(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、吸気路に形成される混合気における燃料ガスの混合状態をエンジンの運転状態に合わせて調整することで、ＮＯｘの排出を抑制すると共に安定した燃焼状態を実現してＣＯ及びＴＨＣの排出を抑制できるエンジンを提供する点にある。【解決手段】  吸気路８において燃料ガスＧの混合を促進する混合促進状態と、吸気路８において燃料ガスの混合を抑制する混合抑制状態とを切り換え自在な混合状態切換手段２１と、燃焼室１において低当量比の混合気を点火プラグ２により点火して燃焼させるリーン燃焼領域において、混合状態切換手段２１を混合促進状態とし、燃焼室１において高当量比の混合気を点火プラグにより点火して燃焼させるリッチ燃焼領域において、混合状態切換手段２１を混合抑制状態とする形態で、混合状態切換手段２１を当量比に基づいて制御する混合状態制御手段２２を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に点火プラグを有する燃焼室と、前記燃焼室に吸気される混合気が流通する吸気路と、前記吸気路に燃料ガスを所定の供給圧で供給して混合気を形成する混合部とを備えたエンジンであって、
前記吸気路において前記燃料ガスの混合を促進する混合促進状態と、前記吸気路において前記燃料ガスの混合を抑制する混合抑制状態とを切り換え自在な混合状態切換手段と、
前記燃焼室において低当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリーン燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合促進状態とし、前記燃焼室において高当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリッチ燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合抑制状態とする形態で、前記混合状態切換手段を当量比に基づいて制御する混合状態制御手段を備えたエンジン。
【請求項２】
前記燃焼室から排出される排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、
前記ＮＯｘ濃度検出手段で検出されるＮＯｘ濃度が許容範囲内となるように前記点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御手段とを備えた請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記吸気路の基端側に絞り弁を備え、
前記混合状態切換手段が、前記絞り弁の開度を小さい側に設定して前記混合促進状態とし、前記絞り弁の開度を大きい側に設定して前記混合抑制状態とする請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記吸気路において前記絞り弁の下流側の圧力である吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、
前記混合状態制御手段が、前記吸気圧力検出手段で検出される吸気圧力の変動状態に基づいて前記絞り弁の開度を設定する請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記吸気路における前記混合部の位置を変更可能な混合部位置変更手段を備え、
前記混合状態切換手段が、前記混合部位置変更手段により前記混合部の位置を前記燃焼室に対して遠い側に設定して前記混合促進状態とし、前記混合部位置変更手段におり前記混合部の位置を前記燃焼室に対して近い側に設定して前記混合抑制状態とする請求項１又は２に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部に点火プラグを有する燃焼室と、前記燃焼室に吸気される混合気が流通する吸気路と、前記吸気路に燃料ガスを所定の供給圧で供給して混合気を形成する混合部とを備えたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料として気体の燃料ガスを用いたエンジンにおいて、吸気路において脈動している空気に対して、混合部から所定の供給圧で燃料ガスを供給することにより、吸気路に、高当量比の濃混合気と、低当量比の淡混合気とからなる濃淡分布が形成される。
