JPH08284703A - エンジンのガス燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンのガス燃料噴射装置において、イン
ジェクタによる燃料噴射量のダイナミックレンジを拡大
する。 【構成】 レギュレータ３０の下流側減圧部３２とイン
ジェクタ４を結ぶ二次圧通路３３と、レギュレータ３０
の上流側減圧部３１とインジェクタ４を結ぶ一次圧通路
３４と、インジェクタ４に対して二次圧通路３３と一次
圧通路３４を運転条件に応じて連通させる三方切換弁３
５と、三方切換弁３５を介してインジェクタ４に連通す
る通路３３，３４が切換えられる通路切換時にインジェ
クタ４の開弁時間割合を変更するコントロールユニット
３６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、天然ガス（ＣＮＧ）等
のガス燃料をインジェクタを介して噴射するエンジンの
ガス燃料噴射装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス燃料を使用するエンジンにあって
は、ガソリン等の液体燃料が供給されるエンジンに比べ
て、高圧でしかも大容量のガス燃料を噴射する必要があ
る。

【０００３】従来のエンジンのガス燃料噴射装置とし
て、例えば図１０に示すようなものがある(参考資料…
ＳＡＥｐａｐｅｒ９４０７６１，１９９４年 第４回環
境工学総合シンポＮｏ３１２)。

【０００４】これについて説明すると、エンジン１は吸
気弁２が開かれるのに伴って吸気通路３からシリンダに
吸気（混合気）を吸入し、この吸気をピストンで圧縮し
て、点火プラグ６で着火燃焼させ、排気弁７が開かれる
のに伴って排気が排気通路８に排出され、これらの各行
程が連続して繰り返される。

【０００５】吸気通路３の途中には、吸気ポートに燃料
を噴射するインジェクタ４と、アクセルペダルに連動し
て吸気を絞るスロットルバルブ５がそれぞれ設けられ
る。スロットルバルブ５の上流側には吸気量を検出する
エアフロメータ１０が設けられる。

【０００６】排気通路８の途中には三元触媒９が設置さ
れ、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを
還元する。

【０００７】図において、４１は排気通路８と吸気通路
３を結ぶＥＧＲ通路、４２はＥＧＲ弁である。

【０００８】図において、２０は燃料供給源として高圧
ガス燃料（ＣＮＧ等）が充填される燃料ボンベである。
燃料ボンベ２０に貯蔵されるガス燃料は、過流防止弁２
４、一次遮断弁２１、エンジンルームに設置された二次
遮断弁２２を経てレギュレータ３０に導かれる。エンジ
ン１の停止時に一次遮断弁２１、二次遮断弁２２が閉弁
され、燃料ボンベ２０からガス燃料が漏洩しないように
なっている。

【０００９】図において、２３はガス燃料を燃料ボンベ
２０に充填する際に手動で開かれるバルブである。

【００１０】レギュレータ３０において段階的に減圧さ
れたガス燃料がインジェクタ４に圧送される。

【００１１】レギュレータ３０は、上流側減圧部３１と
下流側減圧部３２を備えており、燃料ボンベ２０から導
かれる燃料圧力を２段階で減圧するようになっている。
燃料ボンベ２０から導かれる最大２０ＭＰａ程度の燃料
圧力は、上流側減圧部３１において一次圧に減圧され、
続いて下流側減圧部３２において二次圧に減圧される。

【００１２】レギュレータ３０の下流側減圧部３２は、
供給通路２９等を介して各気筒のインジェクタ４に連通
している。

【００１３】インジェクタ４から供給される燃料量等を
制御するため、コントロールユニット３６が設けられ
る。コントロールユニット３６はエンジン１の運転条件
に応じて算出された燃料噴射量が得られるように、イン
ジェクタ４の開弁時間割合を調整する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス燃料を
使用するエンジンにあっては、ガソリン等の液体燃料が
供給されるエンジンに比べて、高圧でしかも大容量のガ
ス燃料を噴射する必要があるため、燃料噴射圧力を高く
設定したり、インジェクタの開口面積を大きく設定しな
ければならない。

【００１５】しかしながら、このような従来のエンジン
のガス燃料噴射装置にあっては、レギュレータ３０で一
定の圧力に調整されたガス燃料がインジェクタ４に導か
れる構造のため、インジェクタ４による燃料噴射量のダ
イナミックレンジが狭く、図１１に示すように、インジ
ェクタ４による燃料噴射量のダイナミックレンジ不足に
より要求燃料噴射量が供給されない運転域が発生する可
能性がある。

