(57)【要約】【課題】気体燃料の供給に関連して発生しがちなエンジン性能の低下を確実に抑制することを目的とする。【解決手段】ＣＮＧとガソリンとのうちの少なくとも何れかを燃焼室内で燃焼させて動力を発生する多種燃料エンジンは、燃焼室内にＣＮＧを直接噴射可能なガスインジェクタと、燃焼室内にガソリンを噴射可能なガソリンインジェクタと、要求トルクに応じてＣＮＧの噴射量を設定するＥＣＵとを備え、ＥＣＵは、一旦設定した量のＣＮＧが圧縮行程中にすべて噴射され得ないと判断した場合（Ｓ１８）、要求トルクが満たされるように、圧縮行程中に噴射され得るＣＮＧの量と、ＣＮＧの不足分を補うためのガソリンの補充量とを再設定する（Ｓ２０）。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料と液体燃料とのうちの少なくとも何れかを燃焼室内で燃焼させて動力を発生する多種燃料エンジンにおいて、
前記燃焼室内に気体燃料を直接噴射可能な気体燃料用インジェクタと、
前記燃焼室内に液体燃料を導入可能な液体燃料用インジェクタと、
要求トルクに応じて気体燃料の噴射量を設定する燃料噴射量設定手段とを備え、この燃料噴射量設定手段は、一旦設定した量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射され得ないと判断した場合に、前記要求トルクが満たされるように、圧縮行程中に噴射され得る気体燃料の量と、気体燃料の不足分を補うための液体燃料の補充量とを定めることを特徴とする多種燃料エンジン。
【請求項２】
前記燃料噴射量設定手段は、前記燃焼室の冷却が必要であり、かつ、冷却に必要な液体燃料の量が前記補充量を上回っている場合に、前記冷却に必要な液体燃料の量に基づいて、前記要求トルクが満たされるように圧縮行程中に噴射されるべき気体燃料の量を定めることを特徴とする請求項１に記載の多種燃料エンジン。
【請求項３】
気体燃料を貯留する気体燃料容器と、この気体燃料容器から前記気体燃料用インジェクタに導入される気体燃料の圧力を所定の調整圧に設定するレギュレータとを更に備え、前記気体燃料容器の内部圧力が前記調整圧を下回った場合に、前記気体燃料容器の内部圧力に応じて気体燃料の噴射時期が進角させられることを特徴とする請求項１または２に記載の多種燃料エンジン。
【請求項４】
気体燃料と液体燃料とのうちの少なくとも何れかを燃焼室内で燃焼させて動力を発生する多種燃料エンジンの運転方法において、
要求トルクに応じて気体燃料の噴射量を設定すると共に、一旦設定した量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射され得ない場合に、前記要求トルクが満たされるように、圧縮行程中に噴射され得る気体燃料の量と、気体燃料の不足分を補うための液体燃料の補充量とを定め、吸気行程中に液体燃料を前記補充量だけ前記燃焼室内に導入すると共に、圧縮行程中に気体燃料を定められた量だけ前記燃焼室内に直接噴射することを特徴とする多種燃料エンジンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体燃料と液体燃料とのうちの少なくとも何れかを燃焼室内で燃焼させて動力を発生する多種燃料エンジンおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料やガソリン等の液体燃料等を含む複数種の燃料を切り替えて使用することができる多種燃料エンジンが知られている。そして、多種燃料エンジンの中には、ＣＮＧ用インジェクタとガソリン用インジェクタとが吸気ポートに配置されているものが含まれる（例えば、特許文献１参照。）。この多種燃料エンジンでは、通常、ガソリンの供給が停止され、吸気ポート内にＣＮＧのみが供給される。また、この多種燃料エンジンでは、ＣＮＧの残量が所定値を下回った段階でＣＮＧの供給が停止され、吸気ポート内にガソリンが供給されるようになる。
【０００３】
