(57)【要約】【課題】水素エンジン１に水素燃料を供給する水素燃料供給装置において、その燃料供給手段１９，２０の経時劣化を早期に検出し、ＮＯｘ排出量が増大することを未然に防止する。【解決手段】劣化判定手段５４は、水素エンジン１の運転状態に応じて決定された目標燃料供給量Ｆｔに対し所定の追加量ΔＦを加えた劣化判定用供給量を設定し、燃料供給手段１９，２０に対し劣化判定用供給量に基づく水素燃料供給を実行させると共に、その水素燃料供給によってＮＯｘ排出量が所定の判定値以上となったときに燃料供給手段１９，２０が劣化していると判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素エンジンと、
上記水素エンジンの運転状態に応じて、該水素エンジンから排出されるＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となるように目標燃料供給量を決定する供給量決定手段と、
上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に基づいて、上記水素エンジンに水素燃料を供給する燃料供給手段と、
上記ＮＯｘ排出量を検出するＮＯｘ検出手段と、
所定の実行条件下において、上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づいて上記燃料供給手段の劣化判定を行う劣化判定手段と、を備え、
上記劣化判定手段は、上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に対し予め設定された追加量を加えた劣化判定用供給量を設定して、上記燃料供給手段に対し該劣化判定用供給量に基づく水素燃料供給を実行させると共に、その劣化判定用供給量に基づく水素燃料供給によって上記ＮＯｘ排出量が所定値以上となったときに、上記燃料供給手段が劣化していると判定する水素燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水素燃料供給装置において、
上記供給量決定手段は、上記劣化判定手段によって燃料供給手段が劣化していると判定された後は、上記エンジンの運転状態に応じて決定する目標燃料供給量を所定量だけ減少させる補正を行う水素燃料供給装置。
【請求項３】
水素エンジンと、
上記水素エンジンの運転状態に応じて、該水素エンジンから排出されるＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となるように目標燃料供給量を決定する供給量決定手段と、
上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に基づいて、上記水素エンジンに水素燃料を供給する燃料供給手段と、
上記ＮＯｘ排出量を検出するＮＯｘ検出手段と、
所定の実行条件下において、上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づいて上記燃料供給手段の劣化判定を行う劣化判定手段と、
上記ＮＯｘ排出量が所定の判定値以上となる基準燃料供給量を、上記水素エンジンの運転状態と対応づけて記憶する記憶手段と、を備え、
上記劣化判定手段は、
上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に対して所定の追加量を加えた劣化判定用供給量を設定して、上記燃料供給手段に対しその劣化判定用供給量に基づく燃料供給を実行させる増量供給を、上記追加量を所定の割合で増やしながら繰り返し行うと共に、
上記増量供給によってＮＯｘ排出量が上記判定値以上となった時点の劣化判定用供給量を、その時の運転状態に対応する基準燃料供給量から差し引いた補正値が所定値以上であるときに、上記燃料供給手段が劣化していると判定する水素燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水素燃料供給装置において、
上記供給量決定手段は、上記劣化判定手段によって燃料供給手段が劣化していると判定された後は、上記エンジンの運転状態に応じて決定する目標燃料供給量を上記補正値に基づいて補正する水素燃料供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素燃料供給装置において、
上記劣化判定手段は、上記水素エンジンが定常運転状態であるときに劣化判定を行う水素燃料供給装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素燃料供給装置において、
上記劣化判定手段による劣化判定の実行条件を学習補正する学習手段をさらに備え、
上記学習手段は、上記燃料供給手段の劣化が判定される頻度が少ないほど、劣化判定の実行頻度が少なくなるように上記実行条件を補正する水素燃料供給装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素燃料供給装置において、
第２の駆動源としてのモータと、該モータを制御するモータ制御手段と、をさらに備え、
上記モータ制御手段は、上記劣化判定手段によって劣化判定が実行されている最中に、上記劣化判定用供給量に基づいて上記モータのトルクを変動させ、そのモータトルクの変動によって上記劣化判定の実行に伴い変動するエンジンのトルク変動を相殺させる水素燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに水素燃料を供給する水素燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスや水素ガス等の気体燃料エンジンを搭載した自動車において、その燃料供給手段の構成要素の一つである燃料噴射弁の異常を検知する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、燃料噴射弁から燃料を噴射する際のレギュレータの燃料圧力の低下量に基づいて噴射口の閉塞を検出したり、燃料噴射弁に流れる電気信号に基づいて燃料噴射弁における電磁コイルの電気特性異常を検出したりしている。
