JP3675213B2 - 気体燃料供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は気体燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
気体燃料を内燃機関に供給するための気体燃料供給装置が従来公知である。この気体燃料供給装置は一般的には気体燃料を貯蔵するための気体燃料タンクと、気体燃料を内燃機関に供給するための気体燃料供給弁と、これら気体燃料タンクと気体燃料供給弁とを連結するための燃料通路とを具備する。また気体燃料は圧縮された状態で気体燃料タンク内に貯蔵されている。そして気体燃料タンク内の気体燃料はかなり高い圧力で圧縮されているため気体燃料を燃料通路を介して気体燃料供給弁に供給するときには気体燃料の圧力を下げる必要がある。そこで燃料通路には気体燃料タンク内の気体の圧力を下げるための減圧装置が配置される。
【0003】
ところで上記気体燃料供給装置では減圧装置が作動不良となり、比較的高い圧力の気体燃料が気体燃料供給弁に供給されてしまうことがある。この場合、気体燃料供給弁が作動しなかったり、気体燃料供給装置から気体燃料が漏れてしまう可能性がある。そこで特公平7−18384号公報に開示されている気体燃料供給装置では燃料通路に該燃料通路を遮断するための遮断弁を配置し、減圧装置により減圧された気体燃料の圧力が予め定められた値より高くなると上記遮断弁を閉弁することにより予め定められた値より高い圧力の気体燃料が気体燃料供給弁に供給されてしまうことを防止している。また上記公報には明記されていないが一般的には減圧装置により減圧された気体燃料の圧力が予め定められた値より低くなったときには遮断弁を開弁する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した気体燃料供給装置によれば遮断弁は減圧された気体燃料の圧力が予め定められた値より高くなると閉弁せしめられ、そして減圧された気体燃料の圧力が予め定められた値より低くなると開弁せしめられる。ところで遮断弁が閉弁せしめられたときには遮断弁下流側の燃料通路への気体燃料の供給が急に停止し、そして遮断弁が開弁せしめられたときには遮断弁下流側の燃料通路への気体燃料の供給が急に始まる。このため遮断弁の開弁時および閉弁時では遮断弁下流側の燃料通路内において気体燃料の圧力が素早く変動する。即ち気体燃料の圧力が短時間の間に高くなったり、低くなったりを繰り返す。このため気体燃料の圧力が短時間の間に予め定められた値より高くなったり、低くなったりする。従って上述した気体燃料供給装置では短時間の間に遮断弁の開弁と閉弁とが繰り返されることとなるため、気体燃料の圧力の変動回数がさらに増大し、場合によっては気体燃料の圧力の変動幅も大きくなる。このことは正確に予め定められた量の気体燃料を気体燃料供給弁から内燃機関に供給するという観点から好ましくない。また遮断弁の作動回数が非常に多くなるので遮断弁の寿命が短くなってしまう。
【0005】
そこで本発明の目的は気体燃料供給装置の燃料通路に配置された遮断弁の不要な開弁および閉弁動作を排除することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために一番目の発明によれば、気体燃料を圧縮した状態で貯蔵するための気体燃料タンクと、該気体燃料タンク内の気体燃料の圧力を下げるための減圧手段と、該減圧された気体燃料を内燃機関に供給するための気体燃料供給手段と、該気体燃料供給手段に気体燃料を供給するための燃料通路と、前記減圧手段よりも下流の前記燃料通路に配置された第一の遮断弁と、該第一の遮断弁よりも下流の前記燃料通路内の気体燃料の圧力を検出する圧力検出手段と、前記減圧手段よりも上流の前記燃料通路に配置された第二の遮断弁とを具備し、前記第一の遮断弁の開閉と前記第二の遮断弁の開閉とが前記圧力検出手段によって検出される圧力に基づいて制御される気体燃料供給装置において、前記圧力検出手段によって検出される圧力が第一の値よりも低くなると前記第一の遮断弁が開弁せしめられ、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第一の値よりも低い第二の値よりも低くなると前記第二の遮断弁が開弁せしめられる。
【0007】
二番目の発明によれば一番目の発明において、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第二の値よりも高い第三の値よりも高くなると前記第二の遮断弁が閉弁せしめられる。
三番目の発明によれば一番目の発明において、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第一の値よりも高い第四の値よりも高くなると前記第一の遮断弁が閉弁せしめられる。
四番目の発明によれば一番目の発明において、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第二の値よりも高い第三の値よりも高くなると前記第二の遮断弁が閉弁せしめられ、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第一の値よりも高く且つ前記第三の値よりも高い第四の値よりも高くなると前記第一の遮断弁が閉弁せしめられる。
