(57)【要約】【課題】気液混合状態のＬＰＧ燃料の噴射を確実に抑制可能であり、高い耐久性および信頼性を有するＬＰＧ燃料エンジンおよびその運転方法の提供。【解決手段】ＬＰＧ燃料エンジン１は、ＬＰＧ燃料を各燃焼室２の内部で燃焼させて動力を発生するものであり、ＬＰＧ燃料を貯留する燃料タンク１０と、ＬＰＧ燃料を噴射可能な複数のインジェクタ４と、燃料タンク１０と各インジェクタ４との間に配置され、ＬＰＧ燃料を圧送する低圧ポンプ１１および高圧ポンプ１２と、ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するように高圧ポンプ１２を制御するＥＣＵ２０とを備え、ＥＣＵ２０は、高圧ポンプ１２の稼動率が概ね最大となっており、かつ、高圧ポンプ１２により吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合に、高圧ポンプ１２のための目標圧力を当該実圧力以下に再設定する。【選択図】        図１
2004346814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＰＧ燃料を燃焼室内で燃焼させて動力を発生するＬＰＧ燃料エンジンにおいて、
ＬＰＧ燃料を貯留する燃料タンクと、
ＬＰＧ燃料を噴射可能なインジェクタと、
前記燃料タンクと前記インジェクタとの間に配置され、ＬＰＧ燃料を圧送するポンプと、
ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するように前記ポンプを制御する制御手段と、
前記ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、前記ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が前記目標圧力に達していない場合に、前記ポンプのための目標圧力を前記実圧力以下に設定する目標圧力補正手段とを備えることを特徴とするＬＰＧ燃料エンジン。
【請求項２】
前記ポンプには、前記燃料タンクからＬＰＧ燃料を吸い出す低圧ポンプと、この低圧ポンプと前記インジェクタとの間に配置されており、前記低圧ポンプから送出されるＬＰＧ燃料を昇圧させて前記インジェクタに供給する高圧ポンプとが含まれ、前記制御手段は、ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するように前記高圧ポンプを制御し、前記目標圧力補正手段は、前記高圧ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、前記高圧ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が前記目標圧力に達していない場合に、前記実圧力が臨界圧に等しいとみなして前記高圧ポンプのための目標圧力を前記実圧力以下に設定することを特徴とする請求項１に記載のＬＰＧ燃料エンジン。
【請求項３】
前記目標圧力補正手段は、ＬＰＧ燃料の性状と、前記高圧ポンプから吐出されるＬＰＧ燃料の温度とに基づいてＬＰＧ燃料の臨界圧を求め、前記目標圧力が当該臨界圧を上回っている場合には、当該臨界圧を前記高圧ポンプのための目標圧力として設定することを特徴とする請求項２に記載のＬＰＧ燃料エンジン。
【請求項４】
ＬＰＧ燃料の性状および前記高圧ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の温度と、ＬＰＧ燃料の臨界圧との関係を規定する臨界圧マップを更に備え、前記目標圧力補正手段は、前記高圧ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、前記高圧ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が前記目標圧力に達していない場合に、当該実圧力の値により前記臨界圧マップを更新することを特徴とする請求項３に記載のＬＰＧ燃料エンジン。
【請求項５】
ＬＰＧ燃料を貯留する燃料タンクと、ＬＰＧ燃料を噴射可能なインジェクタと、前記燃料タンクと前記インジェクタとの間に配置されたポンプとを備え、ＬＰＧ燃料を燃焼室内で燃焼させて動力を発生するＬＰＧ燃料エンジンの運転方法であって、
ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するように前記ポンプを制御すると共に、前記ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、前記ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が前記目標圧力に達していない場合に、前記ポンプのための目標圧力を前記実圧力以下に設定することを特徴とするＬＰＧ燃料エンジンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＰＧ燃料を燃焼室内で燃焼させて動力を発生するＬＰＧ燃料エンジンおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＬＰＧ燃料を燃焼室内で燃焼させて動力を発生するＬＰＧ燃料エンジンとして、液相状態にあるＬＰＧ燃料が燃焼室内に直接噴射されるものや、液相状態にあるＬＰＧ燃料が吸気ポート内に噴射されるものが知られている。一般に、この種のＬＰＧ燃料エンジンは、液相状態にあるＬＰＧ燃料を貯留する燃料タンクと、燃焼室内または吸気ポート内にＬＰＧ燃料を噴射可能なインジェクタと、燃料タンクからインジェクタにＬＰＧ燃料を供給するためのポンプとを備える。
【０００３】
ここで、ＬＰＧ燃料の飽和蒸気圧は、高温になればなるほど高まることから、ＬＰＧ燃料エンジンの運転状態や周囲環境によっては、燃料タンクからインジェクタへと圧送される間に液相状態にあるＬＰＧ燃料の一部がベーパ化し、燃焼室内または吸気ポート内に気液混合状態のＬＰＧ燃料が噴射されてしまうことがある。このように、気液混合状態にあるＬＰＧ燃料がインジェクタから燃焼室内等に噴射されてしまうと、ＬＰＧ燃料の調量精度が悪化してしまい、適正な燃料噴射量が得られなくなるので、エンジンを所望の条件で動作させることが困難となる。
【０００４】
上述のような問題点を解消するための技術としては、従来から、液相状態にあるＬＰＧ燃料を燃焼室内に噴射する液相燃料噴射用インジェクタと、気相状態にあるＬＰＧ燃料を燃焼室内に噴射する気相燃料噴射用インジェクタとを備えたＬＰＧ燃料エンジンが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このＬＰＧ燃料エンジンでは、ＬＰＧ燃料がベーパ化するおそれがある場合に、気相燃料噴射用インジェクタから燃料が燃焼室内に噴射され、ＬＰＧ燃料がベーパ化するおそれがない場合には、液相燃料噴射用インジェクタから燃料が燃焼室内に噴射される。
【０００５】
また、従来から、液相状態にあるＬＰＧ燃料を吸気ポート内に噴射する液相燃料噴射用インジェクタと、気相状態にあるＬＰＧ燃料を吸気ポートよりも上流側の吸気管内に噴射する気相燃料噴射用インジェクタとを備えたＬＰＧ燃料エンジンも知られている（例えば、特許文献２参照。）。このＬＰＧ燃料エンジンでは、ＬＰＧ燃料の圧力やエンジン冷却水の温度に基づいて液相燃料噴射用インジェクタにおけるベーパの発生の程度が把握され、ベーパの発生の程度に応じて、燃料の不足分を補うように気相燃料噴射用インジェクタから気相状態にあるＬＰＧ燃料が吸気管内に噴射される。
【０００６】
更に、気液混合状態にあるＬＰＧ燃料の噴射を抑制するための技術としては、特許文献３に記載のＬＰＧ燃料エンジンも知られている。このＬＰＧ燃料エンジンは、燃料タンクから液相のＬＰＧ燃料を吸い出す低圧ポンプと、低圧ポンプから送出されるＬＰＧ燃料を昇圧させてインジェクタに供給する高圧ポンプとを備える。そして、このＬＰＧ燃料エンジンでは、高圧ポンプの吸入口がバイパス管を介して燃料タンクと接続されており、バイパス管を介して、低圧ポンプと高圧ポンプとの間で発生したベーパを燃料タンクに戻すことにより、高圧ポンプの昇圧部にベーパが流入することを抑制している。
【０００７】
【特許文献１】
特公平７−２６５９６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−１０７８０５号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−３４９２５６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＰＧ燃料エンジンの運転状態や周囲環境は大きな幅をもって変動するものである。また、ＬＰＧ燃料の臨界圧、すなわち、ある温度（臨界温度）のもとでＬＰＧ燃料を液相状態に維持するための最小圧力は、相対的に低い。このため、上述のような対策が施された従来のＬＰＧ燃料エンジンにおいて、ポンプから吐出されるＬＰＧ燃料の実際の圧力が臨界圧を超えてしまうことがあり、このような場合、ポンプの稼動率を最大に設定したとしても、ＬＰＧ燃料をそれ以上に昇圧させることができないので、ＬＰＧ燃料のベーパ化を阻止し得なくなってしまう。