JP2001336450A - ガスエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】気体燃料の漏洩に対する安全性を向上させる。 【解決手段】所定時間当りの燃料圧力の低下量Ｐn+1−
Ｐnが、燃料漏洩時の平衡状態における所定時間当りの
燃料圧力の低下量ΔＰより大きいときに、ボンベとレギ
ュレータとを接続する燃料パイプから燃料が漏洩する初
期状態であると判定する（Ｓ１〜Ｓ４）。即ち、燃料パ
イプから燃料が漏洩する初期状態では、燃料漏洩量に対
してボンベからの燃料供給が間に合わず燃料圧力が急激
に低下する現象があるので、その現象に着目して燃料漏
洩の有無を判定することで、燃料漏洩の判定精度を向上
させる。そして、燃料が漏洩する初期状態であると判定
したときには、タンクの出口を開閉する電磁式のインタ
ンクバルブを閉弁制御し、ボンベから燃料パイプへの燃
料供給を遮断することで（Ｓ５）、気体燃料の漏洩に対
する安全性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスエンジンの燃
料供給装置において、特に、気体燃料の漏洩に対する安
全性を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮天然ガス（以下「ＣＮＧ」という）
等を燃料とするガスエンジンを備えた車両では、ＣＮＧ
を貯蔵する燃料容器に過流防止弁が取り付けられてい
る。過流防止弁は、燃料配管の折損等で燃料流量が異常
となったときに、燃料容器からガスエンジンに供給され
るＣＮＧを遮断すべく、燃料容器を自動的に閉止する機
構が組み込まれている。そして、燃料容器が閉止された
場合には、過流防止弁に備えられたハンドルを回すこと
で、その閉止状態が解除される。

【０００３】ところで、燃料容器を車両床下に搭載して
いる車両については、燃料容器が閉止されても、その解
除は地上から簡単に行えるので、特に問題とはならな
い。しかし、バス等の車両において低床化が図られてい
ると、車両床下に燃料容器を搭載するスペースがないた
め、屋根上に燃料容器が搭載されていることが多い。こ
の場合、燃料容器の閉止解除を行うには屋根の上に登ら
なければならず、解除を簡単に行なえなかった。このた
め、過流防止弁に代えて、燃料容器出口に電磁弁（主止
弁）を取り付け、加速度センサの出力信号に基づいて電
磁弁の制御を行うことで、車両衝突時における燃料漏洩
を防止した技術が案出された。

【０００４】かかる技術においては、車両衝突以外の原
因により燃料配管に亀裂等が発生しても、加速度センサ
によりその状態が検出されないので、燃料容器の閉止が
行われないという問題点があった。このため、例えば、
特開平９−２４２６１４号公報に開示されるように、燃
料配管における所定時間当りの燃料圧力変化量を基本圧
力変化量と比較して、燃料容器からの燃料漏洩の有無を
判断する技術が案出された。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−２４２６１４号公報に開示される技術であっても、
容量が大きな燃料容器を備えたトラック，バス等の大型
車両では、燃料漏洩の判断精度が低いという問題点があ
った。即ち、大型車両では、燃料配管に亀裂等が発生し
て燃料が漏洩しても、それに起因する所定時間当りの燃
料圧力変化量は最大燃料消費量よりやや多い程度である
ため、基本圧力変化量の設定が極めて困難である。基本
圧力変化量を小さく設定すると、燃料漏洩が発生してい
ると誤判断し易く、一方、基本圧力変化量を大きく設定
すると、燃料漏洩が発生していることを見逃し易い。

【０００６】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、漏洩開始直後に燃料圧力が急激に低下する現
象に着目し、燃料漏洩の判断精度を向上させることで、
気体燃料の漏洩に対する安全性を向上させたガスエンジ
ンの燃料供給装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明では、気体燃料を貯蔵する燃料容器と、該燃料容
器の出口を開閉する開閉手段と、気体燃料を所定圧力に
調圧するレギュレータと、前記燃料容器に貯蔵される気
体燃料をレギュレータに供給する燃料パイプと、該燃料
パイプ内の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前
記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力に基づい
て、前記燃料パイプから気体燃料が漏洩する初期状態で
あるか否かを判定する判定手段と、該判定手段により気
体燃料が漏洩する初期状態であると判定されたときに、
前記開閉手段により燃料容器の出口を閉じる制御手段
と、を含んでガスエンジンの燃料供給装置を構成したこ
とを特徴とする。

