(57)【要約】【課題】  内燃機関の燃焼効率を向上する吸気装置を提供する。【解決手段】  エンジン１０に設けられる吸気システム１は、エンジン１０が吸入する吸気の空気を冷却可能なインタークーラ２２、インタークーラ２２を迂回する空気を加熱可能な加熱部２３、インタークーラ２２及び加熱部２３に入る前の空気の温度を検出可能な入口温度センサ２２１、２３１、インタークーラ２２及び加熱部２３を出た後の空気の温度を検出可能な出口温度センサ２２２、２３２、インタークーラ２２に入る空気の流量及び加熱部２３に入る空気の流量を調整可能な流量調整弁２４、及び、入口温度センサ２２１、２３１が出力する信号及び出口温度センサ２２２、２３２が出力する信号に基づいて流量調整弁２４の開度を制御するＥＣＵ２５を備える。【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）が吸入する吸気が流れる吸気通路（２１０）を有する吸気管（２１）と、
前記吸気管に設けられ、前記吸気通路を流れる空気を冷却可能な冷却部（２２）と、
前記吸気管に設けられ、前記冷却部を迂回する空気を加熱可能な加熱部（２３）と、
前記吸気通路を流れる空気のうち前記冷却部及び前記加熱部に入る前の空気の温度を検出可能に設けられ、検出した温度に応じた信号を出力する入口温度検出部（２２１、２３１）と、
前記吸気通路を流れる空気のうち前記冷却部及び前記加熱部を出た後の空気の温度を検出可能に設けられ、検出した温度に応じた信号を出力する出口温度検出部（２２２、２３２、２２３）と、
前記冷却部に入る空気の流量及び前記加熱部に入る空気の流量を調整可能な流量調整弁（２４）と、
前記入口温度検出部、前記出口温度検出部、及び、前記流量調整弁と電気的に接続し、前記入口温度検出部が出力する信号及び前記出口温度検出部が出力する信号に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する弁制御手段（２５）と、
を備えることを特徴とする吸気装置。
【請求項２】
気体燃料を前記内燃機関に供給可能な気体燃料供給部（１７、３７）をさらに備え、
前記冷却部は、前記気体燃料供給部において液体状態の気体燃料が気化するとき発生する気化熱を利用して前記吸気通路を流れる空気を冷却することを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記内燃機関を搭載する車両の車室の温度を制御可能な空調手段（２６）をさらに備え、
前記冷却部は、前記空調手段が供給する冷気を利用して前記吸気通路を流れる空気を冷却することを特徴とする請求項１または２に記載の吸気装置。
【請求項４】
前記冷却部及び前記加熱部は、加圧した空気を前記内燃機関に供給可能な過給器（１８）と前記内燃機関との間に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項５】
前記冷却部と前記内燃機関との間に設けられ、前記冷却部を出た後の空気を膨張させる膨張部（４８、５８、６８）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項６】
前記内燃機関の運転状態を検出し、運転状態に応じた信号を出力する運転状態検出手段（１２１、１２２、２７）と、
前記内燃機関における予混合圧縮自己着火燃焼が可能な吸気の条件を示す運転マップを記憶する記憶手段（２５）と、
前記運転状態検出手段、前記記憶手段、及び、前記弁制御手段と電気的に接続し、前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記流量調整弁の開度を算出し、算出した前記流量調整弁の開度に応じた信号を前記弁制御手段に出力する算出手段（２５）と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項７】
前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の冷却水の温度を検出し、前記内燃機関の冷却水の温度に応じた信号を出力する水温センサ（１２１）を有し、
前記算出手段は、前記水温センサが出力する信号及び前記運転マップに基づいて前記流量調整弁の開度を算出し、算出した前記流量調整弁の開度に応じた信号を前記弁制御手段に出力することを特徴とする請求項６に記載の吸気装置。
【請求項８】
前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の回転数を検出し、前記内燃機関の回転数に応じた信号を出力する回転数センサ（１２２）を有し、
前記算出手段は、前記回転数センサが出力する信号及び前記運転マップに基づいて前記流量調整弁の開度を算出し、算出した前記流量調整弁の開度に応じた信号を前記弁制御手段に出力することを特徴とする請求項６または７に記載の吸気装置。
【請求項９】
前記運転状態検出手段は、アクセルペダル（２７）の開度を検出し、前記アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するペダル開度センサ（２７１）を有し、
前記算出手段は、前記ペダル開度センサが出力する信号及び前記運転マップに基づいて前記流量調整弁の開度を算出し、算出した前記流量調整弁の開度に応じた信号を前記弁制御手段に出力することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項１０】
気体燃料の温度を制御可能な燃料温度制御部（３７４）を有し気体燃料を前記内燃機関に供給可能な気体燃料供給部（３７）をさらに備えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項１１】
気体燃料を前記内燃機関に供給可能な気体燃料供給部（１７、３７）と、
液体燃料を前記内燃機関に供給可能な液体燃料供給部（１６）と、
前記運転状態検出手段、前記気体燃料供給部、及び、前記液体燃料供給部と電気的に接続し、前記気体燃料供給部における気体燃料の供給タイミング、及び、前記液体燃料供給部における液体燃料の供給タイミングの少なくとも一方の供給タイミングを制御する燃料供給制御部（２５）と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項１２】
前記気体燃料供給部（３７）は、気体燃料の温度を制御可能な燃料温度制御部（３７４）を有することを特徴とする請求項１１に記載の吸気装置。
【請求項１３】
請求項６〜１２のいずれか一項に記載の吸気装置を用いて前記内燃機関が吸入する吸気の特性を制御する吸気の制御方法であって、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関における予混合圧縮自己着火燃焼が可能であるか否かを判定する第一判定工程と、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関において予混合圧縮自己着火燃焼が可能な空気の温度である目標空気温度を前記運転マップから読み込む読込工程と、
前記出口温度検出部によって検出される前記冷却部及び前記加熱部を出た後の空気の温度である実空気温度から前記目標空気温度を引いた値（Ｔｍ）が所定の下限値（Ｔｍ１）以下の領域、所定の上限値（Ｔｍ２）以上の領域、または、前記所定の下限値より大きくかつ前記所定の上限値より小さい領域のいずれの領域に含まれるかを判定する第二判定工程と、
を含むことを特徴とする吸気の制御方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の吸気装置を用いて前記内燃機関が吸入する吸気の特性を制御する吸気の制御方法であって、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関における予混合圧縮自己着火燃焼が可能であるか否かを判定する第一判定工程と、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関において予混合圧縮自己着火燃焼が可能な空気の温度である目標空気温度を前記運転マップから読み込む読込工程と、
