JPH05118253A - 水素燃料エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】空燃比希薄化による窒素酸化物の生成抑制と出
力確保を両立できる気体燃料エンジンの提供。 【構成】エンジンと直列にセルダイナモ６０を接続する
と共に、供給水素ガス量を流量調整弁によって調節可能
とし、制御装置５０が流量調整弁を水素の空気に対する
容積率λ＝２とするように開閉制御すると共に、高負荷
時にはセルダイナモ６０を駆動してトルクを付加して出
力を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水素ガスを燃料として
駆動する水素燃料エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、例えば、水素ガスを燃料として駆
動する水素燃料エンジンが種々提案されている。水素を
燃料とすることにより、燃焼によって炭酸ガス（一酸化
炭素及び二酸化炭素）を生じることがなく、又、有害な
未燃焼成分を排出することもない為、無公害エンジンと
して期待されているものである。ここで、従来のガソリ
ンエンジンにそのまま水素ガスを燃料として用いた場
合、ガソリンと水素ガスの物理的，化学的性質の差異に
より種々不具合が生ずる。即ち、可燃空燃比に於る空気
に対する水素ガスの容積率はガソリン等の霧化燃料とは
比較にならない程大きく（略２：１〜３：１）、その結
果、水素ガスを空気との混合気の状態で吸気管から供給
すると、空気吸入量が減少する為に出力低下を来す。
又、水素ガスは燃焼速度が速い為に吸気通路側に逆火を
起したり、過早着火を生じ易い。このような問題を解決
するものとして、吸気弁とは独立して水素ガス供給弁を
設け、この水素ガス供給弁を吸気弁閉弁後開弁させるよ
うにして空気の充填効率を向上させると共に逆火を防止
するもの（特公昭５８−３６１７２号公報）が提案され
ている。

【０００３】ところで、従来のガソリンエンジン等で問
題となる有害な排気ガス成分の一つである窒素酸化物
は、空気中の窒素が燃焼による高温雰囲気で酸化されて
生成されるものである為、水素を燃料とするものからも
排出される。このような窒素酸化物の生成は混合気を希
薄化して燃焼温度を低下させることによって抑制でき、
ガソリンを燃料とするものでは窒素酸化物を生じない程
の希薄空燃比では安定した運転が不能であるのに対し、
燃焼速度の速い水素を燃料とするものでは、かなりの希
薄空燃比でも燃焼が可能であることからそうすることに
より窒素酸化物の生成・排出量を低減させることができ
る。ところが、空燃比を希薄化すると出力が低下すると
いう問題があり、この出力低下を防ぐ為に、吸気弁とは
独立して設けられた水素ガス供給弁を吸気弁の開弁期間
の終期付近から開弁させて充填効率を向上させるもの
（特公昭５７−２１０１２６号公報）や、過給するもの
（特開昭５１−３４３０８号）等が提案されている。

【０００４】

【従来技術の課題】しかし乍ら、上記従来構成では、窒
素酸化物の生成抑制と出力の確保の両立は充分なもので
はなく、実用化し得るものではなかった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記の如き事情に鑑み、空燃
比希薄化による窒素酸化物の生成抑制と出力の確保の両
立を可能とし、無公害で高出力な水素燃料エンジンの提
供、を目的とする。

【０００６】

【発明の構成】このため、本発明に係る水素燃料エンジ
ンは、空気を供給する空気ポートと水素を供給する水素
ポートを独立に設けたものであって、当該エンジンと直
列に接続された補助駆動手段と、供給水素ガス量を調整
可能な流量調整手段と、エンジン負荷を検知する負荷検
知手段と、負荷検知手段からのエンジン負荷情報に基い
て流量調整手段と補助駆動手段を制御駆動する制御手段
と、を備え、該制御手段は、λ＝２以上となるように流
量調整手段を制御すると共に高負荷時には補助駆動手段
を駆動するよう構成したものである。そして、λ＝２と
いう希薄な空燃比によって燃焼温度を低温化させて窒素
酸化物の生成を抑制すると共に、それによる出力低下を
補助駆動手段によって補うものである。

【０００７】又、供給水素ガス量を調整可能な流量調整
手段と、エンジン負荷を検知する負荷検知手段と、該負
荷検知手段によるエンジン負荷情報に基いて流量調整手
段を制御駆動する制御手段と、を備えると共に、排気通
路に少なくとも還元機能を有する触媒を介設し、制御手
段は、低負荷時にはλ＝２以上とすると共に高負荷時に
は略λ＝１とするように流量調整手段を制御駆動するよ
う構成したものである。そして、低負荷時にはλ＝２と
いう希薄な空燃比によって燃焼温度を低温化させて窒素
酸化物の生成を抑制すると共に、高負荷時に生成される
窒素酸化物は触媒によって還元して無害化するものであ
る。

【０００８】又、エンジン方式をペリトロコイド曲線を
内周面とするハウジング内に前記ペリトロコイド曲線の
内方絡線を外形とするロータを配置したロータリピスト
ンエンジンとしたものである。これにより、作動室が移
動して各行程が行なわれ然もレシプロエンジンに比較し
て各行程のクランク角が長いというロータリピストンエ
ンジン特有の作用特性によって吸気行程作動室が加熱す
ることがなく過早着火が防げると共に空気と水素ガスの
混合が促進されて希薄空燃比での運転が良好に行なえる
ものである。

【０００９】又、空気ポートに至る吸気通路に制御装置
により作動制御される電子制御流量制御弁を設け、該電
子制御流量制御弁により空燃比調整を行なうように構成
したものである。これにより、より正確な空燃比制御が
可能となる。又、機関温度を検知して制御装置に入力す
る機関温度検知手段を備え、制御装置はこの機関温度検
知手段からの機関温度情報に基いて低温時にはλ＝２以
上とするように流量調整手段を制御駆動するよう構成し
たものである。これにより、冷関時には希薄空燃比化さ
れて熱損失が増大し迅速に暖機できる。又、水素ポート
からの水素供給期間を可変とする水素供給期間可変手段
を備え、始動時には水素供給期間を長くするよう構成し
たものである。これによれば、水素ガス供給圧が低い始
動時には水素供給期間が長くなり、水素ガスの充填効率
が向上して出力低下が防がれる。

【００１０】

【発明の実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて
説明する。図１は、本発明に係る水素燃料エンジンの一
実施例の外観図、図２はその概念構成図である。該エン
ジンは、ローターを直列に二個連結した所謂２ロータの
ロータリピストンエンジンであって、図２はそれを左右
に展開して示したものである。

