(57)【要約】【課題】プリイグニッションの問題を考慮した上で、気体燃料を使用した場合に於いても、空燃比を最適な範囲とすることのできるエンジンに対する気体燃料の供給方法と、該方法によって出力が向上したエンジンを提供すること。【解決手段】  気体燃料で動作し、且つシリンダ内に開閉するインテークバルブ及び排気バルブを具備するエンジンに対して気体燃料を供給する方法であって、前記エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射は、前記排気バルブが閉じた後で、且つ吸入バルブが閉じる前の段階から実施される事を特徴とする、エンジンに対する気体燃料の供給方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料で動作し、且つシリンダ内に開閉するインテークバルブ及び排気バルブを具備するエンジンに対して気体燃料を供給する方法であって、
前記エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射は、前記排気バルブが閉じた後で、且つ吸入バルブが閉じる前の段階から実施される事を特徴とする、エンジンに対する気体燃料の供給方法。
【請求項２】
前記エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射は、
燃焼工程における点火時のクランク角度を上死点０°とした時に、エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射を、前記上死点前の２００°〜３３０°の範囲から開始する請求項1に記載の気体燃料の供給方法。
【請求項３】
前記気体燃料は、インテークバルブから吸入される気体のスワールの流れに沿う向きで、シリンダ内に直接噴射される、請求項１又は２に記載の気体燃料の供給方法。
【請求項４】
前記気体燃料を、ガソリンまたはディーゼルの液体燃料と併用し、
前記エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射量は、シリンダ内に供給する液体燃料の供給量を規定したプログラムマップの値に係数を乗した上で、シリンダ内の圧力センサの値と、エンジン回転数とから、シリンダ内に対する液体燃料の噴射量との噴射割合に基づいて制御される請求項１〜３の何れか一項に記載の気体燃料の供給方法。
【請求項５】
エンジンに気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
少なくとも、気体燃料をエンジンのシリンダ内に噴射するタイミングを制御する制御装置と、シリンダ内に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタを具備し、
当該制御装置は、請求項１〜４に記載の気体燃料の供給方法を実施する為の気体燃料の噴射信号を気体燃料インジェクタに送る、気体燃料供給システム。
【請求項６】
請求項５に記載の気体燃料供給システムが設けられた車両に設置される車両用気体燃料の管理システムであって、
気体燃料の貯蔵タンクが設置されるタンク設置室に設けられて、当該タンク設置室内における気体燃料の濃度を検出するタンク設置室センサと、
気体燃料タンクから気体燃料が供給されて動作するエンジンが設置されるエンジン室に設けられて、当該エンジン室内における気体燃料の濃度を検出するエンジン室センサと、
運転者の居住空間であるキャビン内に設けられて、該キャビン内における気体燃料の濃度を検出する車内センサと、
前記貯蔵タンクに設けられて、電気信号により当該貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断する弁と、
少なくとも当該弁の開閉を制御する管理ユニットを具備し、
前記管理ユニットは、前記タンク設置室センサ、エンジン室センサ、及び車内センサの通電異常の信号を取得すると、前記弁に対して作動信号を出力して弁を作動させ、貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断することを特徴とする、車両用気体燃料の管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素やプロパンガス等の気体燃料をエンジンに供給する為の方法に関し、特に当該気体燃料を使用した場合に於いてもエンジンの出力を向上させることのできるエンジンに供給する為の方法と、当該方法によって出力が向上したエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車用エンジンの燃料として、ガソリン、軽油、プロパンガス等の化石燃料が使用されている。特に近年では天然資源枯渇の問題から、プロパンガスや水素ガス等の気体燃料の使用も検討されている。