【特許文献１】特開２００１−１８２６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃料供給手段の異常としては、上記特許文献１の装置がその検出対象している噴射口の閉塞や電磁コイル異常といった重大な異常（燃料供給手段の故障）の他にも、経時劣化が挙げられる。気体燃料エンジン、特に水素を燃料とする水素エンジンにおいては、燃料供給手段の経時劣化によって、ＮＯｘ排出特性が低下しやすいという問題がある。
【０００４】
すなわち、水素エンジンでは、燃費効率が最適となる空燃比が、ＮＯｘの発生点となる空燃比に近く、燃料供給手段の経時劣化、特にその燃料噴射弁の経時劣化によって実際に噴射される噴射量が目標燃料噴射量よりも増大する傾向にあるため、目標燃料噴射量と実際の燃料噴射量との間に誤差が生じたときにはＮＯｘ発生量が増大する虞がある。そのため、水素燃料の燃料供給手段には、目標燃料噴射量と実際の燃料噴射量との間に誤差が生じることを防止することが特に要求される。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水素エンジンに水素燃料を供給する水素燃料供給装置において、その燃料供給手段の経時劣化を早期に検出し、ＮＯｘ排出量が増大することを未然に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水素燃料供給装置は、水素エンジンと、上記水素エンジンの運転状態に応じて、該水素エンジンから排出されるＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となるように目標燃料供給量を決定する供給量決定手段と、上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に基づいて、上記水素エンジンに水素燃料を供給する燃料供給手段と、上記ＮＯｘ排出量を検出するＮＯｘ検出手段と、所定の実行条件下において、上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づいて上記燃料供給手段の劣化判定を行う劣化判定手段と、を備える。
【０００７】
そして、上記劣化判定手段は、上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に対し予め設定された追加量を加えた劣化判定用供給量を設定して、上記燃料供給手段に対し該劣化判定用供給量に基づく水素燃料供給を実行させると共に、その劣化判定用供給量に基づく水素燃料供給によって上記ＮＯｘ排出量が所定値以上となったときに、上記燃料供給手段が劣化していると判定する。
【０００８】
この構成によると、劣化判定手段は、目標燃料供給量に対して予め設定された追加量を加えた劣化判定用供給量の水素燃料を、燃料供給手段を通じて水素エンジンに供給する。つまり、水素燃料を目標燃料供給量よりも多くエンジンに供給するため、空燃比が変化してＮＯｘ排出量が増大することになる。
【０００９】
そうして上記劣化判定手段は、そのときのＮＯｘ排出量が所定値以上であるか否かを判断し、ＮＯｘ排出量が所定値以上であるときには上記燃料供給手段が劣化していると判定し、所定値よりも小さいときには上記燃料供給手段が劣化していないと判定する。
【００１０】
つまり、上記燃料供給手段が劣化しておらず目標燃料供給量と実際の燃料供給量との間に誤差が生じていないと仮定して、上記追加量を、上記ＮＯｘ排出量が所定値となる燃料供給量（基準供給量という）から目標燃料供給量を差し引いた量よりも小さく設定する。
【００１１】
そうすることで、上記燃料供給手段が劣化していないときには、目標燃料供給量に追加量を加えた劣化判定用供給量に基づいて水素燃料を供給しても、実際に供給される量は上記基準供給量よりも少ないため、ＮＯｘ排出量は所定値を超えない。
【００１２】
これに対し、上記燃料供給手段が劣化していて実際の燃料供給量が目標燃料供給量よりも多くなっているときには、劣化判定用供給量に基づいて水素燃料を供給したときに、実際に供給される量が上記基準供給量よりも多くなる場合がある。その結果、ＮＯｘ排出量は所定値を超えることになるため、燃料供給手段が劣化していると判定することが可能になる。
【００１３】
すなわち、本発明では、エンジンの運転状態に応じて設定される目標燃料供給量よりも増量して燃料の供給を行い、そのときのＮＯｘ排出量を検出することによって燃料供給手段の劣化を判定するため、実際の燃料供給量が目標燃料供給量に対して大きくずれてＮＯｘ排出量が増大してしまう前に、劣化判定が可能である。
【００１４】
ここで、上記供給量決定手段は、上記劣化判定手段によって燃料供給手段が劣化していると判定された後は、上記エンジンの運転状態に応じて決定する目標燃料供給量を所定量だけ減少させる補正を行う、とするのが好ましい。
【００１５】
経時劣化した燃料供給手段が、補正後の目標燃料供給量に基づいて燃料供給を行うことによって、実際の燃料供給量は上記補正後の目標燃料供給量よりも多くなるが、それは補正前の目標燃料供給量、換言すればＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となる燃料供給量に近くなる。すなわち、実際の燃料供給量と目標燃料供給量との誤差を考慮して、目標燃料供給量を予め少なく設定することにより、ＮＯｘ排出量が増大することが防止される。
【００１６】
本発明の他の水素燃料供給装置は、水素エンジンと、上記水素エンジンの運転状態に応じて、該水素エンジンから排出されるＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となるように目標燃料供給量を決定する供給量決定手段と、上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に基づいて、上記水素エンジンに水素燃料を供給する燃料供給手段と、上記ＮＯｘ排出量を検出するＮＯｘ検出手段と、所定の実行条件下において、上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づいて上記燃料供給手段の劣化判定を行う劣化判定手段と、上記ＮＯｘ排出量が所定の判定値以上となる基準燃料供給量を、上記水素エンジンの運転状態と対応づけて記憶する記憶手段と、を備える。
