JP5862552B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。

従来、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等のガス燃料を燃焼させて駆動する内燃機関が実用化されている。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、圧力調整弁が作動不良となり、燃料噴射弁に供給されるガス燃料の圧力が所定値を超えた場合、遮断弁を閉弁することによって圧力調整弁よりも下流側へのガス燃料の供給を遮断するとともに、燃料噴射弁からガス燃料を噴射することが開示されている。また、遮断弁を閉弁した状態でのガス燃料の噴射により、燃料噴射弁に供給されるガス燃料の圧力が所定値よりも低くなった場合には、遮断弁を開弁して、圧力調整弁から下流側へのガス燃料の供給を行うことが開示されている。

特許第３６７５２１３号公報

ところで、ガス燃料の密度（ガス密度）は燃料圧力に応じて相違する。そのため、燃料噴射弁に対するガス燃料の供給圧力（噴射圧）によっては、遮断弁を閉弁した状態でのガス燃料の噴射を実施することにより、噴射燃料が過多になることが考えられる。

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、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、噴射圧が設定圧力より高圧状態となった場合にも適切な燃料噴射制御を実施することができる内燃機関の燃料噴射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、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、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て実施する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

また、請求項１に記載の発明は、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の第１判定値（Ｋ１）を超えたことを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段により前記供給圧力が前記第１判定値を超えたことが判定された場合に、前記遮断制御弁を閉弁するとともに、前記内燃機関の運転負荷に応じて前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射から前記第２噴射手段による液体燃料の噴射への切り替えを実施する燃料切替手段と、を備えることを特徴とする。

圧力調整弁では、閉弁状態において例えば異物等の噛み込みが生じることによって上流側から下流側へガス燃料がリークし、その燃料リークによって、下流側の燃料圧力、すなわち第１噴射手段へのガス燃料の供給圧力（噴射圧）が意図せずに高くなることが考えられる。また、噴射圧とガス密度とは比例関係にあり、噴射圧が高いほどガス密度が高くなる。そのため、噴射圧が高いと、その高圧状態に起因して、内燃機関の低負荷状態において噴射燃料が過多になることが生じ得る。この点、本構成では、噴射圧が所定値よりも高い高圧状態となった場合には、遮断制御弁を閉弁するとともに、内燃機関の運転負荷に応じてガス燃料の使用を制限して液体燃料の使用に切り替えるため、噴射燃料が過多になることを回避することができる。よって、上記構成によれば、噴射圧が設定圧力より高圧状態となった場合にも、適切な燃料噴射制御を実施することができる。

エンジンの燃料噴射システムの概略を示す構成図。 第１噴射弁の概略構成を示す図。 レギュレータの概略構成を示す図。 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。 第１実施形態における燃料噴射処理の手順を示すフローチャート。 噴射圧と最小燃料量Ｑｍｉｎとの関係を示す図。 第１実施形態の燃料噴射処理の具体的態様を示すタイムチャート。 第１実施形態の燃料噴射処理の具体的態様を示すタイムチャート。 第２実施形態の燃料噴射処理の具体的態様を示すタイムチャート。 第２実施形態における燃料噴射処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態の燃料噴射処理の具体的態様を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第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として具体化するものとしている。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。

ここで、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において（ａ）は非噴射状態を示し、（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、いわゆるセルフシール（自密閉）構造を有している。

図２において、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（より詳しくは後述する圧力調整弁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（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、機械的に定められた設定圧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（自密閉）構造を有している。その構成を簡単に説明する。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、これを変更してもよく、例えば遮断弁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、本システムに設けられたセンサ類（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等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等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、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。

ところで、レギュレータ４３の圧力調整弁６０において、弁座部６３に異物が噛み込むと、その異物の大きさに応じた開度だけ圧力調整弁６０が常に開弁した状態で保持される。つまり、圧力調整弁６０が完全に閉じ切れず、燃料通路の高圧側と低圧側とが連通した状態になる。この場合、例えばアイドル運転時などの低負荷運転状態において、第１噴射弁２１から噴射される燃料量よりも、高圧側から低圧側に漏れ出る燃料量の方が多くなり、これにより、第１噴射弁２１への供給ガス圧（噴射圧）が意図せずに上昇するおそれがある。かかる場合、第１噴射弁２１により噴射可能な最小のガス燃料量が大きくなってしまい、その結果、低負荷運転状態において燃料噴射量が過多になることが懸念される。つまり、ガス燃料の圧力とガス密度とは比例関係にあるため、第１噴射弁２１への供給ガス圧が高いほど、同じ噴射時間（噴射弁通電時間）であっても実際の燃料噴射量が増え、第１噴射弁２１から噴射可能な最小燃料量が増えてしまう。

