JP6183389B2 - 過給機付きエンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機、詳しくはターボ過給機を備える過給機付きエンジンの燃料制御装置に関する。

従来、燃料として水素（詳しくは水素ガス）を用いる水素エンジンでリーン運転を行うと、大気並みのエミッション及び低燃費を達成できることが知られており、その場合、上記水素エンジンの出力不足を補うために、燃焼熱が水素より大きい炭化水素を含む他の気体燃料（例えばＣＮＧ等）を併用すると共に、過給機を備えることにより、高出力化を図ることが提案される。

過給機としてターボ過給機を用いる場合は、損傷防止のため、タービンホイールの回転数（タービン回転数）が過剰に上昇することを防止するタービンの過回転防止制御が行われる。例えば、特許文献１には、ターボ過給機のタービン回転数が許容値以下となるようにエンジンへの燃料噴射量を制限する技術が開示される。もっとも、タービンの過回転防止のためにウェイストゲートが設けられるが、排気ガスの運動エネルギ及び熱エネルギを捨てることになり効率が低下するので好ましくない。

特開２０１１−１８５２６３号公報（特に［００１１］、［００１２］）

ところで、燃焼熱及びリーン限界が相違する水素とＣＮＧとを併用してリーン運転中に、単純にエンジンへの燃料供給量を減量すると、燃焼熱が急減して排気熱量が大幅に低下したり、空燃比（ないし空気過剰率）がリーン限界を超えて失火が起き、その結果、排気エネルギひいてはタービン回転数が急減して過給圧が大幅に低下することが懸念される。もっとも、失火防止のためにスロットル弁を絞って吸気量を減量すればよいが、ポンプ損失が増えて効率が低下するので好ましくない。

本発明は、燃焼熱及びリーン限界が相違する２種類の燃料を併用してリーン運転を行う過給機付きエンジンにおいて、ウェイストゲートやスロットル弁を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービンの過回転を確実に防止できる過給機付きエンジンの燃料制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、排気通路に配置されるタービンホイールと吸気通路に配置されるコンプレッサホイールとを有する過給機を備える過給機付きエンジンの燃料制御装置であって、第１燃料をエンジンに供給する第１燃料供給手段と、上記第１燃料より燃焼熱が大きくかつリーン限界が低い第２燃料をエンジンに供給する第２燃料供給手段と、上記タービンホイールの回転数を検出するタービン回転数検出手段と、上記タービン回転数検出手段で検出されるタービン回転数が所定の許容回転数以下となるように上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、通常運転中は、上記第１燃料と第２燃料とが所定の基準比率で併用され、かつ空気過剰率がリーン限界に近い所定の空気過剰率に設定されると共に、上記タービン回転数が上記許容回転数より低い所定の基準回転数を超えた限界接近時は、上記第１燃料の割合が増大し第２燃料の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することを特徴とする。

本発明によれば、第１燃料と第２燃料とを併用してリーン運転中に、タービン回転数が上昇して許容回転数に近づいたときは、単純にエンジンへの燃料供給量を減量するのではなく、第１燃料と第２燃料との比率を変化させる。具体的に、燃焼熱が相対的に小さくリーン限界が相対的に高い第１燃料の割合を増大し、燃焼熱が相対的に大きくリーン限界が相対的に低い第２燃料の割合を減少する。

これにより、第２燃料の割合は減少するが第１燃料の割合が増大するから、燃料トータルの燃焼熱の急減が回避されて、排気熱量の大幅低下が防止される。また、リーン限界が相対的に高い第１燃料の割合が増大するから、燃料トータルのリーン限界が高くなって、通常運転中のリーン空燃比が維持されつつ、失火が防止される。その結果、排気エネルギひいてはタービン回転数の急減、ないし過給圧の大幅低下が回避される。

その上で、燃焼熱が相対的に小さく、したがって排気熱量が相対的に小さい第１燃料の割合が増大し、逆に、燃焼熱が相対的に大きく、したがって排気熱量が相対的に大きい第２燃料の割合が減少するので、排気エネルギが確実に低減し、タービン回転数の上昇が確実に抑制される。

以上により、本発明によれば、ウェイストゲートやスロットル弁を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービンの過回転を確実に防止できる過給機付きエンジンの燃料制御装置が提供される。

本発明においては、上記制御手段は、限界接近時は、上記タービン回転数が高いほど上記第１燃料の割合が増大するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、タービン回転数が許容回転数に近づくにつれて、排気エネルギがより確実に低減し、タービン回転数の上昇がより確実に抑制され、タービンの過回転がより確実に防止される。

本発明においては、上記制御手段は、限界接近時は、上記タービン回転数が上記基準回転数を超えかつ上記基準回転数より高い所定の設定回転数未満の第１領域では、上記タービン回転数の増加に対して第１燃料の割合が第１増大率で増大し、上記タービン回転数が上記設定回転数以上かつ上記許容回転数以下の第２領域では、上記タービン回転数の増加に対して第１燃料の割合が上記第１増大率より大きい第２増大率で増大するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、基準回転数と許容回転数との間に第１領域と第２領域とが設けられ、タービン回転数が許容回転数により近い第２領域では第１領域に比べてタービン回転数の増加が同じでも排気エネルギがより大きく低減される。そのため、第２領域では、タービン回転数が確実に減少に転じ、タービンの過回転がより一層確実に防止される。

本発明においては、上記制御手段は、上記第１燃料の割合が増大した結果、上記タービン回転数が上記基準回転数より低い所定の閾値回転数を下回ったときは、第１燃料と第２燃料との比率が上記基準比率に戻るように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、排気エネルギの低減によりタービン回転数が低下して許容回転数から遠ざかったときは、変化させた第１燃料と第２燃料との比率を通常運転中の基準比率に戻すので、過剰な排気エネルギの低減が免れる。

本発明においては、上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、燃料が気体燃料である場合は、第１燃料と第２燃料との比率を変化させること以外に、燃料のポート供給と筒内供給との比率を変化させることによっても、ウェイストゲートやスロットル弁を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービンの過回転を確実に防止できる。具体的に、ポート供給の割合を増大し、筒内供給の割合を減少することにより、吸気量が減量されるので、空燃比（ないし空気過剰率）がリーン限界を超えて失火が起きることが防止され、その結果、排気エネルギひいてはタービン回転数の急減、ないし過給圧の大幅低下が回避される。その上で、エンジンへの燃料供給量が減量されるので、排気エネルギが確実に低減し、タービン回転数の上昇が確実に抑制され、タービンの過回転が確実に防止される。

本発明においては、上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、上記第１燃料及び第２燃料のいずれか一方がなくなり他方のみで運転中に上記タービン回転数が上記基準回転数を超えた単一燃料運転限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段又は第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、燃料が気体燃料である場合に、いずれか一方の燃料がなくなり他方の燃料のみで運転中に、タービン回転数が上昇して許容回転数に近づいたときは、第１燃料と第２燃料との比率を変化させることに代えて、他方の燃料のポート供給と筒内供給との比率を変化させることにより、上述と同様の理由により、ウェイストゲートやスロットル弁を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービンの過回転を確実に防止できる。

本発明においては、上記制御手段は、限界接近時又は単一燃料運転限界接近時は、上記タービン回転数が高いほど上記ポート供給の割合が増大するように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、タービン回転数が許容回転数に近づくにつれて、排気エネルギがより確実に低減し、タービン回転数の上昇がより確実に抑制され、タービンの過回転がより確実に防止される。

本発明においては、上記制御手段は、限界接近時又は単一燃料運転限界接近時は、上記第１領域では、上記タービン回転数の増加に対してポート供給の割合が第３増大率で増大し、上記第２領域では、上記タービン回転数の増加に対してポート供給の割合が上記第３増大率より大きい第４増大率で増大するように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、タービン回転数が許容回転数により近い第２領域では第１領域に比べてタービン回転数の増加が同じでも排気エネルギがより大きく低減される。そのため、第２領域では、タービン回転数が確実に減少に転じ、タービンの過回転がより一層確実に防止される。