【０００３】
例えば本願出願人も、気体燃料を使用するエンジンとして特許文献１（国際公開第２０１１／１４８９０４号公報）を提案している。この文献では、既存の車両（ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載している車両）に対して、後から水素等の気体燃料を併用できるようにするための気体燃料供給キットを提供している。具体的には、ガソリン車など既存の車両に設置される後付式の気体燃料供給キットであって、吸気経路に水素などの気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、この気体燃料インジェクタをガソリンのインジェクタとは異なる場所に設置するインジェクタ設置手段と、少なくとも水素燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットと、を備える気体燃料供給キットを提案している。
【０００４】
また、気体燃料を使用した場合に於いて、エンジンの出力低下の問題を解決する技術も提案されている。例えば特許文献２（特開２００５−８３２８０号公報）では、高負荷運転時であっても排気温度を低下でき、更に出力と燃費を向上させる為、内燃機関の高負荷運転時に燃焼室に水素を供給する内燃機関の制御装置が提案されており、水素は、エンジンの高負荷運転時に、吸気弁が閉じた後に燃焼室内に直接噴射することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１４８９０４号公報
【特許文献２】特開２００５−８３２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献に提案されているように、水素などの気体燃料を使用するエンジンは公知である。また気体燃料を使用した場合の出力の低下も問題視されている。また気体燃料使用時におけるエンジンの出力を向上させる場合、空燃比を最適な範囲とする事が望ましい。しかし気体燃料ならではの問題もあり、これを最適なものとする事が出来なかった。
【０００７】
例えば気体燃料として水素を使用した場合には、水素の点火エネルギが小さく、着火しやすいことから、プリイグニッションの問題が存在する。プリイグニッションとは、水素ガスと空気との混合気が、燃焼室内の高温部や残留ガスや高温浮遊物質等に接触した場合にそれらが着火源となって着火して、点火プラグによる点火前に混合気が爆発してしまう現象である。プリイグニッションが発生すると、圧縮行程の初期（吸気ポートがまだ少し開いている状態）に燃焼ガスが吸気ポートに流れ、次のサイクルで燃料が噴射されるとバックファイヤが生じてしまうこともある。このプリイグニッションは水素濃度が高くなるほど発生する危険性も高くなるため、空燃比をリッチ化することが難しく、その結果、出力を上げることができなかった。
【０００８】
そこで本発明は、このようなプリイグニッションの問題を考慮した上で、気体燃料を使用した場合に於いても、空燃比を最適な範囲とすることのできるエンジンに対する気体燃料の供給方法と、該方法によって出力が向上したエンジンを提供することを第一の課題とする。
【０００９】
また、エンジンの燃料として、気体燃料と、ガソリンやディーゼル燃料とを併用する場合には、燃料の切り替え時にエンジンの動作が不安定になったり、トルクの段差が生じたり、出力が低下する等の問題が生じる事がある。
そこで本発明では、燃料の切り替え時に於いても安定した動作を確保でき、更に出力が低下しないようにしたエンジンに対する気体燃料の供給方法と、当該方法によって出力が向上したエンジンを提供する事を第二の課題とする。
【００１０】
更に、エンジンが気体燃料を使用する場合には、気体燃料のタンクを設置しなければならない。そして気体燃料は発火性が高い事を考慮すれば、気体燃料の漏洩等に関して十分な安全策を施さなければならない。
そこで本発明では、気体燃料を使用した車両に於いて、単に漏洩の検知だけではなく、実用化に際しても耐え得る安全策を施した、車両用気体燃料の管理システムを提供する事を第三の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題の少なくとも何れかを解決する為、本発明では気体燃料の噴射開始タイミングについて試行錯誤し、従前の常識を覆して安全性を確保しながら、十分な出力が得られるエンジンに対する気体燃料の供給方法を提供するものである。
