JPH0617708A

JPH0617708A - 水素エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JPH0617708A
Application number: JP17516192A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Fujii; 浩介藤井; Nagahisa Fujita; 永久藤田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】始動用と走行用との二つの水素貯蔵タンクを
用いてエンジンの状態に応じて切換使用するに当たり、
切換時における燃料不足に伴う燃焼性の悪化を防止す
る。【構成】低温状態で水素を放出する始動用水素貯蔵タ
ンク５と、この始動用水素貯蔵タンクよりも高い温度状
態で水素を放出する走行用水素貯蔵タンク４と、放出さ
れた水素をエンジンに供給する水素吸気通路６とを設け
る。走行用水素貯蔵タンクから放出される水素の圧力を
検出する水素圧力センサ２４を設け、水素圧力検出値が
設定値より低い場合に第１水素バルブ２２を開いて始動
用水素貯蔵タンクを水素供給通路に連通させる一方、水
素圧力検出値が設定値より高い場合に第２水素バルブ２
３を開いて上記走行用水素貯蔵タンクを上記水素供給通
路に連通させるように切換える切換制御手段４８を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水素エンジンに燃料と
して水素を供給するための燃料供給装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の水素エンジンの燃料
供給装置として、水素を吸蔵および放出する水素吸蔵合
金を内蔵した水素貯蔵タンクを設け、この水素貯蔵タン
クを冷却することにより上記水素吸蔵合金に水素を吸蔵
させた後、上記水素貯蔵タンクをエンジン冷却水で加熱
することにより上記水素吸蔵合金に吸蔵された水素を放
出させてエンジンに供給するようにしたものが知られて
いる（例えば、特開平１−２１６０２４号公報参照）。
一般に、上記水素貯蔵タンクは、加熱する程、放出され
る水素量が増大してその水素の圧力が上昇するようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
水素エンジンの燃料供給装置においては、エンジン冷却
水により水素貯蔵タンクを加熱するようにしているた
め、始動時などのエンジン冷機時には水素の放出量が十
分でなく、このため、混合気の空燃比が稀薄過ぎて始動
性が良好でないという欠点がある。そこで、上記水素貯
蔵タンクの水素吸蔵合金よりもより低温で水素を放出す
る始動時用の水素貯蔵タンクを上記水素貯蔵タンクの他
に別途設け、始動時などのエンジン冷機時は上記始動時
用水素貯蔵タンクからの水素を用い、暖機が終了してエ
ンジン冷却水が所定温度以上となった時は本来の水素貯
蔵タンクに切換えてその水素貯蔵タンクからの水素を用
いることが考えられる。すなわち、上記本来の水素貯蔵
タンクを走行時用とし、エンジン冷機時は上記始動時用
水素貯蔵タンクを用いるようにし、その切換えをエンジ
ン冷却水の水温を指標として行なうことが考えられる。

【０００４】しかし、上記エンジン冷却水の水温を指標
として切換えた場合、上記水素貯蔵タンクを上記エンジ
ン冷却水で加熱してから上記水素吸蔵合金が水素を放出
するまでに一定の時間を要するため、その分、応答遅れ
が生じ、この応答遅れにより切換時に燃料不足となって
燃焼性の悪化を生じるおそれがある。

【０００５】また、上記水素吸蔵合金からの水素の放出
量は単に加熱温度によってのみ定まるものではなく、上
記水素吸蔵合金への水素吸着量、すなわち、水素貯蔵タ
ンク内の水素残量によっても変化する。すなわち、図１
２に示すように、同一の加熱温度であっても水素吸着量
が少ない程、放出水素圧力、すなわち、水素の放出量は
低減する。従って、水素貯蔵タンクから水素を放出させ
るための熱源として上記エンジン冷却水以外の他の熱源
を用いる場合であっても、エンジン冷却水温などの加熱
温度をのみ指標として切換える限り、上記水素貯蔵タン
ク内の水素残量のいかんによって、上記応答遅れと同様
に、切換時に燃料不足を生じるおそがある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、始動用と走行
用との二つの水素貯蔵タンクを用いてエンジンの状態に
応じて切換使用するに当たり、切換時の燃料不足に伴う
燃焼性の悪化を生じることなく良好な燃焼性を得ること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、
所定の低温状態で水素を放出する第１水素貯蔵タンク５
と、この第１水素貯蔵タンク５よりも高い温度状態で水
素を放出する第２水素貯蔵タンク４と、上記放出された
水素をエンジン１に供給する水素供給系６とを備える。
そして、上記第２水素貯蔵タンク４から放出される水素
の圧力を検出する水素圧力検出手段２４と、この水素圧
力検出手段２４からの出力を受けて、上記水素圧力が設
定値より低い場合に上記第１水素貯蔵タンク５を上記水
素供給系６に連通させる一方、上記水素圧力が上記設定
値より高い場合に上記第２水素貯蔵タンク４を上記水素
供給系６に連通させるように切換える切換制御手段４８
とを備える構成とするものである。

