(57)【要約】    【課題】  ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべく空燃比をリッチ化するときに振動騒音の発生を抑制できる水素エンジンの制御装置を提供する。    【解決手段】  空燃比に応じてＮＯｘを吸蔵放出するＮＯｘ吸蔵触媒を配置し、燃焼室内にガソリンを供給する第１燃料供給手段と、燃焼室内に水素を供給する第２燃料供給手段と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、燃料に占めるガソリンと水素との割合を変更する燃料割合変更手段とを有する水素エンジンの制御装置であって、ＮＯｘ吸蔵状態に基づいてＮＯｘを放出するかどうかを判定するＮＯｘ放出判定手段と、リーンのときにＮＯｘを放出すべきとの判定時にはリッチ化するＮＯｘ放出手段と、判定が第２燃料供給手段による水素の供給の割合が大きい状態で行われたときは、ＮＯｘ放出手段によるリッチ化の前に第１燃料供給手段によるガソリンの供給の割合を増加させるガソリン割合増加手段とを備えた。【選択図】    図９
2005240656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し空燃比が理論空燃比またはリッチのときに吸蔵していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵触媒を排気通路内に配置し、燃焼室内に化石燃料を供給する第１燃料供給手段と、燃焼室内に水素を供給する第２燃料供給手段と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、エンジンの運転状態に応じて燃焼室に供給する燃料に占める化石燃料と水素との割合を変更する燃料割合変更手段とを有する水素エンジンの制御装置であって、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵状態に基づいてＮＯｘを放出するかどうかを判定するＮＯｘ放出判定手段と、空燃比がリーンのときにこの判定手段によりＮＯｘを放出すべきと判定されたときは空燃比をリッチ化するＮＯｘ放出手段と、上記判定が第２燃料供給手段による水素の供給の割合が大きい状態での運転中に行われたときは、上記ＮＯｘ放出手段による空燃比のリッチ化の前に第１燃料供給手段による化石燃料の供給の割合を増加させる化石燃料割合増加手段とが備えられていることを特徴とする水素エンジンの制御装置。
【請求項２】
燃料割合変更手段は、燃料が化石燃料のみの状態または水素のみの状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の水素エンジンの制御装置。
【請求項３】
燃料割合変更手段は、燃料が化石燃料のみの状態または化石燃料と水素とが混合した状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の水素エンジンの制御装置。
【請求項４】
燃料割合変更手段は、燃料が化石燃料のみの状態、水素のみの状態、または化石燃料と水素とが混合した状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
ＮＯｘ放出判定手段は、車両が加速状態である第１条件と、ＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えた状態である第２条件との少なくとも一方を満たすときにＮＯｘを放出するように判定すると共に、化石燃料割合増加手段は、第２条件が成立したときのみ、化石燃料の供給の割合を増加させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の水素エンジンの制御装置。
【請求項６】
ＮＯｘ放出判定手段は、車両が加速状態である第１条件と、ＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えた状態である第２条件との少なくとも一方を満たすときにＮＯｘを放出するように判定すると共に、化石燃料割合増加手段は、第２条件が成立したときの化石燃料の供給の割合の増加度合いを第１条件が成立したときの化石燃料の供給の割合の増加度合いよりも大きくすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の水素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、水素と、ガソリン、軽油、天然ガス等の化石燃料との少なくとも一方を燃料として作動する水素エンジンの制御装置に関し、より詳しくは、ＮＯｘ吸蔵触媒を排気通路に備えた水素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】
一般に、車両用等のエンジンにおいては、排ガス中に含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害成分を除去する装置として三元触媒が用いられる。しかし、近年における燃費性能の向上を目的とした希薄燃焼方式等を採用するエンジンの場合、排ガス中の酸素濃度が高くなるため、ウインドウが理論空燃比近傍の狭い範囲にある従来の三元触媒ではＮＯｘを十分に除去できないという問題が発生する。
【０００３】
これに対処するものとして、排気通路に空燃比がリーン（酸素過剰状態）のときには排ガス中のＮＯｘを吸収し、空燃比がリッチ（酸素不足状態）になれば吸収していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵触媒を配置することが知られている。これによれば、空燃比を適切に制御することにより、リーン状態では、ＮＯｘが上記ＮＯｘ吸蔵触媒に吸収され、またリッチ状態では、ＮＯｘが上記ＮＯｘ吸蔵触媒から放出されて、多量に存在するＣＯ，ＨＣと反応し、やはり有害成分の外部への排出が抑制される。その結果、希薄燃焼方式を採用するエンジンのＮＯｘ排出量を効果的に低減させることが可能となる。
【０００４】
このようなエンジンの例として特許文献１に記載の排気浄化装置を備えたエンジンがある。これによると、排気浄化装置は、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒を備え、該触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上となると、空燃比をリッチ化してＮＯｘ放出を行う。その場合にＮＯｘ放出の初期は空燃比を一気にリッチ化すると共に、一気にリッチ化した後リッチの度合いを徐々に小さくするように制御する。このように制御することによって、ＮＯｘの放出を行うと共に触媒のＮＯｘ吸蔵量が減少したときにＮＯｘ放出に必要なリッチ度合いに対して空燃比が過剰なリッチ度合いになることに起因して、還元浄化に使用されないＨＣ、ＣＯがそのまま大気中に放出されることを防止している。