前記出口温度検出部によって検出される前記冷却部及び前記加熱部を出た後の空気の温度である実空気温度から前記目標空気温度を引いた値（Ｔｍ）が所定の下限値（Ｔｍ１）以下の領域、所定の上限値（Ｔｍ２）以上の領域、または、前記所定の下限値より大きくかつ前記所定の上限値より小さい領域のいずれの領域に含まれるかを判定する第二判定工程と、
気体燃料の温度を調整する気体燃料温度調整工程と、
を含むことを特徴とする吸気の制御方法。
【請求項１５】
請求項１１または１２に記載の吸気装置を用いて前記内燃機関が吸入する吸気の特性を制御する吸気の制御方法であって、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関における予混合圧縮自己着火燃焼が可能であるか否かを判定する第一判定工程と、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関において予混合圧縮自己着火燃焼が可能な空気の温度である目標空気温度を前記運転マップから読み込む読込工程と、
前記出口温度検出部によって検出される前記冷却部及び前記加熱部を出た後の空気の温度である実空気温度から前記目標空気温度を引いた値（Ｔｍ）が所定の下限値（Ｔｍ１）以下の領域、所定の上限値（Ｔｍ２）以上の領域、または、前記所定の下限値より大きくかつ前記所定の上限値より小さい領域のいずれの領域に含まれるかを判定する第二判定工程と、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて気体燃料の供給タイミング、及び、液体燃料の供給タイミングの少なくとも一方の供給タイミングを決定する供給タイミング決定工程と、
を含むことを特徴とする吸気の制御方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の吸気装置を用いて前記内燃機関が吸入する吸気の特性を制御する吸気の制御方法であって、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関における予混合圧縮自己着火燃焼が可能であるか否かを判定する第一判定工程と、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて前記内燃機関において予混合圧縮自己着火燃焼が可能な空気の温度である目標空気温度を前記運転マップから読み込む読込工程と、
前記出口温度検出部によって検出される前記冷却部及び前記加熱部を出た後の空気の温度である実空気温度から前記目標空気温度を引いた値（Ｔｍ）が所定の下限値（Ｔｍ１）以下の領域、所定の上限値（Ｔｍ２）以上の領域、または、前記所定の下限値より大きくかつ前記所定の上限値より小さい領域のいずれの領域に含まれるかを判定する第二判定工程と、
前記運転状態検出手段が検出する前記内燃機関の運転状態及び前記運転マップに基づいて気体燃料の供給タイミング、及び、液体燃料の供給タイミングの少なくとも一方の供給タイミングを決定する供給タイミング決定工程と、
前記気体燃料の温度を調整する気体燃料温度調整工程と、
を含むことを特徴とする吸気の制御方法。
【請求項１７】
前記供給タイミング決定工程において、前記実空気温度が高くなるほど気体燃料の供給タイミングを遅角することを特徴とする請求項１５または１６に記載の吸気の制御方法。
【請求項１８】
前記供給タイミング決定工程において、前記実空気温度が高くなるほど液体燃料の供給タイミングを遅角することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の吸気の制御方法。
【請求項１９】
前記第二判定工程において、前記実空気温度から前記目標空気温度を引いた値が前記所定の下限値以下であるとき、前記弁制御手段は、前記加熱部を流れる空気の量が多くなるよう前記流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の吸気の制御方法。
【請求項２０】
前記第二判定工程において、前記実空気温度から前記目標空気温度を引いた値が前記所定の上限値以上であるとき、前記弁制御手段は、前記冷却部を流れる空気の量が多くなるよう前記流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の吸気の制御方法。
【請求項２１】
前記第一判定工程において前記内燃機関の運転状態では予混合圧縮時着火燃焼が不可能であると判定されるとき、液体燃料と空気との混合気を吸気として前記内燃機関に供給する液体燃料供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の吸気の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関が吸入する吸気を供給する吸気装置、および、吸気の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＰＧなどの気体燃料及び軽油などの液体燃料の二種類の燃料を燃焼可能な内燃機関が知られている。当該内燃機関は、内燃機関の運転条件にあわせて、液体燃料と空気、または、気体燃料と液体燃料と空気とが混合した吸気を供給可能な吸気装置を備えている。吸気装置は、吸気の特性を内燃機関における燃焼にとって最適とするため、空気を加圧可能な過給器や加給後の空気を冷却するインタークーラなどを備えている。例えば、特許文献１には、加給後の加熱された空気がインタークーラを迂回するよう設けられるインタークーラバイパスを備え、比較的高温の加熱後の空気をシリンダ内の所望の位置に偏在させる吸気装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０３２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、気体燃料、液体燃料及び空気から構成される吸気を自己着火させ燃焼効率を向上する予混合圧縮自己着火燃焼が注目されている。予混合圧縮自己着火燃焼は、要求されるトルクの大きさや内燃機関の回転数に応じて、比較的広い範囲の温度領域における所望の温度に空気の温度を制御する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の吸気装置では、空気は、加給後の加熱された温度以上に加熱することはできない。また、空気の温度をインタークーラで冷却可能な温度より低い温度にすることはできない。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の燃焼効率を向上する吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、吸気装置であって、吸気管、冷却部、加熱部、入口温度検出部、出口温度検出部、流量調整弁、及び、弁制御手段を備える。
吸気管は、内燃機関が吸入する吸気が流れる吸気通路を有する。
冷却部は、吸気管に設けられ、吸気通路を流れる空気を冷却可能である。
加熱部は、吸気管に設けられ、冷却部を迂回する空気を加熱可能である。
入口温度検出部は、吸気通路を流れる空気のうち冷却部及び加熱部に入る前の空気の温度を検出可能に設けられ、検出した温度に応じた信号を出力する。
出口温度検出部は、吸気通路を流れる空気のうち冷却部及び加熱部を出た後の空気の温度を検出可能に設けられ、検出した温度に応じた信号を出力する。
流量調整弁は、冷却部に入る空気の流量及び加熱部に入る空気の流量を調整可能である。
弁制御手段は、入口温度検出部、出口温度検出部、及び、流量調整弁と電気的に接続し、入口温度検出部が出力する信号及び出口温度検出部が出力する信号に基づいて流量調整弁の開度を制御する。
【０００７】
