JP3545273B2

JP3545273B2 - ガスエンジンの運転方法

Info

Publication number: JP3545273B2
Application number: JP27161999A
Authority: JP
Inventors: 孝治藤井
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP2001090615A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ガスエンジンのガス供給経路には、遮断弁や圧力調整弁が設置されており、特に圧力調整弁に故障が発生したときには、適正な処置が求められている。この発明は、このような技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
ガスエンジンの燃料供給系には、最小限のユニットとして、ガスボンベからの高圧ガスを断続する遮断弁と、その後流側に設置された圧力調整弁が設置されている。ここに採用されている圧力調整弁は、極めて一般的なものである。すなわち、高圧ガスの圧力を受けるダイアフラムとそれに対向する圧縮コイルスプリングのバランスで、調整弁の微小開度を調整して所要の圧力に減圧し、この減圧ガスが目的箇所に供給される。もし、圧力調整弁の機能に異常が生じて、前記減圧ガスが高圧になったときには、圧力調整弁に接続されているリリ−フ弁を押し開けて、流路に異常高圧が作用しないようにしている。
【０００３】
上述のようなガスエンジンが自動車に搭載されているときには、リリ−フ弁から放出されたガスは、車体の閉断面空間のような安全な場所に導かれるようになっている。
【０００４】
一方、実開平７−２３６２４号公報に開示されている技術は、燃料ボンベ搭載車両の燃料供給回路に関するものであるが、本願発明に対応する開示事項は、ボンベのガス圧に異常が生じた場合の対策技術である。すなわち、ボンベの元弁には安全弁が内装され、もし、ボンベ圧が異常値になると、安全弁を開けて大気中にガスをリリ−フするのである。さらに、ボンベには別の安全弁も備えられていて、やはり大気中にリリ−フをするようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術は、いずれもリリ−フされたガスはエンジンに供給されることなく、無駄な処理がなされることになる。自動車用の場合には、安全な箇所に放出されるとは言え、不経済な処理となる。また、実開平７−２３６２４号公報においては、大気中に放出されるので、やはり処理としては甚だ不経済である。
【０００６】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述のような問題点を解決するために提供されたもので、リリーフ弁の機能は原則として果たさせることなく、減圧弁後流側の圧力値と遮断弁の開閉を有機的に関連させたことを、基本的な考え方にしている。そして遮断弁に圧力調整的な機能を担わせていることも、重要な要点になっている。
【０００７】
請求項１の発明は、ガスボンベからエンジンの燃料供給装置までの間に、少なくとも高圧ガスの遮断弁とこの遮断弁の後流側に減圧弁とを配置した形式のものにおいて、減圧弁の後流側にリリーフ弁を接続し、このリリーフ弁の開弁圧を、減圧弁の調整機能に支障を来して減圧弁の後流側のガス圧が異常高圧になったときの異常高圧よりも高く設定して、減圧弁の後流側のガス圧が異常高圧になったとき、この異常高圧を検知して遮断弁を閉じ、その後、当該異常高圧が前記エンジンにおける高圧ガスの消費によって正常圧力あるいはその近傍値に低下したとき、この圧力を検知して遮断弁を開き、このような遮断弁の開閉を繰り返すことによって、遮断弁から燃料供給装置までの流路中に存在しているガスでエンジンの臨時運転を継続することを特徴としている。
【０００８】
