JP6344329B2 - 多種燃料エンジンの制御装置 - Google Patents

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、燃料の１つに気体燃料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、気体燃料として水素ガスが用いられている。この特許文献１では、エンジンは水素用直噴噴射弁とガソリン用ポート噴射弁とを備え、エンジンの気筒内の温度が所定値よりも低い場合のエンジンの始動時には、水素用直噴噴射弁とガソリン用ポート噴射弁との両方から燃料を供給するようにしている。

また、特許文献２では、気体燃料として圧縮天然ガス（ＣＮＧ）が用いられている。この特許文献２では、天然ガスは、レギュレータ（減圧弁）によって減圧されて、エンジンに供給される。また、減圧弁には、該減圧弁を加温するための電気ヒータが設けられている。

特開２００７−３０３４０３号公報 特開２００９−２５０１０４号公報

ところで、燃料として気体燃料を用いる場合、通常、気体燃料は減圧弁によって減圧されて、エンジンに供給される。このとき、気体燃料は断熱膨張により減圧されるため、気体燃料が減圧される際には、冷熱が生じる。該冷熱が、気体燃料中や減圧弁内の気体中に存在する微量の水分を凍結させてしまうと、減圧弁が作動不良を起こしてしまう。

この減圧弁の作動不良を防止するために、特許文献１のように気体燃料と液体燃料とを供給するようにして、気体燃料の供給量を相対的に減少させることが考えられる。しかし、天然ガス等のように、水素に対して分子量が大きいために、水素に対して減圧時の温度低下が大きい気体燃料を用いる場合は、気体燃料の供給量を相対的に減少させるだけでは、減圧弁の作動不良を招く可能性を排除しきれない。

そこで、特許文献２のように、電気ヒータを用いて、減圧弁を加温することで水分の凍結を防止する方法も考えられるが、電気ヒータを駆動するだけのエネルギーをエンジンや発電機等から得なければならず、この構成では、燃費／電費が悪化するおそれがある。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、燃費／電費の悪化を抑えるとともに、減圧弁の凍結を回避しつつ、安定したエンジンの始動性を確保できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されかつ第１燃料と第２燃料とを供給可能な多種燃料エンジンの制御装置を対象として、上記第１燃料は、気体燃料であり、上記第２燃料は、上記第１燃料に対して分子量の小さくかつ上記第１燃料に対して単位体積当たりの発熱量が低くかつ上記第１燃料に対して着火性が高い気体燃料であり、上記エンジンに、上記第１燃料を供給する第１燃料用噴射弁と、上記エンジンに、上記第２燃料を供給する第２燃料用噴射弁と、上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、上記第１燃料用タンクと上記第１燃料用噴射弁とに接続された第１燃料用供給路と、上記第１燃料用供給路に取り付けられ、上記第１燃料用タンクから上記第１燃料用噴射弁に送られる上記第１燃料の圧力を低下させる第１燃料用減圧装置と、上記エンジンから上記第１燃料用減圧装置にエンジン冷却水を供給して、上記第１燃料用減圧装置を加温するエンジン冷却水供給手段と、上記エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段と、上記第１燃料用噴射弁及び上記第２燃料用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と、を備え、上記制御手段は、上記エンジンの始動時において、上記エンジン水温検出手段によって検出された上記エンジン冷却水の温度が、予め設定された基準温度よりも低いときには、上記第２燃料用噴射弁のみを作動させて、上記第２燃料によって上記エンジンを始動させ、該始動後、上記エンジン冷却水の温度が上記基準温度以上になったことが検出された後に、上記第２燃料用噴射弁に加えて、上記第１燃料用噴射弁を作動させるよう構成されており、さらに上記制御手段は、上記第２燃料を用いた上記エンジンの始動動作が、上記第２燃料用噴射弁による上記第２燃料の噴射を開始してから、予め設定された基準時間を経過しても継続しているときには、更に上記第１燃料用噴射弁を作動させて、上記第１燃料及び上記第２燃料を用いて上記エンジンの始動動作を行うよう構成されている、という構成とした。

この構成では、上記エンジン水温検出手段によって検出された上記エンジン冷却水の温度が、予め設定された基準温度よりも低いときのように、気体燃料である第１燃料を断熱膨張により減圧した際に発生する冷熱によって、第１燃料中や第１燃料用減圧装置内の気体中に存在している水分が、凍結するおそれがあるときには、まず、第１燃料に対して分子量の小さくかつ第１燃料に対して単位体積当たりの発熱量が低くかつ第１燃料に対して着火性が高い気体燃料ある第２燃料のみによってエンジンを始動させる。そして、始動後に、エンジンを運転させ続けることで、エンジンを温めて、第１燃料用減圧装置に供給されるエンジン冷却水の温度が基準温度以上になったときに、第１燃料を減圧することによる第１燃料用減圧装置の凍結がないと判定して、第２燃料に加えて、第１燃料の供給を開始する。つまり、第２燃料が気体燃料であっても第１燃料に対して分子量が小さい気体燃料であれば、減圧装置によって減圧された際の温度低下が第１燃料よりも小さいため、第２燃料の減圧装置が凍結する可能性は、第１燃料用減圧装置が凍結する可能性よりも低い。また、エンジン冷却水の温度が基準温度以上になっていれば、第１燃料用減圧装置は、基準温度以上のエンジン冷却水により加温されているため、第１燃料を断熱膨張により減圧した際に冷熱が発生したとしても、第１燃料中や第１燃料用減圧装置内の気体中に存在している水分が凍結することはない。したがって、第１燃料用減圧装置の凍結を回避しつつ、安定したエンジンの始動性を確保することができる。

