(57)【要約】【課題】直噴式かつ火花点火式の内燃機関に適用される燃料噴射弁の耐久性を向上させたガス燃料噴射システムを提供する。【解決手段】ガス燃料直噴式かつ火花点火式のエンジン１０において、燃料噴射弁３０を、エンジンのシリンダブロック１２に取り付ける。さらに、燃料噴射弁３０を、エンジンのピストン１３が上死点ＴＤＣ位置に在る時にはピストンの外周面１３ａにより噴孔３１ｂが封鎖される封鎖状態となり、かつ、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ以上離れた位置に在る時には、噴孔３１ｂが外周面１３ａから開放された開放状態となるように、配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の燃焼室（１０ａ）にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁（３０）と、前記燃料噴射弁の噴孔（３１ｂ）から噴射されたガス燃料と空気との混合気に点火する点火プラグ（２０）と、を備える内燃機関に適用され、
前記燃料噴射弁は、前記機関のシリンダブロック（１２）に取り付けられており、
さらに、前記燃料噴射弁は、前記機関のピストン（１３）が上死点位置に在る時には前記ピストンの外周面（１３ａ）により前記噴孔が封鎖される封鎖状態となり、かつ、前記ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る時には前記噴孔が前記外周面から開放された開放状態となるように、配置されていることを特徴とするガス燃料噴射システム。
【請求項２】
前記機関は、前記燃焼室へ吸気を流通及び遮断させる吸気弁（２１）を備え、
前記機関の吸気行程において、前記ピストンが下死点位置に下降するまでに前記吸気弁を閉じ、
前記吸気弁を閉じた後、前記ピストンが上死点位置から前記所定距離以上離れた位置に在る期間内に前記燃料噴射弁により前記ガス燃料を噴射する請求項１に記載のガス燃料噴射システム。
【請求項３】
前記機関は、前記燃焼室に接続された吸気管（２３）と、前記吸気管の吸気流量を調整するスロットルバルブ（２５）とを備え、
前記吸気弁を閉じるまでに、要求される量の吸気が前記燃焼室へ吸入されるように、前記スロットルバルブを制御する請求項２に記載のガス燃料噴射システム。
【請求項４】
前記機関の高負荷運転時には、前記ピストンが上死点位置から前記所定距離以上離れた位置に在る期間内において、前記吸気弁を閉じる前であっても前記燃料噴射弁により前記ガス燃料を噴射する請求項２又は３に記載のガス燃料噴射システム。
【請求項５】
前記シリンダブロックには、前記燃料噴射弁が複数取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載のガス燃料噴射システム。
【請求項６】
内燃機関（１０）の燃焼室（１０ａ）にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁（３０）と、前記燃料噴射弁の噴孔（３１ｂ）から噴射されたガス燃料と空気との混合気に点火する点火プラグ（２０）と、を備える内燃機関に適用され、
前記機関のシリンダヘッド（１１）またはシリンダブロック（１２）には、前記燃料噴射弁における前記噴孔を含む部分を収容する収容室（１０ｂ）が形成されており、
前記収容室には、前記燃焼室と連通する連通口（１０ｃ）が形成されており、
前記連通口を開閉する開閉弁（５０）を備え、
前記燃焼室が所定温度以上である高温期間中は前記開閉弁を閉弁状態とし、
前記燃焼室が前記所定温度未満である低温期間において、前記開閉弁を開弁状態にするとともに前記連通口を通じて前記噴孔から前記燃焼室へガス燃料を直接噴射させることを特徴とするガス燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直噴式かつ火花点火式の内燃機関に適用されたガス燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
