JP4779525B2 - デュアルフューエルエンジンの燃料切換制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用燃料として水素とガソリンとを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの燃料切換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、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の１つとして、例えば特許文献１に示されているように、使用燃料として水素とガソリンとを切換え可能としたものが知られている。
特開２００５−１５５５２８号公報

しかしながら、使用燃料として水素を使用すると、上記特許文献１にも示されているように、水素は着火性がよいために、燃焼室内において水素濃度が或る程度高くなると、水素が点火前に自着火するという現象（この現象をプリイグニッションという）が生じてしまう。特に、使用燃料がガソリンから水素に切り換えられたときに、エンジンが、水素をリッチ化せざるを得ない高負荷状態にあったとすると、プリイグニッションが生じる可能性が高くなる。すなわち、使用燃料が水素である場合、低負荷時には目標空気過剰率λは略２とされる。これは、λ＝２付近で運転すると、ＮＯ_ｘ排出量を略０とすることが可能だからである。一方、λ＝２付近ではエンジンの最大出力トルクが小さいために、高負荷時にはλ＝１付近に設定する（水素をリッチ化する）必要がある。このため、ガソリンから水素に切り換えられたときに、エンジンが高負荷状態にあると、燃焼室内の水素濃度が急激に高くなってプリイグニッションが生じ易くなる。

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、上記のように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において、使用燃料をガソリンから水素に切り換える際における水素のプリイグニッションの発生を抑制しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、エンジンが搭載された車両の乗員が使用燃料の切換えを指示するように構成し、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときに、上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止するとともに、乗員の使用燃料切換え指示が禁止されているときに、該使用燃料切換え指示が禁止されている旨を表示するようにした。

具体的には、請求項１の発明では、車両に搭載されかつ使用燃料として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の燃料切換制御装置を対象とする。

そして、上記車両の乗員が上記使用燃料の切換えを指示可能な切換指示手段と、上記切換指示手段による上記乗員の指示を受けて、上記使用燃料の切換えを実行する切換実行手段と、上記エンジンの負荷に関する値を検出する検出手段と、 上記検出手段により検出されたエンジン負荷に関する値から、該エンジン負荷が、使用燃料がガソリンであっても水素であっても目標空気過剰率λがλ＝１とされる、所定値以上の高負荷であるか、又は、使用燃料がガソリンであるときにはλ＝１とされかつ使用燃料が水素であるときにはλ＝２とされる、上記所定値よりも小さい低負荷であるかを判定する判定手段と、上記判定手段によりエンジン負荷が低負荷であると判定されたときには、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを許可するとともに、使用燃料が水素でありかつ上記判定手段によりエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを許可する一方、使用燃料がガソリンでありかつ上記判定手段によりエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止する切換指示禁止手段と、上記切換指示禁止手段によって上記乗員の使用燃料切換え指示が禁止されているときに、該使用燃料切換え指示が禁止されている旨を表示する表示手段とを備えているものとする。

このことにより、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときには、乗員の使用燃料切換え指示が禁止されるので、使用燃料をガソリンから水素に切り換える際における水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。また、使用燃料切換え指示が禁止されている旨の表示により、乗員の使用燃料切換え指示が禁止されていることに対して乗員が違和感を感じるのを防止することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記切換指示手段は、上記表示手段に表示されるものであり、上記切換指示禁止手段は、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止する際には、上記表示手段に上記切換指示手段を表示させないように構成されているものとする。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記切換指示手段は、上記乗員が操作する切換えスイッチを含み、上記切換指示禁止手段は、上記乗員による上記切換えスイッチの操作を不能にすることで、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止するように構成されているものとする。

請求項２及び３の発明により、簡単な構成で乗員の使用燃料切換え指示を禁止することができる。

請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか１つの発明において、上記エンジンの吸気通路に該エンジンの排気を還流する排気還流手段を備え、上記排気還流手段は、少なくとも判定手段によりエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、使用燃料が水素であるときにおける排気還流率を、使用燃料がガソリンであるときよりも高くするように構成されているものとする。

