JP2015129491A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体燃料の組成の変化による影響を少なくして燃焼を適正に実施する。【解決手段】燃料供給システムは、ガスタンク４２と、ガスタンク４２から燃料通路を通じて供給される気体燃料を噴射する気体噴射手段としての第１噴射弁２１と、燃料通路に設けられ、第１噴射弁２１に供給する気体燃料の圧力である燃料供給圧を減圧調整する圧力調整手段としてのレギュレータ４３とを備える。制御部８０は、気体噴射手段に供給される気体燃料の組成を学習し、その学習完了後において当該学習の結果に基づいてレギュレータ４３により燃料供給圧を可変に制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給制御装置に関し、詳しくは内燃機関の燃焼用の燃料として気体燃料を供給可能な内燃機関の燃料供給制御装置に関する。

従来、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料を燃焼させて駆動する内燃機関を搭載した車両が実用化されている。こうした内燃機関において、気体燃料を燃料噴射弁に供給する燃料供給系の構成としては、気体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弁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気体燃料の圧力を減圧調整するレギュレータとを備える構成が知られている。

気体燃料の燃料供給系において、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整可能な可変燃圧レギュレータを配置する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、希薄燃焼ガスエンジンにおけるパイロットガスの圧力制御装置が開示されている。この装置では、パイロットガスの圧力と給気圧力との差圧ΔＰを指標として、可変燃圧式のレギュレータによりパイロットガスの圧力を制御することが開示されている。

特開平１０−１８４４６２号公報

ところで、ＣＮＧ等の気体燃料では、産地や生産工程によって燃料組成が異なることがある。また、前回のエンジン運転停止から今回のエンジン始動までの間に、組成が異なる気体燃料がタンク内に補充された場合、燃料組成の相違により燃料補充の前後で燃料密度が変わることがある。このとき、燃料密度が小さい燃料が充填された場合には燃焼ごとに要する燃料量が多くなり、必要量の燃料をエンジンに供給するのに要する噴射時間が長くなる。そのため、例えば高回転高負荷域で必要量の燃料を噴射しきれないことが考えられる。かかる場合、燃料不足により空燃比リーンとなることで、エンジンの出力不足や触媒の溶損などの不都合が生じることが懸念される。また、燃料密度が大きい燃料が充填された場合には燃焼ごとに要する燃料量が少なくなり、燃料噴射弁の最小噴射時間の制限にかかることが考えられる。この場合、噴射量過多により空燃比リッチとなる結果、エミッション悪化や燃費悪化などの不都合が生じることが懸念される。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、気体燃料の組成の変化による影響を少なくして燃焼を適正に実施することができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、気体燃料を高圧状態で蓄える燃料タンク（４２）と、前記燃料タンクから燃料通路（４１）を通じて供給される気体燃料を噴射する気体噴射手段（２１）と、前記燃料通路に設けられ、前記気体噴射手段に供給する気体燃料の圧力である燃料供給圧を減圧調整する圧力調整手段（４３）とを備える内燃機関（１０）の燃料供給システム（４０）に適用される内燃機関の燃料供給制御装置に関する。請求項１に記載の発明は、前記気体噴射手段に供給される気体燃料の組成を学習する組成学習手段と、前記組成学習手段による気体燃料の組成の学習完了後において、前記学習の結果に基づいて前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を可変に制御する圧力制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成では、燃料組成の学習結果に基づいて、燃料噴射弁に供給する気体燃料の燃料圧力を可変に制御するようにした。内燃機関で燃焼に供される気体燃料の組成が変化すると、同じ量の燃料を噴射するための噴射時間の長さが変わる。そのため、噴射可能な期間内に必要量の燃料を噴射し切れなかったり、最少噴射時間の制限にかかり過剰量の燃料が噴射されたりすることが考えられる。この点、上記構成とすることにより、燃料組成に応じた燃料圧力の気体燃料を燃料噴射弁に供給することができ、噴射可能な期間内に都度の燃焼に必要な量の気体燃料を内燃機関に供給することができる。これにより、気体燃料の組成の変化による影響を少なくして燃焼を適正に実施することができる。

