(57)【要約】【課題】性状の異なる複数の燃料を切り替えて噴射させる内燃機関を適用対象とし、蒸発ガスのパージに伴い生じる燃焼状態の変動を抑制する燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】ガソリン（第１燃料）と水素燃料（第２燃料）とを切り替えて噴射させるエンジン１であって、ガソリンの燃料ベーパ（蒸発ガス）を吸着して吸気通路２ａへパージするキャニスタ４０（蒸発ガス処理装置）が備えられたエンジン１に適用される。そして、エンジン負荷状態に基づき水素燃料の目標噴射量（第２噴射量）を算出する第２噴射量算出手段Ｓ３０５，Ｓ３０６〜Ｓ３１６と、水素燃料の目標噴射量に基づき水素用インジェクタ２１の作動を制御する第２制御手段（ＥＣＵ３０）と、を備え、パージ実行時の第２噴射量算出手段Ｓ３０６〜Ｓ３１６は、エンジン負荷状態に加え、パージされる燃料ベーパの量と、両燃料の目標空燃比（性状）とに基づき水素燃料の目標噴射量を算出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼に供する液体の第１燃料と、前記第１燃料と性状の異なる第２燃料とを切り替えて噴射させる内燃機関であって、前記第１燃料の蒸発ガスを吸着して吸気通路へパージする蒸発ガス処理装置が備えられた内燃機関に適用された燃料噴射制御装置において、
少なくとも前記内燃機関の負荷状態に基づき、前記第２燃料の噴射量である第２噴射量を算出する第２噴射量算出手段と、
前記第２噴射量に基づき、前記第２燃料を噴射する第２インジェクタの作動を制御する第２制御手段と、
を備え、
前記パージを実行する時の前記第２噴射量算出手段は、前記負荷状態に加え、パージされる蒸発ガスのパージ量と、前記第１燃料の性状及び前記第２燃料の性状とに基づき前記第２噴射量を算出することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記パージ実行時の前記第２噴射量算出手段は、
前記第１燃料の性状として前記第１燃料の目標空燃比を用い、前記第２燃料の性状として前記第２燃料の目標空燃比を用いるとともに、
前記パージ蒸発ガスがその目標空燃比で燃焼する場合に使用される空気量であるパージ蒸発ガス使用空気量を算出する手段と、
前記吸気通路から燃焼室へ流入する総吸気量から前記パージ蒸発ガス使用空気量を減算して、前記第２燃料に対して供給される空気量である第２燃料使用空気量を算出する手段と、
前記第２燃料がその目標空燃比で燃焼する場合に前記第２燃料使用空気量に対して必要となる前記第２燃料の噴射量を、前記第２噴射量として算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記パージ実行時の前記第２噴射量算出手段は、
前記吸気通路のうち前記パージが為される箇所よりも上流側から流入する空気量と、前記パージ蒸発ガスとともに前記吸気通路へ混入する混入空気量とを加算することで、前記総吸気量を算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記第２制御手段は、前記第２噴射量算出手段により算出された前記第２噴射量に基づき前記第２インジェクタの作動をオープンループ制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記第１燃料のタンク貯蔵量が所定量以上残存しているか否かを判定する残存判定手段と、
前記第１燃料を第１インジェクタから噴射する第１噴射状態と、前記第２燃料を前記第２インジェクタから噴射する第２噴射状態とを切り替える切替制御手段と、
を備え、
前記残存判定手段により所定量以上残存していると判定された場合には、前記パージを実行する時、前記切替制御手段は前記第１噴射状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
燃焼に供する液体の第１燃料と、前記液体燃料と性状の異なる第２燃料とを切り替えて噴射させる内燃機関であって、前記第１燃料の蒸発ガスを吸着して吸気通路へパージする蒸発ガス処理装置が備えられた内燃機関に適用された燃料噴射制御装置において、
前記第１燃料を第１インジェクタから噴射する第１噴射状態と、前記第２燃料を第２インジェクタから噴射する第２噴射状態とを切り替える切替制御手段を備え、
前記切替制御手段は、前記パージを実行する時には前記第１噴射状態に切り替えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の運転者により操作され、前記第１噴射状態及び前記第２噴射状態のいずれに切り替えるかを指令する指令信号を前記切替制御手段に出力する操作スイッチを備え、
前記切替制御手段は、前記パージを実行する時には、前記指令信号による指令内容に拘わらず前記第１噴射状態に強制的に切り替えることを特徴とする請求項５又は６に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置と、
前記第１燃料を噴射する第１インジェクタ、前記第２燃料を噴射する第２インジェクタ、及び前記蒸発ガス処理装置の少なくとも１つと、
を備えることを特徴とする燃料噴射制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼に供する液体の第１燃料と、前記第１燃料と性状の異なる第２燃料とを切り替えて噴射させる内燃機関に適用された、燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より特許文献１等にて、燃焼に供する第１燃料（例えばガソリン）とは別に、第２燃料（例えば水素ガス）をタンクに貯蔵しておき、これら両燃料を切り替えて噴射させる内燃機関が開示されている。
