(57)【要約】【課題】気体燃料と液体燃料とを使用する内燃機関において、始動時、気体燃料を燃焼させることで生じる排気ガスを適切に浄化する。【解決手段】本発明に係る内燃機関は、排気浄化用触媒５２よりも上流側の排気通路から分岐すると共にそこに合流するバイパス通路６０に設けられた小容量の補助触媒６２と、排気通路からのバイパス通路の分岐部に設けられた流路切替弁６８の作動を制御する制御装置とを備える。内燃機関の始動のときであって排気浄化用触媒５２の温度が低いとき、燃料供給装置３０は気体燃料を供給してから液体燃料を供給し、これに対して制御装置は、まずバイパス通路６０に排気ガスを流し、その後、排気浄化用触媒５２の温度が上がりかつ液体燃料に切り換えられたときにバイパス通路６０に排気ガスを流さないように流路切替弁６８を制御する。【選択図】図１
2011185173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料と液体燃料とを燃料として供給する燃料供給装置および排気通路に設けられた排気浄化用触媒を有する内燃機関において、
前記排気浄化用触媒よりも上流側の排気通路から分岐すると共に前記排気浄化用触媒よりも上流側の排気通路に合流するバイパス通路と、
該バイパス通路に設けられた前記排気浄化用触媒よりも容量が小さな補助触媒と、
前記排気浄化用触媒の温度を検出する温度検出装置と、
前記排気通路からの前記バイパス通路の分岐部に設けられた流路切替弁の作動を制御する制御装置と
を備え、
前記燃料供給装置は、内燃機関の始動のときであって前記温度検出装置によって検出される前記排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達する前、気体燃料を供給し、その後に供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替え、
前記制御装置は、内燃機関の始動のときであって前記温度検出装置によって検出される前記排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達する前、前記バイパス通路に排気ガスを流し、その後、前記温度検出装置によって検出される前記排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達しかつ前記燃料供給装置が供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り換えたときに前記バイパス通路に排気ガスを流さないように、前記流路切替弁を制御することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記補助触媒の温度を検出する補助触媒温度検出装置をさらに備え、
前記気体燃料はメタンを含む燃料であり、
前記燃料供給装置は、内燃機関の始動のときであって前記温度検出装置によって検出される前記排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達する前、まずリーン燃焼させ、前記補助触媒温度検出装置によって検出される前記補助触媒の温度がその所定活性温度に達するまで、徐々にストイキ燃焼に近づけるように、気体燃料の供給量を徐々に増やすことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
燃焼室を区画形成する壁面の温度を検出する壁面温度検出装置をさらに備え、
前記燃料供給装置は、前記壁面温度検出装置によって検出された壁面の温度が液体燃料の露点温度以上になって以後、供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記液体燃料のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出装置と、
該アルコール含有率検出装置によって検出されたアルコール含有率に基づいて前記液体燃料の露点温度を求める露点温度導出装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
気体燃料と液体燃料とを燃料として供給可能な燃料供給装置および排気通路に設けられた排気浄化用触媒を有する内燃機関において、
前記排気浄化用触媒を加熱する加熱装置を備え、
前記燃料供給装置は、内燃機関の始動のとき、気体燃料を供給し、その後に供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替え、
