JP2016130472A - 多種燃料エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エミッション性能、燃費性能及び出力性能のいずれの性能も良好な、多種燃料エンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１０が、燃焼室内に水素からなる第１燃料を直接噴射する第１の燃料噴射弁１８Ａと、燃焼室内に、上記第１燃料に対して、単位体積当たりの発熱量が高くかつ同じ燃焼空燃比下でエンジン１０からのＮＯｘ排出量が少なくかつリーン限界の燃焼空燃比が低い気体燃料からなる第２燃料を直接噴射する第２の燃料噴射弁１８Ｂと、過給機８５と、を有し、上記第１及び第２燃料を略同じ体積比率でもって燃焼室内に噴射し、かつ、該燃焼室内の燃焼空燃比を、エンジン１０からのＮＯｘ排出量が、第２燃料のみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、多種燃料エンジンの制御装置に関する技術分野に属する。

従来より、第１燃料と第２燃料とを用いる多種燃料エンジンが知られており、例えば特許文献１では、第１燃料として、水素、天然ガス、アルコール類等が用いられ、第２燃料として、軽油、ガソリン、天然ガス等が用いられている。この特許文献１では、第１燃料は吸気管内に噴射されるか、又は、燃焼室内に直接噴射され、第２燃料は燃焼室内に直接噴射される。

特開２０１０−１４０５４号公報

ところで、水素燃料は、着火性が良好であることから、リーン運転を行うことで、大気並のエミッション性能と低燃費とを達成することができる。ところが、水素燃料のみでは、エンジンの出力性能が不十分となる。このことから、上記特許文献１のように、水素燃料と他の燃料とを併用する多種燃料エンジンを採用することが考えられる。

しかし、エミッション性能、燃費性能及び出力性能のいずれの性能も満足させるようにするためには、どのような燃料を水素燃料とどのように併用するかが問題となる。

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、エミッション性能、燃費性能及び出力性能のいずれの性能も良好な、多種燃料エンジンの制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、車両に搭載された多種燃料エンジンの制御装置を対象として、上記エンジンは、上記エンジンの燃焼室内に、水素からなる第１燃料を直接噴射する第１の燃料噴射弁と、上記エンジンの燃焼室内に、上記第１燃料に対して、単位体積当たりの発熱量が高くかつ同じ燃焼空燃比下で上記エンジンからのＮＯｘ排出量が少なくかつリーン限界の燃焼空燃比が低い気体燃料からなる第２燃料を直接噴射する第２の燃料噴射弁と、上記エンジンの燃焼室内への吸気の過給を行う過給機と、を有し、上記第１及び第２の燃料噴射弁の作動を含めて、上記エンジンの作動を制御する制御手段を備え、上記制御手段は、上記第１及び第２燃料を略同じ体積比率でもって上記エンジンの燃焼室内に噴射し、かつ、該燃焼室内の燃焼空燃比を、該エンジンからのＮＯｘ排出量が、上記第２燃料のみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にするべく、上記第１及び第２の燃料噴射弁を制御するよう構成されている、という構成とした。

上記の構成により、第１燃料（水素）と、該第１燃料に対して、単位体積当たりの発熱量が高くかつ同じ燃焼空燃比下でエンジンからのＮＯｘ排出量が少なくかつリーン限界の燃焼空燃比が低い気体燃料からなる第２燃料とを略同じ体積比率でもってエンジンの燃焼室内に噴射することで、燃焼室内の燃焼空燃比を、第２燃料のリーン限界の燃焼空燃比よりも高い（リーンな）空燃比に設定することができて、良好な燃費性能が得られる。また、燃焼室内の燃焼空燃比を、エンジンからのＮＯｘ排出量が、第２燃料のみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にするので、良好なエミッション性能が得られる。さらに、第２燃料の単位体積当たりの発熱量が第１燃料（水素）の単位体積当たりの発熱量よりも高いとともに、第１及び第２燃料が共に燃焼室内に直接噴射されかつエンジンが過給機を有しているので、良好な出力性能が得られる。

上記多種燃料エンジンの制御装置の一実施形態では、上記エンジンは、シリーズハイブリッドシステムにおいて発電機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り、上記制御手段は、上記エンジンを、発電要求時において定常運転する際には、所定負荷以上の負荷である中負荷ないし高負荷でかつ所定回転数領域で運転するよう構成されている。

このことにより、良好なエミッション性能及び燃費性能に加えて、高い発電性能が得られる。また、エンジンを、発電要求時において定常運転する際に、中負荷ないし高負荷でかつ所定回転数領域で運転することで、エンジンを高効率のポイントで運転することができ、燃費性能及び発電性能をより一層向上させることができる。

上記多種燃料エンジンの制御装置において、上記過給機は、上記エンジンの排気通路に配設されたタービンと、該エンジンの吸気通路に配設され、該タービンに連結されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機であり、上記制御手段は、上記エンジンの停止時において所定条件の成立により該エンジンを始動するときには、該エンジンの始動開始から点火前までの間の所定期間において、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させることにより、上記排気通路における上記タービンの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、該未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させて点火を行うよう構成されている、ことが好ましい。

こうすることで、未燃ガス蓄積制御の実行後の点火により燃焼室内で燃焼した高温のガスが排気通路に排気されたときに、その排気ガスにより、排気通路におけるタービンの上流側に蓄積されていた未燃ガスが一気に燃焼し、これにより、タービンを勢いよく回転させることができる。この結果、エンジンの始動後直ぐに高い過給圧が得られるようになる。

上記のような未燃ガス蓄積制御を実行する構成の場合、上記制御手段は、上記所定条件として上記車両の所定以上の加速要求があったときの上記エンジンの始動時に、上記未燃ガス蓄積制御を実行するよう構成されている、ことが好ましい。

このことで、車両の所定以上の加速要求時に、その加速要求に対応する過給圧が即座に得られるようになり、スムーズな車両加速を実現することができる。特に、上記エンジンが上記発電用エンジンである場合には、上記加速要求時に発電機の発電電力を車両駆動モータに即座に供給することができ、その発電電力とバッテリの放電電力とにより車両駆動モータを駆動することで、高い加速性能が得られる。

