(57)【要約】【課題】容器内残圧が所定圧以下となった場合でも、この残存気体燃料を有効に利用することを可能とし、バイフューエルエンジン搭載車両の航続距離を延長する。【解決手段】バイフューエルエンジンにおいて、気体燃料容器１２４内残圧を検出する残圧検出センサ１４１と、液体燃料容器１３４内残量を検出する残量検出センサ１４２とを備え、残圧が所定圧以下で、且つ残量が所定量以下のとき、気体燃料容器１２４内の残圧レベルおよび気筒内の圧縮圧力に応じて、気体燃料の気筒内噴射が可能となるように噴射時期を変更制御するようにした。これにより、容器内に残存する気体燃料を有効に利用して、航続距離を延長させる。【選択図】        図１
2004239114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、
前記気体燃料の容器内残圧を検出する残圧検出手段と、
前記液体燃料の容器内残量を検出する残量検出手段と、
前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下のとき、前記気体燃料容器内の残圧レベルおよび前記気筒内の圧縮圧力に応じて、前記気体燃料の気筒内噴射が可能となるように噴射時期を変更制御する気筒内噴射時期制御手段と、
を備えることを特徴とするバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記気筒内噴射時期制御手段は、前記気筒内の圧縮圧力が前記残圧レベルより高くなる前に前記気体燃料の気筒内噴射が終了するように噴射時期を変更制御することを特徴とする請求項１に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記気筒内噴射時期制御手段は、前記容器内残圧が前記気筒内の最大圧縮圧力より高いときは圧縮行程、低いときは吸気行程に噴射時期を変更制御することを特徴とする請求項１または２に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項４】
前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下となったとき、気体燃料残圧運転モードに移行したことを警告する警告手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項５】
気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、
前記気体燃料の容器内残圧を検出する残圧検出手段と、
前記液体燃料の容器内残量を検出する残量検出手段と、
前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下のとき、前記気体燃料の供給経路を切替えると共に、前記所定圧より低圧の第２所定圧に調圧する切替調圧手段と、
前記調圧された気体燃料を吸気行程で気筒内噴射するように噴射時期を変更制御する気筒内噴射時期制御手段と、
を備えることを特徴とするバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項６】
気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、
前記気体燃料の容器内残圧を検出する残圧検出手段と、
前記液体燃料の容器内残量を検出する残量検出手段と、
前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下となったとき、前記気体燃料の供給経路内の圧力を昇圧する昇圧手段と、
前記昇圧された気体燃料を気筒内噴射して気体燃料運転を行なわせる運転制御手段と、
を備えることを特徴とするバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項７】
前記昇圧手段は、気体燃料容器の下流に設けられたレギュレータと燃料噴射弁との間の気体燃料供給経路に配設された昇圧ポンプを含むことを特徴とする請求項６に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項８】
前記昇圧手段は、気体燃料容器内に配設された可動ピストンと該ピストンを移動させるアクチュエータとを含むことを特徴とする請求項６に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項９】
前記昇圧手段は、気体燃料容器内に配設された難気体透過性高伸縮材料製の風船と該風船に高圧エアを供給するエアポンプとを含むことを特徴とする請求項６に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項１０】