【０００３】
また、水素ガスは気体の状態でタンクに貯蔵するのに対しガソリンは液体の状態で貯蔵するため、貯蔵したガソリンが蒸発して大気中に放出されることが懸念される。このような懸念に対し特許文献２等には、ガソリンの蒸発ガスを吸着して吸気通路へパージする蒸発ガス処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１９３５１１号公報
【特許文献２】特開２００３−１４８２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の如く両燃料を切り替えて噴射する内燃機関に蒸発ガス処理装置を搭載させた場合においては、水素ガス噴射中にガソリン蒸発ガスをパージすると、性状の異なるガソリン蒸発ガスと水素ガスとを同時に燃焼させることとなるため燃焼状態が大きく変動する、といった問題が生じることを本発明者らは見出した。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、性状の異なる複数の燃料を切り替えて噴射させる内燃機関を適用対象とし、蒸発ガスのパージに伴い生じる燃焼状態の変動を抑制する燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明では、
燃焼に供する液体の第１燃料と、前記第１燃料と性状の異なる第２燃料とを切り替えて噴射させる内燃機関であって、前記第１燃料の蒸発ガスを吸着して吸気通路へパージする蒸発ガス処理装置が備えられた内燃機関に適用された燃料噴射制御装置において、
少なくとも前記内燃機関の負荷状態に基づき前記第２燃料の噴射量である第２噴射量を算出する第２噴射量算出手段と、前記第２噴射量に基づき前記第２燃料を噴射する第２インジェクタの作動を制御する第２制御手段と、を備え、
前記パージを実行する時の前記第２噴射量算出手段は、前記負荷状態に加え、パージされる蒸発ガス（以下、パージ蒸発ガスと呼ぶ）のパージ量と、前記第１燃料の性状及び前記第２燃料の性状とに基づき前記第２噴射量を算出することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、第２噴射量を単純にパージ量に基づき算出する場合に比べ、パージ量に加え両燃料の性状にも基づき第２噴射量を算出するので、第２燃料噴射中に第１燃料の蒸発ガスをパージして性状の異なる両燃料を同時に燃焼させる場合であっても、燃焼状態の変動を抑制するよう第２噴射量を算出することを容易に実現できる。よって、このようにして算出された第２噴射量に基づき第２インジェクタの作動を制御する本発明によれば、蒸発ガスのパージに伴い生じる燃焼状態の変動を容易に抑制できる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、
前記パージ蒸発ガスがその目標空燃比で燃焼する場合に使用される空気量であるパージ蒸発ガス使用空気量を算出する手段と、
前記吸気通路から燃焼室へ流入する総吸気量から前記パージ蒸発ガス使用空気量を減算して、前記第２燃料に対して供給される空気量である第２燃料使用空気量を算出する手段と、
前記第２燃料がその目標空燃比で燃焼する場合に前記第２燃料使用空気量に対して必要となる前記第２燃料の噴射量を、前記第２噴射量として算出する手段と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、パージ蒸発ガスの目標空燃比（性状）に基づきパージ蒸発ガス使用空気量を算出するので、総吸気量からパージ蒸発ガス使用空気量を減算することにより第２燃料使用空気量を正確に算出できる。そして、このように正確に算出した第２燃料使用空気量に対して必要となる第２燃料の噴射量を、第２燃料の目標空燃比（性状）に基づき算出するので、燃焼状態の変動を抑制し得る第２噴射量の算出を精度良くできる。なお、上記各々の目標空燃比の具体例として理論空燃比が挙げられる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、前記吸気通路のうち前記パージが為される箇所よりも上流側から流入する空気量と、前記パージ蒸発ガスとともに前記吸気通路へ混入する混入空気量とを加算することで、前記総吸気量を算出することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、パージ蒸発ガスとともに吸気通路へ混入する混入空気量を加味した上で、第２噴射量の算出に用いる総吸気量を算出するので、総吸気量を正確に算出することができ、ひいては第２噴射量の算出精度をより一層向上できる。
【００１３】
請求項４記載の発明では、前記第２制御手段は、前記第２噴射量算出手段により算出された前記第２噴射量に基づき前記第２インジェクタの作動をオープンループ制御することを特徴とする。
【００１４】
これによれば、パージ量及び両燃料の性状に基づき算出した第２噴射量に基づき第２インジェクタの作動をオープンループ制御するので、排ガス中の酸素濃度に基づき第２インジェクタの作動をフィードバック制御する場合に比べて、第２燃料の噴射量をパージの実行開始に伴い直ぐに変更できる。よって、吸着した蒸発ガスを短時間で一度にパージするよう蒸発ガス処理装置が作動する場合であっても、第２燃料の噴射量がパージの実行に応じて即座に変更されるよう、その応答性を十分に確保できる。
【００１５】
なお、上記オープンループ制御を行う手段とは別に、排ガス中の酸素濃度に基づき第２インジェクタの作動をフィードバック制御する手段をも備えさせるようにしてもよい。
【００１６】