【０００５】
一方、近年、環境保護に対応して、ガソリン、軽油、天然ガス等の化石燃料に代わって水素を燃料とする水素エンジン、あるいは化石燃料と水素とを併用して作動するハイブリッド式の水素エンジンが提案されている。このような水素エンジンの例として特許文献２に記載の水素エンジンがある。これによるとエンジンは、燃焼室内にガソリンを供給する燃料噴射弁と同じく水素を供給する水素噴射弁とを備えており、運転状況に応じて切換可能となっている。
【０００６】
【特許文献１】特許３１２３５１３号公報
【特許文献２】特開平７−９７９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の水素エンジンにおいて、例えば水素を燃料としたリーン状態での運転中にＮＯｘ放出のために空燃比をリッチ化したときに、水素はガソリンなどの化石燃料に比べて燃焼速度が大きいという特性があるので、異常燃焼が起き、ノッキングに似た振動、騒音が発生することがある。
【０００８】
そこで、本発明は、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべく空燃比をリッチ化するときに振動、騒音の発生を抑制することができる水素エンジンの制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１０】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し空燃比が理論空燃比またはリッチのときに吸蔵していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵触媒を排気通路内に配置し、燃焼室内に化石燃料を供給する第１燃料供給手段と、燃焼室内に水素を供給する第２燃料供給手段と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、エンジンの運転状態に応じて燃焼室に供給する燃料に占める化石燃料と水素との割合を変更する燃料割合変更手段とを有する水素エンジンの制御装置であって、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵状態に基づいてＮＯｘを放出するかどうかを判定するＮＯｘ放出判定手段と、空燃比がリーンのときにこの判定手段によりＮＯｘを放出すべきと判定されたときは空燃比をリッチ化するＮＯｘ放出手段と、上記判定が第２燃料供給手段による水素の供給の割合が大きい状態での運転中に行われたときは、上記ＮＯｘ放出手段による空燃比のリッチ化の前に第１燃料供給手段による化石燃料の供給の割合を増加させる化石燃料割合増加手段とが備えられていることを特徴とする。
【００１１】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の水素エンジンの制御装置において、燃料割合変更手段は、燃料が化石燃料のみの状態または水素のみの状態に切り換えることを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の水素エンジンの制御装置において、燃料割合変更手段は、燃料が化石燃料のみの状態または化石燃料と水素とが混合した状態に切り換えることを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の水素エンジンの制御装置において、燃料割合変更手段は、燃料が化石燃料のみの状態、水素のみの状態、または化石燃料と水素とが混合した状態に切り換えることを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項５に記載の発明は、上記請求項１から請求項４のいずれかに記載の水素エンジンの制御装置において、ＮＯｘ放出判定手段は、車両が加速状態である第１条件と、ＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えた状態である第２条件との少なくとも一方を満たすときにＮＯｘを放出するように判定すると共に、化石燃料割合増加手段は、第２条件が成立したときのみ、化石燃料の供給の割合を増加させることを特徴とする。
【００１５】
そして、請求項６に記載の発明は、上記請求項１から４のいずれかに記載の水素エンジンの制御装置において、ＮＯｘ放出判定手段は、車両が加速状態である第１条件と、ＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えた状態である第２条件との少なくとも一方を満たすときにＮＯｘを放出するように判定すると共に、化石燃料割合増加手段は、第２条件が成立したときの化石燃料の供給の割合の増加度合いを第１条件が成立したときの化石燃料の供給の割合の増加度合いよりも大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
まず、請求項１に記載の発明によれば、燃料に占める水素の割合が大きい状態での運転中にＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきと判定、すなわちリーン運転の積算時間などから予め設定された判定条件を満たすときは、ＮＯｘ放出手段が空燃比をリッチ化させる前に、化石燃料割合増加手段により供給する燃料に占める化石燃料の割合を増加させることによって、リッチ化の際に燃料に占める化石燃料の割合が増加して水素の割合が減少した状態となり、水素によるリッチ燃焼が抑制されて、水素燃焼の際の異常燃焼による振動、騒音を減少させることができる。また、基本的に燃料として水素を使用し、主にＮＯｘ放出の際だけに燃料を化石燃料に切り換える制御は、化石燃料の燃焼によるＣＯ、ＨＣ等の未燃燃料の排出を抑制することができると共に、化石燃料の使用を抑制して化石燃料の燃費を向上することができる。
【００１７】
次に、請求項２に記載の発明によれば、水素のみを燃料とした状態での運転中に、ＮＯｘ放出判定手段によりＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきと判定されたときには、ＮＯｘ放出手段が空燃比をリッチ化させる前に、化石燃料割合増加手段により供給する燃料を化石燃料のみの状態に切り換えることによって、リッチ化の際に化石燃料のみによる燃焼となるので、水素燃焼の際の異常燃焼による振動、騒音を減少させることができる。
【００１８】
