JP2016061280A - 燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関において、低圧ポンプから供給された液化ガス燃料を高圧化して供給する高圧ポンプにおける圧力脈動を低減して、液化ガス燃料の気化を防止でき、安定して液化ガス燃料を供給できる燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び、燃料噴射システムの制御方法を提供する。
【解決手段】低圧ポンプ１２から供給された液化ガス燃料Ｆを吐出する高圧ポンプ１０を備えた燃料噴射システム１において、高圧ポンプ１０のギャラリ１０ａの内部において圧力脈動が発生していると判定したときに、低圧ポンプ１２の供給圧の制御において、低圧ポンプ１２の供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、圧力脈動と逆位相で、かつ、圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関において、低圧ポンプから供給された液化ガス燃料を高圧化して供給する高圧ポンプにおける圧力脈動を低減して、液化ガス燃料の気化を防止でき、安定して液化ガス燃料を供給できる燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法に関する。

一般に、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関においては、図１に示すように、各気筒内への燃料噴射は、燃料タンク１１に貯留した液化ガス燃料Ｆを、液相の状態で低圧ポンプ(フィードポンプ)１２により３ＭＰａ程度に昇圧して高圧ポンプ１０に供給し、この高圧ポンプ１０でさらに液化ガス燃料Ｆを加圧して６０ＭＰａ〜８０ＭＰａ程度に高圧化した後に、コモンレール１４を経由して各気筒内の燃料噴射弁１５に供給している。

この高圧ポンプ１０は、図３及び図４に示すように、その内部に、低圧ポンプ１２から供給された液化ガス燃料Ｆを貯留するギャラリ１０ａと、このギャラリ１０ａと連絡通路１０ｄで接続された高圧室１０ｃと、連絡通路１０ｄに設けた開閉弁１０ｅと、高圧室１０ｃに設けられて往復動するプランジャ１０ｂとを有して構成されている。

そして、開閉弁１０ｅの開閉制御とプランジャ１０ｂの往復動制御により、ギャラリ１０ａに貯留した液化ガス燃料Ｆを高圧室１０ｃに吸引すると共に、この吸引した液化ガス燃料Ｆを加圧した後、この高圧化された液化ガス燃料Ｆをコモンレール１４に吐出（圧送）している。このコモンレール１４への液化ガス燃料Ｆの吐出量はコモンレール１４内の時間ｔにおける圧力に応じ、開閉弁１０ｅの閉時期で制御され、コモンレール１４に吐出する必要のない液化ガス燃料Ｆは、高圧室１０ｃから連絡通路１０ｄ経由でギャラリ１０ａに戻される。

この液化ガス燃料Ｆは、ガス化すると高圧ポンプ１０でコモンレール１４への液化ガス燃料Ｆの供給に支障が出るため、常に、ギャラリ１０ａの内部の圧力Ｐｇ（ｔ）が、温度Ｔに関係する液化ガス燃料Ｆの飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）を超えた値に維持する必要があり、低圧ポンプ１２の供給圧（吐出圧）Ｐｏ（ｔ）を調整することで、ギャラリ１０ａの内部の圧力Ｐｇ（ｔ）が飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）を超えた目標圧になるようにフィードバック制御している。この飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）は、ギャラリ１０ａの液化ガス燃料Ｆの温度Ｔによって決まるので、ギャラリ１０ａに設けられた温度センサ３１によってこの温度Ｔを検出し、飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）を算出し、この飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）に余裕を持たせて目標圧を設定している。

一方、高圧ポンプ１０においては、ギャラリ１０ａから高圧室１０ｃへの液化ガス燃料Ｆの吸込みと、高圧室１０ｃからギャラリ１０ａへの液化ガス燃料Ｆの戻しにより、ギャラリ１０ａに貯留した液化ガス燃料Ｆの圧力Ｐｇ（ｔ）が変化するので、高圧ポンプ１０のポンプ回転数やプランジャ吐出数に同期した圧力脈動が生じる。この圧力脈動は、戻り量が多い場合に大きくなり、特に、高圧ポンプ１０からコモンレール１４への液化ガス燃料Ｆの吐出量がゼロ（ゼロ吐出）になると、液化ガス燃料Ｆの全量をギャラリ１０ａ内に戻すことになるので、この圧力脈動は大きくなる。そして、この圧力脈動は大きくなると、ギャラリ１０ａの内部の平均圧力に対して、圧力脈動の振幅は±１ＭＰａ程度にもなる場合が生じる。