点火式エンジンに搭載されている一般的な燃料噴射弁は、筒形状のボデーの先端部に噴孔が形成されている。そしてボデー内部には、噴孔を開閉する弁体と、弁体が着座するシート部を備える（特許文献１参照）。上記燃料噴射弁を、燃焼室に燃料を直接噴射する直噴式エンジンに搭載すると、燃料噴射弁の先端部が燃料室内に露出する（特許文献２参照）。
【０００３】
したがって、圧縮行程の後期から燃焼行程の前期までの燃焼室が高温となる期間において、シート部を含む燃料噴射弁の先端部が、燃焼室内の高温に晒されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４８８４２号公報
【特許文献２】特開２０００−７３８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記燃料噴射弁から液体燃料を噴射する場合は、液体燃料自体やその気化熱により燃料噴射弁の先端部は冷却される。しかしながら、上記燃料噴射弁からガス燃料を噴射する場合は、液体燃料自体やその気化熱により燃料噴射弁の先端部が冷却されることがない。よって、上記燃料噴射弁からガス燃料を燃料室に直接噴射する場合は、シート部を含む燃料噴射弁の先端部が高温となるので、燃料噴射弁の耐久性が懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、直噴式かつ火花点火式の内燃機関に適用される、燃料噴射弁の耐久性を向上させたガス燃料噴射システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、内燃機関の燃焼室にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の噴孔から噴射されたガス燃料と空気との混合気に点火する点火プラグと、を備える内燃機関に適用されることを前提とする。そして、前記燃料噴射弁は、前記機関のシリンダブロックに取り付けられており、さらに、前記燃料噴射弁は、前記機関のピストンが上死点位置に在る時には前記ピストンの外周面により前記噴孔が封鎖される封鎖状態となり、かつ、前記ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る時には前記噴孔が前記外周面から開放された開放状態となるように、配置されている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関のピストンが、上死点と上死点から所定距離離れた位置との間にある時には、ピストンの外周面により噴孔が封鎖される封鎖状態となる。このため、ピストンが上死点近傍に在る期間、すなわち燃焼室内の温度が高くなる高温期間を含めて、燃料噴射弁の噴孔を封鎖することができる。よって、燃料噴射弁の先端が燃焼室内の高温に晒されることを抑制することができ、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁の耐久性を向上させることができる。
【０００９】
一方、ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る期間、すなわちピストンが上死点近傍に在る期間を除いた期間には、燃料噴射弁の噴孔がピストン外周面から開放された開放状態となる。このため、燃焼室内の温度が上記高温期間よりも低くなる期間では、噴孔から燃焼室へ直接ガス燃料を直接噴射することが可能となる。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、内燃機関の燃焼室にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の噴孔から噴射されたガス燃料と空気との混合気に点火する点火プラグと、を備える内燃機関に適用されることを前提とする。そして、前記機関のシリンダヘッドまたはシリンダブロックには、前記燃料噴射弁における前記噴孔を含む部分を収容する収容室が形成されており、前記収容室には、前記燃焼室と連通する連通口が形成されており、前記連通口を開閉する開閉弁を備え、前記燃焼室が所定温度以上である高温期間中は前記開閉弁を閉弁状態とし、前記燃焼室が前記所定温度未満である低温期間において、前記開閉弁を開弁状態にするとともに前記連通口を通じて前記噴孔から前記燃焼室へガス燃料を直接噴射させる。
