(57)【要約】  酸化剤と燃料との燃焼に伴って空気より比熱比の高い作動ガスが膨張可能である燃焼室（１０ａ）と、作動ガスを燃焼室（１０ａ）の排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室（１０ａ）に供給可能な循環経路（２０）と、減圧の対象部分である減圧対象部（２）の内部のガスを外部に送り出し可能な送出手段（１００）と、減圧対象部（２）の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出手段（１００）を作動し減圧対象部（２）の内部のガスを外部に送り出す制御手段（５３）とを備えることを特徴とするので、過剰な圧力上昇を抑制することができる。
2010103629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤と燃料との燃焼に伴って空気より比熱比の高い作動ガスが膨張可能である燃焼室と、
前記作動ガスを前記燃焼室の排気側から吸気側に循環させ再び前記燃焼室に供給可能な循環経路と、
減圧の対象部分である減圧対象部の内部のガスを外部に送り出し可能な送出手段と、
前記減圧対象部の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、前記送出手段を作動し前記減圧対象部の内部のガスを外部に送り出す制御手段とを備えることを特徴とする、
作動ガス循環型エンジン。
【請求項２】
前記減圧対象部は、運転状態に応じて内部の圧力が変動し前記所定圧力より高くなる可能性のある前記循環経路である、
請求項１に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項３】
前記減圧対象部は、前記燃焼室と当該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートを有するエンジン本体の前記燃焼室、前記吸気ポート及び前記排気ポート以外の空間部であって、運転状態に応じて内部の圧力が変動し前記所定圧力より高くなる可能性のある空間部であるエンジン本体側減圧対象部である、
請求項１に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項４】
前記エンジン本体側減圧対象部は、シリンダボア内に往復移動可能に設けられるピストンを挟んで前記燃焼室とは反対側に設けられるクランク室を含む、
請求項３に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項５】
前記送出手段により送り出されたガスを前記減圧対象部の内部の圧力より高い圧力で貯留可能な貯留手段を備える、
請求項１に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項６】
前記循環経路に設けられ前記循環経路を循環するガスを冷却する冷却手段を備え、
前記送出手段は、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記冷却手段より下流側の前記循環経路の内部のガスを外部に送り出し可能である、
請求項２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項７】
前記循環経路に設けられ前記酸化剤と前記燃料との燃焼後のガス中の前記燃料を除去する除去手段を備え、
前記送出手段は、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記除去手段より下流側の前記循環経路の内部のガスを外部に送り出し可能である、
請求項２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項８】
前記循環経路内のガス中の前記燃料の濃度を検出する濃度検出手段を備え、
前記送出手段は、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記濃度検出手段による濃度の検出位置より下流側の前記循環経路の内部のガスを外部に送り出し可能であり、
前記制御手段は、前記濃度検出手段が検出した前記燃料の濃度が予め設定される所定濃度以上である場合に、前記送出手段による前記ガスの送り出しを禁止する、
請求項２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項９】
前記送出手段は、前記エンジン本体側減圧対象部の内部のガスを前記循環経路の内部に送り出し可能である、
請求項３に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１０】
前記送出手段が有する送出通路とは別個に設けられ、前記エンジン本体側減圧対象部の内部と前記循環経路の内部とをガスが流動可能に接続する連通路と、
前記連通路に設けられ、前記循環経路の内部から前記エンジン本体側減圧対象部の内部へのガスの流れを防止可能な第１防止手段とを備える、
請求項９に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１１】
前記送出手段は、前記減圧対象部の内部と外部とをガスが流動可能に接続する送出通路と、前記送出通路に設けられ前記送出通路を開閉可能な開閉手段と、前記送出通路に設けられ当該送出通路のガスを加圧して前記減圧対象部の内部側から外部側に圧送する圧送手段とを有する、
請求項１に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１２】
前記送出手段は、前記エンジン本体側減圧対象部の内部と前記循環経路の内部とをガスが流動可能に接続する送出通路と、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記循環経路の前記送出通路との接続部分より上流側に設けられ前記循環経路内の圧力を調節可能な調節手段とを有し、前記調節手段が前記循環経路内の当該調節手段の下流側の圧力を減圧して前記エンジン本体側減圧対象部の内部のガスを前記循環経路の内部に送り出し可能である、
請求項９に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１３】
前記調節手段は、前記循環経路の開度を調節することで前記循環経路内の圧力を調節し、
前記制御手段は、前記燃焼室の温度に基づいて、前記調節手段を制御し前記循環経路の開度を調節する、
請求項１２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１４】
前記送出手段は、前記送出通路に設けられ、前記循環経路の内部から前記エンジン本体側減圧対象部の内部へのガスの流れを防止する第２防止手段を有する、
請求項１２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１５】
前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記循環経路の前記調節手段より下流側に前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段を備える、
請求項１２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記燃焼室を有するエンジン本体を搭載した車両の減速時又は燃料供給手段から前記燃焼室への前記燃料の供給を停止する燃料カット時に、前記送出手段の前記調節手段を作動し当該調節手段の下流側の圧力を減圧して前記エンジン本体側減圧対象部の内部のガスを前記循環経路の内部に送り出す、
請求項１２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動ガス循環型エンジンに関し、特に排気ガス中に含まれる作動ガスを燃焼室の排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室に供給可能な作動ガス循環型エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジンとして、排気ガス中に含まれる作動ガスを燃焼室の排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室に供給可能な、いわゆる、閉サイクルエンジンである作動ガス循環型エンジンが知られている。このような作動ガス循環型エンジンは、酸化剤としての酸素と、この酸素によって燃焼する燃料としての水素とが反応物として供給されると共に、さらに空気より比熱比の高い作動ガスが供給される燃焼室と、作動ガスを燃焼室の排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室に供給可能な循環経路とを備え、燃焼室にて酸素と水素の燃焼反応に伴って作動ガスが熱膨張することで動力を発生させると共に、基本的にはこの作動ガスが大気へと放出されることなく循環経路を介して再び燃焼室に供給される。【０００３】
従来の作動ガス循環型エンジンとしては、例えば、下記の特許文献１に開示された水素エンジンが知られている。特許文献１に記載されている水素エンジンは、燃焼室に酸素と、水素とが供給されると共に、熱効率を高めるべく作動ガスとして、例えば、単原子ガスからなり空気より比熱比が大きいアルゴンが循環されている。この作動ガス循環型エンジンは、燃焼室内での水素の燃焼によってアルゴンを熱膨張させ、これによりピストンを押し下げて動力を発生させる。【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９３６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のような特許文献１に記載されている水素エンジンは、例えば、運転が繰り返されることによって循環経路やエンジン本体が暖機されたり、高負荷運転状態となり酸素と水素との燃焼で発生する発熱量が相対的に増加したりすることで、循環経路内を循環するガスや循環経路と連通するエンジン本体内部のガスの温度が上昇する。そして、この水素エンジンは、燃焼室から排出された作動ガスを燃焼室の排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室に供給する際に燃焼室から排出された高温の作動ガスが基本的には循環経路から系外へと放出されないことから、循環経路内を循環するガスの温度が上昇した場合、循環経路内や循環経路と連通し作動ガスが流れ込むエンジン本体内部の圧力が過剰に上昇するおそれがあった。【０００６】
そこで本発明は、過剰な圧力上昇を抑制することができる作動ガス循環型エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による作動ガス循環型エンジンは、酸化剤と燃料との燃焼に伴って空気より比熱比の高い作動ガスが膨張可能である燃焼室と、前記作動ガスを前記燃焼室の排気側から吸気側に循環させ再び前記燃焼室に供給可能な循環経路と、減圧の対象部分である減圧対象部の内部のガスを外部に送り出し可能な送出手段と、前記減圧対象部の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、前記送出手段を作動し前記減圧対象部の内部のガスを外部に送り出す制御手段とを備えることを特徴とする。【０００８】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記減圧対象部は、運転状態に応じて内部の圧力が変動し前記所定圧力より高くなる可能性のある前記循環経路であってもよい。【０００９】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記減圧対象部は、前記燃焼室と当該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートを有するエンジン本体の前記燃焼室、前記吸気ポート及び前記排気ポート以外の空間部であって、運転状態に応じて内部の圧力が変動し前記所定圧力より高くなる可能性のある空間部であるエンジン本体側減圧対象部であってもよい。【００１０】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記エンジン本体側減圧対象部は、シリンダボア内に往復移動可能に設けられるピストンを挟んで前記燃焼室とは反対側に設けられるクランク室を含んで構成してもよい。【００１１】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記送出手段により送り出されたガスを前記減圧対象部の内部の圧力より高い圧力で貯留可能な貯留手段を備えるように構成してもよい。【００１２】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記循環経路に設けられ前記循環経路を循環するガスを冷却する冷却手段を備え、前記送出手段は、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記冷却手段より下流側の前記循環経路の内部のガスを外部に送り出し可能であるように構成してもよい。【００１３】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記循環経路に設けられ前記酸化剤と前記燃料との燃焼後のガス中の前記燃料を除去する除去手段を備え、前記送出手段は、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記除去手段より下流側の前記循環経路の内部のガスを外部に送り出し可能であるように構成してもよい。【００１４】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記循環経路内のガス中の前記燃料の濃度を検出する濃度検出手段を備え、前記送出手段は、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記濃度検出手段による濃度の検出位置より下流側の前記循環経路の内部のガスを外部に送り出し可能であり、前記制御手段は、前記濃度検出手段が検出した前記燃料の濃度が予め設定される所定濃度以上である場合に、前記送出手段による前記ガスの送り出しを禁止するように構成してもよい。【００１５】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記送出手段は、前記エンジン本体側減圧対象部の内部のガスを前記循環経路の内部に送り出し可能であるように構成してもよい。【００１６】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記送出手段が有する送出通路とは別個に設けられ、前記エンジン本体側減圧対象部の内部と前記循環経路の内部とをガスが流動可能に接続する連通路と、前記連通路に設けられ、前記循環経路の内部から前記エンジン本体側減圧対象部の内部へのガスの流れを防止可能な第１防止手段とを備えるように構成してもよい。【００１７】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記送出手段は、前記減圧対象部の内部と外部とをガスが流動可能に接続する送出通路と、前記送出通路に設けられ前記送出通路を開閉可能な開閉手段と、前記送出通路に設けられ当該送出通路のガスを加圧して前記減圧対象部の内部側から外部側に圧送する圧送手段とを有するように構成してもよい。【００１８】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記送出手段は、前記エンジン本体側減圧対象部の内部と前記循環経路の内部とをガスが流動可能に接続する送出通路と、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記循環経路の前記送出通路との接続部分より上流側に設けられ前記循環経路内の圧力を調節可能な調節手段とを有し、前記調節手段が前記循環経路内の当該調節手段の下流側の圧力を減圧して前記エンジン本体側減圧対象部の内部のガスを前記循環経路の内部に送り出し可能であるように構成してもよい。【００１９】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記調節手段は、前記循環経路の開度を調節することで前記循環経路内の圧力を調節し、前記制御手段は、前記燃焼室の温度に基づいて、前記調節手段を制御し前記循環経路の開度を調節するように構成してもよい。【００２０】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記送出手段は、前記送出通路に設けられ、前記循環経路の内部から前記エンジン本体側減圧対象部の内部へのガスの流れを防止する第２防止手段を有するように構成してもよい。【００２１】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記燃焼室を基準として前記循環経路を循環するガスの循環方向に対して前記循環経路の前記調節手段より下流側に前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段を備えるように構成してもよい。【００２２】
また、上記作動ガス循環型エンジンにおいて、前記制御手段は、前記燃焼室を有するエンジン本体を搭載した車両の減速時又は燃料供給手段から前記燃焼室への前記燃料の供給を停止する燃料カット時に、前記送出手段の前記調節手段を作動し当該調節手段の下流側の圧力を減圧して前記エンジン本体側減圧対象部の内部のガスを前記循環経路の内部に送り出すように構成してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る作動ガス循環型エンジンによれば、過剰な圧力上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施形態３に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態４に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態５に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態５に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態７に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態７に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態９に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態９に係る作動ガス循環型エンジンの絞り量マップである。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態１０に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態１０に係る作動ガス循環型エンジンの動作の一例を説明するタイムチャートである。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態１１に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態１２に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態１２に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１、１００１、１１０１、１２０１    作動ガス循環型エンジン
２    減圧対象部
３    エンジン本体側減圧対象部
１０    エンジン本体
１０ａ    燃焼室
１０ｂ    クランク室
１１ｂ    吸気ポート
１１ｃ    排気ポート
１２ａ    シリンダボア
１４    ピストン
１７    吸気管
１８    排気管
２０    循環経路
２１    循環通路
３０    酸化剤供給装置（酸化剤供給手段）
３２、１１３２    酸化剤噴射弁
４０    燃料供給装置（燃焼供給手段）
５０    電子制御装置
５３    送出制御部（制御手段）
６４    循環経路内圧力センサ
６５    クランク室内圧力センサ
６６    貯留タンク内圧力センサ
６７    水素濃度センサ（濃度検出手段）
１００、３００、４００、５００、６００、８００、１０００    送出装置（送出手段）
１０１、１０２、６１１、８１１    送出通路
１０３、１０４、６０２    送出開閉弁（開閉手段）
１０５、６０３    送出ポンプ（圧送手段）
２０６    貯留タンク（貯留手段）
３７０    凝縮器（冷却手段）
４７５    酸化触媒（除去手段）
７７６    連通路
７７７    連通路開閉弁（第１防止手段）
８０８    可変絞り弁（調節手段）
１００９    逆止弁（第２防止手段）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。【００２７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図２は、本発明の実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。【００２８】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、図１に示すように、酸化剤としての酸素（Ｏ２）、燃料としての水素（Ｈ２）及び空気より比熱比の高く、水素の燃焼に伴って動力を発生させる作動ガス、ここではアルゴン（Ａｒ）が供給される燃焼室１０ａと、この燃焼室１０ａの吸気側と排気側とを繋ぐ循環経路２０とを備え、基本的には作動ガスが大気へと放出されることなく循環経路２０を介して再び燃焼室１０ａに供給されるよう構成した、いわゆる閉サイクルエンジンである。この作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａ内で燃料を燃焼させ、この燃料の燃焼に伴って作動ガスを熱膨張させて動力を発生させるものである。つまり、作動ガスは、燃焼室１０ａにおいて、酸化剤供給装置３０から供給される酸化剤と燃料供給装置４０から供給される燃料との反応に伴って発生する反応熱、すなわち、水素の燃焼（発熱反応）に伴って発生する燃焼熱により膨張する。【００２９】