本発明の吸気装置は、内燃機関が吸入する空気を冷却可能な冷却部及び内燃機関が吸入する空気を加熱可能な加熱部を備えている。本発明の吸気装置では、入口温度検出部によって検出される冷却部及び加熱部に入る前の空気の温度及び出口温度検出部によって検出される冷却部及び加熱部を出た後の空気の温度に基づいて、空気の温度が所望の温度となるよう流量調整弁によって冷却部または加熱部を流れる空気の流量を調整する。これにより、空気の温度を比較的広い範囲の温度領域における所望の温度とすることができる。したがって、本発明の吸気装置は、燃料と空気とが混合した吸気の温度を自己着火燃焼可能な温度とし、燃焼効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態による吸気装置の模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態による吸気装置における吸気の制御方法のフローチャートである。
【図３】エンジン回転数とトルクとの関係における吸気温度を示す特性図である。
【図４】本発明の第二実施形態による吸気装置の模式図である。
【図５】本発明の第三実施形態による吸気装置の模式図である。
【図６】本発明の第三実施形態による吸気装置における吸気の制御方法のフローチャートである。
【図７】本発明の第四実施形態による吸気装置の模式図である。
【図８】本発明の第四実施形態による吸気装置における吸気の制御方法のフローチャートである。
【図９】本発明の第五実施形態による吸気装置の模式図である。
【図１０】本発明の第六実施形態による吸気装置の模式図である。
【図１１】本発明の第七実施形態による吸気装置の模式図である。
【図１２】本発明のその他の実施形態による吸気装置における吸気の制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による吸気装置を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１０】
最初に、「吸気装置」としての吸気システム１の構成を図１に基づいて説明する。なお、図１には、「内燃機関」としてのエンジン１０に吸入される空気の流れを実線矢印Ｆ１で示し、エンジン１０から排出される排気の流れを実線矢印Ｆ２で示す。
吸気システム１は、エンジン１０に設けられる。エンジン１０は、ＬＰＧ及び軽油の二種類の燃料を燃焼可能なエンジンであって、エンジン１０が有するシリンダ１００に流入する前に予め混合されたＬＰＧと空気との予混合気をシリンダ１００において軽油と混合し、自己着火させることが可能なエンジンである。エンジン１０は、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、ピストン１３、コネクティングロッド１４、クランクシャフト１５などを備える。
【００１１】
シリンダヘッド１１は、吸気ポート１１１及び排気ポート１１２を有する。吸気ポート１１１には吸気弁１１３が設けられ、シリンダヘッド１１の吸気ポート１１１が形成されている側には吸気システム１が設けられる。排気ポート１１２には排気弁１１４が設けられ、シリンダヘッド１１の排気ポート１１２が形成されている側には排気システム１９が設けられる。
【００１２】
シリンダブロック１２は、ピストン１３を往復移動可能に収容するシリンダ１００をシリンダヘッド１１とともに形成している。また、シリンダブロック１２には、コネクティングロッド１４を介してピストン１３と連結しているクランクシャフト１５が回転可能に設けられている。
【００１３】
吸気システム１は、吸気管２１、「冷却部」としてのインタークーラ２２、加熱部２３、「入口温度検出部」としての入口温度センサ２２１、２３１、「出口温度検出部」としての出口温度センサ２２２、２３２、「運転状態検出手段」としての水温センサ１２１、「運転状態検出手段」及び「回転数センサ」としてのクランク角センサ１２２、「運転状態検出手段」としてのペダル開度センサ２７１、流量調整弁２４、「弁制御手段」、「記憶手段」、及び、「算出手段」としてのＥＣＵ２５、気体燃料供給部１７などを有する。
【００１４】
吸気管２１は、吸気通路２１０を有する。吸気通路２１０は、大気と吸気ポート１１１とを連通する。吸気管２１には、吸入する空気から異物を除去するエアクリーナ２１２、吸気通路２１０を流れる空気の量を検出する吸気量センサ２１３、吸入する空気の量を調整するスロットル弁２１４などが設けられている。
【００１５】
吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向において、スロットル弁２１４の吸気ポート１１１側には過給器１８のコンプレッサーホイール１８１が設けられている。コンプレッサーホイール１８１は、排気システム１９が有する排気管３１内のタービンホイール１８２と連結している。コンプレッサーホイール１８１とタービンホイール１８２とから形成される過給器１８は、排気管３１内の排気の流れによって回転するタービンホイール１８２の回転トルクがコンプレッサーホイール１８１に伝達するよう設けられている。コンプレッサーホイール１８１では、タービンホイール１８２から伝達される回転トルクによって吸気通路２１０を流れる空気を加圧する。
【００１６】
インタークーラ２２は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてコンプレッサーホイール１８１と吸気ポート１１１との間に設けられている。インタークーラ２２は、吸気通路２１０を流れる空気を冷却可能である。
【００１７】
加熱部２３は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてコンプレッサーホイール１８１と吸気ポート１１１との間に設けられている。加熱部２３には、インタークーラ２２を迂回する空気が流れる。加熱部２３は、例えば、シリンダブロック１２の水路１２３を流れる冷却水が持つ熱を利用して吸気通路２１０を流れる空気を加熱する。
【００１８】
入口温度センサ２２１は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてインタークーラ２２のコンプレッサーホイール１８１側に設けられている。入口温度センサ２２１は、インタークーラ２２に入る前の空気の温度を検出する。入口温度センサ２２１は、検出した空気の温度に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
入口温度センサ２３１は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向において加熱部２３のコンプレッサーホイール１８１側に設けられている。入口温度センサ２３１は、加熱部２３に入る前の空気の温度を検出する。入口温度センサ２３１は、検出した空気の温度に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００１９】
出口温度センサ２２２は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてインタークーラ２２の吸気ポート１１１側に設けられている。出口温度センサ２２２は、インタークーラ２２を出た後の空気の温度を検出する。出口温度センサ２２２は、検出した空気の温度に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
出口温度センサ２３２は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向において加熱部２３の吸気ポート１１１側に設けられている。出口温度センサ２３２は、加熱部２３を出た後の空気の温度を検出する。出口温度センサ２３２は、検出した空気の温度に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００２０】
水温センサ１２１は、シリンダブロック１２に設けられている。水温センサ１２１は、シリンダブロック１２が有する水路１２３を流れる冷却水の温度を検出する。水温センサ１２１は、検出した冷却水の温度に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００２１】
