JP2018131947A

JP2018131947A - Internal combustion engine with supercharger adapted to gas fuel

Info

Publication number: JP2018131947A
Application number: JP2017025218A
Authority: JP
Inventors: 谷口　聡; Satoshi Taniguchi; 聡谷口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-08-23

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure an intake air amount which is the same as that in the case that gas fuel is not used even if the gas fuel is used, in an internal combustion engine with a supercharger which is adapted to the gas fuel.SOLUTION: A water cooling type intercooler 34 is arranged on a downstream side of a turbocharger 38. A liquid injection valve 26 for injecting liquid fuel and a gas injection valve 16 for injecting gas fuel are arranged. The gas fuel which is stored in a CNG tank 22 at high pressure is decompressed by a regulator 20, and supplied to the gas injection valve 16. The regulator 20 has a heat exchange chamber 24 for exchanging heat with a refrigerant. In a situation that the gas injection valve 16 injects the gas fuel, the refrigerant circulating via the heat exchange chamber 24 is supplied to the intercooler 34, and in a situation that the gas injection valve 16 does supply the gas fuel, the refrigerant circulating via the heat exchange chamber 24 is not supplied to the intercooler 34.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、気体燃料に対応した過給機付き内燃機関に係り、特に、液体燃料と共に圧縮ガスを燃料として使用する過給機付き内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine with a supercharger corresponding to gaseous fuel, and more particularly to an internal combustion engine with a supercharger that uses compressed gas as a fuel together with liquid fuel.

特許文献１には、液体燃料と気体燃料とを適宜切り換えて吸気ポートに供給する内燃機関が開示されている。このような内燃機関によれば、液体燃料を用いることによる利点と気体燃料を用いることによる利点を共に享受することができる。 Patent Document 1 discloses an internal combustion engine in which liquid fuel and gaseous fuel are appropriately switched and supplied to an intake port. According to such an internal combustion engine, both the advantages of using liquid fuel and the advantages of using gaseous fuel can be enjoyed.

出願人は、特許文献１を含めて、本願発明に関連する先行技術文献として下記の文献を認識している。 The applicant has recognized the following documents as prior art documents related to the present invention, including Patent Document 1.

特開２０１５−１０５５８３号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-105583 特開２０００−３４５９２２号公報JP 2000-345922 A 特開平７−１８９８１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-189813 特開昭６０−０５２２９０号公報JP 60-052290 A

ところで、内燃機関の吸気ポートに気体燃料を供給する際には、吸気ポートの内部で気体燃料により吸入空気の進行が妨げられる事態が生ずる。このため、気体燃料使用時の吸入空気量は、気体燃料が使用されない場合の吸入空気量に比して少量となり易い。 By the way, when the gaseous fuel is supplied to the intake port of the internal combustion engine, a situation occurs in which the progression of the intake air is hindered by the gaseous fuel inside the intake port. For this reason, the amount of intake air when using gaseous fuel tends to be smaller than the amount of intake air when no gaseous fuel is used.

内燃機関は吸入空気量に応じた出力を発する。このため、特許文献１に記載の内燃機関においては、気体燃料が燃料として使用される際の出力が、液体燃料が使用される際の出力に比して小さくなり易い。その結果、例えば気体燃料と液体燃料とが切り替えられる際には、トルクショックが生ずることがある。 The internal combustion engine generates an output corresponding to the intake air amount. For this reason, in the internal combustion engine described in Patent Document 1, the output when the gaseous fuel is used as the fuel tends to be smaller than the output when the liquid fuel is used. As a result, torque shock may occur when, for example, gas fuel and liquid fuel are switched.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、気体燃料の使用時にも気体燃料が使用されない場合と同様の吸入空気量を確保することのできる過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An internal combustion engine with a supercharger that can secure the same intake air amount as when no gaseous fuel is used even when gaseous fuel is used. The purpose is to provide.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、気体燃料に対応した過給機付き内燃機関であって、
吸入空気を加圧して内燃機関に供給する過給機と、
前記過給機の下流で吸入空気を冷却する水冷式のインタークーラと、
内燃機関に液体燃料を供給する液体燃料供給装置と、
内燃機関の吸気ポートに気体燃料を供給する気体燃料供給装置と、
高圧貯蔵されている気体燃料を減圧して前記気体燃料供給装置に供給するためのレギュレータと、
前記インタークーラに冷媒を供給するインタークーラ冷却システムと、を備え、
前記インタークーラ冷却システムは、
前記レギュレータと前記冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換室を有し、
前記気体燃料供給装置が前記気体燃料を供給する状況下では、前記熱交換室を経由する冷媒を前記インタークーラに供給し、
前記気体燃料供給装置が前記気体燃料を供給しない状況下では、前記熱交換室を経由する冷媒を前記インタークーラに供給しないことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is an internal combustion engine with a supercharger corresponding to gaseous fuel,
A supercharger that pressurizes the intake air and supplies it to the internal combustion engine;
A water-cooled intercooler for cooling the intake air downstream of the supercharger;
A liquid fuel supply device for supplying liquid fuel to the internal combustion engine;
A gaseous fuel supply device for supplying gaseous fuel to an intake port of an internal combustion engine;
A regulator for depressurizing and supplying the gaseous fuel stored at high pressure to the gaseous fuel supply device;
An intercooler cooling system for supplying a refrigerant to the intercooler,
The intercooler cooling system includes:
A heat exchange chamber for exchanging heat between the regulator and the refrigerant;
Under the situation where the gaseous fuel supply device supplies the gaseous fuel, the refrigerant passing through the heat exchange chamber is supplied to the intercooler,
In a situation where the gaseous fuel supply device does not supply the gaseous fuel, the refrigerant passing through the heat exchange chamber is not supplied to the intercooler.