請求項５記載の発明では、前記第１燃料のタンク貯蔵量が所定量以上残存しているか否かを判定する残存判定手段と、前記第１燃料を第１インジェクタから噴射する第１噴射状態と前記第２燃料を前記第２インジェクタから噴射する第２噴射状態とを切り替える切替制御手段と、を備え、前記残存判定手段により所定量以上残存していると判定された場合には、前記パージを実行する時、前記切替制御手段は前記第１噴射状態に切り替えることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、第１燃料が所定量以上残存している場合において、パージ実行時には第１噴射状態に切り替えるので、性状の異なる両燃料を同時に燃焼させるといった状況を回避できる。そして、パージ蒸発ガスと噴射燃料とが同じ性状の燃料（つまり第１燃料）であれば、蒸発ガスのパージに伴い生じる燃焼状態の変動を抑制するよう第１燃料の噴射量を算出することは、容易に実現できる。よって、パージに伴い生じる燃焼状態の変動を容易に抑制できる。しかもこの場合には、パージ量及び両燃料の性状に基づき第２噴射量を算出するといった第２噴射量算出手による算出を不要にできるので、算出処理負荷を軽減できる。
【００１８】
なお、第１燃料が所定量以上残存していない場合には、第１噴射状態に切り替えることができないものの、第２噴射量算出手段により算出された第２噴射量に基づき第２インジェクタの作動を制御するので、先述したように燃焼状態の変動を抑制することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明では、
燃焼に供する液体の第１燃料と、前記液体燃料と性状の異なる第２燃料とを切り替えて噴射させる内燃機関であって、前記第１燃料の蒸発ガスを吸着して吸気通路へパージする蒸発ガス処理装置が備えられた内燃機関に適用された燃料噴射制御装置において、
前記第１燃料を第１インジェクタから噴射する第１噴射状態と前記第２燃料を第２インジェクタから噴射する第２噴射状態とを切り替える切替制御手段を備え、前記切替制御手段は、前記パージを実行する時には前記第１噴射状態に切り替えることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、パージ実行時には第１噴射状態に切り替えるので、性状の異なる両燃料を同時に燃焼させるといった状況を回避できる。そして、パージ蒸発ガスと噴射燃料とが同じ性状の燃料（つまり第１燃料）であれば、蒸発ガスのパージに伴い生じる燃焼状態の変動を抑制するよう第１燃料の噴射量を算出することは、容易に実現できる。よって、パージに伴い生じる燃焼状態の変動を容易に抑制できる。
【００２１】
請求項７記載の発明では、前記内燃機関の運転者により操作され、前記第１噴射状態及び前記第２噴射状態のいずれに切り替えるかを指令する指令信号を前記切替制御手段に出力する操作スイッチを備え、前記切替制御手段は、前記パージを実行する時には、前記指令信号による指令内容に拘わらず前記第１噴射状態に強制的に切り替えることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、運転者による操作内容に拘わらず、性状の異なる両燃料を同時に燃焼させるといった状況を回避できるので、上述した燃焼状態の変動抑制効果を好適に発揮できる。なお、上記請求項６又は請求項６記載の発明を実施するにあたり、上記請求項７記載の発明に反して、切替制御手段による切り替え制御よりも運転者の操作内容を優先させて両噴射状態を切り替えるようにしてもよい。
【００２３】
請求項８記載の発明は、上記燃料噴射制御装置と、第１燃料を噴射する第１インジェクタ、前記第２燃料を噴射する第２インジェクタ、及び前記蒸発ガス処理装置の少なくとも１つと、を備えることを特徴とする燃料噴射制御システムである。この燃料噴射制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置を、車両に搭載された走行駆動源として機能する内燃機関に適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、エンジン１（内燃機関）の燃料供給系統を主に示す図であり、当該エンジン１は、燃焼に供する液体燃料（第１燃料）と気体燃料（第２燃料）とを切り替えて噴射させる機能を有している。本実施形態では液体燃料としてガソリンを採用し、気体燃料として水素を採用している。エンジン１が搭載された車両には、ガソリンを液体の状態で貯蔵するガソリンタンク１０と、水素を圧縮した気体の状態で貯蔵する水素タンク２０とが搭載されている。
【００２６】
ガソリンタンク１０に貯蔵されたガソリンは、図示しないポンプにより昇圧されてガソリン用インジェクタ１１（第１インジェクタ）に供給される。ガソリン用インジェクタ１１は、ガソリンを噴射する噴孔をニードル弁（図示せず）で開閉するよう構成されており、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ３０と記載）によりニードル弁の開閉作動を制御することで、ガソリンの噴射と噴射停止とを制御する。また、水素タンク２０に貯蔵された水素は、水素用インジェクタ２１（第２インジェクタ）に供給され、ガソリン用インジェクタ１１と同様にして、ＥＣＵ３０により水素の噴射と噴射停止とを制御する。
【００２７】
水素用インジェクタ２１は、エンジン１の燃焼室１ａへ直接ガソリンを噴射するよう配置されている。一方、ガソリン用インジェクタ１１は、燃焼室１ａへ吸入空気を導入する吸気管２に取り付けられており、吸気管２内部の吸気通路２ａへガソリンを噴射するよう配置されている。
【００２８】
ガソリンタンク１０内にて蒸発した蒸発ガス（以下、燃料ベーパと記載）は、大気中に放出されることのないようキャニスタ４０（蒸発ガス処理装置）により処理される。キャニスタ４０は、燃料ベーパを吸着する吸着材４１（例えば活性炭）、及び吸着材４１を内部に収容するケース４２を備えて構成されている。