こうすることによって、遮断弁を閉じた状態にして遮断弁から燃料供給装置の間に存在しているガスをエンジン運転に使用し、このガス使用で遮断弁・燃料供給装置間のガス圧が低下してきたら、遮断弁を開いて燃料供給装置の方へガス供給を行ってエンジン運転を継続させる。これは、自動車用エンジンの場合には、修理工場へ到着するまでの臨時走行をおこなわせることに相当している。ここで注目されるのは、遮断弁は、本来、ガスボンベからの高圧ガスの断続だけを行わせるものであるが、本発明では、臨時運転に必要な圧力制御の機能をも果たしている点である。
【０００９】
また、減圧弁の後流側にはリリーフ弁が接続されており、このリリーフ弁の開弁圧は前記の異常高圧よりも高く設定してあるので、遮断弁の断続が支配的になって、臨時運転が継続されるのであるが、何らかの原因でリリーフしなければならないほどの異常高圧になったときに、その安全策としてリリーフがなされるのである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、異常高圧はリリーフ弁の開弁圧よりも低く、しかも減圧弁の後流側の流路構造にとって有害でない程度の圧力値であり、正常圧力は通常の正常運転時における減圧弁後流側の圧力値あるいはその近傍値であることを特徴としている。
【００１１】
ここでは、異常高圧や正常圧力は、どのような現象を基準にして設定されているかという点に注目している。異常高圧は、リリーフ弁の開弁圧よりも低い圧力領域であり、同時に減圧弁後流側の流路構造が高圧で破損したりしないような領域のものとされている。上述のような破損を回避するために、圧力センサーの設定圧が決定されており、そして、このような圧力値を越えさせてならないことを意味している。また、正常圧力は、通常の正常運転時における減圧弁後流側の圧力値あるいはその近傍値であり、これ以上低下すると空燃費に支障を来して、円滑な運転が乱れることを意味している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施形態にしたがって本発明をくわしく説明する。図１は、本発明の方法を実施するための全体的なシステム図であり、自動車の場合である。ガスボンベ１は、天然ガスを気体の状態で高圧で蓄積しており、ガスボンベ１とエンジン２の燃料供給装置３とは供給管４で接続してある。この供給管４の途中には、フィルタ装置やガス充填時の制御弁なども設置されているのであるが、本発明に関しては、少なくとも高圧ガスの遮断弁５と圧力調整弁６が配置され、圧力調整弁６は遮断弁５の後流側におかれている。
【００１３】
エンジン２に付属している燃料供給装置３としては、ミキサーのようなタイプのものも採用できるが、ここでは燃料噴射式のものを採用している。供給管４に集合管７が接続され、各気筒のインテークポートに仕向けられた燃料噴射ノズル８が設置してある。圧力調整弁６の後流側のガス圧を検知するための圧力センサー９が集合管７の一部に取り付けられ、そこからの検知信号が回路１０からＥＣＵに送られる。そして、圧力センサー９の値に応じてＥＣＵで演算された信号が回路１１を経てソレノイド式のアクチュエータ１２に送られる。このアクチュエータ１２は遮断弁５を開閉する駆動源である。
【００１４】
遮断弁５の本来の役割は、エンジンが停止しているときには、ガスボンベ１からの高圧ガスを遮断し、エンジンが運転されているときには、ガスボンベ１からの高圧ガスを圧力調整弁６に流通させるものである。これを実現するために、イグニッションスイッチ１３のオン・オフ状態の信号が、回路１４を経てＥＣＵに入力され、その結果が回路１５からアクチュエータ１２に伝えられる。なお、符号２１は、イグニッション回路を示している。
【００１５】
圧力調整弁６は、減圧弁１６とリリ−フ弁１７を内蔵しており、減圧弁１６の後流側に接続した分岐管１８がリリ−フ弁１７に接続されている。なお、減圧弁１６は前述の従来技術の項で述べたように、受圧ダイアフラム、これに対抗する圧縮コイルスプリング、制御弁などの組み合わせで構成された一般的なものである。何らかの原因でリリ−フ弁１７が押し開けられたときには、高圧ガスはリリ−フ管１９から放出される。図１は、自動車の場合であるから、車体の閉断面空間２０に放出されることによって、安全性が確保されている。
