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。
図1は、本発明の実施形態に係るエンジン制御装置が搭載されたシリーズハイブリッド車両1(以下、単に車両1という)の概略図である。この車両1は、エンジン10と、該エンジン10により駆動されて発電する発電機20と、この発電機20によって発電された電力が蓄電(充電)される高電圧・大容量のバッテリ30と、エンジン10により駆動されて発電する発電機20の発電電力及びバッテリ30の蓄電電力(放電電力)の少なくとも一方により駆動される駆動モータ40とを備えている。本実施形態では、発電機20は、モータの機能も有するモータジェネレータであり、モータとしての発電機20によりエンジン10を駆動して(クランキングして)、エンジン10を始動するようになされている。
発電機20とバッテリ30との間には、第1インバータ50が設けられ、バッテリ30と駆動モータ40との間には、第2インバータ51が設けられている。第1インバータ50と第2インバータ51とは互いに接続され、その接続ラインにバッテリ30が接続されている。発電機20の発電電力は、第1インバータ50を介してバッテリ30に供給されるとともに、第1及び第2インバータ50,51を介して駆動モータ40に供給される。バッテリ30からの放電電力は、第2インバータ51を介して駆動モータ40に供給される。
駆動モータ40の出力は、デファレンシャル装置60を介して、駆動輪61(ステアリングホイール62により操舵される左右の前輪)に伝達され、これにより、車両1が走行する。
駆動モータ40は、回生発電電力を発生可能なものであって、車両1の減速時に発電機として作動して、その発電した電力(回生発電電力)がバッテリ30に充電される。また、後述の充電走行モードでは、エンジン10が始動されて発電機20の発電電力でもってバッテリ30が充電される。尚、バッテリ30は、車両1の外部の電源による外部充電も可能になされている。
エンジン10は、発電機20を駆動して発電させるために用いられる発電用エンジンである。エンジン10は、水素タンク70に貯留されている水素ガス、及び、CNGタンク71に貯留されている天然ガス(CNG)が、燃料としてそれぞれ供給可能に構成された多種燃料エンジンである。水素ガスは、第1燃料に相当し、天然ガスは、第1燃料に対して着火性が低い第2燃料に相当する。この第2燃料としては、天然ガスに限らず、例えばプロパンやブタンであってもよい。第2燃料は、天然ガス、プロパン及びブタンのように、第1燃料に対し、単位体積当たりの発熱量が高い燃料であることが好ましい。
図2に示すように、エンジン10は、ツインロータ式(2気筒)のロータリピストンエンジンであって、2つの繭状のロータハウジング11内(気筒内)に形成されるロータ収容室11aに、概略三角形状のロータ12がそれぞれ収容されて構成されている。2つのロータハウジング11は、3つのサイドハウジング(図示せず)の間に挟み込むようにして該サイドハウジングと一体化されてなり、各ロータハウジング11とその両側のサイドハウジングとで各ロータ収容室11aが形成される。尚、図2では、2つのロータハウジング11(2つの気筒)を展開した状態で図示しており、2つのロータハウジング11内の中央部にそれぞれ描いているエキセントリックシャフト13は、同じものである。
上記各ロータ12は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング11のトロコイド内周面に摺接しており、このことで、各ロータ12により各ロータ収容室11a(各気筒)内に3つの作動室(燃焼室に相当)が画成される。そして、各ロータ12は、該ロータ12の3つのアペックスシールが各々ロータハウジング11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。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を介して出力軸としてのエキセントリックシャフト13から出力される。