本発明においては、上記制御手段は、上記ポート供給の割合が増大した結果、上記タービン回転数が上記閾値回転数を下回ったときは、ポート供給と筒内供給との比率が上記基準比率に戻るように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することが好ましい。

この構成によれば、排気エネルギの低減によりタービン回転数が低下して許容回転数から遠ざかったときは、変化させたポート供給と筒内供給との比率を通常運転中の基準比率に戻すので、過剰な排気エネルギの低減が免れる。

本発明によれば、燃焼熱及びリーン限界が相違する２種類の燃料を併用してリーン運転を行う過給機付きエンジンにおいて、ウェイストゲートやスロットル弁を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービンの過回転を確実に防止できる過給機付きエンジンの燃料制御装置が提供される。

本発明の第１の実施形態に係るシリーズ式ハイブリッド車両のブロック構成図である。 上記車両に搭載される過給機付きエンジンの制御系の構成図である。 上記過給機付きエンジンへの燃料供給系のブロック構成図である。 上記過給機付きエンジンの基本制御動作の一例を示すフローチャートである。 上記過給機付きエンジンの空気過剰率λとＮＯｘ発生量との関係を示す特性図である。 上記過給機付きエンジンの空気過剰率λと熱効率η（左目盛り）及びトルクＴ（右目盛り）との関係を示す特性図である。 上記過給機付きエンジンのタービン過回転防止制御動作の一例を示すフローチャートである。 上記過回転防止制御動作で用いるマップの説明図である。 上記過回転防止制御動作の作用を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るタービン過回転防止制御動作の一例を示すフローチャートである。 上記第２実施形態の過回転防止制御動作で用いるマップの説明図である。

以下、図面に基き本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
（１）全体構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシリーズ式ハイブリッド車両１のブロック構成図である。車両１は、内燃機関であるエンジン１０と、発電機２０と、バッテリ３０と、走行用の駆動モータ４０とを備える。エンジン１０は発電機２０を駆動して発電させるための発電用エンジンであり、水素タンク７０に貯留されている水素（詳しくは水素ガス、本発明の「第１燃料」に相当）とＣＮＧタンク２７０に貯留されているＣＮＧ（圧縮天然ガス、本発明の「第２燃料」に相当）とを燃料として併用する気体燃料エンジンである。水素タンク７０は圧縮された高圧の水素ガスを貯留し、ＣＮＧタンク２７０は圧縮された高圧の天然ガスを貯留する。ＣＮＧは水素より燃焼熱が大きくかつリーン限界が低い（リーン限界の空気過剰率λが小さい）気体燃料である。車両１の走行は常に駆動モータ４０で行われ、駆動モータ４０に発電機２０及び／又はバッテリ３０からインバータ５０を介して電力が供給される。

発電機２０は、回転軸（図示せず）がエンジン１０の出力軸（図３に示すエキセントリックシャフト１３）に連結され、エンジン１０で駆動されて駆動モータ４０を駆動させるための電力を発電するジェネレータとしての機能の他、エンジン１０に駆動力を付与してエンジン１０を始動させるスタータモータとしての機能を有する。

具体的に、発電機２０は、図示しないが、回転軸と連動して回転するロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを備え、ロータに磁界を発生させるためのフィールドコイルが巻装され、ステータに磁界を発生させるための三相コイルが巻装される。上記フィールドコイル及び三相コイルはそれぞれ個別にインバータ５０に接続され、ロータが回転軸ひいてはエンジン１０の出力軸によって回転されると、発電機２０は電力を発電するジェネレータとして機能し、インバータ５０から三相コイルに電流が印加されると、発電機２０はトルクを発生するモータとして機能する。

発電時は、インバータ５０からフィールドコイルに電流が印加され、それによって発生する磁界の中をロータが回転することにより、ステータの三相コイルに誘導電流が発生する。発電量は、フィールドコイルへの印加電流の増減によって調節され、フィールドコイルへの印加電流が高く磁束密度が高いほど発電量が多くなる。

バッテリ３０は、比較的、高電圧、大容量のバッテリであり、発電機２０で発電された電力を蓄電する他、車両１の外部電源による充電が可能である。

駆動モータ４０は、発電機２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力の少なくとも一方の電力を用いて駆動され、駆動モータ４０の駆動力が差動装置６０を介して駆動輪（左右の前輪）６１に伝達されて車両１が走行する。駆動モータ４０は、車両１の減速時は、ジェネレータとして機能し、駆動モータ４０で発電された電力はバッテリ３０に蓄電される。

発電機２０、バッテリ３０、及び駆動モータ４０の間にインバータ５０が介設され、このインバータ５０を介して発電機２０の発電電力がバッテリ３０及び駆動モータ４０の少なくとも一方に供給され、また、このインバータ５０を介してバッテリ３０の蓄電電力が駆動モータ４０及びスタータモータとしての発電機２０に供給される。

図２に示すように、エンジン１０は、ツインロータ式のロータリピストンエンジンであり、２つのロータハウジング１１と図示しない３つのサイドハウジングとが交互に重ね合わされてエンジン本体が構成される。

図２において、２つのロータハウジング１１は展開された状態で描かれ、２つのロータハウジング１１の中央部にそれぞれ描かれるエキセントリックシャフト１３は共通する単一のものであり、吸気通路１４及び排気通路１５に描かれる矢印は吸気及び排気の流れを示す。

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それぞれ繭状のロータ収容室（本発明の「気筒」に相当）１１ａが形成され、各ロータ収容室１１ａに概略三角形状のロータ１２が収容される。ロータ１２は、三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、上記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当接することにより、ロータ収容室１１ａに３つの作動室を画成し、その状態で、エキセントリックシャフト１３の周りで自転しつつ、エキセントリックシャフト１３の周りを公転する。ロータ１２が１回転する間に、３つの作動室がトロコイド内周面に沿って移動し、各作動室で、吸気、圧縮、膨張、及び排気の各行程が行われ、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から取り出される。

ロータ収容室１１ａに吸気通路１４及び排気通路１５が接続される。吸気通路１４は、上流側は１つの単路であるが、下流側は２つの分岐路に分岐し、各分岐路がそれぞれ各ロータハウジング１１の吸気行程が行われる作動室に連通するように接続される。排気通路１５は、下流側は１つの単路であるが、上流側は２つの分岐路に分岐し、各分岐路がそれぞれ各ロータハウジング１１の排気行程が行われる作動室に連通するように接続される。

吸気通路１４の上流側の単路にスロットル弁１６が配設される。スロットル弁１６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により駆動されて開度（スロットル開度）が調節され、吸気通路１４の流通面積、すなわちエンジン１０の吸入空気量（吸気量）を調節する。

吸気通路１４の下流側の分岐路にそれぞれポート噴射インジェクタ１７，２１７が配設される。これらのうち、インジェクタ１７は、水素タンク７０から供給される水素を各ロータハウジング１１の吸気ポートに噴射、つまりポート噴射（本発明の「ポート供給」に相当）する水素用ポート噴射インジェクタ（本発明の「第１燃料供給手段」に相当）であり、インジェクタ２１７は、ＣＮＧタンク２７０から供給されるＣＮＧを各ロータハウジング１１の吸気ポートにポート噴射するＣＮＧ用ポート噴射インジェクタ（本発明の「第２燃料供給手段」に相当）である。上記インジェクタ１７，２１７で噴射された水素又はＣＮＧは空気と混合された予混合状態で各ロータハウジング１１の吸気行程が行われる作動室に供給される。