【００１２】
即ち、本発明では、気体燃料で動作し、且つシリンダ内に開閉するインテークバルブ及び排気バルブを具備するエンジンに対して気体燃料を供給する方法であって、前記エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射は、前記排気バルブが閉じた後で、且つ吸入バルブが閉じる前の段階から実施されるようにした、エンジンに対する気体燃料の供給方法を提供する。
【００１３】
かかる本発明の気体燃料の供給方法によれば、吸入バルブが閉じる前の段階から気体燃料をシリンダ内に供給する事から、より多くの気体燃料をシリンダ内に噴射させる事ができる。しかも当該気体燃料の供給は、排気バルブが閉じた後であることから、気体燃料がそのまま排気ラインに流れ出てしまう事は無く、よってアフターファイアーの問題を無くす事ができる。
【００１４】
ここで本発明に係る気体燃料の供給方法では、吸入バルブが閉じる前の段階から気体燃料をシリンダ内に供給しているが、吸気ラインにおける燃焼、即ちバックファイヤが生じる事は無い。これはインテークバルブからシリンダ内に流入する気体は音速に近い速度であることから、この流れに逆らって気体燃料が吸気ラインに入る事は無い為である。
【００１５】
また、上記気体燃料の噴射開始タイミングは、燃焼工程における点火時のクランク角度を上死点０°とした時に、エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射を、前記上死点前（以下、「ＢＴＤＣ」とする）の１１５°〜３３０°の範囲、特にＢＴＤＣ２１０°〜２６０°の範囲から開始する事が望ましい。
【００１６】
吸入、圧縮、燃焼、排気の行程を行うエンジンに於いて、多くはインテークバルブが閉じて吸入工程が終了するのが約ＢＴＤＣ１１６°であり、水素特有のバックファイヤを恐れる為に、ＢＴＤＣ１００°程度で、シリンダ内に水素の噴射を行わなければならなかった。しかし、実際の実験結果では、BTDC１１６°〜３３０°、特に２００°〜３３０°の範囲で水素をシリンダ内に噴射させても、エンジンの全回転域でバックファイヤ等の問題が生じないことが確認された。その結果、燃料として使用される水素などの気体燃料の噴射量は２．５倍以上になり、問題視されているバックファイヤは起きず、エンジン低負荷時の不安定な運転状態でも、トルクを引き出す事ができる。
【００１７】
更にかかるバックファイヤの問題をより確実に解決する為には、本発明に係る気体燃料の供給方法を実施するエンジンが、シリンダ内にカーボンが存在しないか、十分に除去されたものである事が望ましい。シリンダ内のカーボンを除去する方法としては、例えば水素などの気体燃料を供給して十分に動作させ、水素の燃焼によりシリンダ内に付着したカーボンを除去する事が考えられる。例えば水素だけを供給して、毎分２０００回転程度で、２〜３時間動作させる事によっても、シリンダ内のカーボンを除去する事ができる。依って本発明では、水素を併用するエンジンであって、水素だけを供給して、毎分２０００回転程度で、２〜３時間動作させてエンジンシリンダ内のカーボンを除去する水素併用エンジンの駆動方法をも提供する。
【００１８】
更に、シリンダ内にインテークバルブから気体を吸入する際、シリンダ内ではスワールと呼ばれる渦流が発生する。そこで、前記気体燃料をシリンダ内に供給する際には、当該スワールの流れに沿う向きで、シリンダ内に直接噴射する事が望ましい。特に、シリンダ内に直接水素などの気体燃料を噴射する事により、吸気ラインには気体燃料が存在せず、よって依り確実にバックファイヤの発生を阻止する事ができる。
【００１９】
更に、本発明に係る気体燃料の供給方法は、従前におけるガソリンやディーゼル等の液体燃料を使用するエンジンに対して、更に気体燃料を供給する場合にも使用する事ができる。
特に、ガソリンまたはディーゼルの液体燃料と気体燃料とを併用するエンジンの場合には、作動中に燃料の種類を切り替える際に、燃料の性質が異なるために、切替前の燃料により得られているエンジンの運転状態を継続したり、円滑に変更することが困難である。例えばガソリンにてエンジンを高出力側にて運転している時に、気体燃料に切り替えた場合には、スロットル開度を全開にしても切替前の機関出力を達成することができず、トルクダウンが生じて運転者に違和感を与えるおそれがある。
【００２０】
そこで本発明では、係る問題を解決するべく、気体燃料と液体燃料を併用するエンジンに於いて、エンジンのシリンダ内に対する前記気体燃料の噴射量を、シリンダ内に供給する液体燃料の供給量を規定したプログラムマップの値に係数を乗算した上で、シリンダ内の圧力センサの値と、エンジン回転数とから、シリンダ内に対する液体燃料の噴射量との噴射割合に基づいて制御するようにした気体燃料の供給方法を提供する。