【００１１】図示エンジンでは、当該エンジンからの出
力軸であるエキセントリックシャフト１１が、図１に示
す如く補助駆動手段としてのセルダイナモ６０及びクラ
ッチ７０を介してトランスミッション８０に接続されて
いる。セルダイナモ６０は、図３にその拡大断面図を示
す如く、エキセントリックシャフト１１に装着されたフ
ライホイールとしての機能を有するロータ１６の外周部
に回転界磁極６７を設けると共に、その内，外周にフィ
ールド部６８及びステータ部６９を配設して構成されて
いる。回転界磁極６７は、ロータ１６の外周部に多数の
爪をエンジン本体側に向けて所定間隔で突設した第一ポ
ールコア６７Ａと、該第一ポールコア６７Ａの各爪間に
夫々位置し且つトランスミッション側にを向く多数の爪
を有する第二ポールコア６７Ｂと、これら両ポールコア
６７Ａ，６７Ｂをその爪の先端部内周側で結合する非磁
性体リング６７Ｃとにより構成されている。フィールド
部６８は、エンジン本体のリアハウジング１３に磁界を
遮断する部材を介して固着されたフィールドコア６８Ａ
に、導線を巻き付けてフィールドコイル６８Ｂを形成し
たものであり、その外周面が回転界磁極６７に内周面に
近接して対向している。ステータ部６９は、多数の鋼板
の積層体から成るリング状のステータコア６９Ａに導線
を巻き付けてステータコイル６９Ｂを形成したものであ
り、リアハウジング１３とクラッチハウジング１５との
間に介装されたステータコアハウジング１４の内周に固
定され、その内周は回転界磁極６７の外周面に近接して
対向している。尚、ステータコイル６９Ｂは、図示しな
いがステータコア６９Ａの内周側周方向に所定間隔で設
けられたスリットに導線を３層分布巻きすることにより
３相コイルを構成しているものである。

【００１２】そして、上記の如く構成されたセルダイナ
モ６０では、フィールドコイル６８Ｂに通電して回転界
磁極６７を所定の極性で励磁する一方、回転界磁極６７
の磁界に対して所定の位相を有する回転磁界が形成され
るようにエンジン出力軸（エキセントリックシャフト１
１）の回転に同期して電流を通電すれば、回転界磁極６
７が回転磁界から連続的に磁力を受けることにより、該
回転界磁極６７が設けられたエンジン出力軸に回転トル
クが与えられ、セルモータとして機能してエンジンを停
止状態から始動し得ると共にエンジン運転中であればエ
ンジン出力軸にトルクを付加することができるようにな
っている。又、エンジン運転中にステータコイル６９Ｂ
に対する通電を停止すれば、励磁された回転界磁極６７
の作用で該ステータコイル６９Ｂに誘導起電力が発生
し、これによってバッテリー９０を充電することができ
る。このセルダイナモ６０の作動制御は、詳しくは後述
する制御装置５０によって行なわれるものである。

【００１３】ロータリピストンエンジンは、図２に示す
如くペリトロコイド曲線を内周面とするロータハウジン
グ１内に三葉の内方包絡面を有するロータ２を配置し、
該ロータ２の三つの稜線部が夫々アペックスシールを介
してロータハウジング１の内周面に当接して、ロータハ
ウジング１の内周面，ロータ２の外周，ロータハウジン
グ１の両側面に装着されたサイドハウジング（図１には
図示せず）及びインタミディエイトハウジング３によっ
て三つの作動室４…が隔成され、この作動室４…がロー
タ２の偏心回転に伴なって容積変化してオットーサイク
ルを行なうものである。そして、ロータ２の回転によっ
て出力軸であるエキセントリックシャフト１１が回転駆
動される。

【００１４】その略吸気行程作動室４Ｋに臨むインタミ
ディエイトハウジング３の所定位置に、吸気ポートＫＰ
と水素ポートＨＰが独立して開口形成されており、吸気
ポートＫＰへは吸気通路６を介して空気が供給されると
共に、水素ポートＨＰへはメタルハイドライドタンク
（以下ＭＨタンクと略す）７に蓄えられた水素ガスが燃
料供給通路８を介して供給されるようになっている。水
素ガスと空気の供給制御は、詳しくは後述する制御装置
５０により行なわれるようになっており、この制御装置
５０には、エキセントリックシャフト１１の回転数を検
知するエンジン回転数センサ５１からのエンジン回転数
が制御情報として入力されるようになっている。尚、イ
ンタミディエイトハウジング３は、図１中右側（フロン
ト側）の気筒Ｆと左側（リア側）の気筒Ｒの間に介設さ
れる壁部材（所謂サイドハウジング）であり、その前後
両面に夫々の気筒Ｆ，Ｒのロータ２，２がサイドシール
（図示せず）を介して気密を保って当接摺動するもので
ある。又、両気筒Ｆ，Ｒのロータ２，２は、位相が１８
０°ずれて作動する。

【００１５】ＭＨタンク７は、その内部に水素を吸蔵，
放出することのできる水素吸蔵合金を備え、当該水素吸
蔵合金に水素を供給する水素充填通路７１が接続される
と共に、水素吸蔵合金を冷却する冷却水通路７２と、水
素吸蔵合金を加熱する為にエンジン冷却水が供給される
加熱水通路７３が接続されている。水素吸蔵合金は、水
素が金属結晶格子内部の格子間位置に侵入して金属水素
化物を形成することにより水素を貯蔵可能なものであ
り、冷却することにより金属水素化物生成が進行して水
素が吸蔵され、逆に加熱することにより水素が放出され
るものである。このような金属水素化物の化学式の一例
を下記に示す。

【化１】

【００１６】水素充填通路７１は、元栓７１Ａ及びリリ
ーフ弁７１Ｂを介してＭＨタンク７に接続されている。
尚、７１ＣはＭＨタンク７内の水素ガス圧を検知する圧
力センサである。冷却水通路７２は、給水口７２Ａから
供給された冷却水がＭＨタンク７内を巡って水素吸蔵合
金を冷却して排水口７２Ｂから排水されるように配設さ
れ、水素充填通路７１を介して水素を供給して水素吸蔵
合金に水素を吸蔵させる際、水素吸蔵合金を冷却させる
よう作用する。加熱水通路７３は、ロータハウジング１
のウォータジャケットから電動ウォータポンプ７３Ｐ及
び逆止弁７３Ａを介してＭＨタンク７内を巡り、逆止弁
７３Ｂ及び流量調整弁７３Ｃを介してウォータジャケッ
トに戻るように配設され、ウォータジャケット内のエン
ジン冷却水を電動ウォータポンプ７３Ｐによって循環さ
せて水素吸蔵合金を加熱し、水素吸蔵合金から水素を離
脱させるように作用する。この際、ＭＨタンク７内の水
素ガス圧力は最大で略９気圧程度となる。尚、７３Ｄは
供給されるエンジン冷却水の温度を検知する温度センサ
である。