【0008】
五番目の発明によれば一番目の発明において、前記第一の値および前記第二の値の少なくとも一方を内燃機関の運転状態に基づいて変更する。
六番目の発明によれば一番目の発明において、前記第一の遮断弁の開弁回数および閉弁回数の少なくとも一方、或いは、前記第二の遮断弁の開弁回数および閉弁回数の少なくとも一方に基づいて気体燃料供給装置の異常を検出する。
【0009】
七番目の発明によれば一番目の発明において、前記減圧手段によって減圧された気体燃料の圧力の変動に基づいて気体燃料供給装置の異常を検出する。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の気体燃料供給装置を4ストローク内燃機関に適用した場合を示している。
図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は点火プラグ、7は一対の吸気弁、8は吸気ポート、9は一対の排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は吸気通路11に連結され、この吸気通路11を介してエアクリーナ12に連結される。また吸気通路11内にはステップモータ20により駆動されるスロットル弁21が配置される。またスロットル弁21上流の吸気通路11内には吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ22が配置される。またスロットル弁21上流の吸気通路11とスロットル弁21下流の吸気通路11とはバイパス通路27を介して連結される。このバイパス通路27内には当該バイパス通路27を遮断するための開閉弁28が配置される。この開閉弁28はスロットル弁21が完全に閉弁せしめられたときに開弁せしめられ、スロットル弁21が僅かながらでも開弁せしめられたときに閉弁せしめられる。これによりスロットル弁21が完全に閉弁せしめられたとき、即ちアイドリング運転時にはバイパス通路27を介して空気が機関本体1へと供給される。さらにスロットル弁21上流の吸気通路11には吸気音を低減するためのリゾネータ63が配置される。一方、排気ポート10は排気通路13に連結される。排気通路13には排ガスを浄化するための排気浄化装置14が配置される。この排気浄化装置は排気通路13内に直列に配置された二つの三元触媒14a,14bを具備する。
【0011】
図1に示したように排気浄化装置14上流の排気通路13内には空燃比センサ15が配置される。また排気浄化装置14下流の排気通路13内には酸素センサ29が配置される。さらに排気浄化装置14上流の排気通路14とスロットル弁21上流の吸気通路11とは排ガス再循環(以下、EGR)通路16を介して互いに連結され、EGR通路16内にはステップモータ23により駆動されるEGR制御弁17と、吸気通路11に導入されるEGRガスの圧力を調節する圧力調節装置18とが配置される。またEGR通路16周りにはEGR通路16内を流れるEGRガスを冷却するためのインタークーラ19が配置される。図1に示した実施例ではシリンダブロック2内には冷却水通路24が形成され、この冷却水通路24内を機関冷却水が流され、またこの機関冷却水がインタークーラ19内に導かれ、この機関冷却水によりEGRガスが冷却される。尚、シリンダブロック2には機関冷却水の温度を検出するための水温センサ25と、機関本体1の振動を検出するためのノックセンサ26とが取り付けられる。
【0012】
第一実施例の気体燃料供給装置は吸気ポート8の直ぐ上流の吸気通路11に取り付けられる気体燃料供給弁(気体燃料噴射弁)30と、この気体燃料供給弁30に燃料通路31を介して連結される気体燃料タンク32とを具備する。尚、気体燃料を吸気通路内へ供給する手段としては気体燃料供給弁の他に燃料通路内と吸気通路内の圧力差に基づいて気体燃料が供給されるタイプのものでもよい。気体燃料は圧縮されたかなり高圧の状態で気体燃料タンク32内に貯蔵される。燃料通路31には気体燃料タンク32内に貯蔵されている高圧の気体燃料の圧力を下げるための圧力レギュレータ33が配置される。圧力レギュレータ33は圧力レギュレータ33内の圧力が予め定められた圧力以上となったときに自動的に開弁して内部の気体燃料を安全管64を介して大気に放出する安全弁(図示せず)を有する。また圧力レギュレータ33上流の燃料通路31には当該燃料通路31を遮断するための遮断弁34が配置され、圧力レギュレータ33下流の燃料通路31には当該燃料通路31を遮断するための遮断弁35が配置される。尚、以下の説明において圧力レギュレータ33上流の遮断弁34を上流側遮断弁と称し、圧力レギュレータ33下流の遮断弁35を下流側遮断弁と称す。
【0013】