【００１７】
そして、上記劣化判定手段は、上記供給量決定手段によって決定された目標燃料供給量に対して所定の追加量を加えた劣化判定用供給量を設定して、上記燃料供給手段に対しその劣化判定用供給量に基づく燃料供給を実行させる増量供給を、上記追加量を所定の割合で増やしながら繰り返し行うと共に、上記増量供給によってＮＯｘ排出量が上記判定値以上となった時点の劣化判定用供給量を、その時の運転状態に対応する基準燃料供給量から差し引いた補正値が所定値以上であるときに、上記燃料供給手段が劣化していると判定する。
【００１８】
この構成によると、劣化判定手段は、目標燃料供給量に対して所定の増加割合で増える追加量を加えた劣化判定用供給量の水素燃料を、燃料供給手段を通じて水素エンジンに供給する。それによって、エンジンに供給される水素燃料の量は徐々に増大し、その水素燃料供給量の増大に伴いＮＯｘ排出量が次第に増大し、ＮＯｘ排出量が判定値以上となる。
【００１９】
そうして、劣化判定手段は、ＮＯｘ排出量が判定値以上となった時点の劣化判定用供給量を、その時の運転状態に対応する基準燃料供給量から差し引き、その差（補正値）が所定以上であるか否かを判断する。補正値が所定値以上であるときには燃料供給手段が劣化していると判定し、所定値よりも小さいときには上記燃料供給手段が劣化していないと判定する。
【００２０】
つまり、基準燃料供給量は、目標燃料供給量と実際の燃料供給量との間に誤差が生じていない状態においてＮＯｘ排出量が判定値となる燃料供給量であり、水素エンジンの運転状態に応じて変化する。
【００２１】
そして、劣化判定として、ＮＯｘ排出量が判定値となるまで燃料供給量（劣化判定用供給量）を増大させる。ここで、燃料供給手段が劣化しておらず、目標燃料供給量と実際の燃料供給量との間に誤差が生じていないときには、上記ＮＯｘ排出量が判定値となった時点の劣化判定用供給量と上記基準燃料供給量とは一致する。
【００２２】
これに対し、燃料供給手段が劣化していて、実際の燃料供給量が目標燃料供給量よりも多くなっているときには、ＮＯｘ排出量が判定値となった時点の劣化判定用供給量は、上記基準燃料供給量よりも少なくなる。従って、基準燃料供給量から劣化判定用供給量を差し引いた差が所定値以上であるか否かを判断することによって燃料供給手段が劣化しているか否かを判定することが可能になる。
【００２３】
すなわち、本発明では、エンジンの運転状態に応じて設定される目標燃料供給量よりも増量して燃料の供給を行い、そのときのＮＯｘ排出量を検出することによって燃料供給手段の劣化を判定するため、実際の燃料供給量が目標燃料供給量に対して大きくずれてＮＯｘ排出量が増大してしまう前に、劣化判定が可能である。
【００２４】
また、本発明では、劣化判定用供給量を徐々に増加させることによって、ＮＯｘ排出量が判定値となった時点の劣化判定用供給量を決定するため、その劣化判定用供給量と基準燃料供給量との差（つまり、補正値）によって、目標燃料供給量と実際の燃料供給量との間にどの程度の誤差があるか、が分かる。
【００２５】
ここで、上記供給量決定手段は、上記劣化判定手段によって燃料供給手段が劣化していると判定された後は、上記エンジンの運転状態に応じて決定する目標燃料供給量を上記補正値に基づいて補正する、とすることが好ましい。
【００２６】
上述したように、上記補正値によって、目標燃料供給量と実際の燃料供給量との間にどの程度の誤差があるか、が分かるため、その補正値に基づいて目標燃料供給量を補正することにより、実際の燃料供給量が、ＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となる燃料供給量に近くなり、ＮＯｘ排出量が増大することが防止される。すなわち、目標燃料供給量の補正の精度が高くなる。
【００２７】
上記劣化判定手段は、上記水素エンジンが定常運転状態であるときに劣化判定を行う、とすることが望ましい。
【００２８】
水素エンジンが定常運転状態であるときに劣化判定を行うことによって、ＮＯｘ排出量の変化が正確に検出され、燃料供給手段の劣化判定の精度が向上する。
【００２９】
上記水素燃料供給装置は、上記劣化判定手段による劣化判定の実行条件を学習補正する学習手段をさらに備え、上記学習手段は、上記燃料供給手段の劣化が判定される頻度が少ないほど、劣化判定の実行頻度が少なくなるように上記実行条件を補正する、としてもよい。
【００３０】
劣化判定手段による劣化判定の最中はＮＯｘ排出量が増大する。このため、劣化していると判定される頻度が少ないときには、劣化判定の実行頻度を下げることによって、劣化判定の実行に伴うＮＯｘ排出量の増大が抑制される。
【００３１】
上記水素燃料供給装置は、第２の駆動源としてのモータと、該モータを制御するモータ制御手段と、をさらに備え、上記モータ制御手段は、上記劣化判定手段によって劣化判定が実行されている最中に、上記劣化判定用供給量に基づいて上記モータのトルクを変動させ、そのモータトルクの変動によって上記劣化判定の実行に伴い変動するエンジンのトルク変動を相殺させる、としてもよい。
【００３２】
劣化判定手段による劣化判定の最中は空燃比を変動させるため、水素エンジンのトルクが変動し、それに起因してトルクショックが生じる場合がある。そこで、劣化判定の最中に、上記劣化判定用供給量に基づいて、第２の駆動源としてのモータのトルクを変動させる。モータトルクの変動によって上記劣化判定の実行に伴い変動するエンジンのトルク変動を相殺させることによってトルクショックが防止される。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明の水素燃料供給装置によると、エンジンの運転状態に応じて設定される目標燃料供給量よりも増量して燃料の供給を行い、そのときのＮＯｘ排出量を検出することによって燃料供給手段の劣化を判定するため、実際の燃料供給量が目標燃料供給量に対して大きくずれてＮＯｘ排出量が増大してしまう前に、燃料供給手段が劣化していることを判定することができる。
【００３４】
