JP3332274B2 - 水素エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料として水素を用い
る水素エンジンの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジンの燃料として
は、従来よりガソリン、軽油、ＬＰＧ等の石油系燃料い
わゆる化石燃料が多用されているが、かかる化石燃料は
資源枯渇のおそれがあり、また燃焼によって生じる二酸
化炭素(ＣＯ₂)によって地球の温暖化を招くおそれがあ
るといった問題がある。そこで、近年、かかる問題が生
じるおそれのない水素を燃料とする水素エンジン、ある
いは燃料として化石燃料と水素とを併用することができ
るようにした上で、運転状態に応じて燃料を使い分ける
ようにしたハイブリッド式の水素エンジンが提案されて
いる。

【０００３】なお、常温で水素を高密度で貯蔵するには
高圧ボンベを必要とするが、自動車にかかる高圧ボンベ
を搭載するのは安全上問題があり、さりとて液体水素を
用いるとその保温(保冷)が困難であるといった問題があ
るので、水素エンジンでは、普通、水素を高密度で吸蔵
することができる水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵器を用
いて水素を貯蔵するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料として
水素を用いる場合は、化石燃料を用いる場合に比べて燃
焼時に多量の水が生成されるので(約３倍)、燃焼ガス
(排気ガス)には多量の水蒸気が含まれている。そして、
この水蒸気の一部が凝縮して液状の水が生成されるが、
この水がオイル(潤滑油)に混入するので、オイルの潤滑
性能が低下して摺動面に焼き付き等が生じるおそれがあ
るといった問題がある。そこで、オイル中の水を分離・
除去する水分離装置を備えた水素エンジンが提案されて
いる(例えば、特開平２−２６７３０９号公報参照)。し
かしながら、エンジンにかかる水分離装置を設けると、
エンジンが複雑化・重量化するといった問題が生じる。

【０００５】また、水素エンジンでは、エンジン停止後
に燃焼室(ロータリエンジンの場合は作動室)内の燃焼ガ
スが冷却されたときに燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、こ
のため燃焼室(作動室)内にかなりの量の液状の水が残留
することになる。そして、このように、エンジン停止後
に燃焼室(作動室)内に残留する水は、例えば特開平２−
２６７３０９号公報に開示されているような水分離装置
を備えた従来の水素エンジンでは除去することができな
い。

【０００６】このため、従来の水素エンジンでは、エン
ジン停止後に燃焼室(作動室)の内壁に水が付着し、この
水によって該内壁にさびが発生する場合があり、かかる
さびが発生した場合は、この後エンジンを始動させたと
きにピストン(ロータリエンジンの場合はロータ)との摺
動面に傷が生じて機械抵抗が増加したり、あるいはガス
シールのシール不良が発生するおそれがあるといった問
題がある。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、水素エンジンに対して、要
潤滑部の潤滑不良の発生を防止することができ、かつエ
ンジン停止後における燃焼室(作動室)内でのさびの発生
を防止することができる簡素な手段を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、図１(a)に構成を示すように、燃焼
室aにオイルを供給するメタリングオイルポンプbが設け
られる一方、燃料として水素が使用されるようになって
いる水素エンジンcの制御装置において、エンジン停止
直前にメタリングオイルポンプbの吐出量を増加させる
オイル吐出量制御手段dが設けられていることを特徴と
する水素エンジンの制御装置を提供する。なお、ここで
「燃焼室」は、レシプロエンジンの一般的な燃焼室だけで
なく、ロータリエンジンの作動室も含む広い概念であ
る。また、「メタリングオイルポンプ」は、ロータリエン
ジンに使用される一般的なメタリングオイルポンプだけ
でなく、レシプロエンジンのピストン冷却用オイルジェ
ット、あるいはシリンダとピストンとの摺動面に潤滑油
を供給するジェットオイルポンプも含む広い概念であ
る。

【０００９】第２の発明は、図１(a)に構成を示すよう
に、燃焼室aにオイルを供給するメタリングオイルポン
プbが設けられる一方、燃料として水素又は化石燃料
を、運転状態に応じて切り替えて使用することができる
ようになっているハイブリッド式の水素エンジンcの制
御装置において、燃料として水素が使用されているとき
には、化石燃料が使用されているときに比べてメタリン
グオイルポンプbの吐出量を増加させるオイル吐出量制
御手段dが設けられていることを特徴とするハイブリッ
ド式の水素エンジンの制御装置を提供する。

