JP2012533022A - 気体燃料及び液体燃料用内燃機関の作動方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、気体燃料が内燃機関の燃焼室の上流で吸気システムに送られ、液体燃料が燃焼室に直接噴射される、気体燃料及び液体燃料用内燃機関の作動方法に関する。この内燃機関はスタート・ストップ・モードで作動し、好ましくは、内燃機関が停止（１０）に続いてスタートする場合、少なくとも１つのシリンダの燃焼室に液体燃料の噴射（１２）が行われる。引き続き、切替え（１６）によって、気体燃料がシリンダの吸気システムに送り込まれる。さらに、本発明は、内燃機関にも関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体燃料が内燃機関の燃焼室の上流で吸気システムに送られる、気体燃料及び液体燃料用内燃機関の作動方法に関する。液体燃料によって内燃機関を作動させる場合、液体燃料は燃焼室に直接噴射される。さらに、本発明は、気体燃料及び液体燃料によって作動可能なこの種の内燃機関にも関する。
特許文献１は、ガス及びガソリンによって作動可能な内燃機関に関するものである。この場合、内燃機関の１つのインテークパイプには、シリンダごとに少なくとも１つのガスインジェクタが配置されており、このガスインジェクタを用いて天然ガスをインテークパイプに送り込むことができる。さらに、内燃機関の各シリンダはガソリンインジェクタを有しており、このガソリンインジェクタを用いてガソリンを燃焼室に直接噴射することができる。天然ガスによって内燃機関を作動させることにより、排気ガスを比較的少なくすることが可能である。
独国特許出願公開第１０２００６０４９２４２Ａ１号明細書
本発明の課題は、冒頭に述べた種類の方法を改善し、気体燃料および液体燃料用内燃機関を改善することである。
この課題は、請求項１の特徴を有する方法及び請求項７の特徴を備える内燃機関によって解決される。本発明の適切な発展形態を備える有利な実施形態は、それぞれ従属請求項に示されている。
気体燃料が内燃機関の燃焼室の上流で吸気システムに送られ、液体燃料が燃焼室に直接噴射される、本発明に基づく気体燃料及び液体燃料用内燃機関の作動方法の場合、この内燃機関は、スタート・ストップ・モードで作動される。スタート・ストップ・モードは、内燃機関の燃料消費を減少させ、とりわけ、それによって排出ガスが少なくなるため、二酸化炭素の排出が抑制されることになる。スタート・ストップ・モードでは、内燃機関の駆動力が必要とされない場合、内燃機関が停止する。これによって、気体燃料及び液体燃料用内燃機関の作動方法の改善がもたらされる。液体燃料は、特に液体ガソリンであり得る。
本発明の有利な実施形態では、スタート・ストップ・モードにおいて、内燃機関が停止に続いてスタートする場合、少なくとも１つのシリンダの燃焼室に液体燃料が直接噴射される。このことは、スタート・ストップ・モードにおける気体燃料の間接的な燃焼室への噴射が、スタートの快適性の低下につながるという認識に基づいている。このことは、空気・ガス混合物を燃焼室に送るには、内燃機関が停止に続いてスタートする場合、少なくとも１つの吸気システムの点火まで気体燃料を吸気システムに送り込むことが必要であることに起因している。
これに対して、液体燃料を直接噴射する内燃機関では、すでに空気が充填された燃焼室に噴射することができる。シリンダのピストンは、内燃機関の停止動作又は停止に関して、好ましくは、下方死点の範囲内にある。始動の際には、液体燃料が噴射されたシリンダの第１の点火まで、圧縮行程のみが行われる。このことにより、気体燃料及び液体燃料用内燃機関では、内燃機関が停止に続いてスタートする場合、とりわけ迅速かつ効率的な始動が可能となる。
従って、内燃機関の素早いスタートが達成され、このスタートは、液体燃料、特に液体ガソリンが直接噴射される内燃機関で行われる。さらに、基本的に、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などの気体燃料によって作動する内燃機関の場合でも、インジェクタ内にある液体燃料は、定期的に、すなわち内燃機関が停止に続いてスタートする際に置き換えられる。さらにこのことにより、液体燃料の直接噴射システムの定期的な機能点検および診断が可能となる。
スタート・ストップ・モードにおいて、内燃機関が停止に続いてスタートする場合、少なくとも１つのシリンダの燃焼室に液体燃料が１回噴射された後の吸入行程において、気体燃料がシリンダの吸気システムに送り込まれる場合はさらに有利である。すなわち、好ましくは液体燃料が１回だけ噴射され、スタートした後に、該当するシリンダが再び気体燃料によって作動される。スタート・ストップ・モードでは、停止に続くスタートの際、内燃機関はすでに暖機状態にあるので、液体燃料が噴射される際に壁膜の形成が予想されないため、液体燃料の噴射は良好な排気ガス値を伴う。
本発明のもう１つの観点に基づき、気体燃料を内燃機関の燃焼室の上流で吸気システムに送る少なくとも１つのガスインジェクタと、液体燃料を燃焼室に直接送り込む少なくとももう１つのインジェクタと、を備える改善された気体燃料及び液体燃料用内燃機関は、スタート・ストップ・モードの制御装置を含んでいる。
本発明に基づく方法に関して説明されている利点及び実施形態は、本発明に基づく内燃機関にも当てはまる。
ここまでの説明で述べた特徴及び特徴の組合せ、並びに以下の図の説明で述べられている、及び／又は図の中にのみ示されている特徴及び特徴の組合せは、それぞれに示された特徴の組合せだけではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、その他の組合せ又は単独でも適用可能である。
