(57)【要約】【課題】ＥＧＲ装置を備えた、燃料として水素とガソリンとを供給可能な内燃機関における燃料の水素への切替時に、異常燃焼が発生することを抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態がＥＧＲカット領域内に入っている場合にＥＧＲ装置による排気再循環を停止するＥＧＲカット制御を開始して（Ｓ１０２、Ｓ１０３）から、内燃機関の燃料を水素に切り替える（Ｓ１０４）。また、制御装置は、ＥＧＲカット領域を、気筒内のデポジットの堆積量との間に相関関係があるガソリン運転累積時間に基づき、変更する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ装置を備えた、燃料として水素とガソリンとを供給可能な内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ装置を制御する制御手段と、
前記内燃機関の燃料をガソリンから水素に切り替えるべきイベントの発生時に、前記制御手段に、前記内燃機関の運転状態が設定範囲内に入っている場合に前記ＥＧＲ装置による排気再循環を停止するＥＧＲカット制御を開始させてから、前記内燃機関の燃料をガソリンから水素に切り替える切替制御手段と、
を含み、
前記切替制御手段は、前記イベントの発生時までに前記内燃機関がガソリンで運転されていた累積運転時間が規定時間以下であった場合には、前記制御手段に、前記設定範囲が第１の設定範囲であるＥＧＲカット制御を開始させ、前記累積運転時間が前記規定時間以下でなかった場合には、前記制御手段に、前記設定範囲が前記第１の設定範囲よりも広い第２の設定範囲であるＥＧＲカット制御を開始させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に、気体燃料供給用の機構（燃料噴射弁等）と液体燃料供給用の機構とを設け、内燃機関の運転状態や気体燃料の残量に基づき、内燃機関に供給する燃料を切り替えることが行われている。
【０００３】
気体燃料と液体燃料の組合せとしては、様々なものが知られているが、気体燃料として、ＣＮＧ（天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）を使用した場合、気体燃料による内燃機関の運転時に気筒内にデポジットが堆積してプレイグニッション等の不具合が発生することがある。
【０００４】
そのため、ＣＮＧを主燃料とし、ガソリンを副燃料とする内燃機関のＣＮＧ運転が所定時間継続した場合に、当該内燃機関を一時的にガソリン運転することにより、ガソリンの未揮発成分でデポジットを洗浄除去することが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９３２１３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４５２５６号公報
【特許文献３】特開２００４−３４００６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
運転状態に応じて水素とガソリンとが切り替えられる内燃機関（以下、水素・ガソリン内燃機関と表記する）では、水素による運転中ではなく、ガソリンによる運転中に気筒内にデポジットが堆積する。
【０００７】
従って、水素・ガソリン内燃機関の排気中のＮＯｘを低減等するために、ＥＧＲ（排気再環流）を行った場合、気筒内のデポジットの一部がＥＧＲ通路を通って吸気ポート及び気筒内に導入されることになる。そして、燃料として水素が使用されている場合、吸気ポートや気筒内に導入されたデポジットが火種となって異常燃焼が発生することがあるので、ＥＧＲ装置を備えた水素・ガソリン内燃機関には、燃料の水素への切り替え時に異常燃焼が発生しやすい傾向がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、ＥＧＲ装置を備えた、燃料として水素とガソリンとを供給可能な内燃機関における燃料の水素への切替時に、異常燃焼が発生することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の、ＥＧＲ装置を備えた、燃料として水素とガソリンとを供給可能な内燃機関を制御する内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ装置を制御する制御手段と、前記内燃機関の燃料をガソリンから水素に切り替えるべきイベントの発生時に、前記制御手段に、前記内燃機関の運転状態が設定範囲内に入っている場合に前記ＥＧＲ装置による排気再循環を停止するＥＧＲカット制御を開始させてから、前記内燃機関の燃料をガソリンから水素に切り替える切替制御手段と、