前記加熱装置は、前記燃料供給装置が気体燃料を供給しているときには前記排気浄化用触媒の温度が第１所定活性温度になるように前記排気浄化用触媒を加熱し、前記燃料供給装置が液体燃料を供給しているときには前記第１所定活性温度よりも低い第２所定活性温度に前記排気浄化用触媒の温度がなるように前記排気浄化用触媒を加熱することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
前記排気浄化用触媒の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、
前記気体燃料はメタンを含む燃料であり、
前記燃料供給装置は、内燃機関の始動のとき、まずリーン燃焼させ、前記温度検出装置によって検出された前記排気浄化用触媒の温度が前記第１所定活性温度に達するまで、徐々にストイキ燃焼に近づけるように、気体燃料の供給量を徐々に増やすことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
燃焼室を区画形成する壁面の温度を検出する壁面温度検出装置をさらに備え、
前記燃料供給装置は、前記壁面温度検出装置によって検出された壁面の温度が液体燃料の露点温度以上になって以後、供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替えることを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記液体燃料のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出装置と、
該アルコール含有率検出装置によって検出されたアルコール含有率に基づいて前記液体燃料の露点温度を求める露点温度導出装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体燃料と液体燃料とを燃料として使用する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ガソリンといった液体の炭化水素燃料と気体である水素とを燃料として用いる内燃機関を開示する。この内燃機関では、始動時、排気通路に設けた触媒の温度が低いとき、燃料として水素のみが供給される。特許文献１の一実施例では、供給する燃料を水素からより早期にガソリンに切り換えるように、排気通路に設けられた主触媒よりも上流側の排気通路に、その主触媒よりも容量が小さい補助触媒が設けられる。
【０００３】
他方、特許文献２のエンジンは、ＮＯｘ還元触媒の上流の排気通路に、吸着剤が配置されたバイパス通路を備える。このバイパス通路は、ＮＯｘ還元触媒の上流の排気通路から分岐すると共にそこに合流する。そして、主排気通路からのバイパス通路の分岐部に設置された切替弁は、ＮＯｘ還元触媒の温度がその活性温度より低いとき排気ガスがバイパス通路を流れるように、これに対してＮＯｘ還元触媒の温度が活性温度域に達したとき排気ガスが主排気通路を流れるように、切り替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０８７５５号公報
【特許文献２】特開平０６−１４６８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の内燃機関では、始動時、気体燃料が用いられるが、そのときに気体燃料を燃焼させることで生じる排気ガスの浄化は考慮されていない。
【０００６】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、気体燃料と液体燃料とを使用する内燃機関において、始動時、気体燃料を燃焼させることで生じる排気ガスを適切に浄化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関は、気体燃料と液体燃料とを使用する内燃機関、特に、気体燃料と液体燃料とを燃料として供給する燃料供給装置および排気通路に設けられた排気浄化用触媒を有する内燃機関に関する。
【０００８】
