JPH08158878A - 水素燃料エンジン - Google Patents

水素燃料エンジン

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JPH08158878A
JPH08158878A JP6302100A JP30210094A JPH08158878A JP H08158878 A JPH08158878 A JP H08158878A JP 6302100 A JP6302100 A JP 6302100A JP 30210094 A JP30210094 A JP 30210094A JP H08158878 A JPH08158878 A JP H08158878A
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JP
Japan
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hydrogen
hydrogen storage
heat medium
storage tank
fuel
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Application number
JP6302100A
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English (en)
Inventor
Kiyotaka Mamiya
清孝 間宮
Michihiro Imada
道宏 今田
Tatsuo Yamauchi
健生 山内
Masayuki Tetsuno
雅之 鐡野
Makoto Sueyoshi
誠 末吉
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素燃料エンジンにおける燃料残量を高精度
かつ低コストに算定できるようにする。 【構成】 水素吸蔵合金を内蔵した水素貯留タンクを備
え、該水素貯留タンク内に熱媒循環路を介して熱媒を循
環させることにより脱着した水素をエンジンに供給する
ようにしてなる水素燃料エンジンにおいて、上記熱媒循
環路の水素貯留タンク上流部と下流部に各々当該循環路
内を流れる熱媒の温度を検出する第１、第２の温度セン
サと、該第１、第２の温度センサにより検出された熱媒
の温度差を演算し、該温度差に基いて上記水素貯留タン
ク内の水素残量を算定する水素残量算定手段とを設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、水素燃料の残量算定
機能を備えた水素燃料エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば特開平４−２６２０５
１号公報に記載されているようにガソリン代替燃料とし
て水素を燃料とする水素燃料エンジンが知られている。
【０００３】例えばガソリンエンジンのような液体燃料
を使用した車両では燃料タンク内にレベルセンサを設け
て当該燃料の残量を計測し表示するのが普通であるが、
水素燃料エンジンのような気体燃料を使用した車両の場
合には、そのようなレベルセンサ等の残量表示手段を用
いることはできない。
【０００４】すなわち、水素燃料エンジン車では、一般
にその燃料貯溜部が水素吸蔵合金タンク(ＭＨタンク)に
よって形成されており、例えば図８のＰＣＴ特性から明
らかなように、その性質上、熱媒の温度および供給量を
可変制御することにより、上記タンク内の水素発生圧力
は充填量の如何に拘わらず常時一定に保持されるように
なっているため、タンク内の水素発生圧力によって燃料
残量を検出表示することはできない。また、燃料自体の
重量が軽い一方、水素吸蔵合金自体の重量が大きく、燃
料消費量の増大に伴うタンク重量の変化割合は微小であ
るので、重量法によって精度の高い残量計測を行うこと
も困難である。
【０００５】そこで、例えば特願平５−３５３００２号
に示されるように、上記タンクの燃料供給通路に気体流
量検出用のタービン式の流量センサを設け、該流量セン
サにより走行時・充填時の各々についての流量を積算す
ることにより、残量を算出するようにしたものが提案さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
タービン式の気体流量センサによる流量積算システムの
場合、どうしても流量センサそのものに計測誤差があ
り、当該流量センサの計測誤差自体が積算されて、トー
タルとして大きな誤差を生じてしまう欠点を持ち合わせ
ており、やはり燃料残量の正確な値(絶対値)を算定する
ことができない問題がある。
【０００７】本願の請求項１〜６各項記載の発明はこの
ような問題点を解消するためになされたものであって、
水素燃料エンジンの燃料供給装置における燃料残量を、
流量計や流量センサを車載することなく、また算定誤差
の累積を招くことなく、可能な限り正確に測定し表示す
ることができるようにした水素燃料エンジンを提供する
ことを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜６各項
記載の発明は、上記の目的を達成するために、各々次の
