JP2017048712A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス性能および動力性能を悪化させることなく、気体燃料インジェクタの数を削減できる燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】気体燃料インジェクタ２２で噴射された燃料を、エンジン２に形成された気筒＃１、＃２、＃３、＃４のうちクランク角度で３６０°離れた２つの気筒＃１、＃４に供給するよう、気体燃料インジェクタ２２の下流側で分岐してこの２つの気筒＃１、＃４に連通する燃料供給管５２を備える。噴射制御部６０は、２つの気筒＃１、＃４の各吸気行程で気体燃料を噴射するように気体燃料インジェクタ２２を制御する。また、液体燃料を噴射する液体燃料インジェクタ２１を備える。噴射制御部６０は、気体燃料の噴射時間が吸気行程の時間より長くなった場合に、気体燃料の燃料噴射を中止するよう気体燃料インジェクタ２２を制御するとともに、液体燃料を噴射するよう液体燃料インジェクタ２１を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、気体燃料を噴射する気体燃料インジェクタを備える燃料噴射装置に関する。

気体燃料で運転する内燃機関を搭載した車両としては、バイフューエルエンジンを搭載したものが知られている。バイフューエルエンジンを搭載した車両は、気体燃料であるＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）と、液体燃料であるガソリン等の複数の燃料を切換えて運転する。このため、バイフューエルエンジンの燃料噴射装置は、ガソリン噴射用の液体燃料インジェクタとＣＮＧ噴射用の気体燃料インジェクタとを備えている。

このようなバイフューエルエンジンの燃料噴射装置は、既存のガソリンエンジンの燃料噴射装置に対して気体燃料インジェクタを追加することで製造される。このため、バイフューエルエンジンの燃料噴射装置は、構造が複雑化し、製造コストが増加してしまうという課題があった。

このような課題を解決するものとして、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、液体燃料と気体燃料とを用いるバイフューエルエンジンにおいて、液体燃料インジェクタの数を１つに削減し、液体燃料で運転する際は、１つの液体燃料インジェクタから全ての気筒に液体燃料を供給している。特許文献１に記載の燃料噴射装置は、液体燃料インジェクタの数を１つに削減したことで、構造を簡素化し、製造コストを低減できる。

特開２００４−１２４８９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、液体燃料インジェクタと比較して大型かつ高価な気体燃料インジェクタの数を削減することは検討されていない。このため、特許文献１に記載のものは、気体燃料インジェクタの数を削減できないので、構造の簡素化および製造コストの低減を十分に図ることができないという課題があった。

また、仮に特許文献１に記載のものにおいて気体燃料インジェクタの数を単に削減した場合、エンジンの排ガス性能および動力性能を悪化させてしまうおそれがあった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、排ガス性能および動力性能を悪化させることなく、気体燃料インジェクタの数を削減できる燃料噴射装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、気体燃料を噴射する気体燃料インジェクタを備える燃料噴射装置であって、前記気体燃料インジェクタで噴射された燃料を、エンジンに形成された気筒のうちクランク角度で３６０°離れた２つの気筒に供給するよう、前記気体燃料インジェクタの下流側で分岐して前記２つの気筒に接続された燃料供給管と、前記２つの気筒の各吸気行程で前記気体燃料を噴射するように前記気体燃料インジェクタを制御する噴射制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の態様によれば、クランク角度で３６０°離れた２つの気筒に対して１つの気体燃料インジェクタから燃料を供給するため、気体燃料インジェクタの数を削減できる。また、気筒の吸気行程で気体燃料を噴射することにより、燃料供給管に発生する負圧により燃料が気筒に吸引されるので、燃料が燃料供給管に滞留したり、各気筒に対する燃料供給量の配分が不均一になることが防止される。したがって、エンジンの排ガス性能や動力性能が悪化するのを防止できる。この結果、排ガス性能および動力性能を悪化させることなく、気体燃料インジェクタの数を削減できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置の、低流量時の各気筒への気体燃料の噴射タイミングを示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置の、高流量時の各気筒への気体燃料の噴射タイミングを示す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置の、噴射開始時期調整値とエンジン回転数との相関を示す概念図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置の、気体燃料から液体燃料への切換え動作を示すフローチャートである。 図６は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置の、液体燃料から気体燃料への切換え動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る燃料噴射装置を車両１のエンジン２に適用した実施形態の燃料噴射装置について、図１から図６を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成されている。

