JP2001304000A - ガス燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
通路で漏れが発生したことを迅速に検知することができ
る故障診断機能を備えたガス燃料供給装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関1が停止した状態で、第1遮断
弁24及び第2遮断弁41を閉弁し、高圧通路11の圧
力P0の所定判定時間T0経過後の減圧量、及び低圧通
路12内の圧力P2の所定判定時間T2経過後の減圧量
を計測し、第1の圧力P0の減圧量が所定減圧量ΔP0
以上のときは、高圧通路11に漏れが有ると判定し、第
2の圧力P2の減圧量が所定減圧量ΔP2以上のとき
は、低圧通路12に漏れが有ると判定する。
Description
うなガス燃料を燃焼させる内燃機関に、ガス燃料を供給
するガス燃料供給装置に関する。
として天然ガスが採用されており、この天然ガスを車両
用内燃機関の燃料として使用する場合には、例えば特開
平7−189731号公報に示されるように、天然ガス
を200kg/cm2程度に圧縮して充填した高圧ボン
ベを車両に搭載し、高圧ボンベからガス燃料供給通路、
圧力レギュレータ及び燃料噴射弁を介して、内燃機関の
燃焼室に天然ガスを供給するガス燃料供給装置が用いら
れる。
給装置においては、ガス燃料供給通路などに孔ができて
燃料が漏れ出すような事態を迅速に検知し、早期に対応
措置をとる必要がある。本発明はこの点に着目してなさ
れたものであり、内燃機関にガス燃料を供給するガス燃
料供給通路で漏れが発生したことを迅速に検知すること
ができる故障診断機能を備えたガス燃料供給装置を提供
することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、内燃機関にガス燃料を供給す
るガス燃料供給通路(11,12)と、該ガス燃料供給
通路の途中に設けられた複数の遮断弁(24,41,
7)とを有するガス燃料供給装置において、前記ガス燃
料供給通路内の、前記複数の遮断弁のうちの隣接する2
つの遮断弁で区切られた部分の圧力を検出する圧力セン
サ(32,33)と、前記機関の停止を検出する機関停
止検出手段と、前記機関の停止が検出されたとき、前記
隣接する2つの遮断弁を閉弁し、前記圧力センサにより
検出される圧力の所定判定時間(T0,T2)経過後の
減圧量を計測し、該計測した減圧量が所定減圧量(ΔP
0,ΔP2)より大きいときは、前記隣接する2つの遮
断弁の間で漏れが発生していると判定する故障検知手段
とを備えることを特徴とする。
及び「所定減圧量(ΔP0,ΔP2)」は、故障として
判定すべき単位時間当たりの漏れ量(体積/時間)、及
び判定の対象となる通路の容積に応じて設定される。こ
の構成によれば、ガス燃料供給通路の途中に設けられた
複数の遮断弁のうちの隣接する2つの遮断弁が閉弁さ
れ、これにより密閉された通路内の圧力の所定判定時間
経過後の減圧量が計測され、該計測された減圧量が所定
減圧量より大きいときは、隣接する2つの遮断弁の間で
漏れが発生していると判定されるので、ガス燃料供給通
路に漏れが発生した場合に、該通路に設けられた複数の
遮断弁で区切られた部分のいずれにおいて漏れが発生し
たかを迅速に判定することができる。
のガス燃料供給装置において、前記ガス燃料供給通路
は、第1遮断弁(24)及び第2遮断弁(41)で区切
られ、ガス燃料の圧力が比較的高い高圧通路(11)
と、前記第2遮断弁(41)及び第3遮断弁(7)で区
切られ、ガス燃料の圧力が比較的低い低圧通路(12)
とからなり、該低圧通路(12)と前記第2遮断弁(4
1)との間に圧力レギュレータ(51,61)が設けら
れており、前記故障検知手段は、前記低圧通路(12)
における漏れの有無を判定する際の前記所定判定時間
