WO2014091723A1 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

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WO2014091723A1
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優一 竹村
溝渕　剛史
和田　実
和賢 野々山
福田　圭佑
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection control device for an in-vehicle internal combustion engine including a fuel supply system capable of supplying gas fuel and liquid fuel, respectively.
  • An internal combustion engine that is driven by burning a gas fuel such as compressed natural gas (CNG) is known.
  • a fuel supply system that supplies gas fuel to a fuel injection valve is provided in the middle of a fuel tank that connects the gas tank and the fuel injection means, and a gas tank that stores the gas fuel in a high pressure state.
  • a pressure regulating valve that depressurizes and adjusts the pressure of the supplied gas fuel, and a shutoff valve that is provided upstream of the pressure regulating valve (on the gas tank side) and blocks the flow of the gas fuel to the pressure regulating valve. It is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 when there is an engine stop request during engine operation with liquid fuel, and the engine is stopped in response to the stop request, when the remaining amount of liquid fuel is less than a predetermined value, the liquid fuel is changed to gas fuel. It is disclosed that the engine is stopped after switching to perform pressure relief control.
  • the injection by the gas injection valve is not performed, so the gas supplied to the gas injection valve, for example, due to the temperature rise in the fuel pipe, etc.
  • the fuel pressure may be higher than the set pressure. Further, when such high pressure of the gas fuel occurs, it may be difficult to open the gas injection valve. Therefore, when switching from the liquid fuel injection to the gas fuel injection, a situation may occur in which the gas fuel cannot be injected or the fuel injection amount is insufficient. Further, when the use of the gas fuel is permitted even though the gas fuel cannot be injected by the gas injection valve, the operation of the internal combustion engine may not be maintained.
  • the present disclosure relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine that can appropriately switch the fuel to be used in a fuel injection system for an internal combustion engine that switches between gas fuel and liquid fuel. That is, inappropriate use of gas fuel by the first injection means is avoided.
  • the fuel injection control device is provided in a first injection unit that injects gas fuel, a second injection unit that injects liquid fuel, and a fuel passage that supplies the gas fuel, and is supplied to the first injection unit
  • the fuel injection control device switches between gas fuel injection by the first injection means and liquid fuel injection by the second injection means.
  • the liquid fuel When the liquid fuel is in a predetermined operation state, the liquid fuel is continuously injected by the second injection means and the shut-off control valve is closed, and a predetermined amount of the gas fuel is supplied by the first injection means.
  • An injection command means for outputting an injection command for performing injection, and an injection determination means for determining whether or not the first fuel injection can be performed after the injection command is outputted by the injection command means. And comprising.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an engine fuel injection system.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the first injection valve.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a regulator.
  • FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a supply gas pressure to the first injection valve and a fuel use region.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of fuel switching processing in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of operation check processing according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a time chart showing a specific mode of fuel switching control according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of operation check processing according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a time chart showing a specific mode of fuel switching control according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a time chart showing a specific mode of fuel switching control according to another embodiment.
  • FIG. 1 A first embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the present embodiment is applied to a so-called bi-fuel type on-vehicle multi-cylinder engine (multi-cylinder internal combustion engine) that uses compressed natural gas (CNG) that is gas fuel and gasoline that is liquid fuel as combustion fuel. It is a fuel injection system. An overall schematic diagram of this system is shown in FIG.
  • the intake system 11 is an inline three-cylinder spark ignition engine, and an intake system 11 and an exhaust system 12 are connected to an intake port and an exhaust port, respectively.
  • the intake system 11 has an intake manifold 13 and an intake pipe 14.
  • the intake manifold 13 has a plurality of (for the number of cylinders of the engine 10) branch pipe portions 13a connected to the intake port of the engine 10, and a collective portion 13b connected to the intake pipe 14 on the upstream side. ing.
  • the intake pipe 14 is provided with a throttle valve 15 as air amount adjusting means.
  • the throttle valve 15 is configured as an electronically controlled throttle valve whose opening degree is adjusted by a throttle actuator 15a such as a DC motor.
  • the opening degree of the throttle valve 15 (throttle opening degree) is detected by a throttle opening degree sensor 15b incorporated in the throttle actuator 15a.
  • the exhaust system 12 has an exhaust manifold 16 and an exhaust pipe 17.
  • the exhaust manifold 16 has a plurality of (for the number of cylinders of the engine 10) branch pipe portions 16a connected to the exhaust port of the engine 10 and a collecting portion 16b connected to the exhaust pipe 17 on the downstream side. ing.
  • the exhaust pipe 17 is provided with an exhaust sensor 18 for detecting exhaust components and a catalyst 19 for purifying exhaust.
  • an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio from the oxygen concentration in the exhaust gas is provided.
  • a spark plug 20 is provided in each cylinder of the engine 10.
  • a high voltage is applied to the ignition plug 20 at a desired ignition timing through an ignition device 20a including an ignition coil. By applying this high voltage, a spark discharge is generated between the opposing electrodes of each spark plug 20, and the fuel introduced into the cylinder (combustion chamber) is ignited and used for combustion.
  • the present system is a fuel injection means for injecting and supplying fuel to the engine 10, a first injection valve 21 for injecting gas fuel (CNG fuel), and a second injection valve 22 for injecting liquid fuel (gasoline). And have.
  • Each of these injection valves 21 and 22 injects fuel into the branch pipe portion 13a of the intake manifold 13 in the intake system 11, and gas fuel is supplied to the intake port of each cylinder by the injection of the first injection valve 21.
  • the liquid fuel is supplied to the intake port of each cylinder by the injection of the second injection valve 22.
  • Each of the injection valves 21 and 22 is an open / close type control valve in which the valve body is lifted from the closed position to the open position by electrically driving the electromagnetic drive unit. Each valve is driven to open by a valve opening drive signal. These injection valves 21 and 22 are opened by energization and closed by energization interruption. An amount of fuel (gas fuel, liquid fuel) corresponding to the energization time is injected from each of the injection valves 21 and 22.
  • the injection pipe 23 is connected to the tip of the first injection valve 21, and the gas fuel injected from the first injection valve 21 is branched through the injection pipe 23. 13a is injected.
  • the configuration of the first injection valve 21 for gas injection will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows a non-injection state, and FIG. 2B shows an injection state.
  • the first injection valve 21 has a self-sealing structure in which the closing sealing performance is enhanced by the pressure of the gas fuel supplied to itself.
  • the first injection valve 21 has a cylindrical body 31.
  • a valve body 32 is slidably accommodated in the body 31, and the valve body 32 is biased in the valve closing direction by a spring 33 in the body 31.
  • the nozzle hole 34 provided at the tip of the injection valve is closed by the tip of the valve body 32.
  • a first fuel chamber 35 is provided on the rear end side (upstream side) of the valve body 32
  • a second fuel chamber 36 is provided on the front end side (downstream side) of the valve body 32. It has been.
  • the valve body 32 is provided with a small-diameter portion 32a on the tip side of the sliding portion, and a second fuel chamber 36 is provided around the small-diameter portion 32a.
  • the first fuel chamber 35 and the second fuel chamber 36 are in communication with each other via a fuel passage 37 provided in the valve body 32.
  • the inlet side of the fuel passage 37 communicates with the first fuel chamber 35, and the outlet side thereof It leads to the second fuel chamber 36.
  • the valve body 32 is displaced to the valve opening position in response to energization to the electromagnetic drive unit 38 composed of a solenoid or the like.
  • gas fuel is supplied from a regulator 43 described later to the first fuel chamber 35, and the gas fuel is also introduced into the second fuel chamber 36 through the fuel passage 37.
  • the valve element 32 is displaced to the valve opening position against the urging force of the spring 33 as the electromagnetic drive unit 38 is energized, the nozzle hole 34 is opened, and the gas fuel is discharged. Be injected.
  • the valve body 32 is provided with a small-diameter portion 32 a on the distal end side thereof, so that the pressure receiving area on the first fuel chamber 35 side and the pressure receiving side on the second fuel chamber 36 side in the valve-closed state.
  • the area is “pressure receiving area on the first fuel chamber 35 side> pressure receiving area on the second fuel chamber 36 side” (see FIG. 2A). Therefore, in the valve closing state shown in FIG. 2A, the pressure of the gas fuel supplied from the regulator 43 side (corresponding to the injection pressure) is in the direction in which the valve body 32 is closed (valve closing direction). It comes to act more greatly.
  • the injection pressure also acts on the end face (the lower end face in the figure) of the small-diameter portion 32a, so that the fuel pressure in the valve closing direction acting on the valve body 32 and the valve opening direction are also applied.
  • the fuel pressure is almost the same.
  • the configuration of the gas fuel supply unit 40 that supplies the gas fuel to the first injection valve 21 and the liquid fuel supply unit 70 that supplies the liquid fuel to the second injection valve 22. Will be described.
  • a gas tank 42 is connected to the first injection valve 21 via a gas pipe 41, and the pressure of the gas fuel supplied to the first injection valve 21 is in the middle of the gas pipe 41.
  • a regulator 43 having a pressure adjusting function for adjusting the pressure under pressure.
  • the regulator 43 (the pressure adjusting valve 60) is configured such that a gas fuel in a high pressure state (for example, a maximum of 20 MPa) stored in the gas tank 42 is a predetermined set pressure Preg (for example, 0.2 to 0.2) that is the injection pressure of the first injection valve 21.
  • the pressure is adjusted to a constant pressure within the range of 1.0 MPa, in this embodiment, 0.3 ⁇ ⁇ [MPa].
  • the gas fuel after the decompression adjustment is supplied to the first injection valve 21 through the gas pipe 41.
  • the upstream side of the regulator 43 is a high-pressure pipe portion 41a that forms a high-pressure side passage
  • the downstream side is a low-pressure pipe portion 41b that forms a low-pressure side passage.
  • the gas fuel passage formed by the gas pipe 41 and the like further includes a tank main stop valve 44 (tank outlet valve) disposed in the vicinity of the fuel outlet of the gas tank 42 and a downstream side of the tank main stop valve 44.
  • a shutoff valve 45 disposed near the fuel inlet of the regulator 43 is provided, and the flow of gas fuel in the gas pipe 41 is allowed and shut off by these valves 44 and 45.
  • Both the tank main stop valve 44 and the shut-off valve 45 are electromagnetic on-off valves, and are normally closed so that the flow of gas fuel is cut off when not energized and the flow of gas fuel is allowed when energized.
  • the tank main stop valve 44 and the shutoff valve 45 correspond to the “shutoff control valve” of the present invention.
  • a pressure sensor 46 for detecting the fuel pressure and a temperature sensor 47 for detecting the fuel temperature are provided in the high pressure piping portion 41a, and a pressure sensor 48 for detecting the fuel pressure in the low pressure piping portion 41b.
  • a temperature sensor 49 for detecting the fuel temperature is provided.
  • the shut-off valve 45 and the pressure sensor 46 can be provided integrally with the regulator 43. In this embodiment, a configuration in which the shut-off valve 45 and the pressure sensor 46 are provided integrally with the regulator 43 is adopted. .
  • the regulator 43 constitutes a mechanical pressure adjusting device that adjusts the fuel pressure in the low-pressure pipe portion 41b with respect to the set pressure Preg (in this embodiment, 0.3 MPa or the vicinity thereof).
  • the regulator 43 has a high-pressure passage 51 connected to the high-pressure piping portion 41a (that is, the gas tank 42 side) and a low-pressure passage 52 connected to the low-pressure piping portion 41b (that is, the first injection valve 21 side).
