(57)【要約】【課題】この発明は、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて供給する内燃機関おいて、安定した気体燃料の供給を実現することを目的とする。【解決手段】この発明は、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて内燃機関へ燃料を供給する内燃機関の制御装置において、気体燃料の気体燃料噴射装置と内燃機関に接続された少なくとも２つの分岐通路とを接続する気体燃料通路と、内燃機関の負荷が高くなるほど気体燃料の噴射タイミングを早くする制御手段を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて内燃機関へ燃料を供給する内燃機関の制御装置において、前記気体燃料の気体燃料噴射装置と前記内燃機関に接続された少なくとも２つの分岐通路とを接続する気体燃料通路と、前記内燃機関の負荷が高くなるほど前記気体燃料の噴射タイミングを早くする制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて内燃機関へ燃料を供給する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関には、液体燃料（例えば、ガソリン、軽油など）を使用する内燃機関や、気体燃料（例えば、圧縮天然ガス：ＣＮＧ、液化石油ガス：ＬＰＧなど）を使用する内燃機関、あるいは、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料との２種類の燃料を切り替えて供給する内燃機関などがある。
運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて供給する内燃機関では、例えば、特許文献１のように、内燃機関に接続された吸気マニホルドの各分岐通路におのおの気体燃料噴射装置と液体燃料噴射装置とを配置することが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７０６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて供給する内燃機関では、通例、液体燃料噴射装置を搭載する内燃機関に気体燃料噴射装置を後付して配置することが多い。この場合、気体燃料噴射装置自体の大きさよっては、液体燃料供給系（液体燃料噴射装置、フューエルレール等）の大きさに対して配置する場所が制限され、内燃機関に近づけて設置するスペースが確保できず、遠ざける等の措置が取られることがある。
しかし、気体燃料噴射装置は、内燃機関に接続された分岐通路内の圧力変動の影響を受けて気体燃料の供給が不安定になり、また、気体燃料噴射装置を内燃機関から遠ざける等の措置を取った場合、気体燃料噴射装置と分岐通路とを接続する燃料配管が長くなって気体燃料の供給遅延を発生することがある。このような圧力変動の影響や気体燃料の供給遅延は、内燃機関の動力性能等を悪化させる原因となり、性能を十分に発揮できない問題があった。
【０００５】
この発明は、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて供給する内燃機関おいて、安定した気体燃料の供給を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて内燃機関へ燃料を供給する内燃機関の制御装置において、気体燃料の気体燃料噴射装置と内燃機関に接続された少なくとも２つの分岐通路とを接続する気体燃料通路と、内燃機関の負荷が高くなるほど気体燃料の噴射タイミングを早くする制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、気体燃料の気体燃料噴射装置と内燃機関に接続された少なくとも２つの分岐通路とを気体燃料通路で接続し、内燃機関の負荷が高くなるほど気体燃料噴射装置による気体燃料の噴射タイミングを早くする。
これにより、この発明は、内燃機関に接続された分岐通路内の圧力変動や、気体燃料噴射装置に気体燃料を供給する燃料配管が長くなることに伴う気体燃料の供給遅延が発生したとしても、噴射タイミングを適切に制御するため、安定した気体燃料の供給を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は内燃機関の制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は気体燃料噴射装置の接続例を示し、（Ａ）は第１〜第４分岐通路に夫々第１〜第４気体燃料噴射装置を接続した例を示す図、（Ｂ）は第１分岐通路及び第２分岐通路に第１気体燃料噴射装置を接続し、第３分岐通路及び第４分岐通路に第２気体燃料噴射装置を接続した例を示す図、（Ｃ）は第１分岐通路及び第３分岐通路に第１気体燃料噴射装置を接続し、第２分岐通路及び第４分岐通路に第２気体燃料噴射装置を接続した例を示す図である。（実施例）
【図３】図３は第１気筒♯１及び第２気筒♯２に気体燃料を噴射する第１気体燃料噴射装置の噴射タイミングと、第３気筒♯３及び第４気筒♯４に気体燃料を噴射する第２気体燃料噴射装置の噴射タイミングとを示す図である。（実施例）