そうして、劣化が判定された後には目標燃料供給量の補正を行うことによって、燃料供給手段の劣化に起因する、実際の燃料供給量と目標燃料供給量との誤差が補償され、ＮＯｘ排出量が増大することが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る水素燃料供給装置が搭載される自動車の駆動系の構成を示している。この自動車は、駆動源としてエンジン１及びモータ２を備え、これらのエンジン１及びモータ２を組み合わせて走行を行うハイブリッド自動車（以下、ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicleとも言う）である。このハイブリッド自動車は、いわゆるシリーズ・パラレル方式のハイブリッド自動車であり、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１４は、動力分割機構４を通じてモータ２及びジェネレータ３に連結され、さらにモータ２は差動機構（デファレンシャルギヤ）６１を介して駆動輪６に連結される。そうして、このＨＥＶでは、上記エンジン１の発生する動力を、動力分割機構４によってジェネレータ３と駆動輪６（モータ２）とに適宜分割して伝達する。
【００３７】
上記エンジン１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ロータリーエンジンであり、トロコイド内周面を有する繭状のロータハウジング１１とサイドハウジング１２とに囲まれたロータ収容室（気筒）には概略三角形状のロータ１３が収容されていて、その外周側に３つの作動室が区画されている。このロータリーエンジン１はまた、２つのロータハウジング１１，１１を３つのサイドハウジング１２，１２，１２の間に挟み込むようにして一体化し、その間に形成される２つの気筒にそれぞれロータ１３，１３を収容した２ロータタイプのものである。
【００３８】
上記各ロータ１３は、サイドハウジング１２を貫通するクランクシャフト１４に対して、遊星回転運動をするように支持されており、各ロータ１３は、外周の３つの頂部にそれぞれ配設されたシール部が各々ロータハウジング１１のトロコイド内周面に当接した状態で上記クランクシャフト１４の偏心輪１４ａの周りを自転しながら、該クランクシャフト１４の軸心Ｘの周りに公転する。そして、ロータ１３が１回転する間に、該ロータ１３の各頂部間にそれぞれ形成された作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ１３を介してクランクシャフト１４から出力される。
【００３９】
上記サイドハウジング１２には、吸気行程にある作動室に連通するように吸気ポート１５が形成され、同様に、排気行程にある作動室に連通するように排気ポート１６が形成されている。
【００４０】
上記ロータハウジング１１には、その短軸近傍に２つの点火プラグ１７，１８が取り付けられていると共に、その長軸近傍には、筒内に燃料を直接噴射する、電子制御式の燃料噴射弁１９，１９（インジェクタ）が２つ取り付けられている。つまり、１気筒につき２つの点火プラグ１７，１８と２つのインジェクタ１９，１９とが設けられている。
【００４１】
このロータリーエンジン１の燃料は、水素燃料とされており、上記各インジェクタ１９は、図１に示すように、水素燃料タンク２０に接続されている。そうして、このタンク２０から供給された水素燃料が各インジェクタ１９によって各気筒内に噴射される。燃料供給手段は、この各インジェクタ１９と水素燃料タンク２０とを含む。
【００４２】
上記ロータリーエンジン１のクランクシャフト１４は、動力分割機構４を介して２つのモータ・ジェネレータ２，３に連結されている。これらのモータ・ジェネレータ２，３は共に、状況に応じて電動機と発電機との間で機能が切り替わるようになっているが、通常の走行状況では、符号２のモータ・ジェネレータは、エンジンの補助動力を発生する電動機としての機能を主に担い、符号３のモータ・ジェネレータは、エンジン１の動力によって発電を行う発電機としての役割を主に担っている。そこで、以下の説明では、モータ・ジェネレータ２をモータと呼び、モータ・ジェネレータ３をジェネレータと呼ぶ。
【００４３】
上記モータ２及びジェネレータ３は、三相同期モータとして構成されており、図示は省略するが、巻線を有するステータと、永久磁石を有するロータとを備えている。上記巻線は、いわゆる集中巻及び分布巻のいずれであってもよい。
【００４４】
上記動力分割機構４は、サンギヤ、リングギヤ、及びプラネタリキャリアを有する遊星歯車であり、上記サンギヤはジェネレータ３に、リングギヤはモータ２に、プラネタリキャリアはロータリーエンジン１に、それぞれ接続されている。
【００４５】
上記ロータリーエンジン１の吸気ポート１５に連通する吸気通路２１には、スロットルモータ２３によって駆動されて、通路の断面積を調節するスロットル弁２２が配設されている。上記スロットルモータ２３は、後述する制御コンピュータ５によって駆動制御される。
【００４６】
また、上記ロータリーエンジン１の排気ポート１６に連通する排気通路２４には、排気ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ２７が設けられている。
【００４７】
一方、上記モータ２及びジェネレータ３は、インバータ２５を介してバッテリ２６に接続されている。
【００４８】
ＨＥＶにはその制御装置として制御コンピュータ５が搭載されている。この制御コンピュータ５には、上記ＮＯｘセンサ２７、及びその他の各種センサ２８の出力信号が入力されるようになっており、制御コンピュータ５は、それらの出力信号に基づいて走行状態を判定すると共に、その走行状態に応じてロータリーエンジン１、モータ２及びジェネレータ３の制御を行う。すなわち、走行状態に応じて各気筒の燃料噴射量や点火時期の制御を行うことによってロータリーエンジン１の制御を行うと共に、インバータ２５の制御によってモータ２とバッテリ２６との間に流れる電流、及びジェネレータ３とバッテリ２６との間に流れる電流を調整して、モータ２の出力や回転速度、及びジェネレータ３の発電量や回転速度を制御する。
【００４９】