各ロータハウジング１１にそれぞれ直噴インジェクタ１８，２１８が配設される。これらのうち、インジェクタ１８は、水素タンク７０から供給される水素を各ロータハウジング１１の吸気行程が行われる作動室内に直接噴射、つまり筒内噴射（本発明の「筒内供給」に相当）する水素用直噴インジェクタ（本発明の「第１燃料供給手段」に相当）であり、インジェクタ２１８は、ＣＮＧタンク２７０から供給されるＣＮＧを各ロータハウジング１１の吸気行程が行われる作動室内に直接筒内噴射するＣＮＧ用直噴インジェクタ（本発明の「第２燃料供給手段」に相当）である。

本実施形態では、エンジン１０の通常運転中は、専ら、直噴インジェクタ１８，２１８による筒内噴射のみが行われる。言い換えると、ポート噴射と筒内噴射とが０／１００の比率（本発明の「基準比率」に相当）で行われる。

各ロータハウジング１１にそれぞれリーディング側及びトレーリング側の２つの点火プラグ１９が配設される。点火プラグ１９は、ポート噴射インジェクタ１７，２１７や直噴インジェクタ１８，２１８で噴射された水素及びＣＮＧと空気との混合気に火花点火するものである。

排気通路１５の下流側の単路に排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒８１，８２が配設される。これらのうち、上流側の排気ガス浄化触媒８１は三元触媒であり、下流側の排気ガス浄化触媒８２はＮＯｘ吸蔵還元触媒である。

排気通路１５の下流側の単路の三元触媒８１よりも上流にターボ過給機３００のタービンホイール（以下単に「タービン」という）３０１が配置され、吸気通路１４の上流側の単路のスロットル弁１６よりも下流にターボ過給機３００のコンプレッサホイール（同じく「コンプレッサ」という）３０２が配置され、上記タービン３０１とコンプレッサ３０２とが相互に連結軸３０３で連結される。図示しないが、ターボ過給機３００は、タービン３０１の近傍に、排気ガスの一部をバイパスさせるウェイストゲートを有する。

本実施形態では、エンジン１０は、図示しない連通ポート及び連通制御弁により、ミラーサイクル化がなされている。すなわち、連通ポートは、２つのロータハウジング１１に挟まれたサイドハウジングに形成され、２つのロータ収容室１１ａを連通する。連通制御弁は、連通ポートに設けられたバタフライ弁であり、連通ポートを開閉する。連通制御弁が開くと、一方のロータ収容室１１ａの圧縮行程の作動室と、他方のロータ収容室１１ａの吸気行程の作動室とが連通し、圧縮行程の作動室から吸気行程の作動室に吸気の一部が押し出される。そのため、連通制御弁が閉じるまでは、圧縮ストロークがデッドストロークとなって有効圧縮比が低下する。これにより、レシプロエンジンで吸気弁の閉弁時期を遅角させるのと同様、ミラーサイクル化がなされる。併せて、スロットル弁１６の開度を大き目に設定することにより、ポンプ損失の低減が図られる。

図３に示すように、水素タンク７０と水素用ポート噴射インジェクタ１７及び直噴インジェクタ１８とを連絡する水素燃料配管１２０と、ＣＮＧタンク２７０とＣＮＧ用ポート噴射インジェクタ２１７及び直噴インジェクタ２１８とを連絡するＣＮＧ燃料配管２２０とが備えられ、水素燃料配管１２０上に、水素タンク７０内の水素の圧力を減圧する水素用レギュレータ１０９と、水素用レギュレータ１０９で減圧された後の水素の圧力を検出する水素圧力センサ１１１とが設けられ、ＣＮＧ燃料配管２２０上に、ＣＮＧタンク２７０内のＣＮＧの圧力を減圧するＣＮＧ用レギュレータ２０９と、ＣＮＧ用レギュレータ２０９で減圧された後のＣＮＧの圧力を検出するＣＮＧ圧力センサ２１１とが設けられる。

（２）制御系
図２に示すように、上記エンジン１０の制御系にコントロールユニット１００が備えられる。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り、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭやＲＯＭ等により構成されてプログラムやデータ等を格納するメモリと、電気信号を入出力する入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを含む。

コントロールユニット１００に、バッテリ電流・電圧センサ１０１（図１参照）、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、タービン回転センサ１０７、エアフローセンサ１０８、バッテリ温度センサ１１０、水素圧力センサ１１１（図３参照）、及びＣＮＧ圧力センサ２１１（図３参照）等からの検出信号が入力される。

バッテリ電流・電圧センサ１０１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。アクセル開度センサ１０２は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）を検出する。車速センサ１０３は、車両１の走行速度を検出する。回転角センサ１０４は、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。この回転角センサ１０４は、エンジン１０の回転を検出するエンジン回転センサを兼ねる。空燃比センサ１０５は、エンジン１０の排気ガスの空燃比を検出する。エンジン水温センサ１０６は、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）に設けられ、ウォータジャケット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。タービン回転センサ（本発明の「タービン回転数検出手段」に相当）１０７は、過給機３００のタービン３０１の回転（タービン回転）を検出する。エアフローセンサ１０８は、エンジン１０に吸入される空気量を検出する。バッテリ温度センサ１１０は、バッテリ３０の温度を検出する。水素圧力センサ１１１及びＣＮＧ圧力センサ２１１は、それぞれ、上述のように、レギュレータ１０９，２０９で減圧後の水素圧力及びＣＮＧ圧力を検出する。

コントロールユニット１００は、上記検出信号に基き、ポート噴射インジェクタ１７，２１７、直噴インジェクタ１８，２１８、点火プラグ１９、及びスロットル弁アクチュエータ９０に制御信号を出力してエンジン１０の運転制御を行い（図１参照）、インバータ５０に制御信号を出力して発電機２０、バッテリ３０、及び駆動モータ４０の電力制御を行い（図１参照）、レギュレータ１０９，２０９に制御信号を出力してエンジン１０に供給する水素及びＣＮＧの圧力制御を行う（図３参照）。また、コントロールユニット１００は、基本的に、エンジン１０の通常運転中は、空気過剰率をリーン限界に近い所定の空気過剰率に設定し、直噴インジェクタ１８，２１８のみから水素及びＣＮＧを噴射（筒内噴射）させる。