【図４】図４は吸気圧と回転数とにより設定される気体燃料噴射装置の噴射タイミングマップを示す図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、車両に搭載される内燃機関１は、複数の気筒を備えている。この実施例の内燃機関１は、第１気筒♯１〜第４気筒♯４を備え、第１気筒♯１〜第４気筒♯４に連通する夫々第１吸気ポート２−１〜第４吸気ポート２−４及び第１排気ポート３−１〜第４排気ポート３−４を備えている。
内燃機関１は、第１気筒♯１〜第４気筒♯４に吸気を供給する吸気用の分岐通路４として、第１吸気ポート２−１〜第４吸気ポート２−４に第１分岐通路４−１〜第４分岐通路４−４の下流側を接続している。第１分岐通路４−１〜第４分岐通路４−４の上流側には、サージタンク５が接続されている。サージタンク５には、吸気を取り込む吸気通路６の下流側が接続されている。吸気通路６の途中には、第１気筒♯１〜第４気筒♯４に供給する吸気量を調整するスロットル弁７を備えている。
また、内燃機関１は、第１気筒♯１〜第４気筒♯４の排気が排出される排気用の分岐通路８として、第１排気ポート３−１〜第４排気ポート３−４に第１分岐通路８−１〜第４分岐通路８−４の上流側を接続している。第１分岐通路８−１〜第４分岐通路８−４の下流側は、集合して排気通路９に接続されている。排気通路９の途中には、排気を浄化する触媒１０を備えている。
【００１１】
内燃機関１は、吸気用の分岐通路２に液体燃料を噴射する液体燃料噴射装置１１として、第１液体燃料噴射装置１１−１〜第４液体燃料噴射装置１１−４を備えている。第１液体燃料噴射装置１１−１〜第４液体燃料噴射装置１１−４は、吸気用の第１分岐通路２−１〜第４分岐通路２−４に夫々直接配置されている。
第１液体燃料噴射装置１１−１〜第４液体燃料噴射装置１１−４は、液体燃料分配通路１２に接続されている。液体燃料分配通路１２は、液体燃料供給通路１３により液体燃料容器１４に接続されている。第１液体燃料噴射装置１１−１〜第４液体燃料噴射装置１１−４は、第１分岐通路２−１〜第４分岐通路２−４に夫々液体燃料を噴射する。
【００１２】
内燃機関１は、吸気用の分岐通路２に気体燃料を噴射する気体燃料噴射装置１５を備え、気体燃料噴射装置１５と分岐通路２とを接続する気体燃料通路１６を備えている。
通常は、第１気筒♯１〜第４気筒♯４を備えた内燃機関１の場合、図２（Ａ）に示すように、第１〜第４分岐通路２−１〜２−４に夫々第１〜第４気体燃料噴射装置１５−１〜１５−４を第１〜第４気体燃料通路１６−１〜１６−４により接続している。第１〜第４気体燃料噴射装置１５−１〜１５−４は、フューエルレール１７に接続されている。
【００１３】
これに対して、この発明の内燃機関１は、吸気用の分岐通路２に気体燃料を噴射する気体燃料噴射装置１５として、図２（Ｂ）に示すように、２つの第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２を備えている。
そして、内燃機関１は、第１気体燃料噴射装置１５−１と２つの第１分岐通路２−１及び第２分岐通路２−２とを接続する第１気体燃料通路１６−１を備えている。第１気体燃料通路１６−１は、一端側を第１気体燃料噴射装置１５−１に接続し、他端側を分岐して第１分岐通路４−１及び第２分岐通路４−２に夫々接続している。
また、内燃機関１は、第２気体燃料噴射装置１５−２と２つの第３分岐通路２−３及び第４分岐通路２−４とを接続する第２気体燃料通路１６−２を備えている。第２気体燃料通路１６−２は、一端側を第２気体燃料噴射装置１５−２に接続し、他端側を分岐して第３分岐通路４−３及び第４分岐通路４−４に夫々接続している。
第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２は、図１に示すように、フューエルレール１７に接続されている。フューエルレール１７は、気体燃料供給通路１８により気体燃料容器１９に接続されている。第１気体燃料噴射装置１５−１は、第１分岐通路４−１及び第２分岐通路４−２に気体燃料を噴射する。第２気体燃料噴射装置１５−２は、第３分岐通路４−３及び第４分岐通路４−４に気体燃料を噴射する。
【００１４】
第１液体燃料噴射装置１１−１〜第４液体燃料噴射装置１１−４と第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２とは、制御装置２０の制御手段２１に接続されている。制御手段２１には、スロットル弁７のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２２と、吸気通路６の吸気圧を検出する吸気圧センサ２３と、内燃機関１の回転数を検出するためにクランク軸２４のクランク角を検出するクランク角センサ２５とを接続している。
制御手段２１は、各センサ２２、２３、２５から入力する信号により内燃機関１の運転状況を判断し、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて内燃機関１へ燃料を供給するように、第１液体燃料噴射装置１１−１〜第４液体燃料噴射装置１１−４と第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２とを制御する。
