特開 2023-181626 内燃機関システム、それを備えた乗物、及び、燃料ガス供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023181626

(43)【公開日】2023-12-25

(54)【発明の名称】内燃機関システム、それを備えた乗物、及び、燃料ガス供給方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 21/02 20060101AFI20231218BHJP

   F02D 19/02 20060101ALI20231218BHJP

【ＦＩ】

F02M21/02 301

F02D19/02 B

F02M21/02 G

F02M21/02 F

F02D19/02

F02M21/02 X

F02M21/02 301B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022094861

(22)【出願日】2022-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】521431099

【氏名又は名称】カワサキモータース株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 義基

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AB06

3G092AB09

3G092DE09

3G092DE10

3G092DE14

3G092DF03

3G092DF04

3G092DF09

3G092DG01

3G092EA11

3G092EA29

3G092HB09

(57)【要約】

【課題】燃料タンクの内圧低下時にも内燃機関を適切に運転できるようにする。
【解決手段】内燃機関システムは、内燃機関と、燃料ガスを圧縮状態で貯留する少なくとも１つの燃料タンクと、前記燃料タンクを前記内燃機関に接続する燃料ガス配管と、前記燃料ガス配管に接続され、前記燃料タンク内又は前記燃料ガス配管内の前記燃料ガスを加圧する加圧ポンプと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関と、
燃料ガスを圧縮状態で貯留する少なくとも１つの燃料タンクと、
前記燃料タンクを前記内燃機関に接続する燃料ガス配管と、
前記燃料タンク内又は前記燃料ガス配管内の前記燃料ガスを加圧する加圧ポンプと、を備える、内燃機関システム。

【請求項2】

前記燃料ガス配管に配置されて、前記燃料ガスの圧力を所定値以下に減圧する減圧弁を更に備え、
前記加圧ポンプは、前記減圧弁の上流側に位置する燃料ガスを加圧する、請求項１に記載の内燃機関システム。

【請求項3】

前記加圧ポンプは、前記内燃機関が発生したエネルギーを利用して駆動される、請求項１又は２に記載の内燃機関システム。

【請求項4】

前記加圧ポンプは、前記内燃機関により機械的に駆動される、請求項３に記載の内燃機関システム。

【請求項5】

前記燃料ガス配管に接続されたアキュムレータを更に備える、請求項１又は２に記載の内燃機関システム。

【請求項6】

前記燃料ガス配管は、前記燃料タンクから前記内燃機関に向かう内燃機関向け流路と、前記燃料タンクから前記加圧ポンプに向かうポンプ向け流路と、を含み、
前記内燃機関システムは、
前記燃料タンクが前記内燃機関向け流路に連通した状態と、前記燃料タンクが前記ポンプ向け流路に連通した状態と、の間で動作可能な弁システムと、
前記弁システムを制御するように構成された処理回路と、
を更に備える、請求項１又は２に記載の内燃機関システム。

【請求項7】

前記少なくとも１つの燃料タンクは、第１燃料タンク及び第２燃料タンクを含み、
前記処理回路は、
前記第１燃料タンク及び前記第２燃料タンクのいずれか内圧が低いかを判定し、
前記第１燃料タンク及び前記第２燃料タンクのうち内圧が低い方のタンクの燃料ガスを前記加圧ポンプに導く状態に前記弁システムを制御するように構成されている、請求項６に記載の内燃機関システム。

【請求項8】

前記処理回路は、
前記燃料タンクの内圧が所定の下限値未満であるか否かを判定し、
前記内圧が所定の下限値未満である前記燃料タンクの燃料ガスを前記加圧ポンプに導く状態に前記弁システムを制御するように構成されている、請求項６に記載の内燃機関システム。

【請求項9】

前記燃料ガスは、水素ガスである、請求項１又は２に記載の内燃機関システム。

【請求項10】

請求項１又は２に記載の前記内燃機関システムを備え、前記内燃機関システムで発生した駆動力により移動する、乗物。

【請求項11】

前記内燃機関システムは、
前記燃料タンクと前記加圧ポンプと前記燃料ガス配管との間の流路を切り替える弁システムと、
前記弁システムを制御するように構成された第１処理回路と、を更に備え、
前記乗物は、前記弁システムとは異なる装置を制御するように構成された第２処理回路を更に備え、
前記第１処理回路及び前記第２処理回路は、互いに情報通信可能に接続されている、請求項１０に記載の乗物。

【請求項12】

２つの流路のうち圧力が高い方の流路の燃料ガスを燃料ガス消費源に供給することと、
前記２つの流路のうち圧力が低い方の流路の燃料ガスを加圧ポンプで加圧することと、
前記加圧された燃料ガスを前記燃料ガス消費源に供給することと、を含む、燃料ガス供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関システム、それを備えた乗物、及び、燃料ガス供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高圧の水素ガスタンクから減圧弁を介して供給される水素ガスを燃料として燃焼して駆動力を発生する内燃機関が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１７３１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関の運転により燃料タンク内の燃料ガスが消費され続けると、最終的には燃料タンクの内圧が所定値未満にまで下がることになる。その状態になると、燃料タンク内の燃料ガスを適切に内燃機関に供給できず、燃料切れとして扱われる。

【0005】

そこで本開示の一態様は、内燃機関への燃料ガスの提供量を増やすことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る内燃機関システムは、内燃機関と、燃料ガスを圧縮状態で貯留する少なくとも１つの燃料タンクと、前記燃料タンクを前記内燃機関に接続する燃料ガス配管と、前記燃料ガス配管に接続され、前記燃料タンク内又は前記燃料ガス配管内の前記燃料ガスを加圧する加圧ポンプと、を備える。

【0007】

本開示の一態様に係る乗物は、前記内燃機関システムを備え、前記内燃機関システムで発生した駆動力により移動する。

【0008】

本開示の一態様に係る燃料ガス供給方法は、２つの流路のうち圧力が高い方の流路の燃料ガスを燃料ガス消費源に供給することと、前記２つの流路のうち圧力が低い方の流路の燃料ガスを加圧ポンプで加圧することと、前記加圧された燃料ガスを前記燃料ガス消費源に供給することと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、燃料タンクの燃料ガスの圧力が低下しても、その燃料ガスを加圧ポンプにより加圧できる。よって、燃料タンクの内圧低下時にも燃料ガスを消費源に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係る乗物の内燃機関システムのブロック図である。

【図2】図２は、図１のシステムの制御を説明するフローチャートである。

【図3】図３は、図１の乗物の各ＥＣＵ等のブロック図である。

【図4】図４は、第２実施形態に係る内燃機関システムのブロック図である。

【図5】図５は、図４のシステムの制御を説明するフローチャートである。

【図6】図６は、第３実施形態に係る内燃機関システムのブロック図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る内燃機関システムのブロック図である。

【図8】図８は、第５実施形態に係る内燃機関システムのブロック図である。

【図9】図９は、第６実施形態に係る内燃機関システムのブロック図である。

【図10】図１０は、第７実施形態に係る内燃機関システムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

【0012】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る内燃機関システム１０のブロック図である。図１に示すように、内燃機関システム１０は、内燃機関Ｅ、第１燃料タンク２１、第２燃料タンク２２、加圧ポンプ２３、補助タンク２４、燃料ガス配管２５、弁システム２６、第１燃料タンク圧力センサ２７、第２燃料タンク圧力センサ２８、補助タンク圧力センサ２９、減圧弁４７、遮断弁４８、燃料ＥＣＵ５０等を備える。燃料ガス配管２５及び弁システム２６は、燃料協供給回路システムを構成する。燃料ガス配管２５及び加圧ポンプ２３は、燃料供給装置を構成する。本実施形態では、内燃機関システム１０は、乗物１に搭載されている。乗物１は、特に限定されず、例えば、自動二輪車、自動三輪車、オフロード四輪車、船舶、航空機、鉄道車両等を含み得る。乗物１は、内燃機関システム１０で発生した駆動力により推進力を出して移動する。