そして、かかる場合には、気液混合状態にあるＬＰＧ燃料がインジェクタから燃焼室内等に噴射されてしまうだけではなく、ポンプの負荷が過大になり、エンジンの耐久性、信頼性が低下してしまうという問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明は、気液混合状態のＬＰＧ燃料の噴射を確実に抑制可能であり、高い耐久性および信頼性を有するＬＰＧ燃料エンジンおよびその運転方法の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によるＬＰＧ燃料エンジンは、ＬＰＧ燃料を燃焼室内で燃焼させて動力を発生するＬＰＧ燃料エンジンにおいて、ＬＰＧ燃料を貯留する燃料タンクと、ＬＰＧ燃料を噴射可能なインジェクタと、燃料タンクとインジェクタとの間に配置され、ＬＰＧ燃料を圧送するポンプと、ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するようにポンプを制御する制御手段と、ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合に、ポンプのための目標圧力を当該実圧力以下に設定する目標圧力補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このＬＰＧ燃料エンジンでは、燃料タンクに貯留されているＬＰＧ燃料をインジェクタへと圧送するポンプが、制御手段により、ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するように制御されるが、ＬＰＧ燃料エンジンの運転状態や周囲環境によっては、ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実際の圧力（実圧力）が臨界圧を超えてしまうこともある。このような点に鑑みて、このＬＰＧ燃料エンジンには、ポンプを制御するための目標圧力を補正する目標圧力補正手段が備えられている。そして、このＬＰＧ燃料エンジンでは、ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合に、目標圧力補正手段により、実圧力が臨界圧に等しいとみなされ、ポンプのための目標圧力が当該実圧力以下に再設定（補正）される。
【００１４】
このように、このＬＰＧ燃料エンジンでは、ポンプをほぼ最大に稼動させても、ＬＰＧ燃料の実圧力を目標圧力まで上昇させることができない場合、ポンプを制御するための目標圧力がその時点での実圧力（臨界圧）以下に設定される。これにより、ＬＰＧ燃料のベーパ化を最小限に留めることが可能となり、気液混合状態のＬＰＧ燃料の噴射を確実に抑制することができる。また、ポンプの稼動率が長時間最大に維持されてしまうことを防止することができるので、ポンプの負荷を軽減させて、ポンプひいてはＬＰＧ燃料エンジンの耐久性および信頼性を向上させることが可能となる。
【００１５】
更に、ポンプには、燃料タンクからＬＰＧ燃料を吸い出す低圧ポンプと、この低圧ポンプとインジェクタとの間に配置されており、低圧ポンプから送出されるＬＰＧ燃料を昇圧させてインジェクタに供給する高圧ポンプとが含まれ、制御手段は、ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するように高圧ポンプを制御し、目標圧力補正手段は、高圧ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、高圧ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合に、実圧力が臨界圧に等しいとみなして高圧ポンプのための目標圧力を当該実圧力以下に設定すると好ましい。
【００１６】
このような構成を採用すれば、気液混合状態のＬＰＧ燃料の噴射を確実に抑制しつつ、ＬＰＧ燃料を液相状態で噴射して燃焼に必要な空気量を十分に確保すると共に、ＬＰＧ燃料エンジンの耐久性および信頼性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、目標圧力補正手段は、ＬＰＧ燃料の性状と、高圧ポンプから吐出されるＬＰＧ燃料の温度とに基づいてＬＰＧ燃料の臨界圧を求め、目標圧力が当該臨界圧を上回っている場合には、当該臨界圧を高圧ポンプのための目標圧力として設定すると好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、高圧ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の圧力が臨界圧を上回ってしまうことを確実かつ速やかに防止して、ＬＰＧ燃料のベーパ化を抑制することが可能となる。
【００１９】
更に、ＬＰＧ燃料の性状および高圧ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の温度と、ＬＰＧ燃料の臨界圧との関係を規定する臨界圧マップを更に備え、目標圧力補正手段は、高圧ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、高圧ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合に、当該実圧力の値により臨界圧マップを更新すると好ましい。