を含み、前記切替制御手段は、前記イベントの発生時までに前記内燃機関がガソリンで運転されていた累積運転時間が規定時間以下であった場合には、前記制御手段に、前記設定範囲が第１の設定範囲であるＥＧＲカット制御を開始させ、前記累積運転時間が前記規定時間以下でなかった場合には、前記制御手段に、前記設定範囲が前記第１の設定範囲よりも広い第２の設定範囲であるＥＧＲカット制御を開始させる、構成を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＥＧＲ装置を備えた、燃料として水素とガソリンとを供給可能な内燃機関における燃料の水素への切替時に、異常燃焼が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用した内燃機関システムの概略構成図である。
【図２】図２は、内燃機関に供給する燃料の種類の決定に使用可能な燃料切替マップの説明図である。
【図３】図３は、燃料の水素への切り替える時に、ＥＣＵが実行する燃料切替処理の流れ図である。
【図４】図４は、第１、第２ＥＧＲカット領域を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用した内燃機関システムの概略構成を示す。
【００１４】
まず、この図１に示してある内燃機関システムの構成を説明する。
本内燃機関システムは、車両に搭載されるシステムである。図１に示してあるように、内燃機関システムは、水素タンク１０、内燃機関２０、ガソリンタンク４０、本実施形態に係る内燃機関の制御装置としてのＥＣＵ(Electronic Control Unit）５０等を備える。
【００１５】
水素タンク１０は、水素を高圧状態で貯蔵するタンクである。内燃機関２０は、４気筒の火花点火式エンジンである。この内燃機関２０には、内燃機関２０のクランクシャフトの回転角を検出するためのクランク角センサ２４が配設されている。
【００１６】
内燃機関２０の各気筒には、点火プラグ２３が取り付けられている。また、内燃機関２０の各吸気ポート２１には、ガソリンタンク４０内のガソリンを吸気ポート２１内に噴射するためのインジェクタ４１が設けられている。
【００１７】
内燃機関２０の各吸気ポート２１は、インテークマニホールド（以下、インマニとも表記する）３０を介して吸気通路３１と接続されている。インマニ３０の集合部には、インマニ３０内のガス圧力を測定するための圧力センサ２５と、インマニ３０内のガス温度を測定するための温度センサ２６とが設けられている。また、インマニ３０の各分岐管には、分岐管内に水素を噴射するためのインジェクタ１６が設けられている。
【００１８】
各インジェクタ１６は、デリバリーパイプ１２及び燃料配管１１を介して水素タンク１０に接続されている。燃料配管１１の途中には、デリバリーパイプ１２に供給する水素の圧力を調整するためのレギュレータ１３が配設されている。また、燃料配管１１のレギュレータ１３よりも上流側（水素タンク１０側）の部分には、燃料配管１１内の水素の圧力を測定するための圧力センサ１４、燃料配管１１内の水素の温度を測定するための温度セ
ンサ１５が設けられている。
【００１９】
吸気通路３１の途中には、インマニ３０に供給される空気量を調整するためのスロットルバルブ３２が設けられている。また、吸気通路３１のスロットルバルブ３２よりも上流側の部分には、吸入空気量を測定するためのエアフローメータ２７が設けられている。
【００２０】
内燃機関２０の各排気ポート（図示略）は、エキゾーストマニホールド（以下、エキマニとも表記する）４５を介して排気通路４６と接続されている。排気通路４６の途中には、排気を浄化するための触媒４７が設けられている。
【００２１】
内燃機関２０のエキマニ４５とインマニ３０との間には、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation；排気再循環）を行うためのＥＧＲ装置３８が設けられている。このＥＧＲ装置
