JP2004092541A

JP2004092541A - ガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置

Info

Publication number: JP2004092541A
Application number: JP2002255869A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nihei; 仁平　裕昭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】燃料貯蔵容器内のガス燃料を有効に利用する。
【解決手段】筒内にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁を具備する。ガス燃料圧Ｐが下限圧ＰＬＭＴよりも高いときには、レギュレータの設定圧ＰＲが高設定圧ＰＨに設定され、圧縮行程に燃料噴射が行われ、オーバラップ期間が存在し、冷却水切替弁の設定温度ＴＴＨＷが高設定温度ＴＨに設定される。ガス燃料圧Ｐが下限値ＰＬＭＴよりも低くなると、レギュレータの設定圧ＰＲが低設定圧ＰＬに切り替えられ、吸気行程に燃料噴射が行われ、点火時期が圧縮行程噴射が行われるときよりも遅角され、オーバラップ期間がゼロにされ、冷却水切替弁の設定温度ＴＴＨＷが低設定温度ＴＬに切り替えられる。
【選択図】　　　図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば水素ガスのようなガス燃料を用いた内燃機関が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、液体燃料と比べると、ガス燃料は気体であるのでそもそも体積が大きく、しかも単位体積当たりの発熱量が小さいので或る一定の機関出力を得るために必要な燃料量が多くなる。従って、ガス燃料を吸気通路に供給すると、その分だけ空気を吸入できなくなり、即ち吸気充填効率が低下する。
【０００４】
この問題は、筒内にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁を設け、圧縮行程に燃料噴射弁から筒内にガス燃料を噴射するようにすれば、解決できると考えられる。
【０００５】
しかしながら、圧縮行程に筒内にガス燃料を噴射するためには比較的高い噴射圧を必要とする。従って、ガス燃料が消費されるにつれて燃料ボンベ内のガス燃料圧が次第に低下すると、最終的には内燃機関にガス燃料を供給することができなくなり、その結果燃料ボンベ内のガス燃料を有効に利用できないという問題点がある。例えば、燃料ボンベの容量が２０ＭＰａである場合に許容最低圧力が５ＭＰａであると、燃料ボンベ内に充填されたガス燃料の２５パーセントを用いることができず、即ち燃料ボンベが２５パーセントのデッドボリュームを有していることと同じになる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、燃料貯蔵容器内のガス燃料を有効に利用することができるガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、筒内にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁を具備し、燃料貯蔵容器内のガス燃料圧を該燃料噴射弁と燃料貯蔵容器間の減圧手段によりその設定圧まで減圧した後に、該設定圧でもって燃料噴射弁からガス燃料を噴射するようにしたガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置において、減圧手段をその設定圧が変更可能な減圧手段から形成し、燃料貯蔵容器内のガス燃料圧が低いときには高いときに比べて、減圧手段の設定圧を低く設定すると共に燃料噴射時期を進角するようにしている。
【０００８】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、燃料貯蔵容器内のガス燃料圧が予め定められた下限圧よりも高いときには、減圧手段の設定圧を第１の設定圧に設定した上で圧縮行程にガス燃料を噴射する圧縮行程噴射を行い、燃料貯蔵容器内のガス燃料圧が該下限圧よりも低くなったときには、減圧手段の設定圧を第１の設定圧よりも低い第２の設定圧に設定した上で吸気行程にガス燃料を噴射する吸気行程噴射を行うようにしている。
