JP2004257304A

JP2004257304A - バイフューエルエンジンおよびその制御方法

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Publication number: JP2004257304A
Application number: JP2003048827A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Taniguchi; 聡谷口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP4305826B2

Abstract

【課題】気体燃料による成層燃焼のみならず液体燃料による成層燃焼をも可能とし、出力の向上と燃費の低減とを図り、併せて利便性を向上させる。
【解決手段】液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁１３０と、気体燃料を噴射する気体燃料噴射弁１２０とを備え、ユーザの指定が可能である、エンジンの運転状態に基き最適な燃料を選択し、該最適な燃料を液体燃料噴射弁１３０または気体燃料噴射弁１２０から供給して運転する自動運転モードと、液体燃料噴射弁１３０から液体燃料を噴射して運転する液体燃料運転モードと、気体燃料噴射弁１２０から気体燃料を噴射して運転する気体燃料運転モードとの３つの運転モードを有するように構成されている。
【選択図】図１

Description

【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、および、その制御方法に関する。
【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：ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）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、ガソリンとＬＰＧとのいずれかに燃料を切替える燃料切替えスイッチの操作に連動させて、燃料を切替えるようにしている。そして、ＬＰＧ燃料選択時には、ガソリン燃料に比べ点火時期を所定量進角させている。
【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】
さらに、特許文献３に記載のバイフューエルエンジンにおいては、高負荷域でＣＮＧ燃料を吸気ポートに供給する気体燃料噴射弁と、低負荷域でガソリン燃料を供給するキャブレタとを備え、負荷の大きさに対応して燃料を切替え供給するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１２０５１９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３８９８６号公報
【特許文献３】
実願平５−５８５８４号マイクロフィルム（実開平７−３０３４４号公報）
【０００７】
【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、高圧縮比化を図ると共に、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のＣＯ_２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。
【０００８】
しかしながら、従来技術で述べたバイフューエルエンジンの如く、単に、特許文献１に記載のように、燃料切替えスイッチの操作に連動させて燃料を切替えたり、特許文献２に記載のように、気体燃料の圧力に応じて燃料を切替えたり、また、特許文献３に記載のように、負荷の大きさに対応して燃料を切替えたりするのみでは、必ずしも効率的な燃焼を行わせることができないという問題がある。というのも、上記のような単純な切替では、気体燃料の特性を充分に生かし得る成層燃焼運転を行うことができないからである。
【０００９】
また、バイフューエルエンジンといえども、運転状況に応じて、その運転モードの切替えがユーザの好みに応じて可能であれば、その利便性が向上する。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、気体燃料による成層燃焼のみならず液体燃料による成層燃焼をも可能とし、バイフューエルエンジンの出力の向上および燃費の低減を図り、その搭載車両の航続距離を延長することができ、併せて、利便性の向上を図ることのできるバイフューエルエンジンおよびその制御方法を提供することにある。
【００１１】
【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は、気体燃料または液体燃料のいずれでも運転可能なバイフューエルエンジンにおいて、吸気ポートまたは筒内に液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁と、筒内に気体燃料を噴射する気体燃料噴射弁とを備え、ユーザの指定が可能である、前記エンジンの運転状態に基き最適な燃料を選択し、該最適な燃料を前記液体燃料噴射弁または前記気体燃料噴射弁から供給して運転する自動運転モードと、前記液体燃料噴射弁から液体燃料を噴射して運転する液体燃料運転モードと、前記気体燃料噴射弁から気体燃料を噴射して運転する気体燃料運転モードとの３つの運転モードを有するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、３つの運転モードを有するように構成されているので、ユーザの利便性が向上する。なお、自動運転モードが指定されると、エンジンの運転状態に基き最適な燃料が選択されるので、エンジンの運転状態に応じた最適な燃焼を実現することができる。