【００１１】
請求項６に記載の発明によれば、燃焼室が所定温度以上である高温期間中は、収容室と燃焼室とを連通する連通口は開閉弁により封鎖される封鎖状態となる。このため、収容室に収容された噴孔が、燃焼室内の高温に晒されるおそれがない。よって、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
一方、燃焼室が所定温度未満である低温期間において、収容口と燃焼室とを連通する連通口は開閉弁により開放される開放状態となる。このため、燃焼室が所定温度未満である低温期間では、収容室に収容された噴孔から連通口を通じて燃焼室へガス燃料を直接噴射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかる燃料噴射システムを示す図。
【図２】図１の燃料噴射弁を示す断面図。
【図３】第１実施形態における１燃焼サイクルを示すタイムチャート。
【図４】第２実施形態にかかる燃料噴射システムにおいて、連通口が封鎖された状態を示す図。
【図５】第２実施形態において、連通口が開放された状態を示す図。
【図６】第２実施形態における１燃焼サイクルを示すタイムチャート。
【図７】他の実施形態にかかる燃料噴射システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、点火式かつ直噴式のガスエンジンに適用したガス燃料噴射システムを、具体化した各実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態が適用されるエンジン１０（内燃機関）を模式的に示す断面図である。このエンジン１０は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、点火プラグ２０を有した火花点火式のガスエンジンであるとともに、燃焼室１０ａへ燃料を直接噴射する直噴式のエンジンである。さらに当該エンジン１０は、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、およびピストン１３等を有して構成されたレシプロ式のエンジンである。
【００１６】
シリンダヘッド１１は、ピストン１３の頂面１３ｂと対面する燃焼室１０ａの壁面を形成する。このシリンダヘッド１１には、点火プラグ２０、燃焼室１０ａへ吸気を流通及び遮断させる吸気弁２１、燃焼室１０ａからの排気を排出及び遮断させる排気弁２２、吸気弁２１を介して燃焼室１０ａに接続された吸気管２３、排気弁２２を介して燃焼室１０ａに接続された排気管２４が取り付けられている。さらに、吸気管２３は、吸気管２３内の吸気流量を調整するスロットルバルブ２５を備えている。スロットルバルブ２５を制御することにより、所定期間内に所望量の吸気が燃焼室１０ａへ吸入される。
【００１７】
一方、シリンダブロック１２は、ピストン１３を内部で摺動させるシリンダを形成する。このシリンダブロック１２には、燃焼室１０ａへガス燃料を噴射する燃料噴射弁３０が取り付けられている。
【００１８】
図１（ａ）は、ピストン１３が上死点ＴＤＣに在る時の状態を示す。このように、ピストン１３が上死点位置から所定範囲に在る時には、燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂがピストン１３の外周面１３ａにより封鎖される封鎖状態となる。詳しくは、上死点ＴＤＣと噴孔３１ｂとの間（所定距離Ｌの範囲）に、ピストン１３の頂面１３ｂが存在する時には、封鎖状態となる。
【００１９】
図１（ｂ）は、ピストン１３が下死点ＢＤＣに在る時の状態を示す。このように、ピストン１３の頂面１３ｂが上死点位置から所定距離Ｌ以上離れた位置に在る時には、ピストン１３の外周面１３ａから噴孔３１ｂが開放された開放状態となる。詳しくは、下死点ＢＤＣと噴孔３１ｂとの間に、ピストン１３の頂面１３ｂが存在する時には、開放状態となる。開放状態の期間では、噴孔３１ｂは燃焼室１０ａに露出しているので、噴孔３１ｂから燃焼室１０ａに燃料を噴射することが可能となる。
【００２０】
