JPH08135488A

JPH08135488A - 水素エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH08135488A
Application number: JP6300281A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Mamiya; 清孝間宮; Michihiro Imada; 道宏今田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】水素エンジンにおいて始動時にスロットル弁を
全閉開度よりも開方向に開成することで、始動時に着火
ミスが生じた際、エンジン構成部品の摩擦等による熱で
水素ガスが着火して、バックファイヤが発生することに
起因するスロットル弁の変形を防止する。【構成】水素ガスを燃料として用いる水素エンジンＰ１
において、始動検出手段Ｐ３の出力に基づいて始動時か
否かを判定する始動判定手段Ｐ２と、上記始動判定手段
Ｐ２の判定結果に基づいて始動時に吸気系Ｐ５に介設さ
れたスロットル弁Ｐ６を全閉開度に対して開方向に補正
するスロットル開度補正手段Ｐ４とを備えたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば水素ガス（気
体燃料）を燃料として用いる水素ロータリピストンエン
ジンのような水素エンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガソリンを燃料として用いるエン
ジン（レシプロエンジンおよびロータリピストンエンジ
ン）においては一般に始動時に吸気系に介設されたスロ
ットル弁を全閉とし、該始動時においては固定の燃料噴
射パルス幅でエンジン回転に同期して燃料が噴射され
る。つまり、エアフロメータやエアフロセンサで吸入空
気量Ｑを検出しているが、始動時においてはエンジン回
転変動が著しく、吸入空気量Ｑを基準として燃料噴射パ
ルス幅を設定することが不可能である故、ガソリンエン
ジンにおいては始動時に固定の燃料噴射パルス幅が設定
されていた。そしてエンジン回転数が高いと体積効率η
ｖが若干低下して、混合気の空燃比はリッチとなるが、
一定回転以上においてエアフロメータもしくはエアフロ
センサの出力をベースとした通常モードに移行するため
特に問題は発生しない。

【０００３】しかし、このようなガソリンエンジンの制
御手段を水素エンジンに適用した場合には次のような問
題点が発生する。すなわち水素ガスは可燃範囲が広い
（最小点火エネルギがガソリンの１／１０で、Ａ／Ｆ＝
３０〜４０での運転が可能）ので、始動時に点火系の不
良その他により着火ミスが生じた時、吸気系および燃焼
室内に存在する水素ガスはロータ（エンジン構成部品）
の摩擦熱などの僅かな熱源で着火し、バックファイヤ
（backfire 、逆火）が発生して、このバックファイヤ
の圧力が吸気系に吹き返されるので、ガソリンエンジン
同様に始動時にスロットル弁が全閉であると、スロット
ル弁のスロットルプレートが捩れる等の変形が生じ、著
しい場合にはスロットルプレートがスロットルボディに
噛み込む問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、水素エンジン（水素ロータリピストンエン
ジンと水素レシプロエンジンとの双方を含む）において
始動時にスロットル弁を全閉開度よりも開方向に開成す
ることで、始動時に着火ミスが生じた際、エンジン構成
部品の摩擦等による熱で水素ガスが着火して、バックフ
ァイヤが発生することに起因するスロットル弁の変形を
防止することができる水素エンジンの制御装置の提供を
目的とする。

【０００５】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、水素エンジンにおい
て始動時にスロットル弁を全開ＷＯＴと成すことで、上
述のバックファイヤに起因するスロットル弁の変形をよ
り一層確実に防止することができる水素エンジンの制御
装置の提供を目的とする。

【０００６】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、始動時に上述のよう
にスロットル弁を開くと、エンジン回転数の変化により
吸入空気量が大きく変動して、空燃比がずれるが、エン
ジン回転数が高い程、水素噴射量を増量補正すること
で、空燃比がずれるのを防止して、エンジン回転数およ
び体積効率に対応した噴射量を供給することができる水
素エンジンの制御装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、水素ガスを燃料として用いる水素エンジンに
おいて、始動検出手段の出力に基づいて始動時か否かを
判定する始動判定手段と、上記始動判定手段の判定結果
に基づいて始動時に吸気系に介設されたスロットル弁を
全閉開度に対して開方向に補正するスロットル開度補正
手段とを備えた水素エンジンの制御装置であることを特
徴とする。