【００２１】
かかる気体燃料の供給方法では、燃料の噴射に使用するマップ（エンジン回転数に対する燃料の噴射量を規定したマップ）として、共通のものを使用し、更に気体燃料の噴射量の特定に際しては、この共通のマップから得られる値に対して所定の値を乗算して補正することで、気体燃料を使用した時の出力の低下を抑える事ができる。補正の為に乗算する所定の値は、各エンジンの出力特性等との関係に於いて適宜設定する事ができる。
【００２２】
また、１回の燃焼時における気体燃料と液体燃料との使用割合は、前記共通のマップに基づいて算出される事から、何れかの回転域に於いて出力が低下する事も無く、安定した運転が可能になる。
【００２３】
更に本発明では、上記の燃料供給方法を実施する為の気体燃料供給システムも提供する。
即ち、エンジンに気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、少なくとも、気体燃料をエンジンのシリンダ内に噴射するタイミングを制御する制御装置と、シリンダ内に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタを具備し、当該制御装置は、上記本発明に係る気体燃料の供給方法を実施する為の気体燃料の噴射信号を、エンジンの気体燃料インジェクタに送る気体燃料供給システムを提供する。
【００２４】
かかる気体燃料供給システムによれば、エンジンのシリンダ内に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタが、前記した方法を実施することにより、気体燃料を使用しても出力が低下しないエンジンとすることができる。
【００２５】
上記制御装置は、気体燃料の噴射タイミングを制御する制御装置と、液体燃料の噴射タイミングを制御する制御装置とを、それぞれ分けて設置する事ができる。また気体燃料の噴射タイミングを制御する制御装置は、液体燃料の噴射タイミングを制御する制御装置から取得したインジェクションパルスに係数を乗算するものとして構成する事ができる。但し、上記の安定した運転を維持する為には、エンジンの出力又は回転数に応じて特定される必要燃料量を規定したプログラムマップ（インジェクションコントローラーのプログラムが使用するマップ乃至はデータ）は、共通のものを使用する事が望ましい。
【００２６】
更に本発明では、前記気体燃料供給システムを使用したエンジン、即ち水素などの気体燃料でも動作するエンジンを使用した車両において、安全性を高める為の車両用気体燃料の管理システムを提供する。
【００２７】
即ち、上記本発明に係る気体燃料供給システムが設けられた車両に設置される車両用気体燃料の管理システムであって、気体燃料の貯蔵タンクが設置されるタンク設置室に設けられて、当該タンク設置室内における気体燃料の濃度を検出するタンク設置室センサと、気体燃料タンクから気体燃料が供給されて動作するエンジンが設置されるエンジン室に設けられて、当該エンジン室内における気体燃料の濃度を検出するエンジン室センサと、運転者の居住空間であるキャビン内に設けられて、該キャビン内における気体燃料の濃度を検出する車内センサと、前記貯蔵タンクに設けられて、電気信号により当該貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断する弁と、少なくとも当該弁の開閉を制御する管理ユニットを具備し、前記管理ユニットは、前記タンク設置室センサ、エンジン室センサ、及び車内センサの通電異常の信号を取得すると、前記弁に対して作動信号を出力して弁を作動させ、貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断するように構成した車両用気体燃料の管理システムである。
【００２８】
かかる車両用気体燃料の管理システムによれば、気体燃料を使用した車両に於いて、単に漏洩の検知だけではなく、センサや配線異常も検知して気体燃料の供給を管理できるので、より安全性を高めることができる。
【００２９】
そして係る気体燃料供給システムとは別に液体燃料を供給して動作するように構成したエンジンに於いては、前記の様に安全上の観点から気体燃料の供給を遮断した場合であっても、液体燃料の供給は停止されない事から、十分な走行能力を発揮することができる。
【００３０】
そして上記係る気体燃料供給システムについては、更に以下の実施形態とする事ができる。