点火プラグ２０および燃料噴射弁３０の作動は、電子制御装置（ＥＣＵ４０）により制御される。ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度やエンジン負荷等の検出値に基づき、１燃焼サイクルあたりに燃焼室１０ａへ噴射させる燃料の量（燃料噴射量）、燃料噴射時期、および点火プラグ２０による点火時期等を制御する。これにより、エンジン出力や排気エミッションが最適となるようにエンジン運転状態が制御される。
【００２１】
図２は、燃料噴射弁３０の構造を示す断面図である。燃料噴射弁３０は、筒形状のボデー３１と、噴孔３１ｂを開閉する弁体３２と、弁体３２を駆動させる電動アクチュエータ３３とを含む。ボデー３１の先端部には噴孔３１ｂが形成され、ボデー３１の内部には噴孔３１ｂとつながる燃料通路３１ａが形成されている。この燃料通路３１ａの内側に弁体３２が収容される。また、ボデー３１の先端部の内周面には、シール性を有するテーパ状のシート面３１ｃが形成されている。シート面３１ｃから弁体３２が離座すると、高圧ポート３４から供給される高圧燃料が、燃料通路３１ａを通じて噴孔３１ｂから噴射される。一方、弁体３２がシート面３１ｃに着座すると、噴孔３１ｂからの燃料噴射が停止される。
【００２２】
電動アクチュエータ３３は、電磁ソレノイド３３ａを有するステータ３３ｂ及びアーマチャ３３ｃを備えて構成されている。ＥＣＵ４０から電磁ソレノイド３３ａへ電力供給されると、アーマチャ３３ｃはステータ３３ｂに吸引される。すると、アーマチャ３３ｃと連結された弁体３２は、スプリング３５の弾性力に抗してリフトアップ作動してシート面３１ｃから離座する。つまり、電磁ソレノイド３３ａへ電力供給している期間は噴孔３１ｂから噴射される。よって、１回の開弁により噴射される燃料の噴射量は、電力供給時間により制御される。一方、前記電力供給を停止させると、スプリング３５の弾性力により弁体３２はリフトダウン作動してシート面３１ｃに着座し、噴孔３１ｂからの燃料噴射が停止される。
【００２３】
なお、図示しない燃料タンク内のガス燃料が、蓄圧容器（デリバリパイプ）へ圧送され、蓄圧容器に蓄圧された高圧ガス燃料が、各気筒の燃料噴射弁３０の高圧ポート３４へ分配されるよう構成されている。そして、各気筒の燃料噴射弁３０による燃料噴射は、所定のクランク角度の位相差でもって噴射開始される。
【００２４】
次に図３を参照しつつ、１燃焼サイクルにおける燃料噴射時期について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、（ａ）吸気弁２１の開閉のタイミング、（ｂ）排気弁２２の開閉のタイミング、（ｃ）封鎖状態および開放状態が切り替わるタイミング、（ｄ）燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）の変化を示すタイムチャートである。また、図３（１）〜（５）は、それぞれ図３（ｄ）の（１）〜（５）の期間に応じたエンジン１０の状態を示す。
【００２５】
図示されるように、ｔ１時点で、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置から下降して吸気行程が開始されるとともに、吸気弁２１が開弁される。そしてｔ２時点で、ピストン１３は所定距離Ｌ降下し、噴孔３１ｂの位置に到達する。この期間ｔ１〜ｔ２では、ピストン１３の外周面１３ａにより噴孔３１ｂが封鎖され、図３（１）に示す封鎖状態となる。よって、期間ｔ１〜ｔ２では、燃焼室１０ａへ燃料の噴射を行うことはできない。
【００２６】
ピストン１３は、ｔ３時点において、下死点ＢＤＣ位置まで下降し、吸気行程が終了される。吸気弁２１は、ｔ３時点までに閉弁される。続いてピストン１３は下死点ＢＤＣ位置から上昇して、圧縮行程が開始される。ｔ４時点で、ピストン１３は、上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ離れた位置まで上昇し、再び噴孔３１ｂの位置に到達する。この期間ｔ２〜ｔ４では、ピストン１３の外周面１３ａにより噴孔３１ｂが開放され、図３（２）に示す開放状態となる。よって、期間ｔ２〜ｔ４では、燃焼室１０ａへ燃料の噴射を行うことができる。
