(57)【要約】【課題】筒内直接噴射用燃料が少なくなってからの筒内直接噴射用燃料噴射弁へのデポジットの生成及び堆積を抑制すること。【解決手段】ポート噴射用燃料容器４１Ａに貯留された第１燃料Ｆ１を吸気ポート１１ｂに噴射するポート噴射燃料供給手段５１と、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに貯留された第２燃料Ｆ２を燃焼室ＣＣ内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段５２と、を備えた多種燃料内燃機関の燃料供給装置５０において、ポート噴射用燃料容器４１Ａの第１燃料Ｆ１を筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに移送する燃料移送手段５３と、この燃料移送手段５３を筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が少なくなったとき又は当該燃料残量が無くなったときに作動させる燃料移送制御手段（電子制御装置１）と、を設けること。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポート噴射用燃料容器に貯留された燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射燃料供給手段と、筒内直接噴射用燃料容器に貯留された燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段と、を備えた多種燃料内燃機関の燃料供給装置において、
前記ポート噴射用燃料容器の燃料を前記筒内直接噴射用燃料容器に移送する燃料移送手段と、該燃料移送手段を前記筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったとき又は当該燃料残量が無くなったときに作動させる燃料移送制御手段と、を設けたことを特徴とする多種燃料内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
ポート噴射用燃料容器に貯留された燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射燃料供給手段と、筒内直接噴射用燃料容器に貯留された燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段と、を備えた多種燃料内燃機関の燃料供給装置において、
前記筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったときに筒内直接噴射の噴射頻度を減少させる筒内直接噴射頻度制御手段を設けたことを特徴とする多種燃料内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記筒内直接噴射頻度制御手段は、筒内直接噴射の噴射頻度がポート噴射の噴射頻度よりも少なくなるように構成したことを特徴とする請求項２記載の多種燃料内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
ポート噴射用燃料容器に貯留された燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射燃料供給手段と、筒内直接噴射用燃料容器に貯留された燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段と、を備えた多種燃料内燃機関の燃料供給装置において、
前記ポート噴射用燃料容器に燃料が残っていても前記筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったとき又は当該燃料残量が無くなったときには全ての燃料供給手段からの燃料噴射を停止させて機関停止指示を行う機関停止制御手段を設けたことを特徴とする多種燃料内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個別の燃料容器から供給された夫々に性状の異なる燃料を噴射させるポート噴射用燃料噴射弁と筒内直接噴射用燃料噴射弁とが少なくとも配備された多種燃料内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、性状の異なる複数種類の燃料毎に燃料容器が用意され、その複数種類の燃料の内の少なくとも１種類を用いて運転される所謂多種燃料内燃機関において、その内のある燃料を吸気ポートに噴射し、これとは別の燃料を燃焼室内に直接噴射する多種燃料内燃機関の燃料供給装置が知られている。例えば、下記の特許文献１には、第１燃料容器の第１燃料がポート噴射され、第２燃料容器の第２燃料が筒内直接噴射されるように構成した多種燃料内燃機関の燃料供給装置について開示されている。
【０００３】
尚、下記の特許文献２には、一方の燃料容器内の燃料が少なくなったときにこの残量の少ない燃料容器内の燃料を別の燃料容器へと移す技術について開示されている。また、下記の特許文献３には、一方の燃料容器内の燃料が少なくなったときにこの残量の少ない燃料容器内の燃料の噴射量の割合を小さくする技術について開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０８４２３号公報
【特許文献２】特開平５−３０２５５０号公報
【特許文献３】特開２００５−７６５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に開示された燃料供給装置においては、必ずしもポート噴射と筒内直接噴射の夫々の噴射割合が均等になるとは限らず、また、そもそも夫々の燃料容器の容量が均一であるとは限らないので、何れか一方の燃料容器の燃料残量が他方に対して大幅に少なくなってしまう可能性がある。これが為、この従来の燃料供給装置においては、第２燃料容器の第２燃料を消費し尽くしてしまい、その後はポート噴射だけでの運転が強いられる場合がある。そして、このような場合には、筒内直接噴射用燃料噴射弁の先端が冷却されることなく高温の燃焼ガスに曝され続けるので、その先端部分に残留している燃料からデポジットが生成され、これが堆積して噴口等を塞いでしまう虞がある。従って、後に第２燃料容器へと第２燃料が補給されたとしても、筒内直接噴射用燃料噴射弁の噴射機能を十分に発揮することができなくなり、また、噴口がデポジットで閉塞されている場合には燃料の噴射すらできなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、個別の燃料容器から供給された燃料を各々に噴射させるポート噴射用燃料噴射弁と筒内直接噴射用燃料噴射弁とが少なくとも配備された多種燃料内燃機関において、筒内直接噴射用燃料が少なくなってからの筒内直接噴射用燃料噴射弁へのデポジットの生成及び堆積を抑制することが可能な多種燃料内燃機関の燃料供給装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、ポート噴射用燃料容器に貯留された燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射燃料供給手段と、筒内直接噴射用燃料容器に貯留された燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段と、を備えた多種燃料内燃機関の燃料供給装置において、そのポート噴射用燃料容器の燃料を筒内直接噴射用燃料容器に移送する燃料移送手段と、この燃料移送手段を筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったとき又は当該燃料残量が無くなったときに作動させる燃料移送制御手段と、を設けている。