【００１７】図示ロータリピストンエンジンの吸気系
は、吸入口近傍にエアフローメータ６１が介設された吸
気通路６がターボチャージャＴＣのコンプレッサ６２に
繋がり、インタクーラ６３，流量制御弁としての空気絞
り弁６４を経て吸気ポートＫＰに接続されている。空気
絞り弁６４の下流には吸気圧力センサ５６及び吸気温度
センサ５７が設けられ、該圧力センサ５６による検知情
報は制御装置５０に入力されるようになっている。そし
て、図示しないエアフィルターを介して導入された空気
は、エアフローメータ６１によって吸気流量を測定さ
れ、ターボチャージャＴＣのコンプレッサ６２によって
圧縮された後インタクーラ６３で冷却され、空気絞り弁
６４によって流量調整されて吸気ポートＫＰに供給され
るものである。空気絞り弁６４は、アクチュエータとし
てのステップモータ６５により開閉駆動されると共にそ
の開度を検知するポジションセンサ６６が備えられてお
り、該ポジションセンサ６６にが検知した空気絞り弁６
４の開度はフィードバック情報として制御装置５０に入
力されるようになっている。

【００１８】又、排気系は、排気行程の作動室に臨むロ
ータハウジング１に開口形成された排気ポートＥＰに接
続された排気管９が、ターボチャージャＴＣのタービン
９１に接続され、更に触媒９２を介して外部に至るよう
になっている。そして、排気ポートＥＰから排出された
排気は、そのエネルギーでターボチャージャＴＣのター
ビン９１を回転駆動し、触媒９２によって当該排気中に
含まれる有害物質を酸化還元処理（本実施例では主に窒
素酸化物を還元）された後、図示しないサイレンサーを
経て外部に排出されるものである。ターボチャージャＴ
Ｃと触媒９２の間の排気通路９に臨んでＯ2 センサ５２
が設けられると共に、触媒９２にはその温度を検知する
温度センサ５３が設けられており、これらＯ2 センサ５
２及び温度センサ５３による検知情報は制御装置５０に
入力されるようになっている。本実施例では、この温度
センサ５３が機関温度検知手段として機能する。

【００１９】更に、水素ガス供給系は、水素充填通路７
１の元栓７１Ａより上流側から分岐して水素ポートＨＰ
に至る燃料通路８に、水素供給用弁８１，電磁弁８２，
圧力調整器８３，アクセルペダルＡＰと連動する流量調
整手段としての燃料調整弁８４，タイミング弁としての
噴射弁２０及び流量調整弁３０が介設されている。そし
て、ＭＨタンク７から供給される水素ガスを圧力調整器
８３によって略５気圧（３〜７気圧）に調圧し、燃料調
整弁８４，噴射弁２０及び流量調整手段としての流量調
整弁３０を介して各気筒Ｆ，Ｒの水素ポートＨＰに水素
ガスを供給するものである。圧力調整器８３と燃料調整
弁８４の間の燃料通路８に臨んで当該燃料通路８内の水
素ガス圧力を検知する圧力センサ５４と水素ガス温度を
検知する水素温度センサ５８が設けられると共に、燃料
調整弁８４にはその開度を検知すべくポジションセンサ
５５が備えられており、これら圧力センサ５４及びポジ
ションセンサ５５による検知情報は制御装置５０に入力
されるようになっている。本実施例に於ては、このポジ
ションセンサ５５が負荷検知手段であって、これによる
燃料調整弁８４の開度情報（即ちアクセルペダルＡＰの
操作量情報）が、負荷情報となる。又、流量調整弁３０
は、アクチュエータとしてのステップモータ４０により
開閉駆動されると共にその開度を検知するポジションセ
ンサ４１が備えられており、該ポジションセンサ４１が
検知した流量調整弁３０の開度はフィードバック情報と
して制御装置５０に入力されるようになっている。

【００２０】ここで、インタミディエイトハウジング３
に開口形成された吸気ポートＫＰ及び水素ポートＨＰ
は、ロータ２の移動に伴なって当該インタミディエート
ハウジング３と対向する側の面に装着されたサイドシー
ル（図示せず）が通過して作動室と連通状態となる（作
動室に開口する）こととなるが、その開口タイミング
は、図７に示す如く設定されている。即ち、排気行程終
了時の上死点（ＴＤＣ）からクランク角で３２°経過し
た位置で吸気ポートＫＰが開口し、これからやや遅れる
ＴＤＣ７０°の時点で水素ポートＨＰが開口する。吸気
ポートＫＰは吸気行程終了時の下死点（ＢＤＣ）から５
０°の時点で閉口し、水素ポートＨＰはこれから略１０
０°遅れてＢＤＣ１５０°の時点で閉口するようになっ
ている。つまり、吸気ポートＫＰはＴＤＣ３２°からＢ
ＤＣ５０°迄クランク角２８８°の範囲で開口し、水素
ポートＨＰはＴＤＣ７０°からＢＤＣ１５０°迄クラン
ク角３７０°の範囲で開口するものである。

【００２１】次に、水素ガス供給系に備えられる噴射弁
２０と流量調整弁３０の構成を、図４乃至図６に示す拡
大断面図に基いて説明する。図４はインタミディエイト
ハウジング３をフロント側（図１中右側）の作動室側か
ら見た図であり、インタミディエイトハウジング３の水
素ポートＨＰ近傍の外周面に、流量調整弁３０のケーシ
ング３１が固定されると共に該ケーシング３１の側方に
噴射弁２０が装着されている。尚、図は、流量調整弁３
０はその中央で断面とし、噴射弁２０は手前側のポペッ
ト弁２３の中央で断面としたものであり、流量調整弁３
０と噴射弁２０とではその断面位置が異なっている。

【００２２】流量調整弁３０は、通路間に開口部が形成
された円柱状のバルブ部材を回転可能に介設してこのバ
ルブ部材の回転によって通路面積を変化させる所謂ロー
タリーバルブであって、バルブ部材としての円筒バルブ
３２が、その下端をインタミディエイトハウジング３内
に、上端をケーシング３１に回転可能に嵌挿配置して構
成されている。円筒バルブ３２は、図２のＡ−Ａ断面図
である図３に示す如く、中空内部に直径方向の隔壁３２
Ａが長手方向に延設され、この隔壁３２Ａによって内部
がフロント側とリア側の夫々の気筒Ｆ，Ｒに至る二つの
バルブ内通路３２Ｆ，３２Ｒに隔成されている。ケーシ
ング３１に嵌挿されたその上端には、夫々のバルブ内通
路３２Ｆ，３２Ｒと連通するスリット３３Ｆ，３３Ｒが
円周方向所定角度範囲で周方向対称位置に開口形成さ
れ、両スリット３３Ｆ，３３Ｒは上下（円筒バルブ３２
の長手方向）に所定間隔ずらされて当該円筒バルブ３２
の回転によってもその回転域が重合しないようになって
いる。又、インタミディエイトハウジング３に嵌挿され
た先端は水素ポートＨＰの開口位置に達し、その先端に
は、図２のＢ−Ｂ断面図に相当する図４に示す如く夫々
のバルブ内通路３２Ｆ，３２Ｒと夫々対応する前後両気
筒Ｆ，Ｒの水素ポートＨＰとを連通する開口部３４Ｆ，
３４Ｒが形成されている。尚、図４中３Ｓは外側のサイ
ドハウジングである。