次に、請求項３に記載の発明によれば、燃料として化石燃料と水素とを併用したリーン運転中に、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきと判断されたときには、ＮＯｘ放出手段が空燃比をリッチ化させる前に、化石燃料割合増加手段により供給する燃料を化石燃料のみの状態に切り換え、または燃料に占める化石燃料の割合を増加させることによって、水素による燃焼が停止または抑制されて、水素燃焼の際の振動、騒音を減少させることができる。
【００１９】
次に、請求項４に記載の発明によれば、水素を燃料としたリーン運転中に、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきと判定されたときには、ＮＯｘ放出手段が空燃比をリッチ化させる前に、燃料を水素のみから化石燃料のみに切り換え、または燃料に化石燃料と水素とを併用した状態に切り換えることによって、水素による燃焼が停止または抑制されて、燃焼の際の振動、騒音を減少させることができる。また、燃料として化石燃料と水素とを併用したリーン運転中に、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきと判断されたときには、燃料を完全に化石燃料に切り換え、または燃料に占める化石燃料の割合を増加させることによって、水素による燃焼が停止または抑制されて、燃焼の際の振動、騒音を減少させることができる。
【００２０】
次に、請求項５に記載の発明によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出するための第１条件としての加速時には水素の燃焼による振動、騒音の影響が少ないので、つまり加速中は乗員に対するトルクショック（違和感）が少なくて済むので、燃料を化石燃料へ切り換えることを禁止することによって、化石燃料の燃焼によるＣＯ、ＨＣ等の未燃燃料の排出を抑制することができると共に化石燃料の燃費を向上することができる。
【００２１】
そして、請求項６に記載の発明によれば、第１条件としての加速時には水素の燃焼による振動、騒音の影響が少ないので、つまり加速時は慣性力等が作用するので乗員に対するトルクショック（違和感）が少なくて済み、供給する燃料における水素の割合を大きくすることができる。これによって、化石燃料の燃焼によるＣＯ、ＨＣ等の未燃燃料の排出を抑制することができると共に化石燃料の燃費を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２３】
まず、図１は、エンジン１の全体的な構成について示す。エンジン１は、水素とガソリンとを燃料として併用する水素エンジンであって、複数の気筒２…２（１つのみ図示）が直列に設けられたシリンダブロック３と、該シリンダブロック３上に配設されたシリンダヘッド４とを有し、各気筒２内にはそれぞれピストン５が往復動可能に嵌挿され、該ピストン５冠面とシリンダヘッド４下面との間の気筒２内に燃焼室６が画成されている。ピストン５の往復動はコネクティングロッド７を介してクランク軸８の回転運動に変換される。また、上記シリンダブロック３には、クランク軸８の回転角度を検出する電磁式のクランク角センサ９と、各気筒２毎の燃焼圧の変動に基づいてノッキングを検出するためのノックセンサ１０と、図示しないウォータジャケットの内部に臨んで冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ１１とが配設されている。
【００２４】
一方、上記シリンダヘッド４には、各気筒２毎に燃焼室６の天井面に臨んで開口するように吸気ポート２０及び排気ポート２１が２つずつ開口し、各ポート２０，２１の燃焼室６側の開口部に吸気弁２２及び排気弁２３が配置されている。これら吸気弁２２及び排気弁２３は、それぞれシリンダヘッド４の内部に軸支された吸気側及び排気側カム軸（図示せず）によって、上記クランク軸８の回転に同期して開閉動作をする。また、吸気側のカム軸には、その回転角度を検出するための電磁式のカム角センサ２４が設けられている。また、各気筒２毎に上記シリンダヘッド４を上下方向に貫通しかつ吸・排気弁２２，２３に取り囲まれるようにして、点火プラグ２５が配設されている。この点火プラグ２５の先端の電極は燃焼室６の天井面から所定距離だけ下方に突出している。また、点火プラグ２５の基端部は、ヘッドカバー２６を貫通するように配設された点火回路（イグナイタ）２７に接続されている。
【００２５】
上記燃焼室６の底部となるピストン５の冠面は、外周側の部位が燃焼室６の天井面とほぼ平行な形状とされる一方、ピストン５冠面のほぼ中央部には平面視で概略レモン形状の凹部が設けられている。また、燃焼室６の吸気側の周縁部には、墳口を臨ませて燃焼室６内に水素燃料を噴射する水素用インジェクタ２８が配設されている。一方、吸気ポート２０に墳口を臨ませて吸気ポート２０内にガソリン（軽油、天然ガス等の化石燃料を燃料に用いてもよい）を噴射するガソリン用インジェクタ２９が配設されている。
【００２６】
上記水素用インジェクタ２８の基端側は全気筒２に共通の水素用燃料分配管３０に接続され、この水素用燃料分配管３０により高圧水素燃料ポンプ３１から吐出される水素燃料が各気筒２毎の水素用インジェクタ２８に分配されるようになっている。そして、水素用インジェクタ２８により圧縮行程で水素が噴射されると、この水素燃料噴霧は燃焼室６内の吸気流動によって減速されて、適度な濃度状態の混合気塊を点火プラグ２５周りに形成する。なお、上記水素用燃料分配管３０には、水素用インジェクタ２８から噴射される水素燃料の圧力状態（燃料噴射圧）を測定するための水素用燃圧センサ３２が配設されている。
【００２７】
一方、上記ガソリン用インジェクタ２９の基端側は全気筒２に共通のガソリン用燃料分配管３３に接続され、このガソリン用燃料分配管３３により高圧燃料ポンプ３４から吐出される燃料が各気筒２に臨む吸気ポート２０毎のガソリン用インジェクタ２９により分配されるようになっている。そして、そのガソリン用インジェクタ２９により吸気行程でガソリンが噴射されると、吸気流動によりガソリンが燃焼室２内に吸入される。なお、上記ガソリン用燃料分配管３３には、ガソリン用インジェクタ２９から噴射されるガソリンの圧力状態（燃料噴射圧）を測定するためのガソリン用燃圧センサ３５が配設されている。
【００２８】
なお、ここでは水素用インジェクタ２８を燃焼室６内への直噴とし、ガソリン用インジェクタ２９を吸気ポート２０への噴射とするように構成しているが、水素用インジェクタ２８を吸気ポート２０への噴射としかつガソリン用インジェクタ２９を燃焼室６内への直噴となるように構成したり、水素及びガソリン用インジェクタ２８，２９の両方を燃焼室６内への直噴、あるいは両方を吸気ポート２０への噴射となるように構成してもよい。なお、水素用インジェクタ２８を吸気ポート２０へ噴射するように構成すると、水素の燃焼性の高さにより、水素が燃焼室６に導入する前、すなわち吸気ポート２０内で燃焼することがある。
【００２９】
