(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された、気体燃料エンジンの制御装置であって、
エンジンの燃料としての気体燃料を貯留する燃料タンクと、
上記燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
上記燃料タンク内の温度を検出する温度検出手段と、
上記エンジンの作動を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記圧力検出手段による上記燃料タンク内の圧力が所定圧以下でかつ上記温度検出手段による上記燃料タンク内の温度が所定温度以下になるという条件が成立したときに、上記エンジンの排気熱を増大させる排気熱増大制御を実行することで、上記燃料タンクの近傍を通る排気流により該燃料タンクを加温するように構成され、
上記燃料タンクを加熱する電気ヒータを更に備え、
上記排気熱増大制御は、上記エンジンの出力を増大させる制御であり、
更に上記制御手段は、上記電気ヒータの作動を制御する電気ヒータ制御部と、上記エンジンにより駆動されて発電する発電機の作動を制御する発電機制御部とを含み、
上記電気ヒータ制御部は、上記排気熱増大制御の実行時に上記電気ヒータを作動させるように構成され、
上記発電機制御部は、上記排気熱増大制御による上記エンジンの出力の増大により、上記発電機による発電電力を、少なくとも上記電気ヒータの消費電力分だけ増大させるように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の気体燃料エンジンの制御装置において、
上記車両は、上記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機による発電電力を充電するバッテリと、該バッテリの放電電力で駆動可能な車両駆動用の駆動モータとを有していて、上記バッテリの放電電力によって走行するバッテリ走行モードと、上記エンジンを運転して該エンジンの出力によって上記バッテリを充電しながら走行する充電走行モードとを有するハイブリッド車両であり、
上記バッテリの残存容量を検出するバッテリ残存容量検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記バッテリ走行モード時に、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されるバッテリの残存容量が第１所定値よりも低くなったときには、上記充電走行モードに切り換える一方、上記充電走行モード時に、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されるバッテリの残存容量が、上記第１所定値よりも高い値に設定された第２所定値よりも高くなったときに、上記バッテリ走行モードに切り換える走行モード切換制御部を含むとともに、上記充電走行モード時に上記排気熱増大制御を実行するように構成され、
上記電気ヒータ制御部は、上記排気熱増大制御の実行時に上記電気ヒータを作動させることに加えて、上記バッテリ走行モードにおいて、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されるバッテリの残存容量が、上記第１所定値よりも高い値でかつ上記第２所定値よりも低い値に設定された第３所定値よりも低くなったときでかつ上記条件の成立時に、上記電気ヒータを作動させるように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項３】
車両に搭載された、気体燃料エンジンの制御装置であって、
エンジンの燃料としての気体燃料を貯留する燃料タンクと、
上記燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
上記燃料タンク内の温度を検出する温度検出手段と、
上記エンジンの作動を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記圧力検出手段による上記燃料タンク内の圧力が所定圧以下でかつ上記温度検出手段による上記燃料タンク内の温度が所定温度以下になるという条件が成立したときに、上記エンジンの排気熱を増大させる排気熱増大制御を実行することで、上記燃料タンクの近傍を通る排気流により該燃料タンクを加温するように構成され、
上記車両は、上記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機による発電電力を充電するバッテリと、該バッテリの放電電力で駆動可能な車両駆動用の駆動モータとを有するハイブリッド車両であり、
上記排気熱増大制御は、上記エンジンの出力を増大させる制御であり、
上記制御手段は、上記発電機による発電電力の上記バッテリへの充電を制御する充電制御部を含み、
上記充電制御部は、上記排気熱増大制御による上記エンジンの出力の増大により増大した、上記発電機による発電電力の該増大分を、上記バッテリに充電させるように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の気体燃料エンジンの制御装置において、
上記車両は、上記駆動モータが、上記バッテリの放電電力及び上記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動されるシリーズハイブリッド車両であり、
上記エンジンは、上記気体燃料として、単位体積当たりの発熱量が互いに異なる第１燃料及び第２燃料を使用するものであり、
上記燃料タンクは、上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、上記第２燃料を貯留する第２燃料用タンクとを含み、
上記圧力検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の圧力をそれぞれ検出するように構成され、
上記温度検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の温度をそれぞれ検出するように構成され、
上記制御手段は、上記第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第１燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第１燃料用タンクを加温するとともに、上記第２燃料用タンクの圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第２燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第２燃料用タンクを加温するように構成され、
更に上記制御手段は、上記エンジンを所定回転数で運転するエンジン定常運転時に、上記第１及び第２燃料を所定の比率でもって上記エンジンに供給するとともに、上記排気熱増大制御の実行時には、上記エンジンを上記所定回転数で運転しながら、上記所定の比率に対して、上記発熱量が高い方の燃料の供給割合を高くするように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の気体燃料エンジンの制御装置において、
上記車両は、上記駆動モータが、上記バッテリの放電電力及び上記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動されるシリーズハイブリッド車両であり、
上記エンジンは、上記気体燃料として、第１燃料及び第２燃料を使用するものであり、
上記燃料タンクは、上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、上記第２燃料を貯留する第２燃料用タンクとを含み、
上記圧力検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の圧力をそれぞれ検出するように構成され、
上記温度検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の温度をそれぞれ検出するように構成され、
上記第１燃料及び第２燃料の残量をそれぞれ検出する残量検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第１燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第１燃料用タンクを加温するとともに、上記第２燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第２燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第２燃料用タンクを加温するように構成され、
更に上記制御手段は、上記エンジンを所定回転数で運転するエンジン定常運転時に、上記第１及び第２燃料を所定の比率でもって上記エンジンに供給しかつ上記エンジンの燃焼室内の燃焼空燃比を所定空燃比にするとともに、上記排気熱増大制御の実行時には、上記エンジンを上記所定回転数で運転しながら、上記残量検出手段により検出される残量が多い方の燃料の供給量を、上記エンジン定常運転時よりも増量するように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項３記載の気体燃料エンジンの制御装置において、
上記車両は、上記駆動モータが、上記バッテリの放電電力及び上記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動されるシリーズハイブリッド車両であり、
上記エンジンは、上記気体燃料として、第１燃料と、該第１燃料に対して、着火性が低くかつ単位体積当たりの発熱量が高い第２燃料とを使用するものであり、
上記燃料タンクは、上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、上記第２燃料を貯留する第２燃料用タンクとを含み、
上記圧力検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の圧力をそれぞれ検出するように構成され、