【０００８】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記スロットル開度
補正手段はスロットル開度を全開に設定する水素エンジ
ンの制御装置であることを特徴とする。

【０００９】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、エンジン回転数を検
出するエンジン回転数検出手段と、水素を噴射する水素
噴射手段と、始動時に上記水素噴射手段から噴射される
水素噴射量を上記エンジン回転数検出手段で検出された
エンジン回転数が高い程、増量補正する燃料供給量補正
手段とを設けた水素エンジンの制御装置であることを特
徴とする。

【００１０】

【発明の作用および効果】この発明の請求項１記載の発
明によれば、図１４にクレーム対応図で示すように、水
素ガスを燃料として用いる水素エンジンＰ１において、
上述の始動判定手段Ｐ２は始動検出手段Ｐ３の出力に基
づいて始動時か否かを判定し、スロットル開度補正手段
Ｐ４は上述の始動判定手段Ｐ２の判定結果に基づいて始
動時に吸気系Ｐ５に介設されたスロットル弁Ｐ６を全閉
開度に対して開方向に補正する。

【００１１】このため、始動時に着火ミスが生じた際
に、エンジン構成部品の摩擦等による熱で水素ガスが着
火してバックファイヤが発生しても、上述のスロットル
弁を全閉開度に対して開方向に補正して、バックファイ
ヤの圧力が付勢されるスロットルプレートの面積（受圧
面積）を小と成しているので、このスロットル弁の変形
を防止することができる効果がある。

【００１２】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述のスロッ
トル開度補正手段は始動判定手段の判定結果に基づいて
始動時に吸気系に介設されたスロットル弁のスロットル
開度を全開ＷＯＴに設定するので、上述のバックファイ
ヤの圧力が付勢されるスロットルプレートの面積（受圧
面積）が最小となり、この結果、該スロットル弁の変形
をより一層確実に防止することができる効果がある。

【００１３】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述のエンジ
ン回転数検出手段はエンジン回転数を検出し、上述の水
素噴射手段は水素を噴射するが、上述の燃料供給量補正
手段は、始動時に上述の水素噴射手段から噴射される水
素噴射量を上述のエンジン回転数検出手段で検出された
エンジン回転数が高い程、増量補正する。

【００１４】始動時に請求項１もしくは２で示したよう
にバックファイヤ防止のためにスロットル弁を開くと、
エンジン回転数の変化により吸入空気量（換言すれば体
積効率）が大きく変動して、空燃比がずれるが、エンジ
ン回転数に対応して水素噴射量を補正するので、空燃比
がずれるのを防止して、エンジン回転数および体積効率
に対応した水素噴射量を供給することができる効果があ
る。

【００１５】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は水素エンジンの制御装置を示し、図１は
水素ガスを燃料として用いる２気筒の水素ロータリピス
トンエンジンを図示の便宜上、左右に展開して示してい
る。

【００１６】図１において、水素ロータリピストンエン
ジンは、ペリロコイド曲線を内周面とするロータハウジ
ング１内に三角形のロータ２を備え、このロータ２の３
つの稜線部は、それぞれアペックスシール６２（図７参
照）を介してロータハウジング１の内周面に当接し、ロ
ータハウジング１の内周面と、ロータ２の外周と、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
（図示省略）およびインタミディエイトハウジング３と
によって作動室４が画成され、これら作動室４がロータ
２の偏心回転に伴って容積変化してオットーサイクル動
作を行なうようになっている。そしてロータ２の偏心回
転に伴ってエキセントリックシャフト５が回転駆動され
る。

【００１７】なお、インタミディエイトハウジング３
は、図１の右側（フロント側）の気筒Ｆと、左側（リヤ
側）の気筒Ｒとの間に介設される壁部材であり、その前
後両面に各気筒Ｆ，Ｒのロータ２がそれぞれサイドシー
ル（図示せず）を介して当接摺動するようになってい
る。また、両気筒Ｆ，Ｒのロータ２は、互いに１８０度
の位相差をもって作動する。