この圧力脈動が発生すると、ギャラリ１０ａの内部の平均圧力に応じて行われている低圧ポンプのフィードバック制御に影響が出て、この圧力脈動の位相による制御偏差が生じるという問題が生じる。そして、更に、圧力脈動の振幅が大きくなると、一時的に、図２のＡ（細線）で示すように、ギャラリ１０ａの内部の圧力Ｐｇ（ｔ）が液化ガス燃料Ｆの飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）よりも低くなり、ガス化し、液中分離が生じ、高圧ポンプ１０からコモンレール１４への液体ガス燃料Ｆの吐出量に支障が生じるという問題が発生する。

この圧力脈動の対策の一つとして、液化ガス燃料がフィード配管を介して高圧ポンプの燃料ギャラリに供給される燃料噴射装置において、燃料ギャラリの流路面積よりも大きな流路面積の流路拡大配管を、フィード配管と燃料ギャラリとの間に配置することで、流路拡大配管を蓄圧室として機能させ、プランジャの吸入行程において燃料が燃料ギャラリに供給される際には、流路拡大配管からの燃料補充量がフィードポンプによるフィード量に付加されるので、燃料ギャラリ内の圧力低下幅が小さくなり、燃料ギャラリ内の圧力脈動が低減される燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この燃料噴射装置では、フィード配管と燃料ギャラリとの間に蓄圧室を設けて、燃料ギャラリ内の圧力変動を低減しているが、蓄圧室を設ける必要が生じるという問題がある。

特開２０１４−０７７４０４号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関において、低圧ポンプから供給された液化ガス燃料を高圧化して供給する高圧ポンプにおける圧力脈動を低減して、液化ガス燃料の気化を防止でき、安定して液化ガス燃料を供給できる燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び、燃料噴射システムの制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の燃料噴射システムは、低圧ポンプと、高圧ポンプを備え、該高圧ポンプが、液化ガス燃料を貯留するギャラリと、このギャラリと連絡通路で接続された高圧室と、前記連絡通路に設けた開閉弁と、前記高圧室に設けられて往復動するプランジャとを有して成り、前記低圧ポンプにより供給される液化ガス燃料を前記ギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を前記開閉弁の開閉制御と前記プランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出するように構成された燃料噴射システムにおいて、前記ギャラリに液化ガス燃料の圧力を検出する圧力センサと、液化ガス燃料の温度を検出する温度センサを設け、該燃料噴射システムを制御する制御装置が、前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せするように構成される。

この構成によれば、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関等に用いる燃料噴射システムにおいて、高圧ポンプのギャラリで液化ガス燃料の圧力脈動が発生するときには、この圧力脈動を考慮して低圧ポンプの供給圧力を制御することで、ギャラリ内の圧力脈動の振幅を低減して、ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力が、その時の液化ガス燃料の温度に対応する液化ガス燃料の飽和蒸気圧以下になることを防止して、液化ガス燃料の気化を防止できるので、安定して液化ガス燃料を供給できる。また、低圧ポンプの供給圧の制御で生じる、ギャラリの圧力脈動に起因する制御偏差を抑制することができる。

また、上記の燃料噴射システムにおいて、前記制御装置が、前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出するように構成されると、次のような効果を奏することができる。

この構成によれば、基準制御信号を液化ガス燃料の飽和蒸気圧に関係する液化ガス燃料の温度に対応させて変化できるので、ギャラリ内の液化ガス燃料の平均的な圧力を容易に飽和蒸気圧より高い値に維持することができる。

また、ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力変動は、単位時間当たりの高圧ポンプから吐出する燃料量、つまり、気筒内に噴射する噴射量に関係し、エンジン回転数及び燃料噴射量（あるいは負荷）に強く関係しているので、平滑化用制御信号の振幅値を、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出することで、圧力脈動に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、液化ガス燃料の気化を防止しながら、より安定して液化ガス燃料を供給できるようになる。

あるいは、上記の燃料噴射システムにおいて、前記制御装置が、前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記基準制御信号の初期値を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成されると、次のような効果を奏することができる。