【0013】

内燃機関Ｅは、燃料ガスを燃焼し、その燃焼エネルギーを回転エネルギーに変換して出力する。本実施形態では、内燃機関は、レシプロエンジンである。この場合、内燃機関は、シリンダ内で燃料ガスを爆発させて、シリンダ内の気体の膨張によってピストンの往復運動を生じさせる。内燃機関は、このピストンの往復運動を、クランク軸の回転運動に変換して出力する。内燃機関Ｅが燃焼する燃料ガスは、例えば、水素ガスである。即ち、内燃機関Ｅは、水素ガス消費源である。内燃機関Ｅには、標準気圧（０．１ＭＰａ）よりも高圧となる所定の燃料噴射圧の水素ガスが供給される必要がある。ピストンによってシリンダ内の気体が圧縮状態のときに燃料ガスを供給する直噴エンジンが内燃機関Ｅとして用いられる場合、内燃機関Ｅには、例えば１０ＭＰａ以上に圧縮された水素ガスが供給される必要がある。

【0014】

第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２は、互いに同じ構造を有する。第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２は、燃料ガスとなる水素ガスを圧縮状態で貯留する。満タン状態の第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２の内圧は、標準気圧（０．１ＭＰａ）よりも高く、具体的には内燃機関Ｅで要求される燃料噴射圧よりも十分に高い。満タン状態の第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２の内圧は、タンク２１，２２に設けられたレギュレータの開放圧力よりも高い。たとえば燃料タンクに充填される水素ガスの圧力は、７０ＭＰａに設定される。

【0015】

加圧ポンプ２３は、第１燃料タンク２１又は第２燃料タンク２２の出口ポートから配管に流出した水素ガスを加圧可能としている。補助タンク２４は、加圧ポンプ２３で加圧された水素ガスを貯留する。本実施形態では、補助タンク２４は、各燃料タンクに比べて小型に形成される。加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅで要求される燃料噴射圧を超える圧力に加圧可能であれば公知の構造を採用することができる。例えば、加圧ポンプは、ピストンの往復運動を用いたレシプロポンプ、ダイヤフラムポンプ等によって実現しうる。加圧ポンプ２３は、シャフトの回転運動を用いたブースターポンプ、ルーツポンプ、プランジャポンプ等によって実現してもよい。

【0016】

本実施形態では、加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅが発生したエネルギーを利用して駆動される。加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅにより機械的に駆動される。本実施形態では、内燃機関の駆動に伴って回転する回転部材の回転動力が加圧ポンプ２３の駆動力として与えられる。内燃機関の回転部材は、クランクシャフト、カムシャフト、バランサシャフトなどの回転軸であってもよい。加圧ポンプ２３に駆動力を与える回転部材は、内燃機関に接続される変速機の出力軸であってもよい。例えば、加圧ポンプ２３は、動力伝達構造３８を介して内燃機関Ｅの回転部材に接続されてもよい。前記動力伝達構造３８は、ギヤ機構、ベルト・プーリー機構、又は、チェーン・スプロケット機構を含み得る。加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅのクランク軸に直接的に接続されてもよい。

【0017】

加圧ポンプ２３は、ルーツポンプなどの回転動力が駆動力として与えられる場合がある。この場合には、動力伝達構造３８または前記回転部材から回転駆動力が与えられることで、吸込口から吸引した水素ガスを加圧して吐出口から吐出する。加圧ポンプ２３は、レシプロポンプなどのように往復動力が駆動力として与えられるものでもよい。この場合には、加圧ポンプ２３は、カム機構を介して、回転駆動力から変換された往復動力が与えられることで、吸込口から吸引した水素ガスを加圧して吐出口から吐出する。具体的には、クランク軸にカム山を設け、カムの回転を往復動に変換してピストンを往復動させてもよい。

【0018】

本実施形態では、内燃機関Ｅのクランク軸と加圧ポンプ２３との間の動力伝達経路には、アクチュエータによって駆動可能なクラッチ３９が介在している。即ち、クラッチ３９は、燃料ＥＣＵ５０により制御可能に構成されている。加圧ポンプ２３の吐出側には、リリーフ弁９９が設けられていてもよい。この場合、リリーフ弁９９は、加圧ポンプ２３の吐出側の通路内の圧力が予め定めるリリーフ圧を超えると、加圧ポンプ２３の吐出側の通路と加圧ポンプ２３の吸込み側の通路とを連通させる。これによって、加圧ポンプ２３の吐出側の通路の圧力が、リリーフ圧を超えることを防ぐことができる。たとえばリリーフ圧は、内燃機関Ｅの所定の燃料噴射圧よりも高く、燃料タンク２１，２２の充填上限圧よりも低く設定される。なお、リリーフ弁９９及びクラッチ３９の両方が設けられてもよいし、リリーフ弁９９及びクラッチ３９のいずれか一方のみが設けられてもよい。

【0019】

燃料ガス配管２５は、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２を内燃機関Ｅに接続する。燃料ガス配管２５は、主供給配管３０、第１副供給配管３１、第２副供給配管３２、主加圧配管３３、第１副加圧配管３４、第２副加圧配管３５、及び、補助配管３６を含む。主供給配管３０は、第１接続箇所Ｐ１において第１副供給配管３４及び第２副供給配管３５に接続されている。主供給配管３０は、第１接続箇所Ｐ１から内燃機関Ｅの燃料インジェクタ９８まで延びている。第１副供給配管３１は、第１燃料タンク２１を主供給配管３０に接続している。言い換えると、第１副供給配管３１は、第１燃料タンク２１から第１接続箇所Ｐ１まで配設されている。第２副供給配管３２は、第２燃料タンク２２を主供給配管３０に接続している。言い換えると、第２副供給配管３２は、第２燃料タンク２２から第１接続箇所Ｐ１まで配設されている。即ち、第１副供給配管３１及び第２副供給配管３２は、主供給配管３０の上流側端となる第１接続箇所Ｐ１において、各タンク２１，２２に向けてそれぞれ分岐している。

【0020】

第１副加圧配管３４は、第３接続箇所Ｐ３において第１副供給配管３１の中間部に接続されている。第２副加圧配管３５は、第４接続箇所Ｐ４において第２副供給配管３２の中間部に接続されている。第１副加圧配管３４及び第２副加圧配管３５は、第２接続箇所Ｐ２において主加圧配管３３に接続されている。言い換えると、第１副加圧配管３４は、第３接続箇所Ｐ３から第２合流点Ｐ２まで延び、第２副加圧配管３５は、第４接続箇所Ｐ４から第２接続箇所Ｐ２まで延びている。主加圧配管３３は、第２接続箇所Ｐを補助タンク２４の入口ポートに接続している。主加圧配管３３の中間部には、加圧ポンプ２３が介在している。加圧ポンプ２３の吸込口が、主加圧配管３３のうち第２接続箇所Ｐ２から延びる部分に接続されている。加圧ポンプ２３の吐出口は、主加圧配管３３のうち補助タンク２４に向かう部分に接続されている。第１副加圧配管３４及び第２副加圧配管３５は、主加圧配管３３の上流端となる第２接続箇所Ｐ２において、各タンク２１，２２に向けてそれぞれ分岐している。補助配管３６は、補助タンク２４を主供給配管３０に接続している。補助配管３６は、補助タンク２４の出口ポートから主供給配管３０の合流接続箇所Ｋまで配設されている。合流接続箇所Ｋは、第１接続箇所Ｐ１より下流側であって、減圧弁４７よりも上流側に配置される。