【００１８】各気筒Ｆ，Ｒの吸気工程の作動室４に臨む
サイドハウジングおよびインタミディエイトハウジング
３の所定位置には、吸気ポート６が開口しており、ま
た、ロータ２の回転に関して吸気ポート６のリーディン
グ側のロータハウジング１の内周面に水素噴射ポート７
（図２参照）が開口している。

【００１９】水素供給源は水素を吸蔵し、放出すること
ができる水素吸蔵合金を備えたメタルハイドライドタン
ク５３（図６参照）によりなり、この水素供給源と各水
素噴射ポート７との間には水素供給ライン９が形成され
ており、この水素供給ライン９には、水素ガスを一定圧
まで減圧する圧力調整器１０が介設されている。

【００２０】上述の圧力調整器１０よりも上流側の水素
供給ライン９ａには電磁弁１１が設けられ、また圧力調
整器１０よりも下流側の水素供給ライン９ｂには、ドラ
イバによって踏み込まれるアクセルペダル８と連動する
水素流量調整弁１２と、アクチュエータとしてのステッ
プモータ１６により開閉駆動される水素流量調整弁１３
と、常閉型の電磁弁１４とが介設されている。さらに、
水素供給ライン９ｂには、圧力調整器１０と水素流量調
整弁１２との間、および両水素流量調整弁１２，１３と
の間の位置にそれぞれ圧力センサ２９，３０が配置され
ている。

【００２１】上述の水素供給ライン９ｂの下流端には２
つに分岐された水素供給ライン９ｃ，９ｄが接続され、
これら水素供給ライン９ｃ，９ｄに供給された水素ガス
は、ロータハウジング１に取付けられた水素噴射弁１５
によって、水素噴射ポート７から圧縮行程初期の作動室
内に噴射されるようになっている。

【００２２】上述の水素噴射弁１５は、図２に示すよう
に、そのケーシング１７内に水素供給ライン９ｃ，９ｄ
と水素噴射ポート７とを連通させる弁通路１８を備え、
この弁通路１８の開口部にポペット弁１９が配設されて
いる。

【００２３】上述のポペット弁１９は、ケーシング１７
に固定されたガイド２０に摺動自在に挿通されたステム
部を備えると共に、スプリング２１によって先端のバル
ブフェース部がシート２２側に押圧付勢されている。そ
してスプリング２１の付勢力によって、ポペット弁１９
のバルブフェース部がシート２２に密着すると、弁通路
１８が密閉遮断され、ポペット弁１９がスプリング２１
の付勢力に抗して摺動されることによって弁通路１８を
開くように構成されている。

【００２４】上述のポペット弁１９のステム部の軸線方
向上方側には、カムシャフト２３がケーシング１７に回
転自在に支持されて設けられており、このカムシャフト
２３に設けられたカム２４がポペット弁１９をスプリン
グ２１の付勢力に抗して押圧操作して弁通路１８を開閉
するようになっている。カムシャフト２３はタイミング
ベルト２５またはチェーンによってエキセントリックシ
ャフト５と同期回転可能に連繁されており、ポペット弁
１９はエキセントリックシャフト５の回転に同期して所
定のタイミングで開閉駆動されるようになっている。な
お、両気筒Ｆ，Ｒのポペット弁１９，１９をそれぞれ駆
動するカム２４，２４は対応する気筒Ｆ，Ｒのロータ２
の位相差と等しく１８０度の位相差をもって設けられて
いる。

【００２５】上述の水素供給ライン９ｂの途中に設けら
れて、アクセルペダル８と連動する水素流量調整弁１２
は、図３および図４に示すように、その２つ割り構造の
ケーシング２６に設けられた水素導入口２７と水素導出
口２８とを連通する弁通路３１をケーシング２６内に備
えると共に、弁通路３１には同弁通路３１を開閉するポ
ペット弁３２が配設されている。

【００２６】上述のポペット弁３２は、アクセルペダル
８に接続されたアクセルワイヤ３３の端部に連結された
ステム部３２ａを備えており、このシステム部３２ａ
は、ケーシンクグ２６内に設けられたポジションセンサ
４０内に挿通されている。そしてポペット弁３２は、ケ
ーシング２６内に縮装されたスプリング３２ｓによっ
て、そのバルブフェース部２３ｂがバルブシート３４に
押圧付勢された態様で保持されている。

