(57)【要約】【課題】  エンジンの低温始動時に、水素噴射弁に対する氷結の影響を回避しつつ、安定したエンジンの始動性を確保し得るエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】  作動室内へ直接に気体水素を噴射する直噴式水素噴射弁と、吸気通路内に気体水素又はガソリンを供給する吸気通路用噴射弁とを備えた水素エンジンの制御装置において、エンジンの低温始動時に、直噴式水素噴射弁による水素の供給を禁止するとともに、吸気通路用噴射弁による気体水素若しくはガソリンの供給を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動室内へ直接に気体水素を噴射する直噴式水素噴射弁と、吸気通路内に気体水素又はガソリンを供給する吸気通路用噴射弁とを備えたエンジンの制御装置において、
上記エンジンの低温始動時に、上記直噴式水素噴射弁による水素の供給を禁止するとともに、上記吸気通路用噴射弁による気体水素若しくはガソリンの供給を行うようにしたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
上記直噴式水素噴射弁の温度が所定温度以上に上昇したと推定される場合に、燃料噴射弁を上記吸気通路用噴射弁から該直噴式水素噴射弁へ切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
上記エンジンの低温始動の開始時点又は完了時点から所定時間が経過した時点で、上記直噴式水素噴射弁の温度が所定温度以上に上昇したと推定されることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
上記エンジン温度が所定温度以上に上昇した時点で、上記直噴式水素噴射弁の温度が所定温度以上に上昇したと推定されることを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
上記吸気通路用噴射弁は、ガソリンを供給するためのガソリン噴射弁と、気体水素を供給するための水素噴射弁とから構成され、エンジン温度が所定温度以上であると判断される場合には、該水素噴射弁から気体水素を供給し、エンジン温度が所定温度未満であると判断される場合には、ガソリン噴射弁からガソリンを供給するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作動室内へ直接に気体水素を噴射する直噴式水素噴射弁と、吸気通路内に気体水素又はガソリンを供給する吸気通路用噴射弁とを備えたエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低公害化を目的として、例えば圧縮天然ガス，液化プロパンガス，圧縮水素等の気体燃料と利用するエンジンを搭載した車両の開発が進められている。かかる気体燃料を使用するエンジンにおいては、燃焼に伴い生じる水分又はもともと気体に含まれる水分が外気温の低下に伴い氷結し、それが気体燃料を噴射する噴射弁に付着して、その動作を妨げるという問題が発生し得る。かかる問題に対処して、例えば特開平１１−２６４３３４号公報には、低温始動時に、噴射弁に対する駆動電流の供給時間を長く設定し、それに伴う発熱作用により氷結を溶解させる方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６４３３４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、上記特許文献１に開示されるように、通電時間を長くした場合には、結果的に噴射量が増え、始動時の空燃比がオーバーリッチとなることから、エンジン動作にも弊害が生じるおそれがある。したがって、安定したエンジンの始動性を確保しつつ、噴射弁における氷結を解消することが切に望まれる。特に圧縮水素を燃料として利用するエンジンにおいては、気体水素の燃焼に伴い水分が発生することからも、これを実現することは非常に有意義である。
【０００５】
この発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、特に作動室内へ直接に気体水素を噴射する直噴式水素噴射弁と、吸気通路内に気体水素又はガソリンを供給する吸気通路用噴射弁とを備えたエンジンの低温始動時に、水素噴射弁に対する氷結の影響を回避しつつ、安定したエンジンの始動性を確保し得るエンジンの制御装置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】
【０００６】
本願の請求項１に係る発明は、作動室内へ直接に気体水素を噴射する直噴式水素噴射弁と、吸気通路内に気体水素又はガソリンを供給する吸気通路用噴射弁とを備えたエンジンの制御装置において、エンジンの低温始動時に、直噴式水素噴射弁による水素の供給を禁止するとともに、上記吸気通路用噴射弁による気体水素若しくはガソリンの供給を行うようにしたことを特徴としたものである。