【０００８】かかる構成によれば、燃料容器に貯蔵され
る気体燃料をレギュレータに供給する燃料パイプ内の燃
料圧力に基づいて、燃料パイプから気体燃料が漏洩する
初期状態であるか否かが判定される。即ち、燃料パイプ
に亀裂等が発生して気体燃料が急速に漏洩すると、燃料
容器からの燃料供給が間に合わず燃料圧力が急激に低下
するので、その現象に着目して気体燃料が漏洩する初期
状態であるか否かが判定される。そして、気体燃料が漏
洩する初期状態であると判定されると、燃料容器の出口
を閉じることで、燃料パイプからの燃料漏洩が防止され
る。なお、燃料容器は、車両事故が発生しても破損しな
いように設計されているため、燃料容器から気体燃料が
直接漏洩することはない。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記判定手段
は、所定時間当りの燃料圧力の低下量が、燃料漏洩時の
平衡状態における所定時間当りの燃料圧力の低下量より
大きいときに、気体燃料が漏洩する初期状態であると判
定することを特徴とする。

【００１０】かかる構成によれば、所定時間当りの燃料
圧力の低下量が、燃料漏洩時の平衡状態における所定時
間当りの燃料圧力の低下量より大きいときに、気体燃料
が漏洩する初期状態であると判定される。即ち、燃料容
器からの燃料供給量と燃料パイプからの燃料漏洩量との
バランスがとれて平衡状態となる前の状態、要するに、
燃料漏洩開始直後に燃料圧力が急激に低下する現象が検
出され、燃料漏洩の判定精度が向上する。

【００１１】請求項３記載の発明では、前記燃料漏洩時
の平衡状態における所定時間当りの燃料圧力の低下量
は、前記燃料容器の容量に応じて設定されることを特徴
とする。

【００１２】かかる構成によれば、燃料漏洩時の平衡状
態における所定時間当りの燃料圧力の低下量は、燃料容
器の容量に応じて設定される。即ち、燃料容器の容量が
大である場合、燃料パイプから燃料漏洩が起こっても燃
料圧力低下が緩やかであるため、その低下量を燃料容器
の容量に応じて設定することで、燃料容器の容量の大小
にかかわらず、燃料漏洩の判定精度が略一定のレベルに
維持される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明に係るガスエンジン
の燃料供給装置（以下「燃料供給装置」という）を備え
たＣＮＧエンジンの全体構成を示す。

【００１４】ＣＮＧエンジン１０には、エアクリーナ
（図示せず），吸気ダクト１２，ミキサ１４，スロット
ル弁１６，補助スロットル弁１８及び吸気マニホールド
２０を介して空気が吸入される。ミキサ１４は、ＣＮＧ
と空気とを混合して可燃混合気を形成する一種のキャブ
レタとして機能し、吸気ダクト１２を絞ることで負圧を
発生させるベンチュリ１４ａと、ＣＮＧ供給量を増減し
て空燃比を制御する空燃比制御弁１４ｂと、ＣＮＧエン
ジン１０の非稼働時に吸気ダクト１２内にＣＮＧが供給
されることを防止する燃料カット弁１４ｃと、を含んで
構成される。

【００１５】一方、燃料容器としてのボンベ２２に貯蔵
されているＣＮＧは、ボンベ２２から押し出され、燃料
パイプ２４を介してレギュレータ２６に供給される。レ
ギュレータ２６に供給されたＣＮＧは、ＣＮＧエンジン
１０の冷却水により加熱されて略大気圧のガスとなり、
ミキサ１４を通過する吸入空気流量に応じて発生するベ
ンチュリ負圧により、吸気ダクト１２内に吸引される。
吸気ダクト１２内に吸引されたＣＮＧは、吸入空気と混
合して可燃混合気となり、ＣＮＧエンジン１０に供給さ
れる。