３８は、エキマニ４５とインマニ３０との間を接続するＥＧＲ通路３５と、ＥＧＲ通路３５によりインマニ３０に戻されるＥＧＲガスの量を制御（調節）するためのＥＧＲバルブ３６と、ＥＧＲ通路３５を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３７とにより構成されている。
【００２２】
ＥＣＵ５０は、上記した各種センサや、クランク角センサ２４、アクセル開度センサ３９等からの信号に基づき、本内燃機関システムの各部（インジェクタ１６及び４１、ＥＧＲバルブ３６等）を統合的に制御するユニットである。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されており、ＥＣＵ５０のフラッシュＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプ
ログラム（ファームウェア）が記憶されている。
【００２３】
以下、ＥＣＵ５０の機能を、本実施形態に係る内燃機関の制御装置としての機能を中心に説明する。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、内燃機関２０の運転状態（機関負荷及び機関回転速度）に応じて、内燃機関２０に供給する燃料を切り替えつつ内燃機関２０を制御するユニットである。尚、ＥＣＵ５０による燃料の切り替えは、例えば、図２に示したような燃料切替マップ、すなわち、内燃機関２０の機関負荷と機関回転速度の組合せに対して、使用すべき燃料の種類を記憶した燃料切替マップに基づき、行われる。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、内燃機関２０の制御中、内燃機関２０のガソリンによる運転時間の累積値（以下、ガソリン運転累積時間と表記する）を算出して管理するガソリン運転累積時間管理処理も行う。尚、このガソリン運転累積時間は、内燃機関２０が燃料としてガソリンが使用されて低回転・低負荷で運転されていた時間（つまり、デポが生じやすいガソリン領域で内燃機関２０が運転されていた時間）の累積値を、ガソリン運転累積時間として算出・管理する処理であっても良い。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、内燃機関２０の制御中、内燃機関２０の運転状態に応じてＥＧＲ装置（ＥＧＲバルブ３６）を制御するＥＧＲ制御処理も行う。
【００２７】
ＥＣＵ５０が行うＥＧＲ制御処理は、基本的には、使用されている燃料に因らず、内燃機関２０の運転状態に応じた制御をＥＧＲ装置（ＥＧＲバルブ３６）に対して行う処理である。ただし、ＥＣＵ５０は、燃料が水素である場合、ＥＧＲカット制御を伴うＥＧＲ制御処理を行う状態となる。ここで、ＥＧＲカット制御とは、内燃機関２０の運転状態が、ＥＧＲカット領域内に入っている場合にＥＧＲ装置による排気再循環を停止する制御のことである。また、ＥＧＲカット領域とは、内燃機関２０の燃料を水素に切り替える際に、ガソリン運転累積時間に基づき、その範囲が決定（選択）される領域（運転状態範囲）の
ことである。
【００２８】
以下、ＥＣＵ５０が行うＥＧＲカット制御について、図３を用いて、さらに具体的に説明する。尚、図３は、内燃機関２０の運転状態が燃料としてガソリンを使用すべき運転状態から燃料として水素を使用すべき運転状態に変わったとき、つまり、内燃機関２０の運転状態が図２のガソリン領域から水素領域に移行したときに、ＥＣＵ５０が、燃料を水素に切り替えるために実行する燃料切替処理の流れ図である。
【００２９】
図３に示してあるように、燃料を水素に切り替えるために、この燃料切替処理を開始したＥＣＵ５０は、まず、ガソリン運転累積時間が予め設定されている規定時間を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。
【００３０】
そして、ＥＣＵ５０は、ガソリン運転累積時間が規定時間以下であった場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）には、ＥＧＲカット領域を第１ＥＧＲカット領域（詳細は後述）としたＥＧＲカット制御を開始する（ステップＳ１０２）。換言すれば、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲカット領域を第１ＥＧＲカット領域としたＥＧＲカット制御を伴うＥＧＲ制御処理を実行する状態となる。