また、上記のような未燃ガス蓄積制御を実行する構成の場合、上記エンジンを始動するモータを更に備え、上記制御手段は、更に上記モータを制御するものであって、上記所定条件の成立時における上記エンジンの始動時には、上記モータにより駆動される上記エンジンの回転数を、上記所定条件の非成立時における上記エンジンの始動時に比べて高くするよう構成されている、ことが好ましい。

このことにより、モータによる予回転を高めることで、より一層スムーズな車両加速を実現することができる。

上記エンジンが上記発電用エンジンである上記一実施形態の構成の場合、上記過給機は、上記エンジンの排気通路に配設されたタービンと、該エンジンの吸気通路に配設され、該タービンに連結されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機であり、上記エンジンは、その排気通路における上記タービンの下流側に配設されかつ該エンジンの排気ガスを浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を更に有し、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、上記エンジンの排気ガス中の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するものであり、上記制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からのＮＯｘ放出時には、上記エンジンを無負荷運転にしかつ該エンジンの燃焼室内の燃焼空燃比をリッチ空燃比にするとともに、該ＮＯｘ放出開始からＮＯｘ放出完了の所定時間前までの間に、上記車両の所定以上の加速要求があったときには、ＮＯｘ放出完了の上記所定時間前の時点から、点火を停止した状態で、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リッチ空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させることにより、上記排気通路における上記タービンの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、該未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させて点火を再開させるよう構成されていてもよい。

このことで、未燃ガス蓄積制御の実行後の再点火により燃焼室内で燃焼した高温のガスが排気通路に排気されたときに、その排気ガスにより、排気通路におけるタービンの上流側に蓄積されていた未燃ガスが一気に燃焼する。この結果、ＮＯｘ放出時（無負荷運転時）における車両の所定以上の加速要求時に、出来る限り早期に高い過給圧が得られるようになる。また、上記未燃ガスの燃焼したガスにより、ＮＯｘの放出を完了させることができる。

上記一実施形態の構成の場合、上記過給機は、上記エンジンの排気通路に配設されたタービンと、該エンジンの吸気通路に配設され、該タービンに連結されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機であり、上記エンジンの冷却水を利用して上記車両の車室内を暖房する暖房装置を更に備え、上記制御手段は、発電要求がない暖房要求時には、上記エンジンを、上記所定負荷よりも小さい負荷である軽負荷で運転するとともに、該軽負荷運転時に、上記車両の所定以上の加速要求があったときには、該加速要求時からの所定期間、点火を停止した状態で、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させることにより、上記排気通路における上記タービンの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、該未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させて点火を再開させるよう構成されていてもよい。

このことにより、未燃ガス蓄積制御の実行後の再点火により燃焼室内で燃焼した高温のガスが排気通路に排気されたときに、その排気ガスにより、排気通路におけるタービンの上流側に蓄積されていた未燃ガスが一気に燃焼する。この結果、軽負荷運転時における車両の所定以上の加速要求時に、即座に高い過給圧が得られるようになる。

上記のような未燃ガス蓄積制御を実行する構成の場合、上記制御手段は、上記未燃ガス蓄積制御の実行時においては、上記第１及び第２燃料の噴射量を、略同じ体積比率から変更して、上記第１燃料の噴射量の体積比率を減少させかつ上記第２燃料の噴射量の体積比率を増大させるよう構成されている、ことが好ましい。

このように、未燃ガス蓄積制御の実行時に、単位体積当たりの発熱量が高い第２燃料の噴射量の体積比率を増大させることで、未燃ガスの燃焼により、タービンをより一層勢いよく回転させることができる。

以上説明したように、本発明の多種燃料エンジンの制御装置によると、上記エンジンが、該エンジンの燃焼室内に、水素からなる第１燃料を直接噴射する第１の燃料噴射弁と、上記エンジンの燃焼室内に、上記第１燃料に対して、単位体積当たりの発熱量が高くかつ同じ燃焼空燃比下で上記エンジンからのＮＯｘ排出量が少なくかつリーン限界の燃焼空燃比が低い気体燃料からなる第２燃料を直接噴射する第２の燃料噴射弁と、過給機と、を有し、上記第１及び第２燃料を略同じ体積比率でもって上記エンジンの燃焼室内に噴射し、かつ、該燃焼室内の燃焼空燃比を、該エンジンからのＮＯｘ排出量が、第２燃料のみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にするようにしたことにより、エミッション性能、燃費性能及び出力性能のいずれの性能も良好にすることが可能になる。

本発明の実施形態１に係る制御装置により制御される多種燃料エンジンが搭載された車両の概略図である。 上記車両のエンジン及びその制御系の構成を示すブロック図である。 水素ガス、天然ガス及びこれらの混合ガスＡ，Ｂ，Ｃについて、エンジンで燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジンからのＮＯｘ排出量との関係を示すグラフである。 水素ガス、天然ガス及びこれらの混合ガスＡ，Ｂ，Ｃについて、エンジンで燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジンの出力トルクとの関係、及び、空気過剰率λとエンジンの熱効率との関係を示すグラフである。 実施形態１における、コントロールユニットによるエンジンの始動時及び運転時の処理動作を示すフローチャートである。 実施形態２における、コントロールユニットによるエンジンの始動時及び運転時の処理動作を示すフローチャートである。 実施形態３における、コントロールユニットによるエンジンの始動時及び運転時の処理動作を示すフローチャートである。

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に係る制御装置により制御される多種燃料エンジン１０（以下、エンジン１０という）が搭載された車両１の概略図である。この車両１は、所謂レンジエクステンダーＥＶ車両（シリーズハイブリッドシステムを有する車両（シリーズハイブリッド車両）であるとも言える）であって、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に駆動されることによる発電機２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力（放電電力）の両方又はバッテリ３０の放電電力のみで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は、基本的には、バッテリ３０の放電電力で駆動され、車両１の乗員による車両１の加速要求時等のように、バッテリ３０の放電電力のみでは駆動モータ４０の出力が不足するときには、エンジン１０が始動されて発電機２０の発電電力も駆動モータ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。