ような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
【０００９】すなわち、先ず本願の請求項１記載の発明
の水素燃料エンジンは、水素吸蔵合金を内蔵した水素貯
留タンクを備え、該水素貯留タンク内に熱媒循環路を介
して熱媒を循環させることにより脱着した水素をエンジ
ンに供給するようにしてなる水素燃料エンジンにおい
て、上記熱媒循環路の水素貯留タンク上流部と下流部に
各々当該循環路内を流れる熱媒の温度を検出する第１、
第２の温度センサと、該第１、第２の温度センサにより
検出された熱媒の温度差を演算し、該温度差に基いて上
記水素貯留タンク内の水素残量を算定する水素残量算定
手段とを設けて構成されている。
【００１０】また本願の請求項２記載の発明の水素燃料
エンジンは、上記請求項１記載の発明の構成の水素燃料
エンジンにおいて、水素貯留タンクが複数に分割された
水素吸蔵合金タンクよりなるとともに該複数の水素吸蔵
合金タンクの各々に熱媒循環路が設けられ、熱媒温度差
の演算、それに基く水素残量の算定は、それら複数の水
素吸蔵合金タンクの内の一部の水素吸蔵合金タンクにつ
いてなされるように構成されている。
【００１１】また、本願の請求項３記載の発明の水素燃
料エンジンは、上記請求項１記載の発明の構成の水素燃
料エンジンにおいて、熱媒循環路に熱媒を循環させる熱
媒ポンプと水素貯留タンク内の発生水素圧を検出する水
素圧検出手段とを備え、水素圧検出手段により検出され
た水素貯留タンク内の発生水素圧が所定値以下に低下し
た時に上記熱媒ポンプを駆動するとともに該駆動時に上
記水素残量算定手段を作動させて水素貯留タンク内の水
素残量を算定するように構成されている。
【００１２】また、本願の請求項４記載の発明の水素燃
料エンジンは、水素貯留タンクが複数に分割された水素
吸蔵合金タンクよりなるとともに該複数の水素吸蔵合金
タンクの各々に熱媒循環路が設けられ、該各熱媒循環路
を介して上記複数の水素吸蔵合金タンクの各々に熱媒を
循環させることにより脱着した水素をエンジンに供給す
るようにしてなる水素燃料エンジンにおいて、上記複数
の水素吸蔵合金タンクの内の一部の水素吸蔵合金タンク
に対して当該水素吸蔵合金タンク内の発生水素圧を検出
する水素圧検出手段と水素吸蔵合金温度を検出する合金
温度検出手段とを設け、当該水素吸蔵合金タンクについ
て熱媒の供給と水素の発生を停止させた安定状態におけ
る水素発生圧と水素吸蔵合金温度から水素残量を算定す
るように構成されている。
【００１３】さらに、本願の請求項５記載の発明の水素
燃料エンジンは、上記請求項１記載の発明の構成の水素
燃料エンジンにおいて、水素貯留タンク内の水素圧を検
出する水素圧検出手段を備え、該水素圧検出手段によっ
て検出された水素圧検出値の所定値以上の増大変化又は
減少変化により水素燃料の満量状態又は空状態の検知を
行うように構成されている。
【００１４】さらに、また本願の請求項６記載の発明の
水素燃料エンジンは、上記請求項５記載の発明の水素燃
料エンジンの構成において、水素貯留タンク内の水素供
給量を検出する水素流量検出手段を備え、水素貯留タン
ク内への水素充填時に該水素流量検出手段の水素流量検
出値により水素燃料の満量検知状態までの水素充填量を
計測するように構成されている。
【００１５】
【作用】上記各構成の結果、本願の請求項１〜６各項記
載の発明の水素燃料エンジンでは、それらの各構成に対
応して各々次のような作用が得られる。
【００１６】すなわち、先ず本願の請求項１記載の発明
の水素燃料エンジンの構成では、上述のように、水素吸
蔵合金を内蔵した水素貯留タンクを備え、該水素貯留タ
ンク内に熱媒循環路を介して熱媒を循環させることによ
り脱着した水素をエンジンに供給するようにしてなる水
素燃料エンジンにおいて、上記熱媒循環路の水素貯留タ
ンク上流部と下流部に各々当該循環路内を流れる熱媒の
温度を検出する第１、第２の温度センサと、該第１、第
２の温度センサにより検出された熱媒の温度差を演算
し、該温度差に基いて上記水素貯留タンク内の水素残量
を算定する水素残量算定手段とを設けて水素貯留タンク
内の水素残量を算定するようにしている。
【００１７】すでに述べたように、例えばＭＨ合金のよ
うな水素吸蔵合金を使用した水素貯留タンクでは、その
燃料圧力が水素の残量によっては殆んど変化しない特徴
がある。そのため、従来のような圧力のみの検出による
水素残量の算定は正確ではない。
【００１８】また、その点を改良した気体流量センサに
より走行・充填時の±流量を検出して積算する算定シス
テムでは計測誤差の蓄積があり、そのために水素残量の
正確な絶対値は求め得ない。
【００１９】ところが、一般に水素燃料エンジンでは、
車両走行中は水素燃料の発生圧が一定となるように熱媒
循環流量の制御を行っており、該熱媒循環時の水素貯留
タンク出口部の熱媒の温度は水素燃料の残量によって変
化する。
【００２０】そこで、該水素貯留タンクの出入口両部で
の温度を上記のように第１、第２の温度センサによって
各々検出し、それらの間の温度差に基いて水素残量を算
定するようにすると、略正確な水素残量の絶対値の算定
が可能となり、算定誤差も小さくて済む。
【００２１】また、本願の請求項２記載の発明の水素燃
料エンジンの構成では、上記請求項１記載の発明の水素
