特許 5792611 内燃機関の制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5792611

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】内燃機関の制御システム

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/02 20060101AFI20150928BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20150928BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20150928BHJP

   F02D 41/14 20060101ALI20150928BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20150928BHJP

   F02B 43/00 20060101ALI20150928BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   F02D19/02 F

   F02D41/02 301K

   F02D41/04 395

   F02D41/14 310D

   F02D45/00 364K

   F02D45/00 368F

   F02D41/04 330P

   F02D45/00 301M

   F02D19/02 D

   F02B43/00 A

   F02M21/02 L

   F02M21/02 301Q

【請求項の数】5

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-280190(P2011-280190)

(22)【出願日】2011年12月21日

(65)【公開番号】特開2013-130123(P2013-130123A)

(43)【公開日】2013年7月4日

【審査請求日】2014年5月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(74)【代理人】

【識別番号】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100123319

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 武彦

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(74)【代理人】

【識別番号】100143797

【弁理士】

【氏名又は名称】宮下 文徳

(72)【発明者】

【氏名】杉山 宏石

(72)【発明者】

【氏名】谷口 聡

(72)【発明者】

【氏名】増渕 匡彦

(72)【発明者】

【氏名】江藤 宏

【審査官】 立花 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０９２５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２１８６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９３５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４６９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４６２６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ １３／００−２８／００

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４１／４０

Ｆ０２Ｄ ４３／００−４５／００

Ｆ０２Ｂ ４３／００−４５／１０

Ｆ０２Ｍ ２１／００−２１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮天然ガスを貯蔵する燃料タンクと、
吸気通路又は気筒内へ圧縮天然ガスを噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料タンクから前記燃料噴射弁へ圧縮天然ガスを導く燃料供給通路の途中に配置され、前記燃料噴射弁へ供給される圧縮天然ガスの圧力が設定圧と等しくなるように、前記燃料供給通路の通路断面積を調整するレギュレータと、
前記燃料噴射弁による燃料噴射が実施されているときに、前記レギュレータにより調整された通路断面積の大きさを検出する検出手段と、
排気通路に設けられ、気筒内で燃焼された混合気の空燃比に相関する信号を出力する空燃比センサと、
前記空燃比センサが活性していないときに、前記検出手段により検出される通路断面積の大きさに基づいて、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータを補正する補正手段と、を備え、
前記制御パラメータは、燃料噴射量であり、
前記補正手段は、前記検出手段により検出される通路断面積が大きいときは小さいときに比べ、燃料噴射量を増量させる内燃機関の制御システム。

【請求項2】

請求項１において、前記空燃比センサの出力信号と目標空燃比との偏差に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を補正するための空燃比フィードバック制御を実施する制御手段を更に備え、
前記補正手段は、前記空燃比センサが活性しているときは、前記空燃比フィードバック制御による補正値の絶対値の大きさに基づいて、前記制御パラメータを補正する内燃機関の制御システム。

【請求項3】

請求項１又は２において、前記補正手段は、前記検出手段により検出される通路断面積の大きさに加え、前記レギュレータより上流における圧縮天然ガスの圧力の大きさに基づいて、前記制御パラメータを補正する内燃機関の制御システム。

【請求項4】

圧縮天然ガスを貯蔵する燃料タンクと、
吸気通路又は気筒内へ圧縮天然ガスを噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料タンクから前記燃料噴射弁へ圧縮天然ガスを導く燃料供給通路の途中に配置され、前記燃料噴射弁へ供給される圧縮天然ガスの圧力が設定圧と等しくなるように、前記燃料供給通路の通路断面積を調整するレギュレータと、
前記燃料噴射弁による燃料噴射が実施されているときに、前記レギュレータにより調整された通路断面積を検出する検出手段と、
排気通路に設けられ、気筒内で燃焼された混合気の空燃比に相関する信号を出力する空燃比センサと、
前記空燃比センサが活性していないときに、前記検出手段により検出される通路断面積の大きさに基づいて、圧縮天然ガスに含まれる不活性ガスの濃度を演算する演算手段と、を備える圧縮天然ガスの不活性ガス濃度検出装置。

【請求項5】

請求項４において、前記演算手段は、前記検出手段により検出される通路断面積の大きさに加え、前記レギュレータより上流における圧縮天然ガスの圧力の大きさに基づいて、圧縮天然ガスに含まれる不活性ガスの濃度を演算する圧縮天然ガスの不活性ガス濃度検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする内燃機関の制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＣＮＧを燃料とする内燃機関において、気筒内の圧力を測定する筒内圧センサを備え、該筒内圧センサの出力信号に基づいて燃料性状を特定し、特定された燃料性状に応じて燃料噴射量を補正しようとする技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−３４６９１１号公報

【特許文献2】実開昭６０−１４５２４４号公報

【特許文献3】特開２００４−３４６８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＣＮＧの性状が変化するのは、主として、燃料タンクにＣＮＧが補給（充填）されたときである。たとえば、燃料タンク内に貯留されているＣＮＧと性状の異なるＣＮＧが補給されたときに、ＣＮＧの性状が変化する。

【0005】

ところで、上記した従来の技術によると、ＣＮＧの補給後において、内燃機関が始動されてから筒内圧センサの出力信号に基づく燃料性状の特定が終了するまでは、燃料噴射量がＣＮＧの性状に不適当な量になる可能性がある。

【0006】

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする内燃機関の制御システムにおいて、ＣＮＧの性状が変化した場合に、内燃機関の適正な運転を補償するために有効な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記した課題を解決するために、燃料タンクから燃料噴射弁に至る燃料供給路に配置されたレギュレータの開度（すなわち、レギュレータにより調整された通路断面積の大きさ）が圧縮天然ガスに含まれる不活性ガスの濃度に相関する点に着目した。

【0008】

上記した着目点は、レギュレータの開度に応じて、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータを補正するシステムとして活かすことができる。その場合、本発明は、以下のような内燃機関の制御システムとして捉えることができる。

【0009】

すなわち、本発明の内燃機関の制御システムは、
圧縮天然ガスを貯蔵する燃料タンクと、
吸気通路又は気筒内へ圧縮天然ガスを噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料タンクから前記燃料噴射弁へ圧縮天然ガスを導くための燃料供給通路の途中に配置され、前記燃料噴射弁へ供給される圧縮天然ガスの圧力が予め設定された圧力と等しくなるように、前記燃料供給通路の通路断面積を調整するレギュレータと、
前記燃料噴射弁による燃料噴射が実施されているときに、前記レギュレータにより調整された通路断面積の大きさを検出する検出手段と、
排気通路に設けられ、気筒内で燃焼された混合気の空燃比に相関する信号を出力する空
燃比センサと、
前記空燃比センサが活性していないときに、前記検出手段により検出される通路断面積の大きさに基づいて、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータを補正する補正手段と、を備える。

【0010】

圧縮天然ガス（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。燃料タンクにＣＮＧが補給（充填）されると、燃料タンク内に残っているＣＮＧ（以下、「残留ＣＮＧ」と称する）と充填されたＣＮＧ（以下、「充填ＣＮＧ」と称する）が混合する。充填ＣＮＧと残留ＣＮＧ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ＣＮＧ（充填ＣＮＧと残留ＣＮＧが混合したＣＮＧ（以下、「混合ＣＮＧ」と称する））の性状は、残留ＣＮＧの性状と相異する。

