CN104822921A - 天然气发动机以及天然气发动机的运转方法 - Google Patents

天然气发动机以及天然气发动机的运转方法 Download PDF

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Abstract

天然气发动机以及天然气发动机的运转方法。构成为具备朝进气行程中的气缸内导入废气(G)的排气导入机构，并且在发动机的全部运转区域中，将朝气缸内喷射的轻油燃料(f)的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料(C)的量的增减来进行发动机输出的增减，并且在油门开度(α)大于预先设定的第一开度(α1)的高负载区域中，通过多重喷射来进行轻油燃料(f)的气缸内燃烧喷射。由此，在将轻油燃料用作为着火源、将天然气燃料作为主燃料的天然气发动机中，在全部运转区域中可靠且稳定地使天然气燃料着火，通过较少的燃料和较少的吸入空气进行高效率的燃烧。并且，即便在发动机运转状态为高负载区域的情况下，也抑制由爆燃引起的爆震。

Description

天然气发动机以及天然气发动机的运转方法
技术领域
本发明涉及天然气发动机以及天然气发动机的运转方法，在天然气发动机中，具有不使用火花点火系统而通过轻油等自点火燃料源的压缩着火使天然气燃料燃烧的高效率燃烧系统。
背景技术
如图9所示，现有技术的天然气发动机(CNG发动机)10X为，通过基于设置于气缸盖61的火花塞62的火花点火使由活塞63压缩的天然气燃料C着火，而使该天然气燃料C燃烧。
该天然气燃料C为，通过在与气缸盖61和活塞63的顶部之间所形成的燃烧室64连通的进气系统通路65上设置的天然气燃料喷射器(天然气燃料喷射装置)35，朝吸入空气A中喷射，并与该吸入空气A一起在进气阀66开阀的进气行程中被吸入燃烧室64。该天然气燃料C通过配置于燃烧室64的中央上部的火花塞62的电火花而着火，虽然是概念图像，但如细线所示那样燃烧呈层状地扩大。然后，在伴随着由该燃烧产生的燃烧气体的膨胀的膨胀行程中推压活塞63而做功，在接下来的排气阀68开阀的排气行程中将燃烧气体(废气)G朝排气系统通路67排出。
并且，在低输出、气缸筒(气缸孔)的直径较小的小型发动机的情况、通过氧较多的状态的稀燃烧而天然气燃料C容易燃烧的发动机的情况下，在该层状燃烧中，天然气燃料C以从燃烧室64的大致中心朝燃烧室64整体扩展的方式进行燃烧，因此推压活塞63的力均匀化，作为整体的推压力Fp朝向活塞63的中心轴方向，活塞63顺畅地往复运动。
但是，在高输出、气缸筒的直径较大的大型发动机的情况下，高温的燃烧气体G朝发动机10X的排气系统通路67侧流出，另一方面，朝进气系统通路65侧流入低温的吸入空气A，因此相对于进气系统通路65侧、排气系统通路67侧的温度变高，尤其是，图10中的由交叉影线表示的部分H容易成为高温。因此，产生被称作爆燃(异常燃烧)的现象，即：天然气燃料C不基于火花塞62的点火而着火，而是在进入燃烧行程之前与该高温部H接触而着火，燃烧从高温部H侧朝燃烧室64的整体扩展。在产生该现象的情况下，燃烧从燃烧室64的一个角落侧朝整体扩展，因此推压活塞63的力变得不均匀，作为整体的推压力Fp相对于活塞63的中心轴方向成为倾斜的方向，活塞63与气缸70单侧接触而变得无法顺畅地往复运动，成为发动机故障的原因。此外，该爆燃也是爆震的原因之一。
此外，在为了降低废气中的NOx而通过三元催化剂对废气进行后处理的情况下，将载持有三元催化剂的废气处理装置设置于排气通路来对废气中的NOx进行还原净化。该三元催化剂在氧较多的空燃比稀状态下催化剂性能降低，因此优选为废气中的氧浓度较低的空燃比浓状态。因此，在气缸内以理论燃烧(按照理论混合比的燃烧：燃烧后氧成为零的完全燃烧)、浓燃烧(接近理论混合比的氧浓度较低的燃烧)进行燃烧。为此，通过设置于进气通路的进气节流阀对朝气缸内吸入的吸入空气量进行控制，成为使天然气燃料燃烧所需要的且充分的氧而供给吸入空气，在气缸内进行理论燃烧。
即使在该理论燃烧或者浓燃烧的情况下，吸入空气A与天然气燃料C的混合气也不像稀燃烧那样容易燃烧，因此会从排气系统通路67侧的高温部H开始燃烧，变得容易产生爆燃。
如上所述，在考虑到天然气发动机的高输出化、大型化、浓燃烧化的情况下，需要解决爆燃的问题，此外，还需要解决火花塞点火方式中的火花塞因热而损伤这种火花塞热损伤的问题。此外，在火花点火用的火花塞为一个部位的情况下，点火源较少而难以使每个循环都可靠地着火，因此存在燃烧效率较差这种问题。当燃烧效率较差时，为了得到所要求的发动机输出而需要大量的燃料，所产生的热量也增加。结果，存在如下问题：容易产生燃料消耗率、由热引起的火花塞的电极部分的损伤、由热引起的排气系统部件的破损等各种耐久性的问题。
作为对于该问题的对策，例如日本申请的特开2012-57471号公报所记载的那样，提出有一种内燃机的燃料控制装置，通过CNG喷射器(CNG燃料喷射装置)朝进气通路喷射CNG(天然气)燃料，通过轻油喷射器(轻油燃料喷射装置)朝燃烧室喷射轻油，通过与压缩着火性较高的轻油混合而将轻油作为火种来使CNG燃烧，并根据燃烧室内的燃烧时的最大压力来变更CNG与轻油的比例。
如图11所示，在并用轻油燃料的该天然气发动机10Y中，在对天然气燃料C与吸入空气A混合而成的混合气进行压缩的压缩行程中，通过轻油燃料喷射器(轻油燃料喷射装置)69喷射轻油燃料f，该轻油燃料f在燃烧室64内扩散，并且通过混合气的绝热压缩而混合气的温度上升，当超过轻油的发火(着火)温度时，通过压缩着火而轻油燃料f开始燃烧，该火种周围的天然气燃料C也燃烧。在该燃烧开始时刻，轻油燃料f向燃烧室64内扩散，因此成为多点着火而能够防止从排气系统高温部起的着火，在燃烧室64整体中进行燃烧，对活塞63的顶部施加大致均匀的力。因此，推压活塞63的推压力Fp大致成为活塞63的中心轴方向，活塞63顺畅地往复运动。因而，在使用轻油燃料和天然气燃料的该发动机中，能够防止爆燃。此外，由于不使用火花塞，所以也不会产生火花塞的热损伤。
