JP2006017003A - 水素添加内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水素添加内燃機関の制御装置に関し、ガソリンに水素を添加したリーンバーンによる運転方法から、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量によりリーンバーンによる運転方法よりもリッチ化された空燃比で運転を行う運転方法へ、過大なトルクショックを招くことなく運転方法を切り替えることを可能にする。
【解決手段】 各燃料の供給量を運転方法に応じた供給量に突然変更するのではなく、ガソリンの供給量は徐々に増加させていき水素の供給量を徐々に減少させていくことで、空燃比の急激な変化を抑制する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置に関し、特に、ガソリンに水素を添加したリーンバーンによる運転方法から、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量によりリーンバーンによる運転方法よりもリッチ化された空燃比で運転を行う運転方法への切り替え時の制御技術に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、ガソリンとともに水素を内燃機関の燃料として使用する技術が知られている。ガソリンに水素を添加することで内燃機関のリーンバーン領域を拡大することができ、燃費の向上やＮＯｘ排出量の低減といった顕著な効果を得られるようになる。
特開平３−２６８３５号公報 特開平９−１９５８５７号公報

しかしながら、ガソリンと水素を燃料に用いたリーンバーン運転（水素添加リーンバーン運転）は、高負荷域での実現が難しい。吸入空気量には限界があるため、高負荷域では吸入空気量が不足し、負荷に応じた出力を得ることができないからである。また、高負荷域では吸入空気量に応じて水素の供給量を増大させる必要があるため、仮に吸入空気量が足りたとしても、水素の貯蔵量に不足が生じてしまう可能性もある。

このため、高負荷域では、水素添加リーンバーン運転は中止し、水素供給量は減量してガソリン供給量を増量することで空燃比をリッチ化することが望ましい。特に、スロットルが全開となる最大負荷域では、ガソリンのみを用いたストイキ運転（ガソリンストイキ運転）に内燃機関の運転方法を切り替えるのが望ましい。しかし、各燃料を増減するとそれに応じて空燃比が大きく変化するため、運転方法の切り替えに伴いトルクショックが生じるおそれがある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ガソリンに水素を添加したリーンバーンによる運転方法から、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量によりリーンバーンによる運転方法よりもリッチ化された空燃比で運転を行う運転方法へ、過大なトルクショックを招くことなく運転方法を切り替えることを可能にした水素添加内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の負荷状況に応じて前記内燃機関の運転方法を選択する運転方法選択手段と、
ガソリンの供給量と水素の供給量を制御することで前記運転方法選択手段により選択された運転方法を実現する燃料供給制御手段とを備え、
前記運転方法選択手段は、比較的低負荷域では、ガソリンに水素を添加することによってリーンバーン運転を行う第１の運転方法を選択し、比較的高負荷域では、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量により前記第１の運転方法よりもリッチ化された空燃比で運転を行う第２の運転方法を選択し、
前記運転方法選択手段により前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択が切り替えられたときには、前記燃料供給制御手段は、ガソリンの供給量を徐々に増加させるとともに水素の供給量を徐々に減少させていくことを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、前記運転方法選択手段は、スロットルがほぼ全開の状態で前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択を切り替えることを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記運転方法選択手段は、前記内燃機関の負荷状況が現在の機関回転数における最大負荷のときには、前記第２の運転方法としてガソリンのみを燃料とするストイキでの運転を選択することを特徴としている。

第４の発明は、上記の目的を達成するため、ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の負荷状況に応じて前記内燃機関の運転方法を選択する運転方法選択手段と、
ガソリンの供給量と水素の供給量を制御することで前記運転方法選択手段により選択された運転方法を実現する燃料供給制御手段と、
要求負荷と前記運転方法選択手段により選択された運転方法に応じてスロットルの開度を制御するスロットル制御手段とを備え、
前記運転方法選択手段は、比較的低負荷域では、ガソリンに水素を添加することによってリーンバーン運転を行う第１の運転方法を選択し、比較的高負荷域では、ガソリンのみを燃料としてストイキで運転を行う第２の運転方法を選択し、
前記運転方法選択手段により前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択が切り替えられたときには、前記スロットル制御手段は、前記スロットルの開度を前記第１の運転方法のもとでの要求負荷に応じた開度から前記第２の運転方法のもとでの要求負荷に応じた開度まで徐々に減少させ、前記燃料供給制御手段は、ガソリンの供給量を徐々に増加させるとともに水素の供給量を徐々に減少させていくことを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、前記内燃機関に供給される水素の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
前記燃料供給制御手段は、水素の供給期間と圧力から実際に供給された水素量を算出することを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、前記内燃機関のＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段をさらに備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択が切り替えられたときには、少なくとも運転方法の切り替えが完了するまでの間、ＥＧＲ量を増大させることを特徴としている。

第１の発明によれば、ガソリンに水素を添加することによってリーンバーン運転を行う第１の運転方法から、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量により第１の運転方法よりもリッチ化された空燃比で運転を行う第２の運転方法への切り替え時には、水素の供給が突然減量されたりガソリンの供給量が突然増量されたりすることはなく、ガソリンの供給量は徐々に増量され水素の供給量は徐々に減量されていく。これにより、空燃比の急激な変化は防止され、切り替えに伴うトルクショックの発生は抑制される。

また、第２の発明によれば、スロットルがほぼ全開となった状態で切り替えが行われるので、切り替えの間、吸入空気量はほぼ一定となる。これにより、吸入空気量は一定のまま空燃比が徐々に減少（リッチ化）していくことになり、切り替えに伴うトルクショックの発生はより確実に抑制される。

また、第３の発明によれば、最大負荷時にはガソリンのみを燃料としたストイキでの運転に切り替えられるので、高出力を得られるとともに水素の消費をなくすことができる。

第４の発明によれば、ガソリンに水素を添加することによってリーンバーン運転を行う第１の運転方法から、ガソリンのみを燃料としてストイキで運転を行う第２の運転方法への切り替え時には、第１の運転方法のもとでの要求負荷に応じた開度から第２の運転方法のもとでの要求負荷に応じた開度までスロットルの開度が徐々に低減されるとともに、ガソリンの供給量は徐々に増量され水素の供給量は徐々に減量される。スロットル開度の減少によって吸入空気量が減量されるので、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量により空燃比が大きく低下したとしても出力の急増は抑制される。これにより、第５の発明によれば、過大なトルクショックを招くことなくリーンバーン運転からストイキ運転へ速やかに運転方法を切り替えることができる。

また、第５の発明によれば、流量計を用いることなく実際に供給された水素の量を求めることができる。水素は圧力によって密度が大きく変化するので、水素圧力の検出値を水素供給量の算出に用いることで、水素供給量の正確な算出が可能になる。