【００２３】一方、この円筒バルブ３２のスリット３３
Ｆ，３３Ｒ形成部位と対応するケーシング３１部位に
は、周方向対称位置に形成された夫々のスリット３３
Ｆ，３３Ｒと対応するケーシング内通路３１Ｆ，３１Ｒ
が独立に形成されており、該通路３１Ｆ，３１Ｒの円筒
バルブ３２と対向する開口部はスリット３３Ｆ，３３Ｒ
と一致する形状に形成され、図３に示す開口部とスリッ
ト３３Ｆ，３３Ｒとが完全に一致する全開状態から円筒
バルブ３２を回転させることによりケーシング内通路３
１Ｆ，３１Ｒとスリット３３Ｆ，３３Ｒの連通開口面積
が変化して流量規制できるようになっている。ケーシン
グ内通路３１Ｆ，３１Ｒの開口部とスリット３３Ｆ，３
３Ｒの関係は、形成位置が前後の気筒Ｆ，Ｒで上下にず
れている以外は対称であり、従って、円筒バルブ３２の
回転による連通開口面積変化は前後両気筒Ｆ，Ｒで等し
くなるようになっている。円筒バルブ３２の回転操作
（開閉操作）は、図２には示されていないが前述の如く
制御装置５０により制御駆動されるステップモータ４０
によって行なわれるものである。

【００２４】前後各気筒Ｆ，Ｒに接続される夫々のケー
シング内通路３１Ｆ，３１Ｒは、当該ケーシング３１の
噴射弁２０装着側面に夫々独立に開口しており、この開
口部が後述する噴射弁２０からの通路（噴射弁通路２２
Ｆ，２２Ｒ）と連通している。噴射弁２０は、図５に示
す如くハウジング２１内に流量調整弁３０のケーシング
内通路３１Ｆ，３１Ｒの開口部と対向して噴射弁通路２
２Ｆ，２２Ｒが開口され、該噴射弁通路２２Ｆ，２２Ｒ
の開口部に夫々ポペット弁２３，２３を配置したもので
ある。両噴射弁通路２２Ｆ，２２Ｒは、ポペット弁２
３，２３より上流側で合流して一本の合流通路２２とな
り、ここに、燃料通路８が接続されて流量調整弁３０か
らの水素ガスが供給されるようになっている。

【００２５】ポペット弁２３は、そのステム２３Ａがハ
ウジング２１に固定されたガイド２４に摺動可能に嵌合
すると共に、スプリング２５によってその先端のバルブ
フェース２３Ｂがシート２６側に押圧付勢されて設けら
れ、スプリング２５の付勢力によってバルブフェース２
３Ｂがシート２６に密着すると噴射弁通路２２Ｆ，２２
Ｒを密閉遮断し、スプリング２５の付勢力に抗してスラ
イド移動されることによって噴射弁通路２２Ｆ，２２Ｒ
を開くようになっているものである。そのステム２３Ａ
の後端側には、カムシャフト２７がハウジング２１に回
転可能に支持されて設けられており、該カムシャフト２
７の夫々のポペット弁２３，２３と対応する位置に設け
られたカム２７Ｆ，２７Ｒが、ポペット弁２３，２３を
スプリング２５，２５の付勢力に抗して押圧操作して噴
射弁通路２２Ｆ，２２Ｒを開閉するようになっている。
カムシャフト２７は、図２に示す如く当該ロータリピス
トンエンジンのエキセントリックシャフト１１と図中１
２で示すチェーン又はタイミングベルトによって同期回
転可能に連繋されており、従って、ポペット弁２３，２
３はエキセントリックシャフト１１の回転（即ち当該ロ
ータリピストンエンジンの回転）に同期して所定タイミ
ングで開閉駆動されるようになっているものである。
尚、両ポペット弁２３，２３を駆動操作するカム２７
Ｆ，２７Ｒは、対応する気筒Ｆ，Ｒのロータ２，２の位
相差と等しく１８０°位相をずらして設けられているも
のである。

【００２６】更に、当該噴射弁２０の両気筒Ｆ，Ｒに至
る噴射弁通路２２Ｆ，２２Ｒの上流の合流通路２２から
分岐して流量調整弁３０のケーシング内通路３１Ｆ，３
１Ｒに夫々直結されるバイパス通路２８が設けられ、そ
の通路間には開閉バルブ２９が介設されている。つま
り、このバイパス通路２８によってポペット弁２３，２
３を迂回して合流通路２２と流量調整弁３０のケーシン
グ内通路３１Ｆ，３１Ｒとが接続され、開閉バルブ２９
の開放操作によってポペット弁２３，２３の開閉動作と
は無関係にケーシング内通路３１Ｆ，３１Ｒに（即ち水
素ポートＨＰに）水素ガスを供給することができるよう
になっているものであり、このバイパス通路２８及び開
閉バルブ２９が本実施例に於て水素ガス供給期間可変手
段を構成しているものである。尚、この開閉バルブ２９
は通常は閉じられていて水素の供給圧力が低い場合に開
放されるものであり、この開閉操作制御は制御装置５０
によって行なわれる。

【００２７】上記の如き流量調整弁３０と噴射弁２０の
構成によれば、水素ポートＨＰへの水素ガス供給は、噴
射弁２０のバルブタイミング（ポペット弁２３，２３の
開閉タイミング）に依存すると共にその供給量は流量調
整弁３０によって調整可能となる。又、バイパス通路２
８の開閉バルブ２９を開放側に操作することにより、水
素ポートＨＰへは常時水素ガスが供給され、従って、作
動室への水素ガス供給は噴射弁２０のバルブタイミング
に拘りなく水素ポートＨＰの開口全期間中に於て行なわ
れることとなる。ここで、噴射弁２０のポペット弁２
３，２３の開閉タイミングは、図７に示す如く、吸気ポ
ートＫＰの閉口（ＢＤＣ５０°）と同時に開口し、水素
ポートＨＰの閉口時期と略等しいＢＤＣ１４０°の時点
で閉口するように設定され、従って、ポペット弁２３，
２３はＢＤＣ５０°からＢＤＣ１４０°迄の９０°の範
囲で開弁するものである。