燃料エンジンの構成において、水素貯留タンクが複数に
分割された水素吸蔵合金タンクよりなるとともに該複数
の水素吸蔵合金タンクの各々に熱媒循環路が設けられて
おり、上述した水素残量算定手段による熱媒温度差の演
算、それに基く水素残量の算定は、それら複数の水素吸
蔵合金タンクの内の一部の水素吸蔵合金タンクについて
なされるようになっている。
【００２２】水素吸蔵合金タンクが複数個あっても、そ
れらの容量、構造が同一であって、それぞれに均等に水
素燃料が充填され、消費されることを条件とすると、そ
れらの内の何れか１つのものの水素残量を算定すれば、
他のものの残量を個々に算定するまでもなく、容易に全
体の残量を算定することができる。
【００２３】また、本願の請求項３記載の発明の水素燃
料エンジンの構成では、上記請求項１記載の発明の水素
燃料エンジンの構成において、さらに熱媒循環路に熱媒
を循環させる熱媒ポンプと水素貯留タンク内の発生水素
圧を検出する水素圧検出手段とを備えさせ、該水素圧検
出手段により検出された水素貯留タンク内の発生水素圧
が所定値以下に低下した時に上記熱媒ポンプを駆動する
とともに該駆動時に水素残量算定手段を作動させて水素
貯留タンク内の水素残量を算定するようになっている。
【００２４】水素圧検出手段によって水素貯留タンク内
の発生水素圧が目標とする所定圧力値以下に低下したこ
とが検出されると、熱媒ポンプが駆動され、水素貯留タ
ンク内の水素吸蔵合金部に熱媒が供給されて水素が発生
され、発生水素圧が上記所定の圧力値となるように制御
される。
【００２５】ところで、このように熱媒ポンプが駆動さ
れて水素貯留タンク内に熱媒の循環が始まった直後は、
水素貯留タンク下流の熱媒循環路出口部の熱媒温度が水
素貯留タンク内の水素燃料残量に応じて応答性良く変化
する。
【００２６】したがって、該時点において、上記のよう
な水素残量算定手段を作動させて第１、第２の温度セン
サの温度検出値の差から水素燃料の残量を算定するよう
にすると、応答性の良いタイミングで精度の良い水素燃
料残量の算定が可能になる。
【００２７】さらに、本願の請求項４記載の発明の水素
燃料エンジンの構成では、上記のように、水素貯留タン
クが複数に分割された水素吸蔵合金タンクよりなるとと
もに該複数の水素吸蔵合金タンクの各々に熱媒循環路が
設けられ、該各熱媒循環路を介して上記複数の水素吸蔵
合金タンクの各々に熱媒を循環させることにより脱着し
た水素をエンジンに供給するようにしてなる水素燃料エ
ンジンにおいて、上記複数の水素吸蔵合金タンクの内の
一部の水素吸蔵合金タンクに対して当該水素吸蔵合金タ
ンク内の発生水素圧を検出する水素圧検出手段と水素吸
蔵合金温度を検出する合金温度検出手段とを設け、当該
水素吸蔵合金タンクについて熱媒の供給と水素の発生を
停止させた安定状態における水素発生圧と水素吸蔵合金
温度から水素残量を算定するようになっている。
【００２８】上記のように、水素貯留タンクが複数に分
割された水素吸蔵合金タンクよりなるとともに該複数の
水素吸蔵合金タンクの各々に熱媒循環路が設けられ、該
各熱媒循環路を介して上記複数の水素吸蔵合金タンクの
各々に熱媒を循環させることにより脱着した水素をエン
ジンに供給するようにしてなる水素燃料エンジンにおい
ては、運転停止時はもちろんその走行時においても上記
複数の水素吸蔵合金タンクの内の一部の水素吸蔵合金タ
ンクの熱媒供給および水素発生を停止させることが可能
となる。したがって、同一部の水素吸蔵合金タンクに対
して上述のように当該水素吸蔵合金タンク内の発生水素
圧を検出する水素圧検出手段と水素吸蔵合金温度を検出
する合金温度検出手段とを設けると、当該水素吸蔵合金
タンクについて熱媒の供給と水素の発生を停止させた安
定状態における水素発生圧と水素吸蔵合金温度との関係
から水素残量を算定することができるようになる。
【００２９】特に、図６の特性から明らかなように、水
素吸蔵合金温度によって特定される水素発生圧は、その
満量又は空状態で精度良く検出できるから、該構成では
水素充填時などに適切に充填された水素の満量値を知る
のに好都合となる。
【００３０】また、以上のように、複数の分割された水
素吸蔵合金タンクの内の一部のタンクをサンプル用のタ
ンクとして、水素残量の算定を行うようにすると、上記
請求項２記載の発明の場合と同様に他の水素吸蔵合金タ
ンクについては同様のことを行うまでもなく全タンクに
ついての精度の高い燃料残量の算定を実現することがで
きるようになる。
【００３１】さらに、本願の請求項５記載の発明の水素
燃料エンジンの構成では、上記請求項１記載の発明の水
素燃料エンジンの構成において、水素貯留タンク内の水
素圧を検出する水素圧検出手段を備え、水素圧検出手段
によって検出された水素圧検出値の所定値以上の増大変
化又は減少変化により水素燃料の満量状態又は空状態の
検知を行うようになっている。
【００３２】水素貯留タンクでは、例えば図６に示すよ
うに、水素燃料の貯留量が充填時等において満量状態に
なると水素圧が所定値以上に上昇する一方、消費時等に
おいて空状態になると所定値以下に減少する。
【００３３】したがって、上述のように水素貯留タンク
内の水素圧を検出する水素圧検出手段を設けて上記のよ
うな水素圧の変化を検出するようにすると、水素燃料の