この構成によれば、基準制御信号の初期値を液化ガス燃料の飽和蒸気圧に関係する液化ガス燃料の温度に対応させて変化でき、その後はフィードバック制御に移行するので、ギャラリ内の液化ガス燃料の平均的な圧力を、より迅速かつ確実に飽和蒸気圧より高い目標圧にしてこの値を維持することができる。

また、平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出することで、圧力脈動に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、その後はフィードバック制御に移行するので、より迅速かつ確実に液化ガス燃料の気化を防止しながら、より安定して液化ガス燃料を供給できるようになる。

なお、フィードバック制御で略一定になった基準制御信号と平滑化用制御信号の振幅値を学習機能により学習して、データベースを順次更新して行くことが好ましい。

上記の目的を達成するための本発明の圧縮着火式内燃機関は、上記の燃料噴射システムを装備したことを特徴とする圧縮着火式内燃機関であり、上記の燃料噴射システムと同様の効果を奏することができる。

そして、上記の目的を達成するための本発明の燃料噴射システムの制御方法は、供給された液化ガス燃料をギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を、前記ギャラリと高圧室を連結する連絡通路に設けた開閉弁の開閉制御と前記高圧室のプランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出する高圧ポンプを備えた燃料噴射システムの制御方法において、前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記高圧ポンプに液化ガス燃料を供給する低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せすることを特徴とする方法である。

上記の燃料噴射システムの制御方法で、前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出する。

また、上記の燃料噴射システムの制御方法で、前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、前記基準制御信号の初期値を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御する。

これらの方法によれば、上記の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射システムと同様の作用効果を奏することができる。

本発明の燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法によれば、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関等に用いる燃料噴射システムにおいて、高圧ポンプのギャラリで液化ガス燃料の圧力脈動が発生するときには、この圧力脈動を考慮して低圧ポンプの供給圧力を制御することで、ギャラリ内の圧力脈動の振幅を低減して、ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力が、その時の液化ガス燃料の温度に対応する液化ガス燃料の飽和蒸気圧以下になることを防止して、液化ガス燃料の気化を防止できるので、安定して液化ガス燃料を供給できる。また、低圧ポンプの供給圧の制御で生じる、ギャラリの圧力脈動に起因する制御偏差を抑制することができる。

本発明に係る実施の形態の燃料噴射システムの構成の一例を模式的に示す図である。 本発明に係る実施の形態の燃料噴射システムの制御方法を説明するための図である。 図１の高圧ポンプの構成を模式的に示す図で、ギャラリから高圧室に燃料を吸引する状態を示す図である。 図１の高圧ポンプの構成を模式的に示す図で、高圧室の燃料を吐出する状態を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態の燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態の燃料噴射システム１は、低圧ポンプ１２と、高圧ポンプ１０を備え、燃料タンク１１に貯留した燃料Ｆを、低圧ポンプ（フィードポンプ）１２により、３ＭＰａ程度に昇圧して燃料フィルタ１３を経由して高圧ポンプ１０に供給し、この燃料Ｆを、さらに高圧ポンプ１０で加圧して６０ＭＰａ〜８０ＭＰａ程度に高圧化する。この高圧化した燃料Ｆをコモンレール１４に蓄圧し、このコモンレール１４から圧縮着火式内燃機関（図示しない）の各気筒内に設けた燃料噴射弁１５に供給するシステムである。

この燃料Ｆとしては、ＤＭＥ燃料（ＤＭＥ：ジメチルエーテル）等の液化ガス燃料(以下、燃料Ｆ)が使用される。なお、図１では、便宜上、燃料噴射弁１５を４個示しているが、実際は、エンジンの気筒毎に燃料噴射弁１５が設けられるので、燃料噴射弁１５の数はエンジンの気筒の数と同じになる。

この燃料噴射システム１では、低圧ポンプ１２により高圧ポンプ１０に供給される燃料Ｆの過剰分を、リリーフ弁２１を経由して燃料タンク１１に戻し、コモンレール１４内の圧力を一定以下の圧力にするために、コモンレール１４内の燃料Ｆの一部を、減圧弁２２や安全弁２３を経由して燃料タンク１１に戻している。また、各気筒内に噴射されずに各燃料噴射弁１５内に残留した燃料Ｆも燃料タンク１１に戻している。なお、図１では、高圧ポンプ１０、コモンレール１４または各燃料噴射弁１５より燃料タンク１１に燃料Ｆを戻すための戻し流路を点線で示している。