【０００３】
即ち、吸気路において空気の流れが停止している時期、即ち吸気行程以外の時期に、混合部から吸気路に燃料ガスが供給されると、空気に対する燃料ガスの供給量が多くなることから上記濃混合気が形成され、一方、吸気路において空気が流れている時期、即ち吸気行程の時期に、混合部から吸気路に燃料ガスが供給されると、空気に対する燃料ガスの供給量が少なくなることから上記淡混合気が形成される。結果、吸気路には、燃焼室における１サイクルあたりの吸気容積に相当する間隔で、上記濃混合気と上記淡混合気とからなる濃淡分布が出現する状態となる（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９３３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように吸気路に濃淡分布を有する混合気が形成される場合において、その混合気が燃焼室に吸気されたときの燃料ガスの混合状態が適切なものでない場合には、燃焼室における混合気の燃焼速度が速すぎてＮＯｘ（窒素酸化物）が排出されたり、逆に、燃焼室における混合気の燃焼速度が遅すぎて、ＣＯ（一酸化炭素）及びＴＨＣ（未燃炭化水素）が排出される場合がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気路に形成される混合気における燃料ガスの混合状態をエンジンの運転状態に合わせて調整することで、ＮＯｘの排出を抑制すると共に安定した燃焼状態を実現してＣＯ及びＴＨＣの排出を抑制できるエンジンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係るエンジンは、上部に点火プラグを有する燃焼室と、前記燃焼室に吸気される混合気が流通する吸気路と、前記吸気路に燃料ガスを所定の供給圧で供給して混合気を形成する混合部とを備えたエンジンであって、その第１特徴構成は、前記吸気路において前記燃料ガスの混合を促進する混合促進状態と、前記吸気路において前記燃料ガスの混合を抑制する混合抑制状態とを切り換え自在な混合状態切換手段と、
前記燃焼室において低当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリーン燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合促進状態とし、前記燃焼室において高当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリッチ燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合抑制状態とする形態で、前記混合状態切換手段を当量比に基づいて制御する混合状態制御手段を備えた点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成によれば、上記混合状態制御手段により、燃焼室において例えば０．６７未満の低当量比（高空気比）の混合気を点火プラグにより点火して燃焼させるリーン燃焼領域においては、上記混合状態切換手段を混合促進状態として、燃料ガスの混合が促進された混合気を燃焼室に吸気して燃焼させることで、燃料ガスが過剰に希薄となる淡部が形成されることを回避して、その淡部に起因する燃焼速度の過剰低下を抑制することができるので、燃焼室において低当量比の混合気を比較的安定して燃焼させて、ＣＯ及びＴＨＣの排出を抑制することができる。
一方、上記混合状態制御手段により、燃焼室において例えば０．６７以上の高当量比（低空気比）の混合気を点火プラグにより点火して燃焼させるリッチ燃焼領域においては、上記混合状態切換手段を混合抑制状態として、燃料ガスの混合が抑制された混合気を燃焼室に吸気して燃焼させることで、燃料ガスが希薄となる淡部を形成して、その淡部に起因して燃焼速度を適切に低下させることができるので、燃焼室において高当量比の混合気を比較的緩慢に燃焼させて、ＮＯｘの排出を抑制することができる。
従って、本発明により、吸気路に形成される混合気における燃料ガスの混合状態をエンジンの運転状態として当量比に合わせて調整することで、ＮＯｘの排出を抑制すると共に安定した燃焼状態を実現してＣＯ及びＴＨＣの排出を抑制できるエンジンを実現することができる。