また、ガソリンの増量と水素の減量に伴う空燃比の低下によって内燃機関からのＮＯｘの排出量が増大するが、内燃機関に備えられる三元触媒はストイキ領域外では有効に働かない。第６の発明によれば、少なくとも運転方法の切り替えが完了するまでの間、内燃機関のＥＧＲ量が増量されるので、燃焼室内の燃焼温度は低下し、内燃機関からのＮＯｘの排出量は低く抑えられる。

実施の形態１．
以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は本発明の実施の形態１としての制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関２は内部にピストン８が配置されたシリンダブロック６と、シリンダブロック６に組み付けられたシリンダヘッド４を備えている。ピストン８の上面からシリンダヘッド４までの空間は燃焼室１０を形成しており、この燃焼室１０に連通するように吸気ポート１８と排気ポート２０がシリンダヘッド４に形成されている。吸気ポート１８と燃焼室１０との接続部には、吸気ポート１８と燃焼室１０との連通状態を制御する吸気バルブ１２が設けられ、排気ポート２０と燃焼室１０との接続部には、排気ポート２０と燃焼室１０との連通状態を制御する排気バルブ１４が設けられている。また、シリンダヘッド４には、燃焼室１０の頂部から燃焼室１０内に突出するように点火プラグ１６が取り付けられている。

シリンダヘッド４の吸気ポート１８には、新気を燃焼室１０内に導入するための吸気通路３０が接続されている。吸気通路３０の上流端にはエアクリーナ３２が設けられ、新気はエアクリーナ３２を介して吸気通路３０内に取り込まれる。吸気通路３０のエアクリーナ３２の下流には、吸入空気量を測定するためのエアフローメータ７６が取り付けられている。吸気通路３０の下流部は気筒毎（吸気ポート１８毎）に分岐しており、その分岐部には圧力変動の平滑化等の機能を有するサージタンク３４が設けられている。吸気通路３０のサージタンク３４の上流には電子制御式のスロットルバルブ３６が配置されている。スロットルバルブ３６は燃焼室１０へ吸入される空気量を調整するための装置であり、モータによって開閉駆動される。スロットルバルブ３６には、その開度を測定するためのスロットルセンサ８８が付設されている。

吸気通路３０の各吸気ポート１８に対応して分岐した部分（サージタンク３４の下流）には、燃料を噴射するための２つのインジェクタ５０，６０が気筒毎に設けられている。一方のインジェクタ６０はガソリンインジェクタであり、通電制御により開閉駆動されてガソリンを噴射する電磁弁である。ガソリンインジェクタ６０は、ガソリン通路６４を介してガソリンタンク６２に接続されている。ガソリン通路６４にはガソリンポンプ６６が配置され、ガソリンタンク６２内のガソリンはガソリンポンプ６６によって圧縮されてガソリンインジェクタ６０に供給される。ガソリン通路６４のガソリンポンプ６６の下流には、ガソリンインジェクタ６０に供給されるガソリンの流量を測定するガソリン流量計８６が取り付けられている。

もう一方のインジェクタ５０は水素インジェクタであり、通電制御により開閉駆動されて水素を噴射する電磁弁である。水素インジェクタ５０は、水素通路５４を介して水素タンク５２に接続されている。水素通路５４には水素ポンプ５６が配置され、水素タンク５２内の水素は水素ポンプ５６によって圧縮されて水素インジェクタ５０に供給される。水素通路５４の水素ポンプ５６の下流には、水素インジェクタ５０に供給される水素の流量を測定する水素流量計８２と、水素の圧力を測定する水素圧センサ８４が取り付けられている。

シリンダヘッド４の排気ポート２０には、燃焼室１０内の排気ガスを大気中に排出するための排気通路４０が接続されている。排気通路４０には三元触媒４２が配置され、排気ガスは三元触媒４２を通過する際に浄化されてから大気中に排出される。排気通路４０の三元触媒４２の上流には、排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサ７２と、排気ガス中の酸素濃度を測定するＯ₂センサ７４が取り付けられている。また、排気通路４０には、排気通路４０から排気ガスを分流するためのＥＧＲ流路４６が接続されている。ＥＧＲ流路４６の他方の端部は吸気通路３０のサージタンク３４の上流に接続されている。ＥＧＲ流路４６と吸気通路３０との接続部には、ＥＧＲ流路４６と吸気通路３０との連通状態を制御するＥＧＲバルブ４４が設けられている。排気ガスの一部はＥＧＲ流路４６を通って吸気通路３０内に供給され、燃焼室１０に再循環される。排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）はＥＧＲバルブ４４の開度によって調整される。

また、内燃機関２には、その制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０が備えられている。ＥＣＵ７０の出力側には前述のガソリンインジェクタ６０，水素インジェクタ５０，スロットルバルブ３６，ＥＧＲバルブ４４，点火プラグ１６等の種々の機器が接続されている。ＥＣＵ７０の入力側には前述のエアフローメータ７６，スロットルセンサ８８，ガソリン流量計８６，水素流量計８２，水素圧センサ８４，ＮＯｘセンサ７２，Ｏ₂センサ７４の他、アクセルポジションセンサ７８や回転数センサ８０等の種々のセンサ類が接続されている。アクセルポジションセンサ７８は、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するセンサであり、回転数センサ８０はクランク角の回転速度（機関回転数）に応じた信号を出力するセンサである。ＥＣＵ７０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各機器を駆動するようになっている。

ＥＣＵ７０により実施される内燃機関２の制御の一つとして、ガソリンインジェクタ６０からのガソリン供給量、及び水素インジェクタ５０からの水素供給量を制御する燃料供給制御がある。ＥＣＵ７０による燃料供給制御では、内燃機関２の負荷状況に応じた運転モード（運転方法）が選択され、選択された運転モードに応じてガソリン供給量及び水素供給量が制御される。本実施形態では、内燃機関２の運転モードとして、少なくとも、ガソリンに水素を助燃剤として添加することでストイキよりも大幅にリーンな空燃比での運転（水素添加リーンバーン運転）を実現する第１運転モード（第１の運転方法）と、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量により第１運転モードよりもリッチ化された空燃比での運転を実現する第２運転モード（第２の運転方法）とを選択可能である。

