專利名稱：內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠使用多種燃料的內(nèi)燃機的控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，開發(fā)出能夠利用多種燃料進行運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機。在這樣的內(nèi)燃機中，提出了這樣的技術(shù)，該技術(shù)從起動時開始到排氣凈化用催化劑活化為止期間使用氣體燃料(CNG)，在排氣凈化用催化劑活化后，使用液體燃料(汽油)(例如，參照專利文獻I)。另外，還提出了這樣的技術(shù)，該技術(shù)當內(nèi)燃機處于冷態(tài)時使用氣體燃料(CNG)，在內(nèi)燃機暖機完成后使用液體燃料(汽油)(例如，參照專利文獻2)。專利文獻1:日本特開2002-038980號公報專利文獻2:日本特開2000-213394號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題可是，作為配置在內(nèi)燃機的排氣通道中的排氣凈化周催化劑，有時使用當處于低溫狀態(tài)時對特定的排出廢氣成分(例如，氮氧化物(NOx))等進行吸附的催化劑。這樣的排氣凈化用催化劑能夠吸附的排出廢氣成分量的最大值(以下稱為“最大吸附量”)，具有在該排氣凈化用催化劑的溫度高時比溫度低時減小的傾向。因此，若將排氣凈化用催化劑的活性狀態(tài)、內(nèi)燃機的暖機狀態(tài)作為參數(shù)，進行從氣體燃料向液體燃料的切換，則在進行燃料的切換之前存在上述最大吸附量變得過少的可能性。在該場合，在不能充分地獲得通過使用氣體燃料而減少排氣排放的效果的狀態(tài)下消耗氣體燃料。本發(fā)明就是鑒于上述那樣的實際情況而作出的，其目的在于，在能夠有選擇地使用第一燃料和第二燃料的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)中良好地減少第二燃料的消耗量，該第一燃料具有阻礙排氣凈化用催化劑對排出廢氣成分的吸附的特性，該第二燃料具有不阻礙排氣凈化用催化劑對排出廢氣成分的吸附的特性。用于解決問題的手段本發(fā)明為了解決上述問題，提供一種內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，該內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)能夠使用第一燃料和第二燃料，該第一燃料阻礙排氣凈化用催化劑對氮氧化物的吸附，該第二燃料不阻礙排氣凈化用催化劑對氮氧化物的吸附；其中，著眼于作為排氣凈化用催化劑能夠吸附的氮氧化物量的最大值的最大吸附量進行燃料的切換。本申請的發(fā)明者進行了認真的實驗及驗證后發(fā)現(xiàn)，排氣凈化用催化劑的最大吸附量在排氣凈化用催化劑活化之前較少。因此，若使用第二燃料直到排氣凈化用催化劑活化，則有可能在不能充分地獲得通過使用第二燃料而減少排氣排放的效果的狀況下消耗第二燃料。因此，本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，在排氣系統(tǒng)中設(shè)置有當處于比活化溫度低的低溫狀態(tài)時對排氣中的氮氧化物進行吸附的排氣凈化用催化劑，其中，具有供給裝置和控制單元；該供給裝置向內(nèi)燃機供給第一燃料或第二燃料的任一方，該第一燃料阻礙氮氧化物被上述排氣凈化用催化劑吸附的現(xiàn)象，該第二燃料不阻礙氮氧化物被上述排氣凈化用催化劑吸附的現(xiàn)象；該控制單元以如下的方式控制上述供給裝置，即，當上述排氣凈化用催化劑處于低溫狀態(tài)時先將第二燃料供給到內(nèi)燃機，在此后的上述排氣凈化用催化劑向活化溫度升溫之前進行從第二燃料向第一燃料的切換。根據(jù)該發(fā)明，在排氣凈化用催化劑活化之前進行從第二燃料向第一燃料的切換。因此，在排氣凈化用催化劑的最大吸附量變少了后，也不會消耗第二燃料。其結(jié)果，能夠獲得使用第二燃料減少排氣排放的效果，并且能夠?qū)⒌诙剂系南牧恳种频幂^少。本發(fā)明的控制單元，也可在作為排氣凈化用催化劑能夠吸附的氮氧化物量的最大值的最大吸附量處于不到下限值的狀態(tài)時，控制上述供給裝置、以進行從第二燃料向第一燃料的切換。這里所說的“下限值”相當于未由排氣凈化用催化劑吸附而從該排氣凈化用催化劑流出的氮氧化物量與容許范圍的上限值相等時的最大吸附量。若通過這樣的方法進行從第二燃料向第一燃料的切換，則當排氣凈化用催化劑的最大吸附量處于不到下限值的狀態(tài)時將不能夠使用第二燃料。本發(fā)明的控制單元也可在排氣凈化用催化劑的溫度達到了比活化溫度低的吸附極限溫度時，判定為排氣凈化用催化劑的最大吸附量下降到了不到下限值的值。