  • a shut-off valve 45 and a pressure sensor 46 are provided in the high-pressure passage 51.
  • the pressure sensor 46 detects the pressure of the gas fuel upstream of the shutoff valve 45.
  • Reference numeral 53 is a filter for removing foreign matter.
  • the configuration of the shut-off valve 45 is substantially the same as the configuration of the first injection valve 21 and has a self-sealing structure.
  • the shut-off valve 45 has a valve body 55 biased in the valve closing direction by a spring 54, and the valve body 55 is closed against the biasing force of the spring 54 by energizing the electromagnetic drive unit 56.
  • the valve is displaced from the position to the valve opening position.
  • a first fuel chamber 57 is provided on the rear end side (upstream side) of the valve body 55, and a second fuel chamber 58 is provided on the distal end side (downstream side where the small diameter portion is provided) of the valve body 55. Yes. Both the fuel chambers 57 and 58 are communicated with each other through a fuel passage 59 provided in the valve body 55.
  • high-pressure gas fuel is supplied to both the fuel chambers 57 and 58 from the gas tank 42, and in the closed state of the shutoff valve 45, a closing force is applied to the valve body 55 by the fuel pressure on the gas tank 42 side.
  • the valve element 55 is displaced to the valve open position against the biasing force of the spring 54 with the energization of the electromagnetic drive unit 56 (as shown), high-pressure gas fuel flows downstream.
  • a pressure regulating valve 60 is provided on the downstream side of the shutoff valve 45.
  • a valve body chamber 61 is provided in the high pressure passage 51, and a valve body 62 is accommodated in the valve body chamber 61.
  • the valve body 62 is an opening / closing member that opens and closes the valve seat portion 63 that is an inlet portion of the low pressure passage 52. If the valve body 62 is in the open position, the valve seat portion 63 is opened and the high pressure passage 51, the low pressure passage 52, Is communicated. If the valve body 62 is in the closed position, the valve seat 63 is closed and the communication between the high pressure passage 51 and the low pressure passage 52 is blocked.
  • the valve body 62 is opened and closed according to the fuel pressure (corresponding to the injection pressure) in the low-pressure passage 52 and the force in the valve opening direction generated by the valve body operating portion 65.
  • the valve element actuating portion 65 is a space that is open to the atmosphere, and has an air opening portion 67 in which an adjustment spring 66 is provided, and a diaphragm as a partition member that partitions the air release portion 67 and the low-pressure passage 52. 68.
  • the diaphragm 68 is provided integrally with the valve body 62. Fuel pressure in the low pressure passage 52 acts on the diaphragm 68 as a force in the valve closing direction, and an urging force of the adjustment spring 66 and atmospheric pressure act as a force in the valve opening direction.
  • the valve body 62 is held in the valve closing position.
  • the valve element 62 opens with the displacement of the diaphragm 68.
  • the opening position (valve lift amount) of the valve body 62 is determined according to the difference between the force in the valve closing direction and the force in the valve opening direction, and the opening area of the valve seat 63 is changed according to the opening position. Is done. Further, the amount of fuel flowing from the high pressure passage 51 into the low pressure passage 52 is adjusted by changing the opening area.
  • a relief valve 69 that vents gas when the fuel pressure in the low pressure passage 52 becomes abnormally high is provided in the branch portion 52a branched from the low pressure passage 52.
  • the relief valve 69 is mechanically driven, and opens when the fuel pressure in the low pressure passage 52 becomes higher than a predetermined relief pressure Pref.
  • the pressure adjusting means is constituted by the pressure adjusting valve 60 made up of components such as the valve body 62 and the valve body operating portion 65.
  • the shut-off valve 45, the pressure sensor 46, and the pressure adjustment valve 60 are integrally provided.
  • the shut-off valve 45 and the pressure sensor 46 are provided in the high-pressure piping portion 41 a separately from the regulator 43. It is also possible.
  • a fuel tank 72 is connected to the second injection valve 22 via a fuel pipe 71.
  • the fuel pipe 71 is provided with a fuel pump 73 that feeds the liquid fuel in the fuel tank 72 to the second injection valve 22.
  • the control unit 80 includes a CPU 81, a ROM 82, a RAM 83, a backup RAM 84, an interface 85, and a bidirectional bus 86.
  • the CPU 81, ROM 82, RAM 83, backup RAM 84, and interface 85 are connected to each other by a bidirectional bus 86.
  • the CPU 81 executes a routine (program) for controlling the operation of each unit in the system.
  • the ROM 82 stores in advance various data such as a routine executed by the CPU 81, maps (including tables, relational expressions, etc. in addition to maps) and parameters referred to when the routine is executed.
  • the RAM 83 temporarily stores data as necessary when the CPU 81 executes a routine.
  • the backup RAM 84 appropriately stores data under the control of the CPU 81 in a state where the power is turned on, and retains the stored data even after the power is shut off.
  • the interface 85 includes sensors (crank angle sensor, air flow meter, cooling water temperature sensor, vehicle speed sensor, accelerator sensor, etc.) including the throttle opening sensor 15b, the exhaust sensor 18, the pressure sensors 46, 48, and the temperature sensors 47, 49 described above. Are electrically connected to each other, and the outputs (detection signals) from these sensors are transmitted to the CPU 81.
  • the interface 85 is electrically connected to driving units such as the throttle actuator 15a, the ignition device 20a, the injection valves 21 and 22, the tank main stop valve 44, the shutoff valve 45, and the like, and drives these driving units. Therefore, the drive signal sent from the CPU 81 is output toward the drive unit. That is, the control unit 80 acquires the operating state of the engine 10 based on the output signals of the above-described sensors, and performs the above-described driving unit control based on this operating state.
  • the intake air amount of the engine 10 is calculated based on the accelerator operation amount detected by the accelerator sensor, the engine rotation speed detected by the crank angle sensor, and the like, and the throttle actuator 15a of the throttle actuator 15a is calculated based on the calculated value. Control the drive. Further, the fuel injection amount (fuel injection time) is calculated based on the engine speed and the intake air amount detected by the air flow meter, and the driving of the injection valves 21 and 22 is controlled based on the calculated value. Further, the optimal ignition timing is calculated based on the engine rotational speed, the intake air amount, and the like, and the drive of the ignition device 20a is controlled so that ignition is performed at the optimal ignition timing.
  • a control signal is input from the control unit 80 to the ignition device 20a, the tank main stop valve 44, and the shutoff valve 45.
  • the ignition device 20a outputs a high voltage in response to a control signal from the control unit 80, and generates an ignition spark in the ignition plug.
  • the tank main stop valve 44 and the shutoff valve 45 are independently switched from the closed state to the open state in accordance with a control signal from the control unit 80.
  • the control unit 80 selectively switches the fuel to be used according to the remaining amount of fuel in the tank, an input signal from a fuel selection switch (not shown), or the like. Specifically, when the remaining amount of gas fuel in the gas tank 42 falls below a predetermined value or when the use of liquid fuel is selected by the fuel selection switch, the liquid fuel is used preferentially, and the fuel tank When the remaining amount of liquid fuel in 72 falls below a predetermined value or when the use of gas fuel is selected by the fuel selection switch, the gas fuel is preferentially used. Further, the control unit 80 switches the fuel used according to the engine operating state. Specifically, when the engine 10 is started, liquid fuel is basically used, and after the start of the engine 10 is completed, the liquid fuel is switched to the gas fuel. The control unit 80 switches the fuel to be used according to the supply gas pressure to the first injection valve 21 and the engine load.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the supply gas pressure (injection pressure) to the first injection valve 21 and the use area of each fuel.
  • the horizontal axis of FIG. 4 shows the supply gas pressure to the first injection valve 21, and the vertical axis shows the magnitude of the engine load.
  • a large engine load corresponds to an increase in the required fuel amount per combustion.
  • the set pressure Preg indicated by the broken line L1 is a pressure value adjusted by the pressure adjusting valve 60 to reduce the pressure.
  • a boundary value T1 for determining whether to use gas fuel or liquid fuel is set on the higher pressure side than the set pressure Preg.
  • the boundary value T1 is determined in consideration of the minimum amount of fuel that can be injected by the first injection valve 21. Specifically, in the region where the supply gas pressure to the first injection valve 21 is equal to or higher than the boundary value T1, the minimum amount of fuel that can be injected from the first injection valve 21 increases due to the increase in gas density. It means that the actual fuel injection amount becomes excessive than the required injection amount when the gas fuel is injected by the one injection valve 21.
  • the boundary value T1 is determined in accordance with the engine load. As indicated by the solid line L2, the boundary value T1 is within the range of the supply gas pressure in which the operation of the first injection valve 21 is allowed (a region on the lower pressure side than the operating limit pressure Plim). In this case, the higher the load side, the higher the pressure side.
  • a boundary value T2 for determining whether to use gas fuel or liquid fuel is set on the lower pressure side than the set pressure Preg.
  • the boundary value T2 is indicated by a solid line L3, and the boundary value T2 is determined to shift to the low pressure side as the load decreases.
  • a region where “supply gas pressure> boundary value T2” is a gas fuel use region, and a region where “supply gas pressure ⁇ boundary value T2” is a liquid fuel use region.
  • the boundary values T1 and T2 that define the use area of the gas fuel and liquid fuel are parameters other than the supply gas pressure, specifically, for example, battery voltage, engine cooling water temperature, intake air temperature, regulator upstream pressure, gas fuel temperature, etc. It is good also as a structure made variable according to at least any one of these.
  • the pressure regulating valve 60 it is difficult to completely block the communication between the high pressure passage 51 and the low pressure passage 52 even when the valve body 62 is shifted to the closed position. Therefore, even if the shutoff valve 45 is closed, it is sufficiently conceivable that high-pressure gas fuel remaining between the shutoff valve 45 and the pressure regulating valve 60 leaks from the high pressure passage 51 to the low pressure passage 52. .
  • the injection of gas fuel by the first injection valve 21 is stopped, and is affected by, for example, temperature rise in the fuel pipe.
  • the supply gas pressure to the first injection valve 21 may be higher than the set pressure Preg. Further, when such high pressure of the gas fuel occurs, it may be difficult to open the first injection valve 21.
  • the reason why it is difficult to open the first injection valve 21 by increasing the supply gas pressure is as follows. That is, in the closed state, the first injection valve 21 is given a force in the closing direction by the pressure of the gas fuel from the low pressure passage portion (the low pressure pipe portion 41b, the low pressure passage 52), and the force of the gas fuel is applied by the force in the closing direction. This is to block distribution. Therefore, when the first injection valve 21 is opened, it is necessary to generate a driving force that overcomes the fuel pressure. On the other hand, if the gas fuel in the low-pressure passage is excessively boosted from the set pressure, a force in the closing direction acts on the first injection valve 21 and outputs a valve opening drive signal to the first injection valve 21.
  • the first injection valve 21 may not open or the valve opening amount may be small. Also, in such a situation, when a request for switching from an operation state using liquid fuel to an operation state using gas fuel occurs, if the fuel is switched in accordance with the switch request, the engine 10 is operated. There is a risk that the controllability of the engine 10 may be deteriorated because an amount of fuel necessary for maintenance cannot be supplied.
  • an operation check (operation check process) is performed to determine whether or not the gas fuel can be injected by the first injection valve 21.
  • the control unit 80 continues the injection of the liquid fuel by the second injection valve 22 and closes the shutoff control valve in the engine operation state using the liquid fuel.
  • An injection command for injecting gas fuel by the injection valve 21 is output. Further, after the injection command is output, it is determined whether or not the gas fuel can be injected by the first injection valve 21.