第１運転モードは比較的低負荷域で選択される運転モードであり、第２運転モードは比較的高負荷域で選択される運転モードである。具体的には、図５に示すように負荷（要求負荷）と機関回転数をパラメータとするマップにより、運転モードが選択される。図５中、「水素添加リーンバーン」と表示されている領域が第１運転モードが選択される領域であり、「ガソリン増量＋水素減量」と表示されている領域が第２運転モードが選択される領域である。スロットルバルブ３６との関係で説明すれば、水素添加リーンバーン領域の高負荷側から、ガソリン増量＋水素減量領域の全域においてスロットルバルブ３６は全開となっている。なお、第２運転モードにおけるガソリン供給量と水素供給量はそれぞれ負荷に応じて決まり、高負荷ほどガソリン供給量は増量され、逆に水素供給量は減量される。また、各機関回転数における最大負荷時には、水素供給量は完全にカットされ、Ｏ₂センサ７４の出力に基づく空燃比フィードバック制御によってガソリンのみを燃料とするストイキでの運転（ガソリンストイキ運転）が行われる。

上記の第１運転モードから第２運転モードへの運転モードの切り替えは、水素噴射量を減少させ、ガソリン噴射量を増大させることで実現させることができる。しかし、単純に各燃料噴射量を増減しただけでは空燃比の急激な変化によってトルクショックが生じてしまう。このため、ＥＣＵ７０は、空燃比の変化に伴うトルクショックの防止策として、第１運転モードから第２運転モードへの運転モードの切り替え時には、以下に説明するような運転切替制御を実行する。

図２は、第１運転モードでの運転、すなわち、水素添加リーンバーン運転中にＥＣＵ７０により実行される運転切替制御ルーチンについて示すフローチャートである。本ルーチンは、一定のクランク角毎に周期的に実行される。まず、本ルーチンの最初のステップ００２では、現時点における機関回転数とスロットル開度が入手される。ＥＣＵ７０は、入手した機関回転数とスロットル開度から内燃機関２の負荷状況について判定し、運転モードを切り替えるか否か判定する。現在の負荷状況が低負荷或いは中負荷と判定される場合には、運転モードの切り替えは行われず、現状の水素添加リーンバーン運転が続行される。一方、スロットルバルブ３６が全開の高負荷と判定される場合には、ステップ００６に進み、第１運転モードでの運転から第２運転モードでの運転に切り替えるための“運転切替モード”が開始される。

運転切替モードでは、図３及び図４のフローチャートに従って燃料供給制御が行われる。図３は、運転切替モードにおいてＥＣＵ７０により実行されるガソリン噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートであり、図４は、運転切替モードにおいてＥＣＵ７０により実行される水素噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。これら２つのルーチンは、並行して一定のクランク角毎に周期的に実行される。

図３のガソリン噴射量制御ルーチンでは、最初のステップ１００で、機関回転数と要求負荷に応じた規定ガソリン噴射量Ｑ_gmaがマップ（ガソリン噴射量マップ）から読み込まれる。ＥＣＵ７０は、アクセルポジションセンサ７８からの信号を要求負荷として検出する。ガソリン噴射量マップでは、規定ガソリン噴射量Ｑ_gmaは要求負荷が大きいほど大きな値に設定されており、要求負荷が最大負荷の時の規定ガソリン噴射量Ｑ_gmaは、ガソリンストイキ運転でのガソリン噴射量Ｑ_gthに設定されている。

次のステップ１０２では、目標ガソリン噴射量Ｑ_goの設定が行われる。前回サイクルで設定された目標ガソリン噴射量Ｑ_goに所定の係数Ａを乗算した値が今回サイクルにおける目標ガソリン噴射量Ｑ_goとして設定される。係数Ａは１より大きい値であり、目標ガソリン噴射量Ｑ_goはサイクル毎に徐々に大きな値に更新されていく。なお、目標ガソリン噴射量Ｑ_goの初期値は、水素添加リーンバーン運転時に設定されていた目標ガソリン噴射量である。また、ガソリン噴射量の最大値はガソリンストイキ運転での噴射量Ｑ_gthであるので、目標ガソリン噴射量Ｑ_goがＱ_gthに達した以降は、係数Ａは１に設定される。つまり、目標ガソリン噴射量Ｑ_goはＱ_gthに保持される。設定された目標ガソリン噴射量Ｑ_goは、ガソリンインジェクタ６０を駆動するＥＣＵ７０内のドライバにセットされる。ステップ１０２の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、ドライバはステップ１０２で設定された目標ガソリン噴射量Ｑ_goに基づいてガソリンインジェクタ６０を駆動する。

次のステップ１０４の処理はガソリンインジェクタ６０の作動中に実行される。ステップ１０４では、ガソリンインジェクタ６０の作動に伴うガソリンの流量がガソリン流量計８６によって測定され、その測定値から実際のガソリン噴射量Ｑ_gが求められる。次のステップ１０６では、実ガソリン噴射量Ｑ_gと規定ガソリン噴射量Ｑ_gmaの比較が行われ、実ガソリン噴射量Ｑ_gが規定ガソリン噴射量Ｑ_gmaに達するまで、ステップ１０２乃至１０６の処理が繰り返し実行される。実ガソリン噴射量Ｑ_gが規定ガソリン噴射量Ｑ_gmaに達したら、本ルーチンは終了する。

図４の水素噴射量制御ルーチンでは、最初のステップ２００で、機関回転数と要求負荷（アクセル開度）に応じた規定水素噴射量Ｑ_Hmaがマップ（水素噴射量マップ）から読み込まれる。水素噴射量マップでは、規定水素噴射量Ｑ_Hmaは要求負荷が大きいほど小さな値に設定されており、要求負荷が最大負荷の時の規定水素噴射量Ｑ_Hmaはゼロに設定されている。

次のステップ２０２では、目標水素噴射量Ｑ_Hoの設定が行われる。前回サイクルで設定された目標水素噴射量Ｑ_Hoに所定の係数Ｂを乗算した値が今回サイクルにおける目標水素噴射量Ｑ_Hoとして設定される。係数Ｂは１より小さい値であり、目標水素噴射量Ｑ_Hoはサイクル毎に徐々に小さな値に更新されていく。なお、目標水素噴射量Ｑ_Hoの初期値は、水素添加リーンバーン運転時に設定されていた目標水素噴射量である。また、前回サイクルの目標水素噴射量Ｑ_Hoが所定の微小値Ｃよりも小さくなったときには、今回サイクルの目標水素噴射量Ｑ_Hoはゼロに設定される。以降、目標水素噴射量Ｑ_Hoはゼロに保持される。設定された目標水素噴射量Ｑ_Hoは、水素インジェクタ５０を駆動するＥＣＵ７０内のドライバにセットされる。ステップ２０２の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、ドライバはステップ２０２で設定された目標水素噴射量Ｑ_Hoに基づいて水素インジェクタ５０を駆動する。