具体的に、発進時や低速走行時のように駆動輪６の回転が低速かつ高負荷となってロータリーエンジン１の作動効率が低下する領域では、ロータリーエンジン１の作動を停止させて、モータ２の動力のみによって駆動輪６を駆動する。一方、通常走行時には、ロータリーエンジン１が作動されてその動力が動力分割機構４を介して駆動輪６に伝達されると共に、その動力は動力分割機構４を介してジェネレータ３にも伝達され発電が行われる。そして、ジェネレータ３が発電した電力をモータ２に給電して、そのモータ２をロータリーエンジン１の補助動力として使用する。この通常走行時における走行状態に応じて、ジェネレータ３の発電量を減少させてモータ２による動力補助を低下又は中止させたり、ジェネレータ３の発電量を増大させてモータ２による動力補助を向上させたりする。
【００５０】
このように、本ＨＥＶでは、ロータリーエンジン１とモータ２との二つの動力源の分担を状況に応じて適宜制御することによって、ロータリーエンジン１を常に効率のよい運転領域で運転するようにしている。
【００５１】
尚、上記制御コンピュータ５には、バッテリ２６の充電量に関する信号が入力され、制御コンピュータ５は、バッテリ２６の充電量が十分でない場合等には、ロータリーエンジン１の作動を停止させる領域であっても、ロータリーエンジン１を作動させるようにする。
【００５２】
ここで、本ＨＥＶは、エンジン１が水素燃料であるため、燃料供給手段１９，２０、特にインジェクタ１９の経時劣化によってＮＯｘ排出量が増大する虞がある。つまり、図５に示すように、燃費効率が最適となる空燃比（空気過剰率λ）が、ＮＯｘの発生点となる空燃比に近く、インジェクタ１９の経時劣化によって実際に噴射される噴射量が目標燃料噴射量よりも増大して、目標燃料噴射量と実際の燃料噴射量との間に誤差が生じたときにはＮＯｘ発生量が増大する虞がある。
【００５３】
そこで、上記制御コンピュータ５は、上述したＨＥＶの基本制御に加えて、上記燃料供給手段１９，２０の劣化を判定するために、劣化判定処理を実行する。
【００５４】
次に、上記制御コンピュータ５が実行する、劣化判定処理について図を参照しながら説明する。図３は、上記の劣化判定の実行に係る制御コンピュータ５の構成を示していて、制御コンピュータ５は、各種センサ２８の検出信号に基づいてロータリーエンジン１及びモータ２それぞれの目標トルクを設定する目標トルク設定手段５１と、設定された目標エンジントルクに基づいて、ＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となるように目標燃料噴射量を設定すると共に、その目標燃料噴射量に基づいてインジェクタ１９による燃料噴射量の制御を行うエンジン制御手段（供給量決定手段）５２と、設定された目標モータトルクに基づいてインバータ２５の制御により、モータ２を制御するモータ制御手段５３と、を含む。ここで、上記エンジン制御手段５２は、エンジン水温毎に設定されている燃料噴射量マップ５７（図６参照）を有している。
【００５５】
上記制御コンピュータ５はさらに、所定の実行条件下において、上記ＮＯｘセンサ２７の検出値に基づいて上記燃料供給手段１９，２０の劣化判定を行う劣化判定手段５４を含み、この劣化判定手段５４は、劣化判定の実行条件を学習補正する学習手段５５と、後述するように劣化判定用燃料噴射量を算出するための追加量ΔＦをエンジンの運転状態に対応づけて記憶している記憶手段とを含む。
【００５６】
次に、上記制御コンピュータ５による劣化判定について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５７】
ステップＳ１１では、劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定し、条件が成立したのＹＥＳのときにはステップＳ１２に移行する一方、条件が成立していないのＮＯのときには劣化判定を行わずに他のＨＥＶ制御に移行する。
【００５８】
ここで、劣化判定の実行条件には、ロータリーエンジン１が定常運転状態であること、及び劣化判定の実行時期であること、が含まれる。この実行時期は、例えば走行距離に基づいて設定され、例えば前回の劣化判定の実行時点から、予め設定した走行距離以上走行した時に劣化判定の実行時期であると判定するようにすればよい。
【００５９】
上記ステップＳ１２では、目標トルク設定手段５１が、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて目標エンジントルクＴｅを設定し、続くステップＳ１３で、エンジン制御手段５２が、上記ステップＳ１２で設定した目標エンジントルクＴｅに対応する目標燃料噴射量Ｆｔを設定する。この目標燃料噴射量Ｆｔは、エンジン水温毎に設けられている燃料噴射量マップ５７に基づいて設定される。燃料噴射量マップ５７は、例えば図６に示すように、目標エンジントルクＴｅが大きくなるほど、目標燃料噴射量Ｆｔが大きくなるようにされている。
【００６０】
続く、ステップＳ１４では、劣化判定手段５４が、追加量ΔＦを設定する。この追加料ΔＦは固定値であり、後述するように、燃料供給手段１９，２０が劣化していない状態において、目標燃料噴射量Ｆｔに追加量ΔＦを加えた劣化判定用燃料噴射量でもって水素燃料を噴射したときに、ＮＯｘ排出量が判定値αを超えないような値に設定される。すなわち、図５に示すように、追加量ΔＦは、ＮＯｘ排出量が判定値αとなる燃料噴射量（基準燃料噴射量Ｆ’という）から目標燃料供給量Ｆｔを差し引いた量よりも小さく設定する（ΔＦ＜Ｆ’−Ｆｔ）。
【００６１】
そうして、ステップＳ１５では、エンジン制御手段５２が、目標燃料噴射量Ｆｔに追加量ΔＦを加えた劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ）の水素燃料を、インジェクタ１９から噴射させ、所定の点火タイミングでロータリーエンジン１の点火制御を行う（ステップＳ１６）。このときに目標燃料噴射量Ｆｔよりも増量して燃料を噴射させることによりエンジントルクが変動することから、ステップＳ１７では、モータ制御手段５３が、そのエンジントルクの変動を相殺するように、劣化判定用燃料噴射量Ｆｔ＋ΔＦに基づいてモータトルクＴｍを変動させる。そうして、走行中のトルクショックの発生を防止する。
【００６２】