【０００８】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
第２水素貯蔵タンク４から放出される水素の圧力が設定
圧力に到達するまで第１水素貯蔵タンク５から放出され
る水素がエンジンに供給され、上記水素圧力が上記設定
圧力に到達することにより上記第１水素貯蔵タンク５か
ら第２水素貯蔵タンク４へ切換制御手段４８により切換
えられる。すなわち、エンジン１が冷機状態である始動
時において、低温状態でも水素を放出する上記第１水素
貯蔵タンク５からの水素が水素供給系６を通してエンジ
ン１に供給され、この第１水素貯蔵タンク５からの水素
が供給されている間に上記第２水素貯蔵タンク４が暖め
られて上記水素圧力が上記設定圧力になった時に上記切
換制御手段４８により切換えられて、以後、この第２水
素貯蔵タンク４から供給される水素によりエンジン１が
燃焼される。つまり、エンジン冷却水温という間接的な
指標ではなく、エンジン１への水素供給量と直接的に対
応する水素圧力を指標として切換えが行われる。このた
め、上記エンジン冷却水温を指標とする場合の応答遅れ
が発生することはなく、しかも、上記第２水素貯蔵タン
ク４内の水素残量のいかんに拘らず、確実に所定圧力で
の水素の供給が行われる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

【００１０】図２は、本発明の実施例に係る燃料供給装
置を備えた水素ロータリピストンエンジン（以下、単に
エンジンという）１の全体構成を示しており、２は上記
エンジン１に空気を供給する吸気通路、３は上記エンジ
ン１から排ガスを外部に放出する排気通路、４は第２水
素貯蔵タンクとしての走行用メタルハイドライドタンク
（以下走行用ＭＨタンクと略称する）、５は第１水素貯
蔵タンクとしての始動用メタルハイドライドタンク（以
下始動用ＭＨタンクと略称する）、６は上記走行用また
は始動用ＭＨタンク４，５から燃料としての水素ガスを
上記エンジン１に供給する水素供給系である水素供給通
路、７はエンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循
環通路、８は上記走行用または始動用ＭＨタンク４，５
からの水素ガスの供給を制御するコントロールユニット
（以下、ＥＣＵと略称する）。

【００１１】上記エンジン１はペリトロコイド曲線を内
周面とするロータハウジング９と、このロータハウジン
グ９の両側面に装着された一対のサイドハウジング１０
（図２には一方のみ示す）とを備えており、これらのハ
ウジング９，１０によって気筒１１が形成されている。
この気筒１１内には、３つの内方包絡面を有する略三角
形のロータ１２が収容されており、このロータ１２の３
つの稜線部がそれぞれアペックスシールを介して上記ロ
ータハウジング９の内周面に気密的に当接することによ
り、上記ロータ１２と上記ハウジング９，１０との間に
３つの作動室１３，１３，１３が区画形成されている。

【００１２】上記ロータ１２はエキセントリックシャフ
ト１４により偏心回転運動可能に支持されており、ロー
タ１２の偏心回転に伴って各作動室１３の容積が変化し
て吸入、圧縮、膨脹（爆発）および排気の各行程を順に
行なうことにより上記エキセントリックシャフト１４が
回転駆動されるようになっている。

【００１３】上記サイドハウジング１０には、上記気筒
１１の吸気行程にある作動室１３に臨んで開口する吸気
ポート１５と水素供給ポート１６とが互いに独立して形
成されている。上記吸気ポート１５は上記吸気通路２の
下流端と連通されており、上記水素供給ポート１６は上
記水素供給通路６の下流端と連通されている。

【００１４】上記ロータハウジング９には上記気筒１１
の排気行程にある作動室１３に臨んで開口する排気ポー
ト１７が形成されており、この排気ポート１７は上記排
気通路３の上流端と連通されている。

【００１５】また、上記ロータハウジング９には、気筒
１１の圧縮および膨脹行程の作動室１３，１３に対応す
る部分であって、ロータ回転方向のリーディング側位置
とトレーリング側位置とに点火プラグ１８がそれぞれ取
付けられている。上記各点火プラグ１８はイグナイタコ
イル１９と接続され、このイグナイタコイル１９から供
給される２次電流により所定のタイミングで点火される
ようになっている。

【００１６】上記吸気通路２には、図示しないエアクリ
ーナおよびエアポンプが上流端側位置に、空気絞り弁２
０が中間位置にそれぞれ配設されている。上記空気絞り
弁２０はＤＣモータ２１の駆動により開閉作動されるよ
うになっており、このＤＣモータ２１は上記ＥＣＵ８か
らの制御信号により駆動されるようになっている。つま
り、上記空気絞り弁２０は、後述のアクセル３０の操作
量、水素流量調整弁２７の開度並びに、図示しない吸気
温センサおよび空気圧力センサの出力などに基いて上記
ＥＣＵ８に制御されて、所定流量の空気を上記気筒１１
に供給するようになっている。