即ち、前記気体燃料の貯蔵タンク内には、内部圧力を検出する圧力センサが設けられており、前記管理ユニットは、当該圧力センサから取得した信号により、貯蔵タンク内の気体燃料の容量を監視すると共に、貯蔵タンクの内部圧力の単位時間当たりの減少量が急激に増加した時に、前記弁に対して作動信号を出力して弁を作動させ、貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断するように構成した車両用気体燃料の管理システムである。
【００３１】
また、前記管理ユニットは車両に設置された発電装置から取得した電力により動作し、前記管理ユニットは、車両におけるエンジンの急停止による車両の発電手段の電圧変化を検知した時に、前記弁に対して作動信号を出力して弁を作動させ、貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断する車両用気体燃料の管理システムである。
【００３２】
また前記管理ユニットは、前記弁に対して作動信号を出力して弁を作動させ、貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断した時には、車両に別途設けられたリセットスイッチからの信号を取得しない限り、当該弁を開放しない様に制御する車両用気体燃料の管理システムである。
【００３３】
また更にモニターユニットを備え、当該モニターユニットは、管理ユニットから送られた表示信号により、気体燃料の供給ラインの異常、各センサの通電状態の異常、および貯蔵タンク内における気体燃料の残量を表示する、車両用気体燃料の管理システムである。
【００３４】
そして本発明では、液体燃料と気体燃料を使用するエンジンを用いた車両であって、エンジンに気体燃料を供給する気体燃料供給システムには、上記した車両用気体燃料の管理システムが設置されており、前記弁の作動により貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給が遮断された後には、前記エンジンには液体燃料が供給される車両を提供する。
【発明の効果】
【００３５】
上記本発明に係るエンジンに対する気体燃料の供給方法によれば、プリイグニッション等の気体燃料に起因する問題を解消しながらも、気体燃料の空燃比を最適な範囲とし、エンジン出力を向上させる事ができる。
【００３６】
また、燃料として気体燃料と液体燃料とを併用する場合でも、両燃料の噴射量の決定に際して共通した燃料噴射マップを採用する事で、燃料の切り替え時におけるエンジンの動作を安定させる事ができる。更に気体燃料の噴射量に対しては一定の定数を乗算する事により、エンジンの出力が低下することはなく、液体燃料を使用した時と同様の出力を得る事ができる。
【００３７】
更に、本発明に係る気体燃料の供給方法を実施する車両用気体燃料の管理システムを車両に設置する際、タンク設置室センサ、エンジン室センサ、及び車内センサの通電異常の信号を取得すると、前記弁に対して作動信号を出力して弁を作動させ、貯蔵タンクから供給ラインへの気体燃料の供給を遮断する管理ユニットを設ける事により、気体燃料を使用するエンジンを搭載した車両に於いても、その安全性を高める事ができる。即ち、当該車両に於いて、単に漏洩の検知だけではなく、気体燃料を使用する事に起因する様々な問題を解決する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態に係るシリンダ部分の要部断面図
【図２】吸入、圧縮、膨張（燃焼）、排気のサイクルにおける各構成部分の動作内容と、そのタイミングを示す図面
【図３】気体燃料と液体燃料との混合割合をコントロールする為の構成を説明するブロック図
【図４】他の実施の形態に係るシリンダ部分の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら、本実施の形態に係るエンジンに対する気体燃料の供給方法と、これを実施する車両用気体燃料の管理システムを具体的に説明する。
図１は本実施の形態に係る気体燃料の供給方法を実施するエンジンにおける、シリンダ部分の要部断面図である。この図１において、１はエンジン、２はエンジン１内に設けたシリンダ、３はシリンダ２内で往復動するピストン、４はシリンダ２に吸入空気を導入するためのインテークマニホールド、５はシリンダ２の既燃焼ガスを排出するための排気通路、６はシリンダ２内のインテークマニホールド４の開口部を開閉する吸気バルブ、７は同じく排気通路５５の開口部を開閉する排気バルブ、８はシリンダ２内の混合気に火花点火する点火プラグ、９は液体燃料を噴射する液体燃料インジェクタ、１０は気体燃料を噴射する気体燃料インジェクタ、１１はインテークマニホールド４４の燃料インジェクタよりも上流側に設けたコレクタタンクである。
