WO2013150728A1

WO2013150728A1 - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: WO2013150728A1
Application number: PCT/JP2013/001709
Authority: WO
Inventors: 優一竹村; 溝渕　剛史; 和田　実
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-10-10
Also published as: JP2013213440A

Abstract

　エンジン（１０）の燃料供給システムは、ガス燃料を高圧状態で蓄えるガスタンク（２３）と、ガスタンク（２３）からガス通路（２２）を通じて供給されるガス燃料を噴射するガス噴射弁（１４）と、噴射側供給圧を調整するレギュレータ（３０）とを備える。マイクロコンピュータ（５１）は、エンジン運転状態に基づいて、ガス噴射弁（１４）から噴射するガス燃料の基本噴射量を算出する。マイクロコンピュータ（５１）は、ガス噴射弁（１４）から噴射する燃料噴射量の過渡変化時において、タンク側圧力に基づいて基本噴射量を補正する。

Description

燃料噴射制御装置

関連出願の相互参照

　本開示は、２０１２年４月２日に出願された日本出願番号２０１２-８４０８５号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、燃料噴射制御装置に関し、詳しくはガス燃料を使用する車載エンジンの燃料供給システムに適用される燃料噴射制御装置に関する。

　圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などのガス燃料が、ガソリンなどの液体燃料に代わる代替燃料として使用できる。ガス燃料を単独で又はガソリン等の液体燃料と共に車両用として使用される。例えばＣＮＧ燃料を使用する車両では、一般に、ＣＮＧ燃料がガスタンク内に高圧状態で貯蔵されており、ガスタンク内の高圧燃料が、ガス通路を介してエンジンの燃料噴射弁（ガス噴射弁）に供給される。高圧状態のＣＮＧ燃料は、ガス通路の途中に配置された減圧機構（レギュレータ）によって減圧され、その減圧調整されたＣＮＧ燃料が、ガス噴射弁に供給される（例えば、特許文献１参照）。

　上記特許文献１に記載のシステムでは、レギュレータとして電磁駆動式を用い、ガス噴射弁に供給するガス燃料の圧力である噴射側供給圧を、エンジン運転状態に応じて可変に制御している。具体的には、エンジン回転速度やエンジン負荷等が高いほど、噴射側供給圧の目標値を高圧側の値に設定するとともに、ガスタンク内のガス燃料の圧力（タンク元圧）の低下時には、噴射側供給圧の目標値を所定の低圧値に設定する制御を行っている。

　エンジン運転状態の過渡変化時では、ガス噴射弁の燃料噴射量が所定値以上変更されるが、その際、燃料噴射量の過渡変化に伴い、レギュレータ下流側（低圧側）において圧力変化が生じることがある。具体的には、例えば燃料噴射量の増加側への過渡変化時にはレギュレータ下流圧が低下し、燃料噴射量の減少側への過渡変化時にはレギュレータ下流圧が上昇することがある。レギュレータ下流側でこのような圧力変化が生じた場合、レギュレータの応答性が充分でないと、噴射側供給圧の適正値からのずれ量が大きくなる。かかる状況下で燃料噴射を行うと、本来噴射すべき適正量の燃料をガス噴射手段からエンジンに噴射できないおそれがある。

特表２００８－５３４８６１号公報

　本開示は、ガス燃料を使用するエンジンの燃料供給システムにおいて、燃料噴射量の過渡変化時における燃料噴射制御を精度良く実施することができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

　本開示の第一の態様において、ガス燃料を高圧状態で蓄えるガスタンクと、該ガスタンクからガス通路を通じて供給されるガス燃料を噴射するガス噴射手段と、前記ガス通路に設けられ、該ガス通路の通路開口面積を変更することにより前記ガス噴射手段へ供給するガス燃料の圧力である噴射側供給圧を調整する圧力調整手段と、を備えるエンジンの燃料供給システムに適用される燃料噴射制御装置に関する。燃料噴射制御装置は、前記圧力調整手段よりも上流側におけるガス燃料の圧力であるタンク側圧力を検出する圧力検出手段と、エンジン運転状態に基づいて、前記ガス噴射手段から噴射するガス燃料の基本噴射量を算出する燃料算出手段と、前記ガス噴射手段から噴射する燃料噴射量の過渡変化時において、前記圧力検出手段により検出したタンク側圧力に基づいて、前記燃料算出手段により算出した基本噴射量を補正する燃料補正手段と、を備える。
要するに、ガス噴射手段から噴射する燃料量が所定値以上変化し、圧力調整手段によってガス通路の通路開口面積を変更して噴射側供給圧を調整する場合、圧力調整手段の応答遅れ等に起因して、燃料噴射量の変化後、直ちに通路開口面積を適正値に変更できない、すなわち、燃料噴射による燃料消費量に対して適正量の燃料をガス噴射手段側に供給できる通路開口面積に変更できないことがある。かかる場合、圧力調整手段とガス噴射手段との間のガス通路において、燃料噴射によって消費されるガス燃料量に対して、圧力調整手段の上流側から供給されるガス燃料量が過少又は過大になることにより、噴射側供給圧が目標とする調整圧（目標値）からずれることがある。したがって、燃料噴射量の過渡変化時には、噴射側供給圧の目標値からのずれを考慮して、基本噴射量を補正することが望ましい。

