JP2007009778A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で安定的に気体燃料を燃焼室に供給することができる内燃機関を提供する。
【解決手段】 内燃機関１は、主燃焼室６３及び副燃焼室６１と、燃料供給機構７０とを備える。燃料供給機構７０は、主燃焼室６３及び副燃焼室６１に燃料を供給する。燃料は、気体燃料を含む。燃料供給機構７０は、プラズマ電極７２と、燃料改質容器７４と、燃料ポンプ８２とを有する。プラズマ電極７２は、燃料改質容器７４において、液体燃料の一部から気体燃料を生成する。燃料ポンプ８２は、液体燃料を加圧する。燃料改質容器７４において、液体燃料の圧力と気体燃料の圧力とが略等しい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関に関する。

従来から、液体燃料の少なくとも一部から気体燃料が生成される内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特公昭５８−４４８６０（第１−５頁、第１−７図）

特許文献１の技術では、燃焼室に供給される気体燃料の圧力が略大気圧であり、気体燃料が燃焼室に導入されるためには、燃焼室に負圧が発生している必要がある。このため、安定的に気体燃料を燃焼室に供給できないことがある。

また、気体燃料自体を加圧する場合、安定的に気体燃料を燃焼室に供給することはできるが、気体燃料自体を加圧する機構が必要になるため、構成が複雑になる傾向がある。

本発明の課題は、簡易な構成で安定的に気体燃料を燃焼室に供給することができる内燃機関を提供することにある。

本発明に係る内燃機関は、燃焼室と、燃料供給部とを備える。燃料供給部は、燃焼室に燃料を供給する。燃料は、気体燃料を含む。燃料供給部は、燃料気体化部と、液体加圧部とを有する。燃料気体化部は、液体燃料の少なくとも一部から気体燃料を生成する。液体加圧部は、液体燃料を加圧する。燃料気体化部において、液体加圧部が液体燃料を加圧することにより、気体燃料が液体燃料の圧力と略等しい圧力で加圧される。

この内燃機関では、液体加圧部は、液体燃料を加圧する。また、燃料気体化部において、液体加圧部が液体燃料を加圧することにより、気体燃料が液体燃料の圧力と略等しい圧力で加圧される。このため、気体燃料自体を加圧する機構を新たに設けることなく気体燃料を加圧することができる。

本発明に係る内燃機関では、気体燃料自体を加圧する機構を新たに設けることなく気体燃料を加圧することができるので、簡易な構成で安定的に気体燃料を燃焼室に供給することができる。

＜第１実施形態＞
図１に、本発明の第１実施形態に係る内燃機関１の断面図を示す。

（内燃機関の概略構成）
図１に、内燃機関１の断面図を示す。

内燃機関１は、主として、主燃焼室（燃焼室）６３、吸排気機構、燃料供給機構（燃料供給部）７０、副燃焼室（燃焼室）６１、点火プラグ２９、ピストン３及びＥＣＵ（制御部）４０を備える。

主燃焼室６３は、シリンダヘッド２０，シリンダブロック１０およびピストン３に囲まれた室である。シリンダヘッド２０には、主燃焼室６３に新気空気を供給するための吸気ポート２３と、主燃焼室６３から既燃ガスを排気ガスとして排出するための排気ポート２４とが形成されている。

また、吸排気機構として、吸気コレクタ９２及び吸気マニホルド９１は、吸気ポート２３の上流に位置している。吸気コレクタ９２には、スロットルバルブ９３ａ及びスロットル駆動装置９３ｂが上流側に配備されている。吸気ポート２３の下流には吸気バルブ２１が、排気ポート２４の上流には排気バルブ２２が配備されている。クランクシャフトの回転に連動して回転する吸気用カム軸２１ｂ／排気用カム軸２２ｂに固定された吸気用カム２１ａ／排気用カム２２ａは、吸気バルブ２１／排気バルブ２２の上方に配置されており、吸気バルブ２１／排気バルブ２２を開閉させる。

副燃焼室６１は、主燃焼室６３に隣接して設けられる室であり、副燃焼室壁６１ｃに囲まれている。具体的には、シリンダヘッド２０において吸気ポート２３と排気ポート２４との間に形成された空間に、略円筒形状の副燃焼室壁６１ｃが配置され、副燃焼室６１が形成される。また、副燃焼室壁６１ｃの膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室６１とを連通する連通路６１ｄが形成されている。

燃料供給機構７０は、副燃焼室６１及び主燃焼室６３に燃料を供給するための機構である。燃料供給機構７０のプラズマ電極（燃料気体化部）７２には、電圧印加装置７１が電気的に接続されて、電圧印加装置７１から電圧の供給を受けることができるようになっている。また、プラズマ電極７２は、燃料改質容器（燃料気体化部）７４において液体燃料（ガソリン）ＬＦの一部から気体燃料（改質ガス）ＧＦが生成されるように設けられている。この気体燃料ＧＦは、燃焼速度の大きな気体成分である水素を含んでいる。そして、気体燃料ＧＦ及び液体燃料ＬＦを略等しい圧力に加圧することができるように設けられている燃料改質容器７４は、気体燃料第１配管３２などを介して気体燃料噴射弁２５に接続されており、液体燃料第３配管８４などを介して液体燃料噴射弁２７に接続されている。ここで、気体燃料噴射弁２５は、副燃焼室６１に気体燃料ＧＦを噴射する弁である。気体燃料噴射弁２５の先端は、副燃焼室６１に突出している。また、液体燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３に液体燃料ＬＦを噴射する弁である。液体燃料噴射弁２７の先端は、吸気ポート２３に突出している。

点火プラグ２９は、副燃焼室６１の新気混合気を点火するためのプラグである。点火プラグ２９は、副燃焼室壁６１ｃを貫通するように設けられている。点火プラグ２９の先端部分２９ａは、副燃焼室６１に突出するように設けられている。

ＥＣＵ４０は、気体燃料噴射弁２５、液体燃料噴射弁２７、電圧印加装置７１、点火プラグ２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに電気的に接続されている。

（内燃機関の概略動作）
内燃機関１では、吸気行程において、加圧された燃料が液体燃料噴射弁２７に供給される。液体燃料噴射弁２７は、吸気コレクタ９２と吸気マニホルド９１とを経由して吸気ポート２３に導入された新気空気に、液体燃料ＬＦを噴射する。これにより、新気混合気が生成される。そして、吸気行程において、吸気用カム２１ａにより吸気バルブ２１は開状態とされ、新気混合気は吸気ポート２３から主燃焼室６３へ導入される。

圧縮行程においては、主燃焼室６３で新気混合気が圧縮されるとともに、主燃焼室６３の新気混合気の一部が、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３から副燃焼室６１へ導入される。