【0021】

第１副供給配管３１及び主供給配管３０の流路は、第１燃料タンク２１から内燃機関Ｅに向かう第１内燃機関向け流路Ａ１（２１，３１，Ｐ１，３０）を構成している。第２副供給配管３２及び主供給配管３０の流路は、第２燃料タンク２２から内燃機関Ｅに向かう第２内燃機関向け流路Ａ２（２２，３２，Ｐ１，３０）を構成している。第１副供給配管３１、第１副加圧配管３４及び主加圧配管３３の流路は、第１燃料タンク２１から加圧ポンプ２３を経由して内燃機関Ｅに向かう第１ポンプ向け流路Ｂ１（２１，３１，Ｐ３，３４，Ｐ２，３３，３６，Ｋ，３０）を構成している。第２副供給配管３２、第２副加圧配管３５及び主加圧配管３３の流路は、第２燃料タンク２２から加圧ポンプ２３を経由して内燃機関に向かう第２ポンプ向け流路Ｂ２（２２，３２，Ｐ４，３４，Ｐ２，３３，３６，Ｋ，３０）を構成している。

【0022】

弁システム２６は、第１燃料タンク開閉弁４１、第２燃料タンク開閉弁４２、第１切替弁４３、第２切替弁４４、及び、補助タンク開閉弁４５を備える。各弁４１～４５は、電気的に制御可能な電磁弁である。第１燃料タンク開閉弁４１は、第１燃料タンク２１に設けられて第１燃料タンク２１の出口ポートを開閉する。第２燃料タンク開閉弁４２は、第２燃料タンク２２に設けられて第２燃料タンク２２の出口ポートを開閉する。

【0023】

第１切替弁４３は、第１副供給配管３１に対する第１副加圧配管３４の接続箇所Ｐ３に配置された三方弁である。第２切替弁４４は、第２副供給配管３２に対する第２副加圧配管３５の接続箇所Ｐ４に配置された三方弁である。補助タンク開閉弁４５は、補助タンク２４の出口ポートに配置されている。なお、補助タンク開閉弁４５の代わりに、補助タンク２４から補助配管３６を介して主供給配管３０に向けた流れを許容し且つその逆の流れを阻止する逆止弁を補助配管３６の中間部に設けてもよい。言い換えると、前記逆止弁は、合流接続箇所Ｋ側の圧力が、補助タンク２４側の圧力よりも小さい場合に補助配管３６の通路を開く。他方、前記逆止弁は、合流接続箇所Ｋの圧力が、補助タンク２４の圧力よりも大きい場合に補助配管３６の通路を閉じる。

【0024】

弁システム２６は、第１切替弁４３の動作によって、第１燃料タンク２１が第１内燃機関向け流路Ａ１に連通した状態と、第１燃料タンク２１が第１ポンプ向け流路Ｂ１に連通した状態と、の間で切り替え可能である。弁システム２６は、第２切替弁４４の動作によって、第２燃料タンク２２が第２内燃機関向け流路Ａ２に連通した状態と、第２燃料タンク２２が第２ポンプ向け流路Ｂ２に連通した状態と、の間で切り替え可能である。このように、弁システム２６は、第１燃料タンク２１と加圧ポンプ２３と燃料ガス配管２５との間の流路を切り替えるとともに、第２燃料タンク２２と加圧ポンプ２３と燃料ガス配管２５との間の流路を切り替える。言い換えると、燃料ガス配管２５は、燃料タンク２１，２２から加圧ポンプ２３を経由せずに内燃機関Ｅに導かれる流路Ａ１，Ａ２と、燃料タンク２１，２２から加圧ポンプ２３を経由して内燃機関Ｅに導かれる流路Ｂ１，Ｂ２と、をそれぞれ有し、それらの流路は、弁システム２６により互いに切り替え可能に構成されている。これらの流路は、部分的に共用される部分を有してもよい。

【0025】

第１燃料タンク圧力センサ２７は、第１燃料タンク２１が貯留する水素ガスの圧力を検出する。第２燃料タンク圧力センサ２８は、第２燃料タンク２２が貯留する水素ガスの圧力を検出する。補助タンク圧力センサ２９は、補助タンク２４が貯留する水素ガスの圧力を検出する。

【0026】

減圧弁４７は、主供給配管３０において、主供給配管３０に対する補助配管３６の合流接続箇所Ｋよりも内燃機関Ｅに近い側すなわち下流側に配置されている。加圧ポンプ２３及び補助タンク２４は、減圧弁４７の上流側に配置されている。減圧弁４７は、主供給配管３０のうちで減圧弁４７の下流側の圧力を内燃機関Ｅの所定の燃料噴射圧に維持する。減圧弁４７は、その下流側の圧力が当該燃料噴射圧よりも低くなると、上流側と下流側とを連通するバイパス通路を開く。減圧弁４７は、当該燃料噴射圧を超えると前記バイパス通路を閉じる。このようにして主供給配管３０から内燃機関Ｅに供給される水素ガスの圧力を所定噴射圧に維持するように、減圧弁４７の下流側を流れる水素ガスを減圧弁４７の上流側を流れる水素ガスに比べて減圧する。遮断弁４８は、緊急時などに主供給配管３０から内燃機関Ｅへの水素ガスの供給を遮断可能なように、主供給配管３０のうち減圧弁４７の下流側に配置されている。

【0027】

燃料ＥＣＵ５０は、各センサ２７～２９の検出信号に基づいて、弁システム２６及びクラッチ３９を制御する。燃料ＥＣＵ５０は、プロセッサ、システムメモリ及びストレージメモリを備える。プロセッサは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含む。システムメモリは、例えば、ＲＡＭである。ストレージメモリは、ＲＯＭを含み得る。ストレージメモリは、ハードディスク、フラッシュメモリ又はそれらの組合せを含み得る。ストレージメモリは、プログラムを記憶している。システムメモリに読み出されたプログラムをプロセッサが実行する構成は、第１処理回路の一例である。

【0028】

図２は、図１のシステムの制御を説明するフローチャートである。以下、図１の構成を参照しながら図２の流れに沿って説明する。燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク２１の水素ガスと第２燃料タンク２２の水素ガスとが互いに不均等に減るように弁システム２６を制御する。例えば、燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２のいずれか一方の水素ガスを優先的に消費するように弁システム２６を制御する。

【0029】

内燃機関Ｅの稼働中において、燃料ＥＣＵ５０は、弁システム２６を制御し、第１副供給配管３１及び第２副供給配管３２のうち圧力が高い方の流路を流れる水素ガスを、加圧ポンプ２３を経由せずに内燃機関Ｅに供給する（ステップＳ１）。ここでは、第１副供給配管３１の圧力が第２副供給配管３２の圧力よりも高いと仮定する。即ち、第１燃料タンク２１の内圧が第２燃料タンク２２の内圧よりも高いと仮定する。この場合、燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク開閉弁４１を開いた状態において、第１副供給配管３１から主供給配管３０に向けた流路Ａ１を開いて且つ第１副供給配管３１から第１副加圧配管３４に向けた流路Ｂ１を閉じるように第１切替弁４３を制御する。

【0030】

これによって第１燃料タンク２１の水素ガスが、主供給配管３０を通って減圧弁４７に達する。水素ガスは、減圧弁４７で内燃機関Ｅへの噴射に適した圧力に減圧されて、内燃機関Ｅに供給される。なお、ステップＳ１において、燃料ＥＣＵ５０は、開閉弁４１を開く前に、補助タンク開閉弁４５を閉じる制御を行うことが好ましい。これによって燃料タンク２１からの高圧の水素ガスが、合流接続箇所Ｋを経由して補助タンク２４にむかって逆流することを防ぐことができる。また、燃料ＥＣＵ５０は、開閉弁４１を開く前に、開閉弁４３の切替制御を行うことが好ましい。これによって第１燃料タンク２１からの高圧の水素ガスが、主加圧配管３３に流れることを防ぐことができる。同様に、燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク２１からの高圧の水素ガスが第２燃料タンク２２に流れることを防ぐために、開閉弁４１を開く前に、第２燃料タンク開閉弁４４の切替制御を行ってもよい。