エンジンの燃料供給制御システムの全体概略構成図。 燃料組成が変化した場合の空燃比補正量ＦＢ及び噴射パルス幅の変化の様子を示す図。 燃料組成の学習結果に基づくレギュレータ駆動制御の処理手順を示すフローチャート。 燃料密度と圧力補正係数との関係を示す図。 エンジン運転状態と圧力補正係数との関係を示す図。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、気体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エンジン（内燃機関）に適用される燃料供給システムとして具体化している。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、多気筒（例えば直列３気筒）の火花点火式エンジンである。エンジン１０の吸気ポートには吸気マニホールド１２を介して吸気管１１が接続されており、排気ポートには排気マニホールド１３を介して排気管１４が接続されている。吸気管１１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。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。

排気管１４には、排気の成分を検出する排気センサと、排気を浄化する触媒１９とが設けられている。排気センサとしては、排気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸素センサ１８ａ，１８ｂが、触媒１９の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、気筒内に導入される空気量を調整する機関バルブとしての吸気バルブ２５及び排気バルブ２６がそれぞれ設けられている。吸気バルブ２５の開動作により空気と燃料との混合気が気筒内に導入され、排気バルブ２６の開動作により燃焼後の排気が排気通路に排出される。

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、気筒内に導入した燃料が着火され燃焼に供される。

本システムには、エンジン１０の各気筒に対して燃料を噴射供給する燃料噴射手段として、気体燃料を噴射する気体噴射手段としての第１噴射弁２１と、液体燃料を噴射する液体噴射手段としての第２噴射弁２２とが設けられている。これら各噴射弁２１，２２は吸気マニホールド１２にそれぞれ燃料を噴射する。

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ことにより、通電時間に応じた量の燃料を噴射する。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から噴出された気体燃料は噴射管２３を介して吸気マニホールド１２に噴射されるようになっている。第２噴射弁２２について本実施形態ではポート噴射式としたが、エンジン１０の気筒内に直接燃料を噴射する直噴式としてもよい。

次に、第１噴射弁２１に対して気体燃料を供給する気体燃料供給部４０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とについて説明する。

気体燃料供給部４０には、気体燃料を高圧状態で貯留するガスタンク４２と、ガスタンク４２と第１噴射弁２１とを接続するガス配管４１と、が設けられている。ガス配管４１の途中には、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の圧力を減圧調整する機能を有する圧力調整手段としてのレギュレータ４３が設けられている。レギュレータ４３は可変燃圧式の圧力調整機構であり、ガスタンク４２内に貯蔵された高圧状態（例えば最大２０ＭＰａ）の気体燃料を減圧調整するものである。

本実施形態のレギュレータ４３は電磁駆動式であり、電磁駆動部に対する通電制御により、第１噴射弁２１に供給される燃料の圧力（燃料供給圧）が所定の圧力範囲（例えば０．２〜１．２ＭＰａの圧力範囲）内になるようにレギュレータ４３の制御圧（レギュレータ制御圧）が可変調整される。なお、第１噴射弁２１の燃料供給圧がレギュレータ４３によって調整されることにより第１噴射弁２１の噴射圧が調整される。減圧調整後の気体燃料は、ガス配管４１を通って第１噴射弁２１に供給される。

ガス配管４１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と、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とが設けられている。これら各弁４４，４５によって、ガス配管４１における気体燃料の流通が許容及び遮断される。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、非通電時において気体燃料の流通が遮断され、通電時において気体燃料の流通が許容される常閉式である。また、ガス配管４１において、レギュレータ４３の上流側及び下流側には、燃料圧力を検出する圧力センサ４６，４７が設けられており、レギュレータ４３の下流側には、燃料温度を検出する温度センサ４８が設けられている。

液体燃料供給部７０には、液体燃料を貯留する燃料タンク７２が設けられており、燃料タンク７２が第２噴射弁２２に燃料配管７１を介して接続されている。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。燃料ポンプ７３により汲み上げられた液体燃料は、燃料配管７１を通って第２噴射弁２２に供給される。