具体的には、作動ガス循環型エンジン１は、図１に示すように、酸化剤、この酸化剤によって燃焼する燃料及びこの燃料の燃焼に伴って動力を発生させる作動ガスが供給される燃焼室１０ａと、この燃焼室１０ａの吸気側と排気側とを繋ぐ循環経路２０とを備え、基本的には作動ガスが大気へと放出されることなく循環経路２０を介して再び燃焼室１０ａに供給されるよう構成される。この作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａ内で燃料を燃焼させ、この燃料の燃焼に伴って作動ガスを熱膨張させて動力を発生させることで熱効率を向上するものである。【００３０】
この作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａが形成されるエンジン本体１０と、燃焼室１０ａの吸気側と排気側とを繋ぐ循環経路２０と、燃焼室１０ａに酸化剤を供給する酸化剤供給装置３０と、燃焼室１０ａに燃料を供給する燃料供給装置４０と、作動ガス循環型エンジン１の各部を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）５０とを備える。エンジン本体１０の燃焼室１０ａと循環経路２０とは、ともに作動ガスが充填されており、作動ガスは、燃焼室１０ａと循環経路２０との間で循環する。なお、図１に例示するエンジン本体１０は、１気筒のみを図示しているが、本発明の作動ガス循環型エンジン１は、これに限らず、多気筒のエンジン本体１０も適用可能である。【００３１】
本実施形態の燃焼室１０ａは、エンジン本体１０に形成される。このエンジン本体１０の燃焼室１０ａは、酸化剤と、この酸化剤によって燃焼する燃料と、作動ガスとが供給され、燃料の燃焼に伴って作動ガスが膨張可能である。【００３２】
具体的には、エンジン本体１０は、燃焼室１０ａを形成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３及びピストン１４を備えている。ピストン１４は、コネクティングロッド１４ｂを介してクランクシャフト１９に連結し、シリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとの間に区画される空間内に往復運動可能に配置される。燃焼室１０ａは、シリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１４の頂面１４ａとで囲まれた空間によって構成される。【００３３】
ここで、エンジン本体１０は、シリンダヘッド１１がシリンダブロック１２上に締結され、クランクケース１３がシリンダブロック１２の下部に締結される。【００３４】
シリンダヘッド１１は、上述したように燃焼室１０ａの凹部１１ａの壁面を形成すると共に、内部に後述する吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１１ｃが形成される。シリンダブロック１２は、シリンダヘッド１１側にて、内部に上述した円筒形状のシリンダボア１２ａが形成されると共に、クランクケース１３側にて、内部にクランク室１０ｂの一部が形成される。ピストン１４は、このシリンダボア１２ａに上下移動自在に嵌合する。クランクケース１３は、内部にクランク室１０ｂの一部を形成する。【００３５】
クランク室１０ｂは、内部に上述したクランクシャフト１９を収容するものである。クランク室１０ｂは、シリンダヘッド１１の内壁面、クランクケース１３の内壁面などにより形成され、すなわち、シリンダヘッド１１の内壁面、クランクケース１３の内壁面、ピストン１４の頂面１４ａとは反対側の面などによりで囲まれた空間によって構成される。つまり、クランク室１０ｂは、シリンダボア１２ａ内に往復移動可能に設けられるピストン１４を挟んでシリンダボア１２ａの軸線方向に対して燃焼室１０ａとは反対側に設けられる。燃焼室１０ａとクランク室１０ｂとは、ピストン１４の周囲に設けられたピストンリングＰにより区画されている。【００３６】
エンジン本体１０は、シリンダヘッド１１に吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１１ｃが形成されている。吸気ポート１１ｂと排気ポート１１ｃとは、ともに循環経路２０の一部をなすものである。吸気ポート１１ｂ、排気ポート１１ｃは、それぞれ一端が燃焼室１０ａ内に開口している。エンジン本体１０は、吸気ポート１１ｂの燃焼室１０ａ側の開口部分に吸気弁１５が配設されている。吸気弁１５は、開弁時にこの吸気ポート１１ｂの燃焼室１０ａ側の開口を開く一方、閉弁時にこの吸気ポート１１ｂの燃焼室１０ａ側の開口を閉じるものである。エンジン本体１０は、排気ポート１１ｃの燃焼室１０ａ側の開口部分に排気弁１６が配設されている。排気弁１６は、開弁時にこの排気ポート１１ｃの燃焼室１０ａ側の開口を開く一方、閉弁時にこの排気ポート１１ｃの燃焼室１０ａ側の開口を閉じるものである。【００３７】
吸気弁１５や排気弁１６としては、例えば、不図示のカムシャフトの回転と弾性部材（弦巻バネ）の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気弁１５や排気弁１６においては、そのカムシャフトとクランクシャフト１９の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってそのカムシャフトをクランクシャフト１９の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。また、このエンジン本体１０は、吸気弁１５と排気弁１６の開閉時期やリフト量を変更可能な、いわゆる可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を備えていてもよく、これにより、その吸気弁１５や排気弁１６の開閉時期やリフト量を運転条件に応じた好適なものへと変更できるようになる。さらにまた、このエンジン本体１０は、このような可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気弁１５や排気弁１６を開閉駆動させる、いわゆる電磁駆動弁を適用してもよい。【００３８】
また、エンジン本体１０は、吸気ポート１１ｂの燃焼室１０ａ側とは反対側の開口に吸気管１７が接続される一方、排気ポート１１ｃの燃焼室１０ａ側とは反対側の開口に排気管１８が接続されている。吸気管１７と排気管１８とは、ともに循環経路２０の一部をなすものである。吸気管１７は、筒状に形成され内部を流体が通過可能なものであり、後述するように燃焼室１０ａに作動ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）と、酸化剤としての酸素（Ｏ２）とを供給するための吸気通路である。つまり、燃焼室１０ａは、吸気弁１５の開弁時に、この吸気管１７から吸気ポート１１ｂを介して酸化剤と作動ガスとが供給（吸気）される。一方、排気管１８は、筒状に形成され内部を流体が通過可能なものであり、後述するように燃料としての水素（Ｈ２）の燃焼後の排気ガスとして、燃焼室１０ａから作動ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）と、水蒸気（Ｈ２Ｏ）とを排出するための排気通路である。つまり、燃焼室１０ａは、排気弁１６の開弁時に、燃料の燃焼後の排気ガスとして、排気ポート１１ｃを介して水蒸気と作動ガスとを排気管１８に排気する。【００３９】
循環経路２０は、排気管１８に排気された排気ガス中に含まれる作動ガスを燃焼室１０ａの排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室１０ａに供給可能なものである。循環経路２０は、上述した吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１１ｃと、吸気ポート１１ｂの他端と排気ポート１１ｃの他端とを繋ぐ循環通路２１とを含んで構成される。これにより、この循環経路２０内と燃焼室１０ａ内とは、基本的には閉塞された空間をなす。循環通路２１は、筒状に形成され内部を流体が通過可能なものであり、上述の吸気管１７と排気管１８とは、この循環通路２１の一部をなす。つまり、循環通路２１は、吸気管１７、排気管１８などの各種通路配管により構成される。【００４０】
この作動ガス循環型エンジン１は、循環経路２０と燃焼室１０ａとからなる閉塞された空間内に作動ガスが充填される。作動ガス循環型エンジン１は、この作動ガスを循環経路２０の吸気管１７、吸気ポート１１ｂから燃焼室１０ａ内、燃焼室１０ａ内から循環経路２０の排気ポート１１ｃ、排気管１８、そして、この排気ポート１１ｃ、排気管１８から循環通路２１を介して再び吸気管１７、吸気ポート１１ｂへと循環させる。作動ガス循環型エンジン１は、循環経路２０において、作動ガスが吸気管１７、吸気ポート１１ｂ、燃焼室１０ａ、排気ポート１１ｃ、排気管１８を順に介して循環通路２１を通って再び吸気管１７、吸気ポート１１ｂ、燃焼室１０ａへと循環する。つまり、循環経路２０は、燃焼室１０ａの吸気側（吸気ポート１１ｂ側）と排気側（排気ポート１１ｃ側）とを燃焼室１０ａの外部で接続し、基本的には作動ガスを大気へと放出することなく再び燃焼室１０ａに供給する。さらに言えば、循環経路２０は、両端が燃焼室１０ａに連通すると共に一端からは水蒸気と作動ガスとを含む排気ガスが燃焼室１０ａから流入し、他端からは燃焼室１０ａが吸気する酸化剤と作動ガスとが燃焼室１０ａに対して流出可能である。ここでは、作動ガス循環型エンジン１は、吸気弁１５が開弁した際に、循環通路２１の酸化剤、作動ガスが吸気管１７、吸気ポート１１ｂを介して燃焼室１０ａに供給される。また、作動ガス循環型エンジン１は、排気弁１６が開弁した際に、燃焼室１０ａ内の排気ガスが排気ポート１１ｃ、排気管１８を介して循環通路２１に排出される。【００４１】
ここで、循環経路２０と燃焼室１０ａとからなる閉塞された空間内に充填される作動ガスとしては、空気より比熱比の高いガスが用いられる。作動ガスは、例えば、単原子ガスが用いられる。ここでは、本実施形態の作動ガスは、空気よりも比熱比の高いものであって、例えば、単原子ガスであるアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスが用いられる。本実施形態では、作動ガスは、上述のようにアルゴン（Ａｒ）を用いるものとして説明する。【００４２】
酸化剤供給手段としての酸化剤供給装置３０は、酸化剤としての酸素を供給するものである。本実施形態の酸化剤供給装置３０は、酸化剤としての酸素を循環経路２０、ここでは吸気管１７、吸気ポート１１ｂを介して燃焼室１０ａに供給する。酸化剤供給装置３０は、酸化剤貯留タンク３１と、酸化剤噴射弁３２と、酸化剤供給通路３３と、レギュレータ３４と、酸化剤流量計３５と、サージタンク３６とを含んで構成される。【００４３】
酸化剤貯留タンク３１は、酸化剤を高圧の状態で貯留するものである。酸化剤噴射弁３２は、酸化剤貯留タンク３１に貯留された酸化剤を吸気管１７に噴射し、この吸気管１７、吸気ポート１１ｂを介して酸化剤を燃焼室１０ａに供給するものである。酸化剤供給通路３３は、酸化剤貯留タンク３１と酸化剤噴射弁３２とを繋ぐものである。レギュレータ３４、酸化剤流量計３５及びサージタンク３６は、この酸化剤供給通路３３上に設けられる。レギュレータ３４と酸化剤流量計３５とサージタンク３６とは、酸化剤供給通路３３における酸化剤の供給方向に対して、上流側（酸化剤貯留タンク３１側）から下流側（酸化剤噴射弁３２側）に向かってレギュレータ３４、酸化剤流量計３５、サージタンク３６の順で設けられている。【００４４】
ここで、本実施形態の酸化剤噴射弁３２は、酸化剤を吸気管１７の内部に噴射可能なように設けられる。この酸化剤噴射弁３２は、電子制御装置５０によって制御される。本実施形態の酸化剤供給装置３０は、酸化剤噴射弁３２が酸化剤を吸気管１７に噴射することで吸気管１７を通る作動ガスと混ぜ合わせて燃焼室１０ａに送り込ませることができる。この結果、酸化剤は、吸気弁１５の開弁に伴い吸気ポート１１ｂを介して作動ガスと共に燃焼室１０ａに供給されることになる。【００４５】
レギュレータ３４は、酸化剤供給通路３３におけるレギュレータ３４よりも下流側（酸化剤流量計３５側）の圧力を電子制御装置５０の指令に従った目標圧力に調整するものである。言い換えれば、このレギュレータ３４は、酸化剤供給通路３３における酸化剤の流量を制御するものである。また、酸化剤流量計３５は、酸化剤供給通路３３における酸化剤の流量を計測する手段であって、レギュレータ３４で調整された酸化剤の流量の計測を行う。この酸化剤流量計３５の計測信号は、電子制御装置５０に送信される。また、サージタンク３６は、酸化剤噴射弁３２による酸化剤の噴射時に酸化剤供給通路３３内に発生する脈動の低減を図るものである。【００４６】
ここで、この酸化剤供給装置３０が供給する酸化剤としては、上述のように酸素（Ｏ２）が用いられる。つまり、本実施形態の酸化剤貯留タンク３１は、酸化剤としての酸素を例えば７０ＭＰａ程度の高圧で貯留し、酸化剤噴射弁３２は、この高圧の酸素（Ｏ２）を循環通路２１に供給する。【００４７】
燃料供給手段としての燃料供給装置４０は、燃料としての水素を供給するものである。本実施形態の燃料供給装置４０は、燃料としての水素を燃焼室１０ａに直接供給する。燃料供給装置４０は、燃料貯留タンク４１と、燃料噴射弁４２と、燃料供給通路４３と、レギュレータ４４と、燃料流量計４５と、サージタンク４６とを含んで構成される。【００４８】
燃料貯留タンク４１は、燃料を高圧の状態で貯留するものである。燃料噴射弁４２は、燃料貯留タンク４１に貯留された燃料を燃焼室１０ａに噴射するものである。燃料供給通路４３は、燃料貯留タンク４１と燃料噴射弁４２を繋ぐものである。レギュレータ４４、燃料流量計４５及びサージタンク４６は、この燃料供給通路４３上に設けられる。レギュレータ４４と、燃料流量計４５と、サージタンク４６とは、燃料供給通路４３における燃料の供給方向に対して、上流側（燃料貯留タンク４１側）から下流側（燃料噴射弁４２側）に向かってレギュレータ４４、燃料流量計４５、サージタンク４６の順で設けられている。【００４９】
ここで、本実施形態の燃料噴射弁４２は、燃料を燃焼室１０ａ内に直接噴射可能なようにシリンダヘッド１１に設けられる。この燃料噴射弁４２は、電子制御装置５０によって制御される。【００５０】
レギュレータ４４は、燃料供給通路４３におけるレギュレータ４４よりも下流側（燃料流量計４５及びサージタンク４６側）の圧力を設定圧力に調整するものである。言い換えれば、このレギュレータ４４は、燃料供給通路４３における燃料の流量を制御するものである。また、燃料流量計４５は、燃料供給通路４３における燃料の流量を計測する手段であって、レギュレータ４４で調整された燃料の流量の計測を行う。この燃料流量計４５の計測信号は、電子制御装置５０に送信される。また、サージタンク４６は、燃料噴射弁４２による燃料の噴射時に燃料供給通路４３内に発生する脈動の低減を図るものである。【００５１】
ここで、この燃料供給装置４０が供給する燃料としては、酸化剤と共に燃焼するものが用いられ、本実施形態では、上述のように水素（Ｈ２）が用いられる。つまり、本実施形態の燃料貯留タンク４１は、燃料としての水素を例えば７０ＭＰａ程度の高圧で貯留し、燃料噴射弁４２は、この高圧の水素を燃焼室１０ａに直接噴射する。【００５２】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａ内に燃料としての水素と酸化剤としての酸素を供給し、水素を拡散燃焼させるものとして例示する。すなわち、上記のように構成される作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａ内に形成された高温の圧縮ガス（酸素（Ｏ２）及びアルゴン（Ａｒ））の中に高圧の水素（Ｈ２）を噴射することにより、この水素の一部が自己着火し、水素と圧縮ガス（酸素）とが拡散混合しながら燃焼する。この燃焼室１０ａ内での水素の燃焼によって、燃焼室１０ａの中では、水素と酸素（Ｏ２）が結合して水蒸気（Ｈ２Ｏ）が生成されると共に、比熱比の大きいアルゴン（Ａｒ）が熱膨張を起こす。この結果、この作動ガス循環型エンジン１は、水素の拡散燃焼とアルゴンの熱膨張とによってピストン１４が押し下げられ、これにより動力を発生する。【００５３】
そして、作動ガス循環型エンジン１は、水素の燃焼とアルゴンの熱膨張とが一通り終わった際（例えば、ピストン１４が下死点近くに位置している際）、排気弁１６の開弁に伴って、燃焼室１０ａ内からアルゴンを含む排気ガスが排気ポート１１ｃを介して排気管１８に排出される。そして、排気ガス中のアルゴンは、エンジン本体１０の熱効率を高めるために、循環経路２０を介して燃焼室１０ａの排気側から吸気側に循環させ再び吸気側から燃焼室１０ａに供給される。このとき、燃焼室１０ａからアルゴンと共に同時に排出された排気ガス中の水蒸気は、３原子からなる分子（３原子分子）であり、単原子からなるアルゴンよりも比熱比が小さいので、アルゴンと共に燃焼室１０ａへ循環させてしまうと、エンジン本体１０の熱効率を低下させるおそれがある。このため、この作動ガス循環型エンジン１は、排気ガスの中に含まれる水蒸気を取り除く手段（不図示）が循環経路２０上に設けられており、排気ガス中の水蒸気（Ｈ２Ｏ）は、種々の構成により排気ガスから分離され、循環経路２０の系外に排出される。【００５４】
上記のように構成される作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａ内での水素の燃焼に伴って比熱比の大きいアルゴンが熱膨張を起こすことでピストン１４が押し下げられ、このピストン１４がシリンダボア１２ａ内で往復運動を繰り返すことにより、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を１つのサイクルとしてこのサイクルを繰り返す。ピストン１４の往復運動は、コネクティングロッド１４ｂによってクランクシャフト１９に伝達され、コネクティングロッド１４ｂとクランクシャフト１９との作用により往復運動が回転運動に変換され、クランクシャフト１９が回転する。【００５５】
また、作動ガス循環型エンジン１は、クランクシャフト１９の回転に伴って吸気弁１５や排気弁１６が往復運動し、循環経路２０と燃焼室１０ａとの連通と遮断とを繰り返すことにより、吸排気を行ない上記の４つの行程を繰り返す。【００５６】
すなわち、作動ガス循環型エンジン１は、吸気行程において、吸気弁１５が開弁する一方、排気弁１６が閉弁すると共に、ピストン１４が上死点側から下死点側に移動することにより、循環経路２０の吸気ポート１１ｂを介して燃焼室１０ａに酸素とアルゴンとが吸気される。【００５７】
次に、作動ガス循環型エンジン１は、圧縮行程において、吸気弁１５が閉弁し吸気弁１５と排気弁１６の両方が閉弁状態となると共に、ピストン１４が下死点側から上死点側に移動することにより、燃焼室１０ａ内の酸素、アルゴンが圧縮され温度が上昇する。【００５８】
次に、作動ガス循環型エンジン１は、燃焼行程において、燃焼室１０ａ内に形成された高温の圧縮ガス（酸素及びアルゴン）の中に高圧の水素を噴射することにより、この水素の一部が自己着火し、水素と圧縮ガス（酸素）とが拡散混合しながら燃焼する。そして、水素が燃焼すると、これに伴って比熱比の大きいアルゴンが熱膨張を起こし、この水素の拡散燃焼とアルゴンの熱膨張とによってピストン１４が押し下げられ、これにより、作動ガス循環型エンジン１は、動力を発生する。【００５９】
次に、作動ガス循環型エンジン１は、排気行程において、吸気弁１５が閉弁状態を維持する一方、排気弁１６が開弁すると共に、ピストン１４が下死点側から上死点側に移動することにより、水蒸気とアルゴンとを含む排気ガスが燃焼室１０ａ内から循環経路２０の排気ポート１１ｃを介して排気管１８に排出される。【００６０】
そして、作動ガス循環型エンジン１は、水蒸気とアルゴンとを含む排気ガスが燃焼室１０ａ内から循環経路２０に排出され、この排気ガスが燃焼室１０ａに向けて循環経路２０を循環する際には、排気ガス中の水蒸気が液化・凝縮され分離される。これにより、作動ガス循環型エンジン１は、比熱比の小さい水蒸気が燃焼室１０ａに供給されず、比熱比の大きい作動ガスとしてのアルゴンが燃焼室１０ａへと再び供給されるので、作動ガスによる熱効率の高い運転を行うことができる。【００６１】
この間、電子制御装置５０は、クランクシャフト１９の回転位置や、車両の運転席に設けられるアクセルペダル（不図示）の操作量であるアクセル開度、循環ガス中の水素又は酸素の残存量等の運転状態に応じて、酸化剤供給装置３０からの酸化剤としての酸素の供給量、燃料供給装置４０からの燃料としての水素の供給量を制御する。【００６２】
具体的には、この電子制御装置５０は、機能概念的に、酸素供給制御部５１と、水素供給制御部５２とが設けられている。また、電子制御装置５０は、クランク角センサ６１、アクセル開度センサ６２、水素濃度センサ６３ａと、酸素濃度センサ６３ｂなどの種々のセンサが電気的に接続されている。【００６３】