【０００８】
この請求項１記載の多種燃料内燃機関の燃料供給装置においては、筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったとき又は当該燃料残量が無くなったときに、その筒内直接噴射用燃料容器へとポート噴射用燃料容器の燃料が移送される。従って、この燃料供給装置においては、これまでと同様に筒内直接噴射用燃料噴射弁からの燃料噴射を必要とされるときに実行できるようになり、その筒内直接噴射用燃料噴射弁の先端が噴射燃料によって冷却され、この先端部分の過熱が抑制される。
【０００９】
また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、ポート噴射用燃料容器に貯留された燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射燃料供給手段と、筒内直接噴射用燃料容器に貯留された燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段と、を備えた多種燃料内燃機関の燃料供給装置において、その筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったときに筒内直接噴射の噴射頻度を減少させる筒内直接噴射頻度制御手段を設けている。
【００１０】
この請求項２記載の多種燃料内燃機関の燃料供給装置においては、筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったときに、その後の筒内直接噴射用燃料容器の燃料消費量を抑えることができるようになる。従って、この燃料供給装置においては、噴射間隔は長くなるが長きに渡り筒内直接噴射用燃料噴射弁から燃料噴射できるので、その筒内直接噴射用燃料噴射弁の先端の過熱が抑制される。
【００１１】
ここで、その筒内直接噴射頻度制御手段は、請求項３記載の発明の如く、筒内直接噴射の噴射頻度がポート噴射の噴射頻度よりも少なくなるように構成することが好ましい。
【００１２】
これにより、この請求項３記載の多種燃料内燃機関においては、より多く筒内直接噴射用燃料容器の燃料消費量が抑制されるので、更に長い間筒内直接噴射用燃料噴射弁の先端の過熱を抑えることができる。
【００１３】
また、上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、ポート噴射用燃料容器に貯留された燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射燃料供給手段と、筒内直接噴射用燃料容器に貯留された燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段と、を備えた多種燃料内燃機関の燃料供給装置において、そのポート噴射用燃料容器に燃料が残っていても筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったとき又は当該燃料残量が無くなったときには全ての燃料供給手段からの燃料噴射を停止させて機関停止指示を行う機関停止制御手段を設けている。
【００１４】
この請求項４記載の多種燃料内燃機関の燃料供給装置においては、筒内直接噴射用燃料容器の燃料残量が少なくなったとき又は当該燃料残量が無くなったときに、ポート噴射も筒内直接噴射燃料も行われずに機関停止されるので、筒内直接噴射用燃料噴射弁の先端が高温の燃焼ガスに曝されなくなり、その先端部分の過熱が抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置は、筒内直接噴射用燃料噴射弁の先端部分の過熱が抑制されるので、その先端部分へのデポジットの生成及び堆積を抑えることができる。従って、この燃料供給装置によれば、噴口の詰まり等による筒内直接噴射用燃料噴射弁の噴射機能の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。以下においては、適用対象たる多種燃料内燃機関の一例を説明しつつ本実施例１の燃料供給装置について詳述する。
【００１８】
ここで例示する多種燃料内燃機関は、個別の燃料容器から供給された夫々に性状の異なる燃料を噴射させるポート噴射用燃料噴射弁と筒内直接噴射用燃料噴射弁とが少なくとも配備され、且つ、その燃料の内の少なくとも１種類を燃焼室に導いて運転される内燃機関であって、図１に示す如く構成され、その図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ）１によって燃焼制御等の各種制御動作が実行される。その電子制御装置１は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。尚、その図１においては１気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の多種燃料内燃機関にも適用可能である。本実施例１においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。
【００１９】
この多種燃料内燃機関には、燃焼室ＣＣを形成するシリンダヘッド１１，シリンダブロック１２及びピストン１３が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２は図１に示すヘッドガスケット１４を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとの空間内にピストン１３が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室ＣＣは、そのシリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１３の頂面１３ａとで囲まれた空間によって構成される。
【００２０】
本実施例１の多種燃料内燃機関は、機関回転数や機関負荷等の運転条件及び運転モードに従って空気と燃料を燃焼室ＣＣに送り込み、その運転条件等に応じた燃焼制御を実行する。その空気については、図１に示す吸気通路２１とシリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂを介して外部から吸入される。一方、その燃料については、図１に示す燃料供給装置５０を用いて供給される。
