine.

従来、内燃機関が有する燃焼室における燃焼状態に基づいて燃料を供給する内燃機関の燃料供給制御システムが知られている。例えば、特許文献１には、ディーゼルエンジンにおいて、燃焼室の圧力の変化率や主燃料の燃焼における圧力最大時期と主燃料の燃焼を補助する副燃料の燃焼における圧力最大時期との差などに基づいて主燃料及び副燃料の噴射制御を行う内燃機関の噴射制御システムが記載されている。   Conventionally, a fuel supply control system for an internal combustion engine that supplies fuel based on a combustion state in a combustion chamber of the internal combustion engine is known. For example, in Patent Document 1, in a diesel engine, based on the rate of change in the pressure of the combustion chamber, the difference between the maximum pressure time in combustion of the main fuel and the maximum pressure timing in combustion of the auxiliary fuel that assists the combustion of the main fuel, etc. An injection control system for an internal combustion engine that performs injection control of main fuel and auxiliary fuel is described.

特開２００８−４５４７１号公報JP 2008-45471 A

近年、自己着火性が高い副燃料の燃焼によって自己着火性が低い主燃料の燃焼を補助する内燃機関が知られている。当該内燃機関では、主燃料の燃焼状態が最適となるよう副燃料の供給条件が制御される。しかしながら、自己着火性が高い副燃料は燃焼速度が比較的速いため、副燃料の燃焼と主燃料の燃焼とが並行している燃焼室の燃焼から副燃料の燃焼状態のみを検出することが難しい。このため、燃焼室における燃焼状態を最適し当該内燃機関の燃焼効率を向上するために副燃料の供給条件を制御することは困難である。   2. Description of the Related Art In recent years, an internal combustion engine that assists combustion of a main fuel having a low self-ignition property by combustion of a secondary fuel having a high self-ignition property is known. In the internal combustion engine, the sub fuel supply conditions are controlled so that the combustion state of the main fuel is optimized. However, since the auxiliary fuel with high self-ignitability has a relatively high combustion speed, it is difficult to detect only the combustion state of the auxiliary fuel from the combustion in the combustion chamber in which the combustion of the auxiliary fuel and the combustion of the main fuel are parallel. . For this reason, it is difficult to control the supply conditions of the auxiliary fuel in order to optimize the combustion state in the combustion chamber and improve the combustion efficiency of the internal combustion engine.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、主燃料及び主燃料の燃焼を補助する副燃料が供給される内燃機関の燃焼効率を向上する内燃機関の燃料供給制御システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to control the fuel supply of an internal combustion engine that improves the combustion efficiency of the internal combustion engine to which the main fuel and the auxiliary fuel for assisting the combustion of the main fuel are supplied. Is to provide a system.

本発明は、吸気系（２０）に供給される主燃料及び内燃機関（１０）が有する燃焼室（１１、１２、１３、１４）に供給され主燃料に比べ自己着火性が高く主燃料の燃焼を補助する副燃料の内燃機関への副燃料の供給を制御する内燃機関の燃料供給制御システムであって、クランク角検出手段（７３）、制御部（７０）、発熱量算出手段（７０）、燃焼開始タイミング算出手段（７０）、発熱量判定手段（７０）、供給量判定手段（７０）、及び、燃焼開始タイミング判定手段（７０）を備える。
クランク角検出手段は、内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出し、検出したクランク角に応じた信号を出力する。制御部は、内燃機関に副燃料を供給する副燃料供給部（１６、１７、１８、１９）の作動を制御する。発熱量算出手段は、副燃料の燃焼における発熱量を算出する。燃焼開始タイミング算出手段は、副燃料の燃焼開始タイミングを算出する。
発熱量判定手段は、副燃料の燃焼における発熱量と合計発熱量（Ｑａｌｌ）との関係を示すマップに基づいて発熱量算出手段が算出する発熱量が所定の発熱量（Ｑｂｐｍｉｎ）以上であるか否かを判定する。供給量判定手段は、噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉ／Ｎ）と前記内燃機関の燃焼における冷却損失（ＣＬ０）との関係を示すマップに基づいて内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の全供給量（Ｑｉｐ）を当該一回の燃焼サイクルにおける副燃料の供給回数で除した供給一回当たりの供給量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）が所定の供給一回当たりの供給量（Ｑｉ０／Ｎ）より小さいか否かを判定する。燃焼開始タイミング判定手段は、副燃料の燃焼開始タイミングと前記燃焼室の圧力の最大値（Ｐｍａｘ）との関係を示すマップに基づいて燃焼開始タイミング算出手段が算出する副燃料の燃焼開始タイミング（θ１０）が所定のクランク角（θＬ）より遅角側であるか否かを判定する。
In the present invention, the main fuel supplied to the intake system (20) and the combustion chamber (11, 12, 13, 14) supplied to the combustion chamber (11, 12, 13, 14) of the internal combustion engine (10) have higher self-ignitability than the main fuel and combustion of the main fuel. A fuel supply control system for an internal combustion engine that controls the supply of the auxiliary fuel to the internal combustion engine to assist the crankshaft, comprising a crank angle detection means (73) , a control section (70) , a heat generation amount calculation means (70) , Combustion start timing calculation means (70) , heat generation amount determination means (70) , supply amount determination means (70) , and combustion start timing determination means (70) .
The crank angle detection means detects the crank angle of the crankshaft of the internal combustion engine and outputs a signal corresponding to the detected crank angle. The control unit controls the operation of the auxiliary fuel supply unit (16, 17, 18, 19) for supplying auxiliary fuel to the internal combustion engine. The calorific value calculation means calculates the calorific value in the combustion of the auxiliary fuel. The combustion start timing calculation means calculates the combustion start timing of the auxiliary fuel.
Whether the calorific value determining means calculates the calorific value calculated by the calorific value calculation means based on a map showing the relationship between the calorific value in the combustion of the auxiliary fuel and the total calorific value (Qall), or more than a predetermined calorific value (Qbpmin) Determine whether or not. The supply amount determination means is a sub fuel in one combustion cycle of the internal combustion engine based on a map showing a relationship between an injection amount per injection (Qi / N) and a cooling loss (CL0) in the combustion of the internal combustion engine. The supply amount per supply (Qip / Np) obtained by dividing the total supply amount (Qip) of the fuel by the number of times the auxiliary fuel is supplied in one combustion cycle is a predetermined supply amount (Qi0 / N) It is determined whether it is smaller. The combustion start timing determination means is a sub fuel combustion start timing (θ10) calculated by the combustion start timing calculation means based on a map showing a relationship between the combustion start timing of the auxiliary fuel and the maximum value (Pmax) of the pressure in the combustion chamber. ) Is on the retard side with respect to a predetermined crank angle (θL) .

本発明の内燃機関の燃料供給制御システムは、内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の発熱量が所定の発熱量より少ないと発熱量判定手段が判定すると当該発熱量が所定の発熱量以上となるよう副燃料の全供給量を増やし、供給一回当たりの供給量が所定の供給一回当たりの供給量以上であると供給量判定手段が判定すると供給一回当たりの供給量が所定の供給一回当たりの供給量より小さくなるよう内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の供給回数を増やし、副燃料の燃焼開始タイミングが所定のクランク角より進角側であると燃焼開始タイミング判定手段が判定すると副燃料の燃焼開始タイミングが所定のクランク角より遅角側となるよう副燃料の供給開始タイミングを遅角側に変更することを特徴とする。   In the fuel supply control system for an internal combustion engine according to the present invention, when the heat generation amount determination means determines that the heat generation amount of the auxiliary fuel in one combustion cycle of the internal combustion engine is less than the predetermined heat generation amount, the heat generation amount is equal to or greater than the predetermined heat generation amount. When the supply amount determining means determines that the supply amount per supply is greater than or equal to the supply amount per predetermined supply, the supply amount per supply is the predetermined amount. Increase the number of times the auxiliary fuel is supplied in one combustion cycle of the internal combustion engine so that it is smaller than the supply amount per supply, and determine the combustion start timing if the combustion start timing of the auxiliary fuel is more advanced than the predetermined crank angle When the means determines, the sub fuel supply start timing is changed to the retard side so that the sub fuel combustion start timing is retarded from a predetermined crank angle.