【００１６】これに対処して、エンジンの最高出力が低
下することを防止するためには、各気筒毎に設置される
インジェクタ４の本数を増やさなければならず、構造の
複雑化を招くという問題点が考えられる。

【００１７】本発明は上記の問題点を解消し、エンジン
のガス燃料噴射装置において、インジェクタによる燃料
噴射量のダイナミックレンジを拡大することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のエンジ
ンのガス燃料噴射装置は、燃料供給源から導かれるガス
燃料を段階的に減圧するレギュレータと、レギュレータ
から導かれるガス燃料を吸気通路に噴射するインジェク
タと、レギュレータの下流側減圧部とインジェクタを結
ぶ二次圧通路と、レギュレータの上流側減圧部とインジ
ェクタを結ぶ一次圧通路と、インジェクタに対して二次
圧通路と一次圧通路を運転条件に応じて連通させる弁手
段と、弁手段を介してインジェクタに連通する通路が切
換えられる運転条件を判定する通路切換時判定手段と、
通路切換時にインジェクタの開弁時間割合を変更する変
更手段と、を備える。

【００１９】請求項２に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、請求項１に記載の発明において、エンジンの回
転数を検出する回転数検出手段と、エンジンの負荷を検
出する負荷検出手段と、所定の低速低負荷域に弁手段を
介して二次圧通路をインジェクタに連通させる一方、所
定の高速高負荷域に弁手段を介して一次圧通路をインジ
ェクタに連通させる通路切換制御手段と、を備える。

【００２０】請求項３に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、請求項１または２に記載の発明において、基本
燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅとの積Ｔｐ
×Ｎｅが一定値以下の領域を、二次圧通路をインジェク
タに連通させる低速低負荷域に設定し、Ｔｐ×Ｎｅが一
定値より大きい領域を、一次圧通路をインジェクタに連
通させる高速高負荷域に設定する。

【００２１】請求項４に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明に
おいて、弁手段を介してインジェクタに連通する通路が
切換えられる運転条件を判定する通路切換時判定手段
と、通路切換時からの経過時間ｔに応じてインジェクタ
の開弁時間割合を補正する通路切換時補正手段と、を備
える。

【００２２】請求項５に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明に
おいて、弁手段を介してインジェクタに導かれる燃料の
圧力Ｐｒｅｓを検出する燃料圧力検出手段と、検出され
た燃料圧力Ｐｒｅｓに応じてインジェクタの開弁時間割
合を補正する燃料圧力補正手段と、を備える。

【００２３】請求項６に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、請求項１から５のいずれか一つに記載の発明に
おいて、弁手段を介してインジェクタに導かれる燃料の
温度Ｔｅｍｐを検出する燃料温度検出手段と、検出され
た燃料温度Ｔｅｍｐに応じてインジェクタの開弁時間割
合を補正する燃料温度補正手段と、を備える。

【００２４】請求項７に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、請求項１から６のいずれか一つに記載の発明に
おいて、弁手段として、二次圧通路の下流側端部と、一
次圧通路の下流側端部を選択的にインジェクタに連通す
る三方切換弁を備える。

【００２５】請求項８に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、請求項７に記載の発明において、二次圧通路の
三方切換弁より上流側に介装される逆止弁を備える。

【００２６】

【作用】請求項１に記載のエンジンのガス燃料噴射装置
において、エンジン運転条件に応じてインジェクタに対
してレギュレータの下流側減圧部と上流側減圧部を選択
的に連通させることにより、インジェクタに導かれる燃
料圧力が段階的に調整される。このため、インジェクタ
による燃料噴射量のダイナミックレンジが拡大されて、
広範囲な運転条件に渡ってエンジンに供給される混合気
の空燃比を適確に調整できる。

【００２７】弁手段を介してインジェクタに連通する通
路が切換えられる通路切換時に、インジェクタの開弁時
間割合を変更することにより、インジェクタからの燃料
噴射量が変動することが抑制される。

【００２８】請求項２に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置において、エンジンの運転条件が所定の低速低負荷
域にあると、二次圧通路をインジェクタに連通させる構
成により、インジェクタに導かれる圧力を低く抑え、ア
イドル時等にインジェクタから噴射される少量の燃料量
を適確に調整することができる。

【００２９】エンジンの運転条件が所定の高速高負荷域
に入ると、弁手段を介して一次圧通路をインジェクタに
連通させる構成により、一つの気筒に対応して単一のイ
ンジェクタを介して十分な最大燃料噴射量が確保され、
インジェクタの最大燃料噴射量によってエンジンの最高
出力が規制されることを回避できる。