上記各ロータ収容室11aには、吸気行程にある作動室に開口する吸気開口に連通するように吸気通路14が接続されているとともに、排気行程にある作動室に開口する排気開口に連通するように排気通路15が接続されている。吸気通路14は、上流側では1つであるが、下流側では、2つの分岐路に分岐してそれぞれ上記各ロータ収容室11aに連通している。吸気通路14の上記分岐部よりも上流側(後述のインタークーラ86よりも下流側)には、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ90により駆動されて吸気通路14の断面積(弁開度)を調節するスロットル弁16が配設されている。このスロットル弁16により、各ロータ収容室11a(吸気行程にある作動室)内への吸気量が調節されることになる。本実施形態における後述のエンジン制御では、スロットル弁16は全開とされる。
吸気通路14の上記分岐部よりも下流側の各分岐路には、上記水素タンク70からの水素ガス、及び、上記CNGタンク71からの天然ガスを、吸気通路14内にそれぞれ噴射する水素用ポート噴射弁17A及びCNG用ポート噴射弁17Bが配設されている。これら水素用及びCNG用ポート噴射弁17A,17Bによりそれぞれ噴射された水素ガス及び天然ガスは、空気と混合された状態で、吸気行程にある作動室に供給される。尚、水素用及びCNG用ポート噴射弁17A,17Bは、エンジン10の極冷間時(エンジン冷間時の中でもエンジン冷却水の温度がかなり低くて、予め設定された設定温度よりも低いとき)における始動時のみに使用される燃料噴射弁であり、基本的には、後述の水素用及びCNG用直噴噴射弁18A,18Bより燃料(水素ガス及び天然ガス)が燃焼室内に直接噴射される。すなわち、エンジン10の極冷間時における始動時においては、水素用及びCNG用直噴噴射弁18A,18Bの燃料噴射開口が、燃料の燃焼により生じた水分の凍結により塞がれている可能性があるので、極冷間時における始動時には例外的に水素用及びCNG用ポート噴射弁17A,17Bより燃料を噴射するようにしている。尚、水素用及びCNG用ポート噴射弁17A,17Bをなくすことも可能である。以下の説明では、水素用及びCNG用直噴噴射弁18A,18Bより燃料(水素ガス及び天然ガス)を噴射するものとする。
上記排気通路15は、上流側では、各ロータ収容室11aにそれぞれ連通するように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15の該合流部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための低温活性三元触媒81及びNOx吸蔵還元触媒82が配設されている。低温活性三元触媒81は、NOx吸蔵還元触媒82よりも触媒活性化温度が低い三元触媒であって、NOx吸蔵還元触媒82よりも上流側に配設されている。尚、図2において吸気通路14及び排気通路15に図示した矢印は、吸気及び排気の流れを示している。
上記NOx吸蔵還元触媒82は、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属を含んだ担体に、バリウム(Ba)、カリウム(K)等のNOx吸蔵剤を担持させて構成されていて、エンジン10の排気ガス中のNOxをリーン空燃比雰囲気下で吸蔵するとともに、該吸蔵したNOxを、リッチ空燃比雰囲気下で放出して、該NOxを、排気ガス中のHCやCOと反応させて還元する機能を有する。
上記各ロータハウジング11(各気筒)には、水素タンク70からの水素ガスを、ロータ収容室11aの圧縮行程にある作動室(燃焼室)内に直接噴射する水素用直噴噴射弁18Aと、CNGタンク71からの天然ガスを、ロータ収容室11aの圧縮行程にある作動室(燃焼室)内に直接噴射するCNG用直噴噴射弁18Bとが設けられている。各ロータハウジング11において、CNG用直噴噴射弁18Bは、2つ設けられていて、これら2つのCNG用直噴噴射弁18Bが、ロータ12の幅方向(エキセントリックシャフト13が延びる方向)に並んでいる(図2では、紙面奥側のCNG用直噴噴射弁18Bが見えていない)。各ロータハウジング11において、水素用直噴噴射弁18A、水素用ポート噴射弁17A及びCNG用ポート噴射弁17Bの数は全て1つである。本実施形態では、天然ガスは、常に2つのCNG用直噴噴射弁18Bから噴射される。