本発明の一の形態に係る内燃機関は、排気浄化用触媒よりも上流側の排気通路から分岐すると共に排気浄化用触媒よりも上流側の排気通路に合流するバイパス通路と、該バイパス通路に設けられたその排気浄化用触媒よりも容量が小さな補助触媒と、排気浄化用触媒の温度を検出する温度検出装置と、排気通路からのバイパス通路の分岐部に設けられた流路切替弁の作動を制御する制御装置とを備え、燃料供給装置は、内燃機関の始動のときであって温度検出装置によって検出される排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達する前、気体燃料を供給し、その後に供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替え、制御装置は、内燃機関の始動のときであって温度検出装置によって検出される排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達する前、バイパス通路に排気ガスを流し、その後、温度検出装置によって検出される排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達しかつ燃料供給装置が供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り換えたときにバイパス通路に排気ガスを流さないように、流路切替弁を制御することを特徴とする。
【０００９】
補助触媒の温度を検出する補助触媒温度検出装置がさらに備えられ、気体燃料がメタンを含む燃料である場合、燃料供給装置は、内燃機関の始動のときであって温度検出装置によって検出される排気浄化用触媒の温度がその所定活性温度に達する前、まずリーン燃焼させ、補助触媒温度検出装置によって検出される補助触媒の温度がその所定活性温度に達するまで、徐々にストイキ燃焼に近づけるように、気体燃料の供給量を徐々に増やすとよい。
【００１０】
また、燃焼室を区画形成する壁面の温度を検出する壁面温度検出装置がさらに備えられ、燃料供給装置は、壁面温度検出装置によって検出された壁面の温度が液体燃料の露点温度以上になって以後、供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替えるとよい。なお、液体燃料のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出装置と、該アルコール含有率検出装置によって検出されたアルコール含有率に基づいて液体燃料の露点温度を求める露点温度導出装置とがさらに備えられるとよい。
【００１１】
本発明の他の形態に係る内燃機関は、排気浄化用触媒を加熱する加熱装置を備え、燃料供給装置は、内燃機関の始動のとき、気体燃料を供給し、その後に供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替え、加熱装置は、燃料供給装置が気体燃料を供給しているときには排気浄化用触媒の温度が第１所定活性温度になるように排気浄化用触媒を加熱し、燃料供給装置が液体燃料を供給しているときには第１所定活性温度よりも低い第２所定活性温度に排気浄化用触媒の温度がなるように排気浄化用触媒を加熱することを特徴とする。
【００１２】
前記排気浄化用触媒の温度を検出する温度検出装置がさらに備えられ、気体燃料がメタンを含む燃料である場合、燃料供給装置は、内燃機関の始動のとき、まずリーン燃焼させ、温度検出装置によって検出された排気浄化用触媒の温度が第１所定活性温度に達するまで、徐々にストイキ燃焼に近づけるように、気体燃料の供給量を徐々に増やすとよい。
【００１３】
燃焼室を区画形成する壁面の温度を検出する壁面温度検出装置がさらに備えられ、燃料供給装置は、壁面温度検出装置によって検出された壁面の温度が液体燃料の露点温度以上になって以後、供給燃料を気体燃料から液体燃料に切り替えるとよい。なお、液体燃料のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出装置と、該アルコール含有率検出装置によって検出されたアルコール含有率に基づいて液体燃料の露点温度を求める露点温度導出装置とがさらに備えられるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】図１の内燃機関の始動時の制御を説明するための図である。
【図３】活性温度にまで昇温された排気浄化用触媒にメタン含有燃料を流したときの該触媒から出たガスにおけるメタン割合の変化例を表したグラフである。
【図４】メタンと空気との混合気を燃焼室で燃焼させたときに出る排気ガスにおける、メタン割合の変化例を表したグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関を示す概略構成図である。