下流側遮断弁35下流の燃料通路31には当該燃料通路31内の気体燃料の圧力を検出するための圧力センサ36と、当該燃料通路31内の気体燃料の温度を検出するための温度センサ37とが配置される。これら圧力センサ36と温度センサ37とにより検出されるパラメータは気体燃料供給弁30から噴射される気体燃料の量を算出するのに用いられる。即ち単位体積当りに含まれている気体燃料の量は圧力および温度により異なる。また単位開弁時間当りに気体燃料供給弁30から噴射される体積は気体燃料の圧力により異なる。従って気体燃料の圧力と温度とに基づいて単位開弁時間当りに気体燃料供給弁30から噴射される気体燃料の量を算出することができる。この算出された単位開弁時間当りの気体燃料噴射量に基づいて所望の量の気体燃料が気体燃料噴射弁30から噴射されるように気体燃料供給弁30の開弁時間が決定される。
【0014】
一方、上流側遮断弁34上流の燃料通路31には当該燃料通路31内の気体燃料の圧力を検出するための圧力センサ38と、当該燃料通路31内の気体燃料の温度を検出するための温度センサ39とが配置される。これら圧力センサ38と温度センサ39とにより検出されるパラメータは気体燃料タンク32内に残っている気体燃料の量を検出するのに用いられる。即ち上流側遮断弁34上流の気体燃料の圧力および温度は気体燃料タンク32内の気体燃料の圧力および温度を示している。そして気体燃料タンク32の内容積は一定であるので気体燃料タンク32内に残存する気体燃料量が多いほど検出される燃圧は高い。また気体燃料の圧力はその温度が高いほど高くなる。従って圧力センサ38と温度センサ39とにより検出されるパラメータに基づいて気体燃料タンク32内に残存する気体燃料量を算出することができる。
【0015】
尚、以下の説明において下流側遮断弁35下流の圧力センサ36を下流側圧力センサと称し、上流側遮断弁34上流の圧力センサ38を上流側圧力センサと称す。また下流側遮断弁35下流の温度センサ37を下流側温度センサと称し、上流側遮断弁34上流の温度センサ39を上流側温度センサと称す。
さらに上流側遮断弁34上流の燃料通路31にはフィルタ40が配置される。また気体燃料タンク32には当該気体燃料タンク32内へ気体燃料を導入するための導入管41が連結される。この導入管41には当該導入管41を介して気体燃料タンク32から大気へと気体燃料が流出することを防止するための逆止弁42が取り付けられる。
【0016】
電子制御ユニット50はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス51により互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)52、RAM(ランダムアクセスメモリ)53、CPU(マイクロプロセッサ)54、入力ポート55および出力ポート56を具備する。空燃比センサ15の出力信号は対応するAD変換器57を介して入力ポート55に入力され、吸気温センサ22、水温センサ25、ノックセンサ26、酸素センサ29、下流側圧力センサ36、下流側温度センサ37、上流側圧力センサ38、および上流側圧力センサ39の出力信号も夫々対応するAD変換器57を介して入力ポート55に入力される。アクセルペダル60には当該アクセルペダル60の踏込量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ61が接続され、負荷センサ61の出力電圧は対応するAD変換器57を介して入力ポート55に入力される。また入力ポート55にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ62が接続される。一方、出力ポート56は対応する駆動回路58を介して点火プラグ6、EGR制御弁17、スロットル弁制御用ステップモータ20、EGR制御弁制御用ステップモータ23、開閉弁28、気体燃料供給弁30、上流側遮断弁34、および下流側遮断弁35に接続される。
【0017】
次に第一実施例の気体燃料供給装置の動作を図2のタイムチャートを参照して説明する。圧力レギュレータ33が正常に作動している時には圧力レギュレータ33下流の下流側圧力センサ36により検出される気体燃料の圧力(以下、燃圧)Pは略予め定められた値PPに維持される。即ち図2では時刻t0 までは圧力レギュレータ33が正常に機能しており、燃圧Pは略予め定められた値PP付近に維持される。そしてこの時には上流側遮断弁34と下流側遮断弁35とは共に開弁されている。このように上流側遮断弁34と下流側遮断弁35とは通常は開弁されている。一方、圧力レギュレータ33が正常に作動しないと燃圧Pが徐々に増大する。即ち図2では時刻t0 が圧力レギュレータ33が正常に作動しなくなった時である。そして燃圧Pは時刻t1 において予め定められた第一の最大値Pmax Iを越える。第一実施例では燃圧Pが第一の最大値Pmax Iを越えてから予め定められた時間が経過した後に時刻t2 において上流側遮断弁34が閉弁せしめられる。上流側遮断弁34が閉弁せしめられると高圧の気体燃料は圧力レギュレータ33下流には供給されず、圧力レギュレータ33下流の気体燃料は気体燃料供給弁30から噴射されて徐々に少なくなるので燃圧Pは時刻t2 から徐々に低下し始める。
【0018】
燃圧Pが低下し続け、時刻t3 において予め定められた第一の最小値Pmin Iより低くなる。第一実施例では燃圧Pが第一の最小値Pmin Iより低くなってから予め定められた時間が経過した後に時刻t4 において上流側遮断弁34が開弁せしめられる。すると再び圧力レギュレータ33から下流へ比較的高圧の気体燃料が燃料通路31に流入する。