ここで、ＣＮＧ等の気体燃料を燃焼室内で燃焼させてエンジンから所望の出力を得るためには、充填効率を向上させるべく圧縮行程中に気体燃料を燃焼室内に供給し、燃焼室内に吸入される空気量が不足してしまわないようにする必要がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９４２１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気体燃料用のインジェクタの噴射率を液体燃料用のインジェクタのものと同等にすることは容易でない。このため、大量の気体燃料を短時間のうちに燃焼室内に噴射することは困難であり、要求トルクに応じて定められた量の気体燃料を圧縮行程中にすべて噴射できなくなってしまうことがある。また、気体燃料の残量が低下した場合にも、要求トルクに応じて定められた量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射できなくなってしまうことがある。そして、これらの場合、圧縮行程中に燃焼室内に供給できない分の気体燃料を例えば吸気行程中に燃焼室内に供給すれば、燃焼室内に吸入される空気量が不足し、エンジン性能の低下を余儀なくされてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、気体燃料の供給に関連して発生しがちなエンジン性能の低下を確実に抑制することができる多種燃料エンジンおよびその運転方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による多種燃料エンジンは、気体燃料と液体燃料とのうちの少なくとも何れかを燃焼室内で燃焼させて動力を発生する多種燃料エンジンにおいて、燃焼室内に気体燃料を直接噴射可能な気体燃料用インジェクタと、燃焼室内に液体燃料を導入可能な液体燃料用インジェクタと、要求トルクに応じて気体燃料の噴射量を設定する燃料噴射量設定手段とを備え、この燃料噴射量設定手段は、一旦設定した量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射され得ないと判断した場合に、要求トルクが満たされるように、圧縮行程中に噴射され得る気体燃料の量と、気体燃料の不足分を補うための液体燃料の補充量とを定めることを特徴とする。
【０００８】
この多種燃料エンジンでは、燃料噴射量設定手段によって気体燃料の噴射量が要求トルクに応じるように設定される。そして、この多種燃料エンジンでは、基本的に、気体燃料がエンジンの圧縮行程中に気体燃料用インジェクタから燃焼室内に直接噴射されることになるが、エンジンの運転状態によっては、燃料噴射量設定手段により設定された量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射され得ないということもあり得る。
【０００９】
このため、燃料噴射量設定手段は、一旦設定した量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射され得ないと判断した場合に、要求トルクが満たされるように、圧縮行程中に噴射され得る気体燃料の量と、気体燃料の不足分を補うための液体燃料の補充量とを定める（再設定する）。そして、この多種燃料エンジンでは、圧縮行程中に燃焼室内に気体燃料が直接噴射されると共に、要求トルクと圧縮行程中に噴射され得る気体燃料の量とに基づいて定められる上記補充量分の液体燃料が例えば吸気行程中に燃焼室内に導入されることになる。これにより、この多種燃料エンジンによれば、吸入空気量の低下を招き易い吸気行程中における気体燃料の噴射を大幅に抑制可能となり、吸入空気量の不足による出力低下といった気体燃料の供給に関連したエンジン性能の低下を確実に抑制することができる。
【００１０】
また、燃料噴射量設定手段は、燃焼室の冷却が必要であり、かつ、冷却に必要な液体燃料の量が上記補充量を上回っている場合に、冷却に必要な液体燃料の量に基づいて、要求トルクが満たされるように圧縮行程中に噴射されるべき気体燃料の量を定めることが好ましい。
【００１１】