エンジン２には、４つの円筒状の気筒１０が形成されており、これらの気筒１０は直列に配置されている。各気筒１０には、ピストン１１が往復に移動できるように収納されている。エンジン２は、ピストン１１が気筒１０を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルのエンジンによって構成されている。このエンジン２は、圧縮行程と膨張行程の間に点火を行う。

本実施形態において、エンジン２は、直列４気筒のエンジンによって構成されているものとするが、本発明においては、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジン等の種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。

以下の説明において、４つの気筒１０に対してエンジン２の一端側から＃１、＃２、＃３、＃４の符号を付し、各気筒１０を「気筒＃１」、「気筒＃２」、「気筒＃３」または「気筒＃４」ともいう。

エンジン２には、その出力軸としてクランクシャフト１２が設けられている。各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に収納されたピストン１１は、その往復運動を回転運動に変換するコネクティングロッドを介してクランクシャフト１２に連結されている。

したがって、エンジン２は、気筒＃１、＃２、＃３、＃４で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストン１１を往復に移動させ、クランクシャフト１２を回転させることにより、車両１を駆動させる駆動力を発生するようになっている。

本実施形態のエンジン２は、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃２の順での各行程が行われるようになっているため、気筒＃１と気筒＃３、気筒＃３と気筒＃４、気筒４と気筒＃２、および気筒＃２と気筒１は、クランク角度で１８０°離れている。このため、気筒＃１と気筒＃４はクランク角度で３６０°離れている。また、気筒＃２と気筒＃３はクランク角度で３６０°離れている。

クランクシャフト１２には回転角センサ１３が設けられており、この回転角センサ１３は、クランクシャフト１２の回転角を検出するようになっている。具体的には、回転角センサ１３は、クランクシャフト１２と一体に回転するように設けられたシグナルロータを有している。このシグナルロータの外周部には、基準となる欠歯を除いて、一定間隔、例えば、１０度毎に歯が形成されている。

また、回転角センサ１３は、これら歯の通過を検出するセンサを有している。このセンサは、シグナルロータの歯の有無に応じたパルス信号を生成するようになっている。すなわち、回転角センサ１３は、クランクシャフト１２の回転に応じたパルス信号を生成するようになっている。

回転角センサ１３はＥＣＵ３に電気的に接続されており、回転角センサ１３の検出信号はＥＣＵ３に出力される。ＥＣＵ３は、回転角センサ１３から入力された検出信号に基づいてエンジン回転数を演算する。

また、エンジン２には、吸気マニホールド２０が設けられている。吸気マニホールド２０内は、外気を吸入するための吸気通路に連通している。すなわち、吸気マニホールド２０は、吸気通路と各気筒＃１、＃２、＃３、＃４とを連通している。

各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気マニホールド２０には、液体燃料インジェクタ２１がそれぞれ設けられており、この液体燃料インジェクタ２１は、吸気マニホールド２０を介して気筒＃１、＃２、＃３、＃４に向けて液体燃料を噴射するようになっている。すなわち、エンジン２には４つの液体燃料インジェクタ２１が設けられている。

液体燃料インジェクタ２１は、ＥＣＵ３によって制御されるソレノイドコイルおよびニードルバルブを有している。各液体燃料インジェクタ２１には、液体燃料として、例えばガソリンが所定の圧力で供給される。

液体燃料インジェクタ２１は、ＥＣＵ３によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、気筒＃１、＃２、＃３、＃４に向けて液体燃料を噴射するようになっている。

なお、本実施形態における液体燃料はガソリンとしているが、ガソリンに代えて軽油等の炭化水素系の燃料またはエタノール等のアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料を液体燃料としてもよい。