エンジン１の一側面には（図の右側の側面）には、各気筒２毎の吸気ポート２０に連通するように吸気通路４０が接続されている。この吸気通路４０は、エンジン１の燃焼室６に対してエアクリーナ４１で濾過した吸気を供給するものであり、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン１への吸入空気量を検出するホットワイヤ式エアフローセンサ４２と、吸気通路４０の断面積を変更する電気式スロットル弁４３及びその位置を検出するスロットルセンサ４４と、サージタンク４５とが配設されている。スロットル弁４３は、図外のアクセルペダルに対して機械的には連結されておらず、図示しない電動モータにより開閉されるようになっている。また、サージタンク４５には、スロットル弁４３よりも下流の吸気通路４０の圧力を検出するブーストセンサ４６が配設されている。
また、上記サージタンク４５よりも下流側の吸気通路４０は、各気筒２毎に分岐する独立通路とされ、該各独立通路の下流端部はさらに２つに分岐してそれぞれ吸気ポート２０に個別に連通する分岐路となっている。この分岐路から独立通路までの間には、燃焼室６内の吸気流動の強さを調節するための絞り弁（Ｔｕｎｂｌｅ  Ｓｗｉｒｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ：以下、ＴＳＣＶという）４７が配設されていて、例えばステッピングモータ等によって開閉作動される。このＴＳＣＶ４７の弁体には一部に切欠きが形成されており、全閉状態ではその切欠き部のみから下流側に流れる吸気が燃焼室６において強い筒内流動を生成する。一方、ＴＳＣＶ４７が開かれるに従い、吸気は切欠き部以外からも流通するようになって、筒内流動の強さは徐々に低下するようになる。
【００３０】
エンジン１の他側面（図の左側の側面）には、気筒２内の燃焼室６から既燃ガス（排ガス）を排出するための排気通路５０が接続されている。これらの排気通路５０の上流側は、各気筒２毎の吸気ポート２０につながる排気マニホルドにより構成され、該排気マニホルドよりも下流側の排気通路５０には、排ガス中の有害成分であるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するための２つの触媒コンバータ５１，５２が直列に配設されている。
【００３１】
上流側の触媒コンバータ５１は、詳細は図示しないが、ケーシング内にハニカム構造の担体を収容したもので、この担体の各貫通孔の壁面にいわゆる三元触媒５３の触媒層が形成されている。この三元触媒５３は、従来より周知の通り、排ガスの空燃比状態がほぼ理論空燃比を含む所定の状態にあるときに、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘをほぼ完全に浄化可能なものである。
【００３２】
また、下流側の触媒コンバータ５２は、１つのケーシング内に２つの担体を直列に収容し、そのうちの上流側の担体の各貫通孔壁面にいわゆるＮＯｘ吸蔵タイプの触媒層を形成して、上流側ＮＯｘ吸蔵触媒５４を構成すると共に、下流側の担体にも同様にＮＯｘ吸蔵タイプの触媒層を形成して、下流側ＮＯｘ吸蔵触媒５５を構成したものである。ここで、上記ＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５は、バリウムを主成分とし、カリウム、マグネシウム、ストロンチウム、ランタン等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、或は希土類と、白金等の化学反応触媒作用を有する貴金属とを担持させてなり、排ガスの空燃比状態が理論空燃比に対応する状態よりもリーン状態のときに排ガス中のＮＯｘを吸蔵する一方、そのようにして吸蔵したＮＯｘを空燃比のリッチ化に応じて放出し、かつ還元浄化するという機能を有している（ＮＯｘ放出制御）。
【００３３】
詳しくは、上記ＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５により排ガス中のＮＯｘが吸蔵され、あるいは放出されるメカニズムは、以下のようなものであると考えられている。すなわち、例えば図２（ａ）に模式的に示すように、排ガスの空燃比がリーン状態のときには、酸素過剰雰囲気の排ガス中のＮＯｘが触媒金属上で酸素Ｏ２と反応してその一部がバリウムと結合しながら、ＮＯｘとして吸蔵される。一方、図２（ｂ）に示すように、排ガスの空燃比状態がほぼ理論空燃比かそれよりもリッチな状態であれば、リーン状態の場合とは反対に反応が進行し、バリウムから離れたＮＯｘが排ガス中のＨＣ，ＣＯと反応して（還元反応）、窒素Ｎ２と酸素Ｏ２とに分解される。
【００３４】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５はバリウムを含有するので、燃料中のイオウ成分（ＳＯｘ）が触媒に付着するというイオウ被毒の問題がある。イオウはＮＯｘ放出制御では放出できず、これをそのまま放置するとＮＯｘ浄化能力が低下するから、付着したイオウを放出させて触媒の浄化能力を回復させるための処理（ＳＯｘ放出制御）、すなわちイオウ被毒解消のためのＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５の昇温が行われる。
【００３５】
このＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５の昇温は、燃料の分割噴射や点火時期の遅角（点火リタード）により排ガス温度を上昇させることで達成される。イオウ被毒は空燃比がリーン状態のときほど進行しやすく、リッチ状態になるほど遅くなる。したがって、ＳＯｘ放出制御では空燃比をリッチ化したうえでＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５を昇温してイオウの放出を促進する。
【００３６】
上記エンジン１の排気マニホルドの集合部付近には排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（第１の酸素濃度センサ）５６が配設されており、主にこのセンサ５６からの信号に基づいてエンジン１の空燃比フィードバック制御が行われるようになっている。また、上記２つの触媒コンバータ５１，５２の中間には上流側三元触媒５３の劣化状態を判定するための第２の酸素濃度検出センサ５７と、ＮＯｘ吸蔵触媒５４に流入する排ガスの温度を検出する排気温度検出センサ５８とが配設され、さらに、２つのＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５の中間には第３の酸素濃度センサ５９が配設されている。
【００３７】