【００１７】上記走行用ＭＨタンク４は内部に水素を吸
蔵、放出することができる水素吸蔵合金を備えている。
この水素吸蔵合金は金属結晶格子間に侵入した水素が金
属水素化物を形成することにより水素を貯蔵するもので
あり、冷却することにより金属化物の生成が進行して水
素を吸蔵し、逆に、加熱することによりその水素を放出
する性質を有している。そして、後述の加熱水通路４０
を通して循環されるエンジン冷却水により加熱されて最
大でほぼ９Ｋｇ／ｃｍ2 の水素圧力で水素が放出される
ようになっている。

【００１８】上記始動用ＭＨタンク５は上記走行用ＭＨ
タンク４より小容量に形成されている。この始動用ＭＨ
タンク５は内部に上記走行用ＭＨタンク４の水素吸蔵合
金と異なる特性の水素吸蔵合金を備えており、上記走行
用ＭＨタンク４より低温の状態で水素を放出するように
なっている。すなわち、上記始動用ＭＨタンク５の水素
吸蔵合金は、上記エンジン冷却水による加熱を本来必要
とすることなく上記走行用ＭＨタンク４が水素を放出し
始める温度より低い例えば３０〜４０℃未満の低温状態
でも所定圧力（例えば２０Ｋｇ／ｃｍ2 程度）の水素を
放出する特性を有している。このような特性を有する水
素吸蔵合金として、例えば、ＭｍＮｉ_4.42, Ｆｅ_0.48, Ｃｏ_0.1 （ただし、Ｍｍはミッシュメタルである。）なる化学式で示されるものを用いればよい。

【００１９】上記水素供給通路６の上流端側は２つに分
岐されており、一方が第１水素バルブ２２を介して上記
始動用ＭＨタンク５と接続され、他方が第２水素バルブ
２３を介して上記走行用ＭＨタンク４と接続されてい
る。上記第１または第２水素バルブ２２，２３は、ＥＣ
Ｕ８からの制御信号により開閉作動されるようになって
おり、ＯＮ作動信号により全開状態となり、ＯＦＦ作動
信号により全閉状態となるようになっている。この全閉
状態となることにより上記走行用または始動用ＭＨタン
ク４，５は密閉状態となって、上記水素供給通路６と遮
断されるようになっている。また、上記走行用ＭＨタン
ク４と上記第２水素バルブ２３との間には水素圧力検出
手段である水素圧力センサ２４が配設されており、この
水素圧力センサ２４は上記走行用ＭＨタンク４から放出
される水素の圧力を検出して上記ＥＣＵ８に出力するよ
うになっている。そして、上記第１および第２水素バル
ブ２２，２３がＥＣＵ８に制御されて、水素供給通路６
に水素を放出する始動用ＭＨタンク５または走行用ＭＨ
タンク４の切換が行われるようになっている。

【００２０】上記水素供給通路６は、上記第１および第
２水素バルブ２２，２３の下流側で合流された後、下流
端の水素供給ポート１６までの間に上流側から順に配設
された、上記水素供給通路６の開閉を行なう第３水素バ
ルブ２５と、圧力調整器２６と、水素流量調整弁２７
と、上記水素供給ポート１６に設けられた水素噴射弁２
８とを備えている。

【００２１】上記第３水素バルブ２５は上記ＥＣＵ８か
らの制御信号によって開閉作動されるようになってお
り、ＯＮ作動信号により全開状態となり、ＯＦＦ作動信
号により全閉状態となるようになっている。この第３水
素バルブ２５は、後述の第４水素バルブ３３との選択切
換えにより、上記走行用または始動用ＭＨタンク４，５
からエンジン１への水素の供給と、上記走行用または始
動用ＭＨタンク４，５への水素の充填とを切換えるよう
になっている。

【００２２】上記圧力調整器２６は上記第３水素バルブ
２５を通して供給される水素ガスをほぼ５ｋｇ／ｃｍ²
に調圧するようになっている。すなわち、５Ｋｇ／ｃｍ
²より高い圧力の水素ガスをほぼ５Ｋｇ／ｃｍ²まで減
圧し、５Ｋｇ／ｃｍ²より低い圧力の水素ガスはそのま
ま通すようになっている。

【００２３】上記水素流量調整弁２７はＤＣモータ２９
の駆動によって開閉作動されるようになっており、この
ＤＣモータ２９は上記ＥＣＵ８からの制御信号により駆
動されるようになっている。つまり、上記水素流量調整
弁２７は、アクセル３０の操作量および図示しない水素
流量計による検出流量などに基いて上記ＥＣＵ８に制御
されて、所定流量の水素ガスを上記水素噴射弁２８に供
給するようになっている。