第１の発明によれば、過給機によって加圧された吸入空気をインタークーラで冷却することにより吸入空気の充填効率を高めることができる。気体燃料供給装置が吸気ポートに気体燃料を供給する際には、レギュレータにおいて気体燃料が減圧される。この際、熱交換室では、気体燃料の膨張に伴う吸熱により冷媒が冷却される。そして、気体燃料使用時には、このようにして生成された冷却冷媒がインタークーラに供給される。他方、気体燃料が使用されない状況下では、インタークーラに冷却冷媒は供給されない。吸入空気の充填効率はインタークーラが低温であるほど高くなる。このため、本発明によれば、気体燃料使用時には、気体燃料が使用されない場合に比して吸入空気の充填効率を高めることができる。その結果、気体燃料使用時にも、気体燃料が使用されない場合と同様の吸入空気量が確保される。 According to the first aspect of the invention, the intake air charging efficiency can be improved by cooling the intake air pressurized by the supercharger with the intercooler. When the gaseous fuel supply device supplies gaseous fuel to the intake port, the gaseous fuel is decompressed in the regulator. At this time, in the heat exchange chamber, the refrigerant is cooled by heat absorption accompanying expansion of the gaseous fuel. And when using gaseous fuel, the cooling refrigerant | coolant produced | generated in this way is supplied to an intercooler. On the other hand, the cooling refrigerant is not supplied to the intercooler under the situation where the gaseous fuel is not used. The intake air charging efficiency increases as the intercooler cools. For this reason, according to the present invention, when using the gaseous fuel, the charging efficiency of the intake air can be increased as compared with the case where the gaseous fuel is not used. As a result, even when the gaseous fuel is used, the same amount of intake air as when the gaseous fuel is not used is secured.

本発明の実施の形態１の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of Embodiment 1 of this invention. 気体燃料の使用に伴う課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject accompanying use of gaseous fuel. 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１のインタークーラ冷却システムを模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the intercooler cooling system of Embodiment 1 of this invention. インタークーラ冷却システムの第１変形例を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the 1st modification of the intercooler cooling system. インタークーラ冷却システムの第２変形例を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the 2nd modification of the intercooler cooling system.

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は吸気ポート１２と排気ポート１４を備えている。吸気ポート１２には気体噴射弁１６が組み込まれている。 Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. The system of this embodiment includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 includes an intake port 12 and an exhaust port 14. A gas injection valve 16 is incorporated in the intake port 12.

気体噴射弁１６には気体通路１８が連通している。気体通路１８はレギュレータ２０を介してCNGタンク２２に連通している。CNGタンク２２には、高圧の圧縮天然ガス（CNG: Compressed Natural Gas）が貯蔵されている。 A gas passage 18 communicates with the gas injection valve 16. The gas passage 18 communicates with the CNG tank 22 via the regulator 20. The CNG tank 22 stores high-pressure compressed natural gas (CNG).

レギュレータ２０は、CNGタンク２２から供給される高圧CNGを、予め設定されている噴射圧力に減圧して気体通路１８に供給する機能を有している。レギュレータ２０の内部には、CNGが通過する気体室と、後述する冷媒を流通させるための熱交換室２４とが、互いに独立して設けられている。レギュレータ２０によるCNGの減圧には、CNGの急激な膨張と、その膨張に付随する吸熱が生ずる。レギュレータ２０は、この吸熱を利用して熱交換室２４内の冷媒を冷却することができる。 The regulator 20 has a function of reducing the high-pressure CNG supplied from the CNG tank 22 to a preset injection pressure and supplying it to the gas passage 18. Inside the regulator 20, a gas chamber through which the CNG passes and a heat exchange chamber 24 for circulating a refrigerant to be described later are provided independently of each other. When the CNG is decompressed by the regulator 20, a rapid expansion of the CNG and an endotherm associated with the expansion occur. The regulator 20 can cool the refrigerant in the heat exchange chamber 24 using this heat absorption.

気体通路１８は、レギュレータ２０によって減圧されたCNGを気体噴射弁１６に供給する。気体噴射弁１６は、このようにして供給されるCNGを内燃機関１０の吸気ポート１２に噴射することができる。 The gas passage 18 supplies the CNG decompressed by the regulator 20 to the gas injection valve 16. The gas injection valve 16 can inject the CNG supplied in this way to the intake port 12 of the internal combustion engine 10.