また、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。バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）が所定容量以下になると、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。上記所定容量は、バッテリ３０の充電が早急に必要な緊急性を要するレベルよりも多い容量であって、バッテリ３０の残存容量として少なすぎずかつ多すぎない適切なレベルに維持できるような容量である。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、単位体積当たりの発熱量が高くかつ同じ燃焼空燃比下でエンジン１０（燃焼室）からのＮＯｘ排出量が少なくかつリーン限界の燃焼空燃比が低い気体燃料からなる第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。

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（後述の排気ターボ過給機８５のコンプレッサ８５ａよりも上流側）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（第１の燃料噴射弁）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（第２の燃料噴射弁）と、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とが設けられている。水素ガス及び天然ガスは、後述の未燃ガス蓄積制御時を除いて、略同じ体積比率でもって燃焼室内に噴射される。

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よりも下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ＣＨＧ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、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。尚、図２中、５５は、後述の実施形態３において暖房装置に設けられる、車両１の乗員が操作して該暖房装置を作動させるための操作スイッチである。

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及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂ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ことになる。

コントロールユニット１００は、第１及び第２インバータ５０，５１の制御により、エンジン１０が停止した状態でバッテリ３０からの放電電力のみでもって駆動モータ４０を駆動する第１態様と、発電機２０の発電電力でもってバッテリ３０を充電しながら、バッテリ３０からの放電電力でもって駆動モータ４０を駆動する第２態様と、バッテリ３０及び発電機２０の両方からの電力でもって駆動モータ４０を駆動する第３態様とに切換える。この第３態様には、発電機２０の発電電力の全てが駆動モータ４０に供給される場合と、発電機２０の発電電力の一部が駆動モータ４０に供給されながら、残りがバッテリ３０に供給される場合とが含まれる。

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、バッテリ３０のＳＯＣが上記所定容量よりも高いときには、上記第１態様を選択し、バッテリ３０のＳＯＣが上記所定容量よりも高くても、車両１の所定以上の加速要求があったときのように、アクセル開度センサ１０２及び車速センサ１０３からの信号に基づく駆動モータ４０の要求出力が大きい場合においては、上記第３態様を選択する。また、コントロールユニット１００は、バッテリ３０のＳＯＣが上記所定容量以下であるときには、上記第２態様を選択する。尚、タンク圧力センサ１０７による水素タンク７０内の水素ガス残量が、予め設定された第１設定値以下になった場合や、ＣＮＧタンク７１内の天然ガス残量が、予め設定された第２設定値以下になった場合等においては、上記第１態様を選択する。

コントロールユニット１００は、エンジン１０が停止した状態にあるときにおいて、駆動モータ４０の要求出力及びバッテリ３０のＳＯＣの値に基づいて、エンジン１０の運転要求の有無（本実施形態では、発電要求の有無と同じことである）を確認し、エンジン１０の運転要求（発電要求）が有るときには、モータとしての発電機２０によりエンジン１０をクランキングしてエンジン１０を始動させ、その始動後に発電機２０に発電を行わせるべくエンジン１０を運転する。

コントロールユニット１００は、エンジン１０の運転時には、水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率でもってエンジン１０の燃焼室内に噴射し、かつ、該燃焼室内の燃焼空燃比を、該エンジン１０（燃焼室）からのＮＯｘ排出量が、天然ガスのみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にするべく、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂを制御する。

コントロールユニット１００は、エンジン１０の運転要求（発電要求）によりエンジン１０を運転する際には、車両１の所定以上の加速要求がなければ、基本的に定常運転する。コントロールユニット１００は、このように発電要求時において定常運転する際には、所定負荷以上の負荷である中負荷ないし高負荷でかつ所定回転数領域で運転する。上記所定回転数領域は、本実施形態では、エンジン１０の最高効率点を含む効率の良い領域（例えば１８００ｒｐｍ〜２２００ｒｐｍ）であり、本実施形態では、基本的に、２０００ｒｐｍで運転する。

ここで、図３に、水素ガス、天然ガス及びこれらの混合ガスＡ，Ｂ，Ｃについて、エンジン１０（回転数２０００ｒｐｍ、スロットル弁１６全開）で燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジン１０（燃焼室）からのＮＯｘ排出量との関係を示す。混合ガスＡは、水素ガスと天然ガスとを略同じ体積比率（共に約５０％）としたものであり、混合ガスＢは、混合ガスＡよりも水素ガスの体積比率を多くしたものであり、混合ガスＣは、混合ガスＢよりも水素ガスの体積比率を多くしたものである。また、図４に、図３の上記各ガスについて、エンジン１０（回転数２０００ｒｐｍ、スロットル弁１６全開）で燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジン１０の出力トルクとの関係、及び、空気過剰率λとエンジン１０の熱効率との関係を示す。ここでは、天然ガスはＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂより噴射させ、水素ガスは水素用ポート噴射弁１７Ａより噴射させている。この場合、水素ガス及び天然ガスを水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂよりそれぞれ噴射させる場合と比べて、出力トルクの大きさ等は変わるものの、上記関係の傾向は大きくは変わらない。

図３及び図４より、天然ガスのリーン限界の燃焼空燃比（ここでは、空気過剰率λ）は、１．６であり、これよりも空気過剰率λを大きくしても、安定した点火を行うことができない。図３及び図４では、空気過剰率λが２．７までしかないが、水素ガスのリーン限界の空気過剰率λは約３である。尚、図３及び図４では、水素ガスについての、空気過剰率λが１．８よりも低い場合の結果は省略している。

図３より、空気過剰率λが同じであれば、天然ガスの方が水素ガスよりもＮＯｘ排出量が少なく、混合ガスＡ，Ｂ，Ｃにおいては、天然ガスの体積比率が大きい（水素ガスの体積比率が小さい）ほど、ＮＯｘ排出量が少なくなることが分かる。すなわち、水素ガスや、混合ガスにおいて水素ガスの体積比率が大きい場合、ＮＯｘ排出量は多くなる。しかし、水素ガスや、混合ガスにおいて水素ガスの体積比率が大きい場合、リーン限界の燃焼空燃比が高くなるので、燃焼室内の燃焼空燃比を高くすることで、ＮＯｘ排出量を少なくすることができる。