【0011】

ＣＮＧの性状変化が内燃機関の運転状態に及ぼす影響としては、理論空燃比や燃焼速度等の変化が挙げられる。すなわち、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、混合気中のＣＮＧと酸素が過不足なく反応する空燃比（理論空燃比）が変化するとともに、混合気の燃焼速度が変化する。たとえば、ＣＮＧの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とともに、混合気の燃焼速度が遅くなる。したがって、ＣＮＧの不活性ガス濃度が変化した場合は、変化後の不活性ガス濃度に応じて、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータを調整する必要がある。

【0012】

ＣＮＧの不活性ガス濃度の変化は、空燃比フィードバック制御に用いられる補正値に反映される。詳細には、ＣＮＧの不活性ガス濃度が変化すると、理論空燃比の変化に伴って排気の酸素濃度が変化する。空燃比センサ（或いは酸素濃度センサ）の出力信号と目標空燃比との偏差に基づいて燃料噴射量がフィードバック制御（空燃比フィードバック制御）される内燃機関において、ＣＮＧの補給によってＣＮＧの不活性ガス濃度が変化すると、空燃比センサの出力信号が変化するため、それに応じて空燃比フィードバック制御による補正値も変化することになる。

【0013】

たとえば、残留ＣＮＧに比して不活性ガス濃度の高い充填ＣＮＧが補給されると、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度が残留ＣＮＧの不活性ガス濃度より高くなる。その場合、混合ＣＮＧの理論空燃比は、残留ＣＮＧの理論空燃比より低くなる。その結果、空燃比センサの出力信号に基づいて特定される空燃比は、目標空燃比よりリーン側にずれることになる。よって、空燃比フィードバック制御による補正値は、燃料噴射量を増量させる値（正値）になるとともに、その絶対値の大きさはＣＮＧの性状が一定であるときに該補正値の絶対値が取り得る最大値より大きくなる。

【0014】

残留ＣＮＧに比して不活性ガス濃度の低い充填ＣＮＧが補給されると、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度が残留ＣＮＧの不活性ガス濃度より低くなる。その場合、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。その結果、空燃比センサの出力信号に基づいて特定される空燃比は、目標空燃比よりリッチ側にずれることになる。よって、空燃比フィードバック制御による補正値は、燃料噴射量を減量させる値（負値）になるとともに、その絶対値の大きさはＣＮＧの性状が一定であるときに該補正値の絶対値が取り得る最大値より大きくなる。

【0015】

したがって、空燃比フィードバック制御による補正値の絶対値が閾値以上になると、ＣＮＧの性状が変化したと判定することができる。なお、ここでいう「閾値」は、たとえば、ＣＮＧの性状が一定となる条件下において、空燃比フィードバック制御による補正値の絶対値が取り得る最大値にマージンを加算した値である。

【0016】

ＣＮＧの性状が変化したと判定された場合に、混合気の燃焼に係わる制御パラメータの値が補正されると、ＣＮＧの性状変化によって混合気の燃焼状態が変化することを抑制することができる。

【0017】

ところで、空燃比フィードバック制御は、空燃比センサが活性していることを条件に実施される。そのため、ＣＮＧの補給後において内燃機関が初めて運転されるときに、空燃比センサが活性していなければ、ＣＮＧの性状変化を速やかに検出することが困難となる。

【0018】

これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、燃料噴射弁による燃料噴射が実施されているときにレギュレータにより調整された通路断面積の大きさ（言い換えれば、レギュレータの開度）は、ＣＮＧの不活性ガス濃度に相関するという知見を得た。詳細には、燃料噴射弁による燃料噴射が実施されているときは、レギュレータにより調整される通路断面積の大きさは略一定の大きさで安定するとともに、その大きさはＣＮＧの不活性ガス濃度が低いときに比して高いときの方が大きくなる。

【0019】

これは、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、ＣＮＧの密度が高くなるためと考えられる。つまり、レギュレータの開度が一定である場合は、ＣＮＧの密度が高くなるほど、該レギュレータを通過するＣＮＧの体積流量が小さくなる。そのため、燃料噴射弁に供給されるＣＮＧの圧力が一定である場合は、ＣＮＧの密度が高くなるほど（ＣＮＧの不活性ガス濃度が高くなるほど）、レギュレータの開度（レギュレータにより調整された通路断面積の大きさ）が大きくなる。

【0020】

したがって、燃料噴射弁による燃料噴射が実施されているときのレギュレータの開度に基づいて混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータが補正されると、ＣＮＧの性状変化によって混合気の燃焼状態が変化することを抑制することができる。特に、ＣＮＧの補給後において内燃機関が初めて運転されるときに空燃比センサが活性していなくても、ＣＮＧの性状変化に伴う混合気の燃焼状態の変化を抑制することができる。その結果、ＣＮＧの性状が変化した場合に、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータを速やかにＣＮＧの性状に適した値にすることができる。

【0021】

本発明の内燃機関の制御システムにおいて、補正手段は、空燃比センサが活性しているときは、上記したように、空燃比フィードバック制御による補正値の絶対値の大きさに基づいて、制御パラメータを補正するようにしてもよい。このような構成によれば、ＣＮＧの補給後において内燃機関が初めて運転されるときに、空燃比センサの活性状態にかかわらず、制御パラメータをＣＮＧの性状に適した値にすることができる。なお、補正手段は、空燃比センサが活性しているときであっても、レギュレータの開度に基づいて、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータを補正してもよい。

【0022】

また、本発明の内燃機関の制御システムにおいて、補正手段は、検出手段により検出される通路断面積の大きさに加え、レギュレータより上流におけるＣＮＧの圧力の大きさに基づいて、前記制御パラメータを補正してもよい。なお、ここでいう「レギュレータより上流におけるＣＮＧの圧力」は、圧力そのものであってもよく、圧力に相関する物理量（たとえば、温度など）であってもよい。

【0023】

ＣＮＧの密度が一定である場合は、レギュレータより上流におけるＣＮＧの圧力が高くなるほど、該レギュレータを通過するＣＮＧの体積流量が大きくなる。そのため、燃料噴射弁に供給されるＣＮＧの圧力が一定である場合は、レギュレータより上流におけるＣＮＧの圧力が高くなるほど、レギュレータの開度（レギュレータにより調整された通路断面
積の大きさ）が小さくなる。

【0024】

したがって、検出手段により検出される通路断面積の大きさに加え、レギュレータより上流におけるＣＮＧの圧力も考慮して制御パラメータが補正されると、補正後の制御パラメータは、ＣＮＧの性状により一層適した値になる。その結果、ＣＮＧの性状が変化した場合に、混合気の燃焼状態の変化をより確実に抑制することが可能になる。

【0025】

ここで、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータとしては、燃料噴射量、点火タイミング、吸気弁の開弁特性、排気バルブの開弁特性、或いはＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）弁の開度などを用いることができる。

【0026】

たとえば、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、ＣＮＧの理論空燃比が低くなる。そこで、補正手段は、検出手段により検出される通路断面積が大きいときは小さいときに比べ、燃料噴射量が多くなるような補正を行ってもよい。その場合、ＣＮＧの性状変化によって混合気の空燃比が目標空燃比から乖離することを抑制することができる。