　圧力調整手段において、噴射側供給圧を適正値にするためのガス通路の通路開口面積は、タンク側圧力に応じて相違し、タンク側圧力が高いほど、通路開口面積が小さくなっている。したがって、燃料噴射量の過渡変化時において、圧力調整手段の応答遅れが生じている期間（通路開口面積が適正量の燃料をガス噴射手段側に供給できる適正開度になるまでの期間）では、タンク側圧力が高いほど、ガス噴射手段側にガス燃料が供給されにくくなり、噴射側供給圧の適正値からのずれ量が大きくなる（応答性が悪い）傾向にある。

　本開示では、燃料噴射量の過渡変化時において、エンジン運転状態に基づき算出した基本噴射量に対して、タンク側圧力に応じた補正を行う。これにより、噴射側供給圧の適正値からのずれ量を加味した噴射量補正を行うことができ、その結果、燃料噴射量の過渡変化時において、燃料噴射制御を精度良く実施することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
エンジンの燃料供給制御システムの全体概略構成図。レギュレータの概略構成を示す図。過渡時補正の具体的態様を示す図。燃料噴射量の過渡変化時における燃料噴射制御を示すフローチャート。他の実施形態におけるエンジン回転速度と補正実施期間との関係を示す図。

　以下、本発明を具体化した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をエンジンの燃料とする車載多気筒エンジンの燃料供給システムに具体化している。当該システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢としてエンジンやエンジンへの燃料供給系などを制御する。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において、吸気通路１１には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１２によって開度調節される空気量調整手段としてのスロットルバルブ１３が設けられている。スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１２に内蔵されたスロットル開度センサ（図示略）により検出される。

　エンジン１０には、エンジン１０の各気筒に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）を噴射するガス噴射弁１４が設けられている。本実施形態では、吸気ポート噴射式エンジンを採用しており、ガス噴射弁１４が吸気ポート近傍に設けられる構成としている。

　エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ１５及び排気バルブ１６が設けられている。吸気バルブ１５の開動作により、空気と燃料との混合気が燃焼室１７内に導入され、排気バルブ１６の開動作により、燃焼後の排ガスが排気通路１８に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ１９が取り付けられている。点火プラグ１９には、点火コイル等よりなる点火装置を通じて、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１９の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室１７内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。

　エンジン１０の排気通路１８には、排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための触媒２１が設けられており、本実施形態では触媒２１として三元触媒が用いられている。触媒２１の上流側には、排気を検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出する空燃比センサ（図示略）が設けられている。

　エンジン１０に燃料を供給する燃料供給系について詳しく説明する。図１において、ガス噴射弁１４は、ガス配管２２を介してガスタンク２３に接続されている。ガスタンク２３内には、高圧状態（例えば２０ＭＰａ以下）のガス燃料が充填されており、この高圧ガスが、ガス配管２２内を通ってガス噴射弁１４に供給される。ガスタンク２３からのガス燃料がガス噴射弁１４から噴射されることで、エンジン１０の気筒内にガス燃料が供給される。

　ガス配管２２内に形成されたガス通路には、ガス燃料の圧力を減圧調整するレギュレータ（減圧弁）３０が設けられている。レギュレータ３０は機械駆動式であり、ガスタンク２３側のガス燃料を減圧することにより、ガス噴射弁１４に供給する燃料圧力（噴射側供給圧）を所定供給圧（例えば０．４ＭＰａ）に調整する。

　レギュレータ３０の具体的構成を、図２を用いて説明する。図２において、レギュレータ３０は、ガスタンク２３側の高圧通路３１と、ガス噴射弁１４側の低圧通路３２とを有し、それら両通路が、高圧通路３１の一部である弁体室３１ａに形成された開口弁座部３３で連通されている。弁体室３１ａには、軸方向に変位可能な弁体３４が収容されており、弁体３４の軸方向への変位に伴って開口弁座部３３における開口面積が変更される。レギュレータ３０には、弁体３４のシフト位置を調整する調整部３５が設けられている。調整部３５は、大気に開放された空間である大気開放部３６と、低圧通路３２の一部である低圧室３２ａとを有するとともに、それら大気開放部３６と低圧室３２ａとを仕切るダイアフラム３７が弁体３４と一体に設けられている。調整部３５には、大気開放部３６の容積を増大させる方向（低圧室３２ａの容積を減少させる方向）に付勢する調整バネ３８が設けられており、ダイアフラム３７には、閉弁方向の力として低圧室３２ａ内の燃料圧力が作用し、開弁方向の力として大気圧と調整バネ３８のバネ力とが作用する。