上記温度検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の温度をそれぞれ検出するように構成され、
上記制御手段は、上記第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときに、上記排気熱増大制御を実行することで、該第１燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第１燃料用タンクを加温するように構成され、
更に上記制御手段は、上記エンジンを所定回転数で運転するエンジン定常運転時に、上記第１及び第２燃料を所定の比率でもって上記エンジンに供給するとともに、上記排気熱増大制御の実行時には、上記エンジンを上記所定回転数で運転しながら、上記所定の比率に対して上記第２燃料の供給割合を高くするように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の気体燃料エンジンの制御装置において、
上記エンジンは、上記排気流が流れる排気経路として、上記燃料タンクの近傍を通る近接経路と、該近接経路よりも該燃料タンクから離れた位置を通る遠隔経路とを有し、
上記排気経路を、上記近接経路と上記遠隔経路とに切り換える排気経路切換装置を更に備え、
上記制御手段は、上記排気経路切換装置の作動を制御する切換装置制御部を含み、
上記切換装置制御部は、上記排気熱増大制御の実行時には、上記排気経路を上記近接経路に切り換える一方、上記排気熱増大制御の非実行時には、上記排気経路を上記遠隔経路に切り換えるように構成されていることを特徴とする気体燃料エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された、気体燃料エンジンの制御装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの燃料として気体燃料を使用する場合、その燃料を貯留する燃料タンクから気体燃料をエンジンに供給することになる。この場合、燃料タンク内の燃料が残り少なくなって燃料タンク内の圧力が低くなると、燃料タンク内に燃料が残っていても、その燃料のエンジンへの安定した供給が困難になる。
【０００３】
そこで、特許文献１では、燃料タンクの外部に冷媒還流装置の本体部を設け、この本体部から、燃料タンクに対し冷媒を還流（循環）させる冷媒配管を接続し、燃料タンクの内部で冷媒配管を櫛歯状に屈曲させ、この屈曲部分にフィンを設け、本体部から冷媒を順方向に流すことで、燃料タンク内の気体燃料を加熱し、本体部から冷媒を逆方向に流すことで、燃料タンク内の気体燃料を冷却するように構成しておき、燃料タンク内の圧力が低下している場合に、冷媒還流装置を駆動して気体燃料を高温高圧にすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５７２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１のような冷媒還流装置を設けると、冷媒還流装置の本体部や冷媒配管のスペースが必要になるとともに、燃料タンク内の構成が複雑になり、車両の大型化やコストアップを招いてしまう。
【０００６】
本発明は、斯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、車両を大型化することなく、低コストで、燃料タンク内の気体燃料を出来る限り使い切れるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一側面では、車両に搭載された、気体燃料エンジンの制御装置を対象として、エンジンの燃料としての気体燃料を貯留する燃料タンクと、上記燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、上記燃料タンク内の温度を検出する温度検出手段と、上記エンジンの作動を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記圧力検出手段による上記燃料タンク内の圧力が所定圧以下でかつ上記温度検出手段による上記燃料タンク内の温度が所定温度以下になるという条件が成立したときに、上記エンジンの排気熱を増大させる排気熱増大制御を実行することで、上記燃料タンクの近傍を通る排気流により該燃料タンクを加温するように構成され、上記燃料タンクを加熱する電気ヒータを更に備え、上記排気熱増大制御は、上記エンジンの出力を増大させる制御であり、更に上記制御手段は、上記電気ヒータの作動を制御する電気ヒータ制御部と、上記エンジンにより駆動されて発電する発電機の作動を制御する発電機制御部とを含み、上記電気ヒータ制御部は、上記排気熱増大制御の実行時に上記電気ヒータを作動させるように構成され、上記発電機制御部は、上記排気熱増大制御による上記エンジンの出力の増大により、上記発電機による発電電力を、少なくとも上記電気ヒータの消費電力分だけ増大させるように構成されている、という構成とした。
【０００８】
上記の構成により、燃料タンク内の圧力が所定圧以下でかつ燃料タンク内の温度が所定温度以下になるという条件が成立したとき、つまり、燃料タンク内に燃料が或る程度残っているが、燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給することが困難な状況にあるときに、排気熱増大制御の実行によって、燃料タンクの近傍を通る排気流により該燃料タンクを加温するので、燃料タンク内の温度及び圧力を容易に上昇させることができる。よって、車両を大型化することなく、低コストで、燃料タンク内の気体燃料を出来る限り使い切ることができるようになる。尚、エンジンの排気管（排気経路）を、燃料タンクの近傍を通るように配置しておけば、燃料タンクの近傍を通る排気流により燃料タンクを容易に加温することができる。或いは、エンジンの排気経路を、燃料タンクの近傍を通る近接経路と、該近接経路よりも該燃料タンクから離れた位置を通る遠隔経路とで構成しておき、排気熱増大制御の非実行時には、上記排気流が上記遠隔経路を流れるようにする一方、排気熱増大制御の実行時には、上記排気流が上記近接経路を流れるように構成してもよい。
【０００９】
また、排気熱増大制御によるエンジンの出力の増大により、燃料タンクの近傍を通る排気流により燃料タンクを加温することができるとともに、発電機による発電電力の増大分で電気ヒータを作動させることができ、燃料タンク内の温度及び圧力をより一層効果的に上昇させることができる。
【００１０】
上記一側面の気体燃料エンジンの制御装置において、上記車両は、上記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機による発電電力を充電するバッテリと、該バッテリの放電電力で駆動可能な車両駆動用の駆動モータとを有していて、上記バッテリの放電電力によって走行するバッテリ走行モードと、上記エンジンを運転して該エンジンの出力によって上記バッテリを充電しながら走行する充電走行モードとを有するハイブリッド車両であり、上記バッテリの残存容量を検出するバッテリ残存容量検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記バッテリ走行モード時に、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されるバッテリの残存容量が第１所定値よりも低くなったときには、上記充電走行モードに切り換える一方、上記充電走行モード時に、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されるバッテリの残存容量が、上記第１所定値よりも高い値に設定された第２所定値よりも高くなったときに、上記バッテリ走行モードに切り換える走行モード切換制御部を含むとともに、上記充電走行モード時に上記排気熱増大制御を実行するように構成され、上記電気ヒータ制御部は、上記排気熱増大制御の実行時に上記電気ヒータを作動させることに加えて、上記バッテリ走行モードにおいて、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されるバッテリの残存容量が、上記第１所定値よりも高い値でかつ上記第２所定値よりも低い値に設定された第３所定値よりも低くなったときでかつ上記条件の成立時に、上記電気ヒータを作動させるように構成されていてもよい。
【００１１】
このことにより、バッテリ走行モードにおいて、バッテリの残存容量が第３所定値よりも低くなったとき、つまり、バッテリ走行モードから充電走行モードに切り換わる少し前に、電気ヒータを作動させることで、燃料タンク内の温度及び圧力を上昇させておくことができ、充電走行モードに切り換わった直後（エンジンの始動直後）から、燃料タンク内の燃料をエンジンへ安定して供給することができるようになる。
【００１２】
本発明の別の側面の気体燃料エンジンの制御装置は、車両に搭載された、気体燃料エンジンの制御装置であって、エンジンの燃料としての気体燃料を貯留する燃料タンクと、上記燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、上記燃料タンク内の温度を検出する温度検出手段と、上記エンジンの作動を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記圧力検出手段による上記燃料タンク内の圧力が所定圧以下でかつ上記温度検出手段による上記燃料タンク内の温度が所定温度以下になるという条件が成立したときに、上記エンジンの排気熱を増大させる排気熱増大制御を実行することで、上記燃料タンクの近傍を通る排気流により該燃料タンクを加温するように構成され、上記車両は、上記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機による発電電力を充電するバッテリと、該バッテリの放電電力で駆動可能な車両駆動用の駆動モータとを有するハイブリッド車両であり、上記排気熱増大制御は、上記エンジンの出力を増大させる制御であり、上記制御手段は、上記発電機による発電電力の上記バッテリへの充電を制御する充電制御部を含み、上記充電制御部は、上記排気熱増大制御による上記エンジンの出力の増大により増大した、上記発電機による発電電力の該増大分を、上記バッテリに充電させるように構成されている。