また、上記構成では、第１燃料用減圧装置の加温にエンジン冷却水を用いているため、第１燃料用減圧装置の加温に電気ヒータ等を用いる場合と比較して燃費／電費の悪化を防止することができる。

さらに、第２燃料のみでエンジン始動を試みたときに、エンジンの始動に必要なだけの始動トルクを得られない場合であっても、第１燃料用噴射弁を作動させて、第２燃料に対して単位体積当たりの発熱量が高い第１燃料を供給することにより、始動トルクを確保して、エンジンの始動性を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の上記一実施形態の構成の場合、上記制御手段は、上記第２燃料を用いた上記エンジンの始動動作が、上記基準時間を経過しても継続しているときには、上記第１燃料用噴射弁を作動させる前に、上記第２燃料の噴射量を所定量だけ増量させる所定の噴射制御を実行して、該実行後、上記第２燃料の噴射量が予め設定された基準噴射量を超えかつ上記エンジンの始動動作が継続しているときには、更に上記第１燃料用噴射弁を作動させて、上記第１及び第２燃料を用いて上記エンジンの始動動作を行うよう構成されている、ことが望ましい。

この構成によると、例えばエンジン冷間時に、エンジン冷間時以外の始動の際に供給される量の第２燃料では、エンジンの始動に必要なだけの始動トルクが得られなかったときであっても、第２燃料の噴射量を増大させることで、エンジン出力トルクを増大させて、エンジンを始動させることができる。これにより、第１燃料の供給を抑えることができ、第１燃料用減圧装置が凍結する可能性を抑えつつ、エンジンの始動性を向上させることができる。

上記のように第１燃料を用いた始動を実行する構成の場合、上記第１燃料用噴射弁は、上記エンジンの吸気通路内に上記第１燃料を噴射するポート噴射弁を含み、上記制御手段は、上記エンジンの始動動作において作動させる上記第１燃料用噴射弁を上記ポート噴射弁とするよう構成されている、ことが望ましい。

この構成により、第１燃料は、ポート噴射弁によって、空気と均一に混合された状態でエンジンに供給されるため、燃焼安定性を向上させることができ、安定したエンジンの始動性を実現することができる。

上記多種燃料エンジンの制御装置において、上記第１燃料供給路に取り付けられ、上記第１燃料用減圧装置による減圧後の上記第１燃料の圧力を検出する第１燃料用圧力検出手段を、更に備え、上記制御手段は、上記第１燃料用圧力検出手段によって検出された検出圧力と予め設定された目標圧力との差の絶対値が、予め設定された基準値よりも大きくなったときには、上記絶対値が上記基準値よりも大きくなった時の上記第１燃料の噴射量に対して、上記第１燃料の噴射量を減少させるよう構成されている、ことが望ましい。

すなわち、エンジンの始動後であっても、例えば、寒冷地域等で車両を運転する場合には、所定負荷以下の負荷である低負荷で継続して運転が行われると、エンジン冷却水の温度が下がり、第１燃料用減圧装置が、十分に加温されなくなって、凍結する可能性がある。そこで、上記構成とすることにより、第１燃料用圧力検出手段の検出圧力から第１燃料用減圧装置の凍結を予測して、第１燃料用減圧装置が凍結する可能性があると予測したときには、該予測時の第１燃料の噴射量に対して第１燃料の噴射量を減少させる。これにより、第１燃料を減圧することによって奪われる単位時間当たりの熱量を減少させ、第１燃料用減圧装置の凍結の可能性を低減することができる。

上記多種燃料エンジンの制御装置において、上記第１燃料は天然ガスであり、上記第２燃料は水素ガスである、ことが望ましい。

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、エンジン冷間時など、第１燃料用減圧装置が凍結する可能性が高いときには、まず、第１燃料に対して分子量の小さくかつ第１燃料に対して単位体積当たりの発熱量が低くかつ第１燃料に対して着火性が高い気体燃料である第２燃料によってエンジンを始動させて、エンジンが温められて、第１燃料用減圧装置に供給されるエンジン冷却水の温度が基準温度以上になったときに、第１燃料を減圧することによる第１燃料用減圧装置の凍結がないと判定して、第１燃料の供給を開始するため、燃費／電費の悪化を抑えるとともに、エンジン冷間時などにおいても、第１燃料用減圧装置の凍結を回避しつつ、安定したエンジンの始動性を確保することができる。

図１は、本発明の実施形態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。 図２は、各燃料タンクからエンジンへの燃料供給路の構成を示す概略図である。 図３は、減圧弁の断面図である。 図４は、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。 図５は、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。

図１は、本発明の実施形態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）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車両）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有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、第１燃料用タンクとしてのＣＮＧタンク７１に貯留されている第１燃料としての天然ガス（ＣＮＧ）、及び水素タンク７０に貯留されている第２燃料としての水素ガスが、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。本実施形態では、第１燃料として天然ガスを用いているが、天然ガス以外にも例えばプロパンであってもよい。第１燃料は、第２燃料に対して、単位体積当たりの発熱量が高い気体燃料が好ましく、この点から、第２燃料が水素ガスである場合、天然ガスやプロパンは、第１燃料として好適な燃料である。一方、第２燃料としては、第１燃料に対して着火性が良く、後述する減圧弁によって減圧した際に水分を凍結させる可能性の低い燃料が好ましい。水素ガスは、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、さらに第１燃料に対して分子量が小さいことから、断熱膨張によって減圧した際の温度低下が第１燃料に対して小さいため、第２燃料として好ましい。尚、本発明とは異なる参考形態では、第２燃料として水素ガスを用いているが、メタノールなどの液体燃料を用いてもよい。