【0031】

燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク圧力センサ２７及び第２燃料タンク圧力センサ２８の検出信号に基づいて、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２のうち内圧が低い方のタンクの内圧が所定の下限値Ｌ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここでは前述のように、第２燃料タンク２２の内圧が第１燃料タンク２１の内圧よりも低いと仮定する。この場合、燃料ＥＣＵ５０は、第２燃料タンク圧力センサ２８の検出信号に基づいて、第２燃料タンク２２の内圧が所定の下限値Ｌ未満であるか否かを判定する。例えば下限値Ｌは、内燃機関Ｅの所定の燃料噴射圧と同じ値又は当該燃料噴射圧より大きい値に設定される。

【0032】

燃料ＥＣＵ５０は、第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌ未満でなければ（ステップＳ２：Ｎ）、ステップＳ１に戻る。第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌ以上であるときには、燃料ＥＣＵ５０は、第２開閉弁４２を閉じた状態を維持して、クラッチ３９を切断状態に制御する。他方、第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌ未満であれば（ステップＳ２：Ｙ）、燃料ＥＣＵ５０は、弁システム２６及びクラッチ３９を制御し、第２燃料タンク２２の水素ガスを補助タンク２４に向けて加圧する（ステップＳ３）。

【0033】

具体的には、ステップＳ３において、燃料ＥＣＵ５０は、第２副供給配管３２から主供給配管３０に向けた流路Ａ２を閉じて且つ第２副供給配管３２から第２副加圧配管３５に向けた流路Ｂ２を開くように、第２切替弁４４を制御する。この際、燃料ＥＣＵ５０は、補助タンク開閉弁４５を閉じるとともに、クラッチ３９を係合状態にする。なお、ステップＳ３において、燃料ＥＣＵ５０は、開閉弁４２の解放制御の前に、第２燃料タンク開閉弁４４の流路切替制御を行うことが好ましい。これによって燃料タンク２２からの高圧の水素ガスが、主加圧配管３３に流れることを防ぐことができる。ステップＳ１とステップＳ２とは逆の順番でもよい。このように流路をそれぞれ設定することで、第１燃料タンク２１の水素ガスを燃料として内燃機関が稼働する。

【0034】

この場合、内燃機関Ｅに駆動される加圧ポンプ２３が第２燃料タンク２２からの水素ガスを加圧し、その加圧された水素ガスが補助タンク２４に充填される。即ち、燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク２１の水素ガスが内燃機関Ｅに供給されるように弁システム２６を制御して内燃機関Ｅが稼働しているときに、第２燃料タンク２２からの水素ガスを加圧ポンプ２３に加圧させる。

【0035】

燃料ＥＣＵ５０は、補助タンク圧力センサ２９の検出信号に基づいて、補助タンク２４の内圧が所定の閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。閾値Ｔ１は、上述する内燃機関Ｅの所定の燃料噴射圧よりも高い圧力に設定される。たとえば、閾値Ｔ１は、燃料タンク２１，２２の内圧の下限値Ｌよりも大きい値に設定される。たとえば、閾値Ｔ１は、第１燃料タンク圧力センサ２７で検出される第１燃料タンク２１の内圧よりも高い圧力に設定されてもよい。閾値Ｔ２は、燃料ガス配管２５や補助タンク２４の許容圧力未満に設定されている。補助タンク２４の内圧が閾値Ｔ１以上でなければ（ステップＳ４：Ｎ）、燃料ＥＣＵ５０は、補助タンク開閉弁４５を閉じた状態を維持してステップＳ３に戻る（ステップＳ５）。即ち、第２燃料タンク２２からの水素ガスが加圧ポンプ２３によって補助タンク２４に加圧されながら充填され続ける。

【0036】

補助タンク２４の内圧が閾値Ｔ１以上であれば（ステップＳ４：Ｙ）、燃料ＥＣＵ５０は、補助タンク開閉弁４５を開く（ステップＳ６）。これにより、補助タンク２４の水素ガスが補助配管３６を介して主供給配管３０に供給され得る。即ち、加圧ポンプ２３によって加圧された水素ガスが内燃機関Ｅに供給され得る。なお、ステップＳ５では、クラッチ３９を切断して加圧ポンプ２３の稼働を停止してもよい。

【0037】

燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２のうち内圧が高い方のタンクの内圧に応じて閾値Ｔ１を変化させてもよい。例えば、燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２のうち内圧が高い方のタンクの内圧が減少すると、閾値Ｔ１を減少させるようにしてもよい。

【0038】

図３は、図１の乗物１の各ＥＣＵ５０～５４等のブロック図である。図３に示すように、乗物１は、燃料ＥＣＵ５０とともに、少なくとも１つの他のＥＣＵを備える。前記少なくとも１つの他のＥＣＵは、弁システム２６とは異なる装置を制御する。前記少なくとも１つの他のＥＣＵは、例えば、乗物１の挙動を制御するコントローラであってもよい。前記少なくとも１つの他のＥＣＵは、内燃機関Ｅのコントローラであってもよい。前記少なくとも１つの他のＥＣＵは、乗物１を統合的に制御するコントローラであってもよい。

【0039】

前記少なくとも１つの他のＥＣＵは、例えば、エンジンＥＣＵ５１、乗物ＥＣＵ５２、ナビゲーションＥＣＵ５３及びメータＥＣＵ５４の少なくとも１つを含む。エンジンＥＣＵ５１は、内燃機関Ｅを制御するために、スロットル装置６１、燃料インジェクタ６２及び点火装置６３を制御する。乗物ＥＣＵ５２は、ＡＢＳ又はＣＢＳのためにブレーキ装置６４を制御し、運転支援のために操舵装置６５を制御する。ナビゲーションＥＣＵ５３は、衛星測位システムと通信してユーザインターフェース６６に走行経路の案内などを出力する。メータＥＣＵ５４は、乗物１に搭載されたセンサの検出信号から得られる情報（例えば、車速、エンジン回転数等）をユーザインターフェース６７に表示させる。ＥＣＵ５１～５４の各々において、システムメモリに読み出されたプログラムをプロセッサが実行する構成は、第２処理回路の一例である。各ＥＣＵ５０～５４は、互いに情報通信可能に接続されている。

【0040】

エンジンＥＣＵ５１は、燃料ＥＣＵ５０から与えられる情報に基づいて、エンジン制御を変化させてもよい。たとえば燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク２１の内圧と第２燃料タンク２２の内圧とのいずれもが下限値Ｌ未満となったと判定すると、エンジンＥＣＵ５１に出力抑制モード指令を送信してもよい。燃料ＥＣＵ５０は、第１燃料タンク圧力センサ２７及び第２燃料タンク圧力センサ２８の検出信号に基づいて第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２の水素ガスの合計残量が所定値未満になったと判定すると、エンジンＥＣＵ５１に水素ガスの消費を抑えるためのエコモード指令を送信してもよい。

【0041】

逆に、エンジンＥＣＵ５１から与えられる情報に基づいて、燃料ＥＣＵ５０の制御を変化させてもよい。たとえば燃料ＥＣＵ５０は、２つの燃料タンク２１，２２での水素が十分に充填されている状態において、エンジンＥＣＵ５１から燃料消費が大きいモードでの走行することを受信した場合には、水素ガスの圧力不足による燃料供給不足を補うべく、２つの燃料タンク２１，２２から両方の水素ガスを内燃機関Ｅに供給するように弁システム２６を制御してもよい。

