JP5754511B2 - 車両の燃料性状検出システム - Google Patents

Description

本発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Compressed Natural Gas）等の気体燃料を使用する内燃機関が搭載された車両において、気体燃料の性状を検出する技術に関する。

従来、ＣＮＧを燃料とする内燃機関において、燃料ラインに炭化水素（ＨＣ）組成検出センサを配置し、該センサにより検出された値に応じて目標空燃比を調整する技術が提案されている。また、ＣＮＧを燃料とする内燃機関において、燃料タンクに該燃料タンク内の圧力を検出する内圧センサを配置し、該センサにより検出された圧力に応じて目標空燃比を調整する技術が提案されている。（たとえば、特許文献１を参照）。

特開平１０−１４８１４３号公報

前記した従来の技術は、ＣＮＧを構成する複数成分の気化圧力が相異する点に着目した技術である。すなわち、前記した従来の技術は、燃料の消費に伴って燃料タンク内の圧力が低下した場合に燃料タンクから内燃機関へ供給されるＣＮＧの性状が変化するという前提に基づいた発明である。

ところで、前記した従来の技術は、燃料タンク内に気体燃料が補給される場合のように、燃料タンク内の圧力が急速に変化する場合に、補給後の気体燃料の性状を速やかに特定することができない可能性がある。そのため、前記した従来の技術は、気体燃料の補給後において内燃機関が初めて始動されるときに、補給後の気体燃料の性状に対応することができない可能性もある。

本発明は、前記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体燃料を使用する内燃機関が搭載された車両において、燃料タンク内に気体燃料が補給される場合に、補給される気体燃料の性状を速やかに特定することができる技術の提供にある。

本発明は、前記した課題を解決するために、気体燃料を使用する内燃機関が搭載された車両の燃料性状検出システムにおいて、燃料タンクに気体燃料が補給されるときに、気体燃料を充填口から燃料タンクへ導く通路の断面積と燃料タンク内の圧力変化とをパラメータにして、補給される気体燃料のガス定数を演算するとともに、該ガス定数をパラメータにして気体燃料に含まれる不活性ガスの濃度を演算するようにした。

詳細には、本発明は、気体燃料を使用する内燃機関が搭載された車両の燃料性状検出システムにおいて、
気体燃料を貯蔵するための燃料タンクと、
前記燃料タンクに気体燃料を充填するときに開口される充填口と、
前記燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
前記燃料タンクに新たな気体燃料が充填されるときに、前記圧力センサにより検出される圧力の変化量と前記充填口から前記燃料タンクに至る燃料通路の通路断面積とをパラメータとして前記燃料タンクへ新たに充填される気体燃料のガス定数を演算し、該ガス定数をパラメータとして前記燃料タンクへ新たに充填される気体燃料に含まれる不活性ガスの濃度を演算する演算部と、
を備えるようにした。

燃料タンクへ新たな気体燃料（以下、「充填燃料」と称する）が充填されると、燃料タンク内に残っている気体燃料（以下、「残留燃料」と称する）と充填燃料が混合する。充填燃料と残留燃料の性状が相異する場合は、充填燃料の充填後に燃料タンクから内燃機関へ供給される気体燃料（充填燃料と残留燃料の混合燃料）の性状は、充填燃料の充填前に内燃機関へ供給される燃料（残留燃料）の性状と相異する。

ここで、気体燃料の性状変化が内燃機関に及ぼす影響としては、理論空燃比の変化が挙げられる。特に、気体燃料に含まれる不活性ガスの濃度（たとえば、二酸化炭素（ＣＯ_２）や窒素（Ｎ_２）が変化すると、混合気の理論空燃比も変化する。よって、充填燃料に含まれる不活性ガスの濃度を特定することができれば、充填燃料の充填後に内燃機関へ供給される燃料（混合燃料）の理論空燃比を特定することも可能になる。