【0027】

ＣＮＧの不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、混合気の燃焼速度が遅くなる。そこで、補正手段は、検出手段により検出される通路断面積が大きいときは小さいときに比べ、点火タイミングが早くなるような補正を行ってもよい。その場合、混合気の燃焼終了時期が過剰に遅くなることを抑制することができる。

【0028】

ＣＮＧの不活性ガス濃度の変化に伴う混合気の燃焼速度の変化を補償するために、補正手段は、検出手段により検出される通路断面積が大きいときは小さいときに比べ、気筒内に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の量が少なくなるように、吸気バルブおよびまたは排気バルブの開閉タイミングを補正してもよい。また、補正手段は、検出手段により検出される通路断面積が大きいときは小さいときに比べ、気筒内へ導入されるＥＧＲガス量が少なくなるように、ＥＧＲ弁の開度を補正してもよい。このように内部ＥＧＲガス量やＥＧＲガス量が調整されると、混合気の燃焼速度や燃焼温度の過剰な低下を抑制することができる。

【0029】

ＣＮＧの不活性ガス濃度の変化に伴う混合気の燃焼速度の変化を補償するために、補正手段は、検出手段により検出される通路断面積が大きいときは小さいときに比べ、吸気の流速が速くなるように吸気バルブの開弁特性を変更してもよい。その場合、混合気が燃焼する際の火炎伝播速度が速められるため、混合気の燃焼速度の過剰な低下を抑制することができる。

【0030】

次に、前述した着目点は、レギュレータの開度に応じて、ＣＮＧの不活性ガス濃度を検出する装置に活かすこともできる。その場合、本発明は、以下のような圧縮天然ガスの不活性ガス濃度検出装置として捉えることができる。

【0031】

すなわち、本発明の圧縮天然ガスの不活性ガス濃度検出装置は、
圧縮天然ガスを貯蔵する燃料タンクと、
吸気通路又は気筒内へ圧縮天然ガスを噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料タンクから前記燃料噴射弁へ圧縮天然ガスを導く燃料供給通路の途中に配置され、前記燃料噴射弁へ供給される圧縮天然ガスの圧力が設定圧と等しくなるように、前記燃料供給通路の通路断面積を調整するレギュレータと、
前記燃料噴射弁による燃料噴射が実施されているときに、前記レギュレータにより調整された通路断面積を検出する検出手段と、
排気通路に設けられ、気筒内で燃焼された混合気の空燃比に相関する信号を出力する空
燃比センサと、
前記空燃比センサが活性していないときに、前記検出手段により検出される通路断面積の大きさに基づいて、圧縮天然ガスに含まれる不活性ガスの濃度を演算する演算手段と、を備える。

【0032】

このように構成された圧縮天然ガスの不活性ガス濃度検出装置によれば、ＣＮＧが補給された後において内燃機関が初めて運転されるときに空燃比センサが活性していなくとも、ＣＮＧの不活性ガス濃度を検出することができる。なお、不活性ガス濃度検出装置により検出されるＣＮＧの不活性ガス濃度は、内燃機関の適正な運転を補償するために利用することができる。たとえば、燃料噴射量、点火タイミング、吸気バルブの開弁特性、排気バルブの開弁特性、或いはＥＧＲ弁の開度を決定する際に、当該装置により検出された不活性ガス濃度を考慮することにより、ＣＮＧの性状が変化した場合であっても内燃機関を適正に運転させることが可能になる。

【0033】

なお、前述したように、検出手段により検出される通路断面積の大きさは、ＣＮＧの不活性ガス濃度に加え、レギュレータより上流におけるＣＮＧの圧力の大きさにも影響される場合がある。そのため、演算手段は、検出手段により検出される通路断面積の大きさに加え、レギュレータより上流の燃料供給通路におけるＣＮＧの圧力の大きさに基づいて、圧縮天然ガスの不活性ガス濃度を演算してもよい。その場合、ＣＮＧの不活性ガス濃度をより正確に検出することが可能になる。

【発明の効果】

【0034】

本発明によれば、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする内燃機関の制御システムにおいて、ＣＮＧの性状が変化した場合に、内燃機関の適正な運転を補償するために有効な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明を適用する車両の概略構成を示す図である。

【図2】ＣＮＧの不活性ガス濃度と理論空燃比との相関を示す図である。

【図3】レギュレータの概略構成を示す断面図である。

【図4】レギュレータの全閉状態を示す図である。

【図5】内燃機関の始動前後におけるレギュレータの動作を示す図である。

【図6】減圧室及び下流側燃料供給管の圧力が一定であるときのＣＮＧの不活性ガス濃度とレギュレータの中間開度θとの関係を示す図である。

【図7】ＣＮＧの不活性ガス濃度及び減圧室の圧力が一定であるときの上流側圧力とレギュレータの中間開度θとの相関を示す図である。

【図8】第１の実施例における燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャートである。

【図9】不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２とＣＮＧの不活性ガス濃度との相関を示す図である。

【図10】リフト補正係数ｆ（θ）とＣＮＧの不活性ガス濃度との相関を示す図である。

【図11】不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２と点火タイミングとの関係を示す図である。

【図12】リフト補正係数ｆ（θ）と点火タイミングとの関係を示す図である。

【図13】不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２とＥＧＲガス量との関係を示す図である。

【図14】リフト補正係数ｆ（θ）とＥＧＲガス量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

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。

【0037】

＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図８に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する車輌の概略構成を示す図である。図１に示す車両は、ＣＮＧを使用する内燃機関が搭載された車両である。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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の経由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、空燃比に相関する電気信号を出力するＡ／Ｆセンサ９が取り付けられている。

【0041】

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。

【0042】

前記燃料供給管１１の途中には、遮断弁１４とレギュレータ１５が配置されている。遮断弁１４は、内燃機関１の運転停止中（たとえば、イグニッションスイッチがオフの期間）は閉弁されるとともに、内燃機関１の運転中（たとえば、イグニッションスイッチがオンの期間）は開弁される弁装置である。遮断弁１４としては、たとえば、駆動電力が印加されたときに開弁し、駆動電力が印加されないときは閉弁する電磁式の弁装置を用いることができる。レギュレータ１５は、燃料タンク２から供給されるＣＮＧの圧力を予め設定された圧力（設定圧）に減圧するものである。言い換えると、レギュレータ１５は、該レギュレータ１５より下流の燃料供給管１１における燃料圧力、言い換えれば燃料噴射弁４に印加される燃料圧力（以下、「燃料噴射圧力」と称する）が設定圧と等しくなるように、燃料供給管１１の通路断面積を調整する弁装置である。レギュレータ１５としては、たとえば、ダイヤフラムとスプリングを組み合わせた機械式の弁装置を用いることができる。

【0043】

このように構成された車両１００には、ＥＣＵ１６が搭載されている。ＥＣＵ１６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。ＥＣＵ１６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、ＥＣＵ１６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。ＥＣＵ１６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。