【０００８】
本発明に係るエンジンの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記燃焼室から排出される排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、
前記ＮＯｘ濃度検出手段で検出されるＮＯｘ濃度が許容範囲内となるように前記点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御手段とを備えた点にある。
【０００９】
上記第２特徴構成によれば、上記ＮＯｘ濃度検出手段により、燃焼室から排出される排ガス中のＮＯｘ濃度を直接的に又は排ガス温度などにより間接的に検出することができ、更に、上記点火時期制御手段により、その排ガス中のＮＯｘ濃度が許容範囲内となるように燃焼室における点火時期を制御することで、ＮＯｘの排出を抑制しながら、点火時期を適正な時期として熱効率の向上を図ることができる。
また、このように点火時期を制御すれば、リーン燃焼領域においては、混合状態切換手段が混合促進状態とされることから、混合気の燃焼速度が比較的早くなることから、熱効率の低下を抑制しながら、点火時期を比較的遅角側に設定してＮＯｘの排出を抑制することができる。一方、リッチ燃焼領域においては、混合状態切換手段が混合抑制状態とされることから、混合気の燃焼速度が比較的遅くなることから、ＮＯｘの排出を抑制しながら、点火時期を比較的進角側に設定して熱効率の向上を図ることができる。
【００１０】
本発明に係るエンジンの第３特徴構成は、上記第１乃至第２特徴構成の何れかに加えて、前記吸気路の基端側に絞り弁を備え、
前記混合状態切換手段が、前記絞り弁の開度を小さい側に設定して前記混合促進状態とし、前記絞り弁の開度を大きい側に設定して前記混合抑制状態とする点にある。
【００１１】
上記第３特徴構成によれば、上記混合状態切換手段により、上記絞り弁の開度を小さい側に設定すれば、吸気路において空気の脈動を減衰させることができるので、その脈動が減衰され比較的安定して流れる空気に対して、混合部から所定の供給圧で燃料ガスを供給することにより、吸気路に脈動に起因する濃淡分布を形成せずに、吸気路において燃料ガスの混合を促進する混合促進状態とすることができる。
一方、上記混合状態切換手段により、上記絞り弁の開度を大きい側に設定すれば、吸気路において空気の脈動を減衰することなく適切に発生させることができるので、その脈動している空気に対して、混合部から所定の供給圧で燃料ガスを供給することにより、吸気路に高当量比の濃混合気と低当量比の淡混合気とからなる濃淡分布を形成して、吸気路において燃料ガスの混合を抑制する混合抑制状態とすることができる。
【００１２】
本発明に係るエンジンの第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、前記吸気路において前記絞り弁の下流側の圧力である吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、
前記混合状態制御手段が、前記吸気圧力検出手段で検出される吸気圧力の変動状態に基づいて前記絞り弁の開度を設定する点にある。
【００１３】
上記第４特徴構成によれば、上記吸気圧力検出手段により、吸気路における絞り弁の下流側の吸気圧力を検出し、上記混合状態制御手段により、上記吸気圧力の変動状態を、吸気路における空気の脈動状態として認識することができる、従って、上記混合状態制御手段により、上記吸気圧力の変動状態に基づいて絞り弁の開度を設定することで、吸気路における脈動状態を十分に減衰し得る程度に上記絞り弁の開度を小さい側に設定したり、吸気路における脈動状態を十分に発生し得る程度に上記絞り弁の開度を大きい側に設定することができる。
【００１４】
本発明に係るエンジンの第５特徴構成は、上記第１乃至第２特徴構成の何れかに加えて、前記吸気路における前記混合部の位置を変更可能な混合部位置変更手段を備え、
前記混合状態切換手段が、前記混合部位置変更手段により前記混合部の位置を前記燃焼室に対して遠い側に設定して前記混合促進状態とし、前記混合部位置変更手段におり前記混合部の位置を前記燃焼室に対して近い側に設定して前記混合抑制状態とする点にある。