そこで、本実施形態では、燃焼室内の燃焼空燃比（空気過剰率λ）を、エンジン１０からのＮＯｘ排出量が、天然ガスのみをそのリーン限界の燃焼空燃比（λ＝１．６）でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にする。このリーン空燃比は、本実施形態では、図３の天然ガスのライン上のλ＝１．６の点Ｑ１を通る、横軸と平行なラインと、混合ガスＡのラインとが交わる点Ｑ２のλの値（つまりλ＝１．９）となる。

次に、コントロールユニット１００によるエンジン１０の始動時及び運転時の処理動作を、図５のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ１で、各種センサからの信号を読み込み、次のステップＳ２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Ｓ３では、上記駆動モータ４０の要求出力とバッテリ３０のＳＯＣとに基づき、エンジン１０の運転要求の有無を確認し、次のステップＳ４では、エンジン１０の運転要求が有るか否かを判定する。

上記ステップＳ４の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ１に戻る一方、ステップＳ４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５に進んで、所定条件が成立したか否か（本実施形態では、車両１の所定以上の加速要求が有ったか否か）を判定する。すなわち、エンジン１０の停止時において所定条件の成立（車両１の所定以上の加速要求）によりエンジン１０を始動することになったか否かを判定する。

上記ステップＳ５の判定がＮＯであるときには、ステップＳ６に進んで、モータとしての発電機２０によりエンジン１０をクランキングし（燃料噴射はしない）、次のステップＳ７で、エンジン１０の回転数が５００ｒｐｍを超えたか否かを判定する。

上記ステップＳ７の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７の処理動作を繰り返し、ステップＳ７の判定がＹＥＳになると、ステップＳ１０に進む。

一方、上記ステップＳ５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ８に進んで、モータとしての発電機２０によりエンジン１０をクランキングするとともに、未燃ガス蓄積制御を実行する。この未燃ガス蓄積制御は、エンジン１０の始動開始（クランキング開始）から点火前までの間の所定期間において、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させることにより、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に未燃ガスを蓄積させる。すなわち、燃焼室内に供給された水素ガス及び天然ガスは、点火されないので、未燃のまま排気通路１５に排出され、その未燃ガスが、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に蓄積されることになる。

上記所定期間は、本実施形態では、エンジン１０の始動開始から点火直前までの期間（クランキングの全期間）としているが、未燃ガスを排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に、該未燃ガスの燃焼によりタービン８５ｂを勢いよく回転させることが可能な量だけ蓄積できるのであれば、クランキングの全期間中の一部の期間としてもよい。

このように排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に未燃ガスを蓄積しておくことで、後述のステップＳ１０での点火により燃焼室内で燃焼した高温のガスが排気通路１５に排気されたときに、その排気ガスにより、上記蓄積されていた未燃ガスが一気に燃焼し、これにより、タービン８５ｂを勢いよく回転させることができる。

上記未燃ガス蓄積制御の実行時には、水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率でもって噴射するようにしてもよいが、本実施形態では、水素ガス及び天然ガスの噴射量を、略同じ体積比率から変更して、水素ガスの噴射量の体積比率を減少させかつ天然ガスの噴射量の体積比率を増大させる（本実施形態では、水素ガスの噴射量：天然ガスの噴射量＝２０：８０にする）。上記リーン空燃比を変更しないで天然ガスの噴射量の体積比率を増大させると、ＮＯｘ排出量は、略同じ体積比率の場合よりも低減するとともに、未燃ガスの燃焼により、タービン８５ｂをより一層勢いよく回転させることができる。尚、天然ガスの噴射量の体積比率を本実施形態のように高くする（８０％）と、燃焼室内の燃焼では、その混合ガスのリーン限界を超えて燃焼しない可能性があるが、上記蓄積された未燃ガスは、燃焼室内で燃焼した高温のガスにより燃焼するので、燃焼しなくなるという問題はない。

次のステップＳ９では、エンジン１０の回転数が１０００ｒｐｍを超えたか否かを判定し、このステップＳ９の判定がＮＯであるときには、ステップＳ９の処理動作を繰り返し、ステップＳ９の判定がＹＥＳになると、ステップＳ１０に進む。このように本実施形態では、車両１の所定以上の加速要求があったとき（所定条件の成立時）におけるエンジン１０の始動時には、発電機２０により駆動されるエンジン１０の回転数を、上記加速要求がなかったとき（所定条件の非成立時）におけるエンジン１０の始動時に比べて高くする。

尚、本実施形態では、車両１の所定以上の加速要求があるという所定条件の成立によりエンジン１０を始動するときに、未燃ガス蓄積制御を実行するようにしたが、その他の条件の成立によりエンジン１０を始動するときに、未燃ガス蓄積制御を実行するようにしてもよい。

ステップＳ１０では、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率でもってそれぞれ噴射させて点火を行う。

次のステップＳ１１では、駆動モータ４０の要求出力が所定値よりも小さいか否かを判定する。この所定値は、駆動モータ４０の要求出力がこれよりも大きいと、その駆動モータ４０の要求出力に対応できるようにエンジン１０の回転数を２０００ｒｐｍよりも大きくする必要があるような値である。

上記ステップＳ１１の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１２に進んで、エンジン１０の目標回転数を、駆動モータ４０の要求出力が大きいほど高い値に設定するとともに、その駆動モータ４０の要求出力に応じた目標過給圧に設定する。このとき、水素ガス及び天然ガスの噴射量は略同じ体積比率（共に約５０％）とし、燃焼室内の燃焼空燃比は上記リーン空燃比（λ＝１．９）とする。上記のように車両１の所定以上の加速要求があったときには、ステップＳ１１の判定はＮＯとなり、ステップＳ１２に進むことになる。ステップＳ１２の後は、ステップＳ１４に進む。