【００３０】請求項３に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置において、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回
転数Ｎｅとの積Ｔｐ×Ｎｅが一定値より大きくなるのに
弁手段を介して二次圧通路と一次圧通路を切換える構成
により、弁手段の通路切換作動と、インジェクタの開弁
時間割合（パルス幅）の変更とを同一のタイミングで設
定でき、弁手段の通路切換作動時にインジェクタの開弁
時間割合の変更が遅れることを防止できる。

【００３１】請求項４に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置において、弁手段による通路切換時からの経過時間
ｔに応じてインジェクタの開弁時間割合を補正する構成
により、弁手段による通路切換後にも、レギュレータの
燃料圧力がインジェクタに伝わるまでに若干の遅れが生
じることに対応して、インジェクタの燃料噴射量を精密
に調整することが可能となる。

【００３２】請求項５に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置において、検出された燃料圧力Ｐｒｅｓが高くなる
のにしたがってインジェクタの開弁時間割合を減らすよ
うに補正する構成により、弁手段による通路切換後も含
めて、燃料の圧力変動に対応して、インジェクタの燃料
噴射量を精密に調整することが可能となる。

【００３３】請求項６に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置において、検出された燃料温度Ｔｅｍｐが高くなる
のにしたがってインジェクタの開弁時間割合を増やすよ
うに補正する構成により、燃料の温度変化に対応して、
インジェクタの燃料噴射量を精密に調整することが可能
となる。

【００３４】請求項７に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置において、二次圧通路が開通した運転状態で、レギ
ュレータの上流側減圧部における圧力変動が一次圧通路
によって抑制されることにより、過渡運転時においてレ
ギュレータの下流側減圧部の圧力変動も小さく抑えられ
る。この結果、過渡運転時においてインジェクタに導か
れる燃料圧力のバラツキが生じることを抑えられ、イン
ジェクタの燃料噴射量を精密に調整すことが可能とな
る。

【００３５】請求項８に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置において、一次圧通路が開通した運転状態で、弁手
段の圧力漏れ等に起因して二次圧通路の圧力が上昇する
ことが回避される。この結果、再び二次圧通路が弁手段
を介して開通される通路切換後にインジェクタの燃料噴
射量が一時的に過大になることが防止される。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００３７】図１に示すように、エンジン１は吸気弁２
が開かれるのに伴って吸気通路３からシリンダに吸気
（混合気）を吸入し、この吸気をピストンで圧縮して、
点火プラグ６で着火燃焼させ、排気弁７が開かれるのに
伴って排気が排気通路８に排出され、これらの各行程が
連続して繰り返される。

【００３８】吸気通路３の途中には、吸気ポートに燃料
を噴射するインジェクタ４と、アクセルペダルに連動し
て吸気を絞るスロットルバルブ５がそれぞれ設けられ
る。スロットルバルブ５の上流側には吸気量を検出する
エアフロメータ１０が設けられる。

【００３９】排気通路８の途中には三元触媒９が設置さ
れ、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを
還元する。

【００４０】図において、４１は排気通路８と吸気通路
３を結ぶＥＧＲ通路である。運転条件に応じてＥＧＲ弁
４２を介してＥＧＲ通路４１が開通することにより、吸
気通路３に不活性な排気ガスを再循環させ、排気ガス中
の有害成分であるＮＯｘの発生を抑制するようになって
いる。

【００４１】図において、２０は燃料供給源として高圧
ガス燃料（ＣＮＧ等）が充填される燃料ボンベである。
燃料ボンベ２０に貯蔵されるガス燃料は、過流防止弁２
４、一次遮断弁２１、エンジンルームに設置された二次
遮断弁２２を経てレギュレータ（圧力調整器）３０に導
かれる。エンジン１の停止時に一次遮断弁２１、二次遮
断弁２２が閉弁され、燃料ボンベ２０からガス燃料が漏
洩しないようになっている。

【００４２】図において、２３はガス燃料を燃料ボンベ
２０に充填する際に手動で開かれるバルブである。

【００４３】レギュレータ３０において段階的に減圧さ
れたガス燃料がインジェクタ４に圧送される。

【００４４】レギュレータ３０は、上流側減圧部３１と
下流側減圧部３２を備えており、図５、図６に示すよう
に、燃料ボンベ２０から導かれる燃料圧力を２段階で減
圧するようになっている。燃料ボンベ２０から導かれる
最大２０ＭＰａ程度の燃料圧力は、上流側減圧部３１に
おいて一次圧（１．０ＭＰａ程度）に減圧され、続いて
下流側減圧部３２において二次圧（０．７ＭＰａ程度）
に減圧される。