また、気筒＃２の吸気マニホールド２０と気筒＃３の吸気マニホールド２０の間の空間には、２つの気体燃料インジェクタ２２、２３が設けられている。

気体燃料インジェクタ２２は燃料供給管５３に接続されている。また、気体燃料インジェクタ２３は燃料供給管５３に接続されている。

燃料供給管５２は、気体燃料インジェクタ２２の下流側で分岐し、気筒＃１および気筒＃４に接続されている。具体的には、燃料供給管５２は、気体燃料インジェクタ２２の下流側で分岐管５２＃１と分岐管５２＃４とに分岐しており、この分岐管５２＃１、５２＃４は、気筒＃１、＃４にそれぞれ接続されている。気体燃料インジェクタ２２で噴射された燃料は、それぞれ燃料供給管５２の分岐管５２＃１、５２＃４を通って気筒＃１、＃４に供給される。

分岐管５２＃１、５２＃４の内部には、燃料供給通路５２ａ、５２ｂがそれぞれ形成されており、この燃料供給通路５２ａ、５２ｂは、気筒＃１、＃４にそれぞれ連通している。燃料供給通路５２ａと燃料供給通路５２ｂは、互いに等しい長さおよび径に形成されている。このため、気筒＃１、＃４に燃料を均等に供給することができる。

燃料供給管５３は、気体燃料インジェクタ２３の下流側で分岐し、気筒＃２、＃３に接続されている。具体的には、燃料供給管５３は、気体燃料インジェクタ２３の下流側で分岐管５３＃２と分岐管５３＃３とに分岐しており、この分岐管５３＃２、５３＃３は、気筒＃２、＃３にそれぞれ接続されている。気体燃料インジェクタ２３で噴射された燃料は、それぞれ燃料供給管５３の分岐管５３＃２、５３＃３を通って気筒＃２、＃３に供給される。

分岐管５３＃２、５３＃３の内部には、燃料供給通路５３ａ、５３ｂがそれぞれ形成されており、この燃料供給通路５３ａ、５３ｂは、気筒＃２、＃３にそれぞれ連通している。燃料供給通路５３ａと燃料供給通路５３ｂは、互いに等しい長さおよび径に形成されている。このため、気筒＃２、＃３に燃料を均等に供給することができる。

このように、燃料供給管５２は、気体燃料インジェクタ２２で噴射された燃料を、クランク角度で３６０°離れた２つの気筒＃１、＃４に供給するよう、気体燃料インジェクタ２２の下流側で分岐してこの２つの気筒＃１、＃４に接続されている。

また、燃料供給管５３は、気体燃料インジェクタ２３で噴射された燃料を、クランク角度で３６０°離れた２つの気筒＃２、＃３に供給するよう、気体燃料インジェクタ２３の下流側で分岐してこの２つの気筒＃２、＃３に接続されている。

各気体燃料インジェクタ２２、２３は、図示しないソレノイドコイルおよびニードルバルブを有しており、このソレノイドコイルおよびニードルバルブはＥＣＵ３によって制御される。

本実施形態において、各気体燃料インジェクタ２２、２３には、気体燃料として、例えばＣＮＧが所定の圧力で供給される。気体燃料インジェクタ２２、２３は、ＥＣＵ３によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、燃料供給管５２、５３内に向けて気体燃料をそれぞれ噴射するようになっている。

なお、本実施形態における気体燃料はＣＮＧとしているが、ＣＮＧに代えてＬＰＧ（Liquid Petroleum Gas: 液化石油ガス）を気化させたものを気体燃料としてもよい。

吸気マニホールド２０には、吸気の脈動および干渉を抑える所定容積のサージタンク２６と、エンジン２の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２７とが設けられている。