続くステップＳ１８では、劣化判定手段５４が、ＮＯｘセンサ２７の検出値に基づいてＮＯｘ排出量を計測し、その排出量ＮＯｘが予め設定した判定値αを超えているか否かを判定する（ステップＳ１９）。超えていないときは、インジェクタ１９は劣化していないとして他のＨＥＶ制御に移行する一方、超えているときはインジェクタ１９は劣化しているとしてステップＳ１１０に移行する。
【００６３】
ステップＳ１１０では、上記燃料噴射量マップ５７を、目標燃料噴射量Ｆｔが所定値（微量）だけ低下するように、補正する（図６の矢印参照）。また、劣化判定カウントを１だけカウントアップして、ステップＳ１１１に移行し、劣化判定が所定回数（例えば１０回）実行されたか否かを判定する。所定回数実行されたのＹＥＳのときには他のＨＥＶ制御に移行する。一方、所定回数実行されていないのＮＯのときにはステップＳ１２に戻り、上記ステップＳ１２〜Ｓ１１０を繰り返す。このときにステップＳ１３では、補正された燃料噴射量マップ５７に基づいて目標燃料噴射量Ｆｔを設定すると共に、ステップＳ１５では、その補正後のマップ５７に基づいて設定された目標燃料噴射量Ｆｔに追加量ΔＦを加えた劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ）でもって、インジェクタ１９から水素燃料が噴射される。
【００６４】
そうして、ステップＳ１９においてＮＯｘ排出量が判定値αを超えない状態となるか、又はステップＳ１１１で所定回数の劣化判定が終了するか、になるまで劣化判定及び燃料噴射量マップ５７の補正が繰り返される。
【００６５】
上記の劣化判定フローが終了すれば、学習手段５５は、ステップＳ１１０においてカウントされた劣化判定カウント値に基づいて、インジェクタ１９が劣化していると判定される頻度に応じて、その頻度が低いときには、劣化判定の実行頻度が少なくなるように、劣化判定の実行条件を補正する。上記学習手段５５は、例えば上記劣化判定カウント値（Ｃ）を、実行時期として設定されている走行距離（Ｄ）で除した値（Ｃ／Ｄ）が所定値よりも小さいときには、劣化していると判定される頻度が低いとして、上記実行時期として設定する走行距離を所定距離だけ増やす、としてもよい。
【００６６】
従って、実施形態１においては、ロータリーエンジン１の運転状態に応じて設定される目標燃料噴射量Ｆｔよりも増量して水素燃料を噴射し、そのときのＮＯｘ排出量を検出することによってインジェクタ１９の劣化を判定するため、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｆｔに対して大きくずれてＮＯｘ排出量が増大してしまう前に、インジェクタ１９が劣化していることを判定することが可能である。
【００６７】
つまり、インジェクタ１９が劣化しておらず、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｆｔに対してずれていないときには、目標燃料噴射量Ｆｔに所定の追加量ΔＦを加えた劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ）に基づいて水素燃料を噴射しても、実際に噴射される量はＮＯｘ排出量が判定値αを超える燃料噴射量（基準燃料噴射量Ｆ’）よりも少ないため、ＮＯｘ排出量は判定値αを超えない（図５参照）。
【００６８】
これに対し、上記インジェクタ１９が劣化していて実際の燃料供給量が目標燃料供給量Ｆｔよりも多くなっているときには、劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ）に基づいて水素燃料を噴射したときに、実際に噴射される量が上記基準燃料噴射量Ｆ’よりも多くなってＮＯｘ排出量が判定値αを超えることになるため、インジェクタ１９が劣化していると判定することが可能になるのである。
【００６９】
そうして、インジェクタ１９が劣化していると判定されたときには、燃料噴射量マップ５７を所定量だけ減少させる補正を行うことによって、その補正後のマップ５７に基づいて設定した目標燃料供給量Ｆｔでもって燃料噴射を行ったときには、実際の燃料供給量と目標燃料噴射量Ｆｔとの誤差が小さくなる。上記の劣化判定フローでは、劣化判定を所定回数繰り返して行い、劣化していると判定される毎に燃料噴射量マップ５７の補正を行うことから、一連の劣化判定が終了したときには、実際の燃料供給量と目標燃料噴射量Ｆｔとの誤差が無くなるか、又は極めて小さくなる。その結果、燃料供給手段１９，２０が劣化していても、ＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比とすることが実現する。すなわち、ＮＯｘ排出量が増大することを防止することができる。
【００７０】
また、上記の劣化判定は、ロータリーエンジン１が定常運転状態であるときに実行されるため、ＮＯｘ排出量の変化を正確に検出することができ、燃料供給手段１９，２０の劣化判定の精度が向上する。
【００７１】
また、劣化判定の最中はＮＯｘ排出量が増大することになるが、劣化が判定される頻度が少ないときには、学習手段５５によって劣化判定の実行頻度が下がるため、劣化判定の実行に伴うＮＯｘ排出量の増大を抑制することができる。
【００７２】
また、劣化判定の最中は空燃比を変動させるため、ロータリーエンジン１のトルクが変動し、それに起因してトルクショックが生じる場合があるが、劣化判定の最中には、上記劣化判定用供給量に基づいてモータ２のトルクを変動させるため、エンジン１のトルク変動を相殺させて、トルクショックを防止することができる。
【００７３】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る、制御コンピュータ５による劣化判定のフローチャートである。尚、実施形態２におけるハード構成は実施形態１と同じであるため、その説明は省略する（図１〜３参照）。
【００７４】
実施形態２は、劣化判定用燃料噴射量を所定の割合で増加させながら、ＮＯｘ排出量が判定値αを超えるまで、その劣化判定用燃料噴射量に基づく燃料噴射を繰り返す点が、実施形態１とは異なる。そのため、実施形態２では、劣化判定手段５４の記憶手段５６に、追加量設定マップ（図９参照）と、ＮＯｘ排出量が判定値α以上となる燃料噴射量（基準燃料噴射量Ｆ’）とが、エンジン１の運転状態に対応づけて記憶されている。
【００７５】