(T2)を、前記高圧通路内の圧力(P0)及び前記低
圧通路内のガス燃料の温度(TG2)に応じて設定する
ことを特徴とする。
の有無を判定する際の所定判定時間が、高圧通路内の圧
力及び低圧通路内のガス燃料の温度に応じて設定され
る。これは、高圧通路内の圧力が高いほど、また低圧通
路内のガス燃料温度が低いほど、漏れによる低圧通路内
の圧力の減圧速度が小さくなることを考慮したものであ
り、前記所定判定時間を、高圧通路内圧力が高いほど長
くなるように、また低圧通路内のガス燃料温度が低いほ
ど長くなるように設定することにより、正確な判定を行
うことができる。
参照して説明する。図1は本発明の一実施形態にかかる
ガス燃料供給装置の構成を示す図であり、この装置は車
両に後部に搭載され、圧縮天然ガス(CNG)が充填さ
れたCNGタンク8から、車両の前部に搭載された内燃
機関(以下単に「エンジン」という)1の吸気ポート2
にガス燃料としての天然ガスを供給するものである。
して充填通路22及びガス圧力が比較的高い高圧通路1
1が接続されており、充填通路22には充填口21が設
けられている。接続ユニット9は、充填通路22とCN
Gタンク8との間に設けられた逆止弁23、及び高圧通
路11とCHGタンク8との間に設けられた第1遮断弁
24を備えている。逆止弁23は、CNGタンク8から
充填通路22へ天然ガスが逆流することを防止するため
に設けられている。また第1遮断弁24は、電子制御ユ
ニット(以下「ECU」という)5に接続され、ECU
5によりその開閉作動が制御される電磁弁である。
ントボックス25、手動オンオフ弁26、フィルタ27
が設けられており、圧力制御ユニット28を介してガス
圧力が比較的低い低圧通路12に接続されている。低圧
通路11は、ガス燃料を吸気ポート2内に噴射する燃料
噴射弁7に接続されている。燃料噴射弁(インジェク
タ)7は、インジェクタドライバ6に接続され、インジ
ェクタドライバ6はECU5に接続されており、ECU
5により燃料噴射弁7による燃料噴射時間及び燃料噴射
時期が制御される。燃料噴射弁7は、エンジン1の各気
筒毎にその吸気ポートに設けられている。
1内の圧力P0(以下「第1の圧力P0」という)を検
出する第1圧力センサ31及び高圧通路11内のガス燃
料温度TG0を検出する第1ガス温度センサ32が設け
られており、これらのセンサの検出信号は、ECU5に
入力される。
弁であり、通常は開弁状態に保持されている。またフィ
ルタ27は、ガス燃料に含まれる塵などを取り除くため
に設けられている。圧力制御ユニット28の出口付近に
は、低圧通路12内の圧力P2(以下「第2の圧力P
2」という)を検出する第2圧力センサ33が設けられ
ており、また燃料噴射弁7には、低圧通路12内のガス
燃料温度TG2を検出する第2ガス温度センサ34が設
けられている。
明するための模式図であり、圧力制御ユニット28は、
第2遮断弁41と、1次減圧弁51と、安全弁56と、
2次減圧弁61とを備えている。第2遮断弁41は、弁
体44がばね43により閉弁方向に付勢され、ソレノイ
ド42に通電することにより開弁駆動される電磁弁であ
り、ソレノイド42はECU5に接続されている。した
がって第2遮断弁41は、ECU5の制御により開閉駆
動される。第2遮断弁41が開弁すると、矢線(矢印付
きの線)Fで示すようにガス燃料が圧力室13に流入す
る。
ダイアフラム52と、調圧ばね53と、背圧室54とを
備えており、背圧室54は中間圧力室14に連通してい
る。中間圧力室14内の圧力P1(以下「中間圧力P
1」という)は、第1の圧力P0と、第2の圧力P2と
の間の圧力であり(P0<P1<P2)、中間圧力P1
が設定圧より低くなる1次減圧弁51が開弁(開度が増
加)する一方、中間圧力P1が設定圧より高くなると、