即，控制單元也可在排氣凈化用催化劑的溫度超過了比活化溫度低的吸附極限溫度時控制上述供給裝置、以進行從第二燃料向第一燃料的切換。排氣凈化用催化劑的最大吸附量與該排氣凈化用催化劑的溫度相關(guān)。即，排氣凈化用催化劑的最大吸附量在該排氣凈化用催化劑的溫度高時比溫度低時減少。因此，將排氣凈化用催化劑的最大吸附量與上述下限值相等時的排氣凈化用催化劑的溫度設(shè)定為“吸附極限溫度”，從而能夠在排氣凈化用催化劑的最大吸附量不到下限值時進行從第二燃料向第一燃料的切換。在NOx傳感器配置在比排氣凈化用催化劑更處于下游的排氣通道中的場合，當NOx傳感器的測定值超過了容許極限值時，也能夠判定為排氣凈化用催化劑的最大吸附量下降到了不到下限值的值。在這里，在第一燃料為包含酒精的液體燃料的場合，上述下限值也可被設(shè)定為如下的值，該值在第一燃料的酒精濃度高時比酒精濃度低時小。即，在第一燃料為包含酒精的液體燃料的場合，上述吸附極限溫度也可設(shè)定為如下的值，該值在第一燃料的酒精濃度高時比酒精濃度低時大。第一燃料的酒精濃度高時與低時相比，優(yōu)先于氮氧化物被吸附到排氣凈化用催化劑的物質(zhì)(例如，非甲烷碳氫化合物等)變多。因此，若在第一燃料的酒精濃度高時將下限值設(shè)定為大的值(將吸附極限溫度設(shè)定為低的溫度)，則在從第二燃料向第一燃料切換后被吸附到排氣凈化用催化劑的氮氧化物的量有可能過度地減少。相對于此，若在第一燃料的酒精濃度高時將下限值設(shè)定為小的值(將吸附極限溫度設(shè)定為高的值)，則能夠?qū)⑽从膳艢鈨艋么呋瘎┪蕉鴱脑撆艢鈨艋么呋瘎┝鞒龅牡趸锏牧恳种频幂^少。本發(fā)明的控制單元也可使得，在進行了從第二燃料向第一燃料的切換后，當排氣凈化用催化劑的最大吸附量增加到了下限值以上時，不進行從第一燃料向第二燃料的切換。根據(jù)這樣的方法，交替地反復進行從第二燃料向第一燃料的切換和從第一燃料向第二燃料的切換的波動得到抑制。結(jié)果，能夠更切實地避免第二燃料的消耗量增加或排氣排放增加這樣的事態(tài)。在本發(fā)明中，能夠使用非甲烷系的碳氫化合物燃料作為第一燃料，并且能夠使用壓縮天然氣(CNG)作為第二燃料。在非甲烷系的碳氫化合物燃料的已燃氣體中含有大量非甲烷碳氫化合物。非甲烷碳氫化合物與氮氧化物相比容易被吸附到排氣凈化用催化劑。因此，在使用非甲烷系的碳氫化合物燃料的場合，被吸附到排氣凈化用催化劑的氮氧化物的量變少。即，存在實際上被吸附到排氣凈化用催化劑的氮氧化物的量達不到最大吸附量的可能性。另一方面，在壓縮天燃氣(CNG)的已燃氣體中，基本上不含有非甲烷碳氫化合物。因此，在使用了天燃氣的場合，與使用了非甲烷系的碳氫化合物燃料的場合相比，被吸附到排氣凈化用催化劑的氮氧化物的量變多。因此，若使用非甲烷系的碳氫化合物燃料作為本發(fā)明中的第一燃料，使用壓縮天然氣(CNG)作為第二燃料，則能夠抑制氮氧化物的排出量的增加，并且將壓縮天燃氣(CNG)的消耗量抑制得較少。而且，在本發(fā)明中，控制單元也可按這樣的方式控制供給裝置，S卩，當?shù)诙剂系臍堄嗔慷嗲覂?nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于輕負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如，怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài))時，在排氣凈化用催化劑的最大吸附量低于下限值后，或在排氣凈化用催化劑的溫度超過了吸附極限溫度后，也繼續(xù)第二燃料的使用。當內(nèi)燃機處于輕負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)時(特別是處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時)，燃料消耗量少。因此，當?shù)诙剂系臍堄嗔慷鄷r，即使繼續(xù)使用少量的第二燃料，也能夠避免第二燃料的續(xù)航距離大幅度縮短的事態(tài)。另外，作為使內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的方法，一般為當該內(nèi)燃機處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時將點火開關(guān)斷開的方法。因此，若在內(nèi)燃機處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時使用第二燃料，則能夠盡可能地減少在該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止時被排氣凈化用催化劑吸附的非甲烷碳氫化合物。結(jié)果，能夠增多在下一次起動時排氣凈化用催化劑能夠吸附的氮氧化物量。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)能夠有選擇地使用第一燃料和第二燃料，該第一燃料具有阻礙排氣凈化用催化劑對排出廢氣成分的吸附的特性，該第二燃料具有不阻礙排氣凈化用催化劑對排出廢氣成分的吸附的特性；在該內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)中，能夠較好地減少第二燃料的消耗量。