【００２１】
先ず、空気の供給経路について説明する。本実施例１の吸気通路２１上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ２２と、外部からの吸入空気量を検出するエアフロメータ２３と、が設けられている。この多種燃料内燃機関においては、そのエアフロメータ２３の検出信号が電子制御装置１へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置１が吸入空気量や機関負荷等を算出する。
【００２２】
また、その吸気通路２１上におけるエアフロメータ２３よりも下流側には、燃焼室ＣＣ内への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２４と、このスロットルバルブ２４を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ２５と、が設けられている。本実施例１の電子制御装置１は、そのスロットルバルブアクチュエータ２５を運転条件及び運転モードに従って駆動制御し、その運転条件等に応じた弁開度（換言すれば、吸入空気量）となるようにスロットルバルブ２４の開弁角度を調節させる。例えば、そのスロットルバルブ２４は、運転条件や運転モードに応じた空燃比を成す為に必要な吸入空気量の空気が燃焼室ＣＣに吸入されるよう調節される。この多種燃料内燃機関においては、そのスロットルバルブ２４の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置１に送信するスロットル開度センサ２６が設けられている。
【００２３】
更に、吸気ポート１１ｂはその一端が燃焼室ＣＣに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ３１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ３１が配備される。従って、この多種燃料内燃機関においては、その吸気バルブ３１を開弁させることによって吸気ポート１１ｂから燃焼室ＣＣ内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ３１を閉弁させることによって燃焼室ＣＣ内への空気の流入が遮断される。
【００２４】
ここで、その吸気バルブ３１としては、例えば、図示しない吸気側カムシャフトの回転と弾性部材（弦巻バネ）の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気バルブ３１においては、その吸気側カムシャフトとクランクシャフト１５の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってその吸気側カムシャフトをクランクシャフト１５の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。本実施例１の多種燃料内燃機関においては、このようなクランクシャフト１５の回転に同期して開閉駆動される吸気バルブ３１を適用する。
【００２５】
但し、この多種燃料内燃機関は、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を変更可能な所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備してもよく、これにより、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を運転条件及び運転モードに応じた好適なものへと可変させることができるようになる。更にまた、この多種燃料内燃機関においては、かかる可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気バルブ３１を開閉駆動させる所謂電磁駆動弁を利用してもよい。
【００２６】
次に、本実施例１の燃料供給装置５０について説明する。
【００２７】
この燃料供給装置５０は、複数の燃料容器毎に用意されている個別の燃料供給手段から夫々の燃料容器の燃料を燃焼室ＣＣに導くものである。本実施例１においては、ポート噴射用燃料容器４１Ａに貯留された第１燃料Ｆ１を吸気ポート１１ｂ内に噴射するポート噴射燃料供給手段５１と、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに貯留された第２燃料Ｆ２を燃焼室ＣＣ内に直接噴射する筒内直接噴射燃料供給手段５２と、が用意されている。そのポート噴射用燃料容器４１Ａと筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂには、各々に性状の異なるポート噴射用燃料と筒内直接噴射用燃料が補給される。
【００２８】
先ず、ポート噴射燃料供給手段５１について詳述する。このポート噴射燃料供給手段５１は、ポート噴射用燃料容器４１Ａ内の第１燃料Ｆ１を吸い上げて第１燃料通路５１ａに送出する第１フィードポンプ５１ｂと、その第１燃料通路５１ａの第１燃料Ｆ１を夫々の気筒に分配するポート噴射用デリバリ通路５１ｅと、このポート噴射用デリバリ通路５１ｅから供給された第１燃料Ｆ１を各気筒の吸気ポート１１ｂ内に噴射する気筒毎のポート噴射用燃料噴射弁５１ｆと、を備えて構成される。
【００２９】
このポート噴射燃料供給手段５１においては、その第１フィードポンプ５１ｂ及びポート噴射用燃料噴射弁５１ｆを電子制御装置１の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、所望の燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で第１燃料Ｆ１が吸気ポート１１ｂ内に噴射されるように構成する。例えば、その燃料噴射制御手段には、ポート噴射運転モード時の運転条件（機関回転数及び機関負荷）に応じて設定された燃料噴射条件でポート噴射用燃料噴射弁５１ｆに燃料噴射を実行させる。
【００３０】
ここで、このポート噴射燃料供給手段５１を経て噴射された第１燃料Ｆ１は、吸気ポート１１ｂ内の空気と混ざり合いながら燃焼室ＣＣに供給されて均質な予混合気を形成する。そして、この多種燃料内燃機関においては、その燃焼室ＣＣ内の均質な予混合気に火花点火にて火種を与え、その火種を中心にして火炎を伝播させながら燃焼を進行させる。これが為、この多種燃料内燃機関においては、ポート噴射運転モード時の燃焼モードとして予混合火花点火火炎伝播燃焼モードが用意され、その予混合気に対して電子制御装置１の指示に従い火花点火させる図１に示す点火プラグ６１が配設される。その予混合火花点火火炎伝播燃焼モードに適した燃料としては、ガソリン燃料やアルコール燃料等が考えられる。
【００３１】
