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公開番号2025129854
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026781
出願日2024-02-26
発明の名称水素エンジンの空燃比算出方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人あーく事務所
主分類F02D 19/02 20060101AFI20250829BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】酸素を除く他のガス成分がO₂濃度センサに与える影響を反映した空燃比の算出を行う水素エンジンの空燃比算出方法を提供する。
【解決手段】水素エンジンの空燃比算出方法は、酸素濃度および水素濃度をそれぞれ計測するステップと、排気ガス中における未燃焼水素濃度に応じた酸素濃度補正率を算出するための酸素濃度補正近似式により、酸素濃度を補正するステップと、空燃比の変化に伴う水素反応量の変化量と当該水素反応量の変化量に応じた酸素濃度の変化量との関係に基づいて決定された換算式により、空燃比を算出するステップとを含む。これにより、燃料が水素である場合に適合した空燃比の算出を行うことができる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
水素エンジンの排気ガス中における酸素濃度および水素濃度それぞれの計測値を利用して前記水素エンジンの空燃比を算出する方法であって、
前記酸素濃度および前記水素濃度をそれぞれ計測するステップと、
前記排気ガス中における未燃焼水素濃度に応じた酸素濃度補正率を算出するための酸素濃度補正近似式により、前記酸素濃度を補正するステップと、
空燃比の変化に伴う水素反応量の変化量と、当該水素反応量の変化量に応じた酸素濃度の変化量との関係に基づいて決定された換算式により、空燃比を算出するステップと、を含むことを特徴とする水素エンジンの空燃比算出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は水素エンジンの空燃比算出方法に係る。特に、本発明は、燃料が水素であることに適合した空燃比の算出手法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンを燃料とするエンジン（以下、単にガソリンエンジンという）にあっては、燃料噴射弁からの燃料噴射量の制御に利用される空燃比（以下、λと表記する場合もある）は、一般的に、エンジンの排気ガス中の酸素濃度をＯ
２
濃度センサによって検出し、この検出された酸素濃度に基づく所謂酸素バランス法を用いて算出される。
【０００３】
ところで、近年、特許文献１にも開示されているような水素を燃料とするエンジン（以下、単に水素エンジンという）の開発が進められている。特許文献１には、目標空燃比の変更に応じた空燃比センサの応答性の変化を考慮して、目標空燃比に早期に収束させることを目的とし、エンジンの排気通路に設けた空燃比センサで検出される実際の空燃比が目標空燃比となるように、エンジンに供給される水素燃料量をフィードバック制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－３３２７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されているシステムは、ガソリンエンジンにおけるλの算出手法を水素エンジンに適用したものであることから、水素がＯ
２
濃度センサに与える影響については考慮されていないものとなっている。つまり、水素エンジンに適合した空燃比の算出を行うことができていないものである。これは、これまで、水素エンジンにおいては、酸素を除く他のガス成分がＯ
２
濃度センサに与える影響が明確にされておらず、この影響を反映した空燃比の算出を行うことができていなかったためである。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、酸素を除く他のガス成分がＯ
２
濃度センサに与える影響を反映した空燃比の算出を行うことができる水素エンジンの空燃比算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、水素エンジンの排気ガス中における酸素濃度および水素濃度それぞれの計測値を利用して前記水素エンジンの空燃比を算出する方法を対象とする。そして、この水素エンジンの空燃比算出方法は、前記酸素濃度および前記水素濃度をそれぞれ計測するステップと、前記排気ガス中における未燃焼水素濃度に応じた酸素濃度補正率を算出するための酸素濃度補正近似式により、前記酸素濃度を補正するステップと、空燃比の変化に伴う水素反応量の変化量と、当該水素反応量の変化量に応じた酸素濃度の変化量との関係に基づいて決定された換算式により、空燃比を算出するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
この特定事項により、酸素を除く他のガス成分がＯ
２
濃度センサに与える影響を反映した空燃比の算出を行うことができる。その結果、燃料が水素であることに適合した空燃比の算出を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、排気ガス中における未燃焼水素濃度に応じた酸素濃度補正率を算出するための酸素濃度補正近似式、および、空燃比の変化に伴う水素反応量の変化量と当該水素反応量の変化量に応じた酸素濃度の変化量との関係に基づいて決定された換算式を使用して空燃比を算出するようにしている。このため、燃料が水素であることに適合した空燃比の算出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態に係る水素エンジンの空燃比算出方法を実現するための空燃比算出システムの概略構成を示す図である。
実施形態に係る水素エンジンの空燃比算出方法の手順を示すフローチャート図である。
図３（ａ）は排気ガス中の水素濃度とセンサ出力である酸素濃度との関係の一例を示し、図３（ｂ）は各λにおける未燃焼水素濃度とセンサ出力である酸素濃度との関係の一例を示し、図３（ｃ）は未燃焼水素濃度と酸素濃度補正率との関係の一例を示し、図３（ｄ）は排気ガス中の酸素濃度とλとの関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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