【0044】

たとえば、ＥＣＵ１６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。詳細には、ＥＣＵ１６は、以下の式（１）に従って燃料噴射量（燃料噴射弁４の開弁時間）ｅｔａｕを演算する。
ｅｔａｕ＝ｅｔｐ＊ｅｋａｆ＊ｋ・・・（１）

【0045】

前記式（１）において、ｅｔｐは、吸入空気量や機関回転数等を引数とするマップから導き出される基本噴射量である。ここでいうマップは、予め実験などを利用した適合処理によって求められ、ＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶されている。

【0046】

前記ｅｋａｆは、目標空燃比と実際の空燃比（Ａ／Ｆセンサ９により検出される空燃比）との乖離を解消するための補正係数（空燃比フィードバック補正係数）である。ｅｋａｆは、たとえば、以下の式（２）に従って演算される。
ｅｋａｆ＝（ｅｆａｆ＋ｅｆｇａｆ＋１００）／１００・・・（２）

【0047】

前記式（２）において、ｅｆａｆは、目標空燃比と実際の空燃比との差に基づいて決定される補正値（空燃比フィードバック補正値）である。ｅｆｇａｆは、目標空燃比と実際の空燃比との恒常的な乖離（燃料噴射弁４の噴射特性の経時変化などに起因した乖離）を補償するための空燃比学習値である。

【0048】

なお、前記式（１）におけるｋは、冷却水温度やアクセル開度に応じて決定される増量補正係数である。

【0049】

前記式（１）、（２）に従って燃料噴射量（燃料噴射時間）が決定されると、気筒３内で燃焼される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させることができる。その結果、内燃機関１の出力を運転者の要求出力に一致させたり、或いは排気の性状を排気浄化装置の浄化能力に適した性状にしたりすることができる。

【0050】

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。

【0051】

ここで、ＣＮＧに含まれる不活性ガスの濃度と理論空燃比との相関を図２に示す。図２中の横軸はＣＮＧに含まれる不活性ガスの濃度を示し、縦軸は理論空燃比を示す。図２に示すように、ＣＮＧの理論空燃比は、該ＣＮＧの不活性ガス濃度が高くなるほど低くなる。つまり、ＣＮＧの理論空燃比は、該ＣＮＧの不活性ガス濃度に反比例する。

【0052】

そのため、燃料タンク２内に残留しているＣＮＧ（残留ＣＮＧ）と性状の異なるＣＮＧ（充填ＣＮＧ）が充填された場合に、充填後の燃料噴射量や吸入空気量などが残留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。

【0053】

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（混合ＣＮＧ）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）なり、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。

【0054】

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）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。

【0055】

したがって、ＣＮＧの性状（不活性ガス濃度）が変化した場合は、理論空燃比の変化を補償するために、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータを補正する必要がある。

【0056】

以下では、ＣＮＧの性状が変化した場合に、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータとして、燃料噴射量を補正する例について述べる。

【0057】

本実施例では、ＥＣＵ１６は、前記式（１）の代わりに以下の式（３）を利用して、燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕを演算するようにした。
ｅｔａｕ＝ｅｔｐ＊ｅｋａｆ＊ｅｋｉｎ＊ｋ・・・（３）

【0058】

前記式（３）において、ｅｔｐ、ｅｋａｆ、及びｋは、前述した式（１）と同様である。前記式（３）において、ｅｋｉｎは、ＣＮＧの性状変化（不活性ガス濃度の変化）に伴う理論空燃比の変化を補償するための補正係数（不活性ガス濃度学習補正係数）である。

【0059】

前記不活性ガス濃度学習補正数ｅｋｉｎは、以下の式（４）に基づいて演算される。
ｅｋｉｎ＝（ｅｋｎｃｏ２＋１００）／１００・・・（４）

【0060】

前記式（４）において、ｅｋｎｃｏ２は、ＣＮＧの不活性ガス濃度に起因した目標空燃比と実際の空燃比の恒常的な乖離を補償するための学習値（不活性ガス濃度学習値）である。以下、本実施例における不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の決定方法について述べる。

【0061】

ＣＮＧの性状変化は、燃料タンク２内にＣＮＧが補給されたときに発生する。たとえば、残留ＣＮＧより不活性ガス濃度の高い充填ＣＮＧが補給されると、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度が残留ＣＮＧの不活性ガス濃度より高くなる。また、残留ＣＮＧより不活性ガス濃度の低い充填ＣＮＧが補給されると、混合ＣＮＧの不活性ガス濃度が残留ＣＮＧの不活性ガス濃度より低くなる。

【0062】

充填ＣＮＧの補給により混合ＣＮＧの性状が変化すると、充填ＣＮＧの補給後において空燃比フィードバック制御が開始されたときに、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆが変化する。

【0063】

たとえば、残留ＣＮＧより不活性ガス濃度の高い充填ＣＮＧが補給された場合は、混合ＣＮＧ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、Ａ／Ｆセンサ９により検出される空燃比は、目標空燃比よりリーン側にずれる。その場合、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆは、燃料噴射量を増量させる値（正値）になるとともに、その絶対値の大きさはＣＮＧの性状が一定であるときに該補正値の絶対値が取り得る最大値より大きくなる。

【0064】

また、残留ＣＮＧに比して不活性ガス濃度の低い充填ＣＮＧが補給された場合は、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、Ａ／Ｆセンサ９により検出される空燃比は、目標空燃比よりリッチ側にずれる。その場合、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆは、燃料噴射量を減量させる値（負値）になるとともに、その絶対値の大きさはＣＮＧの性状が一定であるときに該補正値の絶対値が取り得る最大値よ
り大きくなる。

【0065】

したがって、充填ＣＮＧの補給後において空燃比フィードバック制御が開始されたときに、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値が閾値以上になると、ＣＮＧの性状が変化したとみなすことができる。なお、ここでいう「閾値」は、たとえば、ＣＮＧの性状が一定となる条件下において、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値が取り得る最大値にマージンを加算した値である。

【0066】

そこで、ＥＣＵ１６は、内燃機関１の始動後において空燃比フィードバック制御が開始されたときに、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値が閾値以上であれば、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２を更新する。詳細には、ＥＣＵ１６は、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２に所定値ａを加算する。所定値ａは、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆが正値である場合は正の値に設定され、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆが負値である場合は負の値に設定される。なお、所定値ａの絶対値の大きさは、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値の大きさ（若しくは、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値と前記閾値との差）に応じて決定される可変値であってもよく、又は予め実験などを利用した適合処理によって決定される固定値であってもよい。

【0067】

ＥＣＵ１６は、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２を更新した場合に、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆから不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の更新分（所定値ａ）を差し引くものとする。これは、ＣＮＧの性状変化に伴う補正分は、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２と空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの双方に含まれるためである。

【0068】

なお、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の学習処理は、空燃比学習値ｅｆｇａｆの学習処理より優先して実行されるものとする。これは、充填ＣＮＧの補給後において、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の学習処理より先に空燃比学習値ｅｆｇａｆの学習処理が実施されると、ＣＮＧの性状が変化している場合であっても空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値が閾値未満になってしまうからである。

