(57)【要約】【課題】  燃焼室からシリンダとピストンとの間を通ってクランクケースに漏洩した水素が同クランクケース内に蓄積されることを回避すること。【解決手段】  水素エンジン１０は、燃焼室２１に水素、酸素及び作動ガスとしてのアルゴンからなるガスを供給し、このガスを圧縮させることにより水素を自着火させて燃焼させる。水素は水素噴射弁３５から燃焼室２１内に噴射される。酸素は酸素ガスミキサ５５を介してアルゴンガスと混合され燃焼室２１に供給される。排ガスに含まれる水蒸気は凝縮器６７により分離・排出される。凝縮器６７により水蒸気と分離されたアルゴンガスは、パージ条件が成立したとき、経路切替弁６８を介してクランクケース２２に供給される。クランクケース２２内に漏洩した水素は、このクランクケース２２に供給されたアルゴンガスによりクランクケースから排出される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復動するピストンにより燃焼室とクランクケースとが区画されるように構成され、同燃焼室に水素と酸素と作動ガスとしての不活性ガスとを供給して同水素を燃焼させるとともに、同燃焼室から排出された排ガス中の不活性ガスを同燃焼室に循環させる作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記燃焼室と前記クランクケースとを前記シリンダの外部にて接続する供給経路を備えるとともに、同供給経路を通して同燃焼室から排出された排ガス中の不活性ガスの少なくとも一部を同クランクケースに供給し、同クランクケースに供給された不活性ガスにより、同燃焼室から同クランクケース内に前記シリンダと前記ピストンとの間を通って漏洩した水素を同クランクケースから排出させるクランクケースパージ手段を備えた水素エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の作動ガス循環型水素エンジンにおいて、
前記クランクケースパージ手段は、
前記クランクケースと前記燃焼室とを前記シリンダの外部にて接続するリターン経路を含み、前記クランクケース内に漏洩した水素を前記クランクケースに供給された不活性ガスとともに同リターン経路を通して同燃焼室に再供給するように構成された水素エンジン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の作動ガス循環型水素エンジンにおいて、
前記作動ガスとしての不活性ガスが単原子ガスである水素エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に水素と酸素と不活性ガスとを供給して同水素を燃焼させるとともに、同燃焼室から排出された排ガス中の不活性ガスを同燃焼室に循環（再供給）する作動ガス循環型水素エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃焼室に空気と水素とを供給し、同供給した水素を燃焼させる水素エンジンが知られている。このような水素エンジンにおいては、空気中に窒素が存在することから、窒素酸化物が多く排出される恐れがある。これに対処するため、空気に代えて酸素ガスとアルゴンガスとを燃焼室に供給する水素エンジンが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。この水素エンジンにおいては、アルゴンガスが水素の燃焼により生じた熱による膨張体（即ち、作動ガス）として機能する。
【特許文献１】特開平１１−９３６８１号公報（請求項１、段落番号００２１乃至００２９、図１）
【０００３】
しかしながら、ピストン往復動型のエンジンにおいては、燃焼室からシリンダとピストンとの間を通ってクランクケースに漏洩した水素が同クランクケース内に蓄積され、例えば、この漏洩した水素によってクランクケース内のエンジン潤滑用オイルが劣化したり、水素脆化（水素の吸収によって金属材料が脆くなる現象）が発生してエンジン構成部材が劣化するという問題がある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の水素エンジンは、上記課題に対処するためになされたものであり、