圖1為表示在第I實施例中適用本發(fā)明的內(nèi)燃機的概略構(gòu)成的圖。圖2為表示第一排氣凈化裝置的床溫與最大吸附量的關(guān)系的圖。圖3為表示在內(nèi)燃機冷起動時使用了氣體燃料的場合從內(nèi)燃機排出的NOx量、從第一排氣凈化裝置排出的NOx量及第一排氣凈化裝置的床溫隨時間變化的圖。圖4為表示在第I實施例中當實施燃料切換控制時ECU執(zhí)行的程序的流程圖。圖5為表示在第2實施例中適用本發(fā)明的內(nèi)燃機的概略構(gòu)成的圖。圖6為表示在第2實施例中當實施燃料切換控制時ECU執(zhí)行的程序的流程圖。
圖7為表示在第3實施例中當實施燃料切換控制時ECU執(zhí)行的程序的流程圖。圖8為表示在第4實施例中適用本發(fā)明的內(nèi)燃機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖9為表示在第4實施例中當實施燃料切換控制時ECU執(zhí)行的程序的流程圖。
具體實施例方式下面，根據(jù)

本發(fā)明的具體的實施方式。記載于本實施方式的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、相對配置等只要沒有特別的記載，則本發(fā)明的技術(shù)范圍并不僅限于它們。實施例1
首先，根據(jù)圖1 圖4說明本發(fā)明的第I實施例。圖1為表示適用本發(fā)明的內(nèi)燃機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的內(nèi)燃機I為能夠使用液體燃料和氣體燃料這兩種燃料的火花點火式內(nèi)燃機。作為這里所說的液體燃料，能夠使用汽油等石油系液體燃料，或在石油系液體燃料中混合了乙醇、甲醇等的混合液體燃料等非甲烷碳氫化合物燃料。另外，作為氣體燃料，能夠使用壓縮天燃氣(CNG)。而且，內(nèi)燃機I不限于火花點火式內(nèi)燃機，也可為壓燃式的內(nèi)燃機。在內(nèi)燃機I的氣缸2中，滑動自如地裝有活塞3?；钊?通過圖中未表示的連桿連接到發(fā)動機輸出軸(曲軸)。內(nèi)燃機I具有用于將新氣(空氣)導入到氣缸2內(nèi)的進氣口 4、和用于將已燃氣體從氣缸2內(nèi)排出的排氣口 5。內(nèi)燃機I具有用于對進氣口 4的開口端進行開閉的進氣門6和用于對排氣口 5的開口端進行開閉的排氣門7。進氣門6和排氣門7由圖中未表示的進氣凸輪軸和排氣凸輪軸分別進行開閉驅(qū)動。另外，內(nèi)燃機I具有用于在氣缸2內(nèi)產(chǎn)生作為火種的火花的火花塞8。在上述進氣口 4連接著進氣通道9。進氣通道9為用于將從大氣中取入的新氣(空氣)引導至進氣口 4的通道。另一方面，在上述排氣口 5連接著排氣通道10。排氣通道10為用于在使從排氣口 5流出的已燃氣體(排氣)經(jīng)由后述的排氣凈化裝置15、16等后將其排出到大氣中的通道。在這里，在內(nèi)燃機I中設(shè)置有用于將液體燃料和氣體燃料有選擇地向內(nèi)燃機I供給的供給裝置。供給裝置具有第一燃料噴射閥11、第一燃料通道110、第一燃料箱111、燃料泵112、第一截止閥113、第二燃料噴射閥12、第二燃料通道120、第二燃料箱121、調(diào)節(jié)器122。第一燃料噴射閥11和第二燃料噴射閥12分別設(shè)置于每個氣缸。第一燃料噴射閥11安裝于進氣口 4附近的內(nèi)燃機1，朝進氣口 4內(nèi)噴射液體燃料。第一燃料噴射閥11通過第一燃料通道110連通到第一燃料箱111。在第一燃料通道110的途中配置有燃料泵112和第一截止閥113。燃料泵112將儲存在第一燃料箱111中的液體燃料供給到第一燃料噴射閥11。第一截止閥113為切換第一燃料通道110的截止和導通的
裝置第二燃料噴射閥12安裝于上述進氣通道9中的上述進氣口 4附近，朝進氣通道9內(nèi)噴射氣體燃料。第二燃料噴射閥12通過第二燃料通道120與第二燃料箱(CNG儲氣瓶)121連通。在第二燃料通道120的途中配置有調(diào)節(jié)器122和第二截止閥123。調(diào)節(jié)器122為將壓縮天燃氣(CNG)減壓到規(guī)定壓力的裝置。第二截止閥123為切換第二燃料通道120的截止和導通的裝置。另外，在比上述第二燃料噴射閥12更處于上游的進氣通道9中配置有節(jié)氣門13。節(jié)氣門13為通過改變進氣通道9的通道截面積而對導入到氣缸2內(nèi)的空氣量進行調(diào)整的裝置。在比節(jié)氣門13更處于上游的進氣通道9中安裝有空氣流量計14?？