制御部８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、制御部８０は、上述した各種センサや、本システムに設けられたその他のセンサ類（クランク角センサ８１、吸気管圧力センサ８２、冷却水温センサ８３、車速センサ等）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）が入力される。また、制御部８０は、点火装置２０ａ、各噴射弁２１，２２、エンジン始動装置としてのスタータ（図示略）等の駆動部と電気的に接続されており、駆動信号を各駆動部に向けて出力することにより各駆動部の駆動を制御する。

制御部８０は、エンジン運転状態やタンク内の燃料残量、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、エンジン１０の運転に使用する燃料を選択的に切り替えている。具体的には、燃料選択スイッチにより気体燃料の使用が選択されている場合又はタンク７２内の液体燃料の残存量が所定値を下回った場合には、エンジン１０の燃料モードとして、気体燃料供給部４０により気体燃料をエンジン１０に供給する気体燃料モードを選択する。一方、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又はガスタンク４２内の気体燃料の残存量が所定値を下回った場合には、エンジン１０の燃料モードとして、液体燃料供給部７０により液体燃料をエンジン１０に供給する液体燃料モードを選択する。

燃料噴射制御について制御部８０は、エンジン運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて基本噴射量を算出し、その基本噴射量に対して各種補正を行うことにより燃料噴射量を算出する。そして、その算出した燃料噴射量を、燃料噴射弁（第１噴射弁２１及び第２噴射弁２２）の噴射圧に応じた噴射時間に換算し、その噴射時間だけ燃料噴射弁を開弁させることにより、都度のエンジン運転状態に応じて必要な量の燃料をエンジン１０に対して供給する。

空燃比制御として本実施形態では、実空燃比と目標空燃比との偏差に基づくフィードバック制御を実施している。具体的には、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて目標空燃比を算出するとともに、触媒１９の上流側に設けられた酸素センサ１８ａの検出値に基づいて実空燃比を算出する。そして、実空燃比と目標空燃比との偏差に応じて、燃料噴射量の補正量である空燃比フィードバック補正量（以下、「空燃比補正量ＦＢ」ともいう。）を算出し、その算出した空燃比補正量ＦＢにより基本噴射量を補正することで実空燃比を目標空燃比に一致させるようにしている。

空燃比補正量ＦＢは、酸素センサ１８ａにより検出される空燃比がリッチである期間では所定量ずつ減量され、一方、リーンである期間では所定量ずつ増量される。また、酸素センサ１８ａにより検出される空燃比がリッチからリーンへ、又はリーンからリッチへ切り替わった場合には、空燃比補正量ＦＢが階段状に増減（スキップ）される。なお、本システムの空燃比フィードバック制御では、触媒下流側の酸素センサ１８ｂの検出値に基づく補正を加えることにより空燃比制御の制御性を高めるようにしている。空燃比フィードバック制御は、エンジン始動後、酸素センサ１８ａが活性状態になった後に開始される。

ここで、ＣＮＧなどの気体燃料には、燃焼に寄与する複数種の成分が含まれているとともに、窒素やＣＯ2などの不活性ガス（不純物）が含まれている。また、気体燃料の組成は産地や生産工程によって異なり、燃料組成の相違により燃料密度が異なる。そのため、ガスタンク４２内に充填される気体燃料の組成が常に一定であると仮定して燃料噴射を実施するとエンジン１０に供給される燃料の過不足が生じ、ノックや失火、エミッション悪化などが生じることが考えられる。そこで本実施形態では、ガスタンク４２内に気体燃料が補充された場合には、ガスタンク４２内に充填されている気体燃料の組成を学習している（組成学習手段）。具体的には、本実施形態では、気体燃料の組成（燃料密度）が、空燃比フィードバック制御にて算出される燃料噴射量の補正量（空燃比補正量ＦＢ）と相関があることを利用して、空燃比補正量ＦＢに基づいて気体燃料の組成を学習している。

燃料組成の学習は例えば次のようにして実施される。すなわち、ガスタンク４２内に気体燃料が補充されたか否かを判定し、燃料補充ありと判定された場合には、気体燃料を用いての次回のエンジン始動時に気体燃料の組成を学習する。このとき、空燃比補正量ＦＢが予め設定された所定の制御範囲を超えた場合には、燃料組成の学習値ＦＡに所定の更新量ｆａ１を加算し、この加算に併せて空燃比補正量ＦＢから更新量ｆａ１を減算する。こうした学習値ＦＡの更新と、その更新に伴う空燃比補正量ＦＢの修正とを順次繰り返し、空燃比補正量ＦＢを制御範囲内に収める。これにより、燃料組成の変化に伴う空燃比補正量ＦＢのずれ分を学習値ＦＡに反映させて空燃比補正量ＦＢの定常的なずれを解消する。