シリンダ内を往復動するピストンにより燃焼室とクランクケースとが区画されるように構成され、同燃焼室に水素と酸素と作動ガスとしての不活性ガスとを供給して同水素を燃焼させるとともに、同燃焼室から排出された排ガス中の不活性ガスを同燃焼室に循環させる作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記燃焼室と前記クランクケースとを前記シリンダの外部にて接続する供給経路を備えるとともに、同供給経路を通して同燃焼室から排出された不活性ガスの少なくとも一部を同クランクケースに供給し、同クランクケースに供給された不活性ガスにより、同燃焼室から同クランクケース内に前記シリンダと前記ピストンとの間を通って漏洩した水素を同クランクケースから排出させるクランクケースパージ手段を備えている。
【０００５】
これによれば、燃焼室から排出された排ガス中の不活性ガスの少なくとも一部が、燃焼室とクランクケースとをシリンダの外部にて接続する供給経路を通してクランクケースに供給され、このクランクケースに供給された不活性ガスによりクランクケース内にシリンダとピストンとの間を通って漏洩した水素がクランクケースから排出される。従って、クランクケース内に水素が蓄積されないので、例えば、エンジン潤滑用オイルの劣化が回避され得、或いは、水素脆化によるエンジン構成部材の劣化を回避することができる。
【０００６】
この場合、
前記クランクケースパージ手段は、
前記クランクケースと前記燃焼室とを前記シリンダの外部にて接続するリターン経路を含み、前記クランクケース内に漏洩した水素を前記クランクケースに供給された不活性ガスとともに同リターン経路を通して同燃焼室に再供給するように構成されることが好ましい。
【０００７】
これによれば、クランクケース内に漏洩した水素は、リターン経路を通して再び燃焼室に供給されて燃焼される。従って、水素を大気中に放出することがなく、且つ、漏洩した水素を燃料として有効に利用することができる。
【０００８】
また、前記作動ガスとしての不活性ガスは化学的に不活性であり且つ比熱比が大きい単原子ガスであることが望ましい。これによれば、エンジンを効率良く運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明による作動ガス循環型水素エンジン（多気筒エンジン）を含むシステムの実施形態について図１を参照しながら説明する。このシステムは、作動ガス循環型水素エンジン１０、水素供給部４０、酸素供給部５０、作動ガス循環通路部６０及び電気制御装置７０を備えている。水素エンジン１０は、燃焼室に水素、酸素及び作動ガスとしてのアルゴンからなるガスを供給し、このガスを圧縮させることにより水素を自着火させて燃焼させる形式のエンジンである。なお、図１は、水素エンジン１０の特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００１０】
水素エンジン１０は、シリンダヘッド部が形成するシリンダヘッド１１と、シリンダブロック部が形成するシリンダ１２と、シリンダ１２内において往復運動するピストン１３と、クランク軸１４と、ピストン１３とクランク軸１４とを連結しピストン１３の往復運動をクランク軸１４の回転運動に変換するためのコネクティングロッド１５と、シリンダブロックに連接されたオイルパン１６とを備えるピストン往復動型エンジンである。ピストン１３の側面にはピストンリング１３ａが配設されている。
【００１１】
シリンダヘッド１１、シリンダ１２及びオイルパン１６から形成される空間は、ピストン１３により、ピストン１３の頂面側の燃焼室２１と、クランク軸１４を収容するクランクケース２２と、に区画されている。
【００１２】
シリンダヘッド１１には、燃焼室２１に連通した吸気ポート３１と、燃焼室２１に連通した排気ポート３２とが形成されている。吸気ポート３１には吸気ポート３１を開閉する吸気弁３３が配設され、排気ポート３２には排気ポート３２を開閉する排気弁３４が配設されている。更に、シリンダヘッド１１には、水素（水素ガス）を燃焼室２１内に直接噴射する水素噴射弁３５が配設されている。
【００１３】
水素供給部４０は、水素タンク（水素ガスタンク）４１、水素ガス通路４２、水素ガス圧レギュレータ４３、水素ガス流量計４４及びサージタンク４５を備えている。
【００１４】