気体燃料に含まれる不活性ガスの濃度は、気体燃料のガス定数に相関する。気体燃料のガス定数は、気体燃料が充填されるときの速度（音速）に相関する。気体燃料が充填されるときの速度は、単位時間当たりに充填される気体燃料の量（流量）と燃料通路の通路断面積との比に相関する。単位時間当たりに充填される気体燃料の量は、単位時間当たりにおける燃料タンク内の圧力上昇量に相関する。よって、単位時間当たりにおける圧力センサの変化量と燃料通路の通路断面積とをパラメータにして気体燃料のガス定数を演算することができる。

したがって、本発明によれば、燃料タンク内に気体燃料が補給（充填）される場合に、補給される気体燃料（充填燃料）の性状を速やかに特定することができる。

本発明に係わる車両の燃料性状検出システムは、残留燃料の量、残留燃料の不活性ガス濃度、充填燃料の量、及び充填燃料の不活性ガス濃度から、混合燃料の不活性ガス濃度を演算するようにしてもよい。

このような構成によれば、充填燃料と残留燃料との混合燃料の不活性ガス濃度を特定することができる。その結果、充填燃料の充填後において内燃機関が初めて運転されるときに、混合燃料に適した空燃比の混合気を形成することも可能になる。

なお、本願発明者の鋭意の実験及び検証により、不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、理論空燃比が低くなることがわかった。よって、混合燃料の不活性ガス濃度をパラメータとして、該混合燃料の理論空燃比が演算されるようにしてもよい。その際、不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、理論空燃比が低くなるような演算が為されるものとする。このように、混合燃料の理論空燃比が特定されると、混合燃料の理論空燃比に応じて目標燃料噴射量や目標吸入空気量を調整することも可能になる。すなわち、混合燃料の理論空燃比に適した空燃比制御を実施することが可能になる。その結果、充填燃料の充填後において内燃機関が初めて運転されるときに、混合気の空燃比を所望の目標空燃比に一致させることができる。

また、本発明に係わる車両の燃料性状検出システムは、混合燃料の不活性ガス濃度をパラメータとして、燃料噴射量や吸入空気量を調整するようにしてもよい。たとえば、本発明に係わる車両の燃料性状検出システムは、気体燃料の不活性ガス濃度が高いときは低いときより理論空燃比が低くなる関係に基づいて、目標燃料噴射量や吸入空気量を補正するようにしてもよい。すなわち、本発明の車両の燃料性状検出システムは、混合燃料の不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、燃料噴射量が多くなるように目標燃料噴射量を補正し、或いは吸入空気量が少なくなるように吸気絞り弁の開度や吸気バルブの開閉タイミングを補正してもよい。このような方法により目標燃料噴射量又は目標吸入空気量が補正されると、混合燃料の性状に適した空燃比の混合気を形成することが可能になる。その結果、充填燃料の充填後において内燃機関が初めて運転されるときであっても、混合気の空燃比を所望の目標空燃比に一致させることができる。

本発明の車両の燃料性状検出システムによれば、気体燃料を使用する内燃機関が搭載された車両において、燃料タンク内に気体燃料が補給される場合に、補給される気体燃料の性状を速やかに特定することができる。

車両の燃料性状検出システムの概略構成を示す図である。 ＣＮＧに含まれる不活性ガス濃度と理論空燃比との関係を示す図である。 充填ＣＮＧの不活性ガス濃度を特定する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 混合ＣＮＧのガス定数を特定する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 ＣＮＧに含まれる不活性ガス濃度と燃料噴射量の補正項との関係を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明に係わる車両の燃料性状検出システムの概略構成を示す図である。図１において、車両１００には、内燃機関１と燃料タンク２が搭載されている。内燃機関１は、複数の気筒３と、各気筒３内に燃料を噴射する燃料噴射弁４と、を備えている。また、内燃機関１には、吸気通路５と排気通路６が接続されている。

吸気通路５は、大気中から取り込まれた新気（空気）を内燃機関１の気筒３へ導くための通路である。吸気通路５の途中には、該吸気通路５の通路断面積を変更するための吸気絞り弁７と、新気（空気）の温度（外気温度）を測定する吸気温度センサ８が取り付けられている。

排気通路６は、気筒３から排出される既燃ガス（排気）を排気浄化用触媒や消音器などを経由させた後に、大気中へ排出するための通路である。排気通路６の途中には、排気の空燃比を測定するＡ／Ｆセンサ９が取り付けられている。