【００１５】
上記第５特徴構成によれば、上記混合状態切換手段により、上記混合部の位置を燃焼室に対して遠い側に設定すれば、混合部で形成された混合気が燃焼室に吸気されるまでの時間を比較的長くすることができるので、その燃料ガスの混合を促進した混合促進状態の混合気を燃焼室に吸気することができる。一方、上記混合状態切換手段により、上記混合部の位置を燃焼室に対して近い側に設定すれば、混合部で形成された混合気か燃焼室に吸気されるまでの時間を比較的短くすることができるので、その燃料ガスの混合を抑制した混合抑制状態の混合気を燃焼室に吸気することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
エンジンには、図１等に示すように、シリンダ３の内面とシリンダヘッド４の下面とピストン５の頂面とで規定され、上部に点火プラグ２を有する燃焼室１と、吸気弁６を介して接続され、燃焼室１に吸気される混合気Ｍが流通する吸気路８と、燃焼室１に排気弁７を介して接続され、燃焼室１から排出された排ガスＥが流通する排気路９とが設けられている。
【００１７】
また、ピストン５は、連結棒（図示せず）に揺動自在に連結されており、ピストン５の往復動はその連結棒によって１つのクランク軸（図示せず）の回転運動として得られ、このような構成は通常のエンジンと変わるところが無い。
【００１８】
吸気路８を流通する空気Ａは、適宜過給機等により過給された後に、混合部１１により天然ガス等の気体の燃料ガスＧが供給されて混合気Ｍが形成され、その混合気Ｍが燃焼室１に吸気される。
【００１９】
そして、燃焼室１に吸気された混合気Ｍは、ピストン５の上昇により圧縮された後に、点火プラグ２により火花点火されて燃焼する。
【００２０】
混合部１１は、燃料ガス供給路１２から所定の供給圧で供給された燃料ガスＧを、吸気路８における空気Ａの流れ方向に直交する方向に供給する開口部として形成されている。尚、上記燃料ガスＧの供給圧は、吸気路８の圧力よりも若干高い圧力として設定される。
【００２１】
更に、吸気路８には、該吸気路８を縮径させたベンチュリ構造を有するミキサ１０が設けられ、そのミキサ１０に混合部１１が設けられている。即ち、吸気路８を流通する空気Ａが上記ミキサ１０を高速で通過することで、そのミキサ１０に設けられた混合部１１においてベンチュリ効果としての安定した圧力低下現象が発生することから、そのミキサ１０を通過する空気Ａに混合部１１から良好に燃料ガスＧを供給して、混合気Ｍを形成し易くなる。
【００２２】
一方、吸気路８を流通する空気Ａの流通状態は、吸気弁６の開閉動作に伴って、サイクル周期で周期的に変動する。即ち、吸気路８において、吸気弁６が開状態となる吸気行程においては、空気Ａが燃焼室１に吸い込まれて圧力が低下し、それ以外の行程においては、空気Ａが吸い込まれずに圧力が低下しないという、脈動が発生する。
【００２３】
よって、混合部１１付近の圧力は、上記吸気路８における空気Ａの脈動と同期して変化し、具体的には、最も空気Ａの流速が大きい吸気行程の中期において、上記混合部１１付近の圧力が最も低下することになる。
【００２４】
そして、上記混合部１１から吸気路８への燃料ガスＧの供給量は、上記のような空気Ａの脈動により、サイクル周期で周期的に変化することになる。特に、吸気弁６が閉状態となり吸気路８における空気Ａの流れが停止した瞬間には、燃料ガスＧの流れにおける慣性により、空気Ａに対して多くの燃料ガスＧが供給されることになる。よって、吸気路８には、吸気行程中に燃焼室１に吸気される混合気Ｍの量に相当する間隔から前記吸気路に燃料ガスＧが他の部分よりも濃い高当量比の濃混合気と、その濃混合気よりも燃料ガスＧが薄い低当量比の淡混合気とが、流れ方向に沿って燃焼室１における１サイクルあたりの吸気容積に相当する間隔で交互に発現する所謂濃淡分布を有する混合気Ｍが形成されることになる。
【００２５】
更に、このエンジンには、上記吸気路８に形成される混合気Ｍの濃淡分布の状態を調整することで、吸気路８において燃料ガスＧの空気Ａに対する混合を促進する混合促進状態と、吸気路８において燃料ガスＧの空気Ａに対する混合を抑制する混合抑制状態とを切り換え自在な混合状態切換手段２１が設けられている。
【００２６】