【0019】
このように本実施例では上流側遮断弁34が開弁せしめられる燃圧と閉弁せしめられる燃圧とが異なる。こうすることにより上流側遮断弁34の開弁回数および閉弁回数が少なくなり、燃圧の不要な変動を防止し、且つ上流側遮断弁の寿命を長期化するという観点から好ましい。即ち本実施例で用いる燃料は気体であるためその圧力は外的な要因、例えばノイズやチャタリング等に非常に影響され、変動しやすい。このため上流側遮断弁を開弁しせめる燃圧と閉弁せしめる燃圧とが等しいと、外的な要因による燃圧の変動により上流側遮断弁を開弁したり閉弁したりすることとなる。しかしながら外的な要因による燃圧の上昇は一時的なものであり、本来、上流側遮断弁を閉弁する必要はない。また外的な要因による燃圧の下降は一時的なものであり、本来、上流側遮断弁を開弁してはならない。従って本実施例のように上流側遮断弁の開弁または閉弁を制御することにより外的要因による上流側遮断弁の開弁または閉弁が防止されるので全体として上流側遮断弁の開弁回数および閉弁回数が少なくなる。ここで上流側遮断弁は比較的高い圧力下にある気体燃料の流通を遮断するので当該遮断弁を開弁または閉弁した際に当該遮断弁下流の気体燃料の圧力が非常に素早く変動を繰り返す。ところが本実施例では遮断弁の開弁回数および閉弁回数が少ないので、燃圧の不要な変動を防止できる。さらに本実施例では遮断弁の開弁回数および閉弁回数が少ない、即ち遮断弁の動作回数が少ないので遮断弁の寿命を長期化できる。
【0020】
また図2を参照すると再び圧力レギュレータ33が正常に作動しなくなり、燃圧Pが時刻t5 において第一の最大値Pmax Iを越える。このとき上述したように予め定められた時間が経過した後に時刻t6 において上流側遮断弁34が閉弁される。このとき燃圧Pの上昇速度が比較的大きいので圧力レギュレータ33内の高圧の気体燃料が僅かではあるが供給される。このため燃圧Pはその後も上昇し続け、時刻t7 において予め定められた第二の最大値Pmax IIを越えてしまう。このとき第一実施例では燃圧Pが第二の最大値Pmax IIを越えてから予め定められた時間が経過した後に時刻t8 において下流側遮断弁35が閉弁せしめられる。これにより下流側遮断弁35下流へ高圧の気体燃料が流入することはなく、気体燃料供給弁30へ高圧の気体燃料が流入することはない。下流側遮断弁35が閉弁せしめられると下流側遮断弁35下流の気体燃料は気体燃料供給弁30から噴射されて徐々に少なくなるので燃圧Pは時刻t8 から徐々に低下し始める。
【0021】
このように上流側遮断弁の閉弁圧が下流側遮断弁の閉弁圧より低いことには下流側遮断弁の損傷を防止できるという利点がある。即ち通常、下流側遮断弁の作動環境における燃圧は上流側遮断弁の作動環境における燃圧より低い。このため下流側遮断弁としては上流側遮断弁の耐久可能圧よりも耐久可能圧が低い弁が用いられる。ところで本実施例では上流側遮断弁が閉弁した後には高圧の気体燃料はもはや上流側遮断弁下流には流入しないため、上流側遮断弁が閉弁されてから下流側遮断弁が閉弁されるまでに気体燃料が吸気通路へ供給されたぶんだけ下流側遮断弁の作動時の燃圧は低くなる。一方、下流側遮断弁が初めに閉弁する場合にはその後に高圧の気体燃料が上流側遮断弁下流へと流入するため下流側遮断弁の作動中の燃圧は高くなる。従って本実施例において下流側遮断弁の作動環境における燃圧は下流側遮断弁が上流側遮断弁より早く閉弁する場合の燃圧に比較して低い。このため下流側遮断弁の損傷が防止される。
【0022】
燃圧Pが低下し続け、時刻t9 において予め定められた第二の最小値Pmin IIより低くなる。第一実施例では燃圧Pが第二の最小値Pmin IIより低くなってから予め定められた時間が経過した後に時刻t10において下流側遮断弁35が開弁せしめられる。すると圧力レギュレータ33下流の比較的高圧の気体燃料が下流側遮断弁35下流へ流入する。このため一時的に燃圧Pが上昇するが直ぐに燃圧Pは低下し始める。さらに燃圧Pが低下し続け、時刻t11において第一の最小値Pmin Iより低くなる。第一実施例では燃圧Pが第一の最小値Pmin Iより低くなってから予め定められた時間が経過した後に時刻t12において上流側遮断弁34が開弁せしめられる。すると再び圧力レギュレータ33から下流へ比較的高圧の気体燃料が燃料通路31に流入する。
【0023】
このように上流側遮断弁の開弁圧を下流側遮断弁の開弁圧より低く設定することにより突然、高い圧力の気体燃料が気体燃料供給弁に供給されることが防止される。即ち上流側遮断弁が開弁した後に下流側遮断弁が開弁せしめられると、上流側遮断弁が開弁した後に上流側遮断弁下流に高圧の気体燃料が流入するため下流側遮断弁が開弁した時に突然、高い圧力の気体燃料が気体燃料供給弁に供給されてしまう。ところが本実施例のように下流側遮断弁を先に開弁することにより突然、高い圧力の気体燃料が気体燃料供給弁に供給されることが防止される。このため気体燃料供給弁の損傷が防止される。
【0024】