一般に、気体燃料は、気化潜熱による効果をもたない分、ガソリン等の液体燃料と比較して冷却能力に劣るものである。このため、気体燃料を用いて動力を得る場合、例えばエンジンの高負荷、高回転時等に燃焼室内の温度が高まって各種部材に熱によるダメージを与えてしまうおそれもある。この点に鑑みて、この多種燃料エンジンでは、動力を得ると同時に燃焼室内を冷却するために気体燃料と液体燃料とが併用される。すなわち、この多種燃料エンジンでは、燃料噴射量設定手段により、適宜、燃焼室を冷却する必要があるか否か、および、冷却に必要な液体燃料の量が上記補充量を上回っているか否かが判定される。燃料噴射量設定手段は、燃焼室の冷却が必要であり、かつ、冷却に必要な液体燃料の量が上記補充量を上回っている場合に、冷却に必要な液体燃料の量に基づいて、要求トルクが満たされるように圧縮行程中に噴射されるべき気体燃料の量を定める（再設定する）。
【００１２】
そして、この多種燃料エンジンでは、圧縮行程中に気体燃料が噴射されると共に、例えば吸気行程中に燃焼室の冷却に必要とされる量の液体燃料が噴射される。これにより、吸入空気量の不足による出力低下といったような気体燃料の供給に関連したエンジン性能の低下を確実に抑制しつつ、例えば高負荷、高回転時等に燃焼室内の温度が過剰に高まってしまうことを抑制することができるので、多種燃料エンジンの耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
【００１３】
更に、気体燃料を貯留する気体燃料容器と、この気体燃料容器から気体燃料用インジェクタに導入される気体燃料の圧力を所定の調整圧に設定するレギュレータとを更に備え、気体燃料容器の内部圧力が調整圧を下回った場合に、気体燃料容器の内部圧力に応じて気体燃料の噴射時期を進角させることが好ましい。
【００１４】
気体燃料容器からの気体燃料の圧力を所定の調整圧に設定するレギュレータを備えた多種燃料エンジンでは、気体燃料容器内の気体燃料の残量が少なくなると、気体燃料容器の内部圧力がレギュレータによる調整圧を下回ることがある。このような場合、気体燃料用インジェクタにおける気体燃料の噴射圧が低下し、燃料噴射量設定手段により設定された量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射され得なくなってしまうこともあり得る。
【００１５】
このため、この多種燃料エンジンでは、気体燃料容器の内部圧力がレギュレータによる調整圧を下回った場合に、気体燃料容器の内部圧力に応じて気体燃料の噴射時期（噴射終了時期）が進角させられる。これにより、圧縮行程中にできるだけ多くの気体燃料を噴射できるようになるので、吸入空気量の不足による出力低下といったような気体燃料の供給に関連したエンジン性能の低下をより一層確実に抑制することが可能となる。
【００１６】
本発明による多種燃料エンジンの運転方法は、気体燃料と液体燃料とのうちの少なくとも何れかを燃焼室内で燃焼させて動力を発生する多種燃料エンジンの運転方法において、要求トルクに応じて気体燃料の噴射量を設定すると共に、一旦設定した量の気体燃料が圧縮行程中にすべて噴射され得ない場合に、要求トルクが満たされるように、圧縮行程中に噴射され得る気体燃料の量と、気体燃料の不足分を補うための液体燃料の補充量とを定め、吸気行程中に液体燃料を補充量だけ燃焼室内に導入すると共に、圧縮行程中に気体燃料を定められた量だけ燃焼室内に直接噴射するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による多種燃料エンジンおよびその運転方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による多種燃料エンジンを示す概略構成図である。同図に示される多種燃料エンジン１は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）やＬＰＧ等の気体燃料や、ガソリン等の液体燃料等を含む複数種の燃料を切り替えて使用可能な、いわゆるバイフューエルエンジンである。多種燃料エンジン１では、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３により画成された複数の燃焼室４のそれぞれにＣＮＧ（気体燃料）あるいはガソリン（液体燃料）が直接噴射され、各燃焼室４内で混合気が燃焼してピストン５を往復移動させる結果、動力が得られる。
【００１９】