なお、弁座部６３に噛み込む（付着する）異物としては、例えば圧力調整弁６０において、ガス燃料が弁座部６３を通過する際に、減圧作用による液化によって生じる液化物質が挙げられる。ガス燃料にはオイル成分が含まれるため、この液化物質はオイル成分を含む粘性の高い物質となる。圧力調整弁６０では、このような粘性の高い物質が弁座部６３に付着することによって所定開度だけ開いた状態となり、高圧側から低圧側への燃料リークが生じる。こうした不都合は、圧力調整弁６０の上流側にフィルタを設けた場合にも生じることは十分に考えられる。

そこで本実施形態では、第１噴射弁２１への供給ガス圧が所定値（判定値Ｋ１）を超える高圧状態となった場合に、遮断制御弁（タンク主止弁４４及び遮断弁４５のうち少なくともいずれか）を閉弁状態にするとともに、エンジン負荷に応じてガス燃料の使用を制限する、具体的には、エンジン負荷に応じて、第１噴射弁２１による燃料噴射から第２噴射弁２２による燃料噴射への切り替えを実施するか実施しないかを選択する。また、ガス燃料の使用から液体燃料の使用への切り替え後において、その時の第１噴射弁２１への供給ガス圧でも適正な燃料噴射が可能となった時点で、第１噴射弁２１による燃料噴射、すなわちガス燃料の使用を再開させるようにしている。

図４は、第１噴射弁２１への供給ガス圧と燃料の使用領域との関係を示す概略図である。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よりも高圧側に判定値Ｋ１が定められている。判定値Ｋ１は、アイドル運転時において第１噴射弁２１から噴射可能な最小燃料量Ｑｍｉｎを考慮して定められている。具体的には、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１以上となる領域では、ガス密度の上昇に起因して最小燃料量Ｑｍｉｎ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、エンジン負荷に応じて定められる要求燃料量Ｑａよりも過多になる、つまり最小燃料量Ｑｍｉｎ＞要求燃料量Ｑａとなってしまうことを意味する。

また、要求燃料量Ｑａはエンジン負荷に応じて相違し、高負荷側ほど要求燃料量Ｑａが多くなる。これを考慮し、本実施形態ではガス燃料の使用領域と液体燃料の使用領域とを定めている。具体的には、図４に実線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）、高負荷側ほどガス燃料の使用を許容する、換言すれば、低負荷側ほどガス燃料の使用を制限するようにしている。図４では、噴射圧が判定値Ｋ１を超える領域においてガス燃料の使用が制限される領域を斜線で示している。なお、作動限界圧Ｐｌｉｍは、リリーフ圧よりも高圧側に設定されている。

本実施形態では、設定圧Ｐｒｅｇより低圧側においてガス燃料の使用領域と液体燃料の使用領域とが設定されている。図４では使用領域の境界線を実線Ｌ３で示しており、実線Ｌ３で仕切られた領域のうち供給ガス圧が高圧側の領域をガス燃料の使用領域とし、低圧側の領域を液体燃料の使用領域としている。

次に、本実施形態の燃料噴射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の運転が実施されている場合に制御部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Ｓ１００では、圧力センサ４８により検出される噴射圧が判定値Ｋ１以上であるか否かを判定する（第１判定手段）。噴射圧≧判定値Ｋ１である場合、ステップＳ１０１へ進み、遮断弁４５を開弁させる開指令を出力中か否かを判定する。開指令の出力中の場合、ステップＳ１０２へ進み、タンク主止弁４４を閉弁させる閉指令を出力し、ステップＳ１０３で、遮断弁４５を閉弁させる閉指令を出力する。

続くステップＳ１０４では、エンジン運転状態（ここではエンジン負荷及びエンジン回転速度）に基づいて１燃焼当たりの要求燃料量Ｑａを算出する。また、圧力センサ４８により検出される噴射圧（第１噴射弁２１への供給ガス圧）に基づいて、第１噴射弁２１から噴射可能な最小の噴射量である最小燃料量Ｑｍｉｎを算出する。本実施形態では、噴射圧と最小燃料量Ｑｍｉｎとの関係が算出用マップとして予め記憶してあり、その算出用マップを用いて最小燃料量Ｑｍｉｎを算出する。図６にその算出用マップの一例を示す。図６では、噴射圧が高いほど最小燃料量Ｑｍｉｎが大きくなっている。

図５の説明に戻り、ステップＳ１０５では、要求燃料量Ｑａと最小燃料量Ｑｍｉｎとを比較する。要求燃料量Ｑａが最小燃料量Ｑｍｉｎよりも大きい場合には、ステップＳ１０６へ進み、第１噴射弁２１による燃料噴射、すなわちガス燃料の使用を選択する。一方、要求燃料量Ｑａが最小燃料量Ｑｍｉｎ以下である場合には、ステップＳ１０７へ進み、第２噴射弁２２による燃料噴射、すなわち液体燃料の使用を選択する（燃料切替手段）。そして本処理を終了する。