【０００７】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記直噴式水素噴射弁の温度が所定温度以上に上昇したと推定される場合に、燃料噴射弁を上記吸気通路用噴射弁から該直噴式水素噴射弁へ切り替えるようにしたことを特徴としたものである。
【０００８】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、上記エンジンの低温始動の開始時点又は完了時点から所定時間が経過した時点で、上記直噴式水素噴射弁の温度が所定温度以上に上昇したと推定されることを特徴としたものである。
【０００９】
また、更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る発明において、上記エンジン温度が所定温度以上に上昇した時点で、上記直噴式水素噴射弁の温度が所定温度以上に上昇したと推定されることを特徴としたものである。
【００１０】
また、更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１〜５に係る発明のいずれか一において、上記吸気通路用噴射弁は、ガソリンを供給するためのガソリン噴射弁と、気体水素を供給するための水素噴射弁とから構成され、エンジン温度が所定温度以上であると判断される場合には、該水素噴射弁から気体水素を供給し、エンジン温度が所定温度未満であると判断される場合には、ガソリン噴射弁からガソリンを供給するようにしたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願の請求項１に係る発明によれば、エンジン停止後に気体水素の燃焼に伴い発生した水分が直噴式水素噴射弁の先端付近で氷結している可能性のある状態から再始動する場合に、吸気通路用噴射弁が用いられるため、直噴式水素噴射弁が氷結しても、その影響を回避して、良好なエンジン始動性を確保することができる。
【００１２】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、低温始動後、エンジン温度が上昇し、その温度上昇に伴い、直噴式水素噴射弁の温度が上昇して氷結が解消されたと推定される場合に、吸気通路用噴射弁から直噴式水素噴射弁への切替えが行われるため、高い空燃比制御精度を確保することができる。
【００１３】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、エンジンの低温始動の開始時点又は完了時点からの経過時間に基づき、直噴式水素噴射弁の温度を容易に推定することができる。
【００１４】
また、更に、本願の請求項４に係る発明によれば、エンジン温度に基づき、上記直噴式水素噴射弁の温度を容易に推定することができる。
【００１５】
また、更に、本願の請求項５に係る発明によれば、エンジン温度が所定温度未満である場合に、吸気通路用ガソリン噴射弁を用いてエンジン始動が実行されることにより、大幅に増大させられた駆動電流が吸気通路用水素噴射弁へ供給されることを防止し、エンジン始動時の電源電圧低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るロータリタイプの水素エンジンを概略的にあらわす図である。この水素エンジン１は、外形をなす構成として、トロコイド状の内周面を備えたロータハウジングＨ１と、ロータＲの平面方向に沿って広がるほぼ平面状のサイドハウジングＨ２とを有している。これらハウジングＨ１及びＨ２が組み合わせられ、その内部に形成された内部空間にロータＲが収納された状態で、ロータＲの周囲には、ロータハウジングＨ１の内周面とサイドハウジングＨ２とにより、３つの作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が規定される。各作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、偏心軸ＣのまわりにおけるロータＲの回転に伴い、拡大及び伸縮を繰り返し、ロータＲが１回転する間に、各作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３にて吸気行程，圧縮行程，膨張行程，排気行程からなる一連の行程が完了される。
【００１７】