一方、筒内直接噴射燃料供給手段５２は、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂ内の第２燃料Ｆ２を吸い上げて第２燃料通路５２ａに送出する第２フィードポンプ５２ｂと、その第２燃料通路５２ａの第２燃料Ｆ２を加圧して高圧燃料通路５２ｃに圧送する高圧燃料ポンプ５２ｄと、その高圧燃料通路５２ｃの第２燃料Ｆ２を夫々の気筒に分配する筒内直接噴射用デリバリ通路５２ｅと、この筒内直接噴射用デリバリ通路５２ｅから供給された第２燃料Ｆ２を燃焼室ＣＣ内に噴射する各気筒の筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆと、を備えて構成される。
【００３２】
この筒内直接噴射燃料供給手段５２においては、その第２フィードポンプ５２ｂ，高圧燃料ポンプ５２ｄ及び筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆを電子制御装置１の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、所望の燃料噴射条件で第２燃料Ｆ２が燃焼室ＣＣ内に噴射されるように構成する。例えば、その燃料噴射制御手段には、第２燃料Ｆ２を高圧燃料ポンプ５２ｄで圧送して筒内直接噴射用デリバリ通路５２ｅ内に高圧状態で貯留させ、筒内直接噴射運転モード時の運転条件（機関回転数及び機関負荷）に応じて設定された燃料噴射条件で筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆに燃料噴射を実行させる。
【００３３】
この多種燃料内燃機関においては、筒内直接噴射運転モード時に、その燃料噴射によって点火プラグ６１の周囲に濃度の高い予混合気を形成させると共にその周囲に希薄予混合気を形成させ、その濃い予混合気に対し点火プラグ６１で点火して成層燃焼を実行させる。これが為、この多種燃料内燃機関においては、筒内直接噴射運転モード時の燃焼モードとしても予混合火花点火火炎伝播燃焼モードが用意されている。この場合の予混合火花点火火炎伝播燃焼モードに適した燃料としても、上記と同様にガソリン燃料やアルコール燃料等が考えられる。
【００３４】
ここで、筒内直接噴射運転モードにおいては、燃焼室ＣＣ内の温度や圧力の過剰な上昇に伴ってノッキングを発生させてしまう虞がある。一方、このノッキングは、より蒸発性（蒸発潜熱）の高い燃料を使用することで回避できるようになる。そこで、本実施例１においては、ポート噴射運転モードで予混合火花点火火炎伝播燃焼させる際にガソリン燃料を使用し、筒内直接噴射運転モードで予混合火花点火火炎伝播燃焼させる際にはガソリン燃料よりも蒸発性の高いアルコール燃料を使用する。従って、ここでは、ポート噴射用燃料容器４１Ａにポート噴射用燃料としてのガソリン燃料が補給され、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに筒内直接噴射用燃料としてのアルコール燃料が補給されるようにする。
【００３５】
この多種燃料内燃機関においては、何れの運転モードであるかに拘わらず燃焼後の筒内ガスが燃焼室ＣＣから図１に示す排気ポート１１ｃへと排出される。ここで、この排気ポート１１ｃには、燃焼室ＣＣとの間の開口を開閉させる排気バルブ７１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ７１が配備される。従って、この多種燃料内燃機関においては、その排気バルブ７１を開弁させることによって燃焼室ＣＣ内から排気ポート１１ｃに燃焼後の筒内ガスが排出され、その排気バルブ７１を閉弁させることによって筒内ガスの排気ポート１１ｃへの排出が遮断される。
【００３６】
ここで、その排気バルブ７１としては、上述した吸気バルブ３１と同様に、動力伝達機構を介在させたもの、所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備したものや所謂電磁駆動弁を適用することができる。
【００３７】
ところで、何れの運転モードが選択されるかについては、この多種燃料内燃機関の運転条件（機関回転数及び機関負荷）や機関性能（出力性能、燃費性能やエミッション性能等）に応じて決められる。これが為、例えば、夫々の運転モードが同等の割合で選択されることは少なく、また、一方の運転モードが他方に対して多用される場合もあるので、ポート噴射用燃料容器４１Ａ内の第１燃料Ｆ１と筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂ内の第２燃料Ｆ２が均等に消費されるとは限らず、何れかの燃料容器の燃料残量が先に少なくなってしまう。そして、この多種燃料内燃機関においては、遅くとも何れかの燃料容器から燃料が無くなったときに、その燃料が補充されるまで他方の燃料容器の燃料を用いた運転モードを選択しなければならなくなる。従って、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が先に少なくなった場合には、運転条件等に拘わらず何れポート噴射運転モードのみでの運転を強いられることになる。
【００３８】
しかしながら、この多種燃料内燃機関においてポート噴射運転モードのみでの運転が長期に渡って継続された場合には、常に筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端が噴射による自己冷却作用を得ることなく高温の燃焼ガスに曝されるので、その先端に残存している燃料中の揮発成分が蒸発し、噴口やサックにカーボン等のデポジットを堆積させてしまう。
【００３９】
そこで、本実施例１にあっては、ポート噴射用燃料容器４１Ａと筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの夫々の燃料残量を監視し、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が先に少なくなった場合に、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂにポート噴射用燃料容器４１Ａの第１燃料Ｆ１（ポート噴射用燃料）を移送して筒内直接噴射運転モードの運転間隔が長期化しないようにする。
【００４０】
ここでは、ポート噴射用燃料容器４１Ａと筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに各々燃料残量測定手段（残量センサや残量計）４２Ａ，４２Ｂを配設する。その燃料残量測定手段４２Ａ，４２Ｂの測定信号は、電子制御装置１に送られてポート噴射用燃料容器４１Ａと筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの夫々の燃料残量の検出に利用される。
【００４１】