但是，在并用轻油燃料的该天然气发动机中，如图12所示那样，与现有技术的以空气过量系数λ为2～8进行运转的柴油发动机相比，在空气过量系数λ为1的理论燃烧的天然气发动机中，吸入空气量显著减少，因此也存在气缸内的压缩压力降低，通过绝热压缩的气缸内的混合气的温度上升也降低这种问题。尤其是，在发动机输出(马力)较小的轻负载运转区域的情况下，当与燃料的减少相伴随、为了维持理论燃烧而减少吸入空气量时，存在气缸内的压缩压力的降低较显著、而燃烧变得不稳定这种问题，需要解决该问题。
与此相关联，如日本申请的特开2002-349241号公报所记载的那样，本发明人提出有一种柴油发动机，在具备以在柴油发动机的较宽的运转区域中使DPF所捕集的PM可靠地连续燃烧为目的的排气净化装置的柴油发动机中，将排气凸轮形成为具备排气导入凸轮的两段，或者设置排气导入阀，而设置用于在进气行程中朝气缸内导入废气的排气导入机构，在排气温度区域为低温区域的情况下，使进气节气门、排气节气门以及排气导入机构工作，而使排气温度(气缸内的温度)上升。
该柴油发动机是仅将轻油作为燃料的发动机，但也是如下的发动机：使用在发动机的吸入行程中使排气通路的废气的一部分朝气缸内回流而使气缸内温度上升的排气导入机构，即便在发动机的运转状态为轻负载状态下通过进气节流阀使吸入空气量减少，也能够使气缸内的燃料稳定地着火的发动机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本申请的特开2012-57471号公报
专利文献2：日本申请的特开2002-349241号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明人鉴于上述状况，得到如下见解而想到本发明，即：通过将用于在进气行程中朝气缸内导入废气的排气导入机构组装到天然气发动机，由此能够解决上述天然气发动机的问题点。
本发明的目的在于，提供天然气发动机以及天然气发动机的运转方法，在具备将着火源的轻油燃料朝燃烧室内喷射、将天然气燃料朝进气系统通路喷射的天然气燃料喷射装置的发动机中，能够在全部运转区域中可靠且稳定地使天然气燃料着火，能够通过较少的燃料和较少的吸入空气来进行高效率的燃烧，并且，即便在发动机运转状态为高负载区域的情况下，也能够抑制由爆燃导致的爆震。
用于解决课题的手段
用于实现上述那种目的的本发明的天然气发动机构成为，将天然气燃料朝进气系统通路喷射，将着火源的轻油燃料朝气缸内喷射，在天然气燃料的着火时不使用火花点火系统，而通过喷射至气缸内的轻油燃料的压缩着火使天然气燃料燃烧，该天然气发动机构成为，具备朝进气行程中的气缸内导入废气的排气导入机构，并且具备控制装置，该控制装置如下那样进行控制：在该天然气发动机的除了起动时以外的全部运转区域中，将朝气缸内喷射的轻油燃料的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料的量的增减来进行发动机输出的增减，并且在油门开度大于预先设定的第一开度的高负载区域中，控制为通过多重喷射来进行轻油燃料的气缸内燃烧喷射。
另外，该排气导入机构能够采用已经成为公知技术的如下那种构成。其中之一的构成为，在使排气阀工作的排气凸轮中，对于在通常的排气行程中将排气阀开阀的通常的凸轮轮廓，追加形成具有大致90°的相位角的排气导入凸轮轮廓，并使该排气导入凸轮轮廓能够根据发动机的运转状态进行工作，由此在进气行程中将排气阀提升1mm～3mm程度而使其开阀，由此使气缸内与排气系统通路连通，在进气行程中导入废气。
另一个构成为，设置通过与排气阀不同的电磁螺线管进行开闭阀的工作的排气导入阀，根据发动机的运转状态对该电磁螺线管赋予驱动信号，由此在进气行程中使排气导入阀提升而使其开阀。由此，使气缸内与排气系统通路连通，在进气行程中导入废气。
另外，在本发明中，无需限定于上述两个构成，即便是除此以外的构成，只要是具有朝进气行程中的气缸内导入废气的功能的构成即可。
根据该构成，通过排气导入机构的工作，由此能够在进气行程中使排气系统通路的高温废气适当地朝气缸内回流，而在燃烧紧后将高温的废气导入气缸内，因此能够使气缸内的轻油燃料、天然气燃料、吸入空气以及废气的混合气的温度上升。在该排气导入中，由于在燃烧紧后导入高温的废气，所以与经由具备EGR冷却器的EGR通路而导入温度变低的EGR气体的情况相比，气缸内温度上升效果显著变大。
结果，通过少量的轻油燃料就能够稳定地进行压缩燃烧，还能够将该轻油燃料的燃烧作为着火源而稳定地进行天然气燃料的燃烧。因而，能够实现燃烧效率良好且稳定的燃烧，此外，能够降低用于着火的轻油燃料的量，因此轻油燃料的消耗量为少量即可。此外，作为整体，由于燃料的燃烧而产生的热量变少，因此朝排气系统通路流动的热量减少，由该热量引起的热损伤减少，因此发动机的排气系统部件的耐久性提高。
此外，通过排气导入机构的工作，即便在发动机成为低温的起动时也能够使气缸内温度迅速地升温，因此起动性变得良好。而且，即便在起动时也能够通过少量的轻油进行起动，因此由起动引起的不发火以及未燃烃(未燃HC)的排出量也大幅度减少。并且，能够使气缸内温度迅速地升温，因此能够进行顺畅的加速。
此外，通过利用提高气缸内的温度的排气导入机构，即便在轻负载运转状态下，也能够将气缸内的温度维持在轻油容易着火的温度，能够通过较少的轻油量得到稳定的着火，能够通过少量的燃料使燃烧稳定，因此能够减少发动机振动而提高乘坐舒适性(操纵性能)。此外，能够降低轻负载状态的废气量。
在具备该排气导入机构的轻油燃料的柴油发动机中，能够维持原本在怠速运转状态下稳定的燃烧，因此通过将该轻油燃烧使用于天然气的着火，由此当与按照发动机运转状态来变更天然气燃料与轻油燃料的比例的那种控制相比较时，能够通过轻油燃料量恒定这种非常简单的控制来可靠地对轻油燃料进行压缩着火，能够与天然气燃料的量无关地、通过最小的进气量使天然气燃料燃烧效率良好地进行燃烧。另外，对废气的空燃比、空气过量系数λ、氧浓度进行计测，并以成为理论燃烧的方式进行理论比判断，而对该情况下的进气节流阀的开度进行控制。
因而，能够使废气温度提高与燃料的量的比例相比吸入空气量少的量，因此能够提高设置于排气通路的废气处理装置(后处理装置)的废气净化性能。此外，废气量也变少吸入空气量少的量，因此废气净化装置的容量较小即可，能够相应地小型化。