次のステップ２０４の処理は水素インジェクタ５０の作動中に実行される。ステップ２０４では、水素インジェクタ５０の作動に伴う水素の流量が水素流量計８２によって測定され、その測定値から実際の水素噴射量Ｑ_Hが求められる。次のステップ２０６では、実水素噴射量Ｑ_Hと規定水素噴射量Ｑ_Hmaの比較が行われ、実水素噴射量Ｑ_Hが規定水素噴射量Ｑ_Hmaになるまで、ステップ２０２乃至２０６の処理が繰り返し実行される。実水素噴射量Ｑ_Hが規定水素噴射量Ｑ_Hmaになったら、本ルーチンは終了する。

以上説明した運転切替制御により実現される動作の一例をタイムチャートで表したものが図６である。図６では、上段から順にアクセル開度、スロットル開度、ガソリン噴射量、及び水素噴射量の各時間変化を示している。ここでは、現在（時刻０）の運転状態が図５中の点Ｐ０で示す状態にあるときにアクセルペダルが踏み込まれ、要求負荷に基づく目標点が図５中のＰ１に設定された場合について説明する。

水素添加リーンバーン運転中、アクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が増大すると、それに応じてスロットル開度が増大する。スロットル開度の増大により吸入空気流が増加するので、各燃料（ガソリン，水素）の噴射量もスロットル開度の増大に応じて増加していく（図６の水素添加リーンバーン期間）。やがて、スロットル開度が全開になると、上記の運転切替制御ルーチン（図２）によって、第１運転モードから第２運転モードへの運転モードの切り替えが判定される。

この切り替え判定を受けて上記のガソリン噴射量制御ルーチン（図３）と水素噴射量制御ルーチン（図４）が実行され、ガソリン噴射量は徐々に増量される一方、水素噴射量は徐々に減量されていく（図６のガソリン増量＋水素減量期間）。ここでは目標点Ｐ１は最大負荷に設定されているため、ガソリン噴射量はガソリンストイキ運転での噴射量まで増量され、水素噴射量は完全にカットされる。ガソリン噴射量の増量と水素噴射量のカットが完了することで、内燃機関２の運転はガソリンストイキ運転に切り替わる（図６のガソリンストイキ期間）。

図６のタイムチャートからも分かるように、上記の運転切替制御によれば、水素添加リーンバーン運転を行う第１運転モードから、よりリッチ化された空燃比で運転を行う第２運転モードへの切り替え時には、水素の供給が突然減量されたりガソリンの供給量が突然増量されたりすることはなく、ガソリンの供給量は徐々に増量され水素の供給量は徐々に減量されていく。また、スロットルバルブ３６がほぼ全開となった状態で切り替えが行われるので、切り替えの間、吸入空気量はほぼ一定となる。このように吸入空気量は一定のまま空燃比が徐々にリッチ化されていくことで、トルクの急変は防止され、切り替えに伴うトルクショックの発生は抑制される。

なお、上記実施の形態では、ＥＣＵ７０により運転切替制御ルーチンが実行されることで、第１乃至第３の発明の「運転方法選択手段」が実現されている。また、ＥＣＵ７０によりガソリン噴射量制御ルーチンと水素噴射量制御ルーチンが実行されることで、第１の発明の「燃料供給制御手段」が実現されている。

実施の形態２.
次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本発明の実施の形態２としての制御装置は、実施の形態１において、ＥＣＵ７０に、図２のルーチンに代えて図７のルーチンを実行させ、図３のルーチンに代えて図８のルーチンを実行させることにより実現することができる。

図７のガソリン噴射量制御ルーチンは、ガソリン流量計８６を用いることなくガソリン噴射量を制御できるようにしている。まず、最初のステップ３００で、機関回転数と要求負荷に応じた規定ガソリン噴射期間τ_gmaがマップ（ガソリン噴射期間マップ）から読み込まれる。ガソリン噴射期間はガソリンインジェクタ６０の駆動期間である。ガソリン噴射期間マップでは、規定ガソリン噴射期間τ_gmaは要求負荷が大きいほど大きな値に設定されており、要求負荷が最大負荷の時の規定ガソリン噴射期間τ_gmaは、ガソリンストイキ運転での噴射期間τ_gthに設定されている。

次のステップ３０２では、目標ガソリン噴射期間τ_goの設定が行われる。前回サイクルで設定された目標ガソリン噴射期間τ_goに所定の係数Ａを乗算した値が今回サイクルにおける目標ガソリン噴射期間τ_goとして設定される。係数Ａは１より大きい値であり、目標ガソリン噴射期間τ_goはサイクル毎に徐々に大きな値に更新されていく。なお、目標ガソリン噴射期間τ_goの初期値は、水素添加リーンバーン運転時に設定されていた目標ガソリン噴射期間である。また、ガソリン噴射期間の最大値はガソリンストイキ運転での噴射期間τ_gthであるので、目標ガソリン噴射期間τ_goがτ_gthに達した以降は、係数Ａは１に設定される。つまり、目標ガソリン噴射期間τ_goはτ_gthに保持される。設定された目標ガソリン噴射期間τ_goは、ガソリンインジェクタ６０を駆動するＥＣＵ７０内のドライバにセットされる。ステップ３０２の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、ドライバはステップ３０２で設定された目標ガソリン噴射期間τ_goに基づいてガソリンインジェクタ６０を駆動する。

次のステップ３０４の処理はガソリンインジェクタ６０の作動中に実行される。ステップ３０４では、実際のガソリン噴射期間τ_gがＥＣＵ７０内のタイマによって測定される。次のステップ３０６では、実ガソリン噴射期間τ_gと規定ガソリン噴射期間τ_gmaの比較が行われ、実ガソリン噴射期間τ_gが規定ガソリン噴射期間τ_gmaに達するまで、ステップ３０２乃至３０６の処理が繰り返し実行される。実ガソリン噴射期間τ_gが規定ガソリン噴射期間τ_gmaに達したら、本ルーチンは終了する。

図８の水素噴射量制御ルーチンは、水素流量計８２を用いることなく水素噴射量を制御できるようにしている。最初のステップ４００で、機関回転数と要求負荷（アクセル開度）に応じた規定水素噴射期間τ_Hmaがマップ（水素噴射期間マップ）から読み込まれる。水素噴射期間マップでは、規定水素噴射期間τ_Hmaは要求負荷が大きいほど小さな値に設定されており、要求負荷が最大負荷の時の規定水素噴射期間τ_Hmaはゼロに設定されている。