【００１０】第３の発明は、図１(b)に構成を示すよう
に、燃料として水素又は化石燃料を、運転状態に応じて
切り替えて使用することができるようになっているハイ
ブリッド式の水素エンジンeの制御装置において、燃料
として水素が使用されているときには、化石燃料が使用
されているときに比べて潤滑油供給系統fの潤滑油圧を
高める潤滑油圧制御手段gが設けられていることを特徴
とするハイブリッド式の水素エンジンの制御装置を提供
する。

【００１１】第４の発明は、図１(c)に構成を示すよう
に、燃焼室hにオイルを供給するメタリングオイルポン
プiが設けられる一方、燃料として水素が使用されるよ
うになっている水素エンジンjの制御装置において、メ
タリングオイルポンプ用のオイルのみを保持するオイル
タンクkが設けられていることを特徴とする水素エンジ
ンの制御装置を提供する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 ＜第１実施例＞以下、第１実施例を説明する。図２に示
すように、燃料としてガソリン(化石燃料)と水素とを運
転状態に応じて択一的に用いることができるハイブリッ
ド式の水素エンジンであるロータリエンジンＲＥ(以
下、単にエンジンＲＥという)は、ケーシング１の側壁
をなすサイドハウジング２の内側面に開口する吸気ポー
ト３が開かれたときに、吸気通路４から作動室５a(５b,
５c)内にガソリン(化石燃料)とエアとからなる混合気を
吸入し、又はエアのみ吸入した上で該エア中に水素供給
ポート２３から水素ガスを噴射して混合気を形成し、こ
の混合気をロータ６で圧縮した上で２つの点火プラグ７
で点火して燃焼させ、ケーシング１の周壁をなすロータ
ハウジング８の内周面に開口する排気ポート９が該作動
室５a(５b,５c)と連通したときに、燃焼ガスを排気通路
１０に排出するといったプロセスを繰り返すようになっ
ている。これに伴って、ロータ６がその頂部をアペック
スシールを介してロータハウジング８のトロコイド内周
面に摺接させつつ偏心軸１１まわりで遊星回転運動を
し、この遊星回転運動に伴って偏心軸１１が回転し、こ
の偏心軸１１の回転力がエンジンＲＥの出力として取り
出されるようになっている。

【００１３】なお、図示していないが、点火プラグ７へ
は、イグナイタから印加される電圧によってイグニッシ
ョンコイルに惹起された高電圧が、偏心軸１１の回転と
同期する所定のタイミングで印加され、この高電圧によ
って点火プラグ７の電極部に発生する火花で混合気が点
火されるようになっている。また、各作動室５a,５b,５
cに燃料燃焼用のエアを供給する吸気通路４の上流端は
大気に開放され、この吸気通路４にはエアの流れ方向に
みて上流側から順に、吸入エア中のダストを除去するエ
アクリーナ１２と、吸入エア量を検出するエアフローセ
ンサ(図示せず)と、吸入エアを絞る絞り弁(図示せず)
と、燃料としてガソリンを用いるときにはエア中にガソ
リンを噴射する燃料噴射弁１３とが設けられている。

【００１４】そして、燃料として水素を用いるときに作
動室５a,５b,５cに水素供給する水素供給手段が設けら
れているが、以下この水素供給手段について説明する。
この水素供給手段には、水素を貯蔵する水素貯蔵タンク
１５が設けられ、この水素貯蔵タンク１５内には、水素
を吸蔵し又は放出することができる水素吸蔵合金(メタ
ルハイドライド)１６が充填されている。この水素吸蔵
合金１６は一般に用いられている普通のものであって、
冷却しつつ水素ガスと接触させるとこの水素を体積で１
／１０００程度に縮めた上で吸蔵する一方、加熱すると
吸蔵されていた水素をかなり高い圧力を伴って放出する
といった機能を有している。なお、水素吸蔵合金１６は
水素を化合物の一部として固溶状態で吸蔵しているた
め、水素貯蔵タンク１５内の圧力は低圧であり、安全性
は非常に高くなっている。また、水素吸蔵合金１６は、
水素の吸蔵と放出とを繰り返しても(例えば、１０００
回)、その機能はほとんど低下しない。