（３）制御動作
図４は、コントロールユニット１００が行うエンジン１０の基本制御動作の一例を示すフローチャートである。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１で、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、エンジン回転Ｎｅ、及びバッテリＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等を読み込み、ステップＳ２で、車速及びアクセル開度に基き駆動モータ４０に対する要求出力を計算し、ステップＳ３で、上記要求出力及びバッテリＳＯＣに基きエンジン１０に対する要求出力を計算する。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ４で、計算したエンジン１０に対する要求出力からエンジン１０を起動する必要があるか否かを判定し、ＮＯの場合、つまりエンジン１０を起動しなくてもバッテリ３０の蓄電電力のみを供給すれば駆動モータ４０に対する要求出力が達成される場合は、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ４でＹＥＳの場合、つまりエンジン１０が発電機２０を駆動して発電させなければ（言い換えると発電機２０の発電電力も供給しなければ）駆動モータ４０に対する要求出力が達成されない場合は、コントロールユニット１００は、ステップＳ５で、水素及びＣＮＧの両燃料共残量があるか否かを判定し（この判定は水素圧力センサ１１１及びＣＮＧ圧力センサ２１１の検出値に基き行うことができる）、ＮＯの場合、ステップＳ７で、ＣＮＧがないか否かを判定し、これらの結果から、ステップＳ５でＹＥＳの場合、つまり水素及びＣＮＧの両燃料共残量がある場合は、ステップＳ６に進み、ステップＳ７でＹＥＳの場合、つまりＣＮＧがない（水素のみある）場合は、ステップＳ８に進み、ステップＳ７でＮＯの場合、つまり水素がない（ＣＮＧのみある）場合は、ステップＳ９に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ６で、水素とＣＮＧとの比率（より詳しくは体積比率、以下同様）を５０／５０とし、空気過剰率をリーン限界に近い空気過剰率（λ＝１．８）に設定し、ポート噴射と筒内噴射との比率を０／１００（つまり基準比率）として直噴インジェクタ１８，２１８による筒内噴射のみ行い、点火プラグ１９による点火を開始する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ８で、水素とＣＮＧとの比率を１００／０とし、空気過剰率をリーン限界に近い空気過剰率（λ＝２．２）に設定し、ポート噴射と筒内噴射との比率を０／１００として直噴インジェクタ１８，２１８による筒内噴射のみ行い、点火プラグ１９による点火を開始する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ９で、水素とＣＮＧとの比率を０／１００とし、空気過剰率をリーン限界に近い空気過剰率（λ＝１．５）に設定し、ポート噴射と筒内噴射との比率を０／１００として直噴インジェクタ１８，２１８による筒内噴射のみ行い、点火プラグ１９による点火を開始する。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ１０で、エンジン１０の目標回転を２０００ｒｐｍ（ＮＡ）とし、ステップＳ３で算出したエンジン１０に対する要求出力と、ステップＳ６、Ｓ８、又はＳ９で設定した燃料割合（水素とＣＮＧとの比率）とに応じたターボ過給機３００による目標過給圧を設定し、このエンジン１０の基本制御動作を終了する。

図５及び図６に、エンジン１０の空気過剰率λとＮＯｘ発生量、熱効率η、及びトルクＴとの関係を示す。各ラインは、筒内噴射のみ、２０００ｒｐｍ（ＮＡ）での全負荷ラインである。

図中の符号（ｉ）は、水素とＣＮＧとの比率＝５０／５０、λ＝１．８のポイント（ステップＳ６）、図中の符号（ｉｉ）は、水素とＣＮＧとの比率＝１００／０、λ＝２．２のポイント（ステップＳ８）、図中の符号（ｉｉｉ）は、水素とＣＮＧとの比率＝０／１００、λ＝１．５のポイント（ステップＳ９）である。ポイント（ｉｉｉ）の熱効率η以外は、ステップＳ６，Ｓ８，Ｓ９間で、ＮＯｘ発生量、熱効率η、及びトルクＴが揃っている。もっとも、ポイント（ｉｉｉ）についても、熱効率ηは低いがトルクＴがポイント（ｉ），（ｉｉ）と揃っている。

この状態において、ステップＳ１０で設定した目標過給圧でエンジン１０が過給されると、ポイント（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）のいずれにおいても、熱効率η及びトルクＴが高められる。

図７は、コントロールユニット１００が行うエンジン１０のタービン過回転防止制御動作の一例を示すフローチャートである。この制御動作は、図４の基本制御動作において、水素及びＣＮＧの両燃料共残量があり（ステップＳ５でＹＥＳ）、水素とＣＮＧとの比率を５０／５０（本発明の「基準比率」に相当）とし、空気過剰率をリーン限界に近いλ＝１．８に設定して（ステップＳ６）、エンジン１０を通常運転していることを前提とする。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２１で、タービン回転センサ１０７を介してタービン回転を検出し、ステップＳ２２で、タービン回転数Ｎｔが設定回転数Ｎｔ２以上か否かを判定し、ＮＯの場合、ステップＳ２３で、タービン回転数Ｎｔが基準回転数Ｎｔｏを超えかつ設定回転数Ｎｔ２未満か否かを判定し、これらの結果から、ステップＳ２２でＹＥＳの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ≧設定回転数Ｎｔ２の場合は、ステップＳ２６に進み、ステップＳ２３でＹＥＳの場合、つまり基準回転数Ｎｔｏ＜タービン回転数Ｎｔ＜設定回転数Ｎｔ２の場合は、ステップＳ２５に進み、ステップＳ２３でＮＯの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ≦基準回転数Ｎｔｏの場合は、ステップＳ２４に進む。

ここで、図８に示すように、設定回転数Ｎｔ２はタービン回転数Ｎｔの限界点である許容回転数Ｎｔｍａｘより低い所定の回転数であり、基準回転数Ｎｔｏは上記設定回転数Ｎｔ２より低い所定の回転数である。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２６で、水素とＣＮＧとの比率をマップから決定し、より詳しくは、急勾配（本発明の「第２増大率」に相当）で水素の割合を増大し、ステップＳ２７に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２５で、水素とＣＮＧとの比率をマップから決定し、より詳しくは、低勾配（本発明の「第１増大率」に相当）で水素の割合を増大し、ステップＳ２７に進む。

具体的に、コントロールユニット１００は、図８に示すようなマップを格納しており、このマップにタービン回転数Ｎｔを当て嵌めることにより、水素とＣＮＧとの比率を決定する。例えば、ステップＳ２６では、Ｎｔ≧Ｎｔ２であるから、タービン回転数Ｎｔは第２領域Ｒ２にあり、図示するように、タービン回転数Ｎｔの増加に対して水素の割合が相対的に大きい増大率（急勾配）で増大する。これに対し、ステップＳ２５では、Ｎｔｏ＜Ｎｔ＜Ｎｔ２であるから、タービン回転数Ｎｔは第１領域Ｒ１にあり、図示するように、タービン回転数Ｎｔの増加に対して水素の割合が相対的に小さい増大率（低勾配）で増大する。

本実施形態において、タービン回転数Ｎｔが基準回転数Ｎｔｏを超えている状態を「限界接近時」という。

図８から明らかなように、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２においては、タービン回転数Ｎｔが高いほど水素の割合が増大し、第２領域Ｒ２は第１領域Ｒ１よりも水素の割合が増大する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２４で、水素とＣＮＧとの比率を５０／５０とし、ステップＳ２１にリターンする。

ステップＳ２４では、Ｎｔ≦Ｎｔｏであるから、タービン回転数Ｎｔは図８の第３領域Ｒ３〜第４領域Ｒ４にあり、図示するように、水素とＣＮＧとの比率が５０／５０に維持される。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２７で、タービン回転が上昇しているか否かを判定し、ＹＥＳの場合は、ステップＳ２２に戻り、ＮＯの場合、つまりタービン回転が減少に転じているときは、ステップＳ２８で、タービン回転数Ｎｔが閾値回転数Ｎｔ１を下回ったか否かを判定する。

ここで、図８に示すように、閾値回転数Ｎｔ１は上記基準回転数Ｎｔｏより低い所定の回転数である。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２８でＮＯの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ≧閾値回転数Ｎｔ１の場合（タービン回転数Ｎｔが図８の第３領域Ｒ３〜第１領域Ｒ１〜第２領域Ｒ２にある場合）は、ステップＳ２８に戻り、ステップＳ２８でＹＥＳの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ＜閾値回転数Ｎｔ１の場合（タービン回転数Ｎｔが図８の第４領域Ｒ４にある場合）は、ステップＳ２９で、水素とＣＮＧとの比率を徐々に５０／５０（つまり基準比率）に戻し、ステップＳ２１にリターンする。

図９は、図７の制御動作中のタービン回転数Ｎｔの時間変化を示すタイムチャートである。

時刻ｔ１までは、タービン回転数Ｎｔは上昇するも基準回転数Ｎｔｏ以下であり（ステップＳ２３でＮＯ）、水素とＣＮＧとの比率が５０／５０に維持される（ステップＳ２４）。

時刻ｔ１に、タービン回転数Ｎｔが基準回転数Ｎｔｏを超えると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、水素の割合が低勾配で増大し（ステップＳ２５）、タービン回転数Ｎｔの上昇速度が鈍化する。