【００２４】上記水素噴射弁２８は、タイミングベルト
３１を介してエキセントリックシャフト１４と連結され
て、エキセントリックシャフト１４の回転と機械的に同
期して所定タイミングで開閉作動されるようになってい
る。すなわち、水素噴射弁２８は、吸気ポート１５の閉
口時期近傍で開作動されて、上記吸気ポート１５より遅
れて開口状態となった水素供給ポート１６から水素ガス
を気筒１１の圧縮行程初期に噴射するようになってい
る。

【００２５】また、上記第１および第２水素バルブ２
２，２３と第３水素バルブ２５との間の水素供給通路６
には水素充填通路３２の上流端が接続されており、この
水素充填通路３２には水素充填通路３２を開閉する第４
水素バルブ３３が配設されている。この第４水素バルブ
３３はＥＣＵ８からの制御信号により開閉作動されるよ
うになっており、ＯＮ作動信号により全開状態と、ＯＦ
Ｆ作動信号により全閉状態となるようになっている。そ
して、上記第１〜第４水素バルブ２２，２３，２５，３
３が上記ＥＣＵ８に制御されて、上記走行用ＭＨタンク
４および始動用ＭＨタンク５の各別に水素の充填が行わ
れるようになっている。

【００２６】上記エンジン冷却水循環通路７は、ロータ
ハウジング９のウォータジャケット３４ａ，３４ｂと、
ラジエータ３５との間でエンジン冷却水を循環させるよ
うになっており、エンジン１の燃焼により加熱されたエ
ンジン冷却水を上記ウォータジャケットの一端３４ａか
らラジエータ３５まで導出する導出通路３６と、上記ラ
ジエータ３５で冷却されたエンジン冷却水を上記ウォー
タジャケットの他端３４ｂまで戻す導入通路３７と、エ
ンジン冷却水を強制的に循環させる２つの電動ウォータ
ポンプ３８，３９とを備えている。

【００２７】上記導出通路３６のエンジン１側位置に
は、加熱水導入通路４０の一端が第１熱媒用バルブ４１
を介して接続されており、この加熱水通路４０は中間位
置から分岐して一方４０ａの下流端が走行用ＭＨタンク
４の一端に、他方４０ｂの下流端が第２熱媒用バルブ４
２を介して始動用ＭＨタンク５の一端にそれぞれ接続さ
れている。一方、上記走行用ＭＨタンク４の他端に加熱
水導出通路４３ａの一端が、上記始動用ＭＨタンク５の
他端に他の加熱水導出通路４３ｂの一端がそれぞれ接続
され、上記両加熱水導出通路４３ａ，４３ｂの各他端は
上記エンジン冷却水循環通路７の導入通路３７の中間位
置に接続されて連通している。そして、これら加熱水導
入通路４０および加熱水導出通路４３ａ，４３ｂは、上
記第１熱媒用バルブ４１がＥＣＵ８により開閉制御され
て、エンジンで昇温されたエンジン冷却水を主として走
行用ＭＨタンク４に循環させるようになっており、上記
エンジン冷却水を熱源として上記走行用ＭＨタンク４か
ら水素を放出させるようになっている。

【００２８】また、上記加熱水導入通路４０の両分岐通
路４０ａ，４０ｂの合流部には冷却水給水通路４４の下
流端が接続され、始動用ＭＨタンク５側の加熱水導出通
路４３ｂの中間位置には冷却水排水通路４５の上流端が
接続されている。そして、上記第２熱媒用バルブ４２な
どがＥＣＵ８に制御されて、上記冷却水給水通路４４の
上流端である給水口４６から強制的に給水した例えば水
道水などの冷却水によって、上記走行用ＭＨタンク４お
よび始動用ＭＨタンク５への水素充填の際の冷却を行な
うようになっている。

【００２９】上記２つのウォータポンプ３８，３９はＥ
ＣＵ８からの制御信号によって各別に駆動されるように
なっており、エンジン冷却水の循環流量を複数段階に変
化させるようになっている。すなわち、両ウォータポン
プ３８，３９を駆動させた状態と、一方を停止させかつ
他方を駆動させた状態と、一方を停止させかつ他方を間
欠駆動させた状態とによって上記循環流量を変化させる
ことができるようになっている。

【００３０】なお、図２中、４７はシールを潤滑するた
めに気筒１１内にオイルを供給するメタリングオイルポ
ンプであり、このメタリングオイルポンプ４７は上記Ｅ
ＣＵ８からの制御信号により駆動されてエンジン１の状
況に応じて所定の吐出量のオイルを吐出するようになっ
ている。

【００３１】上記ＥＣＵ８は、前述の空気絞り弁２０、
水素流量調整弁２７および上記メタリングオイルポンプ
４７などの制御を行なう他、上記水素の供給、供給停
止、注入などの燃料供給についてのすべての制御を行な
うようになっており、燃料としての水素の供給を水素圧
力に応じて始動用ＭＨタンク５から走行用ＭＨタンク４
に切換えるための図３に示す切換制御手段４８を備えて
いる。すなわち、ＥＣＵ８は、イグニッションスイッチ
４９、スタータスイッチ５０、走行用または始動用ＭＨ
タンク４，５への水素充填を選択する注入スイッチ５
１、その水素充填の走行用または始動用ＭＨタンク４，
５への切換えを選択する注入切換スイッチ５２、緊急停
止を選択するためのキルスイッチ５３、水素圧力センサ
２４および回転数センサ５４などからの出力に基いて、
上記第１〜第４水素バルブ２２，２３，２５，３３、第
１，第２ウォータポンプ３８，３９、および第１，第２
熱媒用バルブ４１，４２などの開閉および駆動の制御を
行なうようになっている。

