JP4483752B2

JP4483752B2 - デュアルフューエルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JP4483752B2
Application number: JP2005272541A
Authority: JP
Inventors: 正典松下; 智明齊藤; 宏明三津木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: JP2007085203A

Description

本発明は、使用燃料として気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置に関する技術分野に属する。

近年、環境問題等の観点から、自動車等の車両用のエンジンとして、デュアルフューエルエンジンの開発が盛んに行われている。このデュアルフューエルエンジンは、例えば特許文献１に示されているように、使用燃料として天然ガス等の気体燃料とガソリンとを切換え可能とするものである。また、気体燃料として水素を用いることも知られている（例えば特許文献２参照）。

上記気体燃料は、通常、気体燃料タンクに貯蔵されており、この気体燃料タンクには、元弁が設けられている。この元弁は、気体燃料をエンジンの燃焼室へ供給するインジェクタと気体燃料供給路を介して連結されている。そして、使用燃料が気体燃料であるときには、上記元弁を開けて、気体燃料タンクの気体燃料を、気体燃料供給路及びインジェクタを介して、エンジンの燃焼室へ供給するようになっている。一方、使用燃料がガソリンであるときには、上記元弁を閉める。このとき、気体燃料供給路には、気体燃料が充填された状態になっており、次に使用燃料が気体燃料に切り換えられたときには、気体燃料が直ぐにエンジンの燃焼室へ供給されることになる。

ところが、気体燃料供給路内の気体燃料は僅かではあるがインジェクタを介してエンジンの燃焼室等へ漏れてしまい、気体燃料供給路におけるインジェクタ近傍に遮断弁を設けても、漏れを完全に防止することは困難である。このため、特にガソリンのみを使用してエンジンを長時間運転した後に気体燃料へ切り換える際には、気体燃料供給路内に気体燃料が十分に充填された状態にはなっておらず、そのような状態で切換えを実行すると、その切換え直後に燃料不足が生じて、エンジンの運転性が悪化してしまう。

そこで、上記特許文献１では、ガソリンから気体燃料への切換え要求があったときには、気体燃料供給路へ気体燃料を補給した後に燃料切換えを実行することで、切換え直後にエンジンの運転性が悪化するのを防止するようにしている。
特開２００２−２５６９１４号公報特開２００５−１５５５２８号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、ガソリンから気体燃料への切換え要求があったときに、気体燃料供給路へ気体燃料を補給したのでは、その分だけ切換えの実行が遅れてしまうという問題がある。

本発明は、斯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、上記のように気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンにおいて、ガソリンから気体燃料への切換えを実行した直後に燃料不足を起こさないようにするとともに、切換え要求に対してレスポンス良く切り換えることができるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、使用燃料がガソリンであるときにおいて、定期的に元弁を開けて気体燃料タンクから気体燃料を気体燃料供給路へ補充するか、又は、気体燃料供給路内の気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であるときに、該気体燃料の充填量に関する値が該所定値よりも大きくなるように、元弁を開けて気体燃料タンクから気体燃料を気体燃料供給路へ補充するようにした。

具体的には、請求項１の発明では、使用燃料として気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置を対象とする。

そして、上記気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクと、上記気体燃料タンクに設けられ、上記使用燃料が気体燃料であるときには開けられる一方、使用燃料がガソリンであるときには閉じられる元弁と、上記元弁と上記気体燃料を上記エンジンの燃焼室へ供給する気体燃料供給手段とを連結する気体燃料供給路と、上記使用燃料がガソリンであるときに、定期的に上記元弁を開けて上記気体燃料タンクから気体燃料を上記気体燃料供給路へ補充する気体燃料補充手段とを備えているものとする。

上記の構成により、使用燃料がガソリンであるときに、気体燃料供給路内の気体燃料が漏れても、定期的に（例えば所定時間毎に又は車両の所定距離走行毎に）気体燃料タンクから気体燃料が気体燃料供給路へ補充されるので、ガソリンから気体燃料への切換え要求があったときには、常に気体燃料供給路内に気体燃料が十分に充填された状態になっており、上記要求直後にガソリンから気体燃料への切換えを実行しても、この切換え実行直後において、燃料不足が生じることはなく、エンジンの運転性が悪化するようなことはない。

請求項２の発明では、車両に搭載されかつ使用燃料として気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置を対象とする。