【００１３】
ここで、前記自動運転モードでは、エンジン負荷とエンジン回転数とにより定められる領域に対応させて最適な燃料が選択されるように構成されていることが好ましい。
【００１４】
このようにすると、エンジン負荷とエンジン回転数とにより定められる領域に対応して最適な燃料が選択されるので、最も効率的な燃焼が行われ出力の向上や燃費の低減が図れる。
【００１５】
なお、前記領域のうち、低負荷・低回転領域では気体燃料による成層燃焼、中負荷かつ低・中回転領域および低負荷かつ中回転領域では液体燃料による成層燃焼、高負荷かつ低・中回転領域および高回転領域では液体燃料による均質燃焼が行なわれるように構成されていてもよい。
【００１６】
このようにすると、低負荷・低回転領域と中負荷かつ低・中回転領域および低負荷かつ中回転領域とでの成層燃焼により燃費の低減が図れ、高負荷かつ低・中回転領域および高回転領域での出力向上が図れる。
【００１７】
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制御方法は、エンジンの運転状態に基き、気体燃料または液体燃料を切替えて供給するバイフューエルエンジンの制御方法において、液体燃料を供給し均質燃焼を行わせる運転領域のうちのノック発生領域において、またはノック発生時に、前記液体燃料に対し気体燃料を添加して供給する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、液体燃料に高オクタン価の気体燃料を添加して供給するので、液体燃料の均質燃焼時のノック回避のために従来一般的に行われている点火時期遅角制御に起因する出力性能の低下を伴うことなく、ノックの発生を効果的に抑制できる。
【００１９】
ここで、前記気体燃料を添加して供給するノック発生領域は、高負荷かつ低・中回転領域であり、高回転領域においてはノックセンサの検出に基く点火時期制御を行う工程を含むようにしてもよい。
【００２０】
このようにすると、高回転領域では点火時期遅角制御に起因する出力性能の低下が少ないのでノックセンサの検出に基く点火時期制御が行われる。そして、気体燃料を添加して供給する運転領域が限定されるので、より効率的な燃焼を行わせることができる。
【００２１】
また、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制御方法は、エンジンの運転状態に基き、気体燃料または液体燃料を切替えて供給するバイフューエルエンジンの制御方法において、液体燃料噴射弁を筒内の排気ポート側に配設すると共に、気体燃料噴射弁を吸気ポートまたは筒内に配設し、高温再始動時においては、前記気体燃料噴射弁から気体燃料を供給して始動させ、その後、液体燃料による運転に切替える工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、高温再始動時は燃料温度が高くなるので、筒内の排気ポート側に配設された液体燃料噴射弁で気泡が発生する可能性があるが、気体燃料が供給されて始動されるので、始動性の悪化が防止される。
【００２３】
【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。
【００２４】
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、１０８Ｉは吸気弁、１０８Ｅは排気弁、１０９は点火プラグ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。
【００２５】
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（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。
【００２６】
同様に、液体燃料供給系はガソリン噴射弁１３０を具備し、このガソリン噴射弁１３０は、本実施形態ではＣＮＧ噴射弁１２０と同様に筒内に噴射可能に配置され、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。
【００２７】