本発明の内燃機関の燃料供給制御システムでは、発熱量算出手段によって算出される副燃料の発熱量が所定の発熱量以上であるか否かを発熱量判定手段によって判定し、その判定結果に基づいて副燃料の全供給量を変更する。また、副燃料の全供給量と一回の燃焼サイクルにおける副燃料の供給回数とに基づいて供給一回当たりの供給量が所定の供給一回当たりの供給量以下であるか否かを供給量判定手段が判定し、その判定結果に基づいて内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の供給回数を変更する。また、燃焼開始タイミング算出手段によって算出される副燃料の燃焼開始タイミングが所定のクランク角より遅角側であるか否かを燃焼開始タイミング判定手段によって判定し、その判定結果に基づいて副燃料の供給開始タイミングを変更する。このように、本発明の内燃機関の燃料供給制御システムでは、算出される副燃料の燃焼開始タイミングと発熱量とに基づいて、副燃料の供給条件を補正する。これにより、主燃料の燃焼状態と副燃料の燃焼状態とを分離して検出することが困難な内燃機関において、副燃料の供給条件を最適化し、燃焼室における燃焼状態を最適化することができる。したがって、本発明の内燃機関の燃料供給制御システムは、燃焼効率を向上することができる。   In the fuel supply control system for an internal combustion engine of the present invention, the calorific value determining means determines whether or not the calorific value of the auxiliary fuel calculated by the calorific value calculating means is equal to or greater than a predetermined calorific value, and based on the determination result. Change the total supply of secondary fuel. Also, whether the supply amount per supply is less than or equal to the supply amount per predetermined supply based on the total supply amount of the auxiliary fuel and the number of times the auxiliary fuel is supplied in one combustion cycle. The determination means makes a determination, and changes the number of sub fuel supplies in one combustion cycle of the internal combustion engine based on the determination result. Further, it is determined by the combustion start timing determination means whether the combustion start timing of the auxiliary fuel calculated by the combustion start timing calculation means is behind the predetermined crank angle, and based on the determination result, the sub fuel combustion timing is determined. Change the supply start timing. As described above, in the fuel supply control system for an internal combustion engine of the present invention, the supply condition of the auxiliary fuel is corrected based on the calculated combustion start timing of the auxiliary fuel and the calorific value. Thereby, in an internal combustion engine in which it is difficult to detect the combustion state of the main fuel and the combustion state of the auxiliary fuel separately, it is possible to optimize the supply conditions of the auxiliary fuel and optimize the combustion state in the combustion chamber. . Therefore, the fuel supply control system for an internal combustion engine of the present invention can improve the combustion efficiency.

本発明の一実施形態による内燃機関の燃料供給制御システムが適用されるエンジンシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which a fuel supply control system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied. 副燃料の発熱量と主燃料及び副燃料の合計発熱量との関係を表す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the calorific value of sub fuel and the total calorific value of main fuel and sub fuel. 本発明の一実施形態による内燃機関の燃料供給制御システムにおける燃料供給制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of the fuel supply control process in the fuel supply control system of the internal combustion engine by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による内燃機関の燃料供給制御システムにおける副燃料の着火遅れと副燃料の発熱量との関係を示す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the ignition delay of the auxiliary fuel and the calorific value of the auxiliary fuel in the fuel supply control system for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による内燃機関の燃料供給制御システムにおける副燃料の噴射一回当たりの噴射量と冷却損失との関係を示す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the injection amount per injection of the auxiliary fuel and the cooling loss in the fuel supply control system of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による内燃機関の燃料供給制御システムにおける副燃料の燃焼開始タイミングと燃焼室の圧力の最大値との関係を示す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the combustion start timing of the auxiliary fuel and the maximum value of the pressure of the combustion chamber in the fuel supply control system of the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態による内燃機関の燃料供給制御システムを図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a fuel supply control system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（一実施形態）
本発明の一実施形態による「内燃機関の燃料供給制御システム」としての副燃料噴射制御システム１は、車両等に搭載されるエンジンシステム５に適用される。副燃料噴射制御システム１は、「酸素濃度検出手段」としての空気量センサ７１、「燃焼室温度検出手段」としての温度センサ７２、並びに、「クランク角検出手段」としてのクランク角センサ７３、「制御部」、「燃焼開始タイミング算出手段」、「発熱量算出手段」、「遅れ算出手段」、「発熱量判定手段」、「供給量判定手段」、及び、「燃焼開始タイミング判定手段」としての副燃料噴射制御部７０などを備える。 (One embodiment)
A sub fuel injection control system 1 as a “fuel supply control system for an internal combustion engine” according to an embodiment of the present invention is applied to an engine system 5 mounted on a vehicle or the like. The auxiliary fuel injection control system 1 includes an air amount sensor 71 as “oxygen concentration detection means”, a temperature sensor 72 as “combustion chamber temperature detection means”, a crank angle sensor 73 as “crank angle detection means”, and “ As a "control section", "combustion start timing calculation means", "heat generation amount calculation means", "delay calculation means", "heat generation amount determination means", "supply amount determination means", and "combustion start timing determination means" The auxiliary fuel injection control unit 70 is provided.

副燃料噴射制御システム１が適用されるエンジンシステム５の概略構成について図１を参照して説明する。エンジンシステム５は、「主燃料」として水素を用い、「副燃料」として軽油を用いる「内燃機関」としてのエンジン１０が備えられている。エンジン１０は、複数の燃焼室１１、１２、１３、１４を有する。燃焼室１１、１２、１３、１４には、大気から導入される空気などが流れる吸気通路２００、及び、排気通路３００が連通している。吸気通路２００を有する吸気管２０と排気通路３００を有する排気管３０との間には、可変ノズルターボ４０が設けられている。なお、図１には、エンジンシステム５における空気、還流排気、燃料などの流れを実線矢印Ｆで示す。   A schematic configuration of an engine system 5 to which the auxiliary fuel injection control system 1 is applied will be described with reference to FIG. The engine system 5 includes an engine 10 as an “internal combustion engine” using hydrogen as “main fuel” and light oil as “sub fuel”. The engine 10 has a plurality of combustion chambers 11, 12, 13, and 14. An intake passage 200 and an exhaust passage 300 through which air introduced from the atmosphere flows are communicated with the combustion chambers 11, 12, 13, and 14. A variable nozzle turbo 40 is provided between the intake pipe 20 having the intake passage 200 and the exhaust pipe 30 having the exhaust passage 300. In FIG. 1, the flow of air, recirculation exhaust, fuel, and the like in the engine system 5 is indicated by a solid arrow F.

吸気管２０は、エンジン１０が有する吸気ポート１１１、１２１、１３１、１４１と大気とを連通する吸気通路２００を形成する。吸気管２０には、大気側から、可変ノズルターボ４０のコンプレッサ部４３、インタークーラ２１、流量制御弁２２などが設けられている。
吸気管２０のコンプレッサ部４３が設けられている位置より大気側には低圧排気還流管５１が接続する。また、吸気管２０の流量制御弁２２が設けられている位置よりエンジン１０側には高圧排気還流管６１が接続する。また、吸気管２０の高圧排気還流管６１が接続する位置よりエンジン１０側には吸気通路２００と連通する主燃料通路１５０を有する主燃料管１５が接続する。 The intake pipe 20 forms an intake passage 200 that communicates the intake ports 111, 121, 131, and 141 of the engine 10 with the atmosphere. The intake pipe 20 is provided with a compressor section 43, an intercooler 21, a flow control valve 22, and the like of the variable nozzle turbo 40 from the atmosphere side.
A low-pressure exhaust gas recirculation pipe 51 is connected to the atmosphere side from the position where the compressor section 43 of the intake pipe 20 is provided. Further, a high-pressure exhaust gas recirculation pipe 61 is connected to the engine 10 side from the position where the flow rate control valve 22 of the intake pipe 20 is provided. Further, the main fuel pipe 15 having the main fuel passage 150 communicating with the intake passage 200 is connected to the engine 10 side from the position where the high pressure exhaust gas recirculation pipe 61 of the intake pipe 20 is connected.

インタークーラ２１は、吸気通路２００を流れる空気及び低圧排気還流管５１内を流れる還流排気を冷却する。   The intercooler 21 cools the air flowing through the intake passage 200 and the recirculated exhaust flowing through the low-pressure exhaust recirculation pipe 51.

流量制御弁２２は、吸気通路２００を流れる空気及び還流排気の流量を調整する。流量制御弁２２は、副燃料噴射制御部７０と電気的に接続している。流量制御弁２２は、副燃料噴射制御部７０に流量制御弁２２の開度に応じた信号を出力する。   The flow rate control valve 22 adjusts the flow rates of the air flowing through the intake passage 200 and the recirculated exhaust gas. The flow control valve 22 is electrically connected to the auxiliary fuel injection control unit 70. The flow control valve 22 outputs a signal corresponding to the opening degree of the flow control valve 22 to the auxiliary fuel injection control unit 70.