【００２９】
ケース４２には、ガソリンタンク１０と連通してガソリンタンク１０内の燃料ベーパをケース４２内部に導入するベーパ導入管４３と、ケース４２内部へ大気を導入する大気導入管４４と、キャニスタ４０にて吸着した燃料ベーパを吸気管２へ放出導入（パージ）させるパージ管４５とがそれぞれ備えられている。また、パージ管４５には、パージ通路４５ａを開閉するパージ制御弁４６が取り付けられている。パージ制御弁４６の開閉作動はＥＣＵ３０により制御（本実施形態ではデューティ制御）されている。
【００３０】
ガソリンタンク１０内で発生した燃料ベーパは、ベーパ導入管４３を介してケース４２内に送り込まれ、吸着材４１により吸着される。そして、パージ制御弁４６を開作動させるとサージタンク部２ｂ内の負圧により、大気導入管４４から導入された空気が吸着材４１を通過してパージ通路４５ａからサージタンク部２ｂへ流入する。このように大気が流入する際、吸着材４１に吸着されている燃料ベーパが吸着材４１から脱離され、大気導入管４４から導入された空気とともにパージ通路４５ａからサージタンク部２ｂへ流入する。つまり、燃料ベーパを含んだ空気（以下、「パージガス」と記載）がキャニスタ４０から吸気通路２ａへ放出導入（パージ）される。以下、パージガスに含まれる空気のことを「パージ空気」と記載し、パージガスに含まれる燃料ベーパのことを「パージ燃料ベーパ」と記載する。
【００３１】
なお、パージ制御弁４６は、パージ率（パージガス流量／（パージガス流量＋エアフロセンサ３２で検出される吸気量Ｇａ））が目標値となるようＥＣＵ３０によりデューティ制御される。この目標値は、エンジン１の運転状態に応じて可変設定され、例えばアイドリング運転時にはパージ率が１０％となるよう設定される。また、以下に例示するパージ実行条件（１）〜（３）を全て満たしている場合にパージを実行するようパージ制御弁４６は制御される。（１）エンジン１の暖機運転が完了している。（２）後述する空燃比フィードバック制御を実行している。（３）アクセル操作が為されている。
【００３２】
次に、ＥＣＵ３０に入力される各種入力信号について説明する。
【００３３】
ガソリン用インジェクタ１１から燃料を噴射させてガソリンによりエンジン１を駆動させるガソリン走行状態（第１噴射状態）と、水素用インジェクタ２１から燃料を噴射させて水素によりエンジン１を駆動させる水素走行状態（第２噴射状態）とを切り替えるにあたり、車両の室内に備えられた水素運転切替スイッチ３１（操作スイッチ）を車両乗員が手動操作すると、その操作に応じて水素運転切替スイッチ３１は、いずれの走行状態に切り替えるかの指令信号をＥＣＵ３０に出力する。そしてＥＣＵ３０は、水素運転切替スイッチ３１からの指令信号に基づき、両インジェクタ１１，２１のいずれから燃料を噴射させるかを切り替え制御する。
【００３４】
吸気管２には吸気量を制御するスロットルバルブ３が備えられており、吸気管２のうちスロットルバルブ３の上流側部分には、吸入空気の質量流量（吸気量Ｇａ）を検出するエアフロセンサ３２が取り付けられている。また、吸気管２のうちスロットルバルブ３の下流側部分には、サージタンク部２ｂ内の圧力（吸気管圧Ｐｍ）を検出する吸気圧センサ３３が取り付けられている。また、排気管４には、排気中の酸素濃度を検出して空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ３４が取り付けられている。そして、これらのセンサ３２，３３，３４による検出信号はＥＣＵ３０に出力される。
【００３５】
また、ＥＣＵ３０には、エンジン１の出力軸（クランク軸）の回転角を検出するクランク角センサ３５からの検出信号が入力され、この検出信号に基づきクランク軸の回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）をＥＣＵ３０は算出できる。また、パージ管４５には、キャニスタ４０から吸気通路２ａへパージされる蒸発燃料の濃度（パージ濃度Ｐｃ）を検出するパージ濃度センサ３６が取り付けられている。ＥＣＵ３０は、パージ濃度センサ３６及び吸気圧センサ３３からの検出信号に基づき、キャニスタ４０からパージされる蒸発ガス（パージ蒸発ガス）の流量を算出できる（算出手順は後に詳述する）。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、これらの各種検出信号や乗員のアクセル操作量等に基づき、エンジン１の運転状態を制御する。具体的には、エンジン１に要求される負荷（例えば吸気量Ｇａ）及びエンジン回転速度Ｎｅ等に基づきスロットルバルブ３の目標開度、インジェクタ１１，２１から噴射させる燃料の目標噴射量、点火装置５による目標点火時期等を算出する。そして、これらの目標値となるよう、スロットルバルブ３、インジェクタ１１，２１及び点火装置５等の作動を制御する。
【００３７】
また、インジェクタ１１，２１の作動は、空燃比センサ３４の値に基づきフィードバック制御（空燃比フィードバック制御）されている。例えば、理論空燃比を目標空燃比としている場合において、空燃比センサ３４の検出値に基づき算出された実際の空燃比が理論空燃比に近づくよう、先述の目標噴射量を補正する（図７のステップＳ４０５参照）。なお、ガソリンの理論空燃比が１４．７であるのに対し、水素の理論空燃比は３４である。
【００３８】
ところで、水素用インジェクタ２１から燃料を噴射させる水素走行状態時に燃料ベーパをパージさせると、水素用インジェクタ２１から噴射される燃料は水素である一方、燃料ベーパはガソリンであるため、理論空燃比等の性状が異なる２種類の燃料を同時に燃焼させることとなる。すると、燃焼状態が大きく変動することが懸念される。そして、燃焼状態の変動は、クランク軸の回転変動増大により車両のドライバビリティ悪化を招くとともに、実際の空燃比を目標空燃比に近づけることが困難となり排気エミッションの悪化を招く。