そして、上記気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクと、上記気体燃料タンクに設けられ、上記使用燃料が気体燃料であるときには開けられる一方、使用燃料がガソリンであるときには閉じられる元弁と、上記元弁と上記気体燃料を上記エンジンの燃焼室へ供給する気体燃料供給手段とを連結する気体燃料供給路と、上記気体燃料供給路内の気体燃料の充填量に関する値を検出する充填量関連値検出手段と、上記使用燃料がガソリンであるときにおいて、上記充填量関連値検出手段により検出された気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であるときに、該気体燃料の充填量に関する値が該所定値よりも大きくなるように、上記元弁を開けて上記気体燃料タンクから気体燃料を上記気体燃料供給路へ補充する気体燃料補充手段とを備え、上記気体燃料補充手段は、上記使用燃料がガソリンであるときにおいて、上記充填量関連値検出手段により検出された気体燃料の充填量に関連する値の時間に対する変化から求まる、上記気体燃料供給路からの気体燃料放出速度が、所定速度よりも大きいときには、上記充填量関連値検出手段により検出された気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であっても、該気体燃料供給路への気体燃料の補充を行わないように構成されているものとする。

このことにより、使用燃料がガソリンであるときに、気体燃料供給路内の気体燃料の充填量に関する値が所定値以下となれば、気体燃料供給路内に気体燃料が十分に充填された状態になっていないと判断することができ、このときには、該気体燃料の充填量に関する値が該所定値よりも大きくなるように、つまり、気体燃料供給路内に気体燃料が十分に充填された状態になるように、気体燃料タンクから気体燃料が気体燃料供給路へ補充されるので、請求項１の発明と同様に、ガソリンから気体燃料への切換え要求直後にガソリンから気体燃料への切換えを実行しても、その切換え実行直後において、燃料不足が生じることはなく、エンジンの運転性が悪化するようなことはない。

ここで、気体燃料供給路からの気体燃料放出速度が所定速度よりも大きい場合に、気体燃料供給路に気体燃料を補充するようにすると、補充しても気体燃料が短時間で再度放出されて、多くの気体燃料を無駄に消費してしまうことになる。しかし、この発明では、そのような場合には、気体燃料供給路内の気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であっても、補充を行わないようにするので、気体燃料の無駄な消費を抑えることができる。

以上説明したように、本発明のデュアルフューエルエンジンの制御装置によると、使用燃料がガソリンであるときにおいて、定期的に元弁を開けて気体燃料タンクから気体燃料を気体燃料供給路へ補充するようにしたことにより、ガソリンから気体燃料への切換え要求直後に切換えを実行しても、この切換え実行直後に燃料不足が生じることはなく、この結果、切換え要求に対してレスポンス良く切換えを実行することができる。また、本発明の他のデュアルフューエルエンジンの制御装置によると、使用燃料がガソリンであるときにおいて、気体燃料供給路内の気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であるときに、該気体燃料の充填量に関する値が該所定値よりも大きくなるように、元弁を開けて気体燃料タンクから気体燃料を気体燃料供給路へ補充するとともに、使用燃料がガソリンであるときにおいて、上記気体燃料の充填量に関連する値の時間に対する変化から求まる、上記気体燃料供給路からの気体燃料放出速度が、所定速度よりも大きいときには、上記気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であっても、該気体燃料供給路への気体燃料の補充を行わないようにしたことにより、ガソリンから気体燃料への切換え要求直後に切換えを実行しても、この切換え実行直後に燃料不足が生じることはなく、この結果、切換え要求に対してレスポンス良く切換えを実行することができ、しかも、気体燃料供給路からの放出による気体燃料の無駄な消費を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るデュアルフューエルエンジンの制御装置の構成を概略的に示す。図１中、１はロータリーエンジンであり、このロータリーエンジン１は、自動車等の車両に搭載されたものであって、使用燃料として気体燃料（本実施形態では、水素）とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンとされている。

上記ロータリーエンジン１は、トロコイド内周面を有する繭状のロータハウジングとサイドハウジングとにより囲まれてなるロータ収容室（以下、気筒という）１１に概略三角形状のロータ１２が収容されて構成されており、そのロータ１２の外周側に３つの作動室が区画されている。このロータリーエンジン１は、図示は省略するが、２つのロータハウジングを３つのサイドハウジングの間に挟み込むようにして一体化し、その間に形成される２つの気筒１１，１１にそれぞれロータ１２，１２を収容した２ロータタイプのものであり、図１では、その２つの気筒１１，１１を展開した状態で図示している。

上記各ロータ１２は、該ロータ１２外周の３つの頂部にそれぞれ配設されたシール部が各々ロータハウジングのトロコイド内周面に当接した状態でエキセントリックシャフト１３の周りを自転しながら、該エキセントリックシャフト１３の軸心の周りに公転するようになっている。そして、ロータ１２が１回転する間に、該ロータ１２の各頂部間にそれぞれ形成された作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ１２を介してエキセントリックシャフト１３から出力される。