【００１５】水素貯蔵タンク１５に水素を貯蔵(補給)す
る際には、該水素貯蔵タンク１５を低温状態にした上で
(加熱しない状態で)、開閉弁１７を開いて水素受入通路
１８の先端部を水素タンク(図示せず)と連通させ、水素
タンク内の水素を水素貯蔵タンク１５内に流入させてこ
の水素を水素吸蔵合金１６に吸蔵させるようになってい
る。

【００１６】また、水素貯蔵タンク１５から水素を作動
室５a,５b,５cに供給する際には、エンジンＲＥ内のウ
ォータジャケット２５内の温水の一部を、温水供給通路
２６を通して水素貯蔵タンク１５内のジャケット(図示
せず)に供給して水素吸蔵合金１６を加熱し、水素吸蔵
合金１６から放出された水素を、水素供給通路１９を通
して水素供給ポート２３に供給するようになっている。
なお、水素貯蔵タンク１５のジャケット内の温水は温水
戻り通路２７を通してウォータジャケット２５に戻され
る。そして、水素供給通路１９には、水素供給圧を調整
する圧力調整器２０と、該水素供給通路１９を継断しあ
るいは水素の流量を制御する水素供給制御弁２１と、所
定のタイミングで水素を噴射する水素噴射弁２２とが介
設されている。ここで、水素供給制御弁２１は、後で説
明するコントロールユニットＣによって制御されるよう
になっている。また、水素噴射弁２２は、詳しくは図示
していないが、カムシャフトに取り付けられたカムによ
って、偏心軸１１と同期する所定のタイミングで開閉さ
れるようになっている。

【００１７】ここで、燃料としてガソリンを用いるか水
素を用いるかの選択は、コントロールユニットＣによっ
て運転状態に応じて行われ、ガソリンを用いる場合は、
燃料噴射弁１３から吸気通路４内に吸入エア量に応じて
ガソリンが噴射される一方、水素供給制御弁２１が閉じ
られて水素の供給が停止される。他方、水素を用いる場
合は、水素供給制御弁２１が開かれて水素噴射弁２２か
ら水素供給ポート２３を介して作動室５a,５b、５cに水
素が供給される一方、燃料噴射弁１３からのガソリン噴
射が停止される。

【００１８】ところで、エンジンＲＥには所定の要潤滑
部にオイル(潤滑油)を供給する潤滑油供給系統が設けら
れているが、以下この潤滑油供給系統について説明す
る。この潤滑油供給系統においては、オイルパン３１内
に保持されているオイルが、オイルポンプ３３によっ
て、オイル供給通路３２を通して所定の要潤滑部に供給
されるようになっており、例えばオイル供給口３５から
偏心軸１１の軸受部等に供給されるようになっている。
なお、偏心軸１１の軸受部等を潤滑したオイルは、矢印
Ｘ₁で示すようにオイルパン３１に戻される。

【００１９】そして、オイルポンプ下流(吐出側)のオイ
ル供給通路３２には油圧制御弁３４が介設されている。
この油圧制御弁３４は、コントロールユニットＣから印
加される信号に従って、オイルの一部をオイルリリース
通路３６を通してオイルポンプ上流(吸込側)のオイル供
給通路３２にリリースすることにより、各要潤滑油に供
給されるオイルの圧力(油圧)ないしはオイルの流量を調
節するようになっている。

【００２０】潤滑油供給系統には、さらに上記の系統と
は別に、主としてケーシング１とロータ６との間の摺動
部を潤滑するために、作動室５a,５b,５c内にオイルを
供給するメタリングオイル供給系統が設けられている。
このメタリングオイル供給系統においては、該メタリン
グオイル供給系統用に設けられたオイルタンク３８内の
オイル(潤滑油)が、メタリングオイルポンプ４０によっ
て、オイル案内通路３９を通してノズル４１に供給さ
れ、このノズル４１から作動室５a,５b,５c内に供給さ
れるようになっている。なお、このノズル４１から作動
室５a,５b,５cへのオイルの供給を促進ないしは円滑化
するために、エア通路４２を通して吸気通路４内のエア
の一部がノズル４１に供給されるようになっている。こ
こで、メタリングオイルポンプ４０は、コントロールユ
ニットＣから印加される信号に従って、オイルの流量を
自在に調節することができるようになっている。