【００２７】
ここでは、ガス燃料の噴射による吸気の吹き戻しを抑制するため、吸気弁２１を閉じ吸気の吸入を終了した後、燃料の噴射を行う。すなわち、ピストン１３が下死点ＢＤＣ位置に降下するまでに吸気の吸入を終了する。そして、ピストン１３が、下死点ＢＤＣ位置から噴孔３１ｂの位置に上昇するまでの期間ｔ３〜ｔ４において、燃焼室１０ａへの燃料の噴射を行う。
【００２８】
よって、吸気弁２１が開弁している期間ｔ１〜ｔ３において、要求される量の吸気が燃焼室１０ａへ吸入されるように、スロットルバルブ２５の開度を制御する。また、期間ｔ３〜ｔ４において、所望の燃料量が燃焼室１０ａへ供給されるように、目標噴射量に対応する時間（噴射期間Ｔｑ）だけ弁体３２を開弁作動させて燃料を噴射させる。その結果、ｔ４時点において、燃焼室１０ａ内には要求される量の吸気及びガス燃料の混合気が存在する。なお、噴射期間Ｔｑの終了時点は、後述する期間ｔ４〜ｔ５の開始時点ｔ４と一致させており、噴射期間Ｔｑの開始時点を調節することで噴射期間Ｔｑの長さ（噴射量に相当）を調節している。
【００２９】
ピストン１３は、ｔ４時点後さらに上昇を続ける。そして、ピストン１３が上死点ＴＤＣ近傍に到達したタイミングで、点火プラグ２０により混合気が着火されて、燃焼行程が開始される。ピストン１３は、上死点ＴＤＣ位置まで上昇した後再び下降し、ｔ５時点で上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ下離れた噴孔３１ｂの位置に到達する。期間ｔ４〜ｔ５では、ピストン１３は、上死点ＴＤＣと上死点ＴＤＣから所定距離Ｌ離れた位置との間に存在し、図３（３）に示す封鎖状態となる。この期間ｔ４〜ｔ５は、圧縮行程の後期から燃焼行程の前期までに相当し、燃焼室１０ａ内が高温高圧になる高温期間を含む。よって、高温期間を含む期間ｔ４〜ｔ５では、燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂが封鎖されるので、燃料噴射弁３０の先端部が燃焼室１０ａ内の高温に晒されることが抑制される。
【００３０】
その後ピストン１３は、下死点ＢＤＣ位置まで降下すると、下死点ＢＤＣ位置から再び上昇する。その際、排気弁２２が開弁されて排気行程が開始される。そしてｔ６時点で、ピストン１３は上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ離れた位置まで上昇する。期間ｔ５〜ｔ６では、図３（４）に示す開放状態となる。この期間ｔ５〜ｔ６は、燃焼行程の後期から排気行程の前期までに相当し、燃焼室１０ａ内が低温低圧になる低温期間である。
【００３１】
さらにピストン１３が上昇すると、図３（５）に示す封鎖状態となる。そして、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置まで上昇すると、１燃焼サイクルが終了する。
【００３２】
以上説明した第１実施形態は以下の効果を奏する。
【００３３】
・エンジン１０のピストン１３が、上死点ＴＤＣと上死点ＴＤＣから所定距離Ｌ離れた位置との間にある時には、ピストン１３の外周面１３ａにより噴孔３１ｂが封鎖される封鎖状態となる。このため、ピストン１３が上死点ＴＤＣ近傍に在る期間すなわち燃焼室１０ａ内の温度が高くなる高温期間を含めて、燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂを封鎖することができる。よって、燃料噴射弁３０の先端が燃焼室１０ａ内の高温に晒されることを抑制することができ、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁３０の耐久性を向上させることができる。
【００３４】
・一方、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ以上離れた位置に在る期間、すなわちピストン１３が上死点ＴＤＣ近傍に在る期間を除いた期間には、燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂがピストン１３の外周面１３ａから開放された開放状態となる。このため、燃焼室１０ａ内の温度が上記高温期間よりも低くなる期間では、噴孔３１ｂから燃焼室１０ａへ直接ガス燃料を直接噴射することが可能となる。