【００３９】
このような懸念に対し本実施形態では、水素用インジェクタ２１に対する目標噴射量を、パージ燃料ベーパの流入量、パージ空気の流入量及び両燃料の性状に基づき補正することで、水素走行状態時にパージした場合における燃焼状態の変動抑制を図っている。なお、ガソリン走行状態時にパージした場合には、ガソリン用インジェクタ１１に対する目標噴射量を、パージ燃料ベーパの流入量、パージ空気の流入量及びガソリンの性状に基づき補正することで、燃焼状態の変動抑制を図っている。
【００４０】
次に、このような補正を行うための処理手順を、図２〜図８を用いて以下に説明する。
【００４１】
図２は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータが実行する上記補正の処理手順（メインルーチン）を示すフローチャートであり、当該処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして起動した後、所定周期毎又は所定のクランク角度毎に繰り返し実行される。本実施形態では前記所定周期を、前記マイコンが有するＣＰＵの演算周期（例えば４ｍｓｅｃ）としている。
【００４２】
先ず、ステップＳ１００において、現在の使用燃料が水素であり水素走行状態となっているか否かを判定する（水素燃料使用判定処理）。当該ステップＳ１００のサブルーチン（図３参照）では、先ずステップＳ１０１において、水素運転切替スイッチ３１がオン操作されているか否かを判定する。この判定の結果、オン操作されていれば水素燃料使用判定フラグｘｈｆを１にセットし（Ｓ１０２）、オン操作されていなければ水素燃料使用判定フラグｘｈｆを０にリセットして（Ｓ１０３）、本サブルーチンの処理を終了する。
【００４３】
次に、図２のステップＳ２００において、現在の運転状態において、パージを実行しているか否かを判定する（パージ実行判定処理）。当該ステップＳ２００のサブルーチン（図４参照）では、先ずステップＳ２０１において、パージ制御弁４６へのデューティ信号がゼロになっているか否かに基づき、パージ制御弁４６が開作動してパージが実行されているか否かを判定する。この判定の結果、パージ実行中であればパージ実行フラグｘｐｒｇを１にセットし（Ｓ２０２）、パージ実行中でなければパージ実行フラグｘｐｒｇを０にリセットして（Ｓ２０３）、本サブルーチンの処理を終了する。
【００４４】
次に、図２のステップＳ２５０（切替制御手段）において、水素燃料使用判定フラグｘｈｆが１にセットされているか否かを判定する。ｘｈｆ＝１と判定された場合には水素走行状態に切り替える。そして、続くステップＳ３００にて水素燃料の目標噴射量を補正する補正量を算出し（水素燃料補正量算出処理）、続くステップＳ４００において、最終的に水素用インジェクタ２１から噴射させる最終目標噴射量を算出する（最終水素燃料量算出処理）。
【００４５】
一方、ｘｈｆ＝０と判定された場合にはガソリン走行状態に切り替える。そして、続くステップＳ５００にてガソリンの目標噴射量を補正する補正量を算出し（ガソリン補正量算出処理）、続くステップＳ６００において、最終的にガソリン用インジェクタ１１から噴射させる最終目標噴射量を算出する（最終ガソリン量算出処理）。
【００４６】
次に、水素燃料補正量算出処理（Ｓ３００）のサブルーチン内容を、図５を用いて説明する。
【００４７】
先ず、ステップＳ３０１において、クランク角センサ３５からの検出信号に基づき算出されたエンジン回転速度Ｎｅの値を読み込む。続くステップＳ３０２では、エアフロセンサ３２からの検出信号に基づき算出された吸気量Ｇａを読み込む。続くステップＳ３０３では、吸気圧センサ３３からの検出信号に基づき算出された吸気管圧Ｐｍを読み込む。
【００４８】
次に、ステップＳ３０４において、パージ実行フラグｘｐｒｇが１にセットされているか否かに基づき、パージ実行中であるか否かを判定する。パージ実行中でないと判定された場合（ｘｐｒｇ＝０）には、ステップＳ３０５（パージ非実行時の第２噴射量算出手段）にて水素燃料補正量Ｆｈの値をゼロに設定する。パージ実行中と判定された場合（ｘｐｒｇ＝１）には、以下に説明するステップＳ３０６〜Ｓ３１６（パージ実行時の第２噴射量算出手段）により水素燃料補正量Ｆｈの値を算出する。
【００４９】
ステップＳ３０６では、パージ濃度センサ３６からの検出信号に基づき算出されたパージ濃度Ｐｃを読み込む。続くステップＳ３０７では、図示しない大気圧センサにより検出された大気圧Ｐａと、ステップＳ３０３で読み込んだ吸気管圧力Ｐｍとの圧力差ΔＰを算出する（ΔＰ＝Ｐａ−Ｐｍ）。
【００５０】
続くステップＳ３０８では、ステップＳ３０７にて算出した圧力差ΔＰに基づき、パージ制御弁４６の開度が全開（つまりデューティ比１００％）であると仮定した場合におけるパージガスの体積流量（以下、パージガス流量Ｐｇ100と記載）を算出する。具体的には、図６（ａ）は、パージガス流量Ｐｇ100と圧力差ΔＰとの関係を特定するマップであり、ＥＣＵ３０に備えられたメモリ等に予め記憶されている。前記ステップＳ３０８では、このマップから圧力差ΔＰに対応するパージガス流量Ｐｇ100の値を読み込むことで、パージガス流量Ｐｇ100を算出している。
【００５１】
続くステップＳ３０９では、ステップＳ３０８にて算出したパージガス流量Ｐｇ100、及びパージ制御弁４６のデューティ比に基づき、実際のパージ制御弁４６の開度に応じたパージガス流量Ｐｇを算出する。ここで、圧力差ΔＰが一定であれば、パージガス流量Ｐｇは前記デューティ比Ｄｕｔｙに比例する（図６（ｂ）参照）。したがって、前記ステップＳ３０９では、パージ制御弁４６全開時のパージガス流量Ｐｇ100にＤｕｔｙ／１００を乗算することで、パージガス流量Ｐｇ（体積流量）を算出する（Ｐｇ＝Ｐｇ100×Ｄｕｔｙ／１００）。
