CN102695865A - 双燃料发动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双燃料发动机的控制装置。CNG ECU（20）通常依据低压侧压力传感器（10）所检测出的低压管道的CNG压力（P1）高于阈值（PH）的状态持续了规定时间以上的状况，而判断为存在异常，并实施低压管道的高压异常的诊断。但是，由于当在刚刚进行了向CNG的切换之后实施了燃料切断时，即使上述CNG压力（P1）高于上述阈值（PH）的状态持续了规定时间以上，也不作出存在异常的判断，因此伴随于燃料切断的低压管道的高压状况的持续不会被误判断为异常。

Description

双燃料发动机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种双燃料发动机的控制装置，其适用于能够使用气体燃料和液体燃料这两种燃料的双燃料发动机，且实施对气体燃料进行减压的调节器的下游的、低压管道的高压异常的诊断。

背景技术

作为车载用等的发动机，实用有能够对作为液体燃料的汽油、和作为气体燃料的CNG（Compressed Natural Gas:压缩天然气）这两种燃料进行切换使用的双燃料发动机。

如图4所示，在这种双燃料发动机的气体燃料系统中，设置有对高压CNG进行存储的CNG罐50。CNG罐50经由阀51而与高压管道52连接。在此，阀51根据其打开关闭，而选择性地对CNG罐50与高压管道52之间的连通和断开进行切换。

高压管道52在其下游端，经由阀53而与调节器54连接。阀53与上述的阀51连动动作，从而根据其打开关闭而选择性地对高压管道52与调节器54之间的连通和断开进行切换。而且，在高压管道52上，配置有对其内部的CNG压力进行检测的高压侧压力传感器55。

调节器54在其下游侧，经由兼备了过滤器功能的机油分离器56而与分配管57连接。而且，在分配管57上连接有多个喷射器58。而且，在分配管57上配置有，对其内部的CNG压力进行检测的低压侧压力传感器59。此外，在下文中，将这种气体燃料系统的调节器54的下游侧的部分记述为低压管道。

在这种气体燃料系统中，当打开阀51以及阀53时，CNG罐50内的高压CNG将向高压管道52被供给。经过高压管道52而流入到调节器54中的CNG在该调节器54中被减压至适当压力，并向低压管道被输送。而且，被输送至低压管道中的CNG通过与分配管57相连接的喷射器58，而被喷射供给至双燃料发动机的各个气缸中。

而且，一直以来，作为具备这种气体燃料系统的双燃料发动机的控制装置，已知一种在专利文献1中所记载的装置。在该文献1所记载的控制装置中，采用如下方式，即，在由低压侧压力传感器59检测出的低压管道的CNG压力超过了规定的高压判断值时判断为存在异常，并实施对低压管道的高压异常的诊断。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-193571号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在进行从汽油向CNG的使用燃料的切换时，阀51以及阀53将被打开，并且CNG罐50内的高压燃料将经过高压管道52而一口气地流入到调节器54中。因此，在此时的调节器54中，施加有通常以上的高压，并且低压管道的压力将暂时成为高压。即使在该情况下，通常低压管道的压力也会通过从喷射器58的CNG喷射而立即降低至正常压。

但是，当此时实施伴随于减速等的燃料切断时，低压管道中的CNG将失去释放的空间，从而低压管道为高压的状态将暂时持续。因此，在上述现有的控制装置中，存在如下的状况，即，将该种情况下的伴随于燃料切断的疑似的高压异常状态，误判断为存在异常。

本发明是鉴于这种实际情况而被完成的，其所要解决的课题在于，提供一种能够更加准确地对双燃料发动机的气体燃料系统的低压管道的高压异常进行诊断的双燃料发动机的控制装置。