諝饬髁坑?4為輸出與在進氣通道9內(nèi)流動的空氣量(質(zhì)量)相關(guān)的電信號的傳感器。另外，在上述排氣通道10中配置有第一排氣凈化裝置15。第一排氣凈化裝置15含有當處于低溫狀態(tài)時對排氣中的氮氧化物(NOx)進行吸附的三元催化劑。第一排氣凈化裝置15相當于本發(fā)明的排氣凈化用催化劑。在比上述第一排氣凈化裝置15更處于下游的排氣通道10中配置有第二排氣凈化裝置16。第二排氣凈化裝置16與第一排氣凈化裝置15同樣地具有對排氣中的氮氧化物(NOx)進行吸附的催化劑。在比上述第一排氣凈化裝置15更處于上游的排氣通道10中配置有空燃比傳感器17?？杖急葌鞲衅?7為輸出與在排氣通道10中流動的排氣的空燃比相關(guān)的電信號的傳感器。在比第二排氣凈化裝置16更處于下游的排氣通道10中配置有O2傳感器18和排氣溫度傳感器19。O2傳感器18為輸出與包含于排氣中的氧的濃度相關(guān)的電信號的傳感器。排氣溫度傳感器19為輸出與排氣溫度相關(guān)的電信號的傳感器。在這樣構(gòu)成的內(nèi)燃機I中并設(shè)有電子控制單元(E⑶)20。E⑶20與上述空氣流量計14、空燃比傳感器17、02傳感器18及排氣溫度傳感器19等各種傳感器電連接，以能夠輸入各種傳感器的輸出信號的方式構(gòu)成。ECU20與上述火花塞8、第一燃料噴射閥11、第二燃料噴射閥12、節(jié)氣門13、燃料泵112、第一截止閥113、第二截止閥123等各種設(shè)備電連接，以能夠相應(yīng)于上述各種傳感器的輸出信號對各種設(shè)備進行控制的方式構(gòu)成。例如，ECU20實施燃料切換控制，即，當內(nèi)燃機I冷起動時，先將氣體燃料供給到內(nèi)燃機1，當此后的規(guī)定條件成立時進行從氣體燃料向液體燃料的切換。下面，說明本實施例的燃料切換控制的執(zhí)行方法。包含在第一排氣凈化裝置15中的三元催化劑，當處于比活化溫度低的低溫狀態(tài)時，對排氣中的NOx進行吸附。因此，如內(nèi)燃機I冷起動的場合那樣，即使在第一排氣凈化裝置15處于未活化狀態(tài)的場合，若排氣中的NOx被第一排氣凈化裝置15吸附，則也能夠?qū)⑴懦龅酱髿庵械腘Ox量抑制得較少。但是,在排氣中含有非甲燒碳氫化合物的場合，非甲燒碳氫化合物優(yōu)先于NOx被第一排氣凈化裝置15吸附。因此，若在第一排氣凈化裝置15處于低溫狀態(tài)時包含于排氣中的非甲烷碳氫化合物的量變多，則被第一排氣凈化裝置15吸附的NOx量變少，排出到大氣中的NOx量變多。在這里，液體燃料(非甲烷碳氫化合物燃料)的已燃氣體，與氣體燃料(壓縮天燃氣(CNG))的已燃氣體相比含有較多的非甲烷碳氫化合物。因此，若在內(nèi)燃機I的冷起動時使用液體燃料，則被第一排氣凈化裝置15吸附的NOx量將減少，因此，存在排出到大氣中的NOx量比限制量變多的可能性。相對于此，若在內(nèi)燃機I的冷起動時使用氣體燃料，則能夠增加被第一排氣凈化裝置15吸附的NOx量，因此，能夠?qū)⑴懦龅酱髿庵械腘Ox量抑制為比限制量少的量?？墒牵谝慌艢鈨艋b置15能夠吸附的NOx量的最大值(最大吸附量)如圖2所示那樣，存在在第一排氣凈化裝置15的溫度(床溫)高時比溫度低時減小的傾向。因此，若繼續(xù)使用氣體燃料直到第一排氣凈化裝置15的溫度變高，則在不能充分獲得通過使用氣體燃料而減少排氣排放的效果的狀態(tài)下增加了氣體燃料消耗量。另外，由于氣體燃料的能量密度比液體燃料低，所以，使用氣體燃料的場合的續(xù)航距離容易比使用液體燃料的場合變短。因此，若氣體燃料的消耗量不必要地增加，則有可能在內(nèi)燃機I冷起動時發(fā)生不能使用氣體燃料的事態(tài)，或需要頻繁地進行氣體燃料的補充(供油或充填)。因此，在當內(nèi)燃機I冷起動時使用氣體燃料的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)中，在第一排氣凈化裝置15的最大吸附量低于下限值之前，本實施例的燃料切換控制進行從氣體燃料向液體燃料的切換。這里所說的“下限值”為考慮到未由第一排氣凈化裝置15吸附而排出的NOx量達到限制量的最大吸附量，為預先由利用實驗等的適當處理求出的值。本申請的發(fā)明者經(jīng)過認真的實驗及驗證后發(fā)現(xiàn)，第一排氣凈化裝置15的最大吸附量在該第一排氣凈化裝置15活化之前低于下限值。圖3為表示在內(nèi)燃機I冷起動時使用了氣體燃料的場合從內(nèi)燃機I排出的NOx量、從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量、及第一排氣凈化裝置15的床溫隨時間的變化的圖。圖3中的實線表示從內(nèi)燃機排出的NOx量，單點劃線表示第一排氣凈化裝置15的NOx排出量，雙點劃線表示第一排氣凈化裝置15的床溫。