図２には、ＣＮＧタンク７１及び水素タンク７０からエンジン１０への気体燃料の供給路の構成を示している。エンジン１０は、詳しくは後述するが、本実施形態の場合、天然ガスと水素ガスとを供給されて運転されるロータリータイプのエンジンである。

エンジン１０に供給される気体燃料は、前述したように、ＣＮＧタンク７１と、水素タンク７０とにそれぞれ貯留されている。各燃料は、圧縮された状態で各タンク７０，７１内にそれぞれ蓄積される。例えば、天然ガスは充満の状態で約２０ＭＰａの圧力で蓄積される一方、水素は充満の状態で約３５ＭＰａの圧力で蓄積される。各タンク７０，７１は、上記の圧力に耐え得るように十分な強度でもって構成されている。

ＣＮＧタンク７１には、第１燃料用供給路としてのＣＮＧ用配管７２が接続され、このＣＮＧ用配管７２を介して、天然ガスが、ＣＮＧタンク７１からエンジン１０（詳しくは、後述するエンジン１０のＣＮＧ用ポート噴射弁及び直噴噴射弁１７Ｂ，１８Ｂ）に供給される。同様に、水素タンク７０には、水素タンク７０からエンジン１０に水素ガスを供給するための水素用配管７３が接続されている。

ＣＮＧ用配管７２におけるＣＮＧタンク７１とエンジン１０との間には、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂと第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂとが取り付けられている。第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂは、第２ＣＮＧ用減圧弁７５ＢよりもＣＮＧ用配管７２の上流側に取り付けられている。同様に、水素用配管７３にも第１水素用減圧弁７４Ａ及び第２水素用減圧弁７５Ａが取り付けられている。各タンク７０，７１に蓄積されたガス燃料は、これらの減圧弁７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂによって減圧されて、エンジン１０に供給される。例えば、ＣＮＧタンク７１内に約２０ＭＰａの圧力で蓄積された天然ガスは、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂによって約１．３ＭＰａまで減圧され、さらに第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂにより約０．６ＭＰａまで減圧される。水素ガスも同様に、水素タンク７０内に約３５ＭＰａの圧力で蓄積された状態から、第１水素用減圧弁７４Ａにより約１．３ＭＰａにまで減圧され、さらに第２水素用減圧弁７５Ａにより約０．６ＭＰａまで減圧される。尚、本実施形態では、１本の配管に対して減圧弁を２つ取り付けているが、１本の配管に対して減圧弁を１つだけ取り付けるようにしてもよい。また、本発明とは異なる上記参考形態において、第２燃料として液体燃料を用いる場合には、第１及び第２水素用減圧弁７４Ａ，７５Ａではなく加圧用のレギュレータが取り付けられる。

本実施形態では、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂが、第１燃料用減圧装置を構成する。

ＣＮＧ用配管７２において、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂの下流側の位置（すなわち、天然ガスの減圧後の位置）には、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂによって減圧された後の天然ガスの圧力を検出する第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂが設けられ、さらに第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂの下流側の位置には、第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂによって減圧された後の天然ガスの圧力を検出する第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂが設けられている。詳しくは後述するが、第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂによって、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂにより減圧された後の天然ガスの圧力を検出することで、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂの異常を予測する一方、第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂによって、第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂにより減圧された後の天然ガスの圧力を検出することで、第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂの異常を予測する。また、水素用配管７３においても同様に、第１水素用減圧弁７４Ａの下流側には、第１水素用配管圧力センサ１０９Ａ設けられ、第２水素用減圧弁７５Ａの下流側には、第２水素用配管圧力センサ１１０Ａが設けられている。

本実施形態では、第１及び第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂ，１１０Ｂが、第１燃料用圧力検出手段を構成する。

第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂには、エンジン１０から第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂにエンジン冷却水を供給するためのエンジン冷却水供給手段としてのエンジン冷却水供給路７６が取り付けられている。詳しくは後述するが、気体燃料をエンジン１０の燃料として使用する場合、各減圧弁７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂを介して断熱膨張により気体燃料の圧力を低下させるため、各減圧弁７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂ内には冷熱が発生する。このとき発生する冷熱による温度低下は、水素のように分子量の小さい気体の場合は小さいが、天然ガスのようにメタンなどの分子量の比較的大きい気体を多く含む物質の場合は大きくなる。そのため、天然ガスを減圧した際に発生する冷熱による温度低下によって、天然ガス中の水分や第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂ内の気体中の水分が凍結して、該減圧弁７４Ｂ，７５Ｂが作動不良を起こすことがある。そこで、本実施形態では、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂにエンジン１０の熱を吸収して温められたエンジン冷却水を供給して、該エンジン冷却水の熱で該減圧弁７４Ｂ，７５Ｂを加温することで、該減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの作動不良が発生するのを防止している。尚、図２において、エンジン冷却水供給路７６の外側に図示した矢印は、エンジン冷却水の流れを表している。

第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂを通るエンジン冷却水の温度は、エンジン１０に設けられたエンジン水温検出手段としてのエンジン水温センサ１０６によって検出される。

次に、各減圧弁７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂの構成について説明する。

図３に第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂの概略図を示す。その他の減圧弁７４Ａ，７５Ａ，７５Ｂも、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂと同じ構成であるため、ここでは、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂのみについて説明し、その他の減圧弁７４Ａ，７５Ａ，７５Ｂについては詳細な説明を省略する。