上記ロータリーエンジン１の各気筒１１には、それぞれ２つの点火プラグ１４，１４が設けられており、この２つの点火プラグ１４，１４はそれぞれ、ロータハウジングの短軸近傍に配設されている一方、各気筒１１には、後述の水素タンク３１（図２参照）から供給された水素を筒内に直接噴射する２つの水素噴射用のインジェクタ４がそれぞれ設けられており（図１及び図２では各気筒１１に１つのみ示す）、この各インジェクタ４は、気体燃料としての水素をエンジン１の燃焼室（作動室）へ供給する気体燃料供給手段を構成することになる。尚、各気筒１１に設けられた２つのインジェクタ４はそれぞれ、ロータハウジングの長軸近傍に、エキセントリックシャフト１３の軸方向に並んで配置されている。

また、上記各気筒１１には、吸気行程にある作動室に連通するように吸気通路２が連通していると共に、排気行程にある作動室に連通するように排気通路３が連通している。吸気通路２は、上流側では１つであるが、下流側では、２つに分岐してそれぞれ上記各気筒１１の作動室に連通している。また、排気通路３は、上流側では、各気筒１１の作動室にそれぞれ連通して２つ設けられているが、下流側では、１つに合流されている。この排気通路３の該合流部よりも下流側には、排気を浄化するための排気浄化触媒としての三元触媒２５が配設されている（図２参照）。

上記吸気通路２の分岐部よりも上流側には、ステッピングモータ等のアクチュエータ２１により駆動されて通路２の断面積（弁開度）を調節するスロットル弁２２が配設され、吸気通路２の分岐部よりも下流側には、後述のガソリンタンク４１（図２参照）から供給されるガソリンを吸気通路２（分岐した部分）内に噴射するためのガソリン噴射用のインジェクタ５，５が配設されている。

そして、上記各点火プラグ１４、スロットル弁２２のアクチュエータ２１並びに水素及びガソリン噴射用の各インジェクタ４，５は、パワートレインコントロールモジュール（以下、ＰＣＭという）６によって作動制御されるようになっている。すなわち、各点火プラグ１４は、ロータ１２の回転位置に応じて所定のタイミングで点火される。また、スロットル弁２２のアクチュエータ２１は、車両の乗員のアクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ（図示せず）の出力信号に応じてＰＣＭ６により制御されてスロットル弁２２の開度を調整する。つまり、スロットル弁２２の開度を、該開度を検出するスロットル弁開度センサ（本実施形態では、アクチュエータ２１が兼ねている）の出力値が、上記アクセル開度センサの出力値に対応して予め決められた値になるように調整する。さらに、水素噴射用のインジェクタ４は、使用燃料が水素である場合に、ロータ１２の回転位置に応じて所定のタイミングで水素を気筒１１内（作動室内）に噴射し、ガソリン噴射用のインジェクタ５は、使用燃料がガソリンである場合に、ロータ１２の回転位置に応じて所定のタイミングでガソリンを吸気通路２内に噴射する。

図２は、上記ロータリーエンジン１に対する吸気系及び排気系並びに燃料供給系の構成を概略的に示す。図２中、３１は、内部に水素を貯蔵する気体燃料タンクとしての水素タンクであり、４１は、内部にガソリンを収容するガソリンタンクである。上記水素タンク３１には、元弁アクチュエータ６１（図１参照）により開閉される元弁３１ａが設けられており、この元弁３１ａと上記各水素噴射用のインジェクタ４とが、気体燃料供給路を構成する水素供給管３２により連結されている。また、上記ガソリンタンク４１と上記各ガソリン噴射用のインジェクタ５とが、ガソリン供給管４２により連結されている。尚、水素タンク３１内の圧力は、本実施形態では、３６ＭＰａとされている。

上記水素タンク３１の元弁３１ａは、使用燃料が水素であるときには開けられる一方、使用燃料がガソリンであるときには閉じられるようになっている。この元弁３１ａが閉じられているときには、水素タンク３１から水素供給管３２への水素供給がなされず、元弁３１ａが開けられているときには、水素タンク３１から水素供給管３２への水素供給がなされる。