燃料タンク２は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を貯蔵するタンクである。燃料タンク２には、該燃料タンク２内の圧力を測定するための圧力センサ１０が取り付けられている。また、燃料タンク２は、燃料供給管１１を介して内燃機関１の燃料噴射弁４と連通している。燃料供給管１１は、燃料タンク２内のＣＮＧを燃料噴射弁４へ導くための通路である。燃料タンク２は、車両１００の車体に取り付けられた充填口１２とインレットパイプ１３を介して接続されている。充填口１２は、ガスステーションなどに配置された充填ノズルが差し込まれたときに開口し、充填ノズルから供給されるＣＮＧをインレットパイプ１３へ導入する。

このように構成された車両１００には、ＥＣＵ１４が搭載されている。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどから構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１４には、吸気温度センサ８、Ａ／Ｆセンサ９、圧力センサ１０などの各種センサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１４には、燃料噴射弁４や吸気絞り弁７などの各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１４は、前記各種センサから入力される信号に基づいて、前記各種機器を制御する。

たとえば、ＥＣＵ１４は、内燃機関１の負荷や回転速度に応じて燃料噴射量を演算し、算出された燃料噴射量に従って燃料噴射弁４を制御する。ところで、燃料タンク２内に充填されるＣＮＧの性状は、必ずしも一様ではなく、ＣＮＧの補給場所（充填場所）毎に異なる場合がある。また、混合気中のＣＮＧと酸素が過不足なく反応する際の空燃比（理論空燃比）は、ＣＮＧの性状によって異なる。特に、ＣＮＧに含まれる不活性ガス（二酸化炭素（ＣＯ_２）及び窒素（Ｎ_２））の濃度が異なると、理論空燃比も相異する。

ここで、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、ＣＮＧに含まれる不活性ガスの濃度と理論空燃比との間には、図２に示すような関係が有ることが解った。すなわち、図２に示すように、理論空燃比は、ＣＮＧ中の不活性ガス濃度が低いときより高いときの方が低くなる。そのため、燃料タンク２内に残留しているＣＮＧ（以下、「残留ＣＮＧ」と称する）と性状の異なるＣＮＧ（以下、「充填ＣＮＧ」と称する）が充填された場合に、充填後の燃料噴射量や吸入空気量が残留ＣＮＧの理論空燃比に従って制御されると、実際の空燃比が所望の目標空燃比と相異する可能性がある。

たとえば、残留ＣＮＧより不活性ガス濃度の高い充填ＣＮＧが充填されたときは、充填後のＣＮＧ（残留ＣＮＧと充填ＣＮＧとが混合されたＣＮＧ（以下、「混合ＣＮＧ」と称する））の理論空燃比は、残留ＣＮＧの理論空燃比より低くなる。そのため、充填ＣＮＧの充填後における燃料噴射量や吸入空気量が残留ＣＮＧの理論空燃比に従って制御されると、実際の空燃比が目標空燃比より高く（リーンに）なる。その結果、排気エミッションの増加や機関出力の低下などを招く可能性がある。

また、残留ＣＮＧより不活性ガス濃度の低い充填ＣＮＧが充填されたときは、混合ＣＮＧの理論空燃比は、残留ＣＮＧの理論空燃比より高くなる。そのため、充填ＣＮＧの充填後における燃料噴射量や吸入空気量が残留ＣＮＧの理論空燃比に従って制御されると、実際の空燃比が目標空燃比より低く（リッチに）なる。その結果、排気エミッションの増加、機関出力の増加、失火などを招く可能性がある。

なお、内燃機関１の運転中は実際の空燃比と目標空燃比との差に基づいて燃料噴射量を補正するフィードバック制御が実施されるため、前記したような空燃比のずれが解消される可能性もある。しかしながら、前記したフィードバック制御の実施によって空燃比のずれが解消されるまでには、ある程度の時間を要する。そのため、充填ＣＮＧの充填後において内燃機関１が初めて運転（始動）されるときは、実際の空燃比と目標空燃比とが乖離し、始動性の低下などを招く可能性もある。