ロータハウジングＨ１には、作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３内に気体水素を直接に噴射する気体水素噴射弁（以下、直噴式水素インジェクタという）Ｉ１と、作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３内に供給された燃料（気体水素又はガソリン）及びエアからなる混合気に点火するための点火プラグ７と、が設けられている。他方、サイドハウジングＨ２には、吸気通路２に連通する吸気ポート２ａが形成されるとともに、排気通路３に連通する排気ポート３ａが形成されている。
【００１８】
更に、本実施形態では、ロータハウジングＨ１に設けられる直噴式水素インジェクタＩ１に加えて、吸気通路２に取り付けられ、吸気通路２内にガソリンを噴射するガソリン噴射弁Ｉ２（以下、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２という）が設けられるとともに、その上流側には、同様に吸気通路２に取り付けられ、吸気通路２内に気体水素を噴射する水素インジェクタＩ３（以下、ポート噴射式水素インジェクタＩ３という）が設けられている。そして、水素エンジン１における作動室内への燃料供給が必要とされる場合には、エンジン回転数，水素又はガソリンの燃料残量等の各種状態に応じて、若しくは、ドライバの要求に応じて、直噴式水素インジェクタＩ１，ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２，ポート噴射式水素インジェクタＩ３の中から適正なものが選択される。
【００１９】
図２は、水素エンジン１及びそれに関連する構成を概念的にあらわす図である。この図から分かるように、直噴式水素インジェクタＩ１，ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２及びポート噴射式水素インジェクタＩ３には、それぞれ、電磁弁Ｖ１，Ｖ２及びＶ３が付属させられ、各インジェクタにおける燃料噴射は、各電磁弁の開閉動作に基づき制御される。なお、図２では、各インジェクタＩ１，Ｉ２，Ｉ３に対して、電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が別個に設けられるように示されるが、実際には、直噴式水素インジェクタＩ１の断面構造をあらわす図３Ａ及び３Ｂに示すように、電磁弁が各インジェクタ内部に組み込まれている。
【００２０】
また、図２に示すように、本実施形態では、水素エンジン１の本体に対して、エンジン１の冷却水の水温を検出するための水温センサ１８と、エンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ１９とが設けられている。また、吸気通路２には、吸気通路２内に流れる空気の温度を検出する吸気温センサ２１が設けられ、他方、排気通路３には、作動室内の空燃比を算出すべく酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ（所謂λセンサ）２２が設けられている。
【００２１】
更に、図２に示すように、エンジン本体をなすロータハウジングＨ１に設けられた直噴式水素インジェクタＩ１と、吸気通路２に取り付けられたポート噴射式水素インジェクタＩ３とは、水素供給管９を介して、気体水素を貯留する水素貯留タンク１４に接続されている。また、一方、吸気通路２に取り付けられたポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２は、ガソリン供給管１３を介して、ガソリン貯留タンク（不図示）に接続されている。水素貯留タンク１４の排出口には、水素貯留タンク１４から水素供給管９への水素排出を制御すべく開閉制御される停止弁１５が設けられている。更に、水素供給管９内には、直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３の各インジェクタに対する水素供給を制御するための遮断弁１６が設けられている。また、更に、水素供給管９内には、遮断弁１６と直噴式水素インジェクタＩ１との間に、水素貯留タンク１４内の水素残量を算出すべく水素供給管９内の残圧を検出するための圧力センサ１７が設けられている。
【００２２】
なお、特に図示しないが、水素エンジン１に関連する構成としては、吸気通路２内に設けられるエアクリーナ，吸入エア量を検出するエアフローセンサと、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に応じて開閉されてエアを絞るスロットル弁，該スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ，エアの流れを安定化させるサージタンク等、及び、排気通路３内に設けられる排気ガス浄化触媒，排気温センサ等、並びに、水素供給通路９又はガソリン供給通路１３内に設けられ、各種インジェクタへ供給される燃料の流量を検出する燃料流量計等、上記以外の構成が設けられる。
【００２３】