また、上記水素供給管３２におけるインジェクタ４近傍には、遮断弁アクチュエータ６２（図１参照）により開閉される遮断弁３３が配設されており、この遮断弁３３も、上記元弁３１ａと同様に、使用燃料が水素であるときには開けられる一方、使用燃料がガソリンであるときには閉じられるようになっている。この遮断弁３３が閉じられているときには、水素供給管３２からインジェクタ４への水素供給がなされず、遮断弁３３が開けられているときには、水素供給管３２からインジェクタ４への水素供給がなされる。但し、遮断弁３３が閉じられていても、完全に遮断することはできず、水素が、僅かではあるが、インジェクタ４へ漏れ（放出され）、インジェクタ４も水素を完全に遮断することはできないため、水素がエンジン１の燃焼室へ漏れることになる。

さらに、上記水素供給管３２における上記元弁３１ａ近傍には、レギュレータ（減圧弁）３４が設けられており、このレギュレータ３４により、水素タンク３１内の水素を、その圧力を減圧した状態で（本実施形態では、３６ＭＰａから０．６ＭＰａに減圧する）、水素供給管３２を介してインジェクタ４へ供給するようになっている。このことで、レギュレータ３４は、水素タンク３１内の水素を減圧してインジェクタ４へ供給するための減圧手段を構成することになる。

上記レギュレータ３４と遮断弁３３との間における上記水素供給管３２には、圧力センサ３５が配設されている。この圧力センサ３５は、上記レギュレータ３４と遮断弁３３との間における上記水素供給管３２内の水素の圧力を検出するものである。この水素の圧力は、水素供給管３２内の水素の充填量が多くなるほど大きくなるので、水素供給管３２内の水素の充填量に関する値である。このことで、圧力センサ３５は、気体燃料供給路内の気体燃料の充填量に関する値を検出する充填量関連値検出手段を構成することになる。

上記ＰＣＭ６には、上記各点火プラグ１４、スロットル弁２２のアクチュエータ２１並びに水素及びガソリン噴射用の各インジェクタ４，５の作動制御に必要な信号の他に、図１に示すように、少なくとも、上記圧力センサ３５及びＧＰＳ人工衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信して車両の現在位置を検出する現在位置検出手段としてのＧＰＳセンサ５１の各出力信号が入力されるようになっている。

上記ＰＣＭ６は、上記各点火プラグ１４、スロットル弁２２のアクチュエータ２１並びに水素及びガソリン噴射用の各インジェクタ４，５の作動制御に加えて、後に詳細に説明するように、圧力センサ３５及びＧＰＳセンサ５１の各出力信号に基づいて、元弁アクチュエータ６１及び遮断弁アクチュエータ６２等を制御して、使用燃料の切換えを実行するとともに、使用燃料がガソリンであるときに、元弁アクチュエータ６１を制御して、水素タンク３１から水素を水素供給管３２へ補充するようにする。

上記エンジン１の使用燃料は、車両の現在位置が、予め決められたＣＯ_２及びＮＯ_ｘの排出規制地域内（例えば特定の市街地内）にあるときには水素とし、該排出規制地域外にあるときにはガソリンとする。すなわち、車両が排出規制地域内から排出規制地域外に出たときには、使用燃料を水素からガソリンへ自動的に切り換え、排出規制地域外から排出規制地域内に入ったときには、使用燃料をガソリンから水素へ自動的に切り換えるようにする。車両が排出規制地域内に存在するか否かの判断は、上記ＧＰＳセンサ５３の出力信号に基づいて上記ＰＣＭ６が行う。このことで、ＰＣＭ６は、ＧＰＳセンサ５１により検出された車両の現在位置に応じて使用燃料を切り換える燃料切換手段を構成することになる。

上記使用燃料の切換えが実行されると、ガソリン噴射用のインジェクタ５によりガソリンが吸気通路２内に噴射されていた場合には、そのガソリン噴射が停止された後、上記元弁３１ａ及び遮断弁３３が開けられて、水素噴射用のインジェクタ４により水素が気筒１１内に噴射され、水素噴射用のインジェクタ４により水素が噴射されていた場合には、その水素噴射が停止された後、元弁３１ａ及び遮断弁３３が閉じられるとともに、ガソリン噴射用のインジェクタ５によりガソリンが噴射されることになる。そして、使用燃料がガソリンであるときには、共に閉じられた元弁３１ａと遮断弁３３との間における水素供給管３２内には水素が充填された状態になっており、水素からガソリンへの切換え直後に上記圧力センサ３５により検出される圧力は、０．６ＭＰａになっている。但し、上記の如く、遮断弁３３が閉じられていても、水素供給管３２内の水素は、インジェクタ４ないしエンジン１の燃焼室へ漏れて放出されるので、ガソリンを継続して使用していると、時間経過に連れて、水素供給管３２内の水素充填量が少なくなり、これにより、圧力センサ３５により検出される圧力も小さくなる。本実施形態では、この圧力が０．３ＭＰａ以下になると、次にガソリンから水素への切換えを実行した際に、その切換え直後に燃料不足が生じて、エンジンの運転性が悪化する可能性が高くなる。そこで、このような切換え直後の燃料不足を防止するため、上記圧力が０．３ＭＰａ以下になると、水素タンク３１から水素を水素供給管３２へ補充するようにする。