また、センサに関しては、高圧ポンプ１０のギャラリ１０ａ内の温度Ｔを検出する温度センサ３１とギャラリ１０ａ内の圧力Ｐを検出する第１圧力センサ３２がギャラリ１０ａに設けられる。また、低圧ポンプ１２から高圧ポンプ１０に供給する圧力を検出する第２圧力センサ３３と、コモンレール１４内の圧力を検出する第３圧力センサ３４が設けられる。

また、図１に示すように、燃料噴射システム１を制御する制御装置４０が設けられる。この制御装置４０は、温度センサ３１、第１〜第３圧力センサ３２〜３４、アクセル開度センサ３５、クランク角度センサ３６、各気筒内の吸排気弁の動弁機構のカム角度センサ３７等の各種センサ３１〜３７からの信号を受け、これらの信号を基に、高圧ポンプ１０、低圧ポンプ１２、コモンレール１４または各燃料噴射弁１５の制御を行う。この制御装置４０は、通常は、エンジンに備えた各種センサ、または、エンジンを搭載した車両に備えた各種センサの信号に基づいて、エンジンの全般の制御や車両の全般の制御を行うエンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）と呼ばれる制御装置に組み込まれて構成される。

次に、図１に示す高圧ポンプ１０の詳細な構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３及び図４に示すように、この高圧ポンプ１０は、燃料Ｆを貯留するギャラリ１０ａと、このギャラリ１０ａと連絡通路１０ｄで接続された高圧室１０ｃと、連絡通路１０ｄに設けた電磁弁（開閉弁）１０ｅと、高圧室１０ｃに設けられて往復動するプランジャ１０ｂとを有して構成される。

そして、低圧ポンプ１２により供給される燃料Ｆをギャラリ１０ａに貯留し、この貯留した燃料Ｆを電磁弁１０ｅの開閉制御とプランジャ１０ｂの往復動制御（プランジャ１０ｂは、カム１６の回転動作により駆動）により、高圧室１０ｃに吸引し、この吸引した燃料Ｆを加圧して、高圧室１０ｃから吐出する。この６０ＭＰａ〜８０ＭＰａ程度に高圧化されて吐出された燃料Ｆは、燃料噴射弁１５に連結されたコモンレール１４に供給される。なお、電磁弁１０ｅは、例えば、励磁（ＯＮ）したときに閉弁し、消磁（ＯＦＦ）したときに開弁する。

また、この高圧ポンプ１０では、コモンレール１４から高圧室１０ｃに燃料Ｆが逆流するのを防止する逆止弁１０ｆと、プランジャ１０ｂとそれを収納するシリンダとの間の隙間に流出した燃料Ｆをリーク燃料Ｆｒとして、ギャラリ１０ａ内に戻すリーク燃料回収流路１０ｇが設けられ、更に、この流出した燃料Ｆが、高圧ポンプ１０外のクランク室（図示しない）へ漏洩するのを防止するシール部材１０ｈが設けられている。

次に、高圧ポンプ１０の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３に示すように、カム１６が回転して、プランジャ１０ｂをシリンダ内部が拡大する方向（図２では下方）に移動するときに、電磁弁１０ｅを開弁して、ギャラリ１０ａから燃料Ｆを連絡通路１０ｄ経由で高圧室１０ｃに吸引する。

次に、図４に示すように、更に、カム１６が回転して、プランジャ１０ｂをシリンダ内部が縮小する方向（図３では上方）に移動するときに、電磁弁１０ｅを閉弁して、高圧室１０ｃ内の燃料Ｆをコモンレール１４に吐出する。
なお、コモンレール１４への燃料Ｆの吐出量は、開閉弁１０ｅの閉時期をカム１６のリフトに応じて制御する（プリストロークを調整する）、所謂、プリストローク制御により行われる。