スロットルバルブ２７は、薄い円板状の弁体によって構成され、弁体の中央にシャフトを備えている。スロットルバルブ２７には、ＥＣＵ３の制御に応じてシャフトを回動させることによって弁体を回動させ、スロットルバルブ２７に吸入空気量を調整させるスロットルバルブアクチュエータ２８が設けられている。また、スロットルバルブ２７には、スロットルバルブ２７の開度を検出するスロットル開度センサ２９が設けられている。

また、エンジン２には、排気ガスを車外に排出するための排気マニホールド３０が設けられている。排気マニホールド３０は、排気通路に連通している。すなわち、排気マニホールド３０は、排気通路と各気筒＃１、＃２、＃３、＃４とを連通している。

排気マニホールド３０には、触媒装置３１が設けられている。触媒装置３１は、一般に、排気ガスに含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害物質を除去することができる三元触媒を備えている。この三元触媒は、好ましくはＮＯｘ含有率の高い排気ガスからでも、ＮＯｘを除去する機能を有するものが用いられる。

ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ＥＣＵ３のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＥＣＵ３において、ＣＰＵがＲＯＭからＲＡＭにプログラムを読み込んで、読み込んだプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。

本実施形態において、ＥＣＵ３の入力ポートには、回転角センサ１３およびスロットル開度センサ２９を含む各種センサ類が接続されている。一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、液体燃料インジェクタ２１、気体燃料インジェクタ２２、２３およびスロットルバルブアクチュエータ２８等の各種制御対象類が接続されている。ＥＣＵ３は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御するようになっている。

本実施形態において、ＥＣＵ３は、液体燃料インジェクタ２１からガソリン等の液体燃料を噴射してエンジン２を駆動する液体燃料駆動モードと、気体燃料インジェクタ２２、２３からＣＮＧ等の気体燃料を噴射してエンジン２を駆動する気体燃料駆動モードと、の何れかに駆動モードに切換えるようになっている。

ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態、または運転者による図示しないスイッチの操作等に応じて、液体燃料噴射モードと気体燃料駆動モードとの切換えを実施するようになっている。ここで、エンジン２の運転状態とは、空気と気体燃料との重量比である空燃比を含む。

本実施形態では、ＥＣＵ３は、噴射制御部６０として機能することで、駆動モードが気体燃料駆動モードの場合に、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４が吸気行程にあるときに気体燃料を噴射するように、気体燃料インジェクタ２２、２３を制御するようになっている。

すなわち、ＥＣＵ３は、図２、図３に示すように、気筒＃１が吸気行程にあるときおよび気筒＃４が吸気行程にあるときに気体燃料を噴射するように、気体燃料インジェクタ２２を制御する。また、ＥＣＵ３は、気筒＃２が吸気行程にあるときおよび気筒＃３が吸気行程にあるときに気体燃料を噴射するように、気体燃料インジェクタ２３を制御する。

ここで、ＥＣＵ３は、インジェクタパルスによって気体燃料インジェクタ２２、２３を開弁させて気体燃料を噴射させるようになっている。インジェクタパルスの長さ、すなわち気体燃料インジェクタ２２、２３の開弁時間は、図２のように気体燃料が低流量のときに短く、図３のように気体燃料が高流量のときに長くなる。

気筒＃１、＃２、＃３、＃４が吸気行程にあるときは、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４においてピストン１１が下降して吸気バルブが開弁する。このため、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の負圧が大きくなり、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４にそれぞれ接続された分岐管５２＃１、分岐管５３＃２、分岐管５３＃３、分岐管５２＃４の負圧も大きくなる。

気体燃料インジェクタ２２は、噴射制御部６０としてのＥＣＵ３の制御により、気筒＃１が吸気行程にあるときに気体燃料を噴射し、かつ、気筒＃４が吸気行程にあるときに気体燃料を噴射する。また、気体燃料インジェクタ２３は、気筒＃２が吸気行程にあるときに気体燃料を噴射し、かつ、気筒＃３が吸気行程にあるときに気体燃料を噴射する。

また、本実施形態では、ＥＣＵ３は、空燃比制御部６１として機能することで、空気と気体燃料との空燃比が所定の目標空燃比となるように、エンジン２の運転状態に基づく燃料フィードバック補正値により気体燃料の燃料噴射量を補正するようになっている。