具体的には、ＰＣＭ６は、使用燃料がガソリンであるときにおいて、圧力センサ３５により検出された、水素供給管３２内の水素の圧力が、所定値（本実施形態では、０．３ＭＰａ）以下であるときに、元弁アクチュエータ６１を作動させて元弁３１ａを開けることで、水素タンク３１から水素を水素供給管３２へ補充して、圧力センサ３５により検出される水素圧力が、上記所定値よりも大きくなるようにする（本実施形態では、水素からガソリンへの切換え直後と同じ０．６ＭＰａにする）。このことで、ＰＣＭ６は気体燃料補充手段をも構成することになる。

但し、ＰＣＭ６は、圧力センサ３５により検出された水素圧力の時間に対する変化から求まる、水素供給管３２からの水素放出速度が、所定速度よりも大きいときには、上記水素圧力が０．３ＭＰ以下であっても、水素供給管３２への水素の補充を行わないようにする。すなわち、本実施形態では、水素が、通常、６０分程度で水素圧力が０．６ＭＰａから０．３ＭＰａになるような水素放出速度で水素供給管３２から放出されるようになっているが、２０分で水素圧力が０．６ＭＰａから０．３ＭＰａになるような水素放出速度を上記所定速度とし、該所定速度よりも大きい速度で水素が放出されたときには、異常であると判断することができ、このような異常時に補充を行うと、水素が無駄に消費されることになるので、補充を行わないようにする。

次に、上記ＰＣＭ６における使用燃料の切換えに関する具体的な処理動作を、図３及び図４を参照しながら説明する。

先ず、最初のステップＳ１では、ＧＰＳセンサ５３の出力信号（ＧＰＳ情報）と、現在の使用燃料の情報とを入力し、次のステップＳ２で、上記ＧＰＳ情報に基づいて、車両の現在位置がＣＯ_２及びＮＯ_ｘの排出規制地域内にあるか否かを判定する。このステップＳ２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ３に進む一方、ステップＳ２の判定がＮＯであるときには、ステップＳ６に進む。

上記ステップＳ２の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ３では、現在の使用燃料が水素であるか否かを判定し、このステップＳ３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４に進んで、水素を継続して使用することにしてリターンする一方、ステップＳ３の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５に進んで、ガソリンから水素への燃料切換えを実行し、しかる後にリターンする。

一方、上記ステップＳ２の判定がＮＯであるときに進むステップＳ６では、現在の使用燃料がガソリンであるか否かを判定し、このステップＳ６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７に進んで、ガソリンを継続して使用することにしてリターンする一方、ステップＳ６の判定がＮＯであるときには、ステップＳ８に進んで、水素からガソリンへの燃料切換えを実行し、しかる後にリターンする。

水素からガソリンへの燃料切換えを実行すると、図４に示す水素補充処理が、図３の燃料切換処理とは別個にスタートする。

すなわち、水素補充処理の最初のステップＳ１１では、タイマーをセットしてスタートさせ、次のステップＳ１２で、圧力センサ３５の出力値αを入力する。

次のステップＳ１３では、現在の使用燃料がガソリンであるか否かを判定し、このステップＳ１３の判定がＮＯであるときには、この水素補充処理を終了する一方、ステップＳ１３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１４に進む。

上記ステップＳ１４では、α≦０．３ＭＰａを満たすか否かを判定し、このステップＳ１４の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ１２に戻る一方、ステップＳ１４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１５に進む。

上記ステップＳ１５では、上記セットしたタイマーの計測時間Ｔを読み込み、次のステップＳ１６で、Ｔ≧所定時間（２０分）を満たすか否かを判定し、このステップＳ１６の判定がＮＯであるときには、この水素補充処理を終了する一方、ステップＳ１６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１７に進む。

上記ステップＳ１７では、αの値が０．６ＭＰａになるまで元弁アクチュエータ６１に対し開指令を出力し、αの値が０．６ＭＰａになると、次のステップＳ１８で、元弁アクチュエータ６１に対し閉指令を出力し、しかる後に、上記ステップＳ１１に戻って、タイマーをセットし直し、上記ステップＳ１２以降の処理動作を繰り返す。