【0069】

また、充填ＣＮＧの不活性ガス濃度と残留ＣＮＧの不活性ガス濃度との差が小さい場合、又は残留ＣＮＧの量に対して充填ＣＮＧの量が少ない場合は、混合ＣＮＧと残留ＣＮＧとの性状の差が小さくなる可能性がある。また、空燃比学習値ｅｆｇａｆの値は、負荷の大きさなどによって区分けされた複数の運転領域のそれぞれに設定される。そのため、運転領域によってはＣＮＧの性状変化が空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの大きさに表れにくい場合もある。

【0070】

これに対し、ＥＣＵ１６は、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値が閾値を超えない場合であっても、全運転領域における空燃比学習値ｅｆｇａｆの平均値ｅｆｇａｆａｖｅの絶対値が閾値を超える場合は、ＣＮＧの性状が変化したとみなして不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２を更新するようにしてもよい。具体的には、ＥＣＵ１６は、前記平均値ｅｆｇａｆａｖｅの絶対値が閾値以上であるときに、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２に所定値ｂを加算すればよい。所定値ｂは、前記平均値ｅｆｇａｆａｖｅが正値である場合は正の値に設定され、前記平均値ｅｆｇａｆａｖｅが負値である場合は負の値に設定される。所定値ｂの絶対値の大きさは、前記平均値ｅｆｇａｆａｖｅの絶対値の大きさに応じて決定される可変値であってもよく、又は予め実験などを利用した適合処理によって決定される固定値であってもよい。ただし、所定値ｂの絶対値の大きさは、前記所定値ａの絶対値より小さい値に設定されるものとする。

【0071】

また、前記平均値ｅｆｇａｆａｖｅと比較される閾値は、ＣＮＧの性状が一定である場合に前記平均値ｅｆｇａｆａｖｅの絶対値が取り得る最大値にマージンを加算した値であ
る。以下では、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値と比較される閾値を第１閾値と称し、空燃比学習値ｅｆｇａｆの平均値の絶対値と比較される閾値を第２閾値と称するものとする。

【0072】

前記平均値ｅｆｇａｆａｖｅの絶対値が第２閾値以上であることを条件として、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２が更新された場合は、ＥＣＵ１６は、空燃比学習値ｅｆｇａｆから不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の更新分（所定値ｂ）を減算するものとする。その際、ＥＣＵ１６は、全運転領域の空燃比学習値ｅｆｇａｆから不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の更新分を減算する。

【0073】

以上述べた方法により不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２が決定（更新）されると、前記式（３）に従って演算される燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕは、ＣＮＧの性状変化に伴う理論空燃比の変化やウェッペ指数の変化を補償可能な値になる。その結果、ＣＮＧの性状が変化した場合に、混合気の空燃比を速やかに目標空燃比に収束させることができるとともに、混合気が燃焼した際に発生する熱エネルギの量を所望の量に一致させることができる。

【0074】

ところで、ＣＮＧの補給後に初めて内燃機関１が始動されるときにＡ／Ｆセンサ９が活性していなければ、空燃比フィードバック制御を直ちに開始することはできない。そのため、ＣＮＧの補給後において内燃機関１が初めて運転されるときにＡ／Ｆセンサ９が活性していなければ、ＣＮＧの性状変化を速やかに燃料噴射量に反映させることが困難となる。

【0075】

これに対し、ＥＣＵ１６は、ＣＮＧの補給後に初めて内燃機関１が始動されるときにＡ／Ｆセンサ９が活性していなければ、レギュレータ１５の開度に基づいて燃料噴射量の補正を行うようにした。

【0076】

ここで、レギュレータ１５の概略構成について、図３に基づいて説明する。図３は、レギュレータ１５の概略構成を示す断面図である。レギュレータ１５のハウジング１５０には、１次室１５１と２次室１５２が形成される。１次室１５１と２次室１５２は、連通路１５３により相互に連通している。

【0077】

前記１次室１５１は、該１次室１５１へＣＮＧを取り入れるためのインレット１５４と通路１５５を介して連通している。インレット１５４は、レギュレータ１５より上流の燃料供給管１１（燃料タンク２からレギュレータ１５に至る燃料供給管１１）と接続される。

【0078】

前記２次室１５２は、該２次室１５２からＣＮＧを排出するためのアウトレット１５６と通路１５７を介して連通している。アウトレット１５６は、レギュレータ１５より下流の燃料供給管１１（レギュレータ１５から燃料噴射弁４に至る燃料供給管１１）と接続される。

【0079】

なお、以下では、図１に示すように、燃料タンク２からレギュレータ１５に至る燃料供給管１１を「上流側燃料供給管１１ａ」と称し、レギュレータ１５から燃料噴射弁４に至る燃料供給管１１を「下流側燃料供給管１１ｂ」と称する。

【0080】

前記連通路１５３には、ポペット型のバルブ１６０のバルブステム１６０ｂが収容されている。バルブステム１６０ｂの先端側は１次室１５１に突出し、その端部には円錐状のバルブボディ１６０ａが取り付けられている。なお、バルブステム１６０ｂの外径は連通路１５３の内径よりも小さく形成され、バルブステム１６０ｂの外周面と連通路１５３の
内周面との間の環状の隙間をＣＮＧが流通可能になっている。また、１次室１５１における連通路１５３の開口端にはバルブシート１５８が取り付けられ、バルブボディ１６０ａがバルブシート１５８に着座したときに連通路１５３の開口端が閉じられるようになっている。

【0081】

前記バルブステム１６０ｂの基端側は２次室１５２に延出し、その端部はホルダ１６１の先端に連結されている。ホルダ１６１の外周面とハウジング１５０の内周面との間には、環状のダイヤフラム１６２が架設されている。ここで、２次室１５２は、前記ダイヤフラム１６２により２つの部屋１５２ａ，１５２ｂに区画される。以下では、２つの部屋１５２ａ，１５２ｂのうち、前記アウトレット１５６と連通する部屋１５２ａを減圧室１５２ａと称し、もう一方の部屋１５２ｂを大気室１５２ｂと称する。

【0082】

前記ホルダ１６１の基端には、スプリングリテーナ１６３が取り付けられている。スプリングリテーナ１６３と対向する部分には、ハウジング１５０に螺合されたアジャストボルト１６５が配置される。スプリングリテーナ１６３とアジャストボルト１６５との間には、コイルスプリング１６４が配置されている。コイルスプリング１６４は、スプリングリテーナ１６３及びホルダ１６１を介して、ダイヤフラム１６２及びバルブ１６０を２次室１５２側から１次室１５１側へ付勢するものである。コイルスプリング１６４からスプリングリテーナ１６３に作用する付勢力は、アジャストボルト１６５により調整されるようになっている。

【0083】

このように構成されたレギュレータ１５によれば、減圧室１５２ａの圧力がコイルスプリング１６４の付勢力（設定圧）より小さいときは、スプリングリテーナ１６３及びホルダ１６１がコイルスプリング１６４の付勢力を受けて２次室１５２側から１次室１５１側へ変位する。その場合、ダイヤフラム１６２及びバルブ１６０も、２次室１５２側から１次室１５１側へ変位する。その結果、バルブボディ１６０ａがバルブシート１５８から離間（バルブ１６０が開弁）し、１次室１５１と減圧室１５２ａが連通路１５３を介して導通する。