【０００９】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、吸気行程噴射が行われるときには、プレイグニッションが生ずるのを抑制するために、空気過剰率が限界過剰率よりも小さくならないように燃料噴射量を制限している。
【００１０】
また、４番目の発明によれば２番目の発明において、吸気行程噴射が行われるときの点火時期を、圧縮行程噴射が行われるときの点火時期よりも遅角するようにしている。
【００１１】
また、５番目の発明によれば２番目の発明において、吸気弁と排気弁とが同時に開弁しているオーバラップ期間を制御するためのオーバラップ期間制御手段を具備し、吸気行程噴射が行われるときのオーバラップ期間をその最小値に設定している。
【００１２】
また、６番目の発明によれば２番目の発明において、機関冷却水温を制御するための水温制御手段を具備し、吸気行程噴射が行われるときの機関冷却水温を、圧縮行程噴射が行われるときの機関冷却水温よりも低くなるようにしている。
【００１３】
また、７番目の発明によれば１番目の発明において、前記ガス燃料が水素ガスである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はガス燃料として水素ガスを用いた場合を示している。しかしながら、他のガス燃料を用いた場合にも本発明を適用することができる。
【００１５】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気ポート、８は排気ポート、９は点火栓を夫々示す。吸気ポート７は対応する吸気枝管１０を介してサージタンク１１に連結され、サージタンク１１は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結される。吸気ダクト１２内にはステップモータ１４により駆動されるスロットル弁１５が配置される。一方、排気ポート８は排気マニホルド１６及び排気管１７を介して触媒コンバータ１８に接続される。本発明による実施例では、スロットル弁１５は例えばアイドル運転のように要求負荷が極めて低いときを除いて、ほとんどの機関運転状態において全開に保持され、従って吸入空気量がほぼ一定に維持される。
【００１６】
図１に示されるように、点火栓９はシリンダヘッド３の内壁面のほぼ中央部に配置される。これに対し、燃料噴射弁６はシリンダヘッド３の内壁面の周縁部に配置される。
【００１７】
燃料噴射弁６は筒内にガス燃料を直接噴射するためのものである。図１に示されるように、各燃料噴射弁６は共通の燃料デリバリパイプ１９に連結され、燃料デリバリパイプ１９はレギュレータ２０を介してガス燃料貯蔵容器即ち燃料ボンベ２１に連結される。燃料ボンベ２１内のガス燃料はレギュレータ２０により設定圧まで減圧された後に燃料デリバリパイプ１９に供給され、次いで設定圧でもって燃料噴射弁６から筒内に噴射される。
【００１８】
図２は本発明による実施例のレギュレータ２０を詳しく示している。図２に示されるように、レギュレータ２０はその設定圧が互いに異なる一対のレギュレータ２０Ｈ，２０Ｌと、燃料デリバリパイプ１９及び燃料ボンベ２１をいずれか一方のレギュレータ２０Ｈ，２０Ｌに選択的に接続する電気制御式三方弁２０Ｖとを具備する。レギュレータ２０Ｈの設定圧は高設定圧ＰＨに設定されており、レギュレータ２０Ｌの設定圧は低設定圧ＰＬ（＜ＰＨ）に設定されている。従って、燃料デリバリパイプ１９及び燃料ボンベ２１がレギュレータ２０Ｈに接続されるとレギュレータ２０の設定圧ＰＲが高設定圧ＰＨに設定されて噴射圧が高設定圧ＰＨに維持され、燃料デリバリパイプ１９及び燃料ボンベ２１がレギュレータ２０Ｌに接続されるとレギュレータ２０の設定圧ＰＲが低設定圧ＰＬに設定されて噴射圧が低設定圧ＰＬに維持される。このように本発明による実施例では、レギュレータ２０の設定圧を変更できるようになっている。なお、高設定圧ＰＨは例えば５ＭＰａ程度であり、低設定圧ＰＬは例えば０．３ＭＰａ程度にすることができる。
【００１９】
更に、図１に示されるように、吸気弁７ａと排気弁とが同時に開弁しているオーバラップ期間を制御するオーバラップ期間制御装置２２が設けられる。このオーバラップ期間制御装置２２は本発明による実施例では、吸気弁７ａの開弁時期を変更する開弁時期変更装置２２ａから形成される。開弁時期変更装置２２ａは図３に示されるように、吸気弁７ａの開弁時期を、最も進角された開弁時期ＡＤＶと最も遅角された開弁時期ＲＴＤとの間で例えば連続的に変更することができる。
【００２０】