【図６】図５の内燃機関の始動時の制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。まず、本発明に係る第１実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関１０を示す概略構成図である。なお図示しないが、図１の内燃機関は車両（不図示）に搭載されている。
【００１７】
図１には、内燃機関１０が備える複数の気筒１２のうちの１つのみが示されている。本第１実施形態の内燃機関１０は、火花点火式の４サイクル機関である。内燃機関１０の各気筒１２には、ピストン１４と、吸気弁１６と、排気弁１８と、点火プラグ２０とが設けられている。そして、ここでは、吸気弁１６の開弁特性（開閉時期、作用角等）を可変とする吸気可変動弁機構２２と、排気弁１８の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構２４とを備えている。
【００１８】
内燃機関１０の吸気通路２６の途中には、スロットル弁２８が設けられている。スロットル弁２８を通過した空気は燃焼室に流入する。吸気通路２６には、図示しないがエアクリーナが備えられている。
【００１９】
また、内燃機関１０は燃料供給装置３０を備えている。燃料供給装置３０は、気体燃料と液体燃料とを燃料として供給するように、気体燃料供給システム３２と液体燃料供給システム３４とを有する。なお、燃料供給装置３０は後述するＥＣＵの一部を含む。気体燃料供給システム３２は、気体燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Compressed Natural Gas）を貯蔵するガスタンク３６と、レギュレータバルブ３８と、ガスインジェクタ４０とを備えている。液体燃料供給システム３４は、液体燃料であるガソリンとアルコールとの混合燃料を貯蔵する液体タンク４２と、燃料ポンプ４４と、レギュレータバルブ４６と、混合燃料を噴射する液体インジェクタ４８とを備えている。液体タンク４２内の混合燃料は、燃料ポンプ４４により加圧され、レギュレータバルブ４６で調圧された上で、液体インジェクタ４８に供給される。ガスタンク３６内のＣＮＧは、レギュレータバルブ３８で調圧された上で、ガスインジェクタ４０に供給される。
【００２０】
このようなガスインジェクタ４０および液体インジェクタ４８は共に吸気通路２６に、特に吸気ポートに配置されていて、ＣＮＧおよび液体混合燃料を吸気ポートに噴射可能になっている。なお、液体インジェクタ４８は、混合燃料を気筒１２内に直接に噴射可能に設置されていてもよい。また、ガスインジェクタ４０も、ＣＮＧを気筒１２内に直接に噴射可能に設置されていてもよい。
【００２１】
液体燃料は上記の如く混合燃料であるが、ガソリンのみから構成されてもよく、またアルコールのみから構成されてもよい。なお、液体燃料はこのような混合燃料に限定されず、例えばガソリン燃料のみとされてもよく、他の液体燃料であってもよい。また、気体燃料はＣＮＧに限定されず、他の気体燃料、例えば水素ガスであってもよい。
【００２２】
内燃機関１０の排気通路５０の途中には、排気ガスを浄化するための排気浄化用触媒が２つ配置されている。ここでは、排気浄化用触媒である三元触媒５２を収容した第１コンバータ５４と、排気浄化用触媒であるＮＯｘ吸蔵還元触媒５６を収容した第２コンバータ５８とが直列的に配置されている。なお、排気通路５０に設けられる排気浄化用触媒はこれらの触媒に限定されず、他の触媒であっても、また、これらの触媒を含む群から選択された１つまたは複数の触媒であってもよい。
【００２３】
さらに、内燃機関１０の排気通路５０にはバイパス通路６０が備えられている。バイパス通路６０は、上記三元触媒５２よりも上流側の排気通路５０ｕから分岐すると共に三元触媒５２よりも上流側の該排気通路５０ｕに合流するように形成されている。バイパス通路６０の途中には、上記三元触媒５２よりも容量が小さな補助触媒として三元触媒６２が第３コンバータ６４に収容されて配置されている。つまり、三元触媒６２は三元触媒５２よりも暖まり易い。このようなバイパス通路６０の途中に設けられる触媒は三元触媒に限定されず、他の触媒であってもよい。なお、図１では明確にされていないが、上記したように、三元触媒６２が三元触媒５２よりも容量が小さく、そして、バイパス通路６０の断面積は排気通路５０の断面積よりも小さい。加えて、排気通路５０からのバイパス通路６０の分岐部６６に、流路切替弁６８が設けられている。流路切替弁６８は、基本的に、排気ガスをバイパス通路６０を介して三元触媒５２に導く場合と、排気ガスをバイパス通路６０を介さずに三元触媒５２に導く場合とを切り換えるとき、作動される。なお、流路切替弁６８は制御弁であり、アクチュエータにより駆動される。