ここで、後述の希薄燃焼モードで制御される場合、気体燃料噴射弁２５は、加圧された気体燃料ＧＦの供給を受ける。気体燃料噴射弁２５は、副燃焼室６１に気体燃料ＧＦを噴射する。そして、主燃焼室６３から導入された新気混合気と、副燃焼室６１に噴射された気体燃料ＧＦとが、副燃焼室６１で混合されて副燃焼室６１の新気混合気となる。このとき、燃焼速度の大きな気体成分である水素が気体燃料ＧＦに含まれているので、副燃焼室６１の新気混合気も水素が含まれており燃焼性が改質されたものとなっている。

点火プラグ２９により、副燃焼室６１の新気混合気は所定のタイミングで着火され燃焼する。副燃焼室６１の燃焼ガス（火炎）は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へトーチ状に放射され、主燃焼室６３の均質な新気混合気を燃焼させる。

膨張行程では、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン３が押し下げられる。

排気行程では、排気用カム２２ａにより排気バルブ２２は開状態とされ、主燃焼室６３で燃焼された既燃ガスが、排気ガスとして排気ポート２４へ排出される。

ＥＣＵ４０は、気体燃料噴射弁２５、液体燃料噴射弁２７、電圧印加装置７１、点火プラグ２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに対して、制御の信号を供給し各種の制御を行う。ＥＣＵ４０は、各種の制御を行うためのロジックを実行する。例えば、ＥＣＵ４０は、所定のロジックを、電気回路的に、ソフト的に又はその両方により実行する。

（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構７０は、主として、電圧印加装置７１，プラズマ電極７２，燃料改質容器７４，圧力レギュレータ（圧力調整機構）７５，液面センサ（第１検知部）７６，燃料タンク８１，燃料ポンプ（液体加圧部）８２，気体燃料第１配管３２，チェックバルブ３３，気体燃料第２配管３４，液体燃料第１配管８３，液体燃料第２配管８５，液体燃料第３配管８４，液体燃料第４配管２６，気体燃料噴射弁２５及び液体燃料噴射弁２７を備える。

燃料タンク８１には、液体燃料ＬＦが貯蔵されている。燃料ポンプ８２は、燃料タンク８１に貯蔵された液体燃料ＬＦを加圧可能に設けられている。

燃料改質容器７４は、液体燃料ＬＦが流入・流出する部分や気体燃料ＧＦが流出する部分を除いて、ほぼ密閉された容器である。すなわち、燃料改質容器７４の内部には、液体燃料ＬＦと気体燃料ＧＦとがほぼ密閉されている。これにより、液体燃料ＬＦの圧力と気体燃料ＧＦの圧力とが略等しくなる。

この燃料改質容器７４には、プラズマ電極７２が設けられている。具体的には、プラズマ電極７２は、主として、第１電極７２ａと第２電極７２ｂとを有する。第１電極７２ａは、燃料改質容器７４の側壁を外部から内部へと貫通している。第１電極７２ａの先端は、燃料改質容器７４の内部へ突出している。また、第２電極７２ｂは、燃料改質容器７４の反対側の側壁を外部から内部へと貫通している。第２電極７２ｂの先端も、燃料改質容器７４の内部へ突出している。第１電極７２ａは、電圧印加装置７１に電気的に接続され、電圧印加装置７１から電圧の供給を受ける。第２電極７２ｂは、接地されている。第１電極７２ａと第２電極７２ｂとの間には、細孔が形成された隔膜（図示せず）が配置されている。第１電極７２ａの先端と第２電極７２ｂの先端とは、液体燃料ＬＦの中において、隔膜の細孔を間にして対向している。これにより、電圧印加装置７１から供給を受けた電圧に応じて、第１電極７２ａと第２電極７２ｂとの間にプラズマ放電を発生することができるようになっている。

また、燃料改質容器７４には、液面センサ７６が設けられている。具体的には、液面センサ７６は、主として、フロート７６ａを有する。フロート７６ａは、液体燃料ＬＦと気体燃料ＧＦとの境界面となる液面ＬＳの近傍に位置しており、液面ＬＳの移動を検知することができるようになっている。すなわち、液面センサ７６は、フロート７６ａを介して液面ＬＳの高さＨを検知することができるようになっている。

一方、燃料改質容器７４は、液体燃料第１配管８３を介して燃料ポンプ８２に接続されている。また、燃料改質容器７４は、液体燃料第３配管８４を介して圧力レギュレータ７５に接続されている。圧力レギュレータ７５は、液体燃料第３配管８４における液体燃料ＬＦの圧力を所定圧力に調整することにより、燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦの圧力を所定圧力に調整する。ここで、燃料改質容器７４では、液体燃料ＬＦの圧力と気体燃料ＧＦの圧力とが略等しくなっているので、気体燃料ＧＦの圧力も所定圧力に調整されることになる。また、圧力レギュレータ７５は、液体燃料第４配管２６を介して液体燃料噴射弁２７に接続され、液体燃料第２配管８５を介して燃料タンク８１に接続されている。液体燃料噴射弁２７は、その先端が吸気ポート２３に突出している。

さらに、燃料改質容器７４は、気体燃料第１配管３２を介してチェックバルブ３３に接続されている。気体燃料第１配管３２には、燃料改質容器７４で生成された気体燃料ＧＦが満たされている。チェックバルブ３３は、ボールがスプリングによって所定の力で保持されて構成されている。チェックバルブ３３は、差圧が境界値Ｂ以上である場合に開状態となり、差圧が境界値Ｂ未満である場合に閉状態となる。ここで、差圧は、気体燃料第１配管３２における気体燃料ＧＦの圧力と、気体燃料第２配管３４における気体の圧力との差である。このチェックバルブ３３は、気体燃料第２配管３４を介して気体燃料噴射弁２５に接続されている。気体燃料噴射弁２５は、副燃焼室壁６１ｃを貫通するように形成されており、その先端が副燃焼室６１に突出している。これらにより、燃料改質容器７４における気体燃料ＧＦは、気体燃料第１配管３２とチェックバルブ３３と気体燃料第２配管３４と気体燃料噴射弁２５とを介して副燃焼室６１に供給されるようになっている。

（燃料供給機構における燃料の詳細動作）
燃料タンク８１における液体燃料ＬＦは、燃料ポンプ８２により吸い上げられ加圧される。加圧された液体燃料ＬＦは、燃料ポンプ８２から液体燃料第１配管８３を介して燃料改質容器７４へ供給される。すなわち、燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦは、液体燃料第１配管８３における液体燃料ＬＦを介して、燃料ポンプ８２により加圧されている。

電圧印加装置７１は、ＥＣＵ４０から受けた制御の信号に基づいて、プラズマ電極７２の第１電極７２ａへ放電周期Ｆｐで所定電圧を供給する。電圧印加装置７１から第１電極７２ａへ所定電圧が供給された場合、第１電極７２ａと第２電極７２ｂとは、液体燃料ＬＦの中でプラズマ放電を行って、燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦの一部を改質して、気体燃料ＧＦを生成する。すなわち、気体燃料ＧＦは、部分酸化改質反応で生成されるので、燃焼速度の大きな気体成分である水素が多く含まれることになる。生成された気体燃料ＧＦは、気泡となって液体燃料ＬＦの中から液面ＬＳの上方へと移動して、燃料改質容器７４の内部の上部に蓄積される。また、液体燃料ＬＦは、燃料改質容器７４の内部の下部に蓄積されている。それに対して、電圧印加装置７１から第１電極７２ａへ所定電圧が供給されない場合、第１電極７２ａと第２電極７２ｂとは、プラズマ放電を行わず、燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦを改質しないので、気体燃料ＧＦを生成しない。