ここで、電子制御装置５０は、マイクロコンピュータを中心として構成され処理部５０ａ、記憶部５０ｂ及び入出力部５０ｃを有し、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。入出力部５０ｃには作動ガス循環型エンジン１を含む車両の各部を駆動する不図示の駆動回路、上述した各種センサが接続されており、この入出力部５０ｃは、これらのセンサ等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部５０ｂには、作動ガス循環型エンジン１の各部を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部５０ｂは、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。処理部５０ａは、不図示のメモリ及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）により構成されており、少なくとも上述の酸素供給制御部５１、水素供給制御部５２を有している。電子制御装置５０による各種制御は、各部に設けられたセンサによる検出結果に基づいて、処理部５０ａが前記コンピュータプログラムを当該処理部５０ａに組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じて制御信号を送ることにより実行される。その際に処理部５０ａは、適宜記憶部５０ｂへ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、この作動ガス循環型エンジン１の各部を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、電子制御装置５０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。【００６４】
そして、クランク角センサ６１は、作動ガス循環型エンジン１のクランクシャフト１９の回転角度であるクランク角度を検出するものである。クランク角センサ６１は、検出信号を電子制御装置５０に送信する。電子制御装置５０は、例えば、検出されたクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、作動ガス循環型エンジン１の回転速度としてエンジン回転数（ｒｐｍ）を算出する。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト１９の回転速度に対応し、このクランクシャフト１９の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１９の回転数であるエンジン回転数も高くなる。【００６５】
アクセル開度センサ６２は、車両のアクセルペダル（不図示）に設けられており、アクセルペダル（不図示）の操作量に相当するアクセル開度を検出するものである。アクセル開度センサ６２は、検出信号を電子制御装置５０に送信する。なお、このアクセル開度センサ６２が検出するアクセル開度は、運転者がこの作動ガス循環型エンジン１に対して要求する要求エンジン負荷（要求負荷率）に応じた値である。【００６６】
水素濃度センサ６３ａは、循環経路２０を循環する循環ガス中の水素濃度を検出するものであり、酸素濃度センサ６３ｂは、循環経路２０を循環する循環ガス中の酸素濃度を検出するものである。水素濃度センサ６３ａと酸素濃度センサ６３ｂとは、各々検出信号を電子制御装置５０に送信する。【００６７】
電子制御装置５０は、クランク角センサ６１、アクセル開度センサ６２の検出信号に基づいて、運転者がこの作動ガス循環型エンジン１に要求する要求エンジン負荷（要求負荷率）やエンジン回転数等の運転状態に応じて酸化剤供給装置３０、燃料供給装置４０による酸素、水素の供給量（噴射量）や供給時期（噴射時期）を制御する。運転者がこの作動ガス循環型エンジン１に要求する要求エンジン負荷は、作動ガス循環型エンジン１を搭載する車両のアクセル開度などに基づいて設定される。電子制御装置５０は、例えば、作動ガス循環型エンジン１の要求エンジン負荷（要求負荷率）と現在のエンジン回転数とに基づいて、現在のエンジン回転数において、作動ガス循環型エンジン１に要求された要求エンジン負荷を得ることができる水素、酸素の供給量を決定する。【００６８】
ここで、燃焼室１０ａから排出された排気ガスの中には、水蒸気やアルゴンだけでなく、水素又は酸素が含まれていることがある。例えば、酸素に対して水素の燃焼室１０ａへの供給量の方が所定よりも多いときには、未燃焼の水素が残り、そのまま循環経路２０へと排出される。また、水素に対して酸素の燃焼室１０ａへの供給量の方が所定よりも多いときには、酸素が残り、そのまま循環経路２０へと排出される。このため、排気ガス中の水素や酸素は、アルゴンと共に循環経路２０を流れる。したがって、排気ガス中の水素や酸素もアルゴンと同様に循環経路２０を循環し再び燃焼室１０ａに供給される。【００６９】
そこで、作動ガス循環型エンジン１は、循環経路２０を排気側から吸気側に循環するガス（循環ガス）中の水素又は酸素の量を検出し、水素又は酸素が燃焼室１０ａに到達する時期を見計らって、燃料供給装置４０からの水素の供給量又は酸化剤供給装置３０からの酸素の供給量を調節している。これにより、作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａ内における水素又は酸素の過多を防ぐことができる。【００７０】
例えば、電子制御装置５０は、水素濃度センサ６３ａ、酸素濃度センサ６３ｂの検出信号に基づいて、循環ガス中の水素、酸素の残存量を把握し、その水素、酸素が燃焼室１０ａに到達する時期を見計らって、酸化剤供給装置３０、燃料供給装置４０による酸素、水素の供給量を制御する。【００７１】
酸素供給制御部５１は、酸化剤供給装置３０の駆動を制御するものであり、水素供給制御部５２は、燃料供給装置４０の駆動を制御するものである。酸素供給制御部５１、水素供給制御部５２は、基本的には上述したように、各種センサの検出信号に基づいて、要求エンジン負荷（要求負荷率）、エンジン回転数、循環ガス中の水素、酸素の残存量等の運転状態等の運転状態に応じて、酸化剤供給装置３０、燃料供給装置４０による酸素、水素の供給量（噴射量）や供給時期（噴射時期）を制御する。【００７２】
ところで、作動ガス循環型エンジン１は、例えば、運転が繰り返されることによって循環経路２０やエンジン本体１０が暖機されたり、高負荷運転状態となり酸素と水素との燃焼で発生する発熱量が相対的に増加したりすることで、燃焼室１０ａから排気され循環経路２０内を循環する作動ガスや循環経路２０と連通するエンジン本体１０内部の作動ガスの温度が上昇する。そして、この作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室１０ａから排出された作動ガスを燃焼室１０ａの排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室１０ａに供給する際に、燃焼室１０ａから排出された高温の作動ガスが基本的に循環経路２０から系外へと放出されない構成であると、循環経路２０内を循環する作動ガスの温度が上昇した場合、循環経路２０内や循環経路２０と連通し作動ガスが流れ込むエンジン本体１０内部の圧力が過剰に上昇するおそれがある。【００７３】
循環経路２０内やエンジン本体１０内部の圧力の過剰な上昇は、例えば、燃焼室１０ａ内の圧力の急上昇、循環経路２０の循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの各種通路配管やエンジン本体１０を構成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３などの繋ぎ目を介した作動ガスなどの意図しない漏洩などを招くおそれがある。また、循環経路２０内やエンジン本体１０内部の圧力の過剰な上昇は、例えば、循環経路２０の循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの各種通路配管、エンジン本体１０を構成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３などの構造部材の耐久性を低下させるおそれがある。例えば、循環経路２０内やエンジン本体１０内部の圧力の過剰な上昇に対して、循環経路２０の循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの各種通路配管やエンジン本体１０を構成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３などの構造部材の耐圧強度を増すことで耐圧性能を確保することも可能であるが、この場合、作動ガス循環型エンジン１の大型化や重量の増加をまねき、車両への搭載性が悪化するおそれがある。【００７４】
そこで、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、図１に示すように、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、制御手段としての送出制御部５３が送出手段としての送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出すことで、過剰な圧力上昇を抑制している。【００７５】
ここで、減圧対象部２は、作動ガス循環型エンジン１における減圧の対象部分である。減圧対象部２は、作動ガス循環型エンジン１の運転状態に応じて内部の圧力が変動し予め設定される所定圧力より高くなる可能性のある空間部である。本実施形態の減圧対象部２は、循環経路２０と、エンジン本体側減圧対象部３である。【００７６】
循環経路２０は、上述したように、燃焼室１０ａから排気された作動ガスを燃焼室１０ａの排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室１０ａに供給可能なものである。本実施形態では、循環経路２０は、作動ガス循環型エンジン１における減圧の対象部分であって、作動ガス循環型エンジン１の運転状態に応じて内部の圧力が変動し予め設定される所定圧力より高くなる可能性のある空間部である。循環経路２０は、上述したように、例えば、作動ガスの温度が上昇することで、運転状態に応じて内部の圧力が変動する可能性がある。【００７７】
エンジン本体側減圧対象部３は、作動ガス循環型エンジン１におけるエンジン本体１０内部側の減圧の対象部分であって、エンジン本体１０内部の作動ガスが流れ込む可能性のある空間部である。さらに言えば、エンジン本体側減圧対象部３は、エンジン本体１０の燃焼室１０ａ、吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１１ｃ以外の内部空間部であって、運転状態に応じて内部の圧力が変動し所定圧力より高くなる可能性のある空間部である。本実施形態のエンジン本体側減圧対象部３は、クランクケース１３内部のクランク室１０ｂを含んで構成される。クランク室１０ｂは、例えば、燃焼室１０ａ側からシリンダボア１２ａとピストンリングＰとの隙間を介してブローバイガス（未燃焼ガス）と共に作動ガスが流入する可能性があり、これにより、運転状態に応じて内部の圧力が変動する可能性があり、また、例えば、作動ガスの温度が上昇することで運転状態に応じて内部の圧力が変動する可能性がある。【００７８】
なお、本実施形態のエンジン本体側減圧対象部３は、シリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂ、排気ポート１１ｃ以外の内部空間部、例えば、吸気弁１５、排気弁１６を作動させる機構であるカムシャフトや弾性部材が配置されている空間部やカムシャフトとクランクシャフト１９との間に掛け渡されるチェーンやスプロケット等が配置されている不図示のチェーンカバーの内部空間部などを含んでいてもよい。なお、以下の説明では、エンジン本体側減圧対象部３は、クランクケース１３内部のクランク室１０ｂであるものとして説明する。【００７９】
そして、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、上述のように送出装置１００を備える。また、作動ガス循環型エンジン１は、電子制御装置５０の処理部５０ａに機能概念的に上述の送出制御部５３が設けられている。【００８０】
送出装置１００は、減圧対象部２の内部のガス（主に作動ガス）を外部に送り出し可能なものである。送出装置１００は、運転状態に応じて減圧対象部２の内部から外部にガスを送り出し、ガスを減圧対象部２の内部から強制的に系外に排出する。これにより、送出装置１００は、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができる。本実施形態の送出装置１００は、減圧対象部２として、循環経路２０及びエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを外部に送り出すことで、循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の圧力を減圧することができる。【００８１】
具体的には、本実施形態の送出装置１００は、送出通路１０１、１０２と、開閉手段としての送出開閉弁１０３、１０４と、圧送手段としての送出ポンプ１０５とを有する。【００８２】
送出通路１０１は、減圧対象部２である循環経路２０の内部と外部とをガスが流動可能に接続するものである。送出通路１０１は、例えば、通路配管などにより構成され、一端が循環経路２０の内部、ここでは、循環通路２１を構成する通路配管の内部に開口し、他端が循環通路２１を構成する通路配管の外部（例えば大気）に開口する。【００８３】
送出通路１０２は、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部と外部とをガスが流動可能に接続するものである。送出通路１０２は、例えば、通路配管などにより構成され、一端がクランク室１０ｂの内部に開口し、他端が送出通路１０１に接続される。つまり、送出通路１０２は、送出通路１０１を介してクランク室１０ｂの内部と外部（例えば大気）とを接続する。【００８４】
送出開閉弁１０３は、送出通路１０１上に設けられ送出通路１０１を開閉可能なものである。ここでは、送出開閉弁１０３は、送出通路１０１において、送出通路１０２との接続部分と、循環通路２１側の端部との間に設けられる。送出開閉弁１０３は、閉弁状態では送出通路１０１を閉鎖し送出通路１０１内のガスの流通を遮断する一方、開弁状態では送出通路１０１を開放し送出通路１０１内のガスの流通を可能とする。この送出開閉弁１０３は、電子制御装置５０によって制御される。【００８５】
送出開閉弁１０４は、送出通路１０２上に設けられ送出通路１０２を開閉可能なものである。ここでは、送出開閉弁１０４は、送出通路１０２において、送出通路１０１との接続部分と、クランク室１０ｂ側の端部との間に設けられる。送出開閉弁１０４は、閉弁状態では送出通路１０２を閉鎖し送出通路１０２内のガスの流通を遮断する一方、開弁状態では送出通路１０２を開放し送出通路１０２内のガスの流通を可能とする。この送出開閉弁１０４は、電子制御装置５０によって制御される。【００８６】
送出ポンプ１０５は、送出通路１０１上に設けられ送出通路１０１、１０２のガスを加圧して減圧対象部２の内部側から外部側に圧送するものである。送出ポンプ１０５は、送出通路１０１において、送出通路１０２との接続部分と、循環経路２０の外部（例えば大気）側の端部との間に設けられる。【００８７】
送出ポンプ１０５は、送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４が開弁した状態で駆動することで、循環経路２０の内部、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路１０１、送出通路１０２に吸引し、このガスを送出通路１０１、送出通路１０２を介して循環経路２０、クランク室１０ｂの外部、ここでは大気に圧送することができる。送出ポンプ１０５は、電子制御装置５０によって制御される。【００８８】
送出制御部５３は、送出装置１００の駆動を制御するものである。すなわち、送出制御部５３は、送出装置１００の送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４、送出ポンプ１０５の駆動を制御するものである。送出制御部５３は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出す。すなわち、送出制御部５３は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４を開弁状態とし、送出ポンプ１０５を駆動することで、減圧対象部２の内部のガスを送出通路１０１、送出通路１０２を介して外部に送り出す。【００８９】
ここで、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、上述したように、複数の減圧対象部２として循環経路２０と、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂとを含んで構成される。本実施形態のように減圧対象部２が複数ある場合、送出制御部５３が適用する所定圧力は、各減圧対象部２に対してそれぞれ予め設定されることが好ましい。ここでは、送出制御部５３は、予め設定される所定圧力として、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂに対する第１所定圧力と、減圧対象部２である循環経路２０に対する第２所定圧力とを用いるものとして説明する。第１所定圧力は、クランク室１０ｂを形成するクランクケース１３などの構造部材の耐圧強度などに基づいて予め設定され、例えば、クランクケース１３として適用される構造部材で許容可能な内部圧力に対して所定のマージンを持たせて設定される。第２所定圧力は、循環経路２０の循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの通路配管の耐圧強度などに基づいて予め設定され、例えば、循環通路２１として適用される通路配管で許容可能な内部圧力に対してマージンを持たせて設定される。【００９０】
さらに、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、循環経路２０内の圧力の検出手段として循環経路内圧力センサ６４と、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂ内の圧力の検出手段としてクランク室内圧力センサ６５とを備えている。循環経路内圧力センサ６４は、減圧対象部２である循環経路２０内の圧力を検出するものである。クランク室内圧力センサ６５は、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂ内の圧力を検出するものである。循環経路内圧力センサ６４、クランク室内圧力センサ６５は、各々検出信号を電子制御装置５０に送信する。【００９１】
送出制御部５３は、循環経路内圧力センサ６４、クランク室内圧力センサ６５の検出信号に基づいて減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高いか否かを判定し、この判定結果に基づいて送出装置１００の駆動を制御し、減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出す。【００９２】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出すことで、減圧対象部２、ここでは、循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の圧力を減圧することができるので、循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を積極的に抑制することができる。すなわち、作動ガス循環型エンジン１は、例えば、循環経路２０やエンジン本体１０が暖機されたり、高負荷運転状態となり酸素と水素との燃焼で発生する発熱量が相対的に増加したりすることで、燃焼室１０ａから排気され循環経路２０内を循環する作動ガスやクランク室１０ｂ内部の作動ガスの温度が上昇し、循環経路２０の内部やクランク室１０ｂの内部の圧力が上昇しても、この循環経路２０の内部やクランク室１０ｂの内部の圧力が所定圧力になった際に送出制御部５３が送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出すことで、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【００９３】
そして、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができることから、例えば、燃焼室１０ａ内の圧力の急上昇を抑制することができ、循環経路２０の循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの各種通路配管やエンジン本体１０を構成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３などの繋ぎ目を介した作動ガスなどの意図しない漏洩を抑制することができる。【００９４】
また、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができることから、例えば、循環経路２０の循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの各種通路配管、エンジン本体１０を構成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３などの構造部材の耐久性の低下を抑制することができる。【００９５】
さらに、本実施形態の作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができることから、例えば、循環経路２０内やクランク室１０ｂ内の圧力の過剰な上昇に対して、循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの各種通路配管やエンジン本体１０を構成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、クランクケース１３などの構造部材の耐圧強度を増すことで耐圧性能を確保する必要もないことから、作動ガス循環型エンジン１の大型化や重量の増加を抑制することができるので、車両への搭載性の悪化を抑制することができる。【００９６】