【００２１】このように、メタリングオイル供給系統に
対して、個別的にオイルタンク３８を設けるのは、およ
そ次の理由による。すなわち、エンジンＲＥにおいて、
燃料として水素が用いられるときには、燃料の燃焼によ
って多量の水が発生し、この水の一部がオイルに混入す
る。そして、オイルに水が混入するとその粘度が低下し
て潤滑性能が悪くなる。他方、ケーシング１とロータ６
との間の摺動部ではとくに高い潤滑性能が要求されるの
で、ノズル４１から作動室５a,５b,５cに供給されるオ
イルに水が混入していると、該摺動部の潤滑不良が生じ
るおそれがある。そこで、作動室５a,５b,５cへはオイ
ルタンク３８に保持された水を含まないオイルを供給し
て、上記摺動部を十分に潤滑することができるようにし
ているわけである。

【００２２】なお、このようなメタリングオイル供給系
統用のオイルタンク３８を設けない場合は、潤滑油供給
系統は、図３に示すような構成にすればよい。すなわ
ち、図３に示すように、オイルポンプ３３上流(吸込側)
のオイル供給通路３２から分岐して先端部がノズル４１
に接続されるメタリングオイル通路４５を設け、このメ
タリングオイル通路４５にメタリングオイルポンプ４０
を介設すればよい。

【００２３】以下、エンジンＲＥないしＲＥ'の制御機
構について説明する。この制御機構には、マイクロコン
ピュータからなるコントロールユニットＣが設けられ、
このコントロールユニットＣは、特許請求の範囲に記載
された「オイル吐出量制御手段」及び「潤滑油圧制御手段」
を含み、詳しく図示していないが、スロットル開度セン
サ、エンジン回転数センサ、イグニッションスイッチ、
水温センサ、油温センサ等の各種センサないしはスイッ
チから出力される信号を制御情報として、エンジンＲＥ
(燃料供給系統、潤滑油供給系統を含む)の各種制御を行
うようになっている。しかしながら、エンジンＲＥの一
般的な制御はよく知られており、またかかる一般的な制
御は本願発明の要旨とするところでもないのでその説明
を省略し、以下では主として本願発明の要旨にかかる、
燃料として水素を用いたことにより大量に生成される水
に起因して生じる、潤滑不良、作動室内壁でのさびの発
生などといった不具合を防止するための制御についての
み説明する。

【００２４】まず、図５に示すフローチャートに従っ
て、適宜図２及び図３を参照しつつ、エンジンＲＥ,Ｒ
Ｅ'の運転停止後における作動室内壁でのさびの発生を
防止するための潤滑油供給制御の制御方法を説明する。
図５にフローチャートを示すこの潤滑油供給制御におい
ては、エンジン停止直前に燃料として水素が使用されて
いる場合には、エンジンＲＥの停止に際して潤滑油供給
系統のオイル吐出量(あるいは吐出圧)を増加させること
によって、作動室内壁でのさびの発生を防止するように
している。具体的には、制御が開始されるとまずステッ
プ＃１でイグニッションスイッチの出力信号、使用され
ている燃料の種類等の各種情報が入力され、続いてステ
ップ＃２でエンジン停止信号が入力されたか否か、すな
わちイグニッションスイッチの出力信号がオンからオフ
に変わったか否かが判定される。ここで、エンジン停止
信号が入力されていないと判定された場合は(ＮＯ)、エ
ンジンＲＥは運転を継続しているのでステップ＃１が繰
り返し実行される。

【００２５】他方、ステップ＃２でエンジン停止信号が
入力されたと判定された場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃３
で現時点で燃料として水素が使用されている(Ｈ₂運転
中)か否かが判定される。ここで、燃料として水素が使
用されていないと判定された場合(ＮＯ)、すなわち燃料
としてガソリンが使用されている場合は、ステップ＃５
で直ちにエンジンＲＥ,ＲＥ'が停止され、この制御ルー
チンは終了する。けだし、燃料としてガソリンが用いら
れている場合は、燃料の燃焼によって大量の水が生成さ
れることがないので、直ちにエンジンＲＥを停止させて
も作動室５a,５b,５c内にはほとんど水が残留せず、し
たがって作動室内壁にはさびが発生するおそれがないか
らである。