【００２４】
このような内燃機関１０を制御する制御装置として機能するＥＣＵ(Electronic Control Unit)７０が備えられている。ＥＣＵ７０には、各種のアクチュエータ、センサ、バッテリ等が接続されている。ＥＣＵ７０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ７０には、各種センサ類がＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ７０は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサ類を用いて得られる検出値等に基づいて、例えば所望の出力を得るように、または、適切に排気ガスの浄化を図るように、上記点火プラグ２０、可変動弁機構２２、２４、スロットル弁２８、ガスインジェクタ４０、液体インジェクタ４８、流路切替弁６８等の作動を制御する。
【００２５】
例えば、機関回転速度を検出するための回転速度センサ７２、機関負荷を検出するための負荷センサ７４が設けられている。例えば、図示しないがエアフローメーター、吸気圧センサ、アクセル開度センサが設けられている。さらに、内燃機関の冷却水温を検出するための水温センサ７６、第１コンバータ５４に収容された三元触媒５２の温度を検出するための第１温度センサ７８、第３コンバータ６４に収容された三元触媒６２の温度を検出するための第３温度センサ８０が設けられている。なお、ここでは、第１温度センサ７８および第３温度センサ８０はそれぞれ対応する三元触媒５２、６２の温度を直接に検出するものであるが、本発明ではそれらの温度は、内燃機関の運転状態等に基づいて公知の手法により推定（間接的に検出）するようにしてもよい。また、液体タンク４２内の蒸気圧を検出するための圧力センサ８２が備えられている。
【００２６】
このような内燃機関は、内燃機関の始動のとき、基本的には、気体燃料であるＣＮＧを燃料として用いて始動する。これは、例えば、始動時の排気エミッションを改善するためである。そして、その後、所定の時期に、用いる燃料が気体燃料から液体燃料に切り換えられる。
【００２７】
このような内燃機関の始動時、概して、排気浄化用触媒５２、５６の温度は低く、多くの場合、それらの温度はそれぞれ対応する活性温度に達していない。それ故、例えば、未燃燃料は、そのような排気浄化用触媒で十分に浄化され難い。そこで、このような点を改善するべく、本第１実施形態では、上記のようにバイパス通路６０に設けた触媒（補助触媒）６２を効果的に活用する。
【００２８】
以下に、図２のフローに基づいて、内燃機関の始動時の各種装置の作動を説明する。なお、流路切替弁の作動を制御する制御装置はアクチュエータとＥＣＵ７０の一部とを含む。また、排気浄化用触媒である三元触媒５２の温度を検出する温度検出装置は、温度センサ７８とＥＣＵ７０の一部とを含む。また、補助触媒である三元触媒６２の温度を検出する補助触媒温度検出装置は温度センサ８０とＥＣＵ７０の一部とを含む。燃焼室を区画形成する壁面の温度を検出する壁面温度検出装置はここではエアフローメーターと圧力センサ８２とＥＣＵ７０の一部とを含むが、水温センサ７６とＥＣＵ７０の一部とを含んでもよい。また、液体燃料のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出装置は圧力センサ８２とＥＣＵ７０の一部とを含む。そして、液体燃料の露点温度を求める露点温度導出装置はＥＣＵ７０の一部を含む。
【００２９】
内燃機関１０が始動されると、ＥＣＵ７０は冷却水温が所定水温ａ未満か否かを判定する（ステップＳ２０１）。冷却水温は水温センサ７６からの出力信号に基づいて検出される。この判定は、当該始動が、以下に説明する内燃機関の始動制御を必要とするのか否かを判定するべく行われる。冷却水温が所定水温ａ未満のときには、冷間始動時が含まれる。また例えば、冷却水温が所定水温ａ以上であるときには、排気浄化用触媒の温度はその活性温度に達しているときが含まれる。なお、冷却水温が所定水温ａ未満か否かにかかわらず、以下の始動制御が行われてもよい。
【００３０】