用于解决课题的方法

本发明以如下的控制装置为其前提，即，所述控制装置适用于能够使用气体燃料和液体燃料这两种燃料的双燃料发动机，且实施对气体燃料进行减压的调节器的下游的、低压管道的高压异常的诊断，所述控制装置具备对所述低压管道的压力进行检测的压力传感器，并依据该压力传感器检测出的压力P1高于阈值PH的状态持续了规定时间以上的状况，而判断为存在异常。而且，为了解决上述课题，在本发明的双燃料发动机的控制装置中采用如下方式，即，当在刚刚进行了从液体燃料向气体燃料的使用燃料的切换之后实施了燃料切断时，即使压力P1高于阈值PH的状态持续了规定时间以上，也不作出存在异常的判断。

由于在这种本发明的双燃料发动机的控制装置中，即使在由于刚刚进行了从液体燃料向气体燃料的使用燃料的切换之后实施了燃料切断，从而低压管道为高压的状态持续，也不会依据该状况而作出存在异常的判断。因此，根据本发明，能够防止误判断，从而能够更加准确地诊断出双燃料发动机的气体燃料系统的低压管道的高压异常。

另外，虽然当在刚刚进行了从液体燃料向气体燃料的使用燃料的切换之后实施了燃料切断时，有时会出现即使为正常但低压管道的CNG压力较高的状态也会持续的情况，但是也不能否定实际上产生了低压管道的高压异常的可能性。对于这一点，在该种情况下，如果实施气体燃料的喷射，并在尽管实施了该喷射但上述压力P1仍未降低至上述阈值PH以下的情况下作出存在异常的判断，则能够实现该种情况下的高压异常的检测。

并且，如果在低压管道的高压异常被确认时，停止向低压管道的气体燃料的供给，并且继续实施气体燃料的喷射，直至上述压力P1降低至既定值Ps以下，则能够迅速地对高压状态下的低压管道进行减压。

附图说明

图1为模式化地表示应用了本发明一个实施方式的、双燃料发动机的气体燃料系统以及其控制系统的结构的简要图。

图2为该实施方式中所应用的高压异常诊断程序的流程图。

图3为该实施方式中所应用的减压控制程序的流程图。

图4为模式化地表示双燃料发动机的气体燃料系统的结构的简要图。

具体实施方式

以下，参照图1至图3，对将本发明的双燃料发动机的控制装置具体化了的一个实施方式进行详细说明。而且，本实施方式的控制装置适用于能够对作为液体燃料的汽油、和作为气体燃料的CNG这两种燃料进行切换使用的双燃料发动机。

如图1所示，在本实施方式所适用的双燃料发动机的气体燃料系统中，设置有对高压CNG进行存储的CNG罐1。CNG罐1经由阀2而与高压管道3连接。在此，阀2根据其打开关闭，而选择性地对CNG罐1与高压管道3之间的连通和断开进行切换。

高压管道3在其下游端，经由阀4而与调节器5连接。阀4与上述的阀2连动动作，从而根据其打开关闭而选择性地对高压管道3与调节器5之间的连通和断开进行切换。而且，在高压管道3上，配置有对其内部的CNG的压力进行检测的高压侧压力传感器6。

调节器5在其下游侧，经由兼备了过滤器功能的机油分离器7而与分配管8连接。而且，在分配管8上连接有多个喷射器9。而且，在分配管8上配置有对其内部的CNG的压力进行检测的低压侧压力传感器10。此外，在下文中，将这种气体燃料系统的调节器5的下游侧的部分记述为低压管道。即，低压管道由机油分离器7、分配管8、和喷射器9等构成。

接下来，对以上述方式构成的气体燃料系统的作用进行说明。在这种气体燃料系统中，当阀2以及阀4被打开时，CNG罐1内的高压CNG将流入至高压管道3中。经过高压管道3而流入到调节器5中的CNG，在该调节器5中被减压至适当压力并向低压管道被输送。而且，被输送至低压管道的CNG经过与分配管8相连接的喷射器9而被喷射供给至双燃料发动机的各个气缸。