【００４０】
この図１において、気体燃料インジェクタ１０は、シリンダ２内に直接気体燃料を噴射するように設置されている。特に、この気体燃料インジェクタ１０は、シリンダブロックのインテークバルブ（吸気バルブ６）近傍に設けたインジェクタ保持部１３に設置されている。また液体燃料もシリンダ内に直接噴射するように設置する事もできるが、本実施の形態では、吸気バルブ６よりも上流側に設置している。
【００４１】
図２は、図１に示したエンジンでの、吸入、圧縮、膨張（燃焼）、排気のサイクルにおける各構成部分の動作内容と、そのタイミングを示している。即ち、本実施の形態に示すエンジンにおいて、圧縮終了時、即ち膨張行程が開始する直前におけるクランクの角度（上死点）を０°とし、そこから前の段階におけるクランクの角度を「ＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）」として示している。そして、このＢＴＤＣにおける、気体燃料インジェクション、液体燃料インジェクション、吸気バルブ及び排気バルブの動作を示している。なお、この図２には、エンジンの動作時におけるクランク角度を、吸入開始時点におけるクランクの角度（上死点）を０°として示している。
【００４２】
この図２からも明らかなように、本実施の形態に係るエンジンは、水素などの気体燃料を使用してエンジンを動作させる様にしている。そして水素等の気体燃料の噴射タイミングは、吸入工程の段階から、より詳しくはＢＴＤC３００°以前から開始し、圧縮工程のＢＴＤC６０°程度まで実施している。これにより、シリンダ内には十分な量の水素等の気体燃料を噴射させる事ができ、その結果、空燃比を最適な範囲に設定し、エンジンの出力（特にトルク）を向上させる事ができる。
【００４３】
そして気体燃料インジェクタ１０から気体燃料の噴射を開始する時点では、排気バルブ７は閉じている事から、シリンダ２内に噴射させた気体燃料が排気通路にそのまま流れ出る事は無くなり、よってアフターファイアーの問題を無くす事ができる。
【００４４】
一方、気体燃料インジェクタ１０から気体燃料の噴射が開始される時点で、吸気バルブ６は未だ開放している。しかしながら、本実施の形態に係るエンジンでは、気体燃料をシリンダの中心に向けて、より望ましくはインテークバルブから噴射される気体により発生するスワールの流れに沿う向きで噴射する事から、気体燃料が吸気バルブ６の上流側に流れ込む事は無い。よって、バックファイヤ等の問題を生じさせることはない。
【００４５】
但し、気体燃料の供給をＢＴＤＣ３５０°以前から開始した場合には、逆流工程が完了し、スワールの気流が安定するまでは流れが定まってないことから、バックファイヤが生じる事が考えられる。
【００４６】
一方、気体燃料の供給をＢＴＤＣ  １１６°よりも後に開始した場合には、必要以上の大容量を噴射可能なインジェクタが必要となり、また当該大容量のインジェクタを設置するスペースも必要になる。よって、気体燃料の供給をＢＴＤＣ  １１６°よりも後に開始した場合には、気体燃料の容量が不足する事になり、今回の実験ではエンジン回転数が３５００ｒｐｍ以上では燃料不足となり、十分な効果が得られなかった。
【００４７】
更に、気体燃料を噴射するときの圧力は、エンジンの特性にもよるが、おおよそ７Ｍｐａ前後の圧力である事が望ましい。６Ｍｐａよりも低い圧力以下であると、エンジン内の圧縮圧力が上回る事で燃料不足となり、一方で８Ｍｐａを超えた圧力であると気体燃料の使用比率で不利（低効率）となる為である。
【００４８】
更に、バックファイヤの発生に際しては、シリンダ内に付着したカーボンなどの異物の存在が問題になるが、本実施の形態に係るエンジンでは、気体燃料として水素を使用し、当該水素燃料だけでエンジンを稼働させる事により、このようなカーボンの付着を阻止し、また付着しているカーボンを除去する事も可能になる。その結果、エンジンの耐久性を高め、またエンジン出力を向上させる事ができる。
【００４９】
なお、この実施の形態では、シリンダ内の燃料の点火時期をＢＴＤＣ  ５°〜３５°とし、気体燃料インジェクタからの気体燃料の噴射時期をＢＴＤＣ１１５°〜３３０°とし、液体燃料インジェクタからの液体燃料の噴射時期をＢＴＤＣ５００°〜１８０°とし、吸気バルブからシリンダ内への吸気タイミングをＢＴＤＣ３７０°〜１１６°とし、そして排気バルブからのシリンダ内の燃焼ガスの排気タイミングをＢＴＤＣ５８０°〜３５６°としている。
【００５０】