一方、ステップＳ１００で噴射圧≧判定値Ｋ１であると判定され、かつステップＳ１０１で遮断弁４５の開指令の出力中でない、すなわち遮断弁４５を閉弁させる閉指令を出力中であると判定された場合、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、噴射圧が判定値Ｋ２を超えているか否かを判定する（第２判定手段）。ここで、判定値Ｋ２は、設定圧Ｐｒｅｇ及び判定値Ｋ１よりも高圧側に定められており、本実施形態では、リリーフ圧Ｐｒｅｆ及び作動限界圧Ｐｌｉｍよりも低圧側に定められている（図４参照）。噴射圧≦判定値Ｋ２である場合、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理を実行する。一方、噴射圧＞判定値Ｋ２である場合にはステップＳ１０９へ進み、エンジン１０の吸入空気量を増量補正し、ステップＳ１１０で点火時期を最適点火時期に対して遅角側に補正する（運転変更手段）。その後、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理を実行し、本処理を終了する。なお、ここでのステップＳ１０６が「ガス切替手段」に相当する。

さて、噴射圧が判定値Ｋ１よりも低いとステップＳ１１１へ進み、遮断弁４５を閉弁させる閉指令を出力中であるか否かを判定する。閉指令の出力中である場合、ステップＳ１１２へ進み、噴射圧が判定値Ｋ３よりも低いか否かを判定する（第３判定手段）。ここで判定値Ｋ３は、判定値Ｋ１よりも低圧側に定められており、具体的には、エンジン１０を運転状態にしておくのに必要な噴射量を確保可能な噴射圧の最小値に定められている。噴射圧≧判定値Ｋ３であれば、一旦そのまま本処理を終了する。一方、噴射圧＜判定値Ｋ３であればステップＳ１１３へ進み、遮断弁４５を開弁させる開指令を出力し、続くステップＳ１１４では、タンク主止弁４４を開弁させる開指令を出力する。そして本処理を終了する。

次に、噴射圧が高圧状態になった場合の燃料噴射制御の具体的態様について、図７及び図８のタイムチャートを用いて説明する。

図７は、ガス燃料の使用による低負荷運転時（例えばアイドル運転時など）において、例えば圧力調整弁６０の弁座部６３に異物が噛み込み、噴射圧が判定値Ｋ１を超えた場合を想定している。なお、エンジン運転中であることから、噴射圧が判定値Ｋ１を超える前ではタンク主止弁４４及び遮断弁４５は開弁状態となっている。

図７において、噴射圧が判定値Ｋ１を超えると、そのタイミングｔ１１でタンク主止弁４４を閉弁し、続いて遮断弁４５を閉弁する。互いの閉弁タイミングをずらすのは、タンク主止弁４４及び遮断弁４５の駆動時期が重複することによるバッテリ電圧の低下に起因して、各弁が開弁しにくくなることを回避するためである。また、タンク主止弁４４を先に閉弁する、つまりガス配管４１において上流側から先に閉弁するのは、各弁４４、４５の閉弁に伴う噴射圧の変動を抑制するためである。このとき、第１噴射弁２１について、要求燃料量Ｑａよりも最小燃料量Ｑｍｉｎの方が大きくなった時点で、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射から、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射に切り替える。

要求燃料量Ｑａ＜最小燃料量Ｑｍｉｎの期間（ｔ１１〜ｔ１３）では、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施すると燃料過多になってしまう。したがって、同期間ではガス燃料の使用を制限し（禁止し）、液体燃料に切り替えて現在のエンジン運転状態を維持する。また、タイミングｔ１２で、運転者によるアクセル操作に伴いエンジン１０の吸入空気量が増大すると、要求燃料量Ｑａが大きくなる。そして、要求燃料量Ｑａ＞最小燃料量Ｑｍｉｎになると、そのタイミングｔ１３で、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る。このとき、タンク主止弁４４及び遮断弁４５については閉弁した状態のままにしておく。これにより、ガスタンク４２からの燃料供給が遮断された状態で第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射が行われ、噴射圧が低下する（期間ｔ１３〜ｔ１４）。

そして、噴射圧が判定値Ｋ３を下回ると、そのタイミングｔ１４で遮断弁４５を開弁し、続いてタンク主止弁４４を開弁する。これにより、第１噴射弁２１へのガス燃料の供給が許容され、噴射圧が上昇する。ここで、判定値Ｋ３は、ガス燃料の使用領域内に設定されており（図４参照）、これにより供給ガス圧が過度に低下することを回避するようにしている。また、本実施形態では、判定値Ｋ３を設定圧Ｐｒｅｇよりも低圧側に定めている。こうすることにより、遮断弁４５の開弁状態への切り替え時において圧力調整弁６０の開度を大きくしてガス流量を大きくすることにより、弁座部６３に付着した異物を取り除くようにしている。