次に図3および図4のフローチャートを参照して第一実施例の上流側および下流側遮断弁の開閉制御を説明する。初めにステップ100において今回のルーチンにおける燃圧Pn が第二の最小値Pmin IIより大きいか否か、即ちPn >Pmin IIであるか否かが判別される。ステップ100においてPn >Pmin IIであると判別された時にはステップ101に進む。一方、ステップ100においてPn ≦Pmin IIであると判別された時にはステップ102に進んで前回のルーチンにおける燃圧Pn-1 が第二の最小値Pmin IIより大きいか、即ちPn-1 >Pmin IIであるか否かが判別される。ステップ102においてPn-1 >Pmin IIであると判別された時には燃圧Pが今回のルーチンにおいて初めて第二の最小値Pmin IIより小さくなったと判断し、ステップ103に進んで予め定められた時間だけ待機する制御を行った後にステップ103aに進んで再び今回のルーチンにおける燃圧Pn が第二の最小値Pmin II以下であるか否か、即ちPn ≦Pmin IIであるか否かが判別される。ステップ103aにおいてPn ≦Pmin IIであると判別された時にはステップ104に進んで上流側遮断弁34および下流側遮断弁35が開弁せしめられる。次いでステップ105に進んで上流側遮断弁34が開弁または閉弁せしめられた回数を示す第一のカウンタCIと、下流側遮断弁35が開弁または閉弁せしめられた回数を示す第二のカウンタCIIとがカウントアップされる。これらカウンタCI,CIIは後述する気体燃料供給装置の異常を検出するのに用いられる。一方、ステップ103aにおいてPn >Pmin IIであると判別された時には一時的な圧力低下であったと判断し、処理を終了する。尚、ステップ102においてPn-1 ≦Pmin IIであると判別された時には上流側遮断弁34および下流側遮断弁35は既に開弁せしめられていると判断し、処理を終了する。
【0025】
ステップ101では今回のルーチンにおける燃圧Pn が第一の最小値Pmin Iより大きいか否か、即ちPn >Pmin Iであるか否かが判別される。ステップ102においてPn >Pmin Iであると判別された時にはステップ110に進む。一方、ステップ102においてPn ≦Pmin Iであると判別された時にはステップ106に進んで前回のルーチンにおける燃圧Pn-1 が第一の最小値Pmin Iより大きいか、即ちPn-1 >Pmin Iであるか否かが判別される。ステップ106においてPn-1 >Pmin Iであると判別された時には燃圧Pが今回のルーチンにおいて初めて第一の最小値Pmin Iより小さくなったと判断し、ステップ107に進んで予め定められた時間だけ待機する制御を行った後にステップ107aに進んで再び今回のルーチンにおける燃圧Pn が第一の最小値Pmin I以下であるか否か、即ちPn ≦Pmin Iであるか否かが判別される。ステップ107aにおいてPn ≦Pmin Iであると判別された時にはステップ108に進んで上流側遮断弁34が開弁せしめられる。次いでステップ109に進んで第一のカウンタCIがカウントアップされる。一方、ステップ107aにおいてPn >Pmin Iであると判別された時には一時的な圧力低下であったと判断し、処理を終了する。尚、ステップ106においてPn-1 ≦Pmin IIであると判別された時には上流側遮断弁34は既に開弁せしめられていると判断し、処理を終了する。
【0026】
ステップ110では今回のルーチンにおける燃圧Pn が第二の最大値Pmax IIより小さいか否か、即ちPn <Pmax IIであるか否かが判別される。ステップ110においてPn <Pmax IIであると判別された時にはステップ111に進む。一方、ステップ110においてPn ≧Pmax IIであると判別された時にはステップ112に進んで前回のルーチンにおける燃圧Pn-1 が第二の最大値Pmax IIより小さいか、即ちPn-1 <Pmax IIであるか否かが判別される。ステップ112においてPn-1 <Pmax IIであると判別された時には燃圧Pが今回のルーチンにおいて初めて第二の最大値Pmax IIより大きくなったと判断し、ステップ113に進んで予め定められた時間だけ待機する制御を行った後にステップ113aに進んで再び今回のルーチンにおける燃圧Pn が第二の最大値Pmax II以上であるか否か、即ちPn ≧Pmax IIであるか否かが判別される。ステップ113aにおいてPn ≧Pmax IIであると判別された時にはステップ114に進んで上流側遮断弁34および下流側遮断弁35が閉弁せしめられる。次いでステップ115に進んで第一のカウンタCIと第二のカウンタCIIとがカウントアップされる。一方、ステップ113aにおいてPn ≧Pmax IIであると判別された時には一時的な圧力上昇であったと判断し、処理を終了する。尚、ステップ112においてPn-1 ≧Pmax IIであると判別された時には上流側遮断弁34および下流側遮断弁35は既に閉弁せしめられていると判断し、処理を終了する。
【0027】