并且，在图7所示那样的、油门开度大于预先设定的第一开度的高负载区域中，通过多重喷射来进行轻油燃料的气缸内燃烧喷射，因此燃烧室内的轻油燃料的分散变得良好。结果，着火也均匀地产生，能够抑制产生由爆燃引起的爆震等。另外，作为该第一开度，设为油门开度的全开的85％～95％范围内的值、优选设为90％。
另外，在多重喷射、与先导喷射和主喷射的组合中，不同点在于，在先导喷射和主喷射中其燃料喷射量相互不同，相对于此，在多重喷射中，如图8所示，各喷射量大致相同；此外，在先导喷射和主喷射的组合中，分割喷射的次数通常为2次，相对于此，在多重喷射中分割喷射的次数为2次～5次、优选为3次～5次。
此外，在上述天然气发动机中，上述控制装置构成为，在油门开度小于预先设定的第二开度的低负载区域中，使排气导入机构工作而进行朝进气行程中的气缸内导入废气的控制，并且进行使设置于排气系统通路的排气节气门节流的控制，当如此构成时，能够起到如下的效果。
即，在图7所示那样的低负载区域中，由于气缸内温度较低，因此容易产生不发火(miss fire)，但通过使排气导入机构工作而进行朝进气行程中的气缸内导入废气的控制，由此能够在进气行程中朝气缸内取入废气，但是此时，通过进行排气节气门的排气节流控制，能够提高排气节气门上游侧的排气系统通路的压力，因此容易使排气系统通路侧的废气朝气缸内回流。
由此，能够使在进气行程中朝气缸内取入的废气量增加，而提高气缸内温度，防止产生不发火。另外，作为该第二开度，设为油门开度的全开的25％～35％范围内的值、优选设为30％。
此外，在上述天然气发动机中，上述控制装置进行控制，以便在成为朝上述进气系统通路喷射的天然气燃料不足的状态的情况下，停止朝上述进气系统通路喷射天然气燃料，仅通过轻油燃料、以基于柴油燃烧用数据的燃料量和喷射正时，进行气缸内燃烧喷射而使该天然气发动机运转，当如此进行控制时，能够起到如下的效果。
即，在天然气罐变空而天然气燃料不足的情况下，能够基于柴油燃烧用数据、仅通过轻油燃料，将该天然气发动机作为柴油发动机进行驱动，因此搭载有该天然气发动机的车辆即便天然气燃料不足也能够通过轻油燃料进行移动。因此，即便万一有时忘记对天然气罐进行补充，也能够移动到天然气燃料的供给源而进行补给。因而，不仅能够在设置有能够供给天然气燃料的设备的范围内移动，而且能够在更大范围内移动。
此外，在上述天然气发动机中，上述控制装置构成为，在该天然气发动机的起动时，以仅通过轻油燃料使该天然气发动机起动的方式进行控制，当如此构成时，一般在起动时，气缸内温度较低而天然气燃料难以着火，因此能够防止天然气燃料保持未燃状态地朝排气系统通路排放。另外，在该起动时，有时要求燃料量比怠速时多，但是在该情况下，例外地，不使天然气燃料增加，而将天然气燃料设为零，使轻油燃料增加。
此外，在上述天然气发动机中，在排气系统通路上设置对排气通路进行迂回的旁通通路，在比上述旁通通路的合流点靠下游的排气系统通路上，配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第一DPF装置，并且在上述旁通通路上配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第二DPF装置，并且设置用于将废气的流动切换成朝向上述旁通通路的情况和不朝向上述旁通通路的情况的排气流路切换机构，上述控制装置构成为，在该天然气发动机的起动时、怠速时以及油门开度小于预先设定的第三开度的轻负载区域的任一种的情况下，排气流路切换机构使废气的流动朝向上述旁通通路，在其他情况下，排气流路切换机构使废气的流动不流向上述旁通通路，当如此构成时，通过区分使用第一DPF装置和第二DPF装置，由此能够更高效地捕集废气中的PM。另外，作为该第三开度，设为油门开度的全开的15％～25％范围内的值、优选设为20％。
在该情况下，能够使设置于旁通通路的DPF的容量减小而小型化，因此能够在更接近发动机主体而温度较高的部分配置该小型的DPF，能够减少朝大气中排放的废气中的由轻油燃烧而产生的PM量。另外，在该废气处理系统的构成中，在排气温度较高的高负载运转状态下，以不通过旁通通路而通过设置于排气通路的后段的容量较大的DPF的方式进行控制，因此排气阻力较小并且通过DPF来净化煤烟。
另外，当构成为，在排气导入机构的工作中，并用基于设置于进气系统通路的进气节气门的进气节流控制时，在该排气导入机构工作的同时，使进气节气门朝闭阀方向工作而对进气进行节流，使吸入空气量(新气的量)减少到能够进行理论燃烧的量，并且能够使进气系统通路侧的压力降低，因此能够更高效地使废气朝气缸内回流，能够使气缸内温度进一步上升，能够进一步提高燃烧效率。
另外，在现有技术的使轻油燃烧的柴油发动机中，通常进行稀燃烧，因此不设置进气节气门(进气节流阀)，但在本发明中，为了进一步提高热效率，为了使天然气燃料进行理论燃烧或者浓燃烧而需要对吸入空气量进行节流，因此设置该进气节气门。该进气节气门用于辅助朝气缸内导入废气。
并且，用于实现上述目的的本发明的天然气发动机的运转方法为，该天然气发动机构成为，将天然气燃料朝进气系统通路喷射，将着火源的轻油燃料朝气缸内喷射，在天然气燃料的着火时不使用火花点火系统，而通过喷射至气缸内的轻油燃料的压缩着火使天然气燃料燃烧，并且具备向进气行程中的气缸内导入废气的排气导入机构，该天然气发动机的运转方法的特征在于，在该天然气发动机的除了起动时以外的全部运转区域中，将朝气缸内喷射的轻油燃料的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料的量的增减来进行发动机输出的增减，并且在油门开度大于预先设定的第一开度的高负载区域中，通过多重喷射来进行轻油燃料的气缸内燃烧喷射。
此外，在上述天然气发动机的运转方法中，在油门开度小于预先设定的第二开度的低负载区域中，进行使排气导入机构工作而朝进气行程中的气缸内导入废气的控制，并且进行使设置于排气系统通路的排气节气门进行节流的控制。
此外，在上述天然气发动机的运转方法中，在成为朝上述进气系统通路喷射的天然气燃料不足的状态的情况下，停止朝上述进气系统通路喷射天然气燃料，仅通过轻油燃料、以基于柴油燃烧用数据的燃料量和喷射正时，进行气缸内燃喷射而使该天然气发动机运转。