それでも、タービン回転数Ｎｔが上昇を続け（ステップＳ２７でＹＥＳ）、時刻ｔ２に、設定回転数Ｎｔ２以上となると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、水素の割合が急勾配で増大し（ステップＳ２６）、タービン回転数Ｎｔの上昇速度がさらに鈍化する。

その結果、タービン回転数Ｎｔが減少に転じ（ステップＳ２７でＮＯ）、タービン回転数Ｎｔの限界点である許容回転数Ｎｔｍａｘを超えることが防止される。

タービン回転数Ｎｔが減少を続け、時刻ｔ３に、閾値回転数Ｎｔ１を下回ると（ステップＳ２８でＹＥＳ）、水素とＣＮＧとの比率が徐々に５０／５０に戻され（ステップＳ２９）、それに伴い、タービン回転数Ｎｔの減少速度が鈍化し、やがてタービン回転数Ｎｔが再び上昇に転じる。

（４）作用等
以上のように、本実施形態では、排気通路１５に配置されるタービン３０１と吸気通路１４に配置されるコンプレッサ３０２とを有するターボ過給機３００を備える過給機付きエンジン１０の燃料制御装置において、次のような特徴的構成を採用した。

すなわち、水素をエンジン１０に供給する水素用ポート噴射インジェクタ１７及び水素用直噴インジェクタ１８と、水素より燃焼熱が大きくかつリーン限界が低いＣＮＧをエンジン１０に供給するＣＮＧ用ポート噴射インジェクタ２１７及びＣＮＧ用直噴インジェクタ２１８と、上記タービン３０１の回転数を検出するタービン回転センサ１０７と、上記タービン回転センサ１０７で検出されるタービン回転数Ｎｔが所定の許容回転数Ｎｔｍａｘ以下となるように上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御するコントロールユニット１００とを備える。

上記コントロールユニット１００は、通常運転中は、水素とＣＮＧとが５０／５０の比率で併用され、かつ空気過剰率λがリーン限界に近い１．８に設定されると共に（ステップＳ６）、上記タービン回転数Ｎｔが上記許容回転数Ｎｔｍａｘより低い所定の基準回転数Ｎｔｏを超えた限界接近時は（ステップＳ２３でＹＥＳ）、水素の割合が増大しＣＮＧの割合が減少するように、上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。

この構成によれば、水素とＣＮＧとを併用してリーン運転中に、タービン回転数Ｎｔが上昇して許容回転数Ｎｔｍａｘに近づいたときは、単純にエンジン１０への燃料噴射量を減量するのではなく、水素とＣＮＧとの比率を変化させる。具体的に、燃焼熱が相対的に小さくリーン限界が相対的に高い水素の割合を増大し、燃焼熱が相対的に大きくリーン限界が相対的に低いＣＮＧの割合を減少する。

これにより、ＣＮＧの割合は減少するが水素の割合が増大するから、燃料トータルの燃焼熱の急減が回避されて、排気熱量の大幅低下が防止される。また、リーン限界が相対的に高い水素の割合が増大するから、燃料トータルのリーン限界が高くなって、通常運転中のリーン空燃比が維持されつつ、失火が防止される。その結果、排気エネルギひいてはタービン回転数Ｎｔの急減、ないし過給圧の大幅低下が回避される。

その上で、燃焼熱が相対的に小さく、したがって排気熱量が相対的に小さい水素の割合が増大し、逆に、燃焼熱が相対的に大きく、したがって排気熱量が相対的に大きいＣＮＧの割合が減少するので、排気エネルギが確実に低減し、タービン回転数Ｎｔの上昇が確実に抑制される。

以上により、本実施形態によれば、ウェイストゲートやスロットル弁１６を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービン３０１の過回転を確実に防止できる過給機付きエンジン１０の燃料制御装置が提供される。

本実施形態では、上記コントロールユニット１００は、限界接近時は（言い換えると第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２においては）、上記タービン回転数Ｎｔが高いほど水素の割合が増大するように、上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する。

この構成によれば、タービン回転数Ｎｔが許容回転数Ｎｔｍａｘに近づくにつれて、排気エネルギがより確実に低減し、タービン回転数Ｎｔの上昇がより確実に抑制され、タービン３０１の過回転がより確実に防止される。

本実施形態では、上記コントロールユニット１００は、限界接近時は（ステップＳ２３でＹＥＳ）、上記タービン回転数Ｎｔが上記基準回転数Ｎｔｏを超えかつ上記基準回転数Ｎｔｏより高い所定の設定回転数Ｎｔ２未満の第１領域Ｒ１では、上記タービン回転数Ｎｔの増加に対して水素の割合が低勾配で増大し（ステップＳ２５）、上記タービン回転数Ｎｔが上記設定回転数Ｎｔ２以上かつ上記許容回転数Ｎｔｍａｘ以下の第２領域Ｒ２では、上記タービン回転数Ｎｔの増加に対して水素の割合が急勾配で増大するように（ステップＳ２６）、上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する。

この構成によれば、基準回転数Ｎｔｏと許容回転数Ｎｔｍａｘとの間に第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが設けられ、タービン回転数Ｎｔが許容回転数Ｎｔｍａｘにより近い第２領域Ｒ２では第１領域Ｒ１に比べてタービン回転数Ｎｔの増加が同じでも排気エネルギがより大きく低減される。そのため、第２領域Ｒ２では、タービン回転数Ｎｔが確実に減少に転じ（ステップＳ２７でＮＯ）、タービン３０１の過回転がより一層確実に防止される。

本実施形態では、上記コントロールユニット１００は、ステップＳ２５，Ｓ２６で水素の割合が増大した結果、上記タービン回転数Ｎｔが上記基準回転数Ｎｔｏより低い所定の閾値回転数Ｎｔ１を下回ったときは（ステップＳ２８でＹＥＳ）、水素とＣＮＧとの比率が５０／５０の比率に戻るように（ステップＳ２９）、上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する。

この構成によれば、排気エネルギの低減によりタービン回転数Ｎｔが低下して許容回転数Ｎｔｍａｘから遠ざかったときは、ステップＳ２５，Ｓ２６で変化させた水素とＣＮＧとの比率を通常運転中の５０／５０の比率に戻すので、過剰な排気エネルギの低減が免れる。

＜第２の実施形態＞
次に、図１０及び図１１を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。この第２実施形態は、エンジン１０のタービン過回転防止制御動作が、図４の基本制御動作のステップＳ６ではなくステップＳ８又はＳ９でエンジン１０を通常運転していることを前提とする点で、第１実施形態と相違し、その他の点は第１実施形態と同様である。第１実施形態と同じ又は類似の構成要素には同じ符号を用い、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、第２実施形態の特徴部分のみ説明を加える。

水素及びＣＮＧのうち、いずれか一方の気体燃料がなくなったときは（ステップＳ５でＮＯ）、残った他方の気体燃料でエンジン１０を運転する他はない（ステップＳ８における水素のみでの運転又はステップＳ９におけるＣＮＧのみでの運転）。ただし、その場合は、タービン３０１の過回転防止のために、第１実施形態のステップＳ２５，Ｓ２６のように、水素とＣＮＧとの比率を変えることができない。

また、エンジン１０の通常運転中は、空気過剰率がリーン限界に近い所定の空気過剰率に設定されるため、単純に燃料だけを減量すると、空燃比（ないし空気過剰率）がリーン限界を超えてしまい、失火の懸念がある。それを回避するためには、燃料と一緒に吸気量も減量する必要があり、そのためにはスロットル弁１６を絞ればよいが、ポンプ損失が増えて効率が低下する。