具体的には、ＥＣＵ３は、触媒装置３１の上流側近傍に設けられた図示しないＯ２センサの検出信号を、エンジン２の運転状態として検出し、この検出信号から空燃比を演算する。そして、ＥＣＵ３は、空燃比が目標空燃比（理論空燃比）となるような燃料フィードバック補正値を決定し、この燃料フィードバック補正値により燃料噴射量を補正する。

また、ＥＣＵ３は、噴射制御部６０として機能する際に、燃料フィードバック補正値が所定値を超えた場合に、気体燃料の燃料噴射を中止するよう気体燃料インジェクタ２２、２３を制御するとともに、液体燃料を噴射するよう液体燃料インジェクタ２１を制御するようになっている。

また、本実施形態では、ＥＣＵ３のＲＯＭには、気体燃料の噴射タイミングを定めた噴射タイミングテーブルが記憶されている。

図４において、噴射タイミングテーブルには、エンジン回転数（ｒｐｍ）と噴射開始時期調整値との相関が定められている。ＥＣＵ３は、この噴射タイミングテーブルで決定される噴射開始時期調整値だけ、基準となる噴射開始時期よりも早いタイミングで気体燃料の噴射を開始するようになっている。この噴射タイミングテーブルにおいて、噴射開始時期調整値は、エンジン回転数が高いほどが大きくなるように定められている。

このように、駆動モードが気体燃料駆動モードの場合は、噴射制御部６０としてのＥＣＵ３は、エンジン回転数が上昇するに連れて気体燃料の噴射時期を早めるようになっている。

以上のように構成された燃料噴射装置による液体燃料切換動作および気体燃料切換動作について、図５、図６に示すフローチャートを参照してそれぞれ説明する。ここで、図５の液体燃料切換動作は、所定の液体燃料切換条件を満たしたことに応じて駆動モードを気体燃料駆動モードから液体燃料駆動モードに切換える動作である。また、図６の気体燃料切換動作は、所定の気体燃料切換条件を満たしたことに応じて駆動モードを液体燃料駆動モードから気体燃料駆動モードに切換える動作である。この液体燃料切換動作および気体燃料切換動作は、所定の短い周期でＥＣＵ３により繰り返し実行される。なお、図５、図６では、気体燃料をガス燃料と記し、液体燃料をガソリンと記している。

図５に示す液体燃料切換動作において、まず、ＥＣＵ３は、ステップＳ１で、エンジン２が気体燃料により運転しているか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ３は、駆動モードが気体燃料駆動モードである場合にエンジン２が気体燃料により駆動していると判定する。

ステップＳ１でエンジン２が気体燃料により駆動していると判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ２で、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇと、１行程あたりの行程時間Ｔｓｔとを比較し、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔより長いか否かを判定する。

ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇとは、１回の吸気行程における気体燃料インジェクタ２２、２３の駆動時間（ｍｓｅｃ）である。なお、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇの始点は、吸気行程の開始時に設定されている。

また、行程時間Ｔｓｔとは、エンジン２の４行程のうちの１行程の時間（ｍｓｅｃ／ｓｔｒｏｋ）である。本実施形態では、各行程の長さが均等であるものとしてエンジン回転数に基づいて行程時間Ｔｓｔを算出している。行程時間Ｔｓｔは、この液体燃料切換動作において吸気行程の時間を表している。なお、可変バルブタイミング機構がエンジン２に設けられている場合は、クランクシャフト１２の回転角センサ１３の検出信号等に基づいて行程時間Ｔｓｔを算出するようにしてもよい。

ステップＳ２でガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔより長いと判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ３で、燃料フィードバック補正値Ｆｆｂと、所定のリーン判定値Ｊ−ｌｅａｎとを比較し、燃料フィードバック補正値Ｆｆｂがリーン判定値Ｊ−ｌｅａｎを超えているか否かを判定する。