【0084】

なお、ホルダ１６１の外径は、減圧室１５２ａにおける連通路１５３の開口端の内径より大きく形成される。そのため、ダイヤフラム１６２及びバルブが２次室１５２側から１次室１５１側へ変位する場合において、これらダイヤフラム１６２及びバルブ１６０が到達し得る位置は、ホルダ１６１の先端が前記開口端周縁のハウジング１５０に当接する位置に制限される。よって、図３に示すように、ホルダ１６１の先端が前記開口端周縁のハウジング１５０に当接したときに、バルブ１６０の開度（連通路１５３の開口面積（通路断面積））が最大となる。

【0085】

バルブ１６０が開弁しているときは、上流側燃料供給管１１ａからインレット１５４へ流入したＣＮＧが通路１５５、１次室１５１及び連通路１５３を順次経由して減圧室１５２ａに流入する。減圧室１５２ａに流入したＣＮＧは、通路１５７、アウトレット１５６、及び下流側燃料供給管１１ｂを介して燃料噴射弁４に供給される。

【0086】

１次室１５１から減圧室１５２ａへＣＮＧが供給され続けると、減圧室１５２ａ及び下流側燃料供給管１１ｂの圧力が上昇する。減圧室１５２ａ及び下流側燃料供給管１１ｂの圧力がコイルスプリング１６４の付勢力（設定圧）より大きくなると、ダイヤフラム１６２が１次室１５１側から２次室１５２側へ変位（減圧室１５２ａ側から大気室１５２ｂ側へ変位）する。ダイヤフラム１６２が１次室１５１側から２次室１５２側へ変位すると、バルブ１６０も１次室１５１側から２次室１５２側へ変位するため、バルブ１６０の開度（連通路１５３の開口面積）が減少する。そして、バルブボディ１６０ａがバルブシート１５８に着座（バルブ１６０が閉弁）すると、図４に示すように、バルブ１６０が全閉（
連通路１５３の開口面積（通路断面積）が零）になる。その場合、１次室１５１から減圧室１５２ａへのＣＮＧの流れが遮断される。

【0087】

ここで、内燃機関１の始動前後におけるバルブ１６０の動作を図５に示す。図５中の横軸は時間を示し、縦軸はバルブ１６０の開度を示す。内燃機関１の運転停止中は、前記遮断弁１４が閉じられるとともに、下流側燃料供給管１１ｂ及び減圧室１５２ａに残留しているＣＮＧが燃料噴射弁４から徐々に漏出するため、減圧室１５２ａの圧力がコイルスプリング１６４の付勢力（設定圧）より低くなる。その結果、内燃機関１の運転停止中は、バルブ１６０の開度が最大（全開）となる。

【0088】

イグニッションスイッチがオンにされると（図５中のｔ０）、前記遮断弁１４が開弁されるため、燃料タンク２に貯蔵されていたＣＮＧが上流側燃料供給管１１ａを介してレギュレータ１５のインレット１５４へ流入する。インレット１５４へ流入したＣＮＧは、通路１５５、１次室１５１、及び連通路１５３を順次経て減圧室１５２ａに流入する。その結果、減圧室１５２ａの圧力が上昇し、それに伴ってバルブ１６０の開度が減少する。そして、減圧室１５２ａの圧力が設定圧（コイルスプリング１６４の付勢力）以上に達すると（図５中のｔ１）、バルブ１６０の開度が零（全閉）になる。

【0089】

その後、スタータスイッチがオンにされ、次いで燃料噴射弁４からの燃料噴射が開始されると（図５中のｔ２）、バルブ１６０の開度が略一定の中間開度（図５中のθ）に安定する。その際、レギュレータ１５のバルブ１６０は、燃料噴射弁４からの燃料噴射によって減圧室１５２ａの圧力が設定圧未満に低下したときに開弁し、１次室１５１から減圧室１５２ａへのＣＮＧの供給によって減圧室１５２ａの圧力が設定圧以上に上昇したとき閉弁するという動作を繰り返すのであるが、ダイヤフラム１６２及びバルブ１６０の変位速度が燃料噴射周期に追従しきれないため、バルブ１６０の開度が略一定の中間開度θで安定することになる。

【0090】

前記した一定の中間開度θは、ＣＮＧに含まれる不活性ガスの濃度に応じて変化する。ここで、減圧室１５２ａ及び下流側燃料供給管１１ｂの圧力が一定であるときのバルブ１６０の中間開度θとＣＮＧに含まれる不活性ガスの濃度との相関を図６に示す。図６中の横軸は、ＣＮＧに含まれる不活性ガスの濃度を示し、縦軸はバルブ１６０の中間開度θを示す。

【0091】

図６に示すように、減圧室１５２ａ及び下流側燃料供給管１１ｂの圧力が一定であるときの中間開度θは、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高くなるほど大きくなる。つまり、バルブ１６０の開度は、ＣＮＧの不活性ガス濃度に比例する。その結果、前記した一定の中間開度θは、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高くなるほど大きくなる。

【0092】

したがって、前記中間開度θとＣＮＧの不活性ガス濃度との相関を利用して燃料噴射量が補正されれば、ＣＮＧの補給後において内燃機関１が初めて運転されるときに、Ａ／Ｆセンサ９が活性していなくても、燃料噴射量をＣＮＧの性状に適した量にすることができる。

【0093】

ここで、レギュレータ１５のバルブ１６０の開度を検出する方法としては、バルブ１６０のリフト量（バルブ１６０が全閉位置から変位した量）を検出する方法が考えられる。そこで、本実施例のレギュレータ１５は、バルブ１６０のリフト量を検出するためのリフトセンサ１７を備えている。リフトセンサ１７は、図３，４に示すように、スプリングリテーナ１６３におけるアジャストボルト１６５と対向する面に取り付けられた板状のターゲット１７１と、アジャストボルト１６５におけるスプリングリテーナ１６３と対向する部位に取り付けられたギャップセンサ１７０と、を備えている。

【0094】

前記リフトセンサ１７によれば、ターゲット１７１がバルブ１６０と一体的に変位し、ギャップセンサ１７０がターゲット１７１と該ギャップセンサ１７０の相対距離に相関した電気信号を出力する。よって、バルブ１６０が全閉状態にあるときのギャップセンサ１７０の出力信号値を予め記憶しておき、その出力信号値と現時点におけるギャップセンサ１７０の出力信号値との偏差を算出することにより、バルブ１６０のリフト量（開度）を特定することができる。

【0095】

したがって、ＥＣＵ１６は、燃料噴射弁４による燃料噴射が実施されているときのリフトセンサ１７の出力信号（中間開度θ）をパラメータとして燃料噴射量を補正すればよい。具体的には、ＥＣＵ１６は、中間開度θから補正係数（以下、「リフト補正係数」と称する）を演算し、内燃機関１の運転状態（機関回転数、吸入空気量、アクセル開度、冷却水温度など）に応じて定まる燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕに前記リフト補正係数を乗算すればよい。その際、リフト補正係数は、１以上の整数であって、リフトセンサ１７の出力信号（中間開度θ）が大きくなるほど大きな値に設定されればよい。リフト補正係数と中間開度θとの関係は、予め実験的に求めておくとともに、ＥＣＵ１６のＲＯＭなどにマップとして記憶されていてもよい。