在圖3中，在內(nèi)燃機I剛進行冷起動后，從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量大致為零。這可以認為是從內(nèi)燃機I排出的NOx的大致全部被第一排氣凈化裝置15吸附。此后，若第一排氣凈化裝置15的溫度超過圖3中由TmpO表示的溫度，則從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量開始增加。這可以認為是因為最大吸附量隨第一排氣凈化裝置15的溫度上升而開始減少。然后，若第一排氣凈化裝置15的溫度達到比上述TmpO高的Tmpl (吸附極限溫度)，則從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量增加到限制量Vreg。即，第一排氣凈化裝置15的最大吸附量(從內(nèi)燃機I排出的NOx量與從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量的差)下降到下限值Vnxl。另外，若第一排氣凈化裝置15的床溫接近活化溫度Tmp2(>Tmpl)，則從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量從增加傾向往減少傾向轉(zhuǎn)變。這推測是因為第一排氣凈化裝置15部分地活化而將NOx的一部分還原。如在上述圖3的說明中所描述的那樣，第一排氣凈化裝置15的最大吸附量，有時在該第一排氣凈化裝置15活化之前低于下限值。換言之，從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量，有時在該第一排氣凈化裝置15活化之前超過限制值。因此，當?shù)谝慌艢鈨艋b置15的溫度達到了吸附極限溫度Tmpl時，若進行從氣體燃料向液體燃料的切換，則能夠通過使用氣體燃料而減少排氣排放(減少NOx排出量)，并且將氣體燃料的消耗量抑制得較少。由于吸附極限溫度Tmpl與最大吸附量的關(guān)系存在因環(huán)境等不同而多少產(chǎn)生一些變動的可能性，所以，也可以把從吸附極限溫度Tmpl減去了余量后獲得的溫度作為基準進行燃料的切換。而且，若從氣體燃料向液體燃料進行切換，則雖然可能發(fā)生由包含于排氣中的非甲烷碳氫化合物阻礙第一排氣凈化裝置15對NOx的吸附的事態(tài)，但由于第一排氣凈化裝置15能夠吸附的非甲烷碳氫化合物的量相應(yīng)于第一排氣凈化裝置15的溫度上升而減少，所以，能夠抑制由第一排氣凈化裝置15吸附的NOx的量大幅度減少。另外，若進行從氣體燃料向液體燃料的切換，則從內(nèi)燃機I排出的NOx量增加，因此與此相伴，還有可能發(fā)生從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量增加的事態(tài)。然而，與使用氣體燃料時由第一排氣凈化裝置15吸附的NOx量的總量相比，由燃料的切換產(chǎn)生的NOx量的增加量足夠少。另外，在第一排氣凈化裝置15的溫度達到吸附極限溫度的時刻，第二排氣凈化裝置16的溫度未達到吸附極限溫度，所以，從第一排氣凈化裝置15排出的NOx由第二排氣凈化裝置16吸附。結(jié)果，通過從氣體燃料向液體燃料的切換，能夠避免排出到大氣中的NOx量增加的事態(tài)。因此，能夠在獲得通過使用氣體燃料而減少NOx排出量的效果的同時減少氣體燃料的消耗量。而且，包含于液體燃料的已燃氣體中的二氧化碳(CO2)的量，比包含于氣體燃料的已燃氣體中的CO2的量少。因此，通過從氣體燃料向液體燃料的切換，還能夠減少CO2的排出量。另外，還能夠在考慮CO2的排出量與NOx的排出量的平衡的同時改變上述下限值、吸附極限溫度?？墒?，在液體燃料中含有酒精的場合，也可相應(yīng)于液體燃料中的酒精濃度改變下限值或吸附極限溫度。液體燃料的酒精濃度高時與酒精濃度低時相比，優(yōu)先于NOx被第一排氣凈化裝置15吸附的非甲烷碳氫化合物變多。這是因為，相比來自于汽油的非甲烷碳氫化合物，來自于酒精的非甲烷碳氫化合物更容易被第一排氣凈化裝置15吸附。因此，最好將下限值設(shè)定為液體燃料中的酒精濃度高時比酒精濃度低時小的值(將吸附極限溫度設(shè)定為較高的值)。若這樣決定下限值、吸附極限溫度，則能夠更切實地獲得NOx排出量的減少效果。而且，包含在液體燃料中的酒精濃度，可通過在從第一燃料箱111到第一燃料噴射閥11的液體燃料通道中安裝酒精濃度傳感器而檢測，或根據(jù)用于空燃比反饋控制的修正系數(shù)進行推定。下面，根據(jù)圖4說明本實施例的燃料切換控制的執(zhí)行順序。圖4為表示當實施燃料切換控制時ECU20執(zhí)行的程序的流程圖。該程序預先存儲在ECU20的ROM等中，為以內(nèi)燃機I的起動要求(例如，點火開關(guān)的接通信號、開關(guān)的接通信號等)作為觸發(fā)信號由E⑶20執(zhí)行的程序。在圖4的程序中，E⑶20先執(zhí)行SlOl的處理。S卩，E⑶20判別第一排氣凈化裝置15是否處于低溫狀態(tài)。