【００２８】この噴射弁２０のポペット弁２３，２３は
回転数に拘らず一定のクランク角度で開閉するものであ
り、従って、高回転時と低回転時では水素ガス供給時間
が異なることとなる。その結果、水素ガスの空気量に対
する流入割合も変化することとなり、所定の空燃比を維
持する為には水素ガスの供給量を回転数に応じて変化さ
せてやる必要があるが、これを、流量調整弁３０によっ
て行なうことができる。即ち、流量調整弁３０が全開で
高回転時に所定の空燃比を得られる水素ガスを供給可能
なように通路面積を設定すると共に、この設定では水素
ガス供給過剰となる低回転時には当該流量調整弁３０を
絞って水素ガス供給量が適正となるよう調節することが
できるものである。流量調整弁３０は、噴射弁２０と水
素ポートＨＰの間の水素ポートＨＰに極めて近接した位
置に設けられており、水素ポートＨＰとの間のデッドボ
シュームが少なく制御の応答性に優れる。

【００２９】而して、上記の如く構成されたロータリピ
ストンエンジンは、下記の如く作用する。即ち、ＭＨタ
ンク７から供給される水素ガスは、圧力調整器８３によ
って所定気圧（略５気圧）に調圧され、アクセルペダル
ＡＰと連動する燃料調整弁８４によって供給量が調整さ
れて供給される。この時、制御装置５０は、ポジション
センサ５５によって検知される燃料調整弁８４の開度と
燃料通路８に備えられた圧力センサ５４からの水素ガス
圧力情報及び水素温度センサ５８からの水素ガス温度情
報に基いて供給される水素ガス量を把握し、該把握した
供給される水素ガス量に応じて所定の空燃比を得られる
量の空気が吸気ポートＫＰに供給されるよう吸気通路６
の空気絞り弁６３を開閉制御する。更に、これに加えて
エンジン回転数センサ５１によって検知されたエンジン
回転数に基いて、流量調整弁３０を開閉制御して水素ガ
ス供給量を微調整する。吸気行程作動室４Ｋに臨む吸気
ポートＫＰ及び水素ポートＨＰは、前述の如く排気行程
終了時の上死点（ＴＤＣ）からクランク角で３２°経過
した時点で吸気ポートＫＰが開口し、その後、ＴＤＣ７
０°の時点で水素ポートＨＰが開口する。これにより吸
気ポートＫＰから空気が吸気行程作動室４Ｋ内に流入供
給されるが、この時点では、噴射弁２０のポペット弁２
３，２３が通路を閉ざしており、水素ガスが供給される
ことはない。その後、吸気ポートＫＰが吸気行程終了時
の下死点（ＢＤＣ）から５０°の時点で閉口すると同時
に噴射弁２０のポペット弁２３，２３が開弁し、これに
より、当該時点では開口状態にある水素ポートＨＰを介
して水素ガスが圧縮行程初期の作動室４内に供給され
る。

【００３０】ここで、インタミディエートハウジング３
に開口された吸気ポートＫＰ及び水素ポートＨＰは前述
の如くロータ２の移動に伴なってサイドシールが通過し
て作動室に開口するものであってその構造上開口時期と
開口面積は互いに関連し、開口期間を規定するとこれに
よって開口面積の上限が規制されることとなり、この
為、開口面積を所定（上限）以上に大きくするには開口
期間を長くぜざるを得なＨＰとの間のデッドボシューム
が少なく制御の応答性に優れる。

【００２９】而して、上記の如く構成されたロータリピ
ストンエンジンは、下記の如く作用する。即ち、ＭＨタ
ンク７から供給される水素ガスは、圧力調整器８３によ
って所定気圧（略５気圧）に調圧され、アクセルペダル
ＡＰと連動する燃料調整弁８４によって供給量が調整さ
れて供給される。この時、制御装置５０は、ポジション
センサ５５によって検知される燃料調整弁８４の開度と
燃料通路８に備えられた圧力センサ５４からの水素ガス
圧力情報及び水素温度センサ５８からの水素ガス温度情
報に基いて供給される水素ガス量を把握し、該把握した
供給される水素ガス量に応じて所定の空燃比を得られる
量の空気が吸気ポートＫＰに供給されるよう吸気通路６
の空気絞り弁６３を開閉制御する。更に、これに加えて
エンジン回転数センサ５１によって検知されたエンジン
回転数に基いて、流量調整弁３０を開閉制御して水素ガ
ス供給量を微調整する。吸気行程作動室４Ｋに臨む吸気
ポートＫＰ及び水素ポートＨＰは、前述の如く排気行程
終了時の上死点（ＴＤＣ）からクランク角で３２°経過
した時点で吸気ポートＫＰが開口し、その後、ＴＤＣ７
０°の時点で水素ポートＨＰが開口する。これにより吸
気ポートＫＰから空気が吸気行程作動室４Ｋ内に流入供
給されるが、この時点では、噴射弁２０のポペット弁２
３，２３が通路を閉ざしており、水素ガスが供給される
ことはない。その後、吸気ポートＫＰが吸気行程終了時
の下死点（ＢＤＣ）から５０°の時点で閉口すると同時
に噴射弁２０のポペット弁２３，２３が開弁し、これに
より、当該時点では開口状態にある水素ポートＨＰを介
して水素ガスが圧縮行程初期の作動室４内に供給され
る。

【００３０】ここで、インタミディエートハウジング３
に開口された吸気ポートＫＰ及び水素ポートＨＰは前述
の如くロータ２の移動に伴なってサイドシールが通過し
て作動室に開口するものであってその構造上開口時期と
開口面積は互いに関連し、開口期間を規定するとこれに
よって開口面積の上限が規制されることとなり、この
為、開口面積を所定（上限）以上に大きくするには開口
期間を長くぜざるを得ないものであるが、本構成によれ
ば水素ポートＨＰを介する水素ガスの供給は噴射弁２０
の開弁期間に依存する為、水素ポートＨＰの形状乃至開
口面積は、当該噴射弁２０の開口期間と重合して開口す
ると共にその開弁時に水素ガス供給に必要充分な開口面
積となるように設定することが可能となる。