【0042】

エンジンＥＣＵ５１及び燃料ＥＣＵ５０は、目的地までの残走行距離をナビゲーションＥＣＵ５３から受信し、それに基づいて燃料消費計画を立ててもよい。エンジンＥＣＵ５１は、加圧ポンプ２３による水素ガスの加圧を実行している状態では、水素ガスの加圧を実行していない状態に比べて、航続距離を延長すべく消費抑制の度合いを減らすように制御してもよい。また、メータＥＣＵ５４は、加圧ポンプ２３による加圧実行中であることを示す情報を運転者に提示すべくユーザインターフェース６７に表示させてもよい。

【0043】

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る内燃機関システム１１０のブロック図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図４に示すように、内燃機関システム１１０は、第１実施形態の補助タンク２４の代わりとして、アキュムレータ１２４を備える。燃料ガス配管１２５は、主供給配管３０に接続された主加圧配管１３３を備える。アキュムレータ１２４は、加圧ポンプで加圧された水素ガスの圧力エネルギーを蓄圧する。

【0044】

主加圧配管１３３には、加圧ポンプ２３が配置されている。アキュムレータ１２４は、加圧ポンプ２３の下流側に接続されている。即ち、アキュムレータ１２４は、主加圧配管１３３における加圧ポンプ２３の下流側の部分に接続されている。アキュムレータ１２４には、アキュムレータ１２４の内圧を検出するアキュムレータ圧力センサ１２９が設けられている。

【0045】

主加圧配管１３３には、アキュムレータ１２４の下流側において逆止弁１４５が配置されている。逆止弁１４５は、主加圧配管１３３から主供給配管３０に向かう流れを許容し、その逆の流れを阻止する。主加圧配管１３３には、加圧ポンプ２３の上流側において逆止弁１４６が配置されている。逆止弁１４６は、第１燃料タンク開閉弁４１又は第１切替弁４３から加圧ポンプ２３に向かう流れを許容し且つその逆の流れを阻止する。なお、逆止弁１４６は、省略されてもよい。

【0046】

図５は、図４のシステムの制御を説明するフローチャートである。以下、図４の構成を参照しながら図５の流れに沿って説明する。図５のステップＳ１，Ｓ２は、図２のステップＳ１，Ｓ２と同じであるため説明を省略する。内燃機関システム１１０では、補助タンク開閉弁４５が無いことにより補助タンク開閉弁４５の制御は無いが、それ以外について図５のステップＳ３は図２のステップＳ３と同じである。

【0047】

燃料ＥＣＵ１５０は、アキュムレータ圧力センサ１２９の検出信号に基づいて、アキュムレータ１２４の内圧が所定の上限値Ｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。上限値Ｈは、例えば、アキュムレータ１２４の耐圧限度又はその近傍の値に設定される。アキュムレータ１２４の内圧が上限値Ｈ未満であれば（ステップＳ１１：Ｎ）、燃料ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１に戻る。即ち、第２燃料タンク２２からの水素ガスが加圧ポンプ２３によってアキュムレータ１２４に蓄圧され続ける。アキュムレータ１２４の内圧が上限値Ｈ以上であれば（ステップＳ１１：Ｙ）、燃料ＥＣＵ５０は、クラッチ３９を切断する（ステップＳ１２）。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0048】

アキュムレータ１２４を用いることで、減圧弁４７よりも上流側の水素ガスの圧力変動を抑えやすく、急加速操作時など、水素ガスの急な消費が生じたとしても、圧力不足による燃料供給不足を防ぎやすくできる。また、アキュムレータ１２４を用いることで、加圧ポンプ２３による吐出圧の変動を抑制することができ、選定する加圧ポンプ２３の選択肢を増やしやすい。たとえば、アキュムレータ１２４を用いることで、往復動型の加圧ポンプ２３によって生じる圧力脈動を抑えやすい。またアキュムレータ１２４に圧力エネルギーを蓄積することで、加圧ポンプ２３によって単位時間あたりに要する水素加圧量を低減することができ、加圧ポンプ２３の小型化を図りやすい。

【0049】

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る内燃機関システム２１０のブロック図である。なお、第１又は第２実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図６に示すように、内燃機関システム２１０では、内燃機関Ｅの代わりにアクチュエータＭによって加圧ポンプ２３が駆動される。アクチュエータＭは、例えば、電気モータ又は油圧モータとし得る。

【0050】

主供給配管３０において、主供給配管３０に対して主加圧配管１３３の接続箇所よりも上流側には逆止弁２４５が配置されている。逆止弁２４５は、第１副供給配管３１及び第２副供給配管３２から減圧弁４７に向かう流れを許容し且つその逆の流れを阻止する。なお、逆止弁２４５は、省略されてもよい。アキュムレータ２２４は、主供給配管３０における減圧弁４７の下流側の部分に接続されている。これにより、減圧弁４７と内燃機関Ｅとの間の流路の脈動が抑制される。なお、逆止弁２４５と減圧弁４７との間にアキュムレータ１２４が配置されてもよい。

【0051】

燃料ＥＣＵ２５０は、第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌ未満であると判定すると、アクチュエータＭを駆動させて第２燃料タンク２２からの水素ガスを加圧ポンプ２３に加圧する。燃料ＥＣＵ２５０は、第１燃料タンク２１の内圧が十分であるときには、アクチュエータＭを停止させてもよい。なお、他の構成は前述した第１又は第２実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0052】

本実施形態では、内燃機関Ｅの駆動とは無関係に加圧ポンプ２３を駆動することができる。これによって、たとえば内燃機関Ｅが駆動停止している間でも、水素の加圧を行うことができる。逆に、十分に水素ガスの圧力が高い場合には、加圧不要として加圧ポンプ２３の駆動を停止させることができる。またアキュムレータ２２４が設けられることで、減圧弁４７の上流側の圧力が増減したとしても、下流側への影響を抑えることができる。

【0053】

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る内燃機関システム３１０のブロック図である。なお、第１～第３実施形態のいずれかと共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図７に示すように、内燃機関システム３１０では、第１副加圧配管３３４は、第１副供給配管３１から独立して設けられ、第２副加圧配管３３５は、第２副供給配管３２から独立して設けられている。

【0054】

第１副加圧配管３３４には、第１開閉弁３４３が配置され、第２副加圧配管３３５には、第２開閉弁３４４が配置されている。主供給配管３０には、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２から減圧弁４７に向けた流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁２４５が配置されている。なお、逆止弁２４５は省略されてもよい。

【0055】

燃料ＥＣＵ３５０は、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２のうち内圧が低い方の第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌ未満であると判定すると、第２燃料タンク開閉弁４２を閉じて且つ第２開閉弁３４４を開く。この際、燃料ＥＣＵ３５０は、補助タンク開閉弁４５を閉じるとともに、クラッチ３９を係合状態にする。以上のようにして、内燃機関Ｅに駆動される加圧ポンプ２３が第２燃料タンク２２からの水素ガスを加圧し、その加圧された水素ガスが補助タンク２４に充填される。なお、他の構成は前述した第１～第３実施形態のいずれかと同様であるため説明を省略する。本実施形態では、三方弁を用いることなく所望の流路を形成することができる。

【0056】

（第５実施形態）
図８は、第５実施形態に係る内燃機関システム４１０のブロック図である。なお、第１～第４実施形態のいずれかと共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように、内燃機関システム４１０では、加圧ポンプ２３が主供給配管３０に配置されている。

【0057】

燃料ＥＣＵ４５０は、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌより高いと判定すると、アクチュエータＭを駆動せず加圧ポンプ２３を空回りさせ、主供給配管３０を流れる水素ガスに加圧ポンプ２３を素通りさせる。