本実施形態では、水素用直噴噴射弁18Aが、第1燃料をエンジン10に供給するべく噴射する第1の燃料噴射弁に相当し、CNG用直噴噴射弁18Bが、第2燃料をエンジン10に供給するべく噴射する第2の燃料噴射弁に相当する。
また、各ロータハウジング11には、水素用及びCNG用直噴噴射弁18A,18Bよりそれぞれ噴射された水素ガス及び天然ガスの点火を行う2つの点火プラグ19が設けられている。これら両点火プラグ19は、圧縮トップ(TDC)の近傍で、リーディング側及びトレーリング側の順で点火されて、圧縮乃至膨張行程にある作動室内の混合気の点火を行う。
エンジン10には、該エンジン10の各ロータ収容室11aにおける吸気行程にある作動室(燃焼室)内への吸気の過給を行う排気ターボ過給機85が設けられている。この排気ターボ過給機85は、吸気通路14におけるスロットル弁16よりも上流側に配設されたコンプレッサ85aと、排気通路15における上記合流部よりも下流側でかつ三元触媒81よりも上流側に配設されたタービン85bとで構成されている。タービン85bが排気ガス流により回転し、このタービン85bの回転により、該タービン85bと連結されたコンプレッサ85aが作動して、吸気通路14に吸入された空気を圧縮する。この圧縮された空気は、吸気通路14におけるコンプレッサ85aよりも下流側でかつスロットル弁16よりも上流側に配設されたインタークーラ86によって冷却された後、上記各分岐路を介して各ロータ収容室11aにおける吸気行程にある作動室内に吸入される。尚、NOx吸蔵還元触媒82は、排気通路15におけるタービン85bの下流側に配設されることになる。
車両1には、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ101と、車両1の乗員によるアクセルペダルの踏み込み量(乗員の操作によるアクセル開度)を検出するアクセル開度センサ102と、車両1の車速を検出する車速センサ103と、エキセントリックシャフト13に設けられ、エキセントリックシャフト13の回転角度位置を検出する回転角センサ104と、排気通路15における低温活性三元触媒81とタービン85bとの間に配設され、エンジン10の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ105(本実施形態では、リニアO2センサで構成されている)と、ロータハウジング11の内部に形成されたウォータジャケット(図示せず)に臨んで該ウォータジャケット内を流れるエンジン冷却水の温度(エンジン水温)を検出するエンジン水温検出手段としてのエンジン水温センサ106と、水素タンク70内の圧力(つまり水素タンク70内の水素ガス残量)及びCNGタンク71内の圧力(つまりCNGタンク71内の天然ガス残量)をそれぞれ検出するタンク圧力センサ107(水素タンク70とCNGタンク71とに別々に設けられている)と、吸気通路14内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ108と、バッテリ30の温度を検出するバッテリ温度センサ109と、エンジン10の作動制御や、第1及び第2インバータ50,51の作動制御(つまり発電機20及び駆動モータ40の作動制御)等を行うコントロールユニット100とが設けられている。上記回転角センサ104は、エンジン10の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねている。
コントロールユニット100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。コントロールユニット100には、バッテリ電流・電圧センサ101、アクセル開度センサ102、車速センサ103、回転角センサ104、空燃比センサ105、エンジン水温センサ106、タンク圧力センサ107、エアフローセンサ108、バッテリ温度センサ109等からの各種情報の信号が入力されるようになっている。
発電機20は、該発電機20による発電電圧及び発電電流の情報をコントロールユニット100に送信するようになっており、コントロールユニット100は、その情報を入力して該情報から発電機20による発電電力(発電量)を検出する。
駆動モータ40は、該駆動モータ40の回転数の情報や、駆動モータ40による回生発電電圧及び回生発電電流の情報をコントロールユニット100に送信するようになっており、コントロールユニット100は、その情報を入力して駆動モータ40の作動制御に用いる。