内燃機関１０には、また、燃焼室内に開口するように液体噴射弁２６が組み込まれている。液体噴射弁２６には、燃料タンク２８から液体燃料としてガソリンが供給されている。液体噴射弁２６は、そのガソリンを内燃機関１０の燃焼室内に直接噴射することができる。 The internal combustion engine 10 also incorporates a liquid injection valve 26 so as to open into the combustion chamber. Gasoline is supplied from the fuel tank 28 to the liquid injection valve 26 as liquid fuel. The liquid injection valve 26 can directly inject the gasoline into the combustion chamber of the internal combustion engine 10.

内燃機関１０の吸気ポート１２には、吸気通路３０が連通している。吸気通路３０には吸入空気量を制御するためのスロットル弁３２が配置されている。スロットル弁３２の上流には、吸入空気を冷却するための水冷式のインタークーラ３４が配置されている。インタークーラ３４には、吸入空気を通過させるための通路と、この通路を取り巻く冷媒室３６とが互いに独立して設けられている。インタークーラ３４は、冷媒室３６に冷媒を流通させることにより効率的に吸入空気を冷却することができる。 An intake passage 30 communicates with the intake port 12 of the internal combustion engine 10. A throttle valve 32 for controlling the intake air amount is disposed in the intake passage 30. A water-cooled intercooler 34 for cooling the intake air is disposed upstream of the throttle valve 32. In the intercooler 34, a passage for allowing intake air to pass therethrough and a refrigerant chamber 36 surrounding the passage are provided independently of each other. The intercooler 34 can cool the intake air efficiently by allowing the refrigerant to flow through the refrigerant chamber 36.

インタークーラ３４の更に上流には、過給機、具体的にはターボチャージャ３８のコンプレッサ４０の吐出口が連通している。コンプレッサ４０の吸入口はエアクリーナ４２に連通している。 Further upstream of the intercooler 34, a supercharger, specifically, a discharge port of the compressor 40 of the turbocharger 38 communicates. The suction port of the compressor 40 communicates with the air cleaner 42.

内燃機関１０の排気ポート１４には排気通路４３が連通している。排気通路４３には、ターボチャージャ３８のタービン４４が組み込まれている。タービン４４の下流には排気ガスを浄化するための第１触媒４６及び第２触媒４８が配置されている。 An exhaust passage 43 communicates with the exhaust port 14 of the internal combustion engine 10. A turbine 44 of the turbocharger 38 is incorporated in the exhaust passage 43. A first catalyst 46 and a second catalyst 48 for purifying exhaust gas are disposed downstream of the turbine 44.

内燃機関１０には、図示しないウォータジャケットが設けられている。図１に示すシステムは、このウォータジャケットに冷却水を循環させるための循環装置５０を備えている。循環装置５０には、E/G冷却通路５２，５４が連通している。E/G冷却通路５２，５４は、内燃機関１０によって加熱された冷却水をレギュレータ２０の周囲に循環させることができる。循環装置５０は、内燃機関１０の冷却水がレギュレータ２０の周囲を循環する状態と、その循環が停止した状態とを選択的に実現することができる。 The internal combustion engine 10 is provided with a water jacket (not shown). The system shown in FIG. 1 includes a circulation device 50 for circulating cooling water through the water jacket. E / G cooling passages 52 and 54 communicate with the circulation device 50. The E / G cooling passages 52 and 54 can circulate cooling water heated by the internal combustion engine 10 around the regulator 20. The circulation device 50 can selectively realize a state where the cooling water of the internal combustion engine 10 circulates around the regulator 20 and a state where the circulation is stopped.

レギュレータ２０の内部には、上記の通り、CNGの減圧に伴う吸熱が生ずる。循環装置５０が内燃機関１０の冷却水をレギュレータ２０の周辺に流通させると、その吸熱によりレギュレータ２０が凍結するのを防ぐことができる。また、循環装置５０が冷却水の循環を止めると、レギュレータ２０による吸熱により熱交換室２４の温度を低温にすることができる。 As described above, heat absorption due to the decompression of CNG occurs in the regulator 20. When the circulation device 50 circulates the cooling water of the internal combustion engine 10 around the regulator 20, it is possible to prevent the regulator 20 from freezing due to the heat absorption. Further, when the circulation device 50 stops circulation of the cooling water, the temperature of the heat exchange chamber 24 can be lowered by the heat absorption by the regulator 20.