【００１６】
圧力調整弁６の後流側が異常高圧になったときには、それを警告する必要があるので、警報器２２が設置してある。これは、圧力センサー９が異常高圧を検知したら、ＥＣＵを経て警報器２２が作動させられるのである。そして、圧力センサーの検知圧が後述の異常高圧Ｈと正常圧力Ｌの間にあるときには、警報、たとえばランプは点灯し続けている。
【００１７】
図２について圧力調整弁後流側のガス圧と遮断弁の開閉時期との関係を説明する。なお、説明の都合上、「後流側」なる表現は、以降、圧力調整弁６の後流側の流路を意味するものとして使用する。後流側における異常高圧によって、遮断弁が閉じられるのであるが、この異常高圧の値Ｈは、リリ−フ弁１７の開弁圧よりも低く設定してあり、しかも後流側の流路系における接続ジョイントなどからガス漏れが発生しない値、換言すると、後流側の流路構造にとって過大圧力とならないレベルである。
【００１８】
また、エンジンのガス消費によって、後流側が正常圧力あるいはその近傍値に低下したら、遮断弁は開かれる。正常圧力Ｌは、遮断弁５が再開弁するまでに十分な時間が確保できるような圧力差があり、かつ、エンジン運転が継続できる値である。このように運転が継続できる圧力は、特定の正常圧力Ｌに対して、ある幅を有している。それは、正常圧力Ｌより若干低くてもエンジンの気筒容量が小さければ、運転継続は可能であるし、また、気筒容積が大きい場合にはＬよりも若干高く設定する必要があるからであり、このような事情で「・・・正常圧力あるいはその近傍値・・・」なる表現をしている。なお、気筒容量の例を挙げて上記のように説明したが、他に遮断弁５から燃料供給装置３までの空間容積の大小やエンジンの運転速度も関連要素となり得る。
【００１９】
以上に説明したシステムの作動を説明する。圧力調整弁６の調整機能に支障を来した場合、たとえば、前述のダイアフラムにリーク孔が空いたりすると、圧縮コイルスプリングの張力で減圧弁１６が開いたままとなるので、高圧ガスが後流側に流れる。これは、いち早く圧力センサー９で検知され、異常高圧であることがＥＣＵに伝えられ、ここで演算されてから制御信号としてアクチュエータ１２に入力される。これによって、遮断弁５が閉じられて後流側の異常高圧がそれ以上上昇しないように抑制される。このような異常事態になると、警報器２２から警報が発せられる。
【００２０】
上記の抑制に並行して、遮断弁５から燃料供給装置３までの流路中に存在しているガスが、燃料噴射ノズル８から消費されてエンジン運転が継続する。このガス消費にともなって、今度は、後流側のガス圧が正常圧力付近まで低下してくると、この圧力値信号が圧力センサー９からＥＣＵに伝えられる。それがＥＣＵで演算されて、その信号がアクチュエータ１２に伝えられて、遮断弁開となる。これによって、遮断弁５から燃料供給装置３までのガス圧が高められて、継続運転が維持される。このように、遮断弁５から燃料供給装置３までの流路中に存在しているガスを、高圧状態と正常状態に交互に繰り返すことによって、警告状況下における臨時運転が継続される。これは、自動車の場合、修理工場までの臨時走行を可能としているのである。
【００２１】
上述のような繰り返しであれば、リリ−フ弁１７が開いてガス放出はなされないのであるが、何らかの原因で遮断弁５が開いたままとなったときには、後流側のガス圧が著しく高くなって、流路構造を破損させる恐れがある。そこで、最悪の場合に備えてリリ−フ弁１７が設置してある。
【００２２】
以上に述べた作動をフローチャートで示すと、図３の通りである。なお、ここでは、ＰＧは後流側のガス圧であり、減圧された２次側のものとして示されている。ステップＳ１で圧力センサー９によりＰＧの読み込みが行われ、もし、ステップＳ２において当初のＰＧがＫＰＧＨ（図２のＨ）よりも高い異常圧力の場合であれば、ステップ３の方へ進み遮断弁５が閉じられる。この時の閉状態がＦＬＡＧＶ＝０として記憶される。