そこで、この第２実施形態では、気体燃料の場合、ポート噴射を行うと、気体燃料の体積分、吸気量（本実施形態ではロータハウジング１１の吸気行程が行われる作動室への吸気の供給量）が減量することに着目し、タービン３０１の過回転防止のために、ポート噴射の割合を増大し、筒内噴射の割合を減少するようにした。つまり、第１実施形態が特徴とする水素／ＣＮＧの比率の変更に代えて、ポート噴射／筒内噴射の比率の変更を行うようにした。これにより、スロットル弁１６を絞ることなく、燃料と同時に吸気量も減量でき、リーン空燃比を維持しつつ、失火を防止できる。かつ、排気エネルギの低減、及びタービン３０１の過回転防止が図られる。

図１０は、この第２実施形態でコントロールユニット１００が行うエンジン１０のタービン過回転防止制御動作の一例を示すフローチャートである。この制御動作は、図４の基本制御動作において、水素及びＣＮＧのいずれか一方の燃料残量がなく（ステップＳ５でＮＯ）、ポート噴射と筒内噴射との比率を０／１００（つまり基準比率）として筒内噴射のみ行い、水素のみでエンジン１０を通常運転（ステップＳ８）又はＣＮＧのみでエンジン１０を通常運転（ステップＳ９）していることを前提とする。

コントロールユニット１００は、ステップＳ３１で、タービン回転センサ１０７を介してタービン回転を検出し、ステップＳ３２で、タービン回転数Ｎｔが設定回転数Ｎｔ２以上か否かを判定し、ＮＯの場合、ステップＳ３３で、タービン回転数Ｎｔが基準回転数Ｎｔｏを超えかつ設定回転数Ｎｔ２未満か否かを判定し、これらの結果から、ステップＳ３２でＹＥＳの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ≧設定回転数Ｎｔ２の場合は、ステップＳ３６に進み、ステップＳ３３でＹＥＳの場合、つまり基準回転数Ｎｔｏ＜タービン回転数Ｎｔ＜設定回転数Ｎｔ２の場合は、ステップＳ３５に進み、ステップＳ３３でＮＯの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ≦基準回転数Ｎｔｏの場合は、ステップＳ３４に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ３６で、ポート噴射と筒内噴射との比率をマップから決定し、より詳しくは、急勾配（本発明の「第４増大率」に相当）でポート噴射の割合を増大し、ステップＳ３７に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ３５で、ポート噴射と筒内噴射との比率をマップから決定し、より詳しくは、低勾配（本発明の「第３増大率」に相当）でポート噴射の割合を増大し、ステップＳ３７に進む。

具体的に、コントロールユニット１００は、図１１に示すようなマップを格納しており、このマップにタービン回転数Ｎｔを当て嵌めることにより、ポート噴射と筒内噴射との比率を決定する。例えば、ステップＳ３６では、Ｎｔ≧Ｎｔ２であるから、タービン回転数Ｎｔは第２領域Ｒ２にあり、図示するように、タービン回転数Ｎｔの増加に対してポート噴射の割合が相対的に大きい増大率（急勾配）で増大する。これに対し、ステップＳ３５では、Ｎｔｏ＜Ｎｔ＜Ｎｔ２であるから、タービン回転数Ｎｔは第１領域Ｒ１にあり、図示するように、タービン回転数Ｎｔの増加に対してポート噴射の割合が相対的に小さい増大率（低勾配）で増大する。

第２実施形態において、タービン回転数Ｎｔが基準回転数Ｎｔｏを超えている状態を「単一燃料運転限界接近時」という。

図１１から明らかなように、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２においては、タービン回転数Ｎｔが高いほどポート噴射の割合が増大し、第２領域Ｒ２は第１領域Ｒ１よりもポート噴射の割合が増大する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ３４で、ポート噴射と筒内噴射との比率を０／１００（すなわち筒内噴射のみ）とし、ステップＳ３１にリターンする。

ステップＳ３４では、Ｎｔ≦Ｎｔｏであるから、タービン回転数Ｎｔは図１１の第３領域Ｒ３〜第４領域Ｒ４にあり、図示するように、ポート噴射と筒内噴射との比率が０／１００に維持される。

コントロールユニット１００は、ステップＳ３７で、タービン回転が上昇しているか否かを判定し、ＹＥＳの場合は、ステップＳ３２に戻り、ＮＯの場合、つまりタービン回転が減少に転じているときは、ステップＳ３８で、タービン回転数Ｎｔが閾値回転数Ｎｔ１を下回ったか否かを判定する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ３８でＮＯの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ≧閾値回転数Ｎｔ１の場合（タービン回転数Ｎｔが図１１の第３領域Ｒ３〜第１領域Ｒ１〜第２領域Ｒ２にある場合）は、ステップＳ３８に戻り、ステップＳ３８でＹＥＳの場合、つまりタービン回転数Ｎｔ＜閾値回転数Ｎｔ１の場合（タービン回転数Ｎｔが図１１の第４領域Ｒ４にある場合）は、ステップＳ３９で、ポート噴射と筒内噴射との比率を徐々に０／１００（つまり基準比率）に戻し（言い換えると徐々にポート噴射量を減じ筒内噴射のみに戻し）、ステップＳ３１にリターンする。

図１０の制御動作中のタービン回転数Ｎｔの時間変化は第１実施形態と同様である。

すなわち、図９において、時刻ｔ１までは、タービン回転数Ｎｔは上昇するも基準回転数Ｎｔｏ以下であり（ステップＳ３３でＮＯ）、ポート噴射と筒内噴射との比率が０／１００に維持される（ステップＳ３４）。

時刻ｔ１に、タービン回転数Ｎｔが基準回転数Ｎｔｏを超えると（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ポート噴射の割合が低勾配で増大し（ステップＳ３５）、タービン回転数Ｎｔの上昇速度が鈍化する。

それでも、タービン回転数Ｎｔが上昇を続け（ステップＳ３７でＹＥＳ）、時刻ｔ２に、設定回転数Ｎｔ２以上となると（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ポート噴射の割合が急勾配で増大し（ステップＳ３６）、タービン回転数Ｎｔの上昇速度がさらに鈍化する。

その結果、タービン回転数Ｎｔが減少に転じ（ステップＳ３７でＮＯ）、タービン回転数Ｎｔの限界点である許容回転数Ｎｔｍａｘを超えることが防止される。

タービン回転数Ｎｔが減少を続け、時刻ｔ３に、閾値回転数Ｎｔ１を下回ると（ステップＳ３８でＹＥＳ）、ポート噴射と筒内噴射との比率が徐々に０／１００に戻され（ステップＳ３９）、それに伴い、タービン回転数Ｎｔの減少速度が鈍化し、やがてタービン回転数Ｎｔが再び上昇に転じる。

以上のように、本実施形態では、水素及びＣＮＧはいずれも気体燃料であり、上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８はそれぞれ燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射及び吸気行程が行われる作動室内に直接噴射する筒内噴射が可能に構成され、上記コントロールユニット１００は、通常運転中は、上記ポート噴射と筒内噴射とが０／１００の比率で行われると共に（ステップＳ８，Ｓ９）、水素及びＣＮＧのいずれか一方がなくなり他方のみで運転中に上記タービン回転数Ｎｔが上記基準回転数Ｎｔｏを超えた単一燃料運転限界接近時は（ステップＳ３３でＹＥＳ）、上記ポート噴射の割合が増大し筒内噴射の割合が減少するように、上記水素用インジェクタ１７，１８又はＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する（ステップＳ３５，Ｓ３６）。