図３は、上記の気体燃料と液体燃料との混合割合をコントロールする為の構成を説明する図面である。この図に示すように、各インジェクタに対するインジェクションパルスの出力は、両者に共通するインジェクタ用コントロールマップを使用するように構成している。即ち、エンジンに対する燃料の噴射量をコントロールするプログラムが使用するコントロールマップ（データ）として、共通のデータを使用する。そして、エンジンの稼働時に必要となる燃料量（即ちシリンダ内に供給する燃料量）については、車両に設置した圧力センサやエンジンの回転数の値を取得し、このマップデータの対応関係から必要となる燃料の量を特定する。
【００５１】
特に本実施の形態では、このインジェクタ用コントロールマップは、ガソリンを燃料として使用する場合を想定して作成し、これを水素燃料で適用する際には、当該ガソリン燃料用のインジェクタ用コントロールマップに対して所定の係数を乗算して使用する。これにより、水素燃料を使用した場合におけるエネルギを合わせる事ができる。そして、この両方のインジェクタの噴射量をコントロールする為のマップに基づいて、水素及びガソリンを使用する場合のそれぞれの燃料の使用量を特定する。
【００５２】
そして図４に示すように、エンジンに掛かる負圧〜大気圧〜過給圧を把握する圧力センサの値と、エンジン回転数の値から、ガソリンと水素の使用割合を特定し、それぞれのインジェクタに対する出力信号（インジェクションパルス）を送出（アウトプット）するように構成している。このように、気体燃料と液体燃料の２組のインジェクタへの出力バランスを操作する事により、自在に段付きの無い燃料入れ替え（気体燃料と液体燃料の使用割合の変更）を可能とすることができる。
【００５３】
なお、上記の気体燃料インジェクタ１０および液体燃料インジェクタ９に対するインジェクションパルスの出力は、コンピュータで構成されるインジェクタコントロールユニット４０によって制御される。また、気体燃料も使用するエンジン１は、基本的な動作においては気体燃料を使用して稼動し、高速回転時など一定の出力が必要な場合には、ガソリンなどの液体燃料も使用することができる。また高回転時などでは液体燃料だけを使用するように構成することもできる。
【００５４】
なお上記インジェクタは、それぞれの燃料を噴射する為の装置であり、先端に噴射孔を具え、内部に弁機構を有している。液体燃料インジェクタ９は、燃料の高圧ポンプに接続され、また気体燃料インジェクタ１０は気体燃料の圧力を調節するレギュレーター６１に接続されている。これらインジェクタは、インジェクタコントロールユニット４０から弁を開放させる信号が送られてくると、弁を開放して噴射孔から燃料を噴射させる。
【００５５】
そして上記実施の形態に示したエンジンに対する気体燃料の供給方法は、必ずしもシリンダ内に気体燃料を直接噴射する場合だけに限られるものではなく、例えば図４に示すように、吸気バルブの上流側から気体燃料を供給するエンジンであっても実施する事ができる。なお、図４に於いては、前記図１と同じ構成部材については同じ符号を使用して、その説明を省略する。
〔実施例〕
【００５６】
本実施例では、気体燃料である水素の噴射開始タイミングを変えながら、以下の条件でエンジンの出力を評価した。なお、この実験では気体燃料として水素を使用し、液体燃料の噴射は行わないで実験を行った。
使用したエンジン：スズキ株式会社製の型式Ｋ６Ａ（インタークーラー付  ターボ）
使用した気体燃料のインジェクタ：株式会社 日立製作所製の型式ＪＳＤ７−５１
吸気バルブの吸気タイミング：ＢＴＤＣ３７０°〜１１６°
排気バルブの排気タイミング：ＢＴＤＣ５９５°〜３４０°
水素の噴射終了タイミング：ＢＴＤＣ３０°
その結果を、以下に示す。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
また、水素の噴射開始タイミングをＢＴＤＣ２７０〜２８０°で若干のトルクダウンが現れたが、ＢＴＤＣ３５０°程度までであれば、実用可能であった。
【符号の説明】
【００５９】
１    エンジン
２    シリンダ
４    インテークマニホールド
６    吸気バルブ
７    排気バルブ
９    液体燃料インジェクタ
１０    気体燃料インジェクタ
１３    インジェクタ保持部
４０    インジェクタコントロールユニット
４４    インテークマニホールド
５５    排気通路
６１    レギュレーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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