また、上記排気マニホルドよりも下流側の排気通路５０には、そこから分岐するようにして排ガスの一部を吸気通路４０に還流させる排気還流通路（以下、ＥＧＲ通路という）６０の上流端が連通している。このＥＧＲ通路６０の下流端は上記サージタンク４５の内部に臨んで開口していて、該下流端近傍のＥＧＲ通路６０にはデューティソレノイド弁からなるＥＧＲ弁６１が配設されている。このＥＧＲ弁６１によってＥＧＲ通路６０における排気の還流量が調節されるようになっている。
【００３８】
上述した点火回路２７、水素及びガソリン用インジェクタ２８，２９、水素及びガソリン用高圧燃料ポンプ３１，３４、スロットル弁４３、ＴＳＣＶ４７、ＥＧＲ弁６１等は、いずれもエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）７０によって作動制御される。一方、このＥＣＵ７０には、少なくとも、上記クランク角センサ９、ノックセンサ１０、水温センサ１１、エアフローセンサ４１、スロットルセンサ４４、３つの酸素濃度センサ５６，５７，５９、排気温度センサ５８等からの出力信号がそれぞれ入力され、さらに、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル開度という）を検出するアクセル開度センサ７１からの出力信号と、エンジン回転速度（クランク角の回転速度）を検出する回転速度センサ７２、車速を検出する車速センサ７３からの出力信号とが入力されるようになっている。
【００３９】
ＥＣＵ７０は、上記各センサから入力される信号に基づいてエンジン１への吸入空気量や各気筒２毎の燃料噴射量、噴射時期及び点火時期を制御し、さらに、気筒２内の吸気流動の強さや排気の還流割合等を制御する。具体的には、図３に制御マップで示すように、エンジン１の温間の全運転領域のうち低負荷低回転域側には水素リーン領域が設定されて、ここでは水素用インジェクタ２８により圧縮行程で燃料を噴射させて、点火プラグ２５周りに層状に偏在させた水素を燃焼させる希薄燃焼を行う。一方、水素リーン領域より高負荷高回転域側は、いわゆる均一燃焼領域であり、ここではガソリン用インジェクタ２９により主に吸気行程で燃料を噴射させて、燃焼室内で吸気とガソリンを十分に混合し、該燃焼室全体に概ね均一な混合気を形成した上で燃焼させるガソリンリーン領域が設定されている。
【００４０】
次に、本発明に係る実施の形態の作用効果について説明する。
【００４１】
図４〜６に示すフローチャートは、図３に示す制御マップを具備した水素エンジンのＥＣＵ７０によるＮＯｘ放出制御及びＳＯｘ放出制御の具体的な制御手順を示す。図３に示すように、運転モードとして低負荷低回転時には水素を燃料とした水素リーン領域、高負荷高回転時にはガソリンを燃料としたガソリンリーン領域が設定されている。そして、ＮＯｘ放出制御の開始条件として、前回のＮＯｘ放出からのリーン運転の時間積算値によって算出されたＮＯｘ吸蔵量が第１所定値Ｑ１以上となったときと、所定量以上の加速が検出されたときとが設定されている。また、ＳＯｘ放出制御の開始条件として、前回のＳＯｘ放出からの、リーン運転の時間積算値（ＮＯｘ放出制御において算出した時間積算値の５〜１０倍）からＳＯｘ被毒量を算出して第２所定値Ｓ１以上となったときが設定されている。
【００４２】
図４のフローチャートによると、まず、ステップＳ１で、水温センサ１１、カム角センサ２４、エアフローセンサ４１、酸素濃度センサ５６，５７，５９、アクセル開度センサ７１、回転速度センサ５２等からの各種信号を入力し、さらにＥＣＵ７０のＲＡＭに一時的に保存されているデータを読み込む。続いて、ステップＳ２において、エンジン１の目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて、図３に示す制御マップからエンジン１の現在の運転モードを決定する。なお、目標トルクは、エンジン１の負荷状態に対応するものであり、例えば、回転速度センサ７２により検出されたエンジン回転速度とアクセル開度センサ７１により検出されたアクセル開度とに基づいて、予め実験的に設定したマップから読み出す。
【００４３】
そして、ステップＳ３において、主に第１の酸素濃度センサに基づいて空燃比及び点火時期を決定する。このとき、例えば加速時は大きなトルクを得るためにリーンの度合いを弱めるように空燃比が決定される。そして、ステップＳ４及びステップＳ５で上述のリーン運転の時間積算値からＮＯｘ吸蔵量Ｑ及びＳＯｘ被毒量Ｓを計算して、ＥＣＵ７０のＲＡＭに記憶されたこれらの記憶データを更新する。ＮＯｘ吸蔵量Ｑの計算は、リーン運転中はＮＯｘ吸蔵量Ｑは増量中となり、またリッチ運転中はＮＯｘ吸蔵量Ｑは減量中となり、さらに加速が検出されたときにはＮＯｘ吸蔵量Ｑは減量中となるように計算される。一方、ＳＯｘ被毒量Ｓの計算は、リーン運転中及びリッチ運転中はＳＯｘ被毒量Ｓは増量中となり、リッチ状態かつ点火リタードでＳＯｘ被毒量Ｓは減量するように計算される。
【００４４】
そして、ステップＳ６で、フラグＦ１が１にセットされているか否かを判断して、フラグＦ１=０のときにはステップＳ７に進む。ステップＳ７では上記ステップＳ４で計算されたＮＯｘ吸蔵量Ｑが予め設定された第１所定値Ｑ１よりも大きいか否かを判断する。ＮＯｘ吸蔵量Ｑが第１所定量Ｑ１よりも小さいときは図５の（Ｉ）に進み、ＮＯｘ吸蔵量Ｑが第１所定値Ｑ１よりも大きいときはステップＳ８に進んでＮＯｘ放出制御を開始する。ステップＳ８ではＮＯｘ放出時間Ｃを設定し、ステップＳ９でフラグＦ１を１にセットする。次に、ステップＳ１０で現在の使用燃料が水素とガソリンのいずれかであるかを判定して、現在の使用燃料が水素であればステップＳ１１に進んで燃料をガソリンに切り換えたのち、ステップＳ１２で空燃比のリッチ化を行う。ステップＳ１０で現在の使用燃料がガソリンである場合には、そのままステップＳ１２に進んで空燃比をリッチ化する。ステップＳ１２で空燃比のリッチ化を行ったのち、ステップＳ１３でカウントＴに１を加算して、ステップＳ１４でガソリン用インジェクタ２９によるガソリンの噴射及び上記ステップＳ３で決定した点火時期での点火を実行してリターンする。
【００４５】
また、ステップＳ６でフラグＦ１が１であるときには、ステップＳ１５でカウントＴがＣと等しいか否かを判定し、カウントＴがＣと等しくない場合はステップＳ１２に進んで空燃比のリッチ化を行う。一方、カウントＴがＣと等しい場合は、ステップＳ１６に進んでフラグを０にリセットすると共に、ステップＳ１７において上記ステップＳ４で計算したＮＯｘ吸蔵量Ｑを０にリセットして、ステップＳ１８でカウントＴを０にリセットする。そして、ステップ１４においてステップＳ２で図３に示す制御マップによって決定された燃料に応じて水素用及びガソリン用インジェクタ２８，２９のいずれかの燃料の噴射及び上記ステップＳ３で決定した点火時期での点火を実行してリターンする。
【００４６】