　ガス噴射弁１４による燃料噴射が行われていない状態において、（閉弁方向の力）＞（開弁方向の力）になっていれば、弁体３４が閉弁位置で保持される。ガス噴射弁１４による燃料噴射が行われ、低圧室３２ａの圧力が低下すると、（閉弁方向の力）＜（開弁方向の力）となり、これに伴い、ダイアフラム３７が低圧室３２ａの容積を減少させる方向に変位する（ダイアフラム３７が上昇する）。このダイアフラム３７の変位に伴い、弁体３４が開弁方向に変位することにより、開口弁座部３３の開口面積が大きくなり、ガス燃料が、開口弁座部３３を介して高圧通路３１から低圧通路３２に流通される。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開度（レギュレータ開度）が調整される。符号３９は、低圧通路３２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を表す。

　図１の説明に戻り、ガス配管２２には、ガス通路におけるガス燃料の流通を許容又は遮断する遮断弁が設けられている。本実施形態では、ガス通路に複数の遮断弁が設けられており、具体的には、レギュレータ３０による減圧調整前のガス通路（高圧側通路２２ａ）において、ガスタンク２３の近傍に配置されたタンク主止弁２４と、同じく高圧側通路２２ａにおいて、レギュレータ３０と一体に設けられた第１遮断弁２５と、レギュレータ３０による減圧調整後の燃料通路（低圧側通路２２ｂ）に配置された第２遮断弁２６とが設けられている。これらの遮断弁は電磁駆動式であり、非通電時においてガス通路におけるガス燃料の流通を遮断し、通電時においてガス通路におけるガス燃料の流通を許容する常閉式となっている。

　ガス配管２２には更に、ガス配管２２内のガス燃料の圧力を検出するセンサとして、高圧側通路２２ａに配置された第１圧力センサ２７と、低圧側通路２２ｂに配置された第２圧力センサ２８とが設けられている。本システムでは、第１圧力センサ２７の検出値に基づいて、ガスタンク２３内のガス燃料の圧力であるタンク元圧（タンク側圧力）が算出され、第２圧力センサ２８の検出値に基づいて、噴射側供給圧が算出される。また、ガス配管２２には、ガス配管２２内のガス燃料の温度を検出するセンサとして、例えば低圧側通路２２ｂに温度センサ２９が設けられている。

　その他、本システムには、冷却水温を検出する冷却水温センサ４１や、エンジンの所定クランク角毎に矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ４２、エンジン１０の吸入空気量を検出する吸気量センサ４３等の各種センサが取り付けられている。

　ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ５１を主体として構成され、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。すなわち、ＥＣＵ５０のマイクロコンピュータ５１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力するとともに、それらの各種検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算し、ガス噴射弁１４や点火装置の駆動を制御する。

　燃料噴射制御としてマイクロコンピュータ５１は、エンジン運転状態、具体的にはクランク角度センサ４２により検出したエンジン回転速度と、吸気量センサ４３により検出した吸入空気量とに基づいて、基本噴射量ＴＰを算出する。本実施形態では、エンジン回転速度と吸入空気量と基本噴射量ＴＰとの関係を示す噴射量設定用マップが予め記憶されており、マイクロコンピュータ５１は、同マップを用いて、都度のエンジン回転速度及び吸入空気量に対応する基本噴射量ＴＰを算出する。マイクロコンピュータ５１は、その算出した基本噴射量ＴＰに対して、例えば暖機増量補正や出力増量補正、温度センサ２９の検出値に基づくガス温度補正などの各種補正を行い、ガス噴射弁１４から噴射すべき燃料噴射量として噴射量指令値ＴＱを算出するとともに、その噴射量指令値ＴＱを噴射時間ＴＲに換算する。そして、エンジン運転状態に応じた噴射終了時期と、噴射時間ＴＲとに基づいて噴射信号を生成し、その噴射信号を各気筒のガス噴射弁１４に出力する。

　例えばアクセル操作量の増大に伴い、噴射量指令値ＴＱが所定値以上増加側に変更される過渡運転時では、ガス噴射弁１４から噴射される燃料噴射量の増加に伴い、レギュレータ開度が大きくなる。より具体的には、燃料噴射量が増加すると、燃料噴射毎の低圧室３２ａの圧力低下が大きくなることで、弁体３４に対して開弁方向の力がより大きく作用する。これにより、弁体３４が開弁方向（図２では上方向）にシフトして、レギュレータ開度が大きくなる。その際、閉弁方向の力と開弁方向の力とのバランスに応じて弁体３４のシフト位置が異なり、１回の燃料噴射による低圧室３２ａの圧力低下が大きいほど、つまり噴射量指令値ＴＱが大きいほど、レギュレータ開度が大きくなる。これにより、噴射側供給圧が、基本的には所定供給圧Ｐｔｇ（例えば０．４ＭＰａ）で保持される。