【００３５】
・吸気弁２１を閉じ吸気の吸入を終了した後ガス燃料を噴射するので、噴射されたガス燃料により吸気が吹き戻されることを抑制できる。また、ピストン１３が下死点ＢＤＣ位置に下降する前に吸気弁２１を閉じるので、吸気弁２１を閉じた後にガス燃料を噴射可能な期間ｔ３〜ｔ４が存在する。したがって、吸気の吹き戻しを抑制しつつ、ガス燃料の噴射を行うことができる。
【００３６】
・スロットルバルブ２５を制御することにより、吸気弁２１を閉じるまでに、要求される量の吸気を燃焼室１０ａへ吸入することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、シリンダブロック１２に燃料噴射弁３０を取り付けており、ピストン１３の外周面１３ａにより開放状態と封鎖状態とを切り替えている。これに対し、図４〜図６に示す第２実施形態では、シリンダヘッド１１に燃料噴射弁３０を取り付けており、後述する開閉弁５０により開放状態と封鎖状態とを切り替えている。
【００３８】
図４及び図５に示すように、シリンダヘッド１１には、燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂを含む部分を収容する収容室１０ｂが形成されている。また、収容室１０ｂには、燃焼室１０ａと連通する連通口１０ｃが形成されている。連通口１０ｃが開閉弁５０により封鎖されると、噴孔３１ｂは燃焼室１０ａから遮蔽される。一方、連通口１０ｃが開閉弁５０により開放されると、噴孔３１ｂは燃焼室１０ａに露出する。
【００３９】
図４（ａ）は、開閉弁５０を閉弁して連通口１０ｃが開閉弁５０により封鎖される封鎖状態を示し、図５は、開閉弁５０を開弁して連通口１０ｃが開閉弁５０により開放される開放状態を示す。図４（ａ）に示す開放状態の時に、収容室１０ｂに収容された噴孔３１ｂから連通口１０ｃを通じて燃焼室１０ａへ、ガス燃料を直接噴射することが可能となる。なお、噴射されたガス燃料が連通口１０ｃに接触しないように、噴孔３１ｂは連通口１０ｃの近傍に配置されている。
【００４０】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ矢視図である。図４（ｂ）に示すように、開閉弁５０は燃焼室１０ａの中央に配置されている。また、開閉弁５０は、吸気弁２１および排気弁２２と同様にエンジン１０のクランクシャフトの回転力により機械的に駆動される。したがって、１燃焼サイクル中の予め設定された所定期間において、連通口１０ｃは開口する。なお、開閉弁５０は、燃焼室１０ａの側へ作動することで開弁する構造である。
【００４１】
次に図６を参照しつつ、１燃焼サイクルにおける燃料噴射時期について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、（ａ）吸気弁２１の開閉のタイミング、（ｂ）排気弁２２の開閉のタイミング、（ｃ）開閉弁５０の開閉のタイミング、（ｄ）燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）の変化を示すタイムチャートである。
【００４２】
燃焼室１０ａが所定温度以上である高温期間を含む期間において、開閉弁５０を閉弁状態とする。一方、燃焼室１０ａが所定温度未満である低温期間において、開閉弁５０を開弁状態とする所定期間を設定する。
【００４３】
具体的には、燃焼室１０ａが所定温度以上となる圧縮行程後期から燃焼行程前期の高温期間ｔ９〜ｔ１０を含む期間において、連通口１０ｃが開閉弁５０により封鎖される状態とする。一方、高温期間を除く低温期間において、開閉弁５０を開弁状態とする期間を、吸気行程から圧縮行程前期に相当する期間ｔ７〜ｔ９と設定する。すなわち、期間ｔ７〜ｔ９において、噴孔３１ｂが連通口１０ｃを介して燃焼室１０ａへ露出した状態となるので、噴孔３１ｂから連通口１０ｃを通じて燃焼室１０ａへ燃料を噴射することが可能となる。
【００４４】