【００２７】さらに、水素流量調整弁１２のケーシング
２６にはポペット弁３２をバイパスするバイパス通路３
５を設けられ、このバイパス通路３５に、ニードル弁よ
りなるバイパス通路弁３６が配設されている。バイパス
通路弁３６は、吸気負圧によって作動するダイヤフラム
型アクチュエータ３７によってバイパス通路３５を開閉
するようになっている。

【００２８】このような構成により、アクセルペダル８
が踏まれていない時には、ポペット弁３２のバルブフェ
ース部３２ｂがバルブシート３４に密着して、弁通路３
１が密閉遮断されるが、その時の吸気負圧によってアク
チュエータ３７が作動されてバイパス通路弁３６がバイ
パス通路３５を開き、少量の水素ガスがバイパス通路３
５を通じて水素導出口２８側に供給されるようになって
いる。一方、アクセルペダル８が踏み込まれると、ポペ
ット弁がスプリング３２ｓの付勢力に抗して図３の上方
へ引き上げられることによって弁通路３１が開くように
なっている。そして、上記ポジションセンサ４０によっ
て検出されたポペット弁３２の開度は、フィードバック
信号としてＣＰＵ７０（図１０参照）に入力される。

【００２９】このようなドライバの意志によって開閉制
御される水素流量調整弁１２の下流側にも水素流量調整
弁１３が配設されているが、この水素流量調整弁１３
は、アクチュエータとしてのステップモータ１６を介し
てＣＰＵ７０（図１０参照）によって開閉駆動される流
量調整弁であり、エンジンの運転状態に応じて所定の空
燃比が得られるように制御される。この水素流量調整弁
１３の構成についての詳細説明は省略するが、前述した
水素流量調整弁１２と同様に、ステップモータで駆動さ
れるポペット弁を内部に備えていると共に、このポペッ
ト弁の開度をフィードバック信号としてＣＰＵ７０（図
１０参照）に出力するためのポジションセンサを備えて
いる。

【００３０】一方、水素ロータリピストンエンジンの吸
排気系は次のように構成している。すなわち、図１のエ
アクリーナ３８の下流にエアフロセンサ３９を介してス
ロットルボディ４０を配設し、このスロットルボディ４
０にスロットル弁４１を設けている。このスロットル弁
４１は、アンチュエータとしてのステップモータ４２に
より開閉駆動され、かつその開度を検知するスロットル
センサ４３が設けられている。このスロットルセンサ４
３によって検知されたスロットル弁４１の開度はフィー
ドバック信号としてＣＰＵ７０（図１０参照）に入力さ
れる。

【００３１】上述のスロットル弁４１下流の吸気通路４
４はその下流において２つの吸気通路４５，４６に分岐
され、これら各吸気通路４５，４６が各気筒Ｆ，Ｒの吸
気ポート６，６にそれぞれ接続されている。一方、ロー
タハウジング１に形成された排気ポート４７には、排気
通路４８が接続され、両気筒Ｆ，Ｒの排気通路４８，４
９が１本の排気通路４９に合流され、この排気通路４９
に、空燃比を検出するためのＯ₂センサ５０が配設され
ている。なお、フロント側の気筒Ｆの吸気通路４５と排
気通路４８とを連通する連通路５０と、リア側の気筒Ｒ
の吸気通路４６と排気通路４８とを連通する連通路５０
とが設けられ、これら各連通路５０にはそれぞれ切換バ
ルブ５１が介設されている。