【００１６】また、ボンベ２２とレギュレータ２６とを
接続する燃料パイプ２４には、燃料パイプ２４内の燃料
圧力Ｐを検出する圧力センサ２８（燃料圧力検出手段）
と、ＣＮＧエンジン１０の非稼働時にレギュレータ２６
への燃料供給を遮断する燃料遮断弁３０と、が介装され
る。一方、ボンベ２２には、その出口を開閉する電磁式
のインタンクバルブ３２（開閉手段）が取り付けられ
る。そして、燃料遮断弁３０及びインタンクバルブ３２
は、ＣＮＧエンジン１０を始動させるときに、ＣＮＧス
イッチ３４をＯＮにすることで作動し、ボンベ２２から
レギュレータ２６への燃料供給を開始する。

【００１７】圧力センサ２８により検出された燃料圧力
Ｐは、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユ
ニット３６に入力されると共に、図２に示すように、運
転席正面に位置するダッシュボード３８に取り付けられ
た燃料圧力計４０に表示される。また、コントロールユ
ニット３６では、後述するフローチャートに従って、圧
力センサ２８により検出された燃料圧力Ｐに基づくイン
タンクバルブ３２の閉弁制御が実行される。なお、コン
トロールユニット３６は、判定手段及び制御手段をソフ
トウエアによって実現する。

【００１８】次に、かかる構成からなる燃料供給装置の
作用について、図３のフローチャートを参照しつつ説明
する。なお、フローチャートによる処理は、ＣＮＧエン
ジン１０の始動によって開始される。

【００１９】ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。
以下同様）では、圧力センサ２８により燃料圧力Ｐn+1
が検出される。ステップ２では、検出された燃料圧力Ｐ
n+1が変数Ｐnに代入される。

【００２０】ステップ３では、圧力センサ２８により燃
料圧力Ｐn+1が検出される。ステップ４では、燃料圧力
Ｐn+1と変数Ｐnとの差分、即ち、所定時間当りの燃料圧
力の変化量Ｐn+1−Ｐnが所定値ΔＰより大きいか否かが
判定される。そして、燃料圧力変化量Ｐn+1−Ｐnが所定
値ΔＰより大きければステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、
燃料が漏洩していると判断して、インタンクバルブ３２
が閉弁される。一方、燃料圧力変化量Ｐn+1−Ｐnが所定
値ΔＰ以下であればステップ２へと戻り（Ｎｏ）、燃料
圧力変化量の監視が続行される。

【００２１】ここで、燃料漏洩の有無を判断するための
所定値ΔＰは、つぎのようにして設定される。燃料パイ
プ２４に亀裂等が発生して燃料が漏洩したときには、図
４に示すような特性をもって、燃料パイプ２４内の燃料
圧力が低下する。即ち、燃料漏洩直後には、燃料圧力が
急激に低下し、その後所定時間経過すると、燃料圧力は
略一定の割合で低下する。これは、燃料パイプ２４から
燃料漏洩が起こった直後には、燃料パイプ２４からの燃
料漏洩量に対してボンベ２２からの燃料供給が間に合わ
ず、燃料圧力が急激に低下するためである。そして、時
間経過に伴いボンベ２２から燃料が十分供給され始める
と、燃料供給量と燃料漏洩量とのバランスがとれて平衡
状態となり、燃料圧力低下が略一定となる。

【００２２】従って、所定値ΔＰとしては、燃料漏洩時
の平衡状態における所定時間当りの燃料圧力の低下量に
設定すればよい。そして、このようにすることで、燃料
漏洩開始直後に燃料圧力が急激に低下する現象が検出さ
れ、燃料漏洩の判定精度を向上することができる。

【００２３】また、図示するように、ボンベ２２の容量
が大きいものほど、燃料圧力の低下は緩やかになる特性
がある。このため、所定値ΔＰを設定するにあたり、ボ
ンベ２２の容量を考慮するようにすれば、ボンベ２２の
容量の大小にかかわらず、燃料漏洩の判定精度を略一定
のレベルに維持することができる。