【0058】

燃料ＥＣＵ４５０は、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２のうち内圧が低い方の第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌ未満であると判定すると、第１燃料タンク開閉弁４１を閉じて且つ第２燃料タンク開閉弁４２を開き、アクチュエータＭを駆動して主供給配管３０を流れる水素ガスを加圧ポンプ２３により加圧する。

【0059】

なお、燃料ＥＣＵ４５０は、第１燃料タンク開閉弁４１及び第２燃料タンク開閉弁４２の両方を開いた状態で主供給配管３０を流れる水素ガスの圧力が下限値Ｌよりも低いと判定すると、アクチュエータＭを駆動して主供給配管３０を流れる水素ガスを加圧ポンプ２３により加圧してもよい。主供給配管３０を流れる水素ガスの圧力は、主供給配管３０に設ける圧力センサにより検出されてもよいし、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２の各圧力と第１燃料タンク開閉弁４１及び第２燃料タンク開閉弁４２の開度から推定されてもよい。なお、他の構成は前述した第１～第４実施形態のいずれかと同様であるため説明を省略する。

【0060】

（第６実施形態）
図９は、第６実施形態に係る内燃機関システム５１０のブロック図である。なお、第１～第５実施形態のいずれかと共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図９に示すように、内燃機関システム５１０では、第１燃料タンク５２１及び第２燃料タンク５２２の水素ガス貯留空間の容積を変更可能に構成されている。例えば、第１燃料タンク５２１及び第２燃料タンク５２２は、それぞれピストン５７１，５７２を有する。

【0061】

第１燃料タンク５２１のピストン５７１は、第１燃料タンク５２１の内部空間を、水素ガス室Ｆ１と背圧室Ｇ１とに仕切っている。第２燃料タンク５２２のピストン５７２は、第２燃料タンク５２２の内部空間を、水素ガス室Ｆ２と背圧室Ｇ２とに仕切っている。背圧室Ｇ１及び背圧室Ｇ２は、流体配管５７６を介して流体供給源５７５に接続されている。即ち、ピストン５７１，５７２の夫々の変位によって水素ガス室Ｆ１，Ｆ２のそれぞれの容積が変更される。

【0062】

流体配管５７６には、加圧ポンプ２３が配置されている。流体配管５７６は、加圧ポンプ２３の下流側において背圧室Ｇ１及び背圧室Ｇ２のそれぞれに向けて分岐している。流体配管５７６のうち背圧室Ｇ１に向けた分岐部分には、第１開閉弁５４３が配置されている。流体配管５７６のうち背圧室Ｇ２に向けた分岐部分には、第２開閉弁５４４が配置されている。

【0063】

燃料ＥＣＵ５５０は、第１燃料タンク圧力センサ２７の検出信号に基づいて、第１燃料タンク５２１の水素ガス室Ｆ１の圧力が下限値Ｌ未満であると判定すると、クラッチ３９を係合状態にするとともに第１開閉弁５４３を開く。これにより、加圧ポンプ２３で加圧された流体が背圧室Ｇ１に流入してピストン５７１が動き、水素ガス室Ｆ１の圧力が高められる。これは、第２燃料タンク５２２についても同様である。なお、他の構成は前述した第１～第５実施形態のいずれかと同様であるため説明を省略する。

【0064】

（第７実施形態）
図１０は、第７実施形態に係る内燃機関システム６１０のブロック図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、第１燃料タンク２１及び第２燃料タンク２２は、互いに連通配管６７７を介して接続されている。

【0065】

燃料ＥＣＵ６５０は、第２燃料タンク圧力センサ２８の検出信号に基づいて、第２燃料タンク２２の内圧が下限値Ｌ未満であると判定すると、クラッチ３９を係合する。これにより、第２燃料タンク２２から連通配管６７７に流出した水素ガスが加圧され、その加圧された水素ガスが第１燃料タンク２１に供給される。なお、他の構成は前述した第１～第６実施形態のいずれかと同様であるため説明を省略する。

【0066】

なお、本開示の技術は、前述した実施形態に限定されるものではない。内燃機関Ｅは、燃料ガスをシリンダ内に噴射する直噴エンジンであってもよいが、燃料ガスを吸気ポート噴射するポート噴射型エンジンでもよい。内燃機関Ｅは、過給機によって空気を圧縮してシリンダ内に供給する過給エンジンであってもよい。内燃機関Ｅは、過給直噴エンジンの場合には、非過給エンジンに比べてさらに高い噴射圧の水素ガスが供給される必要がある。

【0067】

例えば、水素ガス消費源は、内燃機関Ｅの代わりに、触媒を介した燃料ガスと酸素との化学反応によって電力を発生させる燃料電池であってもよい。水素ガスの代わりに、燃焼可能な他の種類の燃料ガスが用いられてもよい。燃料ガスは、炭化水素燃料ガス、具体的には、メタンガス、プロパンガス、又はアンモニアガスが適用されてもよい。燃焼による二酸化炭素の抑制の観点から、内燃機関Ｅ用の燃料ガスとして水素ガスを用いることが好ましい。

【0068】

内燃機関システムは、２つの燃料タンクを備える代わりに、１つのみ又は３つ以上の燃料タンクを備えてもよい。複数のタンクが同じ構造に構成されることで、部品種類を削減することができる。また複数のタンクは、構造が異なるタンクであってもよい。たとえば加圧に適した構造のタンクと、貯留に適した構造のタンクの２種類のタンクが用いられてもよい。

【0069】

実施形態で記載された流体回路は、適宜変更が可能である。例えば補助タンクやアキュムレータが設けられていない実施形態が採用されてもよい。上述した通り、加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅの発生するエネルギーを用いて駆動されてもよい。また加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅとは別の駆動源による動力で駆動する構造であってもよい。たとえば内燃機関Ｅとは別に、電気モータによって加圧ポンプ２３が駆動される実施形態が採用されてもよい。

【0070】

実施形態の構成にかかわらず、加圧された水素ガスの圧力を所定値以下とするために、リリーフ弁９９とクラッチ３９との両方が設けられもよいし、リリーフ弁９９とクラッチ３９のいずれか一方のみが設けられてもよい。第１燃料タンク開閉弁４１、第２燃料タンク開閉弁４２、及び補助タンク開閉弁４５は、タンク２１，２２，２４の出口ポートに配置されるとしたが、出口ポートに代えて、タンクの出口ポートよりも下流側の流路に配置されてもよい。たとえば各燃料タンク開閉弁４１，４２は、対応するタンク２１，２２の出口ポートと、対応する切替弁４３，４４との間の位置に設けられてもよい。補助タンク開閉弁４５は、補助タンク２４の出口ポートと合流接続位置Ｋとの間の位置に設けられていてもよい。

【0071】

切替弁４３，４４の各々に替えて、同様の機能を果たすように二つの開閉弁を用いてもよい。出口ポートに補助タンク開閉弁４５を設けるのに加えて入口ポートにも開閉弁を設けてもよい。これによって、補助タンク２４内の水素ガスの圧力が高圧になった状態で、その入口ポートの通路を閉じることができる。これによって補助タンク２４の入口ポート及び出口ポートの両方を閉じることで、補助タンク２４からの水素ガスの逆流を防ぐことができる。また逆流を防ぐために、補助タンク開閉弁４５に代えて、逆流防止用のチェック弁が設けられてもよい。この場合、チェック弁は、加圧ポンプ２３と補助タンク２４との間、補助タンク２４と合流接続箇所Ｋとの間、第１接続箇所Ｐ１と合流接続箇所Ｋとの間などに配置可能である。