ここで、ガス燃料の噴射による吸気の吹き戻しを抑制するため、吸気の吸入終了後に燃料を噴射する。詳しくは、ｔ７時点で、上死点ＴＤＣ位置からピストン１３が降下するとともに吸気行程を開始し、吸気弁２１を開弁する。そして、ピストン１３が下死点ＢＤＣ位置に到達し吸気行程が終了するｔ８時点までに、吸気弁２１を閉弁する。その後期間ｔ８〜ｔ９において、ガス燃料を燃焼室１０ａへ噴射する。
【００４５】
よって、期間ｔ７〜ｔ８において所望量の吸気が燃焼室１０ａへ吸入されるように、スロットルバルブ２５の開度を制御する。また、期間ｔ８〜ｔ９において、要求される量の燃料が燃焼室１０ａへ供給されるように、目標噴射量に対応する時間（噴射期間Ｔｑ）だけ弁体３２を開弁作動させて燃料を噴射させる。なお、噴射期間Ｔｑの終了時点は、高温期間ｔ９〜ｔ１０の開始時点ｔ９と一致させており、噴射期間Ｔｑの開始時点を調節することで噴射期間Ｔｑの長さ（噴射量に相当）を調節している。
【００４６】
以上説明した第２実施形態は以下の効果を奏する。
【００４７】
・燃焼室１０ａが所定温度以上である高温期間中は、収容室１０ｂと燃焼室１０ａとを連通する連通口１０ｃは開閉弁５０により封鎖される状態となる。このため、収容室１０ｂに収容された噴孔３１ｂが、燃焼室１０ａの高温に晒されるおそれがない。よって、ガス燃料を噴射する燃料噴射弁３０の耐久性を向上させることができる。
【００４８】
・一方、燃焼室１０ａが所定温度未満である低温期間において、収容室１０ｂと燃焼室１０ａとを連通する連通口１０ｃは開閉弁５０から開放される開放状態となる。このため、燃焼室１０ａが所定温度未満である低温期間において、収容室１０ｂに収容された噴孔３１ｂから連通口１０ｃを通じて燃焼室１０ａへ、ガス燃料を直接噴射することが可能となる。
【００４９】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００５０】
・上記各実施形態では、吸気弁２１を閉じ吸気の吸入を終了した後に燃料を噴射している。しかし、エンジン１０の高負荷運転時には、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ以上離れた位置に在る期間内において、吸気弁２１を閉じる前であっても燃料噴射弁３０によりガス燃料を噴射してもよい。このようにすると、エンジン１０の高負荷運転時には、吸気の吹き戻し抑制よりも、ガス燃料の噴射量確保を優先させることができる。なお、吸気の吸入終了前から燃料噴射を行う場合も、噴射期間Ｔｑの終了時点を封鎖状態の開始時点と一致させると、吸気の吸入期間と燃料の噴射期間とが重なる期間を最小限にできる。
【００５１】
・上記第１実施形態では、１つの気筒に対して１つの燃料噴射弁３０が設けられているが、図７に示すように、１つの気筒に対して複数の燃料噴射弁３０を設けてもよい。燃料噴射弁３０を複数設ければ、燃料を噴射可能な期間が制限されても、噴射量を増大させることができる。特にエンジン１０の回転速度が速く、１燃焼サイクル中における噴射可能な期間が短い場合であっても、所望する量のガス燃料を燃焼室１０ａへ噴射することができる。なお、複数の燃料噴射弁３０を取り付けるシリンダブロック１２の位置は、上死点ＴＤＣ位置から同じ距離離れた位置にするとよい。このようにすると、複数の燃料噴射弁３０に対して同じタイミングで封鎖状態と開放状態が切り替わる。
【００５２】
・上記第２実施形態では、燃料噴射弁３０および開閉弁５０をシリンダヘッド１１に取り付けているが、これらをシリンダブロック１２に取り付けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０…エンジン（内燃機関）、１０ａ…燃焼室、１０ｂ…収容室、１０ｃ…連通口、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダブロック、１３…ピストン、１３ａ…ピストンの外周面、３０…燃料噴射弁、３１ｂ…噴孔、５０…開閉弁、Ｌ…所定距離。
【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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