主燃料管１５には、改質器１５１、流量制御弁１５２が設けられている。
改質器１５１は、排気が有する熱を利用して図示しない燃料タンクから供給される有機化合物、例えば、メタノールを改質し、「主燃料」としての水素を生成する。生成された水素は、流量制御弁１５２によって流量が制御され主燃料通路１５０を通って吸気通路２００を流れる空気及び還流排気に合流する。空気と還流排気と水素との混合気は、吸気ポート１１１、１２１、１３１、１４１を介して燃焼室１１、１２、１３、１４に吸入される。流量制御弁１５２及び流量制御弁２２は、副燃料噴射制御部７０と電気的に接続している。 The main fuel pipe 15 is provided with a reformer 151 and a flow rate control valve 152.
The reformer 151 reforms an organic compound, for example, methanol, supplied from a fuel tank (not shown) using the heat of the exhaust, and generates hydrogen as “main fuel”. The flow rate of the generated hydrogen is controlled by the flow rate control valve 152 and passes through the main fuel passage 150 and flows into the intake passage 200 and the recirculated exhaust gas. A mixture of air, recirculated exhaust gas, and hydrogen is sucked into the combustion chambers 11, 12, 13, 14 through intake ports 111, 121, 131, 141. The flow control valve 152 and the flow control valve 22 are electrically connected to the auxiliary fuel injection control unit 70.

排気管３０は、エンジン１０が有する排気ポート１１２、１２２、１３２、１４２と大気とを連通する排気通路３００を形成する。排気管３０には、エンジン１０側から、可変ノズルターボ４０のタービン部４２、触媒３１、可変ノズルターボ４０の流量制御弁４４、改質器１５１などが設けられている。
排気管３０のエンジン１０とタービン部４２との間には高圧排気還流管６１が接続する。また、排気管３０の触媒３１と流量制御弁４４との間には低圧排気還流管５１が接続する。
触媒３１は、燃焼室１１、１２、１３、１４から排出される排気に含まれる窒素酸化物などの化学物質を分解する。 The exhaust pipe 30 forms an exhaust passage 300 that connects the exhaust ports 112, 122, 132, and 142 of the engine 10 and the atmosphere. The exhaust pipe 30 is provided with a turbine section 42 of the variable nozzle turbo 40, a catalyst 31, a flow control valve 44 of the variable nozzle turbo 40, a reformer 151, and the like from the engine 10 side.
A high pressure exhaust gas recirculation pipe 61 is connected between the engine 10 of the exhaust pipe 30 and the turbine section 42. Further, a low pressure exhaust gas recirculation pipe 51 is connected between the catalyst 31 of the exhaust pipe 30 and the flow rate control valve 44.
The catalyst 31 decomposes chemical substances such as nitrogen oxides contained in the exhaust discharged from the combustion chambers 11, 12, 13, and 14.

可変ノズルターボ４０は、接続部４１、タービン部４２、コンプレッサ部４３、流量制御弁４４などを有する。
接続部４１は、タービン部４２の図示しないタービンとコンプレッサ部４３の図示しないコンプレッサとを連結する図示しないシャフトを回転可能に収容している。シャフトは、排気通路３００を流れる排気によって回転するタービンの回転トルクをコンプレッサに伝える。コンプレッサは、シャフトによって伝えられる回転トルクによって回転し、吸気通路２００を流れる空気及び還流排気を加圧する。
流量制御弁４４は、排気通路３００を流れる流量を制御することによってタービンの回転数を制御する。 The variable nozzle turbo 40 has a connection part 41, a turbine part 42, a compressor part 43, a flow control valve 44, and the like.
The connecting portion 41 rotatably accommodates a shaft (not shown) that connects a turbine (not shown) of the turbine portion 42 and a compressor (not shown) of the compressor portion 43. The shaft transmits the rotational torque of the turbine rotated by the exhaust flowing through the exhaust passage 300 to the compressor. The compressor is rotated by the rotational torque transmitted by the shaft, and pressurizes the air flowing through the intake passage 200 and the reflux exhaust.
The flow control valve 44 controls the rotational speed of the turbine by controlling the flow rate through the exhaust passage 300.

エンジン１０を介することなく吸気管２０のコンプレッサ部４３より大気側と排気管３０のタービン部４２より大気側との間を接続する低圧排気還流部５０は、低圧排気還流管５１、低圧還流排気クーラ５２、流量制御弁５３などを有する。
低圧排気還流管５１は、吸気通路２００と排気通路３００とを連通する低圧排気通路５１０を形成する。低圧還流排気クーラ５２は、低圧排気通路５１０を流れる比較的低圧の還流排気を冷却する。流量制御弁５３は、低圧排気通路５１０を流れる還流排気の流量を制御する。流量制御弁５３は、副燃料噴射制御部７０と電気的に接続している。流量制御弁５３は、副燃料噴射制御部７０に流量制御弁５３の開度に応じた信号を出力する。 A low-pressure exhaust gas recirculation unit 50 that connects the atmosphere side from the compressor unit 43 of the intake pipe 20 and the atmospheric side from the turbine unit 42 of the exhaust pipe 30 without passing through the engine 10 includes a low-pressure exhaust recirculation pipe 51, a low-pressure recirculation exhaust cooler. 52, a flow control valve 53, and the like.
The low pressure exhaust recirculation pipe 51 forms a low pressure exhaust passage 510 that connects the intake passage 200 and the exhaust passage 300. The low pressure recirculation exhaust cooler 52 cools the relatively low pressure recirculation exhaust flowing through the low pressure exhaust passage 510. The flow rate control valve 53 controls the flow rate of the recirculated exhaust gas flowing through the low pressure exhaust passage 510. The flow control valve 53 is electrically connected to the auxiliary fuel injection control unit 70. The flow control valve 53 outputs a signal corresponding to the opening degree of the flow control valve 53 to the auxiliary fuel injection control unit 70.

エンジン１０を介することなく吸気管２０のコンプレッサ部４３よりエンジン１０側と排気管３０のタービン部４２よりエンジン１０側との間を接続する高圧排気還流部６０は、高圧排気還流管６１、高圧還流排気クーラ６２、流量制御弁６３などを有する。
高圧排気還流管６１は、吸気通路２００と排気通路３００とを連通する高圧排気通路６１０を形成する。高圧還流排気クーラ６２は、高圧排気通路６１０を流れる比較的高圧の還流排気を冷却する。流量制御弁６３は、高圧排気通路６１０を流れる還流排気の流量を制御する。流量制御弁６３は、副燃料噴射制御部７０と電気的に接続している。流量制御弁６３は、副燃料噴射制御部７０に流量制御弁６３の開度に応じた信号を出力する。 A high-pressure exhaust gas recirculation unit 60 that connects the compressor 10 of the intake pipe 20 to the engine 10 side and the turbine unit 42 of the exhaust pipe 30 to the engine 10 side without passing through the engine 10 includes a high-pressure exhaust gas recirculation pipe 61 and a high-pressure recirculation pipe 61. An exhaust cooler 62, a flow control valve 63, and the like are included.
The high pressure exhaust recirculation pipe 61 forms a high pressure exhaust passage 610 that connects the intake passage 200 and the exhaust passage 300. The high-pressure recirculation exhaust cooler 62 cools the relatively high-pressure recirculation exhaust flowing through the high-pressure exhaust passage 610. The flow rate control valve 63 controls the flow rate of the recirculated exhaust gas flowing through the high pressure exhaust passage 610. The flow rate control valve 63 is electrically connected to the auxiliary fuel injection control unit 70. The flow control valve 63 outputs a signal corresponding to the opening degree of the flow control valve 63 to the auxiliary fuel injection control unit 70.

エンジン１０には、軽油を直接燃焼室１１、１２、１３、１４に噴射可能な「副燃料供給部」としての副燃料噴射弁１６、１７、１８、１９が設けられている。副燃料噴射弁１６、１７、１８、１９は、副燃料噴射制御部７０と電気的に接続している。   The engine 10 is provided with auxiliary fuel injection valves 16, 17, 18, and 19 as “auxiliary fuel supply units” that can inject light oil directly into the combustion chambers 11, 12, 13, and 14. The auxiliary fuel injection valves 16, 17, 18, and 19 are electrically connected to the auxiliary fuel injection control unit 70.