冷却水温が所定水温ａ未満であるとき（ステップＳ２０１で肯定判定）、燃料として気体燃料であるＣＮＧを用いるように、ＥＣＵ７０はガスインジェクタ４０を作動させる（作動状態にする）（ステップＳ２０３）。これに伴い、ＥＣＵ７０は、バイパス通路６０に排気ガスを流すように、流路切替弁６８を作動させる（ステップＳ２０５）。なお、ガスインジェクタ４０の作動とバイパス通路６０の開通はどちらが先に行われてもよく、同時に行われてもよい。
【００３１】
このようにＣＮＧを用いて内燃機関１０が始動されて、排気ガスの全てがバイパス通路６０を介して排出されている状態で、補助触媒である三元触媒６２の温度がその所定最低温度ｂ未満か否かが判定される（ステップＳ２０７）。三元触媒６２の温度は温度センサ８０からの出力信号に基づいて検出される。所定最低温度ｂは予め実験等に基づいて定められていて、好ましくは、三元触媒６２が炭化水素をある程度浄化可能な温度である。
【００３２】
三元触媒６２の温度がその所定最低温度ｂ未満であるとき（ステップＳ２０７で肯定判定）、リーン燃焼をさせるように、ＥＣＵ７０はガスインジェクタ４０を制御する（ステップＳ２０９）。つまり、リーン燃焼が生じるように、ＣＮＧ供給量を所定最低供給量にする。なお、所定最低供給量は予め実験に基づいて定められている。ＣＮＧ供給量は、三元触媒６２の温度がその所定最低温度ｂ未満であるとき、所定最低供給量に維持される。
【００３３】
他方、三元触媒６２の温度がその所定最低温度ｂ以上であるとき（ステップＳ２０７で否定判定）、三元触媒６２の温度がその所定活性温度ｃを超えるか否かが判定される（ステップＳ２１１）。なお、この所定活性温度は予め実験等に基づいて定められている。
【００３４】
そして、三元触媒６２の温度がその所定活性温度ｃを超えるまで（ステップＳ２１１で否定判定）、ＣＮＧ供給量は所定最低供給量から徐々に増やされる（ステップＳ２１３）。ＣＮＧ供給量は、ここではストイキ燃焼に対応する供給量を超えないように増やされる。三元触媒６２の温度がその所定活性温度ｃを超えたとき（ステップＳ２１１で肯定判定）、ＣＮＧ供給量はストイキ燃焼に対応する供給量に維持制御される（ステップＳ２１５）。なお、この場合、ＣＮＧ供給量はストイキ燃焼に対応する供給量よりも（わずかに）少ない所定量に維持制御されてもよい。
【００３５】
加えて、三元触媒６２の温度がその所定活性温度ｃを超えたとき（ステップＳ２１１で肯定判定）、液体燃料の露点温度ｄが算出される（ステップＳ２１７）。これは、用いられる液体燃料が上記の如くガソリンとアルコールとの混合燃料であるからである。なお、この液体燃料の露点温度の算出は、これ以前に行われてもよい。または、既に求められて記憶されている液体燃料の露点温度がある場合、その露点温度が読み込まれてもよい。あるいは、液体燃料の露点温度はある温度に固定されてもよい。
【００３６】
液体燃料の露点温度ｄは、ここでは２つの段階を経て算出される。まず、液体燃料のアルコール含有率が検出される。アルコール含有率は、圧力センサ８２からの出力信号に基づいて得られる液体タンク４２内の蒸気圧に基づいて予め定められているデータを検索することで求められる（検出される）。そして、得られたアルコール含有率に基づいて予め定められているデータを検索することで液体燃料の露点温度ｄは求められる。
【００３７】
得られた液体燃料の露点温度ｄは、燃焼室を区画形成する壁面の温度つまり気筒温度と比較される（ステップＳ２１９）。具体的には、燃焼室を区画形成する壁面の温度が液体燃料の露点温度ｄ以上か否かが判定される。これは、液体燃料の気化が燃焼室で適切に生じ得る状態に燃焼室がなっているか否かの判定に対応する。ここでは、燃焼室を区画形成する壁面の温度は、エアフローメーターからの出力信号に基づいて検出される空気量の内燃機関始動開始時からの積算空気量と、上記アルコール含有率とに基づいて、予め定められているデータを検索することで求められる。なお、内燃機関１０の冷却水温および／または排気通路に設置した温度センサを用いて得られる排気通路の温度に基づいて、燃焼室を区画形成する壁面の温度は推定されてもよい。
【００３８】
燃焼室を区画形成する壁面の温度が液体燃料の露点温度ｄ以上であるとき（ステップＳ２１９で肯定判定）、供給燃料が気体燃料から液体燃料に切り換えられるように、ガスインジェクタ４０および液体インジェクタ４８はそれぞれ制御される（ステップＳ２２１）。なお、上記した判定で冷却水温が所定水温ａ以上であったときも（ステップＳ２０１で否定判定）、液体燃料が燃料として用いられる（ステップＳ２２１）。