そして、コントロールユニット100は、上記入力信号に基づいて、スロットル弁アクチュエータ90、水素用ポート噴射弁17A、CNG用ポート噴射弁17B、水素用直噴噴射弁18A、CNG用直噴噴射弁18B、及び点火プラグ19に対して制御信号を出力してエンジン10を制御するとともに、第1及び第2インバータ50,51に対して制御信号を出力して発電機20及び駆動モータ40を制御する。コントロールユニット100は、水素用直噴噴射弁18A(例外的に水素用ポート噴射弁17A)及びCNG用直噴噴射弁18B(例外的にCNG用ポート噴射弁17B)の作動を含めて、エンジン10の作動を制御する制御手段を構成するとともに、発電機20の作動を制御する発電機制御部を含むことになる。
車両1は、バッテリ30の放電電力によって走行するバッテリ走行モード(このとき、エンジン10は停止された状態にある)と、エンジン10を運転して該エンジン10の出力によって発電機20を介してバッテリ30を充電しながら走行する充電走行モードとを有する。この充電走行モードでは、エンジン10の出力により発電する発電機20による発電電力でもって、バッテリ30への充電と駆動モータ40の駆動を行う。
コントロールユニット100は、バッテリ電流・電圧センサ101により検出された、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧に基づいて、バッテリ30の残存容量(SOC)を検出する。
そして、コントロールユニット100は、上記バッテリ走行モード時に、上記検出されるバッテリ30の残存容量が第1所定値(例えば30%)よりも低くなったときには、上記充電走行モードに切り換える一方、上記充電走行モード時に、上記検出されるバッテリ30の残存容量が、上記第1所定値よりも高い値に設定された第2所定値(例えば70%)よりも高くなったときに、上記バッテリ走行モードに切り換える。これにより、バッテリ30の残存容量を、低過ぎずかつ高過ぎない好ましい範囲内に維持することができる。
また、コントロールユニット100は、上記充電走行モード時に、エンジン10を、所定回転数で定常運転する。この所定回転数は、エンジン10の効率が所定以上となるような、エンジン10の最高効率点を含む範囲(例えば1800rpm〜2300rpm)内のエンジン回転数であり、本実施形態では、2000rpmとする。そして、コントロールユニット100は、上記充電走行モード時におけるエンジン10の運転を、天然ガスのみ、及び、水素ガスと天然ガスとの混合のいずれか一方で行う。水素ガスと天然ガスとの混合の場合、本実施形態では、水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率(共に約50%)でもってエンジン10の燃焼室内に噴射する。上記充電走行モード時において、車両1の所定以上の加速要求時のように、駆動モータ40の要求出力が、天然ガスのみ、又は、水素ガス及び天然ガスを使用した2000rpmでのエンジン出力(発電電力)よりも大きいときには、その不足分をバッテリ30の放電電力で補う(充電はしない)。但し、バッテリ30の放電電力が該バッテリ30の最大放電可能電力になっても駆動モータ40の要求出力を満たすことができない場合には、例外的にエンジン回転数を上記所定回転数よりも高くする。
本実施形態では、上記タンク圧力センサ107により検出される水素ガス及び天然ガスの残量を比較して、水素ガスと天然ガスとの残量差が所定量以下であるとき、及び、上記残量差が上記所定量よりも多くかつ水素ガスの残量の方が多いときには、上記充電走行モード時におけるエンジン10の運転を水素ガスと天然ガスとの混合で行う一方、上記残量差が上記所定量よりも多くかつ天然ガスの残量の方が多いときには、上記充電走行モード時におけるエンジン10の運転を天然ガスで行う。このように天然ガスの残量の方が多いときに、上記充電走行モード時に天然ガスを使用することで、バッテリ30の残存容量を上記第1所定値から比較的高いレベルにまで早期に回復させることができる。この結果、天然ガスを有効に利用して、上記残量差を少なくすることができる。