副燃料噴射制御部７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポートなどからなるマイクロコンピュータによって構成されている。
副燃料噴射制御部７０は、吸気通路２００を流れる空気の量を検出する空気量センサ７１、吸気ポート１１１、１２１、１３１、１４１を流れる空気と還流排気と水素との混合気の温度を検出する温度センサ７２、エンジン１０のクランク角を検出するクランク角センサ７３などと電気的に接続している。副燃料噴射制御部７０では、空気量センサ７１、温度センサ７２、クランク角センサ７３などが出力する信号に加え、図示しない上位の車両制御部が出力するエンジン１０への出力指令値に基づいて、副燃料噴射弁１６、１７、１８、１９が燃焼室１１、１２、１３、１４に噴射する副燃料の「供給条件」としての噴射条件を制御する。 The auxiliary fuel injection control unit 70 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and the like.
The auxiliary fuel injection control unit 70 detects the amount of air flowing through the intake passage 200, and detects the temperature of the air-fuel mixture of the air flowing through the intake ports 111, 121, 131, 141, the recirculated exhaust gas, and hydrogen. The temperature sensor 72 and the crank angle sensor 73 for detecting the crank angle of the engine 10 are electrically connected. In the auxiliary fuel injection control unit 70, in addition to the signals output from the air amount sensor 71, the temperature sensor 72, the crank angle sensor 73, etc., based on the output command value to the engine 10 output from the host vehicle control unit (not shown), The auxiliary fuel injection valves 16, 17, 18, 19 control injection conditions as “supply conditions” of auxiliary fuel injected into the combustion chambers 11, 12, 13, 14.

次に、燃料として水素と軽油とを併用するエンジン１０の燃焼特性について説明する。
自己着火性が比較的低い水素を主燃料とするエンジンシステム５では、水素の燃焼における火炎の伝播が効率的に行われにくい。このため、水素のみを燃焼させる場合、失火するおそれがある。そこで、エンジンシステム５では、主燃料管１５を使って燃焼室１１、１２、１３、１４に水素を供給した後、副燃料噴射弁１６、１７、１８、１９を用いて自己着火性が比較的高い軽油を燃焼室１１、１２、１３、１４に噴射する。これにより、水素のみを燃焼させる場合に比べ燃焼しやすくなるが、燃焼室１１、１２、１３、１４の空気と還流排気と水素との混合気の状態などによって、軽油を供給しても燃焼しないおそれがある。 Next, the combustion characteristics of the engine 10 that uses both hydrogen and light oil as fuel will be described.
In the engine system 5 using hydrogen, which is relatively low in self-ignitability, as a main fuel, it is difficult for the flame to be efficiently propagated in the combustion of hydrogen. For this reason, when only hydrogen is burned, there is a risk of misfire. Therefore, in the engine system 5, after supplying hydrogen to the combustion chambers 11, 12, 13, 14 using the main fuel pipe 15, the self-ignitability is relatively low using the auxiliary fuel injection valves 16, 17, 18, 19. High light oil is injected into the combustion chambers 11, 12, 13, 14. This makes it easier to burn than when only hydrogen is burned, but it does not burn even if light oil is supplied depending on the state of the mixture of the air in the combustion chambers 11, 12, 13, 14, the recirculated exhaust gas, and hydrogen. There is a fear.

図２に、エンジン１０において軽油が燃焼したとき発生する熱量としての軽油の発熱量と、水素が燃焼したとき発生する熱量としての水素の発熱量及び軽油の発熱量の合計である合計発熱量との関係を表す特性図を示す。図２では、横軸は軽油の燃焼における発熱量Ｑｂｐを示し、縦軸は合計発熱量Ｑａｌｌを示す。
図２に示すように、軽油の発熱量Ｑｂｐを大きくしていくと、軽油の発熱量Ｑｂｐが「所定の発熱量」としての発熱量Ｑｂｐｍｉｎ以上になると合計発熱量Ｑａｌｌが急激に大きくなる。すなわち、軽油の発熱量Ｑｂｐが発熱量Ｑｂｐｍｉｎを下回ると、軽油が燃焼室１１、１２、１３、１４に供給されても水素はほとんど燃焼しない。このため、エンジン１０が出力を発生できないおそれがある。
そこで、一実施形態による副燃料噴射制御システム１では、図３に示すフローチャートに従って副燃料噴射制御処理を行う。 In FIG. 2, the calorific value of light oil as the amount of heat generated when light oil is combusted in the engine 10, and the total calorific value that is the sum of the calorific value of hydrogen and the calorific value of light oil as the amount of heat generated when hydrogen is combusted, The characteristic view showing the relationship is shown. In FIG. 2, the horizontal axis represents the calorific value Qbp in light oil combustion, and the vertical axis represents the total calorific value Qall.
As shown in FIG. 2, when the calorific value Qbp of light oil is increased, the total calorific value Qall rapidly increases when the calorific value Qbp of light oil becomes equal to or greater than the calorific value Qbpmin as the “predetermined calorific value”. That is, when the calorific value Qbp of the light oil is lower than the calorific value Qbpmin, even if the light oil is supplied to the combustion chambers 11, 12, 13, and 14, hydrogen hardly burns. For this reason, there exists a possibility that the engine 10 cannot generate an output.
Therefore, in the auxiliary fuel injection control system 1 according to the embodiment, the auxiliary fuel injection control process is performed according to the flowchart shown in FIG.

最初に、ステップ（以下、「Ｓ」とする）１０１において、エンジン１０の燃焼室１１、１２、１３、１４の酸素濃度及び温度を算出する。具体的には、副燃料噴射制御部７０は、燃焼室１１、１２、１３、１４に吸入される空気と還流排気と水素との混合気の酸素濃度、及び、燃焼室１１、１２、１３、１４に吸入される当該混合気の温度を算出する。
燃焼室１１、１２、１３、１４に吸入される空気と還流排気と水素との混合気のうち、空気の量は、空気量センサ７１によって検出されている。また、低圧還流排気の量は、流量制御弁５３の開度によって制御され、高圧還流排気の量は、流量制御弁６３の開度によって制御されている。低圧還流排気及び高圧還流排気は、エンジン１０における過去の燃焼によって排出された排気の一部であるため、当該排気に含まれる酸素濃度はエンジン１０の運転状態などによって推定することが可能である。そこで、副燃料噴射制御部７０は、流量制御弁５３が出力する流量制御弁５３の開度に基づく信号、流量制御弁６３が出力する流量制御弁６３の開度に基づく信号、空気量センサ７１が出力する信号に基づいて、燃焼室１１、１２、１３、１４の酸素濃度を算出する。
また、副燃料噴射制御部７０は、温度センサ７２が出力する信号に基づいて燃焼室１１、１２、１３、１４に吸入される空気と還流排気と水素との混合気の温度を算出する。 First, in step (hereinafter referred to as “S”) 101, oxygen concentrations and temperatures of the combustion chambers 11, 12, 13, and 14 of the engine 10 are calculated. Specifically, the auxiliary fuel injection control unit 70 includes the oxygen concentration of the mixture of air, recirculated exhaust gas, and hydrogen sucked into the combustion chambers 11, 12, 13, 14, and the combustion chambers 11, 12, 13, 14 calculates the temperature of the air-fuel mixture sucked.
Of the mixture of air, recirculated exhaust gas, and hydrogen sucked into the combustion chambers 11, 12, 13, and 14, the amount of air is detected by an air amount sensor 71. Further, the amount of low-pressure recirculation exhaust is controlled by the opening degree of the flow control valve 53, and the amount of high-pressure recirculation exhaust is controlled by the opening degree of the flow control valve 63. Since the low-pressure recirculation exhaust and the high-pressure recirculation exhaust are part of exhaust exhausted by past combustion in the engine 10, the oxygen concentration contained in the exhaust can be estimated from the operating state of the engine 10 or the like. Therefore, the auxiliary fuel injection control unit 70 outputs a signal based on the opening of the flow control valve 53 output from the flow control valve 53, a signal based on the opening of the flow control valve 63 output from the flow control valve 63, and an air amount sensor 71. Is used to calculate the oxygen concentration of the combustion chambers 11, 12, 13, and 14.
Further, the auxiliary fuel injection control unit 70 calculates the temperature of the air-fuel mixture of the air, the recirculated exhaust gas, and the hydrogen sucked into the combustion chambers 11, 12, 13, 14 based on the signal output from the temperature sensor 72.