【００２３】
つぎに、もし、ステップＳ２において当初のＰＧがＫＰＧＨ（図２のＨ）よりも低いレベルの異常高圧の場合であれば、すなわち、異常高圧が上述の値よりも低いレベルであれば、ステップＳ４へ進みＰＧとＫＰＧＬ（図２のＬ）との関係がチェックされ、高圧域にあるか否かが判定される。その結果、ＰＧの方がＫＰＧＬ（図２のＬ）よりも高ければ、高圧域にあると判定されてステップＳ５の方へ進み、ここで記憶済みのＦＬＡＧＶの値と比較される。その結果、ＦＬＡＧＶ＝０であれば、ステップＳ３へ進み遮断弁閉が継続する。一方、ステップＳ５でＦＬＡＧＶ＝１と判定されれば、ステップＳ６へ進み遮断弁開が継続する。
【００２４】
このように遮断弁５が閉じられたままガス消費が進行すると、今度はステップＳ４においてＰＧとＬが対比され、依然としてＰＧがＬよりも高くて運転継続が可能であれば、ステップＳ５へ進みそこで記憶済みのフラグＦＬＡＧＶ＝０と同じであると判定されて、ステップＳ３へ進んで遮断弁閉が継続される。
【００２５】
さらにガス消費が進行してＰＧが正常圧力Ｌの近傍に低下してくると、ステップＳ２からステップＳ４へ進み、ここでＰＧがＬよりも低いと判定される。すると、ステップＳ４からＳ６へ進んで遮断弁５が開かれる。すなわち、運転継続に必要なガスが補充される。このときに、ＦＬＡＧＶ＝１が記憶される。その後、ＰＧが圧力Ｈに達すると、前述の制御フローが再開される。
【００２６】
図２のＨとＬとの間に圧力差が設定してあることにより、遮断弁５と燃料供給装置３との間に存在しているガスを順調に消費できるのである。すなわち、適当な消費時間を経てから遮断弁が開いてガス補充がなされるのである。もし、ＨとＬとの圧力差が小さければ、あるいはゼロであれば、遮断弁５が小刻みに開閉されることになり、上述のような適当な消費時間が確保できないばかりではなく、通常の遮断弁の開閉頻度ではないので、遮断弁が故障する恐れがある。遮断弁５・燃料供給装置３間の空間容積に対するガスの補充量や消費量として、適正な開閉間隔ではないこととなる。なお、図２、図３から理解できるように、換言すると、ヒステリシス的な作動を行わせているのである。
【００２７】
本発明の構成や作用は上述のとおりであるが、圧力値等の数値を例示すると、ガスボンベ１は１９０Ｋｇ／平方センチメートル、図２のリリ−フ弁開弁圧は７Ｋｇ／平方センチメートル、図２のＨは６Ｋｇ／平方センチメートル、Ｌは３Ｋｇ／平方センチメートルである。また、エンジン２は、３気筒１０００ｃｃである。
【００２８】
特許請求の範囲には記載していないが、次の事項も請求項として記載することができる。すなわち、異常高圧の有害性をなくすために、圧力センサーの設定圧を有害圧力以下に定めて、流路構造に破損が生じない値の段階で遮断弁を閉じるのである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、ガスボンベからエンジンの燃料供給装置までの間に、少なくとも高圧ガスの遮断弁とこの遮断弁の後流側に減圧弁とを配置した形式のものにおいて、減圧弁の後流側にリリーフ弁を接続し、このリリーフ弁の開弁圧を、減圧弁の調整機能に支障を来して減圧弁の後流側のガス圧が異常高圧になったときの異常高圧よりも高く設定して、減圧弁の後流側のガス圧が異常高圧になったとき、この異常高圧を検知して遮断弁を閉じ、その後、当該異常高圧が前記燃料供給装置における高圧ガスの消費によって正常圧力あるいはその近傍値に低下したとき、この正常圧力を検知して遮断弁を開き、このような遮断弁の開閉を繰り返すことによって、遮断弁から燃料供給装置までの流路中に存在しているガスでエンジンの臨時運転を継続する方法である。
【００３０】
上述のような方法によって、遮断弁を閉じた状態にして遮断弁から燃料供給装置の間に存在しているガスをエンジン運転に使用し、このガス使用で遮断弁・燃料供給装置間のガス圧が低下してきたら、遮断弁を開いて燃料供給装置の方へガス供給を行ってエンジン運転を継続させる。これは、自動車用エンジンの場合には、修理工場へ到着するまでの臨時走行をおこなわせることに相当している。特に、遮断弁は、本来、ガスボンベからの高圧ガスの断続だけを行わせるものであるが、本発明では、臨時運転に必要な圧力制御の機能をも果たしており、既存の部品を多機能化して、順調な臨時運転を可能にしている。
