JPH062592A

JPH062592A - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH062592A
Application number: JP16275792A
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: 1992-06-22
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】空燃比の変動によって排気ガスからの空燃比
の検出応答遅れ時間が変動しても、空燃比制御の応答性
の変動を防止して安定化を図ることにある。【構成】エンジンに燃料として水素を供給する水素供
給手段５を設ける。そして、排気ガスの酸素濃度に基い
て空燃比を検出する空燃比検出手段２３と、この空燃比
検出手段２３からの出力を受けて検出空燃比と目標空燃
比との偏差を演算する偏差演算手段４５と、エンジンに
供給される混合気の空燃比が目標空燃比になるように水
素供給手段の供給量を上記偏差に基いて増減補正してフ
ィードバック制御するフィードバック制御手段４６とを
設ける。さらに、水素供給量を増減補正するためのフィ
ードバック制御定数を水素供給量が大きい程小さく変更
するフィードバック制御定数変更手段４７を設ける構成
とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気ガスか
ら検出した空燃比と目標空燃比とに基いて空燃比のフィ
ードバック制御を行なう空燃比制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の空燃比制御として、排
気通路に設けたＯ2 センサにより排気ガスの酸素濃度を
測定することにより空燃比の検出を行ない、この検出空
燃比に基いて空燃比を目標空燃比にするようにフィード
バック制御することがよく知られている。中でも、上記
フィードバック制御を運転状態に応じて遅延させるもの
が知られている（例えば、特公昭５８−４４８４５号公
報参照）。これは、所定の空燃比で燃料噴射弁から燃料
が噴射された後、燃焼室から排気ガスが上記Ｏ2センサ
に到達して空燃比の検出が行われるまでの時間差、すな
わち、空燃比検出の際の遅れ時間に起因して制御に追従
遅れが生じるために、その追従遅れの短縮化を図ろうと
するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、運転状態に
応じて空燃比を変化させた場合、空燃比が理論空燃比よ
りリッチ側になる程アフタバーンが生じやすくなり、こ
のアフタバーンにより排気ガスのボリュームが増大して
排気ガスの流速が増大する結果、上記アフタバーンが生
じない場合より上記遅れ時間が小さくなる。すなわち、
空燃比の大小により上記遅れ時間の程度が変化する。ま
た、燃料の供給量の大小によっても排気ガスボリューム
が変動し、その結果、上記遅れ時間の程度が変動する場
合がある。このため、上記従来の空燃比制御装置を適用
しても、上記遅れ時間の変動に従って制御応答性が変動
し、その結果、空燃比制御が安定性に欠けるものとな
る。

【０００４】特に、水素を燃料とする水素エンジンにお
いて、空燃比が小さい程、すなわち、リッチである程、
あるいは水素供給量が多い程、排気ガスボリュームの増
大による排気ガス流速の変動やアフタバーンが増大する
傾向にあり、従って、上記制御応答性の変動も大きくな
る傾向にある。しかも、水素を燃料とする場合の理論空
燃比（３２程度）が、ガソリンの場合の理論空燃比（１
５程度）と比べてかなり高く、上記制御応答性の変動に
よる空燃比の変動量がガソリンを燃料とする場合より水
素を燃料とする場合の方が大きくなるため、上記従来の
空燃比制御装置を上記水素エンジンに適用した場合、空
燃比制御の不安定化の傾向もガソリンエンジンの場合よ
りも大きくなる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その主目的とするところは、空燃比の大
小によって排気ガスからの空燃比の検出応答の遅れ時間
が変動しても、空燃比制御の応答性の変動を防止して安
定化を図ることにある。また、他の目的とするところ
は、制御応答性の変動に与える影響の大きい、特に水素
を燃料とするエンジンにおける上記空燃比の制御応答性
の向上、安定化を図ることにある。

【０００６】

【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、排気ガスの酸素濃度に基い
て空燃比を検出する空燃比検出手段と、この空燃比検出
手段からの出力を受けて検出空燃比と目標空燃比との偏
差を演算する偏差演算手段と、エンジンに供給される混
合気の空燃比が目標空燃比になるように燃料および空気
の内の少なくとも１つの供給量を上記偏差に基いて増減
補正してフィードバック制御するフィードバック制御手
段とを備えたものを前提とする。そして、このものにお
いて、上記供給量を増減補正するためのフィードバック
制御定数を上記目標空燃比が大きい程大きく変更するフ
ィードバック制御定数変更手段を備える構成とするもの
である。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、水素を燃料
とするエンジンを前提とし、図１に示すように、このエ
ンジンに水素を供給する水素供給手段５を設ける。そし
て、排気ガスの酸素濃度に基いて空燃比を検出する空燃
比検出手段２３と、この空燃比検出手段２３からの出力
を受けて検出空燃比と目標空燃比との偏差を演算する偏
差演算手段４５と、エンジンに供給される混合気の空燃
比が目標空燃比になるように上記水素供給手段の供給量
を上記偏差に基いて増減補正してフィードバック制御す
るフィードバック制御手段４６とを設ける。さらに、上
記供給量を増減補正するためのフィードバック制御定数
を上記水素の供給量が大きい程小さく変更するフィード
バック制御定数変更手段４７を設ける構成とするもので
ある。

【０００８】さらに、請求項３記載の発明は、上記請求
項１または請求項２記載の発明において、フィードバッ
ク制御定数変更手段におけるフィードバック制御定数を
空燃比の偏差とフィードバックゲインとに基いて設定
し、上記フィードバック制御定数変更手段を上記フィー
ドバックゲインが変更されることにより上記フィードバ
ック制御定数が変更されるように構成するものである。

【０００９】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
目標空燃比が大きい程、フィードバック制御定数がフィ
ードバック制御定数変更手段により大きく変更されるた
め、空燃比がリッチである程、フィードバック制御手段
における供給量の増減補正量が小さくなって供給量の制
御応答が遅れ側に移行する一方、上記空燃比がリーンで
ある程、上記増減補正量が大きくなって上記制御応答が
進み側に移行する。このため、空燃比がリッチである場
合、アフタバーンが生じて空燃比検出手段による空燃比
検出の際の遅れ時間が短くなっても、上記制御応答性の
遅れ側への移行により相殺される一方、上記空燃比がリ
ーンである場合、上記アフタバーンが生じる場合より上
記遅れ時間が長くなっても、上記制御応答性の進み側へ
の移行により相殺される。この結果、空燃比の大小によ
って空燃比検出の際の遅れ時間に変動が生じても、燃料
などの供給量制御の制御応答性の変動が防止されて、空
燃比のフィードバック制御の安定化が図られる。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、水素供給
量が大きい程フィードバック制御定数がフィードバック
制御定数変更手段により小さく変更されるため、水素供
給量が大きい程、フィードバック制御手段における水素
供給量の増減補正量が小さくなって水素供給量の制御応
答が遅れ側に移行する一方、上記水素供給量が小さい
程、上記増減補正量が大きくなって上記制御応答が進み
側に移行する。このため、水素供給量が大きい側である
場合、排気ガスボリュームおよび流速が増大して空燃比
検出手段による空燃比検出の際の遅れ時間が短くなって
も、上記制御応答性の遅れ側への移行により相殺される
一方、上記水素供給量が小さい側である場合、上記排気
ガスボリュームおよび流速が低減して上記遅れ時間が長
くなっても、上記制御応答性の進み側への移行により相
殺される。この結果、水素供給量の大小によって空燃比
検出の際の遅れ時間に変動が生じても、水素供給量の供
給量制御の制御応答性の変動が防止されて、空燃比のフ
ィードバック制御の安定化が図られる。