例如，ECU20以內(nèi)燃機I的冷卻水溫度不到規(guī)定溫度或排氣溫度傳感器19的測定值不到吸附極限溫度為條件，判別第一排氣凈化裝置15處于低溫狀態(tài)。在上述SlOl中作出了否定判定的情況下，E⑶20結(jié)束本程序的執(zhí)行。另一方面，在上述SlOl中作出了肯定判定的情況下，ECU20朝S102前進。在S102中，E⑶20控制供給裝置、以向內(nèi)燃機I供給氣體燃料。具體地說，E⑶20使燃料泵112停止，并且將第一截止閥113及第一燃料噴射閥11保持為閉閥狀態(tài)，從而停止液體燃料的供給。另外，E⑶20將第二截止閥123保持為開閥狀態(tài)，并且按適當?shù)恼龝r使第二燃料噴射閥12進行開閉動作，從而進行氣體燃料的供給。在該場合，內(nèi)燃機I通過使氣體燃料燃燒而進行工作。在S103中，ECU20獲得液體燃料中的酒精精度，將獲得了的酒精濃度作為參數(shù)而決定吸附極限溫度。此時，E⑶20將吸附極限溫度設(shè)定為液體燃料中的酒精濃度高時比酒精濃度低時高。在S104中，E⑶20獲得第一排氣凈化裝置15的溫度。此時，E⑶20也可使用排氣溫度傳感器19的測定值代替第一排氣凈化裝置15的溫度。而且，在將能夠直接測定第一排氣凈化裝置15的床溫的溫度傳感器安裝于第一排氣凈化裝置15的場合，ECU20也可使用上述溫度傳感器的測定值作為第一排氣凈化裝置15的溫度。在S105中，E⑶20比較在上述S104中獲得了的第一排氣凈化裝置15的溫度和在上述S103中設(shè)定了的吸附極限溫度。此時，若第一排氣凈化裝置15的溫度在吸附極限溫度以下，則E⑶20返回到S104。另一方面，若第一排氣凈化裝置15的溫度比吸附極限溫度高，則ECU20前進到S106。在S106中，ECU20控制供給裝置、以使得內(nèi)燃機I的使用燃料從氣體燃料切換為液體切換。具體地說，E⑶20將第二燃料噴射閥12及第二截止閥123保持為閉閥狀態(tài)，從而使氣體燃料的供給停止。E⑶20進而使燃料泵112工作，并且使第一截止閥113開閥，從而向第一燃料噴射閥11供給第一燃料箱111內(nèi)的液體燃料。接著，E⑶20按照各氣缸2的噴射正時使第一燃料噴射閥11進行開閉動作，從而向內(nèi)燃機I的各氣缸內(nèi)供給液體燃料。如以上說明的那樣，E⑶20執(zhí)行圖4的程序，從而實現(xiàn)本發(fā)明的控制單元。結(jié)果，能夠避免在不能充分地獲得通過使用氣體燃料而減少NOx排出量的效果的狀況下消耗氣體燃料的事態(tài)。因此，能夠在獲得通過使用氣體燃料而減少NOx排出量的效果的同時將氣體燃料的消耗量抑制得較少。燃料切換控制的實施時期不限于內(nèi)燃機I的冷起動時，只要為第一排氣凈化裝置15處于低溫狀態(tài)時，則可以為任意時候。在該場合，ECU20要周期性地執(zhí)行上述圖4的程序即可。可是，在進行從氣體燃料向液體燃料的切換后，可以考慮第一排氣凈化裝置15的溫度再次向不到吸附極限溫度的溫度下降的場合。在這樣的場合，若再次從液體燃料向氣體燃料切換，則存在燃料切換控制波動的可能性。因此，也可以在實施從氣體燃料向液體燃料的切換后的一定期間，禁止從液體燃料向氣體燃料的切換。實施例2下面根據(jù)圖5 圖6說明本發(fā)明的第2實施例。在這里，說明與上述第I實施例不同的結(jié)構(gòu)，對同樣的結(jié)構(gòu)省略說明。圖5為表示本實施例中的內(nèi)燃機的概略結(jié)構(gòu)的圖。在圖5中，對與上述第I實施例的圖1同樣的構(gòu)成部分標注相同的符號。在圖5中，在內(nèi)燃機I的排氣通道10中安裝NOx傳感器21代替排氣溫度傳感器19。在該場合，E⑶20不根據(jù)第一排氣凈化裝置15的溫度，而是根據(jù)NOx傳感器21的測定值(從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量)進行燃料切換控制。下面，根據(jù)圖6說明本實施例的燃料切換控制的執(zhí)行程序。圖6為表示實施燃料切換控制時ECU20執(zhí)行的程序的流程圖。該程序與上述第I實施例的圖4的程序同樣，為當產(chǎn)生了內(nèi)燃機I的起動要求時或周期性地由ECU20執(zhí)行的程序。在圖6中，與圖4的程序同樣的處理標注同一符號。圖4的程序與圖6的程序的不同點在于執(zhí)行S201 S203的處理代替S103 S105的處理。即，E⑶20在S201中設(shè)定作為從第一排氣凈化裝置15排出的NOx量的上限值的限制量。此時，ECU20將限制量設(shè)定為液體燃料中的酒精濃度高時比酒精濃度低時多。在S202中，ECU20讀入NOx傳感器21的測定值(NOx排出量)。接著，ECU20前進到S203，比較在上述S202中獲得了的NOx排出量和在上述S201中設(shè)定了的限制量。此時，若NOx排出量在限制量以下，則E⑶20返回到S202。另一方面，若NOx排出量超過限制量，貝1JECU20前進到S106，為了將內(nèi)燃機I的使用燃料從氣體燃料切換到液體燃料，對供給裝置進行控制。E⑶20這樣執(zhí)行圖6的程序，從而能夠獲得與上述第I實施例同樣的作用及效果。