【００３２】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６と、ロータハウジング１の
内周面に開口する水素噴射ポート７とは、ロータ２の移
籍に伴って作動室４に開口することになるが、この開口
タイミングを図５に示す如く設定ている。すなわち、排
気行程終了時の上死点ＴＤＣからクランク角で３２度経
過した位置で吸気ポート６が開口し、これから少し遅れ
た６０度の時点で水素噴射ポート７が開口する。吸気ポ
ート６は、吸気行程終了時の下死点ＢＤＣから５０度の
時点で閉口し、水素噴射ポート７はこれから約１００度
遅れて１５０度の時点で閉口するするようになってい
る。したがって、吸気ポート６はＴＤＣ後３２度からＢ
ＤＣ後５０度までのクランク角（エキセンアングル）で
２８８度の範囲で開口し、水素噴射ポート７はＴＤＣ後
６０度からＢＤＣ後１５０度までのクランク角（エキセ
ンアングル）で３７０度の範囲で開口する。なお、水素
ロータリピストンエンジンの場合、ＴＤＣからＢＤＣま
での間はクランク角（エキセンアングル）で約２７０度
である。

【００３３】一方、始動時および高負荷運転域における
水素噴射弁１５のポペット弁１９の開閉タイミングは、
吸気ポート６の閉口（ＢＤＣ後５０度）と同時に開弁
し、水素噴射ポート７の閉口時期にほぼ等しいＢＤＣ後
１４０度の時点で閉弁するように設定されている。した
がって、ポペット弁１９は、ＢＤＣ後５０度からＢＤＣ
後１４０度までの９０度の範囲で開弁するように構成さ
れている。

【００３４】なお、水素エンジン５２の車両に対する搭
載の一例は図６に示す通りである。すなわち、同図にス
ケルトン図で示すように、水素燃料源としての水素吸蔵
合金を収容するメタルハイドライドタンク５３と水素ロ
ータリピストンエンジン５２とを上述の水素供給ライン
９で連通させ、水素吸蔵合金を加熱して発生された水素
ガスを調圧した後、水素ロータリピストンエンジン５２
の燃焼室内に送り、該燃焼室において点火プラグ５４
Ｌ．５４Ｔ（図１参照）の点火により爆発させ、水素エ
ンジン５２を始動させるように構成されている。

【００３５】また、水素ロータリピストンエンジン５２
を停止させる場合は、点火プラグ５４Ｌ，５４Ｔの点火
を止めると共に、水素ロータリピストンエンジン５２へ
の水素ガスの供給を遮断するように構成している。そし
て、水素ロータリピストンエンジン５２から排気管通路
４９へ排出される排気ガスは、サイレンサ５５を経て大
気中に放出されるようになっている。

【００３６】ここで上述の点火プラグ５４Ｌ，５４Ｔの
構成について説明すると次の図７、図８に示す通りであ
る。すなわち、中心電極５６と接地電極５７（側方電極
と同意）とを絶縁碍子などのインシュレータ５８により
隔離した上述の点火プラグ５４Ｌ，５４Ｔにおいて、図
７の実施例では上述の接地電極５７の先端外周を面取り
形状に切削してプラグホール５９との間に断面テーパ状
の水滴貯溜空間６０を形成し、図８の実施例では上述の
接地電極５７の先端外周を凹状に切欠いてプラグホール
５９との間に断面方形状の水滴貯溜空間６１を形成して
いる。

【００３７】比較例としての図９の水滴貯溜空間を有さ
ない構成にあっては冷間始動時に火炎がトロコイド面に
結露（Ｈ₂の燃焼に生ずるＨ₂Ｏの結露）を生じさせ、
この結露分（水滴）がアペックスシール６２により掻き
寄せられて、同図に多点を施して示すようにアペックス
シール６２前後の圧力差によりプラグホール５９内に吹
き飛ばされ、その一部がインシュレータ５８に付着して
点火不良を招くが、図７、図８に示すように水滴貯溜空
間６０，６１を形成することで、水滴を該空間６０，６
１に一時的に貯溜して、インシュレータ５８が水滴で濡
れるのを防止し、始動性を改善することができる。な
お、図７乃至図９において６３はコーナシールであり、
また上述のアペックスシール６２は本来、メインピー
ス、セカンドピース、サイドピースを有すると共に、バ
ックアップスプリングで付勢されいるが、図７〜図９は
概略示している。