次に、上記制御コンピュータ５による劣化判定について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７６】
ステップＳ２１では、劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定し、条件が成立したのＹＥＳのときにはステップＳ２２に移行する一方、条件が成立していないのＮＯのときには劣化判定を行わずに他のＨＥＶ制御に移行する。
【００７７】
ここでの劣化判定の実行条件は、実施形態１と同様に、ロータリーエンジン１が定常運転状態であること、及び劣化判定の実行時期であること、が含まれる。
【００７８】
上記ステップＳ２２では、目標トルク設定手段５１が、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて目標エンジントルクＴｅを設定し、続くステップＳ２３で、エンジン制御手段５２が、上記ステップＳ１２で設定した目標エンジントルクＴｅに対応する目標燃料噴射量Ｆｔを設定する。この目標燃料噴射量Ｆｔは、エンジン水温毎に設けられている燃料噴射量マップ５７に基づいて設定される。燃料噴射量マップ５７は、例えば図１１に示すように、目標エンジントルクＴｅが大きくなるほど、目標燃料噴射量Ｆｔが大きくなるようにされている。
【００７９】
続く、ステップＳ２４では、後述する劣化判定を所定回数実行したか否かを判定し、実行していないのＮＯのときにはステップＳ２５に移行し、実行しているのＹＥＳのときには他のＨＥＶ制御に移行する。
【００８０】
上記ステップＳ２５では反復カウンタｎをリセットし、ステップＳ２６で反復カウンタｎをインクリメントする。そうしてステップＳ２７で、劣化判定手段５４は、予め設定された追加量設定マップ（図９参照）に基づいて追加量ΔＦ（ｎ）を設定する。この追加量設定マップは、追加量ΔＦ（ｎ）が反復カウンタｎの増加に対して単調に増加するように設定されていて、反復カウンタｎの最大値ｎmaxにおける追加量ΔＦ（ｎmax）を、目標燃料噴射量Ｆｔに加えた劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ（ｎmax））に基づいて水素燃料を噴射したときに、ＮＯｘ排出量が判定値αを超えるように設定される。すなわち、追加量ΔＦ（ｎ）は、その最大値ΔＦ（ｎmax）がＮＯｘ排出量が判定値αとなる燃料噴射量（基準噴射量Ｆ’という）から目標燃料供給量Ｆｔを差し引いた量よりも大きくなるように単調増加する（ΔＦ（ｎmax）＞Ｆ’−Ｆｔ）。
【００８１】
そうして、ステップＳ２８では、エンジン制御手段５２が、目標燃料噴射量Ｆｔに追加量ΔＦ（ｎ）を加えた劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ（ｎ））に基づいて、水素燃料をインジェクタ１９から噴射させ、所定の点火タイミングでロータリーエンジン１の点火制御を行う（ステップＳ２９）。このときに目標燃料噴射量Ｆｔよりも増量して燃料を噴射させることによりエンジントルクが変動することから、ステップＳ２１０では、モータ制御手段５３が、そのエンジントルクの変動を相殺するように、劣化判定用燃料噴射量Ｆｔ＋ΔＦ（ｎ）に基づいてモータトルクを変動させる。つまり、図１０に示すように、燃料噴射量Ｆは、劣化判定の開始から時間の経過（反復カウンタｎの増加）に伴い増大し、それによってエンジントルクＴｅも時間の経過に伴い徐々に増大することから、モータトルクＴｍは、時間の経過に伴い徐々に減少するようにする。そうして、走行中のトルクショックの発生を防止する。
【００８２】
続くステップＳ２１１では、劣化判定手段５４が、ＮＯｘセンサ２７の検出値に基づいてＮＯｘ排出量を計測し、その排出量ＮＯｘが予め設定した判定値αを超えているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。超えていないときは、ステップＳ２１７に移行する一方、超えている時はステップＳ２１３に移行する。
【００８３】
ステップＳ２１７では、反復カウンタｎが予め設定した最大値ｎmaxに達したか否かを判定し、達したときにはステップＳ２４に戻り、達していないときにはステップＳ２６に戻る。
【００８４】
そうしてステップＳ２６に戻ったときには、反復カウンタｎがインクリメントされ、ステップＳ２７において追加量ΔＦ（ｎ）が新たに設定される。そうして、その新たに設定された追加量ΔＦ（ｎ）に基づいて劣化判定用燃料噴射量が再設定され、その劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ（ｎ））に基づいて、インジェクタ１９から水素燃料が噴射される（ステップＳ２８）。
【００８５】
このようにして、図８に示すように、ステップＳ２１２においてＮＯｘ排出量が判定値αを超えるまで、劣化判定用燃料噴射量を、Ｆｔ＋ΔＦ（１）からＦｔ＋ΔＦ（ｎ）に徐々に増量しながら燃料噴射を繰り返す。
【００８６】
そうして、ＮＯｘ排出量が判定値αを超えて上記ステップＳ２１２からステップＳ２１３に移行したときには、そのときのエンジン１の運転状態に対応する基準燃料噴射量Ｆ’を、記憶手段５６から読み込む。そして、ステップＳ２１４で、補正値Ｆ１を算出する。つまり、Ｆ１＝Ｆ’−（Ｆｔ＋ΔＦ（ｎ））により補正値Ｆ１を算出する。ここでΔＦ（ｎ）は、ＮＯｘ排出量が判定値αを超えた時点における追加量ΔＦ（ｎ）である。
【００８７】
続くステップＳ２１５では、その補正値Ｆ１が所定値βを超えているか否かを判定し、超えていないのＮＯのときには、インジェクタ１９が劣化していないとしてステップＳ２４に戻り、超えているのＹＥＳのときには、インジェクタ１９が劣化しているとしてステップＳ２１６において、その補正値Ｆ１に基づいて燃料噴射量マップ５７を補正する。これは、図１１に示すように、燃料噴射量マップ５７の値を補正値Ｆ１だけ下げる（Ｆｔ→Ｆｔ−Ｆ１、図１１の矢印参照）。そうして、他のＨＥＶ制御に移行する。尚、燃料噴射量マップ５７の補正方法は補正値Ｆ１を減算することに限らず、実際の燃料噴射量に対する補正値Ｆ１の割合に応じて補正してもよい。例えばＦｔ→Ｆｔ×（１−Ｆ１／Ｆ’）としてもよい。
【００８８】