上記ＰＣＭ６の処理動作により、車両が、燃料としてガソリンを使用していた排出規制地域外から排出規制地域内に入ると、使用燃料がガソリンから水素へ切り換えられる。また、車両が、燃料として水素を使用していた排出規制地域内から排出規制地域外に出ると、使用燃料が水素からガソリンへ切り換えられる。

そして、使用燃料がガソリンであるとき（車両が排出規制地域外を走行中であるとき）において、圧力センサ３５により検出された圧力α（水素供給管３２内の水素の圧力）が０．３ＭＰａ以下になると、上記タイマーの計測時間Ｔ（つまり圧力αが０．６ＭＰａから０．３ＭＰａになるまでの時間）が２０分（上記所定時間）以上であるか否かが判定される。

上記計測時間Ｔが２０分以上であるとき、つまり２０分で水素圧力が０．６ＭＰａから０．３ＭＰａになるような水素放出速度（所定速度）以下の速度で水素が放出されたときには、圧力αが０．６ＭＰａになるように、元弁３１ａが開けられて水素タンク３５から水素が水素供給管３２へ補充される。この補充が完了すると、元弁３１ａが閉められ、その後にタイマーがセットし直され、再び圧力αが０．３ＭＰａ以下になると、そのタイマーの計測時間Ｔが２０分以上であるか否かが判定され、２０分以上であれば、水素供給管３２への水素の補充が再び行われ、以上の動作を、使用燃料がガソリンから水素へ切り換えられるまで繰り返す。

一方、タイマーの計測時間Ｔが２０分よりも短い、つまり上記所定速度よりも大きい速度で水素が放出されたときには、水素補充処理が終了し、これにより、圧力αが０．３ＭＰａ以下であっても、水素供給管３２への水素の補充は行われないことになる。

また、使用燃料がガソリンから水素へ切り換えられると、水素補充処理は終了するが、この切換え時点では、水素放出速度が所定速度よりも大きくなるような異常時を除いて常に、水素供給管３２内の水素の圧力は０．３ＭＰａよりも大きくなっており、切換え直後に燃料不足が生じるようなことはない。

したがって、本実施形態では、使用燃料がガソリンであるときにおいて、水素供給管３２内の水素が漏れて、その水素圧力が０．３ＭＰａ以下になると、水素供給管３２へ水素を補充するようにしたので、水素圧力が０．３ＭＰａ以下の状態で使用燃料がガソリンから水素へ切り換えられることはなく、常に水素供給管３２に水素が十分に充填された状態で切り換えられる。この結果、その切換え直後に燃料不足が生じて、エンジンの運転性が悪化するようなことはない。よって、車両の現在位置による切換え要求に対してレスポンス良く切換えを実行することができ、車両が排出規制地域内に入ったときには、直ぐに使用燃料をガソリンから水素へ切り換えることができる。

また、水素供給管３２からの水素放出速度が所定速度よりも大きいときには、水素供給管３２への水素の補充を行わないようにしたので、水素の無駄な消費を抑えることができる。

（参考形態）
ここで、本発明とは異なる参考形態について説明する。

本参考形態では、使用燃料がガソリンであるときにおいて、車両が、ＧＰＳセンサ６１により検出された現在位置から所定距離以下の距離だけ走行したときに、使用燃料がガソリンから水素へ切り換えられると予測されかつ圧力センサ３５により検出された水素圧力が所定値（本参考形態においても、上記実施形態１と同様に０．３ＭＰａとする）以下であるときに、水素供給管３２への水素の補充を行うようにしたものである。尚、ロータリーエンジン１や、該エンジン１に対する吸気系及び排気系並びに燃料供給系の構成は、上記実施形態１と同様である。

すなわち、本参考形態では、車両が、道路情報を記憶する道路情報記憶手段としての記憶部（ハードディスク等）を有するナビゲーション装置を搭載しており、この道路情報は、ＰＣＭ６に入力されるようになっている。そして、ＰＣＭ６は、使用燃料がガソリンであるとき（車両が排出規制地域外を走行中であるとき）において、ＧＰＳセンサ６１により検出された車両の現在位置と上記記憶部により記憶された道路情報とに基づいて、該現在位置から排出規制地域までの最短ルートの距離を算出し、この距離が所定距離（本参考形態では、１ｋｍ）以下であれば、車両が、現在位置から所定距離以下の距離だけ走行したときに、使用燃料がガソリンから水素へ切り換えられると予測する。このことで、ＰＣＭ６は切換予測手段を構成することになる。また、ＰＣＭ６は、上記予測がなされかつ圧力センサ３５により検出された水素圧力が０．３ＭＰａ以下であるときに、水素供給管３２への水素の補充を行う。