ここで、燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦが加圧されているので、燃料改質容器７４における気体燃料ＧＦも加圧されたものとなる。また、いずれも場合でも、液面センサ７６は、所定期間ごとに液面ＬＳの高さＨを検知して、液面ＬＳの高さＨの情報をＥＣＵ４０へ供給する。

一方、気体燃料噴射弁２５は、ＥＣＵ４０から受けた制御の信号に基づいて、開弁する。気体燃料噴射弁２５が開弁された場合、差圧が境界値Ｂ以上となりチェックバルブ３３が開状態になる。このため、燃料改質容器７４における気体燃料ＧＦは、気体燃料第１配管３２とチェックバルブ３３と気体燃料第２配管３４と気体燃料噴射弁２５とを介して副燃焼室６１に供給される。それに対して、気体燃料噴射弁２５が開弁されない場合、差圧が境界値Ｂ未満となりチェックバルブ３３が閉状態になる。このため、燃料改質容器７４における気体燃料ＧＦは副燃焼室６１に供給されない。

また、液体燃料噴射弁２７も、ＥＣＵ４０から受けた制御の信号に基づいて、開弁する。液体燃料噴射弁２７が開弁された場合、燃料改質容器７４から液体燃料第３配管８４を介して圧力レギュレータ７５に導入された液体燃料ＬＦは、その一部が液体燃料第４配管２６と液体燃料噴射弁２７とを介して吸気ポート２３に供給され、残りが液体燃料第２配管８５を介して燃料タンク８１へ戻される。それに対して、気体燃料噴射弁２５が開弁されない場合、燃料改質容器７４から液体燃料第３配管８４を介して圧力レギュレータ７５に導入された液体燃料ＬＦは、その全部が液体燃料第２配管８５を介して燃料タンク８１へ戻される。

ここで、圧力レギュレータ７５が液体燃料第３配管８４及び燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦの圧力を所定圧力に調整しているので、燃料改質容器７４における気体燃料ＧＦも所定圧力に調整されている。

（ＥＣＵの詳細構成）
ＥＣＵ４０は、主として、負荷演算部４１，回転数演算部４２，燃料噴射制御部４３，スロットル制御部４４，気体消費関連値演算部４５，気体生成量制御部４６，点火時期制御部４７，記憶部（図示せず）及び入出力インターフェース（図示せず）を備える。負荷演算部４１，回転数演算部４２，燃料噴射制御部４３，スロットル制御部４４，気体消費関連値演算部４５，気体生成量制御部４６及び点火時期制御部４７は、ＣＰＵなどである。記憶部は、ＲＯＭ，ＲＡＭなどであり、プログラムやマップ情報（図２参照）などを記憶している。入出力インターフェースは、外部から信号を受ける場合や外部へ信号を供給する場合にインターフェースとなる部分である。

ＥＣＵ４０は、各種の制御を行うためのロジックを実行するだけでなく、電圧印加装置７１，気体燃料噴射弁２５及び液体燃料噴射弁２７を制御するためのロジックを実行する。

（ＥＣＵの詳細動作）
ＥＣＵ４０には、クランク角センサ５１で検知されたクランク角信号、水温センサ５２で検知された冷却水温信号、アクセル開度センサ５３で検知されたアクセル開度信号などが、入出力インターフェースを介して入力される。負荷演算部４１及び回転数演算部４２は、これらの信号を入出力インターフェースから受け取る。負荷演算部４１は、これらの信号に基づいて、機関負荷Ｔｅを演算する。また、回転数演算部４２は、これらの信号に基づいて、機関回転数Ｎｅを演算する。そして、ＥＣＵ４０には、液面センサ７６で検知された液面ＬＳの高さＨの情報が、入出力インターフェースを介してさらに入力される。

燃料噴射制御部４３は、機関負荷Ｔｅの情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数Ｎｅの情報を回転数演算部４２から受け取る。また、燃料噴射制御部４３は、記憶部を参照し、マップ情報（図２参照）を記憶部から受け取る。燃料噴射制御部４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、気体噴射量制御信号と液体噴射量制御信号とを生成する。これにより、気体燃料噴射弁２５は、気体噴射量制御信号に基づいて所定の噴射量で気体燃料ＧＦを噴射する。また、液体燃料噴射弁２７は、液体噴射量制御信号に基づいて所定の噴射量で液体燃料ＬＦを噴射する。

スロットル制御部４４は、機関負荷Ｔｅの情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数Ｎｅの情報を回転数演算部４２から受け取り、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報などに基づいて、スロットル制御信号を生成する。これにより、スロットル駆動装置９３ｂは、スロットル制御信号に基づいて所定の開度でスロットルバルブ９３ａを開閉させる。

気体消費関連値演算部４５は、入出力インターフェースから液面ＬＳの高さＨの情報を受け取り、液面ＬＳの高さＨの情報などに基づいて、気体消費関連値を演算する。ここで、気体消費関連値は、気体燃料ＧＦの消費量に関する値である。

気体生成量制御部４６は、気体消費関連値演算部４５から気体消費関連値の情報を受け取り、気体消費関連値の情報などに基づいて、気体生成量制御信号（放電周期Ｆｐの制御信号）を生成する。これにより、電圧印加装置７１は、気体生成量制御信号に基づいて、プラズマ電極７２の第１電極７２ａへ放電周期Ｆｐで所定電圧を供給する。ここで、プラズマ電極７２の第１電極７２ａと第２電極７２ｂとの間で行われるプラズマ放電は、１回当たり一定時間行われる。このため、放電周期Ｆｐが制御されることにより、プラズマ電極７２が発生する気体燃料ＧＦの量が制御される。すなわち、ＥＣＵ４０は、気体消費関連値に応じて、気体生成量を制御する。

点火時期制御部４７は、機関負荷Ｔｅの情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数Ｎｅの情報を回転数演算部４２から受け取り、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報などに基づいて、点火時期制御信号を生成する。これにより、点火プラグ２９は、点火時期制御信号に基づいて所定のタイミングでスパークを発生させる。

（内燃機関の制御）
内燃機関１の制御を、図２〜図４を参照して説明する。

ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３が参照するマップ情報を図２に示す。マップ情報には、機関負荷Ｔｅや機関回転数Ｎｅと制御領域との関係が示されている。すなわち、制御領域は、第１制御領域Ａ１及び第２制御領域Ａ２に分けられている。第１制御領域Ａ１は、比較的低速低負荷側の領域であり、燃料供給機構７０が希薄燃焼モードで制御される領域である。第１制御領域Ａ１における運転状態は、希薄燃焼が行われる運転状態であり、主燃焼室６３の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御される運転状態である。第２制御領域Ａ２は、比較的高速側又は高負荷側の領域であり、燃料供給機構７０がストイキ燃焼モードで制御される領域である。第２制御領域Ａ２における運転状態は、通常の燃焼が行われる運転状態であり、主燃焼室６３の空燃比が理論空燃比に制御される運転状態である。