クランク角センサ１２２は、シリンダブロック１２に設けられている。クランク角センサ１２２は、クランクシャフト１５のクランク角を検出する。クランク角センサ１２２は、検出したクランク角に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００２２】
ペダル開度センサ２７１は、運転者が操作可能なアクセルペダル２７の開度を検出する。ペダル開度センサ２７１は、検出したアクセルペダル２７の開度に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００２３】
流量調整弁２４は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてインタークーラ２２及び加熱部２３のコンプレッサーホイール１８１側の吸気管２１内に設けられている。流量調整弁２４は、ＥＣＵ２５と電気的に接続している。流量調整弁２４は、ＥＣＵ２５が出力する指令に応じてインタークーラ２２に入る空気の量と加熱部２３に入る空気の量とを調整する。
【００２４】
ＥＣＵ２５は、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭなどを有するマイクロコンピュータなどから構成されている。ＥＣＵ２５は、水温センサ１２１、クランク角センサ１２２、ペダル開度センサ２７１、入口温度センサ２２１、２３１、出口温度センサ２２２、２３２、及び、ペダル開度センサ２７１と電気的に接続している。また、ＥＣＵ２５は、流量調整弁２４とも電気的に接続している。
【００２５】
ＥＣＵ２５は、水温センサ１２１が出力する冷却水の温度に応じた信号、クランク角センサ１２２が出力するクランク角に応じた信号、入口温度センサ２２１、２３１が出力する空気の温度に応じた信号、出口温度センサ２２２、２３２が出力する空気の温度に応じた信号、及び、ペダル開度センサ２７１が出力するアクセルペダル２７の開度に応じた信号に基づいて流量調整弁２４の開度を決定し、流量調整弁２４に指令を出力する。ＥＣＵ２５の作用の詳細は、後述する。
【００２６】
気体燃料供給部１７は、気体燃料用噴射弁１７０、ＬＰＧボンベ１７１、圧力調整弁１７２、及び、気体燃料用配管１７３などから構成されている。気体燃料用噴射弁１７０は、シリンダヘッド１１の吸気ポート１１１を形成する部位に設けられている。気体燃料用噴射弁１７０は、気体燃料用配管１７３を介してＬＰＧボンベ１７１と接続している。ＬＰＧボンベ１７１が貯留する液体状態のＬＰＧは、圧力調整弁１７２において気化される。気化されたＬＰＧは、気体燃料用配管１７３を介して気体燃料用噴射弁１７０に供給される。気体燃料用噴射弁１７０は、吸気ポート１１１にＬＰＧを噴射する。
【００２７】
第一実施形態では、圧力調整弁１７２と気体燃料用噴射弁１７０との間の気体燃料用配管１７３は、インタークーラ２２と熱交換可能なよう設けられている。これにより、インタークーラ２２は、ＬＰＧの気化熱を利用してインタークーラ２２を通る空気を冷却することが可能である。
【００２８】
液体燃料供給部１６は、液体燃料用噴射弁１６０、燃料タンク１６１、燃料フィルタ１６２、燃料ポンプ１６３、コモンレール１６４、及び、液体燃料用配管１６５などから構成されている。液体燃料用噴射弁１６０は、シリンダヘッド１１のシリンダ１００を形成する部位に設けられている。液体燃料用噴射弁１６０は、液体燃料用配管１６５を介して燃料タンク１６１と接続している。燃料タンク１６１が貯留する軽油は、燃料フィルタ１６２において異物が除去された後、燃料ポンプ１６３において液体燃料用噴射弁１６０が噴射可能な圧力まで加圧される。燃料ポンプ１６３で加圧された軽油は、コモンレール１６４を介して液体燃料用噴射弁１６０に供給される。液体燃料用噴射弁１６０は、軽油をシリンダ１００に直接噴射する。
【００２９】
排気システム１９は、排気管３１、空燃比センサ３２、触媒３３などを有する。
排気管３１は、排気通路３１０を有する。排気通路３１０は、排気ポート１１２と大気とを連通する。
空燃比センサ３２は、排気通路３１０を流れる排気の空燃比を検出する。
触媒３３は、タービンホイール１８２の大気側に設けられている。触媒３３は、排気に含まれる化学物質、例えば、窒素酸化物を無毒化する。
【００３０】
次に、吸気システム１における「吸気の制御方法」としての吸気制御処理について、図２、図３に基づいて説明する。図２は、吸気制御処理の工程を示すフローチャートである。図３は、エンジンの回転数とトルクとの関係における予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な吸気の温度を示す。第一実施形態の吸気制御処理は、エンジン１０における燃焼の一サイクルごとに実施される。
【００３１】
最初に、ステップ（以下、簡単に「Ｓ」という）１０１において、ＥＣＵ２５は、水温センサ１２１が検出する冷却水の温度、クランク角センサ１２２が検出するクランクシャフト１５のクランク角、及び、ペダル開度センサ２７１が検出するアクセルペダル２７の開度を読み込む。
【００３２】
次に、Ｓ１０２において、ＥＣＵ２５は、Ｓ１０１で読み込んだ冷却水の温度、クランクシャフト１５のクランク角、及び、アクセルペダル２７の開度に基づいてエンジン１０に要求されるトルク及び当該トルクが要求されるときのエンジン１０の回転数を算出する。
【００３３】
次に、Ｓ１０３において、ＥＣＵ２５は、事前に記憶している運転マップにおいてＳ１０２で算出したエンジン１０に要求されるトルクと当該要求されたトルクを出力するときのエンジン１０の回転数との関係を確認する。
【００３４】
ここで、Ｓ１０３で用いられる運転マップについて図３に基づいて説明する。図３は、エンジン１０の回転数とエンジン１０のトルクとの関係を示す特性図であって、予混合圧縮着火燃焼を実行可能な場合、エンジン１０の回転数と出力するトルクとの関係における吸気ポート１１１における吸気の温度を示している。図３では、横軸にエンジン１０の回転数を示し、縦軸にエンジン１０が要求されるトルクを示す。図３には、予混合圧縮着火燃焼が可能な領域（二点鎖線ＤＬ０よりトルクが小さい領域）において、予混合圧縮着火燃焼が可能な空気の温度を複数の点線で区画されている領域によって示している。例えば、エンジン１０の回転数が同じである場合、要求されるトルクが大きくなると、予混合圧縮着火燃焼が可能な吸気の温度は低くなる（図３の実線矢印Ａ１）。また、要求されるトルクが同じである場合、エンジン１０の回転数が大きくなると、予混合圧縮着火燃焼が可能な吸気の温度は低くなる（図３の実線矢印Ａ２）。また、二点鎖線ＤＬ０よりトルクが大きい領域Ａｒ０では、予混合圧縮着火燃焼の実行が不可能である。
【００３５】
次に、「第一判定工程」としてのＳ１０４において、Ｓ１０２で算出したエンジン１０に要求されるトルク及び当該要求されたトルクを出力するときのエンジン１０の回転数に基づいて予混合圧縮自己着火燃焼が実行可能であるか否か判定する。ＥＣＵ２５は、Ｓ１０３で確認した運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な領域に入っているか否かを判定する。Ｓ１０３で確認した運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な領域、すなわち、図３上の領域Ａｒ０以外の領域にあると判定される場合、Ｓ１０５に移行する。Ｓ１０３で確認した運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行不可能な領域、すなわち、図３上の領域Ａｒ０にあると判定される場合、吸気制御処理を終了する。
【００３６】
Ｓ１０４において運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な領域にあると判定されると、「読込工程」としてのＳ１０５において、ＥＣＵ２５は、運転マップ上のトルクと回転数との関係に基づく吸気の温度からエンジン１０において予混合圧縮自己着火燃焼が実行可能な空気の温度である目標空気温度を読み込む。図３に示す運転マップにおいて、例えば、Ｓ１０２で算出されたエンジン１０に要求されるトルクがＴｑ１であって、そのときのエンジン１０の回転数を回転数ＲＰ１とする。ＥＣＵ２５では、図３に示すように、トルクＴｑ１と回転数ＲＰ１とが交差する交差点Ｐ１における空気の温度を目標空気温度として読み込む。