【００４５】レギュレータ３０の下流側減圧部３２にお
いて二次圧に減圧されたガス燃料をインジェクタ４に導
く二次圧通路３３が配設される。

【００４６】レギュレータ３０の上流側減圧部３１にお
いて一次圧に減圧されたガス燃料をインジェクタ４に導
く一次圧通路３４が配設される。

【００４７】インジェクタ４に対して二次圧通路３３と
一次圧通路３４を選択的に連通させる弁手段として、二
次圧通路３３と一次圧通路３４の合流部に三方切換弁３
５が設けられる。三方切換弁３５は、二次圧通路３３を
インジェクタ４に連通させるポジションと、一次圧通路
３４をインジェクタ４に連通させるポジションとを有し
ている。

【００４８】この実施例では、三方切換弁３５に対し
て、二次圧通路３３の下流側端部と、一次圧通路３４の
下流側端部と、各気筒のインジェクタ４にガス燃料を分
配する供給通路２９の上流側端部がそれぞれ接続されて
いる。

【００４９】インジェクタ４から供給される燃料量を制
御するとともに、三方切換弁３５のポジションの切換え
等を制御するため、コントロールユニット３６が設けら
れる。

【００５０】コントロールユニット３６は、エアフロメ
ータ１０で検出される吸気量Ｑａと、クランク角センサ
１１で検出されるエンジン回転数Ｎｅ等を入力して、基
本噴射パルス幅Ｔｐを次式によって演算する。ただし、
Ｋｃｏｎｓｔを定数とする。

【００５１】 Ｔｐ＝Ｋｃｏｎｓｔ×Ｑａ×Ｎｅ …（１） 排気通路８の途中にＯ₂センサ１５が設置される。コン
トロールユニット３６は、Ｏ₂センサ１２で検出される
排気中の酸素濃度に応じた出力を入力して、混合気が理
論空燃比となるようにインジェクタ４の有効パルス幅Ｔ
ｅを次式で演算して、三元触媒９での転化効率を最大限
に維持するようになっている。ただし、Ｃｏは各種補正
係数、αは空燃比補正係数、αｍは混合比学習補正係
数、Ｔａｃｃは加速時補正パルス幅とする。

【００５２】 Ｔｅ＝Ｔｐ×Ｃｏ×（α＋αｍ）＋Ｔａｃｃ …（２） なお、各種補正係数Ｃｏは次式で演算する。ただし、Ｋ
ｔｒｍ，Ｋｍｒは混合比割付係数、Ｋｔｗは暖機増量係
数、Ｋａｓは始動後増量係数、Ｋｈは高水温増量係数、
Ｋａｉはアイドル後増量係数とする。

【００５３】 Ｃｏ＝１＋Ｋｔｒｍ＋Ｋｍｒ＋Ｋｔｗ＋Ｋａｓ＋Ｋｈ＋Ｋａｉ …（３） インジェクタ４の最終パルス幅Ｔｉを次式で演算する。
ただし、Ｔｓは無効パルス幅とする。

【００５４】Ｔｉ＝Ｔｅ＋Ｔｓ …（４） 本発明の要旨とするところであるが、エンジン１の運転
条件が所定の低速低負荷域にあると、二次圧通路３３を
インジェクタ４に連通させ、エンジン１の運転条件が所
定の高速高負荷域に入ると、三方切換弁３５のポジショ
ンを切換えて、一次圧通路３４をインジェクタ４に連通
させる制御を行う。

【００５５】そして、三方切換弁３５のポジションが切
換えられるのに対応して、混合気が理論空燃比となるよ
うにインジェクタ４の最終パルス幅Ｔｉを変更する。

【００５６】図２のフローチャートは、コントロールユ
ニット３６において実行される制御プログラムを示して
おり、これは一定周期毎に実行される。

【００５７】これについて説明すると、まずステップ１
で、エアフロメータ１０で検出される吸気量Ｑａと、ク
ランク角センサ１１で検出されるエンジン回転数Ｎｅ、
排気通路８の途中に設置されたＯ₂センサ１２で検出さ
れる排気中の酸素濃度に応じた出力等を入力する。

【００５８】ステップ２で、図３に示す特性図に基づき
エンジン１の運転条件が所定の高速高負荷域にあるかど
うかを判定する。

【００５９】図３において、高速高負荷域は、基本燃料
噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅとの積Ｔｐ×Ｎ
ｅが一定値より大きい領域であり、低速低負荷域は、積
Ｔｐ×Ｎｅが一定値以下の領域である。