【００１１】さらに、請求項３記載の発明では、フィー
ドバック制御定数が空燃比の偏差とフィードバックゲイ
ンとに基いて設定され、上記フィードバックゲインの変
更によりフィードバック制御定数の変更が行われるよう
にしているため、上記請求項１または請求項２記載の発
明による作用が容易に達成される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

【００１３】図２は、本発明の実施例に係る空燃比制御
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、ロータ
を直列に２個連結したいわゆる２ロータのロータリピス
トンエンジンが左右に展開した状態で示されている。

【００１４】同図において、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は水素吸蔵タンクとしての
メタルハイドライドタンク（以下ＭＨタンクと略称す
る）、５はこのＭＨタンク４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手段である水素供
給通路、６は空気および水素ガスの供給を制御する空燃
比制御装置を備えたコントロールユニットである。

【００１５】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７と、このロータハウジン
グ７の両側面に装着された図示しない一対のサイドハウ
ジングと、上記ロータハウジング７の内部を二つに仕切
るインタミディエイトハウジング８とを備えており、こ
れらのハウジング７，８によって２つの気筒９，９が形
成されている。この各気筒９内には、３つの内方包絡面
を有する略三角形のロータ１０が収容されており、この
各ロータ１０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７の内周面に気密的に
当接することにより、上記各ロータ１０と上記ハウジン
グ７，８との間にそれぞれ３つの作動室１１，１１，…
が区画形成されている。

【００１６】上記各ロータ１０はエキセントリックシャ
フト１２により偏心回転運動可能に支持されており、各
ロータ１０の偏心回転に伴って各作動室１１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１
２が回転駆動されるようになっている。

【００１７】上記インタミディエイトハウジング８に
は、上記各気筒９の吸気行程にある作動室１１に臨んで
開口する吸気ポート１３と水素供給ポート１４とが互い
に独立して形成されている。上記吸気ポート１３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１４は上記水素供給通路と連通されている。

【００１８】上記ロータハウジング７には上記各気筒９
の排気行程にある作動室１１に臨んで開口する排気ポー
ト１５が形成されており、この排気ポート１５は上記排
気通路３の上流端と連通されている。

【００１９】また、上記ロータハウジング７には、各気
筒９の圧縮および膨脹行程の作動室１１，１１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
に一対のリーディング側点火プラグ（ＩＧＴ−Ｆ／Ｌ、
ＩＧＴ−Ｒ／Ｌ）１６，１６が、また、トレーリング側
位置に一対のトレーリング側点火プラグ（ＩＧＴ−Ｆ／
Ｔ、ＩＧＴ−Ｒ／Ｔ）１７，１７がそれぞれ取付けられ
ている。すなわち、各気筒９には、リーディング側位置
およびトレーリング側位置に上記ロータ１０の幅方向に
各一対ずつ、計４つの点火プラグ１６，１７がそれぞれ
取付けられている。なお、図２は上記ロータ１０の幅方
向について各１のみ示している。各点火プラグ１６，１
７はこの各点火プラグ１６，１７ごとにイグナイタコイ
ル１８，１８，…と接続され、この各イグナイタコイル
１８は上記コントロールユニット６からの制御信号に基
いて各点火プラグ１６，１７をそれぞれ異なる所定のタ
イミングで点火させるようになっている。

【００２０】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１
９が中間位置に、空気圧力センサ２０が上記空気絞り弁
１９の下流側位置にそれぞれ配設されている。上記空気
絞り弁１９はアクチュエータ２１の駆動により開閉作動
されるようになっており、このアクチュエータ２１は上
記コントロールユニット６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１９は
上記コントロールユニット６に制御されて所定の流量の
空気を各気筒９に供給するようになっている。また、上
記空気絞り弁１９には、その弁開度を検出して上記コン
トロールユニットに入力するポジションセンサ２２が備
えられている。さらに、上記空気圧力センサ２０は上記
吸気ポート１３を通して各気筒９に供給される空気の圧
力を検出して上記コントロールユニット６に入力するよ
うになっている。

【００２１】上記排気通路３の下流側位置には空燃比検
出手段であるジルコニア式のＯ2 センサ２３が配設され
ている。このＯ2 センサ２３は排気ガス中の酸素濃度に
応じて出力電圧が得られるようになっており、この出力
電圧に基いて実際の空燃比（実空燃比）Ａ／ＦＲを検出
して上記コントロールユニット６に入力するようになっ
ている。

【００２２】上記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、冷却により金属化物の生成が進行して水素が吸蔵さ
れ、逆に、加熱によりその水素が放出されるようになっ
ている。また、上記ＭＨタンク４には上記水素吸蔵合金
に水素を供給する水素充填通路２４と、冷却水を供給、
排出することにより上記水素吸蔵合金を冷却する冷却水
通路２５と、ロータハウジング７のウォータジャケット
との間でエンジン冷却水を循環させることにより上記水
素吸蔵合金を加熱して水素ガスの吐出量を制御する加熱
水通路２６とがそれぞれ接続されている。

【００２３】上記水素供給通路５は、上流側である上記
ＭＨタンク４の側から下流端の水素供給ポート１４まで
の間に上流側から順に介在された、上記水素供給通路５
の開閉を行なう水素電磁弁２７と、圧力調整器２８と、
第１水素圧力センサ２９と、第１水素流量調整弁３０
と、第２水素圧力センサ３１と、各気筒９ごとに設けら
れた一対の第２水素流量調整弁３２，３２と、各気筒９
ごとに設けられた一対の水素噴射弁としてのポペット弁
３３，３３とを備えている。

【００２４】上記水素電磁弁２７は上記コントロールユ
ニット６からの制御信号によって開閉作動され、ＯＮ作
動信号により開状態となり、ＯＦＦ作動信号により閉状
態となるようになっている。

【００２５】上記圧力調整器２８はＭＨタンク４から供
給される水素ガスをほぼ５ｋｇ／ｃｍ²に調圧するよう
になっており、上記水素圧力センサ２９はこの圧力調整
器２８と上記第１水素流量調整弁３０との間の水素供給
通路５内の水素圧力を検出してコントロールユニット６
に第１水素圧力ＰＨ₂Ａとして入力するようになってい
る。

【００２６】上記第１水素流量調整弁３０はワイヤを介
してアクセル３４と接続されて、上記アクセル３４の操
作量、すなわち、アクセル開度の大小にほぼ比例して水
素ガスの流量が増減されるようになっている。この第１
水素流量調整弁３０は、図３に実線で示すようにドライ
バーが上記アクセル３４を戻してアクセル開度が０の近
傍になることにより上記第１水素流量調整弁３０は所定
の最小開度まで閉じるようになっている。この第１水素
流量調整弁３０には弁開度、すなわち、アクセル開度Ａ
ＣＰを検出してコントロールユニット６に入力するアク
セルセンサ３５が備えられている。そして、上記第２水
素圧力センサ３１はこの第１水素流量調整弁３０と上記
各第２水素流量調整弁３２との間の水素供給通路５内の
水素圧力を検出してコントロールユニット６に第２水素
圧力ＰＨ₂Ｂとして入力するようになっている。