第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂは、ハウジング１２０内に形成された流入路１２１から減圧前の高圧の天然ガスが流入されるよう構成されていて、調圧バルブ１２３と、連結部材１２４を介して該調圧バルブ１２３に連結されたダイヤフラム１２５と、該ダイヤフラム１２５を付勢して変位させる調圧スプリング１２６と、上記調圧バルブ１２３によって開閉される連通路１２７と、によって構成される減圧機構によって、上記高圧の天然ガスの圧力を調整して、該調整後の天然ガスを流出路１２２から流出させる構成となっている。

上記減圧機構において、ダイヤフラム１２５は、ゴムなどの可撓性部材から形成されていて、流出路１２２側の圧力によって図３で上向きに変位する一方、調圧スプリング１２６の付勢力によって図３で下向きに変位するように構成されている。このとき、調圧スプリング１２６の付勢力は、予め設定された目標圧力（本実施形態では、第１水素用及び第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ａ，７４Ｂでは約１．３ＭＰａ、第２水素用及び第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ａ，７５Ｂでは約０．６ＭＰａ）よりもわずかに小さくなるように調整されている。すなわち、流出路１２２側の圧力が、上記目標圧力に到達しているときには、流出路１２２側の圧力は調圧スプリング１２６の付勢力よりも高くなり、ダイヤフラム１２５は上向きに変位する一方、上記目標圧力よりも低いときには、流出路１２２側の圧力は調圧スプリング１２６の付勢力よりも低くなり、ダイヤフラム１２５は下向きに変位する。

第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂでの減圧の過程について、具体的に説明する。まず、流出路１２２側に天然ガスが存在しない初期状態では、ダイヤフラム１２５は、調圧スプリング１２６によって付勢されて下向きに変位し、ダイヤフラム１２５と連結された調圧バルブ１２３は連通路１２７を開放している。この初期状態から、流入路１２１に高圧の天然ガスが流入されると、該天然ガスは連通路１２７を通って流出路１２２側へと流れる。流出路１２２側は連通路１２７よりも広く構成されているため、連通路１２７から流出路１２２側へと流れた天然ガスは、断熱膨張により減圧される。該減圧後の天然ガスが流通路１２２側に蓄積されていくと、流通路１２２側の圧力が上昇する。そして、流出路１２２側の圧力が、上記目標圧力に到達すると、ダイヤフラム１２５は、流出路１２２側の圧力によって上向きに変位する。ダイヤフラム１２５が上向きに変位すると、調圧バルブ１２３は上向きに変位して、連通路１２７を閉鎖する。その後、流出路１２２側の天然ガスが消費されると（つまり、燃料として使用されると）、流出路１２２側の圧力が下がる。該圧力が上記目標圧力よりも低くなると、ダイヤフラム１２５は、調圧スプリング１２５の付勢力によって下向きに変位して、調圧バルブ１２３を下向きに変位させる。これにより、連通路１２７が再び開放される。そして、再び、流入路１２１から流出路１２２に天然ガスが流れていく。これらの一連の動作の繰り返しによって、ＣＮＧ用配管７２内の圧力は上記目標圧力に保たれる。

以上のように、各減圧弁７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂでは、流入路１２１側の高圧の気体燃料（本実施形態では、水素ガス及び天然ガス）は、断熱膨張によって減圧される。断熱膨張によって気体を減圧するとき、気体には冷熱が生じるため、減圧後の気体が蓄積される流出路１２２側の温度は低下している。各減圧弁７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂ内の気体や気体燃料中には、微量な水分が存在しており、該水分が気体燃料の減圧に伴う温度低下により凍結することがある。この水分の凍結がダイヤフラム１２５の近傍で発生すると、ダイヤフラム１２５の可撓性が損なわれて、ダイヤフラム１２５及び調圧バルブ１２３が上下に変位しにくくなり、上記水分の凍結が発生した減圧弁の調圧機能が低下する。例えば、調圧バルブ１２３が連通路１２７を閉鎖しているときに凍結すると、流出路１２２側の圧力が目標圧力よりも低くなったときでも、ダイヤフラム１２５は下向きに変位せず、連通路１２７が開放されないため、流出路１２２側に気体燃料が流入せず、流出路１２２側は低圧状態のままとなる。一方、調圧バルブ１２３が連通路１２７を開放しているときに凍結すると、流出路１２２側の圧力が目標圧力に到達したときでも、ダイヤフラム１２５は上向きに変位せず、連通路１２７は開放されたままになるため、流出路１２２側に高圧の気体燃料が流入し続けて、流出路１２２側は高圧状態のままとなる。

このような、気体燃料の減圧に伴う水分の凍結は、水素ガスのように分子量が小さく、減圧した際の温度低下が小さい気体では発生しにくいが、天然ガスのように分子量が比較的大きく、減圧した際の温度低下が大きい気体では発生しやすい。つまり、本実施形態においては、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂ（より詳しくは、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂ内のダイヤフラム１２５）は、第１及び第２水素用減圧弁７４Ａ，７５Ｂよりも凍結する可能性が高い。そこで、前述したように、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂのダイヤフラム１２５が凍結するのを防止するために、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂには、エンジン１０によって温められたエンジン冷却水を供給して加温している。また、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂの流出路１２２側の圧力を第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂによって検出する一方、第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂの流出路１２２側の圧力を第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂによって検出して、第１又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結する可能性があると予測された場合は、後述する凍結防止制御を実行するようにしている。