此外，在上述天然气发动机的运转方法中，在该天然气发动机的起动时，以仅通过轻油燃料使该天然气发动机起动的方式进行控制。
此外，在上述天然气发动机的运转方法中，在排气系统通路上设置对排气通路进行迂回的旁通通路，在比上述旁通通路的合流点靠下游的排气系统通路上，配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第一DPF装置，并且在上述旁通通路上配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第二DPF装置，并且设置用于将废气的流动切换成朝向上述旁通通路的情况和不朝向上述旁通通路的情况的排气流路切换机构，并进行控制，以便在该天然气发动机的起动时、怠速时以及油门开度小于预先设定的第三开度的轻负载区域的任一种的情况下，排气流路切换机构使废气的流动朝向上述旁通通路，在其他情况下，排气流路切换机构使废气的流动不流向上述旁通通路。
根据这些天然气发动机的运转方法，能够起到与上述天然气发动机相同的效果。
发明的效果
根据本发明的天然气发动机以及天然气发动机的控制方法，通过排气导入机构的工作，使燃烧紧后的高温的废气向进气行程中回流而朝气缸内取入，因此能够使气缸内的轻油燃料、天然气燃料、吸入空气以及废气的混合气的温度上升，即便通过少量的轻油燃料也能够稳定地进行压缩燃烧而能够稳定地进行天然气燃料的燃烧，能够实现稳定的燃烧，而且，即便在发动机运转状态为高负载区域的情况下，也能够抑制由爆燃引起的爆震。
结果，燃烧效率变得良好，用于着火的轻油燃料的量降低，因此利用少量的轻油燃料即可。此外，作为整体，由于燃料的燃烧而产生的热量变少，因此朝排气系统通路流动的热量减少，热损伤减少而耐久性提高。
附图说明
图1是示意地表示本发明的实施方式的天然气发动机的构成的图。
图2是表示本发明的实施方式的天然气发动机的运转方法中的与燃料喷射相关的控制流程的一例的图。
图3是表示本发明的实施方式的天然气发动机的运转方法中的与排气流路切换阀相关的控制流程的一例的图。
图4是用于说明排气导入的图。
图5是表示排气导入中的进气阀和排气阀的提升的图。
图6是表示本发明的运转方法的轻油燃料与天然气燃料的关系的图。
图7是示意地表示天然气发动机的高负载区域、中负载区域、以及低负载区域的图。
图8是示意地表示气缸内燃料喷射的多重喷射的例子的图。
图9是用于对现有技术的天然气发动机的天然气燃料的正常着火和燃烧状态进行说明的图。
图10是用于对现有技术的天然气发动机的天然气燃料的爆燃(异常燃烧)进行说明的图。
图11是用于对现有技术的并用轻油燃料的天然气发动机的燃料的着火和燃烧状态进行说明的图。
图12是示意地表示天然气发动机的压缩压力与通常的柴油发动机的压缩压力的比较的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的天然气发动机以及天然气发动机的运转方法进行说明。图1以及图4所示的本发明的实施方式的天然气发动机10为，在发动机主体11的进气歧管(进气系统通路)11a上连接有进气通路(进气系统通路)12，在排气歧管(排气系统通路)11b上连接有排气通路(排气系统通路)13，并且设置有连接排气通路13和进气通路12的EGR通路14。
此外，设置有涡轮式增压器(涡轮增压器)15。将该涡轮式增压器15的涡轮机15a设置于排气通路13、将压缩机15b设置于进气通路12，通过将涡轮机15a与压缩机15b进行连结的轴15c，将通过废气G的排气能量进行旋转的涡轮机15a的旋转传递至压缩机15b，通过该压缩机15b对吸入空气A进行压缩。
在吸入空气A所通过的进气通路12上设置有压缩机15b、中间冷却器16以及进气节气门(进气节流阀)17，吸入空气A由压缩机15b压缩，由中间冷却器16冷却而空气密度上升，由进气节气门17进行流量调整，而导入图4所示的气缸70内的燃烧室64。
此外，如图1所示，在轻油燃料f和天然气燃料C进行燃烧而产生的废气G所通过的排气通路13上，设置有涡轮机15a、以及由三元催化剂18a、氧化催化剂18b、带催化剂的DPF(柴油颗粒过滤器：第一DPF)18c等构成的废气净化装置(后处理装置)18。此外，在涡轮机15a与废气净化装置18之间设置有排气节气门(排气节流阀)42。并且，根据需要而废气G的一部分被作为EGR气体Ge导入EGR通路14，剩余的废气G在驱动了涡轮机15a之后由废气净化装置18净化而朝大气排放。
此外，在EGR气体Ge所通过的EGR通路14上，设置有对EGR气体Ge进行冷却的EGR冷却器19和对EGR气体Ge的流量进行调整的EGR阀20，EGR气体Ge在从排气通路13分支之后由EGR冷却器19冷却，并由EGR阀20调整流量而向进气通路12再循环。
并且，在该天然气发动机10中，与柴油发动机同样地构成为，具备用于将轻油燃料f朝发动机主体11的气缸内喷射的轻油燃料供给管路(未图示)。由此，与通常的柴油发动机相同，如图4所示那样，从轻油燃料喷射器(轻油燃料喷射装置)69朝气缸70内喷射轻油燃料f。
并且，在本发明中，关于发动机主体11、燃料喷射系统、冷却系统等，构成为具备通常的柴油发动机的构成，并且在这些构成的基础上，如图1所示那样，构成为具备天然气供给系统30，该天然气供给系统30由天然气罐(CNG罐)31、电磁阀32、调压装置(调节器)33、腔室34、配置于进气通路12的比进气节气门17靠下游侧的CNG喷射器(天然气燃料喷射装置)35、以及对这些进行连接的CNG配管36构成。
通过该天然气供给系统30，贮存于天然气罐31的天然气燃料C通过CNG配管36，在经由电磁阀32而由调压装置(调节器)33调整了压力之后，通过CNG喷射器35在控制喷射量和喷射正时的同时朝进气系统通路65(在图1中为进气通路12)内喷射。
并且，在本发明中构成为，在天然气燃料C的着火时，不使用火花点火系统，而通过喷射至气缸70内的燃烧室64的轻油燃料f的压缩着火使天然气燃料C燃烧。与此同时，构成为具备朝进气行程中的气缸70内导入废气G的排气导入机构(未图示)。