【００２０】
このような構成のもとでは、臨界圧マップを用いてＬＰＧ燃料の臨界圧を容易に取得可能となる。また、かかる構成のもとでは、ＬＰＧ燃料エンジンの運転状態や周囲環境に応じるように臨界圧マップが更新されていくことになるので、臨界圧マップからＬＰＧ燃料の臨界圧を精度よく求めることが可能となり、ＬＰＧ燃料のベーパ化をより一層確実に抑制することができる。
【００２１】
本発明によるＬＰＧ燃料の運転方法は、ＬＰＧ燃料を貯留する燃料タンクと、ＬＰＧ燃料を噴射可能なインジェクタと、燃料タンクとインジェクタとの間に配置されたポンプとを備え、ＬＰＧ燃料を燃焼室内で燃焼させて動力を発生するＬＰＧ燃料エンジンの運転方法であって、ＬＰＧ燃料を目標圧力で吐出するようにポンプを制御すると共に、ポンプの稼動率が概ね最大となっており、かつ、ポンプにより吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合に、ポンプのための目標圧力を当該実圧力以下に設定することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるＬＰＧ燃料エンジンおよびその運転方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明によるＬＰＧ燃料エンジンを示す概略構成図である。同図に示されるＬＰＧ燃料エンジン１は、液化プロパンガス燃料や液化ブタンガス燃料といったＬＰＧ燃料（液化石油ガス燃料）を用いる直列４気筒エンジンとして構成されており、車両の走行駆動源として用いられると好適なものである。このＬＰＧ燃料エンジン１は、エンジンブロックに形成された複数の燃焼室２を有し、各燃焼室２の内部でＬＰＧ燃料（本実施形態では、液化プロパンガス燃料）を燃焼させてピストン３を往復移動させることにより動力を発生する。
【００２４】
ＬＰＧ燃料エンジン１は、図１に示されるように、それぞれ対応する燃焼室２の内部に臨むようにシリンダヘッドに配設された複数のインジェクタ４と複数の点火プラグ（図示省略）とを有する。また、ＬＰＧ燃料エンジン１の各ピストン３は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には、凹部３ａが形成されている。そして、このＬＰＧ燃料エンジン１では、各燃焼室２内に空気を吸入させた状態で、各インジェクタ４から各燃焼室２内のピストン３の凹部３ａに向けてＬＰＧ燃料が直接噴射される。
【００２５】
これにより、ＬＰＧ燃料エンジン１では、図示されない点火プラグの近傍にＬＰＧ燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）される。この結果、ＬＰＧ燃料エンジン１では、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。なお、本実施形態のＬＰＧ燃料エンジン１は、いわゆる直噴エンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、本発明が吸気管（吸気ポート）噴射式のエンジンにも適用され得ることはいうまでもない。
【００２６】
また、ＬＰＧ燃料エンジン１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とが各燃焼室２ごとに配設されている。これらの吸気弁および排気弁は、例えば可変バルブタイミング機能を有する図示されない動弁機構によって開閉させられる。そして、各燃焼室２の吸気ポートは、それぞれ吸気管（吸気マニホールド）５に接続され、吸気管５には、例えばドライブバイワイヤ式のスロットルバルブ６が設置されている。一方、各燃焼室２の排気ポートは、排気管（排気マニホールド）７にそれぞれ接続されている。
【００２７】
更に、上述のような成層希薄燃焼運転が実行されると、ＬＰＧ燃料エンジン１からの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）が増加することを踏まえて、排気管７には、三元触媒を含む前段触媒装置８に加えて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置９が接続されている。これにより、各燃焼室２から各排気弁を介して排出される排気ガス中のＮＯｘは、後段触媒装置９のＮＯｘ吸蔵還元触媒によって吸蔵される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘは、後段触媒装置９に対して所定のタイミングで実行される還元処理によって還元される。
【００２８】