具体的には、吸気路８の基端側、即ち燃焼室１から離間した位置には、その吸気路８の基端側を開放する状態と絞る状態とを切換可能な絞り弁２０が設けられており、上記混合状態切換手段２１は、その絞り弁２０の開度を切り換える手段として構成されている。
【００２７】
そして、上記混合状態切換手段２１が、その絞り弁２０の開度を小さい側に設定して吸気路８の基端側を絞ることで、吸気路８において空気Ａの脈動を減衰されるので、その脈動に起因する混合気Ｍの濃淡分布は発生し難くなり、結果、上記混合抑制状態とすることができる。
一方、上記混合状態切換手段２１は、その絞り弁２０の開度を大きい側に設定して吸気路８の基端側を開放することで、吸気路８において空気Ａの脈動が減衰されることなく発生するので、その脈動に起因する混合気Ｍの濃淡分布は発生し易くなり、結果、上記混合促進状態とすることができる。
【００２８】
更に、コンピュータからなるエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）が機能する混合状態制御手段２２は、燃焼室１において低当量比の混合気を点火プラグ２により点火して燃焼させるリーン燃焼領域と、燃焼室１において高当量比の混合気を点火プラグ２により点火して燃焼させるリッチ燃焼領域とを判定し、その判定結果に基づいて混合状態切換手段２１により混合気Ｍの混合状態を制御する混合制御を実行するように構成されている。
【００２９】
具体的には、排気路９には、排ガスＥ中の酸素濃度を計測する酸素濃度センサ１７が設けられている。
混合状態制御手段２２は、その酸素濃度センサ１７の計測結果から燃焼室１で燃焼する混合気Ｍの当量比を検出して、上記リーン燃焼領域か上記リッチ燃焼領域かを判定し、その判定結果から混合状態切換手段２１を制御する。
【００３０】
即ち、上記リーン燃焼領域であると判定した場合においては、上記混合状態切換手段２１を混合促進状態とし、燃料ガスＧの混合が促進された混合気Ｍを燃焼室１に吸気して燃焼させることで、燃料ガスＧが過剰に希薄となる淡部が形成されることを回避して、その淡部に起因する燃焼速度の過剰低下を抑制して、燃焼室１において安定して低当量比の混合気Ｍを安定して燃焼させ、ＣＯ及びＴＨＣの排出を抑制する。
【００３１】
一方、上記リッチ燃焼領域であると判定した場合においては、上記混合状態切換手段２１を混合抑制状態とし、燃料ガスＧの混合が抑制された混合気Ｍを燃焼室１に吸気して燃焼させることで、燃料ガスＧが希薄となる淡部を形成して、その淡部に起因して燃焼速度を適切に低下させることで、燃焼室１において高当量比の混合気Ｍを比較的緩慢に燃焼させて、ＮＯｘの排出を抑制する。
【００３２】
更に、吸気路８における絞り弁２０の下流側の圧力である吸気圧力、具体的には、吸気路８の混合部１１近傍の圧力を検出する圧力センサ１６（吸気圧力検出手段）が設けられており、混合状態制御手段２２は、この圧力センサ１６で検出される吸気圧力の変動状態に基づいて絞り弁２０の開度を設定するように構成されている。
即ち、混合状態制御手段２２は、リーン燃焼領域において混合促進状態とする場合には、吸気路８における脈動状態、即ち吸気圧力の変動状態を十分に減衰し得る程度に上記絞り弁２０の開度を小さい側に設定し、逆に、リッチ燃焼領域において混合抑制状態とする場合には、吸気路８における脈動状態、即ち吸気圧力の変動状態を十分に発生し得る程度に上記絞り弁２０の開度を大きい側に設定する。
【００３３】
次に、このエンジンにおける出力制御及び点火時期制御について、説明を加える。
【００３４】
吸気路８の燃焼室１近傍、具体的には混合部１１と燃焼室１との間には、吸気路８の流路断面積を調整して吸気路８から燃焼室１に吸気される混合気Ｍの量（以下、吸気量と呼ぶ。）を調整するスロットルバルブ１５が設けられている。
そして、ＥＣＵが機能する出力制御手段３１は、エンジントルクやエンジン回転数等のエンジン出力が、目標トルクや目標回転数等の目標エンジン出力となるように、スロットルバルブ１５の開度調整により吸気量を制御する所謂出力制御を実行するように構成されている。
具体的には、出力制御手段３１は、スロットルバルブ１５の開度を増加させることでエンジン出力を増加させ、逆に、スロットルバルブ１５の開度を減少させることでエンジン出力を減少させる形態で、エンジン出力を目標エンジン出力に調整する。
尚、このスロットルバルブ１５は、上記吸気量を調整可能な範囲内で、混合部１１の上流側等に配置しても構わない。