【００３１】
また、減圧弁の後流側にはリリーフ弁が接続されており、このリリーフ弁の開弁圧は前記の異常高圧よりも高く設定してあるので、従来技術のように、何かの支障が発生したら直ちにリリーフ弁を開いて、ガスを大気中に放出するようなことを回避することが実現し、ガス消費の面からしても経済的である。本発明では、遮断弁の継続が支配的になって、臨時運転が継続されるのであるが、何らかの原因でリリーフしなければならないほどの異常高圧になったときに、その安全策としてリリーフがなされ、流路構造を破損するような最悪の事態は回避できるのである。
【００３２】
異常高圧の値は、リリーフ弁の開弁圧よりも低く、しかも減圧弁の後流側の流路構造にとって有害でない程度の圧力値であり、正常圧力は通常の正常運転時における減圧弁後流側の圧力値あるいはその近傍値である。本発明においては、異常高圧や正常圧力は、どのような現象を基準にして設定されているかという点が重要である。異常高圧は、リリーフ弁の開弁圧よりも低い圧力領域であり、同時に減圧弁後流側の流路構造が高圧で破損したりしないような領域のものとされている。このような破損を回避できる圧力値は、圧力センサーの設定値を選定することによって実現している。そして、有害な圧力値を越えさせてならないことを意味している。また、正常圧力は、通常の正常運転時における減圧弁後流側の圧力値あるいはその近傍値であり、これには前述のようにある幅が付与してあり、これ以上低下すると空燃費に支障を来して、円滑な運転が乱れることを意味している。このような考え方による上下両側の圧力値であるから、臨時運転が順調になされるのである。
【００３３】
設定された異常高圧と正常圧力との間に圧力差が設定してあることにより、遮断弁と燃料供給装置との間に存在しているガスを順調に消費できるのである。すなわち、適当な消費時間を経てから遮断弁が開いてガス補充がなされるのである。もし、この圧力差が小さければ、あるいはゼロであれば、遮断弁が小刻みに開閉されることになり、遮断弁・燃料供給装置間の空間容積に対するガスの補充量や消費量として、適正な釣り合い制御がとれないこととなる。あわせて、小刻みな遮断弁の開閉は、遮断弁の故障を誘発する恐れがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す全体的なシステム図である。
【図２】遮断弁の開閉時期を示す線図である。
【図３】遮断弁制御プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１ガスボンベ
２エンジン
３燃料供給装置
５遮断弁
６圧力調整弁
１７リリ−フ弁

Claims

ガスボンベからエンジンの燃料供給装置までの間に、少なくとも高圧ガスの遮断弁とこの遮断弁の後流側に減圧弁とを配置した形式のものにおいて、減圧弁の後流側にリリーフ弁を接続し、このリリーフ弁の開弁圧を、減圧弁の調整機能に支障を来して減圧弁の後流側のガス圧が異常高圧になったときの異常高圧よりも高く設定して、減圧弁の後流側のガス圧が異常高圧になったとき、この異常高圧を検知して遮断弁を閉じ、その後、当該異常高圧が前記エンジンにおける高圧ガスの消費によって正常圧力あるいはその近傍値に低下したとき、この圧力を検知して遮断弁を開き、このような遮断弁の開閉を繰り返すことによって、遮断弁から燃料供給装置までの流路中に存在しているガスでエンジンの臨時運転を継続することを特徴とするガスエンジンの運転方法。
請求項１において、異常高圧はリリーフ弁の開弁圧よりも低く、しかも減圧弁の後流側の流路構造にとって有害でない程度の圧力値であり、正常圧力は通常の正常運転時における減圧弁後流側の圧力値あるいはその近傍値であることを特徴とするガスエンジンの運転方法。