　機械駆動式のレギュレータ３０では、低圧室３２ａの圧力変化がダイアフラム３７に伝わるまでの応答遅れと、圧力変化に伴いダイアフラム３７が変位して弁体３４がリフト動作する際の動作遅れとによる作動遅れが生じる。そのため、噴射量指令値ＴＱが増加側に変更されてから、実際にその増加後の噴射量指令値ＴＱに対応する開度、つまり噴射側供給圧を所定供給圧Ｐｔｇで保持できる開度（目標開度）になるまでには所定の応答時間を要する。噴射側供給圧を所定供給圧Ｐｔｇで保持できない期間において、その所定供給圧Ｐｔｇからのずれ分を考慮せずに燃料噴射を実施すると、噴射量指令値ＴＱに見合う燃料量をガス噴射弁１４から噴射できず、燃料噴射制御の制御性が低下してしまう。本システムでは、噴射量指令値ＴＱの過渡変化時（ガス噴射弁１４の燃料噴射量の過渡変化時）には、噴射側供給圧が適正値、つまり所定供給圧Ｐｔｇからずれることを見込んで、基本噴射量ＴＰに対する各種補正の一つとして、燃料噴射量の増加側への過渡変化時では増量補正を実施し、燃料噴射量の減少側への過渡変化時では減量補正を実施することとしている。

　噴射側供給圧が所定供給圧Ｐｔｇで一定に保持されている定常状態では、タンク元圧に応じてレギュレータ開度が相違し、タンク元圧が高圧であるほど、レギュレータ開度（開口弁座部３３の通路開口面積）が小さくなっている。つまり、噴射量指令値ＴＱの過渡変化時において、レギュレータ開度の変更前では、タンク元圧が高圧であるほど、開口弁座部３３の通路開口面積が小さくなっている。開口弁座部３３の通路開口面積が小さいほど、低圧室３２ａへの燃料供給が制限される。それ故に、噴射量指令値ＴＱの過渡変化時では、タンク元圧が高圧であるほど、レギュレータ３０の作動遅れが生じている期間において、燃料噴射によって消費された分の燃料を、高圧側からの燃料供給によって十分に賄うことができず、その結果、噴射側供給圧の所定供給圧Ｐｔｇからのずれ量が大きくなりやすい。

　本実施形態では、燃料噴射量の過渡変化時では、タンク元圧に応じた燃料補正を実施することとしており、具体的には、燃料噴射量の増加側への過渡変化時では、タンク元圧が高いほど、基本噴射量ＴＰに対する増加補正量を多くし、逆に、燃料噴射量の減少側への過渡変化時では、タンク元圧が高いほど、基本噴射量ＴＰに対する減少補正量を多くしている。これにより、レギュレータ３０の作動遅れに起因して噴射側供給圧が低下することに伴う燃料噴射量の過不足分（見込み量）を補償するようにしている。

　本実施形態における燃料噴射量の過渡時補正について、図３を用いて更に詳細に説明する。図３中、（ｃ）噴射側供給圧、（ｄ）レギュレータ開度及び（ｅ）補正噴射量において、実線はタンク元圧の高圧時（例えば２０ＭＰａの場合）を示し、一点鎖線はタンク元圧の低圧時（例えば１０ＭＰａの場合）を示す。

　図３において、アクセル操作量がＡＣ１からＡＣ２（＞ＡＣ１）に変化することにより（ｔ１１）、基本噴射量ＴＰが増加側へ変更され、これに伴い噴射量指令値ＴＱが増加側へ変更される（噴射時間ＴＲが長くなる）。レギュレータ３０では、作動遅れにより、噴射量指令値ＴＱの増加側への変更後、直ちにレギュレータ開度が大きくなるわけではなく、噴射量指令値ＴＱの変更直後における複数回の燃料噴射の実施期間において、レギュレータ開度が、噴射側供給圧を所定供給圧Ｐｔｇで保持可能な開度（目標開度）よりも小さくなっている。例えばタンク元圧の高圧時では、噴射量指令値ＴＱの変更後、暫くはレギュレータ開度がθ１のまま保持され、その後、目標開度θ２に向かって徐々に大きくなる。そのため、レギュレータ３０の作動遅れが生じている期間Ｔｄ（Ｔｄ１、Ｔｄ２）では、燃料噴射によって消費される燃料消費量が、レギュレータ３０の上流側から下流側へ供給される燃料供給量よりも多くなり、その結果、噴射側供給圧の落ち込みが生じる傾向にある。その落ち込み量ΔＰ（ΔＰ１、ΔＰ２）は、タンク元圧に応じて相違し、燃料噴射量の増加側への変更タイミングｔ１２において、レギュレータ開度が小さいタンク元圧の高圧時の方が、燃料消費量と燃料供給量との差が大きくなり、図３に示すように、タンク元圧の低圧時に比べて、噴射供給圧の落ち込み量ΔＰが大きくなる傾向にある（ΔＰ１＞ΔＰ２）。したがって、本実施形態では、その噴射供給圧の落ち込みに起因する燃料量不足を補償するべく、噴射量指令値ＴＱの変更後における複数回の燃料噴射の各々に対して、タンク元圧に応じて基本噴射量ＴＰを増加側に補正する。また、その際、図３の（ｅ）に示すように、タンク元圧が高いほど、１回の燃料噴射当たりの基本噴射量ＴＰに対する増加補正量を多くしている。