【００３５】
排気路９には、排ガス中のＮＯｘ濃度を計測するＮＯｘ濃度センサ１８（ＮＯｘ濃度検出手段）が設けられている。
そして、ＥＣＵが機能する点火時期制御手段３２は、ＮＯｘ濃度センサ１８で検出されるＮＯｘ濃度が所定の許容範囲内となるように、点火プラグ２の点火時期を制御する所謂点火時期制御を実行するように構成されている。
具体的には、点火時期制御手段３２は、点火時期を遅角化させることで、燃焼室１における燃焼圧力及び温度が低下して、ＮＯｘ濃度が低下し、逆に、点火時期を進角化させることで、燃焼室１における燃焼圧力及び温度が上昇して、ＮＯｘ濃度が上昇する形態で、ＮＯｘ濃度を許容範囲内に調整する。
一方、上記ＮＯｘ濃度とトレードオフの関係を有する熱効率は、上記点火時期を進角化させるほど向上することになるので、上記のようにＮＯｘ濃度を許容範囲内に調整することで、熱効率も適切なものとなる。
【００３６】
また、このように点火時期を制御すれば、リッチ燃焼領域においては、混合抑制状態とされた混合気Ｍの燃焼が緩慢となることから、同じ当量比の混合気を混合促進状態で燃焼させた場合と比較して、燃焼が緩慢となることからＮＯｘの排出が抑制され、更に、点火時期を比較的進角側に設定して熱効率を向上させることができる。
一方、リーン燃焼領域においては、混合促進状態とされた混合気Ｍの燃焼が促進されることから、同じ当量比の混合気を混合抑制状態で燃焼させた場合と比較して、燃焼が促進されることから熱効率が向上され、更に、点火時期を比較的遅角側に設定して、ＮＯｘの排出を抑制することができる。
【００３７】
尚、上記ＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘ濃度検出手段は、ＮＯｘ濃度センサ１８以外に、排気路９に排出された排ガスの温度から検出するように構成することもできる。即ち、排ガス温度が高い場合には、燃焼速度が遅いためにＮＯｘ濃度が低いと認識し、排ガス温度が低い場合には、燃焼速度が速いためにＮＯｘ濃度が高いと認識する形態で、ＮＯｘ濃度を検出することができる。
【００３８】
次に、上述したＥＣＵによる混合状態制御、更には、出力制御及び点火時期制御の実施例について、図２に示す制御フロー図に基づいて説明を加える。
【００３９】
ＥＣＵは、出力制御手段３１による出力制御、混合状態制御手段２２による混合状態制御、点火時期制御手段３２による点火時期制御を順に実行する制御フローを繰り返し実行するように構成されている。
【００４０】
出力制御手段３１による出力制御においては、先ず、エンジントルクＴを検出し（ステップ＃１１）、その検出したエンジントルクＴが、ｔ０以上且つｔ１以下の目標トルク範囲内であるか否かを判定する（ステップ＃１２）。
そして、検出したエンジントルクＴが上記目標トルク範囲の下限値ｔ０よりも小さい場合には、スロットルバルブ１５の開度を増加させ（ステップ＃１３）、逆に、検出したエンジントルクＴが上記目標トルク範囲の上限値ｔ１よりも大きい場合には、スロットルバルブ１５の開度を減少させる（ステップ＃１４）ことで、その検出したエンジントルクＴを上記目標トルク範囲内とし、エンジントルクＴが目標トルク範囲内となった場合には、本出力制御を終了して、次の混合状態制御を実行する。
尚、上記エンジントルクの代わりにエンジン回転数を利用しても構わない。
【００４１】
混合状態制御手段２２による混合状態制御においては、先ず、その酸素濃度センサ１７の計測結果から燃焼室１で燃焼する混合気Ｍの当量比φを検出し（ステップ＃２１）、その検出した当量比φが、設定当量比φ０（例えば０．６７（空気比１．５））よりも大きいか否かを判定する（ステップ＃２２）。
【００４２】
そして、検出した当量比φが上記設定当量比φ０よりも大きい場合には、上記リッチ燃焼領域であるとして、上記混合状態切換手段２１を混合抑制状態とするべく、１サイクルのうちの吸気行程以外の時期（即ち、吸気弁６が閉状態である時期）の間、圧力センサ１６で吸気圧力ｐを検出し（ステップ＃２４）、その吸気工程以外の時期における吸気圧力ｐの変動率Δｐが所定の設定変動率Δｐ０（例えば２ｋＰａ）よりも大きいか否かを判定し（ステップ＃２５）、その変動率Δｐが設定変動率Δｐ０よりも大きくなるまで絞り弁２０の開度を増加させる（ステップ＃２３）ことで、吸気路８において吸気路８における空気Ａの脈動状態を十分に発生させて、吸気路８に混合抑制状態の混合気Ｍを形成させる。