更に、図２に示すように、以上のような水素エンジン１及びそれに関連する構成を制御するコントロールユニット１０が設けられている。このコントロールユニット１０は、コンピュータからなる、水素エンジン１の総合的な制御装置であって、エアフローセンサによって検出される吸入エア量，水温センサ１８によって検出されるエンジン水温，スロットル開度センサやアイドルスイッチ（アクセルペダル全閉時にオンされるスイッチであるが、ここでは不図示）によって検出されるスロットル開度，エンジン回転数センサ１９によって検出されるエンジン回転数，排気温センサによって検出される排気温度，燃料流量計によって検出されるインジェクタへの燃料流量等の各種制御情報に基づいて、エンジン１の燃料噴射制御や点火時期調整制御などの各種制御を行うとともに、後で説明するインジェクタＩ１，Ｉ２，Ｉ３の駆動制御処理を行うようになっている。なお、このコントロールユニット１０は、その内部に、マイクロコンピュータ（不図示）を有しており、各インジェクタＩ１，Ｉ２，Ｉ３の駆動制御を含む各種制御を行うに際して実行される補正，演算，判定等の処理は、そのマイクロコンピュータによってなされる。
【００２４】
次に、コントロールユニット１０により駆動制御される直噴式水素インジェクタＩ１の構造について説明する。図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ、閉状態及び開状態にある直噴式水素インジェクタＩ１を示す縦断面説明図である。この水素インジェクタＩ１は、軸方向に沿って延びる気体通路４ａを備えたインジェクタ本体４と、該インジェクタ本体４の気体通路４ｃ内に設けられ、同じく軸方向に沿って延びる気体通路５ａを備えたニードルバルブ５とを有している。
【００２５】
インジェクタ本体４は、その一端側（図３Ａ及び３Ｂにおける上端側）で水素供給管９に連通する一方、その他端側（図３Ａ及び３Ｂにおける下端側）で噴射孔４ｂを構成しつつ水素エンジン１の内部空間に対向している。また、気体通路４ａ内に設けられるニードルバルブ５は、その一端側（図３Ａ及び３Ｂにおける上端側）で気体通路４ａの内周面に沿って摺動するように保持される一方、その他端側（図３Ａ及び３Ｂにおける下端側）で、シール部５ｂを構成するとともに、該シール部５ｂの上流側に、気体通路５ａから分岐しニードルバルブ５の側面で開口するように形成された複数の分岐通路５ｃを備えている。ニードルバルブ５のシール部５ｂに対応して、インジェクタ本体４の気体通路４ａ内には、噴射孔４ｂの上流側に弁座面４ｃが形成されている。ニードルバルブ５のシール部５ｂが弁座面４ｃに着座することで、インジェクタ本体４の噴射孔４ｂからの水素噴射が妨げられ、直噴式水素インジェクタＩ１から水素エンジン１の作動室内への水素供給が停止される。
【００２６】
また、ニードルバルブ５には、磁性体（不図示）が取り付けられる一方、インジェクタ本体４には、気体通路４ａの周囲に、ニードルバルブ５とともに電磁弁Ｖ１を構成するソレノイドコイル６が組み込まれている。かかる構成を備えることにより、直噴式水素インジェクタＩ１では、ソレノイドコイル６への駆動電流の供給に際して、ニードルバルブ５が、該インジェクタ本体４の気体通路４ｃに沿って上方へシフトさせられる。ニードルバルブ５の移動範囲内においては、駆動電流を大きくなるにつれ、ニードルバルブ５の上方へのシフト量が大きくなる。
【００２７】
すなわち、駆動電流がソレノイドコイル６に供給されていない状態では、ニードルバルブ５のシール部５ｂが、インジェクタ本体４の気体通路４ａ内に形成された弁座面４ｃに着座することで、電磁弁Ｖ１が閉じ（図３Ａ参照）、他方、駆動電流がソレノイドコイル６に供給されている状態では、ニードルバルブ５のシール部５ｂが弁座面４ｃから離間することで、電磁弁Ｖ２が開く（図３Ｂ参照）。電磁弁Ｖ２が開いた状態では、図３Ｂ中の破線の矢印で示すように、気体水素が、インジェクタ本体４の気体通路４ａ，ニードルバルブ５の気体通路５ａ，ニードルバルブ５の分岐通路５ｃ，インジェクタ本体４の気体通路４ａ，インジェクタ本体４の噴射孔４ｂの順に流れ、インジェクタ本体４の噴射孔４ｂから噴射されることとなる。
【００２８】
かかる構成を備えた直噴式水素インジェクタＩ１における気体水素の噴射タイミング及び噴射量は、マイクロコンピュータを含むコントロールユニット１０によって制御される。より詳しくは、コントロールユニット１０は、エアフローメータ，スロットルセンサ，圧力センサ１７，水温センサ１８及びエンジン回転数センサ１９等の各種センサから検出される信号に基づき、直噴式水素インジェクタＩ１へ出力するパルスのタイミング及びそのバルス幅、つまり、電磁弁Ｖ１の開弁タイミング及び開弁時間を算出するようにして、気体水素の噴射タイミング及び噴射量を制御する。
【００２９】