【００２６】他方、ステップ＃３で燃料として水素が使
用されていると判定された場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃
４で所定時間だけエンジンＲＥ,ＲＥ'の運転が継続さ
れ、かつオイル(潤滑油)が増量される。かかるオイルの
増量は、具体的にはメタリングオイルポンプ４０の吐出
量を増加させることによって行われる。また、エンジン
ＲＥ,ＲＥ'にロータ冷却用のコントロールジェットが設
けられている場合は、該コントロールジェットを作動さ
せあるいはオイル噴射量を増量するようにしてもよい。
なお、これらを併用してもよいのはもちろんである。こ
の後、ステップ＃５でエンジンＲＥ,ＲＥ'が停止され、
この制御ルーチンは終了する。

【００２７】このように、燃料として水素を使用してい
るとき、したがって水が大量に生成されているときにエ
ンジンＲＥ,ＲＥ'が停止される際には、作動室５a,５b,
５cに供給されるオイルが増量されるので、作動室内壁
(ケーシング内壁及びロータ外壁)には十分なオイル膜が
形成され、作動室内壁は水とは直接的には接触しない。
このため、作動室内壁でのさびの発生を有効に防止する
ことができる。

【００２８】なお、第１実施例では、燃料としてガソリ
ンと水素とを択一的に使用するハイブリッド式の水素エ
ンジンを例にとっているが、水素のみを燃料とする水素
エンジンの場合は、図５に示すフローチャートにおい
て、ステップ＃３を削除した上で、ステップ＃２でエン
ジン停止信号が入力されたと判定された場合に(ＹＥ
Ｓ)、無条件にステップ＃４を実行するようにすればよ
い。

【００２９】また、第１実施例では、エンジンをロータ
リエンジンとしているが、レシプロエンジン場合は、図
５に示すフローチャートのステップ＃４で、潤滑油供給
系統のオイルポンプの吐出圧を増大させるか、あるいは
ピストンとシリンダとの間の摺動部にオイルを噴射する
オイルジェットもしくはピストンを冷却するピストン冷
却用オイルジェットを作動させ又は噴射量を増加させる
ようにすればよい。

【００３０】以下、図６に示すフローチャートに従っ
て、適宜図２及び図３を参照しつつ、エンジン運転中に
おける潤滑不良を防止するための潤滑油供給制御の制御
方法を説明する。図６にフローチャートを示すこの潤滑
油供給制御においては、エンジン運転中に燃料として水
素が使用されている場合には、潤滑油供給系統のオイル
吐出量を増量させることによって、潤滑不良の発生を防
止するようにしている。

【００３１】具体的には、制御が開始されるとまずステ
ップ＃１１で使用されている燃料の種類等の各種情報が
入力され、続いてステップ＃１２で現時点で燃料として
水素が使用されている(Ｈ₂運転中)か否かが判定され
る。ここで、燃料として水素が使用されていると判定さ
れた場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃１３でオイル(潤滑油)
が増量される。かかるオイルの増量は、具体的には油圧
制御弁３４でのオイルのリリース量を減少させてオイル
ポンプ３３の吐出圧(吐出量)を高めるか、又はメタリン
グオイルポンプ４０の吐出量を増加させるか、あるいは
両者を併用することによって行われる。

【００３２】このように、燃料として水素を使用してい
るとき、したがって水が大量に生成されているときに
は、偏心軸１１の軸受部等の要潤滑部に供給されるオイ
ルが増量されるので、オイル中に水が混入していても要
潤滑部が十分に潤滑され、潤滑不良が発生しない。ま
た、作動室５a,５b,５cに供給されるオイルも増量され
るので、作動室内壁(ケーシング内壁及びロータ外壁)に
は十分なオイル膜が形成され、作動室５a,５b,５c内に
潤滑不良が発生しない。

【００３３】＜第２実施例＞以下、第２実施例を説明す
る。第２実施例における水素エンジンの構成は図４に示
すとおりであるが、このハイブリッド式の水素エンジン
ＲＥ"の基本構成は、図２に示す第１実施例の水素エン
ジンＲＥと同様であるので、説明の重複を避けるため図
２に示す水素エンジンＲＥと共通の部材には同一番号を
付してその説明を省略し、以下では第１実施例の構成と
異なる部分についてのみ説明する。