水素タンク４１は燃料としての水素ガスを１０乃至７０ＭＰａの高圧状態にて貯蔵している。水素ガス通路４２は、水素タンク４１と水素噴射弁３５とを連通する通路（管）である。水素ガス通路４２には、水素タンク４１から水素噴射弁３５に向かう順に水素ガス圧レギュレータ４３、水素ガス流量計４４及びサージタンク４５が介装されている。
【００１５】
水素ガス圧レギュレータ４３は、周知のプレッシャレギュレータであり、水素ガス圧レギュレータ４３よりも下流（サージタンク４５側）における水素ガス通路４２内の圧力を一定圧力に調整するようになっている。水素ガス流量計４４は、水素ガス通路４２を流れる水素ガスの量（水素ガス流量）を計測し、同水素ガス流量を表す信号FH2を発生するようになっている。サージタンク４５は、水素ガス噴射時に水素ガス通路４２内に発生する脈動を低減するようになっている。
【００１６】
酸素供給部５０は、酸素タンク（酸素ガスタンク）５１、酸素ガス通路５２、酸素ガス圧レギュレータ５３、酸素ガス流量計５４及び酸素ガスミキサ５５を備えている。
【００１７】
酸素タンク５１は酸素ガスを所定の圧力にて貯蔵するタンクである。酸素ガス通路５２は、酸素タンク５１と酸素ガスミキサ５５とを連通する通路（管）である。酸素ガス通路５２には、酸素タンク５１から酸素ガスミキサ５５に向かう順に酸素ガス圧レギュレータ５３及び酸素ガス流量計５４が介装されている。
【００１８】
酸素ガス圧レギュレータ５３は、周知の調整圧可変型プレッシャレギュレータである。即ち、酸素ガス圧レギュレータ５３は、酸素ガス圧レギュレータ５３よりも下流（酸素ガスミキサ５５側）における酸素ガス通路５２内の圧力を指示信号に応じた目標調整圧力RO2tgtに調整できるようになっている。換言すると、酸素ガス圧レギュレータ５３は、指示信号に応答して酸素ガス通路５２を流れる酸素ガス量を制御することができるようになっている。
【００１９】
酸素ガス流量計５４は、酸素ガス通路５２を流れる酸素ガスの量（酸素ガス流量）を計測し、同酸素ガス流量FO2を表す信号を発生するようになっている。酸素ガスミキサ５５は、後述する作動ガス循環通路部６０の第６経路６６に介装されている。酸素ガスミキサ５５は、酸素ガス通路５２を介して供給された酸素と、第６経路６６を介して入口部に供給されるガスとを混合し、その混合したガスを出口部から排出するようになっている。
【００２０】
作動ガス循環通路部６０は、第１〜６経路（第１〜第６流路形成管）６１〜６６、凝縮器６７、経路切替弁６８及びアルゴンガス流量計６９を備えている。
【００２１】
第１経路６１は、排気ポート３２と凝縮器６７の入口部とを接続している。第２経路６２は凝縮器６７の出口部と経路切替弁６８の導入ポートとを接続している。第３経路６３は、経路切替弁６８の第１排出ポート６８ａとクランクケース２２（クランクケース２２の作動ガス供給口２２ａ）とを接続している。
【００２２】
第４経路６４は、クランクケース２２（クランクケース２２の作動ガス排出口２２ｂ）と合流部Ｇとを接続している。なお、クランクケース２２の作動ガス供給口２２ａと作動ガス排出口２２ｂとは、クランクケース２２を挟んで対向した位置に設けられている。第５経路６５は、経路切替弁６８の第２排出ポート６８ｂと合流部Ｇとを直接接続している。第６経路６６は、合流部Ｇと吸気ポート３１とを接続している。第６経路６６には、合流部Ｇから吸気ポート３１に向かう順にアルゴンガス流量計６９と酸素ガスミキサ５５とが介装されている。
【００２３】
凝縮器６７は、第１経路６１を介して燃焼室２１から排出された排ガスを、その入口部から導入し、その内部において冷却水Ｗにより冷却することにより、排ガスに含まれる水蒸気を凝縮液化するようになっている。これにより、凝縮器６７は、排ガスに含まれる水蒸気を非凝縮ガス（この場合、非凝縮ガスはアルゴンガスであり、場合により水素ガス及び／又は酸素ガスを含む。）と分離して水となし、その水を外部に排出するようになっている。更に、凝縮器６７は、前記分離した非凝縮ガスをその出口部から第２経路６２に供給するようになっている。
【００２４】
経路切替弁６８は、駆動信号に応答して図示しない弁体を駆動し、これにより、凝縮器６７から第２経路６２を介して導入ポートに導入された非凝縮ガスを第１排出ポート６８ａ及び第２排出ポート６８ｂの何れかから排出するようになっている。アルゴンガス流量計６９は、第６経路６６を流れるアルゴンガスの量（アルゴンガス流量）を計測し、同アルゴンガス流量FArを表す信号を発生するようになっている。