【００３２】次に、上記ＥＣＵ８による燃料供給制御に
ついて図４〜図１１に基いて説明する。上記燃料供給制
御はメインルーチンと複数のサブルーチンとからなり、
上記メインルーチンにより処理されるべきサブルーチン
が上記イグニッションスイッチ４９などからの出力に基
いて判別、決定される。

【００３３】上記メインルーチンは、図４に示すよう
に、ステップＳ１でイグニッションスイッチ４９がＯＮ
されたか否かを判別し、ＯＮされていればステップＳ２
でスタータスイッチ５０がＯＮされているか否かを判別
する。このスタータスイッチ５０がＯＮされていれば、
始動時であると判断して始動用ＭＨタンク５から放出さ
れる水素を燃料としてエンジン１に供給する暖機ルーチ
ンＳＵＢ１を実行する。そして、ステップＳ３でキルス
イッチ５３がＯＮ操作されたか否かを判別してＯＮ操作
されていれば緊急停止ルーチンＳＵＢ３を実行し、ＯＦ
Ｆのままであればリターンする。なお、この緊急停止ル
ーチンＳＵＢ３は、上記暖機ルーチンＳＵＢ１などのい
ずれのサブルーチンの実行中であっても、上記キルスイ
ッチ５３のＯＮ操作検出により割込み処理を行なうよう
になっている。

【００３４】また、上記ステップＳ２でスタータスイッ
チ５０がＯＦＦ状態であれば、始動操作後、暖機運転中
であると判断してステップＳ４で回転数センサ５４によ
る検出値が所定回転数（例えば、５００ｒｐｍ）以上か
否かを判別する。５００ｒｐｍより小さければエンスト
状態であると判断して停止・保管ルーチンＳＵＢ４を実
行する。また、上記検出値が５００ｒｐｍ以上であれば
ステップＳ５で水素圧力センサ２４の検出値が所定の設
定圧力値（例えば５Ｋｇ／ｃｍ2 ）以上になったか否か
を判別し、５Ｋｇ／ｃｍ2 以上になっていれば走行ルー
チンＳＵＢ２を実行し、まだ５Ｋｇ／ｃｍ2 になってい
なければ暖機ルーチンＳＵＢ１を継続する。すなわち、
暖機ルーチンＳＵＢ１による燃料供給で冷機状態であっ
たエンジン１が暖機されるに従ってエンジン冷却水が昇
温し、このエンジン冷却水により加熱された走行用ＭＨ
タンク４から放出される水素の圧力が水素供給通路６に
よるエンジン１への供給可能な圧力（上記設定圧力）ま
で昇圧された時、走行用ＭＨタンク４から水素を供給す
る走行ルーチンＳＵＢ２に切換えられ、まだ昇圧してい
なければ上記始動用ＭＨタンク５から水素を供給する暖
機ルーチンＳＵＢ１を継続するようになっている。

【００３５】一方、上記ステップＳ１でイグニッション
スイッチ４９がＯＮされていないならステップＳ６で注
入スイッチ５１がＯＮされているか否かを判別する。そ
してこの注入スイッチ５１がＯＮされていなければ停止
・保管ルーチンＳＵＢ４を行なう。また、上記注入スイ
ッチ５１がＯＮされていればステップＳ７で注入切換ス
イッチの操作位置を判別し、走行用ＭＨタンク４への注
入操作位置に切換えられていれば走行用タンク注入ルー
チンＳＵＢ５を、始動用ＭＨタンク５への注入操作位置
に切換えられていれば始動用タンク注入ルーチンＳＵＢ
６をそれぞれ実行する。なお、上記イグニッションスイ
ッチ４９がＯＮされていない、すなわち、ＯＦＦであっ
ても、上記注入スイッチ５１のＯＮ操作により上記ＥＣ
Ｕ８の内部電源がＯＮされて以後の処理が行われるよう
になっている。

【００３６】上記メインルーチンにおけるステップＳ５
が、走行用ＭＨタンク４の水素圧力が上記設定圧力まで
昇圧した場合において水素の供給を始動用ＭＨタンク５
から走行用ＭＨタンク４に切換えるための切換制御手段
４８を構成している。