【００１３】
こうすることで、車両を大型化することなく、低コストで、燃料タンク内の気体燃料を出来る限り使い切ることができるようになる。また、発電機による発電電力の増大分を、バッテリに充電させるので、燃料を完全に使い切った後に、その増大分で充電した分のバッテリの放電電力によって、駆動モータで走行することができるようになり、よって、航続距離を長くすることができる。
【００１４】
上記別の側面の気体燃料エンジンの制御装置において、上記車両は、上記駆動モータが、上記バッテリの放電電力及び上記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動されるシリーズハイブリッド車両であり、上記エンジンは、上記気体燃料として、単位体積当たりの発熱量が互いに異なる第１燃料及び第２燃料を使用するものであり、上記燃料タンクは、上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、上記第２燃料を貯留する第２燃料用タンクとを含み、上記圧力検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の圧力をそれぞれ検出するように構成され、上記温度検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の温度をそれぞれ検出するように構成され、上記制御手段は、上記第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第１燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第１燃料用タンクを加温するとともに、上記第２燃料用タンクの圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第２燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第２燃料用タンクを加温するように構成され、更に上記制御手段は、上記エンジンを所定回転数で運転するエンジン定常運転時に、上記第１及び第２燃料を所定の比率でもって上記エンジンに供給するとともに、上記排気熱増大制御の実行時には、上記エンジンを上記所定回転数で運転しながら、上記所定の比率に対して、上記発熱量が高い方の燃料の供給割合を高くするように構成されていてもよい。
【００１５】
このことにより、所定回転数を、エンジンの効率が所定以上となるような回転数にすることで、エンジン定常運転時に燃費を向上させることができる。そして、排気熱増大制御の実行時においても、所定回転数を維持しながら、エンジンの出力を容易に増大させることができる。
【００１６】
或いは、上記別の側面の気体燃料エンジンの制御装置において、上記車両は、上記駆動モータが、上記バッテリの放電電力及び上記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動されるシリーズハイブリッド車両であり、上記エンジンは、上記気体燃料として、第１燃料及び第２燃料を使用するものであり、上記燃料タンクは、上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、上記第２燃料を貯留する第２燃料用タンクとを含み、上記圧力検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の圧力をそれぞれ検出するように構成され、上記温度検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の温度をそれぞれ検出するように構成され、上記第１燃料及び第２燃料の残量をそれぞれ検出する残量検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第１燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第１燃料用タンクを加温するとともに、上記第２燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときには、上記排気熱増大制御を実行することで、該第２燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第２燃料用タンクを加温するように構成され、更に上記制御手段は、上記エンジンを所定回転数で運転するエンジン定常運転時に、上記第１及び第２燃料を所定の比率でもって上記エンジンに供給しかつ上記エンジンの燃焼室内の燃焼空燃比を所定空燃比にするとともに、上記排気熱増大制御の実行時には、上記エンジンを上記所定回転数で運転しながら、上記残量検出手段により検出される残量が多い方の燃料の供給量を、上記エンジン定常運転時よりも増量するように構成されていてもよい。
【００１７】
このことで、排気熱増大制御の実行時において、所定回転数を維持しながら、残量が少ない方の燃料の消費を抑制しつつ、エンジンの出力を容易に増大させることができる。
【００１８】
或いは、上記別の側面の気体燃料エンジンの制御装置において、上記車両は、上記駆動モータが、上記バッテリの放電電力及び上記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動されるシリーズハイブリッド車両であり、上記エンジンは、上記気体燃料として、第１燃料と、該第１燃料に対して、着火性が低くかつ単位体積当たりの発熱量が高い第２燃料とを使用するものであり、上記燃料タンクは、上記第１燃料を貯留する第１燃料用タンクと、上記第２燃料を貯留する第２燃料用タンクとを含み、上記圧力検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の圧力をそれぞれ検出するように構成され、上記温度検出手段は、上記第１燃料用タンク内及び上記第２燃料用タンク内の温度をそれぞれ検出するように構成され、上記制御手段は、上記第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときに、上記排気熱増大制御を実行することで、該第１燃料用タンクの近傍を通る排気流により該第１燃料用タンクを加温するように構成され、更に上記制御手段は、上記エンジンを所定回転数で運転するエンジン定常運転時に、上記第１及び第２燃料を所定の比率でもって上記エンジンに供給するとともに、上記排気熱増大制御の実行時には、上記エンジンを上記所定回転数で運転しながら、上記所定の比率に対して上記第２燃料の供給割合を高くするように構成されていてもよい。
【００１９】
すなわち、第１燃料は第２燃料よりも着火性が高いので、エンジンを確実に始動するために、出来る限り使い切れるようにしたい燃料であり、このことから、第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立したときに、排気熱増大制御を実行することで、本発明の効果を有効に発揮させることができる。また、第１燃料用タンク内の圧力及び温度について上記条件が成立するということは、基本的に第１燃料の残量が少なくなっていることになるが、上記排気熱増大制御の実行時に、所定の比率に対して第２燃料の供給割合を高くするので、第１燃料の消費を抑制しつつ、エンジンの出力を容易に増大させることができる。
【００２０】
上記一側面及び別の側面の気体燃料エンジンの制御装置において、上記エンジンは、上記排気流が流れる排気経路として、上記燃料タンクの近傍を通る近接経路と、該近接経路よりも該燃料タンクから離れた位置を通る遠隔経路とを有し、上記排気経路を、上記近接経路と上記遠隔経路とに切り換える排気経路切換装置を更に備え、上記制御手段は、上記排気経路切換装置の作動を制御する切換装置制御部を含み、上記切換装置制御部は、上記排気熱増大制御の実行時には、上記排気経路を上記近接経路に切り換える一方、上記排気熱増大制御の非実行時には、上記排気経路を上記遠隔経路に切り換えるように構成されている、ことが好ましい。
【００２１】
これにより、排気熱増大制御の実行時には、燃料タンクを効果的に加温して燃料タンク内の温度及び圧力を上昇させることができるとともに、排気熱増大制御の非実行時には、燃料タンクの排気熱による熱害を防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明の一側面及び別の側面の気体燃料エンジンの制御装置によると、燃料タンク内の圧力が所定圧以下でかつ該燃料タンク内の温度が所定温度以下になるという条件が成立したときに、エンジンの排気熱を増大させる排気熱増大制御を実行することで、上記燃料タンクの近傍を通る排気流により該燃料タンクを加温するようにしたことにより、車両を大型化することなく、低コストで、燃料タンク内の気体燃料を出来る限り使い切れるようにすることができる。
【００２３】
また、本発明の一側面の気体燃料エンジンの制御装置によると、上記気熱増大制御による上記エンジンの出力の増大により、発電機による発電電力を、少なくとも電気ヒータの消費電力分だけ増大させるようにしたことにより、燃料タンク内の温度及び圧力をより一層効果的に上昇させることができる。
【００２４】
さらに、本発明の別の側面の気体燃料エンジンの制御装置によると、上記排気熱増大制御による上記エンジンの出力の増大により増大した、発電機による発電電力の該増大分を、バッテリに充電させるようにしたことにより、燃料を完全に使い切った後に、発電電量の増大分で充電した分のバッテリの放電電力によって、駆動モータで走行することができるようになり、よって、航続距離を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置により制御される気体燃料エンジンが搭載された車両の概略図である。
【図２】上記車両のエンジン及びその制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】水素ガス、天然ガス及びこれらの混合ガスＡ，Ｂ，Ｃについて、エンジンで燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジンからのＮＯｘ排出量との関係を示すグラフである。