図３においてＥＸは排気弁の開弁時期を示している。従って、図３に示される例では、吸気弁７ａの開弁時期がＡＤＶになるとオーバラップ期間がＯＷになり、吸気弁７ａの開弁時期が遅角されるにつれてオーバラップ期間が短くなり、吸気弁７ａの開弁時期がＲＴＤになるとオーバラップ期間がゼロになる。
【００２１】
再び図１を参照すると、シリンダブロック２の冷却水通路２ａは冷却水循環路２３の一部を形成しており、この冷却水循環路２３内には冷却水ポンプ２４とラジエータ２５とが配置されている。また、ラジエータ２５を迂回するバイパス通路２６が設けられ、このバイパス通路２６はサーモスタットを内蔵した冷却水切替弁２７を介して冷却水循環路２３に接続される。冷却水切替弁２７は冷却水温度が設定温度よりも低いときには冷却水がバイパス通路２６内を流通するようにし、冷却水温度が設定温度よりも高くなると冷却水がラジエータ２５内を流通して冷却水温度が低下するようにしている。
【００２２】
本発明による実施例では、冷却水切替弁２７はその設定温度を、例えば設定温度を高設定温度ＴＨと低設定温度ＴＬ（＜ＴＨ）との間で変更可能になっている。従って、冷却水切替弁２７の設定温度が高設定温度ＴＨに設定されると機関温度が比較的高くなり、低設定温度ＴＬに設定されると機関温度が比較的低くなるということになる。このように本発明による実施例では、機関本体１の冷却強さを変更できるようになっている。
【００２３】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）３５、入力ポート３６、及び出力ポート３７を具備する。スロットル弁１５上流の吸気ダクト１２内には、吸入空気の質量流量Ｇａを表す出力電圧を発生するエアフロメータ４０が取り付けられ、燃料ボンベ２１には燃料ボンベ２１内のガス燃料圧Ｐを表す出力電圧を発生するガス燃料圧センサ４１が取り付けられる。また、冷却水通路２ａには機関冷却水温ＴＨＷを表す出力電圧を発生する水温センサ４２が取り付けられる。アクセルペダル（図示しない）にはアクセルペダルの踏み込み量を表す出力電圧を発生する踏み込み量センサ４３が取り付けられる。アクセルペダルの踏み込み量は要求負荷Ｌを表している。これらセンサ４０，４１，４２，４３の出力信号は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。更に、入力ポート３６にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４４が接続される。ＣＰＵ３４内ではクランク角センサ４４からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎが算出される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介して燃料噴射弁６、点火栓９、ステップモータ１４、レギュレータ２０の三方弁２０Ｖ（図２）、開弁時期変更装置２２ａ、及び切替弁２７にそれぞれ接続される。
【００２４】
図４に示されるように、燃料噴射量ＱＦは要求負荷Ｌに応じて定まり、即ち要求負荷Ｌが高くなるにつれて多くなる。一方、本発明による実施例では上述したように、ほとんどの機関運転領域において吸入空気量が一定に維持されるので、要求負荷Ｌが高くなって燃料噴射量ＱＦが多くなるにつれて空気過剰率λが小さくなる。なお、図４においてＦＬは全負荷を表している。
【００２５】
さて、本発明による実施例では、燃料ボンベ２１内のガス燃料圧Ｐに応じて異なる燃料噴射制御が行われる。まず、燃料ボンベ２１内のガス燃料圧Ｐが比較的高い通常運転時の燃料噴射制御について説明する。
【００２６】
通常運転時には、レギュレータ２０の設定圧ＰＲを高設定圧ＰＨに設定した上で、吸気弁が閉弁している圧縮行程に燃料噴射弁６からガス燃料を噴射する圧縮行程噴射が行われる。この場合、燃料噴射時期θＩＮＪは圧縮行程中に定められたθＩＮＪｃに設定される。このθＩＮＪｃは圧縮行程噴射が行われたときにガス燃料と空気との混合を最適にする燃料噴射時期であって、機関運転状態例えば燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎの関数として図５（Ａ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２７】
また、通常運転時の点火時期θＩＧは圧縮行程噴射に最適なθＩＧｃに設定される。このθＩＧｃは機関運転状態例えば燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎの関数として図５（Ｂ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２８】