【００３７】
次に、Ｓ１０６において、シリンダ１００に吸入される空気の実際の温度を検出する。ＥＣＵ２５は、出口温度センサ２２２、２３２が検出する空気の温度を実空気温度として検出する。
【００３８】
次に、「第二判定工程」としてのＳ１０７において、Ｓ１０５において読み込んだ目標空気温度とＳ１０６において検出した実空気温度との乖離度を判定する。ＥＣＵ２５では、目標空気温度と実空気温度との乖離度の判定において、マイナスの値である下限値Ｔｍ１とプラスの値である上限値Ｔｍ２とが設定されている。ＥＣＵ２５では、実空気温度から目標空気温度を引いた値Ｔｍと下限値Ｔｍ１及び上限値Ｔｍ２との大小関係を比較する。値Ｔｍが下限値Ｔｍ１以下であると判定される場合、Ｓ１０８に移行する。値Ｔｍが上限値Ｔｍ２以上であると判定される場合、Ｓ１０９に移行する。値Ｔｍが下限値Ｔｍ１より大きくかつ上限値Ｔｍ２より小さいと判定される場合、今回の吸気制御処理を終了する。
【００３９】
実空気温度から目標空気温度を引いた値Ｔｍが下限値Ｔｍ１以下であると判定されると、Ｓ１０８において、加熱部２３に入る空気の流量を増加する。ＥＣＵ２５は、流量調整弁２４の開度を調整し、吸気通路２１０を流れる空気のうち加熱部２３を流れる空気の流量を増やす。これにより、吸気ポート１１１に流入する空気の温度は、Ｓ１０６において検出した空気の温度に比べて高くなる。Ｓ１０８における処理を行った後、今回の吸気制御処理を終了する。
【００４０】
実空気温度から目標空気温度を引いた値Ｔｍが上限値Ｔｍ２以上であると判定されると、Ｓ１０９において、インタークーラ２２に入る空気の流量を増加する。ＥＣＵ２５は、流量調整弁２４の開度を調整し、吸気通路２１０を流れる空気のうちインタークーラ２２を流れる空気の流量を増やす。これにより、吸気ポート１１１に流入する空気の温度は、Ｓ１０６において検出した空気の温度に比べて低くなる。Ｓ１０９における処理を行った後、今回の吸気制御処理を終了する。
【００４１】
第一実施形態による吸気システム１では、シリンダ１００に吸入される空気の温度をインタークーラ２２及び加熱部２３によって制御する。インタークーラ２２及び加熱部２３の大気側にはインタークーラ２２及び加熱部２３に入る前の空気の温度を検出する入口温度センサ２２１、２３１が設けられており、インタークーラ２２及び加熱部２３のシリンダ１００側にはインタークーラ２２及び加熱部２３を出た後の空気の温度を検出する出口温度センサ２２２、２３２が設けられている。吸気システム１では、入口温度センサ２２１、２３１及び出口温度センサ２２２、２３２が検出する空気の温度、及び、図３に示す運転マップに基づいて、インタークーラ２２及び加熱部２３に入る前の空気の流量を流量調整弁２４によって調整する。これにより、シリンダ１００に吸入される吸気のうち空気の温度を比較的広い範囲の温度領域における所望の温度とすることができる。したがって、第一実施形態による吸気システム１は、吸気の温度を予混合圧縮自己着火燃焼が実行可能な温度とし、エンジン１０の燃焼効率を向上することができる。
【００４２】
また、吸気システム１では、ＬＰＧが気化するとき発生する気化熱をインタークーラ２２における空気の冷却に利用している。これにより、シリンダ１００に吸入される空気の温度をさらに低温にすることができるため、予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能なトルクとエンジンの回転数との関係を広げることができる。したがって、吸気システム１は、予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な作動領域をさらに広げ、エンジン１０の燃焼効率をさらに向上することができる。
【００４３】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による吸気装置を図４に基づいて説明する。第二実施形態は、冷却部における空気の冷却方法が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
図４に、「吸気装置」としての吸気システム２の構成を示す。吸気システム２は、吸気管２１、インタークーラ２２、加熱部２３、入口温度センサ２２１、２３１、出口温度センサ２２２、２３２、水温センサ１２１、クランク角センサ１２２、ペダル開度センサ２７１、流量調整弁２４、ＥＣＵ２５、気体燃料供給部１７、「空調手段」としての空調部２６などを有する。
【００４５】
空調部２６は、エンジン１０を搭載する車両の車室の温度を制御可能なよう設けられている。空調部２６が有する空調配管２６１は、空調部２６が生成する冷気が流れるよう設けられている。空調配管２６１は、気体燃料用配管１７３とは別異にインタークーラ２２と熱交換可能なよう設けられている。
【００４６】
第二実施形態による吸気システム２では、気体燃料用配管１７３を流れる気体燃料の気化熱に加えて空調配管２６１を流れる冷気によってインタークーラ２２を通る空気を冷却することができる。これにより、第二実施形態は、吸気の温度をさらに低温にすることができる。したがって、第二実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な作動領域をさらに広げ、エンジン１０の燃焼効率をさらに向上することができる。
【００４７】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による吸気装置を図５、図６に基づいて説明する。第三実施形態は、液体燃料供給部を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図５に、「吸気装置」としての吸気システム３の構成を示す。吸気システム３は、吸気管２１、インタークーラ２２、加熱部２３、入口温度センサ２２１、２３１、出口温度センサ２２２、２３２、水温センサ１２１、クランク角センサ１２２、ペダル開度センサ２７１、流量調整弁２４、「燃料供給制御部」としてのＥＣＵ２５、気体燃料供給部１７、液体燃料供給部１６などを有する。吸気システム３では、気体燃料用噴射弁１７０及び液体燃料用噴射弁１６０は、ＥＣＵ２５と電気的に接続している。
【００４９】
次に、吸気システム３における「吸気の制御方法」としての吸気制御処理について、図６に基づいて説明する。図６は、吸気制御処理の工程を示すフローチャートである。
【００５０】
最初に、Ｓ２０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に、ＥＣＵ２５は、水温センサ１２１が検出する冷却水の温度、クランク角センサ１２２が検出するクランクシャフト１５のクランク角、及び、ペダル開度センサ２７１が検出するアクセルペダル２７の開度を読み込む。
次に、Ｓ２０２において、第一実施形態のＳ１０２と同様に、ＥＣＵ２５は、エンジン１０に要求されるトルク及び当該トルクが要求されるときのエンジン１０の回転数を算出する。
次に、Ｓ２０３において、第一実施形態のＳ１０３と同様に、ＥＣＵ２５は、運転マップにおいてＳ２０２で算出したエンジン１０に要求されるトルクと当該要求されたトルクを出力するときのエンジン１０の回転数との関係を確認する。
【００５１】
次に、「第一判定工程」としてのＳ２０４において、第一実施形態のＳ１０４と同様に、Ｓ２０２で算出したエンジン１０に要求されるトルク及び当該要求されたトルクを出力するときのエンジン１０の回転数に基づいて予混合圧縮自己着火燃焼が実行可能であるか否かをＥＣＵ２５は判定する。Ｓ２０４において運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な領域にあると判定されると、「読込工程」としてのＳ２０５において、第一実施形態のＳ１０５と同様に、運転マップ上のトルクと回転数との関係に基づいて目標空気温度を読み込む。