このように、各燃焼室４の内部にＣＮＧを直接噴射するために、本実施形態の多種燃料エンジン１は、シリンダヘッド３に配設された複数のガスインジェクタ（気体燃料用インジェクタ）６と、ＣＮＧを貯留するガスボンベ（気体燃料容器）７とを有する。ガスインジェクタ６は、その燃料噴出口が筒内に臨むように各燃焼室４ごとに配置されている。図１に示されるように、ガスボンベ７には、ガス供給管（気体燃料供給路）８を介してガスデリバリ管９が接続されており、このガスデリバリ管９には、各ガスインジェクタ６の燃料入口が接続されている。
【００２０】
また、ガスボンベ７の燃料出口には、ガスボンベ７の内部圧力（ＣＮＧ残圧）を検出する圧力センサ（ＣＮＧ残圧センサ）Ｐｔが配置されている。同様に、ガスデリバリ管９には、その内部のＣＮＧの圧力を検出する圧力センサＰｄと、その内部のＣＮＧの温度を検出する温度センサＴｄとが備えられている。更に、ガス供給管８には、図示されない燃料遮断弁と共に、レギュレータ１０が備えられている。本実施形態において、ＣＮＧは、ガスボンベ７の内部に例えば２０ＭＰａの充填圧力で充填されており、ガスボンベ７からのＣＮＧは、レギュレータ１０により一定の調整圧（本実施形態では、例えば５ＭＰａ）にまで減圧された後、各ガスインジェクタ６に導入される。そして、多種燃料エンジン１では、ＣＮＧが、通常、この調整圧（噴射圧）で各ガスインジェクタ６から対応する燃焼室４内に直接噴射されることになる。
【００２１】
上述のガスインジェクタ６に加えて、多種燃料エンジン１は、各燃焼室４の内部にガソリンを直接噴射するために、シリンダヘッド３に配設された複数のガソリンインジェクタ（液体燃料用インジェクタ）１１と、ガソリンを貯留するガソリンタンク（液体燃料容器）１２とを有する。ガソリンインジェクタ１１も、その燃料噴出口が筒内に臨むように各燃焼室４ごとに配置されている。図１に示されるように、ガソリンタンク１２には、ガソリン供給管１３を介してガソリンデリバリ管１４が接続されており、このガソリンデリバリ管１４には、各ガソリンインジェクタ１１の燃料入口が接続されている。
【００２２】
また、ガソリン供給管１３には、図示されない燃料ポンプが備えられており、ガソリンタンク１２には、その内部に残存しているガソリンの量を検出するガソリン残量センサ１５が備えられている。なお、本実施形態において、各ガソリンインジェクタ１１は、対応する燃焼室４の内部にガソリンを直接噴射するものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、各ガソリンインジェクタ１１は、吸気管（吸気ポート）内にガソリン（液体燃料）を噴射するように配置されるものであってもよい。
【００２３】
一方、多種燃料エンジン１のシリンダヘッド３には、吸気ポート１６を開閉する吸気弁１８ｉと、排気ポート１７を開閉する排気弁１８ｅとが各気筒ごとに配設されている。各吸気弁１８ｉおよび各排気弁１８ｅは、例えば可変バルブタイミング機能を有する図示されない動弁機構によって開閉させられる。更に、多種燃料エンジン１のシリンダヘッド３には、複数の点火プラグ１９が配設されている。点火プラグ１９は、筒内に臨むように各燃焼室４ごとに配置されている。
【００２４】
そして、各燃焼室４に連なる吸気ポート１６は、吸気マニホールド２０を介してサージタンク２１に接続され、サージタンク２１は吸気ダクト２２を介してエアクリーナ２３に接続されている。サージタンク２１には、その内部の圧力を検出する圧力センサＰｓが備えられており、吸気ダクト２２内にはステッピングモータ２４により駆動されるスロットルバルブ２５が設置されている。一方、各燃焼室４に連なる排気ポート１７は、排気マニホールド２６に接続されている。
【００２５】
ところで、多種燃料エンジン１のピストン５は、図１に示されるように、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には、凹部５ａが形成されている。本実施形態の多種燃料エンジン１では、各燃焼室４内に空気を大量に吸入させた状態で、ガスインジェクタ６またはガソリンインジェクタ１１から各ピストン５の凹部５ａに向けてＣＮＧまたはガソリンが直接噴射される。これにより、点火プラグ１９の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）される。この結果、多種燃料エンジン１では、極めて希薄な混合気を用いて安定した燃焼を実行することが可能となり、低燃費化および低公害化を達成することができる。