【0072】

これらの流路は、部分的に共用される部分が形成されてもいなくてもよい。燃料タンク２１，２２の水素ガスの圧力が下限値未満でなくも当該水素ガスを加圧ポンプによって加圧してもよい。加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅが発生した機械エネルギーにより駆動される代わりに、内燃機関Ｅが発生した機械エネルギーを変換したエネルギーを使って駆動されてもよい。例えば、アクチュエータＭを駆動するエネルギーは、内燃機関Ｅが発生した機械エネルギーを変換した電気エネルギー又は油圧エネルギーによって駆動されてもよい。すなわち、加圧ポンプ２３の駆動源として内燃機関Ｅによって発電された電気エネルギーによって駆動するモータが用いられてもよい。また加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅによって生成された流体エネルギーによって駆動される流体ポンプであってもよい。加圧ポンプ２３の駆動源として内燃機関Ｅ又はアクチュエータＭを例示したが、前述したいずれの実施形態においても内燃機関Ｅ及びアクチュエータＭは互いに代替可能である。前述した各内燃機関システムは、乗物に搭載されるものに限られず、工場等に設置される定置式の内燃機関システムであってもよい。

【0073】

クラッチ３９を配置することで、加圧が不要な状況であれば、クラッチ３９を制御して、回転動力が加圧ポンプ２３に伝達されることを遮断することができる。これによって加圧不要な状況での加圧ポンプ２３の駆動によるエネルギーロスを抑制することができる。動力伝達構造３８によって動力が伝達されることで、加圧ポンプ２３と内燃機関Ｅとを互いに離した位置に配置することができる。これによって加圧ポンプ２３は、内燃機関Ｅの燃焼に起因する熱の影響を受けにくい位置に配置できる。また加圧ポンプ２３の配置の自由度を高めることができる。

【0074】

逆に、動力伝達構造３８を用いずに、回転部材の動力が直接的に加圧ポンプ２３に与えられてもよい。それによれば、部品点数を低減できるとともに、動力伝達にかかるエネルギーロスを低減でき、加圧ポンプ２３と内燃機関Ｅとを集約した構造にすることができる。たとえば内燃機関Ｅのクランク軸に、加圧ポンプ２３の入力軸を直接的に接続してもよい。このように加圧ポンプ２３を駆動させることで、内燃機関Ｅと加圧ポンプ２３との間に動力変換構造を設ける場合に比べ、構造を簡易化することができる。また内燃機関Ｅの吸排気バルブを駆動させるためのカムシャフトに加圧ポンプ２３を駆動するためのカムを設けてもよい。このように内燃機関Ｅに備わる回転運動を往復運動に変換する変換構造を利用してもよい。

【0075】

加圧ポンプ２３で加圧された水素ガスを直接的に内燃機関Ｅに供給する場合、補助タンク２４及びアキュムレータ１２４が設けられることで、加圧ポンプ２３による加圧に起因する圧力脈動を低減でき、圧力変動が抑えられた水素ガスを内燃機関Ｅに供給することができる。補助タンク２４は、燃料タンク２１，２２よりも小型にすることで、加圧ポンプ２３に近接した位置に配置しやすい。補助タンク２４は、水素ガスを一時的に貯留可能な大きさであればよく、燃料タンク２１，２２よりも小型にすることで、内燃機関システム全体として大型化を防ぐことができる。補助タンク２４は、燃料ガス配管２５から着脱可能で、且つ、燃料タンク２１，２２と交換できる接続インターフェース構造を有してもよい。これによって加圧した水素ガスを補助タンク２４に充填した状態で、燃料タンク２１，２２のいずれかと交換することができる。また補助タンク２４は、燃料タンク２１，２２と同一形状に形成されてもよい。これによって弁システム２６として部品点数を低減することができる。

【0076】

前述した構成によれば、低圧の燃料ガスを加圧することで低圧の水素ガスを有効利用でき、水素ガス消費源を長く作動できる。たとえば、高圧の水素ガスを水素ガス消費源に供給する間に、低圧の水素ガスを加圧することで、加圧期間においても水素ガスを消費源に供給することができる。これによって加圧による供給遅れを防いだり、連続して燃料供給できる期間を延長したりしやすい。

【0077】

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよく、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。

【0078】

本明細書で開示する制御要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせ、を含む回路又は処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット若しくは手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、又は、列挙された機能を実行するようにプログラム若しくは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段若しくはユニットは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。

【0079】

［項目１］
内燃機関と、
燃料ガスを圧縮状態で貯留する少なくとも１つの燃料タンクと、
前記燃料タンクを前記内燃機関に接続する燃料ガス配管と、
前記燃料タンク内及び前記燃料ガス配管内の前記燃料ガスを加圧する加圧ポンプと、を備える、内燃機関システム。

【0080】

この構成によれば、燃料タンクの燃料ガスの圧力が低下しても、その燃料ガスを加圧ポンプにより加圧できる。よって、燃料タンクの内圧低下時にも残っている燃料ガスを内燃機関に向けて供給することができる。これによって燃料ガスの供給量を増やすことができる。このように燃料タンク内に貯留される燃料ガスのうちで、内燃機関での燃焼に費やされる燃料ガスを増やすことができる。これによって、たとえば内燃機関の稼働期間を増やしたり、燃料ガスの補給頻度を少なくしたりすることができ、利便性を向上することができる。本実施形態では、燃料噴射圧が高圧となる直噴エンジンや過給エンジンに好適に用いることができる。

【0081】

［項目２］
前記燃料ガス配管に配置されて、前記燃料ガスの圧力を所定値以下に減圧する減圧弁を更に備え、前記加圧ポンプは、前記減圧弁の上流側に位置する燃料ガスを加圧する、項目１に記載の内燃機関システム。

【0082】

この構成によれば、減圧弁を通過した燃料ガスが内燃機関に供給されることで、燃焼に適した圧力の燃料ガスを内燃機関に供給することができる。また、加圧ポンプが減圧弁の上流側に位置する燃料ガスを加圧し、減圧弁が燃料ガスの圧力調整を担う。加圧ポンプは、所定値を超えるように燃料ガスを加圧すればよく、細かな圧力調節を不要とすることができる。したがって、加圧ポンプの制御を簡易にすることができる。

【0083】

［項目３］
前記加圧ポンプは、前記内燃機関が発生したエネルギーを利用して駆動される、項目１又は２に記載の内燃機関システム。

【0084】

この構成によれば、加圧ポンプの駆動には、内燃機関が発生したエネルギーが利用されるので、システムを簡素化できる。たとえば、加圧ポンプする駆動ための駆動源を別に設ける場合に比べて、システムの部品点数を低減することができる。

【0085】

［項目４］
前記加圧ポンプは、前記内燃機関により機械的に駆動される、項目３に記載の内燃機関システム。

【0086】

この構成によれば、簡素な構成でエネルギー効率を高めることができる。具体的には、内燃機関によって直接出力される機械エネルギーによって加圧ポンプが駆動される。これによって、内燃機関によって出力された機械エネルギーを電気エネルギーや流体エネルギーに変換して、加圧ポンプを駆動する場合に比べて、エネルギー変換時に失われるエネルギーがなく効率を高まるとともに、変換装置を不要とすることができる。また例えば、内燃機関の駆動に伴って回転駆動される回転部品から直接的に加圧ポンプに回転動力が入力されることで、さらに簡素な構成を実現できる。

【0087】

［項目５］
前記燃料ガス配管に接続されたアキュムレータを更に備える、項目１乃至４のいずれかに記載の内燃機関システム。

【0088】

この構成によれば、加圧ポンプの大型化を防止することができる。具体的には、加圧ポンプによって加圧された燃料ガスをアキュムレータに蓄えることができる。これによって、内燃機関によって燃料ガスが消費された場合には、アキュムレータに蓄えられた燃料ガスが放出されることで、加圧ポンプの負担を減らすことができる。このようにして加圧ポンプに要求される能力を低くできることで、加圧ポンプの大型化を防ぐことができる。