次に、Ｓ１０２において、副燃料噴射制御部７０が検出するエンジン１０の運転状態に基づいて軽油の噴射条件を決定する。副燃料噴射制御部７０は、エンジン１０の出力指令値とエンジン１０の回転数との関係から、軽油の噴射条件である「供給開始タイミング」としての噴射開始タイミングＴｓ、「全供給量」としての一回の燃焼サイクルにおける全噴射量Ｑｉｐ、及び、「供給回数」としての一回の燃焼サイクルにおける軽油の噴射回数Ｎｐを読み込み可能なマップを有している。副燃料噴射制御部７０では、上位の車両制御部が出力するエンジン１０の出力指令値、クランク角センサ７３が出力するエンジン１０のクランク角、及び、当該マップに基づいて、噴射開始タイミングＴｓ、全噴射量Ｑｉｐ、及び、噴射回数Ｎｐを決定する。   Next, in S102, light oil injection conditions are determined based on the operating state of the engine 10 detected by the auxiliary fuel injection control unit 70. From the relationship between the output command value of the engine 10 and the rotational speed of the engine 10, the auxiliary fuel injection control unit 70 determines the injection start timing Ts as the “supply start timing” that is the light oil injection condition, and the “total supply amount” as It has a map that can read the total injection amount Qip in one combustion cycle and the number of injections Np of light oil in one combustion cycle as “number of times of supply”. In the auxiliary fuel injection control unit 70, based on the output command value of the engine 10 output by the host vehicle control unit, the crank angle of the engine 10 output by the crank angle sensor 73, and the map, the injection start timing Ts, The injection amount Qip and the number of injections Np are determined.

次に、Ｓ１０３において、軽油の着火遅れτｐ、及び、軽油の発熱量Ｑｂｐを算出する。
ここで、軽油の着火遅れτｐとは、軽油の噴射を開始する噴射開始タイミングから軽油が燃焼を開始する燃焼開始タイミングまでの時間差を指す。一実施形態による副燃料噴射制御システム１では、軽油の着火遅れτｐは、例えば、Ｓ１０１において算出した燃焼室１１、１２、１３、１４の酸素濃度、Ｓ１０１において算出した燃焼室１１、１２、１３、１４の温度、及び、軽油の全噴射量Ｑｉｐに基づいて、アレニウスの速度式を軽油燃焼用のエネルギモデルで積分した式を用いて算出される。 Next, in S103, the ignition delay τp of light oil and the calorific value Qbp of light oil are calculated.
Here, the ignition delay τp of light oil refers to the time difference from the injection start timing at which light oil injection starts to the combustion start timing at which light oil starts to burn. In the auxiliary fuel injection control system 1 according to the embodiment, the ignition delay τp of the light oil is, for example, the oxygen concentration in the combustion chambers 11, 12, 13, 14 calculated in S101, the combustion chambers 11, 12, 13, calculated in S101. 14 based on the temperature of 14 and the total injection amount Qip of light oil, using an equation obtained by integrating an Arrhenius speed equation with an energy model for light oil combustion.

また、軽油の発熱量Ｑｂｐは、軽油の全噴射量Ｑｉｐと着火遅れτｐとの関係を表すマップに基づいて読み込まれる。図４に軽油の着火遅れτｐと軽油の発熱量Ｑｂｐとの関係を示す。図４では、横軸は軽油の着火遅れτｐを示し、縦軸は軽油の発熱量を示す。図４には、具体例として、比較的少ない全噴射量における着火遅れτｐと発熱量Ｑｂｐとの関係を破線Ｑｉｐ１で示し、比較的多い全噴射量における着火遅れτｐと発熱量Ｑｂｐとの関係を実線Ｑｉｐ２で示す。一般的に、全噴射量Ｑｉｐが多いと発熱量も大きくなるが、同じ全噴射量においても着火遅れが大きくなると発熱量は小さくなる。
副燃料噴射制御部７０は、図４に示すような軽油の全噴射量Ｑｉｐと着火遅れτｐとの関係を表すマップを有しており、Ｓ１０２において決定された全噴射量Ｑｉｐと先に算出された軽油の着火遅れτｐとから軽油の発熱量Ｑｂｐを読み込む。 Further, the calorific value Qbp of light oil is read based on a map representing the relationship between the total light fuel injection quantity Qip and the ignition delay τp. FIG. 4 shows the relationship between the ignition delay τp of light oil and the calorific value Qbp of light oil. In FIG. 4, the horizontal axis represents the ignition delay τp of light oil, and the vertical axis represents the calorific value of light oil. In FIG. 4, as a specific example, the relationship between the ignition delay τp and the heat generation amount Qbp at a relatively small total injection amount is shown by a broken line Qip1, and the relationship between the ignition delay τp and the heat generation amount Qbp at a relatively large total injection amount is shown. This is indicated by the solid line Qip2. Generally, when the total injection amount Qip is large, the heat generation amount increases, but even with the same total injection amount, the heat generation amount decreases as the ignition delay increases.
The auxiliary fuel injection control unit 70 has a map representing the relationship between the light oil total injection amount Qip and the ignition delay τp as shown in FIG. 4, and is calculated first with the total injection amount Qip determined in S102. The calorific value Qbp of light oil is read from the ignition delay τp of light oil.

次に、Ｓ１０４において、軽油の発熱量Ｑｂｐの大きさが所定の発熱量以上であるか否かを判定する。副燃料噴射制御部７０では、前述した図４に示すようなマップに基づいて軽油の発熱量Ｑｂｐの大きさが所定の発熱量以上であるか否かを判定する。
図４には、燃焼室１１、１２、１３、１４の空気と還流排気と水素との混合気が燃焼を持続可能な領域と失火する領域との境界を示す発熱量Ｑｂｐｍｉｎを示している。Ｓ１０３において読み込まれた発熱量Ｑｂｐが発熱量Ｑｂｐｍｉｎより小さい場合、燃焼室１１、１２、１３、１４の当該混合気は失火する。Ｓ１０４において、発熱量Ｑｂｐは発熱量Ｑｂｐｍｉｎ以上であると副燃料噴射制御部７０が判定すると、Ｓ１０６に進む。発熱量Ｑｂｐは発熱量Ｑｂｐｍｉｎより小さいと副燃料噴射制御部７０が判定すると、Ｓ１０５に進む。 Next, in S104, it is determined whether or not the calorific value Qbp of light oil is equal to or greater than a predetermined calorific value. The sub fuel injection control unit 70 determines whether or not the calorific value Qbp of the light oil is greater than or equal to a predetermined calorific value based on the map as shown in FIG.
FIG. 4 shows a calorific value Qbpmin indicating a boundary between a region where combustion of the combustion chambers 11, 12, 13 and 14, a mixture of air, recirculated exhaust gas, and hydrogen is sustainable for combustion and a region where misfiring occurs. When the calorific value Qbp read in S103 is smaller than the calorific value Qbpmin, the mixture in the combustion chambers 11, 12, 13, and 14 misfires. In S104, if the auxiliary fuel injection control unit 70 determines that the heat generation amount Qbp is equal to or greater than the heat generation amount Qbpmin, the process proceeds to S106. If the auxiliary fuel injection control unit 70 determines that the heat generation amount Qbp is smaller than the heat generation amount Qbpmin, the process proceeds to S105.

Ｓ１０５において、軽油の全噴射量Ｑｉｐを増やす。これにより、図４に示すように、全噴射量を、例えば、破線Ｑｉｐ１に示す全噴射量から実線Ｑｉｐ２に示す全噴射量に増やすと同じ着火遅れτｐ０における発熱量が大きくなり、発熱量Ｑｂｐが発熱量Ｑｂｐｍｉｎより大きくなる。これにより、Ｓ１０５において、同じ着火遅れτｐにおいても空気と還流排気と水素との混合気の失火を回避する。   In S105, the total injection amount Qip of light oil is increased. Accordingly, as shown in FIG. 4, when the total injection amount is increased from, for example, the total injection amount shown by the broken line Qip1 to the total injection amount shown by the solid line Qip2, the heat generation amount at the same ignition delay τp0 increases, and the heat generation amount Qbp becomes The calorific value is larger than Qbpmin. Thereby, in S105, misfire of the mixture of air, recirculated exhaust gas, and hydrogen is avoided even at the same ignition delay τp.

次に、Ｓ１０６において、噴射一回当たりの噴射量を算出する。
Ｓ１０１において決定された一回の燃焼サイクルにおける軽油の全噴射量またはＳ１０５において増加された一回の燃焼サイクルにおける軽油の全噴射量をＳ１０１において決定された一回の燃焼サイクルにおける軽油の噴射回数Ｎｐによって除し、「供給一回当たりの供給量」としての噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）を算出する。 Next, in S106, the injection amount per injection is calculated.
The total injection amount of light oil in one combustion cycle determined in S101 or the total injection amount of light oil in one combustion cycle increased in S105 is the number of injections Np of light oil in one combustion cycle determined in S101. The injection amount per injection (Qip / Np) as “supply amount per supply” is calculated.