次に、ガス燃料の使用による低負荷運転時において、噴射圧が判定値Ｋ１を超えた後、更に判定値Ｋ２を超えた場合の燃料噴射制御について、図８のタイムチャートを用いて説明する。なお、エンジン運転中であることから、噴射圧が判定値Ｋ１を超える前ではタンク主止弁４４及び遮断弁４５は開弁状態となっている。

図８において、噴射圧が判定値Ｋ１を超えると、そのタイミングｔ２１でタンク主止弁４４を閉弁し、続いて遮断弁４５を閉弁する。また、第１噴射弁２１において要求燃料量Ｑａよりも最小燃料量Ｑｍｉｎの方が大きくなった時点で、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射から、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射に切り替える。

ここで、遮断弁４５の閉弁後において低負荷走行が継続され、ガス燃料の噴射機会が到来しない場合、すなわち要求燃料量Ｑａ＜最小燃料量Ｑｍｉｎが継続した状態では、噴射圧が更に高圧化して判定値Ｋ２よりも高くなることがある。その一つの原因としては、例えば遮断弁４５から圧力調整弁６０までの燃料配管内の高圧のガス燃料が、圧力調整弁６０の弁座部６３を通って低圧側に流入するなどの理由が挙げられる。かかる場合、圧力調整弁６０と第１噴射弁２１との間の低圧通路部（低圧配管部４１ｂ、低圧通路５２）の高圧化に起因して第１噴射弁２１が開弁しにくくなることがある。

低圧通路部の高圧状態において第１噴射弁２１が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の開弁時には、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の圧力が高圧状態であると、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を開弁できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、低圧通路部の高圧化に起因して第１噴射弁２１が開弁しにくくなることを回避するべく、噴射圧＞判定値Ｋ２となった場合には、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射の制限を解除する、すなわち第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ることとしている。また、ガス燃料の噴射に切り替える場合には、第１噴射弁２１から噴射されるガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更することとしている（運転変更手段）。

具体的には、タイミングｔ２１で液体燃料の使用に切り替えた後、噴射圧が更に上昇して判定値Ｋ２を超えた場合、そのタイミングｔ２２で、スロットル開度を開弁側に駆動して、吸入空気量を増量補正するとともに、吸入空気量に増加によるトルク増大を抑えるべく、点火時期を遅角側に変更する。なお、吸入空気量の増量補正はエンジン負荷に応じて行い、要求燃料量Ｑａ＞最小燃料量Ｑｍｉｎとなるように、低負荷側ほど補正量を大きくする。この動作により要求燃料量Ｑａが増大し、要求燃料量Ｑａ＞最小燃料量Ｑｍｉｎになった後のタイミングｔ２３で、第２噴射弁２２による液体燃料の使用から、第１噴射弁２１によるガス燃料の使用に切り替える。つまり、第１噴射弁２１からの燃料噴射によってガス燃料の消費を促進させる。このとき、タンク主止弁４４及び遮断弁４５は閉弁した状態のままであることから、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射によって噴射圧が低下する。

そして、噴射圧が判定値Ｋ３を下回ると、そのタイミングｔ２４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、各弁４４、４５の開弁に伴い噴射圧が設定圧Ｐｒｅｇに調整された後において、吸入空気量の増量補正を解除するとともに、点火遅角を解除する。

以上詳述した第１実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

噴射圧が判定値Ｋ１よりも高圧状態となった場合に、遮断制御弁としてのタンク主止弁４４及び遮断弁４５を閉弁するとともに、エンジン負荷に応じてガス燃料の使用を制限して液体燃料の使用に切り替える構成とした。噴射圧が高いほどガス密度が高くなるため、噴射圧が高い場合にガス燃料を使用するとエンジン１０の低負荷状態において噴射燃料が過多になることが生じ得る。その点、上記構成によれば、噴射燃料が過多になることを回避することができる。したがって、噴射圧が設定圧力より高圧状態となった場合にも適切な燃料噴射制御を実施することができる。

具体的には、第１噴射弁２１において噴射可能な燃料量の最小値として、噴射圧に応じて定められる最小燃料量Ｑｍｉｎと、エンジン負荷に応じて定められる要求燃料量Ｑａとを比較し、その比較結果に基づいて、ガス燃料の使用から液体燃料の使用に切り替える構成とした。こうすることにより、要求燃料量Ｑａ＞最小燃料量Ｑｍｉｎであり、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施しても燃料過多が生じない状況下では、ガス燃料を優先して使用することができる。一方、要求燃料量Ｑａ＜最小燃料量Ｑｍｉｎであり、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施すると燃料過多が生じ得る状況下では、ガス燃料の使用を制限することによりエミッションの悪化を回避することができる。

ガス燃料の噴射から液体燃料の噴射への切り替え後において、要求燃料量Ｑａが最小燃料量Ｑｍｉｎよりも大きくなった場合に（図７のタイミングｔ１３で）、遮断制御弁としてのタンク主止弁４４及び遮断弁４５を閉弁した状態のまま、液体燃料の噴射からガス燃料の噴射に切り替える構成とした。これにより、低圧通路部の燃料圧力を積極的に低下させることができ、高圧状態を解消することができる。