（（気体生成量に関する制御の流れ））
気体生成量に関する制御の流れを示すフローチャートを図３に示す。

ステップＳ１では、液面の高さが検知される。すなわち、液面センサ７６は、液面ＬＳの高さＨを検知して、液面ＬＳの高さＨの情報をＥＣＵ４０へ供給する。ＥＣＵ４０には、液面センサ７６で検知された液面ＬＳの高さＨの情報が、入出力インターフェースを介して入力される。気体消費関連値演算部４５は、入出力インターフェースから液面ＬＳの高さＨの情報を受け取る。

ステップＳ２では、液面の高さが上限値より高いか否かが判断される。すなわち、気体消費関連値演算部４５は、上限値Ｈｍａｘの情報を記憶部からさらに受け取る。気体消費関連値演算部４５は、液面ＬＳの高さＨと上限値Ｈｍａｘとを比較して、液面の高さＨが上限値Ｈｍａｘより高いか否かを判断する。液面の高さＨが上限値Ｈｍａｘより高いと判断される場合、ステップＳ３へ進められ、液面の高さＨが上限値Ｈｍａｘより高くないと判断される場合、ステップＳ４へ進められる。

ステップＳ３では、気体消費関連値が演算される。すなわち、気体消費関連値演算部４５は、液面の高さＨから上限値Ｈｍａｘを引いた値を気体消費関連値Ｄ（正の値）とする。ここで、気体消費関連値Ｄは、気体燃料ＧＦの消費量（正の値）に関する値であり、気体燃料ＧＦの量が下限を越えてどれだけ消費されたかを表している。

ステップＳ４では、液面の高さが下限値より低いか否かが判断される。すなわち、気体消費関連値演算部４５は、下限値Ｈｍｉｎの情報を記憶部からさらに受け取る。気体消費関連値演算部４５は、液面ＬＳの高さＨと下限値Ｈｍｉｎとを比較して、液面の高さＨが下限値Ｈｍｉｎより低いか否かを判断する。液面の高さＨが下限値Ｈｍｉｎより低いと判断される場合、ステップＳ５へ進められ、液面の高さＨが下限値Ｈｍｉｎより低くないと判断される場合、ステップＳ６へ進められる。

ステップＳ５では、気体消費関連値が演算される。すなわち、気体消費関連値演算部４５は、液面の高さＨから下限値Ｈｍｉｎを引いた値を気体消費関連値Ｄ（負の値）とする。ここで、気体消費関連値Ｄは、気体燃料ＧＦの消費量（負の値）に関する値であり、気体燃料ＧＦの量が上限を越えてどれだけ過剰に生成されたかを表している。

ステップＳ６では、放電周期が演算される。すなわち、気体生成量制御部４６は、気体消費関連値演算部４５から気体消費関連値Ｄの情報を受け取る。気体生成量制御部４６は、放電周期Ｆｐと気体消費関連値Ｄとに基づき、
Ｆｐ−Ｄ×ｋ （１）
を新たに放電周期Ｆｐとする。ここで、ｋは正の定数である。すなわち、気体生成量制御部４６は、気体消費関連値Ｄの情報などに基づいて、気体生成量制御信号として放電周期Ｆｐの制御信号を生成する。これにより、液面の高さＨが上限値Ｈｍａｘより高い（Ｄ＞０である）場合、放電周期Ｆｐが短くなる。また、液面の高さＨが下限値Ｈｍｉｎより低い（Ｄ＜０である）場合、放電周期Ｆｐが長くなる。

ステップＳ７では、気体生成量が制御される。すなわち、電圧印加装置７１は、ＥＣＵ４０の気体生成量制御部４６から気体生成量制御信号（放電周期Ｆｐの制御信号）を受け取る。そして、電圧印加装置７１は、気体生成量制御信号（放電周期Ｆｐの制御信号）に基づいて、プラズマ電極７２の第１電極７２ａへ放電周期Ｆｐで所定電圧を供給する。これにより、液面の高さＨが上限値Ｈｍａｘより高い（Ｄ＞０である）場合、放電周期Ｆｐが短くなるので、気体生成量が増えることになる。また、液面の高さＨが下限値Ｈｍｉｎより低い（Ｄ＜０である）場合、放電周期Ｆｐが長くなるので、気体生成量が減ることになる。このようにして、液面の高さＨは、
Ｈｍｉｎ≦Ｈ≦Ｈｍａｘ （２）
に制御されることになる。

ステップＳ８では、所定期間を経過したか否かがＥＣＵ４０により判断される。所定期間（例えば、１０ｍｓ）を経過したと判断された場合、ステップＳ１へ進められ、所定期間を経過していないと判断された場合、ステップＳ８へ進められる。これにより、ステップＳ１〜Ｓ７の処理は、所定期間ごとに繰り返される。

（（燃料噴射に関する制御の流れ））
燃料噴射に関する制御の流れを示すフローチャートを図４に示す。

ステップＳ１１では、センサによる検出が行われる。すなわち、クランク角センサ５１、水温センサ５２、アクセル開度センサ５３などにより検出が行われる。ＥＣＵ４０には、クランク角センサ５１で検出されたクランク角信号、水温センサ５２で検出された冷却水温信号、アクセル開度センサ５３で検出されたアクセル開度信号などが、入出力インターフェースを介して入力される。

ステップＳ１２では、運転状態が演算される。すなわち、負荷演算部４１及び回転数演算部４２は、ステップＳ１で入力された信号を入出力インターフェースから受け取る。負荷演算部４１は、これらの信号に基づいて、機関負荷Ｔｅを演算する。また、回転数演算部４２は、これらの信号に基づいて、機関回転数Ｎｅを演算する。

ステップＳ１３では、運転状態が第１制御領域Ａ１に属するか否かが判断される。すなわち、燃料噴射制御部４３は、機関負荷Ｔｅの情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数Ｎｅの情報を回転数演算部４２から受け取る。また、燃料噴射制御部４３は、記憶部を参照し、マップ情報（図２参照）を記憶部から受け取る。燃料噴射制御部４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、運転状態が第１制御領域Ａ１に属するか否かを判断する。運転状態が第１制御領域Ａ１に属すると判断される場合、制御モードが希薄燃焼モードに決定されてステップＳ１４へ進められ、運転状態が第１制御領域Ａ１に属しない（第２制御領域Ａ２に属する）と判断される場合、制御モードがストイキ燃焼モードに決定されてステップＳ１６へ進められる。