上記バッテリ走行モード時には、基本的には、エンジン10が停止された状態にあるが、駆動モータ40の要求出力がバッテリ30の最大放電可能電力を超えているときには、コントロールユニット100は、エンジン10を上記所定回転数(2000rpm)で運転するとともに、上記残量差が上記所定量よりも多いときには、該エンジン10の運転を、残量の多い側の燃料で行う。上記残量差が上記所定量以下であるときには、エンジン10の運転を水素ガスと天然ガスとの混合(略同じ体積比率)で行う。こうして、残量の多い側の燃料、又は、水素ガス及び天然ガスを使用して運転されるエンジン10の出力と、バッテリ30の放電電力(エンジン10の出力に応じて、上記最大放電可能電力よりも小さくしてもよい)とにより、駆動モータ40の要求出力を満たすようにする。尚、バッテリ30の放電電力を最大放電可能電力にしても、水素ガスを使用した運転、又は、水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率で使用した運転では、駆動モータ40の要求出力を満たすことができない場合には、天然ガスの体積比率を高くすること、及び、エンジン回転数を2000rpmよりも高くすることの少なくとも一方を実行するようにしてもよい。また、バッテリ30の放電電力を最大放電可能電力にしても、天然ガスを使用した運転では、駆動モータ40の要求出力を満たすことができない場合には、エンジン回転数を2000rpmよりも高くするようにしてもよい。上記のようにエンジン10の運転を、残量の多い側の燃料で行うことで、残量の多い側の燃料を有効に利用して、第1燃料と第2燃料との残量差を少なくすることができる。
ここで、上記最大放電可能電力はバッテリ30の温度によって変化する。このバッテリ30の温度と上記最大放電可能電力との関係が、第1マップとして、コントロールユニット100のメモリに記憶されており、コントロールユニット100は、その第1マップを用いて、バッテリ温度センサ109により検出されるバッテリ30の温度から上記最大放電可能電力を検出する。
コントロールユニット100は、エンジン10を運転する際、発電機20により発電させる目標発電電力を設定する。この目標発電電力は、通常、エンジン10を上記所定回転数(2000rpm)で運転して発電機20を駆動した場合において、エンジン負荷(発電機20の負荷(発電負荷))が所定負荷以上になるような値に設定される。以下、このように設定される目標発電電力を通常目標発電電力という。上記所定負荷は、エンジン10の燃焼安定性を確保可能な最小負荷である。
ここで、本実施形態では、バッテリ温度センサ109により検出されるバッテリ30の温度が所定温度(例えば−10℃〜0℃の範囲の温度)よりも低いときにおいて、図3に示すように、バッテリ30への最大充電可能電力が該バッテリ30の温度との関係で設定されており(図3の関係は、第2マップとして、コントロールユニット100のメモリに記憶されている)、バッテリ30の温度が上記所定温度よりも低くて上記最大充電可能電力が小さいときにおいて、目標発電電力が上記通常目標発電電力でありかつ駆動モータ40の要求出力が小さいと、バッテリ30への充電電力(目標発電電力−駆動モータ40の要求出力)が上記最大充電可能電力よりも大きくなる場合がある。この場合、バッテリ30への充電電力を上記最大充電可能電力以下にするためには、上記目標発電電力を、上記通常目標発電電力よりも小さくする必要がある。そこで、コントロールユニット100は、目標発電電力が上記通常目標発電電力でありかつバッテリ30への充電電力が上記最大充電可能電力よりも大きくなる場合には、バッテリ30への充電電力が上記最大充電可能電力以下になるように、上記目標発電電力を、通常目標発電電力よりも小さくする。このように小さくされた目標発電電力に対して、エンジン10を上記所定回転数で運転して発電機20を駆動した場合には、エンジン負荷が上記所定負荷未満になる場合がある。エンジン負荷が上記所定負荷未満になると、特にエンジン水温が低いときにエンジン10の燃焼安定性が低下する。