【００３８】図１０は水素エンジンの制御装置の制御回
路を示し、ＣＰＵ７０はアクセル開度を検出するアクセ
ル開度センサ６４からのアクセル開度Ａｃｏ、エンジン
回転数を検出するディストリビュータ６５からのエンジ
ン回転数Ｎｅ、吸入空気量を検出するエアフロセンサ３
９からの吸入空気量Ｑ、エンジンの始動時を検出するス
タータスイッチ６６からのＯＮ、ＯＦＦ信号、水素圧力
を検出する水素圧力センサ２９から水素圧力Ｐなどの必
要な各種信号に基づいて、ＲＯＭ６７に格納されたプロ
グラムにしたがって、水素供給ライン９側のステップモ
ータ１６およびスロットル弁４１側のステップモータ４
２を駆動制御し、またＲＡＭ６８は目標空燃比を設定し
たマップやデータを記憶する。

【００３９】ここで上述のＣＰＵ７０は始動検出手段と
してのスタータスイッチ６６の出力に基づいて始動時か
否かを判定する始動判定手段（図１１に示すフローチャ
ートの第２ステップＳ２参照）と、上述の始動判定手段
の判定結果に基づいて始動時に吸気系に介設されたスロ
ットル弁４１を全閉開度に対して開方向に補正するスロ
ットル開度補正手段（図１１に示すフローチャートの第
９ステップ９参照）と、始動時に水素噴射手段（水素噴
射弁１５参照）から噴射される水素噴射量をエンジン回
転数検出手段（ディストリビュータ６５参照）で検出さ
れたエンジン回転数Ｎｅが高い程、増量補正する燃料供
給量補正手段（図１１に示すフローチャートの第８ステ
ップＳ８参照）とを兼ねる。

【００４０】また、この実施例においては上述のスロッ
トル開度補正手段（第９ステップＳ９参照）はスロット
ル開度ＴＶＯを全開ＷＯＴに設定すべく構成している。
このように構成した水素ロータリピストンエンジンの制
御装置の作用を、図１１に示すフローチャートを参照に
して、以下に詳述する。

【００４１】第１ステップＳ１で、ＣＰＵ７０はアクセ
ル開度センサ６４からのアクセル開度Ａｃｏ、ディスト
リビュータ６５からのエンジン回転数Ｎｅ、水素圧力セ
ンサ２９からの水素圧力Ｐ、エアフロセンサ３９からの
吸入空気量Ｑ、スタータスイッチ６６からのＯＮ、ＯＦ
Ｆ信号などの必要な各種信号の読込みを実行する。次に
第２ステップＳ２で、ＣＰＵ７０はスタータスイッチ６
６の出力に基づいて始動時か否かを判定し、始動後の通
常モード時には第３ステップ３に移行する一方、始動時
つまり始動モード時には別の第８ステップＳ８に移行す
る。通常モード時の作用について述べると、上述の第３
ステップＳ３で、ＣＰＵ７０は吸入空気量Ｑを決めるた
めに目標となる燃料量を演算し、次の第４ステップＳ４
で、ＣＰＵ７０は各運転状態において出力や走行性から
決まる要求の目標空燃比を横軸にエンジン回転数Ｎｅを
とり、縦軸にアクセル開度Ａｃｏをとって予め設定した
目標空燃比マップ（図示せず）から読込む。

【００４２】次に第５ステップＳ５で、ＣＰＵ７０は上
述の目標空燃比を得るための目標吸入空気量を演算し、
次の第６ステップＳ６で、ＣＰＵ７０は上述の目標吸入
空気量を得るための目標スロットル開度を設定し、さら
に次の第７ステップＳ７で、ＣＰＵ７０はエアフロセン
サ３９からの実際の吸入空気量Ｑと上記目標空燃比との
両者から燃料の実噴射量を演算する。

【００４３】次に第１０ステップＳ１０に移行して、こ
の第１０ステップＳ１０で、ＣＰＵ７０はスロットル弁
４１側のステップモータ４２を駆動して、該スロットル
弁４１を上述の目標スロットル開度に設定し、次の第１
１ステップＳ１１で、ＣＰＵ７０は水素供給ライン９側
のステップモータ１６を駆動して、水素量流調整弁１３
を上記実噴射量に対応して開成する。