ステップＳ７でＮＯｘ吸蔵量Ｑが第１所定量Ｑ１以下であるときには、図５のステップＳ１９に進む。すなわち、ステップＳ１９においてフラグＦ２が１であるか否かを判定する。フラグＦ２が１でないときは、ステップＳ２０に進んで、ＳＯｘ被毒量Ｓが第２所定量Ｓ１以上であるか否かを判定し、ＳＯｘ被毒量Ｓが第２所定量Ｓ１以上であるときにはＳＯｘ放出制御を開始する。まず、ステップＳ２１で初期所定時間Ｃ１を設定する。このとき、主に排気温度センサ５８が検出した排ガス温度に基づいて初期所定時間Ｃ１が設定される。また、排ガス温度が高ければ初期所定時間Ｃ１は短く（またはゼロに）設定される傾向にある。そして、ステップＳ２２でフラグＦ２を１に設定すると共に、ステップＳ２３でカウントｔに１を加算する。次に、ステップＳ２４で時間ｔが上記初期設定時間Ｃ１と等しいかどうかを判定する。カウントｔが初期設定時間Ｃ１に等しくないときにはステップＳ２５に進む。
【００４７】
ステップＳ２５では現在の使用燃料を判定し、使用燃料がガソリンであれば、ステップＳ２６で燃料をガソリンから水素に切り換えてステップＳ２７で空燃比をリッチ化、点火リタードを設定する一方、使用燃料が水素であればそのままステップＳ２７の空燃比のリッチ化、点火リタードを設定して、ステップＳ２８で水素用インジェクタ２８による水素燃料の噴射及びステップＳ２７でリタードに設定した点火を実行してリターンする。
【００４８】
一方、ステップＳ２０でＳＯｘ被毒量Ｓが第２所定量Ｓ２よりも小さいときには、ステップＳ２９で加速の判定を行う。ここで加速有りと判定されればステップＳ３０に進んで空燃比をリッチ化して、ステップ２８に進んでステップＳ２で図３に示す制御マップによって決定された燃料に応じて水素用及びガソリン用インジェクタ２８，２９のいずれかの燃料の噴射及び上記ステップＳ３で決定された点火時期での点火を実行してリターンする。すなわち、加速がある場合は、現在使用している燃料が水素またはガソリンにかかわらず空燃比をリッチ化するように制御される。一方、加速なしと判定されたときは、空燃比のリッチ化を行わずに同様に燃料の噴射及び点火を実行してリターンする。
【００４９】
一方、ステップＳ２４でｔがＣ１と等しいときにはステップＳ３１においてフラグＦ２を０にリセットすると共に、ステップＳ３２でカウントｔを０にリセットして図６の（ＩＩ）に進む。
【００５０】
図６のフローチャートにおいて、まずステップＳ３３でフラグＦ３が１であるか否かを判定する。フラグＦ３が１でなければステップＳ３４に進んで終期設定時間Ｃ２を設定し、ステップＳ３５でフラグＦ３を１に設定して、ステップ３６でカウントτに１を加算する。そして、ステップＳ３７で使用燃料をガソリンに切り換える。次に、ステップＳ３８で空燃比のリッチ化及び点火リタードを設定し、ステップ３９でガソリン用インジェクタによるガソリンの噴射及びステップＳ３８でリタードに設定した点火を実行してリターンする。
【００５１】
一方、ステップＳ４１でフラグＦ３が１の場合は、ステップＳ４０に進んでカウントτが終期設定時間Ｃ２と等しいか否かを判定する。そして、時間τが終期設定時間Ｃ２と等しくないときには、ステップＳ３６に進んで空燃比、点火リタードの設定を行い、前述のステップＳ３７〜３９を実行してリターンする。また、カウントτが終期設定時間Ｃ２と等しいときにはステップＳ４１でフラグＦ３を０にリセットすると共に、ステップＳ４２でＳＯｘ被毒量Ｓを０にリセットして、カウントτを０にリセットして、ステップ３９に進んでステップＳ２で図３に示す制御マップによって決定された燃料に応じて水素用及びガソリン用インジェクタ２８，２９のいずれかの燃料の噴射及びステップＳ３で決定した点火時期での点火を実行してリターンする。
【００５２】
次に、この図４〜６のフローチャートによる制御を図７に示すタイムチャートを用いて説明すると、まず、水素リーン運転においてＮＯｘ吸蔵量Ｑが時間の経過と共に増加して、ＮＯｘ吸蔵量Ｑが所定値Ｑ１となったときに、使用燃料を水素からガソリンに切り換えて、ＮＯｘ放出時間Ｃが経過するまで空燃比をリッチ化する。そして、このリッチ化に伴ってＮＯｘ吸蔵量が減少すると、再び使用燃料をガソリンから水素に切り換えて、空燃比をリーン化する。
【００５３】
一方、所定値以上のスロットル開度増加率Δαがスロットルセンサ４４によって検出されたときには、加速ありと判断されて、必要なトルクを確保するために空燃比のリッチ化が実行される。このとき、リッチ化によりＮＯｘ放出制御が行われることになるが、加速によるリッチ化は水素を燃料としたまま実行される。
【００５４】
また、イオウ被毒量Ｓが所定量Ｓ１以上となったときには、空燃比リッチ化及び点火リタードを実行することによってＳＯｘ放出制御が行われる。点火リタードは、排ガス温度を上昇させ、ＳＯｘ被毒量Ｓがほぼ０になるまで行われる。このとき、初期設定時間Ｃ１の間は燃料として水素を使用し、終期設定時間Ｃ２の間は燃料としてガソリンを使用するように制御することによって、反応速度の高い水素の燃焼で排ガスの急速な昇温を図ることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５からのＳＯｘ放出を促進することができる。また、終期設定時間Ｃ２では燃料としてガソリンを使用したので、リッチ化した水素による燃焼を停止して、水素燃焼の際の振動、騒音を減少させることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態として、図８に示す制御マップを具備したエンジン１の制御について説明する。すなわち、図８に示す制御マップによれば、低負荷低回転域側では水素とガソリンを併用した水素＋ガソリンリーン領域が設定されて、ここではガソリン用インジェクタ２９により主に吸気行程で燃料を噴射させると共に水素用インジェクタ２８により圧縮行程で燃料を噴射させることによって、燃焼室内に概ね均一なガソリンの混合気を形成した上で点火プラグ２５周りに層状に偏在させた水素を燃焼させる希薄燃焼を行う。高負荷高回転域側にはガソリンリーン領域が設定され、ここではガソリンを燃料として均一燃焼を行うように設定されている。
【００５６】
本実施の形態の制御手順を図９〜１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図９〜１１に示すフローチャートは、図４〜６に示すフローチャートと重複する部分があり、これらについては同様であるのでここでは詳しい説明は省略する。これによると、低負荷低回転域時には燃料として水素とガソリンとを併用した水素＋ガソリンリーン運転、高負荷高回転域側には燃料としてガソリンを使用したガソリンリーン運転を行う。なお、ＮＯｘ放出条件とＳＯｘ放出条件は上記第１の実施の形態と同様に設定されている。
【００５７】