作为该排气导入机构，在使图4所示的排气阀68工作的排气凸轮中，对于在通常的排气行程中使排气阀68开阀的通常的凸轮轮廓、追加形成具有大致90°的相位角的排气导入凸轮轮廓，能够根据发动机运转状态使该排气导入凸轮轮廓工作。由此，如图4以及图5所示，能够采用如下构成：在进气行程中使排气阀68提升1mm～3mm程度而使其开阀，由此使气缸70内与排气系统通路67(在图1中为排气通路13)连通，而向进气行程中导入废气G。
此外，设置通过与排气阀68不同的电磁螺线管进行开闭阀的工作的排气导入阀，根据发动机运转状态对该电磁螺线管赋予驱动信号。由此，还能够采用如下构成：在图5所示那样的正时，在进气行程中使排气导入阀提升而使其开阀，由此使气缸70内与排气系统通路67(排气通路13)连通，而向进气行程中导入废气G。
通过该排气导入机构的工作，能够使气缸70内的轻油燃料f、天然气燃料C、吸入空气A以及废气G的混合气的温度上升，因此即便通过少量的轻油燃料f也能够稳定地进行压缩燃烧，而能够稳定地进行天然气燃料C的燃烧，能够实现稳定的燃烧。结果，燃烧效率变得良好，用于着火的轻油燃料f的量降低，因此通过少量的轻油燃料f即可。此外，作为整体，由于燃料f、C的燃烧而产生的热量变少，因此作为结果，朝排气通路13流动的热量减少，热损伤减少而耐久性提高。
此外，即便在天然气发动机10成为低温的起动时，也能够使气缸内温度迅速地升温，因此起动性变得良好。此外，在起动时能够通过少量的轻油燃料f进行起动，因此由起动引起的不发火以及未燃烃的排出量也大幅度减少。此外，能够使气缸内温度迅速地升温，因此能够进行顺畅的加速。
并且，通过利用使气缸内温度提高的排气导入机构，由此能够将气缸内温度维持在轻油燃料f容易着火的温度，并能够通过较少的轻油量得到稳定的着火，即便在轻负载运转状态下，也能够通过少量的燃料f、C进行稳定的燃烧，因此能够减少发动机振动而提高乘坐舒适性(操纵性能)。此外，能够降低轻负载状态的废气量。
此外，在本发明中构成为，在排气通路13的涡轮机15a的下游侧配置λ(空气过量系数)传感器41，能够测定废气G中的空气过量系数λ。
并且，设置有被称作发动机控制单元(ECU)的控制装置51，其构成为，被输入来自油门传感器52、设置于发动机主体11的发动机转速传感器53、冷却水温度传感器(未图示)、设置于进气通路12的进气量传感器(MAF：未图示)、设置于排气通路的λ传感器41、废气温度传感器(未图示)、NOx传感器(未图示)等各种传感器的信号，对轻油燃料喷射器69、CNG喷射器35、涡轮式增压器15的涡轮机15a、进气节气门17、以及EGR阀20等进行控制。
另外，在图1的构成中，设置对排气通路13进行迂回的旁通通路13a，在该旁通通路13a上配置载持有氧化催化剂的DPF、或者氧化催化剂装置与DPF的组合等的构成的小容量、小型的连续再生式DPF(第二DPF)18d，并且在与旁通通路13a并行的部分的排气通路13上，设置有用于将废气G的流动切换成朝向旁通通路13a的情况和不朝向旁通通路13a的情况的排气流路切换阀(排气通路切换机构)43。该排气流路切换阀43由控制装置51控制，在开阀的状态下废气G通过排气通路13，在闭阀的状态下废气G通过旁通通路13a而通过小型的DPF18d。
接着，对上述天然气发动机10中的本发明的实施方式的天然气发动机的运转方法进行说明。
该天然气发动机的运转方法是如下的天然气发动机10中的运转方法，该天然气发动机10构成为，将天然气燃料C朝进气通路12喷射，将着火源的轻油燃料f朝气缸70内喷射，在天然气燃料C的着火时不使用火花点火系统，而通过喷射至气缸70内的轻油燃料f的压缩着火使天然气燃料C燃烧，并且具备朝进气行程中的气缸70内导入废气G的排气导入机构，在该运转方法中，进行通过排气导入机构朝进气行程中的气缸70内导入废气G，而促进轻油燃料f的着火的控制。
根据该天然气发动机的运转方法，通过排气导入机构的工作，能够使气缸70内的轻油燃料f、天然气燃料C、吸入空气A以及废气G的混合气的温上升，因此即便通过少量的轻油燃料f也能够稳定地进行压缩燃烧，而能够稳定地进行天然气燃料C的燃烧，能够实现稳定的燃烧。结果，燃烧效率变得良好，用于着火的轻油燃料f的量降低，因此通过少量的轻油燃料f即可，此外，作为整体，由于燃料f、C的燃烧而产生的热量变少，因此作为结果，朝排气通路13流动的热量减少，热损伤减少而耐久性提高。
此外，进一步如图6所示那样，进行如下控制：在天然气发动机10的除了起动时以外的全部运转区域，将朝气缸内喷射的轻油燃料f的量mf设为怠速运转用的轻油燃料量mfa，并通过天然气燃料C的量的增减来进行发动机输出的增减。
根据该运转方法，在具备该排气导入机构的并用轻油燃料f的天然气发动机10中，在怠速运转状态下能够维持稳定的燃烧，因此通过将该轻油燃料f的燃烧使用于天然气燃料C的着火，由此当与根据发动机运转状态来变更轻油燃料f与天然气燃料C的比例那样的控制相比较时，能够通过轻油燃料量恒定(mf＝mfa)这种非常简单的控制，使天然气燃料C以最小的吸入空气量来燃烧效率良好地燃烧。因此，相对于燃料f、C的量的比例，能够提高废气温度，因此能够提高设置于排气通路13的废气处理装置18的废气净化性能。另外，对废气G的空燃比、空气过量系数λ、氧浓度进行计测，以成为理论燃烧的方式进行理论比判断，而对该情况下的进气节气门17的阀开度进行控制。
此外，在排气导入机构的工作中，当并用基于设置于进气通路12的进气节气门17的进气节流控制、以及基于设置于排气通路13的排气节气门42的排气节流控制时，能够更高效地使废气G向气缸70内回流，能够使气缸内温度进一步上升，能够进一步提高燃烧效率。
并且，在本发明中，通过控制装置(ECU)51，在天然气燃料不足的情况下、在天然气发动机10的起动时，以及在天然气发动机10的运转状态处于高负载区域的情况下、在天然气发动机10的运转状态为低负载区域时，进行如下的运转。
首先，在成为朝进气通路12喷射的天然气燃料C不足的状态的情况下，控制为，停止朝进气通路12喷射天然气燃料C，仅通过轻油燃料f以基于柴油燃烧用数据的燃料量和喷射正时，进行气缸内燃烧喷射而使天然气发动机10运转。