【００３４】図４に示すように、第２実施例では、ガソ
リンタンク５１内のガソリンが燃料ポンプ５２によっ
て、ガソリン供給通路５３を通して燃料噴射弁１３に供
給され、余剰のガソリンはガソリン戻し通路５４を通し
てガソリンタンク５１に戻されるようになっている。ま
た、エンジンＲＥ"を始動させるためのセルモータ５８
が設けられ、このセルモータ５８の駆動はコントロール
ユニットＣによって制御されるようになっている。な
お、図２及び図３では図示していないが、第１実施例の
水素エンジンＲＥ,ＲＥ'においても、かかるガソリン供
給系統ないしはセルモータが設けられているのはもちろ
んである。

【００３５】また、第２実施例では、点火プラグ７内に
電熱式のヒータ(図示せず)が設けられ、ヒータ制御部材
５６によって、導線５７を介してヒータに電力が供給さ
れたときには、ヒータの発熱によって点火プラグ７の電
極部が加熱されるようになっている。ここで、ヒータ制
御部材５６はコントロールユニットＣによって制御され
るようになっている。

【００３６】そして、第２実施例においては、後で詳し
く説明するように、燃料として水素を使用しているとき
には、エンジンＲＥ"の運転停止直前に作動室５a,５b,
５c内の水分を排除する水分排除運転を行うようにして
いる。さらに、エンジンＲＥ"の始動直前に点火プラグ
７を加熱するプラグ加熱運転を行うようにしている。

【００３７】このように、エンジン停止直前に水分排除
運転を行い、またエンジン始動直前にプラグ加熱運転を
行うのは、およそ次の理由による。すなわち、燃料とし
て水素を用いた場合は、前記したとおり、燃料の燃焼に
よって大量の水が生成されその一部がエンジン停止後に
作動室５a,５b,５c内に残留するが、この水が点火プラ
グ７の電極部にも付着するのでこの後エンジンＲＥ"を
始動させる際には、この付着した水によって点火プラグ
７の放電不良(くすぶり)が発生し、エンジンＲＥ"の始
動不良が起こりやすくなるといった問題がある。とくに
寒冷時には、点火プラグ７の電極部に付着した水が凍結
し、上記放電不良が一層起こりやすくなるといった問題
がある。そこで、第２実施例では、かかる不具合の発生
を防止するために、水分排除運転あるいはプラグ加熱運
転を行うようにしている。

【００３８】そして、このような水分排除運転あるいは
プラグ加熱運転は、コントロールユニットＣによって制
御されるようになっているが、以下これらの制御の制御
方法を説明する。まず、図７に示すフローチャートに従
って、適宜図４を参照しつつ水分排除運転の制御方法を
説明する。この制御においては、エンジン停止直前に燃
料として水素が使用されている場合には、エンジンＲ
Ｅ"の停止に際して水分排除運転を行い、点火プラグ７
の電極部への水の付着を防止してエンジン再始動時の始
動性を高めるようにしている。

【００３９】具体的には、制御が開始されるとまずステ
ップ＃２１でイグニッションスイッチの出力信号、使用
されている燃料の種類等の各種情報が入力され、続いて
ステップ＃２２でエンジン停止信号が入力されたか否
か、すなわちイグニッションスイッチノ出力信号がオン
からオフに変わったか否かが判定される。ここで、エン
ジン停止信号が入力されていないと判定された場合は
(ＮＯ)、エンジンＲＥ"は運転を継続しているのでステ
ップ＃２１が繰り返し実行される。

【００４０】他方、ステップ＃２２でエンジン停止信号
が入力されたと判定された場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃
２３で現時点で燃料として水素が使用されている(Ｈ₂運
転中)か否かが判定される。ここで、燃料として水素が
使用されていないと判定された場合(ＮＯ)、すなわち燃
料としてガソリンが使用されている場合は、ステップ＃
２５で直ちにエンジンＲＥ"が停止され、この制御ルー
チンは終了する。けだし、燃料としてガソリンが用いら
れている場合は、燃料の燃焼によって大量の水が生成さ
れることがないので、直ちにエンジンＲＥ"を停止させ
ても作動室５a,５b,５c内にはほとんど水が残留せず、
したがって点火プラグ７の電極部に水が付着するおそれ
がないからである。