【００５２】
続くステップＳ３１０では、ステップＳ３０９で算出したパージガス流量Ｐｇと、ステップＳ３０６にて読み込んだパージ濃度Ｐｃとに基づきパージ燃料ベーパ量Ｐｖ（体積流量）を算出する（Ｐｖ＝Ｐｇ×Ｐｃ／１００）。
【００５３】
続くステップＳ３１１では、ステップＳ３０９で算出したパージガス流量Ｐｇから、ステップＳ３１０にて算出したパージ燃料ベーパ量Ｐｖを減算することで、パージ空気量ＰＫ（体積流量）を算出する（Ｐｋ＝Ｐｇ−Ｐｖ）。
【００５４】
続くステップＳ３１２では、パージ燃料ベーパがその理論空燃比（空気：ガソリン=１４．７：１）で燃焼する場合に使用される空気量であるパージ燃料ベーパ相当空気量Ｐｋｖ（質量流量）を、ステップＳ３１０にて算出したパージ燃料ベーパ量Ｐｖ、ガソリンの密度ρgas及びガソリンの理論空燃比に基づき算出する。ここでは、燃料ベーパ量Ｐｖにガソリン密度ρgasを乗算して質量流量に換算し、これにガソリンの理論空燃比（１４．７）を乗算することで、パージ燃料ベーパが消費する空気量（パージ燃料ベーパ相当空気量Ｐｋｖ）を算出する（Ｐｋｖ＝Ｐｖ×ρgas×１４．７）。なお、当該空気量Ｐｋｖは、特許請求の範囲に記載の「パージ蒸発ガス使用空気量」に相当する。
【００５５】
続くステップＳ３１３では、ステップＳ３１１にて算出したパージ空気量ＰＫに空気密度ρairを乗算して質量流量に換算し、これにステップＳ３０２にて読み込んだ吸気量Ｇａを加算することで、吸気通路２ａから燃焼室１ａへ流入する総吸気量を算出する。また、このように算出した総吸気量からパージ燃料ベーパ相当空気量Ｐｋｖを減算することで、水素用インジェクタ２１から噴射される水素燃料に対して供給される空気量、つまり水素燃料と燃焼すべき空気量Ｔｔ（質量流量）を算出する（Ｔｔ＝Ｇａ＋Ｐｋ×ρair−Ｐｋｖ）。なお、当該空気量Ｔｔは、特許請求の範囲に記載の「第２燃料使用空気量」に相当する。
【００５６】
続くステップＳ３１４では、ステップＳ３１３にて算出した水素燃料と燃焼すべき空気量Ｔｔ、水素燃料の理論空燃比（空気：水素燃料＝３４：１）及びエンジン回転速度Ｎｅに基づき、パージ実行時におけるベース水素燃料量Ｔｈ（燃焼サイクルの燃焼行程１回に噴射される量）を算出する（Ｔｈ＝Ｔｔ／３４／（Ｎｅ／６０））。
【００５７】
続くステップＳ３１５では、エンジン回転速度Ｎｅ及びエンジン負荷（ここでは吸気量Ｇａ）に基づき、パージを実行していない状態における水素燃料噴射量の最適値（要求噴射量）を、ベース水素燃料量Ｔｈｂとして算出する。具体的には、図６（ｃ）は、エンジン回転速度Ｎｅ及び吸気量Ｇａと、ベース水素燃料量Ｔｈｂとの関係を特定するマップであり、ＥＣＵ３０に備えられたメモリ等に予め記憶されている。前記ステップＳ３１５では、このマップから、ステップＳ３０１，Ｓ３０２にて読み込んだエンジン回転速度Ｎｅ及び吸気量Ｇａに対応するベース水素燃料量Ｔｈｂの値を読み込むことで、ベース水素燃料量Ｔｈｂを算出している。
【００５８】
続くステップＳ３１６では、ステップＳ３１４で算出したパージ実行時のベース水素燃料量Ｔｈと、ステップＳ３１５で算出したパージ非実行時のベース水素燃料量Ｔｈｂとの差分をとることで、パージ実行時における水素燃料補正量Ｆｈを算出する（Ｆｈ＝Ｔｈ−Ｔｈｂ）。以上のように水素燃料補正量Ｆｈを算出した後、本サブルーチンを終了する。
【００５９】
次に、最終水素燃料量算出処理（Ｓ４００）のサブルーチン内容を、図７を用いて説明する。
【００６０】
先ず、ステップＳ４０１において、ステップＳ３１５と同様にして、図６（ｃ）のマップからパージ非実行時のベース水素燃料量Ｔｈｂを読み込む。続くステップＳ４０２では、図５のステップＳ３１６で算出したパージ実行時における水素燃料補正量Ｆｈを読み込む。ステップＳ４０３では、エンジン冷却水温に応じて水素燃料量を補正するための水温補正値Ｆthwや、吸気温度に応じて水素燃料量を補正するための吸気温補正値Ｆtha等の、各種補正項を図示しないマップから読み込む。そして、続くステップＳ４０４において、ステップＳ４０２，Ｓ４０３にて読み込んだ各種補正項のトータルＦtotalを算出する（Ｆtotal＝Ｆthw＋Ｆtha＋・・・＋Ｆｈ）。
【００６１】
続くステップＳ４０５では、空燃比センサ３４からの検出信号に基づき算出された実際の空燃比と目標空燃比との偏差を算出し、この偏差がゼロに近づくよう水素燃料量を補正するためのフィードバック補正係数ｆａｆを算出する。
【００６２】
続くステップＳ４０６では、ステップＳ４０１で読み込んだパージ非実行時のベース水素燃料量Ｔｈｂに、ステップＳ４０４で算出した補正項のトータルＦtotalを加算し、この加算値に、ステップＳ４０５で算出したフィードバック補正係数ｆａｆを乗算することで、最終水素燃料量Ｔｆを算出する（Ｔｆ＝(Ｔｈｂ＋Ｆtotal)×ｆａｆ）。以上のように最終水素燃料量Ｔｆを算出した後、本サブルーチンを終了する。
【００６３】
そして、ステップＳ４００にて算出された最終水素燃料量Ｔｆを目標噴射量とし、水素用インジェクタ２１から噴射される水素燃料の噴射量が目標噴射量となるよう、水素用インジェクタ２１作動を制御する。
【００６４】
ここで、図７のステップＳ４０５，Ｓ４０６によりベース水素燃料量Ｔｈｂをフィードバック補正係数ｆａｆで補正することは、実際の空燃比に基づき水素用インジェクタ２１の作動をフィードバック制御していると言える。一方、図５のステップＳ３０６〜Ｓ３１６により水素燃料補正量Ｆｈを算出し、ステップＳ４０２，Ｓ４０４，Ｓ４０６によりベース水素燃料量Ｔｈｂを算出した水素燃料補正量Ｆｈで補正することは、ガソリン及び水素燃料の理論空燃比、大気圧Ｐａと吸気管圧力Ｐｍとの圧力差ΔＰ、及びパージ濃度Ｐｃ等に基づき水素用インジェクタ２１の作動をオープンループ制御していると言える。