そこで、本実施形態では、コントロールユニット100は、上記充電走行モード時において、上記目標発電電力に対して、エンジン10を上記所定回転数で運転して発電機20を駆動した場合において、エンジン負荷が上記所定負荷以上になる際(エンジントルクが下限トルク以上になる際)には、エンジン回転数を上記所定回転数にする一方、エンジン負荷が上記所定負荷未満になる際(エンジントルクが下限トルク未満になる際)には、エンジン回転数を、上記所定回転数から、エンジン負荷が上記所定負荷になる(エンジントルクが上記下限トルクになる)特定回転数にまで低下させる。上記下限トルクは、上記所定負荷に対応するエンジントルクである。
また、コントロールユニット100は、上記バッテリ走行モード時において駆動モータ40の要求出力がバッテリ30の最大放電可能電力を超えているときには、バッテリ30の放電電力の値を調整して、エンジン負荷を、常に、上記所定負荷よりも高い値に設定された設定負荷以上の高負荷にする。すなわち、エンジントルクを、常に、上記下限トルクよりも高い値に設定された設定トルク以上の高トルクにする。上記設定トルクは、上記設定負荷に対応するエンジントルクである。
コントロールユニット100は、図4に示すように、エンジン水温センサ106によるエンジン水温が低いほど、上記下限トルク(上記所定負荷)を高い値に変更する。また、コントロールユニット100は、図4に示すように、水素用及びCNG用直噴噴射弁18A,18Bによるトータル噴射量に対するCNG用直噴噴射弁18Bによる噴射量の体積割合である天然ガス噴射割合が高いほど、上記下限トルク(上記所定負荷)を高い値に変更する。本実施形態では、天然ガス噴射割合が0%、50%及び100%のいずれかであり、この順に下限トルク(上記所定負荷)が高くなる。上記下限トルク、すなわち、エンジン10の燃焼安定性を確保可能なエンジントルクは、エンジン水温及び天然ガス噴射割合によって変化し、エンジン水温が低い、又は、天然ガス噴射割合が高いと、同じエンジン負荷でもエンジン10の燃焼安定性が低くなるので、上記のように下限トルクを変更する。尚、図4の関係は、第3マップとして、コントロールユニット100のメモリに記憶されている。
また、本実施形態では、コントロールユニット100は、上記特定回転数が、予め設定された下限回転数よりも低くなる際には、エンジン回転数を上記下限回転数にする。この下限回転数は、エンジン回転数が該下限回転数よりも低くなったときに、エンジン10の回転が不安定になったり、大きな振動が生じたりする回転数である。このため、エンジン回転数を上記下限回転数よりも低くすることは好ましくない。そこで、上記特定回転数が上記下限回転数よりも低くなる際には、エンジン回転数を上記下限回転数にする。しかし、このままでは、エンジン負荷が上記所定負荷未満になる(エンジントルクが上記下限トルク未満になる)。
ここで、車両1は、駆動モータ40以外に電気負荷を有している。コントロールユニット100は、発電機20による発電電力の上記電気負荷への供給も制御する。このことで、コントロールユニット100は、発電機20による発電電力の上記電気負荷への供給を制御する電力供給制御部を含むことになる。
そして、コントロールユニット100(発電機制御部)は、上記特定回転数が上記下限回転数よりも低くなる際にエンジン回転数が該下限回転数にされてエンジン10が運転されるときのエンジン負荷が上記所定負荷になるように、発電機20の発電負荷を増大させる(つまり、発電機20による発電電力を上記目標発電電力よりも増大させる)。これにより、エンジン10の燃焼安定性を確保する。また、コントロールユニット100(電力供給制御部)は、発電機20の発電負荷の増大による発電電力の増大分を、上記電気負荷に供給する。これにより、発電機20の発電負荷を増大させても、バッテリ30への充電電力は上記最大充電可能電力以下にすることができて、問題は生じない。
上記発電電力の増大分が供給される電気負荷は、本実施形態では、エンジン10にオイルを供給する電動オイルポンプとする。この電動オイルポンプは、コントロールユニット100によって、上記発電電力の増大分の供給がないときである通常時は、バッテリ30とは別の低電圧のバッテリからの電力の供給を受けて作動して、エンジン10のロータ12に冷却用としてオイルを供給したり、エキセントリックシャフト13を支持する軸受部に潤滑用としてオイルを供給したりする。上記電動オイルポンプに上記発電電力の増大分が供給されたときには、その分だけ通常時に比べて多くの電力が供給されることになり、エンジン10へのオイルの供給圧が通常時よりも高くなる。このように上記発電電力の増大分を、エンジン10の運転時に作動させる電動オイルポンプに供給することで、上記発電電力の増大分を電動オイルポンプで確実に消費することができる。また、上記発電電力の増大分の電動オイルポンプへの供給により、エンジン10へのオイルの供給圧が高くなるので、その分だけエンジン10の作動抵抗が増大して、エンジン負荷を増大し易くなる。したがって、発電機20の発電負荷の増大量を小さくすることができる。