ガス燃料の噴射から液体燃料の噴射への切り替え後において、第１噴射弁２１への供給ガス圧（噴射圧）が更に高圧化して判定値Ｋ２を超えた場合には、遮断制御弁を閉弁した状態のまま、液体燃料の噴射からガス燃料の噴射に切り替える構成とした。第１噴射弁２１への供給ガス圧が過度に高くなると、その高圧状態に起因して第１噴射弁２１を開弁できなくなるおそれがある。この点を考慮し、上記構成とすることにより、第１噴射弁２１を開弁できなくなるといった不都合が生じないようにすることができる。

また特に、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ２を超えたことに伴い第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替える場合、ガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更する、具体的には、要求燃料量Ｑａ＞最小燃料量Ｑｍｉｎとなるようにエンジン負荷に応じてエンジン１０の吸入空気量を増量補正するとともに、点火時期を遅角側に補正する構成とした。この構成によれば、エンジン１０の燃焼によってガス燃料を消費させることにより、低圧通路部の高圧状態を解消することができる。また、点火時期の遅角補正を併せて行うことから、吸入空気量の増量補正を行った場合にもトルク増大が生じないようにすることができる。

第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ２を超えたことに伴い第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替えた後において、噴射圧が判定値Ｋ３を下回った場合にタンク主止弁４４及び遮断弁４５を開弁する構成とした。これにより、供給ガス圧が過度に低下することを回避することができる。また特に、判定値Ｋ３を設定圧Ｐｒｅｇよりも低圧側に定めたため、タンク主止弁４４及び遮断弁４５の開弁状態への切り替え時において弁座部６３を通過するガス流量を大きくでき、この流量大によって、弁座部６３に付着した異物を取り除きやすくすることができる。

判定値Ｋ２を、リリーフ圧Ｐｒｅｆ及び作動限界圧Ｐｌｉｍよりも低圧側に定めたため、リリーフ弁６９が開弁する前（ガス燃料が大気中に放出される前）であって、かつ第１噴射弁２１が開弁できなくなる前に低圧通路部の高圧状態を緩和することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１実施形態では、噴射圧が判定値Ｋ２を超えたことを条件に、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替えて噴射圧を低下させる構成とした。これに対し、本実施形態では、噴射圧が判定値Ｋ２を超えたこと、及び減速時の燃料カット要求が生じている期間であることを条件に、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替えて噴射圧を低下させる構成とする。減速時の燃料カット中に点火カット状態でガス燃料を噴射する構成とすることにより、ドライバビリティに及ぼす影響を極力少なくしつつ、噴射圧を低下させることができるからである。

ここで、噴射圧と最小燃料量Ｑｍｉｎとは比例関係にあり、噴射圧が高いほど、１回当たりに噴射可能な最小燃料量Ｑｍｉｎは多くなる。一方、減速時の燃料カット中では、触媒温度の低下を抑制する観点から、吸入空気量の増量補正に限界がある。したがって、噴射圧が判定値Ｋ２を超えた場合に第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施する際に、通常運転時と同じように各気筒で所定位相毎に（３気筒エンジンであれば２４０℃Ａの噴射周期で）燃料噴射を実施すると燃料過多になることが考えられる。かかる場合、エミッションの悪化を招いたり、触媒温度の過昇温を招いたりするおそれがある。そこで本実施形態では、減速時の燃料カット期間中であることを条件に第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替える場合には、噴射周期を各気筒の１燃焼サイクルよりも長くして第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施することとしている。

図９は、本実施形態の燃料噴射制御の具体的態様を示すタイムチャートである。図９において、噴射圧が判定値Ｋ１を超えると、そのタイミングｔ３１でタンク主止弁４４を閉弁し、続いて遮断弁４５を閉弁する。また、第１噴射弁２１において要求燃料量Ｑａよりも最小燃料量Ｑｍｉｎの方が大きくなった時点で、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射から、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射に切り替える。

その後、噴射圧が判定値Ｋ２を超えた場合（ｔ３２）、減速時の燃料カットが開始されたことを条件に、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替える。具体的には、噴射圧＞判定値Ｋ２となった後のタイミングｔ３３で減速時の燃料カット条件が成立すると、スロットル開度を開弁側に駆動して吸入空気量を増量補正する。また、タイミングｔ３４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る。ただし、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射は間欠的に実施する。具体的には、噴射周期を各気筒の１燃焼サイクルよりも長くして第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施する。例えば、３気筒エンジンであれば、３気筒のうち特定気筒でのみガス燃料の噴射を実施し、他の気筒についてはガス燃料の噴射を実施しないようにする。このガス燃料の噴射により噴射圧が低下し、噴射圧＜判定値Ｋ３となったタイミングｔ３５で吸入空気量の増量補正を解除する。