気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、
前記気体燃料の容器内残圧を検出し、
前記液体燃料の容器内残量を検出し、
前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下のとき、前記気体燃料容器内の残圧レベルおよび前記気筒内の圧縮圧力に応じて、前記気体燃料の気筒内噴射が可能となるように噴射時期を変更制御することを特徴とするバイフューエルエンジンの燃料供給制御方法。
【請求項１１】
前記気筒内の圧縮圧力が前記残圧レベルより高くなる前に前記気体燃料の気筒内噴射が終了するように噴射時期を変更制御することを特徴とする請求項１０に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御方法。
【請求項１２】
前記容器内残圧が前記気筒内の最大圧縮圧力より高いときは圧縮行程、低いときは吸気行程に噴射時期を変更制御することを特徴とする請求項１０または１１に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等においては、大気汚染抑制および省資源の観点からガソリンや軽油等の液体燃料に替えて圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）等の気体燃料が注目されている。しかし、ＣＮＧの場合は、ガソリン等に比べてそのエネルギー密度が小さい（ガソリンの２０〜３０％程度）ので、ＣＮＧを使用するエンジンを搭載した車両は、ガソリンを使用するエンジンを搭載した車両に比べて航続距離が短い。また、インフラ整備の遅れから、その充填ステーションの数も十分ではなく、長距離の移動に不安が残っている。そこで、かかる気体燃料と液体燃料との少なくとも一方をエンジンに供給可能な二元燃料、すなわち、バイフューエルエンジンが提案されている。
【０００３】
かかるバイフューエルエンジンとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。このバイフューエルエンジンは、ＬＰＧボンベ内圧が所定圧力以下に低下した（残量が少なくなった）ときには、自動的にガソリンに切替えて運転を継続するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置においては、気体燃料の残量が第１の設定値以下のときは供給燃料を液体燃料に切替えると共に、液体燃料に切替えたときのエンジン出力を制限するようにしている。そして、このようにして、運転者に気体燃料の補給を促すとしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２１１３６８号公報
【特許文献２】
特開２００２−３８９８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バイフューエルエンジンにおいて、ＣＮＧ等の気体を燃料として用いる際に、その特性を有効に利用して航続距離を拡大するためには、ＣＮＧを直接気筒内に噴射供給して成層燃焼させることが好ましい。このために、通常、ＣＮＧの容器内充填圧力（例えば、２０ＭＰａ）は、気筒内に直接噴射できるようにレギュレータにより制御噴射可能な圧力（例えば、５ＭＰａ）にまで減圧されて用いられている。この容器内残圧が２０〜５ＭＰａでの範囲では問題なく気筒内直接噴射が可能であり、成層燃焼による超希薄燃焼でＣＯ２の低減が期待できる。なお、成層燃焼とは、燃焼室内に濃混合気と希薄混合気とを層状に形成し、まず、濃混合気の部分に着火し、その火炎によって希薄混合気の部分も燃焼させることにより、不完全燃焼および失火を回避しつつ全体として希薄な混合気を燃焼させて燃料消費率（以下、燃費と称す）の向上を図るものである。
【０００７】