なお、ここでは、ロータハウジングＨ１に設けられた直噴式水素インジェクタＩ１を取り上げて説明したが、本実施形態では、吸気通路２に取り付けられるポート噴射式水素インジェクタＩ３としても、同じ構成を有するものが用いられている。
【００３０】
続いて、水素エンジン１において、前述した構造を備えた水素インジェクタ（直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３）がエンジン回転数センサ１９により検出されるエンジン回転数に応じて使い分けられ、また、その噴射タイミングが変更される、コントロールユニット１０による制御について説明する。図４は、各エンジン回転数に応じて採用される水素インジェクタ及びその噴射タイミングをあらわす説明図である。まず、低回転領域（８００〜２５００ｒｐｍ程度）では、直噴式水素インジェクタＩ１が採用され、圧縮行程での噴射が実行される。ここでは、吸気行程中に体積が大きい気体水素を供給すると、水素のボリュームでエアが吸気ポート２ａを介して作動室に十分に入らないという問題に対処して、吸気行程が済んだ後、圧縮行程時に、気体水素が供給され、燃料の充填効率の低下が抑制される。
【００３１】
また、中回転領域（２５００〜５０００ｒｐｍ程度）では、直噴式水素インジェクタＩ１が採用され、吸気行程での噴射が実行される。ここでは、気体水素とエアとが分離したまま点火が行われると、異常燃焼が生じるという問題に対処して、吸気行程の早い段階で直噴式水素インジェクタＩ１から気体水素が噴射され、ミキシング時間が確保されることで、気体水素とエアとのミキシング性が向上させられる。
【００３２】
最後に、高回転領域（５０００〜７０００ｒｐｍ程度）では、直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３が併用される。ここでは、気体水素とエアとのミキシング性を向上させるべく、ポート噴射式水素インジェクタＩ３が用いられ、予混合噴射が実行されると同時に、トルク低下を抑制すべく、直噴式水素インジェクタＩ１が用いられ、圧縮行程での噴射が実行される。一例として、水素供給量の割合は、ポート噴射式水素インジェクタＩ３からの供給量が８０％であり、直噴式水素インジェクタＩ１からの供給量が２０％である。
【００３３】
ところで、従来の直噴式水素インジェクタを備えたエンジンでは、気体水素の燃焼に伴い生じる水分が外気温の低下に伴い氷結し、該直噴式水素インジェクタに付着して、その動作を妨げるおそれがあったが、本実施形態では、基本的に、低温始動時には、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２及び水素インジェクタＩ３が用いられて、直噴式水素インジェクタＩ１に対する氷結の影響が回避される。
【００３４】
また、本実施形態では、低温始動開始から直噴式水素インジェクタＩ１の温度が所定温度以上に上昇したと推定される場合（例えば、低温始動開始から所定時間が経過した場合、又は、エンジン温度が所定温度以上に上昇した場合）には、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２及び水素インジェクタＩ３から直噴式水素インジェクタへの切替えが行われる。これにより、より高い空燃比制御精度が確保される。
【００３５】
更に、エンジン温度が所定温度以上である場合には、ポート噴射式水素インジェクタＩ３が用いられ、他方、エンジン温度が所定温度未満である場合には、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２が用いられる。これにより、極めて厳しい氷結状態に対処して大幅に増大させられた駆動電流のポート噴射式水素インジェクタＩ３への供給が防止され、エンジン始動時の電源電圧低下が抑制される。
【００３６】
以下、コンピュータユニット１０により実行される第１及び第２のインジェクタ駆動制御について、それぞれ、図５及び６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、第１及び第２のインジェクタ駆動制御の間では、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２又は水素インジェクタＩ３から直噴式水素インジェクタＩ１に切り替えられる条件について違いがある。
【００３７】
図５は、コントロールユニット１０により実行される第１のインジェクタ駆動制御処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、例えば図２に示す水素エンジン１に関連する構成により検出された各種信号が読み込まれ（＃１１）、それらの信号に基づき、水素エンジン１が始動されたか否か、すなわちイグニションがオフ状態からオンされたか否かが判断される（＃１２）。その結果、水素エンジン１が始動されたと判断された場合には、ステップ＃１３へ進み、他方、水素エンジン１が始動されていないと判断された場合には、ステップ＃１９へ進む。