【００６０】低速低負荷域であると判定された場合、ス
テップ３に進んで、三方切換弁３５を二次圧通路３３が
インジェクタ４に連通するポジションに切換えられると
ともに、混合比割付係数Ｋｔｒｍをマップ１から読込
む。

【００６１】これに対して、高速高負荷域にあると判定
された場合、ステップ４に進んで、三方切換弁３５を一
次圧通路３４がインジェクタ４に連通するポジションに
切換えられるとともに、混合比割付係数Ｋｔｒｍをマッ
プ２から読込む。

【００６２】混合比割付係数Ｋｔｒｍは、空燃比を理論
空燃比にするための調整用パラメータであり、プログラ
ム中にマップ１、マップ２として記憶され、基本燃料噴
射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅにより定まる。

【００６３】混合比割付係数Ｋｔｒｍは、燃料噴射圧力
に反比例したものとなる。したがって、マップ２で読込
まれる混合比割付係数Ｋｔｒｍの値は、マップ１で読込
まれる混合比割付係数Ｋｔｒｍの値に対して、レギュレ
ータ３０における一次圧に対する二次圧の上昇率に反比
例して小さくなる。

【００６４】以上のように構成され、ガス燃料を使用す
るエンジン１にあっては、ガソリン等の液体燃料が供給
されるエンジンに比べて、高圧でしかも大容量のガス燃
料を噴射する必要があるため、燃料噴射圧力を高く設定
したり、インジェクタの開口面積を大きく設定しなけれ
ばならない。

【００６５】エンジン１の運転条件が所定の低速低負荷
域にあると、二次圧通路３３をインジェクタ４に連通さ
せる構成により、インジェクタ４に導かれる圧力を０．
７ＭＰａ程度に抑え、アイドル時等にインジェクタ４か
ら噴射される少量の燃料量を適確に調整することができ
る。

【００６６】エンジン１の運転条件が所定の高速高負荷
域に入ると、三方切換弁３５のポジションを切換えて、
一次圧通路３４をインジェクタ４に連通させる構成によ
り、インジェクタ４に導かれる圧力を１．０ＭＰａ程度
に高め、インジェクタ４による燃料噴射量のダイナミッ
クレンジを拡大する。これにより、図４に示すように、
レギュレータ３０で一定の圧力に調整されたガス燃料が
インジェクタ４に導かれる従来のエンジンのガス燃料噴
射装置において、インジェクタ４による燃料噴射量のダ
イナミックレンジ不足により要求燃料噴射量が供給され
ない運転域が発生することを解消できる。

【００６７】この結果、一つの気筒に対応して単一のイ
ンジェクタ４を介して十分な最大燃料噴射量が確保さ
れ、インジェクタ４の最大燃料噴射量によってエンジン
の最高出力が規制されることを回避できる。

【００６８】三方切換弁３５を、基本燃料噴射パルス幅
Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅとの積Ｔｐ×Ｎｅが一定値よ
り大きくなるのに伴ってポジションを切換える作動をす
るため、三方切換弁３５の通路切換作動と、インジェク
タ４に送られる最終パルス幅Ｔｉの変更とが同一のタイ
ミングで設定でき、三方切換弁３５の通路切換作動時に
インジェクタ４に送られる最終パルス幅Ｔｉの変更が遅
れることを防止できる。

【００６９】しかし、三方切換弁３５が二次圧通路３３
を連通するポジションから一次圧通路３４を連通するポ
ジションに切換えられるとき、図７に示すように、コン
トロールユニット３６から三方切換弁３５に送られる作
動信号がＯＦＦからＯＮになっても、三方切換弁３５よ
り下流側の供給通路２９等の容積に応じて、レギュレー
タ３０の上流側減圧部３１における燃料圧力がインジェ
クタ４に伝わるまでに若干の遅れが生じる。

【００７０】三方切換弁３５を、基本燃料噴射パルス幅
Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅとの積Ｔｐ×Ｎｅが一定値よ
り大きくなるのに伴ってポジションを切換える作動をす
るため、三方切換弁３５の通路切換作動時における燃料
噴射量は一定であるため、上記三方切換弁３５の通路切
換作動時に燃料圧力がインジェクタ４に伝わる遅れ時間
Ｔは一定となる。