　噴射量指令値ＴＱの変更後、レギュレータ開度が目標開度に収束するまでに要する時間は、タンク元圧が高いほど短時間で済む。これは、タンク元圧が高いほど気体密度が大きいため、レギュレータ開度を目標開度にする際の開度変更量（弁体３４のシフト量）が小さいからである。具体的には、図３の（ｄ）に示すように、タンク元圧の高圧時では、レギュレータ開度が目標開度（θ２）になるまでに要する時間はＴｄ１であるのに対し、タンク元圧の低圧時では、レギュレータ開度を目標開度（θ４）にする際の弁体３４のシフト量が大きい分、レギュレータ開度が目標開度（θ４）になるまでに要する時間がＴｄ２であり、Ｔｄ１よりも長くなる。また、タンク元圧に応じて、レギュレータ開度が目標開度になるまでに要する時間が相違する場合、噴射側供給圧の落ち込みが解消されるまでの期間についても、タンク元圧に応じて相違し、タンク元圧が高いほど、噴射側供給圧の落ち込みが解消されるまでの期間が短くなる傾向にある（図３の（ｃ）参照）。本実施形態では、噴射量指令値ＴＱの変更後における複数回の燃料噴射を対象に過渡時補正を実施し、その際、図３の（ｅ）に示すように、タンク元圧に応じて、過渡時補正の実施期間、つまり過渡時補正の対象とする燃料噴射の回数を変更することとしている。具体的には、タンク元圧が低いほど、過渡時補正の実施期間を長くしている。例えば図３では、（ｅ）に示すように、タンク元圧の高圧時では、噴射量指令値ＴＱの変更直後の４回の燃料噴射を過渡時補正の対象としているのに対し、タンク元圧の低圧時では、噴射量指令値ＴＱの変更直後の６回の燃料噴射を過渡時補正の対象としている。

　また、図３の（ｃ）に示すように、噴射側供給圧の所定供給圧Ｐｔｇからの乖離量は、噴射量指令値ＴＱを変更してからの燃料噴射の実施回数に応じて変化し、具体的には、噴射量指令値ＴＱの変更直後では、燃料噴射の実施回数が多くなるにつれて乖離量が増加し、乖離量が最大となるピーク点に達した後、今度は、燃料噴射の実施回数が多くなるにつれて乖離量が減少して、やがて所定供給圧Ｐｔｇで保持される。本実施形態では、過渡時補正の実施期間において、各噴射回での燃料補正量を、噴射回に応じて変化させる。より具体的には、図３の（ｅ）に示すように、過渡時補正の実施期間のうち前半の噴射回では、噴射回が大きくなるにつれて、過渡時補正による燃料補正量（増加補正量）を多くし、後半の噴射回では、噴射回が大きくなるにつれて増加補正量を少なくしている。

　ガス噴射弁１４からの燃料噴射量の減少側への過渡変化時についても、燃料噴射量を減量側に補正する点以外は、基本的には燃料噴射量の増加側への過渡変化時の場合と同様である。すなわち、図３において、アクセル操作量がＡＣ２からＡＣ１に変化し（ｔ１３）、噴射量指令値ＴＱが減少側に変化した場合（ｔ１４）、噴射量指令値ＴＱの変更直後における複数回の燃料噴射の実施期間では、レギュレータ３０の作動遅れが生じ、その作動遅れが生じている期間Ｔｄ（Ｔｄ３、Ｔｄ４）では、噴射側供給圧が所定供給圧Ｐｔｇよりも高くなる傾向にある。また、そのずれ量はタンク元圧に応じて相違し、タンク元圧の高圧時の方がずれ量が大きくなる傾向にある。したがって、本実施形態では、噴射量指令値ＴＱの変更後における複数回の燃料噴射の各々に対して、タンク元圧に応じて基本噴射量ＴＰを減少側に補正し、その際、図３の（ｅ）に示すように、タンク元圧が高いほど、１回の燃料噴射当たりの基本噴射量ＴＰに対する減少補正量を多くしている。また、過渡時補正の実施期間については、燃料噴射量の増加側への過渡変化時と同様に、タンク元圧に応じて過渡時補正の実施期間を変更することとしており、具体的には、タンク元圧が低いほど、過渡時補正の実施期間を長くしている。また、過渡時補正の実施期間における各噴射回での燃料補正量についても、噴射回に応じて変化させている。より具体的には、図３の（ｅ）に示すように、過渡時補正の実施期間のうち前半の噴射回では、噴射回が大きくなるにつれて、過渡時補正による燃料補正量（減少補正量）を多くし、後半の噴射回では、噴射回が大きくなるにつれて減少補正量を少なくしている。

　次に、燃料噴射量の過渡変化時における燃料噴射制御について、図４のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイクロコンピュータ５１により所定周期毎に実行される。