1次減圧弁51は閉弁(開度が減少)する。これによ
り、中間圧力P1が設定圧とほぼ等しい状態で保持され
る。本実施形態では、第1の圧力P0は、10〜260
kg/cm2であり、中間圧力P1の設定圧は、6kg
/cm2程度である。
ぎたときに開弁し、2次減圧弁61及び低圧通路12を
保護する。2次減圧弁61は、1次減圧弁51と同様に
構成され、弁体65が固定されたダイアフラム62と、
調圧ばね63と、背圧室64とを備えており、背圧室6
4には低圧通路内の圧力、すなわち第2の圧力P2が供
給される。第2の圧力P2は、2次減圧弁61により設
定圧(例えば2.6kg/cm2)に保持される。
ン1の冷却水温(以下「エンジン水温」という)TWを
検出するエンジン水温センサが接続されており、その検
出信号がECU5に供給される。またECU5には、イ
グニッションスイッチ36が接続されており、イグニッ
ションスイッチ36のオンオフを示す信号がECU5に
供給される。
図示しない他のセンサの出力信号に応じて燃料噴射弁7
による燃料噴射時間及び燃料噴射時期を制御するととも
に、以下に説明する故障診断、すなわち高圧通路11及
び低圧通路12の漏れの有無の判定を行う。
遮断弁41で区切られた高圧通路11の漏れの有無を判
定する処理のフローチャートであり、この処理はECU
5において一定時間毎に実行される。ステップS11で
は、イグニッションスイッチ36がオフされたか否かを
判別し、オフされていないときは直ちに本処理を終了す
る。イグニッションスイッチ36がオフされたときは、
第1遮断弁24及び第2遮断弁41を閉弁し(ステップ
S12)、エンジン水温TWが所定水温TW0(例えば
85℃)以上か否かを判別する(ステップS13)。T
W<TW0であってエンジンの暖機が完了していないと
きは、ガス燃料通路11,12及びその他の燃料供給系
部品の温度が不確定であるため、判定精度が低下するお
それがあるので、直ちに処理を終了し、TW≧TW0で
あるときは、第1の圧力P0が第2の圧力P2以下であ
るか否かを判別する(ステップS14)。通常この答は
否定(NO)となるので、圧力センサが異常であること
を「1」で示す圧力センサ異常フラグFLPSを「0」
に設定し(ステップS16)、ステップS17に進む。
一方ステップS14の答が肯定(YES)のときは、第
1圧力センサ31または第2圧力センサ33が異常であ
ると判定し、圧力センサ異常フラグFLPSを「1」に
設定して(ステップS15)、ステップS17に進む。
グFLPSが「1」であるか否かを判別し、FLPS=
1であるときは、次回のエンジン始動時に圧力センサ異
常表示を行うこととして(ステップS18)、直ちに本
処理を終了する。圧力センサ異常表示は、例えば警報ラ
ンプを点灯させることにより行う。
力センサが異常でないときは、第1圧力センサ31の検
出値を取り込んで、第1検出値P0(1)として記憶す
る(ステップS19)。次いでアップカウントタイマで
ある診断タイマTf0の値を「0」にリセットし(ステ
ップS20)、ステップS21〜S23を実行する。す
なわち、第1圧力センサ出力P0をサンプリングし(ス
テップS21)、イグニッションスイッチ36がオンさ
れたか否かを判別し(ステップS22)、イグニッショ
ンスイッチのオフ状態が続いているときは、診断タイマ
Tf0の値が第1所定判定時間T0以上となったか否か
を判別し(ステップS23)、Tf0<T0である間
は、ステップS21に戻る。Tf0≧T0となる前にイ
グニッションスイッチ36がオンされたときは、直ちに
本処理を終了する(ステップS22)。
ると、ステップS31(図4)に進み、最新のサンプリ
ング値を第2検出値P0(2)として記憶し、第1検出
値P0(1)と第2検出値P0(2)との差圧(=P0
(1)−P0(2))、すなわち第1遮断弁24及び第