前回のエンジン運転停止から今回のエンジン始動までの間の期間に、燃料組成が異なる気体燃料がガスタンク４２内に補充された場合を考える。ここでは、ガスタンク４２内に充填されていた気体燃料よりも燃料密度が小さい燃料が補充された場合について考える。この場合、第１噴射弁２１から噴射される気体燃料では単位噴射時間あたりの噴射質量が小さくなるため、実空燃比が目標空燃比よりもリーン側となる。その結果、図２に示すように空燃比補正量ＦＢが大きくなる。制御部８０は、燃料組成の学習値ＦＡの更新と、この更新に伴う空燃比補正量ＦＢの減算とを行うことにより、空燃比補正量ＦＢの変化分ΔＦＢを燃料組成の学習値ＦＡとして格納するとともに、この学習値ＦＡを用いて気体燃料の燃料噴射量を算出する。

燃料密度が小さい燃料が補充された場合、第１噴射弁２１に供給される燃料圧力が一定であれば、エンジン１０に対して必要量の気体燃料を噴射するには噴射時間が長くなり、例えば図２に示すように、第１噴射弁２１の噴射時間（噴射パルス幅）がΔｔだけ長くなる。このとき、燃料補充の前後で気体燃料の組成が大きく異なると噴射パルスが過剰に長くなり、エンジン高回転高負荷域で必要燃料を噴射しきれない可能性がある。この場合、燃料不足により空燃比リーンとなり、エンジン１０の出力不足や失火、触媒１９の溶損等が生じることが考えられる。また逆に、燃料密度が大きい気体燃料がガスタンク４２内に補充された場合には、第１噴射弁２１で設定可能な最小噴射時間（最小噴射パルス）の制限にかかり、エンジン１０に供給される燃料量が過多になる可能性がある。その場合、燃料過多により空燃比リッチとなり、エミッション悪化や燃費の悪化などを招くことが懸念される。

そこで本実施形態では、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の組成の学習結果を取得し、その学習結果に基づいてレギュレータ制御圧を可変にしている。より具体的には、燃料組成学習により更新した学習値が、今現在、ガスタンク４２内に充填されている気体燃料の燃料密度が小さいことを示す値であるほど、第１噴射弁２１の燃料供給圧（噴射圧）が高圧側となるようにレギュレータ制御圧を設定することとしている。例えば、前回のエンジン停止から今回のエンジン始動までの間にガスタンク４２内に気体燃料が補充され、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の燃料密度が前回運転時よりも小さくなった場合には、レギュレータ制御圧を高圧側に変更することにより、図２に示すように、斜線で示す分（Δｔ）だけ噴射パルス幅（噴射時間）が短くなるようにする。

図３は、本実施形態のレギュレータ駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理は制御部８０により所定周期毎に実行される。

図３において、ステップＳ１０１では、エンジン１０の燃焼に使用する燃料として気体燃料が選択されているか否かを判定する。液体燃料が選択されている場合にはそのまま本処理を終了し、気体燃料が選択されている場合にはステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では、今回のエンジン始動前にガスタンク４２内に気体燃料が補充されたか否かを判定する。ここでは、圧力センサ４６によって検出される燃料圧力が前回のエンジン停止時の燃料圧力よりも所定値以上高くなったか否かを判定する。ガスタンク４２内への燃料補充ありと判定された場合にはステップＳ１０３へ進み、燃料補充なしと判定された場合にはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０３では、今回のエンジン始動後において気体燃料の燃料学習が完了したか否かを判定する。気体燃料の燃料学習が完了していなければステップＳ１０６へ進む。一方、気体燃料の燃料学習の完了後であればステップＳ１０４へ進み、ガスタンク４２内への燃料補充によって燃料組成が変化したか否かを判定する。ここでは、図示しない別ルーチンで実行される燃料組成の学習結果を取得し、その取得した学習結果に基づき判定する。具体的には、エンジン始動後、空燃比フィードバック制御が開始されてから所定時間内に空燃比補正量ＦＢが所定値以上変化した場合に、燃料補充によりガスタンク４２内の燃料組成が変化したものと判定する。