さて、ＬＰＧ燃料エンジン１では、ＬＰＧ燃料が燃料タンク１０の内部に液相状態で貯留され、性能を確保するのに必要な空気量を十分に確保する等の観点から、ＬＰＧ燃料は上述の各インジェクタ４から各燃焼室２の内部に液相状態で噴射される。そして、ＬＰＧ燃料を液相状態で各燃焼室２の内部に噴射するために、ＬＰＧ燃料エンジン１は、燃料タンク１０に接続された低圧ポンプ１１と、低圧ポンプ１１と各インジェクタ４との間に配された高圧ポンプ１２とを含む。
【００２９】
本実施形態では、低圧ポンプ１１および高圧ポンプ１２として、デューティ制御可能な電動ポンプが採用される。そして、低圧ポンプ１１の吐出口は、低圧配管１４を介して高圧ポンプ１２の吸入口に接続されている。また、高圧ポンプ１２の吐出口は、デリバリ管（分配管）１５に接続されており、このデリバリ管１５には、各インジェクタ４の燃料入口が接続されている。これにより、液相状態のＬＰＧ燃料は、低圧ポンプ１１によって燃料タンク１０から吸い出されて高圧ポンプ１２へと送り出され、更に、高圧ポンプ１２によって昇圧されてデリバリ管１５を介して各インジェクタ４へと供給されることになる。
【００３０】
また、図１に示されるように、燃料タンク１０には、その内部圧力（蒸気圧）を検出する圧力センサＰｔと、その内部温度を検出する温度センサＴｔとが備えられている。更に、低圧ポンプ１１と高圧ポンプ１２とを結ぶ低圧配管１４の高圧ポンプ１２の近傍には、その内部を流通するＬＰＧ燃料の圧力を検出する圧力センサＰｐと、その内部を流通するＬＰＧ燃料の温度を検出する温度センサＴｐとが備えられている。同様に、各インジェクタ４の燃料入口が接続されているデリバリ管１５には、その内部に存在するＬＰＧ燃料の圧力を検出する圧力センサＰｄと、その内部に存在するＬＰＧ燃料の温度を検出する温度センサＴｄとが備えられている。
【００３１】
更に、本実施形態のＬＰＧ燃料エンジン１では、高圧ポンプ１２の吸入口と燃料タンク１０の上部とが返送管１６によって連通されている。また、返送管１６の高圧ポンプ１２側の端部からは、分岐部１６ａが分岐されており、分岐部１６ａの端部は、デリバリ管１５に接続されている。これにより、ＬＰＧ燃料エンジン１では、燃料タンク１０の内部の気相領域と、高圧ポンプ１２の吸入口周辺およびデリバリ管１５の内部、すなわち、各インジェクタ４の燃料入口周辺とが返送管１６を介して連通されることになる。
【００３２】
このような返送管１６をＬＰＧ燃料エンジン１に対して備えておくことにより、万が一、高圧ポンプ１２の吸入口周辺や、デリバリ管１５の内部、すなわち、各インジェクタ４の燃料入口周辺でＬＰＧ燃料がベーパ化してしまったとしても、返送管１６を介してＬＰＧ燃料のベーパを燃料タンク１０に戻すことできる。従って、ＬＰＧ燃料エンジン１では、高圧ポンプ１２の昇圧部や各インジェクタ４に気液混合状態のＬＰＧ燃料が流入してしまうことを極めて確実に抑制することが可能となる。
【００３３】
そして、上述のように構成されるＬＰＧ燃料エンジン１は、制御手段として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０を含む。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。図１に示されるように、燃料タンク１０の圧力センサＰｔおよび温度センサＴｔ、低圧配管１４の圧力センサＰｐおよび温度センサＴｐならびにデリバリ管１５の圧力センサＰｄおよび温度センサＴｄは、それぞれＥＣＵ２０の入出力ポートに接続されている。各圧力センサＰｔ，ＰｐおよびＰｄならびに各温度センサＴｔ，ＴｐおよびＴｄは、それぞれ検出値を示す信号をＥＣＵ２０に与える。
【００３４】
加えて、ＥＣＵ２０の入出力ポートには、上述の低圧ポンプ１１および高圧ポンプ１２、更には、上述の各インジェクタ４、スロットルバルブ６、点火プラグ（イグナイタ）、動弁機構、アクセル位置センサや回転数センサといった各種センサ類等が接続される。ＥＣＵ２０は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に、各種センサの検出値等に基づいて、ＬＰＧ燃料エンジン１が所望の出力を発生するように、インジェクタ４の開弁タイミング、スロットルバルブ６の開度、更には、各吸気弁および各排気弁の開閉動作等を制御する。
【００３５】
また、ＥＣＵ２０は、各インジェクタ４から各燃焼室２の内部に適正な量のＬＰＧ燃料を噴射させるべく、予め定められたポンプ制御用のマップを用いて、それぞれの吐出圧力が所定の目標圧力に一致するように低圧ポンプ１１および高圧ポンプ１２をフィードバック制御する。ここで、ＬＰＧ燃料の臨界圧は相対的に低く、また、ＬＰＧ燃料エンジンの運転状態や周囲環境は大きな幅をもって変動するものである。このため、予め定められたポンプ制御用のマップを用いて低圧ポンプ１１および高圧ポンプ１２を制御した場合、ポンプから吐出されるＬＰＧ燃料の実際の圧力が臨界圧を超えてしまうこともあり得る。
【００３６】