フル状態又はエンプティー状態を各々検出表示すること
が可能となる。
【００３４】さらに、また本願の請求項６記載の発明の
水素燃料エンジンの構成では、上記請求項５記載の水素
燃料エンジンの構成において、水素貯留タンク内の水素
供給量を検出する水素流量検出手段を備え、水素貯留タ
ンク内への水素充填時に該水素流量検出手段の水素流量
検出値により上記水素燃料の満量検知状態までの水素充
填量を計測するようになっている。
【００３５】上記のように請求項１記載の発明の水素燃
料エンジンの構成において、水素貯留タンク内の水素圧
の変化を検出する水素圧検出手段を設けると、上記請求
項５記載の発明の水素燃料エンジンのように、水素充填
時における水素発生圧の増大変化から水素満量状態の検
知が可能となる。
【００３６】そこで、該構成に加えて、さらに上記水素
貯留タンク内への水素充填時に該充填水素量の流量計測
が可能な流量検出手段を設け、該流量検出手段によって
満量状態検知までの水素充填量を計測するようにする
と、具体的に水素充填量の表示が可能になる。
【００３７】
【発明の効果】以上の結果、本願発明の水素燃料エンジ
ンによると、次のような有益な効果を得ることができ
る。
【００３８】 水素燃料の放出圧力が一定であっても
高精度な燃料残量の検出が可能となる。
【００３９】 新たな装置や部品を利用することなく
高精度な検出が可能となるので、低コストで済む。
【００４０】 水素燃料量のフル又はエンプティー検
知が可能となる。
【００４１】 充填水素量の計測表示が可能となる。
【００４２】
【実施例】
(実施例１)図１〜図４は、本願発明の実施例１に係る水
素燃料の残量算定機能を備えた水素燃料エンジンの燃料
供給システムの構成を示している。
【００４３】図１において、先ず符号１は水素を燃料と
するロータリーエンジンである。該ロータリーエンジン
１は、例えば図２に示すようにペリトロコイド曲線面を
内周面２aとするロータハウジング２内に３組の円弧状
外周面３a〜３cを有する略三角形状のロータ３が内接配
置され、当該ロータハウジング２の内周面２aおよびロ
ータ３の外周面３a〜３cとロータハウジング２の両側に
配置されたセンターハウジング４およびサイドハウジン
グ(図示せず)とによって３つの作動室５Ａ〜５Ｃが形成
されている。そして、上記ロータ３の回転に伴いこれら
３つの作動室５Ａ〜５Ｃが所定の位相差をもって容積変
化することによって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程を
行い、エキセントリックシャフト６からその出力を取り
出すよう構成されている。また、その下死点側短軸部を
挾んで吸気行程側作動室５Ａには吸気ポート７が、排気
行程側作動室５Ｃには排気ポート８がそれぞれ設けら
れ、さらに、上記吸気行程側作動室５Ａには上記吸気ポ
ート７のリーディング側に隣接する位置に独立して水素
燃料供給ポート９が設けられている。そして、また上記
吸気ポート７には図示しないエアクリーナに連通する吸
気通路が接続され、該吸気通路のエアクリーナ下流に
は、吸入空気量を調整する例えば電気的な駆動方式のス
ロットル弁が設けられ、また、同スロットル弁の上流部
には吸入空気量を検出するエアフローセンサーが設けら
れるようになっている。また、上記排気ポート８には図
示しない排気通路が接続され、該排気通路下流には触媒
コンバータが設けられる。そして、また同触媒コンバー
タの入口部には排気ガス中の酸素濃度によってエンジン
の空燃比を検出するＯ2センサーが設けられる。
【００４４】ところで、水素はガソリンに比べて同一混
合気量に対する燃焼時の水分発生量が３倍程度も多い。
そのため、冷間始動時において、トロコイド面に結露が
生じ、該結露水が点火プラグＰ1,Ｐ2の電極部に付着し
て失火を招く恐れがある。そこで、本実施例では、例え
ば図２に示すように各点火プラグＰ1,Ｐ2のプラグホー
ルＨ1,Ｈ2の各々遅れ側(上部)に結露水吸着用の小さな
凹溝部Ｃ1,Ｃ2を設けて、同問題を解決するようにして
いる。このようにすると、トロコイド面に生じた結露水
をアペックスシールが掻きよせてプラグホールＨ1,Ｈ2
に入れようとするのを、その手前側で吸着させ燃焼熱に
より蒸発させることができる。
【００４５】一方、上記水素燃料供給ポート９には、例
えば図３に示すような複数のＭＨタンクＴ1〜Ｔ3からな
る水素燃料貯溜タンク部Ｔから水素燃料を導く水素燃料
供給通路１５が接続されている。この水素燃料供給通路
１５と水素燃料供給ポート９との接続部にはエンジン回
転に同期して水素を噴射するように構成された水素燃料
噴射弁１６が設置されている。また、上記水素燃料供給
通路１５には当該通路の通路面積を調整し水素燃料供給
量を制御する電気式の水素供給量制御弁１７が設けられ
ており、該水素供給量制御弁１７と水素燃料貯溜部タン
クＴの間にはエンジン作動時に開き、エンジン停止時に
閉じる第１遮断弁１８が、水素供給量制御弁１７と水素
燃料噴射弁１６との間にはエンジン停止時に閉じる第２
遮断弁１９がそれぞれ設けられている。また、上記水素
燃料供給通路１５には、上記第１遮断弁１８と水素燃料
貯留タンク部Ｔの間に位置して流量センサ２０、圧力セ
ンサー２１、圧力計２２が各々設けられている。また、