次に、図２のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【００９７】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、循環経路内圧力センサ６４、クランク室内圧力センサ６５の検出信号に基づいて、現在のクランク室１０ｂ内の圧力であるクランク室内圧力、現在の循環経路２０内の圧力である循環経路内圧力を取得する（Ｓ１００）。【００９８】
次に、送出制御部５３は、Ｓ１００で取得したクランク室内圧力、循環経路内圧力と第１所定圧力、第２所定圧力とを比較し、クランク室内圧力が第１所定圧力より高い、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力より高いか否かを判定する（Ｓ１０２）。【００９９】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力より高い、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力より高いと判定した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ１０４）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４を開弁状態とし、送出ポンプ１０５を駆動（ＯＮ）することで、圧力上昇抑制制御をＯＮとし、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを送出通路１０１、送出通路１０２を介して外部に送り出す。【０１００】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力以下であり、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力以下であると判定した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし（Ｓ１０６）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４を閉弁状態とし、送出ポンプ１０５を停止（ＯＦＦ）することで、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスの外部への送り出しを停止する。このとき、送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４が閉弁状態となることで、例えば、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの外部から内部へのガスの逆流を防止することができる。【０１０１】
なお、送出制御部５３は、例えば、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、循環経路内圧力が第２所定圧力以下であると判定した場合、送出開閉弁１０３を閉弁状態とする一方、送出開閉弁１０４を開弁状態とし、送出ポンプ１０５を駆動（ＯＮ）することで、圧力上昇抑制制御をＯＮとし、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを送出通路１０２、送出通路１０１を順に介して外部に送り出すようにしてもよい。同様に、送出制御部５３は、例えば、クランク室内圧力が第１所定圧力以下であり、循環経路内圧力が第２所定圧力より高いと判定した場合、送出開閉弁１０３を開弁状態とする一方、送出開閉弁１０４を閉弁状態とし、送出ポンプ１０５を駆動（ＯＮ）することで、圧力上昇抑制制御をＯＮとし、減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスを送出通路１０１を介して外部に送り出すようにしてもよい。【０１０２】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１によれば、酸化剤としての酸素と燃料としての水素との燃焼に伴って空気より比熱比の高い作動ガスが膨張可能である燃焼室１０ａと、作動ガスを燃焼室１０ａの排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室１０ａに供給可能な循環経路２０と、減圧の対象部分である減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出し可能な送出装置１００と、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出す送出制御部５３とを備える。【０１０３】
したがって、作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１０４】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１によれば、減圧対象部２は、燃焼室１０ａとこの燃焼室１０ａに連通する吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１１ｃを有するエンジン本体１０の燃焼室１０ａ、吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１１ｃ以外の空間部であって、運転状態に応じて内部の圧力が変動し所定圧力より高くなる可能性のある空間部であるエンジン本体側減圧対象部３である。したがって、作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３の内部の圧力が予め設定される第１所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置１００を作動しエンジン本体側減圧対象部３の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、エンジン本体側減圧対象部３の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１０５】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１によれば、エンジン本体側減圧対象部３は、シリンダボア１２ａ内に往復移動可能に設けられるピストン１４を挟んで燃焼室１０ａとは反対側に設けられるクランク室１０ｂを含む。したがって、作動ガス循環型エンジン１は、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１０６】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１によれば、減圧対象部２は、運転状態に応じて内部の圧力が変動し所定圧力より高くなる可能性のある循環経路２０である。したがって、作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２である循環経路２０の内部の圧力が予め設定される第２所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置１００を作動し循環経路２０の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、循環経路２０の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１０７】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１によれば、送出装置１００は、減圧対象部２の内部と外部とをガスが流動可能に接続する送出通路１０１、１０２と、送出通路１０１、１０２に設けられ送出通路１０１、１０２を開閉可能な送出開閉弁１０３、１０４と、送出通路１０１に設けられ送出通路１０１、１０２のガスを加圧して減圧対象部２の内部側から外部側に圧送する送出ポンプ１０５とを有する。したがって、作動ガス循環型エンジン１は、送出装置１００の送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４が開弁した状態で、送出装置１００の送出ポンプ１０５が駆動することで、減圧対象部２の内部のガスを送出通路１０１、１０２に吸引し、送出通路１０１、１０２を介して減圧対象部２の外部に圧送し強制的に送り出すことができる。【０１０８】
なお、以上の説明では、作動ガス循環型エンジン１は、減圧対象部２である循環経路２０とエンジン本体側減圧対象部３とに対して共通の送出手段として、送出装置１００を備えるものとして説明したが、減圧対象部２である循環経路２０に対する送出手段と、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３に対する送出手段とをそれぞれ別個に備えていてもよい。【０１０９】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図４は、本発明の実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが貯留手段を備える点で実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０１１０】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン２０１は、図３に示すように、送出手段としての送出装置１００を備える。なお、本実施形態の減圧対象部２は、実施形態１と同様に循環経路２０と、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。【０１１１】
さらに、本実施形態の作動ガス循環型エンジン２０１は、貯留手段としての貯留タンク２０６を備えている。【０１１２】
貯留タンク２０６は、送出装置１００により減圧対象部２の内部から送り出されたガスを内部に貯留可能なものである。貯留タンク２０６は、送出装置１００の送出通路１０１の一端に接続されている。つまり、貯留タンク２０６は、送出通路１０１において、循環経路２０の内部側とは反対側の端部に接続されている。そして、本実施形態の貯留タンク２０６は、減圧対象部２の内部の圧力より高い圧力で貯留可能な高圧容器により構成される。【０１１３】
送出装置１００は、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０、クランク室１０ｂの外部である貯留タンク２０６の内部に送り出す。つまり、本実施形態の送出装置１００は、送出開閉弁１０３、送出開閉弁１０４が開弁した状態で、送出ポンプ１０５が駆動することで、減圧対象部２である循環経路２０、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを送出通路１０１、１０２に吸引し、送出通路１０１、１０２を介して貯留タンク２０６の内部に向けて圧送し強制的に送り出すことができる。【０１１４】
また、本実施形態の作動ガス循環型エンジン２０１は、貯留タンク２０６内の圧力の検出手段として貯留タンク内圧力センサ６６を備えている。貯留タンク内圧力センサ６６は、貯留タンク２０６内の圧力を検出するものである。貯留タンク内圧力センサ６６は、検出信号を電子制御装置５０に送信する。【０１１５】
送出制御部５３は、貯留タンク内圧力センサ６６の検出信号に基づいて貯留タンク２０６の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも低いか否かを判定し、この判定結果に基づいて送出装置１００の駆動を制御し、減圧対象部２の内部のガスを貯留タンク２０６の内部に送り出す。【０１１６】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン２０１は、送出制御部５３が送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に送り出す場合に、この減圧対象部２の内部から送り出されたガスを貯留タンク２０６により減圧対象部２の内部の圧力より高い圧力で貯留することができる。よって、作動ガス循環型エンジン２０１は、送出装置１００により減圧対象部２の内部から強制的に送り出されたガスを貯留タンク２０６により減圧対象部２の内部の圧力より高い圧力で貯留することができることで、例えば、送出装置１００を用いずに成り行きでガスを排出しタンクに貯留する場合と比較して、貯留タンク２０６を小型化した上で、相対的に大容量のガスを貯留することができる。【０１１７】
また、この作動ガス循環型エンジン２０１は、例えば、一旦、貯留タンク２０６に貯留した作動ガスを作動ガス循環型エンジン２０１の停止後、所定時間経過した後に、貯留タンク２０６の内部から減圧対象部２である循環経路２０の内部に戻すことで、例えば、循環経路２０内の作動ガス不足による熱効率の低下を防ぐことができる。また、作動ガス循環型エンジン２０１は、停止後に作動ガスの温度が低下し循環経路２０内の圧力が低下するが、停止後に貯留タンク２０６の内部から減圧対象部２である循環経路２０の内部に貯留したガスを戻すことで、停止後の作動ガスの温度低下による循環経路２０内の圧力低下を抑制することができるので、次回の始動時における始動性を向上することができ、また、停止状態において循環経路２０内での水蒸気の凝縮を抑制することができ、停止状態における循環経路２０内での凝縮水の発生量を低減することができる。【０１１８】
次に、図４のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン２０１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【０１１９】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、現在のクランク室内圧力、現在の循環経路内圧力を取得し（Ｓ２００）、クランク室内圧力が第１所定圧力より高い、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力より高いか否かを判定する（Ｓ２０２）。【０１２０】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力より高い、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力より高いと判定した場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、貯留タンク内圧力センサ６６の検出信号に基づいて、現在の貯留タンク２０６内の圧力である貯留タンク内圧力を取得する（Ｓ２０４）。【０１２１】
次に、送出制御部５３は、Ｓ２０４で取得した貯留タンク内圧力と予め設定される第３所定圧力とを比較し、貯留タンク内圧力が第３所定圧力より低いか否かを判定する（Ｓ２０６）。ここで、第３所定圧力は、貯留タンク２０６の構造部材の耐圧強度などに基づいて予め設定され、例えば、貯留タンク２０６として適用される構造部材で許容可能な内部圧力に対してマージンを持たせて設定される。この第３所定圧力は、上述した第１所定圧力や第２所定圧力より相対的に高い圧力に設定される。【０１２２】
送出制御部５３は、貯留タンク内圧力が第３所定圧力より低いと判定した場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ２０８）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。【０１２３】
送出制御部５３は、Ｓ２０２にてクランク室内圧力が第１所定圧力以下であり、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力以下であると判定した場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、Ｓ２０６にて貯留タンク内圧力が第３所定圧力以上であると判定した場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし（Ｓ２１０）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。【０１２４】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン２０１によれば、作動ガス循環型エンジン２０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置１００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１２５】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン２０１によれば、送出装置１００により送り出されたガスを減圧対象部２の内部の圧力より高い圧力で貯留可能な貯留タンク２０６を備える。したがって、作動ガス循環型エンジン２０１は、送出装置１００により減圧対象部２の内部から強制的に送り出されたガスを貯留タンク２０６により減圧対象部２の内部の圧力より高い圧力で貯留することで、例えば、送出装置１００を用いずに成り行きでガスを排出しタンクに貯留する場合と比較して、貯留タンク２０６を小型化した上で、相対的に大容量のガスを貯留することができ、この結果、車両への搭載性の悪化を抑制することができる。【０１２６】
（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。実施形態３に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが冷却手段を備える点で実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０１２７】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン３０１は、図５に示すように、送出手段としての送出装置３００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、循環経路２０である。このため、送出装置３００は、送出通路１０１と、開閉手段としての送出開閉弁１０３と、圧送手段としての送出ポンプ１０５とを有し、上述した送出通路１０２（図３参照）と、開閉手段としての送出開閉弁１０４（図３参照）とを有していない。また、作動ガス循環型エンジン３０１は、クランク室内圧力センサ６５も備えていない。なお、本実施形態の減圧対象部２は、実施形態２と同様に循環経路２０と、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂであってもよく、すなわち、送出装置３００は、さらに上述した送出通路１０２（図３参照）と、開閉手段としての送出開閉弁１０４（図３参照）とを有する構成であってもよい。【０１２８】
そして、本実施形態の作動ガス循環型エンジン３０１は、冷却手段としての凝縮器３７０を備える。凝縮器３７０は、循環経路２０に設けられ循環経路２０を循環するガスを冷却するものであり、ここでは、上述した循環経路２０を循環する排気ガスの中に含まれる水蒸気を取り除く手段でもある。この作動ガス循環型エンジン３０１は、さらに、冷却水循環路３７１と、冷却水ポンプ３７２と、ラジエータ３７３と、凝縮水タンク３７４とを備える。【０１２９】
凝縮器３７０は、循環経路２０に設けられ排気ガス中に含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水（Ｈ２Ｏ）とするものである。凝縮器３７０は、循環経路２０の循環通路２１上に設けられる。凝縮器３７０は、循環経路２０の循環通路２１上の酸化剤噴射弁３２よりも排気側に設けられる。また、凝縮器３７０は、冷却水循環路３７１が内部を通るようにして接続されている。【０１３０】
冷却水循環路３７１は、凝縮器３７０に熱交換媒体としての冷却水を循環させるものであり、冷却水が流動可能である。この冷却水循環路３７１は、閉じられた環状の経路になっており、内部に冷却水が充填されている。【０１３１】
冷却水ポンプ３７２は、冷却水循環路３７１の経路上に設けられており、冷却水循環路３７１の冷却水は、この冷却水ポンプ３７２が駆動することで冷却水循環路３７１を循環することができる。【０１３２】
ラジエータ３７３は、冷却水循環路３７１の経路上に設けられており、冷却水循環路３７１を循環する冷却水を冷却可能なものである。ラジエータ３７３は、この作動ガス循環型エンジン３０１を搭載する車両の走行風などにより冷却水循環路３７１を循環する冷却水を冷却可能である。【０１３３】
したがって、この凝縮器３７０は、冷却水循環路３７１を循環しラジエータ３７３により冷却された冷却水が内部に循環、供給されることで、この冷却水と循環経路２０を流れ排気ガス導入口３７０ａから凝縮器３７０の内部に導入された排気ガス（作動ガス、水蒸気など）とを熱交換させ排気ガスを冷却することにより、排気ガスに含まれる水蒸気（Ｈ２Ｏ）を液化、凝縮して凝縮水とし排気ガスから分離する。すなわち、凝縮器３７０は、排気ガスをアルゴンと凝縮水とに分離することができる。このとき、凝縮器３７０にて循環経路２０の排気ガスと熱交換をすることで熱を吸収し温度が上昇した冷却水は、冷却水循環路３７１を循環し再びラジエータ３７３を通過する際に放熱することで温度が低下し、すなわち、冷却される。つまり、冷却水循環路３７１を循環する冷却水は、凝縮器３７０にて吸収した熱をラジエータ３７３で放熱する。【０１３４】
そして、凝縮器３７０によって分離された作動ガスは、凝縮器３７０の作動ガス排出口３７０ｂから排出され循環経路２０を流れる。一方、凝縮器３７０によって分離された凝縮水は、凝縮器３７０の凝縮水排出口３７０ｃを介して凝縮水排出通路３７４ａに排出され、循環経路２０の系外、ここでは凝縮水タンク３７４に排出され貯留される。【０１３５】