上記ＰＣＭ６における具体的な処理動作を、図５を参照しながら説明する。尚、燃料切え処理は、上記実施形態１と同様であり、水素からガソリンへの燃料切換えを実行すると、図５に示す水素補充処理が、燃料切換処理とは別個にスタートする。

最初のステップＳ２１では、ＧＰＳセンサ５３の出力信号（ＧＰＳ情報）、ナビゲーション装置の記憶部に記憶された道路情報、現在の使用燃料の情報及び圧力センサの出力値αを入力し、次のステップＳ２２で、現在の使用燃料がガソリンであるか否かを判定する。このステップＳ２２の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ２２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２３に進む。

上記ステップＳ２３では、上記ＧＰＳ情報及び道路情報に基づいて、車両の現在位置から排出規制地域までの最短ルートの距離βを算出し、次のステップＳ２４で、β≦１ｋｍを満たすか否かを判定する。このステップＳ２４の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ２４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２５に進む。

上記ステップＳ２５では、α≦０．３ＭＰａを満たすか否かを判定し、このステップＳ２５の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ２５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２６に進む。

上記ステップＳ２６では、αの値が０．６ＭＰａになるまで元弁アクチュエータ６１に対し開指令を出力し、αの値が０．６ＭＰａになると、次のステップＳ２７で、元弁アクチュエータ６１に対し閉指令を出力し、しかる後に、上記ステップＳ２３に戻る。この後は、通常、ステップＳ２５の判定がＮＯとなってリターンする。

上記ＰＣＭ６の処理動作により、車両が、燃料としてガソリンを使用していた排出規制地域外を走行しているときに、排出規制地域までの最短ルートの距離βが１ｋｍ以内になると、使用燃料がガソリンから水素に切り換えられるという予測がなされ、この予測がなされかつ水素供給管３２内の水素の圧力αが０．３ＭＰａ以下であると、圧力αが０．６ＭＰａになるように、元弁３１ａが開けられて水素タンク３５から水素が水素供給管３２へ補充される。

したがって、本参考形態では、車両が、ＧＰＳセンサ６１により検出された現在位置から所定距離以下の距離だけ走行したときに、使用燃料がガソリンから水素へ切り換えられると予測されかつ圧力センサ３５により検出された水素圧力が０．３ＭＰａ以下であるときに、水素供給管３２への水素の補充を行うようにしたので、使用燃料の切換えがある手前の位置で予め水素供給管３２へ水素を補充しておくので、水素の無駄な消費を抑えつつ、切換え実行直後に燃料不足が生じるのを防止することができる。

（実施形態２）
本実施形態では、上記実施形態１及び参考形態のように水素供給管３２内の水素の圧力を検出するのではなく、定期的に元弁３１ａを開けて水素タンク３１から水素を水素供給管３２へ補充するようにしたものである。尚、ロータリーエンジン１や、該エンジン１に対する吸気系及び排気系並びに燃料供給系の構成は、上記実施形態１及び参考形態と同様である（但し、圧力センサ３５はなくてもよい）。

すなわち、本実施形態では、ＰＣＭ６が、所定時間毎に元弁アクチュエータ６１を作動させて、一定時間元弁３１ａを開ける。この所定時間は、水素供給管３２内の水素の圧力が０．６ＭＰａから０．３ＭＰａになる時間、つまり６０分とする。また、元弁３１ａを開けている上記一定時間は、水素供給管３２へ水素を補充したときに、水素圧力が０．３ＭＰから０．６ＭＰａになる時間（予め実験して調べておく）に設定する。

上記ＰＣＭ６における具体的な処理動作を、図６を参照しながら説明する。尚、燃料切換処理は、上記実施形態１及び参考形態と同様であり、水素からガソリンへの燃料切換えを実行すると、図６に示す水素補充処理が、燃料切換処理とは別個にスタートする。

最初のステップＳ４１では、タイマーをセットしてスタートさせ、次のステップＳ４２で、現在の使用燃料がガソリンであるか否かを判定し、このステップＳ４２の判定がＮＯであるときには、この水素補充処理を終了する一方、ステップＳ４２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４３に進む。

上記ステップＳ４３では、タイマースタートから６０分が経過したか否かを判定し、このステップＳ４３の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ４２に戻る一方、ステップＳ４３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４４に進んで、元弁アクチュエータ６１に対し一定時間開指令を出力し、次のステップＳ４５で、元弁アクチュエータ６１に対し閉指令を出力し、しかる後に、上記ステップＳ４１に戻って、タイマーをセットし直し、上記ステップＳ４２以降の処理動作を繰り返す。