【００３８】
ステップ＃１３では、吸気温度が０℃未満であるか否かが判断され、その結果、吸気温度が０℃未満でない、すなわち０℃以上であると判断された場合には、直噴式水素インジェクタＩ１の温度が氷結の可能性がない所定温度以上であるとして、直噴式水素インジェクタＩ１が駆動させられ（＃１８）、作動室内に気体水素が噴射される。以上で処理がリターンされる。また、一方、吸気温度が０℃未満であると判断された場合には、直噴式水素インジェクタＩ１の温度が所定温度未満であり、氷結の可能性があるとして、ステップ＃１４へ進む。
【００３９】
ステップ＃１４では、水素エンジン１の始動開始から所定時間が経過したか否かが判断され、その結果、所定時間が経過したと判断された場合には、氷結が既に解消されたとして、直噴式水素インジェクタＩ１が駆動させられ（＃１８）、作動室内に気体水素が噴射される。以上で処理がリターンされる。また、一方、所定時間が経過していないと判断された場合には、氷結の可能性があるとして、更に、ステップ＃１５へ進む。
【００４０】
ステップ＃１５では、吸気温度が−１０℃未満であるか否かが判断され、その結果、吸気温度が−１０℃未満であると判断された場合には、エンジン温度が所定温度未満であるとして、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２が駆動させられ（＃１６）、吸気通路２内にガソリンが噴射される。また、一方、吸気温度が−１０℃未満でない、すなわち−１０℃以上であると判断された場合には、エンジン温度が所定温度以上であるとして、ポート噴射式水素インジェクタＩ３が駆動させられ（＃１７）、吸気通路２内に気体水素が噴射される。ステップ＃１６及び＃１７の後、処理がリターンされる。
【００４１】
なお、ステップ＃１６及び＃１７に関連して、本実施形態では、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２と水素インジェクタＩ３との間に、同じ燃料の充填効率を達成する上で水素インジェクタＩ３の方がより大きな駆動電流の供給を要するという関係がある。これを考慮して、ステップ＃１５において、特にエンジン温度が所定温度未満であり、氷結が厳しいと判断される場合には、電源電圧の降下を抑制し、例えばエンジンスターター用の電圧等のエンジン始動時に電源電圧を要する他の構成への電圧を確保すべく、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２が駆動させられる。また、この場合には、作動室から吸気通路２への燃焼したガスの吹き返しに含まれる水分が氷結して、吸気通路２内の水素インジェクタについても氷結の可能性があるため、より確実なエンジン始動性を確保すべく、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２が駆動させられる。
【００４２】
また、ステップ＃１２で水素エンジン１の始動時でないと判断された場合に進むステップ＃１９では、圧力センサ１７（図２参照）により検出された水素残圧が０．５ＭＰａより大きいか否かが判断され、その結果、水素残圧が０．５ＭＰａより大きいと判断された場合には、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分にあるとして、先に図４を参照して説明したエンジン回転数に応じた直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３の切替えが行われる（＃２０）。また、一方、水素残圧が０．５ＭＰａ以下であると判断された場合には、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分でないとして、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２が駆動させられ（＃２１）、吸気通路２内にガソリンが噴射される。ステップ＃２０及び＃２１の後、処理がリターンされる。
【００４３】
かかる第１のインジェクタ駆動制御処理では、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２又は水素インジェクタＩ３から直噴式水素インジェクタＩ１への切替えが、始動開始時点から所定時間が経過した時点で行われる。
【００４４】