このような問題を解消するために、ＬＰＧ燃料エンジン１のＥＣＵ２０は、ポンプから吐出されるＬＰＧ燃料の実際の圧力が臨界圧を超えないようにするために、例えば所定時間おきに、図２に示される目標圧力補正ルーチンを実行する。以下、ＬＰＧ燃料エンジン１における目標圧力の補正手順について説明する。
【００３７】
図２に示されるように、ＥＣＵ２０は、目標圧力補正ルーチンの実行タイミングになると、燃料タンク１０の圧力センサＰｔおよび温度センサＴｔから受け取った信号より、燃料タンク１０の内部圧力および内部温度を取得する（Ｓ１０）。更に、ＥＣＵ２０は、記憶装置から図３に例示されるような燃料性状特定マップを読み出す。図３に例示される燃料性状特定マップは、燃料タンク１０の内部圧力（蒸気圧）および内部温度と、燃料タンク１０の内部に貯留されているＬＰＧ燃料の性状（本実施形態では、プロパン比）との関係を規定するものであり、予め実験やシミュレーション等に基づいて作成されている。そして、ＥＣＵ２０は、読み出した燃料性状特定マップから、Ｓ１０にて取得した燃料タンク１０の内部圧力と内部温度とに対応する燃料性状の値（プロパン比）を求める（Ｓ１２）。
【００３８】
上述のようにして燃料タンク１０内のＬＰＧ燃料の性状を特定すると、ＥＣＵ２０は、Ｓ１４にて、デリバリ管１５の温度センサＴｄから受け取った信号より、デリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の温度、すなわち、高圧ポンプ１２から吐出されているＬＰＧ燃料の温度を取得すると共に、記憶装置から図４に例示されるような臨界圧特定マップを読み出す。図４に例示される臨界圧特定マップは、ＬＰＧ燃料の性状（プロパン比）および温度と、ＬＰＧ燃料の臨界圧との関係を規定するものであり、予め実験やシミュレーション等に基づいて作成されている。そして、ＥＣＵ２０は、臨界圧特定マップから、Ｓ１２にて取得した燃料性状と、デリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の温度とに対応するＬＰＧ燃料の臨界圧を求める（Ｓ１４）。
【００３９】
Ｓ１４にて臨界圧を求めると、ＥＣＵ２０は、求めた臨界圧と、その時点における高圧ポンプ１２のための目標圧力とを比較し（Ｓ１６）、当該目標圧力がＳ１４にて求められた臨界圧を上回っていると判断した場合には、当該臨界圧を高圧ポンプ１２のための目標圧力として再設定する（Ｓ１８）。これにより、高圧ポンプ１２により吐出されるＬＰＧ燃料の圧力が臨界圧を上回ってしまうことを確実かつ速やかに防止して、高圧ポンプ１２よりも下流側のデリバリ管１５の内部や各インジェクタ４におけるＬＰＧ燃料のベーパ化を抑制することが可能となる。
【００４０】
更に、Ｓ１８の処理の後、ＥＣＵ２０は、高圧ポンプ１２の通電状態に基づいて、高圧ポンプ１２の稼働率が概ね最大になっているか否かを判定する（Ｓ２０）。また、ＥＣＵ２０は、Ｓ１６にて高圧ポンプ１２のための目標圧力が臨界圧を上回っていないと判断した場合、目標圧力を再設定することなく、Ｓ２０における判定処理を実行する。本実施形態において、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０にて、高圧ポンプ１２のデューティ比が当該所定値（例えば、９０％）以上であるか否か判定し、高圧ポンプ１２のデューティ比が所定値以上である場合に、高圧ポンプ１２の稼働率が概ね最大になっていると判断する。
【００４１】
Ｓ２０にて高圧ポンプ１２の稼働率が概ね最大になっていると判断した場合、ＥＣＵ２０は、デリバリ管１５の圧力センサＰｄから受け取った信号より、デリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の実圧力、すなわち、高圧ポンプ１２から吐出されているＬＰＧ燃料の実圧力を取得する。そして、ＥＣＵ２０は、取得したデリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の実圧力が、その時点における高圧ポンプ１２のための目標圧力（当初の値またはＳ１８に再設定された値）を下回っているか否か判定する（Ｓ２２）。本実施形態において、ＥＣＵ２０は、温度センサＰｄからの信号に基づいてデリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の実圧力を所定時間だけモニタし、その間に、デリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力を下回っている状態が維持された場合、高圧ポンプ１２により吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が上記目標圧力に達していないと判断する。
【００４２】