ここで、燃料フィードバック補正値Ｆｆｂは、空燃比が目標空燃比となるように気体燃料の燃料噴射量を補正するための値である。

また、リーン判定値Ｊ−ｌｅａｎは、燃料フィードバック補正値Ｆｆｂの増量側への限界値である。このリーン判定値Ｊ−ｌｅａｎは、本発明における所定値である。

ステップＳ３で燃料フィードバック補正値Ｆｆｂがリーン判定値Ｊ−ｌｅａｎを超えていると判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ４で、エンジン２に供給する燃料をＣＮＧ等の気体燃料からガソリン等の液体燃料に切換える。言い換えると、ステップＳ４で、ＥＣＵ３は、気体燃料の燃料噴射を中止するよう気体燃料インジェクタ２２、２３を制御するとともに、液体燃料を噴射するよう液体燃料インジェクタ２１を制御する。

一方、ステップＳ１の判定がＮＯの場合、およびステップＳ２の判定がＮＯの場合、および、ステップＳ３の判定がＮＯの場合、ＥＣＵ３は、図５のフローチャートの１回のルーチンを終了する。

ステップＳ４の後、ＥＣＵ３は、ステップＳ５で、緊急燃料切換フラグ（図中、Ｆｌａｇと記す）を１にセットする。この緊急燃料切換フラグは、気体燃料から液体燃料への切換えが緊急的な措置として実施されたことを表すものであり、肯定のときに１に、否定のときに０にセットされる。

ステップＳ５の後、ＥＣＵ３は、ステップＳ６で、ＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂを０にセットする。ＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂは、エンジン２の燃料が気体燃料から液体燃料に切換えられた後、図６に示す気体燃料切換動作において用いられる。

ステップＳ６の後、ＥＣＵ３は、図５のフローチャートの１回のルーチンを終了する。

ここで、図２に示すように気体燃料の低流量時は、気体燃料インジェクタ２２、２３の駆動時間（図２中のインジェクタパルスの長さ）は、１回の吸気行程の時間より十分に短い。一方、図３に示すように気体燃料の高流量時は、気体燃料インジェクタ２２、２３の駆動時間（図３中のインジェクタパルスの長さ）は、１回の吸気行程の時間に近い値に増加している。

このため、気体燃料の流量が図３の状態から更に増加した場合、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔより長くなってしまう。ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔより大きくなった場合、吸気行程の間に気体燃料インジェクタ２２、２３が気体燃料の噴射を完了することができなくなるため、エンジン２が適切に駆動することができなくなるおそれがある。

また、燃料フィードバック補正値Ｆｆｂがリーン判定値Ｊ−ｌｅａｎを超えると、燃料フィードバック制御によって燃料増量補正を行っているのにも拘らず、空燃比が依然としてリーン（希薄）になっている。このため、空燃比を目標空燃比である理論空燃比となるように制御できず、三元触媒による排気ガスの浄化が行えない状態にある。また、排気温度が上昇するため、触媒装置３１の温度が適正温度よりも高くなってしまう。

そこで、図５の液体燃料切換動作では、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔより長くなった場合、かつ、燃料フィードバック補正値Ｆｆｂがリーン判定値Ｊ−ｌｅａｎを超えた場合は、燃料を液体燃料に切換えてエンジン２を運転するようになっている。燃料を液体燃料に切換えることで、エンジン２を適切に駆動でき、排気ガスの浄化性能を確保するとともに触媒装置３１が適正温度より昇温するのを防止できる。

なお、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔより長くなったこと、または、燃料フィードバック補正値Ｆｆｂがリーン判定値Ｊ−ｌｅａｎを超えたこと、の一方を条件として燃料を液体燃料に切換えるようにしてもよい。

図６に示す気体燃料切換動作において、まず、ＥＣＵ３は、ステップＳ１１で、緊急燃料切換フラグが１であるか否かを判定する。

ステップＳ１１で緊急燃料切換フラグが１であると判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ１２で、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔ以下であるか否かを判定する。