接下来，对这种气体燃料系统的控制系统的结构进行说明。在该双燃料发动机中，设置有CNG ECU（Electric Control Unit：电子控制装置）20和汽油ECU21这两种ECU，其中，所述CNG ECU20实施对气体燃料系统的控制，所述汽油ECU21实施对液体燃料系统的控制。在CNG ECU20上除了连接有上述高压侧压力传感器6以及低压侧压力传感器10之外，还连接有用于实施使用燃料的切换操作的切换开关22和对CNG罐1的CNG剩余量进行检测的剩余量计23。而且，在CNG ECU20上还连接有节气门开度传感器26和NE传感器27等，其中，所述节气门开度传感器26对被设置在双燃料发动机的进气通道24上的节气门25的开度进行检测，所述NE传感器27对双燃料发动机的曲轴转角进行检测。而且，CNG ECU20根据这些传感器类的信号，而对阀2、阀4、喷射器9进行驱动，从而实施CNG的喷射控制。

并且，在以上述方式构成的本实施方式中，CNG ECU20实施对气体燃料系统的低压管道的高压异常的诊断。基本上，该异常诊断是通过如下方式而实施的，即，依据低压侧压力传感器10检测出的低压管道的CNG压力超过阈值PH的状态持续了规定时间TH以上的状况，而判断为存在异常。

但是，如上所述，当在刚刚进行了从汽油向CNG的使用燃料的切换之后实施了燃料切断时，有时会出现低压管道为高压的状态暂时持续的情况，并且在该情况下，在上述判断方式中，存在误判断为存在异常的可能性。因此，在本实施方式中采用了如下方式，即，当在刚刚进行了向CNG的切换之后实施了燃料切断时，即使低压管道的CNG压力P1高于阈值PH的状态持续了规定时间以上，也不作出存在异常的判断。

而且，虽然当在刚刚进行了从汽油向CNG的使用燃料的切换之后实施了燃料切断时，有时会出现即使为正常但低压管道的CNG压力P1较高的状态也会持续的情况，但是此时，也不能否认实际上产生了低压管道的高压异常的可能性。因此，在本实施方式中采用了如下方式，即，在该种情况下，通过实施CNG的喷射从而尝试实施对低压管道的减压，如果尽管实施了该喷射但低压管道的CNG压力P1仍未降低至阈值PH以下，则作出存在异常的判断。

而且，在本实施方式中，当确认到低压管道的高压异常时，CNG ECU20实施接下来的故障安全（fail safe）控制。即，此时的CNG ECU20关闭阀2以及阀4从而停止向低压管道的CNG的供给，并且改变上述切换开关22的灯光颜色和闪烁，且将禁止燃料切换操作的信息与警告音一起通知给驾驶员。

而且，在本实施方式中，当确认到低压管道的高压异常时，CNG ECU20通过如下方式来实现低压管道的减压，即，关闭阀2以及阀4从而停止向低压管道的CNG的供给，并且持续实施从喷射器9的CNG的喷射，直至低压管道的CNG压力P1降低至既定值Ps以下。而且，CNG ECU20在充分地实施了低压管道的减压后，将使用燃料切换成汽油。另外，当在燃料切断中确认到低压管道的高压异常时，CNG ECU20实施对阀2、阀4的断开以及警告，并且将喷射量设为最小固定量并再次开始CNG喷射，且继续喷射直至低压管道的CNG压力P1降低至既定值Ps以下。

另外，当实施了故障安全控制时，异常信息将被存储在CNG ECU20内。而且，只要该存储不被经销商等重置，则CNG运行将被禁止。并且，当在异常信息的存储中，驾驶员对切换开关22进行操作时，会发出警告音，并通知无法进行CNG运行的信息。

图2为，上述这种本实施方式中所应用的高压异常诊断程序的流程图。本程序的处理通过作为控制部的CNG ECU20，从而以每个预定的控制周期而被反复执行。

并且，当本程序开始时，首先在步骤S100中，判断低压管道的CNG压力P1是否超过了表示处于高压异常状态的阈值PH。在此，如果CNG压力P1在阈值PH以下（在S100中为：否），则在步骤S101中，进行对计数器T以及计数器TGF的归零，并且结束本次的该程序的处理，其中，所述计数器T用于计测高压状态的持续时间，所述计数器TGF用于计测减压控制的持续时间。