【００６５】
次に、ガソリン補正量算出処理（Ｓ５００）のサブルーチン内容を、図８を用いて説明する。
【００６６】
本サブルーチンは、基本的に図５のサブルーチンと同様の処理内容であるが、水素燃料の理論空燃比を鑑みることなくガソリン補正量を算出できる点で、図５の処理と異なる。
【００６７】
先ず、ステップＳ５０１，Ｓ５０２，Ｓ５０３において、エンジン回転速度Ｎｅ、吸気量Ｇａ及び吸気管圧Ｐｍを読み込む。次に、ステップＳ５０４にてパージ実行中でないと判定された場合（ｘｐｒｇ＝０）には、ステップＳ５０５にてガソリン補正量Ｆｈｇの値をゼロに設定し、パージ実行中と判定された場合（ｘｐｒｇ＝１）には、以下に説明するステップＳ５０６〜Ｓ５１６によりガソリン補正量Ｆｈｇの値を算出する。
【００６８】
続くステップＳ５０６ではパージ濃度Ｐｃを読み込み、ステップＳ５０７では大気圧Ｐａと吸気管圧力Ｐｍとの圧力差ΔＰを算出する（ΔＰ＝Ｐａ−Ｐｍ）。続くステップＳ５０８では圧力差ΔＰに基づきパージガス流量Ｐｇ100を算出する。続くステップＳ５０９では、パージガス流量Ｐｇ100、及びパージ制御弁４６のデューティ比に基づき、実際のパージ制御弁４６の開度に応じたパージガス流量Ｐｇを算出する（Ｐｇ＝Ｐｇ100×Ｄｕｔｙ／１００）。
【００６９】
続くステップＳ５１０では、パージガス流量Ｐｇとパージ濃度Ｐｃとに基づきパージ燃料ベーパ量Ｐｖ（体積流量）を算出する（Ｐｖ＝Ｐｇ×Ｐｃ／１００）。続くステップＳ５１１では、パージガス流量Ｐｇからパージ燃料ベーパ量Ｐｖを減算することでパージ空気量ＰＫ（体積流量）を算出する（Ｐｋ＝Ｐｇ−Ｐｖ）。続くステップＳ５１２では、パージ燃料ベーパ相当空気量Ｐｋｖ（質量流量）を、パージ燃料ベーパ量Ｐｖ、ガソリンの密度ρgas及びガソリンの理論空燃比に基づき算出する（Ｐｋｖ＝Ｐｖ×ρgas×１４．７）。
【００７０】
続くステップＳ５１３では、パージ空気量ＰＫに空気密度ρairを乗算して質量流量に換算し、これに吸気量Ｇａを加算することで、吸気通路２ａから燃焼室１ａへ流入する総吸気量を算出する。また、このように算出した総吸気量からパージ燃料ベーパ相当空気量Ｐｋｖを減算することで、ガソリン用インジェクタ１１から噴射されるガソリンに対して供給される空気量、つまりガソリンと燃焼すべき空気量Ｔｔｇ（質量流量）を算出する（Ｔｔｇ＝Ｇａ＋Ｐｋ×ρair−Ｐｋｖ）。
【００７１】
続くステップＳ５１４では、ステップＳ５１３にて算出したガソリンと燃焼すべき空気量Ｔｔｇ、ガソリンの理論空燃比（１４．７）及びエンジン回転速度Ｎｅに基づき、パージ実行時におけるベースガソリン量Ｔｈｇ（燃焼サイクルの燃焼行程１回に噴射される量）を算出する（Ｔｈｇ＝Ｔｔｇ／１４．７／（Ｎｅ／６０））。
【００７２】
続くステップＳ５１５では、エンジン回転速度Ｎｅ及びエンジン負荷（ここでは吸気量Ｇａ）に基づき、パージを実行していない状態におけるガソリン噴射量の最適値（要求噴射量）を、ベースガソリン量Ｔｈｂｇとして算出する。続くステップＳ５１６では、ステップＳ５１４で算出したパージ実行時のベースガソリン量Ｔｈｇと、ステップＳ５１５で算出したパージ非実行時のベースガソリン量Ｔｈｂｇとの差分をとることで、パージ実行時におけるガソリン補正量Ｆｈｇを算出する（Ｆｈｇ＝Ｔｈｇ−Ｔｈｂｇ）。以上のようにガソリン補正量Ｆｈｇを算出した後、本サブルーチンを終了する。
【００７３】
最終ガソリン量算出処理（Ｓ６００）のサブルーチン内容については、図７に示す最終水素燃料量算出処理（Ｓ４００）と同じであるため説明を省略する。そして、ステップＳ６００にて算出された最終ガソリン燃料量Ｔｆｇを目標噴射量とし、ガソリン用インジェクタ１１から噴射されるガソリンの噴射量が目標噴射量となるよう、ガソリン用インジェクタ１１作動を制御する。このように制御している時のＥＣＵ３０は、特許請求の範囲に記載の第２制御手段に相当する。
【００７４】
以上により、上記制御を実施する本実施形態によれば、水素走行状態でパージを実行した場合において、パージ燃料ベーパ（パージ蒸発ガス）がその理論空燃比（１４．７）で燃焼する場合に使用される空気量Ｐｋｖ（パージ蒸発ガス使用空気量）を算出する（Ｓ３１２）。また、吸気通路２ａから燃焼室１ａへ流入する総吸気量から、パージ燃料ベーパに使用される空気量Ｐｋｖを減算して水素燃料と燃焼すべき空気量Ｔｔ（第２燃料使用空気量）を算出する（Ｓ３１３）。そして、水素燃料がその理論空燃比で燃焼する場合に水素燃料と燃焼すべき空気量Ｔｔに対して必要となるベース水素燃料量Ｔｈを算出し（Ｓ３１４）、当該ベース水素燃料量Ｔｈに基づき水素用インジェクタ２１から噴射される水素燃料の目標噴射量を補正する。
【００７５】
したがって、水素走行状態で燃料ベーパをパージしてガソリンと水素の両燃料を同時に燃焼させる場合であっても、燃焼状態の変動を抑制するよう水素燃料の目標噴射量を算出することを容易に実現できる。よって、このようにして算出された目標噴射量に基づき水素用インジェクタ２１の作動を制御する本実施形態によれば、燃料ベーパのパージに伴い生じる燃焼状態の変動を容易に抑制できる。そのため、クランク軸の回転変動増大を抑制して車両のドライバビリティ悪化を抑制できるとともに、実際の空燃比が目標空燃比からずれることを抑制して排気エミッションの悪化を抑制できる。