【００２７】また、上記第２水素流量調整弁３２は、ア
クチュエータ３６の駆動により開閉作動されて水素ガス
の流量を調整するようになっており、このアクチュエー
タ３６はコントロールユニット６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、この第２水素流
量調整弁３２は、上記コントロールユニット６に制御さ
れて所定の流量の水素ガスを各気筒９に供給するように
なっている。

【００２８】上記各ポペット弁３３は、タイミングベル
トを介してエキセントリックシャフト１２と連結され
て、エキセントリックシャフト１２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、各ポペット弁３３は、両気筒９，９間で
２つのロータ１０，１０の位相差と等しく１８０度位相
をずらして開閉作動されるようになっており、各吸気ポ
ート１３の閉口時期近傍で開作動されて、上記吸気ポー
ト１３より遅れて開口状態となった水素供給ポート１４
から水素ガスを各気筒９の圧縮行程初期に噴射するよう
になっている。

【００２９】つまり、上記水素供給通路５において、Ｏ
Ｎ状態の水素電磁弁２７を通してＭＨタンク４から供給
される水素ガスは、前提として、圧力調整器２８により
所定圧力に調圧され、かつ、第１水素流量調整弁３０に
よってドライバーのアクセル３４の操作に基く機械的フ
ェイルセーフが図られる。その上で、上記水素ガスは、
上記各第２水素流量調整弁３２を介して制御された所定
の供給量のものが、上記各ポペット弁３３により設定さ
れる所定の噴射タイミングで各気筒９に噴射される。

【００３０】なお、図２中、３７はシールを潤滑するた
めに各気筒９内にオイルを供給するメタリングオイルポ
ンプ（ＭＯＰ）であり、このメタリングオイルポンプ３
６はコントロールユニット６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】また、図４に示すように、エンジン１のエ
キセントリックシャフト１２のオートマチックトランス
ミッション３８との接続部側の端部には、無整流子電動
機を備えたアクティブトルクコントロール装置（以下、
単にＡＴＣＳという）３９が配設されている。このＡＴ
ＣＳ３９は、本出願人が特開昭６４−１８２５３６号公
報で詳細を開示したものと同様のものであり、上記無整
流子電動機をモータとして機能させることにより上記エ
キセントリックシャフト１２に正トルクを与え、また、
上記無整流子電動機を発電機として機能させることによ
り上記エキセントリックシャフト１２に逆トルクを与え
るように構成されている。そして、上記ＡＴＣＳ３９
は、上記エキセントリックシャフト１２に発生するトル
クの周期的変動と同期してトルク増大時に上記エキセン
トリックシャフト１２に逆トルクを、トルク減少時に上
記エキセントリックシャフト１２に正トルクをそれぞれ
付与するようになっている。すなわち、上記ＡＴＣＳ３
９は始動用のスタータの機能と、充電用のオルタネータ
の機能とを兼ね備えたものであり、例えば低速時にトル
クが不足する場合などに積極的にトルクアシストを行な
い、アクティブなトルクの制御を図るものである。

【００３２】上記ＡＴＣＳ３９に、スタータスイッチの
ＯＮ、ＯＦＦを検出するスタータ信号検出センサ４０、
上記エキセントリックシャフト１２の回転角を検出する
回転角センサ４１および各気筒９を識別する気筒識別セ
ンサ４２が設けられ、これらのセンサ４０，４１，４２
は各検出値をコントロールユニット６に入力するように
なっている。

【００３３】上記コントロールユニット６は、図１に示
すように、運転状態を判別する運転状態判別手段４３
と、この運転状態判別手段４３によって判別された運転
状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段
４４とを備える他、本発明の特徴部分である、Ｏ2 セン
サ２３からの出力を受けて実空燃比と上記目標空燃比と
の偏差を演算する偏差演算手段４５と、この偏差に基い
て水素供給量を増減補正してフィードバック（Ｆ／Ｂ）
制御を行なうＦ／Ｂ制御手段４６と、上記水素供給量の
増減補正のためのＦ／Ｂ制御定数を目標水素供給量の大
小に応じて変更するＦ／Ｂ制御定数変更手段４７とを備
えている。

【００３４】次に、上記コントロールユニット６におけ
る制御を図５〜図１７に基いて説明する。この制御は、
図５に示すメインルーチンと、図６に示すエンジン回転
同期割込み処理と、図７に示すタイマ同期割込みとから
なり、これらはイグニッションスイッチのＯＮによりそ
れぞれ同時に起動される。

【００３５】上記メインルーチンは、図５に示すよう
に、まず、初期化ルーチンＳＵＢ１を行ない、次に、ス
テップＳ１でタイマフラグＷＡＩＴが１か否かを判別
し、１になるまでステップＳ１を繰り返し、１になった
ら入力信号処理ルーチンＳＵＢ２を行なう。そして、ゾ
ーン判定ルーチンＳＵＢ３を行なった後、判定されたゾ
ーンに基いて、始動ゾーン制御ルーチンＳＵＢ４、定常
ゾーン制御ルーチンＳＵＢ５、過渡ゾーン制御ルーチン
ＳＵＢ６、エンストゾーン制御ルーチンＳＵＢ７、およ
び停止ゾーン制御ルーチンＳＵＢ８を行なう。その後、
点火時期制御ルーチンＳＵＢ９を行ない、ステップＳ２
で上記タイマフラグＷＡＩＴをクリア、すなわち、０に
してステップＳ１に戻り、ステップＳ１以下の処理を繰
り返す。

【００３６】上記エンジン回転同期割込み処理は、図６
に示すように、エンジン回転角（ＴＤＣ毎）に同期して
上記メインルーチンに割込み処理を行ない、各点火プラ
グ１６，１７を所定のタイミングで点火させるものであ
る。すなわち、まず、ステップＳ３で、回転角センサ４
０からの回転角検出値に基いてエンジンの回転パルス周
期を演算し、ステップＳ４で、上記周期の逆数を演算す
ることによりエンジン回転数ＮＥを求める。次に、ステ
ップＳ５で、上記点火時期制御ルーチンＳＵＢ９により
決定された各点火プラグ１６，１７の点火タイミングに
基いて各４つのイグナイタコイル１８，１８，…に点火
信号を出力して各点火プラグ１６，１７の点火を行なっ
た後、リターンする。

【００３７】上記タイマ同期割込み処理は、図７に示す
ように、上記メインルーチンに対して１０ｍｓｅｃを１
単位として、この１０ｍｓｅｃごとに割込み処理を行な
うものである。すなわち、１０ｍｓｅｃ経過ごとに、ス
テップＳ６でタイマフラグＷＡＩＴに１を設定し、ステ
ップＳ７で水素弁遅延時間Ｈ2 ＯＤＬＹおよびＨ2 ＯＤ
ＬＹ１から１単位、すなわち、１０ｍｓｅｃを減算す
る。なお、各時間値Ｈ2ＯＤＬＹ，Ｈ2 ＯＤＬＹ１が負
の値になる場合、０をそれぞれ設定する。このタイマ同
期割込み処理により、上記メインルーチンのステップＳ
１（図５参照）におけるタイマフラグＷＡＩＴが１０ｍ
ｓｅｃごとに１となって、サブルーチンＳＵＢ２〜９に
よる処理が上記１０ｍｓｅｃごとに行なわれる。なお、
上記サブルーチンＳＵＢ２〜９による処理は概略６〜７
ｍｓｅｃで行われる。