このようにエンジン負荷が高負荷であるときに、使用燃料が水素であるときにおける排気還流率を、使用燃料がガソリンであるときよりも高くすることで、水素を定常的に使用しているときには、水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。一方、このように排気還流率が水素使用時の方がガソリン使用時よりも大きいと、高負荷状態でガソリンから水素へ切り換える際に、排気還流率を大きく変更しなければならなくなり、排気還流通路に設けた排気還流弁を駆動するアクチュエータ等の応答遅れが生じ、このため、排気還流率が直ぐには高くならず、その間、水素のプリイグニッションが発生し易くなる。しかし、この発明では、上記の如く、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときに、乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止するので、使用燃料をガソリンから水素に切り換える際における水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。よって、ガソリンから水素への切換え時だけでなく、水素を定常的に使用しているときにも、水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。

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燃料切換制御装置によると、エンジン負荷が、使用燃料がガソリンであっても水素であっても目標空気過剰率λがλ＝１とされる、所定値以上の高負荷であるか、又は、使用燃料がガソリンであるときにはλ＝１とされかつ使用燃料が水素であるときにはλ＝２とされる、上記所定値よりも小さい低負荷であるかを判定し、エンジン負荷が低負荷であると判定されたときには、乗員が使用燃料の切換えを指示することを許可し、使用燃料が水素でありかつエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、乗員が使用燃料の切換えを指示することを許可する一方、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、乗員の使用燃料切換え指示を禁止するとともに、乗員の使用燃料切換え指示が禁止されているときに、該使用燃料切換え指示が禁止されている旨を表示するようにしたことにより、使用燃料をガソリンから水素に切り換える際における水素のプリイグニッションの発生を抑制することができるとともに、乗員の使用燃料切換え指示が禁止されていることに対して乗員が違和感を感じるのを防止することができる。

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。先ず、最初に、本発明の参考となる参考形態を説明し、その後に、本発明の実施形態を、参考形態と異なる点を中心に説明する。

（参考形態）
図１は、参考形態に係るデュアルフューエルエンジンの燃料切換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）、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５１（本参考形態では、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、アクチュエータ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、本参考形態では、３６ＭＰａとされている。

上記水素タンク３１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、アクチュエータ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。

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、水素を、その圧力を減圧した状態で（本参考形態では、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。尚、図２中、３５は、水素供給管３２内の圧力を検出する圧力センサである。

図２に示すように（図１では図示を省略している）、上記吸気通路２における上記分岐部よりも上流側の部分と排気通路３における上記合流部よりも下流側の部分とは、ＥＧＲ通路４５によって接続されており、このＥＧＲ通路４５により、吸気通路２に上記エンジン１の排気の一部が還流されるようになっている。このＥＧＲ通路４５には、ＥＧＲ弁４６が配設されている。このＥＧＲ弁４６の開度は、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７によって調整されるようになっており、このＥＧＲ弁４６の開度によって、吸気通路２へ還流される排気還流量が決まることになる。上記ＥＧＲ通路４５、ＥＧＲ弁４６及びＥＧＲ弁アクチュエータ４７は、エンジン１の吸気通路２に該エンジン１の排気を還流する排気還流手段を構成する。尚、ＥＧＲ弁４６の開度は、ＥＧＲ弁開度センサ５４（本参考形態では、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７が兼ねている）により検出されるようになっている。

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、上記スロットル弁開度センサ５１、上記エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２、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ＧＰＳセンサ５３及び上記ＥＧＲ弁開度センサ５４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、スロットル弁開度センサ５１、エンジン回転数センサ５２、ＧＰＳセンサ５３及びＥＧＲ弁開度センサ５４の各出力信号に基づいて、使用燃料の切換えを実行したり禁止したりするとともに、ＥＧＲ弁４６の開度が、使用燃料及びエンジン１の負荷に応じた開度（後述の排気還流率に対応する開度）となるようにＥＧＲ弁アクチュエータ４７を制御する。

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。

本参考形態では、車両が排出規制地域内から排出規制地域外に出たとき又は排出規制地域外から排出規制地域内に入ったとき（つまり所定の条件が満たされたとき）に、直ちに使用燃料の切換えを実行するのではなく、先ず、ＰＣＭ６が使用燃料の切換えを行うことを決定する。このことで、ＰＣＭ６は、所定の条件が満たされたときに使用燃料の切換えを行うことを決定する決定手段を構成することになる。