ここで、この凝縮器３７０とラジエータ３７３とは、エンジン運転中に想定し得る最も高温の排気ガスが燃焼室１０ａから排出された際に、その排気ガス中の水蒸気が液化・凝縮される温度にまで排気ガス温度を下げることのできる容量（換言すれば排気ガスの冷却性能）に設定される。【０１３６】
そして、本実施形態の送出装置３００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能である。具体的には、送出装置３００が有する送出通路１０１は、循環経路２０の循環通路２１との接続端部３０７が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側（吸気側）に設けられる。つまり、本実施形態の送出通路１０１は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側（吸気側）で循環通路２１から分岐するようにして設けられる。したがって、送出装置３００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを送出通路１０１を介して外部に送り出すことができる。なおここでは、送出装置３００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側（吸気側）、酸化剤噴射弁３２の酸素噴射位置より上流側（排気側）で、循環通路２１の内部のガスを外部に送り出し可能である。【０１３７】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン３０１は、循環経路２０を流れるガス（主に作動ガス）が凝縮器３７０を通過し含有する水蒸気が液化、凝縮される際に、このガスが冷却水循環路３７１を流れる冷却水と熱交換をすることで熱が吸収され、冷却され、温度が低下する。そして、作動ガス循環型エンジン３０１は、送出制御部５３が送出装置３００を作動し減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスを外部に送り出す場合に、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側（吸気側）の接続端部３０７から送出通路１０１を介して循環経路２０の内部のガスを貯留タンク２０６の内部に送り出すことから、凝縮器３７０を通過し相対的に温度が低下した後のガスを送出ポンプ１０５により吸引し圧送することで、貯留タンク２０６の内部に強制的に送り出すことができる。したがって、作動ガス循環型エンジン３０１は、凝縮器３７０を通過し相対的に温度が低下した後のガスを送出装置３００により循環経路２０の内部から貯留タンク２０６の内部に送り出すことから、例えば、送出ポンプ１０５におけるポンプ仕事（ポンプ負荷）を低減することができると共に、貯留タンク２０６に貯留されるガスの密度を相対的に大きくすることができ、貯留タンク２０６を小型化した上で相対的に大容量のガスを貯留することができる。また、作動ガス循環型エンジン３０１は、凝縮器３７０を通過し相対的に温度が低下した後のガスを送出装置３００により循環経路２０の内部から貯留タンク２０６の内部に送り出すことから、貯留タンク２０６内での水蒸気の凝縮を抑制することができる。【０１３８】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン３０１によれば、作動ガス循環型エンジン３０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置３００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１３９】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン３０１によれば、循環経路２０に設けられ循環経路２０を循環するガスを冷却する凝縮器３７０を備え、送出装置３００は、燃焼室１０ａを基準として循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能である。したがって、作動ガス循環型エンジン３０１は、送出制御部５３が送出装置３００を作動し減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスを外部に送り出す場合に、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して凝縮器３７０より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出すことから、凝縮器３７０を通過し相対的に温度が低下した後のガスを送出装置３００により減圧対象部２の外部に送り出すことができる。この結果、作動ガス循環型エンジン３０１は、例えば、送出ポンプ１０５におけるポンプ仕事（ポンプ負荷）を低減することができると共に、貯留タンク２０６を小型化した上で相対的に大容量のガスを貯留することができ、この結果、車両への搭載性の悪化を抑制することができ、また、貯留タンク２０６内での水蒸気の凝縮を抑制することができ、貯留タンク２０６内での凝縮水の発生量を低減することができる。【０１４０】
なお、以上の説明では、冷却手段は、循環経路２０に設けられ酸化剤である酸素と燃料である水素との燃焼により生成される水蒸気を凝縮して凝縮水とする凝縮器であるものとして説明したがこれに限らない。冷却手段は、循環経路２０に設けられ循環経路２０を循環するガスを冷却するものであれば単なる熱交換器であってもよい。また、作動ガス循環型エンジン３０１は、送出装置３００の送出通路１０１（例えば、接続端部３０７と送出ポンプ１０５との間又は送出ポンプ１０５と貯留タンク２０６との間）に冷却手段としての熱交換器を備えていてもよい。【０１４１】
（実施形態４）
図６は、本発明の実施形態４に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。実施形態４に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが除去手段を備える点で実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０１４２】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン４０１は、図６に示すように、送出手段としての送出装置４００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、循環経路２０である。このため、送出装置４００は、送出通路１０１と、開閉手段としての送出開閉弁１０３と、圧送手段としての送出ポンプ１０５とを有し、上述した送出通路１０２（図３参照）と、開閉手段としての送出開閉弁１０４（図３参照）とを有していない。また、作動ガス循環型エンジン４０１は、クランク室内圧力センサ６５も備えていない。なお、本実施形態の減圧対象部２は、実施形態２と同様に循環経路２０と、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂであってもよく、すなわち、送出装置３００は、さらに上述した送出通路１０２（図３参照）と、開閉手段としての送出開閉弁１０４（図３参照）とを有する構成であってもよい。【０１４３】
そして、本実施形態の作動ガス循環型エンジン４０１は、除去手段としての酸化触媒４７５を備える。酸化触媒４７５は、循環経路２０に設けられ循環経路２０を循環するガス中の水素を除去するものである。さらに言えば、酸化触媒４７５は、循環経路２０を循環するガス、すなわち、酸化剤としての酸素と燃料としての水素との燃焼後のガス中の未燃の水素を酸化させ除去するものである。酸化触媒４７５は、循環経路２０の循環通路２１上に設けられる。酸化触媒４７５は、循環経路２０上の酸化剤噴射弁３２よりも排気側に設けられる。【０１４４】
したがって、この酸化触媒４７５は、循環経路２０を流れ排気ガス導入口４７５ａから酸化触媒４７５の内部に導入された排気ガスを酸化処理し、燃焼後のガス中の未燃の水素を除去した上で作動ガス排出口４７５ｂから循環経路２０に排気ガスを排出する。【０１４５】
そして、本実施形態の送出装置４００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能である。具体的には、送出装置４００が有する送出通路１０１は、循環経路２０の循環通路２１との接続端部４０７が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側（吸気側）に設けられる。つまり、本実施形態の送出通路１０１は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側（吸気側）で循環通路２１から分岐するようにして設けられる。したがって、送出装置４００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを送出通路１０１を介して外部に送り出すことができる。なおここでは、送出装置４００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側（吸気側）、酸化剤噴射弁３２の酸素噴射位置より上流側（排気側）で、循環通路２１の内部のガスを外部に送り出し可能である。【０１４６】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン４０１は、循環経路２０を流れるガス（主に作動ガス）が酸化触媒４７５を通過する際に含有する未燃の水素が除去される。そして、作動ガス循環型エンジン４０１は、送出制御部５３が送出装置４００を作動し減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスを外部に送り出す場合に、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側（吸気側）の接続端部４０７から送出通路１０１を介して循環経路２０の内部のガスを貯留タンク２０６の内部に送り出すことから、酸化触媒４７５を通過し未燃の水素が除去された後のガスを送出ポンプ１０５により吸引し圧送することができ、貯留タンク２０６の内部に強制的に送り出すことができる。したがって、作動ガス循環型エンジン４０１は、酸化触媒４７５を通過し未燃の水素が除去された後のガスを送出装置４００により循環経路２０の内部から貯留タンク２０６の内部に送り出すことから、例えば、貯留タンク２０６に未燃の水素が貯留されることを抑制することができる。【０１４７】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン４０１によれば、作動ガス循環型エンジン４０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置４００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１４８】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン４０１によれば、循環経路２０に設けられ酸素と水素との燃焼後のガス中の水素を除去する酸化触媒４７５を備え、送出装置４００は、燃焼室１０ａを基準として循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能である。したがって、作動ガス循環型エンジン４０１は、送出制御部５３が送出装置４００を作動し減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスを外部に送り出す場合に、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して酸化触媒４７５より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出すことから、酸化触媒４７５を通過し未燃の水素が除去された後のガスを送出装置４００により減圧対象部２の外部に送り出すことができる。この結果、作動ガス循環型エンジン４０１は、例えば、貯留タンク２０６に未燃の水素が貯留されることを抑制することができる。【０１４９】
（実施形態５）
図７は、本発明の実施形態５に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図８は、本発明の実施形態５に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。実施形態５に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが所定の条件下で送出手段によるガスの送り出しを禁止する点で実施形態２に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０１５０】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン５０１は、図７に示すように、送出手段としての送出装置５００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、循環経路２０である。このため、送出装置５００は、送出通路１０１と、開閉手段としての送出開閉弁１０３と、圧送手段としての送出ポンプ１０５とを有し、上述した送出通路１０２（図３参照）と、開閉手段としての送出開閉弁１０４（図３参照）とを有していない。また、作動ガス循環型エンジン５０１は、クランク室内圧力センサ６５も備えていない。なお、本実施形態の減圧対象部２は、実施形態２と同様に循環経路２０と、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂであってもよく、すなわち、送出装置５００は、さらに上述した送出通路１０２（図３参照）と、開閉手段としての送出開閉弁１０４（図３参照）とを有する構成であってもよい。【０１５１】
そして、本実施形態の作動ガス循環型エンジン５０１は、濃度検出手段としての水素濃度センサ６７を備えている。水素濃度センサ６７は、循環経路２０を循環する循環ガス中の水素濃度を検出するものである。水素濃度センサ６７は、検出信号を電子制御装置５０に送信する。ここで、水素濃度センサ６７は、上述した水素濃度センサ６３ａとは別個に循環経路２０の循環通路２１に設けられている。水素濃度センサ６７は、循環経路２０上の水素濃度センサ６３ａよりも排気側に設けられる。【０１５２】
そして、本実施形態の送出装置５００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して水素濃度センサ６７による濃度の検出位置より下流側（吸気側）、ここではさらに、水素濃度センサ６３ａによる濃度の検出位置より上流側（排気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能である。具体的には、送出装置５００が有する送出通路１０１は、循環経路２０の循環通路２１との接続端部５０７が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して水素濃度センサ６７による濃度の検出位置より下流側（吸気側）、水素濃度センサ６３ａによる濃度の検出位置より上流側（排気側）に設けられる。つまり、本実施形態の送出通路１０１は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して水素濃度センサ６７による濃度の検出位置より下流側（吸気側）、水素濃度センサ６３ａによる濃度の検出位置より上流側（排気側）で循環通路２１から分岐するようにして設けられる。したがって、送出装置５００は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して水素濃度センサ６７による濃度の検出位置より下流側（吸気側）、水素濃度センサ６３ａによる濃度の検出位置より上流側（排気側）の循環経路２０の内部のガスを送出通路１０１を介して外部に送り出すことができる。【０１５３】
そして、本実施形態の送出制御部５３は、水素濃度センサ６７が検出した水素の濃度が予め設定される所定濃度以上である場合に、送出装置５００による減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスの送り出しを禁止する。【０１５４】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン５０１は、水素濃度センサ６７が検出した水素の濃度が予め設定される所定濃度以上である場合に、送出制御部５３が送出装置５００による減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスの送り出しを禁止することから、未燃の水素が送出装置５００により減圧対象部２である循環経路２０の内部から外部に送り出されることを抑制することができる。したがって、作動ガス循環型エンジン５０１は、例えば、貯留タンク２０６に未燃の水素が貯留されることを抑制することができる。【０１５５】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン５０１は、送出装置５００が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して水素濃度センサ６７による濃度の検出位置より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能であることから、循環経路２０を循環するガスが送出通路１０１の接続端部５０７に到達する前に水素濃度センサ６７によりガス中の未燃の水素の濃度を検出することができるので、この水素濃度センサ６７の検出信号に基づいて、送出制御部５３が送出装置５００によるガスの送り出しを禁止することで、未燃の水素が送出装置５００により減圧対象部２である循環経路２０の内部から外部に送り出されることを確実に抑制することができる。また、本実施形態の作動ガス循環型エンジン５０１は、送出装置５００が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して水素濃度センサ６３ａによる濃度の検出位置より上流側（排気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能であることから、例えば、燃焼室１０ａに送られる実際の水素の残存量が把握できなくなることを防止することができ、適切な水素の供給制御を阻害してしまうことを防止することができる。【０１５６】
なお、本実施形態の作動ガス循環型エンジン５０１では、上述したように、水素濃度センサ６３ａと水素濃度センサ６７とを別個に設けるものとして説明したが、これに限らない。本実施形態の作動ガス循環型エンジン５０１は、水素濃度センサ６３ａと水素濃度センサ６７とを兼用してもよい。この場合、作動ガス循環型エンジン５０１は、送出装置５００が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して、兼用される水素濃度センサ６３ａ又は水素濃度センサ６７による濃度の検出位置より下流側（吸気側）の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能な構成であればよい。【０１５７】
次に、図８のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン５０１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【０１５８】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、現在の循環経路内圧力を取得し（Ｓ５００）、循環経路内圧力が第２所定圧力より高いか否かを判定する（Ｓ５０２）。送出制御部５３は、循環経路内圧力が第２所定圧力より高いと判定した場合（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、現在の貯留タンク２０６内の圧力である貯留タンク内圧力を取得し（Ｓ５０４）、貯留タンク内圧力が第３所定圧力より低いか否かを判定する（Ｓ５０６）。【０１５９】
送出制御部５３は、貯留タンク内圧力が第３所定圧力より低いと判定した場合（Ｓ５０６：Ｙｅｓ）、水素濃度センサ６７の検出信号に基づいて、循環経路２０を循環するガス中の未燃水素濃度を取得する（Ｓ５０８）。【０１６０】
次に、送出制御部５３は、Ｓ５０８で取得した未燃水素濃度と予め設定される所定濃度とを比較し、未燃水素濃度が所定濃度より低いか否かを判定する（Ｓ５１０）。【０１６１】
送出制御部５３は、未燃水素濃度が所定濃度より低いと判定した場合（Ｓ５１０：Ｙｅｓ）、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ５１２）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。【０１６２】