【００２５】
電気制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子装置である。電気制御装置７０には、水素ガス流量計４４、酸素ガス流量計５４、アルゴンガス流量計６９、アクセルペダル操作量センサ７１、エンジン回転速度センサ７２、酸素濃度センサ７３、水素濃度センサ７４及びサージタンク圧力センサ７５が接続されている。電気制御装置７０は、これらから各測定信号（検出信号）を入力するようになっている。
【００２６】
アクセルペダル操作量センサ７１は、アクセルペダルＡＰの操作量を検出し、同アクセルペダルＡＰの操作量を表す信号Accpを出力するようになっている。エンジン回転速度センサ７２は、クランク軸１４の回転速度に基づいてエンジン回転速度を表す信号ＮＥとクランク角度を表す信号とを発生するようになっている。
【００２７】
酸素濃度センサ７３及び水素濃度センサ７４は、第２経路６２（凝縮器６７の出口部と経路切替弁６８の導入ポートとの間）に配設されている。酸素濃度センサ７３は、配設部位（第２経路６２）を流れるガスの酸素濃度を検出し、酸素濃度を表す信号Voxを発生するようになっている。水素濃度センサ７４は、配設部位（第２経路６２）を流れるガスの水素濃度を検出し、水素濃度を表す信号VH2を発生するようになっている。サージタンク圧力センサ７５は、サージタンク４５内の水素ガスの圧力を検出し、サージタンク内の圧力（サージタンク圧力、即ち、噴射水素ガス圧力）Psgを表す信号を発生するようになっている。
【００２８】
更に、電気制御装置７０は、各気筒の水素噴射弁３５、酸素ガス圧レギュレータ５３及び経路切替弁６８と接続されていて、これらに指示信号又は駆動信号を送出するようになっている。
【００２９】
次に、上記のように構成された作動ガス循環型水素エンジンを含むシステムの作動について図２乃至図４を参照しながら説明する。
【００３０】
電気制御装置７０のＣＰＵは、エンジン１０のクランク角度が所定のクランク角度（例えば、各気筒の圧縮上死点前９０度）に一致する毎に図２にフローチャートにより示した噴射制御ルーチンを実行するようになっている。従って、エンジン１０のクランク角度が前記所定のクランク角度に一致すると、ＣＰＵはこのルーチンの処理をステップ２００から開始してステップ２０５に進み、要求水素量ＳＨ２を現時点にて検出されているアクセルペダル操作量Accp及び現時点にて検出されているエンジン回転速度ＮＥと関数ｆ１とに基づいて求める。関数ｆ１は、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度ＮＥにより定まる運転要求トルクに応じた要求水素量ＳＨ２を求めるための予め定められた関数（例えば、ルックアップテーブル）である。
【００３１】
次いで、ＣＰＵはステップ２１０に進み、上記要求水素量ＳＨ２、現時点で検出されているサージタンク圧力Psg及び現時点で検出されているエンジン回転速度ＮＥと、予め定められた関数ｆ２（例えば、ルックアップテーブル）と、に基づいて要求水素量ＳＨ２を水素噴射弁３５の開弁時間である水素噴射時間ＴＡＵに変換する。そして、ＣＰＵはステップ２１５に進んで水素噴射時間ＴＡＵの時間だけ圧縮上死点前９５度のクランク角度となっている気筒の水素噴射弁３５を開弁する駆動信号を水素噴射弁３５に送出し、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、要求されたトルクを発生するのに必要な量の水素が燃焼室２１内に供給される。
【００３２】
更に、ＣＰＵは、所定時間の経過毎に図３にフローチャートにより示したレギュレータ制御ルーチンを実行するようになっている。従って、ＣＰＵは、所定のタイミングになるとこのルーチンの処理をステップ３００から開始してステップ３０５に進み、現時点における要求水素量ＳＨ２の単位時間あたりの平均値ＳＨ２aveを算出する。この算出は、前述した図２のステップ２０５により求められる要求水素量ＳＨ２を単位時間に渡って積算することにより行われる。次いで、ＣＰＵはステップ３１０に進んで上記のようにして求められた平均値ＳＨ２aveと予め定められた関数ｆ３（例えば、ルックアップテーブル）とに基づいて目標酸素ガス流量FO2tgtを求める。