次に、本実施形態の燃料噴射制御の処理手順を図１０のフローチャートを用いて説明する。本処理は、エンジン運転状態において制御部８０のＣＰＵ８１により所定周期で繰り返し実行される。なお、上記図５のフローチャートと同じ処理については、図５のステップ番号を付してその説明を省略する。

図１０において、ステップＳ２００〜Ｓ２０８は、上記図５のステップＳ１００〜Ｓ１０８とそれぞれ同じ処理である。ステップＳ２０８で噴射圧＞判定値Ｋ２であると判定されると、ステップＳ２０９へ進み、減速時の燃料カット条件が成立しているか否かを判定する（条件判定手段）。減速時の燃料カット条件としては、運転者によるアクセル操作量がゼロであること、エンジン回転速度が所定値以上であること等を含む。減速時の燃料カット条件が成立している場合には、ステップＳ２１０へ進み、触媒温度が所定範囲内であるか否かを判定する。触媒温度が低すぎるとガス燃料が触媒１９で処理されず、高温すぎるとガス燃料が燃焼することによって触媒温度が過昇温するおそれがあるからである。なお、触媒温度は、排気温度を検出する温度センサの検出値に基づいて推定してもよいし、触媒温度を検出するセンサが設けられている場合にはその検出値を用いてもよい。

触媒温度が所定範囲内になければ、ステップＳ２１１へ進み、燃料噴射及び点火を禁止する。一方、触媒温度が所定範囲内であれば、ステップＳ２１２へ進み、点火カットを実施するとともに、ステップＳ２１３で吸入空気量を増量補正する。また、ステップＳ２１４では、第１噴射弁２１によるガス燃料の間欠噴射を実施する。このガス燃料の間欠噴射によって噴射圧が低下する。ステップＳ２１５及びＳ２１６では、図５のステップＳ１１１及びＳ１１２の処理を実行し、ステップＳ２１７で減速時の燃料カット中か否かを判定する。減速時の燃料カット中でないことを条件にステップＳ２１８へ進み、図５のステップＳ１１３及びＳ１１４と同じ処理を実行し、本処理を終了する。

以上詳述した第２実施形態によれば次の優れた効果が得られる。

噴射圧が判定値Ｋ２を超えた場合には、減速時の燃料カット期間中に第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替えて噴射圧を低下させる構成とした。減速時の燃料カット中に点火カット状態でガス燃料を噴射することにより、ドライバビリティへの影響をできるだけ小さくしつつ、噴射圧を設定圧Ｐｒｅｇまで低下させることができる。

噴射圧＞判定値Ｋ２となったことに伴い、減速時の燃料カット期間中に第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射に切り替える場合、噴射周期を各気筒の１燃焼サイクルよりも長くして第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を実施する構成とした。減速時の燃料カット中では、増量可能な吸入空気量に制限があるため、通常運転時と同じように各気筒で所定位相毎に燃料噴射を実施すると燃料過多になるおそれがある。この点、本構成によれば、ガス燃料の噴射による噴射圧の低下を図る際に、エミッションの悪化や触媒温度の過昇温が生じないようにすることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。上記の第１実施形態では、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１を超えた場合に、遮断制御弁を閉弁するとともに、エンジン負荷に応じて、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を制限する構成とした。これに対し、本実施形態では、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１を超えた場合に、遮断制御弁を閉弁するとともに、エンジン負荷に応じて、第１噴射弁２１から噴射されるガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更する構成とする（運転切替手段）。

より具体的には、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１を超えた場合に、遮断制御弁としてのタンク主止弁４４及び遮断弁４５を閉弁する。また、その時のエンジン負荷に応じて吸入空気量を増量補正するとともに、第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射量を増量補正し、エンジン回転速度を上昇させる。この場合、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１を超えた場合にもガス燃料の使用を継続することができる。また、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射に切り替えなくて済むため、液体燃料の残存量が少ない場合にも供給ガス圧の高圧化に対処することが可能である。

図１１は、本実施形態の燃料噴射制御の具体的態様を示すタイムチャートである。図１１では、ガス燃料の使用によるアイドル運転状態において、例えば圧力調整弁６０の弁座部６３に異物が噛み込み、噴射圧が判定値Ｋ１を超えた場合を想定している。なお、エンジン運転中であることから、噴射圧が判定値Ｋ１を超える前ではタンク主止弁４４及び遮断弁４５は開弁状態となっている。

図１１において、噴射圧が判定値Ｋ１を超えると、そのタイミングｔ４１でタンク主止弁４４を閉弁し、続いて遮断弁４５を閉弁する。また、第１噴射弁２１の要求燃料量Ｑａを、第１噴射弁２１への供給ガス圧（噴射圧）に応じて定められる最小燃料量Ｑｍｉｎ又はそれよりも大きくなるように、吸入空気量及び燃料噴射量を増量補正する。なお、このとき、空燃比が理論空燃比又はそれよりもリーン状態になるように吸入空気量を補正する。これにより、エンジン回転速度がアイドル回転速度ＮＥ１（例えば、７００ｒｐｍ）よりも高くなり、その状態でエンジン１０の運転が継続される。またこのとき、タンク主止弁４４及び遮断弁４５は閉弁した状態のままであることから、第１噴射弁２１からのガス燃料の噴射によって噴射圧が低下する。