【００３８】次に、上記メインルーチンにおけるサブル
ーチンＳＵＢ１〜９の各内容について説明する。

【００３９】上記初期化ルーチンＳＵＢ１の処理は、図
８に示すように、ステップＳ８〜Ｓ１０からなる。ま
ず、ステップＳ８でＣＰＵの動作モードの設定を行な
い、次に、ステップＳ９でそのＣＰＵの内部メモリ、す
なわち、各レジスタおよびＲＡＭなどをクリアする。そ
して、ステップＳ１０でタイマ、Ａ／Ｄコンバータなど
の上記ＣＰＵの各周辺装置のモードのセット、およびそ
の内部メモリの初期化などを行なった後、メインルーチ
ンのステップＳ１に進む。

【００４０】上記入力信号処理ルーチンＳＵＢ２の処理
は、図９に示すように、ステップＳ１１で各センサから
の入力信号である検出値をＡ／Ｄ変換して記憶するもの
である。すなわち、アクセルセンサ３５からの検出値を
アクセル開度ＡＣＰとして、第１水素圧力センサ２９か
らの検出値を第１水素圧力ＰＨ2 Ａとして、第２水素圧
力センサ３１からの検出値を第２水素圧力ＰＨ2 Ｂとし
て、Ｏ2 センサ２３からの検出値を実空燃比Ａ／ＦＲと
して入力する他、ボジションセンサ２２から空気絞り弁
開度および空気圧力センサ２０から空気圧力などの入力
を行なう。そして、次のゾーン判定ルーチンＳＵＢ３に
進む。

【００４１】上記ゾーン判定ルーチンＳＵＢ３の処理
は、図１０に示すように、運転状態が始動ゾーン、定常
ゾーン、過渡ゾーン、エンストゾーンもしくは停止ゾー
ンのいずれであるかをエンジン回転数ＮＥおよび第１水
素流量調整弁３０を挟んだ上下流側の水素供給通路５内
の圧力差などに基いて判定するものである。上記各ゾー
ンは以下の条件に基いて区分されている。すなわち、上
記始動ゾーンはスタータスイッチがＯＮで、かつ、エン
ジン回転数ＮＥが５００ｒｐｍ以下の領域とする。上記
定常ゾーンはスタータスイッチがＯＦＦで、エンジン回
転数が５００ｒｐｍ以上で、かつ、上記圧力差が所定値
（例えば０．２Ｋｇ／ｃｍ2 ）以下の領域とする。上記
過渡ゾーンは上記定常ゾーンにおける上記圧力差が所定
値（例えば０．５Ｋｇ／ｃｍ2 ）以上になる領域とす
る。上記エンストゾーンは上記定常ゾーンもしくは過渡
ゾーンにおいてエンジン回転数が５００ｒｐｍ以下にな
り、エンジンが止まろうとしている領域とする。

【００４２】上記各ゾーンの判定は、まず、ステップＳ
１２でスタータ信号検出センサ４０からの検出信号に基
きスタータスイッチがＯＮであるか否かを判別して、Ｏ
ＮであればステップＳ１３に、ＯＦＦであればステップ
Ｓ１４にそれぞれ進んでエンジン回転数ＮＥの判別を行
なう。ステップＳ１３でエンジン回転数ＮＥが５００ｒ
ｐｍ以下の場合、ステップＳ１５に進んでゾーンフラグ
ＦＺＯＮＥに始動ゾーンフラグＳＴＡを設定して、次の
始動ゾーン制御ルーチンＳＵＢ４に進む。逆に、エンジ
ン回転数ＮＥが５００ｒｐｍより大きい場合、ステップ
Ｓ１６に進む。

【００４３】上記ステップＳ１４で、エンジン回転数Ｎ
Ｅが５００ｒｐｍ以上の場合、ステップＳ１６に進んで
過渡判定処理を行なう。この過渡判定処理は、第１水素
圧力ＰＨ₂Ａから第２水素圧力ＰＨ₂Ｂを減算すること
により、水素供給通路５内の第１水素流量調整弁３０を
挟んだ上下流側の圧力差ＤＥＦＰを求める。そして、ス
テップＳ１７で上記圧力差ＤＥＦＰの判別を行ない、そ
の圧力差ＤＥＦＰが０．２Ｋｇ／ｃｍ2 以下である場
合、ステップＳ１８に進んでゾーンフラグＦＺＯＮＥに
定常ゾーンフラグＺＳＴＣを設定して定常ゾーン制御Ｓ
ＵＢ５に進む。

【００４４】また、上記ステップＳ１７で上記圧力差Ｄ
ＥＦＰが０．２Ｋｇ／ｃｍ2 以下でなければ、ステップ
Ｓ１９で再度判別を行ない、その圧力差ＤＥＦＰが０．
５Ｋｇ／ｃｍ2 より大きい場合、ステップＳ２０に進ん
でゾーンフラグＦＺＯＮＥに過渡ゾーンフラグＺＴＲＮ
を設定して過渡ゾーン制御ＳＵＢ６に進む。なお、上記
ステップＳ１９で圧力差ＤＥＦＰが０．５Ｋｇ／ｃｍ2
より大きくない場合、ステップＳ１２に戻り再度判定を
繰り返す。つまり、上記圧力差ＤＥＦＰが０．２Ｋｇ／
ｃｍ2 以下であれば、上記第１水素圧力調整弁３０によ
って水素圧力が減圧されていない状態であるとして定常
ゾーンとし、また、上記圧力差ＤＥＦＰが０．５Ｋｇ／
ｃｍ2 以上であれば、減圧されている状態であるとして
過渡ゾーンとするようになっている。

【００４５】一方、上記ステップＳ１４でエンジン回転
数ＮＥが５００ｒｐｍより小さい場合、ステップＳ２１
に進み、現在の運転状態を示すゾーンフラグＦＺＯＮＥ
が定常ゾーンフラグＺＳＴＣもしくは過渡ゾーンフラグ
ＺＴＲＮであるか否かを判別する。現在の運転状態が定
常もしくは過渡運転状態であれば、ステップＳ２２で上
記ゾーンフラグＦＺＯＮＥにエンストゾーンフラグＥＮ
ＳＴを設定してエンストゾーン制御ＳＵＢ７に進む。

【００４６】また、上記ステップＳ２１で現在の運転状
態が定常もしくは過渡運転状態になければ、ステップＳ
２３でエンジン回転数ＮＥが０、すなわち、エンジンが
停止しているか否かを判別し、停止している場合、ステ
ップＳ２４でゾーンフラグＦＺＯＮＥに停止ゾーンフラ
グＳＴＯＰを設定して、停止ゾーン制御ＳＵＢ８に進
む。また、上記ステップＳ２３でエンジン回転数ＮＥが
０でなければ、ステップＳ１２に戻り再度判定を繰り返
す。