送出制御部５３は、Ｓ５０２にて循環経路内圧力が第２所定圧力以下であると判定した場合（Ｓ５０２：Ｎｏ）、Ｓ５０６にて貯留タンク内圧力が第３所定圧力以上であると判定した場合（Ｓ５０６：Ｎｏ）、Ｓ５１０にて未燃水素濃度が所定濃度以上であると判定した場合（Ｓ５１０：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦ（禁止）とし（Ｓ５１４）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。【０１６３】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン５０１によれば、作動ガス循環型エンジン５０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置５００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１６４】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン５０１によれば、循環経路２０内のガス中の水素の濃度を検出する水素濃度センサ６７を備え、送出装置５００は、燃焼室１０ａを基準として循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して水素濃度センサ６７による濃度の検出位置より下流側の循環経路２０の内部のガスを外部に送り出し可能であり、送出制御部５３は、水素濃度センサ６７が検出した水素の濃度が予め設定される所定濃度以上である場合に、送出装置５００によるガスの送り出しを禁止する。したがって、作動ガス循環型エンジン５０１は、水素濃度センサ６７が検出した水素の濃度が予め設定される所定濃度以上である場合に、送出制御部５３が送出装置５００による減圧対象部２である循環経路２０の内部のガスの送り出しを禁止することから、未燃の水素が送出装置５００により減圧対象部２である循環経路２０の内部から外部に送り出されることを抑制することができ、例えば、貯留タンク２０６に未燃の水素が貯留されることを抑制することができる。【０１６５】
（実施形態６）
図９は、本発明の実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図１０は、本発明の実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが、送出手段がエンジン本体側減圧対象部の内部のガスを循環経路の内部に送り出し可能である点で実施形態１に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０１６６】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン６０１は、図９に示すように、送出手段としての送出装置６００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３であり、さらに具体的に言えば、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。【０１６７】
ここで、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂなどを形成するクランクケース１３などの構造部材は、循環経路２０の循環通路２１を構成する吸気管１７、排気管１８などの通路配管と比較して、一般に耐圧強度が相対的に低い傾向にある。言い換えれば、クランクケース１３などの構造部材の耐圧強度に応じて設定される第１所定圧力と、吸気管１７、排気管１８などの通路配管の耐圧強度に応じて設定される第２所定圧力との関係は、一般に第１所定圧力が第２所定圧力より小さな値に設定される傾向にある。【０１６８】
そこで、本実施形態の作動ガス循環型エンジン６０１は、上述のように減圧対象部２をエンジン本体側減圧対象部３、ここではクランク室１０ｂとし、本実施形態の送出装置６００は、このエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂ、すなわち、相対的に耐圧強度を確保しにくいエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを、相対的に耐圧強度を確保しやすい循環経路２０の循環通路２１の内部に送り出し可能な構成としている。【０１６９】
具体的には、本実施形態の送出装置６００は、送出通路６１１と、開閉手段としての送出開閉弁６０２と、圧送手段としての送出ポンプ６０３とを有する。【０１７０】
送出通路６１１は、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部と外部とをガスが流動可能に接続するものである。送出通路６１１は、例えば、通路配管などにより構成され、一端がクランク室１０ｂの内部に開口し、他端がクランク室１０ｂの外部、ここでは、循環経路２０の循環通路２１を構成する通路配管の内部に開口する。【０１７１】
送出開閉弁６０２は、送出通路６１１上に設けられ送出通路６１１を開閉可能なものである。送出開閉弁６０２は、閉弁状態では送出通路６１１を閉鎖し送出通路６１１内のガスの流通を遮断する一方、開弁状態では送出通路６１１を開放し送出通路６１１内のガスの流通を可能とする。この送出開閉弁６０２は、電子制御装置５０によって制御される。【０１７２】
送出ポンプ６０３は、送出通路６１１上に設けられこの送出通路６１１のガスを加圧して減圧対象部２の内部側から外部側に圧送するものである。送出ポンプ６０３は、送出通路６１１において、循環通路２１との接続部分と、送出開閉弁６０２との間に設けられる。【０１７３】
送出ポンプ６０３は、送出開閉弁６０２が開弁した状態で駆動することで、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを送出通路６１１に吸引し、このガスを送出通路６１１を介してクランク室１０ｂの外部、ここでは循環経路２０の循環通路２１の内部に圧送することができる。送出ポンプ６０３は、電子制御装置５０によって制御される。【０１７４】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン６０１は、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の圧力が予め設定される第１所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置６００を作動し送出ポンプ６０３がクランク室１０ｂの内部のガスを外部である循環経路２０の循環通路２１の内部に強制的に送り出すことで、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の圧力を減圧することができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。したがって、作動ガス循環型エンジン６０１は、相対的に耐圧強度を確保しにくいエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを、相対的に耐圧強度を確保しやすい循環経路２０の循環通路２１の内部に強制的に送り出すことで、例えば、上述した貯留タンク２０６（図３参照）を備えていなくても作動ガスを作動ガス循環型エンジン６０１の系外に流出させることなく、クランク室１０ｂの内部の作動ガスを循環経路２０に戻した上で減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。またこれにより、作動ガス循環型エンジン６０１は、クランク室１０ｂ内の圧力上昇を確実に抑制することができることから、クランクケース１３内の各気筒間の作動ガスの流動損失を低減することができる。【０１７５】
次に、図１０のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン６０１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【０１７６】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、現在のクランク室内圧力、現在の循環経路内圧力を取得する（Ｓ６００）。【０１７７】
次に、送出制御部５３は、Ｓ６００で取得したクランク室内圧力、循環経路内圧力と第１所定圧力、第２所定圧力とを比較し、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いか否かを判定する（Ｓ６０２）。【０１７８】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いと判定した場合（Ｓ６０２：Ｙｅｓ）、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ６０４）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、送出開閉弁６０２を開弁状態とし、送出ポンプ６０３を駆動（ＯＮ）することで、圧力上昇抑制制御をＯＮとし、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを送出通路６１１を介して外部である循環経路２０の循環通路２１の内部に送り出す。【０１７９】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力以下である、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力以上であると判定した場合（Ｓ６０２：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし（Ｓ６０６）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、送出開閉弁６０２を閉弁状態とし、送出ポンプ６０３を停止（ＯＦＦ）することで、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスの循環通路２１の内部への送り出しを停止する。このとき、送出開閉弁６０２が閉弁状態となることで、例えば、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの外部、すなわち、循環通路２１の内部からクランク室１０ｂの内部へのガスの逆流を防止することができる。【０１８０】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン６０１によれば、作動ガス循環型エンジン６０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置６００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１８１】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン６０１によれば、送出装置６００は、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出し可能である。したがって、作動ガス循環型エンジン６０１は、相対的に耐圧強度を確保しにくいエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを、相対的に耐圧強度を確保しやすい循環経路２０の内部に強制的に送り出すことで、作動ガス循環型エンジン６０１の系外に流出させることなく、クランク室１０ｂの内部の作動ガスを循環経路２０に戻した上で減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１８２】
なお、以上の説明では、減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂであり、循環経路２０は、減圧対象部２ではないものとして説明したが、循環経路２０も減圧対象部２としてもよい。この場合、作動ガス循環型エンジン６０１は、エンジン本体側減圧対象部３に対する送出手段である送出装置６００とは別個に、減圧対象部２である循環経路２０に対する送出手段を備えていてもよい。つまり、本実施形態の作動ガス循環型エンジン６０１は、例えば、上述した作動ガス循環型エンジン３０１（図５参照）、作動ガス循環型エンジン４０１（図６参照）、作動ガス循環型エンジン５０１（図７参照）などと組み合わせて構成されてもよい。【０１８３】
（実施形態７）
図１１は、本発明の実施形態７に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図１２は、本発明の実施形態７に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。実施形態７に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが、連通路に第１防止手段が設けられる点で実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０１８４】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン７０１は、図１１に示すように、送出手段としての送出装置６００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３であり、さらに具体的に言えば、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。【０１８５】
ここで、本実施形態の作動ガス循環型エンジン７０１は、さらに連通路７７６と、第１防止手段としての連通路開閉弁７７７とを備える。【０１８６】
連通路７７６は、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部と循環経路２０の内部とをガスが流動可能に接続するものである。連通路７７６は、送出装置６００が有する送出通路６１１とは別個に設けられる。連通路７７６は、いわゆるＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｒａｔｉｏｎ）通路であり、基本的にはクランク室１０ｂ内の作動ガスや未燃水素などのブローバイガスを吸気管１７などの吸気通路に戻し燃焼室１０ａに還流させるための換気通路である。【０１８７】
連通路７７６は、クランク室１０ｂの内部と、循環通路２１の吸気管１７の内部とをガスが流動可能に接続する。連通路７７６は、例えば、通路配管などにより構成され、一端がクランク室１０ｂの内部に開口し、他端が循環通路２１の吸気管１７の内部に開口する。ここでは、連通路７７６は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して、循環通路２１と送出通路６１１との接続部分より下流側（吸気側）、さらに言えば、酸化剤噴射弁３２による酸素噴射位置より下流側（吸気側）で吸気管１７に接続している。【０１８８】
連通路開閉弁７７７は、循環経路２０の内部からエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部へのガスの流れを防止可能なものである。連通路開閉弁７７７は、連通路７７６上に設けられ連通路７７６を開閉可能なものである。連通路開閉弁７７７は、閉弁状態では連通路７７６を閉鎖し連通路７７６内のガスの流通を遮断する一方、開弁状態では連通路７７６を開放し連通路７７６内のガスの流通を可能とする。この連通路開閉弁７７７は、電子制御装置５０によって制御される。【０１８９】
そして、送出制御部５３は、送出装置６００を作動し減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、連通路開閉弁７７７の駆動を制御し連通路開閉弁７７７を閉弁状態とする。【０１９０】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン７０１は、送出制御部５３が送出装置６００を作動し減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、連通路開閉弁７７７を閉弁状態とすることで、連通路７７６を閉鎖しガスの流通を遮断し、連通路７７６を介した循環経路２０の内部側からクランク室１０ｂの内部側へのガスの逆流を防止することができる。したがって、作動ガス循環型エンジン７０１は、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を確実に抑制することができ、例えば、クランク室１０ｂの内部の圧力を循環経路２０の内部の圧力と同等、あるいはそれ以下に減圧することができることから、クランク室１０ｂの内部の圧力低下量を相対的に大きくすることができ、また、ポンピングロスを低減することができる。【０１９１】
次に、図１２のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン７０１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【０１９２】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、現在のクランク室内圧力、現在の循環経路内圧力を取得し（Ｓ７００）、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いか否かを判定する（Ｓ７０２）。【０１９３】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いと判定した場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ７０４）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、送出開閉弁６０２を開弁状態とし、送出ポンプ６０３を駆動（ＯＮ）すると共に、さらに連通路開閉弁７７７を閉弁状態とすることで、圧力上昇抑制制御をＯＮとする。【０１９４】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力以下である、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力以上であると判定した場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし（Ｓ７０６）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、送出開閉弁６０２を閉弁状態とし、送出ポンプ６０３を停止（ＯＦＦ）すると共に、さらに連通路開閉弁７７７を開弁状態とすることで、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとする。【０１９５】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン７０１によれば、作動ガス循環型エンジン７０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置６００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０１９６】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン７０１によれば、送出装置６００が有する送出通路６１１とは別個に設けられ、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部と循環経路２０の内部とをガスが流動可能に接続する連通路７７６と、連通路７７６に設けられ、循環経路２０の内部からエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部へのガスの流れを防止可能な連通路開閉弁７７７とを備える。したがって、作動ガス循環型エンジン７０１は、送出制御部５３が送出装置６００を作動し減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、連通路開閉弁７７７が連通路７７６を介した循環経路２０の内部側からクランク室１０ｂの内部側へのガスの逆流を防止することができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を確実に抑制することができる。【０１９７】
なお、以上の説明では、第１防止手段は、連通路開閉弁７７７であるものとして説明したが、これに限らず、例えば、連通路７７６において、循環経路２０の内部からエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部へのガスの流れを防止可能な逆止弁であってもよい。【０１９８】
（実施形態８）
図１３は、本発明の実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図１４は、本発明の実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが、送出手段の構成が実施形態６に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０１９９】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン８０１は、図１３に示すように、送出手段としての送出装置８００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３であり、さらに具体的に言えば、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。【０２００】
そして、本実施形態の送出装置８００は、送出通路８１１と、調節手段としての可変絞り弁８０８を有する。【０２０１】
送出通路８１１は、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部と循環経路２０の内部とをガスが流動可能に接続するものである。具体的には、送出通路８１１は、クランク室１０ｂの内部と、循環通路２１の吸気管１７の内部とをガスが流動可能に接続する。送出通路８１１は、例えば、通路配管などにより構成され、一端がクランク室１０ｂの内部に開口し、他端が循環通路２１の吸気管１７の内部に開口する。ここでは、送出通路８１１は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して、酸化剤噴射弁３２による酸素噴射位置より下流側（吸気側）で吸気管１７に接続している。つまり、送出通路８１１は、循環通路２１の吸気管１７との接続部分８０７が循環経路２０における酸化剤噴射弁３２による酸素噴射位置と吸気ポート１１ｂとの間に位置している。【０２０２】