また、ＰＣＭ６は、スロットル弁開度センサ５１及びエンジン回転数センサ５２の出力値、つまり上記エンジン１の負荷に関する値から、該エンジン１の負荷が所定値以上の高負荷であるか、所定値よりも小さい低負荷であるかを判定する。具体的には、図３に示すマップから高負荷であるか低負荷であるかを判定する。図３における高負荷と低負荷との境界ラインは、上記所定値に対応する等負荷ラインである。したがって、スロットル弁開度センサ５１及びエンジン回転数センサ５２は、エンジン１の負荷に関する値を検出する検出手段を構成し、ＰＣＭ６は、この検出手段により検出されたエンジン１の負荷に関する値から該エンジン１の負荷が所定値以上の高負荷であるか、所定値よりも小さい低負荷であるかを判定する判定手段を構成することになる。

そして、上記ＰＣＭ６は、切換実行手段をも構成していて、上記使用燃料の切換えの決定を受けて、使用燃料の切換えを実行する。但し、ＰＣＭ６は、ガソリンから水素への使用燃料の切換えを決定したときにおいて、エンジン１の負荷が高負荷であると判定したときには、エンジン１の負荷が低負荷であると判定するまで、ガソリンから水素への使用燃料の切換えの実行を禁止する。このことで、ＰＣＭ６は、判定手段によりエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、エンジン負荷が低負荷であると判定されるまで、ガソリンから水素への使用燃料の切換えの実行を禁止する切換実行禁止手段をも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。

ここで、使用燃料がガソリンである場合には、目標空気過剰率λを、λ＝１とするが、使用燃料が水素である場合には、エンジン１の負荷が低負荷であれば、λ＝２とし、高負荷になると、λ＝１とする。すなわち、使用燃料が水素である場合、図４に示すように、λ＝２付近でＮＯ_ｘ排出量が略０となるが、λ＝２付近ではエンジン１の最大出力トルクが小さいために、高負荷時にはλ＝１とする。

また、図５に示すように、使用燃料がガソリンである場合には、排気還流率（新気量及び還流排気量を合わせた全吸気量に対する還流排気量の割合；以下、ＥＧＲ率という）を最大５％からエンジン１の負荷が大きくなるに連れて０％に漸近させる。一方、使用燃料が水素である場合には、低負荷時にはＥＧＲ率を３０％とし、高負荷時にはＥＧＲ率を５０％とする。このことで、低負荷時及び高負荷時共に、使用燃料が水素であるときにおけるＥＧＲ率は、使用燃料がガソリンであるときよりも高いことになる。これは、使用燃料が水素であるときには、水素のプリイグニッションが発生し易いので、これを抑制するためである。尚、特に水素のプリイグニッションが発生し易い高負荷時においてのみ、使用燃料が水素であるときにおけるＥＧＲ率を、使用燃料がガソリンであるときよりも高くするようにしてもよい。

ＰＣＭ６は、上記の如く設定されたＥＧＲ率になるように上記ＥＧＲ弁アクチュエータ４７を制御する。すなわち、ＥＧＲ弁４６の開度が、図５のＥＧＲ率に対応する値になるように、ＥＧＲ弁開度センサ５４の出力信号に基づいて、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７を制御する。図５のＥＧＲ率から分かるように、使用燃料が水素であるときに、エンジン１の負荷が低負荷から高負荷になったとき、又は、低負荷時において使用燃料をガソリンから水素へ切り換えるときには、ＥＧＲ弁４６の開度の変更量はそれ程大きくはないが、高負荷時において使用燃料をガソリンから水素へ切り換えるときには、ＥＧＲ弁４６の開度の変更量は非常に大きくなる。このため、高負荷時において使用燃料をガソリンから水素へ切り換えると、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７の応答遅れが生じ、これにより、ＥＧＲ率が直ぐには高くならず、その間、水素のプリイグニッションが発生し易くなる。これを抑制するため、本参考形態では、上述の如く、ガソリンから水素への使用燃料の切換えを決定したときにおいて、エンジン１の負荷が高負荷であると判定したときには、エンジン１の負荷が低負荷であると判定するまで、ガソリンから水素への使用燃料の切換えの実行を禁止する。

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６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Ｓ１０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決定し、しかる後にステップＳ６に進む。