そして、ＥＣＵ２０は、Ｓ２２にてデリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していないと判断した場合、デリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の実圧力は臨界圧に等しいとみなし、高圧ポンプ１２のための目標圧力を当該実圧力以下に再設定する（Ｓ２４）。本実施形態において、ＥＣＵ２０は、デリバリ管１５内のＬＰＧ燃料の実圧力に所定の安全率（例えば、０．８〜０．９の範囲から選択される所定値）を乗じることにより、新たな高圧ポンプ１２のための目標圧力を、「目標圧力」＝「実圧力×安全率」として設定する。
【００４３】
このように、ＬＰＧ燃料エンジン１では、高圧ポンプ１２の稼動率が概ね最大となっており、かつ、高圧ポンプ１２により吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合、すなわち、高圧ポンプ１２をほぼ最大に稼動させても、ＬＰＧ燃料の実圧力を目標圧力まで上昇させることができない場合、高圧ポンプ１２を制御するための目標圧力がその時点での実圧力（臨界圧）以下に設定される。
【００４４】
これにより、ＬＰＧ燃料エンジン１では、特に高圧ポンプ１２よりも下流側のデリバリ管１５の内部や各インジェクタ４の内部におけるＬＰＧ燃料のベーパ化を最小限に留めることが可能となり、気液混合状態のＬＰＧ燃料の噴射を確実に抑制することができる。すなわち、ＬＰＧ燃料エンジン１では、各燃焼室２の内部にＬＰＧ燃料を液相状態で噴射して、性能を確保するのに必要な空気量を十分に確保することが可能となる。また、高圧ポンプ１２の稼動率が長時間最大に維持されてしまうことを防止することができるので、高圧ポンプ１２の負荷を軽減させて、高圧ポンプ１２ひいてはＬＰＧ燃料エンジンの耐久性および信頼性を向上させることも可能となる。
【００４５】
ＥＣＵ２０は、Ｓ２４の処理後、すなわち、高圧ポンプ１２の稼動率が概ね最大となっており、かつ、高圧ポンプ１２により吐出されるＬＰＧ燃料の実圧力が目標圧力に達していない場合に、Ｓ２４にて新たな目標圧力の再設定に用いた実圧力の値により臨界圧マップを更新する（Ｓ２６）。これにより、Ｓ１４にてＬＰＧ燃料の臨界圧を取得するために用いられる臨海圧特定マップは、ＬＰＧ燃料エンジン１の運転状態や周囲環境に応じるように更新されていくことになる。この結果、Ｓ１４において、ＬＰＧ燃料の臨界圧を精度よく求めることが可能となる。
【００４６】
そして、Ｓ２６の処理後、ＥＣＵ２０は、必要に応じて目標圧力に合致するように各インジェクタ４の開弁時間等を設定した上で、デリバリ管１５の圧力センサＰｄの検出値、すなわち、高圧ポンプ１２から吐出されるＬＰＧ燃料の圧力と、Ｓ１８またはＳ２４にて再設定した目標圧力または当初の目標圧力とが一致するように高圧ポンプ１２をフィードバック制御する（Ｓ２８）。一方、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０またはＳ２２において否定的判断を行なった場合、Ｓ２４やＳ２６の処理を行うことなく、Ｓ２８における高圧ポンプのフィードバック制御を実行する。Ｓ２８の処理を実行した後、ＥＣＵ２０は、次の実行タイミングが到来した段階で上述の目標圧力補正ルーチンを再度実行する。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明によれば、気液混合状態のＬＰＧ燃料の噴射を確実に抑制可能であり、高い耐久性および信頼性を有するＬＰＧ燃料エンジンおよびその運転方法の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＬＰＧ燃料エンジンを示す概略構成図である。
【図２】図１に示されるＬＰＧ燃料エンジンにおいて実行される目標圧力補正ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図３】ＬＰＧ燃料の性状を特定するために用いられるマップを説明するための図表である。
【図４】ＬＰＧ燃料の臨界圧を特定するために用いられるマップを説明するための図表である。
【符号の説明】
１  ＬＰＧ燃料エンジン
２  燃焼室
３  ピストン
３ａ  凹部
４  インジェクタ
５  吸気管
６  スロットルバルブ
７  排気管
８  前段触媒装置
９  後段触媒装置
１０  燃料タンク
１１  低圧ポンプ
１２  高圧ポンプ
１４  低圧配管
１５  デリバリ管
１６  返送管
２０  ＥＣＵ
Ｐｄ，Ｐｐ，Ｐｔ  圧力センサ
Ｔｄ，Ｔｐ，Ｔｔ  温度センサ
【図１】
2004346814.tif 000003
【図２】
2004346814.tif 000004
【図３】
2004346814.tif 000005
【図４】
2004346814.tif 000006