上記発電電力の増大分が供給される電気負荷は、上記電動オイルポンプ以外にも、例えば、車両1のシートに配設されるシートヒータや、その他のヒータとすることも可能である。特に車両1の外気温がかなり低いときに、上記特定回転数が上記下限回転数よりも低くなり易いので、上記発電電力の増大分でヒータを有効に作動させることができる。尚、発電機20は、モータとして機能する場合には電気負荷となるが、上記発電電力の増大分が供給される電気負荷とはならない。
次に、コントロールユニット100による処理動作を、図5及び図6のフローチャートに基づいて説明する。尚、図5のフローチャートは、車両1の不図示のイグニッションスイッチがONになったときにスタートし、図6のフローチャートは、エンジン10を制御するための処理動作であって、エンジン10が運転されたとき(後述のフラグFが1になったとき)にスタートする。
上記イグニッションスイッチがONになると、ステップS1で、フラグFを0に設定するとともに、エンジン10を停止した状態にする。フラグFが0に設定されるということは、エンジン10が停止された状態で、バッテリ30の放電電力によって走行するバッテリ走行モードであることを意味する。したがって、イグニッションスイッチがONになったとき、最初は、エンジン10を停止した状態のバッテリ走行モードにする。
次のステップS2で、各種センサ等からの各種入力信号を読み込み、次のステップS3で、アクセル開度センサ102及び車速センサ103からの信号に基づき、駆動モータ40の要求出力を計算する。
次のステップS4で、バッテリ30の残存容量(SOC)が上記第1所定値よりも低いか否かを判定する。このステップS4の判定がYESであるときには、ステップS5に進む一方、ステップS4の判定がNOであるときには、ステップS8に進む。
上記ステップS5では、フラグFを1に設定する。フラグFが1に設定されるということは、上記充電走行モードであることを意味する。
次のステップS6で、エンジン10を運転(つまり、発電機20により発電)し、次のステップS7で、上記イグニッションスイッチがOFFになったか否かを判定する。このステップS7の判定がNOであるときには、上記ステップS2に戻る一方、ステップS7の判定がYESであるときには、本処理動作を終了する。
上記ステップS4の判定がNOであるときに進むステップS8では、フラグFが0で、かつ駆動モータ40の要求出力がバッテリ30の最大放電可能電力よりも大きいか否かを判定する。このステップS8の判定がYESであるときには、上記ステップS6に進む一方、ステップS8の判定がNOであるときには、ステップS9に進む。
上記ステップS9では、フラグFが1であるか否かを判定し、このステップS9の判定がNOであるときには、上記ステップS7に進む一方、ステップS9の判定がYESであるときには、ステップS10に進む。
上記ステップS10では、バッテリ30の残存容量(SOC)が上記第2所定値よりも高いか否かを判定する。このステップS10の判定がNOであるときには、上記ステップS7に進む一方、ステップS10の判定がYESであるときには、ステップS11に進んで、フラグFを0に設定し、次のステップS12で、エンジン10を停止し、しかる後に上記ステップS7に進む。
図6のフローチャートでは、上記ステップS6でエンジン10が運転されたときに、エンジン10がどのように運転されるかが示されている。このフローチャートは、エンジン10が運転されたときに、図5のフローチャートと並行して実行される。
最初のステップS51で、エンジン10の制御に必要な各種入力信号(特に、タンク圧力センサ107からの水素ガス及び天然ガスの残量、バッテリ温度センサ109からのバッテリ30の温度、エンジン水温センサ106からのエンジン水温)を読み込む。