そして、噴射圧が判定値Ｋ３を下回ったタイミングｔ４２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、各弁４４、４５の開弁に伴い噴射圧が設定圧Ｐｒｅｇに調整された後において吸入空気量の増量補正を解除する。

以上詳述した第３実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

圧力調整弁６０では、閉弁状態で例えば異物等の噛み込みが生じることによって上流側から下流側へガス燃料がリークし、その燃料リークによって、下流側の燃料圧力、すなわち第１噴射手段（第１噴射弁２１）へのガス燃料の供給圧力（噴射圧）が意図せずに高くなることが考えられる。また、第１噴射手段に対する供給圧力が高いと、その高圧状態に起因して内燃機関（エンジン１０）の低負荷状態において噴射燃料が過多になることが生じ得る。この点、本構成では、噴射圧が所定値よりも高圧になった場合には、遮断制御弁を閉弁するとともに、内燃機関の運転負荷に応じて、第１噴射手段から噴射されるガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更するため、噴射燃料が過多になることを抑制することができる。

また、上記構成によれば、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１を超えた場合にもガス燃料の使用を継続することができる。また更に、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射に切り替えなくて済むため、液体燃料の残存量が少ない場合にも噴射圧の高圧化に対処することができる。

（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。

・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、噴射圧が判定値Ｋ１を超えた場合には、タンク主止弁４４及び遮断弁４５を閉弁状態にしたが、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、噴射圧が判定値Ｋ１を超えた場合には、遮断弁４５のみを閉弁状態にして、タンク主止弁４４については開弁した状態のままにしておく。この場合にもガスタンク４２から第１噴射弁２１へのガス燃料の供給を遮断できることから、上記と同様の効果を奏する。

・上記第１実施形態では、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１を超えた場合に、遮断制御弁を閉弁するとともに、エンジン負荷に応じて第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を制限する構成とした。これを変更し、本実施形態では、第１噴射弁２１への供給ガス圧が判定値Ｋ１を超えた場合に、遮断制御弁の閉弁と共に実施する処理として、（１）エンジン負荷に応じて第１噴射弁２１によるガス燃料の噴射を制限する処理、及び（２）エンジン負荷に応じて、第１噴射弁２１から噴射されるガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更する処理、のうちいずれの処理を実施するかを選択する（処理選択手段）。そして、（１）の処理を選択した場合には、上記図５のステップＳ１０４〜Ｓ１０７と同様の処理を実行する。また、（２）の処理を選択した場合には、その時のエンジン負荷に応じて吸入空気量を増量補正するとともに第１噴射弁２１から噴射されるガス燃料量を増量補正し、エンジン回転速度を上昇させる処理を実行する。処理選択手段について具体的には、例えば液体燃料の残存量に基づいて選択し、液体燃料の残存量が所定値以上である場合には上記（１）の処理を選択し、該残存量が所定値を下回っている場合には上記（２）の処理を選択する構成としてもよい。

・噴射圧が判定値Ｋ１を超えたことに伴い遮断制御弁を閉弁するとともに、第１噴射弁２１によるガス燃料の使用を制限する処理を所定期間内に所定回数実施した場合に、レギュレータ４３の異常である旨の判定をする構成としてもよい。また、その異常判定がされた場合に運転者に通知する構成としてもよい。

・噴射圧が判定値Ｋ１又は判定値Ｋ２を超える状態が所定期間継続した場合に、レギュレータ４３の異常である旨の判定をする構成としてもよい。また、その異常判定がされた場合に運転者に通知する構成としてもよい。

・上記においてレギュレータ異常有りと判定した場合の処理として、遮断制御弁（タンク主止弁４４及び遮断弁４５）の駆動を制御することによって噴射圧を制御する退避走行処理を実施してもよい。この退避走行処理を実施する際、遮断弁４５を開弁した状態のままとして、タンク主止弁４４の開閉を制御することにより噴射圧を制御することが望ましい。燃料配管のより上流側に配置された遮断制御弁、すなわちタンク主止弁４４により噴射圧を制御することにより、下流側の遮断弁４５により噴射圧を制御する場合に比べて、第１噴射弁２１までの燃料配管の容積を大きくすることができ、弁の開閉に伴い生じる噴射圧の変動を抑制することが可能となる。これにより、噴射圧を安定して制御することができる。この退避走行処理の実施中では、スロットル開度を制限することにより、退避走行に必要な噴射圧を安定して維持することが望ましい。