しかしながら、従来技術で述べたような、気体燃料の残量が低下したときに液体燃料に切替えたり、エンジン出力を制限するのみでは、ＣＮＧの容器内に残存している５ＭＰａ以下のＣＮＧを利用することができないという問題がある。このことは、特に、液体燃料に切替えられた後、この液体燃料の残量が所定値以下になったときには、それ以上の航続運転が不可能となるので、長距離運転の場合に顕著となる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、気体燃料の容器内残圧が所定圧以下となった場合でも、この残存気体燃料を有効に利用することを可能とし、バイフューエルエンジン搭載車両の航続距離を延長することができるバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置および方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の一形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置は、気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料の容器内残圧を検出する残圧検出手段と、前記液体燃料の容器内残量を検出する残量検出手段と、前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下のとき、前記気体燃料容器内の残圧レベルおよび前記気筒内の圧縮圧力に応じて、前記気体燃料の気筒内噴射が可能となるように噴射時期を変更制御する気筒内噴射時期制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、容器内残圧が所定圧以下で、且つ容器内残量が所定量以下のときには、気筒内噴射時期制御手段により、気体燃料容器内の残圧レベルおよび気筒内の圧縮圧力に応じて、気体燃料の気筒内噴射が可能となるように噴射時期が変更制御されるので、容器内残圧が所定圧以下であっても気体燃料を気筒内に噴射することができる。その結果、容器内に残存する気体燃料を有効に利用して、航続距離を延長させることができる。
【００１１】
また、前記気筒内噴射時期制御手段は、前記気筒内の圧縮圧力が前記残圧レベルより高くなる前に前記気体燃料の気筒内噴射が終了するように噴射時期を変更制御することが好ましい。
【００１２】
このようにすると、容器内に残存する気体燃料を有効に利用できるのに加えて、エミッションの悪化をともなわない良好な燃焼に必要な量の気体燃料を確実に供給できる。
【００１３】
さらに、前記気筒内噴射時期制御手段は、前記容器内残圧が前記気筒内の最大圧縮圧力より高いときは圧縮行程、低いときは吸気行程に噴射時期を変更制御するようにしてもよい。
【００１４】
このようにすると、容器内に残存する気体燃料を有効に利用できるのに加えて、圧縮行程における噴射による成層燃焼と吸気行程における噴射による理論空燃比または均質希薄燃焼とにより燃費を向上させることができる。
【００１５】
さらに、前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下となったとき、気体燃料残圧運転モードに移行したことを警告する警告手段を備えるようにしてもよい。
【００１６】
このようにすると、運転者に、気体燃料および液体燃料の補給を促すことができ、実用上便利である。
【００１７】
また、上記課題を解決する本発明の他の形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置は、気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料の容器内残圧を検出する残圧検出手段と、前記液体燃料の容器内残量を検出する残量検出手段と、前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下のとき、前記気体燃料の供給経路を切替えると共に、前記所定圧より低圧の第２所定圧に調圧する切替調圧手段と、前記調圧された気体燃料を吸気行程で気筒内噴射するように噴射時期を変更制御する気筒内噴射時期制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、容器内残圧が所定圧以下で、且つ容器内残量が所定量以下のときには、切替調圧手段により気体燃料の供給経路が切替えられると共に、前記所定圧より低圧の第２所定圧に調圧され、気筒内噴射時期制御手段により、調圧された気体燃料が吸気行程で気筒内噴射されるように噴射時期が変更制御される。この結果、容器内に残存する気体燃料をさらに有効に利用でき、航続距離を大幅に延長させることができる。また、吸気行程における噴射による理論空燃比または均質希薄燃焼となり、成層燃焼を含まない分、燃費向上の効果は低減されるが、エンジン制御マップ等による制御が可能となり、制御を単純化することができ、コストダウンが期待できる。
【００１９】