次のステップ４０２では、水素燃圧、つまり、燃料として供給される水素の圧力が水素圧センサ８４によって測定される。液体であるガソリンに比較して気体である水素は圧力によって密度が大きく変化するので、水素供給量を水素噴射期間によって制御する場合には水素燃圧の測定が必要となる。

次のステップ４０４では、目標水素噴射期間τ_Hoの設定が行われる。前回サイクルで設定された目標水素噴射期間τ_Hoに所定の係数Ｂを乗算した値が今回サイクルにおける目標水素噴射期間τ_Hoとして設定される。係数Ｂは１より小さい値であり、目標水素噴射期間τ_Hoはサイクル毎に徐々に小さな値に更新されていく。なお、目標水素噴射期間τ_Hoの初期値は、水素添加リーンバーン運転時に設定されていた目標水素噴射期間である。また、前回サイクルの目標水素噴射期間τ_Hoが所定の微小値Ｃよりも小さくなったときには、今回サイクルの目標水素噴射期間τ_Hoはゼロに設定される。以降、目標水素噴射期間τ_Hoはゼロに保持される。

ステップ４０４で設定された目標水素噴射期間τ_Hoは、ステップ４００で読み込まれた規定水素噴射期間τ_Hmaとともにステップ４０２で測定された水素燃圧によって補正される（ステップ４０６）。補正された目標水素噴射期間τ_Hoは、水素インジェクタ５０を駆動するＥＣＵ７０内のドライバにセットされる。ステップ４０２乃至ステップ４０６の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、ドライバはステップ４０６で燃圧補正された目標水素噴射期間τ_Hoに基づいて水素インジェクタ５０を駆動する。

次のステップ４０８の処理は水素インジェクタ５０の作動中に実行される。ステップ４０８では、実際の水素噴射期間τ_HがＥＣＵ７０内のタイマによって測定される。次のステップ４１０では、実水素噴射期間τ_Hとステップ４０６で燃圧補正された規定水素噴射期間τ_Hmaの比較が行われ、実水素噴射期間τ_Hが規定水素噴射期間τ_Hmaになるまで、ステップ４０２乃至４１０の処理が繰り返し実行される。実水素噴射期間τ_Hが規定水素噴射期間τ_Hmaになったら、本ルーチンは終了する。

以上のガソリン噴射量制御ルーチン及び水素噴射量制御ルーチンによれば、高コストの流量計８６，８２を用いることなく、ガソリン噴射量及び水素噴射量を制御することができる。

なお、上記実施の形態では、ＥＣＵ７０により水素噴射量制御ルーチンが実行されることで、第４の発明の「燃料供給制御手段」が実現されている。

実施の形態３.
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本発明の実施の形態３としての制御装置は、実施の形態１或いは実施の形態２において、ＥＣＵ７０に、さらに図１０のルーチンを実行させることにより実現することができる。

図９は内燃機関２の燃焼室１０に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）と、内燃機関２の排気ポート２０から排出されるＮＯｘの濃度との関係を示すグラフである。図９に示すように、ＮＯｘの濃度はストイキよりもややリーンな領域で一旦上昇した後、空燃比がリーンになるほど次第に低下していき、水素添加リーンバーン運転が行われる領域では極めて低くなる。排気通路４０に配置される三元触媒４２は、空燃比がストイキ近傍にない場合にはその浄化能力を発揮することができないが、上記のように水素添加リーンバーン運転が行われる領域ではＮＯｘ濃度は極めて低いため、大気へのＮＯｘの排出量は低く抑えられる。また、ガソリンストイキ運転が行われる領域では三元触媒４２がその浄化能力を発揮するため、この場合も大気へのＮＯｘの排出量は低く抑えられる。

しかし、水素添加リーンバーン運転からガソリンストイキ運転への切り替え期間は、図９に示すように、三元触媒４２が有効でなく、且つ、ＮＯｘ濃度が高い領域を通過するため、この期間は大気へのＮＯｘの排出量が増大してしまう。実施の形態１で説明したように、切り替え期間は空燃比の急激な変化を抑制するために設けられているので、切り替え期間を短くしてＮＯｘ排出量を抑制することはできない。そこで、本実施形態では、図２の運転切替制御ルーチンにおいて運転切替モードが開始されたときには、実施の形態１或いは実施の形態２で説明した各燃料供給制御に加え、以下に説明するＥＧＲ制御も実行される。

図１０は、運転切替モードにおいてＥＣＵ７０により実行されるＥＧＲ制御ルーチンについて示すフローチャートである。本ルーチンは、ガソリン噴射量制御ルーチン及び水素噴射量制御ルーチンと並行して一定のクランク角毎に周期的に実行される。本ルーチンの最初のステップ５００では、ＮＯｘセンサ７２により測定される排気ガスのＮＯｘ濃度が規定値以下か否か判定される。判定の結果、排気ガスのＮＯｘ濃度が規定値を超える場合には、ステップ５０２の処理の後にステップ５０４に進み、排気ガスのＮＯｘ濃度が規定値以下の場合には、ステップ５０２の処理を行うことなくステップ５０４に進む。ステップ５０２では、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲバルブ４４の開度を所定量増加させてＥＧＲ量を増大させる。ＥＧＲ量が増大することにより、燃焼室１０内の燃焼温度が低下して排気ガスのＮＯｘ濃度は減少する。

ステップ５０４では、Ｏ₂センサ７４から出力される信号に基づき現時点の空燃比が三元触媒４２の有効空燃比になっているか否か判定される。三元触媒４２が有効に機能するようになるまで、すなわち、内燃機関２の運転が完全にガソリンストイキ運転に切り替えられるまで、ステップ５００乃至ステップ５０４の処理が繰り返される。その間、ＮＯｘ濃度が規定値以下になるまではステップ５０２の処理が実行され、その度にＥＧＲバルブ４４の開度は大きく開けられていく。ＮＯｘ濃度が規定値以下になった以降は、ＥＧＲバルブ４４の開度は一定開度に保持される。やがて、内燃機関２の運転がガソリンストイキ運転に切り替わり空燃比が三元触媒４２の有効空燃比になると、ＥＧＲバルブ４４は全閉され、本ルーチンは終了する。

以上のＥＧＲ制御ルーチンによれば、運転モードの切り替えに伴って排気ガスの一部が燃焼室１０に再循環されるので、燃焼室１０内の燃焼温度は低下し、内燃機関２からのＮＯｘの排出量は低く抑えられる。これにより、トルクショックの抑制とＮＯｘ排出量の抑制との両立が可能になる。