　ステップＳ１０１では、ガス噴射弁１４の燃料噴射量の過渡変化時であるか否かを判定する。燃料噴射量が所定値以上増加側又は減少側に変化した後であって、かつその変化があったタイミングから所定期間内（例えば、燃料噴射の実施回数が所定回数α以内）である場合に肯定判定される。燃料噴射量の過渡変化時である場合には、ステップＳ１０２へ進み、燃料噴射量の過渡時補正を実施する噴射回数（過渡時補正回数Ｎｔ）の設定前であるか否かを判定し、設定前である場合、ステップＳ１０３へ進む。

　ステップＳ１０３では、第１圧力センサ２７によってタンク元圧を検出する（圧力検出手段）。また、ステップＳ１０４では、その検出したタンク元圧に基づいて、過渡時補正回数Ｎｔ及び過渡時補正用の補正係数Ｋｔ（ｉ）を設定する。本実施形態では、過渡時補正回数Ｎｔ（Ｎｔ＝１，２・・・，ｉ）と、その過渡時補正回数Ｎｔにおける噴射回ごとの補正係数Ｋｔ（ｉ）とを定めた過渡時補正テーブルが、タンク元圧に応じて複数記憶されている。マイクロコンピュータ５１は、それら複数の過渡時補正テーブルの中から、現在のタンク元圧に対応するテーブルを１つ選択し、該選択した過渡時補正テーブルにより、今回の過渡時補正回数Ｎｔ及び補正係数Ｋｔ（ｉ）を設定する。これらの過渡時補正テーブルによれば、タンク元圧が高いほど、過渡時補正回数Ｎｔが少ない値に設定される。また、タンク元圧ごとの過渡時補正テーブルに着目すると、噴射回の変化に伴い補正係数Ｋｔ（ｉ）が変化しており、本実施形態では特に、噴射回が１よりも大きくなるにつれて補正係数Ｋｔ（ｉ）が増大側に変化し、中間の噴射回で補正係数Ｋｔ（ｉ）が最大値となり、中間の噴射回よりも大きくなるにつれて補正係数Ｋｔ（ｉ）が減少側に変化している。なお、過渡時補正テーブルにおける過渡時補正回数Ｎｔの最大値は、所定回数αよりも小さい値になっている。

　さて、過渡時補正回数Ｎｔの設定が完了すると、ステップＳ１０２がＮｏとなり、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５では、過渡時補正回数Ｎｔと補正実施回数Ｎｒとを比較する。この補正実施回数Ｎｒは、今回の過渡変化時において過渡時補正を実施した実施回数を示すものである。補正実施回数Ｎｒが過渡時補正回数Ｎｔよりも小さい場合には、ステップＳ１０６へ進み、エンジン運転状態に基づいて基本噴射量ＴＰを算出する（燃料算出手段）。ここでは、クランク角度センサ４２により検出したエンジン回転速度と、吸気量センサ４３により検出した吸入空気量とを読み出し、それらをパラメータとして基本噴射量ＴＰを算出する。

　ステップＳ１０７では、今回の燃料噴射量の過渡変化が、燃料増加側への過渡変化であるか否かを判定する。燃料噴射量の増加側への過渡変化時である場合には、ステップＳ１０７がＹｅｓとなり、ステップＳ１０８へ進み、過渡時補正による増加補正量を算出する。具体的には、マイクロコンピュータ５１は、ステップＳ１０４で選択した過渡時補正テーブルから、今回の補正実施回数Ｎｒ（過渡時補正を開始してからの噴射回）に対応する補正係数Ｋｔ（ｉ）を読み出す。また、その読み出した補正係数Ｋｔ（ｉ）を、基本噴射量ＴＰに乗算することにより、基本噴射量ＴＰに対して増加する分の燃料量として、増加補正量を算出する。また、ステップＳ１１０では、基本噴射量ＴＰ及び増加補正量に基づいて噴射量指令値ＴＱを算出する。なお、ここでは、基本噴射量ＴＰに対して、過渡時補正以外の各種補正も併せて行う。マイクロコンピュータ５１は、その算出した噴射量指令値ＴＱに基づいて噴射信号を生成してガス噴射弁１４に出力する。その後、ステップＳ１１１で、補正実施回数Ｎｒを１インクリメントして、本ルーチンを一旦終了する。

　燃料噴射量の減少側への過渡変化時の場合にも、基本的には増加側の場合と同様である。すなわち、燃料噴射量の減少側への過渡変化時では、ステップＳ１０７がＮｏとなり、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、過渡時補正による減少補正量を算出する。具体的には、マイクロコンピュータ５１は、ステップＳ１０４で選択した過渡時補正テーブルから、今回の補正実施回数Ｎｒ（過渡時補正を開始してからの噴射回）に対応する補正係数Ｋｔ（ｉ）を読み出し、その読み出した補正係数Ｋｔ（ｉ）を、基本噴射量ＴＰに乗算することにより、基本噴射量ＴＰに対して減少させる分の燃料量として、減少補正量を算出する。ステップＳ１１０で、基本噴射量ＴＰ及び減少補正量に基づいて噴射量指令値ＴＱを算出し、ガス噴射弁１４に噴射信号を出力する。ステップＳ１１１では、補正実施回数Ｎｒを１インクリメントして、本ルーチンを一旦終了する。