ステップ111では今回のルーチンにおける燃圧Pn が第一の最大値Pmax Iより小さいか否か、即ちPn <Pmax Iであるか否かが判別される。ステップ111においてPn <Pmax Iであると判別された時には処理を終了する。一方、ステップ111においてPn ≧Pmax Iであると判別された時にはステップ116に進んで前回のルーチンにおける燃圧Pn-1 が第一の最大値Pmax Iより小さいか、即ちPn-1 <Pmax Iであるか否かが判別される。ステップ116においてPn-1 <Pmax Iであると判別された時には燃圧Pが今回のルーチンにおいて初めて第一の最大値Pmax Iより大きくなったと判断し、ステップ117に進んで予め定められた時間だけ待機する制御を行った後にステップ117aに進んで再び今回のルーチンにおける燃圧Pn が第一の最大値Pmax I以上であるか否か、即ちPn ≧Pmax Iであるか否かが判別される。ステップ117aにおいてPn ≧Pmax Iであると判別された時にはステップ118に進んで上流側遮断弁34が閉弁せしめられる。次いでステップ119に進んで第一のカウンタCIがカウントアップされる。一方、ステップ117aにおいてPn ≧Pmax Iであると判別された時には一時的な圧力上昇であったと判断し、処理を終了する。尚、ステップ116においてPn-1 ≧Pmax Iであると判別された時には上流側遮断弁34は既に閉弁せしめられていると判断し、処理を終了する。
【0028】
次に第一実施例の待機制御を説明する。図3および図4のフローチャートに示すように第一実施例では上流側遮断弁34または下流側遮断弁35が実際に開弁または閉弁せしめられる前に次の理由により待機制御が行われる。即ち本実施例では気体の燃料を利用するのでこの気体燃料の圧力は例えばノイズやチャタリング等の外部的要因の影響を受けやすい。このため燃圧は一時的に上昇したり低下したりし易い。そこで本実施例では燃圧が上流側遮断弁34または下流側遮断弁35を開弁または閉弁すべき圧力となった時でも或る時間だけ待ってから再びこれら遮断弁34または35を開弁または閉弁すべきか否かを判断するようにしている。これによればこれら遮断弁34または35を不要に開弁または閉弁することが防止されるので燃圧が不要に変動することが防止され、またこれら遮断弁34または35の寿命を延ばすことができる。
【0029】
次に図5のフローチャートを参照して上記待機制御を説明する。尚、この制御は図3および図4のステップ103,107,113,117に適用される。図5を参照すると初めにステップ200において待機時間を示すタイマtがカウントアップされる。次いでステップ201においてタイマtが予め定められた値tPを越えたか否か、即ちt>tPであるか否かが判別される。ステップ201においてt>tPであると判別された時にはステップ202に進んでタイマtがクリアされ、処理が終了する。一方、ステップ201においてt≦tPであると判別された時にはステップ200に戻り、タイマtがカウントアップされる。この処理はステップ201においてt>tPであると判別されるまで繰り返される。
【0030】
次に本実施例の最小値設定制御を説明する。本実施例では上流側遮断弁34および下流側遮断弁35を開弁すべき第一の最小値Pmin Iおよび第二の最小値Pmin IIを内燃機関の運転状態に応じて変動する。即ち本実施例では以下の理由により吸気圧PMが低いほど、且つ機関回転数NEが小さいほど第一の最小値Pmin Iおよび第二の最小値Pmin IIが小さくなるように変更する。即ち吸気圧PMが低い時、そして機関回転数NEが小さい時とは気体燃料供給弁30から噴射すべき気体燃料の量が少ない時である。また第一の最小値Pmin Iおよび第二の最小値Pmin IIを小さくするということはいったん閉弁せしめられた上流側遮断弁34および下流側遮断弁35が開弁せしめられる機会が減少することを意味する。そしてこれら遮断弁34および35が開弁せしめられないということはこれら遮断弁34および35下流へ新たな気体燃料が供給されないことを意味する。しかしながら上述したように第一の最小値Pmin Iおよび第二の最小値Pmin IIが小さくされるのは噴射すべき気体燃料量が少ない時なので燃圧が相当に低くなるまで新たな気体燃料が供給されなくても内燃機関の運転には影響はない。そして遮断弁34および35の開弁または閉弁動作の回数が少なくなるので不要な燃圧の変動の防止および遮断弁の寿命の長期化という観点から好ましい。さらに吸気圧PMが低く、機関回転数NEが小さい時、特にアイドリング運転時では燃圧はノイズやチャタリング等の外的な影響を受けて変動しやすい。従って上記最小値設定制御は燃圧がこのような外的な影響を受けて変動しやすいことに起因する不要な遮断弁の開弁または閉弁を防止するという観点から好ましい。尚、吸気圧PMの代わりに吸気量を用いてもよい。
【0031】
次に図6のフローチャートを参照して上記最小値設定制御を説明する。図6を参照すると初めにステップ300において吸気圧PMに基づいて第一の補正係数K1が算出され、機関回転数NEに基づいて第二の補正係数K2が算出される。これら第一の補正係数K1と第二の補正係数K2とは図7に示したように夫々吸気圧PM、機関回転数NEの関数としてマップの形で予めROM52に記憶されている。次にステップ301においてこれら第一の補正係数K1と第二の補正係数K2とに基づいてPmin Iが算出され、次いでステップ302において第一の補正係数K1と第二の補正係数K2とに基づいてPmin IIが算出される。
【0032】