燃料組成が変化していなければステップＳ１０６へ進む。一方、燃料組成が変化していればステップＳ１０５へ進み、燃料組成の学習結果とエンジン運転状態とに基づいて、第１噴射弁２１に供給する燃料圧力、つまり第１噴射弁２１の噴射圧を補正するための圧力補正係数Ｆｐを算出する（圧力制御手段）。圧力補正係数Ｆｐは、レギュレータ制御圧Ｐｒｇの基準圧Ｐｏ（例えば０．２〜０．３ＭＰａの所定圧）に対する補正係数（＞０）であり、この値が大きいほど基準圧Ｐｏに対する圧力補正量が高圧側に大きいことを意味する。ここでは、燃料組成学習により学習される気体燃料の燃料密度と、エンジン運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）とを用いて圧力補正係数Ｆｐを算出する。例えば、気体燃料の燃料密度に関する補正係数ｆｐ１と、エンジン運転状態に関する補正係数ｆｐ２とを乗算又は加算することにより圧力補正係数Ｆｐを算出する。

図４に、気体燃料の燃料密度と補正係数ｆｐ１との関係を示す。図４によれば、気体燃料の燃料密度が小さいほど補正係数ｆｐ１が大きい値に設定される。これにより、気体燃料の気体密度が小さいほどレギュレータ制御圧Ｐｒｇが高圧側の値に設定されるようになっている。なお、気体燃料の燃料密度は、空燃比補正量ＦＢの変化率や、噴射パルス幅の変化率に基づき算出する。例えば図２において、空燃比補正量ＦＢの増大前の噴射パルス幅を１とした場合に、空燃比補正量ＦＢの増大後の噴射パルス幅が１．５であれば、その空燃比補正量ＦＢの変化の前後における噴射パルス幅の比率（１．５／１）に応じて燃料密度を変換することにより燃料密度を算出することができる。このとき、燃料密度と補正係数ｆｐ１との関係に代えて、例えば空燃比補正量ＦＢの変化率と補正係数ｆｐ１との関係や、噴射パルス幅の変化率と補正係数ｆｐ１との関係を予め記憶しておき、これらの関係を用いて補正係数ｆｐ１を算出してもよい。

また、エンジン運転状態に関する補正係数ｆｐ２については、図５に示すように、エンジン回転速度とエンジン負荷と補正係数ｆｐ２との関係が圧力補正用マップとして予め定められており、このマップを用いて補正係数ｆｐ２を算出する。図５のマップでは、エンジン運転領域がエンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて複数の運転領域に区分されており、それら運転領域ごとに補正係数ｆｐ２がそれぞれ設定されている。図５の圧力補正用マップによれば、エンジン回転速度が低回転域ほど又はエンジン負荷が低負荷域ほど、圧力補正係数Ｆｐが小さい値に算出されるようになっている。これにより、エンジン低回転域であるほど又はエンジン低負荷であるほど、レギュレータ制御圧Ｐｒｇが低圧側の値に設定される。

エンジン運転状態に応じてレギュレータ制御圧を可変にする理由は以下の通りである。気体燃料（本実施形態ではＣＮＧ燃料）は、ガソリン等の液体燃料に比べて単位質量あたりの体積が大きく、第１噴射弁２１から噴射された燃料が吸気管１１内に占める比率が大きくなる。また、気体燃料と空気は共に気体であり、両者は比較的混ざりにくい。そのため、第１噴射弁２１から気体の状態で噴射された燃料は、燃料の固まりとなって例えば吸気バルブ２５付近に局所的に滞在しやすい傾向にある。また燃料の局所化は、気流が小さいエンジン低回転側ほど現れやすい。こうした気体燃料の局在化が生じた場合、燃料と空気とのミキシングが不十分となり、燃焼が悪化する結果、燃費悪化や出力低下を招くことが考えられる。そこで、本実施形態では、図４に示すように、エンジン低回転域ほどレギュレータ制御圧Ｐｒｇ、すなわち第１噴射弁２１の燃料供給圧を低くしている。これにより、エンジン１０の低回転側では燃料の噴射時間を長引かせ、空気に対して燃料を少しずつ供給することでミキシング向上を図るようにしている。また、高負荷では燃料ごとに要する燃料量が多くなり、必要量の燃料が噴き切れなくなるおそれがあることを考慮して、高負荷ほどレギュレータ制御圧Ｐｒｇを高くするようにしている。