さらに、上記課題を解決する本発明のさらに他の形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置は、気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料の容器内残圧を検出する残圧検出手段と、前記液体燃料の容器内残量を検出する残量検出手段と、前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下となったとき、前記気体燃料の供給経路内の圧力を昇圧する昇圧手段と、前記昇圧された気体燃料を気筒内噴射して気体燃料運転を行なわせる運転制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、容器内残圧が所定圧以下で、且つ容器内残量が所定量以下となったときには、昇圧手段により気体燃料の供給経路内の圧力が昇圧され、運転制御手段により昇圧された気体燃料を気筒内噴射して気体燃料運転が行なわれるので、燃費の悪化なしに、容器内に残存する気体燃料をさらに有効に利用でき、航続距離を大幅に延長させることができる。
【００２１】
なお、前記昇圧手段は、気体燃料容器の下流に設けられたレギュレータと燃料噴射弁との間の気体燃料供給経路に配設された昇圧ポンプを含んでもよい。
【００２２】
また、前記昇圧手段は、気体燃料容器内に配設された可動ピストンと該ピストンを移動させるアクチュエータとを含んでもよい。
【００２３】
さらに、前記昇圧手段は、気体燃料容器内に配設された難気体透過性高伸縮材料製の風船と該風船に高圧エアを供給するエアポンプとを含んでもよい。
【００２４】
上記課題を解決する本発明の他の形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御方法は、気体燃料を気筒内に、液体燃料を気筒内または気筒に連通する吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料の容器内残圧を検出し、前記液体燃料の容器内残量を検出し、前記容器内残圧が所定圧以下で、且つ前記容器内残量が所定量以下のとき、前記気体燃料容器内の残圧レベルおよび前記気筒内の圧縮圧力に応じて、前記気体燃料の気筒内噴射が可能となるように噴射時期を変更制御することを特徴とする。
【００２５】
ここで、前記気筒内の圧縮圧力が前記残圧レベルより高くなる前に前記気体燃料の気筒内噴射が終了するように噴射時期を変更制御するのが好ましい。
【００２６】
また、前記容器内残圧が前記気筒内の最大圧縮圧力より高いときは圧縮行程、低いときは吸気行程に噴射時期を変更制御するようにしてもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
まず、図１を参照して、本発明が適用されるバイフューエルエンジン１００の概要を説明する。１０１はエンジン本体、１０２はシリンダブロック、１０３はシリンダヘッド、１０４はピストン、１０５は燃焼室、１０６は吸気ポート、１０７は排気ポート、１０９は燃焼室１０５内の頂部に配置された点火栓をそれぞれ示している。吸気ポート１０６は吸気マニフォルド１１０を介してサージタンク１１１に接続され、サージタンク１１１は吸気ダクト１１２を介してエアクリーナ１１３に接続されている。吸気ダクト１１２内にはステップモータ１１４により駆動されるスロットル弁１１５が配置されている。一方、排気ポート１０７は排気マニフォルド１１６および排気管１１７を介してＮＯｘ吸蔵触媒コンバータ１１８に接続されている。
【００２９】
図１のエンジン１００は気体燃料供給系と液体燃料供給系とを具備しており、気体燃料としてＣＮＧを用い、液体燃料としてガソリンを用いている。気体燃料供給系は気筒内の燃焼室１０５に噴射可能に配置されたＣＮＧ噴射弁１２０を具備し、このＣＮＧ噴射弁１２０はＣＮＧ供給管１２２を介し車載された気体燃料容器としてのＣＮＧボンベ１２４に接続されている。なお、ＣＮＧ供給管１２２内には図示しない燃料遮断弁およびレギュレータ１２６が配置されている。ＣＮＧボンベ１２４内に充填圧力（例えば、２０ＭＰａ）で充填されているＣＮＧは、レギュレータ１２６により一定の設定圧ＰＲ（例えば、５ＭＰａ）まで減圧され、通常のエンジン制御状態では、この設定圧ＰＲでもってＣＮＧ噴射弁１２０から気筒内に噴射される。なお、この設定圧ＰＲは、後の説明で通常噴射圧と称することもある。
【００３０】
同様に、液体燃料供給系は吸気マニフォルド１１０内の吸気通路に噴射可能に配置されたガソリン噴射弁１３０を具備し、このガソリン噴射弁１３０はガソリン供給管１３２を介し車載された液体燃料容器としてのガソリンタンク１３４に接続されている。なお、ガソリン供給管１３２内には図示しない燃料ポンプが配置されている。これらのＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０はそれぞれ電子制御ユニット３００からの出力信号に基づいて制御される。このガソリン噴射弁１３０は、ＣＮＧ噴射弁１２０と同様に気筒内の燃焼室１０５に直接噴射可能に配置されてもよい。