【００３７】上記暖機ルーチンＳＵＢ１は、図５に示す
ように、まず、ステップＳ８で第２および第４水素バル
ブ２３，３３をＯＦＦ（閉）にして第１および第３水素
バルブ２２，２５をＯＮ（開）にする。これにより、始
動用ＭＨタンク４からから放出される水素が圧力調整器
２６により５Ｋｇ／ｃｍ2 に減圧された状態でエンジン
１に供給される。次に、ステップＳ９で第１熱媒用バル
ブ４１をＯＮ（開）に、かつ、第２熱媒用バルブ４２を
ＯＦＦ（閉）にして、加熱水導入通路４０にエンジン冷
却水を導入可能とする。そして、ステップＳ１０で第１
および第２ウォータポンプ３８，３９の双方をＯＮ（駆
動）させて、エンジン１の暖機に伴って昇温したエンジ
ン冷却水を上記加熱水通路４０を通して走行用ＭＨタン
ク４に導き、このエンジン冷却水により上記走行用ＭＨ
タンク４を積極的に加熱する。そして、リターンする。

【００３８】上記走行ルーチンＳＵＢ２は、図６に示す
ように、ステップＳ１１で第１および第４水素バルブ２
２，３３をＯＦＦにして第２および第３水素バルブ２
３，２５をＯＮにする。すなわち、走行用ＭＨタンク５
から放出される水素が上記設定圧力以上となったため、
暖機ルーチンＳＵＢ１における始動用ＭＨタンク５から
の水素供給から走行用ＭＨタンク４からの水素供給に切
換える。そして、ステップＳ１２で第１熱媒用バルブ４
１をＯＮ状態に、第２熱媒用バルブ４２をＯＦＦ状態に
それぞれ維持し、以下のステップで上記走行用ＭＨタン
ク４からの水素圧力が図７に示す所定の上限値ａ（例え
ば、７Ｋｇ／ｃｍ²）および下限値ｂ（例えば、５Ｋｇ
／ｃｍ²）の範囲を維持するように第１および第２ウォ
ータポンプ（Ｗ．Ｐ．）３８，３９の駆動の制御を行な
う。

【００３９】すなわち、ステップＳ１３で水素圧力セン
サ２４の検出値が上記上限値ａより高いか否かを判別
し、高ければステップＳ１４で第１および第２ウォータ
ポンプ３８，３９の駆動をＯＦＦにしてリターンする。
また、上記検出値が上記上限値ａより低ければステップ
Ｓ１５でさらに上記検出値が上記下限値ｂ以下であるか
否かを判別し、下限値ｂより高ければステップＳ１６で
第１および第２ウォータポンプ３８，３９を前回の駆動
状態に維持する。また、下限値ｂ以下である場合、ステ
ップＳ１７に進み、ステップＳ１７で回転数センサ５４
の検出値が所定の低回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）
以下であるか否かを判別する。１０００ｒｐｍ以下であ
ればステップＳ１８で第１ウォータポンプ３８をＯＮ・
ＯＦＦと交互に繰り返す間欠駆動状態にして第２ウォー
タポンプ３９をＯＦＦにする。

【００４０】また、上記ステップＳ１７で検出回転数が
１０００ｒｐｍ以下でなければ、ステップＳ１９に進
み、このステップＳ１９で検出回転数が１０００から２
０００ｒｐｍの範囲内にあるか否かを判別する。この範
囲であるならステップＳ２０で第１ウォータポンプをＯ
Ｎにして第２ウォータポンプをＯＦＦにする。また、上
記範囲内になく、検出回転数が２０００ｒｐｍより高け
れば第１および第２ウォータポンプ３８，３９の双方を
ＯＮにする。すなわち、上記水素圧力が上記下限値ｂ以
下である場合、エンジン回転数に応じて第１およびにウ
ォータポンプ３８，３９の駆動を制御することにより、
エンジン冷却水の循環流量を３段階に変化させて加熱度
合いの調整を行なうようにしている。そして、上記エン
ジン回転数が１０００ｒｐｍ以下の低回転の場合、急激
に加熱されて一気に上記上限値ａを越えることとならな
いように、ステップＳ１８で１つのウォータポンプ３８
のみ駆動し、しかもそのウォータポンプ３８を間欠駆動
するようにしているのである。このように、上記第１お
よび第２ウォータポンプ３８，３９の駆動を制御してエ
ンジン冷却水の循環量を複数段階に変化させることによ
り、走行用ＭＨタンク４から放出される水素の圧力をエ
ンジン回転数に応じて確実に所定範囲に調整することが
できる。

【００４１】上記緊急停止ルーチンＳＵＢ３は、図８に
示すように、ステップＳ２２で第１〜第４水素バルブ２
２，２３，２５，３３のすべてをＯＦＦにして、水素供
給通路６と両ＭＨタンク４，５とを遮断する。そして、
ステップＳ２３で第１および第２熱媒用バルブ４１，４
２をＯＦＦにするとともに、ステップＳ２４で第１およ
び第２ウォータポンプ３８，３９の駆動をＯＦＦにし
て、エンジン冷却水による熱源の供給を停止する。これ
により、燃料としての水素の供給が停止されるため、エ
ンジン１は自然に停止する。