次に、Ｓ１０７において、噴射一回当たりの噴射量が所定の噴射量より小さいか否か判定する。Ｓ１０７では、Ｓ１０６において算出された噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）がエンジン１０の燃焼における冷却損失が大きくなる閾値としての所定の噴射量と比較する。   Next, in S107, it is determined whether or not the injection amount per injection is smaller than a predetermined injection amount. In S107, the injection amount per injection (Qip / Np) calculated in S106 is compared with a predetermined injection amount as a threshold value at which the cooling loss in combustion of the engine 10 increases.

図５に噴射一回当たりの噴射量とエンジンの燃焼における冷却損失との関係を表す特性図を示す。図５では、横軸は噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉ／Ｎ）を示し、縦軸にはエンジンの燃焼における冷却損失ＣＬ０を示す。
燃焼室に直接燃料が噴射される場合、噴射量が多いと噴射された燃料が燃焼室を形成するシリンダの内壁に衝突しやすくなる。シリンダの内壁は、比較的低温に保たれているため、衝突した燃料は冷却され、冷却損失ＣＬ０が大きくなる。図５に示すように、噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉ／Ｎ）が「所定の供給一回当たりの供給量」としての噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）より多くなると、冷却損失ＣＬ０が大きくなり、エンジンの燃焼効率が低下する。 FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the injection amount per injection and the cooling loss in engine combustion. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the injection amount (Qi / N) per injection, and the vertical axis indicates the cooling loss CL0 in engine combustion.
When the fuel is directly injected into the combustion chamber, if the injection amount is large, the injected fuel tends to collide with the inner wall of the cylinder forming the combustion chamber. Since the inner wall of the cylinder is kept at a relatively low temperature, the collided fuel is cooled and the cooling loss CL0 is increased. As shown in FIG. 5, when the injection amount per injection (Qi / N) is greater than the injection amount (Qi0 / N) as “a predetermined supply amount per supply”, the cooling loss CL0 increases. , Engine combustion efficiency decreases.

そこで、一実施形態による副燃料噴射制御システム１では、Ｓ１０６において算出された噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）が噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）より小さいか否かを判定する。Ｓ１０７において、噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）が噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）より小さいと副燃料噴射制御部７０が判定すると、Ｓ１０９に進む。噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）が噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）以上であると副燃料噴射制御部７０が判定すると、Ｓ１０８に進む。   Therefore, in the sub fuel injection control system 1 according to the embodiment, it is determined whether or not the injection amount (Qip / Np) per injection calculated in S106 is smaller than the injection amount (Qi0 / N). If the sub fuel injection control unit 70 determines in S107 that the injection amount per injection (Qip / Np) is smaller than the injection amount (Qi0 / N), the process proceeds to S109. If the auxiliary fuel injection control unit 70 determines that the injection amount per injection (Qip / Np) is equal to or greater than the injection amount (Qi0 / N), the process proceeds to S108.

Ｓ１０８において、副燃料噴射制御部７０は、一回の燃焼サイクルにおける噴射回数をＳ１０２において決定された噴射回数を一回増やす。Ｓ１０８において、噴射回数を一回増やした後、Ｓ１０６に戻り、一回の燃焼サイクルにおける噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）を算出する。次に、Ｓ１０７において、噴射一回当たりの噴射量が噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）より小さいか否かを再び判定する。このとき、噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）が噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）より小さいと判定すると、Ｓ１０９に進む。また、噴射一回当たりの噴射量が噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）以上であると判定すると、再びＳ１０８に進む。すなわち、Ｓ１０６からＳ１０８において、噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）が噴射量（Ｑｉ０／Ｎ）より小さくなるまで噴射回数を増やし、冷却損失を低減する。   In S108, the auxiliary fuel injection control unit 70 increases the number of injections determined in S102 by one by increasing the number of injections in one combustion cycle. In S108, after increasing the number of injections once, the process returns to S106, and the injection amount per injection (Qip / Np) in one combustion cycle is calculated. Next, in S107, it is determined again whether or not the injection amount per injection is smaller than the injection amount (Qi0 / N). At this time, if it is determined that the injection amount (Qip / Np) per injection is smaller than the injection amount (Qi0 / N), the process proceeds to S109. If it is determined that the injection amount per injection is equal to or greater than the injection amount (Qi0 / N), the process proceeds to S108 again. That is, in S106 to S108, the number of injections is increased until the injection amount (Qip / Np) per injection becomes smaller than the injection amount (Qi0 / N), thereby reducing the cooling loss.

次に、Ｓ１０９において、Ｓ１０２またはＳ１０５で決定された軽油の噴射量及びＳ１０２またはＳ１０８で決定された軽油の噴射回数における噴射パターンを設定する。   Next, in S109, the injection pattern of the light oil injection amount determined in S102 or S105 and the number of light oil injections determined in S102 or S108 are set.

次に、Ｓ１１０において、軽油の燃焼開始タイミングθ１０を算出する。具体的には、副燃料噴射制御部７０は、Ｓ１０１において算出された燃焼室１１、１２、１３、１４の酸素濃度、Ｓ１０１において算出された燃焼室１１、１２、１３、１４の温度、及び、Ｓ１０２またはＳ１０５において決定された軽油の全噴射量Ｑｉｐに基づいて、着火遅れτｐを新たに算出する。副燃料噴射制御部７０は、Ｓ１０９において設定された軽油の噴射開始タイミングＴｓと新たに算出された着火遅れτｐに基づいて、軽油の燃焼開始タイミングθ１０を算出する。   Next, in S110, the light oil combustion start timing θ10 is calculated. Specifically, the auxiliary fuel injection control unit 70 calculates the oxygen concentration of the combustion chambers 11, 12, 13, and 14 calculated in S101, the temperatures of the combustion chambers 11, 12, 13, and 14 calculated in S101, and An ignition delay τp is newly calculated based on the light oil total injection amount Qip determined in S102 or S105. The auxiliary fuel injection control unit 70 calculates the light oil combustion start timing θ10 based on the light oil injection start timing Ts set in S109 and the newly calculated ignition delay τp.

次に、Ｓ１１１において、軽油の燃焼開始タイミングが所定のクランク角より遅角側であるか否かを判定する。
図６に軽油の燃焼開始タイミングと燃焼室の圧力の最大値との関係を示す。図６では、横軸に軽油の燃焼開始タイミングθ１０をクランク角によって示し、縦軸に燃焼室の圧力の最大値Ｐｍａｘを示す。一般に、燃焼開始タイミングθ１０が進角側、特に、圧縮行程から膨張行程に移行するときの上死点に近くなると、最大値Ｐｍａｘは大きくなる。しかしながら、「所定のクランク角」であるクランク角θＬより燃焼開始タイミングθ１０が進角側にあると、最大値Ｐｍａｘが閾値圧力Ｐ０より大きくなり、シリンダが破損するおそれがある。 Next, in S111, it is determined whether the combustion start timing of light oil is on the retard side with respect to a predetermined crank angle.
FIG. 6 shows the relationship between the start timing of light oil combustion and the maximum value of the pressure in the combustion chamber. In FIG. 6, the horizontal axis represents the combustion start timing θ10 of the light oil by the crank angle, and the vertical axis represents the maximum value Pmax of the pressure in the combustion chamber. Generally, the maximum value Pmax increases when the combustion start timing θ10 is close to the top dead center when the combustion start timing θ10 shifts from the compression stroke to the expansion stroke. However, if the combustion start timing θ10 is more advanced than the crank angle θL that is the “predetermined crank angle”, the maximum value Pmax becomes larger than the threshold pressure P0, and the cylinder may be damaged.

そこで、一実施形態による副燃料噴射制御システム１では、副燃料噴射制御部７０が有する軽油の燃焼開始タイミングθ１０と燃焼室の圧力の最大値Ｐｍａｘとの関係を表すマップ、及び、クランク角センサ７３が検出するエンジン１０のクランク角に基づいて、軽油の燃焼開始タイミングθ１０がクランク角θＬより遅角側であるか否かを判定する。Ｓ１１１において、軽油の燃焼開始タイミングが所定のクランク角θＬより遅角側であると判定すると、副燃料噴射制御処理を終了する。Ｓ１１１において、軽油の燃焼開始タイミングが所定のクランク角θＬより進角側であると判定すると、Ｓ１１２に進む。   Therefore, in the auxiliary fuel injection control system 1 according to the embodiment, a map that represents the relationship between the light oil combustion start timing θ10 and the maximum value Pmax of the combustion chamber that the auxiliary fuel injection control unit 70 has, and the crank angle sensor 73. Based on the crank angle of the engine 10 detected by the engine, it is determined whether or not the combustion start timing θ10 of light oil is retarded from the crank angle θL. In S111, when it is determined that the combustion start timing of the light oil is retarded from the predetermined crank angle θL, the auxiliary fuel injection control process is terminated. In S111, if it is determined that the combustion start timing of the light oil is on the advance side from the predetermined crank angle θL, the process proceeds to S112.