2遮断弁41を閉弁した時点から第1所定判定時間T0
経過後における第1の圧力P0の減圧量が所定減圧量Δ
P0以上か否かを判別する(ステップS32)。その結
果、P0(1)−P0(2)<ΔP0であるときは正常
と判定して直ちにステップS34に進み、P0(1)−
P0(2)≧ΔP0であるときは、高圧通路11に漏れ
が有ると判定し、そのことを「1」で示す第1故障検知
フラグFLΔP0を「1」に設定して(ステップS3
3)、ステップS34に進む。
FLΔP0が「1」であるか否かを判別し、FLΔP0
=1であるときは、次回のエンジン始動時に高圧通路1
1に異常があることを示す高圧通路異常表示を行うこと
として(ステップS35)、またFLΔP0=0である
ときは直ちに、ステップS36に進む。高圧通路異常表
示は、例えば警報ランプを点灯されることにより行われ
る。
0が後述する低圧通路12の故障診断に用いる第2所定
判定時間T2以上であるか否かを判別し、T0≧T2で
あるときはECU5の電源をオフして(ステップS3
7)、またT0<T2であるときは直ちに、本処理を終
了する。ステップS36及びS37は、T0≧T2であ
るときは、低圧通路12の故障診断が既に終了している
かまたは同時に終了するので、ECU5の電源をオン状
態としておく必要がないため、電源をオフして終了する
ために設けられている。
噴射弁7で区切られた低圧通路12の漏れの有無を判定
する処理のフローチャートであり、この処理はECU5
において一定時間毎に実行される。本実施形態では、燃
料噴射弁7が第3遮断弁に相当し、燃料噴射弁7はエン
ジン停止中は閉弁状態に維持される。
図3のステップS11〜S18の処理と同一である。図
5のステップS49では、第2圧力センサ33の検出値
を取り込み第1検出値P2(1)として記憶する。次い
で第1の圧力P0及び第2のガス燃料温度TG2に応じ
て図7に示すT2マップを検索し、第2所定判定時間T
2を算出する(ステップS50)。図7において、直線
L1,L2,L3は、それぞれ第2のガス燃料温度TG
2=TG20,TG21,TG22で一定としたとき
の、第1の圧力P0と、第2所定判定時間T2との関係
を示しており、かつTG20<TG21<TG22なる
関係を有する。すなわちT2マップは、第1の圧力P0
が高いほど、また第2のガス燃料温度TG2が低いほ
ど、第2所定判定時間T2が長くなるように設定されて
いる。
ニット28の圧力室13,14に高圧のガス燃料が残っ
ているので、低圧通路12内の圧力P2は、漏れがあっ
ても短時間では低下せず、第1の圧力P0が高いほど判
定用閾値としての所定減圧量ΔP2(後述するステップ
S62参照)だけ第2の圧力P2が低下するのに長い時
間を要する。また、ガス燃料温度TG2が低いほど、第
2の圧力P2の値が小さくなる(容積一定のため)こと
から、第2の圧力P2の単位時間当たりの減圧量も小さ
くなる。そこで、図7に示すT2マップを用いて第2所
定判定時間T2を設定することにより、正確な漏れの有
無の判定を行うことができる。
トタイマである診断タイマTf2の値を「0」にリセッ
トし、ステップS52〜S54を実行する。すなわち、
第2圧力センサ出力P2をサンプリングし(ステップS
52)、イグニッションスイッチ36がオンされたか否
かを判別し(ステップS53)、イグニッションスイッ
チのオフ状態が続いているときは、診断タイマTf2の
値が第2所定判定時間T2以上となったか否かを判別し
(ステップS54)、Tf2<T2である間は、ステッ
プS52に戻る。Tf2≧T2となる前にイグニッショ
ンスイッチ36がオンされたときは、直ちに本処理を終
了する(ステップS53)。
ると、ステップS61(図6)に進み、最新のサンプリ
ング値を第2検出値P2(2)として記憶し、第1検出
値P2(1)と第2検出値P2(2)との差圧(=P2