なお、上記実施の形態では、ＥＣＵ７０によりＥＧＲ制御ルーチンが実行されることで、第６の発明の「ＥＧＲ制御手段」が実現されている。

実施の形態４.
次に、図１１及び図１５を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本発明の実施の形態４としての制御装置は、実施の形態１において、ＥＣＵ７０に、図２のルーチンに代えて図１２のルーチンを実行させ、図３のルーチンに代えて図１３のルーチンを実行させ、さらに新たに図１１のルーチンを実行させることにより実現することができる。

実施の形態１では、内燃機関２の負荷が最大負荷になって初めてガソリンストイキ運転に完全に切り替わる。このため、高負荷域でも最大負荷でない場合には若干ながら水素が供給されているが、高負荷域での水素の消費は可能な限り抑えたい。高負荷域での水素の消費を抑制するためには、図１４に示すようにガソリンストイキ領域を拡大すればよい。しかし、実施の形態１においてガソリンストイキ領域を拡大すると、水素添加リーンバーン領域からガソリンストイキ領域までの移行期間が短くなることで各燃料の増減速度が高まり、空燃比の変化が急になってトルクショックを増大させる可能性がある。

本実施形態の運転切替制御では、水素添加リーンバーン運転からガソリンストイキ運転への切り替えの際、以下に説明するように、燃料供給制御とともにスロットル開度制御を実行する。図１１は、ＥＣＵ７０により実行されるスロットル開度制御ルーチンについて示すフローチャートである。本ルーチンは、図２の運転切替制御ルーチンにおいて運転切替モード（ステップ００６）が開始されたときに実行されるルーチンであり、後述するガソリン噴射量制御ルーチン（図１２）及び水素噴射量制御ルーチン（図１３）と並行して一定のクランク角毎に周期的に実行される。

本ルーチンの最初のステップ６００では、現時点の機関回転数と要求負荷に応じてガソリンストイキ運転を行う場合に要求されるスロットル開度ＴＨ_thがマップ（スロットル開度マップ）から読み込まれる。現在の水素添加リーンバーン運転のもとではスロットルバルブ３６は既に全開になっているが、高出力のガソリンストイキ運転であればスロットル開度はより小さい開度でよい。したがって、スロットル開度マップから読み込まれるスロットル開度ＴＨ_thは、全開値よりも小さい開度に設定されている。

次のステップ６０２では、目標スロットル開度ＴＨ_oの設定が行われる。前回サイクルで設定された目標スロットル開度ＴＨ_oに所定の係数Ｄを乗算した値が今回サイクルにおける目標スロットル開度ＴＨ_oとして設定される。係数Ｄは１より小さい値であり、目標スロットル開度ＴＨ_oはサイクル毎に徐々に小さな値に更新されていく。なお、目標スロットル開度ＴＨ_oの初期値は、水素添加リーンバーン運転時に設定されていた目標スロットル開度（全開値）である。また、目標スロットル開度ＴＨ_oがガソリンストイキ運転でのスロットル開度ＴＨ_thになった以降は、係数Ｄは１に設定される。つまり、目標スロットル開度ＴＨ_oはＴＨ_thに保持される。設定された目標スロットル開度ＴＨ_oは、スロットルバルブ３６を駆動するＥＣＵ７０内のドライバにセットされる。ドライバはステップ６０２で設定された目標スロットル開度ＴＨ_oに基づいてスロットルバルブ３６を駆動する。

次のステップ６０４では、実際のスロットル開度ＴＨがスロットルセンサ８８によって測定される。次のステップ６０６では、実スロットル開度ＴＨとガソリンストイキ運転でのスロットル開度ＴＨ_thの比較が行われ、実スロットル開度ＴＨがＴＨ_thになるまで、ステップ６０２乃至６０６の処理が繰り返し実行される。実スロットル開度ＴＨがＴＨ_thになったら、ステップ６０８及び６１０の判定処理が行われる。

ステップ６０８では、実ガソリン噴射期間τ_gがガソリンストイキ運転時のガソリン噴射期間τ_gthになっていること（条件１）と、実水素噴射期間τ_Hが完全にカットされていること（条件２）の２つの条件が共に成立しているか否か判定される。条件１は、後述するガソリン噴射量制御ルーチン（図１２）のステップ７０６の判定が成立することによって成立する。条件２は、後述する水素噴射量制御ルーチン（図１３）のステップ８０８の判定が成立することによって成立する。ステップ６０６の判定とステップ６０８の判定（条件１，２）が共に成立することで、ガソリンストイキ運転への切り替えが完了する。

ステップ６１０では、Ｏ₂センサ７４から出力される信号に基づき現時点の空燃比Ａ／Ｆがガソリンのみを燃料とする場合のストイキ空燃比Ａ／Ｆ_thになっているか否か判定される。ガソリンストイキ運転への切り替えが完了することで空燃比フィードバック制御が行われ（後述のガソリン噴射量制御ルーチン参照）、空燃比Ａ／Ｆは次第にストイキ空燃比Ａ／Ｆ_thに収束していく。ステップ６１０の判定は空燃比Ａ／Ｆがストイキ空燃比Ａ／Ｆ_thに一致するまで繰り返され、ストイキ空燃比Ａ／Ｆ_thに一致した後は、要求負荷に応じたスロットル開度制御が行われる（ステップ６１２）。

次に、本実施形態で実行されるガソリン噴射量制御ルーチンについて説明する。図１２に示すように、本ルーチンの最初のステップ７００で、現時点の機関回転数と要求負荷に応じてガソリンストイキ運転を行う場合に要求されるガソリン噴射期間τ_gthがマップ（ガソリン噴射期間マップ）から読み込まれる。

次のステップ６０２では、目標ガソリン噴射期間τ_goの設定が行われる。前回サイクルで設定された目標ガソリン噴射期間τ_goに所定の係数Ｅを乗算した値が今回サイクルにおける目標ガソリン噴射期間τ_goとして設定される。係数Ｅは１より大きく、且つ、実施の形態２で目標ガソリン噴射期間τ_goの更新に用いられる係数Ａよりも大きい値である。このため、目標ガソリン噴射期間τ_goは実施の形態２よりも速い速度でサイクル毎に徐々に大きな値に更新されていく。なお、目標ガソリン噴射期間τ_goの初期値は、水素添加リーンバーン運転時に設定されていた目標ガソリン噴射期間である。また、目標ガソリン噴射期間τ_goがガソリンストイキ運転でのガソリン噴射期間τ_gthに達した以降は、係数Ｅは１に設定され、目標ガソリン噴射期間τ_goはτ_gthに保持される。設定された目標ガソリン噴射期間τ_goは、ガソリンインジェクタ６０を駆動するＥＣＵ７０内のドライバにセットされる。ステップ７０２の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、ドライバはステップ７０２で設定された目標ガソリン噴射期間τ_goに基づいてガソリンインジェクタ６０を駆動する。