Ｓ１１２において、副燃料噴射制御部７０は、軽油の噴射開始タイミングＴｓを遅角側に移行する。Ｓ１１０において算出したように、軽油の燃焼開始タイミングθ１０は、軽油の噴射開始タイミングＴｓと着火遅れτｐとに基づいて算出されている。そこで、Ｓ１１２では、軽油の噴射開始タイミングＴｓを遅角側に変更することによって軽油の燃焼開始タイミングθ１０を遅角側に変更する。
図６の横軸に燃焼開始タイミングθ１０と合わせて噴射開始タイミングＴｓを示す。Ｓ１１２において、図６に示すように、燃焼室の圧力の最大値が閾値圧力Ｐ０より小さくなるよう軽油の噴射開始タイミングＴｓ１を遅角側の噴射開始タイミングＴｓ２とする。その後、副燃料噴射制御処理を終了する。 In S112, the auxiliary fuel injection control unit 70 shifts the light oil injection start timing Ts to the retard side. As calculated in S110, the light oil combustion start timing θ10 is calculated based on the light oil injection start timing Ts and the ignition delay τp. Therefore, in S112, the light oil combustion start timing θ10 is changed to the retard side by changing the light oil injection start timing Ts to the retard side.
The horizontal axis of FIG. 6 shows the injection start timing Ts together with the combustion start timing θ10. In S112, as shown in FIG. 6, the light oil injection start timing Ts1 is set to the retarded-side injection start timing Ts2 so that the maximum value of the pressure in the combustion chamber becomes smaller than the threshold pressure P0. Thereafter, the auxiliary fuel injection control process is terminated.

一実施形態による副燃料噴射制御システム１では、副燃料噴射制御部７０によって軽油の着火遅れτｐ及び軽油の発熱量Ｑｂｐを算出する。副燃料噴射制御部７０は、エンジン１０の運転状態を示すこの二つの値に基づいて、軽油の噴射条件である噴射開始タイミングＴｓ、一回の燃焼サイクルにおける全噴射量Ｑｉｐ、及び、一回の燃焼サイクルにおける軽油の噴射回数Ｎｐを決定する。このとき、副燃料噴射制御部７０は、図３に示すＳ１０３からＳ１１２のフローに従って燃焼室１１、１２、１３、１４の空気と還流排気と水素との混合気が失火することなく、かつ、冷却損失を低減するよう噴射条件を補正する。これにより、水素と軽油とを燃料として併用するエンジン１０において、軽油の噴射条件を最適化し、燃焼室１１、１２、１３、１４における水素の燃焼状態を最適化することができる。したがって、一実施形態による副燃料噴射制御システム１は、エンジン１０の燃焼効率を向上することができる。   In the auxiliary fuel injection control system 1 according to the embodiment, the auxiliary fuel injection control unit 70 calculates the ignition delay τp of light oil and the calorific value Qbp of light oil. The auxiliary fuel injection control unit 70, based on these two values indicating the operating state of the engine 10, the injection start timing Ts that is the injection condition of light oil, the total injection amount Qip in one combustion cycle, The number Np of light oil injections in the combustion cycle is determined. At this time, the auxiliary fuel injection control unit 70 does not misfire the air-fuel mixture of the combustion chambers 11, 12, 13, 14 in accordance with the flow from S103 to S112 shown in FIG. Correct injection conditions to reduce losses. Thereby, in the engine 10 which uses hydrogen and light oil together as fuel, the injection condition of light oil can be optimized, and the combustion state of hydrogen in the combustion chambers 11, 12, 13, and 14 can be optimized. Therefore, the auxiliary fuel injection control system 1 according to the embodiment can improve the combustion efficiency of the engine 10.

一実施形態による副燃料噴射制御システム１では、空気量センサ７１が検出する燃焼室１１、１２、１３、１４に吸入される空気の量、温度センサ７２が検出する燃焼室１１、１２、１３、１４に吸入される直前の空気と還流排気と水素との混合気の温度に基づいて軽油の着火遅れτｐ及び軽油の発熱量Ｑｂｐを算出する。これにより、燃焼室の圧力変化に基づいて燃焼室における副燃料の燃焼状態を把握する場合に比べ、正確に燃焼室における副燃料の燃焼状態を把握することができる。したがって、エンジン１０の燃焼効率をさらに向上することができる。   In the auxiliary fuel injection control system 1 according to the embodiment, the amount of air taken into the combustion chambers 11, 12, 13, and 14 detected by the air amount sensor 71, the combustion chambers 11, 12, 13, and The ignition delay τp of light oil and the calorific value Qbp of light oil are calculated based on the temperature of the mixture of air, recirculated exhaust gas, and hydrogen immediately before being sucked into 14. Thereby, the combustion state of the auxiliary fuel in the combustion chamber can be accurately grasped as compared with the case where the combustion state of the auxiliary fuel in the combustion chamber is grasped based on the pressure change in the combustion chamber. Therefore, the combustion efficiency of the engine 10 can be further improved.

（その他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、空気量センサが検出する空気の量、温度センサが検出する燃焼室に吸入される空気と還流排気と水素との混合気の温度に基づいて軽油の着火遅れ及び軽油の発熱量を算出するとした。しかしながら、着火遅れ及び発熱量の算出方法はこれに限定されない。 (Other embodiments)
(A) In the above-described embodiment, the ignition delay of the light oil is determined based on the amount of air detected by the air amount sensor, and the temperature of the mixture of air, recirculated exhaust gas, and hydrogen sucked into the combustion chamber detected by the temperature sensor. The calorific value of light oil was calculated. However, the calculation method of the ignition delay and the calorific value is not limited to this.

（イ）上述の実施形態では、軽油の着火遅れ及び軽油の全噴射量に基づいてマップから軽油の発熱量を読み込むとした。しかしながら、発熱量の算出方法はこれに限定されない。軽油の着火遅れ及び軽油の全噴射量に基づいて軽油の発熱量を算出可能な式から軽油の発熱量を算出してもよい。   (A) In the above-described embodiment, the heat generation amount of light oil is read from the map based on the ignition delay of light oil and the total injection amount of light oil. However, the calorific value calculation method is not limited to this. The calorific value of the light oil may be calculated from an equation that can calculate the calorific value of the light oil based on the ignition delay of the light oil and the total injection amount of the light oil.

（ウ）上述の実施形態では、エンジンシステムは、水素と軽油とを燃料として併用するとした。しかしながら、副燃料噴射制御システムが適用されるエンジンシステムはこれに限定されない。主燃料と主燃料の燃焼を補助する副燃料とが供給されるエンジンシステムであればよい。   (C) In the above-described embodiment, the engine system uses hydrogen and light oil as fuels. However, the engine system to which the auxiliary fuel injection control system is applied is not limited to this. Any engine system that is supplied with main fuel and auxiliary fuel that assists combustion of the main fuel may be used.

（エ）上述の実施形態では、主燃料として自己着火性が比較的低い水素を用い、副燃料として自己着火性が比較的高い軽油を用いるとした。しかしながら、燃料の種類はこれに限定されない。   (D) In the above-described embodiment, hydrogen having a relatively low self-ignitability is used as the main fuel, and light oil having a relatively high self-ignitability is used as the auxiliary fuel. However, the type of fuel is not limited to this.

（オ）上述の実施形態では、軽油は燃焼室直接燃料を噴射する副燃料噴射弁によって燃焼室に供給されるとした。しかしながら、軽油の供給方法はこれに限定されない。   (E) In the above-described embodiment, the light oil is supplied to the combustion chamber by the auxiliary fuel injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber. However, the method of supplying light oil is not limited to this.