【００３３】
前述したように、エンジン１０は水素を燃料として燃焼させる。従って、水素の燃焼により水のみを生成するためには、水素２モルに対して酸素１モルを供給する必要がある。このため、関数ｆ３は、平均値ＳＨ２aveにより表される水素のモル数の半分のモル数の酸素（実際には、同半分のモル数の酸素量に余裕量を加えた量の酸素）が燃焼室２１に供給されるように、目標酸素ガス流量FO2tgtを決定するようになっている。
【００３４】
次いで、ＣＰＵはステップ３１５に進み、現時点にて検出されている酸素ガス流量FO2が上記目標酸素ガス流量FO2tgt以上であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵは、現時点にて検出されている酸素ガス流量FO2が上記目標酸素ガス流量FO2tgt以上であると判定したとき、ステップ３２０に進んで酸素ガス圧レギュレータ５３の目標調整圧力RO2tgtを正の一定値ａだけ減少させる。これにより、酸素ガスミキサ５５に供給される酸素ガス量が減少する。
【００３５】
一方、ＣＰＵは、ステップ３１５にて現時点にて検出されている酸素ガス流量FO2が上記目標酸素ガス流量FO2tgtより小さいと判定したとき、ステップ３２５に進んで酸素ガス圧レギュレータ５３の目標調整圧力RO2tgtを正の一定値ｂだけ増大させる。これにより、酸素ガスミキサ５５に供給される酸素ガス量が増大する。以上により、必要十分な量の酸素が酸素ガスミキサ５５を介して燃焼室２１に供給される。次いで、ＣＰＵはステップ３９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００３６】
更に、ＣＰＵは、所定時間の経過毎に図４にフローチャートにより示した切替弁制御ルーチンを実行するようになっている。先ず、以下の（１）〜（３）の総ての条件が成立している状態から説明を始める。
（１）前回のクランクケース２２のパージ実行終了時点から基準時間（例えば、３０分）が経過している。
（２）現時点では、クランクケース２２のパージは実行されていない。
（３）システムが正常である。
【００３７】
ＣＰＵは、所定のタイミングになるとこのルーチンの処理をステップ４００から開始し、ステップ４０５に進んでクランクケース２２をパージさせる条件（パージ条件）が成立しているか否かを判定する。本例におけるパージ条件は、前回のパージ実行終了時点から基準時間が経過したことである。
【００３８】
前述の仮定（１）に従えば、パージ条件は成立している。従って、ＣＰＵはステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０に進み、現時点がクランクケース２２のパージ実行中であって、且つ、その実行中のパージ開始時点からパージ継続基準時間ＴＰが経過しているか否かを判定する。
【００３９】
この場合、前述の仮定（２）に従えば、現時点にてクランクケース２２のパージは実行されていない。従って、ＣＰＵはステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４１５に進み、現時点で検出されている酸素濃度Voxが所定の閾値Voxthより小さいか否かを判定する。
【００４０】
ところで、システムに異常が発生していなければ、燃焼室２１には水素及び酸素が過不足なく（即ち、水素２モルと酸素略１モル）が供給され、水素が燃焼せしめられる。従って、排ガスには水素及び酸素が殆ど含まれていない。即ち、凝縮器６７を通過した非凝縮ガスには水素及び酸素が殆ど含まれておらず、アルゴンガスのみが含まれている。
【００４１】
従って、前述の仮定（３）に従えば、酸素濃度Voxは所定の閾値Voxthより小さいので、ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ４２０に進んで水素濃度VH2が所定の閾値VH2thより小さいか否かを判定する。この場合においても、水素濃度VH2は所定の閾値VH2thより小さいから、ＣＰＵはステップ４２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ４２５に進んでクランクケース２２のパージを開始する。具体的に述べると、ＣＰＵは経路切替弁６８に駆動信号を送出し、第２経路６２に接続されている導入ポートを第３経路６３に接続されている第１排出ポート６８ａに連通せしめる。その後、ＣＰＵはステップ４９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