【００７１】以下、上記遅れ時間Ｔに対応して、インジ
ェクタ４の有効パルス幅Ｔｅを補正する制御内容を説明
する。

【００７２】前述したように、混合気が理論空燃比とな
るようにインジェクタ４の有効パルス幅Ｔｅは次式で演
算される。

【００７３】 Ｔｅ＝Ｔｐ×Ｃｏ×（α＋αｍ）＋Ｔａｃｃ …（２） 三方切換弁３５の通路切換作動直後は、上記遅れ時間Ｔ
に対応するため、仮の有効パルス幅Ｔｅ’が次式で演算
される。

【００７４】 Ｔｅ’＝Ｔｅ１＋（Ｔｅ２−Ｔｅ１）×ｔ／Ｔ …（５） ここで、Ｔｅ１はマップ１で読出される混合比割付係数
Ｋｔｒｍを用いて算出された有効パルス幅である。

【００７５】Ｔｅ２はマップ２で読出される混合比割付
係数Ｋｔｒｍを用いて算出された有効パルス幅である。

【００７６】ｔは三方切換弁３５の通路切換作動直後か
らの経過時間である。

【００７７】三方切換弁３５の通路切換作動直後からの
経過時間ｔが遅れ時間Ｔを越えるまでの間は、有効パル
ス幅ＴｅをＴｅ＝Ｔｅ’とし、経過時間ｔが遅れ時間Ｔ
を越えてからは、有効パルス幅ＴｅをＴｅ＝Ｔｅ２とす
る。

【００７８】こうして上記遅れ時間Ｔに対応して、イン
ジェクタ４の有効パルス幅Ｔｅを補正されることによ
り、三方切換弁３５の通路切換作動後にもインジェクタ
４の燃料噴射量を精密に調整することが可能となる。

【００７９】この実施例では、一次圧通路３４がレギュ
レータ３０の上流側減圧部３１と下流側減圧部３２の接
続部に連通する構造のため、三方切換弁３５が一次圧通
路３１の下流側端部を閉塞した状態において、過渡運転
時に一次圧通路３４の容積が上流側減圧部３１の圧力変
動を抑制するサージタンクの機能を果たす。

【００８０】レギュレータ３０の上流側減圧部３１の圧
力変動が一次圧通路３４によって抑制されることによ
り、過渡運転時において下流側減圧部３２の圧力変動も
小さく抑えられる。この結果、過渡運転時においてイン
ジェクタ４に導かれる燃料圧力のバラツキが生じること
を抑えられ、インジェクタ４の燃料噴射量を精密に調整
することが可能となり、排気エミッションの改善がはか
れる。

【００８１】次に、図８に示す他の実施例について説明
する。なお、図１等との対応部分には同一符号を用いて
説明する。

【００８２】インジェクタ４に対して二次圧通路３３と
一次圧通路３４を選択的に連通させる弁手段として、レ
ギュレータ３０の上流側減圧部３１と下流側減圧部３２
および一次圧通路３４の接続部に三方切換弁４９が設け
られる。

【００８３】三方切換弁５１は、上流側減圧部３１に下
流側減圧部３２介して二次圧を連通させるポジション
と、上流側減圧部３１に一次圧通路３４を連通させるポ
ジションとを有している。

【００８４】この実施例では、二次圧通路３３の下流側
端部と、一次圧通路３４の下流側端部は、各気筒のイン
ジェクタ４にガス燃料を分配する供給通路２９の上流側
端部に常時連通している。

【００８５】この実施例では、一次圧通路３４の容積が
上流側減圧部３１の圧力変動を抑制するサージタンクの
機能を果たさない。

【００８６】次に、図９に示す他の実施例について説明
する。なお、図１等との対応部分には同一符号を用いて
説明する。

【００８７】二次圧通路３３の三方切換弁３５より直上
流側に介装される逆止弁６１が介装される。

【００８８】一次圧通路３４が開通した運転状態で、三
方切換弁３５の圧力漏れ等があっても、逆止弁６１を介
して一次圧通路３４の圧力が二次圧通路３３に伝わるこ
とが回避される。この結果、再び二次圧通路３３が三方
切換弁３５を介して開通された後にインジェクタの燃料
噴射量が一時的に過大になることが防止される。

【００８９】前述したように、三方切換弁３５が二次圧
通路３３を連通するポジションから一次圧通路３４を連
通するポジションに切換えられる通路切換時、図７に示
すように、コントロールユニット３６から三方切換弁３
５に送られる作動信号がＯＦＦからＯＮになっても、三
方切換弁３５より下流側の供給通路２９等の容積に応じ
て、レギュレータ３０の上流側減圧部３１における燃料
圧力がインジェクタ４に伝わるまでに若干の遅れが生じ
る。