【0089】

［項目６］
前記燃料ガス配管は、前記燃料タンクから前記内燃機関に向かう内燃機関向け流路と、前記燃料タンクから前記加圧ポンプに向かうポンプ向け流路と、を含み、
前記内燃機関システムは、
前記燃料タンクが前記内燃機関向け流路に連通した状態と、前記燃料タンクが前記ポンプ向け流路に連通した状態と、の間で動作可能な弁システムと、
前記弁システムを制御するように構成された処理回路と、を更に備える、項目１乃至５のいずれかに記載の内燃機関システム。

【0090】

この構成によれば、燃料タンクの燃料ガスが内燃機関に供給される状態と、燃料タンクの燃料ガスが加圧ポンプに供給される状態と、を互いに切り替えできる。これによって、状況に応じて燃料ガスの供給および加圧を行うことができる。たとえば燃料タンクの燃料ガスの圧力が十分高い場合には、加圧ポンプを用いずに、内燃機関向け流路を用いて燃料ガスを内燃機関に供給することができる。また加圧ポンプを用いてポンプ向け流路の燃料ガスを加圧することで、内燃機関への供給に適した圧力の燃料ガスを提供できる。

【0091】

［項目７］
前記少なくとも１つの燃料タンクは、第１燃料タンク及び第２燃料タンクを含み、
前記処理回路は、
前記第１燃料タンク及び前記第２燃料タンクのいずれか内圧が低いかを判定し、
前記第１燃料タンク及び前記第２燃料タンクのうち内圧が低い方のタンクから供給される燃料ガスを前記加圧ポンプに導く状態に前記弁システムを制御するように構成されている、項目６に記載の内燃機関システム。

【0092】

この構成によれば、低圧の燃料タンクの燃料ガスを加圧することで、内燃機関の燃料として有効利用できる。たとえば、内圧が高い燃料タンクを用いて内燃機関への燃料ガスの供給を図りつつ、並列的に、内圧が低い燃料タンクの燃焼ガスの圧力を高めるように構成してもよい。これによって内圧が低い燃料ガスを供給に適した圧力に加圧している中であっても、内燃機関Ｅに燃料供給することができる。これによって加圧による供給遅れを防いだり、連続して燃料供給できる期間を延長したりしやすい。また、複数の燃料タンクから１つの加圧ポンプに燃料ガスを供給可能であることで、複数の燃料タンクごとに個別に加圧ポンプを設ける場合に比べ、部品点数を削減できる。

【0093】

［項目８］
前記処理回路は、
前記燃料タンクの内圧が所定の下限値未満であるか否かを判定し、
前記内圧が所定の下限値未満である前記燃料タンクの燃料ガスを前記加圧ポンプに導く状態に前記弁システムを制御するように構成されている、項目６又は７に記載の内燃機関システム。

【0094】

この構成によれば、内圧が高い燃料ガスが加圧ポンプによって加圧されることが防がれて、加圧ポンプの動作効率を良好にできる。燃料タンクの燃料ガスを内燃機関での燃焼に効率良く利用できる。

【0095】

［項目９］
前記燃料ガスは、水素ガスである、項目１乃至７のいずれかに記載の内燃機関システム。

【0096】

この構成によれば、炭素系燃料に比べて水素ガスは、内燃機関で同じ出力を得るために必要な燃料量が大きい。言い換えると、水素ガスは、炭素系燃料に比べてタンク内の利用時間当たりの消費量が大きい。上述したシステムによれば、燃料タンク内の燃料を内燃機関に有効に供給できる量を増やすことができる。これによって比較的消費量が多くなりやすい水素ガスの有効利用の効果を顕著にできる。

【0097】

［項目１０］
項目１乃至９のいずれかに記載の内燃機関システムを備え、前記内燃機関システムで発生した駆動力により移動する、乗物。

【0098】

この構成によれば、乗物の移動可能距離を増やすことができる。具体的には、燃料タンクに燃料ガスが圧縮充填されてから再充填されるまでの間において、燃料タンク内の燃料ガスを内燃機関に供給できる量を増やすことができる。このように内燃機関への燃料ガスの供給量の増加に伴って、乗物の航続距離を増やすことができる。たとえば燃料ガスを再充填可能な施設が疎らである場合は、当該効果をさらに顕著にできる。

【0099】

［項目１１］
前記内燃機関システムは、
前記燃料タンクと前記加圧ポンプと前記燃料ガス配管との間の流路を切り替える弁システムと、
前記弁システムを制御するように構成された第１処理回路と、を更に備え、
前記乗物は、前記弁システムとは異なる装置を制御するように構成された第２処理回路を更に備え、
前記第１処理回路及び前記第２処理回路は、互いに情報通信可能に接続されている、項目１０に記載の乗物。

【0100】

この構成によれば、第１及び第２処理回路の一方の情報に基づいて第１及び第２処理回路の他方の処理を変化させることができ、乗物の高度な制御を実現できる。たとえば異なる装置にかかる情報に基づいて、弁システムの流路を制御することで、異なる装置の状況に応じた燃料ガスの圧力制御を行うことができる。これによって例えば燃料ガスの加圧タイミングや加圧量を適切に保ちやすい。また弁システムにかかる情報に基づいて、異なる装置を制御することで、弁システムに応じて乗物の挙動制御を行うことができる。これによって例えば燃料ガスの圧力状態に応じて、乗物の挙動を適切に保ちやすい。

【0101】

［項目１２］
２つの流路のうち圧力が高い方の流路の水素ガスを水素ガス消費源に供給することと、
前記２つの流路のうち圧力が低い方の流路の水素ガスを加圧ポンプで加圧することと、
前記加圧された水素ガスを前記水素ガス消費源に供給することと、を含む、水素ガス供給方法。

【0102】

［項目１３］
燃料タンクを内燃機関に接続する燃料ガス配管と、
前記燃料タンク内又は前記燃料ガス配管内の前記燃料ガスを加圧する加圧ポンプと、を備える、燃料供給装置。

【0103】

［項目１４］
前記燃料タンクを加圧ポンプの吸込口に接続し、前記加圧ポンプの吐出口を前記内燃機関に接続する第１流路と、
前記加圧ポンプを介さずに前記燃料タンクを前記内燃機関に接続する第２流路と、
前記燃料タンクが前記第１流路に連通した状態と、前記燃料タンクが前記第２流路に連通した状態と、を相互に切り替える弁システムと、を備える、燃料供給回路システム。

【符号の説明】

【0104】

１ 乗物
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 内燃機関システム
２１，５２１ 第１燃料タンク
２２，５２２ 第２燃料タンク
２３ 加圧ポンプ
２４ 補助タンク
２５，１２５ 燃料ガス配管
２６ 弁システム
４７ 減圧弁
５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０ 燃料ＥＣＵ（第１処理回路）
５１ エンジンＥＣＵ（第２処理回路）
５２ 乗物ＥＣＵ（第２処理回路）
５３ ナビゲーションＥＣＵ（第２処理回路）
６１ スロットル装置（弁システムとは異なる装置）
６２ 燃料インジェクタ（弁システムとは異なる装置）
６３ 点火装置（弁システムとは異なる装置）
６４ ブレーキ装置（弁システムとは異なる装置）
６５ 操舵装置（弁システムとは異なる装置）
６６ ユーザインターフェース（弁システムとは異なる装置）
１２４ アキュムレータ
Ａ１ 第１内燃機関向け流路
Ａ２ 第２内燃機関向け流路
Ｂ１ 第１ポンプ向け流路
Ｂ２ 第２ポンプ向け流路
Ｅ 内燃機関

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】