【００４２】
この結果、凝縮器６７によって水蒸気と分離されたアルゴンガスを主成分とする不活性ガス（前記非凝縮ガス）はクランクケース２２の作動ガス供給口２２ａへと供給される。そして、クランクケース２２に供給された不活性ガスは、燃焼室２１からクランクケース２２内にシリンダ１２とピストン１３との間を通って漏洩した水素（及び酸素）とともにクランクケース２２の作動ガス排出口２２ｂから第４経路６４へと排出される。これにより、クランクケース２２内のパージが実行され、クランクケース２２内の水素ガス分圧（及び／又は酸素ガス分圧）が減少する。
【００４３】
この状態において、ＣＰＵが図４に示したルーチンをステップ４００から再び開始すると、前述の仮定（１）〜（３）が成立している限りステップ４２５を経由して本ルーチンを一旦終了する。なお、この場合、ＣＰＵはステップ４２５にて経路切替弁６８の導入ポートと第１排出ポート６８ａとを連通せしめる駆動信号を確認的に発生する。
【００４４】
更に、この状態が継続すると、パージ開始からパージ継続基準時間ＴＰが経過する。従って、ＣＰＵはステップ４１０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ４３０に進んでクランクケース２２のパージを停止する。具体的に述べると、ＣＰＵは経路切替弁６８に駆動信号を送出し、第２経路６２に接続されている導入ポートを第５経路６５に接続されている第２排出ポート６８ｂに連通せしめる。この結果、凝縮器６７から排出された不活性ガスは第５経路６５を通過する。従って、凝縮器６７から排出された不活性ガスは、クランクケース２２内を通過することなく（クランクケース２２をバイパスし）、第６経路６６に通流する。以上により、クランクケース２２の一回のパージが終了する。
【００４５】
一方、ステップ４２５の実行によりパージを開始した後に、システムに異常が発生して酸素濃度Voxが閾値Voxthより以上となるか、又は、システムに異常が発生して水素濃度VH2が閾値VH2th以上となると、ＣＰＵはステップ４１５又はステップ４２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４３０に進み、パージを直ちに停止する。
【００４６】
他方、パージ条件が成立していなければ、ＣＰＵはステップ４００に続くステップ４０５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ４３０に進む。但し、この場合においてパージが実行されていなければ、ＣＰＵはステップ４３０にて経路切替弁６８の導入ポートを第２排出ポート６８ｂに連通せしめる駆動信号を確認的に発生する。
【００４７】
更に、パージ条件が成立し、且つ、現時点がパージ実行中でないときであっても、システムに異常が発生して酸素濃度Voxが閾値Voxthより以上となっているか、又は、システムに異常が発生して水素濃度VH2が閾値VH2th以上となっていると、ＣＰＵはステップ４１５又はステップ４２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４３０に進み、クランクケース２２のパージを開始しない。なお、この場合にも、ＣＰＵはステップ４３０にて、経路切替弁６８の導入ポートを第２排出ポート６８ｂに連通せしめる駆動信号を確認的に発生する。
【００４８】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジン及びシステムは、化学的に不活性な不活性ガスのうち単原子ガスであるアルゴンガスを作動ガスとして使用し、同アルゴンガスをエンジン外部の循環経路（第１〜第６経路）を通して循環させている。アルゴンガスは比熱比が大きく、且つ、窒素原子を含まないので、この水素エンジンは効率良く運転され、且つ、窒素酸化物を排出しない。
【００４９】