ステップＳ１４では、液体燃料の噴射が制御される。すなわち、燃料噴射制御部４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、液体噴射量制御信号を生成する。液体燃料噴射弁２７は、ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３から液体噴射量制御信号を受け取る。液体燃料噴射弁２７は、液体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料ＬＦを吸気ポート２３に噴射する。

ステップＳ１５では、気体燃料の噴射が制御される。すなわち、燃料噴射制御部４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、気体噴射量制御信号を生成する。気体燃料噴射弁２５は、ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３から気体噴射量制御信号を受け取る。気体燃料噴射弁２５は、気体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量で気体燃料ＧＦを副燃焼室６１に噴射する。

ステップＳ１６では、液体燃料の噴射が制御される。すなわち、燃料噴射制御部４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、液体噴射量制御信号を生成する。液体燃料噴射弁２７は、ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３から液体噴射量制御信号を受け取る。液体燃料噴射弁２７は、液体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料ＬＦを吸気ポート２３に噴射する。

ステップＳ１７では、所定期間を経過したか否かがＥＣＵ４０により判断される。所定期間（例えば、１０ｍｓ）を経過したと判断された場合、ステップＳ１１へ進められ、所定期間を経過していないと判断された場合、ステップＳ１７へ進められる。これにより、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理は、所定期間ごとに繰り返される。

（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、燃料供給機構７０の燃料ポンプ８２は、液体燃料ＬＦを加圧する。また、燃料改質容器７４において、液体燃料ＬＦと気体燃料ＧＦとがほぼ密閉されているので、液体燃料ＬＦの加圧によって気体燃料ＧＦが液体燃料ＬＦの圧力と略等しい圧力で加圧され、液体燃料ＬＦの圧力と気体燃料ＧＦの圧力とが略等しくなっている。

このように、気体燃料ＧＦ自体を加圧する機構を新たに設けることなく気体燃料ＧＦは加圧される。このため、簡易な構成で安定的に気体燃料ＧＦは副燃焼室６１に供給される。

（２）
ここでは、圧力レギュレータ７５は、液体燃料ＬＦを通す配管である液体燃料第３配管８４と液体燃料第４配管２６との間に設置される。これにより、圧力レギュレータ７５は、液体燃料第３配管８４及び燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦの圧力を所定圧力に調整する。また、燃料改質容器７４において、液体燃料ＬＦの圧力と気体燃料ＧＦの圧力とが略等しくなっているので、液体燃料ＬＦの圧力が所定圧力に調整されることにより、気体燃料ＧＦの圧力も所定圧力に調整されることになる。このため、気体燃料ＧＦが安定的に加圧されるので、気体燃料ＧＦは安定的に副燃焼室６１に供給される。

（３）
ここでは、ＥＣＵ４０は、気体消費関連値Ｄに応じて、気体生成量を制御する。具体的には、液面センサ７６は、液面ＬＳの高さＨを検知する。ＥＣＵ４０は、液面ＬＳの高さＨの情報を液面センサ７６から受け取る。ＥＣＵ４０は、液面ＬＳの高さＨの情報などに基づいて、気体消費関連値Ｄを演算する。ここで、気体消費関連値Ｄは、気体燃料ＧＦの消費量に関する値である。そして、ＥＣＵ４０は、気体消費関連値Ｄに基づいて、気体生成量制御信号（放電周期Ｆｐの制御信号）を生成する。そして、電圧印加装置７１は、ＥＣＵ４０から気体生成量制御信号を受け取り、気体生成量制御信号に基づいて、プラズマ電極７２の第１電極７２ａへ放電周期Ｆｐで所定電圧を供給する。

このようにして、液面の高さＨが
Ｈｍｉｎ≦Ｈ≦Ｈｍａｘ （２）
に制御されるので、気体燃料ＧＦは安定的に生成される。このため、気体燃料ＧＦは安定的に副燃焼室６１に供給される。

（４）
ここでは、プラズマ電極７２は、液体燃料ＬＦを改質して、気体燃料ＧＦを生成する。具体的には、プラズマ電極７２の第１電極７２ａと第２電極７２ｂとは、液体燃料ＬＦの中でプラズマ放電を行って、燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦの一部を改質して、気体燃料ＧＦを生成する。このため、気体燃料ＧＦには、燃焼速度の大きな気体成分である水素が含まれることになる。

（５）
ここでは、燃料供給機構７０は、希薄燃焼モードで制御される場合に、気体燃料ＧＦを副燃焼室６１に供給し、液体燃料ＬＦを吸気ポート２３経由で主燃焼室６３に供給する。このため、気体燃料ＧＦのみが副燃焼室６１及び主燃焼室６３に供給される場合に比べて、必要以上に気体燃料ＧＦを生成するためのエネルギーが消費されることは低減され、必要以上に液体燃料ＬＦが燃料改質容器７４に残存することも低減される。

また、副燃焼室６１における燃焼速度が高められ、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ噴射される火炎の速度が速くなるので、主燃焼室６３におけるリーン限界は拡大する。

（第１実施形態の変形例）
（Ａ）燃料供給機構７０の気体燃料噴射弁２５は、その先端が副燃焼室６１に突出するように設けられる代わりに、その先端が吸気ポート２３に突出するように設けられていてもよい。あるいは、気体燃料噴射弁２５及び液体燃料噴射弁２７の少なくとも一方は、その先端が主燃焼室６３に突出するように設けられていてもよい。

（Ｂ）燃料供給機構７０のプラズマ電極７２は、燃料改質容器７４における液体燃料ＬＦの全部を改質して、気体燃料ＧＦを生成してもよい。この場合でも、気体燃料ＧＦ自体が加圧されることなく気体燃料ＧＦが加圧されるので、気体燃料ＧＦ自体を加圧する機構を用いずに気体燃料ＧＦは加圧される。このため、簡易な構成で安定的に気体燃料ＧＦは副燃焼室６１に供給される。

＜第２実施形態＞
図５に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関１００の断面図を示す。

内燃機関１００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、副燃焼室６１が備えられていない点と、ＥＣＵ４０の代わりにＥＣＵ（制御部）１４０を備える点と、燃料供給機構７０の代わりに燃料供給機構１７０を備える点とで、第１実施形態と異なる。

（内燃機関の概略構成）
燃料供給機構１７０は、電圧印加装置１７１が発生した電圧に基づいて、燃料改質容器（燃料気体化部）１７４において液体燃料（ガソリン）ＬＦの一部から気体燃料（気化ガス）ＧＦを生成するための機構である。この気体燃料ＧＦは、液体燃料ＬＦが気化したものである。そして、気体燃料ＧＦ及び液体燃料ＬＦを略等しい圧力に加圧することができるように設けられている燃料改質容器１７４は、気体燃料第１配管１３２などを介して気体燃料噴射弁１２５に接続されており、液体燃料第３配管８４などを介して液体燃料噴射弁２７に接続されている。ここで、気体燃料噴射弁１２５は、燃焼室１６３に気体燃料ＧＦを噴射する弁である。気体燃料噴射弁１２５の先端は、燃焼室１６３に突出している。また、液体燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３に液体燃料ＬＦを噴射する弁である。液体燃料噴射弁２７の先端は、吸気ポート２３に突出している。