【００３１】上記構成では、水素ポートＨＰを介しての
作動室４への水素ガスの供給は、噴射弁２０の開くＢＤ
Ｃ５０°からＢＤＣ１４０°迄の９０°の期間中に行な
われることとなり、ロータリピストンエンジンでは、Ｔ
ＤＣからＢＤＣに至るクランク角がレシプロエンジンの
１８０°に対して２７０°と長く、その分各行程がレシ
プロエンジンに比較してゆっくり進行する為に圧縮行程
に於ても作動室内の圧力上昇が遅く、又、水素ポートＨ
Ｐの形状乃至開口面積は開口期間に拘りなく水素ガス供
給に必要充分な開口面積となるように設定してあること
から水素ガスの供給圧が略５気圧という比較的低圧であ
っても圧縮行程初期の作動室内に必要な量を充填するこ
とができる。更に、この水素ガスの供給は吸気ポートＫ
Ｐは閉口後であることから作動室４内に供給された水素
ガスが吸気通路６側に流れることはなく逆火を生ずるこ
とはない。つまり、吸気ポートＫＰ閉口後の圧縮行程初
期に水素ガスを効率良く多量に充填可能となり、充填効
率を向上させて出力向上を図ることができると共に逆火
を防ぐことができるものである。又、ロータリピストン
エンジンは作動室が移動して各行程を行なうものであ
り、燃焼作動室位置とは異なる低温の吸気作動室位置で
水素ガスと空気を供給して過早着火を生ずることなく長
時間混合することができ、従って、燃焼温度が低下する
こととなって窒素酸化物は殆ど生成しないλ＝２以上の
希薄混合気での運転も可能となる。

【００３２】次に、制御装置５０による、バイパス通路
開閉制御，セルダイナモ６０の作動制御及び空燃比制御
を説明する。制御装置５０は、図８にその制御フローチ
ャートを示す如く、エンジン回転数センサ５１からのエ
ンジン回転数情報，ポジションセンサ５５からの燃料調
整弁８４の開度情報（即ちアクセル開度情報），圧力セ
ンサ５４からの水素ガス圧力情報，水素温度センサ５８
からの水素ガス温度情報，Ｏ2 センサ５２からの排気中
の残存酸素濃度情報，温度センサ５３からの触媒９２の
温度情報，吸気圧力センサ５６からの吸気圧力情報及び
吸気温度センサ５７からの吸気温度情報によってエンジ
ン運転状況を把握し、そのエンジン運転状況に応じて、
図１３に示すバイパス通路開閉制御テーブルに従ってバ
イパス通路２８を開閉（開閉バルブ２９を開閉）制御す
ると共に、図１５に示すエンジン回転数とアクセル開度
に基くトルク付加制御テーブルに従ってセルダイナモ６
０を作動制御し、更に、エンジン回転数とアクセル開度
に基いて目標空燃比を定めた図１０又は図１１に示す制
御テーブル（暖機後テーブル又は低温時テーブル）の何
れかを選択し、当該選択された制御テーブルから読み取
った目標空燃比とエンジン回転数に基いて、図１７又は
図１８に示す空気通路面積テーブル（暖機後空気通路面
積テーブル又は低温時空気通路面積テーブル）から空気
絞り弁６４の開度を求め、又、図１２に示す水素通路面
積テーブルから流量調整弁３０の開度を求めて各々の弁
（空気絞り弁６４，流量調整弁３０）を開閉制御する

【００３３】即ち、Ｓ１で上記各制御情報を読み込んだ
後、Ｓ２で水素ガス圧力：ＰＨが所定圧力：ＰＨＣに達
しているか否かを判定する。ここで、水素ガス圧力：Ｐ
Ｈが所定圧力：ＰＨＣ以下であった場合、開閉バルブ２
９を開放操作してバイパス通路２８を開通させる（Ｓ
４）。これにより、水素ポートＨＰへは常時水素ガスが
供給されることとなり、作動室への水素ガス供給が噴射
弁２０のバルブタイミングに拘りなく水素ポートＨＰの
開口全期間中に於て行なわれ、水素ガス圧力が低圧であ
ることによる充填不足を補って安定した運転が可能とな
る。水素ガス圧力：ＰＨが所定圧力：ＰＨＣに達してい
る場合には開閉バルブ２９は閉をバイパス通路２８は閉
鎖する（Ｓ３）。

【００３４】次に、アクセル開度：ＯＡを図１５のトル
ク付加制御テーブルに示すトルク付加閾値：ＯＡＬと比
較し（Ｓ５）、アクセル開度：ＯＡが当該回転数に於る
トルク付加閾値：ＯＡＬより大きい場合にはセルダイナ
モ６０を作動させてトルクを付加する（Ｓ６）と共に、
アクセル開度：ＯＡが当該回転数に於るトルク付加閾：
ＯＡＬより小さい場合にはセルダイナモ６０は不作動と
する（Ｓ７）。セルダイナモ６０は、その出力トルク特
性を図１４に示す如く低回転に於て出力トルクが高く、
又、図１５に示すトルク付加制御テーブルは、高負荷域
に於てセルダイナモ６０を作動させてトルクを付加する
が、特に出力低下が著しい低回転時には比較的低負荷か
ら付加を開始するように設定してある。これにより、空
燃比をλ＝２として運転すると共にこれにトルク付加制
御テーブルに基くセルダイナモ６０によるトルク付加を
行なった場合のエンジン全体としての出力トルク特性
は、図１６に示す如くλ＝２の空燃比によるエンジン出
力に図中斜線で示すセルダイナモ６０の出力が加えられ
たものとなり、その結果、λ＝１の空燃比での運転と略
同等の出力特性が得られるものである。尚、λは空気過
剰率であって、λ＝（実際の空燃比）／（理論空燃比）
で示されるものである。

【００３５】更に、触媒温度：ＴＣを基準温度：ＴＣＬ
と比較して当該エンジンの暖機状態を判定し（Ｓ８）、
ここで、触媒温度：ＴＣが基準温度：ＴＣＬ以上であっ
て暖機終了後と判定された場合には、図１０に示す暖機
後制御テーブルから対応する目標空燃比を読み取って当
該目標空燃比となるよう空気絞り弁６４及び流量調整弁
３０を開閉制御する（Ｓ９）と共に、触媒温度：ＴＣが
基準温度：ＴＣＬに達しておらず低温時であると判定さ
れた場合には、図１１に示す低温時制御テーブルから対
応する目標空燃比を読み取って当該目標空燃比となるよ
う空気絞り弁６４及び流量調整弁３０を開閉制御する
（Ｓ１０）。

【００３６】図１０に示す暖機後制御テーブルに基く空
燃比制御は、図９にそのフローチャートを示す如く、エ
ンジン回転数センサ５１からのエンジン回転数情報，ポ
ジションセンサ５５からの燃料調整弁８４の開度情報
（即ちアクセル開度情報）及びＯ2 センサ５２からの排
気中の残存酸素濃度情報を入力情報（Ｓ１１）とし、エ
ンジン回転数とアクセル開度に基いて当該暖機後制御テ
ーブルから目標空燃比を読み取り（Ｓ１２）、この目標
空燃比がλ＝１であった場合（Ｓ１３）には、図１７に
示す暖機後用空気通路面積制御テーブルから空気通路面
積を求めて空気絞り弁６４の開度を設定すると共に図１
２に示す暖機時水素通路面積制御テーブルから水素通路
面積を求めて流量調整弁３０の開度を設定し、更に、Ｏ
2 センサ５２からの排気中の残存酸素濃度情報に基いて
λ＝１となるように空気絞り弁６４又は流量調整弁３０
の何れかをフィードバック制御する（Ｓ１４）。目標空
燃比がλ＝１以外であった場合には、目標空燃比とエン
ジン回転数に基いて、図１７に示す暖機後用空気通路面
積制御テーブルから空気通路面積を求めて空気絞り弁６
４の開度を設定すると共に図１２に示す暖機時水素通路
面積制御テーブルから水素通路面積を求めて流量調整弁
３０の開度を設定（オープン制御）する（Ｓ１５）もの
である。尚、残存酸素濃度情報に基いてλ＝１とすべく
行なうフィードバック制御は、空気絞り弁６４又は流量
調整弁３０の何れを開閉調節しても良いものであるが、
エンジン出力に対する影響の少ない吸気流量（即ち空気
絞り弁６４）を変化させる方がより好ましい。