【００３１】
電子制御ユニット３００はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３０、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４０、常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）３５０、入力ポート３６０、および出力ポート３７０を具備している。
【００３２】
サージタンク１１１にはサージタンク１１１内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ１４０が取り付けられている。ＣＮＧボンベ１２４の出口のＣＮＧ供給管１２２内にはＣＮＧボンベ１２４内の残存ＣＮＧ量、すなわち残圧に比例した出力電圧を発生するＣＮＧ残圧センサ１４１が配置され、ガソリンタンク１３４にはガソリンタンク１３４内の残存ガソリン量に比例した出力電圧を発生するガソリン残量センサ１４２が配置されている。これらセンサ１４０、１４１および１４２の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器３８０を介して入力ポート３６０に入力される。また、入力ポート３６０にはエンジン回転数Ｎを表す出力パルスを発生する回転数センサ１４３が接続されている。一方、出力ポート３７０はそれぞれ対応する駆動回路３９０を介して点火栓１０９、ステップモータ１１４、ＣＮＧ噴射弁１２０、およびガソリン噴射弁１３０に接続されている。
【００３３】
上記構成になる本発明の第１の実施形態では、例えば、図２に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。まず、ステップＳ２１において、ＣＮＧおよびガソリン燃料の残量がチェックされる。すなわち、ＣＮＧ残圧センサ１４１により検出されたＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが所定圧ＰＳ（本実施形態では、運転状態にかかわらず常に圧縮行程で気筒内噴射が可能な圧力である、レギュレータ１２６で減圧設定される設定圧ＰＲに等しい値、すなわち、通常噴射圧を採用している）より高いか否か、または、ガソリン残量センサ１４２により検出されたガソリンタンク１３４内の残存ガソリン量Ｖが所定量ＶＳ（本実施形態では、ほとんど０を採用している）より多いか否かが判断される。
【００３４】
ステップＳ２１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが所定圧ＰＳより高いか、または、ガソリンタンク１３４内の残存ガソリン量Ｖが所定量ＶＳより多いかのいずれかの条件を満たすときは、ステップＳ２２に進み、後述する通常のエンジン制御が行われる。一方、ステップＳ２１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが所定圧ＰＳ以下で、且つ、ガソリンタンク１３４内の残存ガソリン量Ｖが所定量ＶＳ以下の場合には、ステップＳ２３に進み、ＣＮＧ残圧運転モードに入る。このとき同時に、警告灯が点灯され、運転者にＣＮＧおよびガソリンの補給を促す。
【００３５】
ここで、ＣＮＧの残圧Ｐが所定圧ＰＳより高く、残存ガソリン量Ｖが所定量ＶＳより多い場合の通常エンジン制御について説明する。図１のエンジン１００では、ＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０から噴射される燃料の噴射時期および噴射時間に関するデータが、それぞれ、エンジン１００の運転状態、例えば、エンジン負荷を表すサージタンク１１１内の絶対圧ＰＭとエンジン回転数Ｎとの関数として、マップの形で予めＲＯＭ３２０内に記憶されている。このＣＮＧの噴射時間は、レギュレータ１２６で減圧設定される設定圧ＰＲの下で、要求量だけＣＮＧを圧縮行程または吸入行程で気筒内に噴射させるのに必要な時間である。また、ガソリンの噴射時間は、燃料ポンプで昇圧された一定圧の下で、要求量だけガソリンを吸入行程で吸入通路に噴射させるのに必要な時間である。このＣＮＧ運転モードでは成層燃焼を行わせて燃費を向上させたり、運転条件によっては均質燃焼を行わせている。一方、ガソリン運転モードでは、理論空燃比または希薄域による均質燃焼を行わせている。
【００３６】