【００２６】
これに対して、上述のようにして成層希薄燃焼運転が実行された場合、多種燃料エンジン１の排気ガス中のＮＯｘが増加する。このため、各燃焼室４に連なる排気マニホールド２６に接続された排気管２７には、三元触媒を含む前段触媒装置２８に加えて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置２９に接続されている。そして、多種燃料エンジン１では、各燃焼室４からの排気ガス中のＮＯｘが後段触媒装置２９のＮＯｘ吸蔵還元触媒によって吸蔵され、当該触媒に吸蔵されたＮＯｘは、後段触媒装置２９に対して所定のタイミングで実行される還元処理によって還元される。
【００２７】
更に、多種燃料エンジン１は、制御手段として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０を含む。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４、入力ポート３５および出力ポート３６等を含むものである。上述の各ガスインジェクタ６および各ガソリンインジェクタ１１は、図示されない駆動回路を介してＥＣＵ３０の出力ポート３６に接続されており、ＥＣＵ３０により制御される。同様に、ＥＣＵ３０の出力ポート３６には、点火プラグ１９、スロットルバルブ２５のステッピングモータ２４、吸気弁１８ｉおよび排気弁１８ｅのための動弁機構等が適宜駆動回路等（図示省略）を介して接続されている。
【００２８】
また、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、ガスボンベ７の内部圧力を検出するＣＮＧ残圧センサＰｔ、ガスデリバリ管９の圧力センサＰｄおよび温度センサＴｄが図示されないＡ／Ｄ変換器を介して接続されている。同様に、ガソリンタンク１２のガソリン残量センサ１５や、サージタンク２１の圧力センサＰｓ等も図示されないＡ／Ｄ変換器を介してＥＣＵ３０の入力ポート３５に接続されている。更に、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、アクセルペダルの操作量（踏込量）を検出するアクセル位置センサ４０や、エンジン回転数を検出する回転数センサ４１等が接続されている。
【００２９】
そして、ＥＣＵ３０は、予め作成されている各種マップ等を用いると共に、各種センサの検出値等に基づいて、多種燃料エンジン１が所望の出力を発生するように、各ガスインジェクタ６または各ガソリンインジェクタ１１からの燃料噴射量および噴射時期、スロットルバルブ２５の開度、更には、各吸気弁１８ｉおよび各排気弁１８ｅの開閉動作等を制御する。ここで、本実施形態の多種燃料エンジン１では、できる限りエンジン１の圧縮行程において各燃焼室４内にＣＮＧが噴射されるように、図２に示される手順に従って、ガスインジェクタ６およびガソリンインジェクタ１１が燃料噴射量設定手段としてのＥＣＵ３０により制御される。
【００３０】
次に、図２を参照しながら、上述の多種燃料エンジン１における燃料供給の手順について説明する。
【００３１】
本実施形態の多種燃料エンジン１を動作させる場合、通常、各ガソリンインジェクタ１１からのガソリンの噴射が停止され、各燃焼室４内にガスインジェクタ６からＣＮＧが直接噴射される。そして、多種燃料エンジン１では、その稼動中に、ＥＣＵ３０により、各燃焼室４にガスインジェクタ６からＣＮＧを供給すべきであるか否かが判定される（Ｓ１０）。ＥＣＵ３０は、Ｓ１０にて、各燃焼室４にガスインジェクタ６からＣＮＧを供給すべきであると判断した場合、ガソリンタンク１２のガソリン残量センサ１５からの信号に基づいて、ガソリンタンク１２内に貯留されているガソリンの残量が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。
【００３２】