したがって、本実施形態では、所定時間毎に元弁３１ａを開けて水素タンク３１から水素を水素供給管３２へ補充するようにしたので、上記実施形態１及び参考形態と同様に、ガソリンから水素への切換え時に、水素供給管３２に水素が十分に充填された状態になっており、その切換え直後に燃料不足が生じて、エンジンの運転性が悪化するようなことはない。よって、車両が排出規制地域内に入ったときには、直ぐに使用燃料をガソリンから水素へ切り換えることができる。また、上記実施形態１及び参考形態のような圧力センサ３５は不要であり、簡単な構成で水素補充を行うことができる。

尚、上記実施形態２では、所定時間毎に元弁３１ａを開けて水素タンク３１から水素を水素供給管３２へ補充するようにしたが、車両の所定距離走行毎に元弁３１ａを開けて水素タンク３１から水素を水素供給管３２へ補充するようにしてもよい。

また、上記実施形態１及び２では、車両の現在位置に応じて使用燃料の切換えを行うなうようにしたが、使用燃料の切換えを行う条件は、どのようなものであってもよい。例えば、触媒の温度がしきい値（触媒が活性化する温度）よりも高い状態から該しきい値以下になったとき又はしきい値以下の状態から該しきい値よりも高くなったとき、車両の運転状態が所定の状態になったとき等が挙げられる。或いは、使用燃料の切換えを自動的に行うのではなくて、車両の乗員がスイッチ操作等により切換えを指示可能に構成してもよい。

さらに、上記実施形態１及び２並びに参考形態では、使用燃料として水素とガソリンとを切換え可能としたロータリーエンジン１に本発明を適用したが、天然ガス等の気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジン（ロータリーエンジンに限らない）にも本発明を適用することができる。

本発明は、使用燃料として気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置に有用である。

本発明の実施形態１に係るデュアルフューエルエンジンの制御装置を示す概略構成図である。上記エンジンに対する吸気系及び排気系並びに燃料供給系を示す概略構成図である。パワートレインコントロールモジュールにおける燃料切換処理動作を示すフローチャートである。パワートレインコントロールモジュールにおける水素補充処理動作を示すフローチャートである。参考形態における図４相当図である。実施形態２における図４相当図である。

１ロータリーエンジン（デュアルフューエルエンジン）
４水素噴射用のインジェクタ（気体燃料供給手段）
６パワートレインコントロールモジュール
（気体燃料補充手段）（燃料切換手段）（切換予測手段）
３１水素タンク（気体燃料タンク）
３１ａ元弁
３２水素供給管（気体燃料供給路）
３３遮断弁
３４レギュレータ（減圧手段）
３５圧力線センサ（充填量関連値検出手段）
５１ＧＰＳセンサ（現在位置検出手段）

Claims

使用燃料として気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置であって、
上記気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクと、
上記気体燃料タンクに設けられ、上記使用燃料が気体燃料であるときには開けられる一方、使用燃料がガソリンであるときには閉じられる元弁と、
上記元弁と上記気体燃料を上記エンジンの燃焼室へ供給する気体燃料供給手段とを連結する気体燃料供給路と、
上記使用燃料がガソリンであるときに、定期的に上記元弁を開けて上記気体燃料タンクから気体燃料を上記気体燃料供給路へ補充する気体燃料補充手段とを備えていることを特徴とするデュアルフューエルエンジンの制御装置。
車両に搭載されかつ使用燃料として気体燃料とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置であって、
上記気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクと、
上記気体燃料タンクに設けられ、上記使用燃料が気体燃料であるときには開けられる一方、使用燃料がガソリンであるときには閉じられる元弁と、
上記元弁と上記気体燃料を上記エンジンの燃焼室へ供給する気体燃料供給手段とを連結する気体燃料供給路と、
上記気体燃料供給路内の気体燃料の充填量に関する値を検出する充填量関連値検出手段と、
上記使用燃料がガソリンであるときにおいて、上記充填量関連値検出手段により検出された気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であるときに、該気体燃料の充填量に関する値が該所定値よりも大きくなるように、上記元弁を開けて上記気体燃料タンクから気体燃料を上記気体燃料供給路へ補充する気体燃料補充手段とを備え、
上記気体燃料補充手段は、上記使用燃料がガソリンであるときにおいて、上記充填量関連値検出手段により検出された気体燃料の充填量に関連する値の時間に対する変化から求まる、上記気体燃料供給路からの気体燃料放出速度が、所定速度よりも大きいときには、上記充填量関連値検出手段により検出された気体燃料の充填量に関する値が所定値以下であっても、該気体燃料供給路への気体燃料の補充を行わないように構成されていることを特徴とするデュアルフューエルエンジンの制御装置。