また、本実施例１の燃料供給装置５０には、ポート噴射用燃料容器４１Ａから筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへの燃料の移送を行う燃料移送手段５３を配備する。この燃料移送手段５３は、ポート噴射用燃料容器４１Ａ内の第１燃料Ｆ１を筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに導く燃料移送通路５３ａと、ポート噴射用燃料容器４１Ａ内の第１燃料Ｆ１を吸い上げて筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに送出する燃料ポンプ５３ｂと、ポート噴射用燃料容器４１Ａから筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへの第１燃料Ｆ１の流量を計測する流量計５３ｃと、で構成する。その流量計５３ｃの計測値は、電子制御装置１に送られる。
【００４２】
ここで、本実施例１の電子制御装置１には、この燃料移送手段５３の燃料ポンプ５３ｂを駆動制御する燃料移送制御手段が設けられている。この燃料移送制御手段は、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が所定の閾値よりも少なくなったときに燃料移送手段５３を作動させるよう構成する。その閾値としては、例えば、筒内直接噴射運転モードの運転を少なくとも数サイクル行うことができるだけの筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量（殆ど０に近い値）を設定してもよい。この場合、燃料移送制御手段は、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに燃料が残っている状態で燃料移送手段５３を作動させる。
【００４３】
また、この燃料移送制御手段には、ポート噴射用燃料容器４１Ａから筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへの第１燃料Ｆ１の移送量の算出機能が設けられている。例えば、ポート噴射用燃料容器４１Ａ内の第１燃料Ｆ１が大量に残っていれば筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへ多くの第１燃料Ｆ１を移送しても問題無いが、これと同じ量の第１燃料Ｆ１をポート噴射用燃料容器４１Ａ内の第１燃料Ｆ１の残量が少ないときに移送した場合、ポート噴射運転モードでの運転を困難にしてしまう虞があり好ましくない。そこで、本実施例１の燃料移送制御手段には、ポート噴射用燃料容器４１Ａの燃料残量が少ないほど筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへの第１燃料Ｆ１の移送量を減少させる。その移送量は、ポート噴射用燃料容器４１Ａの燃料残量に対応させたマップデータや演算式を利用して求めさせる。
【００４４】
以下に、本実施例１における燃料供給装置５０の動作の一例を図２のフローチャートに基づき説明する。
【００４５】
先ず、本実施例１の電子制御装置１は、燃料残量測定手段４２Ａ，４２Ｂからの測定信号を検出し、ポート噴射用燃料容器４１Ａと筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの夫々の燃料残量を計測する（ステップＳＴ１）。
【００４６】
続いて、この電子制御装置１は、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が所定の閾値以上であるか否かを判断し（ステップＳＴ２）、閾値以上であれば現状での燃料移送は不要と判断して上記ステップＳＴ１に戻る。
【００４７】
一方、この電子制御装置１の燃料移送制御手段は、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が所定の閾値よりも小さい（即ち、その燃料残量が少なくなっている）場合、ポート噴射用燃料容器４１Ａの燃料残量に応じて当該ポート噴射用燃料容器４１Ａからの第１燃料Ｆ１の移送量を算出し（ステップＳＴ３）、燃料移送手段５３の燃料ポンプ５３ｂを駆動させてポート噴射用燃料容器４１Ａから筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへと第１燃料Ｆ１を移送させる（ステップＳＴ４）。その際、この燃料移送制御手段は、流量計５３ｃの計測値を観ながら第１燃料Ｆ１の合計流量が上記ステップＳＴ３で求めた移送量になるまで燃料ポンプ５３ｂの駆動を継続させる。
【００４８】
これにより、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が増加するので、筒内直接噴射運転モードの運転間隔を強制的に拡げる必要が無くなり、また、筒内直接噴射運転モードの運転を停止させずともよくなる。即ち、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆにおいては、その噴射間隔を長期化させる又は燃料噴射を停止させる必要が無くなり、これまでと同様の燃料噴射を必要とされるときに実行することができるようになる。
【００４９】
このように本実施例１の燃料供給装置５０においては、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの噴射間隔の長期化又は噴射停止を回避することができるので、その筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端が噴射燃料によって効果的に冷却される。従って、この燃料供給装置５０によれば、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端の過熱が抑えられるので、その先端部分へのデポジットの生成及び堆積が抑制され、噴口の詰まり等による筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの噴射機能の低下を防ぐことができる。
【００５０】