さらに、燃焼室構造について説明すると、本実施形態においては、図４に拡大して示すように、上述の点火プラグ１０９が吸気ポート１０６と排気ポート１０７との間の燃焼室１０５の上部中央に配設されている。そして、気体燃料噴射弁としてのＣＮＧ噴射弁１２０および液体燃料噴射弁としてのガソリン噴射弁１３０が共に吸気ポート１０６側に吸気ポート１０６を挟む態様で並行して配設されている。さらに、ピストン１０４の上部には、ＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０に対応する共通のピストンキャビティ１０４Ｃが、吸気ポート１０６側にオフセットされて形成されている。なお、このピストンキャビティ１０４ＣはＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０からの噴霧流が回り込んで点火プラグ１０９のギャップに到達するように吸気ポート１０６側にオフセットされた舟底状に形成されている。また、ＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０のピストンキャビティ１０４Ｃに対する噴霧角および噴霧形状は、共通のピストンキャビティ１０４ＣでＣＮＧおよびガソリンのいずれの燃料でも成層燃焼可能なように、同一に設定されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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および運転モード切替スイッチ１４４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を介して点火プラグ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。
【００３０】
上記構成になる本発明の実施形態に係るバイフューエルエンジン１００に対しては、例えば、以下に説明する形態で燃料が供給される。すなわち、図２（Ａ）に示すように、通常時の運転においては、燃焼の形式が、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内の絶対圧とエンジン回転数とに対応させて、低・中回転かつ低・中負荷領域の成層燃焼を行わせる領域（Ｉ）および低・中回転かつ高負荷領域と高回転領域との均質燃焼を行わせる領域（ＩＩ）に切り分けられている。そしてさらに、図２（Ｂ）に示すように、燃料の最適特性を考慮して同じ成層燃焼領域（Ｉ）内でも、低負荷かつ低回転領域のＣＮＧによる成層燃焼領域（Ｉ−１）と、中負荷かつ低・中回転領域および低負荷かつ中回転領域のガソリンによる成層燃焼領域（Ｉ−２）とに切り分けられている。均質燃焼領域（ＩＩ）内も高負荷かつ低・中回転領域のガソリンにＣＮＧを添加する均質燃焼領域（ＩＩ−１）と高回転領域のガソリンのみの均質燃焼領域（ＩＩ−２）とに切り分けられている。
【００３１】
そして、いずれの燃料についても、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および燃焼を成立させる各パラメータ（点火時期、ＶＶＴ開度、スロットル開度、ＥＧＲ開度等）が、上述のエンジン１００の負荷と回転数とで示される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。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気筒内に噴射させるのに必要な時間である。
【００３２】
この本発明の実施形態では、例えば、図３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Ｓ３０１において、どの運転モードが選択されているかがユーザの操作による運転モード切替スイッチ１４４からの入力に基づいて判断される。
【００３３】
「ＣＮＧ運転モード」
そこで、気体燃料運転モードとしてのＣＮＧ運転モードが選択されている場合には、ステップＳ３０２に進み、ＣＮＧ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内の残圧が圧縮行程で気筒内噴射が可能な圧力である通常噴射圧より高い（残量が十分）か否かが判断される。ＹＥＳの場合にはステップＳ３０３に進み、全運転領域においてＣＮＧでの運転が行われる。ＣＮＧでの運転モードでは、そのときの運転状態に対応する噴射時期および噴射時間で必要量のＣＮＧがＣＮＧ噴射弁１２０から圧縮行程または吸入行程において、ピストンキャビティ１０４Ｃに向けて噴射される。なお、ステップＳ３０２におけるＣＮＧの残量チェックで、残量が十分でないときはステップＳ３０４に進み、残量が十分でない旨の警告を行い、後述のステップＳ３０５に進む。
【００３４】
「ガソリン運転モード」
ステップＳ３０１における判断で、液体燃料運転モードとしてのガソリン運転モードが選択されている場合には、ステップＳ３０５に進み、ガソリンの残量がチェックされる。すなわち、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が所定量より多いか否かが判断される。ＹＥＳの場合にはステップＳ３０６に進み、全運転領域においてガソリンでの運転が行われる。ガソリンでの運転モードでは、そのときの運転状態に対応する噴射時期および噴射時間で必要量のガソリンがガソリン噴射弁１３０から圧縮行程または吸入行程において、ピストンキャビティ１０４Ｃに向けて噴射される。ステップＳ３０５においてＮＯの場合には、ステップＳ３０７に進み、補給を促すべく警告を発した後、前述のステップＳ３０２に進む。
【００３５】
上述のＣＮＧ運転モードおよびガソリン運転モードにおいて、選択された運転モードに使用されるべき燃料の残量が十分でない場合には、補給を促すべく警告を発した後、残存する燃料でもって運転が行われる。
【００３６】
「ＡＵＴＯモード」