  • such an operation check process of the first injection valve 21 is performed when a request for switching from the operation state to the operation state using the gas fuel occurs in the engine operation state using the liquid fuel.
  • a request for switching from the operation state to the operation state using the gas fuel occurs in the engine operation state using the liquid fuel.
  • the first injection valve is maintained by continuing the operation state using the liquid fuel without changing to the operation state using the gas fuel even if the fuel switching request is generated. Switching to gas fuel is avoided at the time of 21 malfunction.
  • step S101 it is determined whether or not the engine is operating using liquid fuel.
  • the process proceeds to step S103, and whether or not a request for switching from the operation state using liquid fuel to the operation state using gas fuel has occurred. Determine whether. If this switching request has not occurred, this processing is terminated as it is, and if a switching request has occurred, the process proceeds to step S104.
  • step S104 it is determined whether or not the supply gas pressure (injection pressure) to the first injection valve 21 detected by the pressure sensor 48 is equal to or higher than a determination value K1 (pressure determination means).
  • the determination value K1 is determined to be higher than the set pressure Preg and lower than the relief pressure Pref.
  • the determination value K1 is particularly the minimum value of the boundary value T1 that determines the fuel used. (See FIG. 4). By setting the determination value K1 to such a value, in this step, when switching to the injection of gas fuel by the first injection valve 21, the actual fuel injection amount becomes more than the required injection amount. It is determined whether or not an area exists.
  • the determination value K1 may be varied based on at least one of the parameters of battery voltage, engine coolant temperature, intake air temperature, regulator upstream pressure, and gas fuel temperature.
  • step S105 determines whether or not the engine load is in a predetermined high load state (load determination means). Here, it is determined whether or not the intake air amount of the engine 10 is equal to or greater than a predetermined value.
  • intake air amount ⁇ predetermined value the engine is under low load, and this process is terminated.
  • the routine proceeds to step S106, and the subroutine of FIG.
  • the operation confirmation process of the first injection valve 21 will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is executed by the CPU 81 of the control unit 80.
  • step S201 preprocessing for outputting a fuel injection command for operation confirmation is performed. Specifically, it instructs prohibition of air-fuel ratio learning, prohibition of update processing of ignition retard learning value by knocking, prohibition of misfire determination, and the like.
  • the ignition retard learning learning update process by knocking is prohibited. Also, misfire determination is prohibited during operation confirmation of the first injection valve 21 in order to avoid misjudgment associated with carrying out under the situation where two types of fuel are used together.
  • step S202 liquid fuel reduction correction is performed. Specifically, from the fuel injection amount of the liquid fuel by the second injection valve 22 set before the request for switching from the operation state using liquid fuel to the operation state using gas fuel occurs, the first injection valve 21 The amount corresponding to the fuel amount required for operation check (confirmation fuel amount) is corrected to decrease.
  • the fuel amount for confirmation is a minimum fuel amount necessary for determining whether or not the gas fuel is normally injected by the first injection valve 21, and is a constant value in this embodiment. At this time, the amount of gas fuel and the liquid fuel are corrected for reduction in consideration of the difference in energy density.
  • the amount of fuel obtained by subtracting 1 / n (for example, 1/3) of the amount of fuel for confirmation from the amount of fuel injected in the engine operating state before the switching request is used for the second injection during the operation confirmation.
  • the amount of fuel injected from the valve 22 is set.
  • the intake air amount the intake air amount in the engine operating state before the fuel switching request is generated is maintained as it is.
  • step S203 an injection command for confirming the operation of the first injection valve 21 is output. Specifically, the valve opening drive signal is turned on for the injection time corresponding to the amount of fuel for confirmation, and an opening command for opening the first injection valve 21 is output (injection command means).
  • injection determination means it is determined whether or not the fuel injection by the first injection valve 21 is feasible (injection determination means). Specifically, in step S204, it is detected whether the air-fuel ratio detected by the exhaust sensor 18 is within a predetermined range within the required determination time (for example, between 1 and 2 seconds).
  • step S205 based on the detection value of the pressure sensor 48, it is determined whether or not the injection pressure has decreased to the determination value K2 or less within the required determination time (for example, within 1 to 2 seconds).
  • the air-fuel ratio is substantially the same as before the request for switching from the liquid fuel to the gas fuel occurs (for example, Theoretical air / fuel ratio).
  • the injection pressure is reduced when the gas fuel is injected by the first injection valve 21 with the shutoff valve 45 closed.
  • the determination value K2 is a value determined on the set pressure Preg or a lower pressure side.
  • step S206 it is determined that the gas fuel can be injected from the first injection valve 21. This process is terminated. On the other hand, if any of the air-fuel ratio is within the predetermined range and the injection pressure has decreased to the determination value K2, gas fuel can be injected from the first injection valve 21. This process ends without making a determination to that effect.
  • step S107 it is determined that the gas fuel can be injected from the first injection valve 21 by the operation confirmation process in step S106. Determine whether it has been done. If it is determined that injection is possible, the process proceeds to step S108, an opening command for opening the shutoff valve 45 is output, and an opening command for opening the tank main stop valve 44 is output in step S109. Further, in step S110, the liquid fuel injection by the second injection valve 22 is switched to the gas fuel injection by the first injection valve 21, and this process is terminated.
  • step S111 if it is not determined that the gas fuel can be injected from the first injection valve 21, the process proceeds to step S111, and an injection command for confirming the operation is issued in response to the current fuel switching request. It is determined whether or not a predetermined number of times (for example, three times) has been output. If the injection command for confirming the operation has been output a predetermined number of times, the process proceeds to step S112, where it is determined that the gas fuel cannot be injected by the first injection valve 21, and the liquid by the second injection valve 22 is determined. The fuel injection is continued (ignoring the switching request), and this process is terminated.
  • a predetermined number of times for example, three times
  • a solid line indicates a case where the gas fuel can be injected by the first injection valve 21
  • a broken line indicates a case where the gas fuel cannot be injected by the first injection valve 21.
  • the tank main stop valve 44 and the shutoff valve 45 are held in a closed state so that fuel leakage does not occur.
  • the confirmation fuel is sent from the first injection valve 21 at timing t11 of the switching request.
  • An injection command for injecting gas fuel corresponding to the amount is output.
  • the fuel injection amount of the second injection valve 22 is corrected to decrease by an amount corresponding to the confirmation fuel amount.
  • the gas fuel can be injected by the first injection valve 21, as shown by the solid line in the drawing, the injection of the gas fuel is performed in accordance with the injection command for the first injection valve 21, and the injection pressure is reduced. descend.
  • the air / fuel ratio is maintained at, for example, the theoretical air / fuel ratio.
  • shutoff valve 45 is opened at the timing t12 when the injection pressure is reduced to the determination value K2, and then the tank main stop valve 44 is opened. Further, the injection of the liquid fuel by the second injection valve 22 is stopped, and the injection is switched to the injection of gas fuel by the first injection valve 21.
  • the injection pressure does not decrease even if an injection command is output to the first injection valve 21, as indicated by a broken line in the figure.
  • the air-fuel ratio shifts to the lean side. If the same behavior is exhibited even if the operation check injection command is output to the first injection valve 21 a plurality of times, the shutoff valve 45 and the tank main stop valve 44 are kept closed. The liquid fuel injection by the second injection valve 22 is continued.
  • the liquid fuel injection by the second injection valve 22 is continued, and the tank main stop valve 44 as a cutoff control valve and A command is given to cause the first injection valve 21 to inject a predetermined amount (a fuel amount for confirmation) of the gas fuel while the shutoff valve 45 is closed.
  • a predetermined amount a fuel amount for confirmation
  • the fuel injection by the first injection valve 21 is normally performed while the engine 10 is in an operating state by the operation using the liquid fuel.
  • the operation of the first injection valve 21 is confirmed in the operation state using liquid fuel, when there is a request for switching from liquid fuel injection to gas fuel injection thereafter, the request is satisfied. Can be dealt with appropriately.
  • the above-described operation confirmation process in the first injection valve 21 is configured to be performed when a request for switching from an operation state using liquid fuel to an operation state using gas fuel occurs.
  • this configuration by confirming the operation of the first injection valve 21 before switching to gas fuel, it is possible to prevent switching from liquid fuel to gas fuel when the first injection valve 21 cannot be opened. be able to.
  • the determination result that the gas fuel can be injected by the first injection valve 21 is highly reliable. According to this configuration in which the fuel is switched based on this, it is possible to accurately determine whether or not to switch to the operating state using the gas fuel.
  • the second injection valve As the operation check processing of the first injection valve 21, while outputting the command for injecting the fuel gas for confirmation by the first injection valve 21 while the intake air amount of the engine 10 is fixed, the second injection valve The amount of liquid fuel injected from 22 is corrected to decrease by an amount corresponding to the amount of fuel for confirmation injected by the first injection valve 21.
  • the operation check is performed.
  • the engine output can be maintained during the processing.
  • movement confirmation of the 1st injection valve 21 can be implemented, without giving discomfort to a driver
  • the first injection valve 21 may be difficult to open due to the high pressure state.
  • the operation check process of the first injection valve 21 is performed, and the fuel is switched according to the result.
  • the injection pressure can be reduced to an appropriate value before the gas fuel is injected.
  • the operation confirmation process is not performed, and therefore switching to gas fuel can be performed quickly.
  • the injection pressure can be lowered by the injection of the gas fuel by the first injection valve 21 before the relief valve 69 is opened. Further, since the determination value K1 is set to the minimum value of the boundary value T1, the injection pressure can be lowered before the actual fuel injection amount from the first injection valve 21 becomes excessive than the required injection amount.
  • the operation confirmation process of the first injection valve 21 is performed.
  • the amount of gas fuel injected from the first injection valve 21 is small, but when it is executed during low load operation (for example, during idling operation), it is used for operation check for the entire amount of fuel supplied to the engine 10.
  • the ratio of the fuel amount (confirmation fuel amount) increases. Therefore, the degree of engine output reduction increases when the fuel injection by the first injection valve 21 is impossible. Therefore, by including that the engine load is in a predetermined high load state as an implementation condition, it is possible to minimize the influence of the operation check gas fuel injection command on the engine output.
  • step S301 the same processing as in step S201 of FIG. 6 is executed.
  • step S302 the intake air amount is increased and corrected, and the ignition timing is retarded. Specifically, with respect to the engine operating state before the fuel switching request is generated, the intake air amount is increased and corrected by the intake amount corresponding to the amount of gas fuel injected from the first injection valve 21, and the ignition timing is also corrected. The delay angle is corrected by an amount necessary for canceling the torque increase accompanying the increase in the amount of gas fuel injection and intake air. In addition, about the injection amount of the liquid fuel by the 2nd injection valve 22, the fuel injection amount in the engine operation state before the request
  • FIG. 9 shows a case where the first fuel injection valve 21 can inject gas fuel.
  • the intake air amount is increased and corrected at timing t21 of the switching request. Correct the ignition timing. Further, after each correction, an injection command for injecting gas fuel corresponding to the amount of fuel for confirmation is output from the first injection valve 21. At this time, if injection of gas fuel by the first injection valve 21 is possible, the injection pressure is reduced with the injection command to the first injection valve 21 and the air-fuel ratio is maintained at, for example, the stoichiometric air-fuel ratio. Then, at the timing t22 when the injection pressure decreases to the determination value K2, the intake air amount is reduced and the ignition timing is returned to the advance side. Further, the shutoff valve 45 is opened, and then the tank main stop valve 44 is opened. Thereafter, the injection of liquid fuel by the second injection valve 22 is stopped, and the injection is switched to the injection of gas fuel by the first injection valve 21.