一方、上記ステップＳ１１の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１３に進んで、エンジン１０の目標回転数を２０００ｒｐｍとし、駆動モータ４０の要求出力に応じた目標過給圧に設定する。このときも、水素ガス及び天然ガスの噴射量は略同じ体積比率（共に約５０％）として、燃焼室内の燃焼空燃比は上記リーン空燃比（λ＝１．９）とする。このステップＳ１３では、エンジン１０は、定常運転される。ステップＳ１３の後は、ステップＳ１４に進む。

上記ステップＳ１４では、新たに各種センサからの信号を読み込んで新たにエンジン要求運転の有無を確認して、エンジン１０の運転要求がなくなったか否かを判定する。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Ｓ１１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に進んで、エンジン１０を停止し、しかる後にリターンする。

したがって、本実施形態では、水素ガスと、水素ガスに対して、単位体積当たりの発熱量が高くかつ同じ燃焼空燃比下でエンジン１０からのＮＯｘ排出量が少なくかつリーン限界の燃焼空燃比が低い天然ガスとを略同じ体積比率でもってエンジン１０の燃焼室内に噴射するようにしたので、燃焼室内の燃焼空燃比を、天然ガスのリーン限界の燃焼空燃比よりも高い（リーンな）空燃比に設定することができて、良好な燃費性能が得られる。また、燃焼室内の燃焼空燃比を、エンジン１０からのＮＯｘ排出量が、天然ガスのみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にするので、良好なエミッション性能が得られる。さらに、天然ガスの単位体積当たりの発熱量が水素ガスの単位体積当たりの発熱量よりも高いとともに、水素ガス及び天然ガスが共に燃焼室内に直接噴射されかつエンジン１０が排気ターボ過給機８５を有しているので、良好な出力性能が得られる。

また、本実施形態では、車両１の所定以上の加速要求があるという所定条件の成立によりエンジン１０を始動するときに、未燃ガス蓄積制御を実行するようにしたので、未燃ガス蓄積制御の実行後の点火により燃焼室内で燃焼した高温のガスの排気通路１５への排気により、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に蓄積されていた未燃ガスを一気に燃焼させることができ、これにより、タービン８５ｂを勢いよく回転させることができて、エンジン１０の始動後直ぐに高い過給圧が得られるようになる。

（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２における、コントロールユニット１００によるエンジン１０の始動時及び運転時の処理動作を示し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２からのＮＯｘ放出時（ＮＯｘパージ時）に、車両１の所定以上の加速要求があったときの処理動作を示す。

本実施形態においても、ハード構成は上記実施形態１と同様である。また、本実施形態においても、上記実施形態１と同様に、コントロールユニット１００は、エンジン１０の運転時には、水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率でもってエンジン１０の燃焼室内に噴射し、かつ、該燃焼室内の燃焼空燃比を、該エンジン１０からのＮＯｘ排出量が、天然ガスのみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比（λ＝１．９）にするべく、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂを制御する。但し、後述の如く、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２からのＮＯｘ放出時（後述のＮＯｘ放出制御時）には、上記燃焼室内の燃焼空燃比をリッチ空燃比（λ＝０．９）にする。

本実施形態では、コントロールユニット１００は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になったとき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２からＮＯｘを放出させるためのＮＯｘ放出制御を実行する。上記所定量は、これ以上ＮＯｘを吸蔵することができなくなるレベルに近い量であって、吸蔵したＮＯｘの放出が必要となる量である。ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２のＮＯｘ吸蔵量は、エンジン１０の運転履歴から計算することができ、コントロールユニット１００が、エンジン１０の運転中、その運転状態に基づいてＮＯｘ吸蔵量を積算していく。コントロールユニット１００は、ＮＯｘ放出開始から、予め設定された設定時間ｔ１が経過したときに、ＮＯｘ放出完了と判断して、ＮＯｘ放出制御を停止する。上記設定時間ｔ１は、ＮＯｘ放出制御により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２に吸蔵されているＮＯｘの略全量が放出されるのに要する時間（例えば１０ｓ）である。

コントロールユニット１００は、上記ＮＯｘ放出制御時においては、エンジン１０を無負荷運転にしかつ該エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比をリッチ空燃比（λ＝０．９）にする。このとき、コントロールユニット１００は、エンジン１０の回転数２０００ｒｐｍを維持するべく、発電機２０によりエンジン１０を駆動する。これにより、ＮＯｘ放出制御の実行に伴うエンジン音の変化が無くなり、車両１の乗員に違和感を生じさせることはない。

また、コントロールユニット１００は、上記ＮＯｘ放出制御によるＮＯｘ放出開始からＮＯｘ放出完了の所定時間ｔ２前までの間に、車両１の所定以上の加速要求があったときには、ＮＯｘ放出完了の上記所定時間ｔ２前の時点から、点火を停止した状態で、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比が上記リッチ空燃比（λ＝０．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させることにより、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行する。上記実施形態１の未燃ガス蓄積制御と同様に、本実施形態の未燃ガス蓄積制御においても、水素ガス及び天然ガスの噴射量を、略同じ体積比率から変更して、水素ガスの噴射量の体積比率を減少させかつ天然ガスの噴射量の体積比率を増大させる。但し、本実施形態では、要求されている加速が大きいほど、天然ガスの噴射量の体積比率を増大させる。また、コントロールユニット１００は、未燃ガス蓄積制御時においても、ＮＯｘ放出制御時と同様に、エンジン１０の回転数２０００ｒｐｍを維持するべく、発電機２０によりエンジン１０を駆動する。