次に、エンジン１０及びその制御系の構成について説明する。

図４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４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。

各ロータ１２は、その三角形の頂点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の各頂点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。

上記ロータ収容室１１ａには、吸気行程にある作動室に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下流側の各分岐路には、上記ＣＮＧタンク７１から上記ＣＮＧ用配管７２介して天然ガス、及び上記水素タンク７０から上記水素用配管７３を介して水素ガス、を吸気通路１４（特に吸気ポート又はその近傍が好ましい）内にそれぞれ噴射するＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂ及び水素用ポート噴射弁１７Ａ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ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ａ，１７Ｂは、後述する第３始動制御を行う場合を除いて、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（後述する基準温度よりも低い温度）よりも低いとき）における始動時に、主に使用される燃料噴射弁である。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、後述する水素用及び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。

本実施形態では、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂが、ポート噴射弁に相当する。

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には、外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。尚、図４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。

上記各ロータハウジング１１（各気筒）には、上記ＣＮＧタンク７１から上記ＣＮＧ用配管７２を通って天然ガスを、ロータ収容室１１ａの圧縮行程にある作動室（燃焼室）に直接噴射するＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂと、上記水素タンク７０から上記水素用配管７３を通って水素ガスを、ロータ収容室１１ａの圧縮行程にある作動室（燃焼室）に直接噴射する水素用直噴噴射弁１８Ａと、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂに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、後述する凍結防止制御時を除いて、略同じ体積比率（共に５０％）でもってエンジン１０（燃焼室）に供給される。

本実施形態では、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂ及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂは、第１燃料をエンジン１０に供給すべく噴射する第１燃料用噴射弁に含まれ、水素用ポート噴射弁１７Ａ及び水素用直噴噴射弁１８Ａは、第２燃料をエンジン１０に供給するべく噴射する第２燃料用噴射弁に含まれる。

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。

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残量検出手段としてのバッテリ電流・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検出手段としての空燃比センサ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内の水素ガスの残量）及びＣＮＧタンク７１内の圧力（つまりＣＮＧタンク７１内の天然ガスの残量）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、水素用配管７３において第１水素用減圧弁７４Ａによる減圧後の水素ガスの圧力を検出する第１水素用配管圧力センサ１０９Ａと、水素用配管７３において第２水素用減圧弁７５Ａによる減圧後の水素ガスの圧力を検出する第２水素用配管圧力センサ１１０Ａと、ＣＮＧ用配管７２において第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂによる減圧後の天然ガスの圧力を検出する第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂと、ＣＮＧ用配管７２において第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂによる減圧後の天然ガスの圧力を検出する第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂ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。

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、第１水素用配管圧力センサ１０９Ａ、第２水素用配管圧力センサ１１０Ａ、第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂ，第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂ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、及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂのそれぞれに対して、パルス信号を含む噴射信号を出力して、その噴射信号により各噴射弁１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂを作動させて燃料を噴射させる。その際、パルスの立ち上がりから立ち下がりまでのパルス幅（パルス時間）によって、各噴射弁１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂからの燃料の噴射量を制御する。

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の残存容量（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）を確認して、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。このようにコントロールユニット１００は、水素用ポート噴射弁１７Ａ、水素用直噴噴射弁１８Ａ、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂ、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。

ここで、特に、エンジン水温検出センサ１０６による検出温度が、予め設定された基準温度よりも低いとき（エンジン冷間時）の始動時には、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂを介して天然ガスが減圧される際に生じる冷熱によって、第１及び／又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂが凍結し、第１及び／又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂによる天然ガスの圧力の調整ができなくなるという現象が生じやすい。特に、約２０ＭＰａから約１．３ＭＰａまで減圧する第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂは、減圧による天然ガスの温度低下が大きいため、凍結する可能性が高い。

そこで、コントロールユニット１００は、以下の制御を実行して、エンジン冷間時の始動時における第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの凍結を回避する。

すなわち、コントロールユニット１００は、エンジン冷間時に、エンジン１０の運転要求によりエンジン１０を始動するときには、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１８Ａに対して、以下に説明する第１始動制御、第２始動制御、及び第３始動制御を段階的に実行する。

具体的に、第１始動制御は、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂには噴射信号を出力せずに、水素用直噴噴射弁１８Ａにのみ噴射信号を付与し、水素ガスのみでエンジン１０を始動させる制御である。水素ガスは、前述したように天然ガスよりも分子量が小さく、減圧による温度低下が小さい。そのため、第１及び第２水素用減圧弁７４Ａ，７５Ａは、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂよりも凍結する可能性が低い。

しかし、水素ガスは着火性が高いものの、天然ガスに対して単位体積当たりの発熱量が低いため、エンジン冷間時以外のときの始動時と同じ量の水素ガスを供給したとしても、エンジン１０の始動に必要な始動トルクが得られないことがある。そこで、上記第１始動制御を開始してから、予め設定した基準時間を経過した場合でも、エンジン１０が始動しないときには、所定の噴射制御としての第２始動制御を実行する。上記基準時間は、エンジン冷間時以外の始動時において、エンジン１０の始動を開始してから、エンジン１０が始動するまでに要する時間である。

上記第２始動制御では、水素ガスの供給量を上記第１始動制御時における供給量から予め設定された設定量ずつ増大させ、エンジン１０の始動を試みる。すなわち、水素用直噴噴射弁１８Ａに付与する噴射信号（パルス幅）を設定量ずつ増大させて、エンジン１０を始動させる。