【００４７】上記ゾーン判定ルーチンＳＵＢ３がエンジ
ンの運転状態判別手段４３を構成し、その内、ステップ
Ｓ１２〜Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１９およびＳ２０
が過渡運転状態判別手段４３ａを構成している。

【００４８】上記始動ゾーン制御ルーチンＳＵＢ４によ
る処理は図１１に示すように、まずステップＳ２５でゾ
ーンフラグＦＺＯＮＥの確認を行ない、ゾーンフラグＦ
ＺＯＮＥが始動ゾーンフラグＳＴＡである場合、ステッ
プＳ２６〜Ｓ３１の処理を行ない、始動ゾーンフラグＳ
ＴＡ以外である場合、上記ステップＳ２６〜Ｓ３１をと
ばして次の定常ゾーン制御ルーチンＳＵＢ５に進む。

【００４９】始動ゾーンである場合、まず、上記ステッ
プＳ２６で水素電磁弁２７をＯＮ作動してＭＨタンク４
から水素ガスを水素供給通路５に供給する。次に、水素
弁遅延時間Ｈ2 ＯＤＬＹに２００ｍｓｅｃを設定し、ス
テップＳ２８で上記時間Ｈ2ＯＤＬＹの経過を判別す
る。２００ｍｓｅｃ経過していない場合、次の定常ゾー
ン制御ルーチンＳＵＢ５以下の処理を繰り返し、タイマ
同期割込み処理（図７参照）のステップＳ７による１０
ｍｓｅｃごとの減算により上記時間Ｈ2 ＯＤＬＹが０に
なるのを待つ。なお、上記ステップＳ２７での時間設定
は１回行われるだけで、以後の処理では省かれる。

【００５０】そして、２００ｍｓｅｃ経過した場合、ス
テップＳ２９で水素供給量ＱＨ2 として１０ｍｓｅｃの
経過ごとに所定の増加定数ＱＨ2 ＳＴＡを加えた値を設
定し、ステップＳ３０でこの水素供給量ＱＨ2 が所定の
上限値（例えば２０％）を超えないように制限を加え
る。そして、ステップＳ３１でこの水素供給量ＱＨ2 に
対応する制御信号を各アクチュエータ３６に出力して、
各第２水素流量調整弁３３の開度調整を行なう。すなわ
ち、始動ゾーン制御では、図１２に示すように、水素電
磁弁２７をＯＮ作動にした後、上記水素弁遅延時間Ｈ2
ＯＤＬＹの経過後初めて各第２水素流量調整弁３２が開
かれて水素ガスが各気筒９に供給される。そして、時間
の経過と共に増量されるが上記所定の上限値まで増量さ
れれば、以後その上限値の水素供給量で供給される。

【００５１】上記定常ゾーン制御ルーチンＳＵＢ５によ
る処理は、図１３に示すように、まずステップＳ３２で
ゾーンフラグＦＺＯＮＥの確認を行ない、ゾーンフラグ
ＦＺＯＮＥが定常ゾーンフラグＳＴＣである場合、ステ
ップＳ３４〜Ｓ４２の処理を行ない、定常ゾーンフラグ
ＳＴＣ以外である場合、上記ステップＳ３４〜Ｓ４２を
とばし、それぞれステップＳ３３を経た後、次の過渡ゾ
ーン制御ルーチンＳＵＢ６に進む。

【００５２】定常ゾーンである場合、まず、上記ステッ
プＳ３４で水素電磁弁２７をＯＮ作動してＭＨタンク４
から水素ガスを水素供給通路５に供給する。次に、ステ
ップＳ３５で目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆをアクセル開度Ａ
ＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとして予め定
めた三次元のマップから演算する。このマップは最大の
空燃比であっても理論空燃比を超えない値として与えら
れるようになっており、これにより、アクセル開度ＡＣ
Ｐとエンジン回転数ＮＥとの関係におけるすべての領
域、すなわち、すべての運転状態で上記理論空燃比より
リーン側に制御される。

【００５３】そして、ステップＳ３６で目標吸気量ＴＱ
ＡＩＲを上記目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆとエンジン回転数
ＮＥとの関係に基いて予め定めたマップから求め、ステ
ップＳ３７で実吸気量ＱＡＩＲを空気圧力センサ２０の
検出値とエンジン回転数ＮＥとの関係に基いて予め作成
したマップから求める。次に、ステップＳ３８で目標水
素供給量ＱＨ2 を上記目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆと上記実
吸気量ＱＡＩＲとの関係に基いて予め定めたマップから
求める。

【００５４】次に、ステップＳ３９〜Ｓ４１で上記目標
空燃比ＴＲＧＡ／Ｆを実現する水素供給量ＱＨ2 となる
ようにＰＩ制御を行なう。

【００５５】上記ステップＳ３９で上記目標水素供給量
ＱＨ2 に基いて空燃比のＦ／Ｂゲインとして比例ゲイン
ＫＰおよび積分ゲインＫＩをあらかじめ記憶させたマッ
プから求める。このマップは上記目標水素供給量ＱＨ2
の増大に伴って、上記比例ゲインＫＰが逆比例して低減
し、かつ、上記積分ゲインＫＩが低減するように定めら
れている。つまり、目標水素供給量ＱＨ2 が大きくなる
程、Ｆ／ＢゲインＫＰ，ＫＩが小さくなるようになって
いる。

【００５６】次に、ステップＳ４０で上記目標空燃比Ｔ
ＲＧＡ／ＦからＯ2 センサにより得られた実空燃比Ａ／
ＦＲを減ずることにより空燃比の偏差ΔＡ／Ｆを演算
し、この偏差ΔＡ／Ｆの正負に基き上記積分ゲインＫＩ
の積分値ΣＩを求める。この積分値ΣＩは、上記偏差Δ
Ａ／Ｆが負の場合、すなわち、実空燃比Ａ／ＦＲが目標
空燃比ＴＲＧＡ／Ｆよりリーン側である場合、それまで
の積分値ΣＩに上記積分ゲインＫＩを加算し、逆に、上
記偏差ΔＡ／Ｆが正の場合、すなわち、実空燃比Ａ／Ｆ
Ｒが目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆよりリッチ側である場合、
それまでの積分値ΣＩから上記積分ゲインＫＩを減算す
ることにより求める。

【００５７】そして、ステップＳ４１でＦ／Ｂ制御定数
ＣＦＢの演算および制御対象である上記目標水素供給量
ＱＨ2 の補正を行なう。上記Ｆ／Ｂ制御定数ＣＦＢは、
上記偏差ΔＡ／Ｆに上記比例ゲインＫＰを乗じた後、上
記積分値ΣＩを加算することにより演算する。上記Ｋ
Ｐ，ＫＩは目標水素供給量ＱＨ2 が大きくなる程小さく
なるように設定されているため、上記Ｆ／Ｂ制御定数Ｃ
ＦＢは上記目標水素供給量ＱＨ2 が大きくなる程小さく
なる。そして、このＦ／Ｂ制御定数ＣＦＢをステップＳ
３８で得た目標水素供給量ＱＨ2 に乗じることにより増
減補正する。すなわち、この目標水素供給量ＱＨ2 の増
減補正の幅はその目標水素供給量ＱＨ2 が大きくなる程
小さくなり、上記目標水素供給量ＱＨ2 が逆に小さくな
る程大きくなるようになっている。