【００４１】他方、ステップ＃２３で燃料として水素が
使用されていると判定された場合は(ＹＥＳ)、ステップ
＃２４で所定時間だけエンジンＲＥ"の運転が継続さ
れ、かつ水分排除運転が行われる。かかる水分排除運転
は、具体的には次のような方法のうちのいずれか１つに
より行われる。 １)点火プラグ７の電極部での放電を停止させた状態
で、所定時間だけセルモータ５８を駆動する(モータリ
ング)。この場合、モータリングによって作動室５a,５
b,５c内の燃焼ガスが排気通路１０に排出されるので、
作動室５a,５b,５c内には水蒸気が残留せず、したがっ
てエンジン停止後に点火プラグ７の電極部に水が付着し
ない。

【００４２】２)エンジンＲＥ"を所定の回転数まで空吹
かししてから点火プラグ７での放電を停止させる。この
場合、図９中のグラフＧ₁で示すように、エンジン回転
数が急上昇するので、エンジンＲＥ"は惰性でしばらく
回転し、この惰性による回転によって作動室５a,５b,５
c内の燃焼ガスが排気通路１０に排出され、作動室５a,
５b,５c内に水蒸気が残留せず、したがってエンジン停
止後に点火プラグ７の電極部に水が付着しない。図９に
おいては、時刻t₁でエンジン停止信号が検出されてい
る、なお、破線Ｇ₂は従来の普通のエンジン停止時にお
けるエンジン回転数を示している。

【００４３】３)所定時間だけ、燃料をガソリンに切り
替えてエンジンＲＥ"を運転する。この場合、ガソリン
の燃焼によって、作動室５a,５b,５c内には水蒸気の含
有率の少ない燃焼ガスが満たされ、ほとんど水蒸気が残
留しないので、エンジン停止後に点火プラグ７の電極部
に水が付着しない。この後、ステップ＃２５でエンジン
が停止され、この制御ルーチンは終了する。

【００４４】このように、燃料として水素を使用してい
るとき、したがって水が大量に生成されているときにエ
ンジンＲＥ"が停止される際には、作動室５a,５b,５c内
の水蒸気(水分)が排除されるので、点火プラグ７の電極
部への水の付着が防止され、エンジン再始動時に始動不
良が生じない。

【００４５】以下、図８に示すフローチャートに従っ
て、適宜図４を参照しつつプラグ加熱運転の制御方法を
説明する。この制御においては、前回の運転停止時に燃
料として水素が用いられていた場合は、エンジン始動直
前に点火プラグ７を加熱して、点火プラグ７の電極部の
水分を気化させてエンジン再始動時の始動性を高めるよ
うにしている。なお、この制御ルーチンはエンジン始動
信号が出力されたとき、すなわちイグニッションスイッ
チがオンされたときに起動される。

【００４６】具体的には、制御が開始されるとまずステ
ップ＃３１で、前回の運転停止時に使用されていた燃料
の種類等の各種情報が入力され、続いてステップ＃３２
で前回の運転停止時に燃料として水素が使用されていた
か否かが判定される。ここで、燃料として水素が使用さ
れていたと判定された場合は(ＹＥＳ)、ステップ＃３３
で、ヒータ制御部材５６を介して点火プラグ７内のヒー
タに電力が供給され、点火プラグ７の電極部が加熱さ
れ、該電極部に付着している水が気化されて電極部から
離散する。この後ステップ＃３４でエンジンＲＥ"が始
動され、この制御ルーチンが終了する。この場合、点火
プラグ７の電極部に水が付着していないので、エンジン
ＲＥ"の始動性が良好となり、始動不良が起こらない。

【００４７】他方、ステップ＃３２で前回の運転停止時
に燃料として水素が使用されていなかったと判定された
場合は(ＮＯ)、点火プラグ７の電極部に水が付着してい
ないものと考えられるので、直ちにステップ＃３４でエ
ンジンＲＥ"が始動され、この制御ルーチンが終了す
る。