上記第２制御において、水素ガスの噴射量が、予め設定された第１基準噴射量を超過した場合でも、エンジン１０の始動動作が継続しているときには、第３始動制御を実行する。この第１基準噴射量は、更に噴射量を増大させたとしても、始動トルクが増大する見込みが得られない噴射量である。尚、本実施形態では、第１基準噴射量が基準噴射量に相当する。

上記第３始動制御では、水素用直噴噴射弁１８Ａに加えて、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂを作動させ、水素ガスと天然ガスとでエンジン１０の始動を試みる。ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂを作動させることで、エンジン１０には、空気と均一に混合されて、燃焼性が良い状態の天然ガスが供給される。この第３始動制御では、予め設定された第２基準噴射量まで、天然ガスの供給量を予め設定された設定量ずつ増大させてエンジン１０の始動を試みる。この第２基準噴射量は、第１又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結する可能性がある量よりも少ない量である。

上記第１始動制御、第２始動制御、及び第３始動制御のいずれかの段階において、エンジン１０が始動した後は、エンジン１０を継続して運転させることで、気筒内の温度が上昇するため、エンジン冷却水供給路７６を流れるエンジン冷却水の温度を上昇させることができる。これにより、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂが加温されて、凍結する可能性が低減される。このとき、コントロールユニット１００は、第３始動制御によりＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂを作動させていた場合は、ＣＮＧポート噴射弁１７Ｂの作動を停止させる。尚、タンク圧力センサ１０７によって検出される水素タンク７０内の水素ガスの残量が、予め設定された基準蓄積量よりも小さいときには、第２始動制御を省略して、第１始動制御を実行した直後に、第３始動制御を実行するようにしてもよい。また、上記極冷間時におけるエンジン始動時には、上記第１始動制御において、水素用直噴噴射弁１８Ａの代わりに水素用ポート噴射弁１７Ａを作動させるようにしてもよい。

そして、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動後、エンジン水温センサ１０６によって、エンジン冷却水の温度が上記基準温度以上であることが検出されたときには、天然ガスを減圧した際の冷熱によって、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂが凍結する可能性も、第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂが凍結する可能性も無いと判定して、水素用直噴噴射弁１８Ａに加えて、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂを作動させ、水素ガス及び天然ガスでエンジン１０を運転する。

しかし、エンジン１０が始動し、エンジン水温センサ１０６による検出温度が上記基準温度以上となった後であっても、寒冷地域等で車両１を運転する場合には、所定負荷以下の負荷である低負荷で継続して運転が行われると、エンジン冷却水の温度が下がり、エンジン冷却水による第１又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの加温が不十分となって、第１又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結してしまうことがある。そこで、コントロールユニット１００は、第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂによる検出圧力から第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂの凍結を予測したとき、又は第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂによる検出圧力から第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂの凍結を予測したときには、以下に説明する凍結防止制御を実行する。ここで、上記の凍結の予測は、第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂによる検出圧力と上記目標圧力との差の絶対値が予め設定された第１基準値よりも大きいか否か、及び第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂによる検出圧力と上記目標圧力との差の絶対値が予め設定された第２基準値よりも大きいか否か、を判定することによって行う。前述したように、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂにおいて、調圧バルブ１２３が連通路１２７を閉鎖した状態で、第１又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結した場合は、ＣＮＧ用配管７２内の圧力は上記目標圧力よりも低くなる一方、調圧バルブ１２３が連通路１２７を開放した状態で、第１又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結した場合は、ＣＮＧ用配管７２内の圧力は上記目標圧力よりも高くなる。そこで、コントロールユニット１００は、第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂによる検出圧力と上記目標圧力との差の絶対値を上記第１基準値と、又は第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂによる検出圧力と上記目標圧力との差の絶対値を上記第２基準値と比較して、上記絶対値が上記第１又は第２基準値以下のときは凍結のおそれは無いと予測する一方、上記絶対値が上記第１又は第２基準値より大きいときは凍結のおそれが有ると予測するようにすることで、上記目標圧力よりも低くなる場合と上記目標圧力よりも高くなる場合との両方に対応できるようにしている。尚、上記第１及び第２基準値は、どちらも基準値に含まれる。

具体的に、上記凍結防止制御について説明すると、第１又は第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結する可能性があると予測された場合には、該予測時の天然ガスの噴射量に対して、天然ガスの噴射量を減少させる（例えば、上記第２基準噴射量まで減少させる）。すなわち、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂに出力される噴射信号（パルス幅）を短くして、天然ガスの噴射量を減少させる。これにより、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂにて減圧される天然ガスの絶対量が減少するため、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂ内の、単位時間当たりに奪われる熱量が減少し、凍結の可能性は低減される。尚、凍結防止制御時の天然ガスは、上記第２基準噴射量よりも多くすることもできる。また、凍結防止制御において、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂからの天然ガスの噴射量を減少させるとともに、水素用直噴噴射弁１８Ａからの水素ガスの噴射量を増加させるようにしてもよい。

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、エンジン１０の始動を開始する。

上記ステップＳ５にて、エンジン１０の始動要求を出した後は、ステップＳ６において、エンジン水温センサ１０６による検出温度Ｔｗが、予め設定された基準温度Ｔｗｏより低いか否かについて判定する。

上記ステップＳ６の判定がＹＥＳであるときには、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂにて天然ガスを減圧させることによって、該減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結する可能性が有ると判定して、ステップＳ７に進み、上記第１始動制御を実行して、水素用直噴噴射弁１８Ａにのみ噴射信号を送り、水素ガスのみをエンジン１０の燃料室内に噴射してエンジン１０の始動を試みる。その後、ステップＳ９に進む。