【００９０】これに対処して、三方切換弁３５より下流
側の供給通路２９には、燃料圧力Ｐｒｅｓを検出する燃
料圧力センサ６２と、燃料温度Ｔｅｍｐを検出する燃料
温度センサ６３が設けられる。

【００９１】上記通路切換時に生じる燃料圧力がインジ
ェクタ４に伝わるまでに若干の遅れに対応して、燃料圧
力センサ６２によって検出される燃料圧力Ｐｒｅｓと、
燃料温度センサ６３によって検出される燃料温度Ｔｅｍ
ｐに応じてインジェクタ４の有効パルス幅Ｔｅを補正す
る制御内容を説明する。

【００９２】混合気が理論空燃比となるようにインジェ
クタ４の有効パルス幅Ｔｅは次式で演算される。

【００９３】Ｔｅ＝Ｔｐ×Ｃｏ×Ｃｔｅｍｐ／Ｃｐｒｅ
ｓ×（α＋αｍ）＋Ｔａｃｃ …（６）ここで、Ｃｔｅ
ｍｐは燃料温度Ｔｅｍｐに基づく補正係数であり、Ｔ０
を基準温度（標準温度）とすると、次式で演算される。

【００９４】 Ｃｔｅｍｐ＝（Ｔｅｍｐ／Ｔ０）^1/2 …（７） Ｃｐｒｅｓは燃料圧力Ｐｒｅｓに基づく補正係数であ
り、Ｐ０を基準圧力（標準圧力）とすると、次式で演算
される。

【００９５】 Ｃｐｒｅｓ＝（Ｐｒｅｓ／Ｐ０）^1/2 …（８） こうして検出された燃料圧力Ｐｒｅｓが高くなるのにし
たがってインジェクタ４の開弁時間割合を減らすように
補正する構成により、三方切換弁３５による通路切換後
も含めて、燃料の圧力変動に対応して、インジェクタ４
の燃料噴射量を精密に調整することが可能となる。

【００９６】そして検出された燃料温度Ｔｅｍｐが高く
なるのにしたがってインジェクタ４の開弁時間割合を増
やすように補正する構成により、燃料の温度変に対応し
て、インジェクタ４の燃料噴射量を精密に調整すること
が可能となる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載のエ
ンジンのガス燃料噴射装置は、インジェクタによる燃料
噴射量のダイナミックレンジが拡大されて、広範囲な運
転条件に渡ってエンジンに供給される混合気の空燃比を
適確に調整できる。弁手段を介してインジェクタに連通
する通路が切換えられる通路切換時に、インジェクタの
開弁時間割合を変更することにより、インジェクタから
の燃料噴射量が変動することが抑制され、排気エミッシ
ョン等が悪化することを防止できる。

【００９８】請求項２に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、アイドル時等にインジェクタから噴射される少
量の燃料量を適確に調整することができるとともに、一
つの気筒に対応して単一のインジェクタを介して十分な
最大燃料噴射量が確保され、インジェクタの最大燃料噴
射量によってエンジンの最高出力が規制されることを回
避できる。

【００９９】請求項３に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、弁手段の通路切換作動と、インジェクタの開弁
時間割合（パルス幅）の変更とを同一のタイミングで設
定でき、弁手段の通路切換作動時にインジェクタの開弁
時間割合の変更が遅れることを防止でき、排気エミッシ
ョン等が悪化することを防止できる。

【０１００】請求項４に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、弁手段による通路切換後にも、レギュレータの
燃料圧力がインジェクタに伝わるまでに若干の遅れが生
じることに対応して、インジェクタの燃料噴射量を精密
に調整することが可能となり、排気エミッション等が悪
化することを防止できる。

【０１０１】請求項５に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、弁手段による通路切換後も含めて、燃料の圧力
変動に対応して、インジェクタの燃料噴射量を精密に調
整することが可能となり、排気エミッション等が悪化す
ることを防止できる。

【０１０２】請求項６に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、燃料の温度変化に対応して、インジェクタの燃
料噴射量を精密に調整することが可能となり、排気エミ
ッション等が悪化することを防止できる。

【０１０３】請求項７に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、一次圧通路が過渡運転時においてレギュレータ
の圧力変動を抑えるサージタンクの機能を果たし、過渡
運転時においてインジェクタに導かれる燃料圧力のバラ
ツキが生じることを抑えられ、排気エミッションの改善
がはかれる。

【０１０４】請求項８に記載のエンジンのガス燃料噴射
装置は、弁手段の圧力漏れ等に起因して二次圧通路の圧
力が上昇することが回避され、二次圧通路が弁手段を介
して開通される通路切換後にインジェクタの燃料噴射量
が一時的に過大になることが防止され、排気エミッショ
ン等が悪化することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すエンジンのガス燃料噴射
装置のシステム図。