第１遮断弁１８と流量センサ２０との間の水素燃料供給
通路１５には第３遮断弁２４を介して水素燃料充填口２
５が接続されている。
【００４６】他方、上記水素燃料貯溜タンク部Ｔは、例
えば図３に示すように３本のＭＨタンクＴ1〜Ｔ3を並列
に配置したものであって、第１〜第３の各ＭＨタンクＴ
1〜Ｔ3は、例えば図４に示すように、それぞれ水素吸蔵
合金(例えば、ＴiＦe,ＬaＮi,ＴiＭn,ＭmＮiＣr,ＭmＮ
i,)ＭＨを内蔵し、その中に形成された熱媒流通路(熱媒
循環路)に熱媒を流すことにより、それぞれ一定温度以
上で水素を放出し、所定の水素放出圧力が得られるもの
とされている。
【００４７】そして、上記第１〜第３の各ＭＨタンクＴ
1〜Ｔ3には熱媒体として上記ロータリエンジンのエンジ
ン冷却系からの冷却水が循環されるようになっている。
すなわち、同ＭＨタンクＴ1〜Ｔ3には、サーモスタット
バルブ２６、ラジエータ２７、ウォータポンプ２８等に
よって構成されるエンジン冷却系の上流部と下流部にバ
イパス状態で接続された熱媒通路が設けられ、該熱媒通
路を通したエンジン冷却水が各ＭＨタンクＴ1〜Ｔ3内を
循環するように全体の熱媒経路が構成されている。
【００４８】すなわち、先ず上記サーモスタットバルブ
２６、ラジエータ２７、ウォータポンプ２８等よりなる
エンジン冷却水は、上記ロータリーエンジン１本体の冷
却水出口と冷却水入口と連通させる冷却水循環通路３１
の途中に上流側から下流側方向にかけて当該サーモスタ
ットバルブ２６、ラジエータ２７、ウォータポンプ２８
を順次配設するとともに上記サーモスタットバルブ２６
とウォータポンプ２８間にラジエータバイパス通路２９
を設けて形成されている。
【００４９】そして、該エンジン冷却系を迂回して上記
サーモスタットバルブ２６上流部と上記ウォータポンプ
２８上流部間にはエンジン冷却系バイパイ通路３６が設
けられている。また、該エンジン冷却系バイパイ通路３
６の途中には、上記第１〜第３の各ＭＨタンクＴ1〜Ｔ3
に対して熱媒を供給循環させる上流側第１の熱媒通路３
３と下流側第２の熱媒通路３４とが一部バイパス状態で
接続されている。そして、該第１の熱媒通路３３の上流
端と上記エンジン冷却系バイパイ通路３６との接続部に
はサーモコントロールバルブ３５が設けられており、該
サーモコントロールバルブ３５を介して調温された熱媒
が第１、第２の熱媒通路３３,３４にバイパスされるよ
うになっている。上記サーモコントロールバルブ３５
は、エンジン冷却系からの熱媒と上記バイパス通路３６
のサーモコントロールバルブ下流側通路３６aを介して
戻されるＭＨタンクＴ1〜Ｔ3からの熱媒との混合割合を
調整してＭＨタンクＴ1〜Ｔ3に供給される熱媒温度を所
定値(例えば６０℃)に保つサーモコントロール機能を有
している。
【００５０】また、上記第１の熱媒通路３３の上記サー
モコントロールバルブ３５下流側には熱媒ポンプ３７お
よび第１の温度センサ４１が、また上記第２の熱媒通路
３４には第２の温度センサ４２および温度計３８が各々
設けられている。また、上記エンジン冷却系バイパイ通
路３６のサーモコントロールバルブ３５の上流側には第
１の熱媒バルブ４３が、下流側には第２の熱媒バルブ４
４が設けられている。
【００５１】また、図１において、符号５０はエンジン
コントロールユニットである。このエンジンコントロー
ルユニット５０には、図示しないエンジン回転数センサ
ーからはエンジン回転数信号が制御情報として入力さ
れ、またエアフローセンサーからは吸入空気量信号が入
力され、さらにＯ2センサーからは空燃比検出信号が入
力され、さらにまた第１および第２の温度センサ４１,
４２からは、それぞれ各ＭＨタンクＴ1〜Ｔ3の入口部と
出口部の熱媒温度検出信号がそれぞれ入力される。ま
た、その他、エンジンのスタータスイッチ信号、イグニ
ッションスイツチＯＮ,ＯＦＦ信号、アクセルセンサー
からのアクセル開度検出信号等も入力される。そして、
これらの各種の情報に基づいてエンジンのスロットル弁
の開閉制御、水素供給量制御弁１７の開度制御、水素燃
料噴射弁１６の噴射量制御、第１遮蔽弁１８および第２
遮蔽弁１９の開閉制御、第１、第２の熱媒バルブ４３,
４４の開閉制御、また、熱媒ポンプ３７の駆動制御等の
各種の制御が各々行われる。
【００５２】すなわち、先ずエンジン運転時には、上記
第１遮蔽弁１８および第２遮断弁１９が開かれ、上記第
１〜第３のＭＨタンクＴ1〜Ｔ3から出た水素は水素供給
量制御弁１７により通路面積が制御される水素燃料供給
通路１５を介して供給され、水素燃料噴射弁１６により
エンジン回転に同期して水素燃料燃料供給ポート９に噴
射され、同タイミングでエンジン１の吸気行程作動室５
Ａに供給される。また、空気はエアクリーナを経て吸気
通路に導入され、エンジンコントロールユニット５０か
らの開度信号に応じて開閉する電気式のスロットル弁を
介して上記吸気ポート７に導かれ、所定のタイミングで
吸気行程作動室５Ａに供給される。また上記水素燃料噴
射弁１６の制御では、アクセル開度、エンジン回転数、
第１遮断弁１８の上流側水素供給燃料供給通路の圧力を
検出する上記圧力センサー２１の検出値等に応じてステ
ッピングモータが制御され、それにより開弁量が制御さ
れる。また、エンジン停止時には、イグニッションスイ