【００４８】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、エンジン停
止直前にメタリングオイルポンプから燃焼室(作動室)へ
のオイル供給量が増量されるので、エンジン停止後に燃
焼室内壁に十分なオイル膜が形成され、燃焼室内壁が水
とは直接接触せず、燃焼室内壁にさびが発生しない。

【００４９】第２の発明によれば、燃料として水素が使
用されているときには、化石燃料が使用されているとき
に比べてメタリングオイルポンプから燃焼室(作動室)へ
のオイル供給量が増量されるので、オイル中に水分が含
まれる場合でも十分な潤滑性能が確保され、燃焼室(作
動室)内の要潤滑部に潤滑不良が生じない。

【００５０】第３の発明によれば、燃料として水素が使
用されているときには、化石燃料が使用されているとき
に比べて潤滑油供給系統の潤滑油圧が高められるので、
オイル中に水分が含まれる場合でも十分な潤滑性能が確
保され、要潤滑部に潤滑不良が生じない。

【００５１】第４の発明によれば、メタリングオイルポ
ンプ用のオイルのみを保持するオイルタンクが設けられ
ているので、メタリングオイルポンプから燃焼室(作動
室)へは水分の混入していないオイルを供給することが
でき、とくに高い潤滑性能が必要とされる燃焼室内の潤
滑性を有効に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 (a)は請求項１〜請求項２に対応する第１〜
第２の発明の構成を示すブロック図であり、(b)は請求
項３に対応する第３の発明の構成を示すブロック図であ
り、(c)は請求項４に対応する第４の発明の構成を示す
ブロック図である。

【図２】 第１実施例を示すハイブリッド式水素エンジ
ンのシステム構成図である。

【図３】 第１実施例の変形例を示すハイブリッド式水
素エンジンのシステム構成図である。

【図４】 第２実施例を示すハイブリッド式水素エンジ
ンのシステム構成図である。

【図５】 潤滑油供給制御の制御方法を示すフローチャ
ートである。

【図６】 潤滑油供給制御の制御方法を示すフローチャ
ートである。

【図７】 水分排除運転の制御方法を示すフローチャー
トである。

【図８】 プラグ加熱運転の制御方法を示すフローチャ
ートである。

【図９】 エンジン停止時におけるエンジン回転数の時
間に対する変化特性を示す図である。

【符号の説明】

ＲＥ,ＲＥ',ＲＥ"…エンジン Ｃ…コントロールユニット ５a,５b,５c…作動室 １３…燃料噴射弁 １５…水素貯蔵タンク ２２…水素噴射弁 ３３…オイルポンプ ３４…油圧制御弁 ３８…オイルタンク ４０…メタリングオイルポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 黒瀬 雅一 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01M 3/00 F01M 1/16 F02B 43/10 F02D 19/06 F02D 19/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室にオイルを供給するメタリングオ
   イルポンプが設けられる一方、燃料として水素が使用さ
   れるようになっている水素エンジンの制御装置におい
   て、 エンジン停止直前にメタリングオイルポンプの吐出量を
   増加させるオイル吐出量制御手段が設けられていること
   を特徴とする水素エンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 燃焼室にオイルを供給するメタリングオ
   イルポンプが設けられる一方、燃料として水素又は化石
   燃料を、運転状態に応じて切り替えて使用することがで
   きるようになっているハイブリッド式の水素エンジンの
   制御装置において、 燃料として水素が使用されているときには、化石燃料が
   使用されているときに比べてメタリングオイルポンプの
   吐出量を増加させるオイル吐出量制御手段が設けられて
   いることを特徴とするハイブリッド式の水素エンジンの
   制御装置。
3. 【請求項３】 燃料として水素又は化石燃料を、運転状
   態に応じて切り替えて使用することができるようになっ
   ているハイブリッド式の水素エンジンの制御装置におい
   て、 燃料として水素が使用されているときには、化石燃料が
   使用されているときに比べて潤滑油供給系統の潤滑油圧
   を高める潤滑油圧制御手段が設けられていることを特徴
   とするハイブリッド式の水素エンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 燃焼室にオイルを供給するメタリングオ
   イルポンプが設けられる一方、燃料として水素が使用さ
   れるようになっている水素エンジンの制御装置におい
   て、 メタリングオイルポンプ用のオイルのみを保持するオイ
   ルタンクが設けられていることを特徴とする水素エンジ
   ンの制御装置。