一方、検出した当量比φが上記設定当量比φ０以下である場合には、上記リーン燃焼領域であるとして、上記混合状態切換手段２１を混合促進状態とするべく、１サイクルのうちの吸気行程以外の時期（即ち、吸気弁６が閉状態である時期）の間、圧力センサ１６で吸気圧力ｐを検出し（ステップ＃２７）、その吸気行程以外の時期における吸気圧力ｐの変動率Δｐが所定の設定変動率Δｐ０（例えば２ｋＰａ）よりも小さいか否かを判定し（ステップ＃２８）、その変動率Δｐが設定変動率Δｐ０よりも小さくなるまで絞り弁２０の開度を減少させる（ステップ＃２６）ことで、吸気路８に混合促進状態の混合気Ｍを形成させる。
【００４３】
上記のような混合状態制御を実行した後には、点火時期制御手段３２による点火時期制御を実行する。
即ち、ＮＯｘ濃度センサ１８でＮＯｘ濃度ｎを検出し（ステップ＃３０）、その検出したＮＯｘ濃度ｎが、ｎ０以上且つｎ１以下の許容範囲内であるか否かを判定する（ステップ＃３１）。
そして、検出したＮＯｘ濃度ｎが上記許容範囲の下限値ｎ０よりも小さい場合には、点火時期を進角化させて（ステップ＃３２）、ＮＯｘ濃度ｎとトレードオフの関係を有する熱効率の向上を図り、逆に、検出したＮＯｘ濃度ｎが上記許容範囲の上限値ｎ１よりも大きい場合には、点火時期を遅角化させて（ステップ＃３４）ことで、ＮＯｘ濃度ｎの減少を図る。
【００４４】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態とは混合状態切換手段の構成が異なる別の実施形態の構成について、図３に基づいて説明する。
尚、上記混合状態切換手段以外の上記実施形態と同様の構成については説明を割愛する。
【００４５】
図３に示すエンジンには、吸気路８に配置され燃焼室１１までの距離が互いに異なる２つの混合部１１Ａ，１１Ｂと、燃焼室１に対して近い側に配置された混合部１１Ａへの燃料ガスＧの供給を断続する開閉弁１３Ａと、燃焼室１に対して遠い側に配置された混合部１１Ｂへの燃料ガスＧの供給を断続する開閉弁１３Ｂとが設けられ、上記開閉弁１３Ａ，１３Ｂの一方側を開状態とし他方側を閉状態として、その開状態とする側を切り換えることで、吸気路８における混合気Ｍを形成する混合部１１の位置を変更可能な混合部位置変更手段として機能する。
【００４６】
そして、このエンジンの混合状態切換手段２５は、上記開閉弁１３Ｂのみを開状態として混合部１１Ｂのみで混合気Ｍを形成する形態で混合部１１の位置を燃焼室１に対して遠い側に設定することで、混合部１１Ｂで形成された混合気Ｍが燃焼室１に吸気されるまでの時間を比較的長くして、その燃料ガスＧの混合が促進された混合気Ｍを燃焼室１に吸気させる混合促進状態とするように構成されている。
更に、混合状態切換手段２５は、上記開閉弁１３Ａのみを開状態として混合部１１Ａのみで混合気Ｍを形成する形態で混合部１１の位置を燃焼室１に対して近い側に設定することで、混合部１１Ａで形成された混合気Ｍが燃焼室１に吸気されるまでの時間を比較的短くして、その燃料ガスＧの混合が抑制された混合気Ｍを燃焼室１に吸気させる混合抑制状態とするように構成されている。
【００４７】
（２）尚、上記の実施の形態では、燃料ガスＧとして天然ガス系都市ガスを用いたが、燃料ガスＧとしては、天然ガス系都市ガス以外の気体燃料等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態のエンジンの概略構成を示す概略構成図
【図２】エンジンの制御フローを示す制御フロー図
【図３】別実施形態のエンジンの概略構成を示す概略構成図
【符号の説明】
【００４９】
１：燃焼室
２：点火プラグ
８：吸気路
１１：混合部
１３Ａ，１３Ｂ：開閉弁（混合部位置変更手段）
１５：スロットルバルブ
１６：圧力センサ（吸気圧力検出手段）
１８：ＮＯｘ濃度センサ（ＮＯｘ濃度検出手段）
２０：絞り弁
２１：混合状態切換手段
２２：混合状態制御手段
３１：出力制御手段
３２：点火時期制御手段
Ｇ：燃料ガス
Ｍ：混合気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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