  • the intake air amount of the engine 10 is corrected to increase with respect to the engine operating state before the fuel switching request, and the liquid fuel by the second injection valve 22 is corrected.
  • a command for injecting the fuel gas for confirmation by the first injection valve 21 is output.
  • the ignition timing is retarded with respect to the engine operating state before the fuel switching request.
  • movement confirmation of the 1st injection valve 21 can be implemented, without giving discomfort to a driver
  • the intake air amount of the engine 10 is kept at the intake air amount that was set before the request for switching from the operation state using liquid fuel to the operation state using gas fuel occurs.
  • the amount of fuel injected from the second injection valve 22 is the fuel of the liquid fuel by the second injection valve 22 set before the request for switching from the operating state using liquid fuel to the operating state using gas fuel occurs.
  • the injection amount remains unchanged.
  • an injection command may be output with the amount of fuel injected from the first injection valve 21 as a predetermined amount of fuel for confirmation. In the case of this configuration, it is not necessary to change the intake air amount and the liquid fuel injection amount by the second injection valve 22 in the operation confirmation process of the first injection valve 21, so that the first injection is not involved in complicated control.
  • FIG. 10 is a time chart showing a specific mode of the fuel switching control of the present embodiment. In the figure, a case is shown in which gas fuel can be injected by the first injection valve 21.
  • shutoff valve 45 is opened at the timing t32 when the injection pressure is reduced to the determination value K2, and then the tank main stop valve 44 is opened. Thereafter, the injection of liquid fuel by the second injection valve 22 is stopped, and the injection is switched to the injection of gas fuel by the first injection valve 21.
  • the confirmation fuel amount in the first injection valve 21 is a constant value, but it may be configured to be variably set according to the injection pressure. Specifically, the amount of fuel for confirmation is increased as the injection pressure is higher. By doing so, the fuel injection for confirming the operation of the first injection valve 21 can be quickly reduced even when the injection pressure is high.
  • the fuel amount for confirmation in the first injection valve 21 may be variably set according to the engine load. Specifically, the amount of fuel for confirmation is increased as the load is higher. The greater the amount of fuel for confirmation, the more likely it will appear as a change in injection pressure and a change in air-fuel ratio, and the determination accuracy of whether or not the first fuel injection by the first injection valve 21 can be performed becomes higher. On the other hand, as the engine load increases, the required fuel amount per combustion increases, and therefore, even if the confirmation fuel amount is increased, the influence on the engine output is small.
  • the first injection is achieved while at the same time suppressing the decrease in engine output and improving the determination accuracy of whether or not the gas injection by the first injection valve 21 can be performed.
  • the operation of the valve 21 can be confirmed.
  • the operation check process of the first injection valve 21 is performed when a request for switching from the operation state using liquid fuel to the operation state using gas fuel is generated. It is good also as a structure which implements said operation
  • the abnormality diagnosis as to whether or not the gas fuel can be normally injected by the first injection valve 21 during traveling of the vehicle using liquid fuel. At this time, if the diagnosis result indicates that there is an abnormality, the abnormality content may be written to the memory and notified to the driver.
  • the operation confirmation process of the first injection valve 21 is performed on the condition that the injection pressure is equal to or higher than the determination value K1, but the process may be performed regardless of the injection pressure. For example, when a request for switching from an operation state using liquid fuel to an operation state using gas fuel is generated, the operation confirmation process may always be performed regardless of the injection pressure.
  • the tank main stop valve 44 and the shut-off valve 45 are provided as shut-off control valves, and in the operation state using liquid fuel, the tank main stop valve 44 and the shut-off valve 45 are closed, and the gas fuel is supplied.
  • the tank main stop valve 44 and the shutoff valve 45 are configured to be opened, but only one of them may be controlled.
  • the shutoff valve 45 is closed in the operation state using liquid fuel, and the shutoff valve 45 is opened in switching to the operation state using gas fuel. It is good also as a structure.
  • shut-off valves 45 are not limited to the above-described configuration, and the present invention may be applied to a configuration in which a shut-off valve is further provided in the low-pressure pipe portion 41b on the downstream side of the regulator 43, for example.
  • first injection valves 21 and the second injection valves 22 are provided for each cylinder of the multi-cylinder engine.
  • first injection valve 21 and the second injection valve are provided in common portions of the plurality of cylinders. It is good also as a structure which provides at least any one of 22. For example, it is good also as a structure which injects gaseous fuel and liquid fuel with respect to the collection part of the intake system 11. FIG.
  • the gas fuel is CNG fuel, but other gas fuels which are gaseous in the standard state can also be used.
  • the liquid fuel is not limited to gasoline fuel, and for example, light oil or the like may be used.

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Abstract

　燃料噴射システムは、ガス燃料を噴射する第１噴射弁（２１）と、第１噴射弁（２１）に供給されるガス燃料の圧力を所定の設定圧力に減圧調整する圧力調整弁（６０）と、圧力調整弁（６０）の上流側に設けられたタンク主止弁（４４）及び遮断弁（４５）とを備える。制御部（８０）は、液体燃料を用いる運転状態にある場合に、第２噴射弁（２２）による液体燃料の噴射を継続しかつ遮断制御弁（４４、４５）を閉弁した状態で第１噴射弁（２１）による所定量のガス燃料の噴射を行わせる噴射指令を出力する。また、その噴射指令の出力後に、第１噴射弁（２１）によるガス燃料の噴射を実施可能であるか否かを判定する。

Description