一方、上記ステップＳ６の判定がＮＯであるときには、第１ＣＮＧ用減圧７４Ｂが凍結する可能性も、第２ＣＮＧ用減圧７５Ｂが凍結する可能性も無いと判定して、ステップＳ８に進み、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂの両方に噴射信号を送り、水素ガスと天然ガスとでエンジン１０の始動を試みる。その後、ステップＳ１７に進む。

上記ステップＳ９では、エンジン１０が始動したか否かについて判定する。このステップＳ９の判定がＹＥＳのときはステップＳ１６に進む一方、ステップＳ９の判定がＮＯのときはステップＳ１０に進む。

上記ステップＳ１０では、水素ガスの噴射を開始してから、上記基準時間を経過しても水素ガスのみによる始動動作が継続しているか否かについて判定する。このステップＳ１０の判定がＹＥＳのときはステップＳ１１に進む一方、ステップＳ１０の判定がＮＯのときはステップＳ９に戻る。

上記ステップＳ１１では、エンジン１０を始動すべく、上記第２始動制御を実行して、水素用直噴噴射弁１８Ａに出力する噴射信号を設定量ずつ増大させて、水素ガスの噴射量を漸増させる。すなわち、単位時間当たりの発熱量を高くして、エンジン１０の始動に必要な始動トルクの確保を試みる。ステップＳ１１の後は、ステップＳ１２に進む。

上記ステップＳ１２では、水素ガスの噴射量が上記第１基準噴射量に到達したか否かについて判定する。このステップＳ１２の判定がＹＥＳのときはステップＳ１３に進む一方、ステップＳ１２の判定がＮＯのときはステップＳ９に戻る。

上記ステップＳ１３では、エンジン１０を始動すべく、上記第３始動制御を実行して、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂに噴射信号を出力し、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂを作動させる。そして、上記噴射信号（パルス幅）を設定量ずつ増大させて、天然ガスの噴射量を漸増させる。すなわち、水素ガスに対して単位体積当たりの発熱量が高い天然ガスを噴射することで、水素ガスのみでは確保することができなかった分の始動トルクの確保を試みる。その後、ステップＳ１４に進む。

上記ステップＳ１４では、天然ガスの噴射量が上記第２基準噴射量に到達したか否かについて判定する。このステップＳ１４の判定がＹＥＳのときはステップＳ１５に進む一方、ステップＳ１４の判定がＮＯのときはステップＳ９に戻る。

上記ステップＳ１５では、天然ガスの噴射量を上記第２基準噴射量よりも増大させると、第１又は第２ＣＮＧ減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結する可能性が有るとして、エンジン１０の始動を中止する。その後、しかる後に終了する。

上記ステップＳ１４の判定がＮＯでありかつ上記ステップＳ９の判定がＹＥＳのときには、エンジン１０の始動後に、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂの作動を停止させる。その後、ステップＳ１６に進む。

上記ステップＳ１６では、エンジン水温センサ１０６による検出温度Ｔｗが、基準温度Ｔｗｏ以上であるか否かについて判定する。このステップＳ１６の判定がＮＯのときは、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂにて天然ガスを減圧させることによって、該減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結する可能性が有ると判定して、エンジン１０の運転を続け、ステップＳ１６の処理動作を繰り返す。一方、このステップＳ１６の判定がＹＥＳのときは、第１ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂが凍結する可能性も、第２ＣＮＧ用減圧弁７５Ｂが凍結する可能性も無いと判定して、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂを作動させて、ステップＳ１７に進む。

上記ステップＳ１７では、水素ガスと天然ガスとを略同じ体積比率（水素ガス噴射量：天然ガス噴射量＝５０：５０）でもってエンジン１０の燃焼室内に噴射して、エンジン１０を運転させる。その後、ステップＳ１８に進む。

上記ステップＳ１８では、第１ＣＮＧ用配管圧力センサ１０９Ｂによる検出圧力と上記目標圧力（１．３ＭＰａ）との差の絶対値が基準値Δ（例えば、目標圧力の３０％）よりも大きいか否か、又は第２ＣＮＧ用配管圧力センサ１１０Ｂによる検出圧力と上記目標圧力（０．６ＭＰａ）との差の絶対値が基準値Δ（例えば、目標圧力の３０％）よりも大きいか否かについて判定する。このステップＳ１８の判定がＹＥＳのときは、第１又は第２ＣＮＧ用減圧７４Ｂ，７５Ｂの少なくとも一方が凍結する可能性があると判定して、ステップＳ１９に進む。一方、このステップＳ１８の判定がＮＯのときは、第１ＣＮＧ用減圧７４Ｂが凍結する可能性も、第２ＣＮＧ用減圧７５Ｂが凍結する可能性も無いと判定して、ステップＳ２０に進む。

上記ステップＳ１９では、第１及び第２ＣＮＧ用減圧７４Ｂ，７５Ｂの凍結を防止すべく、上記凍結防止制御を実行し、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂに出力する噴射信号（パルス幅）を減少させて、天然ガスの噴射量を減少させる。すなわち、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂにて減圧される天然ガスの絶対量を減少させて、該減圧弁７４Ｂ，７５Ｂ内から、単位時間当たりに奪われる熱量を減少させることで、該減圧弁７４Ｂ，７５Ｂが凍結する可能性を低減させる。その後、ステップＳ１８に戻り、再び判定を受ける。