ステップＳ３０１における判断で、自動運転モードとしてのＡＵＴＯモードが選択されている場合にはステップＳ３０８に進み、ここでＣＮＧ燃料による運転が効率的に行われる領域か否かが判断される。ＹＥＳの場合にはステップＳ３０９に進み、ＣＮＧの残量がチェックされる。すなわち、上述のステップＳ３０２と同様にＣＮＧ残圧センサ１４１により検出されたＣＮＧボンベ１２４内の残圧が圧縮行程で気筒内噴射が可能な圧力である通常噴射圧より高い（残量が十分）か否かが判断される。そして、ＹＥＳの場合にはステップＳ３１０に進み、ＣＮＧでの運転が行われる。このＣＮＧでの運転モードでは、上述のＣＮＧ成層燃焼領域（Ｉー１）の運転状態に対応する噴射時期および噴射時間で必要量のＣＮＧがＣＮＧ噴射弁１２０から圧縮行程において、ピストンキャビティ１０４Ｃに向けて噴射される。噴射されたＣＮＧは気筒内での噴速も速く、ガソリンのように気化する必要もないので、容易に空気を取込み成層混合気が容易に形成され、点火プラグ１０９により着火されることによる成層燃焼が行われる。なお、ステップＳ３０９におけるＣＮＧの残量チェックで、残量が十分でないときはステップＳ３１１に進み、残量が十分でない旨の警告を行い、後述のステップＳ３１２に進む。
【００３７】
また、上述のステップＳ３０８における判断で、ＣＮＧ燃料による運転が効率的に行われる領域ではないと判断されると、ステップＳ３１２に進み、ガソリンの残量がチェックされる。すなわち、上述のように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が所定量より多いか否かが判断される。ＮＯの場合には、ステップＳ３１３に進み残量が十分でない旨の警告を行い、前述のステップＳ３０９に進む。
【００３８】
ステップＳ３１２での判断において、ガソリンの残量が十分であるときには、ステップＳ３１４に進み、運転状態が高負荷かつ低・中回転領域の「ノック発生領域」にあるか否かが判断される。ここで、ＮＯの場合にはステップＳ３１５に進みガソリンでの運転が行われる。このガソリンでの運転モードでは、そのときの運転状態に対応する噴射時期および噴射時間で必要量のガソリンがガソリン噴射弁１３０から、ピストンキャビティ１０４Ｃに向けて噴射される。なお、この噴射は、ガソリン成層燃焼領域（Ｉー２）の場合には圧縮行程にて行われ、ガソリン均質燃焼領域（ＩＩー２）の場合には吸入行程で行われる。
【００３９】
一方、ステップＳ３１４において、「ノック発生領域」にあると判断されたときには、ステップＳ３１６に進み、再度、ＣＮＧの残量が十分であるか否かが判断される。十分に残存しているときはステップＳ３１７に進み、ガソリンにＣＮＧを添加した運転が行われる。すなわち、この場合には、ガソリン噴射弁１３０からのガソリン噴射に加えて、ＣＮＧ噴射弁１２０からピストンキャビティ１０４Ｃに向けてＣＮＧが噴射される。ＣＮＧはオクタン価が高くノック抑制作用を有するので、点火プラグ１０９の点火時期を遅角させることなくノックを防ぎ、性能低下を防止することができる。
【００４０】
なお、ステップＳ３１６での判断で、ＣＮＧの残量が十分でない場合には、上述のＣＮＧ添加ができないので、ステップＳ３１８における警告の後、ステップＳ３１９における通常のノックコントロールセンサ（ＫＣＳ）の検出に基づく進角（遅角）制御、すなわち、ＫＣＳ制御が実施されつつ、ステップＳ３１５のガソリンでの運転モードが行われることになる。
【００４１】
また、上述のステップＳ３１４の判断で「ノック発生領域」にないとされ、ステップＳ３１５のガソリンでの運転が行われる場合にも、高回転領域では、通常のノックコントロールセンサ（ＫＣＳ）の検出に基づくＫＣＳ制御が実施される。この領域では、点火時期遅角制御に起因する出力性能の低下が少ないので、ノックセンサの検出に基く点火時期制御でも十分であり、その分ＣＮＧの節約が可能となる。
【００４２】
なお、上述の説明においては、運転状態が「ノック発生領域」にあり、ＣＮＧ残量が十分である限りＣＮＧを添加するようにしたが、これに限られることはない。すなわち、上述のノックコントロールセンサ（ＫＣＳ）によるノックの検出に対応させて、ノック発生時にのみＣＮＧ噴射弁１２０からＣＮＧを噴射するようにしてもよい。このようにすると、上述のように、その分ＣＮＧの節約が可能となる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施形態を図５に示す。この実施形態においては、点火プラグ１０９を吸気ポート１０６と排気ポート１０７との間の燃焼室１０５上部中央に配設すると共に、ＣＮＧ噴射弁１２０を吸気ポート１０６側に配設し、ガソリン噴射弁１３０を排気ポート１０７側に配設している。そして、ＣＮＧおよびガソリンのいずれの燃料でも成層燃焼可能なように、ＣＮＧ噴射弁１２０に対応するピストンキャビティ１０４Ｃｃが吸気ポート１０６側に、ガソリン噴射弁１３０に対応するピストンキャビティ１４０Ｃｇが排気ポート１０７側にそれぞれオフセットされて形成されている。
【００４４】
この実施形態に係る燃焼室構造によれば、ＣＮＧ噴射弁１２０から噴射されるＣＮＧの燃焼に適切な形状のピストンキャビティ１０４Ｃｃおよびガソリン噴射弁１３０から噴射されるガソリンの燃焼に適切な形状のピストンキャビティ１０４Ｃｇをそれぞれ設定できるので、ＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０について各々独立に噴霧角や噴霧形状の設定が可能であり、それぞれの噴射燃料圧力等の最適化が可能である。