点火プラグ１２９は、燃焼室１６３の新気混合気を点火するためのプラグである。点火プラグ１２９の先端部分１２９ａは、燃焼室１６３に突出するように設けられている。

ＥＣＵ１４０は、気体燃料噴射弁１２５、液体燃料噴射弁２７、電圧印加装置１７１、点火プラグ１２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに電気的に接続されている。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（内燃機関の概略動作）
圧縮行程において、燃焼室１６３で新気混合気が圧縮される。ここで、後述の成層燃焼モードで制御される場合、気体燃料噴射弁１２５は、加圧された気体燃料ＧＦの供給を受ける。気体燃料噴射弁１２５は、燃焼室１６３に気体燃料ＧＦを噴射する。そして、燃焼室１６３に成層化された新気混合気が形成される。

点火プラグ１２９により、燃焼室１６３の新気混合気は所定のタイミングで着火され燃焼する。

ＥＣＵ１４０は、気体燃料噴射弁１２５、液体燃料噴射弁２７、電圧印加装置１７１、点火プラグ１２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに対して、制御の信号を供給し各種の制御を行う。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構１７０は、電圧印加装置７１の代わりに電圧印加装置１７１を備え、プラズマ電極７２の代わりにヒータ（燃料気体化部）１７２を備え、燃料改質容器７４の代わりに燃料改質容器１７４を備え、気体燃料第１配管３２の代わりに気体燃料第１配管１３２を備え、リザーバタンク（蓄積部）１７９及び気体燃料第３配管１３５をさらに備え、圧力センサ１７８をさらに備え、液面センサ７６を備えていない。

この燃料改質容器１７４には、ヒータ１７２が設けられている。具体的には、ヒータ１７２の一端は、電圧印加装置１７１に電気的に接続され、電圧印加装置１７１から電圧の供給を受ける。ヒータ１７２の他端は、接地されている。ヒータ１７２は、液体燃料ＬＦの中に配置されている。これにより、電圧印加装置１７１から供給を受けた電圧に応じて、液体燃料ＬＦを加熱することができるようになっている。

さらに、燃料改質容器１７４は、気体燃料第１配管１３２を介してリザーバタンク１７９に接続されている。リザーバタンク１７９は、気体燃料第３配管１３５を介してチェックバルブ３３に接続されている。気体燃料第１配管１３２、リザーバタンク１７９及び気体燃料第３配管１３５には、燃料改質容器１７４で生成された気体燃料ＧＦが満たされている。チェックバルブ３３は、ボールがスプリングによって所定の力で保持されて構成されている。チェックバルブ３３は、差圧が境界値Ｂ以上である場合に開状態となり、差圧が境界値Ｂ未満である場合に閉状態となる。ここで、差圧は、気体燃料第３配管１３５における気体燃料ＧＦの圧力と、気体燃料第２配管３４における気体の圧力との差である。このチェックバルブ３３は、気体燃料第２配管３４を介して気体燃料噴射弁１２５に接続されている。気体燃料噴射弁１２５は、燃焼室１６３の上部略中央のシリンダヘッド２０から燃焼室１６３の中心へ向かって延びており、その先端が燃焼室１６３に突出している。これらにより、燃料改質容器１７４から気体燃料第１配管１３２に供給された気体燃料ＧＦは、リザーバタンク１７９に蓄積されており、必要に応じて、気体燃料第３配管１３５とチェックバルブ３３と気体燃料第２配管３４と気体燃料噴射弁１２５とを介して燃焼室１６３に供給されるようになっている。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（燃料供給機構における燃料の詳細動作）
電圧印加装置１７１は、ＥＣＵ１４０から受けた制御の信号に基づいて、ヒータ１７２へ印加電圧Ｖａを供給する。電圧印加装置１７１からヒータ１７２へ印加電圧Ｖａが供給された場合、ヒータ１７２は、液体燃料ＬＦの中で加熱を行って、液体燃料ＬＦの一部を気化することにより、気体燃料ＧＦを生成する。生成された気体燃料ＧＦは、気泡となって液体燃料ＬＦの中から液面ＬＳの上方へと移動して、燃料改質容器１７４の内部の上部に蓄積される。また、液体燃料ＬＦは、燃料改質容器１７４の内部の下部に蓄積されていることになる。それに対して、電圧印加装置１７１からヒータ１７２へ印加電圧Ｖａが供給されない場合、ヒータ１７２は、液体燃料ＬＦの加熱を行わず、燃料改質容器１７４における液体燃料ＬＦを気化しない。

ここで、燃料改質容器１７４における液体燃料ＬＦが加圧されているので、燃料改質容器１７４における気体燃料ＧＦも加圧されたものとなる。また、いずれも場合でも、圧力センサ１７８は、所定期間ごとに気体燃料ＧＦの圧力の異常を検知している。

一方、気体燃料噴射弁１２５は、ＥＣＵ１４０から受けた制御の信号に基づいて、開弁する。気体燃料噴射弁１２５が開弁された場合、差圧が境界値Ｂ以上となりチェックバルブ３３が開状態になる。このため、リザーバタンク１７９に蓄積された気体燃料ＧＦは、気体燃料第３配管１３５とチェックバルブ３３と気体燃料第２配管３４と気体燃料噴射弁１２５とを介して燃焼室１６３に供給される。それに対して、気体燃料噴射弁１２５が開弁されない場合、差圧が境界値Ｂ未満となりチェックバルブ３３が閉状態になる。このため、リザーバタンク１７９に蓄積された気体燃料ＧＦは燃焼室１６３に供給されない。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（ＥＣＵの詳細構成）
ＥＣＵ１４０は、燃料噴射制御部４３の代わりに燃料噴射制御部１４３を備え、気体消費関連値演算部４５の代わりに気体消費関連値演算部１４５を備え、気体生成量制御部４６の代わりに気体生成量制御部１４６を備える。また、記憶部は、印加電圧情報（図８参照）をさらに記憶している。

ＥＣＵ１４０は、各種の制御を行うためのロジックを実行するだけでなく、電圧印加装置１７１，気体燃料噴射弁１２５及び液体燃料噴射弁２７を制御するためのロジックを実行する。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（ＥＣＵの詳細動作）
ＥＣＵ１４０には、圧力センサ１７８で検知された気体燃料ＧＦの圧力の異常の情報が、入出力インターフェースを介して入力される。

燃料噴射制御部１４３は、マップ情報（図２参照）の代わりにマップ情報（図６参照）を記憶部から受け取る。燃料噴射制御部１４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、気体噴射量制御信号と液体噴射量制御信号とを生成する。これにより、気体燃料噴射弁１２５は、気体噴射量制御信号に基づいて所定の噴射量Ｑで気体燃料ＧＦを噴射する。また、液体燃料噴射弁２７は、液体噴射量制御信号に基づいて所定の噴射量で液体燃料ＬＦを噴射する。