つまり、本発明の実施の形態の燃料噴射システム１は、供給された燃料Ｆをギャラリ１０ａに貯留し、この貯留した燃料Ｆを、ギャラリ１０ａと高圧室１０ｃを連結する連絡通路１０ｄに設けた電磁弁１０ｅの開閉時期制御と高圧室１０ｃのプランジャ１０ｂの往復動制御により、高圧室１０ｃに吸引し、この吸引した燃料Ｆを加圧して高圧室１０ｃから吐出する高圧ポンプ１０を備えて構成される。

そして、本発明においては、図２に示すように、制御装置４０を、時間ｔにおける制御時の第１圧力センサ３２で検出した圧力Ｐｇ（ｔ）において圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が発生していると判定したときに、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の制御において、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の平均目標圧Ｐｏｍｔに対応する基準制御信号Ｓｏａに、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）と逆位相で、かつ、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）を平滑化させる補正圧Ｐｏｃ（ｔ）を発生させる平滑化用制御信号Ｓｏｃ（ｔ）を上乗せするように構成する。

つまり、ギャラリ１０ａ内での圧力Ｐｇ（ｔ）に圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が発生していると判定したときに、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）をギャラリ１０ａ内の圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）に同期させると共に、この圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）の位相に対して逆位相となる補正圧Ｐｏｃ（ｔ）を発生させて、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が低減するように低圧ポンプ１２を制御する。

言い換えれば、低圧ポンプ１２への制御信号Ｓｏ（ｔ）をＳｏ（ｔ）＝Ｓｏａ＋Ｓｏｃ（ｔ）として、低圧ポンプ１２の供給圧がＰｏ（ｔ）＝Ｐｏｍｔ＋Ｐｏｃ（ｔ）となるように制御し、その結果として、ギャラリ１０ａ内の圧力において、Ｐｇ（ｔ）＞Ｐｓ（Ｔ）、かつ、ΔＰｇ（ｔ）＝小、となるように、低圧ポンプ１２の供給圧（吐出圧）Ｐｏ（ｔ）を制御する。

より詳細には、燃料タンク１１より供給された液体状態の燃料Ｆが気体状態に状態変化することを防止する必要があるため、ギャラリ１０ａ内の圧力Ｐｇ（ｔ）がギャラリ１０ａ内の温度Ｔに対する燃料Ｆの飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）を超えた設定値Ｐａ（Ｔ）になるように、時間ｔにおける制御時の低圧ポンプ１２の目標供給圧Ｐｏｔ（ｔ）を設定するが、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）の振幅が大きくなると、一時的に、ギャラリ１０ａ内の圧力Ｐｇ（ｔ）が飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）以下になり気化する可能性があるので、これを抑えるために、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の制御で、この圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）の位相に対して逆位相となる成分である補正圧Ｐｏｃ（ｔ）を加えて、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）を抑制する。

なお、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が発生しているか否かの判定は、例えば、ΔＰｇ（ｔ）の振幅が予め設定した振幅用閾値を超えたときや、ΔＰｇ（ｔ）の予め設定した期間における標準偏差が予め設定した標準偏差用閾値を超えたときに圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が発生しているとすることで容易に行うことができる。

より具体的には、制御装置４０を、図２のＢ（太線）で示すように、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の制御において、制御信号Ｓｏ（ｔ）の基準となる基準制御信号Ｓｏａを温度センサ３１で検出した温度Ｔに基づいて算出する。それと共に、平滑化用制御信号Ｓｏｃ（ｔ）の振幅値ΔＳｏｃを、この燃料噴射システム１を装備した圧縮着火式内燃機関(図示しない)のエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑ（又は負荷Ｑ）に基づいて、予め設定されたデータベースから算出するように構成する。例えば、ここで、ｆを周波数、θを位相をとして、Ｓｏ（ｔ）＝Ｓｏａ＋Ｓｏｃ（ｔ）＝Ｓｏａ＋ΔＳｏｃ×ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）とする。

これにより、基準制御信号Ｓｏａを燃料Ｆの飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）に関係する燃料Ｆの温度Ｔに対応させて変化させるので、ギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの平均的な圧力である平均値Ｐｇｍを容易に飽和蒸気圧Ｐｓより高い値に維持することができる。