内燃機関の燃料噴射制御装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１２年１２月１３日に出願された日本出願番号２０１２－２７２８３５に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しくはガス燃料及び液体燃料をそれぞれ供給可能な燃料供給系を備える車載内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
　圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等のガス燃料を燃焼させて駆動する内燃機関が知られている。こうした内燃機関において、ガス燃料を燃料噴射弁に供給する燃料供給系の構成として、ガス燃料を高圧状態で貯蔵するガスタンクと、ガスタンクと燃料噴射手段とを繋ぐ燃料配管の途中に設けられ、ガスタンクから供給されるガス燃料の圧力を減圧調整する圧力調整弁と、圧力調整弁よりも上流側（ガスタンク側）に設けられ、圧力調整弁に対するガス燃料の流通を遮断する遮断弁と、を備える構成が知られている（例えば特許文献１参照）。
　この特許文献１には、液体燃料によるエンジン運転中にエンジン停止要求があり、その停止要求に伴いエンジンを停止させる場合において、液体燃料の残存量が所定値未満のときには、液体燃料からガス燃料に切り替えて圧抜き制御を行った後にエンジンを停止させることが開示されている。
特許第４３６７２９７号公報
　ところで、液体燃料を使用して内燃機関の運転を実施している期間では、ガス噴射弁による噴射が実施されないため、例えば燃料配管内の温度上昇などの影響により、ガス噴射弁に供給されるガス燃料の圧力が設定圧力よりも高くなることがある。また、このようなガス燃料の高圧化が生じた場合、ガス噴射弁を開弁しにくくなることが考えられる。そのため、液体燃料の噴射からガス燃料の噴射に切り替えようとした場合に、ガス燃料を噴射できなかったり燃料噴射量が不足したりするといった事態が生じ得る。また、ガス噴射弁によるガス燃料の噴射が実施できないにもかかわらず、ガス燃料の使用を許容した場合、内燃機関の運転を維持できなくなるおそれがある。
　本開示は、ガス燃料と液体燃料とを切り替えて使用する内燃機関の燃料噴射システムにおいて、使用する燃料の切り替えを適切に実施することができる内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。つまり、第１噴射手段によるガス燃料の不適切な使用を回避する。
　本開示の燃料噴射制御装置は、ガス燃料を噴射する第１噴射手段と、液体燃料を噴射する第２噴射手段と、前記ガス燃料を供給する燃料通路に設けられ、前記第１噴射手段に供給されるガス燃料の圧力を所定の設定圧力に減圧調整する圧力調整弁と、前記燃料通路において前記圧力調整弁の上流側に設けられ、前記ガス燃料の流通を遮断する遮断機能を有する遮断制御弁と、を備える燃料噴射システムに適用さる。燃料噴射制御装置は、前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射と前記第２噴射手段による液体燃料の噴射とを切り替える。前記液体燃料を用いる所定の運転状態にある場合に、前記第２噴射手段による液体燃料の噴射を継続しかつ前記遮断制御弁を閉弁した状態で前記第１噴射手段による所定量のガス燃料の噴射を行わせる噴射指令を出力する噴射指令手段と、前記噴射指令手段による前記噴射指令の出力後に、前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射を実施可能であるか否かを判定する噴射判定手段と、を備える。
　上記構成では、液体燃料を用いて内燃機関を運転している状態において、第２噴射手段による液体燃料の噴射を継続しつつ、かつ遮断制御弁を閉弁した状態で、第１噴射手段による所定量のガス燃料の噴射を行わせるよう指令する。これにより、液体燃料を用いての運転によって内燃機関の運転状態を維持しつつ、第１噴射手段によるガス燃料の噴射が正常に行われるか否かの動作確認を行うことができる。また、液体燃料を用いての運転状態において第１噴射手段の動作確認を行うことから、その後、液体燃料の噴射からガス燃料の噴射への切替要求があった場合に、その要求に対して適切に対処することができる。
図１は、エンジンの燃料噴射システムの概略を示す構成図。 図２は、第１噴射弁の概略構成を示す図。 図３は、レギュレータの概略構成を示す図。 図４は、第１噴射弁への供給ガス圧と燃料の使用領域との関係を示す図。 図５は、第１実施形態における燃料切替処理の手順を示すフローチャート。 図６は、第１実施形態の動作確認処理の手順を示すフローチャート。 図７は、第１実施形態の燃料切替制御の具体的態様を示すタイムチャート。 図８は、第２実施形態の動作確認処理の手順を示すフローチャート。 図９は、第２実施形態の燃料切替制御の具体的態様を示すタイムチャート。 図１０は、他の実施形態の燃料切替制御の具体的態様を示すタイムチャート。
　（第１実施形態）
　第１実施形態を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、ガス燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ）と液体燃料であるガソリンとを燃焼用の燃料として使用する、いわゆるバイフューエルタイプの車載多気筒エンジン（多気筒内燃機関）に適用される燃料噴射システムである。本システムの全体概略図を図１に示す。
　図１に示すエンジン１０は直列３気筒の火花点火式エンジンよりなり、その吸気ポート及び排気ポートには吸気系統１１、排気系統１２がそれぞれ接続されている。吸気系統１１は、吸気マニホールド１３と吸気管１４とを有している。吸気マニホールド１３は、エンジン１０の吸気ポートに接続される複数（エンジン１０の気筒数分）の分岐管部１３ａと、その上流側であって吸気管１４に接続される集合部１３ｂとを有している。吸気管１４には空気量調整手段としてのスロットル弁１５が設けられている。このスロットル弁１５は、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５ａにより開度調節される電子制御式のスロットル弁として構成されている。スロットル弁１５の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５ａに内蔵されたスロットル開度センサ１５ｂにより検出されるようになっている。
　また、排気系統１２は、排気マニホールド１６と排気管１７とを有している。排気マニホールド１６は、エンジン１０の排気ポートに接続される複数（エンジン１０の気筒数分）の分岐管部１６ａと、その下流側であって排気管１７に接続される集合部１６ｂとを有している。排気管１７には、排気の成分を検出する排気センサ１８と、排気を浄化する触媒１９とが設けられている。排気センサ１８としては、排気中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサが設けられている。
　エンジン１０の各気筒には点火プラグ２０が設けられている。点火プラグ２０には、点火コイル等よりなる点火装置２０ａを通じて、所望とする点火時期に高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２０の対向電極間に火花放電が発生し、気筒内（燃焼室内）に導入した燃料が着火され燃焼に供される。
　また、本システムは、エンジン１０に対して燃料を噴射供給する燃料噴射手段として、ガス燃料（ＣＮＧ燃料）を噴射する第１噴射弁２１と、液体燃料（ガソリン）を噴射する第２噴射弁２２とを有している。これら各噴射弁２１，２２は、吸気系統１１において吸気マニホールド１３の分岐管部１３ａにそれぞれ燃料を噴射するものであり、第１噴射弁２１の噴射によりガス燃料が各気筒の吸気ポートに供給され、第２噴射弁２２の噴射により液体燃料が各気筒の吸気ポートに供給される。
　各噴射弁２１，２２は、電磁駆動部が電気的に駆動されることで弁体が閉位置から開位置にリフトされる開閉タイプの制御弁であり、制御部８０から入力されるオン／オフ式の開弁駆動信号によりそれぞれ開弁駆動される。これら各噴射弁２１，２２は、通電により開弁し、通電遮断により閉弁する。そして、通電時間に応じた量の燃料（ガス燃料、液体燃料）が各噴射弁２１，２２から噴射される。なお、本実施形態では、第１噴射弁２１の先端部に噴射管２３が接続されており、第１噴射弁２１から噴出されたガス燃料は噴射管２３を介して吸気マニホールド１３の分岐管部１３ａに噴射されるようになっている。
　ガス噴射用の第１噴射弁２１の構成を、図２を参照して説明する。図２（ａ）は非噴射状態を示し、図２（ｂ）は噴射状態を示している。第１噴射弁２１は、自身に供給されるガス燃料の圧力により閉鎖シール性が高められる、セルフシール構造を有している。
　第１噴射弁２１は筒状のボディ３１を有している。ボディ３１には弁体３２が摺動可能に収容されており、そのボディ３１内において弁体３２がばね３３により閉弁方向に付勢されている。図２（ａ）では、弁体３２の先端部によって、噴射弁先端に設けられた噴孔部３４が閉鎖されている。また、ボディ３１内には、弁体３２の後端側（上流側）に第１燃料室３５が設けられているとともに、弁体３２の先端側（下流側）に第２燃料室３６が設けられている。弁体３２には、摺動部分よりも先端側に小径部３２ａが設けられており、その小径部３２ａの周りに第２燃料室３６が設けられている。第１燃料室３５と第２燃料室３６とは、弁体３２に設けられた燃料通路３７を介して連通されており、燃料通路３７の入口側は第１燃料室３５に通じ、出口側は第２燃料室３６に通じている。弁体３２は、ソレノイド等からなる電磁駆動部３８への通電に応じて開弁位置に変位する。
　上記構成の第１噴射弁２１では、第１燃料室３５に対して後述のレギュレータ４３からガス燃料が供給され、そのガス燃料が燃料通路３７を介して第２燃料室３６にも導入される。図２（ｂ）に示すように、電磁駆動部３８への通電に伴いばね３３の付勢力に抗して弁体３２が開弁位置に変位すると、噴孔部３４が開放され、ガス燃料が噴射される。
　第１噴射弁２１において、弁体３２にはその先端側に小径部３２ａが設けられていることから、閉弁状態での第１燃料室３５側の受圧面積と第２燃料室３６側の受圧面積とは、「第１燃料室３５側の受圧面積＞第２燃料室３６側の受圧面積」となっている（図２（ａ）参照）。そのため、図２（ａ）に示す閉弁状態では、レギュレータ４３側から供給されるガス燃料の圧力（噴射圧に相当）が、弁体３２を閉弁する方向（閉弁方向）に対してはより大きく作用するようになっている。なお、図２（ｂ）に示す開弁状態では、小径部３２ａの端面（図の下端面）にも噴射圧が作用するため、弁体３２に作用する閉弁方向の燃料圧力と開弁方向の燃料圧力とは略同じになっている。
　図１の説明に戻り、次に、第１噴射弁２１に対してガス燃料を供給するガス燃料供給部４０の構成と、第２噴射弁２２に対して液体燃料を供給する液体燃料供給部７０の構成とを説明する。
　ガス燃料供給部４０において、第１噴射弁２１にはガス配管４１を介してガスタンク４２が接続されており、そのガス配管４１の途中には、第１噴射弁２１に供給されるガス燃料の圧力を減圧調整する圧力調整機能を有するレギュレータ４３が設けられている。レギュレータ４３（圧力調整弁６０）は、ガスタンク４２内に貯蔵された高圧状態（例えば最大２０ＭＰａ）のガス燃料が、第１噴射弁２１の噴射圧である所定の設定圧Ｐｒｅｇ（例えば０．２～１．０ＭＰａの範囲内の一定圧、本実施形態では０．３±α［ＭＰａ］）になるように減圧調整するものである。また、減圧調整後のガス燃料は、ガス配管４１を通って第１噴射弁２１に供給されるようになっている。なお、ガス配管４１において、レギュレータ４３よりも上流側が高圧側通路を形成する高圧配管部４１ａ、下流側が低圧側通路を形成する低圧配管部４１ｂとなっている。
　ガス配管４１等により形成されるガス燃料通路には更に、ガスタンク４２の燃料出口の付近に配置されたタンク主止弁４４（タンク出口弁）と、そのタンク主止弁４４よりも下流側であってレギュレータ４３の燃料入口の付近に配置された遮断弁４５とが設けられており、これら各弁４４，４５によって、ガス配管４１におけるガス燃料の流通が許容及び遮断されるようになっている。タンク主止弁４４及び遮断弁４５はいずれも電磁式の開閉弁であり、非通電時においてガス燃料の流通が遮断され、通電時においてガス燃料の流通が許容される常閉式となっている。なお、タンク主止弁４４及び遮断弁４５が、本発明の「遮断制御弁」に相当する。
　ガス配管４１において、高圧配管部４１ａには燃料圧力を検出する圧力センサ４６と、燃料温度を検出する温度センサ４７とが設けられ、低圧配管部４１ｂには燃料圧力を検出する圧力センサ４８と、燃料温度を検出する温度センサ４９とが設けられている。なお、遮断弁４５と圧力センサ４６とはレギュレータ４３に一体に設けることが可能であり、本実施形態では、レギュレータ４３に一体に遮断弁４５と圧力センサ４６とを設ける構成を採用することとしている。
　ここで、レギュレータ４３の具体的構成を、図３を用いて説明する。レギュレータ４３は、設定圧Ｐｒｅｇ（本実施形態では０．３ＭＰａ又はその近傍）に対して低圧配管部４１ｂ内の燃料圧力を調整する機械式の圧力調整装置を構成するものである。
　図３において、レギュレータ４３は、高圧配管部４１ａ（すなわちガスタンク４２側）に接続される高圧通路５１と、低圧配管部４１ｂ（すなわち第１噴射弁２１側）に接続される低圧通路５２とを有しており、高圧通路５１には遮断弁４５と圧力センサ４６とが設けられている。圧力センサ４６は、遮断弁４５よりも上流側でガス燃料の圧力を検出する。符号５３は、異物除去用のフィルタである。
　遮断弁４５の構成は第１噴射弁２１の構成と概ね同じであり、セルフシール構造を有している。遮断弁４５は、ばね５４により閉弁方向に付勢された弁体５５を有しており、電磁駆動部５６が通電されることによりばね５４の付勢力に抗して弁体５５が閉弁位置から開弁位置に変位するようになっている。弁体５５の後端側（上流側）には第１燃料室５７が設けられるとともに、弁体５５の先端側（小径部が設けられた下流側）には第２燃料室５８が設けられている。これら両燃料室５７，５８は、弁体５５に設けられた燃料通路５９を介して連通されている。この場合、両燃料室５７，５８にはガスタンク４２から高圧のガス燃料が供給され、遮断弁４５の閉鎖状態下ではガスタンク４２側の燃料圧力により弁体５５に閉鎖方向の力が付与されている。そして、電磁駆動部５６への通電に伴いばね５４の付勢力に抗して弁体５５が開弁位置に変位すると（図示の状態）、高圧のガス燃料が下流側に流通する。