次のステップ７０４の処理はガソリンインジェクタ６０の作動中に実行される。ステップ７０４では、実際のガソリン噴射期間τ_gがＥＣＵ７０内のタイマによって測定される。次のステップ７０６では、実ガソリン噴射期間τ_gとガソリンストイキ運転でのガソリン噴射期間τ_gthの比較が行われ、実ガソリン噴射期間τ_gがτ_gthに達するまで、ステップ７０２乃至７０６の処理が繰り返し実行される。実ガソリン噴射期間τ_gがτ_gmaに達したら、ステップ７０８の判定処理が行われる。

ステップ７０８では、実水素噴射期間τ_Hが完全にカットされていること（条件２）、実スロットル開度ＴＨがガソリンストイキ運転時のスロットル開度ＴＨ_thになっていること（条件３）の２つの条件が共に成立しているか否か判定される。条件２に関しては前述のとおりであり、条件３は、スロットル開度制御ルーチン（図１１）のステップ６０６の判定が成立することによって成立する。ステップ７０６の判定とステップ７０８の判定（条件２，３）が共に成立することで、ガソリンストイキ運転への切り替えが完了する。切り替え完了後は、空燃比がガソリンのみを燃料とする場合のストイキ空燃比Ａ／Ｆ_thになるように、ガソリン噴射期間の空燃比フィードバック制御が行われる（ステップ７１０）。

次に、本実施形態で実行される水素噴射量制御ルーチンについて説明する。図１３に示すように、本ルーチンの最初のステップ８００で、水素圧センサ８４によって水素燃が測定される。次のステップ８０４では、目標水素噴射期間τ_Hoの設定が行われる。前回サイクルで設定された目標水素噴射期間τ_Hoに所定の係数Ｆを乗算した値が今回サイクルにおける目標水素噴射期間τ_Hoとして設定される。係数Ｆは１より大きく、且つ、実施の形態２で目標水素噴射期間τ_Hoの更新に用いられる係数Ｂよりも小さい値である。このため、目標水素噴射期間τ_Hoは実施の形態２よりも速い速度でサイクル毎に徐々に小さな値に更新されていく。なお、目標水素噴射期間τ_Hoの初期値は、水素添加リーンバーン運転時に設定されていた目標水素噴射期間である。また、前回サイクルの目標水素噴射期間τ_Hoが所定の微小値Ｃよりも小さくなったときには、今回サイクルの目標水素噴射期間τ_Hoはゼロに設定され、以降、目標水素噴射期間τ_Hoはゼロに保持される。

ステップ８０２で設定された目標水素噴射期間τ_Hoは、ステップ８００で測定された水素燃圧によって補正される（ステップ８０４）。補正された目標水素噴射期間τ_Hoは、水素インジェクタ５０を駆動するＥＣＵ７０内のドライバにセットされる。ステップ８００乃至ステップ８０４の処理は燃料噴射タイミングの前に実行されるようになっており、ドライバはステップ８０４で燃圧補正された目標水素噴射期間τ_Hoに基づいて水素インジェクタ５０を駆動する。

次のステップ８０６の処理は水素インジェクタ５０の作動中に実行される。ステップ８０６では、実際の水素噴射期間τ_HがＥＣＵ７０内のタイマによって測定される。次のステップ８０８では、実水素噴射期間τ_Hがゼロになった否か判定され、実水素噴射期間τ_Hが完全にカットされるまで、ステップ８００乃至８０８の処理が繰り返し実行される。実水素噴射期間τ_Hが完全にカットされたら、本ルーチンは終了する。

以上説明した運転切替制御により実現される動作の一例をタイムチャートで表したものが図１５である。図１５では、上段から順にアクセル開度、スロットル開度、ガソリン噴射量、及び水素噴射量の各時間変化を示している。ここでは、現在（時刻０）の運転状態が図１４中の点Ｐ０で示す状態にあるときにアクセルペダルが踏み込まれ、要求負荷に基づく目標点が図５中のＰ２に設定され、さらに目標点がＰ３まで変更された場合について説明する。

水素添加リーンバーン運転中、アクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が増大すると、それに応じてスロットル開度が増大する。スロットル開度の増大により吸入空気流が増加するので、各燃料（ガソリン，水素）の噴射量もスロットル開度の増大に応じて増加していく（図１５の水素添加リーンバーン期間）。やがて、スロットル開度が全開になると、実施形態１で説明した運転切替制御ルーチン（図２）によって、第１運転モードから第２運転モードへの運転モードの切り替えが判定される。

この切り替え判定を受けて上記のスロットル開度制御ルーチン（図１１）が実行され、スロットル開度は全開からガソリンストイキ運転時の要求負荷（目標点Ｐ２）に応じた開度ＴＨ_thまで徐々に閉じられていく。また、これと同時にガソリン噴射量制御ルーチン（図１２）と水素噴射量制御ルーチン（図１３）が実行され、ガソリン噴射量はガソリンストイキ運転での噴射量まで徐々に増量される一方、水素噴射量は徐々に減量され最終的にカットされる（図１５のガソリン増量＋水素減量期間）。ガソリン噴射量の増量と水素噴射量のカットが完了することで、内燃機関２の運転はガソリンストイキ運転に切り替わる。以降は、要求負荷の増大（目標点のＰ２からＰ３への変更）に応じてスロットルバルブ３６が全開まで開かれ、スロットル開度に応じてガソリン噴射量が増量される（図１５のガソリンストイキ期間）。

図１５のタイムチャートと図６のタイムチャートの比較からも分かるように、上記の運転切替制御によれば、運転モードの切り替え期間（ガソリン増量＋水素減量期間）における各燃料の増減速度を実施の形態１よりも大きく設定することができる。各燃料の増減と並行してスロットルバルブ３６も閉じ方向に制御されるので、スロットル開度の減少によって吸入空気量が減量され、空燃比の急なリッチ化に伴う出力の急増が抑制されるからである。このように、上記の運転切替制御によれば、過大なトルクショックを招くことなく水素添加リーンバーン運転からガソリンストイキ運転へ速やかに運転方法を切り替えることができる。その結果、図１４に示すようにガソリンストイキ領域を拡大し、高負荷域での水素の消費を抑制することが可能になる。