そして、コントロールユニット１００は、上記未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させて点火を再開させる。この再点火により燃焼室内で燃焼した高温のガスが排気通路１５に排気されたときに、その排気ガスにより、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に蓄積されていた未燃ガスが一気に燃焼する。この結果、ＮＯｘ放出時（無負荷運転時）における車両１の所定以上の加速要求時に、出来る限り早期に高い過給圧が得られるようになる。また、上記未燃ガスの燃焼したガスにより、ＮＯｘの放出を完了させることができる。すなわち、既に（ｔ１−ｔ２）時間のＮＯｘ放出制御を行っているので、上記所定時間ｔ２で蓄積した未燃ガスの燃焼でもって、ｔ１時間のＮＯｘ放出制御を行ったのと同じこととなり、ＮＯｘの放出を完了させることができる。上記所定時間ｔ２は、未燃ガスを排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に、該未燃ガスの燃焼によりタービン８５ｂを勢いよく回転させることが可能な量だけ蓄積できるような出来る限り短い時間にすることが好ましい。

上記コントローラ１００による制御を、具体的に、図６のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ３１〜Ｓ３４では、上記実施形態１のＳ１〜Ｓ４とそれぞれ同様の処理動作を行う。

ステップＳ３４の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ３５で、エンジン１０を始動する。ここでは、上記実施形態１のステップＳ６、Ｓ７及びＳ１０のように動作してエンジン１０を始動する。

次のステップＳ３６では、駆動モータ４０の要求出力が所定値（上記実施形態１（ステップＳ１１）の所定値と同様の値）よりも小さいか否かを判定し、このステップＳ３６の判定がＮＯであるときには、ステップＳ３７に進んで、エンジン１０の目標回転数を、駆動モータ４０の要求出力が大きいほど高い値に設定するとともに、その駆動モータ４０の要求出力に応じた目標過給圧に設定する。このとき、水素ガス及び天然ガスの噴射量は略同じ体積比率（共に約５０％）とし、燃焼室内の燃焼空燃比は上記リーン空燃比（λ＝１．９）とする。ステップＳ３７の後は、ステップＳ４０に進む。

上記ステップＳ３６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ３８に進んで、エンジン１０の目標回転数を２０００ｒｐｍとし、駆動モータ４０の要求出力に応じた目標過給圧に設定する。このときも、水素ガス及び天然ガスの噴射量は略同じ体積比率（共に約５０％）として、燃焼室内の燃焼空燃比は上記リーン空燃比（λ＝１．９）とする。このステップＳ３８では、エンジン１０は、定常運転される。

次のステップＳ３９では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２のＮＯｘ吸蔵量が上記所定量以上になったか否かを判定する。このステップＳ３９の判定がＮＯであるときには、ステップＳ４０に進む。このステップＳ４０では、新たに各種センサからの信号を読み込んで新たにエンジン要求運転の有無を確認して、エンジン１０の運転要求がなくなったか否かを判定する。このステップＳ４０の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ３６に戻る。

一方、ステップＳ４０の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４１に進んで、エンジン１０を停止し、しかる後にリターンする。

上記ステップＳ３９の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４２に進んで、ＮＯｘ放出制御を実行し、次のステップＳ４３で、ＮＯｘ放出開始からＮＯｘ放出完了の所定時間ｔ２前までの間に（ＮＯｘ放出開始から（ｔ１−ｔ２）時間経過するまでの間に）、車両１の所定以上の加速要求があったか否かを判定する。

上記ステップＳ４３の判定がＮＯであるときには、ステップＳ４４に進んで、ＮＯｘ放出が完了したか否か（ＮＯｘ放出開始からｔ１時間経過したか否か）を判定する。このステップＳ４４の判定がＮＯであるときには、当該ステップＳ４４の処理動作を繰り返す一方、ステップＳ４４の判定がＹＥＳであるときには、上記ステップＳ４０に進む。

一方、上記ステップＳ４３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４５に進んで、ＮＯｘ放出開始から（ｔ１−ｔ２）時間経過したか否かを判定する。このステップＳ４５の判定がＮＯであるときには、当該ステップＳ４５の処理動作を繰り返す一方、ステップＳ４５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４６に進んで、上記未燃ガス蓄積制御を実行する。ステップＳ４６の後は、上記ステップＳ３６に戻る。このようにステップＳ４６からステップＳ３６に戻ったときの該ステップＳ３６の判定はＮＯとなり、ステップＳ３７に進むことになる。

したがって、本実施形態では、ＮＯｘ放出制御によるＮＯｘ放出開始からＮＯｘ放出完了の所定時間ｔ２前までの間に、車両１の所定以上の加速要求があったときには、ＮＯｘ放出完了の上記所定時間ｔ２前の時点から、点火を停止した状態で、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比が上記リッチ空燃比（λ＝０．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させることにより、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、この未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させて点火を再開させるようにしたので、ＮＯｘ放出時（無負荷運転時）における車両１の所定以上の加速要求時に、出来る限り早期に高い過給圧が得られるようになる。また、上記未燃ガスの燃焼したガスにより、ＮＯｘの放出を完了させることができる。尚、ＮＯｘ放出制御時に車両１の所定以上の加速要求があっても、ＮＯｘ放出制御が略完了するまでは、高い過給圧が得られないことになるが、それまでは、バッテリ３０の放電電力でもって加速要求に出来る限り対応する。

（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３における、コントロールユニット１００によるエンジン１０の始動時及び運転時の処理動作を示し、暖房運転制御中に、車両１の所定以上の加速要求があったときの処理動作を示す。

本実施形態では、車両１に暖房装置が設けられている点で上記実施形態１及び２とは異なるが、その他のハード構成は上記実施形態１及び２と同様である。尚、上記実施形態１及び２においても、車両１に暖房装置が設けられて、本実施形態で説明するような、暖房運転制御や、暖房運転制御時に、車両１の所定以上の加速要求があったときの制御を実行するようにしてもよい。

また、本実施形態においても、上記実施形態１及び２と同様に、コントロールユニット１００は、エンジン１０の運転時には、水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率でもってエンジン１０の燃焼室内に噴射し、かつ、該燃焼室内の燃焼空燃比を、該エンジン１０からのＮＯｘ排出量が、天然ガスのみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比（λ＝１．９）にするべく、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂを制御する。但し、上記実施形態２と同様に、ＮＯｘ放出制御時には、上記燃焼室内の燃焼空燃比をリッチ空燃比にする。さらに、本実施形態においても、上記実施形態２と同様に、コントロールユニット１００は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２のＮＯｘ吸蔵量が所定量（上記実施形態２（ステップＳ３９）の所定量と同様の値）以上になったとき、ＮＯｘ放出制御を実行する。