　ステップＳ１０５～Ｓ１１１の処理を繰り返し実行し、やがて補正実施回数Ｎｒが過渡時補正回数Ｎｔに一致すると、ステップＳ１０５がＮｏとなり、ステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では、過渡時補正回数Ｎｔ及び補正実施回数Ｎｒをゼロにリセットする。そして本処理を終了する。

　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。

　燃料噴射量の過渡変化時において、エンジン運転状態に基づき算出した基本噴射量に対して、タンク元圧に応じた補正を行う構成としたため、噴射側供給圧の適正値からのずれ量を加味した噴射量補正を行うことができる。これにより、燃料噴射量の過渡変化時において、燃料噴射制御を精度良く実施することができる。

　燃料噴射量が増加側に変更された場合には、低圧通路３２において、燃料噴射によって消費される燃料量に対して、レギュレータ３０の上流側から供給される燃料量が多くなることにより、低圧通路３２内の圧力が低下し、噴射側供給圧の落ち込みが生じる。この点、燃料噴射量の増加側への過渡変化時には、タンク元圧に基づいて、基本噴射量ＴＰを増加側に補正するため、噴射側供給圧の落ち込みに起因する噴射量不足が生じるのを回避することができる。

　一方、燃料噴射量が減少側に変更された場合には、燃料噴射による消費燃料量に対して、低圧室３２ａ側に供給される供給燃料量が過大になるため、ガス噴射弁１４側の低圧通路３２内の圧力が上昇し、その結果、噴射側供給圧が上昇する。したがって、上記構成のように、燃料噴射量の減少側への過渡変化時には、タンク元圧に基づいて、基本噴射量ＴＰを減少側に補正することにより、噴射側供給圧の過昇圧に起因する噴射量過多を回避することができる。

　過渡時補正に際しては、燃料噴射量の過渡変化があった直後の所定期間において、タンク元圧が高いほど燃料補正量を大きくする構成としたため、噴射側供給圧の所定供給圧Ｐｔｇからのずれ量に相応した補正を行うことができる。すなわち、タンク元圧が高圧であるほど、噴射側供給圧を所定供給圧Ｐｔｇにするためのレギュレータ開度が小さいため、図３の（ｃ）に示すように、燃料噴射量の過渡変化があった直後では（ｔ１２の直後では）、タンク元圧が高い方が、噴射側供給圧の落ち込み量が大きくなる。したがって、上記構成とすることにより、噴射側供給圧の所定供給圧Ｐｔｇからのずれ量に応じた補正を行うことができ、その結果、燃料噴射量の適正化を図ることができる。

　噴射側供給圧の所定供給圧への収束性はタンク元圧に応じて異なり、タンク元圧が高いほど、ガス通路の通路開口面積の変更量が小さい、すなわち弁体３４のシフト量が小さいため、噴射側供給圧を所定供給圧に速やかに収束させることができる。本実施形態では、タンク元圧に応じて、過渡時補正の実施期間の長さを変更する構成としたため、より具体的には、タンク元圧が高いほど、過渡時補正の実施期間を短くする構成としたため、基本噴射量ＴＰに対して過度の補正を実施したり補正量の不足が生じたりすることを抑制することができる。

　本実施形態では、過渡時補正の実施期間内における各噴射回での燃料補正量を、噴射回に応じて変化させる構成とした。図３の（ｃ）に示すように、噴射側供給圧の所定供給圧Ｐｔｇに対するずれ量は、燃料噴射量の過渡変化後における燃料噴射の噴射回ごとに相違する。したがって、上記構成とすることにより、都度の噴射回において、噴射側供給圧の所定供給圧Ｐｔｇに対するずれ量を適切に反映させつつ補正を行うことができる。

　（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、タンク元圧に応じて過渡時補正回数Ｎｔを予め定めておくことにより、タンク元圧に応じて、燃料噴射量の過渡変化時における複数回の燃料噴射の実施期間の長さを変更する構成とした。この補正回数に代えて、燃料噴射量の過渡変化があってからの経過時間（補正実施時間）を予め定めておくことにより、上記実施期間の長さを変更する構成としてもよい。

　上記実施形態において、燃料噴射量の過渡変化時における過渡時補正の実施期間の長さを、エンジン回転速度に基づいて設定する構成とする。エンジン回転速度が高いほど、ガス噴射弁１４による燃料噴射の間隔が短くなり、ガス噴射弁１４からの燃料噴射により消費される燃料量と、ガス噴射弁１４側に供給される燃料量とのバランスがとれるまでの噴射回数が多くなる結果、噴射側供給圧の所定供給圧からのずれ量が大きくなる傾向にある。したがって、上記構成のように、過渡時補正の実施期間の長さを、エンジン回転速度に基づいて設定するとよい。この場合、図５に例示するように、エンジン回転速度が大きいほど、過渡時補正の実施期間を長くする（過渡時補正回数Ｎｔを多くする）とよい。