另一方面，如果CNG压力P1超过了阈值PH（在S100中为：是），则在步骤S102中，判断是否处于燃料切断的实施中。在本实施方式中采用如下方式，即，依据节气门开度在既定值TAL以下的状况，而判断为处于燃料切断的实施中。不过，如果能够确认为发动机不要求转矩的状态，则能够使用任意的参数来执行该判断。

在此，如果未处于燃料切断的实施中（在S102中为：否），则在步骤S103中，进行上述计数器TGF的归零，并且在步骤S104中，用于计测高压状态的持续时间的上述计数器T的值被增量。而且，在后续的步骤S105中，判断计数器T的值是否超过了既定值TH。在此，如果计数器T在既定值TH以下（在S105中为：否），则就此结束本次的该程序的处理。

另一方面，如果计数器T的值超过了既定值TH、并且高压状态被确认为不是暂时性的状态（在S105中为：是），则处理将转入步骤S106，并在该步骤S106中作出存在异常的判断。而且，在步骤S107中，关闭阀2以及阀4，并且在步骤S108中，实施后文叙述的减压控制程序的处理。

而且，当在上述步骤S102中判断为处于燃料切断的实施中时（在S102中为：是），在步骤S109中，判断CNG切换后的经过时间是否小于规定时间T2。在此，如果CNG切换后的经过时间在规定时间T2以上（在S109中为：否），则处理将转入上述步骤S103，并进行上述这种通常状态下的异常诊断。

另一方面，如果CNG切换后的经过时间小于规定时间T2（在S109中为：是），则处理将转入步骤S110，在该步骤S110中，实施后文叙述的减压控制程序的处理。而且，在后续的步骤S111中，用于计测减压控制的持续时间的上述计数器TGF的值被增量。而且，在后续的步骤S112中，判断该计数器TGF的值是否超过了既定值TH2，即判断如果处于正常的状态，则减压控制是否持续了仅能够充分地使低压管道减压的时间。

在此，如果计数器TGF的值在既定值TH2以下（在S112中为：否），则就此结束本次的该程序的处理。另一方面，如果计数器TGF的值超过了既定值TH2（在S112中为：是），则认为实际上存在异常，并且处理转入上述步骤S106。

图3图示了本实施方式中所应用的减压控制程序的流程图。本程序的处理在处理转入了上述高压异常诊断程序中的步骤S108、步骤S110时，通过CNG ECU20而被实施。

并且，当本程序开始时，首先在步骤S200中，判断是否存在汽油喷射的要求。在此，如果没有汽油喷射的要求（在S200中为：否），则在步骤S201中，将喷射量设定为固定值，并且实施CNG喷射。另一方面，如果存在汽油喷射的要求（在S200中为：是），则在步骤S202中，将所要求的汽油的喷射量换算为同等的CNG喷射量，并实施CNG喷射。

而且，当实施CNG喷射时，在后续的步骤S203中，判断低压管道的CNG压力P1是否降低至小于作为其正常值的既定值PS，并反复实施以上的步骤S200至S203的处理，直至降低至小于既定值PS（在S203中为：是）。而且，如果低压管道的CNG压力P1降低至小于既定值PS（在S203中为：是），则结束该程序的处理，并进行向减压控制程序的处理的回归。

根据以上所进行了说明的本实施方式，能够实现以下的效果。

（1）在本实施方式中，采用了如下方式，即，当在刚刚进行了从汽油向CNG的使用燃料的切换之后实施了燃料切断时，即使低压管道的CNG压力P1高于阈值PH的状态持续了规定时间以上，也不作出存在异常的判断。因此，能够防止误判断，并且能够更加准确地对双燃料发动机的气体燃料系统的低压管道的高压异常进行诊断。