【図４】水素ガス、天然ガス及びこれらの混合ガスＡ，Ｂ，Ｃについて、エンジンで燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジンの出力トルクとの関係、及び、空気過剰率λとエンジンの熱効率との関係を示すグラフである。
【図５】コントロールユニットによる処理動作を示すフローチャートである。
【図６】排気経路の構成を変更した別の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置により制御される気体燃料エンジン１０（以下、エンジン１０という）が搭載された車両１の概略図である。この車両１は、所謂レンジエクステンダーＥＶ車両（シリーズハイブリッド車両であるとも言える）であって、エンジン１０と、該エンジン１０により駆動されて発電する発電機２０と、この発電機２０によって発電された電力が蓄電（充電）される高電圧・大容量のバッテリ３０と、エンジン１０に駆動されることによる発電機２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力（放電電力）の少なくとも一方により駆動される駆動モータ４０とを備えている。本実施形態では、発電機２０は、モータの機能も有するモータジェネレータであり、モータとしての発電機２０によりエンジン１０を駆動して（クランキングして）、エンジン１０を始動するようになされている。
【００２８】
発電機２０とバッテリ３０との間には、第１インバータ５０が設けられ、バッテリ３０と駆動モータ４０との間には、第２インバータ５１が設けられている。第１インバータ５０と第２インバータ５１とは互いに接続され、その接続ラインにバッテリ３０が接続されている。発電機２０の発電電力は、第１インバータ５０を介してバッテリ３０に供給されるとともに、第１及び第２インバータ５０，５１を介して駆動モータ４０に供給される。バッテリ３０からの放電電力は、第２インバータ５１を介して駆動モータ４０に供給される。
【００２９】
駆動モータ４０の出力は、デファレンシャル装置６０を介して、駆動輪６１（ステアリングホイール６２により操舵される左右の前輪）に伝達され、これにより、車両１が走行する。
【００３０】
駆動モータ４０は、回生発電電力を発生可能なものであって、車両１の減速時に発電機として作動して、その発電した電力（回生発電電力）がバッテリ３０に充電される。また、後述の充電走行モードでは、エンジン１０が始動されて発電機２０の発電電力でもってバッテリ３０が充電される。尚、バッテリ３０は、車両１の外部の電源による外部充電も可能になされている。
【００３１】
エンジン１０は、発電機２０を駆動して発電させるために用いられる発電用エンジンである。エンジン１０は、水素タンク７０に貯留されている水素ガス、及び、ＣＮＧタンク７１に貯留されている天然ガス（ＣＮＧ）が、気体燃料としてそれぞれ供給可能に構成された多種燃料エンジンである。水素ガスは、第１燃料に相当し、天然ガスは、第１燃料に対して、着火性が低くかつ単位体積当たりの発熱量が高い第２燃料に相当する。この第２燃料としては、天然ガスに限らず、例えばプロパンやブタンであってもよい。水素タンク７０は第１燃料用タンクに相当し、ＣＮＧタンク７１は第２燃料用タンクに相当することになる。
【００３２】
水素タンク７０（第１燃料用タンク）とエンジン１０とは、水素用供給管７２により接続され、水素タンク７０内の水素ガスが、水素用供給管７２を介してエンジン１０（詳細には、後述の水素用ポート噴射弁１７Ａ及び水素用直噴噴射弁１８Ａ）に供給される。また、ＣＮＧタンク７１（第２燃料用タンク）とエンジン１０とは、ＣＮＧ用供給管７３により接続され、ＣＮＧタンク７１内の天然ガスが、ＣＮＧ用供給管７３を介してエンジン１０（詳細には、後述のＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂ及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂ）に供給される。
【００３３】
水素用供給管７２には、２つの減圧弁７４，７５が配設されている。水素タンク７０内に水素ガスが充満されている状態では、水素タンク７０内の圧力（水素ガスの圧力）が、例えば３５ＭＰａとされる。そして、その水素ガスが減圧弁７４を通過すると、その水素ガスの圧力が例えば１．３ＭＰａに減圧され、更に減圧弁７５を通過すると、例えば０．６ＭＰａに減圧され、この減圧弁７５を通過した後の圧力でもって水素ガスがエンジン１０に供給されることになる。
【００３４】
また、ＣＮＧ用供給管７３にも、２つの減圧弁７６，７７が配設されている。ＣＮＧタンク７１内に天然ガスが充満されている状態では、ＣＮＧタンク７１内の圧力（天然ガスの圧力）が、例えば２０ＭＰａとされる。そして、その天然ガスが減圧弁７６を通過すると、その天然ガスの圧力が例えば１．３ＭＰａに減圧され、更に減圧弁７７を通過すると、例えば０．６ＭＰａに減圧され、この減圧弁７７を通過した後の圧力でもって天然ガスがエンジン１０に供給されることになる。
【００３５】
本実施形態では、水素タンク７０には、該水素タンク７０（水素タンク７０内の水素ガス）を加熱する水素用電気ヒータ７８が設けられ、ＣＮＧタンク７１には、該ＣＮＧタンク７１（ＣＮＧタンク７１内の天然ガス）を加熱するＣＮＧ用電気ヒータ７９が設けられている。これら水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９は、後述のコントロールユニット１００によりその作動がそれぞれ制御されるようになっていて、バッテリ３０からの電力（放電電力）でもって作動する。水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９は、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の外側の面にそれぞれ設けられてもよく、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の内部にそれぞれ設けられてもよい。尚、水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９は、必ずしも必要なものではなく、なくてもよい。
【００３６】
図２に示すように、エンジン１０は、ツインロータ式（２気筒）のロータリピストンエンジンであって、２つの繭状のロータハウジング１１内（気筒内）に形成されるロータ収容室１１ａに、概略三角形状のロータ１２がそれぞれ収容されて構成されている。２つのロータハウジング１１は、３つのサイドハウジング（図示せず）の間に挟み込むようにして該サイドハウジングと一体化されてなり、各ロータハウジング１１とその両側のサイドハウジングとで各ロータ収容室１１ａが形成される。尚、図２では、２つのロータハウジング１１（２つの気筒）を展開した状態で図示しており、２つのロータハウジング１１内の中央部にそれぞれ描いているエキセントリックシャフト１３は、同じものである。
【００３７】
上記各ロータ１２は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング１１のトロコイド内周面に摺接しており、このことで、各ロータ１２により各ロータ収容室１１ａ（各気筒）内に３つの作動室（燃焼室に相当）が画成される。そして、各ロータ１２は、該ロータ１２の３つのアペックスシール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エキセントリックシャフト１３の周りを自転しながら、該エキセントリックシャフト１３の軸心の周りに公転するようになっている。ロータ１２が１回転する間に、該ロータ１２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１２を介して出力軸としてのエキセントリックシャフト１３から出力される。
【００３８】
上記各ロータ収容室１１ａには、吸気行程にある作動室に開口する吸気開口に連通するように吸気通路１４が接続されているとともに、排気行程にある作動室に開口する排気開口に連通するように排気通路１５が接続されている。吸気通路１４は、上流側では１つであるが、下流側では、２つの分岐路に分岐してそれぞれ上記各ロータ収容室１１ａに連通している。吸気通路１４の上記分岐部よりも上流側（後述のインタークーラ８６よりも下流側）には、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ９０により駆動されて吸気通路１４の断面積（弁開度）を調節するスロットル弁１６が配設されている。このスロットル弁１６により、各ロータ収容室１１ａ（吸気行程にある作動室）内への吸気量が調節されることになる。本実施形態における後述のエンジン制御では、スロットル弁１６は全開とされる。
【００３９】
吸気通路１４の上記分岐部よりも下流側の各分岐路には、上記水素タンク７０からの水素ガス、及び、上記ＣＮＧタンク７１からの天然ガスを、吸気通路１４（特に吸気ポート又はその近傍が好ましい）内にそれぞれ噴射する水素用ポート噴射弁１７Ａ（第２燃料用ポート噴射弁）及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂ（第１燃料用ポート噴射弁）が配設されている。これら水素用及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ａ，１７Ｂによりそれぞれ噴射された水素ガス及び天然ガスは、空気と混合された状態で、吸気行程にある作動室に供給される。
【００４０】