(1)−P2(2))、すなわち第2遮断弁を閉弁した
時点から第2所定判定時間T2経過後における第2の圧
力P2の減圧量が、所定減圧量ΔP2以上か否かを判別
する(ステップS62)。その結果、P2(1)−P2
(2)<ΔP2であるときは正常と判定して直ちにステ
ップS64に進み、P2(1)−P2(2)≧ΔP2で
あるときは、低圧通路12に漏れが有ると判定し、その
ことを「1」で示す第2故障検知フラグFLΔP2を
「1」に設定して(ステップS63)、ステップS64
に進む。
FLΔP2が「1」であるか否かを判別し、FLΔP2
=1であるときは、次回のエンジン始動時に低圧通路1
2に異常があることを示す低圧通路異常表示を行うこと
として(ステップS65)、またFLΔP2=0である
ときは直ちに、ステップS66に進む。低圧通路異常表
示は、例えば警報ランプを点灯されることにより行われ
る。ステップS66では、第2所定判定時間T2が前記
第1所定判定時間T0以上であるか否かを判別し、T2
≧T0であるときはECU5の電源をオフして(ステッ
プS67)、またT2<T0であるときは直ちに、本処
理を終了する。
の手法を説明するためのタイムチャートである。時刻t
0にイグニッションスイッチ36がオフされると(図8
(a))、第1遮断弁24及び第2遮断弁41が閉弁さ
れるとともに、診断タイマTf0及びTf2の作動が開
始される(同図(c)(d)(f)(g))。
P0及び第2の圧力P2は、正常であっても同図(e)
(h)に実線で示すように時間経過に伴って少しずつ低
下していくが、漏れが有る場合には同図に破線で示すよ
うにより大きく低下する。図8には、T0>T2である
例が示されており、第2所定判定時間T2が経過して時
刻t1になると、減圧量(=P2(1)−P2(2))
と、所定減圧量ΔP2とを比較することによる判定が行
われるとともに、診断タイマTf2の作動が停止され
る。減圧量が所定減圧量ΔP2以上であるときは、低圧
通路12に漏れが有ると判定される。
が経過して時刻t2になると、減圧量(=P0(1)−
P0(2))と、所定減圧量ΔP0とを比較することに
よる判定が行われるとともに、診断タイマTf0の作動
が停止される。減圧量が所定減圧量ΔP0以上であると
きは、高圧通路11に漏れが有ると判定される。
ョンスイッチ36がオフされ、エンジン1が停止した状
態で、第1遮断弁24及び第2遮断弁41を閉弁し、高
圧通路11の圧力P0の所定判定時間T0経過後の減圧
量、及び低圧通路12内の圧力P2の所定判定時間T2
経過後の減圧量を計測し、第1の圧力P0の減圧量が所
定減圧量ΔP0以上のときは、高圧通路11に漏れが有
ると判定し、第2の圧力P2の減圧量が所定減圧量ΔP
2以上のときは、低圧通路12に漏れが有ると判定する
ようにしたので、CNGタンク8からエンジン1へガス
燃料を供給するガス燃料供給通路に漏れが発生した場合
に、第1及び第2の遮断弁24,41及び第3の遮断弁
としての燃料噴射弁7で区切られた部分のいずれにおい
て漏れが発生したかを迅速に判定することができる。
所定判定時間T2を、高圧通路11内の圧力P0が高い
ほど長くなるように、また低圧通路12内のガス燃料温
度TG2が低いほど長くなるように設定するようにした
ので、第2遮断弁41の閉弁後も圧力制御ユニット28
内に残る高圧ガス燃料の影響やガス燃料温度TG2の影
響を除いて正確な判定を行うことができる。
手段及び故障検知手段を構成する。具体的には、図3の
ステップS11、または図5のステップS41が機関停
止検出手段に相当し、図3のステップS12〜S23及
び図4のステップS31〜S33、または図5のステッ
プS42〜S54及び図6のステップS61〜S63
が、故障検知手段に相当する。また高圧通路11及び低
圧通路12が、「ガス燃料供給通路」に対応し、第1遮