更に、通常運転時には、吸気弁開弁時期θＩＶも機関運転状態に応じて制御される。この場合の吸気弁開弁時期θＩＶは例えば例えば燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎの関数として図５（Ｃ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。また、冷却水切替弁２７の設定温度ＴＴＨＷは高設定温度ＴＨに設定されている。
【００２９】
このように圧縮行程噴射を行うと、吸入充填効率を低下させることなく多量のガス燃料を供給することができ、従って大きな機関出力を確保することができる。
【００３０】
一方、水素ガスは着火エネルギがかなり小さいので、例えば吸気行程にガス燃料を噴射するとガス燃料の予熱時間が長くなり、このため混合気が点火栓９により点火する前に自着火する、いわゆるプレイグニッションが生ずる恐れがある。
本発明による実施例では、上述したように圧縮行程噴射が行われ、従ってプレイグニッションが生ずるのを抑制することができる。
【００３１】
ところが、冒頭で述べたように、圧縮行程に筒内にガス燃料を噴射するためには比較的高い噴射圧を必要とする。しかしながら、ガス燃料が消費され従って燃料ボンベ２１内の燃料残量が少なくなるにつれて、燃料ボンベ２１内のガス燃料圧Ｐが次第に低下し、ついには圧縮行程にガス燃料を良好に噴射するのが困難になる。ガス燃料圧Ｐが筒内圧ＰＣよりも高ければ一応の燃料噴射を行うことは可能であるけれども、ガス燃料圧Ｐが低くなり従って筒内圧ＰＣとの差（＝Ｐ−ＰＣ）が小さくなるにつれて、ガス燃料を要求量だけ噴射するために必要な燃料噴射時間が好ましくなく長くなる。
【００３２】
一方、図６に示されるように、筒内圧ＰＣは進角すればするほど低くなり、吸気弁が開弁している吸気行程まで進角すると更に低くなる。従って、吸気行程に燃料噴射を行えば、比較的低い噴射圧でもって短時間のうちに燃料噴射を行うことができる。このことは燃料ボンベ２１内のガス燃料を有効に利用できるということを意味している。
【００３３】
そこで本発明による実施例では、ガス燃料圧Ｐが予め定められた下限値ＰＬＭＴよりも低くなったときには、レギュレータ２０の設定圧ＰＲを低設定圧ＰＬに設定した上で吸気行程にガス燃料を噴射する吸気行程噴射を行うようにしている。この場合、燃料噴射時期θＩＮＪが吸気行程中に定められたθＩＮＪｉに設定される。このθＩＮＪｉは吸気行程噴射が行われたときにガス燃料と空気との混合を最適にする燃料噴射時期であって、機関運転状態例えば燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎの関数として図７（Ａ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。なお、下限値ＰＬＭＴは高設定圧ＰＨよりも若干高く設定される。
【００３４】
従って、一般的にいうと、ガス燃料圧Ｐが低いときには高いときに比べて、レギュレータ２０の設定圧を低く設定すると共に、燃料噴射時期を進角するようにしているということになる。
【００３５】
ところが、吸気行程噴射を行うと上述したように、ガス燃料の予熱時間が長くなりプレイグニッションが生じやすくなる。また、吸気行程噴射を行うとガス燃料の分だけ吸入空気量が減少し、従って圧縮行程噴射が行われるときよりも空気過剰率λが小さくなるので、これによってもプレイグニッションが生じやすくなる。
【００３６】
そこで本発明による実施例では、吸気行程噴射が行われるときには、プレイグニッションが生ずるのを抑制するために、空気過剰率λが限界過剰率λＬＭＴよりも小さくならないようにしている。具体的には、限界過剰率λＬＭＴに相当する限界噴射量ＱＦＬＭＴよりも多くならないように燃料噴射量ＱＦを制限している。即ち、図８に示されるように、要求負荷Ｌが高くなっても、燃料噴射量ＱＦが限界噴射量ＱＦＬＭＴまでに抑制される。
【００３７】
図９は限界噴射量ＱＦＬＭＴを示している。図９に示されるように、限界噴射量ＱＦＬＭＴは筒内壁温を表す機関冷却水温度ＴＨＷが高くなるにつれて小さくなり、機関回転数Ｎが低くなるにつれて小さくなる。機関冷却水温ＴＨＷが高くなるにつれて又は機関回転数Ｎが低くなるにつれて、プレイグニッションが生じやすくなるからである。なお、限界噴射量ＱＦＬＭＴは機関冷却水温ＴＨＷ及び機関回転数Ｎの関数として図９に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３８】