これに対し、本実施例の車両の燃料性状検出システムは、充填ＣＮＧが充填されるときに、該充填ＣＮＧに含まれる不活性ガス濃度を特定し、特定された不活性ガス濃度に基づいて充填後の燃料噴射量や吸入空気量を制御するようにした。

以下、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度を特定する方法について述べる。ＣＮＧに含まれる不活性ガスの濃度は、ＣＮＧのガス定数と相関する。そのため、ＣＮＧのガス定数を求めることにより、ＣＮＧの不活性ガス濃度を特定することが可能になる。

ＣＮＧのガス定数は、以下の式（１）で表すことができることが知られている。
Ｒ＝ａ^２／（γ＊Ｔ）・・・（１）
前記式（１）中のＲは気体定数、ａは気体の音速、γは気体の比熱比、Ｔは気体の温度である。

前記式（１）は、充填ＣＮＧが充填口１２から燃料タンク２へ移動する速度が音速以上であるときに成立する。すなわち、充填口１２からインレットパイプ１３を介して燃料タンク２へ至る経路のうち、通路断面積が最も小さい部分（以下、「最小径部」と称する）において充填ＣＮＧの移動速度が音速以上になるときに、前記式（１）が成立する。

充填ＣＮＧの移動速度は、以下の条件が成立するときに音速以上になる。すなわち、充填ＣＮＧの充填直前（充填口１２が開口されたとき）における燃料タンク２内の圧力Ｐｔａｎｋと充填ノズルから噴射される充填ＣＮＧの噴射圧力Ｐｄｉｓとの比（＝Ｐｔａｎｋ／Ｐｄｉｓ）が閾値Ｐｔｈｒｅ未満であるとき（（Ｐｔａｎｋ／Ｐｄｉｓ）＜Ｐｔｈｒｅ）に、充填ＣＮＧの移動速度が音速以上になる。

したがって、充填ＣＮＧの充填直前における燃料タンク２内の圧力Ｐｔａｎｋが充填ノズルの噴射圧力Ｐｄｉｓと閾値Ｐｔｈｒｅとの乗算値未満になるとき（Ｐｔａｎｋ＜（Ｐｔｈｒｅ＊Ｐｄｉｓ））に、前記式（１）が成立する。

前記閾値Ｐｔｈｒｅは、充填ノズルの噴射圧力と最小径部の通路断面積に応じて変化する。ただし、充填ノズルの噴射圧力Ｐｄｉｓは、予め統計的に求めておくことができる。その際、噴射圧力Ｐｄｉｓとしては、統計的に求められた噴射圧力Ｐｄｉｓのうち、最も低い噴射圧力Ｐｄｉｓｍｉｎからマージンを差し引いた値を用いてもよい。最小径部の通路断面積は、予め求めておくことができる。よって、噴射圧力Ｐｄｉｓと閾値Ｐｔｈｒｅとの乗算値は、予め固定値として求めておくことが可能である（以下、前記乗算値を「臨界圧力Ｐｃｒｉ」と称する）。

ＥＣＵ１４は、充填ＣＮＧの充填直前における燃料タンク２内の圧力Ｐｔａｎｋが前記臨界圧力Ｐｃｒｉ未満であるときに、前記式（１）に従って充填ＣＮＧのガス定数Ｒを演算する。なお、既存の車載機器を用いて充填ＣＮＧの音速ａを計測することは困難である。そのため、ＥＣＵ１４は、以下の方法により充填ＣＮＧの音速ａを演算する。

充填ＣＮＧの速度（音速）ａは、以下の式（２）で表すことができる。
ａ＝Ｑ／Ａ・・・（２）
前記式（２）中のＱは単位時間当たりに充填される充填ＣＮＧの量（流量）であり、Ａは最小径部の通路断面積である。

充填ＣＮＧの流量Ｑは、燃料タンク２内の圧力が一定時間Δｔ当たりに上昇する量ΔＰｔａｎｋに比例する。よって、充填ＣＮＧの流量Ｑは、以下の式（３）で表すことができる。
Ｑ＝ｋ＊（ΔＰｔａｎｋ／Δｔ）・・・（３）
前記式（３）中のｋは係数であり、燃料タンク２の容積などに基づいて決定される適合値である。