【００５８】そして、ステップＳ４２で上記目標吸気量
ＴＱＡＩＲに基く制御信号をアクチュエータ２１に出力
して空気絞り弁１９の開度調整を行なうとともに、上記
目標水素供給量ＱＨ2 に基く制御信号を各アクチュエー
タ３６に出力して各第２水素流量調整弁３２の開度調整
を行なう。最後に、ステップＳ３３で水素供給量ＱＨ2
とエンジン回転数ＮＥとの関係に基いて予め定められた
マップによりＭＯＰ３７の吐出量を求め、この吐出量に
基く制御信号を上記ＭＯＰ３７に出力する。

【００５９】上記過渡ゾーン制御ルーチンＳＵＢ６によ
る処理は、図１４に示すように、まずステップＳ４３で
ゾーンフラグＦＺＯＮＥの確認を行ない、ゾーンフラグ
ＦＺＯＮＥが過渡ゾーンフラグＴＲＮである場合、ステ
ップＳ４５〜Ｓ５３の処理を行ない、過渡ゾーンフラグ
ＴＲＮ以外である場合、上記ステップＳ４５〜Ｓ５３を
とばして、それぞれステップＳ４４を経た後、次のエン
ストゾーン制御ルーチンＳＵＢ７に進む。

【００６０】過渡ゾーンである場合、まず、上記ステッ
プＳ４５で水素電磁弁２７をＯＮ作動して開状態にす
る。次に、ステップＳ４６で目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆ
を、上記定常ゾーン制御ルーチンＳＵＢ６のステップＳ
３５と同様の三次元のマップから演算する。従って、得
られる目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆは理論空燃比よりリーン
側に制御される。

【００６１】そして、ステップＳ４７で、上記ステップ
Ｓ４６の目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆに対してアクセル変化
量ΔＡＣＰに応じてリーン側への補正をさらに加える。
すなわち、アクセル変化量ΔＡＣＰに基いて補正値ＣＡ
Ｆを予め定めたマップより求め、この補正値ＣＡＦを上
記ステップＳ４６の目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆに乗じるこ
とにより補正後の目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆを演算する。
なお、上記マップはアクセル変化量ΔＡＣＰが大きい
程、よりリーン側に補正されるように定められている。

【００６２】次に、ステップＳ４８で目標水素供給量Ｑ
Ｈ2 を上記目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆとエンジン回転数Ｎ
Ｅとの関係に基いて予め定めたマップから求め、ステッ
プＳ４９で目標吸気量ＱＴＡＩＲを上記目標水素供給量
ＱＨ2 とエンジン回転数ＮＥとの関係に基いて予め定め
たマップから求める。

【００６３】次に、ステップＳ５０〜Ｓ５２で上記目標
空燃比ＴＲＧＡ／Ｆを実現する水素供給量ＱＨ2 となる
ように、上記定常ゾーン制御ルーチンＳＵＢ５（図１３
参照）のステップＳ３９〜Ｓ４１と同様にＰＩ制御を行
ない、補正後の目標水素供給量ＱＨ2 を求める。

【００６４】そして、ステップＳ５３で上記ステップＳ
４９の目標吸気量ＴＱＡＩＲに基く制御信号をアクチュ
エータ２１に出力して空気絞り弁１９の開度調整を行な
うとともに、上記補正後の目標水素供給量ＱＨ2 に基く
制御信号を各アクチュエータ３６に出力して各第２水素
流量調整弁３２の開度調整を行なう。最後に、ステップ
Ｓ４４で水素供給量ＱＨ2 とエンジン回転数ＮＥとの関
係に基いて予め定められたマップによりＭＯＰ３７の吐
出量を求め、この吐出量に基く制御信号を上記ＭＯＰ３
７に出力する。

【００６５】上記過渡ゾーン制御ルーチンＳＵＢ６にお
けるステップＳ４６および上記定常ゾーン制御ルーチン
ＳＵＢ５におけるステップＳ３５が目標空燃比設定手段
４４を構成し、また、上記過渡ゾーン制御ルーチンＳＵ
Ｂ６におけるステップＳ４７が上記目標空燃比設定手段
４４により設定される目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆをさらに
リーン側に補正するリーン補正手段４４ａを構成してい
る。すなわち、ゾーン判定ルーチンＳＵＢ３において水
素吸気通路５内の圧力差ＤＥＦＰに基いて定常ゾーンと
過渡ゾーンとに分けて、そのゾーンによって目標空燃比
ＴＲＧＡ／Ｆのさらなるリーン補正を行なっているた
め、上記水素の圧力差ＤＥＦＰに応じて目標空燃比ＴＲ
ＧＡ／Ｆ、すなわち、目標水素供給量ＱＨ2 が変化する
ようになっている。

【００６６】また、上記定常ゾーン制御ルーチンＳＵＢ
５におけるステップＳ４０の前段および上記過渡ゾーン
制御ルーチンＳＵＢ６におけるステップＳ５１の前段が
偏差演算手段４５を、上記定常ゾーン制御ＳＵＢ５にお
けるステップＳ３９，Ｓ４１前段および上記過渡ゾーン
制御ルーチンＳＵＢ６におけるステップＳ５０，Ｓ５２
前段がＦ／Ｂ制御定数変更手段４７を、上記定常ゾーン
制御ルーチンＳＵＢ５におけるステップＳ４１および上
記過渡ゾーン制御ルーチンＳＵＢ６におけるステップＳ
５２がＦ／Ｂ制御手段４６をそれぞれ構成している。

【００６７】上記エンストゾーン制御ルーチンＳＵＢ７
による処理は図１５に示すように、まずステップＳ５４
でゾーンフラグＦＺＯＮＥの確認を行ない、ゾーンフラ
グＦＺＯＮＥがエンストゾーンフラグＥＮＳＴである場
合、ステップＳ５５〜Ｓ６０の処理を行ない、エンスト
ゾーンフラグＥＮＳＴ以外である場合、上記ステップＳ
５４〜Ｓ６０をとばして次の停止ゾーン制御ルーチンＳ
ＵＢ８に進む。

【００６８】エンストゾーンである場合、まず、上記ス
テップＳ５４で水素電磁弁２７をＯＦＦ作動してＭＨタ
ンク４からの水素ガスを遮断する。次に、水素弁遅延時
間Ｈ2 ＯＤＬＹ１に８０ｍｓｅｃを設定し、ステップＳ
５７で上記時間Ｈ2 ＯＤＬＹ１の経過を判別する。８０
ｍｓｅｃ経過していない場合、次の停止ゾーン制御ルー
チンＳＵＢ８以下の処理を繰り返し、タイマ同期割込み
処理（図７参照）のステップＳ７による１０ｍｓｅｃご
との減算により上記時間Ｈ2 ＯＤＬＹ１が０になるのを
待つ。なお、上記ステップＳ５６での時間設定は１回行
われるだけで、以後の処理では省かれる。