図１に示すシステムは、また、ターボチャージャ３８の冷却システムを備えている。この冷却システムは、ターボチャージャ３８に冷媒を供給するための冷媒通路５６と、ターボチャージャ３８から流通する冷媒を受けるための冷媒通路５８を備えている。冷媒通路５８は、リザーブタンク６０を介して、インタークーララジエタ６２の第１流入口６４に連通している。インタークーララジエタ６２の流出口６６は、ポンプ６８を介して冷媒通路７０に連通している。冷媒通路７０は、第１逆止弁７２を介して、ターボチャージャ３８に通じる冷媒通路５６に連通している。第１逆止弁７２は、冷媒通路７０側からターボチャージャ３８側へ向かう冷媒の流れだけを許容するように構成されている。 The system shown in FIG. 1 also includes a turbocharger 38 cooling system. This cooling system includes a refrigerant passage 56 for supplying a refrigerant to the turbocharger 38 and a refrigerant passage 58 for receiving a refrigerant flowing from the turbocharger 38. The refrigerant passage 58 communicates with the first inlet 64 of the intercooler radiator 62 via the reserve tank 60. The outlet 66 of the intercooler radiator 62 communicates with the refrigerant passage 70 via a pump 68. The refrigerant passage 70 communicates with the refrigerant passage 56 that communicates with the turbocharger 38 via the first check valve 72. The first check valve 72 is configured to allow only the flow of refrigerant from the refrigerant passage 70 side toward the turbocharger 38 side.

上記の冷却システムにおいて、ポンプ６８は、インタークーララジエタ６２から流出する冷媒を吸い込んで冷媒通路７０に吐出する。吐出された冷媒は第１逆止弁７２を通ってターボチャージャ３８に供給される。ターボチャージャ３８を冷却した冷媒は、冷媒通路５８を通ってインタークーララジエタ６２に戻される。冷媒がこのように循環することによりターボチャージャ３８を適切に冷却し続けることができる。 In the above cooling system, the pump 68 sucks the refrigerant flowing out from the intercooler radiator 62 and discharges it to the refrigerant passage 70. The discharged refrigerant is supplied to the turbocharger 38 through the first check valve 72. The refrigerant that has cooled the turbocharger 38 is returned to the intercooler radiator 62 through the refrigerant passage 58. As the refrigerant circulates in this manner, the turbocharger 38 can continue to be appropriately cooled.

図１に示すシステムは、更に、インタークーラ冷却システムを備えている。この冷却システムは、上述した第１逆止弁７２の下流で冷媒通路５６から分岐した位置に第２逆止弁７４を備えている。第２逆止弁７４は、冷媒通路５６側に流入口を有する一方向弁である。第２逆止弁７４の流出口は、第１冷媒弁７６を介して冷媒通路７８に連通している。第１冷媒弁７６は開弁状態と閉弁状態を選択的に実現する電磁弁である。冷媒通路７８は、インタークーラ３４の冷媒室３６に通じている。インタークーラ３４の冷媒室３６は、冷媒通路８０にも連通している。この冷媒通路８０は、リザーブタンク６０を介してインタークーララジエタ６２の第２流入口８２に連通している。 The system shown in FIG. 1 further includes an intercooler cooling system. The cooling system includes a second check valve 74 at a position branched from the refrigerant passage 56 downstream of the first check valve 72 described above. The second check valve 74 is a one-way valve having an inflow port on the refrigerant passage 56 side. The outlet of the second check valve 74 communicates with the refrigerant passage 78 via the first refrigerant valve 76. The first refrigerant valve 76 is an electromagnetic valve that selectively realizes an open state and a closed state. The refrigerant passage 78 communicates with the refrigerant chamber 36 of the intercooler 34. The refrigerant chamber 36 of the intercooler 34 also communicates with the refrigerant passage 80. The refrigerant passage 80 communicates with the second inlet 82 of the intercooler radiator 62 via the reserve tank 60.

インタークーラ３４の冷却システムは、更に、レギュレータ２０の熱交換室２４に連通する冷媒通路８４を備えている。冷媒通路８４には、第２冷媒弁８６が組み込まれている。第２冷媒弁８６も、第１冷媒弁７６と同様の電磁弁である。冷媒通路８４は、第２冷媒弁８６の上流側において冷媒通路７０に連通している。レギュレータ２０の熱交換室２４は、更に冷媒通路８８に連通している。冷媒通路８８は第３逆止弁９０を介して冷媒通路７８に連通している。つまり、冷媒通路８８は、第３逆止弁９０を介してインタークーラ３４に連通している。第３逆止弁９０は、レギュレータ２０側からインタークーラ３４側へ向かう冷媒の流れだけを許容する一方向弁である。 The cooling system of the intercooler 34 further includes a refrigerant passage 84 that communicates with the heat exchange chamber 24 of the regulator 20. A second refrigerant valve 86 is incorporated in the refrigerant passage 84. The second refrigerant valve 86 is also an electromagnetic valve similar to the first refrigerant valve 76. The refrigerant passage 84 communicates with the refrigerant passage 70 on the upstream side of the second refrigerant valve 86. The heat exchange chamber 24 of the regulator 20 further communicates with the refrigerant passage 88. The refrigerant passage 88 communicates with the refrigerant passage 78 via the third check valve 90. That is, the refrigerant passage 88 communicates with the intercooler 34 via the third check valve 90. The third check valve 90 is a one-way valve that allows only the flow of refrigerant from the regulator 20 side toward the intercooler 34 side.