【００４４】次に始動モード時の作用について述べる
と、スタータスイッチ６６がスタートポジションでかつ
エンジン回転数Ｎｅが５００rpm 以下の時に始動モード
となる。而して、上述の第２ステップＳ２でＹＥＳ判定
された始動時には第８ステップＳ８に移行し、この第８
ステップＳ８でＣＰＵ７０は次に［数１］で示す演算式
に基づいて実燃料噴射量Ｔを演算する。

【００４５】

【数１】

【００４６】ここで、上述の基本燃料流量Ｔｂエンジン
回転数Ｎｅが２００rpm の時、始動時の目標空燃比とな
るように予め設定された値であるため、上述の体積効率
補正計数Ｋは次に［表１］で示すようにエンジン回転数
Ｎｅが２００rpm （図１２参照）の時にＫ＝１となり、
１００rpm の時にＫ＜１となり、３００rpm および４０
０rpm の時にはＫ＞１となる。

【００４７】

【表１】

【００４８】次に第９ステップＳ９で、ＣＰＵ７０はス
ロットル開度ＴＶＯを全開ＷＯＴに設定する。

【００４９】次に第１０ステップＳ１０に移行して、こ
の第１０ステップＳ１０で、ＣＰＵ７０はスロットル弁
４１側のステップモータ４２を駆動して、該スロットル
弁４１を全開ＷＯＴに制御し、次の第１１ステップＳ１
１で、ＣＰＵ７０は水素供給ライン９側のステップモー
タ１６を駆動して、水素流量調整弁１３を上述の［数
１］で求められた実燃料流量Ｔに対応して開成する。

【００５０】このように水素ガス（Ｈ₂ガス）を燃料と
して用いる水素ロータリピストンエンジン５２におい
て、上述の始動判定手段（第２ステップＳ２参照）は始
動検出手段（スタータスイッチ６６参照）の出力に基づ
いて始動時か否かを判定し、スロットル開度補正手段
（第９ステップＳ９参照）は上述の始動判定手段（第２
ステップＳ２参照）の判定結果に基づいて始動時に吸気
系に介設されたスロットル弁４１を全閉開度に対して開
方向に補正する。

【００５１】このため、始動時に着火ミスが生じた際
に、エンジン構成部品の摩擦等による熱で水素ガスが着
火してバックファイヤが発生しても、上述のスロットル
弁４１を全閉開度に対して開方向に補正して、バックフ
ァイヤの圧力が付勢されるスロットルプレートの面積
（受圧面積）を小として成しているので、このスロット
ル弁４１の変形を防止することができる効果がある。

【００５２】また、上述のスロットル開度補正手段（第
９ステップＳ９参照）は始動判定手段（第２ステップＳ
２参照）の判定結果に基づいて始動時に吸気系に介設さ
れたスロットル弁のスロットル開度ＴＶＯを全開ＷＯＴ
に設定するので、上述のバックファイヤの圧力が付勢さ
れるスロットルプレートの面積（受圧面積）が最小とな
り、この結果、該スロットル弁４１の変形をより一層確
実に防止することができる効果がある。

【００５３】さらに、上述のエンジン回転数検出手段
（ディストリビュータ６５参照）はエンジン回転数Ｎｅ
を検出し、上述の水素噴射手段は（水素噴射弁１５参
照）は水素を噴射するが、上述の燃料供給量補正手段
（第８ステップＳ８参照）は、始動時に上述の水素噴射
手段から噴射される水素噴射量を上述のエンジン回転数
検出手段で検出されたエンジン回転数Ｎｅが高い程、増
量補正する。

【００５４】上述のようにバックファイヤ防止のために
スロットル弁４１を開くと、エンジン回転数Ｎｅの変化
により吸入空気量（換言すれば体積効率ηｖ）が大きく
変動して、空燃比がずれるが、エンジン回転数Ｎｅに対
応して水素噴射量を補正するので、空燃比がずれるのを
防止して、エンジン回転数Ｎｅおよび体積効率ηｖに対
応した水素噴射量を供給することができる効果がある。