【００２４】以上説明した制御内容によれば、燃料漏洩
の直後に燃料圧力が急激に低下する現象に着目し、所定
時間当りの燃料圧力変化量が、ボンベ容量を考慮して設
定された所定値ΔＰより大であれば、気体燃料が漏洩す
る初期状態であると判定される。そして、気体燃料が漏
洩する初期状態であると判定されたときには、インタン
クバルブ３２を閉弁制御することで、ボンベ２２から燃
料パイプ２４への燃料供給を遮断し、燃料漏洩を防止す
る。このため、燃料漏洩に判定精度が向上し、気体燃料
の漏洩に対する安全性を向上することができる。

【００２５】ここで、ＣＮＧエンジンを備えた車両で
は、燃料残量を把握するために、燃料圧力を検出するこ
とが常であるので、センサ等の追加によるコスト上昇を
来すことがない。また、車両衝突により燃料パイプ２４
が破損した場合にも、その状態が検出されるので、従来
技術で用いられていた加速度センサが不要となり、コス
ト削減も可能となる。この場合、車両衝突により燃料パ
イプ２４が破損しないときには、インタンクバルブ３２
が閉弁されないが、燃料パイプ２４が破損しない限り燃
料が漏洩することがないので、問題とはならない。さら
に、ボンベ２２は、車両事故が発生しても破損しないよ
うに設計されているため、ボンベ２２から直接大気中に
燃料が漏洩することはない。

【００２６】なお、以上の実施形態は、気体燃料として
ＣＮＧを使用した例であるが、本発明は、他の気体燃料
を使用したガスエンジンにも適用可能であることはいう
までもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、燃料パイプから気体燃料が漏洩する初期状
態の現象に着目することで、燃料漏洩の判定精度が向上
し、気体燃料の漏洩に対する安全性を向上させることが
できる。

【００２８】請求項２記載の発明によれば、燃料漏洩開
始直後に燃料圧力が急激に低下する現象が検出され、燃
料漏洩の判定精度を向上することができる。請求項３記
載の発明によれば、燃料容器の容量の大小にかかわら
ず、燃料漏洩の判定精度を略一定のレベルに維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 燃料供給装置が備えられたＣＮＧエンジンの
全体構成図

【図２】 ダッシュボードに取り付けられた燃料圧力計
の説明図

【図３】 インタンクバルブの制御内容を示すフローチ
ャート

【図４】 燃料漏洩時の燃料圧力低下特性の説明図

【符号の説明】

１０ ＣＮＧエンジン ２２ ボンベ ２４ 燃料パイプ ２６ レギュレータ ２８ 圧力センサ ３２ インタンクバルブ ３６ コントロールユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気体燃料を貯蔵する燃料容器と、 該燃料容器の出口を開閉する開閉手段と、 気体燃料を所定圧力に調圧するレギュレータと、 前記燃料容器に貯蔵される気体燃料をレギュレータに供
   給する燃料パイプと、 該燃料パイプ内の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段
   と、 前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力に基づ
   いて、前記燃料パイプから気体燃料が漏洩する初期状態
   であるか否かを判定する判定手段と、 該判定手段により気体燃料が漏洩する初期状態であると
   判定されたときに、前記開閉手段により燃料容器の出口
   を閉じる制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするガスエンジンの燃
   料供給装置。
2. 【請求項２】前記判定手段は、所定時間当りの燃料圧力
   の低下量が、燃料漏洩時の平衡状態における所定時間当
   りの燃料圧力の低下量より大きいときに、気体燃料が漏
   洩する初期状態であると判定することを特徴とする請求
   項１記載のガスエンジンの燃料供給装置。
3. 【請求項３】前記燃料漏洩時の平衡状態における所定時
   間当りの燃料圧力の低下量は、前記燃料容器の容量に応
   じて設定されることを特徴とする請求項２記載のガスエ
   ンジンの燃料供給装置。