例えば、制御手段２１は、内燃機関１の負荷と回転数が共に低い場合、液体燃料を供給するようにし、負荷と回転数が高くなると、気体燃料の供給に切り替えるように、第１液体燃料噴射装置１１−１〜第４液体燃料噴射装置１１−４と第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２とを制御する。
【００１５】
制御手段２１は、内燃機関１に気体燃料を供給している場合に、クランク角センサ２５が検出するクランク角により内燃機関１の吸気、圧縮、膨張、排気の各工程を判断し、図３に示すように、第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２の噴射タイミングを設定する。
図３においては、第１気筒♯１及び第２気筒♯２に気体燃料を噴射する第１気体燃料噴射装置１５−１と、第３気筒♯３及び第４気筒♯４に気体燃料を噴射する第２気体燃料噴射装置１５−２との各噴射タイミングを、排気行程の途中に設定する。なお、第１気体燃料通路１６−１よりも第２気体燃料通路１６−２が長い場合は、第２気体燃料噴射装置１５−２の噴射タイミングを、第１気体燃料噴射装置１５−１よりも早めて排気行程の始めに設定する。
制御手段２１は、吸気圧センサ２３が検出する吸気圧とクランク角センサ２５が検出するクランク角から算出された回転数とにより内燃機関１の負荷を求め、図４に示すように、負荷が高くなるほど第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２による気体燃料の噴射タイミングを早くする。
噴射タイミングは、第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２の配置状況や第１気体燃料通路１６−１及び第２気体燃料通路１６−２の通路長の差異による燃料遅れ等を吸収できるように設定する。例えば、内燃機関１の回転数が高い場合は、バルブ開平の時間が短くなるので、噴射タイミングを早める。また、内燃機関１の負荷が大きい場合は、燃料量が増えることから、噴射タイミングを早める。
【００１６】
内燃機関１の制御装置２０は、第１気体燃料噴射装置１５−１と第１分岐通路４−１及び第２分岐通路４−２とを第１気体燃料通路１６−１で接続し、第２気体燃料噴射装置１５−２と第３分岐通路４−３及び第４分岐通路４−４とを第２気体燃料通路１６−２で接続し、制御手段２１によって、４つの第１〜第４気筒♯１〜♯４に対して、内燃機関１の負荷が高くなるほど第１気体燃料噴射装置１５−１及び第２気体燃料噴射装置１５−２による気体燃料の噴射タイミングを早くする。
このように、制御装置２０は、気体燃料の気体燃料噴射装置１５と内燃機関１に接続された少なくとも２つの分岐通路４とを気体燃料通路１６で接続し、内燃機関１の負荷が高くなるほど気体燃料噴射装置１５による気体燃料の噴射タイミングを早くする。
これにより、制御装置２０は、内燃機関１に接続された分岐通路４内の圧力変動や、気体燃料噴射装置１５と気体燃料通路１６とを接続する燃料配管が長くなること（実施例では、第１気体燃料通路１６−１よりも第２気体燃料通路１６−２が長い場合を例示）に伴う気体燃料の供給遅延が発生したとしても、噴射タイミングを適切に制御するため、安定した気体燃料の供給を実現することができる。
なお、上述実施例においては、第１気体燃料噴射装置１５−１と第１分岐通路４−１及び第２分岐通路４−２とを第１気体燃料通路１６−１で接続し、第２気体燃料噴射装置１５−２と第３分岐通路４−３及び第４分岐通路４−４とを第２気体燃料通路１６−２で接続しているが、これに限定されるものではない。
例えば、図２（Ｃ）に示すように、第１気体燃料噴射装置１５−１と第１分岐通路２−１及び第３分岐通路２−３とを第１気体燃料通路１６−１で接続し、第２気体燃料噴射装置１５−２と第２分岐通路２−２及び第４分岐通路２−４とを第２気体燃料通路１６−２で接続することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、運転状況に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて供給する内燃機関おいて、安定した気体燃料の供給を実現できるものであり、液体燃料と気体燃料とを切り替えて使用する内燃機関だけでなく、気体燃料のみを使用する内燃機関にも応用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  内燃機関
♯１  第１気筒
♯２  第２気筒
♯３  第３気筒
♯４  第４気筒
４−１  第１分岐通路
４−２  第２分岐通路
４−３  第３分岐通路
４−４  第４分岐通路
５  サージタンク５
６  吸気通路
７  スロットル弁
１１−１  第１液体燃料噴射装置
１１−２  第２液体燃料噴射装置
１１−３  第３液体燃料噴射装置
１１−４  第４液体燃料噴射装置
１５−１  第１気体燃料噴射装置
１５−２  第２気体燃料噴射装置
１６−１  第１気体燃料通路
１６−２  第２気体燃料通路
１７  フューエルレール
１８  気体燃料供給通路
１９  気体燃料容器
２０  制御装置
２１  スロットル開度センサ
２２  吸気圧センサ
２３  クランク軸
２４  クランク角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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