このように、ＥＣＵ３は、気体燃料への切換えが可能な運転領域であるかを判定するために、液体燃料によりエンジン２を運転している間もガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇを算出し、ガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇと行程時間Ｔｓｔとを比較している。

ステップＳ１２でガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔ以下であると判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ１３で、ＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂが所定のディレイ時間Ｔｄｌｙ以上であるか否かを判定する。このＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂの初期値は、図５のステップＳ６で設定された０である。

ステップＳ１３でＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂがディレイ時間Ｔｄｌｙ以上であると判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ１４で、エンジン２に供給する燃料を液体燃料から気体燃料に切換える。
すなわち、ステップＳ１４で、ＥＣＵ３は、液体燃料の噴射を中止するよう液体燃料インジェクタ２１を制御するとともに、気体燃料を噴射するよう気体燃料インジェクタ２２、２３を制御する。

このように、ＥＣＵ３は、気体燃料へ切換え可能な状態が一定時間（ディレイ時間Ｔｄｌｙ）以上継続した場合に、気体燃料への切換えを行うようにしている。これにより、気体燃料と液体燃料との間で頻繁に切換えが行われてドライバビリディ等が悪化することを防止できる。

ステップＳ１４の後、ＥＣＵ３は、ステップＳ１５で、緊急燃料切換フラグを０にセットし、その後、図６のフローチャートの１回のルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１２でガスインジェクタ駆動時間ＩＰＷｇが行程時間Ｔｓｔより長いと判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ１６で、ＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂを０に維持し、図６のフローチャートの１回のルーチンを終了する。

また、ステップＳ１３でＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂがディレイ時間Ｔｄｌｙ未満であると判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ１７で、ＣＮＧ切換可能安定時間Ｔｓｔｂに１を加算し、図６のフローチャートの１回のルーチンを終了する。

以上のように、本実施形態の燃料噴射装置は、気体燃料インジェクタ２２で噴射された燃料を、エンジン２に形成された気筒＃１、＃２、＃３、＃４のうちクランク角度で３６０°離れた２つの気筒＃１、＃４に供給するよう、気体燃料インジェクタ２２の下流側で分岐してこの２つの気筒＃１、＃４に連通する燃料供給管５２を備える。また、燃料噴射装置は、気体燃料インジェクタ２３で噴射された燃料を、エンジン２に形成された気筒＃１、＃２、＃３、＃４のうちクランク角度で３６０°離れた２つの気筒＃２、＃３に供給するよう、気体燃料インジェクタ２３の下流側で分岐してこの２つの気筒＃２、＃３に連通する燃料供給管５３を備える。

そして、噴射制御部６０は、２つの気筒＃１、＃４の各吸気行程で気体燃料を噴射するように気体燃料インジェクタ２２を制御する。また、噴射制御部６０は、２つの気筒＃２、＃３の各吸気行程で気体燃料を噴射するように気体燃料インジェクタ２３を制御する。

この構成により、クランク角度で３６０°離れた２つの気筒＃１、＃４に対して１つの気体燃料インジェクタ２２から燃料が供給される。また、クランク角度で３６０°離れた２つの気筒＃２、＃３に対して１つの気体燃料インジェクタ２３から燃料が供給される。このため、気体燃料インジェクタ２２、２３の数を削減できる。

また、気筒＃１、＃２、＃３、＃４の各吸気行程で気体燃料を噴射することにより、燃料供給管５２、５３に発生する負圧により燃料が気筒に供給されるので、燃料が燃料供給管５２、５３に滞留したり、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に対する燃料供給量の配分が不均一になることが防止される。したがって、エンジン２の排ガス性能や動力性能が悪化するのを防止できる。

この結果、排ガス性能および動力性能を悪化させることなく、気体燃料インジェクタの数を削減できる。

また、本実施形態の燃料噴射装置は、液体燃料を噴射する液体燃料インジェクタ２１を備えている。そして、噴射制御部６０は、気体燃料の噴射時間が吸気行程の時間より長くなった場合に、気体燃料の燃料噴射を中止するよう気体燃料インジェクタ２２、２３を制御するとともに、液体燃料を噴射するよう液体燃料インジェクタ２１を制御する。