まず、ステップＳ５１で、各種信号を入力し、ＲＡＭに一時的に保存されているデータを読み出す。ステップＳ５２において、エンジン１の目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて、図８に示す制御マップからエンジン１の現在の運転モードを決定する。
【００５８】
そして、ステップＳ５３において、空燃比及び点火時期を決定しする。次にステップＳ５４及びステップＳ５５で前回のＮＯｘ放出時からのリーン運転の時間積算値からＮＯｘ吸蔵量Ｑ及びＳＯｘ被毒量Ｓを計算してＥＣＵ７０のＲＡＭに記憶されたこれらの記憶データを更新する。
【００５９】
そして、ステップＳ５６において、フラグＦ１が１に設定されているか否かを判断して、フラグＦ１=０のときにはステップＳ５７に進む。ステップＳ５７では上記ステップＳ５４で計算されたＮＯｘ吸蔵量Ｑが予め設定された第１所定値Ｑ１よりも大きいか否かを判断する。ここでＮＯｘ吸蔵量Ｑが第１所定量Ｑ１よりも小さいときは図５の（ＩＩＩ）に進み、ＮＯｘ吸蔵量Ｑが第１所定値Ｑ１よりも大きいときはステップＳ５８に進む。ステップＳ５８ではＮＯｘ放出時間Ｃを設定して、ステップＳ５９でフラグＦ１を１にセットすると共に、カウントＴに１を加算する。次に、ステップＳ６１で燃料に占めるガソリンの割合を増加させたのち、ステップＳ６２で空燃比のリッチ化を行う。このとき、ガソリンの割合を増加させるときは水素＋ガソリンリーン運転を行っていた場合は、燃料に占めるガソリンの割合を増加させ、ガソリンリーン運転を行っていた場合は、そのままの状態でよい。次に、ステップＳ６３で上記ステップＳ５２で図８に示す制御マップによって設定された割合で両インジェクタ２８，２９から燃料噴射させると共に、上記ステップＳ５３で決定した点火時期での点火を実行してリターンする。
【００６０】
また、ステップＳ５６でフラグＦ１が１のときには、ステップＳ６４でカウントＴがＮＯｘ放出時間Ｃと等しいか否かを判定し、カウントＴがＮＯｘ放出時間Ｃと等しくない場合はステップＳ６０に進んでカウントＴに１を加算したのち、ステップＳ６１〜６３の制御を行ってリターンする。一方、カウントＴがＮＯｘ放出時間Ｃと等しい場合は、ステップＳ６５に進んでフラグＦ２を０にリセットすると共に、ステップＳ７６でＮＯｘ吸蔵量を０にリセットして、カウントＴを０にリセットする。そして、ステップＳ６３に進んで、上記ステップＳ５２で図８に示す制御マップによって設定された割合で両インジェクタ２８，２９から燃料噴射させると共に、上記ステップＳ５３で決定した点火時期での点火を実行してリターンする。
【００６１】
また、ステップＳ５７でＮＯｘ吸蔵量Ｑが第１所定量Ｑ１以下であるときには、図１０の（ＩＩＩ）に進んで、ＳＯｘ放出制御を行う。まず、ステップＳ６８においてフラグＦ２が１であるか否かを判定する。フラグＦ２が１でないときは、ステップＳ６９に進んで、ＳＯｘ被毒量Ｓが第２所定量Ｓ１以上であるか否かを判定し、ＳＯｘ被毒量Ｓが第２所定量Ｓ１以上であるときには、ステップＳ７０に進んで初期所定時間Ｃ１を設定する。そして、ステップＳ７１でスラグＦ２を１に設定して、ステップＳ７２でカウントｔに１を加算する。ステップＳ７３でカウントｔが上記初期設定時間Ｃ１と等しいかどうかを判定する。カウントｔが初期設定時間Ｃ１に等しくないときにはステップＳ７４に進む。
【００６２】
ステップ７４では、燃料に占める水素の割合を増加させる。すなわち、使用燃料がガソリンのみ（ガソリンリーン運転）であれば、ステップＳ８９で燃料をガソリンから水素とガソリンとの混合または水素のみに切り換え、また、使用燃料が水素とガソリンの混合（水素＋ガソリンリーン運転）であれば、燃料に占める水素の割合を増大させるか、または水素のみに切り換える。そして、ステップＳ７５で空燃比をリッチ化、点火リタードを設定し、ステップ７６においてステップＳ７４，７５で設定された両インジェクタ２８，２９による燃料噴射及びステップＳ７５でリタードに設定した点火を実行してリターンする。
【００６３】
一方、ステップＳ６９でＳＯｘ被毒量Ｓが第２所定量Ｓ２よりも小さいときには、ステップＳ７７で加速の判定を行う。ここで加速有りと判定されればステップＳ７８に進んで空燃比をリッチ化して、ステップＳ７６に進み、上記ステップＳ５２で図８に示す制御マップによって設定された割合で両インジェクタ２８，２９から燃料噴射させると共に、上記ステップＳ５３で決定した点火時期での点火を実行する。したがって、加速がある場合は、現在使用している燃料が水素またはガソリンにかかわらず空燃比をリッチ化するように制御される。一方、加速なしと判定されたときは、そのままステップＳ７６に進んで同様に燃料噴射及び点火実行を行う。
【００６４】
また、ステップＳ７３でｔがＣ１であるときにはステップＳ７９に進んでフラグＦ２を０にリセットすると共に、ステップＳ８０でカウントｔをリセットして図１１の（ＩＶ）に進む。
【００６５】
図１１において、まずステップＳ８１でフラグＦ３が１であるか否かを判定する。フラグＦ３が１でなければステップＳ８２に進んで終期設定時間Ｃ２を設定し、フラグＦ３を１にセットして、ステップＳ８４でカウントτに１を加算する。そして、ステップＳ８５で燃料に占めるガソリンの割合を増加させる。このとき、燃料をガソリンのみの状態に切り換えてもよく、また、ガソリンのみを燃料とした運転状態からＳＯｘ放出制御が行われたときはガソリンのみを燃料とした状態に戻し、ガソリンと水素を併用した運転状態からＳＯｘ放出制御が行われたときはＳＯｘ放出制御前の割合に戻す。次に、ステップＳ８６で空燃比のリッチ化及び点火リタードを設定し、ステップＳ８７においてステップＳ８５，８６で設定された両インジェクタ２８，２９による燃料噴射及びステップＳ８６でリタードに設定した点火を実行してリターンする。
【００６６】
一方、ステップＳ８１でフラグＦ３が１の場合は、ステップＳ８８に進んで時間τが終期設定時間Ｃ２と等しいか否かを判定する。そして、時間τが終期設定時間Ｃ２と等しくないときには、ステップＳ８４に進んで、カウントτに１を加算したのち、ステップＳ８５〜８７の制御を行ってリターンする。また、ステップＳ８８で時間τが終期設定時間Ｃ２と等しいときにはステップＳ８９でフラグＦ３を０にリセットすると共に、ステップＳ９０でＳＯｘ被毒量Ｓを０にリセットし、ステップＳ９１でτを０にリセットして、ステップＳ８７に進み、上記ステップＳ５２で図８に示す制御マップによって設定された割合で両インジェクタ２８，２９から燃料噴射させると共に、上記ステップＳ５３で決定した点火時期での点火を実行してリターンする。
【００６７】