【0096】

なお、前記中間開度θは、ＣＮＧの不活性ガス濃度に加え、レギュレータ１５より上流におけるＣＮＧの圧力（以下、「上流側圧力」と称する）によっても変化する。たとえば、ＣＮＧの不活性ガス濃度が一定である場合は、上流側圧力が高くなるほど、該レギュレータを通過するＣＮＧの体積流量が大きくなる。そのため、ＣＮＧの不活性ガス濃度及び減圧室１５２ａの圧力が一定である場合は、図７に示すように、上流側圧力が高くなるほど、前記中間開度θが小さくなる。

【0097】

したがって、ＥＣＵ１６は、前記中間開度θとＣＮＧの不活性ガス濃度との相関に加え、前記中間開度θと上流側圧力との相関を利用して、燃料噴射量を補正することが望ましい。具体的には、ＥＣＵ１６は、上流側圧力から補正係数（以下、「圧力補正係数」と称する）を演算し、該圧力補正係数と前記リフト補正係数を燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕに乗算すればよい。ここで、圧力補正係数は、１以上の整数であって、上流側圧力が高くなるほど大きな値に設定されればよい。圧力補正係数と上流側圧力との関係は、予め実験的に求めておくとともに、ＥＣＵ１６のＲＯＭなどにマップとして記憶されていてもよい。

【0098】

なお、前記上流側圧力としては、前記圧力センサ１０の出力信号を用いてもよい。また、前記上流側圧力は上流側燃料供給管１１ａの温度や燃料タンク２の温度に相関するため、吸気温度センサ８の出力信号を上流側圧力の相関値として用いてもよい。

【0099】

以上述べたように、前記中間開度θ及び前記上流側圧力に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕが補正されると、補正後の燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕは、ＣＮＧの性状変化に伴う理論空燃比の変化を補償可能な量となる。その結果、ＣＮＧの補給後において内燃機関１が初めて運転されるときに、Ａ／Ｆセンサ９が活性していなくても、混合気の空燃比を目標空燃比と同等若しくは近似させることができる。

【0100】

以下、本実施例における燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕの決定手順について図８に沿って説明する。図８は、燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャートである。燃料噴射量演算ルーチンは、予めＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶されており、内燃機関１の始動時（イグニッションスイッチがオンにされたとき）にＥＣＵ１６によって実行される。

【0101】

燃料噴射量演算ルーチンでは、ＥＣＵ１６は、先ずＳ１０１において、イグニッション
スイッチがオン（ＩＧ＝ＯＮ）にされたか否かを判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合（ＩＧ＝ＯＦＦ）は、ＥＣＵ１６は、本ルーチンの実行を終了する。Ｓ１０１において肯定判定された場合（ＩＧ＝ＯＮ）は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０２へ進む。

【0102】

Ｓ１０２では、ＥＣＵ１６は、燃料噴射弁４による燃料噴射が開始されているか否かを判別する。Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ１０１へ戻る。一方、Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０３へ進む。

【0103】

Ｓ１０３では、ＥＣＵ１６は、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判別する。空燃比フィードバック制御の実行条件は、Ａ／Ｆセンサ９が活性していることである。Ａ／Ｆセンサ９の活性は、Ａ／Ｆセンサ９の温度が活性温度以上であること、冷却水温度が所定温度（Ａ／Ｆセンサ９の温度が活性温度以上になるときの冷却水温度）以上であること、或いはＡ／Ｆセンサ９より下流の排気温度が所定温度（Ａ／Ｆセンサ９の温度が活性温度以上になるときの排気温度）以上であること等を条件として判定される。

【0104】

前記Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、ＥＣＵ１６は、空燃比フィードバック制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ１６は、別途設定されるサブルーチンに従って空燃比フィードバック制御を実行する。前記サブルーチンでは、ＥＣＵ１６は、先ず、Ａ／Ｆセンサ９により検出される空燃比と目標空燃比との差に基づいて空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆを演算する。次いで、ＥＣＵ１６は、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆを前記式（２）に代入することにより、空燃比フィードバック補正係数ｅｋａｆを演算する。さらに、ＥＣＵ１６は、空燃比フィードバック補正係数ｅｋａｆを前記式（３）に代入することにより燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕを演算する。なお、前記サブルーチンは、空燃比フィードバック制御実行条件が成立する限り、ＥＣＵ１６によって繰り返し実行される。また、ＥＣＵ１６は、空燃比フィードバック補正値ｅｆａｆの絶対値（｜ｅｆａｆ｜）の大きさ、又は内燃機関１の全運転領域における空燃比学習値ｅｆｇａｆの平均値ｅｆｇａｆａｖｅの大きさに基づいて、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の学習処理を実行する。

【0105】

このように空燃比フィードバック制御及び不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の学習処理が実施されると、ＣＮＧの性状が変化した場合（ＣＮＧの不活性ガス濃度が変化した場合）に、燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕは、変化後の性状に適した燃料噴射量（燃料噴射時間）になる。つまり、燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕは、混合気の空燃比が目標空燃比に一致する燃料噴射量（燃料噴射時間）になる。その結果、ＣＮＧの性状変化によって、混合気の空燃比が目標空燃比から乖離する事態を回避することができる。

【0106】

ＥＣＵ１６は、Ｓ１０４の処理を実行した後にＳ１０５へ進み、イグニッションスイッチがオフにされたか否かを判別する。Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０３へ戻る。

【0107】

また、前記Ｓ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ１６は、リフトセンサ１７の出力信号（中間開度）θと圧力センサ１０の出力信号（上流側圧力）Ｐｕを読み込む。なお、ＥＣＵ１６がＳ１０６の処理を実行することにより、本発明に係わる「検出手段」が実現される。

【0108】

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ１０６で読み込まれた中間開度θと上流側圧力Ｐｕからリフト補正係数ｆ（θ）と圧力補正係数ｇ（Ｐｕ）を演算する。

【0109】

Ｓ１０８では、ＥＣＵ１６は、内燃機関１の運転状態に応じて定まる燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕに前記Ｓ１０７で算出されたリフト補正係数ｆ（θ）と圧力補正係数ｇ（Ｐｕ）を乗算することにより、燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕを補正する。ＥＣＵ１６がＳ１０８の処理を実行することにより、本発明に係わる「補正手段」が実現される。

【0110】

ＥＣＵ１６は、前記Ｓ１０８の処理を実行し終えると、前記Ｓ１０３以降の処理を再度実行する。

【0111】

以上述べたようにＥＣＵ１６が図８の燃料噴射量演算ルーチンを実行すると、ＣＮＧの性状が変化した場合（ＣＮＧの不活性ガス濃度が変化した場合）に、燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕは、変化後の性状に適した燃料噴射量（燃料噴射時間）になる。つまり、燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕは、混合気の空燃比が目標空燃比に一致する燃料噴射量（燃料噴射時間）になる。その結果、ＣＮＧの性状変化によって、混合気の空燃比が目標空燃比から乖離する事態を回避することができる。さらに、ＣＮＧの補給後において内燃機関１が初めて運転されるときにＡ／Ｆセンサ９が活性していなくとも、燃料噴射量（燃料噴射時間）ｅｔａｕをＣＮＧの性状に適した量にすることができる。よって、内燃機関１の始動時からＡ／Ｆセンサ９が活性するまでの期間において、混合気の空燃比が目標空燃比から乖離する事態も回避することができる。