次に、Ｓ２０６において、第一実施形態のＳ１０６と同様に、ＥＣＵ２５は、実空気温度を検出する。
【００５２】
次に、「供給タイミング決定工程」としてのＳ２０７において、気体燃料用噴射弁１７０のポート噴射時期及び液体燃料用噴射弁１６０の筒内噴射時期を設定する。ＥＣＵ２５では、Ｓ２０２において算出したエンジン１０に要求されるトルク及び当該トルクが要求されるときのエンジン１０の回転数、並びに、Ｓ２０５において読み込まれた目標空気温度に基づいて、気体燃料用噴射弁１７０が吸気ポート１１１にＬＰＧを噴射するポート噴射時期、及び、液体燃料用噴射弁１６０がシリンダ１００に軽油を噴射する筒内噴射時期を設定する。具体的には、ＥＣＵ２５は、エンジン１０に要求されているトルクが比較的大きい場合、実空気温度が高いほど噴射時期を遅角するよう気体燃料用噴射弁１７０のポート噴射時期を設定する。また、ＥＣＵ２５は、エンジン１０に要求されているトルクが比較的小さい場合、実空気温度が高いほど噴射時期を遅角するよう液体燃料用噴射弁１６０の筒内噴射時期を設定する。
ＥＣＵ２５は、設定されたポート噴射時期及び筒内噴射時期に沿って気体燃料用噴射弁１７０及び液体燃料用噴射弁１６０に燃料の噴射を指令する。
【００５３】
次に、「第二判定工程」としてのＳ２０８において、第一実施形態のＳ１０７と同様に、ＥＣＵ２５は、Ｓ２０５において読み込んだ目標空気温度とＳ２０６において検出した実空気温度との乖離度を判定する。
実空気温度から目標空気温度を引いた値Ｔｍが下限値Ｔｍ１以下であると判定されると、Ｓ２０９において、ＥＣＵ２５は、加熱部２３に入る空気の流量を増加するよう流量調整弁２４の開度を調整する。また、値Ｔｍが上限値Ｔｍ２以上であると判定されると、Ｓ２１０において、ＥＣＵ２５は、インタークーラ２２に入る空気の流量を増加するよう流量調整弁２４の開度を調整する。また、値Ｔｍが下限値Ｔｍ１より大きくかつ上限値Ｔｍ２より小さいと判定される場合、今回の吸気制御処理を終了する。
【００５４】
また、Ｓ２０４において、Ｓ２０３で確認した運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行不可能な領域にあると判定されると、Ｓ２１１において、ＥＣＵ２５は、今回の燃焼サイクルはディーゼル燃焼で運転するよう気体燃料用噴射弁１７０及び液体燃料用噴射弁１６０に燃料の噴射を指令する。これにより、Ｓ２１１では、燃料として軽油のみをシリンダ１００に供給する。
【００５５】
第三実施形態では、インタークーラ２２及び加熱部２３による空気の温度制御に加えて、温度制御された空気と予混合されるＬＰＧの噴射時期及びシリンダ１００に直接噴射される軽油の噴射時期を制御する。これにより、第三実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、シリンダ１００における燃料の燃焼を最適化することができるため、燃焼効率をさらに向上することができる。
【００５６】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による吸気装置を図７、図８に基づいて説明する。第四実施形態は、気体燃料供給部の構成が第三実施形態と異なる。なお、第三実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
図７に、「吸気装置」としての吸気システム４の構成を示す。吸気システム４は、吸気管２１、インタークーラ２２、加熱部２３、入口温度センサ２２１、２３１、出口温度センサ２２２、２３２、水温センサ１２１、クランク角センサ１２２、ペダル開度センサ２７１、流量調整弁２４、ＥＣＵ２５、気体燃料供給部３７、液体燃料供給部１６などを有する。
【００５８】
気体燃料供給部３７は、気体燃料用噴射弁１７０、ＬＰＧボンベ１７１、圧力調整弁１７２、「燃料温度制御部」としての温度制御部３７４、及び、気体燃料用配管１７３などから構成されている。
【００５９】
温度制御部３７４は、気体燃料用配管１７３のインタークーラ２２と気体燃料用噴射弁１７０との間に設けられている。温度制御部３７４は、ＥＣＵ２５と電気的に接続している。
温度制御部３７４は、シリンダブロック１２が有する水路１２３を流れる冷却水、及び、空調部２６が生成する冷気と熱交換可能なよう設けられている。温度制御部３７４は、ＥＣＵ２５の指令に応じて気体燃料用配管１７３を流れる気体状態のＬＰＧを水路１２３を流れる冷却水によって加熱または空調部２６が生成する冷気によって冷却可能である。
【００６０】
次に、吸気システム４における「吸気の制御方法」としての吸気制御処理について、図８に基づいて説明する。図８は、吸気制御処理の行程を示すフローチャートである。
【００６１】
最初に、Ｓ３０１において、第三実施形態のＳ２０１と同様に、ＥＣＵ２５は、水温センサ１２１が検出する冷却水の温度、クランク角センサ１２２が検出するクランクシャフト１５のクランク角、及び、ペダル開度センサ２７１が検出するアクセルペダル２７の開度を読み込む。
次に、Ｓ３０２において、第三実施形態のＳ２０２と同様に、ＥＣＵ２５は、エンジン１０に要求されるトルク及び当該トルクが要求されるときのエンジン１０の回転数を算出する。
次に、Ｓ３０３において、第三実施形態のＳ２０３と同様に、ＥＣＵ２５は、運転マップにおいてＳ３０２で算出したエンジン１０に要求されるトルクと当該要求されたトルクを出力するときのエンジン１０の回転数との関係を確認する。
次に、「第一判定工程」としてのＳ３０４において、第三実施形態のＳ２０４と同様に、Ｓ３０２で算出したエンジン１０に要求されるトルク及び当該要求されたトルクを出力するときのエンジン１０の回転数に基づいて予混合圧縮自己着火燃焼が実行可能であるか否か判定する。
【００６２】
Ｓ３０４において運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な領域にあると判定されると、「読込工程」及び「供給タイミング決定工程」としてのＳ３０５において、運転マップ上のトルクと回転数との関係に基づいて目標空気温度を読み込むとともに筒内噴射時期を設定する。ＥＣＵ２５は、設定された筒内噴射時期に沿って液体燃料用噴射弁１６０に燃料の噴射を指令する。
【００６３】
次に、Ｓ３０６において、シリンダ１００に吸入される空気が加熱されているか否かを判定する。ＥＣＵ２５では、流量調整弁２４に出力している指令値から流量調整弁２４の開度を知ることが可能である。そこで、ＥＣＵ２５では、流量調整弁２４の開度からシリンダ１００に吸入される空気が加熱部２３を流れているか否かを判定する。吸入される空気が加熱部２３を流れていると判定する場合、Ｓ３０７に移行する。吸入される空気が加熱部２３を流れていないと判定する場合、Ｓ３０８に移行する。
【００６４】
Ｓ３０６においてシリンダ１００に吸入される空気が加熱部２３を流れていると判定される場合、「気体燃料温度調整工程」としてのＳ３０７において、気体燃料用噴射弁１７０に供給されるＬＰＧを加熱する。ＥＣＵ２５は、温度制御部３７４に気体燃料用配管１７３を流れるＬＰＧを加熱するよう指令する。これにより、自身の気化熱によって比較的低温となっているＬＰＧは加熱される。
また、Ｓ３０６においてシリンダ１００に吸入される空気が加熱部２３を流れていないと判定される場合、「気体燃料温度調整工程」としてのＳ３０８において、気体燃料用噴射弁１７０に供給されるＬＰＧを冷却する。ＥＣＵ２５は、温度制御部３７４に気体燃料用配管１７３を流れるＬＰＧを冷却するよう指令する。これにより、自身の気化熱が吸入される空気の冷却に利用され比較的温度が高くなっているＬＰＧは冷却される。
【００６５】
次に、Ｓ３０９において、第一実施形態のＳ２０６と同様に、ＥＣＵ２５は、実空気温度を検出する。