次に、図６は、コントロールユニット１０により実行される第２のインジェクタ駆動制御処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、例えば図２に示す水素エンジン１に関連する構成により検出された各種信号が読み込まれ（＃３１）、それらの信号に基づき、水素エンジン１が始動されたか否か、すなわちイグニションがオフ状態からオンされたか否かが判断される（＃３２）。その結果、水素エンジン１が始動されたと判断された場合には、ステップ＃３３へ進み、他方、水素エンジン１が始動されていないと判断された場合には、ステップ＃３９へ進む。
【００４５】
ステップ＃３３では、吸気温度が０℃未満であるか否かが判断され、その結果、吸気温度が０℃未満でない、すなわち０℃以上であると判断された場合には、直噴式水素インジェクタＩ１の温度が氷結の可能性がない所定温度以上であるとして、直噴式水素インジェクタＩ１が駆動させられ（＃３８）、作動室内に気体水素が噴射される。以上で処理がリターンされる。また、一方、吸気温度が０℃未満であると判断された場合には、直噴式水素インジェクタＩ１の温度が所定温度未満であり、氷結の可能性があるとして、ステップ＃３４へ進む。
【００４６】
ステップ＃３４では、吸気温度が−１０℃未満であるか否かが判断され、その結果、吸気温度が−１０℃未満であると判断された場合には、エンジン温度が所定温度未満であるとして、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２が駆動させられ（＃３５）、吸気通路２内にガソリンが噴射される。また、一方、吸気温度が−１０℃未満でない、すなわち−１０℃以上であると判断された場合には、エンジン温度が所定温度以上であるとして、ポート噴射式水素インジェクタＩ３が駆動させられ（＃３７）、吸気通路２内に気体水素が噴射される。ステップ＃３５又は＃３７の後、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２又は水素インジェクタＩ３が用いられる氷結対策が１度実行され、始動が完了したとして、フラグ（ＦＬＡＧ）が１に設定され、処理がリターンされる。
【００４７】
また、ステップ＃３２で水素エンジン１の始動時でないと判断された場合に進むステップ＃３９では、フラグが確認され、フラグが１であるか否か、すなわち、氷結対策が既に実行されたか否かが判断され、その結果、フラグが０であると判断された場合には、氷結の可能性がないとして、ステップ＃４２へ進み、他方、フラグが１であると判断された場合には、引き続き、フラグが１に設定された始動完了時点から所定時間が経過したか否かが判断される（＃４０）。
【００４８】
ステップ＃４０の結果、所定時間が経過したと判断された場合には、氷結が既に解消されたとして、ステップ＃４２へ進み、他方、所定時間が経過していないと判断された場合には、引き続き、前回のインジェクタ、つまり、ステップ＃３５又は＃３７で選択されたポート噴射式ガソリンインジェクタ又は水素インジェクタが継続されて駆動させられる（＃４１）。以上で処理がリターンされる。
【００４９】
ステップ＃４２では、圧力センサ１７（図２参照）により検出された水素残圧が０．５ＭＰａより大きいか否かが判断され、その結果、水素残圧が０．５ＭＰａより大きいと判断された場合には、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分にあるとして、先に図４を参照して説明したエンジン回転数に応じた直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３の切替えが行われる（＃４３）。また、一方、水素残圧が０．５ＭＰａ以下であると判断された場合には、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分でないとして、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２が駆動させられ（＃４４）、吸気通路２内にガソリンが噴射される。ステップ＃４３及び＃４４の後、処理がリターンされる。
【００５０】
かかる第２のインジェクタ駆動制御処理では、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２又は水素インジェクタＩ３から直噴式水素インジェクタＩ１への切替えが、始動完了時点から所定時間が経過した時点で行われる。
【００５１】
以上の説明から明らかなように、本願発明によれば、エンジン停止後、水素燃焼に伴い発生した水分が直噴式水素インジェクタＩ１の先端付近で氷結し、その状態で再始動する場合に、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２又は水素インジェクタＩ３によるガソリン又は水素の供給が行われるため、直噴式水素インジェクタＩ１が氷結しても、良好なエンジン始動性が確保される。