この構成により、気体燃料の噴射時間が吸気行程の時間より長くなった場合は、気体燃料の噴射量が不足してエンジン２が適切に駆動できなくなるおそれがあるが、噴射する燃料が気体燃料から液体燃料に切換えられることで、エンジン２を適切に駆動することができる。

また、本実施形態の燃料噴射装置は、空気と気体燃料との空燃比が所定の目標空燃比となるように、エンジン２の運転状態に基づく燃料フィードバック補正値により気体燃料の燃料噴射量を補正する空燃比制御部６１を備えている。

そして、噴射制御部６０は、燃料フィードバック補正値が所定値を超えた場合に、気体燃料の燃料噴射を中止するよう気体燃料インジェクタ２２、２３を制御するとともに、液体燃料を噴射するよう液体燃料インジェクタ２１を制御する。

この構成により、空燃比を目標空燃比とするための燃料フィードバック補正値が所定値を超えた場合、燃料の希薄燃焼によってエンジン２が適切に駆動できなくなったり触媒装置３１が適正温度より昇温するおそれがあるが、噴射する燃料が気体燃料から液体燃料に切換えられることで、エンジン２を適切に駆動でき、触媒装置３１が適正温度より昇温するのを防止できる。

また、本実施形態の燃料噴射装置において、噴射制御部６０は、エンジン回転数が上昇するに連れて、気体燃料の噴射時期を早める。

この構成により、エンジン回転数が上昇した場合でも、気筒＃１、＃２、＃３、＃４への気体燃料の到達遅れが防止され、エンジン２が吸気行程にある間に気体燃料を気筒＃１、＃２、＃３、＃４に供給することができるため、エンジン２を適切に駆動できる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の各請求項に含まれることが意図されている。

例えば、前述の実施形態では、エンジン２の各行程は、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃２の順に行われるが、エンジン２の各行程を、気筒＃１、気筒＃２、気筒＃４、気筒＃３の順に行うように変更してもよい。この場合であって、気筒＃１と気筒＃４はクランク角度で３６０°離れており、気筒＃２と気筒＃３はクランク角度で３６０°離れている。

１ 車両
２ エンジン
２１ 液体燃料インジェクタ
２２、２３ 気体燃料インジェクタ
５２、５３ 燃料供給管
６０ 噴射制御部
６１ 空燃比制御部
＃１、＃２、＃３、＃４ 気筒

Claims (4)

1. 気体燃料を噴射する気体燃料インジェクタを備える燃料噴射装置であって、
   前記気体燃料インジェクタで噴射された燃料を、エンジンに形成された気筒のうちクランク角度で３６０°離れた２つの気筒に供給するよう、前記気体燃料インジェクタの下流側で分岐して前記２つの気筒に接続された燃料供給管と、
   前記２つの気筒の各吸気行程で前記気体燃料を噴射するように前記気体燃料インジェクタを制御する噴射制御部と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 液体燃料を噴射する液体燃料インジェクタを備え、
   前記噴射制御部は、前記気体燃料の噴射時間が吸気行程の時間より長くなった場合に、前記気体燃料の燃料噴射を中止するよう前記気体燃料インジェクタを制御するとともに、前記液体燃料を噴射するよう前記液体燃料インジェクタを制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 空気と前記気体燃料との空燃比が所定の目標空燃比となるように、前記エンジンの運転状態に基づく燃料フィードバック補正値により前記気体燃料の燃料噴射量を補正する空燃比制御部を備え、
   前記噴射制御部は、前記燃料フィードバック補正値が所定値を超えた場合に、前記気体燃料の燃料噴射を中止するよう前記気体燃料インジェクタを制御するとともに、前記液体燃料を噴射するよう前記液体燃料インジェクタを制御することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記噴射制御部は、エンジン回転数が上昇するに連れて、前記気体燃料の噴射時期を早めることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の燃料噴射装置。