なお、レギュレータ制御圧Ｐｒｇの上限値及び下限値について本実施形態では、１回の燃料噴射で第１噴射弁２１から噴射可能な燃料量の最大値である最大噴射量及びその最小値である最小噴射量での噴射がそれぞれ実現できるように各値が設定されている。これにより、エンジン運転状態に基づき算出される要求燃料量を気筒内に供給できるようにしている。

図３の説明に戻り、ステップＳ１０７では、圧力補正係数Ｆｐ基づいてレギュレータ制御圧Ｐｒｇを算出する。ここでは、基準圧Ｐｏと圧力補正係数Ｆｐとを乗算することによりレギュレータ制御圧Ｐｒｇを算出する。続くステップＳ１０８では、算出したレギュレータ制御圧Ｐｒｇに基づきレギュレータ４３の電磁駆動部の通電制御を行う。

一方、エンジン始動前に気体燃料の補充なしと判定された場合、気体燃料の補充ありであっても燃料組成が変化していないと判定された場合、又は燃料組成学習の完了前であると判定された場合にはステップＳ１０６へ進み、エンジン運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて圧力補正係数Ｆｐを算出する。このとき、燃料組成の学習結果に基づき圧力補正係数Ｆｐを算出する場合のマップと同一のマップ（図５）を用いてもよいし、図５のマップとは異なるマップを用いてもよい。その後、ステップＳ１０７及びＳ１０８の処理を実行し、本ルーチンを終了する。

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。

燃料組成の学習結果に基づいて、第１噴射弁２１に供給する気体燃料の燃料圧力を可変に制御する構成とした。エンジン１０で燃焼に供される気体燃料の組成が変化すると、同じ質量の燃料を噴射するために要する噴射時間の長さが変わり、噴射可能な期間内に必要量の燃料を噴射し切れなかったり、最少噴射時間の制限にかかり過剰量の燃料を噴射したりすることがある。この点、上記構成とすることにより、燃料組成に応じた燃料圧力の気体燃料を第１噴射弁２１に供給することができ、噴射可能な期間内に都度の燃焼に必要な量の気体燃料をエンジン１０に供給することができる。これにより、気体燃料の組成の変化による影響を少なくしてエンジン１０の燃焼を適正に実施することができる。

具体的には、燃料組成学習により気体燃料の燃料密度を学習し、その学習した燃料密度が小さいほどレギュレータ制御圧Ｐｒｇが高圧側となるようにレギュレータ４３を駆動させる構成とした。燃料密度が小さい燃料が充填されると、必要量の燃料をエンジンに供給するためには噴射時間が長くなり、例えば高回転高負荷域で必要量の燃料を噴射しきれない結果、燃料不足が生じることがある。また、燃料密度が大きい燃料が充填されると、燃料噴射弁の最小噴射時間の制限にかかり、燃料過多になることがある。こうした点を考慮し、上記構成とすることにより、燃料不足に伴うエンジンの出力不足や触媒の溶損の発生を回避するようにすることができるし、また燃料過多に伴うエミッション悪化や燃費悪化の発生を回避するようにすることができる。

圧力補正係数Ｆｐについて、燃料組成の学習結果とエンジン運転状態に基づきこれを算出することにより、レギュレータ制御圧Ｐｒｇを可変に制御する構成とした。第１噴射弁２１から噴射された気体燃料は吸気管１１内で局所的に滞在しやすい傾向があり、またその傾向は、気流が小さいエンジン低回転側又は低負荷側ほど現れやすい。こうした点を考慮し、燃料組成の学習結果とエンジン運転状態とを考慮してレギュレータ制御圧Ｐｒｇを設定することにより、燃料と空気とが混合しにくい運転領域でもそれらを混合させやすくすることができ、エンジン１０の燃焼状態の改善に好適である。