ＥＣＵ３０は、Ｓ１２にて、ガソリンタンク１２内に貯留されているガソリンの残量が所定値以上であると判断した場合、ＣＮＧ残圧センサＰｔからの信号に基づいてガスボンベ７の内部圧力（ＣＮＧ残圧）を取得する。そして、ＥＣＵ３０は、ガスボンベ７の内部圧力がレギュレータ１０による調整圧（本実施形態では、５ＭＰａ）以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００３３】
ここで、ガスボンベ７内のＣＮＧの残量が少なくなると、ガスボンベ７の内部圧力（ＣＮＧ残圧）がレギュレータ１０による調整圧を下回ることがある。このような場合、各ガスインジェクタ６における気体燃料の噴射圧が低下し、ＣＮＧが圧縮行程中にすべて噴射され得なくなってしまうこともあり得る。
【００３４】
このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ１４にてガスボンベ７の内部圧力がレギュレータ１０による調整圧を下回っていると判断した場合、図３に例示されるようなマップを用いて、各ガスインジェクタ６によるＣＮＧの噴射終了時期を設定する（Ｓ１５）。図３に例示されるマップは、ガスボンベ７の内部圧力（ＣＮＧ残圧）と、ＣＮＧ噴射終了時期の基本マップ時期からの進角量との関係を規定するものであり、各ガスインジェクタ６におけるＣＮＧの噴射圧と燃焼室内圧との関係を踏まえた上で、ガスボンベ７の内部圧力が低下するに従って理想噴射終了時期からの進角量が増加するように予め作成されている。
【００３５】
このように、ガスボンベ７の内部圧力がレギュレータ１０による調整圧を下回った場合に、ガスボンベ７の内部圧力に応じて各ガスインジェクタ６におけるＣＮＧの噴射終了時期を理想噴射終了時期から進角させることにより、エンジン１の圧縮行程中にできるだけ多くのＣＮＧを各燃焼室４内に噴射できるようになる。なお、各ガスインジェクタ６におけるＣＮＧの噴射時期（噴射終了時期）を進角させるためのマップは、ガスデリバリ管９の内部圧力（ガスインジェクタ６における噴射圧）と、ＣＮＧ噴射終了時期の進角量との関係を規定するように作成されてもよい。また、Ｓ１５では、ガスボンベ７の内部圧力またはガスデリバリ管９の内部圧力とＣＮＧ噴射終了時期との関係を規定するマップが用いられてもよい。そして、Ｓ１５では、ＣＮＧ噴射終了時期の設定後に、ＣＮＧの噴射量に応じてＣＮＧ噴射開始時期が再設定される。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、Ｓ１４にてガスボンベ７の内部圧力がレギュレータ１０による調整圧以上であると判断した場合、または、Ｓ１５の処理を実行した後、アクセル位置センサ４０からの信号に基づいてエンジン１に対する要求トルクを求める。更に、ＥＣＵ３０は、所定のマップを用いると共に、圧力センサＰｄにより検出されるガスデリバリ管９の内部圧力および温度センサＴｄにより検出されるガスデリバリ管９の内部温度に基づいて、当該要求トルクに対応したＣＮＧの噴射時間（ＣＮＧ噴射量）を設定する（Ｓ１６）。本実施形態において、Ｓ１６で用いられるマップは、要求トルクおよびガスデリバリ管９の内部圧力とＣＮＧの噴射時間との相関関係を、ガスデリバリ管９の内部温度に応じて規定（補正）するように予め作成されている。
【００３７】
各ガスインジェクタ６におけるＣＮＧの噴射時間を設定した後、ＥＣＵ３０は、各ガスインジェクタ６について予め定められている理想噴射開始時期、または、Ｓ１５にて定められたＣＮＧ噴射開始時期を用いて、噴射時間の変化に応じて噴射終了時期を固定したまま噴射開始時期を再設定し（Ｓ１７）、更に、エンジン１の圧縮行程中に各ガスインジェクタ６からのＣＮＧの噴射が完了するか否か（噴射開始時期が圧縮行程内にあるか否か）を判定する（Ｓ１８）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ１８にてエンジン１の圧縮行程中に各ガスインジェクタ６からのＣＮＧの噴射を完了させ得ないと判断した場合、各ガスインジェクタ６について予め定められている理想噴射開始時期、または、Ｓ１５にて定めたＣＮＧ噴射開始時期を踏まえた上で、所定の手順に従い、要求トルクが満たされるように、エンジン１の圧縮行程中に噴射され得るＣＮＧの量と、ＣＮＧの不足分を補うためのガソリンの補充量とを算出する（Ｓ２０）。