本実施形態におけるインタークーラ３４の冷却システムは、第１冷媒弁７６及び第２冷媒弁８６の状態を切り替えることにより下記の２つのモードを実現する。
（通常モード）
第１冷媒弁：開
第２冷媒弁：閉
（強冷却モード）
第１冷媒弁：閉
第２冷媒弁：開 The cooling system of the intercooler 34 in the present embodiment realizes the following two modes by switching the states of the first refrigerant valve 76 and the second refrigerant valve 86.
(Normal mode)
First refrigerant valve: open Second refrigerant valve: closed (strong cooling mode)
First refrigerant valve: closed Second refrigerant valve: open

通常モードでは、ポンプ６８から吐出された冷媒は、第１逆止弁７２及び第２逆止弁７４を通ってインタークーラ３４に流入する。そして、インタークーラ３４を冷却した冷媒は、インタークーララジエタ６２を通ってポンプ６８に循環する。この場合、冷媒の冷却はインタークーララジエタ６２によってのみ行われる。 In the normal mode, the refrigerant discharged from the pump 68 flows into the intercooler 34 through the first check valve 72 and the second check valve 74. The refrigerant that has cooled the intercooler 34 circulates to the pump 68 through the intercooler radiator 62. In this case, cooling of the refrigerant is performed only by the intercooler radiator 62.

強冷却モードでは、ポンプ６８から吐出された冷媒は、第２冷媒弁８６を通過してレギュレータ２０の熱交換室２４に流入する。そして、冷媒は、熱交換室２４から流出した後に第３逆止弁９０を通ってインタークーラ３４に流入する。インタークーラ３４から流出した冷媒は、通常モードの場合と同様にインタークーララジエタ６２を通ってポンプ６８に戻される。 In the strong cooling mode, the refrigerant discharged from the pump 68 passes through the second refrigerant valve 86 and flows into the heat exchange chamber 24 of the regulator 20. The refrigerant flows out of the heat exchange chamber 24 and then flows into the intercooler 34 through the third check valve 90. The refrigerant flowing out from the intercooler 34 is returned to the pump 68 through the intercooler radiator 62 as in the normal mode.

冷却システムが強冷却モードとされた際にレギュレータ２０がCNGの減圧処理を行っていれば、その減圧に伴う吸熱により、熱交換室２４を通る冷媒は大きく冷却される。従って、この場合は、インタークーラ３４を流れる冷媒が、インタークーララジエタ６２とレギュレータ２０の双方により冷却される。このため、強冷却モードによれば、通常モードに比して、インタークーラ３４の冷却能力を高めることができる。 If the regulator 20 performs the CNG decompression process when the cooling system is set to the strong cooling mode, the refrigerant passing through the heat exchange chamber 24 is greatly cooled by the heat absorption associated with the decompression. Therefore, in this case, the refrigerant flowing through the intercooler 34 is cooled by both the intercooler radiator 62 and the regulator 20. For this reason, according to the strong cooling mode, the cooling capacity of the intercooler 34 can be increased as compared with the normal mode.

［実施の形態１の特徴］
図２は、内燃機関１０において気体燃料を用いる際の課題を説明するための図である。より具体的には、図２中に実線で示す波形９２は、CNGを燃料として用いた場合の内燃機関１０の全開特性を示す。また、図２中に一点鎖線で示す波形９４はガソリンを燃料とした場合の全開特性を示す。但し、これらの波形９２，９４は、何れもインタークーラ３４を通常モードで冷却した場合の特性を表している。 [Features of Embodiment 1]
FIG. 2 is a diagram for explaining a problem when using gaseous fuel in the internal combustion engine 10. More specifically, a waveform 92 indicated by a solid line in FIG. 2 indicates the fully open characteristic of the internal combustion engine 10 when CNG is used as fuel. Further, a waveform 94 indicated by a one-dot chain line in FIG. 2 indicates a fully open characteristic when gasoline is used as fuel. However, these waveforms 92 and 94 both represent characteristics when the intercooler 34 is cooled in the normal mode.

内燃機関１０において、液体燃料であるガソリンは、液体噴射弁２６から内燃機関１０に供給される。吸入空気はガソリンの噴射によって妨げられることはない。他方、液体燃料であるCNGは気体噴射弁１６によって吸気ポート１２に供給される。噴射されたCNGは吸気ポート１２内で吸入空気の進行を妨げる。このため、CNGが噴射される状況下では、ガソリンのみが燃料とされる場合に比して吸入空気量が少量となり易い。特に、この傾向は低回転高負荷の領域で顕著になる。 In the internal combustion engine 10, gasoline as liquid fuel is supplied from the liquid injection valve 26 to the internal combustion engine 10. The intake air is not hindered by gasoline injection. On the other hand, CNG as liquid fuel is supplied to the intake port 12 by the gas injection valve 16. The injected CNG prevents the intake air from proceeding in the intake port 12. For this reason, in the situation where CNG is injected, the amount of intake air tends to be small compared to the case where only gasoline is used as fuel. In particular, this tendency becomes remarkable in the region of low rotation and high load.