なお、上記実施の形態では、ＥＣＵ７０により運転切替制御ルーチンが実行されることで、第４の発明の「運転方法選択手段」が実現されている。また、ＥＣＵ７０によりスロットルか開度制御ルーチンが実行されることで、第４の発明の「スロットル制御手段」が実現され、ＥＣＵ７０によりガソリン噴射量制御ルーチンと水素噴射量制御ルーチンが実行されることで、第４の発明の「燃料供給制御手段」が実現されている。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

図１の構成では、水素インジェクタ５０を吸気通路３０に配置することとしているが、その配置はこれに限定されるものではない。すなわち、水素インジェクタ５０は、燃焼室１０内に直接、水素を噴射できるようにシリンダヘッド４に組み込んでもよい。ガソリンインジェクタ６０に関しても同様であり、燃焼室１０内に直接、ガソリンを噴射できるようにシリンダヘッド４にガソリンインジェクタ６０を組み込んでもよい。

また、図１の構成では、スロットルバルブ３６を吸気通路３０のサージタンク３４の上流に配置しているが、気筒毎に配置してもよい。さらに、スロットルバルブ３６を廃止し、吸気バルブ１２に可変動弁機構を組み込み吸気バルブ１２のリフト量によって吸入空気量を制御するようにしてもよい。その場合、可変動弁機構付きの吸気バルブがスロットルに相当し、そのリフト量がスロットル開度に相当する。

また、各実施の形態では、最大負荷時にはガソリンストイキ運転が選択されるようになっているが、ストイキよりもリッチな空燃比での運転（出力空燃比運転）が選択されるようにしてもよい。

また、実施の形態２及び実施の形態４では、目標水素噴射期間τ_Ho等を水素燃圧で補正しているが、気体である水素の密度は温度によっても大きく変化するので、好ましくは、温度計によって水素通路５４内の水素の温度を測定し、温度によって目標水素噴射期間τ_Hoや規定水素噴射期間τ_Hmaを補正する。また、ガソリン通路６４内のガソリンの圧力や温度を測定し、その測定値によって目標ガソリン噴射期間τ_goや規定ガソリン噴射期間τ_gmaを補正するようにしてもよい。

また、実施の形態３では、ＥＧＲバルブ４４の開度によってＥＧＲ量（いわゆる外部ＥＧＲ量）を制御しているが、いわゆる内部ＥＧＲ量を制御可能な内燃機関であれば、運転モードの切り替え時に内部ＥＧＲ量を増大させることによって、内燃機関２からのＮＯｘの排出量の低減を図ってもよい。

実施の形態３にかかるＥＧＲ制御ルーチンは、実施の形態４にかかる運転切替制御においても実行可能である。その場合、スロットル開度制御ルーチン、ガソリン噴射量制御ルーチン、及び水素噴射量制御ルーチンと並行してＥＧＲ制御ルーチンが実行されることになる。

本発明の実施の形態１としての制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行される運転切替制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるガソリン噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行される水素噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において運転モードの選択に用いられるマップである。 図２，図３，図４の各ルーチンにより実現される動作の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２において実行されるガソリン噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において実行される水素噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。 内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比と、内燃機関の排気ポートから排出されるＮＯｘの濃度との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態３において実行されるＥＧＲ制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行されるスロットル開度制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行されるガソリン噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行される水素噴射量制御ルーチンについて示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４において運転モードの選択に用いられるマップである。 図２，図１３，図１４の各ルーチンにより実現される動作の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

２ 内燃機関
１０ 燃焼室
３０ 吸気通路
３６ スロットルバルブ
４０ 排気通路
４２ 三元触媒
４４ ＥＧＲバルブ
４６ ＥＧＲ流路
５０ 水素インジェクタ
６０ ガソリンインジェクタ
７０ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
７２ ＮＯｘセンサ
７４ Ｏ₂センサ
７８ アクセルポジションセンサ
８０ 回転数センサ
８２ 水素流量計
８４ 水素圧センサ
８６ ガソリン流量計
８８ スロットルセンサ

Claims (6)

1. ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の負荷状況に応じて前記内燃機関の運転方法を選択する運転方法選択手段と、
   ガソリンの供給量と水素の供給量を制御することで前記運転方法選択手段により選択された運転方法を実現する燃料供給制御手段とを備え、
   前記運転方法選択手段は、比較的低負荷域では、ガソリンに水素を添加することによってリーンバーン運転を行う第１の運転方法を選択し、比較的高負荷域では、ガソリン供給量の増量と水素供給量の減量により前記第１の運転方法よりもリッチ化された空燃比で運転を行う第２の運転方法を選択し、
   前記運転方法選択手段により前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択が切り替えられたときには、前記燃料供給制御手段は、ガソリンの供給量を徐々に増加させるとともに水素の供給量を徐々に減少させていくことを特徴とする水素添加内燃機関の制御装置。
2. 前記運転方法選択手段は、スロットルがほぼ全開の状態で前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択を切り替えることを特徴とする請求項１記載の水素添加内燃機関の制御装置。
3. 前記運転方法選択手段は、前記内燃機関の負荷状況が現在の機関回転数における最大負荷のときには、前記第２の運転方法としてガソリンのみを燃料とするストイキでの運転を選択することを特徴とする請求項１又は２記載の水素添加内燃機関の制御装置。
4. ガソリンと水素を燃料として運転可能な水素添加内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の負荷状況に応じて前記内燃機関の運転方法を選択する運転方法選択手段と、
   ガソリンの供給量と水素の供給量を制御することで前記運転方法選択手段により選択された運転方法を実現する燃料供給制御手段と、
   要求負荷と前記運転方法選択手段により選択された運転方法に応じてスロットルの開度を制御するスロットル制御手段とを備え、
   前記運転方法選択手段は、比較的低負荷域では、ガソリンに水素を添加することによってリーンバーン運転を行う第１の運転方法を選択し、比較的高負荷域では、ガソリンのみを燃料としてストイキで運転を行う第２の運転方法を選択し、
   前記運転方法選択手段により前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択が切り替えられたときには、前記スロットル制御手段は、前記スロットルの開度を前記第１の運転方法のもとでの要求負荷に応じた開度から前記第２の運転方法のもとでの要求負荷に応じた開度まで徐々に減少させ、前記燃料供給制御手段は、ガソリンの供給量を徐々に増加させるとともに水素の供給量を徐々に減少させていくことを特徴とする水素添加内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関に供給される水素の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
   前記燃料供給制御手段は、水素の供給期間と圧力から実際に供給された水素量を算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の水素添加内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関のＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段をさらに備え、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記第１の運転方法から前記第２の運転方法に運転方法の選択が切り替えられたときには、少なくとも運転方法の切り替えが完了するまでの間、ＥＧＲ量を増大させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の水素添加内燃機関の制御装置。

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