前記式（２）、（３）によれば、充填ＣＮＧの音速ａは、以下の式（４）で表すことができる。
ａ＝｛ｋ＊（ΔＰｔａｎｋ／Δｔ）｝／Ａ・・・（４）

前記式（１）、（４）によれば、ガス定数Ｒは、以下の式（５）で表すことができる。
Ｒ＝［｛ｋ＊（ΔＰｔａｎｋ／Δｔ）｝／Ａ］^２／（γ＊Ｔ）・・・（５）

ＥＣＵ１４は、充填ＣＮＧの充填直前における圧力センサ１０の測定値（燃料タンク２内の圧力）Ｐｔａｎｋが前記臨界圧力Ｐｃｒｉ未満であるときに、前記式（５）に基づいて充填ＣＮＧのガス定数Ｒを演算することができる。

なお、前記式（５）中の比熱比としては、二酸化炭素（ＣＯ_２）の比熱比（１．２９）、窒素（Ｎ_２）の比熱比（１．４０）、及びＣＮＧの主成分であるメタンの比熱比（１．３１）に基づいて決定される適合値（たとえば、１．３前後）を用いる。また、前記式（５）中の温度Ｔとしては、吸気温度センサ８の測定値（外気温度）を用いる。なお、充填口１２から燃料タンク２に至る経路に温度センサが取り付けられる場合は、該温度センサの測定値を前記温度Ｔとして用いてもよい。

このような方法により充填ＣＮＧのガス定数Ｒが求められると、充填ＣＮＧの充填終了時に直ちに充填ＣＮＧのガス定数Ｒを特定することができる。その結果、充填ＣＮＧのガス定数Ｒをパラメータとして充填ＣＮＧに含まれる不活性ガス濃度を求めることがことも可能になる。ガス定数Ｒと不活性ガス濃度との関係は、予め実験的に求めておくものとする。その際、ガス定数Ｒと不活性ガス濃度との関係は、マップの形態でＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶しておくようにしてもよく、若しくは関数式の形態でＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶しておくようにしてもよい。

ここで、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度を特定する手順について図３に沿って説明する。図３は、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度を特定する際にＥＣＵ１４が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。

図３の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、先ずＳ１０１において不活性ガス濃度の検出条件が成立しているか否かを判別する。ここでいう検出条件は、たとえば、内燃機関１が運転停止状態にあり、且つ、充填口１２を覆うフュエルリッドが開いているときに成立する条件である。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ１４は、圧力センサ１０の測定値Ｐｔａｎｋを読み込む。このときの測定値Ｐｔａｎｋは、充填ＣＮＧの充填直前における燃料タンク２内の圧力に相当する。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０２で読み込まれた測定値Ｐｔａｎｋが前記臨界圧力Ｐｃｒｉ未満であるか否かを判別する。Ｓ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、燃料タンク２内の圧力が一定時間Δｔあたりに増加する量を演算する。たとえば、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０２において圧力センサ１０の測定値Ｐｔａｎｋを読み込んだ時点から一定時間Δｔが経過した時点で圧力センサ１０の測定値Ｐｔａｎｋ’を読み込み、それらの差ΔＰｔａｎｋ（＝Ｐｔａｎｋ’−Ｐｔａｎｋ）を一定時間Δｔで除算する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ１４は、吸気温度センサ８の測定値（外気温度）Ｔを読み込む。このときの外気温度は、充填ＣＮＧの温度に相当する。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０４で算出された値（＝ΔＰｔａｎｋ／Δｔ）と前記Ｓ１０５で測定された温度Ｔを前述した式（５）に代入することにより、充填ＣＮＧのガス定数Ｒを演算する。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０６で算出されたガス定数Ｒをパラメータとして、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃを演算する。

以上述べたように、ＥＣＵ１４が図３の処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる演算部が実現される。その結果、充填ＣＮＧの充填が終了したときに、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度を速やかに特定することが可能になる。