水素用及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ａ，１７Ｂは、エンジン１０の極冷間時（エンジン冷間時の中でもエンジン１０の冷却水（以下、エンジン冷却水という）の温度がかなり低くて、予め設定された設定温度よりも低いとき）における始動時に使用される。それ以外のときには、後述の水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂより燃料（水素ガス及び天然ガス）が作動室（燃焼室）内に直接噴射される。エンジン１０の極冷間時における始動時においては、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂの燃料噴射開口が、燃料の燃焼により生じた水分の凍結により塞がれている可能性があるので、例外的に水素用及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ａ，１７Ｂより燃料を噴射する。尚、エンジン１０の始動時及び運転時において、水素用及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ａ，１７Ｂのみにより燃料を噴射するか、又は、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂと水素用及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ａ，１７Ｂとにより燃料を噴射するようにすることも可能である。逆に、水素用及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ａ，１７Ｂをなくすことも可能である。以下の説明では、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂにより燃料（水素ガス及び天然ガス）を噴射するものとする。
【００４１】
上記排気通路１５は、上流側では、各ロータ収容室１１ａにそれぞれ連通するように２つ設けられているが、下流側では、１つに合流されている。この排気通路１５の該合流部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための低温活性三元触媒８１及びＮＯｘ吸蔵還元触媒８２が配設されている。低温活性三元触媒８１は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２よりも触媒活性化温度が低い三元触媒であって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２よりも上流側に配設されている。尚、図２において吸気通路１４及び排気通路１５に図示した矢印は、吸気及び排気の流れを示している。
【００４２】
上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒８２は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を含んだ担体に、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）等のＮＯｘ吸蔵剤を担持させて構成されていて、エンジン１０の排気ガス中のＮＯｘをリーン空燃比雰囲気下で吸蔵するとともに、該吸蔵したＮＯｘを、リッチ空燃比雰囲気下で放出して、該ＮＯｘを、排気ガス中のＨＣやＣＯと反応させて還元する機能を有する。
【００４３】
上記排気通路１５（排気管）のＮＯｘ吸蔵還元触媒８２よりも下流側の部分は、図１に示すように（尚、図１では、低温活性三元触媒８１やＮＯｘ吸蔵還元触媒８２等の記載は省略している）、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の近傍を通る。すなわち、排気通路１５を流れる排気流が水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の近傍を通り、その排気流から排気熱が水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１に伝わって、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１を加温することが可能になっている。尚、図１に示す排気通路１５，水素タンク７０、ＣＮＧタンク７１等の位置は正確ではなく、模式的に示すものである。例えば、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１が車幅方向に並んでいて、該両タンク７０，７１の間を排気通路１５が車両前側から後側に向かって通るようにしてもよく、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１が車両前後方向に並んでいて、該両タンク７０，７１の車幅方向一方側又は下側を排気通路１５が車両前側から後側に向かって通るようにしてもよい。
【００４４】
上記各ロータハウジング１１（各気筒）には、水素タンク７０からの水素ガスを、ロータ収容室１１ａの圧縮行程にある作動室（燃焼室）内に直接噴射する水素用直噴噴射弁１８Ａと、ＣＮＧタンク７１からの天然ガスを、ロータ収容室１１ａの圧縮行程にある作動室（燃焼室）内に直接噴射するＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂとが設けられている。各ロータハウジング１１において、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂは、２つ設けられていて、これら２つのＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂが、ロータ１２の幅方向（エキセントリックシャフト１３が延びる方向）に並んでいる（図２では、紙面奥側のＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂが見えていない）。水素用直噴噴射弁１８Ａ、水素用ポート噴射弁１７Ａ及びＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂの数は全て１つである。本実施形態では、天然ガスは、常に２つのＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂから噴射される。
【００４５】
また、各ロータハウジング１１には、水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂよりそれぞれ噴射された水素ガス及び天然ガスの点火を行う２つの点火プラグ１９が設けられている。これら両点火プラグ１９は、圧縮トップ（ＴＤＣ）の近傍で、リーディング側及びトレーリング側の順で点火されて、圧縮乃至膨張行程にある作動室内の混合気の点火を行う。
【００４６】
エンジン１０には、該エンジン１０の各ロータ収容室１１ａにおける吸気行程にある作動室（燃焼室）内への吸気の過給を行う排気ターボ過給機８５が設けられている。この排気ターボ過給機８５は、吸気通路１４におけるスロットル弁１６よりも上流側に配設されたコンプレッサ８５ａと、排気通路１５における上記合流部よりも下流側でかつ低温活性三元触媒８１よりも上流側に配設されたタービン８５ｂとで構成されている。タービン８５ｂが排気ガス流により回転し、このタービン８５ｂの回転により、該タービン８５ｂと連結されたコンプレッサ８５ａが作動して、吸気通路１４に吸入された空気を圧縮する。この圧縮された空気は、吸気通路１４におけるコンプレッサ８５ａよりも下流側でかつスロットル弁１６よりも上流側に配設されたインタークーラ８６によって冷却された後、上記各分岐路を介して各ロータ収容室１１ａにおける吸気行程にある作動室内に吸入される。
【００４７】
車両１には、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ１０１と、車両１の乗員によるアクセルペダルの踏み込み量（乗員の操作によるアクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１０２と、車両１の車速を検出する車速センサ１０３と、エキセントリックシャフト１３に設けられ、エキセントリックシャフト１３の回転角度位置を検出する回転角センサ１０４と、排気通路１５における低温活性三元触媒８１とタービン８５ｂとの間に配設され、エンジン１０の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１０５（本実施形態では、リニアＯ２センサで構成されている）と、ロータハウジング１１の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）に臨んで該ウォータジャケット内を流れるエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ１０６と、水素タンク７０内の圧力及びＣＮＧタンク７１内の圧力をそれぞれ検出するタンク圧力センサ１０７（水素タンク７０とＣＮＧタンク７１とに別々に設けられている）と、吸気通路１４内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ１０８と、水素タンク７０内の温度（水素タンク７０内の水素ガスの温度）及びＣＮＧタンク７１内の温度（ＣＮＧタンク７１内の天然ガスの温度）をそれぞれ検出するタンク温度センサ１０９（水素タンク７０とＣＮＧタンク７１とに別々に設けられている）と、エンジン１０の作動制御や、第１及び第２インバータ５０，５１の作動制御（つまり発電機２０及び駆動モータ４０の作動制御）等を行うコントロールユニット１００とが設けられている。上記回転角センサ１０４は、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねている。
【００４８】
タンク圧力センサ１０７は、水素タンク７０内及びＣＮＧタンク７１内の圧力をそれぞれ検出する圧力検出手段を構成するとともに、水素タンク７０内の水素ガス残量及びＣＮＧタンク７１内の天然ガス残量をそれぞれ検出する残量検出手段を兼ねている。また、タンク温度センサ１０９は、水素タンク７０内及びＣＮＧタンク７１内の温度をそれぞれ検出する温度検出手段を構成する。
【００４９】
コントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。コントロールユニット１００には、バッテリ電流・電圧センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、車速センサ１０３、回転角センサ１０４、空燃比センサ１０５、エンジン水温センサ１０６、タンク圧力センサ１０７、エアフローセンサ１０８、タンク温度センサ１０９等からの各種情報の信号が入力されるようになっている。
【００５０】
発電機２０は、該発電機２０による発電電圧及び発電電流の情報をコントロールユニット１００に送信するようになっており、コントロールユニット１００は、その情報を入力して該情報から発電機２０による発電電力（発電量）を検出する。
【００５１】
駆動モータ４０は、該駆動モータ４０の回転数の情報や、駆動モータ４０による回生発電電圧及び回生発電電流の情報をコントロールユニット１００に送信するようになっており、コントロールユニット１００は、その情報を入力して駆動モータ４０の作動制御に用いる。
【００５２】
そして、コントロールユニット１００は、上記入力信号に基づいて、スロットル弁アクチュエータ９０、水素用ポート噴射弁１７Ａ、ＣＮＧ用ポート噴射弁１７Ｂ、水素用直噴噴射弁１８Ａ、ＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂ、及び点火プラグ１９に対して制御信号を出力してエンジン１０を制御するとともに、第１及び第２インバータ５０，５１に対して制御信号を出力して発電機２０及び駆動モータ４０を制御し、また、水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９の不図示の駆動回路に対して制御信号を出力して該水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９をそれぞれ制御する。コントロールユニット１００は、エンジン１０の作動を制御する制御手段を構成するとともに、水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９の作動を制御する電気ヒータ制御部と、発電機２０の作動を制御する発電機制御部とを含むことになる。
【００５３】
車両１は、バッテリ３０の放電電力によって走行するバッテリ走行モード（このとき、エンジン１０は停止された状態にある）と、エンジン１０を運転して該エンジン１０の出力によって発電機２０を介してバッテリ３０を充電しながら走行する充電走行モードとを有する。本実施形態では、車両１がシリーズハイブリッド車両であるので、上記充電走行モードでは、エンジン１０の出力により発電する発電機２０による発電電力でもって、バッテリ３０への充電と駆動モータ４０の駆動とを行う。
【００５４】
コントロールユニット１００は、バッテリ電流・電圧センサ１０１により検出された、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧に基づいて、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）を検出する。このことで、バッテリ電流・電圧センサ１０１及びコントロールユニット１００は、バッテリ３０の残存容量を検出するバッテリ残存容量検出手段を構成することになる。
【００５５】
そして、コントロールユニット１００は、上記バッテリ走行モード時に、上記検出されるバッテリ３０のＳＯＣが第１所定値（例えば３０％）よりも低くなったときには、上記充電走行モードに切り換える一方、上記充電走行モード時に、上記検出されるバッテリ３０のＳＯＣが、上記第１所定値よりも高い値に設定された第２所定値（例えば７０％）よりも高くなったときに、上記バッテリ走行モードに切り換える。これにより、バッテリ３０のＳＯＣを、低過ぎずかつ高過ぎない好ましい範囲内に維持することができる。
【００５６】
コントロールユニット１００は、上記バッテリ走行モード時において、駆動モータ４０の要求出力及びバッテリ３０のＳＯＣの値に基づいて、エンジン１０の運転要求の有無（本実施形態では、発電要求の有無と同じことである）を確認し、エンジン１０の運転要求（発電要求）が有るときには、モータとしての発電機２０によりエンジン１０をクランキングしてエンジン１０を始動させ、その始動後に発電機２０に発電を行わせるべくエンジン１０を運転する。すなわち、コントロールユニット１００は、上記バッテリ走行モード時において、バッテリ３０のＳＯＣが上記第１所定値よりも低くなったとき、又は、駆動モータ４０の要求出力がバッテリ３０の最大放電可能電力を超えたときに、エンジン１０の運転要求が有るとして、エンジン１０を運転する。
【００５７】
ここで、上記最大放電可能電力はバッテリ３０の温度によって変化する。このバッテリ３０の温度と上記最大放電可能電力との関係が、マップとして、コントロールユニット１００のメモリに記憶されており、コントロールユニット１００は、そのマップを用いて、バッテリ温度センサにより検出されるバッテリ３０の温度から上記最大放電可能電力を検出する。
【００５８】
コントロールユニット１００は、上記充電走行モード時には、基本的に、エンジン１０を所定回転数でもって定常運転し、このエンジン定常運転時のエンジン回転数（上記所定回転数）は、エンジン１０の最高効率点を含む効率の良い領域（例えば１８００ｒｐｍ〜２２００ｒｐｍ）の値であり、本実施形態では、２０００ｒｐｍとする。上記エンジン定常運転時のエンジン負荷は、所定負荷よりも大きい中負荷ないし高負荷である。このときのエンジン１０の出力により発電する発電機２０による発電電力でもって、バッテリ３０への充電と駆動モータ４０の駆動とを行う（上記発電電力から駆動モータ４０の要求出力を引いた残りの電力がバッテリ３０に充電される）。また、上記エンジン定常運転時において、車両１の所定以上の加速要求時のように、駆動モータ４０の要求出力が、２０００ｒｐｍでのエンジン出力（発電電力）よりも大きくなったときには、その不足分をバッテリ３０の放電電力で補う（充電はしない）。但し、バッテリ３０の放電電力が該バッテリ３０の最大放電可能電力になっても駆動モータ４０の要求出力を満たすことができない場合には、例外的にエンジン回転数を上記所定回転数よりも高くする（エンジン１０を非定常運転とする）。
【００５９】
上記バッテリ走行モード時において駆動モータ４０の要求出力がバッテリ３０の最大放電可能電力を超えたときのエンジン１０の運転も、上記所定回転数（２０００ｒｐｍ）での定常運転とし、バッテリ３０の放電電力を調整して駆動モータ４０の要求出力を満たすようにする。
【００６０】
以下、後述のような排気熱増大制御を実行しないときのエンジン１０の運転（上記エンジン定常運転を含む）を、エンジン通常運転という。
【００６１】
コントロールユニット１００は、上記エンジン通常運転時において、水素ガス及び天然ガスを所定の比率でもってエンジン１０に供給するべく水素用直噴噴射弁１８Ａ及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂを制御する。本実施形態では、上記エンジン通常運転時において、水素ガス及び天然ガスは、略同じ体積比率（共に５０％）でもって燃焼室内に噴射される。
【００６２】
また、コントロールユニット１００は、上記エンジン通常運転時において、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比を所定空燃比にする。この所定空燃比は、リーン空燃比であって、エンジン１０（燃焼室）からのＮＯｘ排出量が、例えば、天然ガスのみをそのリーン限界の燃焼空燃比でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになる空燃比である。
【００６３】
ここで、図３に、水素ガス、天然ガス及びこれらの混合ガスＡ，Ｂ，Ｃについて、エンジン１０（回転数２０００ｒｐｍ、スロットル弁１６全開）で燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジン１０（燃焼室）からのＮＯｘ排出量との関係を示す。混合ガスＡは、水素ガスと天然ガスとを略同じ体積比率（共に約５０％）としたものであり、混合ガスＢは、混合ガスＡよりも水素ガスの体積比率を多くしたものであり、混合ガスＣは、混合ガスＢよりも水素ガスの体積比率を多くしたものである。また、図４に、図３の上記各ガスについて、エンジン１０（回転数２０００ｒｐｍ、スロットル弁１６全開）で燃焼させたときの、空気過剰率λとエンジン１０の出力トルクとの関係、及び、空気過剰率λとエンジン１０の熱効率との関係を示す。ここでは、天然ガスはＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ｂより噴射させ、水素ガスは水素用ポート噴射弁１７Ａより噴射させている。この場合、水素ガス及び天然ガスを水素用及びＣＮＧ用直噴噴射弁１８Ａ，１８Ｂよりそれぞれ噴射させる場合と比べて、出力トルクの大きさ等は変わるものの、上記関係の傾向は大きくは変わらない。
【００６４】
図３及び図４より、天然ガスのリーン限界の燃焼空燃比（ここでは、空気過剰率λ）は、１．６であり、これよりも空気過剰率λを大きくしても、安定した点火を行うことができない。図３及び図４では、空気過剰率λが２．７までしかないが、水素ガスのリーン限界の空気過剰率λは約３である。尚、図３及び図４では、水素ガスについての、空気過剰率λが１．８よりも低い場合の結果は省略している。
【００６５】
図３より、空気過剰率λが同じであれば、天然ガスの方が水素ガスよりもＮＯｘ排出量が少なく、混合ガスＡ，Ｂ，Ｃにおいては、天然ガスの体積比率が大きい（水素ガスの体積比率が小さい）ほど、ＮＯｘ排出量が少なくなることが分かる。すなわち、水素ガスや、混合ガスにおいて水素ガスの体積比率が大きい場合、ＮＯｘ排出量は多くなる。しかし、水素ガスや、混合ガスにおいて水素ガスの体積比率が大きい場合、リーン限界の燃焼空燃比が高くなるので、燃焼室内の燃焼空燃比を高くすることで、ＮＯｘ排出量を少なくすることができる。
【００６６】