【００３８】
このように、多種燃料エンジン１では、ＥＣＵ３０によってＣＮＧの噴射量が要求トルクに応じて設定されるが（Ｓ１６）、一旦設定された量のＣＮＧが圧縮行程中にすべて噴射され得ないと判断された場合（Ｓ１８）、ＥＣＵ３０によって、要求トルクが満たされるように、圧縮行程中に噴射され得るＣＮＧの量と、ＣＮＧの不足分を補うためのガソリンの補充量とが再設定されることになる（Ｓ２０）。
【００３９】
Ｓ２０の処理の後、ＥＣＵ３０は、更に、回転数および負荷に基づいて、各燃焼室４の内部を冷却する必要があるか否かを判定する（Ｓ２２）。このように、Ｓ２２にて各燃焼室４の内部を冷却する必要性の有無が判定されるのは、次のような理由による。すなわち、ＣＮＧ等の気体燃料は、気化潜熱による効果をもたない分、ガソリン等の液体燃料と比較して冷却能力に劣るものである。このため、ＣＮＧを各燃焼室４内に直接噴射して動力を得る場合、エンジン１の高負荷、高回転時等に各燃焼室４内の温度が高まって例えばバルブシート等の部材に熱によるダメージを与えてしまうおそれもある。この点に鑑みて、多種燃料エンジン１では、ＥＣＵ３０により、Ｓ２２にて各燃焼室４を冷却する必要があるか否かが判定される。
【００４０】
Ｓ２２にて各燃焼室４を冷却する必要がないと判断した場合、ＥＣＵ３０は、エンジン１の吸気行程において、Ｓ２０で定められた補充量だけガソリンが噴射されるように各ガソリンインジェクタ１１を開弁させる（Ｓ２６）。更に、ＥＣＵ３０は、エンジン１の圧縮行程において、Ｓ２０で定められた量だけＣＮＧが噴射されるように各ガスインジェクタ６を開弁させる（Ｓ２８）。
【００４１】
すなわち、多種燃料エンジン１では、要求トルクと圧縮行程中に噴射され得るＣＮＧの量とに基づいて定められる上記補充量分のガソリンが吸気行程中に各ガソリンインジェクタ１１によって各燃焼室４内に直接噴射され（Ｓ２６）、ＣＮＧは、基本的に圧縮行程中にのみ各ガスインジェクタ６から各燃焼室４内に噴射されることになる（Ｓ２８）。これにより、多種燃料エンジン１によれば、吸入空気量の低下を招き易い吸気行程中におけるＣＮＧの噴射を大幅に抑制することが可能となる。従って、吸入空気量の不足による出力低下といったようなＣＮＧの供給に関連したエンジン性能の低下を確実に抑制することができる。
【００４２】
一方、Ｓ２２にて各燃焼室４を冷却する必要があると判断した場合、ＥＣＵ３０は、所定のマップ等を用いると共に、回転数センサ４１および負荷センサ４２の信号に基づいて、その時点における回転数や負荷のもとで各燃焼室４を冷却するのに必要とされるガソリンの量を求めると共に、当該ガソリンの量とＳ２０にて求めたガソリンの補充量とを比較する（Ｓ２３）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ２３にて冷却に必要なガソリンの量が上記補充量を上回っていると判断した場合、冷却に必要なガソリンの量に基づいて、要求トルクが満たされるように圧縮行程中に噴射されるべきＣＮＧの量を算出する（Ｓ２５）。
【００４３】
その後、ＥＣＵ３０は、エンジン１の吸気行程において、各燃焼室４の冷却に必要とされる量だけガソリンが噴射されるように各ガソリンインジェクタ１１を開弁させる（Ｓ２６）。更に、ＥＣＵ３０は、エンジン１の圧縮行程において、Ｓ２５で定められた量だけＣＮＧが噴射されるように各ガスインジェクタ６を開弁させる（Ｓ２８）。
【００４４】
これにより、多種燃料エンジン１では、各燃焼室４の冷却が必要となり、かつ、冷却に必要な液体燃料の量がＳ２０で定められる補充量を上回っている場合に、冷却に必要なガソリンの量に基づいて、要求トルクが満たされるように圧縮行程中に噴射されるべきＣＮＧの量が再設定される（Ｓ２３，Ｓ２５）。そして、この場合も、各燃焼室４の冷却に必要とされる量のガソリンは吸気行程中に各燃焼室内に直接噴射され（Ｓ２６）、ＣＮＧは圧縮行程中にのみ各燃焼室４内に直接噴射されることになる（Ｓ２８）。
【００４５】