【0112】

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図９乃至図１４に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

【0113】

前述した第１の実施例では、ＣＮＧの性状に応じて燃料噴射量（燃料噴射時間）を補正する例について述べたが、本実施例では、ＣＮＧの性状に応じて点火タイミングを補正する例について述べる。

【0114】

ＣＮＧの不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、混合気の燃焼速度が遅くなる。混合気の燃焼速度が遅くなると、内燃機関１の出力が低下したり、排気の温度が不要に高くなったりする可能性がある。

【0115】

そこで、本実施例では、ＥＣＵ１６は、ＣＮＧの性状が変化した場合に、ＣＮＧの不活性ガス濃度に応じて点火タイミングを補正するようにした。たとえば、ＥＣＵ１６は、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高いときは低いときに比べ、点火タイミングが早く（進角）されるような補正を行う。

【0116】

なお、ＣＮＧの不活性ガス濃度は、前述した不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の大きさ、或いはリフト補正係数ｆ（θ）の大きさに比例する。たとえば、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２は、図９に示すように、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高くなるほど大きくなる。また、リフト補正係数ｆ（θ）の大きさは、図１０に示すように、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高くなるほど大きくなる。したがって、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性しているときは、図１１に示すように、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２が大きくなるほど、点火タイミングが早くなるように補正を行えばよい。また、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性していないときは、図１２に示すように、リフト補正係数ｆ（θ）が大きくなるほど、点火タイミングが早くなるように補正を行えばよい。

【0117】

このように点火タイミングの補正が実施されると、ＣＮＧの性状が変化した場合であっても、混合気の燃焼終了時期を所望の時期にすることができる。その結果、内燃機関１の
出力が低下したり、又は排気の温度が不要に高くなったりする事態を回避することができる。

【0118】

なお、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲシステムを備えた内燃機関においては、点火タイミングの代わりにＥＧＲガス量を補正してもよい。たとえば、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性しているときは、図１３に示すように、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２が大きくなるほど、ＥＧＲガス量が少なくなるようにＥＧＲ弁の開度を補正してもよい。また、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性していないときは、図１４に示すように、リフト補正係数ｆ（θ）が大きくなるほど、ＥＧＲガス量が少なくなるようにＥＧＲ弁の開度を補正してもよい。

【0119】

吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関においては、ＥＣＵ１６は、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２の大きさ、或いはリフト補正係数ｆ（θ）の大きさに応じて、吸気バルブおよびまたは排気弁の開閉タイミングを補正してもよい。たとえば、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性しているときは、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２が大きくなるほど、気筒３内に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）が少なくなるように可変動弁機構を制御してもよい。また、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性していないときは、リフト補正係数ｆ（θ）が大きくなるほど、気筒３内に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）が少なくなるように可変動弁機構を制御してもよい。

【0120】

上記した種々の方法により、気筒３内のＥＧＲガス量が補正されると、ＣＮＧの不活性ガス濃度が変化した場合であっても、混合気に含まれる不活性ガスの濃度の変化を抑制することができる。その結果、ＣＮＧの不活性ガス濃度が変化した場合に、混合気の燃焼速度が変化することを抑制することができる。

【0121】

次に、可変動弁機構を備えた内燃機関においては、ＥＣＵ１６は、点火タイミングやＥＧＲガス量を補正する代わりに、吸気が気筒３内へ流入する際の速度を変更するように可変動弁機構を制御してもよい。たとえば、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性しているときは、不活性ガス濃度学習値ｅｋｎｃｏ２が大きくなるほど、吸気の流速が速くなるように可変動弁機構を制御してもよい。また、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性していないときは、リフト補正係数ｆ（θ）が大きくなるほど、吸気の流速が速くなるように可変動弁機構を制御してもよい。

【0122】

ＣＮＧの不活性ガス濃度が高いときに吸気の流速が速められると、混合気が燃焼する際の火炎伝播速度を速めることができる。その結果、ＣＮＧの不活性ガス濃度が高くなった場合に、混合気の燃焼速度の低下を抑制することができる。

【0123】

なお、前述した第１の実施例で述べたように、中間開度θはＣＮＧの不活性ガス濃度に加え、上流側圧力Ｐｕにも影響される。よって、ＥＣＵ１６は、Ａ／Ｆセンサ９が活性していないときに、中間開度θに基づくリフト補正係数ｆ（θ）と上流側圧力Ｐｕに基づく圧力補正係数ｇ（Ｐｕ）との乗算値（＝ｆ（θ）＊ｇ（Ｐｕ））をパラメータとして、点火タイミング、ＥＧＲ弁の開度、吸排気バルブの開閉タイミングを補正してもよい。

【0124】

以上述べた第１及び第２の実施例では、ＣＮＧが気筒内に噴射される内燃機関に本発明を適用する例について述べたが、ＣＮＧが吸気通路（吸気ポート）に噴射される内燃機関に本発明を適用してもよいことは勿論である。また、第１及び第２の実施例では、ＣＮＧを燃料とする内燃機関に本発明を適用する例について述べたが、ＣＮＧと液体燃料（ガソリンやアルコール燃料など）を選択的に使用する内燃機関に本発明を適用することも可能である。

【0125】

また、前述した第１及び第２の実施例では、Ａ／Ｆセンサ９が活性していないときに、レギュレータ１５のバルブ１６０の中間開度θに応じて、混合気の燃焼状態に係わる制御パラメータ（燃料噴射量、点火タイミング、ＥＧＲ弁の開度、吸排気バルブの開閉タイミングなど）を補正するシステムについて述べたが、中間開度θからＣＮＧの不活性ガス濃度を特定する装置を構成することもできる。すなわち、ＥＣＵ１６は、前述した図６に示したような中間開度θと不活性ガス濃度との相関を利用して、ＣＮＧの不活性ガス濃度を演算してもよい。その際、ＥＣＵ１６は、上流側圧力Ｐｕと中間開度θとの関係（たとえば、前述の図７に示したような関係）も考慮してＣＮＧの不活性ガス濃度を演算することが望ましい。具体的には、ＥＣＵ１６は、上流側圧力Ｐｕに応じてリフトセンサ１７の出力信号を補正し、補正後の値と図６に示したような関係とから不活性ガス濃度を演算してもよい。

【符号の説明】

【0126】

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（空燃比センサ）
１０ 圧力センサ
１１ 燃料供給管
１１ａ 上流側燃料供給管
１１ｂ 下流側燃料供給管
１２ 充填口
１３ インレットパイプ
１４ 遮断弁
１５ レギュレータ
１６ ＥＣＵ
１７ リフトセンサ
１５０ ハウジング
１５１ １次室
１５２ ２次室
１５２ａ 減圧室
１５２ｂ 大気室
１５３ 連通路
１５４ インレット
１５５ 通路
１５６ アウトレット
１５７ 通路
１５８ バルブシート
１６０ バルブ
１６０ａ バルブボディ
１６０ｂ バルブステム
１６１ ホルダ
１６２ ダイヤフラム
１６３ スプリングリテーナ
１６４ コイルスプリング
１６５ アジャストボルト
１７０ ギャップセンサ
１７１ ターゲット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】