図２中に破線枠で示す領域９６は、燃料としてCNGが用いられることにより、ガソリンが燃料とされる場合に比して出力が顕著に低下する領域である。本実施形態では、この領域９６でCNGが燃料として使用される場合には、インタークーラ３４の冷却モードを通常モードから強冷却モードに切り替える。強冷却モードによれば、通常モードに比して吸入空気量を大きく冷却して、その充填効率を高めることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、領域９６でCNGが用いられる場合においても、ガソリンが用いられる場合と同様の吸入空気量を確保することができる。その結果、このシステムによれば、領域９６におけるCNGの全開特性９２をガソリンの全開特性９４に近づけることができる。 A region 96 indicated by a broken line frame in FIG. 2 is a region in which the output is remarkably reduced by using CNG as the fuel as compared with the case where gasoline is used as the fuel. In this embodiment, when CNG is used as fuel in this region 96, the cooling mode of the intercooler 34 is switched from the normal mode to the strong cooling mode. According to the strong cooling mode, it is possible to cool the intake air amount larger than in the normal mode, and to increase the charging efficiency. For this reason, according to the system of the present embodiment, even when CNG is used in the region 96, it is possible to ensure the same intake air amount as when gasoline is used. As a result, according to this system, the CNG full-open characteristic 92 in the region 96 can be brought close to the gasoline full-open characteristic 94.

［実施の形態１のルーチン］
図１に示すシステムは、内燃機関１０の制御装置としてECU（Electronic Control Unit）１００を備えている。ECU１００は、第１冷媒弁７６及び第２冷媒弁８６の状態を制御することで、インタークーラ３４の冷却モードを内燃機関１０の状態に応じて適宜切り替えることができる。 [Routine of Embodiment 1]
The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 100 as a control device for the internal combustion engine 10. The ECU 100 can appropriately switch the cooling mode of the intercooler 34 according to the state of the internal combustion engine 10 by controlling the states of the first refrigerant valve 76 and the second refrigerant valve 86.

図３は、上記の機能を実現するためにECU１００が実行するルーチンのフローチャートを示す。図３に示すルーチンは、内燃機関１０が作動中であり、かつ、CNGが燃料として使用されていることを条件として実行されるものとする。CNGが燃料として使用されない状況下、つまり、ガソリンのみが燃料として使用される状況下では、別のルーチンが起動され、インタークーラ３４は常に通常モードで冷却される。 FIG. 3 shows a flowchart of a routine executed by the ECU 100 to realize the above function. The routine shown in FIG. 3 is executed on condition that the internal combustion engine 10 is operating and CNG is used as fuel. In situations where CNG is not used as fuel, i.e., where only gasoline is used as fuel, another routine is initiated and the intercooler 34 is always cooled in normal mode.

図３に示すルーチンでは、先ず、インタークーラ３４に関する制御のＯＮ指令が出される（ステップ１０２）。これによりポンプ６８が起動し、インタークーラ冷却システム内を冷媒が循環し始める。 In the routine shown in FIG. 3, first, an ON command for controlling the intercooler 34 is issued (step 102). As a result, the pump 68 is activated and the refrigerant begins to circulate in the intercooler cooling system.

次に、内燃機関１０に搭載されている各種センサの出力信号が読み取られる（ステップ１０４）。具体的には、内燃機関１０の回転速度、スロットル開度、吸気圧、吸気温、冷却水温等のセンサ出力が読み取られる。 Next, output signals of various sensors mounted on the internal combustion engine 10 are read (step 104). Specifically, sensor outputs such as the rotational speed of the internal combustion engine 10, the throttle opening, the intake pressure, the intake air temperature, and the cooling water temperature are read.

次に、読み取った上記のセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の負荷率と回転速度が強冷却モードの適用領域９６（図２参照）に属しているか否かが判別される（ステップ１０６）。 Next, based on the read sensor output, it is determined whether or not the load factor and the rotation speed of the internal combustion engine 10 belong to the strong cooling mode application region 96 (see FIG. 2) (step 106).

その結果、現在の負荷率及び回転速度が適用領域９６に属していないと判別された場合は、インタークーラ３４の冷却システムを通常モードとする処理が行われる。具体的には、先ず、循環装置５０を稼動状態としてレギュレータ２０の内部を冷却水が循環する状態が作り出される（ステップ１０８）。これにより、レギュレータ２０が過剰に低温になるのを防ぐことができる。 As a result, when it is determined that the current load factor and rotation speed do not belong to the application region 96, processing for setting the cooling system of the intercooler 34 to the normal mode is performed. Specifically, first, a state in which the circulating water 50 is circulated through the regulator 20 with the circulation device 50 in an operating state is created (step 108). Thereby, it is possible to prevent the regulator 20 from becoming excessively low in temperature.

次に、第１冷媒弁７６が開状態、第２冷媒弁８６が閉状態とされる（ステップ１１０）。これにより、インタークーラ冷却システム内で、冷媒がレギュレータ２０をバイパスしてインタークーラ３４に流入する状態が形成される。これにより、インタークーラ冷却システムを通常モードで作動させることができる。 Next, the first refrigerant valve 76 is opened and the second refrigerant valve 86 is closed (step 110). Thereby, a state in which the refrigerant bypasses the regulator 20 and flows into the intercooler 34 is formed in the intercooler cooling system. Thereby, the intercooler cooling system can be operated in the normal mode.