ところで、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆにおいては、燃料噴射ができなくなったからといって即座にデポジットが堆積されるわけではない。これが為、上述した燃料移送手段５３は、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂ内の燃料が無くなってから作動させても遅くはない。そこで、燃料移送制御手段が筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量との比較に用いる閾値を「０」に設定し、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料が無くなった時点で燃料移送手段５３を作動させてもよい。そのように閾値を設定した場合には、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆから僅かな期間だけ燃料噴射できなくなることもあるが、然程時間を空けることなくポート噴射用燃料容器４１Ａから筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに第１燃料Ｆ１が移送されるので、然して間を空けずに筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆからの燃料噴射を再開させることができる。従って、この場合の燃料供給装置５０においては、その噴射燃料の冷却効果によって筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端部分へのデポジットの生成及び堆積を抑制し、上記と同様に筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの噴射機能の低下を防ぐことができる。尚、この場合、上述した図２のステップＳＴ２における不等号「≧」は「＞」に置き換える。
【実施例２】
【００５１】
次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置の実施例２を図１及び図３に基づいて説明する。
【００５２】
前述した実施例１においてはポート噴射用燃料が筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに移送されるので、その後の筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂ内には、性状の異なるポート噴射用燃料と筒内直接噴射用燃料の混合燃料が貯留されている。これが為、その実施例１の多種燃料内燃機関においては、厳密に言えば、その混合燃料の着火性等の燃料特性に合わせて燃焼制御を行わなければエミッション性能や出力性能等を悪化させてしまう虞がある。
【００５３】
そこで、本実施例２は、前述した実施例１の燃料供給装置５０において筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が少なくなったときのポート噴射用燃料の移送を極力減らしつつ、筒内直接噴射運転モードの運転をより長期に渡り実行できるようにする。本実施例２においては、これを燃料供給装置５０に対しての制御動作を変更することによって実現させる。従って、ここでは、実施例１と同様に構成された燃料供給装置５０を用い、これについての電子制御装置１の制御機能を変更する。尚、ここでは、この燃料供給装置５０の適用対象たる多種燃料内燃機関についても前述した実施例１の多種燃料内燃機関と同様の構成のものを例示する。
【００５４】
ここで、この燃料供給装置５０は、筒内直接噴射の噴射量や噴射頻度を減少させることによって筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量を抑えることができるので、これにより筒内直接噴射運転モードの運転時間を延長することができる。しかしながら、筒内直接噴射の噴射量の減少は、出力低下等を引き起こす可能性があるので好ましくない。これが為、本実施例２においては、筒内直接噴射の噴射頻度の変更を行う筒内直接噴射頻度制御手段を電子制御装置１に用意し、筒内直接噴射の噴射頻度を減少させて筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量の抑制を図る。
【００５５】
例えば、その筒内直接噴射の噴射頻度については、通常（即ち、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂ内に筒内直接噴射運転モードの運転を行うのに十分な量の第２燃料Ｆ２が貯留されているとき）のものとして設定された基準の頻度（基準値）を用意しておく。そして、本実施例２においては、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量の抑制が必要とされるときに、その基準値よりも減少させる。ここでは、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量に応じて減少度合いを決定する。例えば、少ない中でも筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が多めにあるときには、基準値に対して少しだけ減少させる。一方、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が大変少ないときには、ポート噴射の噴射頻度よりも少なくなるように筒内直接噴射の噴射頻度を大きく減少させる。これにより、より多く筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量が抑制されるので、筒内直接噴射運転モードの運転時間をできる限り延ばすことができるようになり、更に長い間筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端の過熱を抑えることができる。
【００５６】
以下に、本実施例２における燃料供給装置５０の具体的な動作について図３のフローチャートに基づき説明する。
【００５７】
先ず、本実施例２の電子制御装置１は、実施例１と同様にしてポート噴射用燃料容器４１Ａと筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの夫々の燃料残量を計測する（ステップＳＴ１１）。
【００５８】
続いて、この電子制御装置１は、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が第１閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。その第１閾値とは、筒内直接噴射の噴射頻度が通常のものとして設定された基準値でよいのか、それとも減少させるべきであるのかについて判断する為の値であり、例えば、筒内直接噴射運転モードの運転を継続させるに十分な筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量を設定することができる。
【００５９】
そして、この電子制御装置１は、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が第１閾値よりも少なくなっている場合、その燃料残量が第２閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１３）。その第２閾値とは、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が非常に少ないときの筒内直接噴射の噴射頻度の減少は然程効果を示さないことを鑑みて、その燃料残量が非常に少なくなっているのか否かを判断する為の第１閾値よりも小さな値であり、例えば、前述した実施例１の閾値と同等の値（殆ど０に近い値）を設定することができる。
【００６０】