この結果、多種燃料エンジン１では、吸入空気量の不足による出力低下といったようなＣＮＧの供給に関連したエンジン性能の低下を確実に抑制しつつ、例えば高負荷、高回転時等に各燃焼室４内の温度が過剰に高まってしまうことを抑制することができる。これにより、本発明によれば、多種燃料エンジン１の耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
【００４６】
なお、Ｓ２３にて燃焼室の冷却が必要ではあるが、冷却に必要なガソリンの量が上記補充量を上回っていないと判断した場合、ＥＣＵ３０は、エンジン１の吸気行程において、Ｓ２０で定められた補充量だけガソリンが噴射されるように各ガソリンインジェクタ１１を開弁させる（Ｓ２６）。更に、ＥＣＵ３０は、エンジン１の圧縮行程において、Ｓ２０で定められた量だけＣＮＧが噴射されるように各ガスインジェクタ６を開弁させる（Ｓ２８）。
【００４７】
また、Ｓ１２にてガソリンタンク１２内に貯留されているガソリンの残量が所定値を下回っていると判断される場合、ガソリン残量が少なく、ＣＮＧの不足分を補うだけのガソリンを確保し得ない可能性があるので、ＥＣＵ３０は、基本的には圧縮行程中に各ガスインジェクタ６からＣＮＧを各燃焼室４内に噴射させ、必要に応じて、吸気行程中に各ガスインジェクタ６からＣＮＧを各燃焼室４内に噴射させる（Ｓ１３）。更に、Ｓ１８にてエンジン１の圧縮行程中に各ガスインジェクタ６からのＣＮＧの噴射を完了させ得ると判断された場合、ＣＮＧが圧縮行程中にのみ各ガスインジェクタ６から各燃焼室４内に噴射されることはいうまでもない（Ｓ１９）。そして、多種燃料エンジン１の運転中、ＥＣＵ３０によって上述のＳ１０〜Ｓ２８の処理が繰り返されることになる。
【００４８】
加えて、本実施形態の多種燃料エンジン１は、気体燃料としてＣＮＧが用いられると共に、液体燃料としてガソリンが用いられるものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、気体燃料として、例えば、一次燃料である天然ガスや石油ガス、あるいは、二次燃料である石炭転換ガスや石油転換ガス等が用いられてもよい。また、液体燃料としては、イソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油等の燃料、あるいは、液体の状態で保存し得るブタン、プロパンといったような炭化水素系燃料またはメタノール等が用いられてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明によれば、気体燃料の供給に関連して発生しがちなエンジン性能の低下を確実に抑制することができる多種燃料エンジンおよびその運転方法の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多種燃料エンジンを示す概略構成図である。
【図２】図１の多種燃料エンジンの動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】ＣＮＧの噴射終了時期を設定するためのマップを例示する図表である。
【符号の説明】
１  多種燃料エンジン
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
４  燃焼室
５  ピストン
５ａ  凹部
６  ガスインジェクタ（気体燃料用インジェクタ）
７  ガスボンベ
８  ガス供給管
９  ガスデリバリ管
１０  レギュレータ
１１  ガソリンインジェクタ（液体燃料用インジェクタ）
１２  ガソリンタンク
１３  ガソリン供給管
１４  ガソリンデリバリ管
１５  ガソリン残量センサ
１６  吸気ポート
１７  排気ポート
１８ｅ  排気弁
１８ｉ  吸気弁
１９  点火プラグ
２０  吸気マニホールド
２１  サージタンク
２２  吸気ダクト
２３  エアクリーナ
２４  ステッピングモータ
２５  スロットルバルブ
２６  排気マニホールド
２７  排気管
２８  前段触媒装置
２９  後段触媒装置
３０  ＥＣＵ
４０  アクセル位置センサ
４１  回転数センサ
４２  負荷センサ
Ｐｄ，Ｐｓ，Ｐｔ  圧力センサ
Ｔｄ  温度センサ
【図１】
2004353542.tif 000003
【図２】
2004353542.tif 000004
【図３】
2004353542.tif 000005