また、ギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）は、単位時間当たりの高圧ポンプ１０から吐出する燃料量、つまり、気筒内に噴射する噴射量に関係し、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑに強く関係しているので、平滑化用制御信号Ｓｏｃ（ｔ）を、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑに基づいて、予め設定されたデータベースから算出することで、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、燃料Ｆの気化を防止しながら、より安定して燃料Ｆを供給することができるようになる。

あるいは、制御装置４０を、第１圧力センサ３２で検出した圧力Ｐｇ（ｔ）において圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が発生していると判定したときに、図２のＣ（点線）で示すように、基準制御信号Ｓｏａの初期値Ｓｏｔｉを温度センサ３１で検出した温度Ｔに基づいて算出し、それ以後は、基準制御信号Ｓｏａを、第１圧力センサ３２で検出した圧力Ｐｇ（ｔ）の平均値Ｐｇｍが平均目標圧となる設定値Ｐａ（Ｔ）になるようにフィードバック制御すると共に、平滑化用制御信号Ｓｏｃ（ｔ）の振幅値ΔＳｏｃの初期値ΔＳｏｃｉを、この燃料噴射システム１を装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑに基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、平滑化用制御信号Ｓｏｃ（ｔ）を、第１圧力センサ３２で検出した圧力Ｐｇ（ｔ）の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成する。

これにより、目標値用制御信号Ｓｏｔの内の平均に相当する基準制御信号Ｓｏａの初期値Ｓｏａｉを燃料Ｆの飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）に関係する燃料Ｆの温度Ｔに対応させて変化させて、その後はフィードバック制御に移行するので、ギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの平均的な圧力Ｆｇｍを、より迅速かつ確実に飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）より高い設定値Ｐａ（Ｔ）にして、平均的な圧力Ｆｇｍをこの設定値Ｆａ（Ｔ）に維持することができる。

また、平滑化用制御信号Ｓｏｃ（Ｔ）の振幅値ΔＳｏｃの初期値ΔＳｏｃｉを、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑに基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、更に、フィードバック制御により、振幅値ΔＳｏｃを最適化していくことで、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、より迅速かつ確実に燃料Ｆの気化を防止しながら、より安定して燃料Ｆを供給できるようになる。

なお、フィードバック制御で略一定になった基準制御信号Ｓｏａと平滑化用制御信号Ｓｏｃの振幅値ΔＳｏｃを学習機能により学習して、前回の圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が発生していると判定したときに使用した初期値Ｓｏａｉ、ΔＳｏｃｉを、今回の制御の最終値のＳｏａ、ΔＳｏｃに置き換えて、データベースを順次更新して行くことが好ましい。

そして、本発明の実施の形態の燃料噴射システムの制御方法では、ギャラリ１０ａの内部において圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）が発生していると判定したときに、高圧ポンプ１０に燃料Ｆを供給する低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の制御において、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の平均目標圧Ｐｏｍｔに対応する目標値用制御信号Ｓｏｔを、基準制御信号Ｓｏａに、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）と逆位相で、かつ、圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）を平滑化させる補正圧Ｐｏｃ（ｔ）を発生させる平滑化用制御信号Ｓｏｃ（ｔ）を上乗せする。

また、ギャラリ１０ａの内部において圧力脈動が発生しているときに、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の制御において、基準制御信号Ｓｏａをギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの温度Ｔに基づいて算出すると共に、平滑化用制御信号Ｓｏｃ（ｔ）の振幅値ΔＳｏｃを、この燃料噴射システム１を装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑに基づいて、予め設定されたデータベースから算出する。

あるいは、ギャラリ１０ａの内部において圧力脈動が発生しているときに、基準制御信号Ｓｏａの初期値Ｓｏａｉをギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの温度Ｔに基づいて算出し、それ以後は、基準制御信号Ｓｏａを、ギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの圧力Ｐｇ（ｔ）の平均値Ｐｇｍが平均目標圧Ｐｏｍｔになるようにフィードバック制御すると共に、平滑化用制御信号Ｓｏｃの振幅値ΔＳｏｃの初期値ΔＳｏｃｉを、この燃料噴射システム１を装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑに基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、平滑化用制御信号Ｓｏｃの振幅値ΔＳｏｃを、ギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの圧力Ｐｇ（ｔ）の圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）の振幅がゼロになるようにフィードバック制御する。