また、低温始動後、エンジン温度が上昇し、その温度上昇に伴い、直噴式水素インジェクタＩ１の温度が上昇して氷結が解消されたと推定される場合に、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２又は水素インジェクタＩ３から直噴式水素インジェクタＩ１への切替えが行われるため、高い空燃比制御精度を確保することができる。つまり、本実施形態では、水素走行時に、ＮＯｘを抑制すべく空燃比がリーン状態（λ＝２）になるように制御されるが、より高い空燃比制御精度を実現し得る直噴式インジェクタＩ１に切り替えられることで、空燃比をより精度良くリーン状態に維持することができる。
更に、エンジン温度が所定温度未満である場合に、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２を用いてエンジン始動が実行されることにより、大幅に増大させられた駆動電流が吸気通路用水素噴射弁へ供給されることを防止し、エンジン始動時の電源電圧低下を抑制することができる。
【００５２】
なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、図５及び６を参照して前述した第１及び第２のインジェクタ駆動制御処理では、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２又は水素インジェクタＩ３から直噴式水素インジェクタＩ１への切替えが始動完了時点と同時に行われてもよい。インジェクタの切替えに際しては、空燃比が変化し、これに伴う出力変化により、ドライバに対して違和感がもたらされることがあるが、始動完了時点で直噴式水素インジェクタＩ１への切替えが行われる場合には、かかる出力変化がエンジン始動時における一現象としてドライバに認識されることとなり、上記の違和感を解消することができる。
【００５３】
また、図５中のステップ＃１４及び図６中のステップ＃４０では、直噴式水素インジェクタＩ１の温度が所定温度以上に上昇したことを推定するために、それぞれ、始動開始時点及び始動完了時点から所定時間が経過したか否かが判断されたが、これに限定されることなく、エンジン水温が所定温度以上であるか否かが判断されてもよい。また、図５中のステップ＃１５及び図６中のステップ＃３４では、ポート噴射式水素インジェクタＩ３が氷結の可能性があることを推定するために、それぞれ、吸気温度に基づいて判断されたが、これに限定されることなく、エンジン水温に基づいて判断されてもよい。
【００５４】
更に、前述した実施形態では、水素エンジン１として、ロータリエンジンが取り上げられたが、これに限定されることはなく、本発明は、レシプロエンジンにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る水素エンジンの制御装置は、自動車等の車両を含み、作動室内へ直接に気体水素を噴射する直噴式水素インジェクタと、吸気通路内にガソリン又は気体水素を噴射するポート噴射式ガソリンインジェクタ又は水素インジェクタとを備えたエンジンが搭載されるものであれば、いかなるものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係る水素エンジンを概略的にあらわす図である。
【図２】上記水素エンジン及びそれに関連する構成を概念的にあらわす図である。
【図３Ａ】閉状態にある水素インジェクタを示す縦断面説明図である。
【図３Ｂ】開状態にある水素インジェクタを示す縦断面説明図である。
【図４】各エンジン回転数に応じて採用される水素インジェクタ及びその噴射タイミングをあらわす説明図である。
【図５】コントロールユニットにより実行される第１のインジェクタ駆動制御処理についてのフローチャートである。
【図６】コントロールユニットにより実行される第２のインジェクタ駆動制御処理についてのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１…エンジン本体，２…吸気通路，３…排気通路，４…インジェクタ本体，５…ニードルバルブ，６…ソレノイドコイル，７…点火プラグ，９…水素供給通路，１０…コントロールユニット，１３…ガソリン供給通路，１４…水素貯留タンク，１５…停止弁，１６…遮断弁，１７…圧力センサ，１８…水温センサ，１９…エンジン回転数センサ，２１…吸気温センサ，２２…酸素濃度センサ，Ｉ１…直噴式水素インジェクタ，Ｉ２…ポート噴射式ガソリンインジェクタ，Ｉ３…ポート噴射式水素インジェクタ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…電磁弁。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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