他方、排気通路５０に設けられた三元触媒５２の温度がその所定活性温度ｅを越えるか否かが判定される（ステップＳ２２３）。そして、排気通路５０に設けられた三元触媒５２の温度がその所定活性温度ｅを越えたとき（三元触媒５２の温度がその所定活性温度ｅに達した所定の時期に）（ステップＳ２２３で肯定判定）、バイパス通路６０を介さずに排気通路５０に排気ガスを流すように、流路切替弁６８が制御される（ステップＳ２２５）。なお、供給燃料が気体燃料から液体燃料に切り換えられたときに、既に、三元触媒５２の温度がその所定活性温度ｅに達していたときには、直ぐに、流路切替弁６８が制御される（ステップＳ２２５）。これは、供給燃料が気体燃料から液体燃料に切り換えられると同時にバイパス通路６０を介さずに排気通路５０に排気ガスを流すように、流路切替弁６８が切り換えられることである。このようにして、内燃機関１０は液体燃料を噴射供給する通常の運転状態に移行する。
【００３９】
以上、上記したように、内燃機関の始動時、特に冷間始動時は、気体燃料が用いられ、排気ガスはバイパス通路を介して排出される。バイパス通路６０は排気通路５０よりも狭く、かつ、補助触媒６２の容量は排気浄化用触媒５２の容量よりも小さいので、早期に、補助触媒６２が暖機される。したがって、バイパス通路６０を介して排気ガスを排出することで、より適切に排気ガスの浄化を図ることが可能になる。
【００４０】
また、上記したようにＣＮＧを用いての内燃機関の運転時、ＣＮＧ供給量は、徐々に、ストイキ燃焼に対応する量またはそれよりわずかに少ない量にまで増やされる。したがって、ＣＮＧの消費量を低く抑えつつ、全炭化水素の排出量を適切に低減することができる。なお、これは、図３および図４から理解できる。図３は、活性温度にまで昇温された排気浄化用触媒にメタン含有燃料を流したときの該触媒から出たガスにおけるメタン割合の変化例を表したグラフである。図４は、メタンと空気との混合気を燃焼室で燃焼させたときに出る排気ガスにおける、メタン割合の変化例を表したグラフである。図３および図４では、それぞれ、横軸に空燃比λをとり、縦軸にメタン割合（単位：ppm）をとっている。リーン側からストイキに至るにしたがってメタン浄化率は良くなり（図３参照）、リーン側のメタンの燃焼範囲は広い（図４参照）。そして本第１実施形態ではＣＮＧを用いるが、ＣＮＧはメタンを多く含む。したがって、触媒の温度が低いときは、上記のようにＣＮＧ供給量を制御することで、トータルで、ＣＮＧの消費量を減らしつつ、全炭化水素（ＴＨＣ）の排出量を減らすことができる。
【００４１】
また、上記したように、使用燃料が気体燃料から液体燃料に切り換えられ、排気浄化用触媒の温度がその活性温度に達したとき、排気ガスがバイパス通路６０を介さずに排出されるように流路切替弁６８は制御される。したがって、補助触媒を用いて気体燃料を含む混合気の燃焼による排気ガスを適切に浄化しつつ、補助触媒自体の劣化も適切に防ぐことができる。
【００４２】
また、上記のように、燃焼室を区画形成する壁面の温度が液体燃料の露点温度以上になって以後、気体燃料から液体燃料に切り換えられる。したがって、気体燃料の消費量を最小量に抑制しつつ、適切に液体燃料を用いることができる。したがって、排気エミッション悪化を適切に防ぐことができる。なお、液体燃料におけるアルコール含有率に応じて液体燃料に適した露点温度が求められるので、より適切に排気エミッション悪化を防ぐことができる。
【００４３】
次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。本発明の第２実施形態に係る内燃機関は、上記第１実施形態に係る内燃機関１０と異なり、バイパス通路およびそこに設けられた補助触媒と、流路切替弁とを有さない。代わりに、本発明の第２実施形態に係る内燃機関は、排気浄化用触媒を加熱するための加熱装置を備える。そこで、以下では、そのような相違点について主に説明すると共に、その相違点に関する制御事項に関して主に説明する。なお、既に説明した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、上記説明で用いた符号に対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、本発明の第２実施形態に係る内燃機関も、矛盾しない範囲で、本発明の第１実施形態に係る内燃機関に関して説明した上記効果を同様に奏し、また本発明の第１実施形態に係る内燃機関に関して説明した変更が同様に適用され得る。