由此，在天然气燃料C为天然气燃料用的天然气罐31变空的情况下，能够基于柴油燃烧用数据，仅通过轻油燃料f将该天然气发动机10作为柴油发动机进行驱动。因而，搭载有该天然气发动机10的车辆不仅能够在能够供给天然气燃料C的范围内移动，而且能够在更大范围内移动，此外，由于即便天然气燃料C不足也能够通过轻油燃料f进行移动，因此即便万一忘记朝天然气罐31进行补充，也能够移动到天然气燃料C的供给源而进行补给。
其次，在天然气发动机10的起动时，仅通过轻油燃料f来使天然气发动机10起动。由此，一般在起动时，气缸内温度较低而难以着火，因此当仅通过轻油燃料f进行起动时，能够防止未燃的天然气燃料C朝排气通路13排放。另外，在该起动时有时要求比怠速时更多的燃料量，但在该情况下，例外地，不增加天然气燃料C，而将天然气燃料C设为零，使轻油燃料f增加。
此外，在图7所示那样的、由油门传感器52检测到的油门开度α大于预先设定的第一开度α1的高负载区域中，通过多重喷射进行轻油燃料f的气缸内燃烧喷射。由此，燃烧室64内的轻油燃料f的分散变得良好，着火也均匀地产生，因此能够抑制产生由爆燃引起的爆震等。
另外，作为该第一开度α1，设为油门开度α的全开αf的85％～95％范围内的值，优选设为90％。此外，在该多重喷射中，如图8所示，将各喷射量设为大致相同，将分割喷射的次数设为2次～5次，优选设为3次～5次。
并且，在图7所示那样的、由油门传感器52检测到的油门开度α小于预先设定的第二开度α2的低负载区域中，进行使排气导入机构工作而朝进气行程中的气缸内导入废气G的控制，并且进行使设置于排气系统通路13的排气节气门42节流的控制。
即，在图7所示那样的低负载区域中，由于气缸内温度较低而容易产生不发火(miss fire)，但进行使排气导入机构工作而朝进气行程中的气缸内导入废气G的控制。由此，能够在进气行程中朝气缸内取入废气G，但在此时，通过进行基于排气节气门42的排气节流控制，由此能够提高排气节气门42的上游侧的排气通路13的压力，因此容易使排气系统通路侧的废气G朝气缸内回流。
由此，能够增加在进气行程中朝气缸内取入的废气量，提高气缸内温度，而防止产生不发火。另外，作为该第二开度α2，设为油门开度α的全开αf的25％～35％范围内的值，优选设为30％。
此外，在本发明中，与上述各运转并行地如以下那样进行排气流路切换阀43的开阀以及闭阀的控制。在该控制中，在天然气发动机10的起动时、怠速时、以及油门开度α小于预先设定的第三开度α3的轻负载区域的任一种的情况下，排气流路切换阀43使废气G的流动朝向旁通通路13a，在其他情况下，排气流路切换阀43使废气G的流动不流向旁通通路13a。
关于设置于旁通通路13a的轻负载状态用的小容量的DPF18d，由于能够减小容量而小型化，因此能够在更接近发动机主体11而温度更高的部分配置该小型的DPF18d，能够减少朝大气中排放的废气G中的由轻油燃烧产生的PM量。另外，在排气温度较高的高负载运转状态下，控制为不通过旁通通路13a而通过设置于排气通路13的后段的容量较大的带催化剂的DPF18c，因此排气阻力较小而煤烟被净化。
由此，通过分开使用第一DPF装置即带催化剂的DPF18c与第二DPF装置即小型的连续再生式DPF18d，由此能够更高效地捕集废气G中的PM。另外，作为该第三开度α3，设为油门开度α的全开αf的15％～25％范围内的值，优选设为20％。
能够按照图2中所例示的控制流程来实施上述那样的控制。该控制流程表示为，当天然气发动机10起动时，从上位的控制流程调出而开始，当收到天然气发动机10的停止信号时，产生中断而返回到上位的控制流程，在该上位的控制流程停止的同时，图2的控制流程也结束。
当该图2的控制流程开始时，在步骤S11中判断天然气燃料C是否不足。当在该步骤S11的判断中天然气燃料C为不足的情况下(是)，朝步骤S20的柴油运转控制前进，并控制为，停止朝进气通路12喷射天然气燃料C，仅通过轻油燃料f，以基于柴油燃烧用数据的燃料量和喷射正时，进行气缸内燃烧喷射而使天然气发动机10运转。在预先设定的第一时间(与各判断步骤的间隔相关的时间)t1的期间，进行该柴油运转控制，朝步骤S15前进。
当在步骤S11的判断中天然气燃料C未不足的情况、即充分的情况下(否)，在下一个步骤S12中判断是否为发动机起动时。例如，通过发动机转速是否为零等来进行该判断。
当在该步骤S12的判断中为发动机起动时的情况下(是)，朝步骤S30的起动时控制前进，仅通过轻油燃料f对天然气发动机10进行起动驱动。另外，在该起动时有时要求比怠速时更多的燃料量，在该情况下，例外地，不增加天然气燃料C，而是使天然气燃料C成为零，使轻油燃料f增加。在该发动机起动时控制经过了通过计测而确定的第二时间(达到预先设定的怠速旋转为止的时间)t2之后，朝步骤S15前进。
当在该步骤S12的判断中不是发动机起动时的情况下(否)，在下一个步骤S13中判断天然气发动机10的运转状态是否处于高负载区域。通过油门开度α是否大于预先设定的第一开度α1来进行该判断。
当在该步骤S13的判断中处于高负载区域的情况下(是)，朝步骤S40的高负载运转控制前进，进行通过多重喷射来进行轻油燃料f的气缸内燃烧喷射的控制。此外，将朝气缸内喷射的轻油燃料f的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料C的量的增减来进行发动机输出(发动机扭矩)的增减。在预先设定的第三时间(与各判断步骤的间隔相关的时间)t3的期间进行该高负载运转控制，朝步骤S15前进。
当在该步骤S13的判断中未处于高负载区域的情况下(否)，在下一个步骤S14中判断天然气发动机10的运转状态是否处于低负载区域。通过油门开度α是否小于预先设定的第二开度α2来进行该判断。
当在该步骤S14的判断中处于低负载区域的情况下(是)，朝步骤S50的低负载运转控制前进，进行使排气导入机构工作而朝进气行程中的气缸内导入废气G的控制，并且通过基于排气节气门42的排气节流控制，来提高排气节气门42上游侧的排气通路13的压力。此外，将朝气缸内喷射的轻油燃料f的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料C的量的增减来进行发动机输出的增减。在预先设定的第四时间(与各判断步骤的间隔相关的时间)t4的期间进行该低负载运转控制，朝步骤S15前进。