【００３７】ここで、図１０に示す暖機後制御テーブル
は、高負荷，高回転時に空燃比をλ＝１とする領域が設
定されると共に、該λ＝１の領域から低負荷，低回転に
なるに従って空燃比がリーン側に移行するように設定さ
れており、最も出力を必要とする高負荷，高回転時では
空燃比をλ＝１として出力を向上させるようになってい
るものである 図１２に示す水素通路面積制御テーブルは、暖機後用テ
ーブル又は低温時用テーブルにより求められた目標空燃
比を実現すべく、該目標空燃比とエンジン回転数に基い
て水素通路面積（規定流量調整弁３０の開度）を規定し
たものであり、前述の如くエンジン回転数によって同一
空燃比を得る流量調整弁３０の開度が異なる為、低回転
の場合には通路面積を絞り、高回転になるに従って開放
させて充填効率を高めるように設定してあるものであ
る。又、図１７に示す暖機後用空気通路面積制御テーブ
ルは、高負荷，低回転の運転域にλ＝１の領域が設定さ
れ、該λ＝１の領域ではアクセル開度に比例して空気通
路面積が変化し（空気絞り弁６４を開閉し）、λ＞１
（即ち空燃比リーン側）の領域ではアクセル開度とは関
係なく一定の空気通路面積とするように設定されている
ものである。尚、高負荷，高回転時に於るλ＝１の空燃
比での運転時に生成される窒素酸化物は、触媒９２によ
って還元されて無害化されるものである。

【００３８】一方、触媒温度：ＴＣが基準温度：ＴＣＬ
に達していない低温時に適用される図１１に示す低温時
制御テーブルに基く空燃比制御は、暖機後制御テーブル
に於る目標空燃比がλ＝１以外の場合と同様であり、エ
ンジン回転数とアクセル開度に基いて当該低温時制御テ
ーブルから目標空燃比を読取り、該目標空燃比とエンジ
ン回転数に基いて、図１８に示す低温時空気通路面積制
御テーブルから空気通路面積を求めて空気絞り弁６４の
開度を設定すると共に図１２に示す暖機時水素通路面積
制御テーブルから水素通路面積を求めて流量調整弁３０
の開度を設定（オープン制御）するものである。図１１
に示す低温時制御テーブルは、高負荷，高回転時に空燃
比をλ＝２とする領域が設定され、該λ＝２の領域から
低負荷，低回転になるに従って空燃比がリーン側に移行
するように設定されており、流量調整弁３０は全域オー
プン制御となる。又、図１８に示す低温時空気通路面積
制御テーブルは、高負荷，低回転の運転域にλ＝２の領
域が設定され、該λ＝２の領域ではアクセル開度に比例
して空気通路面積が変化し（空気絞り弁６４を開閉
し）、λ＞２（即ち空燃比リーン側）の領域ではアクセ
ル開度とは関係なく一定の空気通路面積となるように設
定され、空気絞り弁６４は全域オープン制御となるもの
である。λ＝２以上のリーン燃焼では、前述の如く燃焼
速度が遅く燃焼温度も低く出力は低下するが、熱損失が
大きく迅速に暖機できると共に、窒素酸化物は殆ど生成
されない。又、高負荷時には前述の如くセルダイナモ６
０によるトルク付加を行なうことで、λ＝２でもλ＝１
の空燃比での運転と略同等の出力特性が得られる。

【００３９】上記の如き構成によれば、低温時にはλ＝
２以上の希薄混合気による運転を行なって迅速に暖機さ
せると共に、暖機後の出力を必要としない低負荷，低回
転域でもλ＝２以上として窒素酸化物の生成を抑え、暖
機後の高負荷，高回転域ではλ＝１の理論空燃比によっ
て運転して出力向上を図り、更に、高負荷域ではセルダ
イナモ６０によってトルクを付加することにより、高出
力を得ることができる。理論空燃比での運転時に生成さ
れる窒素酸化物は触媒によって還元して無害化すること
ができ、水素燃料では元来有害な未燃焼成分の排出や炭
酸ガスの生成は行なわれないことと相俟って高出力で完
全な無公害エンジンが得られるものである。尚、上記実
施例は、本発明をロータリーピストエンジンに適用した
ものであるが、これに限るものではなく、一般的なレシ
プロエンジンに適用しても良いことは言う迄もない。
又、水素ガス圧力に応じて水素供給期間可変手段である
バイパス通路２８を開閉するように構成したが、バイパ
ス通路２８の開閉制御はこれに限るものではなく、水素
供給圧力の低い冷間始動時には常に所定時間バイパス通
路２８を開放するようにしたり、温度センサを備えて所
定温度に達する迄はバイパス通路２８を開放するよう構
成しても良いものである。

【００４０】

【発明の効果】上記の如き、本発明に係る水素燃料エン
ジンによれば、流量調整手段によって空燃比をλ＝２以
上として運転することにより、燃焼温度を低下させて窒
素酸化物の発生を抑制できると共に、空燃比リーン化に
よる出力の低下は補助駆動手段でアシストすることによ
って防ぐことがで、出力を維持して全く無公害なエンジ
ンと成し得るものである。又、排気通路に還元触媒を設
けると共に、高負荷時にはλ＝１とすることにより、高
出力化と無公害の維持の両立が可能となる。更に、ロー
タリーピストエンジンとすることで、作動室が移動して
各行程が行なわれることから燃焼作動室位置とは異なる
低温の吸気作動室位置で水素ガスと空気を供給して過早
着火を生ずることなく長時間混合することができ、従っ
て、λ＝２以上の希薄混合気での運転も可能となる。
又、請求項４に記載した発明によれば、吸気通路に設け
た流量制御弁により、吸気流量を制御して空燃比補正を
行なうことにより、空燃比のより正確な制御が可能とな
る。請求項５に記載した発明によれば、冷関時にはλ＝
２以上とすることで、燃焼温度は低下するものの熱損失
が大きくなる為に迅速に暖機できるものである。請求項
６に記載した発明によれば、水素供給圧力が低く水素ガ
スの充填効率が低下する始動時には水素供給期間が長く
なり、水素ガスの充填効率を向上させて出力低下を防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水素燃料エンジンの一実施例の一
部断面外観図。