本実施形態によるエンジン１００の供給燃料制御では、ＣＮＧの残圧Ｐが所定圧ＰＳになるまではＣＮＧ運転モードでの運転を行い、ＣＮＧの残圧Ｐが所定圧ＰＳになったときに、ガソリン運転モードに切り替るようにしている。そして、ガソリン運転モードにおいて、残存ガソリン量Ｖが所定量ＶＳ以下となったとき、前述のＣＮＧ残圧運転モードに入る。このＣＮＧ残圧運転モードでは、ＣＮＧの残圧Ｐがレギュレータ１２６の設定圧ＰＲと等しい所定圧ＰＳよりも低いので、レギュレータ１２６は最早作動せず、そのＣＮＧ残圧Ｐそのものでもって噴射することが必要となる。
【００３７】
ここで、図２の制御ルーチンに戻り、ＣＮＧ残圧運転モードに入った後は、ステップＳ２４で、ＣＮＧ残圧Ｐで圧縮行程噴射が可能か否かが判断される。この判断は、所定圧ＰＳよりも低いＣＮＧ残圧Ｐと気筒内の圧縮圧力ＰＣとに基づき行われる。気筒内の圧縮圧力ＰＣは運転状態に応じて変動する。すなわち、より詳しくは、エンジン１００の圧縮比やバルブタイミングによる、ＴＤＣ位置を最大とする基本圧力波形は、図３（Ａ）に示すように、気筒内に閉じ込められる吸入空気量の大小、換言すると運転状態に応じて変動する。また、圧縮圧力ＰＣの最大値を結ぶ曲線は図３（Ｂ）に示すようになる。ここで、曲線ａは、所定圧ＰＳに相当する例えば５ＭＰａ  、曲線ｂは４．５ＭＰａ、曲線ｃは４ＭＰａの最大圧力値を結ぶ曲線である。そして、この圧縮圧力ＰＣはエンジン運転状態の関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２０内に記憶されている。
【００３８】
そこで、本実施形態では、ＣＮＧ残圧Ｐと圧縮圧力ＰＣに応じて、ＣＮＧの圧縮行程における気筒内噴射が極力可能となるように噴射時期を変更制御し、燃費を向上させるようにしている。すなわち、ＣＮＧ残圧Ｐと制御ルーチンが実行されているエンジン運転状態における圧縮圧力ＰＣとが対比され、ＣＮＧ残圧Ｐがこの圧縮圧力ＰＣよりも高い運転領域である場合には、ステップＳ２５に進み、噴射時期を変更制御して圧縮行程における気筒内噴射が行われる。例えば、圧縮圧力ＰＣの最大値が図３（Ｂ）における曲線ｃで境界されている軽負荷低速の運転領域内にあり、ＣＮＧ残圧Ｐが曲線ｂに相当する残圧である場合には、曲線ｂと曲線ｃとで囲まれる運転領域においては、ＣＮＧの圧縮行程における気筒内噴射が行われる。なお、気筒内の圧縮圧力ＰＣがＣＮＧ残圧Ｐより高くなる前にＣＮＧの気筒内噴射が終了するように噴射時期は変更制御される。
【００３９】
一方、ステップＳ２４の判断で、圧縮行程における気筒内噴射が不可能であると判断された場合には、ステップＳ２６に進み、より低圧のＣＮＧ残圧Ｐによる吸気行程における気筒内噴射が行われるように噴射時期は変更制御される。このように、本発明の第１の実施形態では、ＣＮＧ残圧Ｐが所定圧ＰＳよりも低くなってもエンジン１００へのＣＮＧ燃料の供給を継続して行うことができ、ＣＮＧボンベ１２４内のＣＮＧを有効に利用することができる。しかも、極力、圧縮行程における気筒内噴射が行われるので、成層燃焼による燃費向上が可能であり、このことはバイフューエルエンジン搭載車両の航続距離が長くなるということを意味している。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態につき、図４および図５を参照しつつ説明する。この第２の実施形態が上述の第１の実施形態と異なる点は、ＣＮＧ残圧運転モードに入ったとき、ＣＮＧの供給経路を切替えると共に、所定圧ＰＳより低圧の第２所定圧ＰＳ’（例えば、０．８ＭＰａ）に調圧する切替調圧手段と、この調圧されたＣＮＧを吸気行程で気筒内噴射するように噴射時期を変更制御する気筒内噴射時期制御手段とを備えることである。他の構成は第１の実施形態と同じであるから重複する説明は避ける。
【００４１】
そこで、図４において、切替調圧手段として、ＣＮＧ供給管１２２のレギュレータ１２６をバイパスする形態で第２レギュレータ１２７を備える第２ＣＮＧ供給管１２３が設けられると共に、その分岐部に切替弁１２９が設けられている。
【００４２】
この本発明の第２の実施形態では、例えば、図５に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは前第１の実施形態と同様に予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。ステップＳ５１ないしＳ５３は、前第１の実施形態における制御ルーチンのステップＳ２１ないしＳ２３と同じであり、ＣＮＧおよびガソリン燃料の残量のチェックが行われ、通常のエンジン制御かＣＮＧ残圧運転モード制御かが判断される。そして、ステップＳ５３において、ＣＮＧ残圧運転モードに入り、警告灯が点灯された後、ステップＳ５４に進み、切替弁１２９が第２ＣＮＧ供給管１２３の方へ切替えられる。さらに、ステップＳ５５に進み、第２レギュレータ１２７により所定圧ＰＳより低圧の第２所定圧ＰＳ’（例えば、０．８ＭＰａ）に調圧されたＣＮＧを吸気行程で気筒内噴射するように噴射時期が変更される。