　上記実施形態では、ガス噴射弁１４による燃料噴射量の増加側及び減少側への過渡変化時において過渡時補正を実施する構成としたが、燃料噴射量の増加側への過渡変化時か、燃料噴射量の減少側への過渡変化時かのいずれかを過渡時補正の対象としてもよい。

　上記実施形態では、燃料噴射量の過渡変化時における複数回の燃料噴射の実施期間を過渡時補正の補正対象とし、その際、実施期間内における各噴射回での燃料補正量を、噴射回に応じて変化させる構成とした。本実施形態では、過渡時補正の実施期間内における各噴射回での燃料補正量を一定量にする構成とする。この場合、過渡時補正の補正係数を噴射回ごとに設定しておく必要がなく、制御を簡略にすることができる。

　上記実施形態では、タンク元圧に応じて、過渡時補正の実施期間を可変にする構成としたが、過渡時補正の実施期間を、タンク元圧に関わらず一定期間（例えば、噴射量指令値ＴＱの変更後、所定の噴射回までの期間又は所定時間が経過するまでの期間）にする構成であってもよい。

　上記実施形態では、ガス配管２２に機械駆動式のレギュレータ３０が配置されている場合について説明したが、ガス配管２２に電磁駆動式のレギュレータが配置されている燃料供給システムに適用してもよい。電磁駆動式のレギュレータでも、若干ではあるが弁体の作動遅れが生じ得るため、その作動遅れを見込んで、燃料噴射量の過渡変化時において、タンク元圧に応じた燃料補正を実施することにより、燃料噴射制御をより精度良く実施することができる。

　上記実施形態では、ガス燃料としてＣＮＧを使用する場合について説明したが、ガス燃料の種類はこれに限定しない。例えば、ガス燃料として水素ガスなどを使用するエンジンにも適用することができる。

　上記実施形態では、燃料としてガス燃料を使用するガス燃料専用のエンジンに適用する場合を説明したが、燃料として、ガス燃料と、ガス燃料以外のその他の燃料（例えばガソリンなど）とを使用するエンジンにも適用することができる。例えば、予備燃料としてガソリンを用い、ガス燃料とガソリンとを切り替えて使用するバイフューエル車用のエンジンや、エンジン運転状態等に応じてガス燃料とガソリンとの使用割合を変更するデュアルフューエル車用のエンジンに本発明を適用してもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　ガス燃料を高圧状態で蓄えるガスタンク（２３）と、該ガスタンクからガス通路（２２）を通じて供給されるガス燃料を噴射するガス噴射手段（１４）と、前記ガス通路に設けられ、該ガス通路の通路開口面積を変更することにより前記ガス噴射手段へ供給するガス燃料の圧力である噴射側供給圧を調整する圧力調整手段（３０）と、を備えるエンジンの燃料供給システムに適用され、
　前記圧力調整手段よりも上流側におけるガス燃料の圧力であるタンク側圧力を検出する圧力検出手段と、
　エンジン運転状態に基づいて、前記ガス噴射手段から噴射するガス燃料の基本噴射量を算出する燃料算出手段と、
　前記ガス噴射手段から噴射する燃料噴射量の過渡変化時において、前記圧力検出手段により検出したタンク側圧力に基づいて、前記燃料算出手段により算出した基本噴射量を補正する燃料補正手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
　前記燃料補正手段は、前記ガス噴射手段から噴射する燃料噴射量の増加側への過渡変化時において、前記圧力検出手段により検出したタンク側圧力に基づいて、前記基本噴射量を増加側に補正する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
　前記燃料補正手段は、前記ガス噴射手段から噴射する燃料噴射量の過渡変化があった直後の所定期間において、前記圧力検出手段により検出したタンク側圧力が高いほど補正量を大きくする請求項１又は２に記載の燃料噴射制御装置。
　前記燃料補正手段は、前記ガス噴射手段から噴射する燃料噴射量の過渡変化時における複数回の燃料噴射の実施期間に、前記圧力検出手段により検出したタンク側圧力に基づく前記基本噴射量の補正を実施すると共に前記タンク側圧力に基づいて前記実施期間の長さを変更する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
　前記燃料補正手段は、前記ガス噴射手段から噴射する燃料噴射量の過渡変化時における複数回の燃料噴射の実施期間に、前記圧力検出手段により検出したタンク側圧力に基づく前記基本噴射量の補正を実施すると共に前記実施期間内における各噴射回での補正量を、噴射回に応じて変化させる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
　エンジン回転速度に基づいて前記実施期間の長さを設定する手段を備える請求項５に記載の燃料噴射制御装置。
　前記燃料補正手段は、前記ガス噴射手段から噴射する燃料噴射量の減少側への過渡変化時において、前記圧力検出手段により検出したタンク側圧力に基づいて、前記基本噴射量を減少側に補正する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。