気体消費関連値演算部１４５は、気体燃料ＧＦの噴射量Ｑの情報（気体噴射量制御信号）を燃料噴射制御部１４３から受け取り、気体燃料ＧＦの噴射量Ｑの情報などに基づいて、気体消費関連値を演算する。ここで、気体消費関連値は、気体燃料ＧＦの消費量に関する値である。

気体生成量制御部１４６は、気体消費関連値演算部１４５から気体消費関連値の情報を受け取る。また、気体生成量制御部１４６は、記憶部を参照し、印加電圧情報（図８参照）を記憶部から受け取る。気体生成量制御部１４６は、気体消費関連値の情報と印加電圧情報となどに基づいて、気体生成量制御信号（印加電圧Ｖａの制御信号）を生成する。これにより、電圧印加装置１７１は、気体生成量制御信号に基づいて、ヒータ１７２へ印加電圧Ｖａを供給する。このように、印加電圧Ｖａが制御されることにより、ヒータ１７２が発生する気体燃料ＧＦの量が制御される。すなわち、ＥＣＵ１４０は、気体消費関連値に応じて、気体生成量を制御する。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（内燃機関の制御）
内燃機関１００の制御を、図６〜図９を参照して説明する。

ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４３が参照するマップ情報を図６に示す。マップ情報には、機関負荷Ｔｅや機関回転数Ｎｅと制御領域との関係が示されている。すなわち、制御領域は、第１制御領域Ａ１０１及び第２制御領域Ａ１０２に分けられている。第１制御領域Ａ１０１は、比較的低速低負荷側の領域であり、燃料供給機構１７０が成層燃焼モードで制御される領域である。第１制御領域Ａ１０１における運転状態は、成層燃焼が行われる運転状態であり、燃焼室１６３の新気混合気が成層的に形成される運転状態である。第２制御領域Ａ１０２は、比較的高速側又は高負荷側の領域であり、燃料供給機構１７０が均質燃焼モードで制御される領域である。第２制御領域Ａ１０２における運転状態は、均質燃焼が行われる運転状態であり、燃焼室１６３の新気混合気が均質的に形成される運転状態である。

（（気体生成量に関する制御の流れ））
気体生成量に関する制御の流れを示すフローチャートを図７に示す。

ステップＳ２１では、気体燃料の噴射量の情報が取得される。すなわち、気体消費関連値演算部１４５は、燃料噴射制御部１４３から気体燃料ＧＦの噴射量Ｑの情報を受け取る。

ステップＳ２２では、気体消費関連値が演算される。すなわち、気体消費関連値演算部１４５は、気体燃料ＧＦの噴射量Ｑに機関回転数Ｎｅを掛けたものを気体消費関連値ＧＲとする。ここで、気体消費関連値ＧＲは、気体燃料ＧＦの消費量に関する値であり、気体燃料ＧＦの量がどれだけの割合で消費されたかを表している。

ステップＳ２３では、気体生成量が制御される。すなわち、気体生成量制御部１４６は、気体消費関連値演算部１４５から気体消費関連値の情報を受け取る。また、気体生成量制御部１４６は、記憶部を参照し、印加電圧情報（図８参照）を記憶部から受け取る。気体生成量制御部１４６は、気体消費関連値の情報と印加電圧情報となどに基づいて、気体生成量制御信号（印加電圧Ｖａの制御信号）を生成する。そして、電圧印加装置１７１は、ＥＣＵ１４０の気体生成量制御部１４６から気体生成量制御信号を受け取る。電圧印加装置１７１は、気体生成量制御信号に基づいて、ヒータ１７２へ印加電圧Ｖａを供給する。これにより、気体消費関連値ＧＲが小さい場合に比べて気体消費関連値ＧＲが大きい場合に、ヒータ１７２へ供給される印加電圧Ｖａが高くなるので、ヒータ１７２が生成する気体燃料ＧＦの量（気体生成量）も多くなる。このようにして、燃料改質容器１７４における気体燃料ＧＦの量は略一定値に維持されることになる。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（（燃料噴射に関する制御の流れ））
燃料噴射に関する制御の流れを示すフローチャートを図９に示す。

ステップＳ３３では、運転状態が第１制御領域Ａ１０１に属するか否かが判断される。すなわち、燃料噴射制御部１４３は、機関負荷Ｔｅの情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数Ｎｅの情報を回転数演算部４２から受け取る。また、燃料噴射制御部１４３は、記憶部を参照し、マップ情報（図６参照）を記憶部から受け取る。燃料噴射制御部１４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、運転状態が第１制御領域Ａ１０１に属するか否かを判断する。運転状態が第１制御領域Ａ１０１に属すると判断される場合、制御モードが成層燃焼モードに決定されてステップＳ３４へ進められ、運転状態が第１制御領域Ａ１０１に属しない（第２制御領域Ａ１０２に属する）と判断される場合、制御モードが均質燃焼モードに決定されてステップＳ３６へ進められる。

ステップＳ３４では、液体燃料の噴射が制御される。すなわち、燃料噴射制御部１４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、液体噴射量制御信号を生成する。液体燃料噴射弁２７は、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４３から液体噴射量制御信号を受け取る。液体燃料噴射弁２７は、液体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料ＬＦを吸気ポート２３に噴射する。

ステップＳ３５では、気体燃料の噴射が制御される。すなわち、燃料噴射制御部１４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、気体噴射量制御信号を生成する。気体燃料噴射弁１２５は、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４３から気体噴射量制御信号を受け取る。気体燃料噴射弁１２５は、気体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量Ｑで気体燃料ＧＦを燃焼室１６３に噴射する。

ステップＳ３６では、液体燃料の噴射が制御される。すなわち、燃料噴射制御部１４３は、機関負荷Ｔｅの情報及び機関回転数Ｎｅの情報とマップ情報となどに基づいて、液体噴射量制御信号を生成する。液体燃料噴射弁２７は、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４３から液体噴射量制御信号を受け取る。液体燃料噴射弁２７は、液体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料ＬＦを吸気ポート２３に噴射する。

その他の点は、第１実施形態と同様である。

（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、燃料供給機構１７０の燃料ポンプ８２は、液体燃料ＬＦを加圧する。また、燃料改質容器１７４において、液体燃料ＬＦと気体燃料ＧＦとがほぼ密閉されているので、液体燃料ＬＦの加圧によって気体燃料ＧＦが液体燃料ＬＦの圧力と略等しい圧力で加圧され、液体燃料ＬＦの圧力と気体燃料ＧＦの圧力とが略等しくなっている。