次に本実施例の気体燃料供給装置の異常検出制御を説明する。本実施例では遮断弁34,35の開弁回数と閉弁回数とに基づいて気体燃料供給装置の異常を検出する。即ち単位時間当たりの遮断弁34,35の開弁回数と閉弁回数との総和が予め定められた値より多い時に気体燃料供給装置が異常であると判定する。即ち単位時間当りの遮断弁34,35の開弁回数と閉弁回数との総和が比較的多いということは単位時間当りに燃圧が第一の最大値Pmax Iまたは第二の最大値Pmax IIを越えて大きくなった回数が多いことを意味する。このことはとりもなおさず気体燃料供給装置、特に圧力レギュレータの調圧機能が正常に働いていないことを意味する。従って上述のように遮断弁34,35の開弁回数と閉弁回数との総和が予め定められた値より多い時に気体燃料供給装置が異常であると判定することができる。
【0033】
尚、遮断弁の開弁回数と閉弁回数との総和の代わりに燃圧の変動幅を用いて当該変動幅が予め定められた値より大きくなったときに異常であると判定したり、単位時間当りに燃圧が予め定められた値を越えて変動した回数を用いて当該回数が予め定められた回数より多くなった時に異常であると判定したりしてもよい。次に図8のフローチャートを参照して上記気体燃料供給装置の異常検出を説明する。図8を参照すると初めにステップ400において上流側遮断弁34が開弁および閉弁せしめられた回数を示す第一のカウンタCIを下流側遮断弁35が開弁および閉弁せしめられた回数を示す第二のカウンタCIIとの総和が予め定められた値CPより大きいか否か、即ちCI+CII>CPであるか否かが判別される。ステップ400においてCI+CII>CPであると判別された時にはステップ401に進んで警報装置を作動して気体燃料供給装置の異常を知らせる。一方、ステップ400においてCI+CII≦CPであると判別された時には処理を終了する。尚、第一のカウンタCIと第二のカウンタCIIとは図3および図4に示したルーチンにおいてカウントアップされるカウンタである。
【0034】
尚、減速運転時に燃料の供給を一時的に停止するタイプの内燃機関においては上流側遮断弁または下流側遮断弁が閉弁せしめられているときには燃料の供給を一時的に停止すべきときであっても上流側遮断弁および下流側遮断弁が開弁するまで燃料の供給を続ける。
次に第一実施例よりも簡便な例としての第二実施例を図9を参照して説明する。即ち第一実施例では開弁または閉弁すべき最大値または最小値は上流側遮断弁34および下流側遮断弁35の夫々に対して与えられる。しかしながら第二実施例では開弁または閉弁すべき最大値または最小値は上流側遮断弁34と下流側遮断弁35とで共通とする。こうすることにより例えば図9に示したように時刻t13において燃圧Pが上昇し、時刻t14において共通の最大値Pmax を越えると、予め定められた時間だけ待機した後に上流側遮断弁34と下流側遮断弁35とが同時に閉弁せしめられる。ところが実際には図9に示したように上流側遮断弁34は高圧環境下で閉弁せしめられるため下流側遮断弁35よりも閉弁が遅くなる。このため時刻t15において初めに下流側遮断弁35が閉弁し、この時から燃圧Pが低下し始め、次いで時刻t16において上流側遮断弁34が閉弁する。その後、燃圧Pが低下し続け、共通の最小値Pmin より低くなると、予め定められた時間だけ待機した後に上流側遮断弁34と下流側遮断弁35とが開弁せしめられる。このとき上述したのと同様の理由により、初めに時刻t18において下流側遮断弁35が開弁し、この時に一時的ではあるが燃圧の低下が止まり、次いで時刻t19において上流側遮断弁34が開弁する。
【0035】
次に図10のフローチャートを参照して上記第二実施例における遮断弁の開閉弁の制御を説明する。図10を参照すると初めにステップ500において今回のルーチンにおける燃圧Pn が最小値Pmin より大きいか否か、即ちPn >Pmin であるか否かが判別される。ステップ500においてPn >Pmin であると判別された時にはステップ501に進む。一方、ステップ500においてPn ≦Pmin であると判別された時にはステップ502に進んで前回のルーチンにおける燃圧Pn-1 が最小値Pmin より大きいか、即ちPn-1 >Pmin であるか否かが判別される。ステップ502においてPn-1 >Pmin であると判別された時には燃圧Pが今回のルーチンにおいて初めて最小値Pmin より小さくなったと判断し、ステップ503に進んで予め定められた時間だけ待機する制御を行った後にステップ503aに進んで再び今回のルーチンにおける燃圧Pn が最小値Pmin 以下であるか否か、即ちPn ≦Pmin であるか否かが判別される。ステップ503aにおいてPn ≦Pmin であると判別された時にはステップ504に進んで上流側遮断弁34および下流側遮断弁35が開弁せしめられる。次いでステップ505に進んで上流側遮断弁34が開弁または閉弁せしめられた回数を示す第一のカウンタCIと、下流側遮断弁35が開弁または閉弁せしめられた回数を示す第二のカウンタCIIとがカウントアップされる。一方、ステップ503aにおいてPn >Pmin であると判別された時には一時的な圧力低下であったと判断し、処理を終了する。尚、ステップ502においてPn-1 ≦Pmin であると判別された時には上流側遮断弁34および下流側遮断弁35は既に開弁せしめられていると判断し、処理を終了する。