このように燃料噴射量ＱＦが抑制されると機関出力が抑制されることになり、車両の実際の加速が車両運転者の感覚と異なるようになる。そこで、燃料噴射量ＱＦが限界噴射量ＱＦＬＭＴまで抑制されていることを車両運転者に知らせる警報装置を設けることもできる。
【００３９】
一方、吸気行程噴射が行われるときには、点火時期θＩＧは吸気行程噴射に最適なθＩＧｉに設定される。このθＩＧｉは機関運転状態例えば燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎの関数として図７（Ｂ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００４０】
吸気行程噴射に最適な点火時期θＩＧｉは圧縮行程噴射に最適な点火時期θＩＧｃよりも遅角されている。吸気行程噴射が行われるときには圧縮行程噴射が行われるときに比べて空気過剰率λが小さくなり、空気過剰率λが１，０よりも大きいときには空気過剰率λが小さくなるにつれて燃焼速度が高くなるからである。
【００４１】
なお、吸気行程噴射に最適な点火時期θＩＧｉを、圧縮行程噴射に最適な点火時期θＩＧｃを空気過剰率λの減少分に応じて遅角側に補正することにより、求めることもできる。
【００４２】
更に、吸気行程噴射が行われるときには、吸気弁開弁時期θＩＶが最も遅角された開弁時期ＲＴＤに保持され、従ってオーバラップ期間がゼロないし最小に維持される。このようにすると、排気ガスが例えば排気脈動により燃焼室５内に逆流するのを阻止することができ、従って筒内温度を低く維持することができる。
【００４３】
また、吸気行程噴射が行われるときには、冷却水切替弁２７の設定温度ＴＴＨＷが低設定温度ＴＬに切り替えられ、これによっても筒内温度が低く維持される。
【００４４】
このように筒内温度を低く維持することによって、プレイグニッションが生ずるのを更に抑制することができる。
【００４５】
図１０は一定の機関運転状態においてガス燃料圧Ｐの変化に対する燃料噴射時期、点火時期などの変化を示している。図１０からわかるように、ガス燃料圧Ｐが下限圧ＰＬＭＴよりも高いときには、レギュレータ２０の設定圧ＰＲが高設定圧ＰＨに設定され、圧縮行程に燃料噴射が行われ、オーバラップ期間が存在し、冷却水切替弁２７の設定温度ＴＴＨＷが高設定温度ＴＨに設定される。
【００４６】
これに対し、ガス燃料圧Ｐが下限値ＰＬＭＴよりも低くなると、レギュレータ２０の設定圧ＰＲが低設定圧ＰＬに切り替えられ、吸気行程に燃料噴射が行われ、点火時期が圧縮行程噴射が行われるときよりも遅角され、オーバラップ期間がゼロにされ、冷却水切替弁２７の設定温度ＴＴＨＷが低設定温度ＴＬに切り替えられる。
【００４７】
このように本発明による実施例では、ガス燃料圧Ｐが下限圧ＰＬＭＴよりも低くなっても機関への燃料供給を継続して行うことができ、燃料ボンベ２１内のガス燃料を有効に利用することができる。このことはガス燃料内燃機関車両の走行可能距離が長くなるということも意味している。
【００４８】
図１１は本発明による実施例の燃料噴射制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【００４９】
図１１を参照すると、まずステップ１００では、図４のマップから燃料噴射量ＱＦが算出される。続くステップ１０１では、燃料ボンベ２１内のガス燃料圧Ｐが下限圧ＰＬＭＴよりも低いか否かが判別される。Ｐ≧ＰＬＭＴのときには次いでステップ１０２に進み、レギュレータ２０の設定圧ＰＲが高設定圧ＰＨに設定される。続くステップ１０３では図５（Ａ）のマップから圧縮行程噴射に最適な燃料噴射時期θＩＮＪｃが算出され、続くステップ１０４ではθＩＮＪｃが燃料噴射時期θＩＮＪとされる。続くステップ１０５では図５（Ｂ）のマップから圧縮行程噴射に最適な点火時期θＩＧｃが算出され、続くステップ１０６ではθＩＧｃが点火時期θＩＧとされる。続くステップ１０７では吸気弁開弁時期θＩＶが図５（Ｃ）のマップから算出され、続くステップ１０８では冷却水切替弁２７の設定温度ＴＴＨＷが高設定温度ＴＨに設定される。
【００５０】
これに対し、Ｐ＜ＰＬＭＴになったときにはステップ１０１からステップ１０９に進み、レギュレータ２０の設定圧ＰＲが低設定圧ＰＬに設定される。続くステップ１１０では限界噴射量ＱＦＬＭＴが図９のマップから算出され、続くステップ１１１ではステップ１００で算出された燃料噴射量ＱＦが限界噴射量ＱＦＬＭＴよりも多いか否かが判別される。ＱＦ≦ＱＦＬＭＴのときにはステップ１１３にジャンプし、ＱＦ＞ＱＦＬＭＴのときには次いでステップ１１２に進み、限界噴射量ＱＦＬＭＴが燃料噴射量ＱＦとされる。