【００６９】そして、８０ｍｓｅｃ経過した場合、ステ
ップＳ５８で水素供給量ＱＨ2 として１０ｍｓｅｃの経
過ごとに所定の増加定数ＱＨ2 ＥＳＴ１を加えた値を設
定し、ステップＳ５９でこの水素供給量ＱＨ2 が所定の
上限値（例えば２０％）を超えないように制限を加え
る。そして、ステップＳ６０でこの水素供給量ＱＨ2 に
対応する制御信号を各アクチュエータ３６に出力して、
各第２水素流量調整弁３３の開度調整を行なう。すなわ
ち、エンストゾーン制御では、水素電磁弁２７を閉状態
にした後であって、上記水素弁遅延時間Ｈ2 ＯＤＬＹ１
の経過後、各第２水素流量調整弁３２が開かれて水素ガ
スが各気筒９に供給される。これにより、各気筒９内に
残留している水素ガスを完全に燃焼させておくようにな
っている。なお、上記水素弁遅延時間Ｈ2 ＯＤＬＹ１だ
け遅延させるのは、遅延させずに一気に増加させると、
空気絞り弁１９の閉作動によりリッチ側になり過ぎるた
めである。

【００７０】上記停止ゾーン制御ルーチンＳＵＢ８によ
る処理は、図１６に示すように、まずステップＳ６１で
ゾーンフラグＦＺＯＮＥの確認を行ない、ゾーンフラグ
ＦＺＯＮＥが停止ゾーンフラグＳＴＯＰである場合、ス
テップＳ６２〜Ｓ６５の処理を行ない、停止ゾーンフラ
グＳＴＯＰ以外である場合、上記ステップＳ６２〜Ｓ６
５をとばして、次の点火時期制御ルーチンＳＵＢ９に進
む。

【００７１】停止ゾーンである場合、まず、上記ステッ
プＳ６２で水素電磁弁２７をＯＦＦ作動してＭＨタンク
４からの水素ガスを遮断する。次に、ステップＳ６３で
水素供給量ＱＨ2 に０％を、ステップＳ６４で目標吸気
量ＱＡＩＲに０％をそれぞれ設定し、ステップＳ６５で
対応するアクチュエータ２１，３６に制御信号を出力し
て空気絞り弁１９および各第２水素流量調整弁３２を閉
状態にする。

【００７２】上記点火時期制御ルーチンＳＵＢ９による
処理は、図１７に示すように、ステップＳ６６で各ゾー
ン制御ルーチンＳＵＢ４〜８で設定された水素供給量Ｑ
Ｈ2とエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップ
より各点火プラグ１６，１７の点火時期を求める。そし
て、上記メインルーチン（図５参照）におけるステップ
Ｓ２に進む。

【００７３】上記エンジン１の場合、Ｆ／Ｂ制御定数変
更手段４７において水素供給量ＱＨ2 を増減補正するた
めのＦ／Ｂ制御定数ＣＦＢが目標空燃比ＴＲＧＡ／Ｆお
よび実空燃比Ａ／ＦＲの間の偏差ΔＡ／Ｆと、Ｆ／Ｂゲ
インＫＰ，ＫＩとに基いて設定される（図１３のステッ
プＳ４１および図１４のステップＳ５２参照）ととも
に、上記Ｆ／ＢゲインＫＰ，ＫＩが水素供給量ＱＨ2 が
大きい程小さくなるように設定されるため（図１３のス
テップＳ３９および図１４のステップＳ５０参照）、上
記Ｆ／Ｂ制御定数ＣＦＢは、偏差ΔＡ／Ｆが同じであっ
ても、水素供給量ＱＨ2 が大きい程小さい値となる。こ
のため、Ｆ／Ｂ制御手段４６で水素供給通路５の第２水
素流量調整弁３３に制御信号として出力される水素供給
量ＱＨ2 の増減補正の幅が、上記空燃比の偏差ΔＡ／Ｆ
が同じであっても、基準となる目標水素供給量ＱＨ2
（図１３のステップＳ３８および図１４のステップＳ４
８参照）の大小によって変化する。すなわち、上記目標
水素供給量ＱＨ2 が小さい場合、上記制御信号の増減補
正幅が大きく、上記目標水素供給量ＱＨ2 が逆に大きい
場合、上記増減補正幅が小さくされる。このため、上記
目標水素供給量ＱＨ2 が小さい程、Ｆ／Ｂ制御における
制御応答を早め、すなわち、進み側に移行させることが
でき、上記目標水素供給利ＱＨ2 が大きい程、上記制御
応答を遅め、すなわち、遅れ側に移行することができ
る。

【００７４】一方、各作動室１１に供給される水素供給
量ＱＨ2 の大小によって、燃焼後の排気ガスのボリュー
ムが変化し、この変化によって各排気ポート１５から排
気通路３に排出される排気ガスの流速が変化する。この
排気ガスの流速の変化によって、上記各排気ポート１５
からＯ2 センサ２３に到達するまでの時間が変化するた
め、各ポペットバルブ３２から水素が噴射されてから上
記Ｏ2 センサ２３により実空燃比Ａ／ＦＲが検出される
までのいわゆる空燃比検出の際の遅れ時間が変化する。
すなわち、上記水素供給量ＱＨ2 が少ない程、排気ガス
のボリュームが低減して流速が遅くなる結果、上記遅れ
時間が拡大化、すなわち、遅れ側に移行し、上記水素供
給量ＱＨ2 が大きい程、排気ガスのボリュームが増大し
て流速が早くなる結果、上記遅れ時間が短縮化、すなわ
ち、進み側に移行する。つまり、上記水素供給量ＱＨ2
の大小によって、Ｏ2 センサ２３による検出応答の遅れ
時間に変動が生じる。

【００７５】このような空燃比検出の際の遅れ時間の変
動特性に対して、上記Ｆ／Ｂ制御定数変更手段４７を介
したＦ／Ｂ制御手段４６によってＦ／Ｂ制御の制御応答
性を上記水素供給量ＱＨ2 の大小に応じて逆方向に積極
的に変動させることにより、上記変動を平均化すること
ができる。すなわち、水素供給量ＱＨ2 が大きい場合、
空燃比検出の際の遅れ時間が進み側に移行するのに対し
てＦ／Ｂ制御の制御応答が遅れ側に移行されて両者を相
殺させることができ、逆に上記水素供給量ＱＨ2 が小さ
い場合、上記空燃比検出の際の遅れ時間が遅れ側に移行
するのに対してＦ／Ｂ制御の制御応答が進み側に移行さ
れて両者を相殺させることができる。このため、上記水
素供給量ＱＨ2 の大小によって、上記Ｏ2 センサ２３に
よる空燃比検出応答の遅れ時間に変動が生じても、空燃
比制御における制御応答性を均一化して安定化させるこ
とができ、均一な空燃比制御を実現することができる。

【００７６】さらに、上記Ｆ／Ｂ制御定数変更手段４７
におけるＦ／Ｂ制御定数ＣＦＢの演算要素であるＦ／Ｂ
ゲインＫＰ，ＫＩとして上記水素供給量ＱＨ2 に応じて
変化させた所定の特性を有するものを用い、かつ、その
Ｆ／ＢゲインＫＰ，ＫＩの特性をマップにより与えてい
るため（図１３のステップＳ３９もしくは図１４のステ
ップＳ５０）、上記Ｆ／Ｂ制御定数ＣＦＢに所定の特性
を容易に付与することができ、しかも、その特性の変更
を容易に行うことができる。