更に、このエンジン及びシステムは、排ガス中に含まれるアルゴンガスの全部又は一部を、燃焼室２１とクランクケース２２とをシリンダ１２の外部にて接続する供給経路（排気ポート３２に接続された第１経路６１、凝縮器６７、第２経路６２、経路切替弁６８及び第３経路６３）を通してクランクケース２２に供給し、このクランクケース２２に供給した不活性ガスにより「クランクケース２２内にシリンダ１２とピストン１３との間を通って漏洩した水素を」クランクケース２２から排出するクランクケースパージ手段を備えている。
【００５０】
更に、クランクケースパージ手段は、クランクケース２２と燃焼室２１（吸気ポート３１）とをシリンダ１２の外部にて接続するリターン経路（第４経路６４、第６経路６６）を含み、クランクケース２２内に漏洩した水素をクランクケース２２に供給された不活性ガスとともに同リターン経路を通して燃焼室２１に再供給するように構成されている。
【００５１】
従って、クランクケース２２内に燃焼室２１から漏洩した水素ガスが蓄積することを回避することができる。この結果、クランクケース２２内の水素ガスがエンジン潤滑用オイルを劣化させたり、エンジンブロック等を脆化（水素脆化）させたりすることを回避することができる。また、水素ガスを大気中に放出することを回避することができる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記エンジン１０は圧縮により水素と酸素の混合ガスを自着火させていたが、燃焼室２１に点火プラグを配設して火花点火運転を行ってもよい。
【００５３】
更に、上記エンジン１０は、気筒内に水素ガスを直接噴射していたが、水素ガスを吸気ポート３１に噴射するように水素噴射弁３５を配置してもよい。また、上記実施形態においては、作動ガスとしてアルゴンガスが使用されていたが、不活性ガスであればアルゴン以外のガス（例えば、ＣＯ２等の３原子ガス、或いは、Ｈｅ等のアルゴン以外の単原子ガス）であってもよい。この場合、窒素原子を含まず、且つ、比熱比が高いガスが好ましく、その意味において単原子ガス、特に、アルゴンは最適な作動ガスである。
【００５４】
また、クランクケース２２内に水素が漏洩しやすい運転状態（例えば、高負荷運転状態）が所定時間継続したときを上記パージ条件として採用してもよい。加えて、上記実施形態においては、パージ実行中は凝縮器６７によって水蒸気と分離されたガス（即ち、循環作動ガスであるアルゴンガス）の総てをクランクケース２２内に供給していたが、そのガスの一部のみをクランクケース２２に供給し、残りのガスはクランクケース２２をバイパスさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンを含むシステムの概略図である。
【図２】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図３】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図４】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０…作動ガス循環型水素エンジン、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダ、１３…ピストン、１４…クランク軸、１５…コネクティングロッド、１６…オイルパン、２１…燃焼室、２２…クランクケース、２２ａ…作動ガス供給口、２２ｂ…作動ガス排出口、３１…吸気ポート、３２…排気ポート、３３…吸気弁、３４…排気弁、３５…水素噴射弁、４０…水素供給部、４１…水素タンク、４２…水素ガス通路、４３…水素ガス圧レギュレータ、４４…水素ガス流量計、４５…サージタンク、５０…酸素供給部、５１…酸素タンク、５２…酸素ガス通路、５３…酸素ガス圧レギュレータ、５４…酸素ガス流量計、５５…酸素ガスミキサ、６０…作動ガス循環通路部、６１〜６６…第１〜第６経路、６７…凝縮器、６８…経路切替弁、６８ａ…第１排出ポート、６８ｂ…第２排出ポート、６９…アルゴンガス流量計、７０…電気制御装置、７１…アクセルペダル操作量センサ、７２…エンジン回転速度センサ、７３…酸素濃度センサ、７４…水素濃度センサ、７５…サージタンク圧力センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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