可変絞り弁８０８は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して送出通路８１１の循環経路２０との接続部分８０７より上流側（排気側）に設けられ、循環経路２０内の圧力を調節可能なものである。さらに言えば、可変絞り弁８０８は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を調節可能なものである。【０２０３】
本実施形態の可変絞り弁８０８は、循環経路２０の吸気管１７の内部に設けられ、絞り量を調節し循環経路２０の吸気管１７の開度（作動ガスなどの流体が通過可能な通路面積）を調節することで、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を調節する。すなわち、可変絞り弁８０８は、絞り量を相対的に大きくし、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくすることで、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力とすることができる。また、可変絞り弁８０８は、絞り量を相対的に小さくし、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に大きくすることで、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に高い圧力とすることができる。この可変絞り弁８０８は、電子制御装置５０によって制御される。【０２０４】
そして、本実施形態の送出装置８００は、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、可変絞り弁８０８が絞り量を相対的に大きくし循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくすることで、可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）に圧力が相対的に低くなる減圧領域を形成する。つまり、送出制御部５３は、送出装置８００を作動し減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくし、可変絞り弁８０８の下流側の圧力を減圧することで、可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の減圧領域の圧力をクランク室１０ｂの内部の圧力より低くすることができる。【０２０５】
この結果、本実施形態の作動ガス循環型エンジン８０１は、可変絞り弁８０８によりこの可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の減圧領域の圧力をクランク室１０ｂの内部の圧力より低くなるように調節されることで、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路８１１を介して循環経路２０の循環通路２１の内部に強制的に送り出すことができる。したがって、作動ガス循環型エンジン８０１は、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２０６】
次に、図１４のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン８０１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【０２０７】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、現在のクランク室内圧力、現在の循環経路内圧力を取得し（Ｓ８００）、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いか否かを判定する（Ｓ８０２）。【０２０８】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いと判定した場合（Ｓ８０２：Ｙｅｓ）、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ８０４）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、可変絞り弁８０８の絞り量を相対的に大きくし、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくし、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力とすることで、圧力上昇抑制制御をＯＮとする。【０２０９】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力以下である、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力以上であると判定した場合（Ｓ８０２：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし（Ｓ８０６）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、可変絞り弁８０８の絞り量を相対的に小さくし、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に大きくし、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に高い圧力とすることで、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとする。【０２１０】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン８０１によれば、作動ガス循環型エンジン８０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置８００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２１１】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン８０１によれば、送出装置８００は、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部と循環経路２０の内部とをガスが流動可能に接続する送出通路８１１と、燃焼室１０ａを基準として循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して循環経路２０の送出通路８１１との接続部分８０７より上流側に設けられ循環経路２０内の圧力を調節可能な可変絞り弁８０８とを有し、可変絞り弁８０８が循環経路２０内の可変絞り弁８０８の下流側の圧力を減圧してエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出し可能である。したがって、作動ガス循環型エンジン８０１は、可変絞り弁８０８がこの可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の減圧領域の圧力をクランク室１０ｂの内部の圧力より低くなるように調節することで、循環経路２０の内部の可変絞り弁８０８より下流側の圧力とクランク室１０ｂの内部の圧力との圧力差により、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路８１１を介して循環経路２０の内部に積極的に送り出すことができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２１２】
（実施形態９）
図１５は、本発明の実施形態９に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャート、図１６は、本発明の実施形態９に係る作動ガス循環型エンジンの絞り量マップである。実施形態９に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが、燃焼室の温度に基づいて循環経路の開度を調節する点で実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、実施形態９に係る作動ガス循環型エンジンの各構成については、図１３等を参照する。【０２１３】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン９０１は、送出手段としての送出装置８００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３であり、さらに具体的に言えば、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。【０２１４】
そして、本実施形態の送出制御部５３は、燃焼室１０ａの温度に基づいて、可変絞り弁８０８を制御し循環経路２０の吸気管１７の開度を調節する。すなわち、送出制御部５３は、燃焼室１０ａの温度に基づいて、可変絞り弁８０８の絞り量を調節し循環経路２０の吸気管１７の開度を調節し、循環経路２０の吸気管１７内の可変絞り弁８０８の下流側の圧力を調節する。【０２１５】
ここで、送出制御部５３は、種々の公知の方法により燃焼室１０ａ内の温度、すなわち、筒内温度を推定、取得すればよい。筒内温度とは、典型的には、燃焼室１０ａを囲むシリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面、シリンダボア１２ａの壁面、ピストン１４の頂面１４ａなどの温度に応じた温度であり、送出制御部５３は、これらの温度を検出する温度検出手段の検出信号に基づいて燃焼室１０ａ内の温度を取得してもよいし、燃料供給装置４０による水素の供給量に基づいて、水素の燃焼に伴う発熱量を推定し、この発熱量に基づいて燃焼室１０ａ内の温度を推定、取得してもよい。【０２１６】
送出制御部５３は、送出装置８００を作動し減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、燃焼室１０ａ内の温度が相対的に高くなるほど可変絞り弁８０８の絞り量を相対的に小さく設定し、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に大きく設定する。送出制御部５３は、燃焼室１０ａ内の温度が相対的に低くなるほど可変絞り弁８０８の絞り量を相対的に大きく設定し、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さく設定する。またここでは、送出制御部５３は、燃焼室１０ａ内の温度が予め設定される所定温度以上である場合に、送出装置８００によるクランク室１０ｂの内部のガスの循環経路２０の内部への送り出しを禁止し、可変絞り弁８０８の絞り量を最小に設定し、循環経路２０の吸気管１７の開度を最大に設定する。【０２１７】
この送出装置８００は、上述したように、減圧対象部２であるエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくし、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくすることで、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力にしている。このため、この作動ガス循環型エンジン９０１は、クランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す際に、循環経路２０の吸気管１７の開度が相対的に小さくなることで、吸気管１７、吸気ポート１１ｂを介して燃焼室１０ａに供給される作動ガスの供給量が相対的に少なくなるおそれがある。そして、例えば、燃焼室１０ａ内の温度が比較的に高温である状態で、可変絞り弁８０８の絞り量が相対的に大きく設定されると、循環経路２０の吸気管１７の開度が相対的に小さくなり燃焼室１０ａに供給される作動ガスの供給量が相対的に少なくなり、燃焼室１０ａ内の作動ガス比率が低下することで、燃焼室１０ａ内での水素と酸素との燃焼に伴って発生する発熱量に対して作動ガスが不足し、作動ガスの熱膨張に用いられる熱量が相対的に少なくなり、この結果、水素と酸素との燃焼後の燃焼ガスの温度が過剰に上昇し、作動ガス循環型エンジン９０１の各部に過大な熱負荷が作用するおそれがある。【０２１８】
しかしながら、本実施形態の作動ガス循環型エンジン９０１は、上述のように、送出制御部５３が送出装置８００を作動しクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、燃焼室１０ａ内の温度に基づいて可変絞り弁８０８の絞り量を適宜設定することから、例えば、クランク室１０ｂの内部のガスを送り出す際に、燃焼室１０ａでの水素と酸素との燃焼に伴って発生する発熱量に対して作動ガスが不足することを防止することができ、適正な量の作動ガスを燃焼室１０ａに供給することができる。この結果、作動ガス循環型エンジン９０１は、クランク室１０ｂの内部のガスを送り出す際に、燃焼室１０ａでの水素と酸素との燃焼に伴って発生する発熱量に対して作動ガスが不足することを防止することができることから、水素と酸素との燃焼後の燃焼ガスの温度が過剰に上昇することを防止することができ、作動ガス循環型エンジン９０１の各部に過大な熱負荷が作用することを防止することができる。【０２１９】
次に、図１５のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン９０１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【０２２０】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、現在のクランク室内圧力、現在の循環経路内圧力を取得し（Ｓ９００）、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いか否かを判定する（Ｓ９０２）。【０２２１】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いと判定した場合（Ｓ９０２：Ｙｅｓ）、シリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面、シリンダボア１２ａの壁面、ピストン１４の頂面１４ａなどの温度を検出する温度検出手段の検出信号や燃料供給装置４０の制御信号などに基づいて、燃焼室１０ａ内の温度を取得する（Ｓ９０４）。【０２２２】
次に、送出制御部５３は、Ｓ９０４で取得した燃焼室１０ａ内の温度と予め設定される所定温度とを比較し、燃焼室１０ａ内の温度が予め設定される所定温度より低いか否かを判定する（Ｓ９０６）。【０２２３】
送出制御部５３は、燃焼室１０ａ内の温度が予め設定される所定温度より低いと判定した場合（Ｓ９０６：Ｙｅｓ）、Ｓ９０４で取得した燃焼室１０ａ内の温度に基づいて、可変絞り弁８０８の絞り量を取得する（Ｓ９０８）。【０２２４】
送出制御部５３は、例えば、図１６に例示する絞り量マップｍ０１に基づいて、可変絞り弁８０８の絞り量を求める。この絞り量マップｍ０１は、横軸が燃焼室温度、縦軸が可変絞り弁８０８の絞り量を示す。絞り量マップｍ０１は、燃焼室温度と可変絞り弁８０８の絞り量との関係を記述したものである。この絞り量マップｍ０１では、可変絞り弁８０８の絞り量は、燃焼室温度の増加にともなって減少する。絞り量マップｍ０１は、燃焼室温度と可変絞り弁８０８の絞り量との関係が予め設定された上で記憶部５０ｂに格納されている。送出制御部５３は、この絞り量マップｍ０１に基づいて、Ｓ９０４で取得した燃焼室１０ａ内の温から、可変絞り弁８０８の絞り量を求める。【０２２５】
なお、本実施形態では、送出制御部５３は、絞り量マップｍ０１を用いて可変絞り弁８０８の絞り量を求めたが、本実施形態はこれに限定されない。送出制御部５３は、例えば、絞り量マップｍ０１に相当する数式に基づいて可変絞り弁８０８の絞り量を求めてもよい。【０２２６】
次に、送出制御部５３は、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ９１０）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、Ｓ９０８で取得した可変絞り弁８０８の絞り量に基づいて、可変絞り弁８０８の絞り量を相対的に大きくし、循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくし、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力とすることで、圧力上昇抑制制御をＯＮとする。【０２２７】
送出制御部５３は、Ｓ９０２にてクランク室内圧力が第１所定圧力以下である、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力以上であると判定した場合（Ｓ９０２：Ｎｏ）、Ｓ９０６にて燃焼室１０ａ内の温度が予め設定される所定温度以上であると判定した場合（Ｓ９０６：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦ（禁止）とし（Ｓ９１２）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、送出制御部５３は、可変絞り弁８０８の絞り量を最小にし、循環経路２０の吸気管１７の開度を最大にし、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に高い圧力とすることで、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとする。【０２２８】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン９０１によれば、作動ガス循環型エンジン９０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置８００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に積極的（強制的）に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２２９】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン９０１によれば、作動ガス循環型エンジン９０１は、送出装置８００の可変絞り弁８０８がこの可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の減圧領域の圧力をクランク室１０ｂの内部の圧力より低くなるように調節することで、循環経路２０の内部の可変絞り弁８０８より下流側の圧力とクランク室１０ｂの内部の圧力との圧力差により、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路８１１を介して循環経路２０の内部に積極的に送り出すことができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２３０】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン９０１によれば、可変絞り弁８０８は、循環経路２０の開度を調節することで循環経路２０内の圧力を調節し、送出制御部５３は、燃焼室１０ａの温度に基づいて、可変絞り弁８０８を制御し循環経路２０の開度を調節する。したがって、作動ガス循環型エンジン９０１は、送出制御部５３が送出装置８００を作動しクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す場合に、燃焼室１０ａ内の温度に基づいて可変絞り弁８０８の絞り量を適宜設定することから、燃焼室１０ａでの水素と酸素との燃焼後の燃焼ガスの温度が過剰に上昇することを防止することができ、作動ガス循環型エンジン９０１の各部に過大な熱負荷が作用することを防止することができ、よって、作動ガス循環型エンジン９０１の耐久性を向上することができる。【０２３１】
（実施形態１０）
図１７は、本発明の実施形態１０に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図１８は、本発明の実施形態１０に係る作動ガス循環型エンジンの動作の一例を説明するタイムチャートである。実施形態１０に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが、第２防止手段を備える点で実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０２３２】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン１００１は、図１７に示すように、送出手段としての送出装置１０００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３であり、さらに具体的に言えば、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。【０２３３】
送出装置１０００は、上述した送出装置８００（図１３参照）と同様に、送出通路８１１と、調節手段としての可変絞り弁８０８を有する。そしてさらに、送出装置１０００は、さらに第２防止手段としての逆止弁１００９を有する。【０２３４】
逆止弁１００９は、送出通路８１１に設けられ、循環経路２０の内部からエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部へのガスの流れを防止するものである。つまり、逆止弁１００９は、送出通路８１１において、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部側から循環経路２０の内部側へのガスの流れを許容する一方、循環経路２０の内部側からエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部側へのガスの流れを規制する。【０２３５】