本実施形態では、上記エンジン定常運転時には、水素ガス及び天然ガスを略同じ体積比率（共に５０％）でもって燃焼室内に噴射するが、このとき、燃焼室内の燃焼空燃比（空気過剰率λ）を、エンジン１０からのＮＯｘ排出量が、例えば、天然ガスのみをそのリーン限界の燃焼空燃比（λ＝１．６）でもって燃焼させたときのＮＯｘ排出量と略同じになるリーン空燃比にする。このリーン空燃比は、本実施形態では、図３の天然ガスのライン上のλ＝１．６の点Ｑ１を通る、横軸と平行なラインと、混合ガスＡのラインとが交わる点Ｑ２のλの値（つまりλ＝１．９）となる。
【００６７】
ここで、水素タンク７０内又はＣＮＧタンク７１内の燃料が残り少なくなって水素タンク７０内又はＣＮＧタンク７１内の圧力が低くなると、水素タンク７０内又はＣＮＧタンク７１内に燃料が残っていても、その燃料のエンジン１０への安定した供給が困難になる。本実施形態では、水素タンク７０内又はＣＮＧタンク７１内の圧力が、減圧弁７５，７７によって減圧された後の圧力（上記の例では、０．６ＭＰａ）よりも少し大きい圧力（例えば１ＭＰａ）になると、燃料のエンジン１０への安定した供給が困難になる。尚、仮に、水素タンク７０（ＣＮＧタンク７１）内の圧力が１ＭＰａであれば、水素ガス（天然ガス）が減圧弁７４（減圧弁７６）を通過しても水素ガス（天然ガス）の圧力はそのままの１ＭＰａであり、減圧弁７５（減圧弁７７）を通過した後に、水素ガス（天然ガス）の圧力が０．６ＭＰａになる。
【００６８】
そこで、水素タンク７０内又はＣＮＧタンク７１内の燃料を出来る限り使い切れるようにするために、本実施形態では、コントロールユニット１００は、上記エンジン定常運転時において、タンク圧力センサ１０７による水素タンク７０内の圧力が第１所定圧以下でかつタンク温度センサ１０９による水素タンク７０内の温度が第１所定温度以下になるという第１条件が成立したときに、エンジン１０の排気熱を増大させる排気熱増大制御を実行することで、水素タンク７０の近傍を通る排気流により水素タンク７０を加温する。尚、本実施形態では、排気流がＣＮＧタンク７１の近傍も通るので、上記排気熱増大制御の実行により、ＣＮＧタンク７１も加温することになる。
【００６９】
また、コントロールユニット１００は、上記エンジン定常運転時において、タンク圧力センサ１０７によるＣＮＧタンク７１内の圧力が第２所定圧以下でかつタンク温度センサ１０９によるＣＮＧタンク７１内の温度が第２所定温度以下になるという第２条件が成立したときにも、上記排気熱増大制御を実行することで、ＣＮＧタンク７１の近傍を通る排気流によりＣＮＧタンク７１を加温する。尚、本実施形態では、上記第２条件が成立したときの上記排気熱増大制御の実行により、水素タンク７０も加温することになる。
【００７０】
上記第１所定圧は、水素タンク７０内の圧力が該第１所定圧よりも低くなると、水素ガスのエンジン１０への安定した供給が困難になるような値であり、上記第２所定圧も同様である。上記第１所定圧と上記第２所定圧とは同じ値であってもよく、互いに異なる値であってもよい。
【００７１】
水素タンク７０内の温度が上記第１所定温度よりも高いときに水素タンク７０内の圧力が第１所定圧以下であれば、水素タンク７０内に水素ガスが殆ど残っていない状態であり、水素タンク７０を加温しても、もはや水素ガスをエンジン１０に供給することができないので、上記第１条件に、水素タンク７０内の温度が第１所定温度以下であることを加えている。上記第２条件も同様である。上記第１所定温度と上記第２所定温度とは同じ値であってもよく、互いに異なる値であってもよい。
【００７２】
本実施形態では、上記エンジン定常運転時において、上記第１条件又は上記第２条件が成立したときに、上記排気熱増大制御を実行するが、上記エンジン通常運転時において、上記第１条件又は上記第２条件が成立したときに、上記排気熱増大制御を実行するようにしてもよい。すなわち、エンジン１０の非定常運転時（エンジン回転数を上記所定回転数よりも高くする運転時）においても、上記第１条件又は上記第２条件が成立したときに、上記排気熱増大制御を実行するようにしてもよい。但し、エンジン１０の非定常運転時には、上記排気熱増大制御を実行しなくても、上記エンジン定常運転時よりもエンジン１０の排気熱が増大するので、必ずしも上記排気熱増大制御を実行する必要はない。
【００７３】
上記排気熱増大制御は、エンジン１０の出力を増大させる制御である。本実施形態では、上記排気熱増大制御では、上記エンジン定常運転時に対して、エンジン回転数はそのままで、エンジン負荷（エンジントルク）を増大させる。この排気熱増大制御によるエンジン１０の出力の増大により、発電機２０による発電電力を増大させ、その増大分で、成立した条件に対応する燃料タンクを加熱する電気ヒータ（上記第１条件が成立したときには、水素タンク７０を加熱する水素用電気ヒータ７８であり、上記第２条件が成立したときには、ＣＮＧタンク７１を加熱するＣＮＧ用電気ヒータ７９であり、以下、特定電気ヒータという）の消費電力分を賄う。すなわち、上記排気熱増大制御の実行時に、特定電気ヒータを作動させるとともに、上記排気熱増大制御によるエンジン１０の出力の増大により、発電機２０による発電電力を、少なくとも特定電気ヒータの消費電力分だけ増大させる。尚、上記排気熱増大制御の実行時に、特定電気ヒータだけでなく、水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９の両方を作動させるようにしてもよい。
【００７４】
本実施形態では、バッテリ３０のＳＯＣが、上記第２所定値よりも低い値に予め設定された設定値よりも低いときには、上記エンジン定常運転時における発電機２０による発電電力に対して、特定電気ヒータの電力消費分及びバッテリ３０への充電分を増大させて発電し、その発電電力をバッテリ３０に充電させる。その充電された上記発電電力の増大分の一部は、特定電気ヒータで消費されるので、上記増大分の残りと上記エンジン定常運転時の発電電力のうちバッテリ３０への充電分（該発電電力から駆動モータ４０の要求出力を引いた値）とにより、バッテリ３０のＳＯＣが高くなる。
【００７５】
上記設定値は、上記第２所定値に近い値であって、上記増大分の残りを上記エンジン定常運転時の発電電力分に加えてバッテリ３０に充電させると、バッテリ３０のＳＯＣが、上記第２所定値を大きく超える可能性があるような値である。
【００７６】
一方、バッテリ３０のＳＯＣが上記設定値以上であるときには、上記エンジン定常運転時における発電機２０による発電電力に対して、特定電気ヒータの電力消費分を増大させて発電し、その発電電力をバッテリ３０に充電させる。その充電された上記発電電力の増大分の全部が、特定電気ヒータで消費されるので、バッテリ３０のＳＯＣは、上記エンジン定常運転時の発電電力のうちバッテリ３０への充電分（該発電電力から駆動モータ４０の要求出力を引いた値）によって高くなる。
【００７７】
本実施形態では、コントロールユニット１００は、上記排気熱増大制御の実行時には、エンジン１０を上記所定回転数（２０００ｒｐｍ）で運転しながら、上記所定の比率に対して、天然ガス（第１燃料に対して、着火性が低くかつ単位体積当たりの発熱量が高い第２燃料）の供給割合を高くする。このとき、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比を、上記所定空燃比と同じにしてもよい。上記燃焼室内の燃焼空燃比が上記所定空燃比と同じであっても、発熱量が高い方の天然ガスの供給割合を高くすることで、エンジン１０の出力を増大させることができる。或いは、天然ガスの供給量を上記エンジン定常運転時よりも増量することで、上記所定の比率に対して天然ガスの供給割合を高くしかつエンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比を上記所定空燃比よりもリッチにするようにしてもよい。
【００７８】
尚、上記排気熱増大制御の実行時に、上記所定の比率に対して、天然ガスの供給割合を高くすることに代えて、上記残量検出手段としてのタンク圧力センサ１０７による残量が多い方の燃料の供給量を、上記エンジン定常運転時よりも増量するようにしてもよい。これにより、上記所定の比率に対して、上記残量が多い方の燃料の供給割合が高くなるとともに、エンジン１０の燃焼室内の燃焼空燃比が、上記所定空燃比よりもリッチになる。
【００７９】
次に、コントロールユニット１００による処理動作について、図５のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、このフローチャートのスタート時においては、エンジン１０を停止した状態のバッテリ走行モードとする。
【００８０】
最初のステップＳ１で、各種センサ等からの各種入力信号を読み込み、次のステップＳ２で、アクセル開度センサ１０２及び車速センサ１０３からの信号に基づき、駆動モータ４０の要求出力を計算する。
【００８１】
次のステップＳ３では、上記駆動モータ４０の要求出力とバッテリ３０のＳＯＣとに基づき、エンジン１０の運転要求の有無を確認する。すなわち、バッテリ３０のＳＯＣが上記第１所定値よりも低いとき、又は、駆動モータ４０の要求出力がバッテリ３０の最大放電可能電力を超えているときに、エンジン１０の運転要求が有るとする。
【００８２】
次のステップＳ４で、エンジン１０の運転要求が有るか否かを判定する。このステップＳ４の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ１に戻る一方、ステップＳ４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５に進んで、上記エンジン定常運転時に、上記第１条件又は上記第２条件が成立したか否かを判定する。
【００８３】
上記ステップＳ５の判定がＮＯであるときには、ステップＳ６に進んで、上記エンジン通常運転（基本的には、上記エンジン定常運転）を行い、しかる後にリターンする。一方、ステップＳ５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７に進んで、上記排気熱増大制御を実行し、しかる後にステップＳ８に進む。
【００８４】