【００４５】
この本発明の他の実施形態においても、通常の運転状態においては、前実施形態と同様に、図３に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給され得る。ところで、ＣＮＧ噴射弁１２０が吸気ポート１０６側に配設され、ガソリン噴射弁１３０が排気ポート１０７側に配設されていることから、排気ポート１０７側の温度が高くなり、ガソリンの気化が促進される結果として、均質燃焼性が向上すると共に、エンジン低温時において必要な増量の割合が減少され、且つ潤滑用オイルの希釈作用が軽減される等のメリットを有する。しかしながら、背反事項として、高温再始動時等においては、ガソリン内に気泡が発生する可能性があるので、このような場合に対処すべく、本発明の他の実施形態では、高温再始動時等において、まず、ＣＮＧを用いて始動を行って所定時間経過後に、ガソリンに切替えるようにしている。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、ＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０の両者共、筒内の燃焼室１０５に直接に燃料の噴射が可能なように配置されているが、成層燃焼を要求しない等の条件次第によっては、ＣＮＧ噴射弁１２０および／またはガソリン噴射弁１３０は吸気ポート１０６に配置するようにしてもよい。
【００４７】
さらに、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】
本発明に係るバイフューエルエンジンの実施形態の概要を示すブロック線図である。
【図２】バイフューエルエンジンにおける（Ａ）燃焼の切り分け、および（Ｂ）燃焼・燃料の切り分けの例を示すグラフである。
【図３】本発明に係るバイフューエルエンジンの実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るバイフューエルエンジンの噴射弁配置の一例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るバイフューエルエンジンの噴射弁配置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１００バイフューエルエンジン
１０３シリンダヘッド
１０３Ｃシリンダヘッドキャビティ
１０４Ｃピストンキャビティ
１０４Ｃｃピストンキャビティ（ＣＮＧ用）
１０４Ｃｇピストンキャビティ（ガソリン用）
１０５燃焼室
１０６吸気ポート
１０７排気ポート
１０９点火プラグ
１２０ＣＮＧ噴射弁
１２４ＣＮＧボンベ
１３０ガソリン噴射弁
１３４ガソリンタンク
１４１ＣＮＧ残圧センサ
１４２ガソリン残量センサ
３００電子制御ユニット

Claims

気体燃料または液体燃料のいずれでも運転可能なバイフューエルエンジンにおいて、
吸気ポートまたは筒内に液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁と、筒内に気体燃料を噴射する気体燃料噴射弁とを備え、
ユーザの指定が可能である、前記エンジンの運転状態に基き最適な燃料を選択し、該最適な燃料を前記液体燃料噴射弁または前記気体燃料噴射弁から供給して運転する自動運転モードと、前記液体燃料噴射弁から液体燃料を噴射して運転する液体燃料運転モードと、前記気体燃料噴射弁から気体燃料を噴射して運転する気体燃料運転モードとの３つの運転モードを有するように構成されていることを特徴とするバイフューエルエンジン。
前記自動運転モードでは、エンジン負荷とエンジン回転数とにより定められる領域に対応させて最適な燃料が選択されるように構成されてい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。
前記領域のうち、低負荷・低回転領域では気体燃料による成層燃焼、中負荷かつ低・中回転領域および低負荷かつ中回転領域では液体燃料による成層燃焼、高負荷かつ低・中回転領域および高回転領域では液体燃料による均質燃焼が行なわれるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のバイフューエルエンジン。
エンジンの運転状態に基き、気体燃料または液体燃料を切替えて供給するバイフューエルエンジンの制御方法において、
液体燃料を供給し均質燃焼を行わせる運転領域のうちのノック発生領域において、またはノック発生時に、前記液体燃料に対し気体燃料を添加して供給する工程を含むことを特徴とするバイフューエルエンジンの制御方法。
前記気体燃料を添加して供給するノック発生領域は、高負荷かつ低・中回転領域であり、高回転領域においてはノックセンサの検出に基く点火時期制御を行う工程を含むことを特徴とする請求項４に記載のバイフューエルエンジンの制御方法。
エンジンの運転状態に基き、気体燃料または液体燃料を切替えて供給するバイフューエルエンジンの制御方法において、
液体燃料噴射弁を筒内の排気ポート側に配設すると共に、気体燃料噴射弁を吸気ポートまたは筒内に配設し、高温再始動時においては、前記気体燃料噴射弁から気体燃料を供給して始動させ、その後、液体燃料による運転に切替える工程を含むことを特徴とするバイフューエルエンジンの制御方法。