上記ステップＳ６では、スロットル弁開度センサ５１及びエンジン回転数センサ５２の出力値を入力し、次のステップＳ７で、エンジン１の負荷が低負荷であるか否かを判定する。

上記ステップＳ７の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ８に進んで、ガソリンから水素への使用燃料の切換えを実行してリターンする一方、ステップＳ７の判定がＮＯであるときには、ステップＳ９に進んで、ガソリンから水素への使用燃料の切換えの実行を禁止し、しかる後に上記ステップＳ６に戻る。

上記ステップＳ２の判定がＮＯであるときに進むステップＳ１０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Ｓ１０の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１１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、上記ステップＳ１０の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１２に進んで、水素からガソリンへの使用燃料の切換えを決定し、しかる後にステップＳ１３に進み、このステップＳ１３で、水素からガソリンへの使用燃料の切換えを実行してリターンする。

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から排出規制地域内に入ると、使用燃料をガソリンから水素へ切り換えることが決定される。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、使用燃料を水素からガソリンへ切り換えることが決定される。

水素からガソリンへの切換え決定がなされたときには、この決定を受けて、エンジン１の負荷に関係なく、水素からガソリンへの切換えが実行される。この切換えの実行によって、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７によりＥＧＲ弁４６の開度が変更されて、ＥＧＲ率が水素使用時よりも小さい値（図５の破線参照）になるようになされる。

一方、ガソリンから水素への切換え決定がなされたときには、エンジン１の負荷が低負荷であるか、高負荷であるかが判定される。エンジン１の負荷が低負荷であれば、ガソリンから水素への切換えが実行されるが、高負荷であれば、ガソリンから水素への切換えの実行が禁止され、この禁止された状態が低負荷になるまで継続される。そして、エンジン１の負荷が低負荷になって切換えが実行されると、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７によりＥＧＲ弁４６の開度が変更されて、ＥＧＲ率が３０％に上昇される。

したがって、本参考形態では、エンジン１の負荷が高負荷であるときには、該エンジン１の負荷が低負荷になるまで、ガソリンから水素への使用燃料の切換えの実行を禁止するようにしたので、使用燃料をガソリンから水素に切り換える際における水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。すなわち、水素使用時には、水素のプリイグニッションの発生を抑制するために、ＥＧＲ率を、ガソリン使用時よりも大きくするとともに、高負荷時には、低負荷時よりもかなり大きくしている。これにより、水素を定常的に使用しているときには、水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。一方、ガソリンから水素へ切り換える際には、特に高負荷時に、ＥＧＲ弁４６の開度の変更量が非常に大きいために、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７の応答遅れが生じ、これにより、ＥＧＲ率が直ぐには５０％という高い値にはならず、ＥＧＲ率が５０％になるまでの間、水素のプリイグニッションが発生し易くなる。しかし、本参考形態では、高負荷時には、ガソリンから水素への切換えが実行されず、低負荷時に実行されるので、ＥＧＲ弁４６の開度の変更量はそれ程大きくはなく、この結果、ＥＧＲ弁アクチュエータ４７の応答遅れも殆どなく、ガソリンから水素へ切り換える際における水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。

尚、上記参考形態では、使用燃料の切換えを行うことを決定するための所定の条件として、車両が排出規制地域内から排出規制地域外に出たとき又は排出規制地域外から排出規制地域内に入ったとき、としたが、この所定の条件として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。

（実施形態）
ここで、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、上記参考形態のように使用燃料の切換えを自動的に行うのではなくて、車両の乗員が使用燃料の切換えを指示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、上記参考形態と同様である。

すなわち、本実施形態では、ＰＣＭ６は、ナビゲーション装置のタッチパネル式のディスプレイに、乗員が使用燃料の切換えを指示可能な燃料切換えスイッチ７２（図７（ｂ）参照）を表示させ、この燃料切換えスイッチ７２を乗員が指で触れて操作することで切換えを指示すると、ＰＣＭ６は、その乗員の指示を受けて使用燃料の切換えを実行する。但し、上記参考形態と同様に、ＰＣＭ６は、ガソリンから水素への切換え時における水素のプリイグニッションの発生を抑制するために、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときには、乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止する（後述の如く、燃料切換えスイッチ７２の操作を不能にする）。尚、エンジン負荷が高負荷であるか否かは、ＰＣＭ６が、上記参考形態と同様に、スロットル弁開度センサ５１及びエンジン回転数センサ５２の出力値から図３のマップに基づいて行う。