ッチＯＦＦの信号を受けて上記第１遮断弁１８および第
２遮断弁１９が閉じられ、また水素供給量制御弁１７も
閉じられる。
【００５３】一方、該構成において、上記水素燃料貯留
タンク部Ｔの燃料残量は次のようにして算定される。
【００５４】すなわち、先ず上記水素燃料エンジンの構
成では、上述のように、水素吸蔵合金ＭＨを内蔵した水
素貯留タンク部Ｔを備え、該水素貯留タンク部Ｔ内に熱
媒循環路を介して熱媒を循環させることにより脱着した
水素をロータリエンジン１に供給するようになってお
り、またエンジン冷却系をバイパスしたエンジン冷却系
バイパス通路３６に対して水素貯留タンク部Ｔへの第
１、第２の熱媒通路３３,３４がサーモコントロールバ
ルブ３５を介して接続されている。そして、同通路３
３,３４の水素貯留タンク部Ｔの上流部と下流部に各々
水素貯留タンク部Ｔの熱媒流通路内を流れる熱媒の温度
を検出する第１、第２の温度センサ４１,４２を設けて
いる。そして、該第１、第２の温度センサ４１,４２に
より検出された熱媒の温度を上記エンジンコントロール
ユニット５０に入力して、その温度差を演算し、該温度
差に基いて上記水素貯留タンク部Ｔ内の水素残量を算定
するようになっている。
【００５５】すでに述べたように、例えば図４に示すよ
うに素吸蔵合金ＭＨを使用した水素貯留タンク部Ｔで
は、図８のＰＣＴ特性に示すように、その燃料圧力が水
素の残量によっては殆んど変化しない特徴がある。その
ため、従来のような圧力のみの検出による水素残量の算
定は正確ではない。
【００５６】また、その点を改良した気体流量センサに
より走行・充填時の±流量を検出して積算する算定シス
テムでは計測誤差の蓄積があり、そのために水素残量の
正確な絶対値は求め得ない。
【００５７】ところが、一般に水素燃料エンジンでは、
上記のごとく車両走行中は水素燃料の発生圧が一定とな
るように熱媒循環流量の制御を行っており、該熱媒循環
時の水素貯留タンク部Ｔの出口部の熱媒の温度は水素燃
料の残量によって変化する。
【００５８】そこで、該水素貯留タンクの出入口両部で
の温度を上記のように第１、第２の温度センサ４１,４
２によって各々検出し、それらの間の温度差に基いて水
素残量を算定するようにすると、略正確な水素残量の絶
対値の算定が可能となり、算定誤差も小さくて済む。
【００５９】なお、その場合において、上記熱媒ポンプ
３７が駆動されて水素貯留タンク部Ｔ内に熱媒の循環が
始まった直後は、水素貯留タンク部Ｔ下流の熱媒流通路
出口部の熱媒温度が水素貯留タンク部Ｔ内の水素燃料残
量に応じて特に応答性良く変化する。
【００６０】したがって、該時点において、上記のよう
な水素残量算定手段を作動させて第１、第２の温度セン
サ４１,４２の温度検出値の差から水素燃料の残量を算
定するようにすると、さらに応答性の良いタイミングで
精度の良い水素燃料残量の算定が可能になる。
【００６１】ところで、上記構成において、通常は水素
貯留タンク部Ｔ(ＭＨタンク１８a〜１８c)から発生する
水素の圧力が適切とされる所定の基準値よりも低いこと
が圧力センサ２１によって検出されると、上記熱媒ポン
プ３７をＯＮにする一方、そうでない時にはＯＦＦにす
ることによって水素発生圧を一定値に維持する熱媒ポン
プ制御が採用されているが、本実施例では、例えばエン
ジンの始動時、すなわちクランキング中は上記のように
水素発生圧が上記基準値よりも低い時であっても熱媒ポ
ンプ３７のＯＮ制御は行わず、エンジンの始動が完了し
てその回転数が所定回転数以上に達してから所定時間が
経過した後に初めて当該熱媒ポンプ３７のＯＮ制御を可
能とするようにし、エンジン負荷の低減によるエンジン
始動性の確保とバッテリ上りの防止を図るようになって
いる。
【００６２】なお、以上の水素燃料エンジンの構成にお
いては、上述の如く水素貯留タンク部Ｔが複数に分割さ
れた水素吸蔵合金タンクＴ1〜Ｔ3よりなっており、それ
らの全体の熱媒流入温度と流出温度とに基いて、水素残
量算定手段であるエンジンコントロールユニット５０に
よる熱媒温度差の演算、それに基く水素残量の算定を行
ったが、これは、それら複数の水素吸蔵合金タンクＴ1
〜Ｔ3の内の一部の水素吸蔵合金タンク(例えばＴ3)につ
いて行うようにしても良い。
【００６３】水素吸蔵合金タンクが複数個あっても、そ
れらの容量、構造が同一であって、それぞれに均等に水
素燃料が充填され、消費されることを条件とすると、そ
れらの内の何れか１つのものの水素残量を算定すれば、
他のものの残量を個々に算定するまでもなく、容易に全
体の残量を算定することができるからである。
【００６４】(実施例２)次に図５は、本願発明の実施例
２に係る水素燃料の残量算定機能を備えた水素燃料エン
ジンの燃料供給システムの構成を示している。
【００６５】上述のように水素燃料貯留タンク部Ｔは、
第１〜第３の複数本のＭＨタンク(水素吸蔵合金タンク)
Ｔ1〜Ｔ3により構成されている。
【００６６】したがって、それを例えば図５のように第
１、第２の熱媒バルブ５５,５６、水素放出遮断バルブ
５７、水素吸蔵合金温度検出センサ５９、水素圧検出セ
ンサ５８を設けて構成し、該複数本のＭＨタンクＴ1〜
Ｔ3の内の何れか１本、例えば第３のＭＨタンクＴ3をサ
ンプルとして、定期的に第１の熱媒バルブ５５および水