次のステップS52で、水素ガスと天然ガスとの残量差、現在のフラグFの値、駆動モータ40の要求出力等から、使用燃料を決定する。
次のステップS53で、フラグFが1であるか否かを判定する。このステップS53の判定がYESであるときには、ステップS54に進む一方、ステップS53の判定がNOであるとき(つまり、バッテリ走行モードで、駆動モータ40の要求出力がバッテリ30の最大放電可能電力よりも大きいとき)には、ステップS61に進む。
上記ステップS54では、バッテリ30の温度から上記第2マップを用いてバッテリ30への最大充電可能電力を設定するとともに、目標発電電力を設定する。この目標発電電力は、目標発電電力が上記通常目標発電電力でありかつバッテリ30への充電電力(目標発電電力−駆動モータ40の要求出力)が上記最大充電可能電力以下である場合には、上記通常目標発電電力とし、目標発電電力が上記通常目標発電電力でありかつバッテリ30への充電電力が上記最大充電可能電力よりも大きい場合には、バッテリ30への充電電力が上記最大充電可能電力以下になるように、上記通常目標発電電力よりも小さい値とする。
次のステップS55で、エンジン水温センサ106によるエンジン水温及び天然ガス噴射割合から上記第3マップを用いて下限トルクを設定し、次のステップS56で、上記設定した目標発電電力に対して、エンジン10を上記所定回転数で運転して発電機20を駆動した場合において、エンジントルクが下限トルク以上であるか否かを判定する。
上記ステップS56の判定がYESであるときには、ステップS62に進む一方、ステップS56の判定がNOであるときには、ステップS57に進んで、エンジントルクが上記下限トルクになる上記特定回転数を計算し、しかる後にステップS58に進む。
上記ステップS58では、上記特定回転数が上記下限回転数よりも低いか否かを判定する。このステップS58の判定がNOであるときには、ステップS63に進む一方、ステップS58の判定がYESであるときには、ステップS59に進んで、エンジン回転数を上記下限回転数に設定し、次のステップS60で、発電機20の発電負荷を増大させ、発電機20の発電負荷の増大による発電電力の増大分を電動オイルポンプに供給し、しかる後にステップS64に進む。
上記ステップS53の判定がNOであるときに進むステップS61では、エンジン回転数を上記所定回転数にしかつエンジントルクを上記設定トルク以上の高トルクにし、しかる後にステップS64に進む。
上記ステップS56の判定がYESであるときに進むステップS62では、エンジン回転数を上記所定回転数にし、しかる後にステップS64に進む。
上記ステップS58の判定がNOであるときに進むステップS63では、エンジン回転数を上記特定回転数にし、しかる後にステップS64に進む。
上記ステップS64では、エンジン回転数、エンジントルク、使用燃料(比率)等から、当該使用燃料の噴射量を計算する。
次のステップS65では、フラグFが0になったか否かを判定し、ステップS65の判定がNOであるときには、上記ステップS51に戻る一方、ステップS65の判定がYESであるときには、図6の処理動作を終了する(エンジン10を停止する)。
したがって、本実施形態では、発電機20により発電させる目標発電電力に対して、エンジン10を上記所定回転数で運転して該発電機20を駆動した場合において、エンジン負荷が上記所定負荷以上になる際には、エンジン回転数を上記所定回転数にする一方、エンジン負荷が上記所定負荷未満になる際には、エンジン回転数を、上記所定回転数から、エンジン負荷が上記所定負荷になる上記特定回転数にまで低下させるようにしたので、エンジン10を出来る限り上記所定回転数で運転して、エンジン10の効率及び燃焼安定性を確保することができるとともに、発電機20により発電させる目標発電電力が小さくなったとしても、エンジン10の燃焼安定性を確保することができる。
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
例えば、上記実施形態では、エンジン10をロータリピストンエンジンとしたが、往復動型エンジンとすることも可能である。
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。