上記暖房装置は、エンジン１０の冷却水を利用して車両１の車室内を暖房する装置である。この暖房装置は、空調装置として組み込まれたものであってもよい。この暖房装置は、車室内へ吹き出される空気と上記冷却水との熱交換を行うヒータコアと、車両１の乗員が操作して暖房装置を作動させるための操作スイッチ５５（図２に示す）とを有し、この操作スイッチ５５の操作情報がコントロールユニット１００に入力される。発電要求がなくてエンジン１０が停止しているときに、上記操作スイッチ５５による暖房要求がなされると、コントロールユニット１００は、エンジン１０を始動して、エンジン１０の冷却水を暖める。このとき、コントロールユニット１００は、エンジン１０を、上記所定負荷（発電要求時に定常運転する際の負荷の最小値）よりも小さい負荷である軽負荷で運転する暖房運転制御を実行する。すなわち、発電機２０により僅かに発電させながらエンジン１０を運転することで、エンジン１０の冷却水を暖める。

コントロールユニット１００は、上記暖房運転制御時には、エンジン１０を上記軽負荷運転にしかつ該エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比を上記リーン空燃比（λ＝１．９）にする。このとき、コントロールユニット１００は、エンジン１０の回転数２０００ｒｐｍを維持するべく、発電機２０によりエンジン１０を駆動する。

そして、コントロールユニット１００は、上記暖房運転制御時（軽負荷運転時）に、車両１の所定以上の加速要求があったときには、該加速要求時からの所定期間、点火を停止した状態で、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させることにより、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行する。上記実施形態２の未燃ガス蓄積制御と同様に、本実施形態の未燃ガス蓄積制御においても、水素ガス及び天然ガスの噴射量を、略同じ体積比率から変更して、水素ガスの噴射量の体積比率を減少させかつ天然ガスの噴射量の体積比率を増大させる（要求されている加速が大きいほど、天然ガスの噴射量の体積比率を増大させる）。また、上記実施形態２と同様に、コントロールユニット１００は、未燃ガス蓄積制御時において、エンジン１０の回転数２０００ｒｐｍを維持するべく、発電機２０によりエンジン１０を駆動する。

上記所定期間は、未燃ガスを排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に、該未燃ガスの燃焼によりタービン８５ｂを勢いよく回転させることが可能な量だけ蓄積できるような出来る限り短い期間である。

そして、コントロールユニット１００は、上記未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させて点火を再開させる。この再点火により燃焼室内で燃焼した高温のガスが排気通路１５に排気されたときに、その排気ガスにより、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に蓄積されていた未燃ガスが一気に燃焼する。この結果、暖房運転制御時（軽負荷運転時）における車両１の所定以上の加速要求時に、即座に高い過給圧が得られるようになる。

上記コントローラ１００による制御を、具体的に、図７のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ６１〜Ｓ６５では、上記実施形態２のＳ３１〜Ｓ３５とそれぞれ同様の処理動作を行う。

ステップＳ６５の次のステップＳ６６では、発電要求がなくて暖房要求のみがなされているか否かを判定する。このステップＳ６６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ６７に進む一方、ステップＳ６６の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７０に進む。

上記ステップＳ６７では、上記暖房運転制御を実行し、次のステップＳ６８で、車両１の所定以上の加速要求があるか否かを判定する。このステップＳ６８の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７５に進む一方、ステップＳ６８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ６９に進んで、上記未燃ガス蓄積制御を実行する。ステップＳ６９の後は、ステップＳ７０に進む。

上記ステップＳ７０では、駆動モータ４０の要求出力が所定値（上記実施形態１（ステップＳ１１）の所定値と同様の値）よりも小さいか否かを判定し、このステップＳ７０の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７１に進んで、エンジン１０の目標回転数を、駆動モータ４０の要求出力が大きいほど高い値に設定するとともに、その駆動モータ４０の要求出力に応じた目標過給圧に設定する。このとき、水素ガス及び天然ガスの噴射量は略同じ体積比率（共に約５０％）とし、燃焼室内の燃焼空燃比は上記リーン空燃比（λ＝１．９）とする。上記ステップＳ６９からステップＳ７０に進んだときの該ステップＳ７０の判定はＮＯになり、ステップＳ７１に進むことになる。ステップＳ７１の後は、ステップＳ７５に進む。

上記ステップＳ７０の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７３に進む。このステップＳ７３では、エンジン１０の目標回転数を２０００ｒｐｍとし、駆動モータ４０の要求出力に応じた目標過給圧に設定する。このときも、水素ガス及び天然ガスの噴射量は略同じ体積比率（共に約５０％）として、燃焼室内の燃焼空燃比は上記リーン空燃比（λ＝１．９）とする。このステップＳ７３では、エンジン１０は、定常運転される。

次のステップＳ７４では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２のＮＯｘ吸蔵量が所定量（上記実施形態２（ステップＳ３９）の所定量と同様の値）以上になったか否かを判定する。このステップＳ７４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７５に進む。このステップＳ７５では、新たに各種センサからの信号を読み込んで新たにエンジン要求運転の有無を確認して、エンジン１０の運転要求がなくなったか否かを判定する。このステップＳ７５の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ６６に戻る一方、ステップＳ７５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７６に進んで、エンジン１０を停止し、しかる後にリターンする。

上記ステップＳ７４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７７に進んで、ＮＯｘ放出制御を実行し、次のステップＳ７８で、ＮＯｘ放出が完了したか否か（ＮＯｘ放出開始からｔ１時間経過したか否か）を判定する。このステップＳ７８の判定がＮＯであるときには、当該ステップＳ７８の処理動作を繰り返す一方、ステップＳ７８の判定がＹＥＳであるときには、上記ステップＳ７５に進む。