　レギュレータ４３において、遮断弁４５の下流側には圧力調整弁６０が設けられている。圧力調整弁６０の構成として、高圧通路５１には弁体室６１が設けられており、その弁体室６１には弁体６２が収容されている。弁体６２は低圧通路５２の入口部分である弁座部６３を開閉する開閉部材であり、弁体６２が開位置にあれば、弁座部６３が開かれて高圧通路５１と低圧通路５２とが連通される。また、弁体６２が閉位置にあれば、弁座部６３が閉じられて高圧通路５１と低圧通路５２との連通が遮断される。
　弁体６２は、低圧通路５２内の燃料圧力（噴射圧に相当）と、弁体作動部６５により生じる開弁方向の力とに応じて開閉される。弁体作動部６５は、大気に開放された空間であってその内部に調整ばね６６が設けられた大気開放部６７を有するとともに、大気開放部６７と低圧通路５２とを仕切る仕切部材としてのダイアフラム６８を有している。ダイアフラム６８は弁体６２に一体に設けられている。ダイアフラム６８には、閉弁方向の力として低圧通路５２内の燃料圧力が作用し、開弁方向の力として調整ばね６６の付勢力と大気圧とが作用する。
　かかる構成において、「閉弁方向の力＞開弁方向の力」になっていれば、弁体６２が閉弁位置で保持される。一方、第１噴射弁２１の燃料噴射等により低圧通路５２内の燃料圧力が低下し、「閉弁方向の力＜開弁方向の力」になると、ダイアフラム６８の変位に伴い弁体６２が開弁される。このとき、閉弁方向の力と開弁方向の力との差に応じて弁体６２の開位置（弁体リフト量）が決まり、その開位置に応じて弁座部６３における開口面積が変更される。また、この開口面積の変更により、高圧通路５１から低圧通路５２に流入する燃料量が調整される。
　低圧通路５２から分岐した分岐部５２ａには、低圧通路５２内の燃料圧力が異常高圧になった場合にガス抜きをするリリーフ弁６９が設けられている。リリーフ弁６９は機械駆動式であり、低圧通路５２の燃料圧力が所定のリリーフ圧Ｐｒｅｆよりも高くなった場合に開弁する。
　本実施形態では、レギュレータ４３において、弁体６２や弁体作動部６５といった構成部品からなる圧力調整弁６０により圧力調整手段が構成されている。なお、図３の構成では、遮断弁４５と圧力センサ４６と圧力調整弁６０とを一体に設けたが、遮断弁４５と圧力センサ４６とをレギュレータ４３とは別体として高圧配管部４１ａに設けることも可能である。
　図１の説明に戻り、液体燃料供給部７０において、第２噴射弁２２には、燃料配管７１を介して燃料タンク７２が接続されている。また、燃料配管７１には、燃料タンク７２内の液体燃料を第２噴射弁２２に給送する燃料ポンプ７３が設けられている。
　制御部８０は、ＣＰＵ８１と、ＲＯＭ８２と、ＲＡＭ８３と、バックアップＲＡＭ８４と、インターフェース８５と、双方向バス８６とを備えている。ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、バックアップＲＡＭ８４及びインターフェース８５は、双方向バス８６によって互いに接続されている。
　ＣＰＵ８１は、本システムにおける各部の動作を制御するためのルーチン（プログラム）を実行する。ＲＯＭ８２には、ＣＰＵ８１が実行するルーチン、及びこのルーチン実行の際に参照されるマップ類（マップの他、テーブルや関係式等を含む）、パラメータ等の各種データが予め格納されている。ＲＡＭ８３は、ＣＰＵ８１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納する。バックアップＲＡＭ８４は、電源が投入された状態でＣＰＵ８１の制御下でデータを適宜格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持する。
　インターフェース８５は、上述したスロットル開度センサ１５ｂ、排気センサ１８、圧力センサ４６，４８、温度センサ４７，４９を含むセンサ類（クランク角センサ、エアフロメータ、冷却水温センサ、車速センサ、アクセルセンサ等）と電気的に接続されており、これらのセンサからの出力（検出信号）をＣＰＵ８１に伝達する。また、インターフェース８５は、スロットルアクチュエータ１５ａ、点火装置２０ａ、各噴射弁２１，２２、タンク主止弁４４、遮断弁４５等の駆動部と電気的に接続されていて、これらの駆動部を駆動させるためにＣＰＵ８１から送出された駆動信号を当該駆動部に向けて出力する。すなわち、制御部８０は、上述のセンサ類の出力信号等に基づいてエンジン１０の運転状態を取得し、この運転状態に基づいて上述の駆動部の制御を実施する。
　具体的には、例えばアクセルセンサにより検出されるアクセル操作量及びクランク角センサにより検出されるエンジン回転速度等に基づいてエンジン１０の吸入空気量を算出し、その算出値に基づいてスロットルアクチュエータ１５ａの駆動を制御する。また、上記エンジン回転速度及びエアフロメータにより検出される吸入空気量などに基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）を算出し、その算出値に基づいて各噴射弁２１、２２の駆動を制御する。また、エンジン回転速度及び吸入空気量などに基づいて最適点火時期を算出し、その最適点火時期で点火が行われるように点火装置２０ａの駆動を制御する。
　点火装置２０ａやタンク主止弁４４、遮断弁４５には、制御部８０から制御信号が入力されるようになっている。具体的には、点火装置２０ａは、制御部８０からの制御信号に応じて高電圧を出力し点火プラグに点火火花を生じさせる。タンク主止弁４４及び遮断弁４５は、それぞれ独立に、制御部８０からの制御信号に応じて閉弁状態から開弁状態に切り替えられる。
　制御部８０は、タンク内の燃料残量や、図示しない燃料選択スイッチからの入力信号等に応じて使用燃料を選択的に切り替えている。具体的には、ガスタンク４２内のガス燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料選択スイッチにより液体燃料の使用が選択されている場合には、液体燃料を優先的に使用し、燃料タンク７２内の液体燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料選択スイッチによりガス燃料の使用が選択されている場合には、ガス燃料を優先的に使用する。また制御部８０は、エンジン運転状態に応じて使用燃料を切り替えている。具体的には、エンジン１０の始動時には、基本的には液体燃料を使用し、エンジン１０の始動完了後、液体燃料からガス燃料に切り替えるようにしている。また制御部８０は、第１噴射弁２１への供給ガス圧及びエンジン負荷に応じて使用燃料を切り替えている。
　図４は、第１噴射弁２１への供給ガス圧（噴射圧）と各燃料の使用領域との関係を示す図である。図４の横軸は第１噴射弁２１への供給ガス圧を示し、縦軸はエンジン負荷の大きさを示している。なお、エンジン負荷が大きいことは１燃焼当たりの要求燃料量が大きくなることに相当する。
　図４において、破線Ｌ１で示す設定圧Ｐｒｅｇは、圧力調整弁６０により減圧調整される圧力値である。本実施形態では、この設定圧Ｐｒｅｇよりも高圧側に、ガス燃料及び液体燃料のいずれを使用するかを判定するための境界値Ｔ１が定められている。この境界値Ｔ１は、第１噴射弁２１において噴射可能な最小燃料量を考慮して定められている。具体的には、第１噴射弁２１への供給ガス圧が境界値Ｔ１以上となる領域では、ガス密度の上昇に起因して第１噴射弁２１から噴射可能な最小燃料量が増大し、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施した場合に実際の燃料噴射量が要求噴射量よりも過多になってしまうことを意味する。境界値Ｔ１はエンジン負荷に応じて定められており、実線Ｌ２で示すように、第１噴射弁２１の作動が許容される供給ガス圧の範囲内において（作動限界圧Ｐｌｉｍよりも低圧側の領域において）、高負荷側ほど高圧側にシフトするように定められている。そして、「供給ガス圧＜境界値Ｔ１」となる領域をガス燃料の使用領域とし、「供給ガス圧≧境界値Ｔ１」となる領域を液体燃料の使用領域としている。
　また、設定圧Ｐｒｅｇより低圧側についても、ガス燃料及び液体燃料のいずれを使用するかを判定するための境界値Ｔ２が定められている。図４では境界値Ｔ２を実線Ｌ３で示しており、低負荷側ほど境界値Ｔ２が低圧側にシフトするように定められている。そして、「供給ガス圧＞境界値Ｔ２」となる領域をガス燃料の使用領域とし、「供給ガス圧≦境界値Ｔ２」となる領域を液体燃料の使用領域としている。
　なお、ガス燃料及び液体燃料の使用領域を定める境界値Ｔ１及びＴ２は、供給ガス圧以外のパラメータ、具体的には、例えばバッテリ電圧、エンジン冷却水温、吸気温、レギュレータ上流圧、ガス燃料温度等の少なくともいずれかに応じて可変にする構成としてもよい。
　ところで、圧力調整弁６０において、弁体６２が閉位置にシフトした状態であっても、高圧通路５１と低圧通路５２との連通を完全に遮断することは難しい。そのため、遮断弁４５を閉弁状態にしていても、遮断弁４５と圧力調整弁６０との間に残留する高圧状態のガス燃料が高圧通路５１から低圧通路５２に漏れ出ることは十分に考えられる。特に、液体燃料を使用してエンジン１０の運転を実施している期間では、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が停止された状態であり、例えば燃料配管内の温度上昇などの影響を受けることによって、第１噴射弁２１への供給ガス圧が設定圧Ｐｒｅｇよりも高くなることがある。また、このようなガス燃料の高圧化が生じた場合、第１噴射弁２１を開弁しにくくなることが考えられる。
　供給ガス圧の高圧化によって第１噴射弁２１を開弁しにくくなる理由は以下の通りである。すなわち、第１噴射弁２１は、閉鎖状態下で低圧通路部（低圧配管部４１ｂ、低圧通路５２）からのガス燃料の圧力によって閉鎖方向の力が付与され、その閉鎖方向の力によってガス燃料の流通を遮断するものである。したがって、第１噴射弁２１を開弁させる際には、その燃料圧力に打ち勝つ駆動力を生じさせる必要がある。一方、低圧通路部のガス燃料が設定圧よりも過昇圧していると、第１噴射弁２１において閉鎖方向の力が大きく作用することとなり、第１噴射弁２１に開弁駆動信号を出力しても第１噴射弁２１が開弁しないか、あるいはその開弁量が小さくなることがある。また、このような状況下において、液体燃料を用いる運転状態からガス燃料を用いる運転状態への切替要求が生じた場合、その切替要求に伴い燃料の切り替えを実施すると、エンジン１０に対して運転を維持するのに必要な量の燃料を供給できず、エンジン１０の制御性が低下するおそれがある。
　そこで本実施形態では、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能であるか否かの動作確認（動作確認処理）を行うこととしている。当該処理について具体的には、制御部８０は、液体燃料を用いてのエンジン運転状態において、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射を継続しかつ遮断制御弁を閉弁した状態で、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を行わせる噴射指令を出力する。また、その噴射指令の出力後において、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能であるか否かを判定する。
　特に本実施形態では、このような第１噴射弁２１の動作確認処理を、液体燃料を用いてのエンジン運転状態において、その運転状態からガス燃料を用いる運転状態への切替要求が生じた場合に実施することとしている。そして、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能であることが判定された場合には、ガス燃料を用いる運転状態への切り替えを行う。一方、同判定がなされなかった場合には、燃料の切替要求が生じていてもガス燃料を用いる運転状態への変更を行わず、液体燃料を用いる運転状態を継続することにより、第１噴射弁２１の作動不良時においてガス燃料への切り替えを回避する。
　次に、本実施形態の燃料切替制御の処理手順を図５のフローチャートを用いて説明する。本処理は、エンジン１０が運転状態にある場合に、制御部８０のＣＰＵ８１により所定周期で繰り返し実行される。
　図５において、ステップＳ１０１では、液体燃料を用いてのエンジン運転状態であるか否かを判定する。第２噴射弁２２による液体燃料の噴射によりエンジン１０の運転を行っている場合にはステップＳ１０３へ進み、液体燃料を用いた運転状態からガス燃料を用いた運転状態への切替要求が生じたか否かを判定する。この切替要求が生じていなければそのまま本処理を終了し、切替要求が生じている場合にはステップＳ１０４へ進む。
　ステップＳ１０４では、圧力センサ４８により検出される第１噴射弁２１への供給ガス圧（噴射圧）が判定値Ｋ１以上か否かを判定する（圧力判定手段）。ここで、判定値Ｋ１は、設定圧Ｐｒｅｇよりも高圧側であって、リリーフ圧Ｐｒｅｆよりも低圧側に定められており、本実施形態では特に、使用燃料を定める境界値Ｔ１の最小値としている（図４参照）。判定値Ｋ１をこのような値に設定することにより、本ステップでは、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替えた場合に実際の燃料噴射量が要求噴射量よりも過多になってしまう運転領域が存在するか否かを判定する。なお、判定値Ｋ１は、バッテリ電圧、エンジン冷却水温、吸気温、レギュレータ上流圧及びガス燃料温度のうちの少なくともいずれかのパラメータに基づいて可変にしてもよい。
　「噴射圧≧判定値Ｋ１」である場合、ステップＳ１０５へ進み、エンジン負荷が所定の高負荷状態であるか否かを判定する（負荷判定手段）。ここでは、エンジン１０の吸入空気量が所定値以上であるか否かを判定する。「吸入空気量＜所定値」であるときは、エンジン低負荷時であり、そのまま本処理を終了する。一方、「吸入空気量≧所定値」の場合、つまりエンジン高負荷時である場合には、ステップＳ１０６へ進み、第１噴射弁２１の動作確認処理として図６のサブルーチンを実行する。
　第１噴射弁２１の動作確認処理について図６のフローチャートを用いて説明する。本処理は、制御部８０のＣＰＵ８１により実行される。
　図６において、ステップＳ２０１では、動作確認用の燃料噴射指令を出力するための前処理を実施する。具体的には、空燃比学習の禁止、ノッキングによる点火遅角学習値の更新処理の禁止及び失火判定の禁止等を指令する。