・上記図５のステップＳ１１２では、第１噴射弁２１への供給ガス圧と判定値Ｋ３とを比較し、供給ガス圧が判定値Ｋ３を下回った場合に遮断制御弁としての遮断弁４５及びタンク主止弁４４を開弁駆動させる構成としたが、判定値Ｋ３を用いる構成に代えて、例えば設定圧Ｐｒｅｇを用いる構成としてもよい。

・上記実施形態では、判定値Ｋ１〜判定値Ｋ３を一定値としたが、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。

・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、標準状態で気体状態の他のガス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、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。

１０…エンジン（内燃機関）、１５…スロットル弁（空気量調整手段）、１９…触媒、２１…第１噴射弁（第１噴射手段）、２２…第２噴射弁（第２噴射手段）、４０…ガス燃料供給部、４１…ガス配管（燃料通路）、４１ａ…高圧配管部、４２…ガスタンク、４４…タンク主止弁（遮断制御弁）、４５…遮断弁（遮断制御弁）、５１…高圧通路、８０…制御部（第１判定手段、燃料切替手段、第２判定手段、ガス切替手段、運転変更手段、第３判定手段、条件判定手段、運転切替手段、判定手段）。

Claims (11)

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、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て実施する内燃機関（１０）の燃料噴射制御装置であって、
   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の第１判定値（Ｋ１）を超えたことを判定する第１判定手段と、
   前記第１判定手段により前記供給圧力が前記第１判定値を超えたことが判定された場合に、前記遮断制御弁を閉弁するとともに、前記内燃機関の運転負荷に応じて前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射から前記第２噴射手段による液体燃料の噴射への切り替えを実施する燃料切替手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記燃料切替手段は、前記第１噴射手段において噴射可能な燃料量の最小値として前記供給圧力に応じて定められる最小燃料量と、前記運転負荷に応じて定められる要求燃料量との比較結果に基づいて、前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射から前記第２噴射手段による液体燃料の噴射に切り替える請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料切替手段による前記液体燃料の噴射への切り替え後において前記要求燃料量が前記最小燃料量よりも大きくなった場合に、前記遮断制御弁を閉弁した状態のまま前記第２噴射手段による液体燃料の噴射から前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射に切り替える請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記燃料切替手段による前記液体燃料の噴射への切り替え後において前記供給圧力が前記第１判定値よりも高圧側の所定の第２判定値を超えたことを判定する第２判定手段と、
   前記第２判定手段により前記供給圧力が前記第２判定値を超えたことが判定された場合に、前記遮断制御弁を閉弁した状態のまま前記第２噴射手段による液体燃料の噴射から前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射に切り替えるガス切替手段と、
   を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記ガス切替手段により前記ガス燃料の噴射に切り替える場合に、前記第１噴射手段から噴射されるガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更する運転変更手段を備える請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記内燃機関の吸入空気量を調整する空気量調整手段（１５）を備え、
   前記運転変更手段は、前記ガス切替手段により前記ガス燃料の噴射に切り替える場合に、前記空気量調整手段により前記吸入空気量を増量補正することにより、前記ガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更する請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記運転変更手段は、前記吸入空気量を増量補正する場合に前記内燃機関の点火時期を遅角側に変更する請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 前記ガス切替手段による前記ガス燃料の噴射への切り替え後において前記供給圧力が前記設定圧力よりも低圧側の所定の第３判定値を下回ったことを判定する第３判定手段を備え、
   前記第３判定手段により前記供給圧力が前記第３判定値を下回ったことが判定された場合に前記遮断制御弁を開弁する請求項４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。
9. 減速時の燃料カットを実施する所定の燃料カット条件が成立していることを判定する条件判定手段を備え、
   前記ガス切替手段は、前記第２判定手段により前記供給圧力が前記第２判定値を超えたことが判定された場合であって、かつ前記条件判定手段により前記燃料カット条件が成立していることが判定された場合に、前記遮断制御弁を閉弁した状態のまま前記第２噴射手段による液体燃料の噴射から前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射に切り替える請求項４乃至８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. 前記ガス切替手段による前記ガス燃料の噴射への切り替え後において、前記第１噴射手段によるガス燃料の噴射周期を前記内燃機関の１燃焼サイクルよりも長くして前記ガス燃料の噴射を実施する請求項９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
11. 前記第１判定手段により前記供給圧力が前記判定値を超えたことが判定された場合に、前記遮断制御弁を閉弁するとともに、前記内燃機関の運転負荷に応じて、前記第１噴射手段から噴射されるガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更する運転切替手段を備え、
    前記第１判定手段により前記供給圧力が前記第１判定値を超えたことが判定された場合に、前記燃料切替手段により前記液体燃料の噴射に切り替える処理及び前記運転切替手段により前記ガス燃料の消費を促進させる運転状態に変更する処理のうちいずれを実施するかを選択し、該選択した処理を実施する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

Images