ここで、この電子制御装置１の筒内直接噴射頻度制御手段は、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が第２閾値以上のときに、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量を抑制すべく筒内直接噴射の噴射頻度を基準値よりも減少させる（ステップＳＴ１４）。これにより、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量が抑えられ、筒内直接噴射運転モードの運転時間を延長することができる。従って、この燃料供給装置５０においても、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端が噴射燃料によって効果的に冷却されて過熱を抑えることができるので、その先端部分へのデポジットの生成及び堆積が抑制され、噴口の詰まり等による筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの噴射機能の低下を防ぐことができる。
【００６１】
一方、上記ステップＳＴ１３にて筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が第２閾値よりも少なくなっていると判断された場合、この電子制御装置１の燃料移送制御手段は、実施例１と同様にして、ポート噴射用燃料容器４１Ａからの第１燃料Ｆ１の移送量を算出し（ステップＳＴ１５）、燃料移送手段５３を駆動制御してポート噴射用燃料容器４１Ａから筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへと第１燃料（ポート噴射用燃料）Ｆ１を移送させる（ステップＳＴ１６）。
【００６２】
これにより、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が増加するので、筒内直接噴射運転モードの運転間隔を強制的に拡げる必要がなくなり、また、筒内直接噴射運転モードの運転を停止させずともよくなるので、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端部分へのデポジットの生成及び堆積を抑制することができる。従って、この場合の筒内直接噴射の噴射頻度は、基準値を設定することもできれば、その基準値に対して減少させることもできる。ここでは、筒内直接噴射の噴射頻度を基準値に設定する（ステップＳＴ１７）ものとして例示するが、移送後の筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量に応じて筒内直接噴射の噴射頻度を決定してもよい。例えば、第１燃料Ｆ１の移送後に上記ステップＳＴ１２へと戻り、移送後の筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量と上述した第１閾値との比較に応じて決定してもよい。これが為、筒内直接噴射の噴射頻度は、そのステップＳＴ１２にて否定判定が為されたときには基準値に対して減少させ、肯定判定が為されたときには基準値を設定する。
【００６３】
このように本実施例２の燃料供給装置５０においては、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が少なくなってきた場合、筒内直接噴射の噴射頻度を減少させて筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量を抑えているので、噴射間隔は長くなるが長きに渡り筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆから燃料噴射させることができる。これが為、この燃料供給装置５０においては、筒内直接噴射の噴射頻度の減少によって筒内直接噴射運転モードの運転の長期化が図れるので、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端部分へのデポジットの生成及び堆積を抑制することができ、その筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの噴射機能の低下を防ぐことができる。
【００６４】
また、この燃料供給装置５０においては、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂへとポート噴射用燃料を移送する前に、筒内直接噴射の噴射頻度を減少させて筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料消費量を抑えているので、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量の低下速度が遅くなり、ポート噴射用燃料の移送が必要とされる燃料残量に達するまでの時間を延長することができる。これが為、この燃料供給装置５０においては、筒内直接噴射運転モードの運転の長期化が図れるだけでなく、可能な限り長きに渡り純度の高い第２燃料Ｆ２を用いて当該第２燃料Ｆ２に適した燃焼制御を実行させることができる。従って、この燃料供給装置５０によれば、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの先端部分へのデポジットの生成及び堆積の抑制による噴射機能低下の防止だけでなく、純度の高い第２燃料Ｆ２を用いてエミッション性能や出力性能等に最適な燃焼を行わせることができる。
【００６５】
ところで、本実施例２においても、実施例１で説明したように筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料が無くなった時点で燃料移送手段５３を作動させてもよく、このようにしても上記と同様の効果を奏することができる。この場合には、第２閾値を「０」に設定し、上述した図３のステップＳＴ１３における不等号「≧」を「＞」に置き換える。
【００６６】
ここで、上述した実施例１，２においてはポート噴射用燃料Ｆ１としてガソリン燃料を使用する一方、筒内直接噴射用燃料Ｆ２としてアルコール燃料を使用する場合について例示したが、ポート噴射用燃料Ｆ１と筒内直接噴射用燃料Ｆ２は、必ずしもその組み合わせに限定するものではない。例えば、上述した多種燃料内燃機関の燃焼モードとして圧縮自着火拡散燃焼モードが用意されている場合には、筒内直接噴射運転モードにおいて軽油等の着火性の高い燃料を使用することが好ましく、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに筒内直接噴射用燃料Ｆ２としての高着火性の燃料を補給させればよい。その圧縮自着火拡散燃焼モードとは、圧縮行程の燃焼室ＣＣ内で形成された高温の圧縮空気の中に高圧の燃料を噴射することによって燃料の一部を自己着火させ、その燃料と空気を拡散混合させながら燃焼を進行させる燃焼形態のことをいう。一方、この場合のポート噴射用燃料容器４１Ａにはポート噴射用燃料Ｆ１としてガソリン燃料やアルコール燃料を補給してもよいが、これらの蒸発性に優れる燃料は、着火性が低く圧縮空気中で自己着火し難いので、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂに移送して筒内直接噴射させても十分に拡散燃焼されない可能性が高い。これが為、この場合のポート噴射用燃料Ｆ１としては、例えば、蒸発性と着火性の双方に優れているジメチルエーテルを適用することが好ましい。