このように、気体燃料ＧＦ自体を加圧する機構を新たに設けることなく気体燃料ＧＦは加圧される。このため、簡易な構成で安定的に気体燃料ＧＦは燃焼室１６３に供給される。

（２）
ここでは、圧力レギュレータ７５は、液体燃料ＬＦを通す配管である液体燃料第３配管８４と液体燃料第４配管２６との間に設置される。これにより、圧力レギュレータ７５は、液体燃料第３配管８４及び燃料改質容器１７４における液体燃料ＬＦの圧力を所定圧力に調整する。また、燃料改質容器１７４において、液体燃料ＬＦの圧力と気体燃料ＧＦの圧力とが略等しくなっているので、液体燃料ＬＦの圧力が所定圧力に調整されることにより、気体燃料ＧＦの圧力も所定圧力に調整されることになる。このため、気体燃料ＧＦが安定的に加圧されるので、気体燃料ＧＦは安定的に燃焼室１６３に供給される。

（３）
ここでは、ＥＣＵ１４０は、気体消費関連値ＧＲに応じて、気体生成量を制御する。具体的には、ＥＣＵ１４０は、気体燃料ＧＦの噴射量Ｑの情報（気体噴射量制御信号）などに基づいて、気体消費関連値ＧＲを演算する。そして、ＥＣＵ１４０は、気体消費関連値ＧＲなどに基づいて、気体生成量制御信号（印加電圧Ｖａの制御信号）を生成する。そして、電圧印加装置１７１は、ＥＣＵ１４０から気体生成量制御信号を受け取り、気体生成量制御信号に基づいて、ヒータ１７２へ印加電圧Ｖａを供給する。この印加電圧Ｖａに応じて、ヒータ１７２が生成する気体燃料ＧＦの量は変わる。

このようにして、燃料改質容器１７４における気体燃料ＧＦの量は略一定値に維持されるので、気体燃料ＧＦは安定的に生成される。このため、気体燃料ＧＦは安定的に燃焼室１６３に供給される。

（４）
ここでは、ヒータ１７２は、液体燃料ＬＦを加熱して、気体燃料ＧＦを生成する。具体的には、ヒータ１７２は、液体燃料ＬＦの中で加熱を行って、液体燃料ＬＦの一部を気化することにより、気体燃料ＧＦを生成する。このため、簡易な構成で気体燃料ＧＦは生成される。

（５）
ここでは、燃料供給機構１７０のリザーバタンク１７９は、燃料改質容器１７４から気体燃料第１配管１３２に供給された気体燃料ＧＦを蓄積する。このため、燃料改質容器１７４において生成された気体燃料ＧＦは、安定的に燃焼室１６３へ供給される。

（６）
ここでは、燃料供給機構１７０は、成層燃焼モードで制御される場合に、気体燃料ＧＦを燃焼室１６３に直接供給し、液体燃料ＬＦを吸気ポート２３経由で燃焼室１６３に供給する。このため、気体燃料ＧＦと新気空気との混合気が成層化されて燃焼室１６３に生成されるので、燃焼室１６３におけるリーン限界は拡大する。

また、新気混合気を成層的に形成するために液体燃料ＬＦが燃焼室１６３に直接供給される場合に比べて、ピストン冠面に液体燃料ＬＦが付着することが低減され、液体燃料ＬＦの気化不足が低減される。その結果、点火プラグ１２９のくすぶりは抑制され、燃焼室１６３からスモークが排出されることも抑制される。

（７）
ここでは、燃料供給機構１７０は、均質燃焼モードで制御される場合に、液体燃料ＬＦを吸気ポート２３経由で燃焼室１６３に供給する。一方、燃料供給機構１７０は、気体燃料ＧＦを燃焼室１６３に供給しない。このため、必要以上に気体燃料ＧＦを生成するためのエネルギーが消費されることは低減され、必要以上に液体燃料ＬＦが燃料改質容器１７４に残存することも低減される。

本発明に係る内燃機関は、簡易な構成で安定的に気体燃料を燃焼室に供給することができるという効果を有し、内燃機関等として有用である。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の断面図。 第１実施形態におけるマップ情報を示す図。 気体生成量に関する制御の流れを示すフローチャート。 燃料噴射に関する制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の断面図。 第２実施形態におけるマップ情報を示す図。 気体生成量に関する制御の流れを示すフローチャート。 第２実施形態における印加電圧情報を示す図。 燃料噴射に関する制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１，１００ 内燃機関
４０，１４０ ＥＣＵ（制御部）
６１ 副燃焼室（燃焼室）
６３ 主燃焼室（燃焼室）
７０，１７０ 燃料供給機構（燃料供給部）
７２ プラズマ電極（燃料気体化部）
７４ 燃料改質容器（燃料気体化部）
７５ 圧力レギュレータ（圧力調整機構）
７６ 液面センサ（第１検知部）
８２ 燃料ポンプ（液体加圧部）
１６３ 燃焼室
１７２ ヒータ（燃料気体化部）
１７４ 燃料改質容器（燃料気体化部）
１７９ リザーバタンク（蓄積部）

Claims (13)

1. 燃焼室と、
   前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部と、
   を備え、
   前記燃料供給部は、
   液体燃料の少なくとも一部から気体燃料を生成する燃料気体化部と、
   前記液体燃料を加圧する液体加圧部と、
   を有し、
   前記燃料気体化部では、前記液体加圧部が前記液体燃料を加圧することにより、前記気体燃料が前記液体燃料の圧力と略等しい圧力で加圧される、
   内燃機関。
2. 前記燃料供給部は、前記液体燃料及び前記気体燃料の圧力を調整する圧力調整機構をさらに有する、
   請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記圧力調整機構は、前記液体燃料を通す配管に設置される、
   請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記燃料供給部は、前記気体燃料の消費量に関する値である気体消費関連値を検知する第１検知部をさらに有し、
   前記気体消費関連値に応じて、前記燃料気体化部に生成させる前記気体燃料の量である気体生成量を制御する制御部をさらに備えた、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 前記第１検知部は、前記燃料気体化部における前記液体燃料の液面の高さを検知し、
   前記制御部は、前記液体燃料の液面の高さに応じて、前記気体生成量を制御する、
   請求項４に記載の内燃機関。
6. 前記燃料気体化部は、前記液体燃料を加熱して、前記気体燃料を生成する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関。
7. 前記燃料気体化部は、前記液体燃料を改質して、前記気体燃料を生成する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関。
8. 前記燃料気体化部は、前記液体燃料の中でプラズマ放電を行って、前記液体燃料を改質する、
   請求項７に記載の内燃機関。
9. 前記燃料供給部は、前記液体燃料と前記気体燃料とを前記燃焼室に供給する、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の内燃機関。
10. 前記燃料供給部は、前記気体燃料を蓄積する蓄積部をさらに有する、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の内燃機関。
11. 前記燃料供給部は、前記燃焼室に対する吸気ポートに前記気体燃料を供給する、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の内燃機関。
12. 前記燃料供給部は、前記燃焼室に前記気体燃料を直接供給する、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の内燃機関。
13. 前記燃焼室は、
    主燃焼室と、
    前記主燃焼室に連通される副燃焼室と、
    を有し、
    前記燃料供給部は、前記副燃焼室に前記気体燃料を供給する、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の内燃機関。
    

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