（2）在本实施方式中，采用了如下方式，即，如果在刚刚进行了向CNG的切换之后实施了燃料切断时，低压管道的CNG压力P1超过了阈值PH，则实施CNG的喷射，如果尽管实施了该喷射但上述CNG压力P1仍未降低至上述阈值PH以下，则作出存在异常的判断。因此，如果采用该方式，则能够进行该种情况下的高压异常的检测。如果在刚刚进行了向CNG的切换之后实施了燃料切断时，实际上发生了异常，则能够切实地检测出该异常。

（3）在本实施方式中，采用了如下方式，即，在确认了低压管道的高压异常时，停止向低压管道的气体燃料的供给，并且继续实施气体燃料的喷射，直至上述CNG压力P1降低至既定值Ps以下。因此，能够迅速地对高压状态下的低压管道进行减压。

这种上述的实施方式，能够以如下方式进行改变并实施。

·确认到低压管道的高压异常时的故障安全控制的内容，并不限定于上述实施方式中所例示的内容，也可以适当地进行改变。

·虽然在上述实施方式中，采用了如下方式，即，通过在高压异常时实施CNG喷射，从而进行对低压管道的减压，但是如果有其他的减压方法，则也可以使用其他的减压方法来进行对低压管道的减压。

·在上述实施方式中，在刚刚进行了向CNG运行的切换之后实施了燃料切断时，低压管道的CNG压力P1超过了阈值PH的情况下，实施CNG的喷射。而且，由此，根据CNG压力P1是否降低，从而及早地识别出实际上是否发生了异常、或者是否通过燃料切断的实施而成为了与高压异常类似的状态。但是，如果能够将对有无异常的识别延迟至燃料切断恢复之后，则也可以省略这种识别处理。

·在上述的实施方式中，对将本发明应用于能够对汽油运行和CNG运行进行切换的双燃料发动机中的情况进行了说明。可是，本发明同样也能够适用于使用柴油燃料等的汽油以外的液体燃料的双燃料发动机、和使用LPG(Liquefied Petroleum Gas：液化石油气)等的CNG以外的气体燃料的双燃料发动机。

符号说明

1…CNG罐；2…阀；3…高压管道；4…阀；5…调节器；6…高压侧压力传感器；7…机油分离器；8…分配管；9…喷射器；10…低压侧压力传感器；20…CNG ECU；21…汽油ECU；22…切换开关；23…剩余量计；24…进气通道；25…节气门；26…节气门开度传感器；27…NE传感器；50…CNG罐；51…阀；52…高压管道；53…阀；54…调节器；55…高压侧压力传感器；56…机油分离器；57…分配管；58…喷射器；59…低压侧压力传感器。

Claims (3)

1.一种双燃料发动机的控制装置，其适用于能够使用气体燃料和液体燃料这两种燃料的双燃料发动机，且实施对所述气体燃料进行减压的调节器的下游的、低压管道的高压异常的诊断，所述双燃料发动机的控制装置具备对所述低压管道的压力进行检测的压力传感器，并依据该压力传感器检测出的压力P1高于阈值PH的状态持续了规定时间以上的状况，而判断为存在异常，

所述双燃料发动机的控制装置的特征在于，

当在刚刚进行了从所述液体燃料向所述气体燃料的使用燃料的切换之后实施了燃料切断时，即使所述压力P1高于所述阈值PH的状态持续了规定时间以上，也不作出存在异常的判断。

2.如权利要求1所述的双燃料发动机的控制装置，其中，

如果在刚刚进行了从所述液体燃料向所述气体燃料的使用燃料的切换之后实施了燃料切断时，所述压力P1超过了所述阈值PH，则实施所述气体燃料的喷射，如果尽管实施了该喷射但所述压力P1仍未降低至所述阈值PH以下，则作出存在异常的判断。

3.如权利要求1或2所述的双燃料发动机的控制装置，其中，

在作出存在异常的判断时，停止向所述低压管道的所述气体燃料的供给，并且继续实施所述气体燃料的喷射，直至所述压力P1降低至既定值Ps以下。

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