　ここで、第１噴射弁２１の動作確認中は、互いに燃料性状が異なる２種の燃料を併用するため、通常の燃焼状態とは異なる。このような状況下で空燃比学習を実施すると、通常とは異なる特殊な条件を学習してしまい、エミッションの悪化を招くおそれがある。したがって、第１噴射弁２１の動作確認中は空燃比学習を禁止することとしている。また、ノッキングによる点火遅角学習についても同様であり、２種の燃料を併用する状況では、どちらか一方の燃料を使用する場合とはノッキングの発生状態が異なる。そのため、かかる状況下でノッキングによる点火遅角学習の更新処理を実施すると、不適切な点火時期設定になるおそれがある。したがって、第１噴射弁２１の動作確認中はノッキングによる点火遅角学習の更新処理を禁止する。また、失火判定についても、２種の燃料を併用する状況下で実施することに伴う誤判定を回避するため、第１噴射弁２１の動作確認中は失火判定を禁止する。
　続くステップＳ２０２では、液体燃料の減量補正を行う。具体的には、液体燃料を用いる運転状態からガス燃料を用いる運転状態への切替要求が生じる前において設定されていた第２噴射弁２２による液体燃料の燃料噴射量から、第１噴射弁２１の動作確認に必要な燃料量（確認用燃料量）に対応する分を減量補正する。確認用燃料量は、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が正常に行われるか否かの判定に必要な最小燃料量であり、本実施形態では一定値としている。またこのとき、ガス燃料と液体燃料とはエネルギー密度が相違することを考慮して減量補正する。例えば、切替要求前のエンジン運転状態での燃料噴射量から、確認用燃料量のｎ分の１（例えば３分の１）の量を差し引いた分の燃料量を、動作確認中において第２噴射弁２２から噴射する燃料量として設定する。なお、吸入空気量については、燃料の切替要求が生じる前のエンジン運転状態における吸入空気量をそのまま維持する。
　ステップＳ２０３では、第１噴射弁２１の動作確認用の噴射指令を出力する。具体的には、確認用燃料量に相当する噴射時間だけ開弁駆動信号をオンにして、第１噴射弁２１を開弁させる開指令を出力する（噴射指令手段）。続くステップＳ２０４及びＳ２０５では、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能であるか否かを判定する（噴射判定手段）。具体的には、ステップＳ２０４では、判定所要時間内において（例えば１～２秒の間）、排気センサ１８により検出される空燃比が所定範囲内にあるか否かを検出する。また、ステップＳ２０５では、圧力センサ４８の検出値に基づいて、噴射圧が判定所要時間内に（例えば１～２秒内に）判定値Ｋ２以下まで低下したか否かを判定する。
　ここで、動作確認用の噴射指令に伴い第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施された場合には、空燃比は、液体燃料からガス燃料への切替要求が生じる前と略同じ（例えば理論空燃比）となる。また、噴射圧は、遮断弁４５を閉弁した状態で第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施されることにより低下する。これに対し、動作確認用の噴射指令を出力しても第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施されない場合には、空燃比はリーン側にシフトし、また噴射圧はほとんど変化しない。なお、判定値Ｋ２は、設定圧Ｐｒｅｇ又はそれよりも低圧側に定められた値である。
　空燃比が所定範囲内にあり、かつ噴射圧が判定値Ｋ２以下まで低下したと判定された場合には、ステップＳ２０６へ進み、第１噴射弁２１からガス燃料の噴射が可能であると判定し、本処理を終了する。一方、空燃比が所定範囲内にあること、及び噴射圧が判定値Ｋ２まで低下したこと、のうちのいずれかでも満たさない場合には、第１噴射弁２１からガス燃料の噴射が可能である旨の判定をすることなく本処理を終了する。
　図５の説明に戻り、第１噴射弁２１についての動作確認処理の終了後、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６の動作確認処理によって第１噴射弁２１からガス燃料の噴射が可能である旨の判定がなされたか否かを判定する。そして、噴射可能の判定がなされた場合には、ステップＳ１０８へ進み、遮断弁４５を開弁させる開指令を出力し、ステップＳ１０９で、タンク主止弁４４を開弁させる開指令を出力する。また、ステップＳ１１０では、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射から第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替え、本処理を終了する。
　一方、第１噴射弁２１からガス燃料の噴射が可能である旨の判定がなされていない場合には、ステップＳ１１１へ進み、今回の使用燃料の切替要求に伴い、動作確認のための噴射指令を所定回数（例えば３回）出力したか否かを判定する。動作確認のための噴射指令を所定回数出力している場合には、ステップＳ１１２へ進み、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が不可である旨を判定するとともに、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射を継続することとし（切替要求を無視）、本処理を終了する。
　次に、本実施形態の燃料切替制御の具体的態様を図７のタイムチャートを用いて説明する。図７中、実線は第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が可能な場合を示し、破線は第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が不可である場合を示している。
　例えば液体燃料を用いてエンジン始動を行い、その後、エンジン１０の始動完了に伴いガス燃料の使用に切り替える場合を考える。なお、液体燃料を用いた運転状態では、タンク主止弁４４及び遮断弁４５を閉弁状態で保持しておくことにより、燃料リークが生じないようにしている。
　図７において、エンジン始動完了に伴い、液体燃料を用いた運転状態からガス燃料を用いた運転状態への切替要求が生じると、その切替要求のタイミングｔ１１で、第１噴射弁２１から確認用燃料量に相当するガス燃料を噴射する旨の噴射指令を出力する。また、第２噴射弁２２の燃料噴射量について、確認用燃料量に対応する分だけ減量補正を行う。このとき、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が可能な場合には、図中に実線で示すように、第１噴射弁２１に対する噴射指令に伴いガス燃料の噴射が実施され、噴射圧が低下する。また空燃比については、例えば理論空燃比で保持される。この場合には、噴射圧が判定値Ｋ２まで低下したタイミングｔ１２で遮断弁４５を開弁し、続いてタンク主止弁４４を開弁する。また、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射を停止し、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替える。
　一方、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が不可である場合には、図中に破線で示すように、第１噴射弁２１に対する噴射指令を出力しても噴射圧が低下せず、また空燃比がリーン側にずれる。また、第１噴射弁２１に対して動作確認用の噴射指令を複数回出力しても同様の挙動を示す場合には、遮断弁４５及びタンク主止弁４４を閉弁させた状態のままとし、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射を継続する。
　以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
　本実施形態の燃料切替制御では、液体燃料を用いてエンジン１０を運転している状態において、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射を継続し、かつ遮断制御弁としてのタンク主止弁４４及び遮断弁４５を閉弁した状態で、第１噴射弁２１による所定量（確認用燃料量）のガス燃料の噴射を行わせるよう指令する。これにより、液体燃料を用いての運転によってエンジン１０を運転状態としつつ、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が正常に行われるか否かの動作確認を行うことができる。また、液体燃料を用いての運転状態において第１噴射弁２１の動作確認を行うことから、その後、液体燃料の噴射からガス燃料の噴射への切替要求があった場合に、その要求に対して適切に対処することができる。
　第１噴射弁２１における上記の動作確認処理を、液体燃料を用いる運転状態からガス燃料を用いる運転状態への切替要求が生じた場合に実施する構成とした。本構成のように、ガス燃料への切り替えを行う前に第１噴射弁２１の動作確認を行うことにより、第１噴射弁２１を開弁できない状態において液体燃料からガス燃料に切り替えないようにすることができる。また、第１噴射弁２１の動作確認をガス燃料への切替直前に実施することから、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施できることの判定結果の信頼性が高く、そのような結果に基づいて燃料の切り替えを実施する本構成によれば、ガス燃料を用いる運転状態に切り替えるか否かの判定を精度良く実施することができる。
　第１噴射弁２１の動作確認処理として、エンジン１０の吸入空気量を固定したまま、第１噴射弁２１による確認用燃料量のガス燃料の噴射を行わせる指令を出力するとともに、第２噴射弁２２から噴射する液体燃料量を、第１噴射弁２１により噴射される確認用燃料量に対応する分だけ減量補正する構成とした。この構成によれば、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能である時には、切替要求前のエンジン運転状態を維持するのに必要な燃料量がエンジン１０に供給されるため、動作確認処理の実施中にもエンジン出力を維持することができる。これにより、運転者に違和感を与えずに第１噴射弁２１の動作確認を実施することができる。また、動作確認処理の実施に際してエミッションを悪化させずに済む。また更に、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が不可の場合でも、液体燃料による噴射を継続していることから、エンジン１０を運転状態にしておくことができる。
　第１噴射弁２１への供給ガス圧（噴射圧）が高すぎる場合、その高圧状態に起因して第１噴射弁２１が開弁しにくくなることがある。その点に鑑み、噴射圧が判定値Ｋ１を超えたことが判定された場合には第１噴射弁２１の動作確認処理を実施し、その結果に応じて燃料の切り替えを実施する構成とした。この構成によれば、噴射圧の高圧状態に起因して第１噴射弁２１の動作不良が生じている場合において、切替要求に伴い第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替えることを回避することができる。また、噴射圧の高圧状態において上記の動作確認処理を実施することにより、ガス燃料を噴射する前に噴射圧を適切な値まで減圧させることができる。一方、噴射圧が適正値であり、第１噴射弁２１の動作不良が生じにくい状況では上記動作確認処理を実施しないため、ガス燃料への切り替えを速やかに実施することができる。
　また、判定値Ｋ１をリリーフ圧Ｐｒｅｆよりも低圧側に定めたため、リリーフ弁６９が開弁する前に第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射によって噴射圧を低下させることができる。さらに、判定値Ｋ１を境界値Ｔ１の最小値に設定したため、第１噴射弁２１からの実際の燃料噴射量が要求噴射量よりも過多になる前に噴射圧を低下させることができる。
　エンジン１０の運転負荷が所定の高負荷状態である場合に、より具体的には吸入空気量が所定値以上である場合に第１噴射弁２１の動作確認処理を実施する構成とした。動作確認処理において第１噴射弁２１から噴射されるガス燃料量は少量であるが、低負荷運転時（例えばアイドル運転時）に実施すると、エンジン１０に供給する燃料量の全体に対する動作確認用の燃料量（確認用燃料量）の割合が多くなる。そのため、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が不可である場合にエンジン出力低下の程度が大きくなる。したがって、エンジン負荷が所定の高負荷状態であることを実施条件として含むことにより、動作確認用のガス燃料の噴射指令がエンジン出力に及ぼす影響をできるだけ小さくすることができる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、第１噴射弁２１の動作確認処理について、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を所定量（確認用燃料量）だけ行わせる指令を出力するとともに、第２噴射弁２２から噴射する液体燃料の燃料量をその確認用燃料量に対応する分だけ減量補正する構成とした。これに対し、本実施形態では、第２噴射弁２２から噴射する液体燃料について減量補正を行わずにそのまま維持し、第１噴射弁２１による所定量のガス燃料の噴射を行わせる噴射指令を出力する構成とする。
　本実施形態の動作確認処理の手順について図８のフローチャートを用いて説明する。なお、燃料切替制御（メインルーチン）については上記図５と同じである。また、図８の説明では、上記図６と同じ処理は図６のステップ番号を付してその説明を省略する。
　図８において、ステップＳ３０１では上記図６のステップＳ２０１と同じ処理を実行する。続くステップＳ３０２では、吸入空気量の増量補正を行うとともに、点火時期の遅角補正を行う。具体的には、燃料の切替要求が生じる前のエンジン運転状態に対し、吸入空気量について、第１噴射弁２１からのガス燃料の噴射分に対応する吸気量だけ増量補正するとともに、点火時期について、ガス燃料の噴射及び吸入空気量の増量に伴うトルク増大分を打ち消すのに必要な分だけ遅角補正する。なお、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射量については、燃料の切替要求前のエンジン運転状態での燃料噴射量を維持する。その後、ステップＳ３０３～Ｓ３０６では、上記図６のステップＳ２０３～Ｓ２０６と同じ処理を実行し、本処理を終了する。
　次に、本実施形態の燃料切替制御の具体的態様を図９のタイムチャートを用いて説明する。なお、図９では、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が可能な場合を示している。