【００７６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、車両乗員が水素運転切替スイッチ３１をオン操作すれば、ステップＳ２５０（切替制御手段）において水素走行状態に切り替わる。これに対し、図９に示す本実施形態では、車両乗員が水素運転切替スイッチ３１をオン操作している場合（Ｓ２５０：ＹＥＳ）であっても、続くステップＳ２６０（残存判定手段）において、ガソリンタンク１０に貯蔵されるガソリンの残存量が予め設定された閾値以上であるとの条件を満たしていると判定（Ｓ２６０：ＹＥＳ）されれば、ガソリン走行状態に強制的に切り替える。なお、ステップＳ１００，Ｓ２００，Ｓ２５０，Ｓ３００，Ｓ４００，Ｓ５００，Ｓ６００でのサブルーチンは上記第１実施形態と同じである。
【００７７】
本実施形態によれば、運転者による水素運転切替スイッチ３１の操作内容に拘わらず、性状の異なる両燃料を同時に燃焼させるといった状況を回避できるので、燃焼状態の変動抑制を図るようパージガスに応じてガソリン目標噴射量を補正することを容易にできる。
【００７８】
なお、ステップＳ２６０の閾値ｔｈはゼロに設定してもよいし微小量に設定してもよい。微小量に設定した場合には、性状の異なる両燃料を同時に燃焼させるといった状況になるが、この場合には上記第１実施形態と同様にしてベース水素燃料量Ｔｈに基づき水素燃料の目標噴射量が補正されるので、燃焼状態の変動を容易に抑制できる。
【００７９】
ちなみに、上記第１実施形態を実施するにあたり、図２のステップＳ２５０（切替制御手段）において、水素走行状態とガソリン走行状態とを切り替えるにあたり、水素タンク２０に貯蔵される水素の残存量及びガソリンタンク１０に貯蔵されるガソリンの残存量に基づき、残存量が少ない燃料の使用へは切り替えないように制限を設けるようにしてもよい。
【００８０】
（第３実施形態）
図１０に示す本実施形態では、車両乗員が水素運転切替スイッチ３１をオン操作している場合（Ｓ２５０：ＹＥＳ）であっても、続くステップＳ２５５においてパージ実行中であると判定されれば、ガソリン走行状態に強制的に切り替える。なお、ステップＳ１００，Ｓ２００，Ｓ２５０，Ｓ４００，Ｓ５００，Ｓ６００でのサブルーチンは上記第１実施形態と同じである。
【００８１】
本実施形態によれば、運転者による水素運転切替スイッチ３１の操作内容に拘わらず、性状の異なる両燃料を同時に燃焼させるといった状況を回避できるので、燃焼状態の変動抑制を図るようパージガスに応じてガソリン目標噴射量を補正することを容易にできる。
【００８２】
ちなみに、本実施形態を実施するにあたり、図１０のステップＳ２５０（切替制御手段）において、水素走行状態とガソリン走行状態とを切り替えるにあたり、水素タンク２０に貯蔵される水素の残存量及びガソリンタンク１０に貯蔵されるガソリンの残存量に基づき、残存量が少ない燃料の使用へは切り替えないように制限を設けるようにしてもよい。
【００８３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。また、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８４】
・上記第３実施形態では、水素運転切替スイッチ３１の操作内容よりもパージ実行有無を優先させて水素走行状態及びガソリン走行状態を切り替えているが、その逆に、パージ実行有無よりも水素運転切替スイッチ３１の操作内容を優先させて水素走行状態及びガソリン走行状態を切り替えるようにしてもよい。
【００８５】
・上記実施形態では、吸気通路２ａ内の負圧（圧力差ΔＰ）を利用してキャニスタ４０から吸気通路２ａへパージガスをパージさせているが、例えばブレーキ用の真空倍力装置を構成する減圧用の吸引ポンプの排気等、他の負圧を利用して吸気通路２ａへパージガスをパージさせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射制御装置が適用される、エンジンの燃料供給系統を示す図。
【図２】図１のＥＣＵにより実行される、水素走行状態及びガソリン走行状態の切替制御手順を示すフローチャート。
【図３】図２のステップＳ１００にかかるサブルーチン。
【図４】図２のステップＳ２００にかかるサブルーチン。
【図５】図２のステップＳ３００にかかるサブルーチン。
【図６】図５の処理で用いるマップ。
【図７】図２のステップＳ４００にかかるサブルーチン。
【図８】図２のステップＳ５００にかかるサブルーチン。
【図９】本発明の第２実施形態において、水素走行状態及びガソリン走行状態の切替制御手順を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第３実施形態において、水素走行状態及びガソリン走行状態の切替制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８７】
１…エンジン（内燃機関）、１１…ガソリン用インジェクタ（第１インジェクタ）、２１…水素用インジェクタ（第２インジェクタ）、３０…ＥＣＵ（第２制御手段、燃料噴射制御装置）、３１…水素運転切替スイッチ（操作スイッチ）、４０…キャニスタ（蒸発ガス処理装置）、Ｓ２５０…切替制御手段、Ｓ２６０…（残存判定手段）、Ｓ３０５…パージ非実行時の第２噴射量算出手段、Ｓ３０６〜Ｓ３１６…パージ実行時の第２噴射量算出手段。
【図１】
2010007630.tif 000003
【図２】
2010007630.tif 000004
【図３】
2010007630.tif 000005
【図４】
2010007630.tif 000006
【図５】
2010007630.tif 000007
【図６】
2010007630.tif 000008
【図７】
2010007630.tif 000009
【図８】
2010007630.tif 000010
【図９】
2010007630.tif 000011
【図１０】
2010007630.tif 000012