上記ステップＳ８では、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）が上記設定値よりも低いか否かを判定する。このステップＳ８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ９に進んで、上記エンジン定常運転時における発電機２０による発電電力に対して、特定電気ヒータの電力消費分及びバッテリ３０への充電分を上乗せして発電できるように、上記所定の比率に対して、天然ガスの供給割合を高くし、しかる後にステップＳ１１に進む。
【００８５】
一方、ステップＳ８の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１０に進んで、上記エンジン定常運転時における発電機２０による発電電力に対して、特定電気ヒータの電力消費分を上乗せして発電できるように、上記所定の比率に対して、天然ガスの供給割合を高くし、しかる後にステップＳ１１に進む。
【００８６】
上記ステップＳ１１では、上記上乗せ分の一部（Ｓ９からの場合）又は全部（Ｓ１０からの場合）で特定電気ヒータを作動させ、上記上乗せ分の残り及び上記エンジン定常運転時の発電電力のうちバッテリ３０への充電分により（Ｓ９からの場合）、又は、該充電分により（Ｓ１０からの場合）、バッテリ３０を充電する。尚、上記エンジン定常運転時の発電電力のうち駆動モータ４０の要求出力分は、駆動モータ４０に供給されて該駆動モータ４０を駆動する。
【００８７】
次のステップＳ１２では、新たに各種入力信号を読み込んで新たにエンジン要求運転の有無を確認して、エンジン１０の運転要求がなくなったか否かを判定する。このステップＳ１２の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ５に戻る。一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、バッテリ３０のＳＯＣが上記第２所定値よりも高くなったとき、又は、駆動モータ４０の要求出力がバッテリ３０の最大放電可能電力以下になったときには、ステップＳ１３に進んで、エンジン１０を停止し、しかる後にリターンする。
【００８８】
したがって、本実施形態では、上記第１条件が成立したとき、つまり、水素タンク７０内に水素ガスが或る程度残っているが、水素タンク７０内の水素ガスをエンジン１０へ供給することが困難な状況にあるとき、又は、上記第２条件が成立したとき、つまり、ＣＮＧタンク７１内に天然ガスが或る程度残っているが、ＣＮＧタンク７１内の天然ガスをエンジン１０へ供給することが困難な状況にあるときに、上記排気熱増大制御の実行により、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の近傍を通る排気流により該水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１を加温するので、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１内の温度及び圧力を容易に上昇させることができる。よって、車両１を大型化することなく、低コストで、水素タンク７０内の水素ガス及びＣＮＧタンク７１内の天然ガスを出来る限り使い切ることができるようになる。
【００８９】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００９０】
例えば、上記実施形態では、エンジン１０の排気通路１５（排気経路）が、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の近傍を通るようにしたが、図６に一例を示すように、排気通路１５を、水素タンク７０の近傍（図６の例では、水素タンク７０の下側近傍）を通る第１分岐路１５ａと、ＣＮＧタンク７１の近傍（図６の例では、ＣＮＧタンク７１の下側近傍）を通る第２分岐路１５ｂと、第１分岐路１５ａよりも水素タンク７０から離れた位置でかつ第２分岐路１５ｂよりもＣＮＧタンク７１から離れた位置（図６の例では、車幅方向に並ぶ水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の間）を通る第３分岐路１５ｃとに分岐するようにしてもよい。第１分岐路１５ａは、水素タンク７０に対する近接経路に相当し、第２分岐路１５ｂは、ＣＮＧタンク７１に対する近接経路に相当し、第３分岐路１５ｃは、水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１に対する遠隔経路に相当する。尚、１種類の燃料しか使用しない場合（燃料タンクが１つしかない場合）には、第１分岐路１５ａ及び第２分岐路１５ｂの一方は不要になる。
【００９１】
上記第１〜第３分岐路１５ａ，１５ｂ，１５ｃには、排気経路を、第１分岐路１５ａ又は第２分岐路（近接経路）と第３分岐路１５ｃ（遠隔経路）とに切り換えるための第１〜第３切換弁１１１〜１１３がそれぞれ配設されている。第１〜第３切換弁１１１〜１１３は、コントロールユニット１００により開閉がそれぞれ制御される。第１〜第３切換弁１１１〜１１３は、排気経路を、上記近接経路と上記遠隔経路とに切り換える排気経路切換装置に相当し、コントロールユニット１００は、上記排気経路切換装置の作動を制御する切換装置制御部を含むことになる。
【００９２】
コントロールユニット１００（切換装置制御部）は、上記エンジン通常運転時（上記排気熱増大制御の非実行時）には、第３切換弁１１３を開状態にしかつ第１及び第２切換弁１１１，１１２を閉状態にして、排気流が第３分岐路１５ｃを流れるようにする。これにより、上記排気熱増大制御の非実行時における水素タンク７０及びＣＮＧタンク７１の排気熱による熱害を防止する。
【００９３】
一方、上記第１条件が成立して上記排気熱増大制御を実行する際には、コントロールユニット１００（切換装置制御部）は、第１切換弁１１１を開状態にしかつ第２及び第３切換弁１１２，１１３を閉状態にして、排気流が第１分岐路１５ａを流れるようにする。これにより、水素タンク７０を加温する。
【００９４】
また、上記第２条件が成立して上記排気熱増大制御を実行する際には、コントロールユニット１００（切換装置制御部）は、第２切換弁１１２を開状態にしかつ第１及び第３切換弁１１１，１１３を閉状態にして、排気流が第２分岐路１５ｂを流れるようにする。これにより、ＣＮＧタンク７１を加温する。
【００９５】
図６の例では、水素用及びＣＮＧ用電気ヒータ７８，７９を設けていないが、上記実施形態と同様に、これらを設けるようにしてもよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、コントロールユニット１００（電気ヒータ制御部）が、上記排気熱増大制御の実行時に、特定電気ヒータを作動させるようにしたが、上記排気熱増大制御の実行時に特定電気ヒータを作動させることに加えて、上記バッテリ走行モードにおいて、バッテリ３０のＳＯＣが、上記第１所定値よりも高い値でかつ上記第２所定値よりも低い値に設定された第３所定値よりも低くなったときでかつ上記第１条件又は上記第２条件の成立時に、特定電気ヒータを作動させるようにすることも可能である。上記第３所定値は、上記第１所定値に近い値であって、上記充電走行モードに切り換わった直後には、成立した条件に対応する燃料タンクを十分に加温できるような値である。このようにすれば、上記バッテリ走行モードにおいて、バッテリ３０のＳＯＣが上記第３所定値よりも低くなったとき、つまり、上記バッテリ走行モードから上記充電走行モードに切り換わる少し前に、特定電気ヒータを作動させることで、成立した条件に対応する燃料タンク内の温度及び圧力を上昇させておくことができ、上記充電走行モードに切り換わった直後（エンジン１０の始動直後）から、その燃料タンク内の燃料をエンジン１０へ安定して供給することができるようになる。
【００９７】
また、上記実施形態では、上記第１条件又は上記第２条件が成立したときに、上記排気熱増大制御を実行するようにしたが、エンジン１０を確実に始動するために、着火性のより高い水素ガスを出来る限り使い切れるようにするために、上記第１条件のみが成立したときに、上記排気熱増大制御を実行するようにしてもよい。この場合、上記排気熱増大制御の実行時には、エンジン１０を上記所定回転数で運転しながら、上記所定の比率に対して、単位体積当たりの発熱量がより高い天然ガスの供給割合を高くするようにすれば、残量が少なくなっている水素ガスの消費を抑制しつつ、エンジン１０の出力を容易に増大させることができる。
【００９８】
さらに、上記実施形態では、エンジン１０を、シリーズハイブリッド車両おいて発電機２０を駆動して発電させるために用いられる発電用エンジンとしたが、パラレルハイブリッド車両のエンジンや、エンジンのみで駆動される車両の該エンジンにも、本発明を適用することができる。また、本発明に適用されるエンジンは、多種燃料エンジンに限らず、１種類の気体燃料を使用するエンジンであってもよく、往復動型エンジンであってもよい。
【００９９】
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、車両に搭載された、気体燃料エンジンの制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１      車両
１０    エンジン
１５    排気通路
１５ａ  第１分岐路（近接経路）
１５ｂ  第２分岐路（近接経路）
１５ｃ  第３分岐路（遠隔経路）
２０    発電機
３０    バッテリ
７０    水素タンク（第１燃料用タンク）
７１    ＣＮＧタンク（第２燃料用タンク）
７８    水素用電気ヒータ
７９    ＣＮＧ用電気ヒータ
１００  コントロールユニット（制御手段）（バッテリ残存容量検出手段）
１０１  バッテリ電流・電圧センサ（バッテリ残存容量検出手段）
１０７  タンク圧力センサ（圧力検出手段）（残量検出手段）
１０９  タンク温度センサ（温度検出手段）
１１１  第１切換弁（排気経路切換装置）
１１２  第２切換弁（排気経路切換装置）
１１３  第３切換弁（排気経路切換装置）
【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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