当在该步骤S14的判断中未处于低负载区域的情况下(否)，朝步骤S60的中负载运转控制前进，进行通过通常的喷射、例如先导喷射和主喷射来进行轻油燃料f的气缸内燃烧喷射的控制。此外，将朝气缸内喷射的轻油燃料f的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料f的量的增减来进行发动机输出的增减。在预先设定的第五时间(与各判断步骤的间隔相关的时间)t5的期间进行该中负载运转控制，朝步骤S15前进。
在步骤S15中进行各运转状态的控制信号的复位。即，当在步骤S20、S30、S40、S50、S60之间向不同的控制进行转移时，对控制信号进行复位以免之前的控制对之后的控制产生影响。
如果该步骤S15结束，则返回到步骤S11，反复进行步骤S11～S15。而且，在天然气发动机10的运转停止的情况下，产生中断，在经过了步骤S15之后，返回到上位的控制流程，在该上位的控制流程结束的同时，图2的控制流程也结束。
接着，对与旁通通路13a相关的排气流路切换阀43的控制进行说明。能够通过图3所例示那样的控制流程，来实施该排气流路切换阀43的开阀以及闭阀的控制。该控制流程表示为如下流程：当天然气发动机10起动时，从上位的控制流程调出而开始，当收到天然气发动机10的停止信号时，产生中断而返回到上位的控制流程，在该上位的控制流程停止的同时，图3的控制流程也结束。该图3的控制流程与图2的控制流程并行地实施。
当该图3的控制流程开始时，在步骤S71中判断天然气发动机10的运转状态是否为发动机起动时。通过发动机转速是否为零等来进行该判断。
当在该步骤S71的判断中是发动机起动时的情况下(是)，朝步骤S73前进，将排气流路切换阀43闭阀，以使废气G朝旁通通路13a流动，在经过了预先设定的规定的第六时间(与步骤S71、S72的判断的间隔相关的时间)t6之后，朝步骤S75前进。
当在步骤S71的判断中不是发动机起动时的情况下(否)，朝步骤S72前进，判断天然气发动机10的运转状态是否是怠速时或者轻负载区域的任一种的情况。通过油门开度α是否小于预先设定的第三开度α3来进行该判断。另外，由于在怠速时油门开度α为零，所以包含于轻负载区域的判断的“α＜α3”的判断中。
当在该步骤S72的判断中是怠速时或者轻负载区域的任一种的情况下(是)，朝步骤S73前进，将排气流路切换阀43闭阀，以使废气G朝旁通通路13a流动，在经过了预先设定的规定的第七时间(与步骤S71、S72的判断的间隔相关的时间)t7之后，朝步骤S75前进。
当在该步骤S72的判断中不是怠速时、轻负载区域的任一种的情况下(否)，朝步骤S74前进，将排气流路切换阀43开阀，以使废气G不朝旁通通路13a流动，在经过了规定的第七时间t7之后，朝步骤S75前进。
在步骤S75中进行各运转状态的控制信号的复位。即，当在步骤S73、S74之间向不同的控制进行转移时，对控制信号进行复位，以免之前的控制对之后的控制产生影响。
如果该步骤S75结束，则返回到步骤S71，反复进行步骤S71～S75。而且，在天然气发动机10的运转停止的情况下，产生中断，在经过步骤S75之后，返回到上位的控制流程，在该上位的控制流程结束的同时，图3的控制流程也结束。
根据上述构成的天然气发动机10以及天然气发动机的控制方法，通过排气导入机构的工作，能够使气缸70内的轻油燃料f、天然气燃料C、吸入空气A以及废气G的混合气的温度上升，因此即便通过少量的轻油燃料f也能够稳定地进行压缩燃烧，而能够稳定地进行天然气燃料C的燃烧，能够实现稳定的燃烧。结果，燃烧效率变得良好，用于着火的轻油燃料f的量降低，因此通过少量的轻油燃料f即可。此外，作为整体，由于燃料f、C的燃烧而产生的热量变少，因此作为结果，朝排气通路13流动的热量减少，热损伤减少而耐久性提高。
此外，即便在天然气发动机10成为低温的起动时，也能够使气缸内温度迅速地升温，因此起动性变得良好。此外，在起动时能够通过少量的轻油燃料f进行起动，因此由起动引起的不发火以及未燃烃的排出量也大幅度减少。此外，由于能够使气缸内温度迅速地升温，因此能够进行顺畅的加速。
并且，通过利用使气缸内温度提高的排气导入机构，能够将气缸内温度维持在轻油燃料f容易着火的温度，能够通过较少的轻油燃料量mf得到稳定的着火，即使在轻负载运转状态下也能够通过少量的轻油燃料f来稳定地进行燃烧，因此能够减少发动机振动而提高乘坐舒适性(操纵性能)。此外，能够降低轻负载状态的废气量。
并且，在成为天然气燃料C不足的状态的情况下，仅通过轻油燃料f，基于柴油燃烧用数据进行运转，因此即便天然气燃料不足也能够通过轻油燃料进行移动，能够在更大范围内进行移动。此外，在天然气发动机10的起动时，仅通过轻油燃料进行起动，因此能够防止天然气燃料保持未燃的状态地朝排气系统通路排放。
此外，在油门开度α大于预先设定的第一开度α1的高负载区域中，通过多重喷射来进行轻油燃料f的气缸内燃烧喷射，由此燃烧室64内的轻油燃料f的分散变得良好，着火也均匀地产生，因此能够抑制产生由爆燃引起的爆震等。
此外，在油门开度α小于预先设定的第二开度α2的低负载区域中，进行使排气导入机构工作而朝进气行程中的气缸内导入废气的控制，并且进行使设置于排气系统通路的排气节气门节流的控制，由此能够增加在进气行程中朝气缸内取入的废气量，而提高气缸内温度，防止产生不发火。
并且，在天然气发动机10的起动时、怠速时以及油门开度α小于预先设定的第三开度α3的轻负载区域的任一种的情况下，通过排气流路切换阀43的闭阀使废气G的流动朝旁通通路13a流动，在其他情况下，通过排气流路切换阀43的开阀使废气G的流动不朝旁通通路13a流动，而分开使用小型的连续再生式DPF装置18d和带催化剂的DPF装置18c，由此能够更高效地捕集废气中的PM。
产业上的可利用性
根据本发明的天然气发动机以及天然气发动机的运转方法，通过排气导入机构的工作，能够使气缸内的轻油燃料、天然气燃料、吸入空气以及废气的混合气的温度上升，因此即便通过少量的轻油燃料量也能够稳定地进行压缩燃烧，还能够稳定地进行天然气燃料的燃烧，能够实现稳定的燃烧，而且，即便在发动机运转状态为高负载区域的情况下，也能够抑制由爆燃引起的爆震。