尚、上記フローにおいてステップＳ２１７又はステップＳ２１５からステップＳ２４に戻った場合は、上述した一連の劣化判定を所定回数実行したか否かを判定し、所定回数（例えば２，３回）実行していないときには、ステップＳ２５に移行して劣化判定を再度行う。これは、劣化していないと判定された場合でも、ＮＯｘセンサ２７の検出精度を考慮して劣化判定を再度行うようにするためである。
【００８９】
また、劣化判定フローが終了すれば、学習手段５５は、燃料噴射量マップ５７の値が補正されたか否かに応じて、補正されていないときには、劣化判定の実行頻度が低下するように、劣化判定の実行条件を学習補正する。上記学習手段５５は、例えば上記実行時期として設定する走行距離を所定距離だけ増やす、としてもよい。
【００９０】
従って、実施形態２においても、ロータリーエンジン１の運転状態に応じて設定される目標燃料噴射量Ｆｔよりも増量して水素燃料を噴射し、そのときのＮＯｘ排出量を検出することによってインジェクタ１９の劣化を判定するため、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｆｔに対して大きくずれてＮＯｘ排出量が増大してしまう前に、インジェクタ１９が劣化していることを判定することが可能である。
【００９１】
また実施形態２では、その劣化判定の際に、劣化判定用燃料噴射量（Ｆｔ＋ΔＦ（ｎ））を徐々に増加させることによって、ＮＯｘ排出量が判定値αとなった時点の劣化判定用燃料噴射量を決定するため、その劣化判定用燃料噴射量と基準燃料供給量Ｆ’との差によって、目標燃料供給量Ｆｔと実際の燃料供給量との間にどの程度の誤差（つまり補正値Ｆ１）があるか、が分かる。そのため、その補正値Ｆ１に基づいて燃料噴射量マップ５７を補正することによって、インジェクタ１９から噴射される実際の燃料噴射量が、ＮＯｘ排出量が０近傍でかつ燃費効率が最適点近傍である空燃比となる燃料噴射量に近くなり、ＮＯｘ排出量が増大することが防止される。すなわち、燃料噴射量マップ５７の補正の精度が向上する。
【００９２】
また、実施形態１と同様に、上記の劣化判定を、ロータリーエンジン１が定常運転状態であるときに実行することによって、ＮＯｘ排出量の変化を正確に検出することができ、インジェクタ１９の劣化判定の精度が向上する。また、劣化が判定される頻度が少ないときには、学習手段５５によって劣化判定の実行頻度が下がるため、劣化判定の実行に伴うＮＯｘ排出量の増大を抑制することができる。また、劣化判定の最中には、上記劣化判定用供給量に基づいてモータ２のトルクを変動させるため（図１０参照）、エンジン１のトルク変動を相殺させて、トルクショックを防止することができる。
【００９３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のようにしてもよい。つまり、上記実施形態では、エンジンを、水素ロータリーエンジン１としたが、エンジンはレシプロエンジンであってもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、本発明の水素供給装置をＨＥＶに搭載していたが、本発明は、ＨＥＶに限らず、水素エンジンを搭載した自動車全般に適用可能である。さらに、ＨＥＶは、シリーズ・パラレル方式に限らず、シリーズ方式であってもよいし、パラレル方式であってもよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、燃料供給手段１９，２０が劣化していると判定されたときに燃料噴射量マップ５７を補正しているが、マップの補正は行わずに、目標燃料噴射量を設定する際にその目標燃料噴射量を減少させる補正を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上説明したように、本発明は、水素燃料の供給手段の劣化に起因するＮＯｘ排出量の増加を未然に防止する点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係る水素燃料供給装置を示すブロック図である。
【図２】（ａ）水素ロータリーエンジンの概略縦断面図、（ｂ）水素ロータリーエンジンの概略横断面図である。
【図３】本発明の劣化判定の実行に係る制御コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態１に係る制御コンピュータによる制御のフローチャートである。
【図５】空気過剰率に対する燃費及びＮＯｘ排出量の関係を示す図であり、実施形態１の劣化判定における水素燃料の増量手順を示す図である。
【図６】実施形態１に係る燃料噴射量マップの補正の一例である。
【図７】実施形態２に係る制御コンピュータによる制御のフローチャートである。
【図８】空気過剰率に対する燃費及びＮＯｘ排出量の関係を示す図であり、実施形態２の劣化判定における水素燃料の増量手順を示す図である。
【図９】追加量設定マップの一例である。
【図１０】劣化判定中における燃料噴射量、エンジントルク、モータトルクの変動の一例である。
【図１１】実施形態２に係る燃料噴射量マップの補正の一例である。
【符号の説明】
【００９８】
１    ロータリーエンジン（水素エンジン）
１９  インジェクタ（燃料供給手段）
２    モータ
２０  水素燃料タンク（燃料供給手段）
２７  ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出手段）
５２  エンジン制御手段（供給量決定手段）
５３  モータ制御手段
５４  劣化判定手段
５５  学習手段
５６  記憶手段
【図１】
2006250056.tif 000003
【図２】
2006250056.tif 000004
【図３】
2006250056.tif 000005
【図４】
2006250056.tif 000006
【図５】
2006250056.tif 000007
【図６】
2006250056.tif 000008
【図７】
2006250056.tif 000009
【図８】
2006250056.tif 000010
【図９】
2006250056.tif 000011
【図１０】
2006250056.tif 000012
【図１１】
2006250056.tif 000013