實施例3下面，根據(jù)圖7說明本發(fā)明的第3實施例。在這里，說明與上述第I實施例不同的結(jié)構(gòu)，對同樣的結(jié)構(gòu)省略說明。上述第I實施例與本實施例的不同點在于，根據(jù)第一排氣凈化裝置15變得不吸附非甲烷碳氫化合物時的該第一排氣凈化裝置15的溫度(以下稱為“非吸附溫度”)進行使用燃料的切換。圖7為表示實施燃料切換控制時ECU20執(zhí)行的程序的流程圖。該程序與上述第I實施例的圖4的程序同樣，為當產(chǎn)生了內(nèi)燃機I的起動要求時或周期性地由ECU20執(zhí)行的程序。在圖7中，對于與圖4的程序同樣的處理標注同一符號。圖4的程序與圖7的程序的不同點在于執(zhí)行S301及S302的處理代替S103 S105的處理。即，在執(zhí)行S102的處理后，E⑶20前進到S301，獲得第一排氣凈化裝置15的溫度(排氣溫度傳感器19的測定值)。接著，E⑶20前進到S302，比較在上述S301中獲得了的第一排氣凈化裝置15的溫度與非吸附溫度。非吸附溫度預先通過實驗求出。當?shù)谝慌艢鈨艋b置15的溫度在非吸附溫度以下時，E⑶20返回到S301。另一方面，當?shù)谝慌艢鈨艋b置15的溫度比非吸附溫度高時，ECU20前進到S106，為了將內(nèi)燃機I的使用燃料從氣體燃料改變?yōu)橐后w燃料，對供給裝置進行控制。E⑶20這樣執(zhí)行圖7的程序，從而能夠獲得與上述第I實施例同樣的作用及效果。實施例4下面根據(jù)圖8 圖9說明本發(fā)明的第4實施例。在這里，說明與上述第I實施例不同的結(jié)構(gòu)，對同樣的結(jié)構(gòu)省略說明。圖8為表示本實施例的內(nèi)燃機的概略結(jié)構(gòu)的圖。在圖8中，與上述第I實施例的圖1同樣的構(gòu)成部分標注同一符號。在圖8中，在第二燃料箱121中安裝殘留量傳感器124，該殘留量傳感器124輸出與儲存在該第二燃料箱121中的氣體燃料的量相關(guān)的電信號。另外，用于測定圖中未表示的油門踏板的操作量(油門開度)的油門位置傳感器22電連接到ECU20。在這里，本實施例的燃料切換控制與上述第I實施例的燃料切換控制的不同點在于，當氣體燃料的殘留量(儲存于第二燃料箱121中的氣體燃料的量)為規(guī)定量以上且內(nèi)燃機I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，即使在從氣體燃料向液體燃料的切換條件成立了后也繼續(xù)使用氣體燃料。當內(nèi)燃機I處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，氣體燃料的消耗量變少。因此，當氣體燃料的殘留量多時，即使繼續(xù)使用少量的氣體燃料，也能夠避免氣體燃料的續(xù)航距離大幅度縮短的事態(tài)。另外，當內(nèi)燃機I處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，該內(nèi)燃機I的運轉(zhuǎn)被停止的可能性高，所以，若因使用氣體燃料而使得被第一排氣凈化裝置15吸附的非甲烷碳氫化合物的量減少，則能夠避免再次起動時第一排氣凈化裝置15能夠吸附的NOx量過度變少的事態(tài)。圖9為表示在實施燃料切換控制時ECU20執(zhí)行的程序的流程圖。該程序與上述第I實施例的圖4的程序同樣，為當產(chǎn)生了內(nèi)燃機I的起動要求時或周期性地由ECU20執(zhí)行的程序。在圖9中，與圖4的程序同樣的處理標注同一符號。圖4的程序與圖9的程序的不同點在于，在S105中進行了肯定判定的場合，執(zhí)行S401 S403的處理。即，E⑶20在S105中進行了肯定判定的場合，前進到S401，讀入殘留量傳感器124的測定值(氣體燃料的殘留量)。接著，E⑶20前進到S402，判別在上述S401中獲得了的氣體燃料的殘留量是否在規(guī)定量以上。這里所說的“規(guī)定量”為考慮了即使在內(nèi)燃機I的怠速運轉(zhuǎn)中繼續(xù)使用氣體燃料也充分地殘留有第二燃料箱121內(nèi)的氣體燃料這樣的情況的量，為預先由使用實驗等的適當處理決定了的量。在上述S402中進行了否定判定的場合，E⑶20前進到S106，為了將內(nèi)燃機I的使用燃料從氣體燃料切換為液體燃料，對供給裝置進行控制。另一方面，在上述S402中進行了肯定判定的場合，E⑶20前進到S403。在S403中，E⑶20判別內(nèi)燃機I是否處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，E⑶20判別油門位置傳感器22的測定值(油門開度)是否為零。