燃料組成の学習結果に基づいて気体燃料の組成の変化が生じているか否かを判定し、燃料組成の変化が生じていると判定された場合に、その学習結果に基づきレギュレータ制御圧Ｐｒｇを可変に制御する構成とした。こうした構成によれば、燃料組成の学習が完了し、その学習結果に基づく圧力補正が必要な場合に限ってこれを実施することができる。

（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。

・気体燃料の燃料密度に関する補正係数ｆｐ１をエンジン運転状態に応じて設定する構成としてもよい。具体的には、例えば圧力補正係数ＦｐをＦｐ＝（ｆｐ１＊ｆｐ２）＊ｆｐ２とする。このとき、燃料補充前の燃料密度に対する燃料補充後の燃料密度の変化量が判定値未満である場合には圧力補正係数Ｆｐ＝ｆｐ１＊ｆｐ２とし、該変化量が判定値以上である場合には圧力補正係数Ｆｐ＝（ｆｐ１＊ｆｐ２）＊ｆｐ２としてもよい。なお、この場合にも第１噴射弁２１の最大噴射量及び最小噴射量での噴射が実現できるようにレギュレータ制御圧Ｐｒｇの上限値及び下限値を設定することが望ましい。

・上記実施形態では、燃料組成の学習結果である燃料密度を用い、燃料密度に応じてレギュレータ制御圧Ｐｒｇを可変に設定したが、燃料補充前の燃料密度に対する燃料補充後の燃料密度の変化量に応じて、レギュレータ制御圧Ｐｒｇを前回値から所定量だけ高圧側又は低圧側に変更する構成としてもよい。

・上記実施形態では、気体燃料を用いてのエンジン運転時において空燃比補正量ＦＢに基づいて気体燃料の組成を学習したが、気体燃料の組成を学習する方法はこれに限定しない。例えば、Ｏ2センサ１８ａの検出値に基づいて空燃比を推定し、その推定した空燃比に基づいて気体燃料の組成を学習してもよい。

・上記実施形態では、エンジン燃焼用の燃料として気体燃料と液体燃料とを使用するバイフューエルタイプの車載エンジンに適用する場合について説明したが、エンジン燃料用の燃料として気体燃料のみを使用するガス専用の車載エンジンに適用してもよい。

・上記実施形態では気体燃料をＣＮＧ燃料としたが、標準状態で気体状態の他の気体燃料を用いることもでき、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、水素、ジメチルエーテル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定しない。例えば燃焼用の燃料として軽油を用いるディーゼルエンジンに対して気体燃料の供給系を搭載したシステムに本発明を適用してもよい。

１０…エンジン、１８ａ…酸素センサ、２１…第１噴射弁、２２…第２噴射弁、４０…気体燃料供給部、４２…ガスタンク、４３…レギュレータ、７０…液体燃料供給部、８０…制御部（組成学習手段、圧力制御手段）。

Claims (4)

1. 気体燃料を高圧状態で蓄える燃料タンク（４２）と、前記燃料タンクから燃料通路（４１）を通じて供給される気体燃料を噴射する気体噴射手段（２１）と、前記燃料通路に設けられ、前記気体噴射手段に供給する気体燃料の圧力である燃料供給圧を減圧調整する圧力調整手段（４３）とを備える内燃機関（１０）の燃料供給システム（４０）に適用され、
   前記気体噴射手段に供給される気体燃料の組成を学習する組成学習手段と、
   前記組成学習手段による気体燃料の組成の学習完了後において、前記学習の結果に基づいて前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を可変に制御する圧力制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
2. 前記組成学習手段は、前記気体噴射手段に供給される気体燃料の密度を学習し、
   前記圧力制御手段は、前記組成学習手段により学習された気体燃料の密度が小さいほど、前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を高圧側にする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
3. 前記圧力制御手段は、前記組成学習手段の学習結果と前記内燃機関の運転状態とに基づいて、前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を可変に制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
4. 前記圧力制御手段は、前記内燃機関が低回転であるほど又は低負荷であるほど、前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を低圧側にする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。

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