素放出遮断バルブ５７を閉じて水素燃料の放出と熱媒の
供給を予じめ設定した所定時間内停止させて安定した状
態での、上記水素吸蔵合金(ＭＨ)の温度と水素発生圧と
を水素吸蔵合金温度検出センサ５９、水素圧検出センサ
５８によって検出し、それらに基いて図６のＰＣＴ特性
から水素燃料の残量を検出し、燃料計に表示するように
することもできる。これは、走行時および給燃時の何れ
の場合にも可能である。
【００６７】また、上記ＰＣＴ特性は水素燃料の満量又
は空状態での特性が変化することから、そのような残量
検出法を採用した場合において、特に当該ＭＨタンク
(水素吸蔵合金タンク)Ｔ1〜Ｔ3内の何れかのサンプルタ
ンクＴ3に水素燃料を充填中に、燃料計の針がフル(満
量)状態になった高感度時に、当該残量検出方法によっ
て燃料残量を検出して、上記燃料計の値を該検出値にリ
セット(初期設定)し、以後は流量センサ２０の出力で積
算して行くようにすると、より正確な燃料値(満量値お
よび残量値)の表示が可能となる(図６参照)。
【００６８】(実施例３)さらに、図７は本願発明の実施
例３に係る水素燃料の残量算定機能を備えた水素燃料エ
ンジンの燃料供給システムの構成を示している。
【００６９】ところで、上記ＭＨタンク１８a〜１８cの
各々は、図４に示すように、水素吸蔵合金ＭＨを内蔵し
て構成されている。該水素吸蔵合金ＭＨは、水素充填時
には発熱し、水素放出時には冷却される性質がある。従
って、該熱を上述のように外部からの熱媒の供給によっ
て吸収したり、加熱したりすることによって、水素の充
填・放出を可能としている訳である。このＭＨタンク１
８a〜１８cの水素の充填・放出性能は、上記水素吸蔵合
金ＭＨと外部熱媒との熱交換率の良否によって決定され
る。
【００７０】ところが、図４の構成から明らかなように
水素吸蔵合金ＭＨ内に形成されている熱媒流通路は上流
側から下流側まで所定の長さを有しており、流される熱
媒の温度は上流側から下流側にかけて熱交換によって次
第に上昇(充填時)するか、又は低下(放出時)する。
【００７１】その結果、該上流部と下流部では水素吸蔵
合金ＭＨ自体の水素吸着性能又は水素放出性能が変わる
ことになる。
【００７２】このため、全体としての水素充填・放出性
能が低くなり、例えば充填時間が長くかかり、又急加速
走行時など給燃時間が長い時には一時的に発生水素圧が
低下して、Ａ／Ｆの変動を伴う問題が生じる。
【００７３】そこで、本実施例の構成では、例えば図７
に示すように、各ＭＨタンクＴ1〜Ｔ3の各々に熱媒の流
れる方向を一定時間毎に交互に逆方向に切換えることが
できるように、第１、第２の２本の熱媒通路７１,７２
と第１、第２の流入口側電磁開閉弁および第３、第４の
流出口側電磁開閉弁６１,６２、６３,６４を各々設けて
熱媒循環路を構成している。
【００７４】このようにすると、先ず流入口側第１の電
磁開閉弁６１および流出口側第１の電磁開閉弁６３が各
々開で、流入口側第２の電磁開閉弁６２および流出口側
第２の電磁開閉弁６４が各々閉の時には、図示実線の矢
印で示すように熱媒が流れる一方、それら各電磁弁６
１,６２、６３,６４の開閉関係が逆になると、上記とは
逆方向に図示破線の矢印で示すように熱媒が流れる。
【００７５】従って、これらの関係を一定時間毎に交互
に繰り返させるように制御すると、上述したような水素
吸蔵合金ＭＨ内の熱媒流通路の上流側と下流側間の熱媒
の温度差が解消されて、全体に高い水素充填・放出性能
を実現することができるので、上述したような問題が改
善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明の実施例１に係る水素燃料エ
ンジンの燃料供給システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、同水素燃料エンジンのエンジン本体部
の構造を示す図である。
【図３】図３は、同水素燃料エンジンの燃料供給システ
ムにおける水素貯留タンク部の具体構造を示す断面図で
ある。
【図４】図４は、同燃料供給システムにおける水素貯留
タンクの内の１つのＭＨタンクの内部構造を示す概略図
である。
【図５】図５は、本願発明の実施例２に係る水素燃料エ
ンジンの燃料供給システムの構成を示す図である。
【図６】図６は、同燃料供給システムにおける水素貯留
タンクの水素残量と水素発生圧力との関係を示すグラフ
である。
【図７】図７は、本願発明の実施例３に係る水素燃料エ
ンジンの燃料供給システムにおけるの水素貯留タンク部
の構成を示す概略図である。
【図８】図８は、水素燃料貯留タンクにおける水素充填
量と水素発生圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
１はロータリーエンジン、９は水素燃料供給ポート、１
５は水素燃料供給通路、１６は水素燃料噴射弁、１７は
水素供給量制御弁、１８は第１遮断弁、２０は流量セン
サ、２１は圧力センサ、２６はサーモスタットバルブ、
２７はラジエータ、２８はウォータポンプ、３１は冷却
水循環通路、４１は第１の温度センサ、４２は第２の温
度センサ、Ｔは水素貯留タンク部、Ｔ1〜Ｔ3は第１〜第