【００７７】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、水素エンジンをロータ
リピストンエンジンとして構成した示しているが、これ
に限らず、例えばレシプロエンジンとして構成してもよ
い。この場合おいても、同様の作用、効果を得ることが
できる。

【００７８】また、上記実施例では、水素を燃料とする
水素エンジンを例にした空燃比制御装置を示したが、こ
れに限らず、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンに
適用してもよい。この場合、空燃比が理論空燃比よりリ
ッチ側である程、燃料量の大小およびアフタバーンの発
生に起因して排気ガスボリュームの増大および流速の増
大が生じる傾向にあり、これにより、Ｏ2 センサの空燃
比検出での遅れ時間に変動が発生する。このため、Ｆ／
Ｂ制御手段におけるＦ／Ｂ制御定数を設定空燃比の大小
に応じて変更、すなわち、設定空燃比が大きい程（リー
ン側である程）、上記Ｆ／Ｂ制御定数を大きくするよう
に変更することにより、燃料および空気の内の少なくと
も１つの供給量についての制御応答性を上記遅れ時間の
変動の方向と逆の方向に積極的に変動させることができ
る。これにより、上記実施例で同様に、空燃比検出の際
の遅れ時間の変動とＦ／Ｂ制御の制御応答の変動とを相
殺させて均一な空燃比制御の実現を図ることができる。

【００７９】さらに、上記実施例では、Ｆ／Ｂ制御手段
４６で水素供給量を制御対象としてＦ／Ｂ制御を行なっ
ているが、これに限らず、例えば空気供給量を制御対象
としてもよく、また、水素および空気の各供給量を制御
対象としてＦ／Ｂ制御を行なってもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるエンジンの空燃比制御装置によれば、空燃比
の大小に起因して空燃比検出手段における空燃比検出の
際の遅れ時間の変動が生じても、Ｆ／Ｂ制御定数変更手
段でＦ／Ｂ制御定数を変更させてＦ／Ｂ制御の制御応答
性を上記空燃比の大小に応じて上記変動と逆方向に積極
的に変動させることにより、両者を相殺させて空燃比制
御の応答性を安定化させることができる。すなわち、空
燃比が小さい（リッチ側である）場合、空燃比検出の際
の遅れ時間が進み側に移行するのに対してＦ／Ｂ制御の
制御応答を遅れ側に移行させて両者を相殺させることが
でき、逆に、上記空燃比が大きい（リーン側である）場
合、上記空燃比検出の際の遅れ時間が遅れ側に移行する
のに対してＦ／Ｂ制御の制御応答を進み側に移行させて
両者を相殺させることができる。このため、上記水素供
給量の大小によって上記空燃比検出手段による空燃比検
出応答の遅れ時間に変動が生じても、均一な空燃比制御
を実現することができるものである。

【００８１】また、請求項２記載の発明によれば、燃料
としての水素の供給量の大小に起因して空燃比検出手段
における空燃比検出の際の遅れ時間の変動が生じても、
Ｆ／Ｂ制御定数変更手段でＦ／Ｂ制御定数を変更させて
Ｆ／Ｂ制御の制御応答性を上記水素供給量の大小に応じ
て積極的に上記変動と逆方向に変動させることにより、
両者を相殺させて空燃比制御の応答性を安定化させるこ
とができる。すなわち、水素供給量が大きい場合、空燃
比検出の際の遅れ時間が進み側に移行するのに対してＦ
／Ｂ制御の制御応答を遅れ側に移行させて両者を相殺さ
せることができ、逆に、上記水素供給量が小さい場合、
上記空燃比検出の際の遅れ時間が遅れ側に移行するのに
対してＦ／Ｂ制御の制御応答を進み側に移行させて両者
を相殺させることができる。このため、上記水素供給量
の大小によって上記空燃比検出手段による空燃比検出応
答の遅れ時間に変動が生じても、均一な空燃比制御を実
現することができるものである。

【００８２】さらに、請求項３記載の発明によれば、上
記請求項１または請求項２記載の発明による効果に加え
て、上記Ｆ／Ｂ制御定数変更手段におけるＦ／Ｂ制御定
数の演算要素であるＦ／Ｂゲインとして上記請求項１に
おける空燃比もしくは上記請求項２における水素供給量
に応じて変更したものを用いることにより、上記Ｆ／Ｂ
制御定数ＣＦＢを所定の特性に容易に変更することがで
きる。このため、上記請求項１または請求項２記載の発
明による効果を容易に実現することができるものであ
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】第１および第２水素流量調整弁の開度特性を示
す図である。

【図４】図２のエンジンの一部を示す側面構成図であ
る。

【図５】メインルーチンのフローチャートである。

【図６】エンジン回転同期割込み処理のフローチャート
である。

【図７】タイマ同期割込み処理のフローチャートであ
る。

【図８】初期化ルーチンのフローチャートである。

【図９】入力信号処理ルーチンのフローチャートであ
る。

【図１０】ゾーン判定ルーチンのフローチャートであ
る。

【図１１】始動ゾーン制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図１２】始動ゾーンにおける水素供給特性を示す図で
ある。

【図１３】定常ゾーン制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図１４】過渡ゾーン制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図１５】エンストゾーン制御ルーチンのフローチャー
トである。

【図１６】停止ゾーン制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図１７】点火時期制御ルーチンのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１水素エンジン（エンジン）５水素供給通路（水素供給手段）２３Ｏ2 センサ（空燃比検出手段）４５偏差演算手段４６Ｆ／Ｂ制御手段（フィードバック制御手段）４７Ｆ／Ｂ制御定数変更手段（フィードバック制御定
数変更手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスの酸素濃度に基いて空燃比を検
出する空燃比検出手段と、この空燃比検出手段からの出
力を受けて検出空燃比と目標空燃比との偏差を演算する
偏差演算手段と、エンジンに供給される混合気の空燃比
が目標空燃比になるように燃料および空気の内の少なく
とも１つの供給量を上記偏差に基いて増減補正してフィ
ードバック制御するフィードバック制御手段とを備えた
エンジンの空燃比制御装置において、上記供給量を増減補正するためのフィードバック制御定
数を上記目標空燃比が大きい程大きく変更するフィード
バック制御定数変更手段を備えていることを特徴とする
エンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】水素を燃料とするエンジンの空燃比制御
装置であって、エンジンに水素を供給する水素供給手段と、排気ガスの酸素濃度に基いて空燃比を検出する空燃比検
出手段と、この空燃比検出手段からの出力を受けて検出空燃比と目
標空燃比との偏差を演算する偏差演算手段と、エンジンに供給される混合気の空燃比が目標空燃比にな
るように上記水素供給手段の供給量を上記偏差に基いて
増減補正してフィードバック制御するフィードバック制
御手段と、上記供給量を増減補正するためのフィードバック制御定
数を上記水素の供給量が大きい程小さく変更するフィー
ドバック制御定数変更手段とを備えていることを特徴と
するエンジンの空燃比制御装置。
【請求項３】フィードバック制御定数変更手段におけ
るフィードバック制御定数が空燃比の偏差とフィードバ
ックゲインとに基いて設定され、上記フィードバック制
御定数変更手段は上記フィードバックゲインが変更され
ることにより上記フィードバック制御定数が変更される
ように構成されている請求項１または請求項２記載のエ
ンジンの空燃比制御装置。