【図２】同じく制御内容を示すフローチャート。

【図３】同じく制御特性図。

【図４】同じく運転可能領域を示す特性図。

【図５】同じく燃料流量を一定にした場合におけるレギ
ュレータの圧力特性図。

【図６】同じく燃料元圧を一定にした場合におけるレギ
ュレータの圧力特性図。

【図７】同じく通路切換え時における噴射圧の変化を示
す特性図。

【図８】他の実施例を示すエンジンのガス燃料噴射装置
のシステム図。

【図９】さらに他の実施例を示すエンジンのガス燃料噴
射装置のシステム図。

【図１０】従来例を示すエンジンのガス燃料噴射装置の
システム図。

【図１１】同じく運転可能領域を示す特性図。

【符号の説明】

１ エンジン ４ インジェクタ ３ 吸気通路 ８ 排気通路 １０ エアフロメータ １１ クランク角センサ １２ Ｏ₂センサ ２０ 燃料ボンベ ３０ レギュレータ ３１ 上流側減圧部 ３２ 下流側減圧部 ３３ 二次圧通路 ３４ 一次圧通路 ３５ 三方切換弁 ３６ コントロールユニット ６１ 逆止弁 ６２ 燃料圧力センサ ６３ 燃料温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲田 英二 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 中川 豊昭 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料供給源から導かれるガス燃料を段階的
   に減圧するレギュレータと、 レギュレータから導かれるガス燃料を吸気通路に噴射す
   るインジェクタと、 レギュレータの下流側減圧部とインジェクタを結ぶ二次
   圧通路と、 レギュレータの上流側減圧部とインジェクタを結ぶ一次
   圧通路と、 インジェクタに対して二次圧通路と一次圧通路を運転条
   件に応じて連通させる弁手段と、 弁手段を介してインジェクタに連通する通路が切換えら
   れる運転条件を判定する通路切換時判定手段と、 通路切換時にインジェクタの開弁時間割合を変更する変
   更手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンのガス燃料噴射装
   置。
2. 【請求項２】エンジンの回転数を検出する回転数検出手
   段と、 エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、 所定の低速低負荷域に弁手段を介して二次圧通路をイン
   ジェクタに連通させる一方、所定の高速高負荷域に弁手
   段を介して一次圧通路をインジェクタに連通させる通路
   切換制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの
   ガス燃料噴射装置。
3. 【請求項３】基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転
   数Ｎｅとの積Ｔｐ×Ｎｅが一定値以下の領域を、二次圧
   通路をインジェクタに連通させる低速低負荷域に設定
   し、 Ｔｐ×Ｎｅが一定値より大きい領域を、一次圧通路をイ
   ンジェクタに連通させる高速高負荷域に設定したことを
   特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのガス燃
   料噴射装置。
4. 【請求項４】弁手段を介してインジェクタに連通する通
   路が切換えられる運転条件を判定する通路切換時判定手
   段と、 通路切換時からの経過時間ｔに応じてインジェクタの開
   弁時間割合を補正する通路切換時補正手段と、 を備えたことを特徴とする１から３のいずれか一つに記
   載のエンジンのガス燃料噴射装置。
5. 【請求項５】弁手段を介してインジェクタに導かれる燃
   料の圧力Ｐｒｅｓを検出する燃料圧力検出手段と、 検出された燃料圧力Ｐｒｅｓに応じてインジェクタの開
   弁時間割合を補正する燃料圧力補正手段と、 を備えたことを特徴とする１から４のいずれか一つに記
   載のエンジンのガス燃料噴射装置。
6. 【請求項６】弁手段を介してインジェクタに導かれる燃
   料の温度Ｔｅｍｐを検出する燃料温度検出手段と、 検出された燃料温度Ｔｅｍｐに応じてインジェクタの開
   弁時間割合を補正する燃料温度補正手段と、 を備えたことを特徴とする１から５のいずれか一つに記
   載のエンジンのガス燃料噴射装置。
7. 【請求項７】弁手段として、二次圧通路の下流側端部
   と、一次圧通路の下流側端部を選択的にインジェクタに
   連通する三方切換弁を備えたことを特徴とする請求項１
   から６のいずれか一つに記載のエンジンのガス燃料噴射
   装置。
8. 【請求項８】二次圧通路の三方切換弁より上流側に介装
   される逆止弁を備えたことを特徴とする請求項７に記載
   のエンジンのガス燃料噴射装置。