【実施例３】
【００６７】
次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置の実施例３を図４及び図５に基づいて説明する。
【００６８】
本実施例３は、前述した実施例２とは異なり、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が少なくなったときに、ポート噴射用燃料容器４１Ａから第１燃料（ポート噴射用燃料）Ｆ１を移送させずとも筒内直接噴射運転モードの運転をより長期に渡り実行できるようにしたものである。具体的に、この本実施例３においては、ある条件下では実施例２と同様に筒内直接噴射の噴射頻度を減少させる一方、また別の条件下ではポート噴射用燃料の移送を行わずに機関停止させる。
【００６９】
そこで、本実施例３においては、図４に示す如く、前述した実施例２の燃料供給装置５０から燃料移送手段５３を省いたものを本実施例３の燃料供給装置１５０として構成する。また、本実施例３の電子制御装置１には、実施例２と同様の筒内直接噴射頻度制御手段を用意すると共に、燃料噴射や点火等の停止によって機関停止させる機関停止制御手段についても用意する。
【００７０】
以下に、本実施例３における燃料供給装置１５０の具体的な動作について図５のフローチャートに基づき説明する。尚、その動作については、その多くが前述した実施例２と共通しているので、夫々の相違点を中心に説明する。従って、その共通部分の説明については、概ね省略する。
【００７１】
本実施例３の電子制御装置１は、ステップＳＴ１３にて筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が第２閾値以上あると判断された場合、ステップＳＴ１４に進んで筒内直接噴射頻度制御手段によって筒内直接噴射の噴射頻度を基準値よりも減少させるが、その一方で、そのステップＳＴ１３にて筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が第２閾値よりも少ないと判断された場合、機関停止制御手段に処理を渡す。ここでは、実施例２と同じ値の第２閾値を使用する。
【００７２】
そして、その機関停止制御手段は、本実施例３の燃料供給装置１５０に対してポート噴射及び筒内直接噴射の停止を指示すると共に（ステップＳＴ２５）、点火プラグ６１による点火の停止指示等を行う。その際、この機関停止制御手段は、ポート噴射燃料供給手段５１における第１フィードポンプ５１ｂとポート噴射用燃料噴射弁５１ｆの駆動を停止させると共に、筒内直接噴射燃料供給手段５２における第２フィードポンプ５２ｂと高圧燃料ポンプ５２ｄと筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの駆動を停止させる。
【００７３】
このように本実施例３においては、ポート噴射用燃料容器４１Ａ内に第１燃料（ポート噴射用燃料）Ｆ１が残存しているか否かに拘わらず、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料残量が所定の量まで少なくなったときに機関停止させる。これが為、筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆは、その先端が高温の燃焼ガスに曝されなくなるので、その先端部分の過熱が抑制され、この先端部分へのデポジットの生成及び堆積を抑えることができる。従って、この本実施例３の燃料供給装置１５０においては、筒内直接噴射の噴射頻度の減少によって筒内直接噴射運転モードの運転の長期化が図れ、且つ、機関停止に伴うデポジットの生成及び堆積の抑制によって筒内直接噴射用燃料噴射弁５２ｆの噴射機能の低下を防ぐことができる。更に、この燃料供給装置１５０によれば、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂ内に異種燃料が混入されず、その筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂ内の第２燃料（筒内直接噴射用燃料）Ｆ２の純度が保たれるので、これを用いてエミッション性能や出力性能等に最適な燃焼を行わせることができる。
【００７４】
ところで、本実施例３においては、筒内直接噴射用燃料容器４１Ｂの燃料が無くなった時点で機関停止させるように機関停止制御手段を構成してもよく、このようにしても上記と同様の効果を奏することができる。この場合には、第２閾値を「０」に設定し、上述した図５のステップＳＴ１３における不等号「≧」を「＞」に置き換える。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置は、個別の燃料容器から供給された夫々に性状の異なる燃料を噴射させるポート噴射用燃料噴射弁と筒内直接噴射用燃料噴射弁とが少なくとも配備された多種燃料内燃機関において、筒内直接噴射用燃料噴射弁の先端温度の上昇を抑制する技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置の実施例１，２の構成を多種燃料内燃機関の一例と共に示す図である。
【図２】実施例１における多種燃料内燃機関の燃料供給装置の動作について説明するフローチャートである。
【図３】実施例２における多種燃料内燃機関の燃料供給装置の動作について説明するフローチャートである。
【図４】本発明に係る多種燃料内燃機関の燃料供給装置の実施例３の構成を多種燃料内燃機関の一例と共に示す図である。
【図５】実施例３における多種燃料内燃機関の燃料供給装置の動作について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１  電子制御装置
４１Ａ  ポート噴射用燃料容器
４１Ｂ  筒内直接噴射用燃料容器
４２Ａ，４２Ｂ  燃料残量測定手段
５０，１５０  燃料供給装置
５１  ポート噴射燃料供給手段
５１ｆ  ポート噴射用燃料噴射弁
５２  筒内直接噴射燃料供給手段
５２ｆ  筒内直接噴射用燃料噴射弁
５３  燃料移送手段
５３ａ  燃料移送通路
５３ｂ  燃料ポンプ
５３ｃ  流量計
ＣＣ  燃焼室
Ｆ１  第１燃料
Ｆ２  第２燃料
【図１】
2008038676.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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