【００３１】
一方、ガソリン運転累積時間が規定時間を超えていた場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲカット領域を、第１ＥＧＲカット領域よりも広い第２ＥＧＲカット領域としたＥＧＲカット制御を開始する（ステップＳ１０３）。
【００３２】
第１ＥＧＲカット領域は、気筒内のデポジットの堆積量が量αである場合に、ＥＧＲを行うことにより異常燃焼が発生する確率が比較的に高い領域として予め設定されている領域である。尚、量αとは、規定時間、ガソリン運転を続けた場合に気筒内に堆積しえるデポジットの最大量のことである。
【００３３】
第２ＥＧＲカット領域は、気筒内のデポジットの堆積量が量αを超えている場合に、ＥＧＲを行うことにより異常燃焼が発生する確率が比較的に高い領域として予め設定されている領域である。気筒内のデポジットの堆積量が多い程、水素運転時にＥＧＲを行うことにより異常燃焼が発生する確率が比較的に高い領域は広くなる。従って、第２ＥＧＲカット領域としては、第１ＥＧＲカット領域よりも広い領域が使用される。具体的には、例えば、第１ＥＧＲカット領域として、図４（Ａ）に示したような位置（範囲）の領域が使用される場合、第２ＥＧＲ領域としては、図４（Ｂ）に示したような位置（範囲）の領域が使用される。
【００３４】
図３に示してあるように、ステップＳ１０２又はＳ１０３の処理を終えたＥＣＵ５０は、燃料を水素に切り替える（ステップＳ１０４）。すなわち、このステップＳ１０４にて、ＥＣＵ５０は、燃料として水素を供給することによって内燃機関２０を運転するための制御を開始する。そして、ステップＳ１０４の処理を終えたＥＣＵ５０は、燃料切替処理（図３の処理）を終了する。
【００３５】
以上、説明したように、ＥＣＵ５０は、『内燃機関２０の運転状態がＥＧＲカット領域内に入っている場合にＥＧＲ装置による排気再循環を停止するＥＧＲカット制御』を開始してから、内燃機関２０の燃料をガソリンから水素に切り替える。また、ＥＣＵ５０は、排気再循環の停止対象となる内燃機関２０の運転状態範囲を規定するＥＧＲカット領域を、気筒内のデポジットの堆積量との間に相関関係があるガソリン運転累積時間に基づき、変更する。
【００３６】
従って、ＥＣＵ５０の上記制御によれば、内燃機関２０における燃料の水素への切替時
に、異常燃焼が発生することを抑制することができる。
【００３７】
《変形形態》
上記した技術は、各種の変形を行えるものである。例えば、ＥＣＵ５０は、内燃機関２０の運転状態が、燃料として水素を使用すべき運転状態に変わったときに、燃料切替処理（図３）を行うユニットであるが、ＥＣＵ５０を、他のイベント（ドライバによって水素燃料への切替指示が入力される、ガソリン燃料が所定量以下となる等）の発生時に、燃料切替処理を行うユニットに変形しても良い。また、燃料切替処理を、総数が３以上のＥＧＲカット領域の中から、実際に使用するＥＧＲカット領域を選択する処理に変形しても良い。尚、燃料切替処理をそのように変形するには、ガソリン運転累積時間の区分毎にＥＧＲカット領域を用意しておき、燃料切替時におけるガソリン運転累積時間が属している区分に対応づけられているＥＧＲカット領域が使用されるようにしておけば良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０    水素タンク
１１    燃料配管
１２    デリバリーパイプ
１３    レギュレータ
１４、２５    圧力センサ
１５、２６    温度センサ
１６、４１    インジェクタ
２０    内燃機関
２１    吸気ポート
２３    点火プラグ
２４    クランク角センサ
２７    エアフローメータ
３０    インテークマニホールド（インマニ）
３１    吸気通路
３２    スロットルバルブ
３５    ＥＧＲ通路
３６    ＥＧＲバルブ
３７    ＥＧＲクーラ
３９    アクセル開度センサ
４０    ガソリンタンク
４５    エキゾーストマニホールド（エキマニ）
４６    排気通路
４７    触媒
５０    ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017020455.tif 000006