したがって、本実施形態では、暖房運転制御時（軽負荷運転時）に、車両１の所定以上の加速要求があったときには、該加速要求時からの所定期間、点火を停止した状態で、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させることにより、排気通路１５におけるタービン８５ｂの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、この未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比（λ＝１．９）になるように水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより水素ガス及び天然ガスをそれぞれ噴射させて点火を再開させるようにしたので、軽負荷運転時における車両１の所定以上の加速要求時に、出来る限り早期に高い過給圧が得られるようになる。

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、上記各実施形態では、エンジン１０を、シリーズハイブリッドシステムにおいて発電機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としたが、上記実施形態１においては、エンジン１０を、車両１の駆動輪６１を駆動するエンジン（パラレルハイブリッドシステムのエンジンを含む）とすることも可能である。この場合、例えば、所定車速以下でアイドルストップしたときにおける車両１の所定以上の加速要求時に、上記実施形態１のような未燃ガス蓄積制御を実行してエンジン１０を始動するようにすればよい。

また、上記各実施形態では、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。

本発明は、車両に搭載されかつ第１燃料及び第２燃料をそれぞれ供給可能に構成された多種燃料エンジンの制御装置に有用である。

１ 車両
１０ 多種燃料エンジン
１４ 吸気通路
１５ 排気通路
１８Ａ 水素用直噴噴射弁（第１の燃料噴射弁）
１８Ｂ ＣＮＧ用直噴噴射弁（第２の燃料噴射弁）
２０ 発電機（エンジンを始動するモータ）
８２ ＮＯｘ吸蔵還元触媒
８５ 排気ターボ過給機
８５ａ コンプレッサ
８５ｂ タービン
１００ コントロールユニット（制御手段）

Claims (8)

1. 車両に搭載された多種燃料エンジンの制御装置であって、
   上記エンジンは、
   上記エンジンの燃焼室内に、水素からなる第１燃料を直接噴射する第１の燃料噴射弁と、
   上記エンジンの燃焼室内に、上記第１燃料に対して、単位体積当たりの発熱量が高くかつ同じ燃焼空燃比下で上記エンジンからのＮＯｘ排出量が少なくかつリーン限界の燃焼空燃比が低い気体燃料からなる第２燃料を直接噴射する第２の燃料噴射弁と、
   上記エンジンの燃焼室内への吸気の過給を行う過給機と、
   を有し、
   上記第１及び第２の燃料噴射弁の作動を含めて、上記エンジンの作動を制御する制御手段を備え、
   上記制御手段は、上記第１及び第２燃料を略同じ体積比率でもって上記エンジンの燃焼室内に噴射し、かつ、該燃焼室内の燃焼空燃比を、該エンジンからのＮＯｘ排出量が、上記第２燃料のみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にするべく、上記第１及び第２の燃料噴射弁を制御するよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。
2. 請求項１記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記エンジンは、シリーズハイブリッドシステムにおいて発電機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り、
   上記制御手段は、上記エンジンを、発電要求時において定常運転する際には、所定負荷以上の負荷である中負荷ないし高負荷でかつ所定回転数領域で運転するよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。
3. 請求項１又は２記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記過給機は、上記エンジンの排気通路に配設されたタービンと、該エンジンの吸気通路に配設され、該タービンに連結されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機であり、
   上記制御手段は、上記エンジンの停止時において所定条件の成立により該エンジンを始動するときには、該エンジンの始動開始から点火前までの間の所定期間において、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させることにより、上記排気通路における上記タービンの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、該未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させて点火を行うよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。
4. 請求項３記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記制御手段は、上記所定条件として上記車両の所定以上の加速要求があったときの上記エンジンの始動時に、上記未燃ガス蓄積制御を実行するよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。
5. 請求項３又は４記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記エンジンを始動するモータを更に備え、
   上記制御手段は、更に上記モータを制御するものであって、上記所定条件の成立時における上記エンジンの始動時には、上記モータにより駆動される上記エンジンの回転数を、上記所定条件の非成立時における上記エンジンの始動時に比べて高くするよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。
6. 請求項２記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記過給機は、上記エンジンの排気通路に配設されたタービンと、該エンジンの吸気通路に配設され、該タービンに連結されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機であり、
   上記エンジンは、その排気通路における上記タービンの下流側に配設されかつ該エンジンの排気ガスを浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を更に有し、
   上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、上記エンジンの排気ガス中の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するものであり、
   上記制御手段は、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒からのＮＯｘ放出時には、上記エンジンを無負荷運転にしかつ該エンジンの燃焼室内の燃焼空燃比をリッチ空燃比にするとともに、該ＮＯｘ放出開始からＮＯｘ放出完了の所定時間前までの間に、上記車両の所定以上の加速要求があったときには、ＮＯｘ放出完了の上記所定時間前の時点から、点火を停止した状態で、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リッチ空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させることにより、上記排気通路における上記タービンの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、該未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させて点火を再開させるよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。
7. 請求項２記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記過給機は、上記エンジンの排気通路に配設されたタービンと、該エンジンの吸気通路に配設され、該タービンに連結されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機であり、
   上記エンジンの冷却水を利用して上記車両の車室内を暖房する暖房装置を更に備え、
   上記制御手段は、発電要求がない暖房要求時には、上記エンジンを、上記所定負荷よりも小さい負荷である軽負荷で運転するとともに、該軽負荷運転時に、上記車両の所定以上の加速要求があったときには、該加速要求時からの所定期間、点火を停止した状態で、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させることにより、上記排気通路における上記タービンの上流側に未燃ガスを蓄積させる未燃ガス蓄積制御を実行し、該未燃ガス蓄積制御の実行後に、上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記リーン空燃比になるように上記第１及び第２の燃料噴射弁より上記第１及び第２燃料をそれぞれ噴射させて点火を再開させるよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。
8. 請求項３〜７のいずれか１つに記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記制御手段は、上記未燃ガス蓄積制御の実行時においては、上記第１及び第２燃料の噴射量を、略同じ体積比率から変更して、上記第１燃料の噴射量の体積比率を減少させかつ上記第２燃料の噴射量の体積比率を増大させるよう構成されていることを特徴とする多種燃料エンジンの制御装置。

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