【００４４】
本発明の第２実施形態に係る内燃機関１００の排気通路には、排気浄化用触媒である三元触媒１５２が第１コンバータ１５４に収容されて配置されている。該第１コンバータ１５４には三元触媒１５２を加熱するための加熱手段としてのヒータ１９０が設けられている。ヒータ１９０はＥＣＵ１７０からの出力信号により作動する。ヒータ１９０とＥＣＵ１７０の一部とは加熱装置に含まれる。なお、ヒータ１９０は、排気浄化用触媒１５２の周囲に複数個設けられることも可能であり、排気浄化用触媒１５２の周囲を囲むように設けられることも可能であり、また、排気浄化用触媒１５２の中心側に設けられることも可能である。
【００４５】
以下に、図６のフローに基づいて、内燃機関１００の始動時の各種装置の作動を説明する。なお、図６のステップＳ６０１、Ｓ６０３、Ｓ６０９、Ｓ６１３、Ｓ６１５〜Ｓ６２１は、図２のステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０９、Ｓ２１３、Ｓ２１５〜Ｓ２２１にそれぞれ対応するので、これらの説明は省略する。また、図６のステップＳ６０７、Ｓ６１１は、補助触媒６０を排気浄化用触媒１５２に置き換えることで図２のステップＳ２０７、Ｓ２１１にそれぞれ対応するので、これらの詳細な説明は省略する。
【００４６】
内燃機関１００が始動されると、ＣＮＧが用いられると共に（ステップＳ６０３）、排気浄化用触媒１５２の加熱が開始される（ステップＳ６０５）。つまり、ヒータ１９０が作動される。この加熱は、排気浄化用触媒１５２の温度が第１所定活性温度ｆになるように行われる。つまり第１所定活性温度ｆが目標加熱温度とされる。なお、この加熱は可能な限り、急速に行われるとよい。
【００４７】
そして、排気浄化用触媒である三元触媒１５２の温度が第１所定活性温度ｆよりも低い上記所定最低温度ｂ未満か否かが判定される（ステップＳ６０７）。三元触媒１５２の温度が上記所定最低温度ｂ以上のとき（ステップＳ６０７で否定判定）、三元触媒１５２の温度が第１所定活性温度ｆよりも低いまたは同じ上記所定活性温度ｃを超えるまで（ステップＳ６１１で否定判定）、ＣＮＧ供給量は所定最低供給量から徐々に増やされる（ステップＳ６１３）。
【００４８】
そして、三元触媒１５２の温度が上記所定活性温度ｃを超えて（ステップＳ６１１で肯定判定）、ＣＮＧ供給量がストイキ燃焼に対応する量に維持されている状態で（ステップＳ６１５）、燃焼室を区画形成する壁面の温度が液体燃料の露点温度ｄ以上になったとき、気体燃料から液体燃料に燃料が切り換えられる（ステップＳ６１７〜Ｓ６２１）。そして、これに伴い、ヒータ１９０による三元触媒１５２の加熱における目標温度が第１所定活性温度ｆよりも低い第２所定活性温度ｇに切り換えられる（ステップＳ６２３）。こうして内燃機関１０は液体燃料を噴射供給する通常の運転状態に移行する。
【００４９】
このように、気体燃料を燃料として使用しているときには排気浄化用触媒の温度が第１所定活性温度になるように排気浄化用触媒が加熱され、液体燃料を燃料として供給しているときにはその第１所定活性温度よりも低い第２所定活性温度に排気浄化用触媒の温度がなるように排気浄化用触媒は加熱される。これは、ＣＮＧを用いることで生じた排気ガスの浄化に適した触媒の活性温度が、液体燃料を用いることで生じた排気ガスの浄化に適した触媒の活性温度よりも高いからである。したがって、こうすることで、ＣＮＧといった気体燃料を用いて内燃機関を運転しているとき、排気ガスを適切に浄化することができる。また、このように使用燃料にあわせてヒータ１９０への通電量を変えるので、消費電力を低く抑えることができる。
【００５０】
なお、上記実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されず、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  内燃機関
３０  燃料供給装置
４０  ガスインジェクタ
４８  液体インジェクタ
５２  三元触媒（排気浄化用触媒）
６０  バイパス通路
６２  三元触媒（補助触媒）
６８  流路切替弁
【図１】
2011185173.tif 000003
【図２】
2011185173.tif 000004
【図３】
2011185173.tif 000005
【図４】
2011185173.tif 000006
【図５】
2011185173.tif 000007
【図６】
2011185173.tif 000008