断弁24及び第2遮断弁41、並びに第2遮断弁41及
び燃料噴射弁7が、それぞれ「隣接する2つの遮断弁」
に対応する。また、1次減圧弁51及び2次減圧弁61
が「圧力レギュレータ」に対応する。
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した
実施形態では、燃料噴射弁7を第3の遮断弁とすると、
遮断弁が3つ設けられている例を示したが、遮断弁の数
はこれに限るものではなく、2つあるいは4つ以上であ
ってもよい。その場合圧力センサは、遮断弁の数より1
つ少ない数だけ設ければよい。
然ガスの例を示したが、水素ガスや石炭ガスなどであっ
てもよい。また高圧通路11の漏れの判定と、低圧通路
12の漏れの判定とは、必ずしも同時に並行して実施す
る必要はないが、並行して実行するほうが、全体として
故障診断に要する時間を短縮できるので好ましい。
明によれば、ガス燃料供給通路の途中に設けられた複数
の遮断弁のうちの隣接する2つの遮断弁が閉弁され、こ
れにより密閉された通路内の圧力の所定判定時間経過後
の減圧量が計測され、該計測された減圧量が所定減圧量
より大きいときは、隣接する2つの遮断弁の間で漏れが
発生していると判定されるので、ガス燃料供給通路に漏
れが発生した場合に、該通路に設けられた複数の遮断弁
で区切られた部分のいずれにおいて漏れが発生したかを
迅速に判定することができる。
における漏れの有無を判定する際の所定判定時間が、高
圧通路内の圧力及び低圧通路内のガス燃料の温度に応じ
て設定される。これは、高圧通路内の圧力が高いほど、
また低圧通路内のガス燃料温度が低いほど、漏れによる
低圧通路内の圧力の減圧速度が小さくなることを考慮し
たものであり、前記所定判定時間を、高圧通路内圧力が
高いほど長くなるように、また低圧通路内のガス燃料温
度が低いほど長くなるように設定することにより、正確
な判定を行うことができる。
の構成を示す図である。
ある。
る。
る。
る。
る。
タイムチャートである。
段) 8 CNGタンク 11 高圧通路(ガス燃料供給通路) 12 低圧通路(ガス燃料供給通路) 24 第1遮断弁 31 第1圧力センサ 32 第1ガス温度センサ 33 第2圧力センサ 34 第2ガス温度センサ 36 イグニッションスイッチ 41 第2遮断弁 51 1次減圧弁(圧力レギュレータ) 61 2次減圧弁(圧力レギュレータ)
Claims (2)
- 【請求項1】 内燃機関にガス燃料を供給するガス燃料
供給通路と、該ガス燃料供給通路の途中に設けられた複
数の遮断弁とを有するガス燃料供給装置において、 前記ガス燃料供給通路内の、前記複数の遮断弁のうちの
隣接する2つの遮断弁で区切られた部分の圧力を検出す
る圧力センサと、 前記機関の停止を検出する機関停止検出手段と、 前記機関の停止が検出されたとき、前記隣接する2つの
遮断弁を閉弁し、前記圧力センサにより検出される圧力
の所定判定時間経過後の減圧量を計測し、該計測した減
圧量が所定減圧量以上であるときは、前記隣接する2つ
の遮断弁の間で漏れが発生していると判定する故障検知
手段とを備えることを特徴とするガス燃料供給装置。 - 【請求項2】 前記ガス燃料供給通路は、第1遮断弁及
び第2遮断弁で区切られ、ガス燃料の圧力が比較的高い
高圧通路と、前記第2遮断弁及び第3遮断弁で区切ら
れ、ガス燃料の圧力が比較的低い低圧通路とからなり、
該低圧通路と前記第2遮断弁との間に圧力レギュレータ
が設けられており、前記故障検知手段は、前記低圧通路
における漏れの有無を判定する際の前記所定判定時間
を、前記高圧通路内の圧力及び前記低圧通路内のガス燃
料の温度に応じて設定することを特徴とする請求項1に
記載のガス燃料供給装置。
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