本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は、請求項及び以下の好ましい実施形態の説明、並びに図に示されている。
気体燃料及び液体燃料用内燃機関の作動例の経過図である。
車両用の（図示されていない）内燃機関は、気体燃料及び液体燃料、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）及びガソリンによって作動可能である。ガスを吸気システムに送り込むため、この内燃機関はガスインジェクタを有している。さらに、ガソリンインジェクタも設けられており、このガソリンインジェクタを用いて、それぞれのシリンダの燃焼室にガソリンを直接噴射することができる。この内燃機関は、スタート・ストップ・モード用の制御装置を含んでいる。
スタート・ストップ・モードでは、信号又は踏切などでの停止１０に続いて、内燃機関の少なくとも１つのシリンダの燃焼室へガソリンの噴射１２が行われる。この場合、燃焼室は空気が充填されている。事前の停止１０により、シリンダのピストンは、圧縮行程前の下方死点の範囲内にある。スタータによりシリンダの圧縮行程が生じ、ガソリンと空気の混合気の点火１４が燃焼室で行われる。
ガソリンの噴射によって実施されたスタートに続いて、ガスによるシリンダの作動へと切替え１６が行われる。すなわち、内燃機関の回転数を上げるとき又はその後に、ガスモードに切り替えられる。
ガソリンからガスへの切替え１６は、複数のシリンダを有する内燃機関のいずれか１つのシリンダに、ガソリンが１回だけ噴射された場合に行うことができる。
代替の方法として、ガソリンモードからガスモードへの切替え１６が行われる前に、複数のシリンダ、特に全てのシリンダに１回、特に１回だけ、噴射１２が行われるように設定可能である。
しかし、それぞれのシリンダに、２回以上噴射１２が行われるように設定することもできる。切替え１６は、２回以上の作動行程の間に、該当するシリンダにガソリンが噴射されてから初めて行われる。
さらに、切替え１６は継続的に行うこともできるため、シリンダに直接噴射されるガソリンを徐々に少なくし、同時に吸気システムに送り込まれるガスを徐々に増加させるというように、燃料の切替えが徐々に増減する形で行われる。
パワーアップ時の内燃機関が最低温度に達している場合は、ガソリンからガスへの燃料の切替え１６を内燃機関の温度に応じて行うことができる。
同様に、内燃機関がまだ低温であり、燃料としてガソリンを使用する場合に不適切な壁膜の形成が生じるおそれがあるか、又は液体燃料がない場合には、停止１０に続くスタートの場合にもガソリンを噴射する代わりに、吸気システムにガスを送り込むように設定することもできる。
１０ 停止
１２ 噴射
１４ 点火
１６ 切替え

Claims (7)

  1. 気体燃料が内燃機関の燃焼室の上流で吸気システムに送られ、液体燃料が前記燃焼室に直接噴射される、気体燃料及び液体燃料用内燃機関の作動方法であって、
    前記内燃機関は、スタート・ストップ・モードで作動することを特徴とする方法。
  2. 前記スタート・ストップ・モードにおいて、前記内燃機関が停止（１２）に続いてスタートする場合、少なくとも１つのシリンダの前記燃焼室に前記液体燃料が噴射されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記スタート・ストップ・モードにおいて、前記内燃機関が停止（１２）に続いてスタートする場合、少なくとも１つのシリンダの前記燃焼室に前記液体燃料が１回、特に１回だけ噴射された後の吸気行程において、前記気体燃料がシリンダの前記吸気システムに送り込まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記スタート・ストップ・モードにおいて、前記内燃機関が停止（１２）に続いてスタートする場合、前記内燃機関の複数のシリンダ、特に全てのシリンダのそれぞれの前記燃焼室に前記液体燃料が１回噴射された後で、前記気体燃料が前記シリンダの前記吸気システムに送り込ま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方法。
  5. 前記スタート・ストップ・モードにおいて、前記内燃機関が停止（１２）に続いてスタートする場合、噴射される前記液体燃料は徐々に少なくされ、前記吸気システムに送り込まれる前記気体燃料は徐々に増加され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方法。
  6. 前記スタート・ストップ・モードにおいて、前記内燃機関が停止（１２）に続いてスタートする場合、前記液体燃料から前記気体燃料へ、又は前記気体燃料から前記液体燃料への切替え（１６）が、前記内燃機関の温度に応じて行われ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方法。
  7. 気体燃料を内燃機関の燃焼室の上流で吸気システムに送る少なくとも１つのガスインジェクタと、液体燃料を前記燃焼室に直接送り込む少なくとももう１つのインジェクタと、を備える気体燃料及び液体燃料用内燃機関であって、前記内燃機関がスタート・ストップ・モードの制御装置を含んでいることを特徴とする内燃機関。
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