结果，燃烧效率变得良好，用于着火的轻油燃料的量降低，因此通过少量的轻油燃料即可。此外，作为整体，由于燃料的燃烧而产生的热量变少，因此作为结果，朝排气通路流动的热量减少，热损伤减少而耐久性提高。因而，能够利用为搭载于车辆那样的较多的天然气发动机以及天然气发动机的运转方法。
符号的说明
10、10X、10Y：天然气发动机；11：发动机主体；12：进气通路(进气系统通路)；13：排气通路(排气系统通路)；13a：旁通通路；14：EGR通路；15：涡轮式增压器(涡轮增压器)；16：中间冷却器；17：进气节气门(进气节流阀)；18：废气净化装置(后处理装置)；18c：带催化剂的DPF(第一DPF)；18d：小型的连续再生式DPF(第二DPF)；19：EGR冷却器；20：EGR阀；30：天然气供给系统；31：天然气罐(CNG罐)；35：CNG喷射器(天然气燃料喷射装置)；41：λ传感器(空气过量系数传感器)；42：排气节气门(排气节流阀)；43：排气流路切换阀(排气流路切换机构)；51：控制装置(ECU)；52：油门传感器；53：发动机转速传感器；61：气缸盖；62：火花塞；65：进气系统通路；67：排气系统通路；68：排气阀；69：轻油燃料喷射器(轻油燃料喷射装置)；70：气缸；A：吸入空气；C：天然气燃料；f：轻油燃料；G：废气；Ge：EGR气体；α：油门开度；α1：第一开度；α2：第二开度；α3：第三开度；λ：空气过量系数。

Claims (10)

1.一种天然气发动机，将天然气燃料朝进气系统通路喷射，将着火源的轻油燃料朝气缸内喷射，在天然气燃料的着火时不使用火花点火系统，而通过喷射至气缸内的轻油燃料的压缩着火使天然气燃料燃烧，其特征在于，
上述天然气发动机构成为，具备朝进气行程中的气缸内导入废气的排气导入机构，
并且，上述天然气发动机具备控制装置，该控制装置如下那样进行控制：在该天然气发动机的除了起动时以外的全部运转区域中，将朝气缸内喷射的轻油燃料的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料的量的增减来进行发动机输出的增减，并且在油门开度大于预先设定的第一开度的高负载区域中，通过多重喷射来进行轻油燃料的气缸内燃烧喷射。
2.如权利要求1所述的天然气发动机，其特征在于，
上述控制装置在油门开度小于预先设定的第二开度的低负载区域中，进行使排气导入机构工作而朝进气行程中的气缸内导入废气的控制，并且进行使设置于排气系统通路的排气节气门节流的控制。
3.如权利要求1或2所述的天然气发动机，其特征在于，
上述控制装置在成为朝上述进气系统通路喷射的天然气燃料不足的状态的情况下，如下那样进行控制：停止朝上述进气系统通路喷射天然气燃料，仅通过轻油燃料，以基于柴油燃烧用数据的燃料量和喷射正时，进行气缸内燃喷射而使该天然气发动机运转。
4.如权利要求1至3中任一项所述的天然气发动机，其特征在于，
上述控制装置在该天然气发动机的起动时，以仅通过轻油燃料来使该天然气发动机起动的方式进行控制。
5.如权利要求1至4中任一项所述的天然气发动机，其特征在于，
在排气系统通路上设置对排气通路进行迂回的旁通通路，在比上述旁通通路的合流点靠下游的排气系统通路上，配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第一DPF装置，并且在上述旁通通路上配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第二DPF装置，并且，设置用于将废气的流动切换成朝向上述旁通通路的情况和不朝向上述旁通通路的情况的排气流路切换机构，
上述控制装置如下那样进行控制：在该天然气发动机的起动时、怠速时以及油门开度小于预先设定的第三开度的轻负载区域的任一种的情况下，排气流路切换机构使废气的流动朝向上述旁通通路，在其他情况下，排气流路切换机构使废气的流动不朝向上述旁通通路流动。
6.一种天然气发动机的运转方法，该天然气发动机构成为，将天然气燃料朝进气系统通路喷射，将着火源的轻油燃料朝气缸内喷射，在天然气燃料的着火时不使用火花点火系统，而通过喷射至气缸内的轻油燃料的压缩着火使天然气燃料燃烧，并且具备朝进气行程中的气缸内导入废气的排气导入机构，该天然气发动机的运转方法的特征在于，
在该天然气发动机的除了起动时以外的全部运转区域，将朝气缸内喷射的轻油燃料的量设为怠速运转用的轻油燃料量，通过天然气燃料的量的增减来进行发动机输出的增减，并且在油门开度大于预先设定的第一开度的高负载区域中，通过多重喷射来进行轻油燃料的气缸内燃烧喷射。
7.如权利要求6所述的天然气发动机的运转方法，其特征在于，
在油门开度小于预先设定的第二开度的低负载区域中，进行使排气导入机构工作而朝进气行程中的气缸内导入废气的控制，并且进行使设置于排气系统通路的排气节气门节流的控制。
8.如权利要求6或7所述的天然气发动机的运转方法，其特征在于，
在成为朝上述进气系统通路喷射的天然气燃料不足的状态的情况下，停止朝上述进气系统通路喷射天然气燃料，仅通过轻油燃料，以基于柴油燃烧用数据的燃料量和喷射正时，进行气缸内燃喷射而使该天然气发动机运转。
9.如权利要求6至8中任一项所述的天然气发动机的运转方法，其特征在于，
在该天然气发动机的起动时，以仅通过轻油燃料来使该天然气发动机起动的方式进行控制。
10.如权利要求6至9中任一项所述的天然气发动机的运转方法，其特征在于，
在排气系统通路上设置对排气通路进行迂回的旁通通路，在比上述旁通通路的合流点靠下游的排气系统通路上，配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第一DPF装置，并且在上述旁通通路上，配置由载持有氧化催化剂的DPF、或者将氧化催化剂装置和DPF组合而成的连续再生式DPF构成的第二DPF装置，并且，设置用于将废气的流动切换成朝向上述旁通通路的情况和不朝向上述旁通通路的情况的排气流路切换机构，
如下那样进行控制：在该天然气发动机的起动时、怠速时以及油门开度小于预先设定的第三开度的轻负载区域的任一种的情况下，排气流路切换机构使废气的流动朝向上述旁通通路，在其他情况下，排气流路切换机构使废气的流动不朝向上述旁通通路流动。
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