そして、本発明の実施の形態の圧縮着火式内燃機関は、上記の燃料噴射システム１を装備して構成される。これにより、上記の燃料噴射システム１と同様の効果を奏することができる。

上記の構成の燃料噴射システム１、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法によれば、液化ガス燃料を燃料Ｆとする圧縮着火式内燃機関等に用いる燃料噴射システム１において、高圧ポンプ１０のギャラリ１０ａで燃料Ｆの圧力脈動が発生するときには、この圧力脈動を考慮して低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）を制御することで、ギャラリ１０ａ内の圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）の振幅を低減して、ギャラリ１０ａ内の燃料Ｆの圧力Ｐｇ（ｔ）が、その時の燃料Ｆの温度Ｔに対応する燃料Ｆの飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）以下になることを防止して、燃料Ｆの気化を防止できるので、安定して燃料Ｆを供給できる。また、低圧ポンプ１２の供給圧Ｐｏ（ｔ）の制御で生じる、ギャラリ１０ａの圧力脈動ΔＰｇ（ｔ）に起因する制御偏差を抑制することができる。

１ 燃料噴射システム
１０ 高圧ポンプ
１０ａ ギャラリ
１０ｂ プランジャ
１０ｃ 高圧室
１０ｄ 連絡通路
１０ｅ 電磁弁（開閉弁）
１０ｆ 逆止弁
１０ｇ リーク燃料回収流路
１１ 燃料タンク
１２ 低圧ポンプ（フィードポンプ）
１４ コモンレール
１５ 燃料噴射弁
１６ カム
３１ 温度センサ
３２ 第１圧力センサ
４０ 制御装置
Ｆ 燃料（液化ガス燃料）
Ｐａ 設定値（飽和蒸気圧を超えた値）
Ｐｇ（ｔ） ギャラリ内の圧力
Ｐｇｍ ギャラリ内の平均値
Ｐｏ（ｔ） 低圧ポンプの供給圧
Ｐｏｃ（ｔ） 補正圧
Ｐｏｍｔ 平均目標圧
Ｐｏｔ（ｔ） 目標供給圧
Ｐｓ（Ｔ） 飽和蒸気圧
Ｓｏ（ｔ） 制御信号
Ｓｏａ 基準制御信号
Ｓｏａｉ 基準制御信号の初期値
Ｓｏｃ（ｔ） 平滑化用制御信号
Ｔ ギャラリ内の温度
ΔＰｇ（ｔ） 圧力脈動
ΔＳｏｃ 平滑化用制御信号の振幅値
ΔＳｏｃｉ 平滑化用制御信号の振幅値の初期値

Claims (7)

1. 低圧ポンプと、高圧ポンプを備え、
   該高圧ポンプが、液化ガス燃料を貯留するギャラリと、このギャラリと連絡通路で接続された高圧室と、前記連絡通路に設けた開閉弁と、前記高圧室に設けられて往復動するプランジャとを有して成り、前記低圧ポンプにより供給される液化ガス燃料を前記ギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を前記開閉弁の開閉制御と前記プランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出するように構成された燃料噴射システムにおいて、
   前記ギャラリに液化ガス燃料の圧力を検出する圧力センサと、液化ガス燃料の温度を検出する温度センサを設け、
   該燃料噴射システムを制御する制御装置が、
   前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、
   前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せするように構成されることを特徴とする燃料噴射システム。
2. 前記制御装置が、
   前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、
   前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出するように構成される請求項１に記載の燃料噴射システム。
3. 前記制御装置が、
   前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、
   前記基準制御信号の初期値を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、
   前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成される請求項１に記載の燃料噴射システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射システムを装備したことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。
5. 供給された液化ガス燃料をギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を、前記ギャラリと高圧室を連結する連絡通路に設けた開閉弁の開閉制御と前記高圧室のプランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出する高圧ポンプを備えた燃料噴射システムの制御方法において、
   前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生していると判定したときに、
   前記高圧ポンプに液化ガス燃料を供給する低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せすることを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
6. 前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、
   前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出する請求項５に記載の燃料噴射システムの制御方法。
7. 前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、
   前記基準制御信号の初期値を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、
   前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成される請求項５に記載の燃料噴射システムの制御方法。

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