３のＭＨタンクである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ (72)発明者 鐡野 雅之 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 末吉 誠 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】 水素吸蔵合金を内蔵した水素貯留タンク
    を備え、該水素貯留タンク内に熱媒循環路を介して熱媒
    を循環させることにより脱着した水素をエンジンに供給
    するようにしてなる水素燃料エンジンにおいて、上記熱
    媒循環路の水素貯留タンク上流部と下流部に各々当該循
    環路内を流れる熱媒の温度を検出する第１、第２の温度
    センサと、該第１、第２の温度センサにより検出された
    熱媒の温度差を演算し、該温度差に基いて上記水素貯留
    タンク内の水素残量を算定する水素残量算定手段とを設
    けたことを特徴とする水素燃料エンジン。
  2. 【請求項２】 水素貯留タンクが複数に分割された水素
    吸蔵合金タンクよりなるとともに該複数の水素吸蔵合金
    タンクの各々に熱媒循環路が設けられ、熱媒温度差の演
    算、それに基く水素残量の算定は、それら複数の水素吸
    蔵合金タンクの内の一部の水素吸蔵合金タンクについて
    なされるようになっていることを特徴とする請求項１記
    載の水素燃料エンジン。
  3. 【請求項３】 熱媒循環路に熱媒を循環させる熱媒ポン
    プと水素貯留タンク内の発生水素圧を検出する水素圧検
    出手段とを備え、水素圧検出手段により検出された水素
    貯留タンク内の発生水素圧が所定値以下に低下した時に
    上記熱媒ポンプを駆動するとともに該駆動時に水素残量
    算定手段を作動させて水素貯留タンク内の水素残量を算
    定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の水素
    燃料エンジン。
  4. 【請求項４】 水素貯留タンクが複数に分割された水素
    吸蔵合金タンクよりなるとともに該複数の水素吸蔵合金
    タンクの各々に熱媒循環路が設けられ、該各熱媒循環路
    を介して上記複数の水素吸蔵合金タンクの各々に熱媒を
    循環させることにより脱着した水素をエンジンに供給す
    るようにしてなる水素燃料エンジンにおいて、上記複数
    の水素吸蔵合金タンクの内の一部の水素吸蔵合金タンク
    に対して当該水素吸蔵合金タンク内の発生水素圧を検出
    する水素圧検出手段と水素吸蔵合金温度を検出する合金
    温度検出手段とを設け、当該水素吸蔵合金タンクについ
    て熱媒の供給と水素の発生を停止させた安定状態におけ
    る水素発生圧と水素吸蔵合金温度から水素残量を算定す
    るようにしたことを特徴とする水素燃料エンジン。
  5. 【請求項５】 水素貯留タンク内の水素圧を検出する水
    素圧検出手段を備え、水素圧検出手段によって検出され
    た水素圧検出値の所定値以上の増大変化又は減少変化に
    より水素燃料の満量状態又は空状態の検知を行うように
    したことを特徴とする請求項１又は２記載の水素燃料エ
    ンジン。
  6. 【請求項６】 水素貯留タンク内への水素供給量を検出
    する水素流量検出手段を備え、水素貯留タンク内への水
    素充填時に該水素流量検出手段の水素流量検出値により
    水素燃料の満量検知状態までの水素充填量を計測するよ
    うに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。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007162633A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Mazda Motor Corp 水素ロータリエンジンの燃料噴射装置
CN102155291A (zh) * 2011-03-18 2011-08-17 重庆长安汽车股份有限公司 一种氢气发动机
JP2021083305A (ja) * 2019-11-15 2021-05-27 株式会社ジェーピージェネレーターズ 非常用電源供給システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007162633A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Mazda Motor Corp 水素ロータリエンジンの燃料噴射装置
JP4640158B2 (ja) * 2005-12-15 2011-03-02 マツダ株式会社 水素ロータリエンジンの燃料噴射装置
CN102155291A (zh) * 2011-03-18 2011-08-17 重庆长安汽车股份有限公司 一种氢气发动机
JP2021083305A (ja) * 2019-11-15 2021-05-27 株式会社ジェーピージェネレーターズ 非常用電源供給システム

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