　図９において、例えばエンジン始動完了に伴い、液体燃料を用いた運転状態からガス燃料を用いた運転状態への切替要求が生じると、その切替要求のタイミングｔ２１で、吸入空気量を増量補正するとともに点火時期を遅角補正する。また、各補正後において、第１噴射弁２１から確認用燃料量に相当するガス燃料を噴射する旨の噴射指令を出力する。このとき、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が可能であれば、第１噴射弁２１に対する噴射指令に伴い噴射圧が低下するとともに、空燃比が例えば理論空燃比で保持される。そして、噴射圧が判定値Ｋ２まで低下したタイミングｔ２２で吸入空気量を減らすとともに点火時期を進角側に戻す。また、遮断弁４５を開弁し、続いてタンク主止弁４４を開弁する。その後、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射を停止し、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替える。
　上記第２実施形態では、第１噴射弁２１の動作確認処理として、燃料の切替要求前のエンジン運転状態に対してエンジン１０の吸入空気量を増量補正するとともに、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射量を維持し、かつ第１噴射弁２１による確認用燃料量のガス燃料の噴射を行わせる指令を出力する構成とした。また、併せて、燃料の切替要求前のエンジン運転状態に対して点火時期を遅角補正する構成とした。この構成によれば、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能である時には、切替要求前のエンジン運転状態を維持するのに必要な燃料量よりも多い量の燃料がエンジン１０に供給されるが、併せて点火遅角を行うことにより、動作確認処理の実施中にもエンジン出力を維持することができる。これにより、運転者に違和感を与えずに第１噴射弁２１の動作確認を実施することができる。また、動作確認処理の実施に際してエミッションを悪化させずに済む。また更に、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が不可の場合でも、液体燃料による噴射を継続していることから、エンジン１０を運転状態にしておくことができる。
　（他の実施形態）
　本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
　第１噴射弁２１の動作確認処理において、エンジン１０の吸入空気量を、液体燃料を用いる運転状態からガス燃料を用いる運転状態への切替要求が生じる前において設定されていた吸入空気量のままにするとともに、第２噴射弁２２から噴射させる燃料量を、液体燃料を用いる運転状態からガス燃料を用いる運転状態への切替要求が生じる前において設定されていた第２噴射弁２２による液体燃料の燃料噴射量のままとする。その状態で、第１噴射弁２１から噴射させる燃料量を所定の確認用燃料量として噴射指令を出力する構成としてもよい。この構成の場合、第１噴射弁２１の動作確認処理に際し、吸入空気量及び第２噴射弁２２による液体燃料の噴射量を変更せずに済むことから、複雑な制御に寄らずに第１噴射弁２１による噴射が実施可能であるか否かを判定することができる。なお、第１噴射弁２１の動作確認に必要な燃料量は少量であり、動作確認用のガス燃料を余分にエンジン１０に供給してもエミッションに対する影響はさほど多くならずに済む。
　図１０は、本実施形態の燃料切替制御の具体的態様を示すタイムチャートである。なお、同図では、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が可能な場合を示している。
　図１０において、例えばエンジン始動完了に伴い、液体燃料を用いた運転状態からガス燃料を用いた運転状態への切替要求が生じると、その切替要求のタイミングｔ３１で、吸入空気量一定のまま、第１噴射弁２１から確認用燃料量に相当するガス燃料を噴射する旨の噴射指令を出力する。第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が可能であれば、第１噴射弁２１に対する噴射指令に伴い噴射圧が低下するとともに、空燃比がリッチ側にずれる。なお、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が不可である場合には、噴射指令に伴う噴射圧の低下が検出されず、また空燃比の変動も検出されない。そして、噴射圧が判定値Ｋ２まで低下したタイミングｔ３２で遮断弁４５を開弁し、続いてタンク主止弁４４を開弁する。その後、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射を停止し、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替える。
　上記実施形態では、第１噴射弁２１における確認用燃料量を一定値としたが、噴射圧に応じて可変に設定する構成としてもよい。具体的には、噴射圧が高いほど確認用燃料量を多くする。こうすることにより、第１噴射弁２１の動作確認のための燃料噴射によって、噴射圧が高い場合にも速やかに低下させることができる。
　第１噴射弁２１における確認用燃料量を、エンジン負荷に応じて可変に設定する構成としてもよい。具体的には、高負荷であるほど確認用燃料量を多くする。確認用燃料量が多いほど、噴射圧の変化及び空燃比の変化として現れやすく、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能か否かの判定精度が高くなる。一方、エンジン負荷が大きいほど１燃焼当たりの要求燃料量が大きくなるため、確認用燃料量を増量してもエンジン出力に及ぼす影響が少ない。したがって、これらの点に鑑み上記構成とすることにより、エンジン出力低下の抑制と、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が実施可能か否かの判定精度の向上とを両立させつつ第１噴射弁２１の動作確認を実施することができる。
　上記実施形態では、液体燃料を用いた運転状態からガス燃料を用いた運転状態への切替要求が生じた場合に第１噴射弁２１の動作確認処理を実施したが、液体燃料を用いる運転状態を継続する継続要求が生じている場合に上記の動作確認処理を実施する構成としてもよい。つまり、同継続要求が生じている場合に、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を確認用燃料量だけ行わせる噴射指令を出力するとともに（噴射指令手段）、該噴射指令の出力後にその継続要求が生じている状態で第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施可能であるか否かを判定する（噴射判定手段）。この構成によれば、液体燃料を用いての車両走行中に第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を正常に実施できるか否かの異常診断を行うことができる。このとき、異常有りの診断結果であった場合、その異常内容をメモリに書き込むとともに、運転者に通知するようにしてもよい。
　上記実施形態では、噴射圧が判定値Ｋ１以上であることを条件に第１噴射弁２１の動作確認処理を実施することとしたが、噴射圧にかかわらず同処理を実施する構成としてもよい。例えば、液体燃料を用いた運転状態からガス燃料を用いた運転状態への切替要求が生じた場合には、噴射圧にかかわらず常に動作確認処理を実施する構成としてもよい。
　上記実施形態では、遮断制御弁としてタンク主止弁４４及び遮断弁４５とを備え、液体燃料を用いた運転状態ではタンク主止弁４４及び遮断弁４５を閉弁状態にするとともに、ガス燃料を用いた運転状態への切替時では、タンク主止弁４４及び遮断弁４５を開弁状態にする構成としたが、いずれか一方のみを制御対象としてもよい。例えば、上記図１の構成において、液体燃料を用いた運転状態では遮断弁４５のみを閉弁状態にするとともに、ガス燃料を用いた運転状態への切替時では遮断弁４５を開弁状態にする構成としてもよい。また、遮断弁４５の数及び位置は上記構成に限定せず、例えばレギュレータ４３の下流側の低圧配管部４１ｂに更に遮断弁を備える構成に本発明を適用してもよい。
　上記実施形態では、多気筒エンジンの気筒ごとに第１噴射弁２１及び第２噴射弁２２をそれぞれ複数ずつ設ける構成としたが、複数の気筒の共通部分に第１噴射弁２１及び第２噴射弁２２のうちの少なくともいずれかを設ける構成としてもよい。例えば、吸気系統１１の集合部分に対してガス燃料や液体燃料を噴射する構成としてもよい。
　上記実施形態ではガス燃料をＣＮＧ燃料としたが、標準状態で気体のその他のガス燃料を用いることもできる。例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、水素、ＤＭＥなどを主成分とする燃料を用いる構成としてもよい。また、液体燃料についてもガソリン燃料に限らず、例えば軽油などを用いる構成としてもよい。

Claims (8)

  1. 　ガス燃料を噴射する第１噴射手段（２１）と、
    　液体燃料を噴射する第２噴射手段（２２）と、
    　前記ガス燃料を供給する燃料通路（４１）に設けられ、前記第１噴射手段に供給されるガス燃料の圧力を所定の設定圧力に減圧調整する圧力調整弁（６０）と、
    　前記燃料通路において前記圧力調整弁の上流側に設けられ、前記ガス燃料の流通を遮断する遮断機能を有する遮断制御弁（４４、４５）と、を備える燃料噴射システムに適用される内燃機関（１０）の燃料噴射制御装置であって、
    　前記液体燃料を用いる所定の運転状態にある場合に、前記第２噴射手段による液体燃料の噴射を継続しかつ前記遮断制御弁を閉弁した状態で前記第１噴射手段による所定量のガス燃料の噴射を行わせる噴射指令を出力する噴射指令手段（８０）と、
    　前記噴射指令手段による前記噴射指令の出力後に、前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射を実施可能であるか否かを判定する噴射判定手段（８０）と、
    を備え、
    　前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射と、前記第２噴射手段による液体燃料の噴射を切り替えて実施する内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2. 　前記噴射指令手段は、前記液体燃料を用いる運転状態から前記ガス燃料を用いる運転状態への切替要求が生じた場合に前記噴射指令を出力し、
    　前記噴射判定手段により前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射が実施可能であることが判定された場合に、前記ガス燃料を用いる運転状態への切り替えを実施する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  3. 　前記噴射指令手段による前記噴射指令の出力後において、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を前記所定の運転状態での吸入空気量で維持し、
    　前記噴射指令手段は、前記噴射指令として、前記第１噴射手段による前記所定量のガス燃料の噴射を行わせる指令を出力するとともに、前記第２噴射手段から噴射する液体燃料の燃料量を前記所定量に対応する分だけ減量補正する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  4. 　前記噴射指令手段による前記噴射指令の出力に伴い、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を前記所定の運転状態での吸入空気量に対して増量補正する吸気量補正手段（８０）と、
    　前記内燃機関の点火時期を遅角補正する点火遅角手段（８０）と、を備え、
    　前記噴射指令手段は、前記第２噴射手段から噴射させる燃料量を前記所定の運転状態での液体燃料の燃料噴射量とし、前記第１噴射手段から噴射させる燃料量を前記所定量とする噴射指令を出力し、
    　前記噴射指令手段による前記噴射指令の出力とともに、前記吸気量補正手段による前記吸入空気量の増量補正及び前記点火遅角手段による前記点火時期の遅角補正を実施する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  5. 　前記噴射指令手段による前記噴射指令の出力後において、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を前記所定の運転状態での吸入空気量で維持し、
    　前記噴射指令手段は、前記第２噴射手段から噴射させる燃料量を前記所定の運転状態での液体燃料の燃料噴射量とし、前記第１噴射手段から噴射させる燃料量を前記所定量とする噴射指令を出力する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  6. 　前記第１噴射手段に供給されるガス燃料の圧力である供給圧力が、前記設定圧力よりも高圧側の所定値（Ｋ１）を超えたことを判定する圧力判定手段を備え、
    　前記噴射指令手段は、前記圧力判定手段により前記供給圧力が前記所定値を超えたことが判定された場合に前記噴射指令を出力する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃
    機関の燃料噴射制御装置。
  7. 　前記内燃機関の運転負荷が所定の高負荷状態であることを判定する負荷判定手段を備え、
    　前記噴射指令手段は、前記負荷判定手段により前記運転負荷が前記所定の高負荷状態であることが判定された場合に前記噴射指令を出力する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  8. 　前記噴射指令手段は、前記液体燃料を用いる運転状態を継続する継続要求が生じている場合に前記噴射指令を出力し、
    　該継続要求が生じている場合に、前記噴射判定手段により前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射を実施可能であるか否かを判定する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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