【００４２】上記停止・保管ルーチンＳＵＢ４は、図９
に示すように、ステップＳ２５で第１〜第４水素バルブ
２２，２３，２５，３３のすべてをＯＦＦにして、上記
緊急停止ルーチンＳＵＢ３と同様に水素供給通路６と両
ＭＨタンク４，５とを遮断する。そして、ステップＳ２
６で第１および第２熱媒用バルブ４１，４２をＯＦＦに
するとともに、ステップＳ２７で第１および第２ウォー
タポンプ３８，３９の駆動をＯＦＦにして、エンジン冷
却水による熱源の供給を停止する。

【００４３】上記走行用タンク注入ルーチンＳＵＢ５
は、図１０に示すように、ステップＳ２８で第１および
第３水素バルブ２２，２５をＯＦＦにして第２および第
４水素バルブ２３，３３をＯＮにする。これにより、水
素充填通路３２と走行用ＭＨタンク４とが連通される。
次に、ステップＳ２９で第２熱媒用バルブ４２をＯＦＦ
にして第１熱媒用バルブ４１をＯＮにし、ステップＳ３
０で第１および第２ウォータポンプ３８，３９をＯＦＦ
にする。この状態で、給水口４６から冷却水を冷却水給
水通路４４を通して走行用ＭＨタンク４に供給し、この
走行用ＭＨタンク４を冷却しつつ水素充填通路３２を通
して上記走行用ＭＨタンク４に水素を充填、すなわち、
燃料の注入を行なえばよい。

【００４４】上記始動用タンク注入ルーチンＳＵＢ６
は、図１１に示すように、ステップＳ３１で第２および
第３水素バルブ２３，２５をＯＦＦにして第１および第
４水素バルブ２２，３３をＯＮにする。これにより、上
記水素充填通路３２と始動用ＭＨタンク５とが連通され
る。次に、ステップＳ３２で第２熱媒用バルブ４２をＯ
Ｎにして第１熱媒用バルブ４１をＯＦＦにし、ステップ
Ｓ３３で第１および第２ウォータポンプ３８，３９をＯ
ＦＦにする。この状態で、給水口４６から冷却水を上記
第２熱媒用バルブ４２を通して始動用ＭＨタンク５に供
給して始動用ＭＨタンク５を冷却しつつ水素充填通路３
２を通して上記始動用ＭＨタンク５に水素を充填、すな
わち、燃料の注入を行なえばよい。

【００４５】上記走行用タンク注入ルーチンＳＵＢ５お
よび始動用タンクルーチンＳＵＢ６における各冷却水に
よる冷却は、内部の水素吸蔵合金への水素の吸着により
発熱し、それにより吸着能力が低下するため、上記水素
の吸着を促進させるために行われる。

【００４６】上記水素エンジンの燃料供給装置におい
て、スタータスイッチ５０がＯＮされてエンジン１が始
動された場合、エンジンが冷機状態でエンジン冷却水が
未だ低温状態であり、走行用ＭＨタンク４から放出され
る水素の圧力が水素供給通路６による供給可能な圧力
（設定圧力値５Ｋｇ／ｃｍ²）まで昇圧していないた
め、暖機ルーチンＳＵＢ１が実行されて始動用ＭＨタン
ク５から放出される水素が上記エンジン１に供給され
る。この始動用ＭＨタンク５は上記冷機状態に相当する
低温状態でも上記水素供給通路６による供給可能な圧力
の水素を放出することができるため、始動時に燃焼性の
悪化を招くことなく、良好な始動を行うことができる。

【００４７】始動後、上記始動用ＭＨタンク５からの水
素による燃焼によってエンジンの暖機が進行するに従っ
てエンジン冷却水の温度が上昇し、これにより、走行用
ＭＨタンク４の加熱度合いが増大して放出される水素の
圧力が上昇する。そして、この走行用ＭＨタンク４から
の水素圧力が上記５Ｋｇ／ｃｍ²まで昇圧した場合、切
換制御手段４８で暖機ルーチンＳＵＢ１から走行ルーチ
ンＳＵＢ２に切換えられ、その結果、水素供給通路６に
供給される水素源が始動用ＭＨタンク５から走行用ＭＨ
タンク４に切換えられる。以後の通常走行状態では上記
走行用ＭＨタンク４から放出される水素によりエンジン
１が駆動される。

【００４８】このように、水素供給通路６に実際に供給
される水素の圧力を指標として始動用ＭＨタンク５から
走行用ＭＨタンク４への切換えを行なっているため、そ
の切換時にエンジン１に供給される水素圧力、すなわ
ち、水素供給量が不足する事態の発生を防止することが
でき、水素供給量不足に伴う燃焼性の悪化を防止するこ
とができる。従って、従来装置におけるエンジン冷却水
温という間接的な指標を用いて切換える場合に生じるお
それのある応答遅れを防止することができ、燃焼性の向
上を図ることができる。