【００５５】以上が水素ガスを燃料とする燃料直噴式ロ
ータリピストンエンジン５２に本発明を適用した場合の
構成および作用の説明であるが、本発明は燃料直噴式ロ
ータリピストンエンジンのみでなく、燃料予混合方式を
採用した水素ロータリピストンエンジンにも適用できる
ことは言うまでもない。さらに、本発明は、上述した水
素ロータリピストンエンジンに限定されるものではな
く、水素レシプロエンジンにも適用可能なものであり、
本発明を水素レシプロエンジンに適用した例を図１３に
示す。

【００５６】同図においてシリンダヘッド７１には、２
個の吸気ポート７２（但し図面では１つのみを示す）
と、１個の排気ポート７３と、１個の水素ポート７４と
が燃焼室７５に開口して形成されており、各ポート７
２，７３にはそれぞれカム７６，７７によって開閉駆動
される吸気弁７８、排気弁７９が設けられている。水素
供給ライン９ｂから配給される水素ガスは、電磁弁１４
が開かれることによって、マニホールド８０を開して水
素ポート７４に供給され、所定のタイミングで水素ポー
ト７４を開閉するポペット弁によって所定のタイミング
で燃焼室７５内に直接供給されるようになっている。

【００５７】このように構成した水素レシプロエンジン
８１に本発明を適用しても、先の水素ロータリピストン
エンジンと略同様の作用、効果を奏するので、図１３に
おいて前図と同一部分には同一符号を付して、その詳し
い説明を省略する。

【００５８】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の水素エンジンは、実施例の水素ロ
ータリピストンエンジン５２および水素レシプロエンジ
ン８１に対応し、以下同様に、始動検出手段は、スター
タスイッチ６６に対応し、始動判定手段は、ＣＰＵ７０
制御による第２ステップＳ２に対応し、スロットル開度
補正手段は、第９ステップＳ９に対応し、エンジン回転
数検出手段は、ディストリビュータ６５に対応し、水素
噴射手段は、水素噴射弁１５に対応し、燃料供給量補正
手段は、第８ステップＳ８に対応するも、この発明は、
上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。

【００５９】例えば、上記実施例においては図１１の第
９ステップＳ９で、スロットル弁４１の変形を防止する
ためにスロットル開度ＴＶＯを全開ＷＯＴにしたが、こ
れはスロットル全閉に対して開方向に補正すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水素ロータリピストンエンジンの制御
装置を示す系統図。

【図２】水素噴射弁取付け部位の拡大断面図。

【図３】アクセルペダルと連動する水素流量調整弁の拡
大断面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図５】各ポートおよび水素噴射弁の開閉タイミングを
示すタイムチャート。

【図６】水素エンジンを搭載した車両のスケルトン図。

【図７】点火プラグ周辺構造の実施例を示す断面図。

【図８】点火プラグ周辺構造の他の実施例を示す断面
図。

【図９】点火プラグ周辺構造の比較例を示す断面図。

【図１０】制御回路ブロック図。

【図１１】スロットル開度補正処理を示すフローチャー
ト。

【図１２】エンジン回転数に対する体積効率の変化を示
す説明図。

【図１３】本発明の水素レシプロエンジンの制御装置を
示す系統図。

【図１４】クレーム対応図。

【符号の説明】

１５…水素噴射弁４１…スロットル弁５２…水素ロータリピストンエンジン６５…ディストリビュータ６６…スタータスイッチ８１…水素レシプロエンジンＳ２…始動判定手段Ｓ８…燃料供給量補正手段Ｓ９…スロットル開度補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素ガスを燃料として用いる水素エンジン
において、始動検出手段の出力に基づいて始動時か否か
を判定する始動判定手段と、上記始動判定手段の判定結
果に基づいて始動時に吸気系に介設されたスロットル弁
を全閉開度に対して開方向に補正するスロットル開度補
正手段とを備えた水素エンジンの制御装置。
【請求項２】上記スロットル開度補正手段はスロットル
開度を全開に設定する請求項１記載の水素エンジンの制
御装置。
【請求項３】エンジン回転数を検出するエンジン回転数
検出手段と、水素を噴射する水素噴射手段と、始動時に
上記水素噴射手段から噴射される水素噴射量を上記エン
ジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数が高い
程、増量補正する燃料供給量補正手段とを設けた請求項
１記載の水素エンジンの制御装置。