【００５１】
続くステップ１１３では図７（Ａ）のマップから吸気行程噴射に最適な燃料噴射時期θＩＮＪｉが算出され、続くステップ１１４ではθＩＮＪｉが燃料噴射時期θＩＮＪとされる。続くステップ１１５では図７（Ｂ）のマップから吸気行程噴射に最適な点火時期θＩＧｉが算出され、続くステップ１１６ではθＩＧｉが点火時期θＩＧとされる。続くステップ１１７では吸気弁開弁時期θＩＶが最も遅角されたＲＴＤとされ、続くステップ１１８では冷却水切替弁２７の設定温度ＴＴＨＷが低設定温度ＴＬに設定される。
【００５２】
【発明の効果】
燃料貯蔵容器内のガス燃料を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス燃料内燃機関の全体図である。
【図２】レギュレータの詳細図である。
【図３】吸気弁及び排気弁のリフト量を示す線図である。
【図４】圧縮行程噴射における空気過剰率λ及び燃料噴射量ＱＦを示す線図である。
【図５】圧縮行程噴射における燃料噴射時期θＩＮＪｃ、点火時期θＩＧｃ、及び吸気弁開弁時期θＩＶを示す線図である。
【図６】筒内圧の変化を示す線図である。
【図７】吸気行程噴射における燃料噴射時期θＩＮＪｉ及び点火時期θＩＧｉを示す線図である。
【図８】吸気行程噴射における空気過剰率λ及び燃料噴射量ＱＦを示す線図である。
【図９】限界噴射量ＱＦＬＭＴを示す線図である。
【図１０】一定の機関運転状態における燃料噴射時期などの変化を示す線図である。
【図１１】本発明による実施例の燃料噴射制御を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６…燃料噴射弁
２０…レギュレータ
２１…燃料ボンベ
２２…オーバラップ期間制御装置
２７…冷却水切替弁
４１…ガス燃料圧センサ

Claims

筒内にガス燃料を直接噴射する燃料噴射弁を具備し、燃料貯蔵容器内のガス燃料圧を該燃料噴射弁と燃料貯蔵容器間の減圧手段によりその設定圧まで減圧した後に、該設定圧でもって燃料噴射弁からガス燃料を噴射するようにしたガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置において、減圧手段をその設定圧が変更可能な減圧手段から形成し、燃料貯蔵容器内のガス燃料圧が低いときには高いときに比べて、減圧手段の設定圧を低く設定すると共に燃料噴射時期を進角するようにしたガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置。
燃料貯蔵容器内のガス燃料圧が予め定められた下限圧よりも高いときには、減圧手段の設定圧を第１の設定圧に設定した上で圧縮行程にガス燃料を噴射する圧縮行程噴射を行い、燃料貯蔵容器内のガス燃料圧が該下限圧よりも低くなったときには、減圧手段の設定圧を第１の設定圧よりも低い第２の設定圧に設定した上で吸気行程にガス燃料を噴射する吸気行程噴射を行うようにした請求項１に記載のガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置。
吸気行程噴射が行われるときには、プレイグニッションが生ずるのを抑制するために、空気過剰率が限界過剰率よりも小さくならないように燃料噴射量を制限する請求項２に記載のガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置。
吸気行程噴射が行われるときの点火時期を、圧縮行程噴射が行われるときの点火時期よりも遅角するようにした請求項２に記載のガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置。
吸気弁と排気弁とが同時に開弁しているオーバラップ期間を制御するためのオーバラップ期間制御手段を具備し、吸気行程噴射が行われるときのオーバラップ期間をその最小値に設定した請求項２に記載のガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置。
機関冷却水温を制御するための水温制御手段を具備し、吸気行程噴射が行われるときの機関冷却水温を、圧縮行程噴射が行われるときの機関冷却水温よりも低くなるようにした請求項２に記載のガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置。
前記ガス燃料が水素ガスである請求項１に記載のガス燃料内燃機関の燃料供給制御装置。