本実施形態では、上記ナビゲーション装置のタッチパネル式のディスプレイが、乗員が使用燃料の切換えを指示可能な切換指示手段を構成し、ＰＣＭ６が、乗員の指示を受けて、使用燃料の切換えを実行する切換実行手段と、エンジン負荷が所定値以上の高負荷であるか否かを判定する判定手段と、乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止する切換指示禁止手段とを構成することになる。

図７は、乗員が使用燃料の切換えを指示する際におけるナビゲーション装置のディスプレイの表示画面の変化を示す。この図７は、使用燃料が水素であるか、又は使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が低負荷であるときのものである。

先ず、図７（ａ）のような初期画面で、メニュースイッチ７１が表示される。このメニュースイッチ７１を乗員が操作すると、図７（ｂ）に示すように、上記燃料切換えスイッチ７２とその他のスイッチ７３とが表示される。この燃料切換えスイッチ７２を乗員が選択操作すると、図７（ｃ）に示すように、切換えを実行するか否かの確認画面が表示され、この確認画面で乗員にＹＥＳボタン７４か又はＮＯボタン７５を選択することを促す。乗員がＮＯボタン７５を選択操作すると、図７（ｂ）の画面に戻る一方、ＹＥＳボタン７４を選択操作すると、使用燃料の切換えが実行されるととともに、図７（ｄ）に示すように、使用燃料の切換えを実行している旨が表示される。

図８は、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときのものであり、このときには、乗員による燃料切換えスイッチ７２の操作を不能にする。すなわち、図８（ａ）の初期画面で乗員がメニュースイッチ７１を操作すると、図８（ｂ）に示すように、燃料切換えスイッチ７２が選択できない旨、つまり乗員の使用燃料切換え指示が禁止されている旨が所定時間表示される。このことで、上記ディスプレイは、乗員の使用燃料切換え指示が禁止されている旨を表示する表示手段を構成することになる。その後、図８（ｃ）に示すように、図７（ｂ）と同様の画面が表示されるが、燃料切換えスイッチ７２は表示されず、その他のスイッチ７３のみが表示される。

次に、上記ＰＣＭ６における具体的な処理動作を、図９を参照しながら説明する。

先ず、最初のステップＳ２１で、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Ｓ２１の判定がＮＯであるときには、ステップＳ２４に進む一方、ステップＳ２１の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２２に進む。

上記ステップＳ２２では、スロットル弁開度センサ５１及びエンジン回転数センサ５２の出力値を入力し、次のステップＳ２３で、エンジン１の負荷が高負荷であるか否かを判定する。

上記ステップＳ２３の判定がＮＯであるときには、ステップＳ２４に進み、しかる後にリターンする一方、ステップＳ２３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２５に進み、しかる後に上記ステップＳ２１に戻る。

使用燃料が水素であるか、又は使用燃料がガソリンでありかつエンジン１の負荷が低負荷であるときに進むステップＳ２４では、乗員による燃料切換えスイッチ７２の操作を可能にする。すなわち、図７（ｂ）に示すように、ナビゲーション装置のディスプレイに燃料切換えスイッチ７２が表示されるようにし、この燃料切換えスイッチ７２の操作を受けて、使用燃料の切換えを実行する。

一方、使用燃料がガソリンでありかつエンジン１の負荷が高負荷であるときに進むステップＳ２５では、乗員による燃料切換えスイッチ７２の操作を不能にする。すなわち、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ナビゲーション装置のディスプレイに、乗員の使用燃料切換え指示が禁止されている旨が表示されるようにするとともに、燃料切換えスイッチ７２が表示されないようにする。

したがって、本実施形態では、乗員が使用燃料の切換えを指示可能に構成するとともに、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときには、乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止するようにしたので、上記参考形態と同様に、ガソリンから水素へ切り換える際における水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。また、排気還流率を上記参考形態と同様に設定することで、水素を定常的に使用しているときにも、水素のプリイグニッションの発生を抑制することができる。