次に、ＥＣＵ１４は、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度を利用して、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度を演算する。具体的には、ＥＣＵ１４は、以下の式（６）に従って、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃａｌｌを演算する。
Ｃａｌｌ＝｛Ｃ１＊Ｐ１＋Ｃ２＊（Ｐ２−Ｐ１）｝／Ｐ２・・・（６）
前記式（６）中のＣ１は残留ＣＮＧの不活性ガス濃度、Ｐ１は充填ＣＮＧの充填直前における燃料タンク２内の圧力、Ｃ２は充填ＣＮＧの不活性ガス濃度、Ｐ２は充填ＣＮＧの充填終了時における燃料タンク２内の圧力である。

なお、燃料タンク２内の圧力は、該燃料タンク２内に貯蔵されているＣＮＧの量に相関する。よって、前記式（６）中のＰ１は残留ＣＮＧの量に相当し、Ｐ２からＰ１を減算した値（＝Ｐ２−Ｐ１）は充填ＣＮＧの量に相当する。

ここで、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度を特定する手順について図４に沿って説明する。図４は、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度を特定する際にＥＣＵ１４が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。

図４の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、先ずＳ２０１において、充填ＣＮＧの充填が終了したか否かを判別する。たとえば、ＥＣＵ１４は、圧力センサ１０の測定値が単位時間当たりに増加する量が予め定められた下限値を下回ったときに、充填ＣＮＧの充填が終了したと判定してもよい。また、ＥＣＵ１４は、充填口１２が閉じられ、或いはフューエルリッドが閉じられたことを条件として、充填ＣＮＧの充填が終了したと判定してもよい。前記した「下限値」は、充填ＣＮＧの充填が行われていないときに、燃料タンク２内の圧力の最大上昇量にマージンを加算した値である。

前記Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、該Ｓ２０１の処理を繰り返し実行する。一方、前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０２では、ＥＣＵ１４は、圧力センサ１０の測定値Ｐｔａｎｋを読み込む。Ｓ２０２で読み込まれる測定値Ｐｔａｎｋは、充填ＣＮＧの充填終了時における燃料タンク２内の圧力Ｐ２に相当する。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ１４は、残留ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃ１と、充填ＣＮＧの充填直前における燃料タンク２内の圧力Ｐ１と、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃ２と、充填ＣＮＧの充填終了時における燃料タンク２内の圧力Ｐ２と、を前記式（６）に代入することにより、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃａｌｌを演算する。その際、ＥＣＵ１４は、充填ＣＮＧの充填直前における燃料タンク２内の圧力Ｐ１として、図３の処理ルーチンのＳ１０２で読み込まれた測定値Ｐｔａｎｋを用いる。ＥＣＵ１４は、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃ２として、図３の処理ルーチンのＳ１０７で算出された不活性ガス濃度Ｃを用いる。また、ＥＣＵ１４は、充填ＣＮＧの充填終了時における燃料タンク２内の圧力Ｐ２として、前記Ｓ２０２で読み込まれた測定値Ｐｔａｎｋを用いる。

以上述べたように、ＥＣＵ１４が図４の処理ルーチンを実行することにより、充填ＣＮＧの充填が終了した時点で混合ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃａｌｌを特定することができる。その結果、充填ＣＮＧの充填終了後において内燃機関１が初めて始動されるときに、ＥＣＵ１４は、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃａｌｌに見合った燃料噴射量や吸入空気量を求めることができる。

たとえば、ＥＣＵ１４は、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃａｌｌと前述した図２に示した関係に基づいて、混合ＣＮＧの理論空燃比を特定する。続いて、ＥＣＵ１４は、混合ＣＮＧの理論空燃比に基づいて、燃料噴射量を決定する。その際、ＥＣＵ１４は、残留ＣＮＧの理論空燃比に対する目標空燃比の比と、混合ＣＮＧの理論空燃比とを乗算することにより、混合ＣＮＧの目標空燃比を算出してもよい。さらに、ＥＣＵ１４は、内燃機関１の吸入空気量を混合ＣＮＧの目標空燃比で除算することにより、燃料噴射量を算出してもよい。