【図２】そのエンジンの部分の概念構成図。

【図３】補助駆動手段としてのセルダイナモの部分断面
図。

【図４】噴射弁及び流量調整弁部分の拡大断面図。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図。

【図６】図４のＢ−Ｂ相当の断面図。

【図７】各ポートの開口期間を示す図。

【図８】制御装置によるバイパス通路開閉，セルダイナ
モ及び空燃比の制御フローチャート。

【図９】制御装置による暖機後制御テーブルに基く空燃
比制御のフローチャート。

【図１０】暖機後制御テーブル。

【図１１】低温時制御テーブル。

【図１２】目標空燃比とエンジン回転数に基く水素通路
面積制御テーブル。

【図１３】バイパス通路開閉制御テーブル。

【図１４】回転数に対するセルダイナモのトルクを示す
グラフ。

【図１５】セルダイナモによるトルク付加制御テーブ
ル。

【図１６】空燃比及びセルダイナモによる補助によるエ
ンジン出力を示すグラフ。

【図１７】目標空燃比とエンジン回転数に基く暖機後空
気通路面積制御テーブル。

【図１７】目標空燃比とエンジン回転数に基く低温時空
気通路面積制御テーブル。

【符号の説明】

１…ロータハウジング ２…ロータ ８…気体燃料通路 ９…排気通路 ２８…バイパス通路（水素供給期間可変手段） ２９…開閉バルブ（水素供給期間可変手段） ３０…流量調整弁（流量調整手段） ５０…制御装置（制御手段） ５３…温度センサ（機関温度検知手段） ５５…ポジションセンサ（エンジン負荷検知手段） ６０…セルダイナモ（補助駆動手段） ６４…空気絞り弁（電子制御流量制御弁） ８４…燃料調整弁（流量調整手段） ９２…触媒（還元触媒） ＫＰ…吸気ポート（空気ポート） ＨＰ…水素ポート（水素ポート）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水素燃料エンジンの一実施例の一
部断面外観図。

【図２】そのエンジンの部分の概念構成図。

【図３】補助駆動手段としてのセルダイナモの部分断面
図。

【図４】噴射弁及び流量調整弁部分の拡大断面図。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図。

【図６】図４のＢ−Ｂ相当の断面図。

【図７】各ポートの開口期間を示す図。

【図８】制御装置によるバイパス通路開閉，セルダイナ
モ及び空燃比の制御フローチャート。

【図９】制御装置による暖機後制御テーブルに基く空燃
比制御のフローチャート。

【図１０】暖機後制御テーブル。

【図１１】低温時制御テーブル。

【図１２】目標空燃比とエンジン回転数に基く水素通路
面積制御テーブル。

【図１３】バイパス通路開閉制御テーブル。

【図１４】回転数に対するセルダイナモのトルクを示す
グラフ。

【図１５】セルダイナモによるトルク付加制御テーブ
ル。

【図１６】空燃比及びセルダイナモによる補助によるエ
ンジン出力を示すグラフ。

【図１７】目標空燃比とエンジン回転数に基く暖機後空
気通路面積制御テーブル。

【図１８】目標空燃比とエンジン回転数に基く低温時空
気通路面積制御テーブル。

【符号の説明】 １…ロータハウジング ２…ロータ ８…気体燃料通路 ９…排気通路 ２８…バイパス通路（水素供給期間可変手段） ２９…開閉バルブ（水素供給期間可変手段） ３０…流量調整弁（流量調整手段） ５０…制御装置（制御手段） ５３…温度センサ（機関温度検知手段） ５５…ポジションセンサ（エンジン負荷検知手段） ６０…セルダイナモ（補助駆動手段） ６４…空気絞り弁（電子制御流量制御弁） ８４…燃料調整弁（流量調整手段） ９２…触媒（還元触媒） ＫＰ…吸気ポート（空気ポート） ＨＰ…水素ポート（水素ポート）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 21/02 ３１１ Ｇ 7114−3Ｇ Ｆ０２Ｎ 11/04 9149−3Ｇ (72)発明者 内田 浩康 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 福馬 勉 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気を供給する空気ポートと水素を供給す
   る水素ポートを独立に設けたものであって、 当該エンジンと直列に接続された補助駆動手段と、供給
   水素ガス量を調整可能な流量調整手段と、当該エンジン
   の負荷を検知する負荷検知手段と、該負荷検知手段から
   のエンジン負荷情報に基いて前記流量調整手段と前記補
   助駆動手段を制御駆動する制御手段と、を備え、 前記制御手段は、λ＝２以上となるように前記流量調整
   手段を制御すると共に高負荷時には前記補助駆動手段を
   制御駆動するよう構成したこと、を特徴とする水素燃料
   エンジン。
2. 【請求項２】空気を供給する空気ポートと水素を供給す
   る水素ポートを独立に設けたものであって、 供給水素ガス量を調整可能な流量調整手段と、当該エン
   ジンの負荷を検知する負荷検知手段と、前記負荷検知手
   段によるエンジン負荷情報に基いて前記流量調整手段を
   制御駆動する制御手段と、を備えると共に、排気通路に
   少なくとも還元機能を有する触媒を介設し、 前記制御手段は、低負荷時にはλ＝２以上とすると共に
   高負荷時には略λ＝１とするように前記流量調整手段を
   制御駆動するよう構成したこと、を特徴とする水素燃料
   エンジン。
3. 【請求項３】ペリトロコイド曲線を内周面とするハウジ
   ング内に前記ペリトロコイド曲線の内方絡線を外形とす
   るロータを配置したロータリピストンエンジンであるこ
   と、を特徴とする請求項２記載の水素燃料エンジン。
4. 【請求項４】上記空気ポートに至る吸気通路に上記制御
   手段により作動制御される電子制御流量制御弁を設け、
   該電子制御流量制御弁により空燃比調整を行なうように
   構成したこと、を特徴とする請求項１，２又は３記載の
   水素燃料エンジン。
5. 【請求項５】機関温度を検知して上記制御手段に入力す
   る機関温度検知手段を備え、前記制御手段は、前記機関
   温度検知手段からの機関温度情報に基いて低温時にはλ
   ＝２以上とするように上記流量調整手段を制御駆動する
   よう構成したこと、を特徴とする請求項４記載の水素燃
   料エンジン。
6. 【請求項６】上記水素ポートからの水素供給期間を可変
   とする水素供給期間可変手段を備え、始動時には前記水
   素供給期間を長くするよう構成したこと、を特徴とする
   請求項５記載の水素燃料エンジン。