（カ）上述の実施形態では、副燃料噴射制御部は、「制御部」、「燃焼開始タイミング算出手段」、「発熱量算出手段」、「遅れ算出手段」、「発熱量判定手段」、「供給量判定手段」、及び、「燃焼開始タイミング判定手段」として備えられるとした。しかしながら、これらの構成要素は、別々に設けられてもよい。   (F) In the above-described embodiment, the auxiliary fuel injection control unit includes the “control unit”, “combustion start timing calculation unit”, “heat generation amount calculation unit”, “delay calculation unit”, “heat generation amount determination unit”, “ It is assumed that they are provided as “supply amount determination means” and “combustion start timing determination means”. However, these components may be provided separately.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

１ ・・・副燃料噴射制御システム（内燃機関の燃料供給制御システム）、
１０ ・・・エンジン（内燃機関）、
１６、１７、１８、１９・・・副燃料噴射弁（副燃料供給部）、
７０ ・・・副燃料噴射制御部７０（制御部、燃焼開始タイミング算出手段、発熱量算出手段、遅れ算出手段、発熱量判定手段、供給量判定手段、燃焼開始タイミング判定手段）
７１ ・・・酸素濃度センサ（酸素濃度検出手段）、
７２ ・・・温度センサ（燃焼室温度検出手段）、
７３ ・・・クランク角センサ（クランク角検出手段）。 1 ... Sub fuel injection control system (fuel supply control system for internal combustion engine),
10 ... Engine (internal combustion engine),
16, 17, 18, 19 ... sub fuel injection valve (sub fuel supply part),
70 ... Sub fuel injection control unit 70 (control unit, combustion start timing calculation means, heat generation amount calculation means, delay calculation means, heat generation amount determination means, supply amount determination means, combustion start timing determination means)
71 ... Oxygen concentration sensor (oxygen concentration detection means),
72 ... Temperature sensor (combustion chamber temperature detection means),
73 ... Crank angle sensor (crank angle detecting means).

Claims (4)

吸気系（２０）に供給される主燃料及び内燃機関（１０）が有する燃焼室（１１、１２、１３、１４）に供給され主燃料に比べ自己着火性が高く主燃料の燃焼を補助する副燃料が供給される前記内燃機関への副燃料の供給を制御する内燃機関の燃料供給制御システム（１）であって、
前記内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出し、検出したクランク角に応じた信号を出力するクランク角検出手段（７３）と、
前記内燃機関に副燃料を供給する副燃料供給部（１６、１７、１８、１９）の作動を制御する制御部（７０）と、
副燃料の燃焼における発熱量（Ｑｂｐ）を算出する発熱量算出手段（７０）と、
副燃料の燃焼開始タイミングを算出する燃焼開始タイミング算出手段（７０）と、
副燃料の燃焼における発熱量と合計発熱量（Ｑａｌｌ）との関係を示すマップに基づいて前記発熱量算出手段が算出する発熱量が所定の発熱量（Ｑｂｐｍｉｎ）以上であるか否かを判定する発熱量判定手段（７０）と、
噴射一回当たりの噴射量（Ｑｉ／Ｎ）と前記内燃機関の燃焼における冷却損失（ＣＬ０）との関係を示すマップに基づいて前記内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の全供給量（Ｑｉｐ）を当該一回の燃焼サイクルにおける副燃料の供給回数で除した供給一回当たりの供給量（Ｑｉｐ／Ｎｐ）が所定の供給一回当たりの供給量（Ｑｉ０／Ｎ）より小さいか否かを判定する供給量判定手段（７０）と、
副燃料の燃焼開始タイミングと前記燃焼室の圧力の最大値（Ｐｍａｘ）との関係を示すマップに基づいて前記燃焼開始タイミング算出手段が算出する副燃料の燃焼開始タイミング（θ１０）が所定のクランク角（θＬ）より遅角側であるか否かを判定する燃焼開始タイミング判定手段（７０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の発熱量が前記所定の発熱量より少ないと前記発熱量判定手段が判定すると、前記内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の発熱量が前記所定の発熱量以上となるよう副燃料の全供給量を増やし、
供給一回当たりの供給量が前記所定の供給一回当たりの供給量以上であると前記供給量判定手段が判定すると、供給一回当たりの供給量が前記所定の供給一回当たりの供給量より小さくなるよう前記内燃機関の一回の燃焼サイクルにおける副燃料の供給回数を増やし、
副燃料の燃焼開始タイミングが前記所定のクランク角より進角側であると前記燃焼開始タイミング判定手段が判定すると、副燃料の燃焼開始タイミングが前記所定のクランク角より遅角側となるよう副燃料の供給開始タイミング（Ｔｓ）を遅角側に変更することを特徴とする内燃機関の燃料供給制御システム。 The main fuel supplied to the intake system (20) and the auxiliary fuel that is supplied to the combustion chambers (11, 12, 13, 14) of the internal combustion engine (10) and has higher self-ignitability than the main fuel and assists the combustion of the main fuel. an internal combustion engine fuel supply control system for controlling the supply of secondary fuel to the internal combustion institution to which the fuel is supplied (1),
Crank angle detecting means (73) for detecting a crank angle of the crankshaft of the internal combustion engine and outputting a signal corresponding to the detected crank angle;
A control unit (70) for controlling the operation of a sub fuel supply unit (16, 17, 18, 19) for supplying sub fuel to the internal combustion engine;
A calorific value calculation means (70) for calculating a calorific value (Qbp) in the combustion of the auxiliary fuel;
Combustion start timing calculating means (70) for calculating the combustion start timing of the auxiliary fuel;
It is determined whether or not the calorific value calculated by the calorific value calculation means is greater than or equal to a predetermined calorific value (Qbpmin) based on a map showing the relationship between the calorific value and the total calorific value (Qall) in the combustion of the auxiliary fuel. Calorific value determination means (70);
Based on the map showing the relationship between the injection amount per injection (Qi / N) and the cooling loss (CL0) in the combustion of the internal combustion engine, the total supply amount of sub fuel in one combustion cycle of the internal combustion engine ( Qip) divided by the number of sub fuel supplies in one combustion cycle, whether or not the supply amount per supply (Qip / Np) is smaller than a predetermined supply amount (Qi0 / N) Supply amount determination means (70) for determining
The combustion start timing (θ10) of the auxiliary fuel calculated by the combustion start timing calculation means based on a map showing the relationship between the combustion start timing of the auxiliary fuel and the maximum value (Pmax) of the pressure in the combustion chamber is a predetermined crank angle. Combustion start timing determination means (70) for determining whether or not the angle is on the retard side with respect to (θL);
With
The controller is
When the calorific value determination means determines that the calorific value of the auxiliary fuel in one combustion cycle of the internal combustion engine is less than the predetermined calorific value, the calorific value of the auxiliary fuel in one combustion cycle of the internal combustion engine is Increase the total supply amount of secondary fuel so that it exceeds the predetermined heat generation amount,
When the supply amount determination means determines that the supply amount per supply is equal to or greater than the supply amount per predetermined supply, the supply amount per supply is more than the supply amount per predetermined supply. Increasing the number of times the auxiliary fuel is supplied in one combustion cycle of the internal combustion engine so as to be reduced,
When the combustion start timing determination means determines that the combustion start timing of the auxiliary fuel is an advance side from the predetermined crank angle, the auxiliary fuel is set so that the combustion start timing of the auxiliary fuel is retarded from the predetermined crank angle. The fuel supply control system for an internal combustion engine is characterized in that the supply start timing (Ts) is changed to the retard side. 前記燃焼室の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に応じた信号を出力する酸素濃度検出手段（７１）と、
前記燃焼室の温度を検出し、検出した温度に応じた信号を出力する燃焼室温度検出手段（７２）と、
を備え、
前記燃焼開始タイミング算出手段は、前記燃焼室の酸素濃度、前記燃焼室の温度、及び、副燃料の全供給量に基づいて副燃料の燃焼開始タイミングを算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御システム。 Detecting the oxygen concentration before Ki燃 combustion chamber, the oxygen concentration detection means for outputting a signal corresponding to the detected oxygen concentration (71),
Combustion chamber temperature detection means (72) for detecting the temperature of the combustion chamber and outputting a signal corresponding to the detected temperature;
With
The combustion start timing calculating means calculates the combustion start timing of the auxiliary fuel based on the oxygen concentration in the combustion chamber, the temperature of the combustion chamber, and the total supply amount of the auxiliary fuel. A fuel supply control system for an internal combustion engine as described. 副燃料の供給開始タイミングと副燃料の燃焼開始タイミングとの時間差である着火遅れを算出する遅れ算出手段（７０）を備え、
前記発熱量算出手段は、前記遅れ算出手段が算出する着火遅れに基づいて副燃料の発熱量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給制御システム。 A delay calculating means (70) for calculating an ignition delay that is a time difference between the supply start timing of the auxiliary fuel and the combustion start timing of the auxiliary fuel;
The fuel supply control system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the heat generation amount calculation means calculates a heat generation amount of the auxiliary fuel based on the ignition delay calculated by the delay calculation means. 主燃料は水素であって、副燃料は軽油であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給制御システム。   The fuel supply control system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the main fuel is hydrogen and the auxiliary fuel is light oil.
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