上記ステップＳ２０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の有無を確認して、エンジン運転要求がなくなったか否かを判定する。このステップＳ２０の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ１８に戻る一方、ステップＳ２０の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２１に進んで、エンジン１０を停止させ、しかる後にリターンする。

したがって、本実施形態では、エンジン水温センサ１０６の検出温度が、予め設定された基準温度より低い場合に、エンジン１０を始動させるときには、先ず、水素ガスのみをエンジン１０に供給してエンジン１０を始動させ、エンジン１０の始動後、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂに供給されるエンジン冷却水の温度が基準温度以上になった後に、天然ガスの供給を開始するようにしたので、燃費／電費の悪化を抑制しつつ、エンジン冷間時であっても、第１及び第２ＣＮＧ用減圧弁７４Ｂ，７５Ｂの凍結を防止して、安定したエンジン１０の始動性を得ることができる。

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、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。また、上記実施形態では、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少なくとも気体燃料を供給可能な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
１７Ａ 水素用ポート噴射弁（第２燃料用噴射弁）
１７Ｂ ＣＮＧ用ポート噴射弁（第１燃料用噴射弁）（ポート噴射弁）
１８Ａ 水素用直噴噴射弁（第２燃料用噴射弁）
１８Ｂ ＣＮＧ用直噴噴射弁（第１燃料用噴射弁）
７１ ＣＮＧタンク（第１燃料用タンク）
７２ ＣＮＧ用配管（第１燃料用供給路）
７４Ｂ 第１ＣＮＧ用減圧弁（第１燃料用減圧装置）
７５Ｂ 第２ＣＮＧ用減圧弁（第１燃料用減圧装置）
７６ エンジン冷却水供給路（エンジン冷却水供給手段）
１００ コントロールユニット（制御手段）
１０６ エンジン水温センサ（エンジン水温検出手段）
１０９Ｂ 第１ＣＮＧ用配管圧力センサ（第１燃料用圧力検出手段）
１１０Ｂ 第２ＣＮＧ用配管圧力センサ（第１燃料用圧力検出手段）

Claims (5)

1. 車両に搭載されかつ第１燃料と第２燃料とを供給可能な多種燃料エンジンの制御装置であって、
   上記第１燃料は、気体燃料であり、
   上記第２燃料は、上記第１燃料に対して分子量の小さくかつ上記第１燃料に対して単位体積当たりの発熱量が低くかつ上記第１燃料に対して着火性が高い気体燃料であり、
   上記エンジンに、上記第１燃料を供給する第１燃料用噴射弁と、
   上記エンジンに、上記第２燃料を供給する第２燃料用噴射弁と、
   上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、
   上記第１燃料用タンクと上記第１燃料用噴射弁とに接続された第１燃料用供給路と、
   上記第１燃料用供給路に取り付けられ、上記第１燃料用タンクから上記第１燃料用噴射弁に送られる上記第１燃料の圧力を低下させる第１燃料用減圧装置と、
   上記エンジンから上記第１燃料用減圧装置にエンジン冷却水を供給して、上記第１燃料用減圧装置を加温するエンジン冷却水供給手段と、
   上記エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段と、
   上記第１燃料用噴射弁及び上記第２燃料用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と、を備え、
   上記制御手段は、上記エンジンの始動時において、上記エンジン水温検出手段によって検出された上記エンジン冷却水の温度が、予め設定された基準温度よりも低いときには、上記第２燃料用噴射弁のみを作動させて、上記第２燃料によって上記エンジンを始動させ、該始動後、上記エンジン冷却水の温度が上記基準温度以上になったことが検出された後に、上記第２燃料用噴射弁に加えて、上記第１燃料用噴射弁を作動させるよう構成されており、
   さらに上記制御手段は、上記第２燃料を用いた上記エンジンの始動動作が、上記第２燃料用噴射弁による上記第２燃料の噴射を開始してから、予め設定された基準時間を経過しても継続しているときには、更に上記第１燃料用噴射弁を作動させて、上記第１燃料及び上記第２燃料を用いて上記エンジンの始動動作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。
2. 請求項１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、上記第２燃料を用いた上記エンジンの始動動作が、上記基準時間を経過しても継続しているときには、上記第１燃料用噴射弁を作動させる前に、上記第２燃料の噴射量を所定量だけ増量させる所定の噴射制御を実行して、該実行後、上記第２燃料の噴射量が予め設定された基準噴射量を超えかつ上記エンジンの始動動作が継続しているときには、更に上記第１燃料用噴射弁を作動させて、上記第１燃料及び上記第２燃料を用いて上記エンジンの始動動作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。
3. 請求項２に記載の多種燃料エンジンの制御装置において、
   上記第１燃料用噴射弁は、上記エンジンの吸気通路内に上記第１燃料を噴射するポート噴射弁を含み、
   上記制御手段は、上記エンジンの始動動作において作動させる上記第１燃料用噴射弁を上記ポート噴射弁と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。
4. 請求項１〜３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、
   上記第１燃料用供給路に取り付けられ、上記第１燃料用減圧装置による減圧後の上記第１燃料の圧力を検出する第１燃料用圧力検出手段を、更に備え、
   上記制御手段は、上記第１燃料用圧力検出手段によって検出された検出圧力と予め設定された目標圧力との差の絶対値が、予め設定された基準値よりも大きくなったときには、上記絶対値が上記基準値よりも大きくなった時の上記第１燃料の噴射量に対して、上記第１燃料の噴射量を減少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。
5. 請求項１〜４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、
   上記第１燃料は天然ガスであり、
   上記第２燃料は水素ガスである
   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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