尚、上記実施形態では、燃料切換えスイッチ７２を、ナビゲーション装置のタッチパネル式のディスプレイで構成したが、メカ的なスイッチ（例えばプッシュ式のもの）等で構成してもよい。そして、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときには、上記スイッチを動かないようにする等して操作不能にしたり、操作できても、操作したときの信号がＰＣＭ６に入力されないようにしたりすることで、乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止するようにすればよい。

また、上記実施形態及び参考形態では、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、水素とガソリンとを切換え可能としたものであれば、ロータリーエンジンに限らず、どのような形態のエンジンであって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の燃料切換制御装置に有用である。

参考形態に係るデュアルフューエルエンジンの燃料切換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。 エンジン負荷が高負荷であるか低負荷であるかを判定するためのマップを示す図である。 使用燃料が水素である場合における、目標空気過剰率λとＮＯ_ｘ排出量及びエンジンの最大出力トルクとの関係を示す図である。 エンジン負荷と排気還流率（ＥＧＲ率）との関係を示す図である。 パワートレインコントロールモジュールにおける使用燃料の切換えに関する処理動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において、使用燃料が水素であるか、又は使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が低負荷であるときにおけるナビゲーション装置のディスプレイの表示画面の変化の一例を示す図である。 実施形態において、使用燃料がガソリンでありかつエンジン負荷が高負荷であるときにおける図７相当図である。 実施形態におけるパワートレインコントロールモジュールの処理動作を示すフローチャートである。

１ ロータリーエンジン（デュアルフューエルエンジン）
６ パワートレインコントロールモジュール
（決定手段）（判定手段）（切換実行手段）
（切換実行禁止手段）（切換指示禁止手段）
４５ ＥＧＲ通路（排気還流手段）
４６ ＥＧＲ弁（排気還流手段）
４７ ＥＧＲ弁アクチュエータ（排気還流手段）
５１ スロットル弁開度センサ（検出手段）
５２ エンジン回転数センサ（検出手段）

Claims (4)

1. 車両に搭載されかつ使用燃料として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の燃料切換制御装置であって、
   上記車両の乗員が上記使用燃料の切換えを指示可能な切換指示手段と、
   上記切換指示手段による上記乗員の指示を受けて、上記使用燃料の切換えを実行する切換実行手段と、
   上記エンジンの負荷に関する値を検出する検出手段と、
   上記検出手段により検出されたエンジン負荷に関する値から、該エンジン負荷が、使用燃料がガソリンであっても水素であっても目標空気過剰率λがλ＝１とされる、所定値以上の高負荷であるか、又は、使用燃料がガソリンであるときにはλ＝１とされかつ使用燃料が水素であるときにはλ＝２とされる、上記所定値よりも小さい低負荷であるかを判定する判定手段と、
   上記判定手段によりエンジン負荷が低負荷であると判定されたときには、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを許可するとともに、使用燃料が水素でありかつ上記判定手段によりエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを許可する一方、使用燃料がガソリンでありかつ上記判定手段によりエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止する切換指示禁止手段と、
   上記切換指示禁止手段によって上記乗員の使用燃料切換え指示が禁止されているときに、該使用燃料切換え指示が禁止されている旨を表示する表示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燃料切換制御装置。
2. 請求項１記載のデュアルフューエルエンジンの燃料切換制御装置において、
   上記切換指示手段は、上記表示手段に表示されるものであり、
   上記切換指示禁止手段は、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止する際には、上記表示手段に上記切換指示手段を表示させ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燃料切換制御装置。
3. 請求項１記載のデュアルフューエルエンジンの燃料切換制御装置において、
   上記切換指示手段は、上記乗員が操作する切換えスイッチを含み、
   上記切換指示禁止手段は、上記乗員による上記切換えスイッチの操作を不能にすることで、上記切換指示手段により上記乗員が使用燃料の切換えを指示することを禁止する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燃料切換制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のデュアルフューエルエンジンの燃料切換制御装置において、
   上記エンジンの吸気通路に該エンジンの排気を還流する排気還流手段を備え、
   上記排気還流手段は、少なくとも判定手段によりエンジン負荷が高負荷であると判定されたときには、使用燃料が水素であるときにおける排気還流率を、使用燃料がガソリンであるときよりも高くする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燃料切換制御装置。