この構成によれば、燃料が気体燃料である場合に、いずれか一方の燃料がなくなり他方の燃料のみで運転中に、タービン回転数Ｎｔが上昇して許容回転数Ｎｔｍａｘに近づいたときは、水素とＣＮＧとの比率を変化させることに代えて、他方の燃料のポート噴射と筒内噴射との比率を変化させることにより、ウェイストゲートやスロットル弁１６を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービン３０１の過回転を確実に防止できる。具体的に、ポート噴射の割合を増大し、筒内噴射の割合を減少することにより、吸気量が減量されるので、空燃比（ないし空気過剰率）がリーン限界を超えて失火が起きることが防止され、その結果、排気エネルギひいてはタービン回転数Ｎｔの急減、ないし過給圧の大幅低下が回避される。その上で、エンジン１０への燃料噴射量が減量されるので、排気エネルギが確実に低減し、タービン回転数Ｎｔの上昇が確実に抑制され、タービン３０１の過回転が確実に防止される。

本実施形態では、上記コントロールユニット１００は、単一燃料運転限界接近時は（言い換えると第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２においては）、上記タービン回転数Ｎｔが高いほどポート噴射の割合が増大するように、上記水素用インジェクタ１７，１８又はＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する。

この構成によれば、タービン回転数Ｎｔが許容回転数Ｎｔｍａｘに近づくにつれて、排気エネルギがより確実に低減し、タービン回転数Ｎｔの上昇がより確実に抑制され、タービン３０１の過回転がより確実に防止される。

本実施形態では、上記コントロールユニット１００は、単一燃料運転限界接近時は（ステップＳ３３でＹＥＳ）、上記第１領域Ｒ１では、上記タービン回転数Ｎｔの増加に対してポート噴射の割合が低勾配で増大し（ステップＳ３５）、上記第２領域Ｒ２では、上記タービン回転数Ｎｔの増加に対してポート噴射の割合が急勾配で増大するように（ステップＳ３６）、上記水素用インジェクタ１７，１８又はＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する。

この構成によれば、タービン回転数Ｎｔが許容回転数Ｎｔｍａｘにより近い第２領域Ｒ２では第１領域Ｒ１に比べてタービン回転数Ｎｔの増加が同じでも排気エネルギがより大きく低減される。そのため、第２領域Ｒ２では、タービン回転数Ｎｔが確実に減少に転じ（ステップＳ３７でＮＯ）、タービン３０１の過回転がより一層確実に防止される。

本実施形態では、上記コントロールユニット１００は、ステップＳ３５，Ｓ３６でポート噴射の割合が増大した結果、上記タービン回転数Ｎｔが上記閾値回転数Ｎｔ１を下回ったときは（ステップＳ３８でＹＥＳ）、ポート噴射と筒内噴射との比率が０／１００の比率に戻るように（ステップＳ３９）、上記水素用インジェクタ１７，１８又はＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する。

この構成によれば、排気エネルギの低減によりタービン回転数Ｎｔが低下して許容回転数Ｎｔｍａｘから遠ざかったときは、ステップＳ３５，Ｓ３６で変化させたポート噴射と筒内噴射との比率を通常運転中の０／１００の比率に戻すので、過剰な排気エネルギの低減が免れる。

＜他の実施形態＞
（１）以上、実施形態を挙げて本発明を詳しく説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、燃料は、気体燃料に限らず、液体燃料等でもよい。エンジンは、ロータリピストンエンジンに限らず、通常のレシプロエンジン等でもよい。車両は、シリーズ式ハイブリッド車両に限らず、パラレル式ハイブリッド車両でもよく、さらには、ハイブリッド車両に限らず、駆動モータを備えない、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関のみを備える、通常の車両等でもよい。上記実施形態で記述された種々の数値や材質や形状等はあくまでも例示であり、それらに限定されないことはいうまでもない。

（２）また、第１実施形態が特徴とする水素／ＣＮＧの比率の変更と共に、第２実施形態が特徴とするポート噴射／筒内噴射の比率の変更を同時に行ってもよい。

すなわち、その場合の実施形態では、排気通路１５に配置されるタービン３０１と吸気通路１４に配置されるコンプレッサ３０２とを有するターボ過給機３００を備える過給機付きエンジン１０の燃料制御装置において、水素をエンジン１０に供給する水素用ポート噴射インジェクタ１７及び水素用直噴インジェクタ１８と、水素より燃焼熱が大きくかつリーン限界が低いＣＮＧをエンジン１０に供給するＣＮＧ用ポート噴射インジェクタ２１７及びＣＮＧ用直噴インジェクタ２１８と、上記タービン３０１の回転数を検出するタービン回転センサ１０７と、上記タービン回転センサ１０７で検出されるタービン回転数Ｎｔが所定の許容回転数Ｎｔｍａｘ以下となるように上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御するコントロールユニット１００とを備え、水素及びＣＮＧはいずれも気体燃料であり、上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８はそれぞれ燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射及び吸気行程が行われる作動室内に直接噴射する筒内噴射が可能に構成され、上記コントロールユニット１００は、通常運転中は、水素とＣＮＧとが５０／５０の比率で併用され、空気過剰率λがリーン限界に近い１．８に設定され、かつ上記ポート噴射と筒内噴射とが０／１００の比率で行われると共に（ステップＳ６）、上記タービン回転数Ｎｔが上記許容回転数Ｎｔｍａｘより低い所定の基準回転数Ｎｔｏを超えた限界接近時は（ステップＳ２３でＹＥＳ）、水素の割合が増大しＣＮＧの割合が減少する（ステップＳ２５，Ｓ２６）と共に、上記ポート噴射の割合が増大し筒内噴射の割合が減少するように、上記水素用インジェクタ１７，１８及びＣＮＧ用インジェクタ２１７，２１８を制御する。

この構成によれば、燃料が気体燃料である場合は、水素とＣＮＧとの比率を変化させること以外に、燃料のポート噴射と筒内噴射との比率を変化させることによっても、ウェイストゲートやスロットル弁１６を用いずに、過給圧の大幅低下を回避しつつ、タービン３０１の過回転を確実に防止できる。具体的に、ポート噴射の割合を増大し、筒内噴射の割合を減少することにより、吸気量が減量されるので、空燃比（ないし空気過剰率）がリーン限界を超えて失火が起きることが防止され、その結果、排気エネルギひいてはタービン回転数Ｎｔの急減、ないし過給圧の大幅低下が回避される。その上で、エンジン１０への燃料供給量が減量されるので、排気エネルギが確実に低減し、タービン回転数Ｎｔの上昇が確実に抑制され、タービン３０１の過回転が確実に防止される。

（３）さらに、水素とＣＮＧとを併用しながら、第２実施形態が特徴とするポート噴射／筒内噴射の比率の変更だけを行ってもよい。

すなわち、その場合の実施形態では、排気通路１５に配置されるタービン３０１と吸気通路１４に配置されるコンプレッサ３０２とを有するターボ過給機３００を備える過給機付きエンジン１０の燃料制御装置において、第１燃料をエンジン１０に供給する第１燃料用インジェクタ１７，１８と、第２燃料をエンジン１０に供給する第２燃料用インジェクタ２１７，２１８と、上記タービン３０１の回転数を検出するタービン回転センサ１０７と、上記タービン回転センサ１０７で検出されるタービン回転数Ｎｔが所定の許容回転数Ｎｔｍａｘ以下となるように上記インジェクタ１７，１８，２１７，２１８を制御するコントロールユニット１００とを備え、第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、上記インジェクタ１７，１８，２１７，２１８はそれぞれ燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射及び筒内に直接噴射する筒内噴射が可能に構成され、上記コントロールユニット１００は、通常運転中は、第１燃料と第２燃料とが所定の比率で併用され、空気過剰率λがリーン限界に近い所定の空気過剰率に設定され、かつ上記ポート噴射と筒内噴射とが所定の比率で行われると共に、上記タービン回転数Ｎｔが上記許容回転数Ｎｔｍａｘより低い所定の基準回転数Ｎｔｏを超えた限界接近時は、上記ポート噴射の割合が増大し筒内噴射の割合が減少するように、上記インジェクタ１７，１８，２１７，２１８を制御する。