【００４９】しかも、上記水素圧力を指標として切換え
を行なっているため、上記走行用ＭＨタンク４の水素残
量が少ない場合に加熱度合いの増大に対する水素の放出
量の増大割合が低くても、所定の切換水素圧力に到達す
るまでは上記切換が行われず、これにより、水素残量の
いかんに拘らず確実に所定圧力での水素の供給を行うこ
とができる。

【００５０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その他種々の変形例を包含するものであ
る。すなわち、上記実施例では水素ロータリピストンエ
ンジンに本発明を適用した場合を示したが、これに限ら
ず、水素を燃料とするレシプロエンジンに適用してもよ
い。この場合においても、水素ロータリピストンエンジ
ンと同様の作用、効果を得ることができる。

【００５１】上記実施例では、切換制御手段４８におけ
る切換を水素圧力をのみ指標として行なうように構成し
ているが、これに限らず、上記水素圧力に加えて、例え
ば水温センサ５５（図２参照）により検出したエンジン
冷却水温をも指標として用い、両指標に基いて上記切換
を行なうように構成してもよい。例えば、走行用ＭＨタ
ンクが水素を供給可能な温度まで加熱されたか否かを上
記エンジン冷却水温により判別し、所定の温度に達して
いても、水素残量の低下などの原因により水素圧力が設
定圧力に達していない場合、その設定圧力になるまで始
動用ＭＨタンクから走行用ＭＨタンクへの切換時期を遅
らせるように制御すればよい。

【００５２】また、上記実施例では、走行用ＭＨタンク
４の加熱源としてエンジン冷却水を用いているが、これ
に限らず、例えば他の加熱手段を用いてもよい。

【００５３】さらに、上記実施例では、切換制御の切換
水素圧力を５Ｋｇ／ｃｍ2 としているが、これに限ら
ず、水素供給通路を通してエンジン１への水素の供給可
能な圧力に応じて設定すればよい。従って、水素供給通
路の構成に応じて、および、走行用ＭＨタンクの水素の
放出特性に応じて定めればよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明における水素エンジンの燃料供給装置によれば、始動
時に始動用ＭＨタンク（第１水素貯蔵タンク）からの水
素を、通常走行時に走行用ＭＨタンク（第２水素貯蔵タ
ンク）からの水素をエンジンに供給することにより、エ
ンジンが冷機状態にある場合、始動時の燃焼性の悪化を
招くことなく、良好な始動を行うことができる。また、
上記始動用ＭＨタンクから走行用ＭＨタンクへの切換を
水素供給系に実際に供給される水素の圧力を指標として
行なっているため、その切換時にエンジンに供給される
水素圧力、すなわち、水素供給量が不足する事態の発生
を防止することができ、水素供給量不足に伴う燃焼性の
悪化を防止することができる。従って、エンジン冷却水
温という間接的な指標を用いて切換える場合に生じるお
それのある応答遅れを防止することができ、切換時にお
ける燃焼性の向上を図ることができる。しかも、上記水
素圧力を指標として切換えを行なっているため、上記走
行用ＭＨタンクの水素残量が少ない場合であっても、所
定の切換水素圧力に到達するまでは上記切換が行われ
ず、これにより、水素残量のいかんに拘らず確実に所定
圧力での水素の供給を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】水素エンジンの全体構成図である。

【図３】ＥＣＵと入出力要素との関係図である。

【図４】ＥＣＵにおけるメインルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図５】暖機ルーチンのフローチャートである。

【図６】走行ルーチンのフローチャートである。

【図７】走行状態における時間経過と水素圧力との関係
図である。

【図８】緊急停止ルーチンのフローチャートである。

【図９】停止・保管ルーチンのフローチャートである。

【図１０】走行用タンク注入ルーチンのフローチャート
である。

【図１１】始動用タンク注入ルーチンのフローチャート
である。

【図１２】温度と放出水素圧力との関係における水素吸
蔵合金の水素吸着量大、小の場合の特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン（水素エンジン）４走行用ＭＨタンク（第２水素貯蔵タンク）５始動用ＭＨタンク（第１水素貯蔵タンク）６水素供給通路（水素供給系）２４水素圧力センサ（水素圧力検出手段）４８切換制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の低温状態で水素を放出する第１水
素貯蔵タンクと、この第１水素貯蔵タンクよりも高い温度状態で水素を放
出する第２水素貯蔵タンクと、上記放出された水素をエンジンに供給する水素供給系
と、上記第２水素貯蔵タンクから放出される水素の圧力を検
出する水素圧力検出手段と、上記水素圧力検出手段からの出力を受けて、上記水素圧
力が設定値より低い場合に上記第１水素貯蔵タンクを上
記水素供給系に連通させる一方、上記水素圧力が上記設
定値より高い場合に上記第２水素貯蔵タンクを上記水素
供給系に連通させるように切換える切換制御手段とを備
えていることを特徴とする水素エンジンの燃料供給装
置。