【００４３】
一般に、ＣＮＧ等のガス（気体）を噴射するのにその噴射圧が低い場合には、要求量のガスを噴射するのに要する時間が長くなるが、吸気行程においては圧縮圧力が発生しておらず、上記のような比較的低圧の第２所定圧ＰＳ’のような噴射圧でも短時間に要求量のガスを噴射することができる。但し、吸気行程における噴射の結果として、燃焼室１０５での成層燃焼が行えなくなる分、燃費向上の効果は低減されるが、単に、運転状態に対応したエンジン制御マップ等による制御が可能となり、制御を単純化することができ、コストダウンが期待できるという効果がある。
【００４４】
さらに、本発明の第３の実施形態につき、図６および図７を参照して説明する。この第３の実施形態が上述の第１および第２の実施形態と異なる点は、ＣＮＧ残圧運転モードに入ったとき、ＣＮＧ供給経路内の圧力を昇圧する昇圧手段と、この昇圧されたＣＮＧを気筒内噴射して気体燃料運転を行なわせる運転制御手段とを備えることである。他の構成は第１および第２の実施形態と同じであるから同一構成要素には同一符号を付して重複する説明は避ける。
【００４５】
そこで、図６において、本発明の第３の実施形態では、昇圧手段として、ＣＮＧ供給管１２２のレギュレータ１２６下流に配置された昇圧ポンプ２１０およびさらにその下流に配置された圧力センサ２１２を備えている。これら昇圧ポンプ２１０および圧力センサ２１２は、前述の電子制御ユニット３００に接続され、昇圧ポンプ２１０により昇圧されるＣＮＧの圧力が、例えば、レギュレータ１２６による減圧設定圧ＰＲと等しい所定圧ＰＳになるようにフィードバック制御される。
【００４６】
この本発明の第３の実施形態では、例えば、図７に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは前第１および第２の実施形態と同様に予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。ステップＳ７１ないしＳ７３は、前第１および第２の実施形態における制御ルーチンのステップＳ２１ないしＳ２３、ステップＳ５１ないしＳ５３と同じであり、ＣＮＧおよびガソリン燃料の残量のチェックが行われ、通常のエンジン制御かＣＮＧ残圧運転モード制御かが判断される。そして、ステップＳ７３において、ＣＮＧ残圧運転モードに入り、警告灯が点灯された後、ステップＳ７４に進む。ステップＳ７４では、昇圧ポンプ２１０が駆動され、所定圧ＰＳより低くなっているＣＮＧボンベ１２４の残圧Ｐが昇圧される。そしてステップＳ７５において、この昇圧されたＣＮＧが所定圧ＰＳに至ったか否かが判断され、所定圧ＰＳに至った状態で、ステップＳ７６に進み通常のＣＮＧ運転制御が行われる。通常のＣＮＧ運転制御とは、ＣＮＧの噴射圧が十分にある状態であり、運転状態に応じた噴射時期で圧縮行程における気筒内噴射が行われ得る制御である。
【００４７】
さらに、本発明の第４および第５の実施形態につき、図８ないし図１１を参照して説明する。本発明の第４および第５の実施形態は、上述の本発明の第３の実施形態における昇圧ポンプによる昇圧手段のさらに他の形態を用いたものであり、概念的には共通するので、纏めて説明する。より詳しくは、本発明の第４および第５の実施形態では、ＣＮＧの消費に伴うＣＮＧボンベ１２４内の圧力の低下を、昇圧手段により、直接的に補償する点で共通している。
【００４８】
すなわち、本発明の第４の実施形態では、図８に示すように、ＣＮＧボンベ１２４内に摺動可能にピストン２２２が配設されると共に、該ピストン２２２を移動させるアクチュエータ２２０が設けられている。
【００４９】
また、本発明の第５の実施形態では、図９に示すように、ＣＮＧボンベ１２４内に難気体透過性高伸縮材料製の風船２３２が配設されると共に、該風船２３２に高圧エアを供給するエアポンプ２３０が設けられている。これらのアクチュエータ２２０およびエアポンプ２３０は、前述の電子制御ユニット３００に接続され、ＣＮＧ残圧センサ１４１による圧力の検出に基づきＣＮＧボンベ１２４内の圧力が通常噴射圧力になるようにフィードバック制御される。なお、風船２３２内に供給されるのは高圧エアに限られず、他の適宜利用可能な流体であってもよい。
【００５０】