また、本発明に係る第３の実施の形態として、図１２に示す制御マップを具備したエンジン１の制御がある。これによれば、低負荷低回転域側では水素リーン領域が設定されて、ここでは水素を燃料とした希薄燃焼を行う。そして、水素リーン領域より高負荷高回転域側では水素＋ガソリンリーン領域が設定され、ここではガソリン用インジェクタ２９により主に吸気行程で燃料を噴射させると共に水素用インジェクタ２８により圧縮行程で燃料を噴射させることによって、燃焼室内に概ね均一なガソリンの混合気を形成した上で点火プラグ２５周りに層状に偏在させた水素を燃焼させる希薄燃焼を行う。さらに、水素＋ガソリンリーン領域より高負荷高回転域側にはガソリンリーン領域が設定され、ここではここではガソリンを燃料として均一燃焼を行う。また、ガソリンリーン領域より高負荷高回転域側にはガソリンλ＝１領域が設定され、ここではガソリンを燃料として理論空燃比での均一燃焼を行うように設定されている。
【００６８】
そして、水素リーン領域おける運転時にＮＯｘ放出制御のためにリッチ化を行う場合は、燃料として水素とガソリンを併用するか、燃料を完全にガソリンに切り換えるかの制御が行ったのちに空燃比をリッチ化して、水素による燃焼を抑制する。同様に、水素＋ガソリン領域における運転時にリッチ化を行う場合は、燃料に占めるガソリンの割合を増加させるか、または燃料をガソリンのみに切り換えたのち、空燃比をリッチ化する。
【００６９】
以上のような制御を行うことによって、上記第１〜３の実施の形態によれば、水素を燃料とした運転中に、ＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５からＮＯｘを放出すべきときには、燃料をガソリンに切り換え、または燃料に占めるガソリンの割合を増加させたのち、空燃比をリッチ化することができ、リッチ化の際の水素による燃焼を停止させることができる。これによって、反応速度の大きい水素のリッチ燃焼による振動、騒音を抑制することができる。また、基本的に燃料として水素を使用し、主にＮＯｘ放出の際だけに燃料をガソリンに切り換える制御は、ガソリンの燃焼によるＣＯ、ＨＣ等の未燃燃料の排出を抑制することができると共に、ガソリンの使用を抑制してガソリンの燃費を向上することができる。
【００７０】
また、上記第２及び第３の実施の形態によれば、ＮＯｘ空燃比がリーンでありかつ燃料に占める水素の割合が大きい状態での運転中にＮＯｘ吸蔵触媒５４，５５からＮＯｘを放出すべきときは、ガソリン用インジェクタ２９によるガソリンの噴射の割合を増加させたのち、あるいは燃料を完全にガソリンに切り換えたのちに空燃比をリッチ化させることによって、リッチ化の際にガソリンの割合が増加して水素の割合が減少した状態となり、水素を燃料としたリッチ燃焼が抑制されて、燃焼の際の振動、騒音を減少させることができる。
【００７１】
また、第１〜３の実施の形態において、ＮＯｘ放出条件として所定以上の加速が検出されたときには水素の燃焼による振動、騒音の影響が少ないので、つまり乗員が感じるトルクショック（違和感）が少なくて済むので、このときは燃料をガソリンへ切り換えることを禁止するようにしてもよい。この場合、ガソリンの燃焼による未燃燃料の排出を抑制することができると共に、ガソリンの使用を抑制してガソリンの燃費を向上することができる。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えるときは、上記のように燃料におけるガソリンの割合を大きくして、水素の燃焼によって発生する振動、騒音を抑制する。
【００７２】
そして、第２、第３の実施の形態において、加速時のＮＯｘ放出時には水素の燃焼による振動、騒音の影響が少ないので、つまり乗員に対するトルクショック（違和感）が少なくて済み、ＮＯｘ吸蔵量が第１所定量Ｑ１以上となったときのＮＯｘ放出時に比べて、供給する燃料に占める水素の割合を大きくすることができる。これによって、ガソリンの燃焼による未燃燃料の排出を抑制することができると共に、ガソリンの使用を抑制してガソリンの燃費を向上することができる。
【００７３】
なお、上記エンジン１の制御手順は、図１に示すようなレシプロエンジンに限らず、水素とガソリンとを燃料として併用するロータリーエンジンにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべく空燃比をリッチ化するときに振動、騒音の発生を抑制することができる水素エンジンの制御装置を提供する。本発明は、水素と、ガソリン、軽油、天然ガス等の化石燃料との少なくとも一方を燃料として作動する水素エンジンの制御装置に関し、より詳しくは、ＮＯｘ吸蔵触媒を排気通路に備えた水素エンジンの制御装置に関する技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンのシステム構成図である。
【図２】ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵・放出の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る制御マップである。
【図４】同制御手順を示すフローチャートである。
【図５】同制御手順を示すフローチャートである。
【図６】同制御手順を示すフローチャートである。
【図７】同空燃比、使用燃料等の制御を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る制御マップである。
【図９】同制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】同制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】同制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３に実施の形態に係る制御マップである。
【符号の説明】
【００７６】
１            エンジン（水素エンジン）
６            燃焼室
２８          水素用インジェクタ（第２燃料供給手段）
２９          ガソリン用インジェクタ（第１燃料供給手段）
５０          排気通路
５４，５５    ＮＯｘ吸蔵触媒
７０          ＥＣＵ（制御装置、燃料割合変更手段、ＮＯｘ放出判定手段、ＮＯｘ放出手段、化石燃料割合変更手段）
【図１】
2005240656.tif 000003
【図２】
2005240656.tif 000004
【図３】
2005240656.tif 000005
【図４】
2005240656.tif 000006
【図５】
2005240656.tif 000007
【図６】
2005240656.tif 000008
【図７】
2005240656.tif 000009
【図８】
2005240656.tif 000010
【図９】
2005240656.tif 000011
【図１０】
2005240656.tif 000012
【図１１】
2005240656.tif 000013
【図１２】
2005240656.tif 000014