上記ステップ１０６で、内燃機関１０の負荷率及び回転速度が、強冷却モードの適用領域９６に属していると判別された場合は、強冷却モードを実現するための処理が行われる。ここでは先ず、循環装置５０を停止させることにより、レギュレータ２０内で冷却水が循環しない状態が作り出される（ステップ１１２）。これにより、CNGの減圧に伴う吸熱の影響が熱交換室２４にダイレクトに反映される状態となる。 If it is determined in step 106 that the load factor and the rotation speed of the internal combustion engine 10 belong to the strong cooling mode application region 96, processing for realizing the strong cooling mode is performed. Here, first, the state where the cooling water does not circulate in the regulator 20 is created by stopping the circulation device 50 (step 112). As a result, the endothermic effect caused by the CNG decompression is directly reflected in the heat exchange chamber 24.

次に、第１冷媒弁７６が閉状態、第２冷媒弁８６が開状態とされる（ステップ１１４）。これにより、インタークーラ冷却システム内で、レギュレータ２０を通った冷媒がインタークーラ３４に流入する状態が形成される。これにより、インタークーラ冷却システムを強冷却モードで作動させることができる。 Next, the first refrigerant valve 76 is closed and the second refrigerant valve 86 is opened (step 114). Thereby, the state in which the refrigerant that has passed through the regulator 20 flows into the intercooler 34 is formed in the intercooler cooling system. Thereby, the intercooler cooling system can be operated in the strong cooling mode.

以上の処理が終わると、次に、内燃機関１０のイグニッションがＯＦＦとされたか否かが判別される（ステップ１１６）。何れの条件も成立しない場合は、再び上記ステップ１０４以降の処理が実行される。 When the above processing is completed, it is next determined whether or not the ignition of the internal combustion engine 10 is turned off (step 116). If neither condition is satisfied, the processing from step 104 onward is executed again.

他方、イグニッションがＯＦＦとされたと判別された場合は、最早インタークーラ３４を冷却する必要がないため、インタークーラ３４に関する制御がＯＦＦとされる（ステップ１１８）。これによりポンプ６８の作動が停止する。以後、図３に示すルーチンが終了される。 On the other hand, if it is determined that the ignition is turned off, the intercooler 34 is no longer required to be cooled, so that the control related to the intercooler 34 is turned off (step 118). As a result, the operation of the pump 68 stops. Thereafter, the routine shown in FIG. 3 is terminated.

以上説明した通り、本実施形態のシステムは、液体燃料であるガソリンが使用されている状況下ではインタークーラ３４を通常モードで冷却する。他方、気体燃料であるCNGが使用されている場合、特に、適用領域９６においてCNGが使用されている場合には、強冷却モードでインタークーラ３４を冷却することができる。そして、このようにしてインタークーラ３４の冷却モードを代えることにより、内燃機関１０の出力特性が、液体燃料が使用される場合と気体燃料が使用される場合とで大きく変化するのを防ぐことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、複数種類の燃料を取り扱う機能を有しつつ、燃料の種類により内燃機関１０の出力特性にばらつきが生ずるのを有効に抑制することができる。 As described above, the system of the present embodiment cools the intercooler 34 in the normal mode under the situation where gasoline, which is a liquid fuel, is used. On the other hand, when CNG which is gaseous fuel is used, particularly when CNG is used in the application region 96, the intercooler 34 can be cooled in the strong cooling mode. Then, by changing the cooling mode of the intercooler 34 in this way, it is possible to prevent the output characteristics of the internal combustion engine 10 from greatly changing between when liquid fuel is used and when gaseous fuel is used. it can. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to effectively suppress variation in the output characteristics of the internal combustion engine 10 depending on the type of fuel while having a function of handling a plurality of types of fuel.

［実施の形態１の変形例］
図４は、上述した実施の形態１におけるインタークーラ冷却システムを模式的に表した図である。図４に示すように、実施の形態１のシステムでは、レギュレータ２０には、インタークーララジエタ６２で冷却された後の冷媒を流入させることとしている。しかしながら、その構成はこれに限定されるものではない。即ち、図４において、冷媒が逆方向に流れる構成、つまり、インタークーラ３４から流出した冷媒がレギュレータ２０に流入する構成を採用することとしてもよい。 [Modification of Embodiment 1]
FIG. 4 is a diagram schematically showing the intercooler cooling system in the first embodiment. As shown in FIG. 4, in the system of the first embodiment, the refrigerant after being cooled by the intercooler radiator 62 is caused to flow into the regulator 20. However, the configuration is not limited to this. That is, in FIG. 4, a configuration in which the refrigerant flows in the reverse direction, that is, a configuration in which the refrigerant that has flowed out of the intercooler 34 flows into the regulator 20 may be employed.