また、ＥＣＵ１４は、充填ＣＮＧの充填後における燃料噴射量を決定する方法としては、燃料噴射量の演算式に新たな補正項を追加する方法を用いてもよい。その場合の補正項は、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度Ｃａｌｌに応じて決定される。たとえば、図５に示すように、不活性ガス濃度Ｃａｌｌが高いときは低いときに比べ、補正項が大きな値に設定されるものとする。すなわち、不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、燃料噴射量が多くなるように補正項が設定されるものとする。

なお、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度に応じて燃料噴射量を補正する代わりに、内燃機関１の吸入空気量（吸気絞り弁７の開度）を補正するようにしてもよい。その場合の補正量は、たとえば、不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、吸気絞り弁７の開度が小さくなるように決定されればよい。

上記した種々の方法によって求められた燃料噴射量や吸入空気量に従って、ＥＣＵ１４が燃料噴射弁４や吸気絞り弁７を制御することにより、本発明に係わる制御部が実現される。

以上述べた実施例によれば、充填ＣＮＧの充填終了時に速やかに混合ＣＮＧの性状（不活性ガス濃度）や理論空燃比を特定することができる。よって、充填ＣＮＧの充填後において内燃機関１が初めて始動されるときに、実際の空燃比を目標空燃比に一致又は近似させることができる。言い換えると、充填ＣＮＧの充填後において内燃機関１が初めて始動されるときに、混合ＣＮＧの性状に適した混合気を形成することができる。その結果、充填ＣＮＧの充填後において内燃機関１が初めて始動されるときに、燃料消費量が不要に増加したり、排気エミッションが増加したり、或いは燃焼安定性が低下したりといった事態を回避することができる。

１ 内燃機関
２ 燃料タンク
３ 気筒
４ 燃料噴射弁
５ 吸気通路
６ 排気通路
７ 吸気絞り弁
８ 吸気温度センサ
９ Ａ／Ｆセンサ
１０ 圧力センサ
１１ 燃料供給管
１２ 充填口
１３ インレットパイプ
１４ ＥＣＵ
１００ 車両

Claims (6)

1. 気体燃料を使用する内燃機関が搭載された車両の燃料性状検出システムにおいて、
   気体燃料を貯蔵するための燃料タンクと、
   前記燃料タンクに気体燃料を充填するときに開口される充填口と、
   前記燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記燃料タンクに新たな気体燃料が充填されるときに、前記圧力センサにより検出される圧力の変化量と前記充填口から前記燃料タンクに至る燃料通路の通路断面積とをパラメータとして前記燃料タンクへ新たに充填される気体燃料のガス定数を演算し、該ガス定数をパラメータとして前記燃料タンクへ新たに充填される気体燃料に含まれる不活性ガスの濃度を演算する演算部と、
   を備える車両の燃料性状検出システム。
2. 請求項１において、前記演算部は、前記燃料タンクに新たな気体燃料を充填するときに該燃料タンクに残っている気体燃料の量と、燃料タンクに残っている気体燃料の不活性ガス濃度と、燃料タンクに新たに充填された気体燃料の量と、燃料タンクに新たに充填された気体燃料の不活性ガス濃度と、をパラメータとして、燃料タンクに残っている気体燃料と新たに充填された気体燃料との混合燃料に含まれる不活性ガスの濃度を演算する車両の燃料性状検出システム。
3. 請求項２において、前記演算部は、気体燃料の不活性ガス濃度が高いときは低いときより理論空燃比が低くなる関係に基づいて、燃料タンクに残っていた気体燃料と新たに充填された気体燃料とが混合された気体燃料の理論空燃比を演算する車両の燃料性状検出システム。
4. 請求項３において、前記演算部により算出された理論空燃比に基づいて、内燃機関の燃料噴射量又は吸入空気量の少なくとも一方を制御する制御部を更に備える車両の燃料性状検出システム。
5. 請求項２において、気体燃料の不活性ガス濃度が高いときは低いときより理論空燃比が低くなる関係に基づいて、燃料噴射量を補正する制御部を更に備える車両の燃料性状検出システム。
6. 請求項５において、前記制御部は、混合燃料の不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、燃料噴射量が多くなるように、燃料噴射量を補正する車両の燃料性状検出システム。

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