（４）さらには、もともと単一の燃料のみ用いつつ、第２実施形態が特徴とするポート噴射／筒内噴射の比率の変更を行ってもよい。

すなわち、その場合の実施形態では、排気通路１５に配置されるタービン３０１と吸気通路１４に配置されるコンプレッサ３０２とを有するターボ過給機３００を備える過給機付きエンジン１０の燃料制御装置において、燃料をエンジン１０に供給するインジェクタと、上記タービン３０１の回転数を検出するタービン回転センサ１０７と、上記タービン回転センサ１０７で検出されるタービン回転数Ｎｔが所定の許容回転数Ｎｔｍａｘ以下となるように上記インジェクタを制御するコントロールユニット１００とを備え、燃料は気体燃料であり、上記インジェクタは燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射及び筒内に直接噴射する筒内噴射が可能に構成され、上記コントロールユニット１００は、通常運転中は、空気過剰率λがリーン限界に近い所定の空気過剰率に設定され、かつ上記ポート噴射と筒内噴射とが所定の比率で行われると共に、上記タービン回転数Ｎｔが上記許容回転数Ｎｔｍａｘより低い所定の基準回転数Ｎｔｏを超えた限界接近時は、上記ポート噴射の割合が増大し筒内噴射の割合が減少するように、上記インジェクタ１７，１８，２１７，２１８を制御する。

１ 車両（シリーズ式ハイブリッド車両）
１０ エンジン（過給機付きエンジン）
１４ 吸気通路
１５ 排気通路
１７ 水素用ポート噴射インジェクタ（第１燃料供給手段／ポート供給）
１８ 水素用直噴インジェクタ（第１燃料供給手段／筒内供給）
７０ 水素タンク
１００ コントロールユニット（制御手段）
１０７ タービン回転センサ（タービン回転数検出手段）
２１７ ＣＮＧ用ポート噴射インジェクタ（第２燃料供給手段／ポート供給）
２１８ ＣＮＧ用直噴インジェクタ（第２燃料供給手段／筒内供給）
２７０ ＣＮＧタンク
３００ 過給機（ターボ過給機）
３０１ タービンホイール（タービン）
３０２ コンプレッサホイール（コンプレッサ）
Ｎｔ タービン回転数（タービンホイールの回転数）
Ｎｔｍａｘ 許容回転数（限界点）
Ｎｔｏ 基準回転数
Ｎｔ１ 閾値回転数
Ｎｔ２ 設定回転数
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域

Claims (14)

1. 排気通路に配置されるタービンホイールと吸気通路に配置されるコンプレッサホイールとを有する過給機を備える過給機付きエンジンの燃料制御装置であって、
   第１燃料をエンジンに供給する第１燃料供給手段と、
   上記第１燃料より燃焼熱が大きくかつリーン限界が低い第２燃料をエンジンに供給する第２燃料供給手段と、
   上記タービンホイールの回転数を検出するタービン回転数検出手段と、
   上記タービン回転数検出手段で検出されるタービン回転数が所定の許容回転数以下となるように上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、通常運転中は、上記第１燃料と第２燃料とが所定の基準比率で併用され、かつ空気過剰率がリーン限界に近い所定の空気過剰率に設定されると共に、上記タービン回転数が上記許容回転数より低い所定の基準回転数を超えた限界接近時は、上記第１燃料の割合が増大し第２燃料の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
2. 請求項１に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記制御手段は、限界接近時は、上記タービン回転数が高いほど上記第１燃料の割合が増大するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記制御手段は、限界接近時は、上記タービン回転数が上記基準回転数を超えかつ上記基準回転数より高い所定の設定回転数未満の第１領域では、上記タービン回転数の増加に対して第１燃料の割合が第１増大率で増大し、上記タービン回転数が上記設定回転数以上かつ上記許容回転数以下の第２領域では、上記タービン回転数の増加に対して第１燃料の割合が上記第１増大率より大きい第２増大率で増大するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記制御手段は、上記第１燃料の割合が増大した結果、上記タービン回転数が上記基準回転数より低い所定の閾値回転数を下回ったときは、第１燃料と第２燃料との比率が上記基準比率に戻るように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、
   上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、
   上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、
   上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、
   上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、上記第１燃料及び第２燃料のいずれか一方がなくなり他方のみで運転中に上記タービン回転数が上記基準回転数を超えた単一燃料運転限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
7. 請求項５又は６に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記制御手段は、限界接近時又は単一燃料運転限界接近時は、上記タービン回転数が高いほど上記ポート供給の割合が増大するように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
8. 請求項３に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、
   上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、
   上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御し、さらに、
   上記制御手段は、限界接近時又は単一燃料運転限界接近時は、上記第１領域では、上記タービン回転数の増加に対してポート供給の割合が第３増大率で増大し、上記第２領域では、上記タービン回転数の増加に対してポート供給の割合が上記第３増大率より大きい第４増大率で増大するように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
9. 請求項３に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
   上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、
   上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、
   上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、上記第１燃料及び第２燃料のいずれか一方がなくなり他方のみで運転中に上記タービン回転数が上記基準回転数を超えた単一燃料運転限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段又は第２燃料供給手段を制御し、さらに、
   上記制御手段は、限界接近時又は単一燃料運転限界接近時は、上記第１領域では、上記タービン回転数の増加に対してポート供給の割合が第３増大率で増大し、上記第２領域では、上記タービン回転数の増加に対してポート供給の割合が上記第３増大率より大きい第４増大率で増大するように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
10. 請求項８又は９に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
    上記制御手段は、限界接近時又は単一燃料運転限界接近時は、上記タービン回転数が高いほど上記ポート供給の割合が増大するように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
11. 請求項４に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
    上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、
    上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、
    上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御し、さらに、
    上記制御手段は、上記ポート供給の割合が増大した結果、上記タービン回転数が上記閾値回転数を下回ったときは、ポート供給と筒内供給との比率が上記基準比率に戻るように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
12. 請求項４に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
    上記第１燃料及び第２燃料はいずれも気体燃料であり、
    上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段はそれぞれ燃料を吸気ポートに供給するポート供給及び気筒内に直接供給する筒内供給が可能に構成され、
    上記制御手段は、通常運転中は、上記ポート供給と筒内供給とが筒内供給の割合がポート供給の割合よりも多い所定の基準比率で行われると共に、上記第１燃料及び第２燃料のいずれか一方がなくなり他方のみで運転中に上記タービン回転数が上記基準回転数を超えた単一燃料運転限界接近時は、上記ポート供給の割合が増大し筒内供給の割合が減少するように、上記第１燃料供給手段又は第２燃料供給手段を制御し、さらに、
    上記制御手段は、上記ポート供給の割合が増大した結果、上記タービン回転数が上記閾値回転数を下回ったときは、ポート供給と筒内供給との比率が上記基準比率に戻るように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
    上記制御手段は、限界接近時又は単一燃料運転限界接近時は、上記タービン回転数が高いほど上記ポート供給の割合が増大するように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。
14. 請求項８から１０のいずれか１項に記載の過給機付きエンジンの燃料制御装置において、
    上記制御手段は、上記第１燃料の割合が増大した結果、上記タービン回転数が上記基準回転数より低い所定の閾値回転数を下回ったときは、第１燃料と第２燃料との比率が上記基準比率に戻るように、上記第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段を制御し、さらに、
    上記制御手段は、上記ポート供給の割合が増大した結果、上記タービン回転数が上記閾値回転数を下回ったときは、ポート供給と筒内供給との比率が上記基準比率に戻るように、上記第１燃料供給手段及び／又は第２燃料供給手段を制御することを特徴とする過給機付きエンジンの燃料制御装置。

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