在上述S403中進行了否定判定的場合，ECU20前進到S106，為了將內(nèi)燃機I的使用燃料從氣體燃料切換為液體燃料，對供給裝置進行控制。另一方面，在上述S403中進行了肯定判定的場合，E⑶20返回到S401。在該場合，內(nèi)燃機I通過氣體燃料繼續(xù)運轉(zhuǎn)。結(jié)果，在內(nèi)燃機I從怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)停止了的場合，能夠?qū)⒂傻谝慌艢鈨艋b置15吸附的非甲烷碳氫化合物的量抑制得較少。結(jié)果，能夠避免下次起動時第一排氣凈化裝置15能夠吸附的NOx量變少的事態(tài)。而且，本實施例的燃料切換控制也可與上述第2實施例或第3實施例中說明的燃料切換控制進行組合。符號的說明I 內(nèi)燃機2 氣缸4 進氣口5 排氣口6 進氣門7 排氣門8 火花塞9 進氣通道10 排氣通道11 第一燃料噴射閥12 第二燃料噴射閥15 第一排氣凈化裝置16 第二排氣凈化裝置17 空燃比傳感器18 O2 傳感器19 排氣溫度傳感器21 NOx 傳感器110第一燃料通道111第一燃料箱112燃料泵113第一截止閥
120第二燃料通道121第二燃料箱122調(diào)節(jié)器123第二截止閥124殘留量傳感器
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，在排氣系統(tǒng)中設(shè)置有當處于比活化溫度低的低溫狀態(tài)時對排氣中的氮氧化物進行吸附的排氣凈化用催化劑，其特征在于: 具有供給裝置和控制單元， 該供給裝置向內(nèi)燃機供給第一燃料或第二燃料的任一方，該第一燃料阻礙氮氧化物被上述排氣凈化用催化劑吸附的現(xiàn)象，該第二燃料不阻礙氮氧化物被上述排氣凈化用催化劑吸附的現(xiàn)象； 該控制單元以如下的方式控制上述供給裝置，即，當上述排氣凈化用催化劑處于低溫狀態(tài)時先將第二燃料供給到內(nèi)燃機，在此后的上述排氣凈化用催化劑向活化溫度升溫之前進行從第二燃料向第一燃料的切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于:當正向內(nèi)燃機供給第二燃料時，若作為上述排氣凈化用催化劑能夠吸附的氮氧化物量的最大值的最大吸附量向不到下限值的量下降，則上述控制單元控制上述供給裝置、以進行從第二燃料向第一燃料的切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于:上述控制單元以排氣凈化用催化劑的溫度超過比活化溫度低的吸附極限溫度為條件，判定上述排氣凈化用催化劑的最大吸附量變成了不到下限值的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于:上述第一燃料為包含酒精的液體燃料， 上述下限值被設(shè)定為這樣的值，該值在第一燃料的酒精濃度高時比在該第一燃料的酒精濃度低時小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中的任何一項所述的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng),其特征在于:在進行了從第二燃料向第一燃料的切換后，當上述排氣凈化用催化劑的最大吸附量增加到了下限值以上時，上述控制單元控制上述供給裝置、以不進行從第一燃料向第二燃料的切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任何一項所述的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于:上述第一燃料為非甲烷系的碳氫化合物燃料， 第二燃料為天然氣燃料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)，其能夠有選擇地使用第一燃料和第二燃料，該第一燃料具有阻礙排氣凈化用催化劑對排出廢氣成分的吸附的特性，該第二燃料具有不阻礙排氣凈化用催化劑對排出廢氣成分的吸附的特性，在該內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)中以較好地減少第二燃料的消耗量為目的。為了解決該問題，本發(fā)明的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)當排氣凈化用催化劑處于低溫狀態(tài)時先將第二燃料供給到內(nèi)燃機，在此后的排氣凈化用催化劑升溫到活化溫度之前進行從第二燃料向第一燃料的切換。
文檔編號F02D19/06GK103154473SQ201080003910
公開日2013年6月12日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者中山裕介, 木所徹, 澤田裕 申請人:豐田自動車株式會社