次に、「供給タイミング決定工程」としてのＳ３１０において、トルクと回転数と目標空気温度との関係に基づいてポート噴射時期を設定する。ＥＣＵ２５は、設定されたポート噴射時期に沿って気体燃料用噴射弁１７０に燃料の噴射を指令する。
【００６６】
次に、「第二判定工程」としてのＳ３１１において、第三実施形態のＳ２０８と同様に、Ｓ３０５において読み込んだ目標空気温度とＳ３０９において検出した実空気温度との乖離度を判定する。
実空気温度から目標空気温度を引いた値Ｔｍが下限値Ｔｍ１以下であると判定されると、Ｓ３１２において、第三実施形態のＳ２０９と同様に、ＥＣＵ２５は、加熱部２３に入る空気の流量を増加するよう流量調整弁２４の開度を調整する。また、値Ｔｍが上限値Ｔｍ２以上であると判定されると、Ｓ３１３において、第三実施形態のＳ２１０と同様に、ＥＣＵ２５は、インタークーラ２２に入る空気の流量を増加するよう流量調整弁２４の開度を調整する。また、値Ｔｍが下限値Ｔｍ１より大きくかつ上限値Ｔｍ２より小さいと判定される場合、今回の吸気制御処理を終了する。
【００６７】
また、Ｓ３０４において、Ｓ３０３で確認した運転マップ上のトルクと回転数との関係が予混合圧縮自己着火燃焼を実行不可能な領域にあると判定されると、Ｓ３１４において、第三実施形態のＳ２１１と同様に、燃料として軽油のみをシリンダ１００に供給する。
【００６８】
第四実施形態では、気体燃料供給部１７の気体燃料用配管１７３とインタークーラ２２とが熱交換可能なよう設けられている。インタークーラ２２を通る空気の冷却にＬＰＧの気化熱が利用されると、インタークーラ２２を通る空気の量によってはＬＰＧの温度が大きく変動するおそれがある。このため、気体燃料用噴射弁１７０から噴射されるＬＰＧの温度が不安定になり、シリンダ１００に吸入されるＬＰＧと空気との予混合気の温度も不安定になるおそれがある。
【００６９】
そこで、第四実施形態では、インタークーラ２２において空気と熱交換を行った後のＬＰＧの温度が安定するよう加熱部２３を通る空気の有無に応じてＬＰＧを加熱または冷却し、ＬＰＧの温度を制御する。これにより、気体燃料用噴射弁１７０が供給するＬＰＧの温度が安定するため、シリンダ１００に吸入されるＬＰＧと空気との予混合気の温度も安定する。したがって、第四実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、安定して予混合圧縮自己着火燃焼を行うことができる。
【００７０】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による吸気装置を図９に基づいて説明する。第五実施形態は、シリンダに吸入される空気を膨張可能な膨張部を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７１】
図９に、「吸気装置」としての吸気システム５の構成を示す。吸気システム５は、吸気管２１、インタークーラ２２、加熱部２３、入口温度センサ２２１、２３１、出口温度センサ２２２、２３２、水温センサ１２１、クランク角センサ１２２、ペダル開度センサ２７１、流量調整弁２４、ＥＣＵ２５、気体燃料供給部１７、膨張部４８などを有する。
【００７２】
膨張部４８は、タービンホイール４８１、タービン電動機４８２、バッテリ４８３、コンプレッサーモータ４８４、コンプレッサーホイール４８５などから構成されている。
タービンホイール４８１は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてインタークーラ２２の吸気ポート１１１側に回転可能に設けられている。タービンホイール４８１は、インタークーラ２２を出た後の空気の流れによって回転する。タービンホイール４８１の回転はタービン電動機４８２において発電に用いられ、発生した電力はバッテリ４８３に蓄電される。
コンプレッサーホイール４８５は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてエアクリーナ２１２と過給器１８のコンプレッサーホイール１８１との間に回転可能に設けられている。コンプレッサーホイール４８５は、バッテリ４８３に蓄電されている電力によってコンプレッサーモータ４８４が回転すると回転し、吸気通路２１０を流れる空気を圧縮する。
【００７３】
第五実施形態による吸気システム５では、インタークーラ２２を出た後の空気を用いてタービンホイール４８１を回転する。これにより、インタークーラ２２を出た後の空気は、さらに低圧となり温度も低下する。したがって、第五実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに空気の温度をさらに低温にすることができるため、予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な作動領域をさらに広げることができる。
【００７４】
（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態による吸気装置を図１０に基づいて説明する。第六実施形態は、吸入される空気を膨張可能な膨張部を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７５】
図１０に、「吸気装置」としての吸気システム６の構成を示す。吸気システム６は、吸気管２１、インタークーラ２２、加熱部２３、入口温度センサ２２１、２３１、出口温度センサ２２２、２３２、水温センサ１２１、クランク角センサ１２２、ペダル開度センサ２７１、流量調整弁２４、ＥＣＵ２５、気体燃料供給部１７、膨張部５８などを有する。なお、図１０に示す吸気システム６では、インタークーラ２２と熱交換する気体燃料用配管１７３など気体燃料供給部１７の構成の一部を省略してある。
【００７６】
膨張部５８は、タービンホイール５８１、連結部５８２、コンプレッサーホイール５８３、モータ５８４などから構成されている。
タービンホイール５８１は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてインタークーラ２２の吸気ポート１１１側に回転可能に設けられている。タービンホイール５８１は、インタークーラ２２を出た後の空気の流れによって回転する。タービンホイール５８１の回転は、連結部５８２を介してコンプレッサーホイール５８３に伝わる。コンプレッサーホイール５８３は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向において過給器１８のコンプレッサーホイール１８１とインタークーラ２２との間に回転可能に設けられている。コンプレッサーホイール５８３は、インタークーラ２２に入る前の空気を圧縮するよう回転する。また、タービンホイール５８１のみを回転させる場合、モータ５８４が出力する回転トルクを利用する。
【００７７】
第六実施形態による吸気システム６では、インタークーラ２２を出た後の空気を用いてタービンホイール５８１を回転する。これにより、インタークーラ２２を出た後の空気は、さらに低圧となり温度も低下する。したがって、第六実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、空気の温度をさらに低温にすることができるため、予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な作動領域をさらに広げることができる。
【００７８】
（第七実施形態）
次に、本発明の第七実施形態による吸気装置を図１１に基づいて説明する。第七実施形態は、過給器の大気側においてエンジンが吸入する空気が分流されている点が第五実施形態と異なる。なお、第五実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７９】
図１１に、「吸気装置」としての吸気システム７の構成を示す。吸気システム７は、吸気管２１、インタークーラ２２、加熱部２３、入口温度センサ２２１、２３１、出口温度センサ２２２、２３２、２２３、水温センサ１２１、クランク角センサ１２２、ペダル開度センサ２７１、流量調整弁２４、ＥＣＵ２５、気体燃料供給部１７、膨張部６８、分流弁６９などを有する。