この結果、この作動ガス循環型エンジン１００１は、例えば、図１８のタイムチャートに例示するように、時点ｔ１にて可変絞り弁８０８の絞り量を大きくし循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくすることで、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力とし、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路８１１を介して循環経路２０の内部に強制的に送り出しクランク室１０ｂの内部を減圧した後、時点ｔ２にて可変絞り弁８０８の絞り量を小さくし循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に大きくすることで、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に高い圧力に戻しても、逆止弁１００９が循環経路２０の内部からクランク室１０ｂの内部へのガスの逆流を防止することができるので、クランク室１０ｂの内部を減圧した状態で維持することができる。【０２３６】
このとき、作動ガス循環型エンジン１００１は、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくし循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくし循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力とした際に、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より上流側（排気側）の圧力が相対的に高い圧力となることで、燃焼室１０ａを挟んで吸気側と排気側との圧力差が大きくなりポンピングロスが増大し例えば燃費が悪化するおそれがある。【０２３７】
しかしながら、この作動ガス循環型エンジン１００１は、上述のように、逆止弁１００９が循環経路２０の内部からクランク室１０ｂの内部へのガスの逆流を防止しクランク室１０ｂの内部を減圧した状態で維持することができることで、例えば、図１８のタイムチャートに例示するように、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくしている期間、すなわち、ポンピングロスが増大する期間である時点ｔ１から時点ｔ２までの期間を相対的に短くすることができる。【０２３８】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１００１によれば、作動ガス循環型エンジン１００１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置１０００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２３９】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１００１によれば、作動ガス循環型エンジン１００１は、送出装置１０００の可変絞り弁８０８がこの可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の減圧領域の圧力をクランク室１０ｂの内部の圧力より低くなるように調節することで、循環経路２０の内部の可変絞り弁８０８より下流側の圧力とクランク室１０ｂの内部の圧力との圧力差により、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路８１１を介して循環経路２０の内部に強制的に送り出すことができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２４０】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１００１によれば、送出装置１０００は、送出通路８１１に設けられ、循環経路２０の内部からエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部へのガスの流れを防止する逆止弁１００９を有する。したがって、作動ガス循環型エンジン１００１は、逆止弁１００９が循環経路２０の内部からクランク室１０ｂの内部へのガスの逆流を防止しクランク室１０ｂの内部を減圧した状態で維持することができ、例えば、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくしている期間、すなわち、ポンピングロスが増大する期間を相対的に短くすることができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を確実に抑制した上で、燃費が悪化する期間を相対的に短くすることができ、燃費の悪化を抑制することができる。【０２４１】
なお、以上の説明では、第２防止手段は、逆止弁１００９であるものとして説明したが、これに限らず、例えば、送出制御部５３の制御に応じて送出通路８１１を開閉する開閉弁であってもよい。【０２４２】
（実施形態１１）
図１９は、本発明の実施形態１１に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図である。実施形態１１に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが、酸化剤供給手段による酸化剤の供給位置が実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０２４３】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン１１０１は、図１９に示すように、送出手段としての送出装置８００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３であり、さらに具体的に言えば、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。送出装置８００は、送出通路８１１と、調節手段としての可変絞り弁８０８を有する。【０２４４】
そして、本実施形態の酸化剤供給手段としての酸化剤供給装置３０は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して循環経路２０の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）に酸化剤としての酸素を供給する。【０２４５】
具体的には、酸化剤供給装置３０は、酸化剤噴射弁３２（図１３参照）にかえて酸化剤噴射弁１１３２を備える。本実施形態の酸化剤噴射弁１１３２は、酸化剤としての酸素を循環経路２０、ここでは吸気ポート１１ｂを介して燃焼室１０ａに供給する。酸化剤噴射弁１１３２は、酸素を吸気ポート１１ｂに噴射可能なようにシリンダヘッド１１に設けられる。つまり、本実施形態の酸化剤供給装置３０は、酸化剤噴射弁１１３２が酸素を吸気ポート１１ｂに噴射することで吸気ポート１１ｂを通る作動ガスと混ぜ合わせて燃焼室１０ａに送り込ませることができる。【０２４６】
そして、本実施形態の可変絞り弁８０８は、循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して循環経路２０の酸化剤噴射弁１１３２による酸素の噴射位置より上流側（排気側）に位置することとなる。【０２４７】
この作動ガス循環型エンジン１１０１は、上述したように、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくし循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくし循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力とした際に、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より上流側（排気側）の圧力が相対的に高い圧力となる。【０２４８】
このとき、この作動ガス循環型エンジン１１０１は、酸化剤供給装置３０の酸化剤噴射弁１１３２が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して循環経路２０の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）に酸素を供給することから、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくした際に循環経路２０内において相対的に低い圧力となる可変絞り弁８０８の下流側（吸気側）に酸素を供給することができるので、例えば、酸化剤噴射弁１１３２による酸素の噴射量の減少を防止することができ、酸化剤噴射弁１１３２による酸素の噴射圧を相対的に高くしなくても適正な量の酸素を噴射することができる。また、この作動ガス循環型エンジン１１０１は、相対的に高い圧力となる循環経路２０内の可変絞り弁８０８より上流側（排気側）には酸素を供給しないので、酸化剤噴射弁１１３２の酸素噴射の影響で循環経路２０内の可変絞り弁８０８より上流側（排気側）の圧力が過剰に上昇することを防止することができる。【０２４９】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１１０１によれば、作動ガス循環型エンジン１１０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置８００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２５０】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１１０１によれば、作動ガス循環型エンジン１１０１は、送出装置８００の可変絞り弁８０８がこの可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の減圧領域の圧力をクランク室１０ｂの内部の圧力より低くなるように調節することで、循環経路２０の内部の可変絞り弁８０８より下流側の圧力とクランク室１０ｂの内部の圧力との圧力差により、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路８１１を介して循環経路２０の内部に強制的に送り出すことができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２５１】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１１０１によれば、燃焼室１０ａを基準として循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して循環経路２０の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）に酸化剤としての酸素を供給する酸化剤供給装置３０を備える。したがって、作動ガス循環型エンジン１１０１は、酸化剤供給装置３０が循環経路２０を循環するガスの循環方向に対して循環経路２０の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）に酸素を供給することから、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくした際に循環経路２０内において相対的に低い圧力となる可変絞り弁８０８の下流側（吸気側）に酸素を供給することができるので、可変絞り弁８０８より上流側（排気側）の圧力が過剰に上昇することを防止することができ、また、例えば、酸化剤供給装置３０による酸素の供給圧を相対的に高くしなくても適正な量の酸素を供給することができる。【０２５２】
（実施形態１２）
図２０は、本発明の実施形態１２に係る作動ガス循環型エンジンの模式的な概略構成図、図２１は、本発明の実施形態１２に係る作動ガス循環型エンジンの制御を説明するフローチャートである。実施形態１２に係る作動ガス循環型エンジンは、実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンと略同様の構成であるが、所定の条件下でエンジン本体側減圧対象部の内部のガスを循環経路の内部に送り出す点で実施形態８に係る作動ガス循環型エンジンとは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。【０２５３】
本実施形態の作動ガス循環型エンジン１２０１は、図２０に示すように、送出手段としての送出装置８００を備える。ここで、本実施形態の減圧対象部２は、エンジン本体側減圧対象部３であり、さらに具体的に言えば、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂである。送出装置８００は、送出通路８１１と、調節手段としての可変絞り弁８０８を有する。【０２５４】
この作動ガス循環型エンジン１２０１は、上述したように、可変絞り弁８０８の絞り量を大きくし循環経路２０の吸気管１７の開度を相対的に小さくし循環経路２０内の可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の圧力を相対的に低い圧力とした際に、循環経路２０内の可変絞り弁８０８より上流側（排気側）の圧力が相対的に高い圧力となることで、燃焼室１０ａを挟んで吸気側と排気側との圧力差が大きくなりポンピングロスが増大し例えば燃費が悪化するおそれがある。【０２５５】
そこで、本実施形態の送出制御部５３は、ポンピングロスによる燃費の悪化の影響が少ない車両の減速時又は燃料カット時に送出装置８００の可変絞り弁８０８を作動し可変絞り弁８０８の下流側の圧力を減圧してエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す。ここで、上述の燃料カット時とは、燃料供給装置４０から燃焼室１０ａへの水素の供給を停止するいわゆるフューエルカット制御時であり、例えば、エンジン本体１０が補償している最高回転数をエンジン回転数がこえることを防止する際や車両の減速の際に燃焼室１０ａへの水素の供給を停止する制御である。ここで、本実施形態の電子制御装置５０は、車速センサ６８が電気的に接続されている。車速センサ６８は、作動ガス循環型エンジン１２０１を搭載する車両の車速を検出するものである。車速センサ６８は、検出信号を電子制御装置５０に送信する。そして、本実施形態の送出制御部５３は、車速センサ６８の検出結果や燃料カット情報などに基づいて、送出装置８００の可変絞り弁８０８を制御する。【０２５６】
この結果、この作動ガス循環型エンジン１２０１は、送出制御部５３が車両の減速時、燃料カット時に、送出装置８００の可変絞り弁８０８を作動し循環経路２０内の可変絞り弁８０８の下流側の圧力を減圧してエンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出すことから、ポンピングロスによる燃費の悪化を抑制することができ、また車両の減速時に可変絞り弁８０８の下流側の圧力を減圧することでポンピングロスの増大をエンジンブレーキに活用することもできるので、車両の制動性を向上することもできる。【０２５７】
次に、図２１のフローチャートを参照して本実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１２０１の制御を説明する。なお、この制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。【０２５８】
まず、電子制御装置５０の送出制御部５３は、現在のクランク室内圧力、現在の循環経路内圧力を取得し（Ｓ１２００）、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いか否かを判定する（Ｓ１２０２）。【０２５９】
送出制御部５３は、クランク室内圧力が第１所定圧力より高く、かつ、循環経路内圧力が第２所定圧力より低いと判定した場合（Ｓ１２０２：Ｙｅｓ）、車速センサ６８などの各種センサの検出信号、各部の制御信号などに基づいて、現在の車速や燃料カット情報を取得する（Ｓ１２０４）。【０２６０】
次に、送出制御部５３は、Ｓ１２０４で取得した車速や燃料カット情報に基づいて現在の運転状態が減速時又は燃料カット時であるか否かを判定する（Ｓ１２０６）。【０２６１】
送出制御部５３は、現在の運転状態が減速時又は燃料カット時であると判定した場合（Ｓ１２０６：Ｙｅｓ）、圧力上昇抑制制御をＯＮとし（Ｓ１２０８）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。【０２６２】
送出制御部５３は、Ｓ１２０２にてクランク室内圧力が第１所定圧力以下である、又は、循環経路内圧力が第２所定圧力以上であると判定した場合（Ｓ１２０２：Ｎｏ）、Ｓ１２０６にて現在の運転状態が減速時又は燃料カット時のいずれでもないと判定した場合、（Ｓ１２０６：Ｎｏ）、圧力上昇抑制制御をＯＦＦとし（Ｓ１２１０）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。【０２６３】
以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１２０１によれば、作動ガス循環型エンジン１２０１は、減圧対象部２の内部の圧力が予め設定される所定圧力よりも高い場合に、送出制御部５３が送出装置８００を作動し減圧対象部２の内部のガスを外部に強制的に送り出すことで、減圧対象部２の内部の圧力を減圧することができるので、減圧対象部２の内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２６４】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１２０１によれば、作動ガス循環型エンジン１２０１は、送出装置８００の可変絞り弁８０８がこの可変絞り弁８０８より下流側（吸気側）の減圧領域の圧力をクランク室１０ｂの内部の圧力より低くなるように調節することで、循環経路２０の内部の可変絞り弁８０８より下流側の圧力とクランク室１０ｂの内部の圧力との圧力差により、クランク室１０ｂの内部のガスを送出通路８１１を介して循環経路２０の内部に強制的に送り出すことができるので、エンジン本体側減圧対象部３をなすクランク室１０ｂの内部の過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２６５】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジン１２０１によれば、送出制御部５３は、燃焼室１０ａを有するエンジン本体１０を搭載した車両の減速時又は燃料供給装置４０から燃焼室１０ａへの燃料の供給を停止する燃料カット時に、送出装置８００の可変絞り弁８０８を作動しこの可変絞り弁８０８の下流側の圧力を減圧してエンジン本体側減圧対象部３であるクランク室１０ｂの内部のガスを循環経路２０の内部に送り出す。したがって、作動ガス循環型エンジン１２０１は、ポンピングロスによる燃費の悪化を抑制することができ、また車両の減速時に可変絞り弁８０８の下流側の圧力を減圧することでポンピングロスの増大をエンジンブレーキに活用することもできるので、車両の制動性を向上することもできる。【０２６６】
なお、上述した本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジンは、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本発明の実施形態に係る作動ガス循環型エンジンは、以上で説明した実施形態を複数組み合わせることで構成してもよい。【０２６７】
以上の説明では、作動ガス循環型エンジンは、燃料が燃焼室１０ａ内に直接噴射されるよう燃料噴射弁を設けるものとして説明したが、燃料噴射弁は、燃料を吸気ポート１１ｂに噴射させるべくシリンダヘッド１１に取り付けられてもよい。この場合であっても、本発明の作動ガス循環型エンジンは、過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２６８】
以上の説明では、作動ガス循環型エンジンは、酸化剤が吸気管１７又は吸気ポート１１ｂに噴射されるよう酸化剤噴射弁を設けるものとして説明したが、酸化剤噴射弁は、酸化剤を燃焼室１０ａ内に直接噴射させるべくシリンダヘッド１１に取り付けられてもよい。この場合であっても、本発明の作動ガス循環型エンジンは、過剰な圧力上昇を抑制することができる。【０２６９】
以上の説明では、作動ガス循環型エンジンは、燃料としての水素（Ｈ２）を拡散燃焼させるものとして例示したが、燃料に対して図示しない点火プラグで点火して、いわゆる、火花点火燃焼させる形態のものであってもよく、その燃料に対して点火プラグで点火して着火の補助を行い拡散燃焼させる形態のものであってもよい。つまり、以上で説明した本発明の作動ガス循環型エンジンは、燃焼形態の異なる作動ガス循環型エンジンに適用してもよく、この場合であっても、本発明の作動ガス循環型エンジンは、過剰な圧力上昇を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２７０】
以上のように、本発明に係る作動ガス循環型エンジンは、過剰な圧力上昇を抑制することができるものであり、排気ガス中に含まれる作動ガスを燃焼室の排気側から吸気側に循環させ再び燃焼室に供給可能な種々の作動ガス循環型エンジンに適用して好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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