この本発明の第４および第５の実施形態では、例えば、図１０に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは前第１ないし第３の実施形態と同様に予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。ステップＳ１０１ないしＳ１０３は、前第１ないし第３の実施形態における制御ルーチンのステップＳ２１ないしＳ２３、ステップＳ５１ないしＳ５３およびステップＳ７１ないしＳ７３と同じであり、ＣＮＧおよびガソリン燃料の残量のチェックが行われ、通常のエンジン制御かＣＮＧ残圧運転モード制御かが判断される。そして、ステップＳ１０３において、ＣＮＧ残圧運転モードに入り、警告灯が点灯された後、ステップＳ１０４に進み、上述のように、ＣＮＧボンベ１２４内の圧力を通常噴射圧力に昇圧して、通常ＣＮＧ運転を行わせる。
【００５１】
ここで、ステップＳ１０４における制御は、図１１に示す昇圧・通常ＣＮＧ運転制御サブルーチンにより行われる。すなわち、ステップＳ１１１において、ＣＮＧ残圧センサ１４１によりＣＮＧボンベ１２４内の圧力Ｐが検知される。そして、ステップＳ１１２において、この検知された圧力Ｐが通常噴射圧力（これは、前述のように、レギュレータ１２６による設定圧ＰＲと等しくすることができる）より高いか否かが判断される。圧力Ｐが通常噴射圧力より低いときには、ステップＳ１１３に進み、アクチュエータ２２０（またはエアポンプ２３０）が駆動され、ピストン２２２（または風船２３２）が作動される。そして、ステップＳ１１４において、再度、ＣＮＧボンベ１２４内の圧力Ｐが検知され、圧力Ｐが通常噴射圧力より高くなるまで待つ。そして、ステップＳ１１２およびステップＳ１１５における判断で、圧力Ｐが通常噴射圧力より高い場合には、それぞれ、ステップＳ１１６に進み、通常のＣＮＧ運転を行う。
【００５２】
かかる本発明の上記第３ないし第５の実施形態によれば、昇圧手段により昇圧されたＣＮＧを圧縮行程で気筒内噴射する通常ＣＮＧ運転が行なわれるので、層状燃焼により、燃費の悪化なしに、ＣＮＧボンベ１２４内に残存するＣＮＧをさらに最後まで有効に利用でき、航続距離を大幅に延長させることができる。
【００５３】
なお、これまで述べてきた実施態様では気体燃料としてＣＮＧを用い、液体燃料としてガソリンを用いた例につき説明した。しかしながら、気体燃料として、例えば、一次燃料である天然ガスおよび石油ガス、或いは二次燃料である石炭転換ガスおよび石油転換ガスを用いることができる。また、液体燃料としてイソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油のような炭化水素、或いは液体の状態で保存しうるブタン、プロパンのような炭化水素、或いはメタノールを用いることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるバイフューエルエンジンの概要と第１の実施形態を示す全体線図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）運転状態に応じ圧縮圧力の波形の変動の様子を示すグラフ、（Ｂ）運転状態に応じ圧縮圧力の最大値の変動の様子を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す線図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す線図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第４の実施形態を示す線図である。
【図９】本発明の第５の実施形態を示す線図である。
【図１０】本発明の第４および第５の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４および第５の実施形態における昇圧・通常ＣＮＧ運転制御のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００    バイフューエルエンジン
１２０    ＣＮＧ噴射弁
１２４    ＣＮＧボンベ
１２９    切替弁
１３０    ガソリン噴射弁
１３４    ガソリンタンク
１４１    ＣＮＧ残圧センサ
１４２    ガソリン残量センサ
２１０    昇圧ポンプ
２２０    アクチュエータ
２３０    エアポンプ
３００    電子制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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