【００８０】
膨張部６８は、タービンホイール６８１、連結部６８２、コンプレッサーホイール６８３などから構成されている。
タービンホイール６８１は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてインタークーラ２２の吸気ポート１１１側に回転可能に設けられている。タービンホイール６８１は、インタークーラ２２を出た後の空気の流れによって回転する。タービンホイール６８１の回転トルクは、連結部６８２を介してコンプレッサーホイール６８３に伝わる。
コンプレッサーホイール６８３は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてエアクリーナ２１２と過給器１８のコンプレッサーホイール１８１との間に回転可能に設けられている。コンプレッサーホイール６８３は、エアクリーナ２１２を通った空気の一部を加圧する。
【００８１】
第七実施形態では、タービンホイール６８１のシリンダ１００側に「出口温度検出部」としての出口温度センサ２２３が設けられている。出口温度センサ２２３は、タービンホイール６８１によって膨張した空気の温度を検出し、検出した温度に応じた信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００８２】
分流弁６９は、吸気通路２１０を流れる空気の流れ方向においてエアクリーナ２１２と過給器１８のコンプレッサーホイール１８１との間に設けられている。吸気管２１は、分流弁６９が設けられている箇所から過給器１８のコンプレッサーホイール１８１までの間において第一吸気通路２１５及び第二吸気通路２１６の二つの通路を有している。第一吸気通路２１５には、膨張部６８のコンプレッサーホイール６８３が設けられている。分流弁６９は、ＥＣＵ２５と電気的に接続している。分流弁６９は、ＥＣＵ２５の指令に応じてエアクリーナ２１２を通った空気を第一吸気通路２１５または第二吸気通路２１６に分流することが可能である。
【００８３】
第七実施形態では、膨張部６８のコンプレッサーホイール６８３によって過給器１８による過給前の空気の一部を加圧することで過給器１８を通ったあとの空気の圧力を所望の圧力とすることができる。これにより、空気が過度に加圧されることを抑制し、空気の温度が上昇し過ぎることを防止することできる。したがって、第七実施形態では、予混合圧縮自己着火燃焼を実行可能な作動領域をさらに広げ、エンジン１０の燃焼効率をさらに向上することができる。
【００８４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、吸気システムと排気システムとの間には過給器が設けられるとした。しかしながら、過給器はなくてもよい。この場合、吸気システムは、予混合圧縮自己着火燃焼が可能な吸気をエンジンに供給可能である。
【００８５】
上述の実施形態では、「入口温度検出部」として二個の入口温度センサが設けられるとした。また、「出口温度検出部」として二個の出口温度センサが設けられるとした。しかしながら、「入口温度検出部」及び「出口温度検出部」の数はこれに限定されない。一個ずつであってもよい。
【００８６】
第一〜五実施形態では、インタークーラを通る空気は気体燃料の気化熱によって冷却されるとした。しかしながら、空気の冷却方法は、これに限定されない。
【００８７】
第三〜七実施形態において、第二実施形態の空調部が生成する冷気による空気の冷却方法を用いてもよい。
【００８８】
上述の実施形態では、加熱部はシリンダブロック１２内を流れる冷却水によって空気を加熱するとした。しかしながら、加熱の方法はこれに限定されない。昇温性が高いＰＴＣヒータ、セラミックヒータで加熱してもよい。また、排ガスや空調部の暖気を利用して加熱してもよい。
【００８９】
第五〜七実施形態では、膨張部は、インタークーラを出た後の空気を膨張させるタービンホイールとインタークーラに入る前の空気を圧縮するコンプレッサーホイールとを有するとした。しかしながら、タービンホイールのみを用いてもよい。この場合、タービンホイールの回転によって蓄積されるエネルギーは、エンジンを搭載する車両において使用されればよい。
【００９０】
第三、四実施形態では、ＥＣＵは、気体燃料用噴射弁のポート噴射時期及び液体燃料用噴射弁の筒内噴射時期を制御するとした。少なくとも一方の噴射タイミングを制御してもよい。
【００９１】
第四実施形態では、吸気システムにおける吸気制御処理において、空気の温度制御とともに、液体燃料の供給タイミング及び基体燃料の供給タイミングの設定と気体燃料の温度制御とを平行して行うこととした。しかしながら、吸気の温度制御とともに行うのは燃料の温度制御のみであってもよい。以下に吸気の温度制御と燃料の温度制御とを行う吸気制御処理を第三実施形態の図６をベースとして説明する。
図１２に吸気の温度制御と燃料の温度制御とを行う吸気制御処理のフローチャートを示す。
Ｓ３０１からＳ３０４までにおいては、第三実施形態と同様の処理を行う。
Ｓ３０５において、運転マップ上のトルクと回転数との関係に基づいて目標空気温度を設定する。
次に、Ｓ３０６からＳ３０８までにおいては、第三実施形態と同様の処理を行い、気体燃料用噴射弁に供給される気体状態のＬＰＧを加熱または冷却する。
Ｓ３０７またはＳ３０８の次にＳ３０９において、第三実施形態と同様に実空気温度を検出した後、Ｓ３１１において、Ｓ３０５において読み込んだ目標空気温度とＳ３０９において算出した実空気温度との乖離度を判定する。
このように、気体燃料の温度を調節することでシリンダに吸入されるＬＰＧと空気との予混合気の温度を安定させることができる。したがって、図１２に示す方法は、第一実施形態の効果を奏するとともに、安定して予混合圧縮自己着火燃焼を行うことができる。
【００９２】
第四実施形態では、シリンダに吸入される空気が加熱部を流れていると判定される場合、温度制御部は気体燃料用配管を流れるＬＰＧを加熱し、シリンダに吸入される空気が加熱部を流れていないと判定される場合、温度制御部は気体燃料用配管を流れるＬＰＧを冷却するとした。しかしながら、ＬＰＧの加熱または冷却の条件はこれに限定されない。例えば、エンジンに要求されるトルクが比較的小さく、かつ、加熱部に比較的多くの空気が流れる場合、温度制御部は気体燃料用配管を流れるＬＰＧを加熱し、ＬＰＧの温度を上昇させてもよい。また、エンジンに要求されるトルクが比較的大きく、かつ、冷却部に比較的多くの空気が流れる場合、温度制御部は気体燃料用配管を流れるＬＰＧを冷却し、ＬＰＧの温度を低下させてもよい。このとき、流量調整弁の開度によって加熱部または冷却部に入る空気の流量の大小を判定することができる。
【００９３】
上述の実施形態では、液体燃料として軽油を用いるとした。しかしながら、液体燃料は軽油に限定されない。また、気体燃料としてＬＰＧを用いるとした。しかしながら、気体燃料はＬＰＧに限定されない。ＬＮＧであってもよい。
【００９４】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１、２、３、４、５、６、７・・・吸気システム（吸気装置）
１０          ・・・エンジン（内燃機関）
２１          ・・・吸気管
２２          ・・・インタークーラ（冷却部）
２３          ・・・加熱部
２４          ・・・流量調整弁
２５          ・・・ＥＣＵ（弁制御手段、記憶手段、算出手段、燃料供給制御部）
２１０        ・・・吸気通路
２２１、２３１・・・入口温度センサ（入口温度検出部）
２２２、２３２・・・出口温度センサ（出口温度検出部）
【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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【図１２】
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