また、上述した実施の形態１では、強冷却モードの場合にのみレギュレータ２０で冷媒を冷却することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図５は、インタークーラ３４と並列に他の機器を組み込んだ冷却システムの例を示す。本発明では、液体燃料が使用される場合にインタークーラ３４を強冷却モードで冷却できればよい。この条件が満たされる限り、図５に示すように、レギュレータ２０による冷却を他の機器の冷却に利用することとしてもよい。 In Embodiment 1 described above, the refrigerant is cooled by the regulator 20 only in the strong cooling mode, but the present invention is not limited to this. FIG. 5 shows an example of a cooling system in which another device is incorporated in parallel with the intercooler 34. In the present invention, it is sufficient that the intercooler 34 can be cooled in the strong cooling mode when liquid fuel is used. As long as this condition is satisfied, the cooling by the regulator 20 may be used for cooling other devices as shown in FIG.

図６は、インタークーラ冷却システムの更なる変形例の模式図を示す。インタークーラ冷却システムは、図６に示すように、インタークーラ３４と、インタークーララジエタ６２、ポンプ６８、及びレギュレータ２０を直列に接続したものであってもよい。この場合、液体燃料が使用される場合にのみポンプ６８を作動させることにより、燃料の種類による出力特性のばらつきを抑制することができる。 FIG. 6 shows a schematic diagram of a further variation of the intercooler cooling system. As shown in FIG. 6, the intercooler cooling system may be a system in which an intercooler 34, an intercooler radiator 62, a pump 68, and a regulator 20 are connected in series. In this case, by operating the pump 68 only when liquid fuel is used, variation in output characteristics due to the type of fuel can be suppressed.

ところで、上述した実施の形態１では、液体燃料であるガソリンは燃焼室内に直接噴射することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。液体燃料は、ポート噴射することとしてもよい。 By the way, in Embodiment 1 mentioned above, gasoline as liquid fuel is directly injected into the combustion chamber, but the present invention is not limited to this. The liquid fuel may be port-injected.

また、上述した実施の形態１では、気体燃料であるCNGと、液体燃料であるガソリンとが、選択的に使用されることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、気体燃料と液体燃料とは同時に使用してもよい。両者が同時に用いられる場合は、気体燃料の影響が吸入空気に及ぶため、強冷却モードでインタークーラ３４を冷却することが望ましい。 Moreover, in Embodiment 1 mentioned above, although it is supposed that CNG which is gaseous fuel and gasoline which is liquid fuel are used selectively, this invention is not limited to this. That is, gaseous fuel and liquid fuel may be used simultaneously. When both are used at the same time, it is desirable to cool the intercooler 34 in the strong cooling mode because the influence of the gaseous fuel reaches the intake air.

尚、上述した実施の形態1では、液体噴射弁２６が上記第１の発明における「液体燃料供給装置」に、気体噴射弁１６が上記第１の発明における「気体燃料供給装置」に、夫々相当している。 In the first embodiment described above, the liquid injection valve 26 corresponds to the “liquid fuel supply device” in the first invention, and the gas injection valve 16 corresponds to the “gas fuel supply device” in the first invention. doing.

１０内燃機関
１６気体噴射弁
２０レギュレータ
２４熱交換室
２６液体噴射弁
３４インタークーラ
３８ターボチャージャ
１００ ECU DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 16 Gas injection valve 20 Regulator 24 Heat exchange chamber 26 Liquid injection valve 34 Intercooler 38 Turbocharger 100 ECU

Claims

吸入空気を加圧して内燃機関に供給する過給機と、
前記過給機の下流で吸入空気を冷却する水冷式のインタークーラと、
内燃機関に液体燃料を供給する液体燃料供給装置と、
内燃機関の吸気ポートに気体燃料を供給する気体燃料供給装置と、
高圧貯蔵されている気体燃料を減圧して前記気体燃料供給装置に供給するためのレギュレータと、
前記インタークーラに冷媒を供給するインタークーラ冷却システムと、を備え、
前記インタークーラ冷却システムは、
前記レギュレータと前記冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換室を有し、
前記気体燃料供給装置が前記気体燃料を供給する状況下では、前記熱交換室を経由する冷媒を前記インタークーラに供給し、
前記気体燃料供給装置が前記気体燃料を供給しない状況下では、前記熱交換室を経由する冷媒を前記インタークーラに供給しないことを特徴とする気体燃料に対応した過給機付き内燃機関。
A supercharger that pressurizes the intake air and supplies it to the internal combustion engine;
A water-cooled intercooler for cooling the intake air downstream of the supercharger;
A liquid fuel supply device for supplying liquid fuel to the internal combustion engine;
A gaseous fuel supply device for supplying gaseous fuel to an intake port of an internal combustion engine;
A regulator for depressurizing and supplying the gaseous fuel stored at high pressure to the gaseous fuel supply device;
An intercooler cooling system for supplying a refrigerant to the intercooler,
The intercooler cooling system includes:
A heat exchange chamber for exchanging heat between the regulator and the refrigerant;
Under the situation where the gaseous fuel supply device supplies the gaseous fuel, the refrigerant passing through the heat exchange chamber is supplied to the intercooler,
An internal combustion engine with a supercharger corresponding to gaseous fuel, wherein the gaseous fuel supply device does not supply the gaseous fuel, and the refrigerant passing through the heat exchange chamber is not supplied to the intercooler.