【0036】
ステップ501では今回のルーチンにおける燃圧Pn が最大値Pmax より小さいか否か、即ちPn <Pmax であるか否かが判別される。ステップ501においてPn <Pmax であると判別された時には処理を終了する。一方、ステップ501においてPn ≧Pmax であると判別された時にはステップ506に進んで前回のルーチンにおける燃圧Pn-1 が最大値Pmax より小さいか、即ちPn-1 <Pmax であるか否かが判別される。ステップ506においてPn-1 <Pmax であると判別された時には燃圧Pが今回のルーチンにおいて初めて最大値Pmax より大きくなったと判断し、ステップ507に進んで予め定められた時間だけ待機する制御を行った後にステップ507aに進んで再び今回のルーチンにおける燃圧Pn が最大値Pmax 以上であるか否か、即ちPn ≧Pmax であるか否かが判別される。ステップ507aにおいてPn ≧Pmax であると判別された時にはステップ508に進んで上流側遮断弁34および下流側遮断弁35が閉弁せしめられる。次いでステップ509に進んで第一のカウンタCIと第二のカウンタCIIとがカウントアップされる。一方、ステップ507aにおいてPn ≧Pmax であると判別された時には一時的な圧力上昇であったと判断し、処理を終了する。尚、ステップ506においてPn-1 ≧Pmax であると判別された時には上流側遮断弁34および下流側遮断弁35は既に閉弁せしめられていると判断し、処理を終了する。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、気体燃料供給手段の損傷が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施例の気体燃料供給装置を備えた内燃機関を示す図である。
【図2】第一実施例の遮断弁の開弁および閉弁制御を説明するためのタイムチャートである。
【図3】第一実施例の遮断弁制御のフローチャートの一部である。
【図4】第一実施例の遮断弁制御を示すフローチャートである。
【図5】第一実施例の待機制御を示すフローチャートである。
【図6】第一実施例の最小値設定制御を示すフローチャートである。
【図7】第一および第二の補正係数を算出するためのマップである。
【図8】第一実施例の異常検出を示すフローチャートである。
【図9】第二実施例の遮断弁の開弁および閉弁制御を説明するためのタイムチャートである。
【図10】第二実施例の遮断弁制御のフローチャートである。
【符号の説明】
1…機関本体
30…気体燃料供給弁
31…燃料通路
32…気体燃料タンク
33…圧力レギュレータ
34…上流側遮断弁
35…下流側遮断弁
38…下流側圧力センサ
Claims (7)
- 気体燃料を圧縮した状態で貯蔵するための気体燃料タンクと、該気体燃料タンク内の気体燃料の圧力を下げるための減圧手段と、該減圧された気体燃料を内燃機関に供給するための気体燃料供給手段と、該気体燃料供給手段に気体燃料を供給するための燃料通路と、前記減圧手段よりも下流の前記燃料通路に配置された第一の遮断弁と、該第一の遮断弁よりも下流の前記燃料通路内の気体燃料の圧力を検出する圧力検出手段と、前記減圧手段よりも上流の前記燃料通路に配置された第二の遮断弁とを具備し、前記第一の遮断弁の開閉と前記第二の遮断弁の開閉とが前記圧力検出手段によって検出される圧力に基づいて制御される気体燃料供給装置において、前記圧力検出手段によって検出される圧力が第一の値よりも低くなると前記第一の遮断弁が開弁せしめられ、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第一の値よりも低い第二の値よりも低くなると前記第二の遮断弁が開弁せしめられる気体燃料供給装置。
- 前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第二の値よりも高い第三の値よりも高くなると前記第二の遮断弁が閉弁せしめられる請求項1に記載の気体燃料供給装置。
- 前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第一の値よりも高い第四の値よりも高くなると前記第一の遮断弁が閉弁せしめられる請求項1に記載の気体燃料供給装置。
- 前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第二の値よりも高い第三の値よりも高くなると前記第二の遮断弁が閉弁せしめられ、前記圧力検出手段によって検出される圧力が前記第一の値よりも高く且つ前記第三の値よりも高い第四の値よりも高くなると前記第一の遮断弁が閉弁せしめられる請求項1に記載の気体燃料供給装置。
- 前記第一の値および前記第二の値の少なくとも一方を内燃機関の運転状態に基づいて変更するようにした請求項1に記載の気体燃料供給装置。
- 前記第一の遮断弁の開弁回数および閉弁回数の少なくとも一方、或いは、前記第二の遮断弁の開弁回数および閉弁回数の少なくとも一方に基づいて気体燃料供給装置の異常を検出する請求項1に記載の気体燃料供給装置。
- 前記減圧手段によって減圧された気体燃料の圧力の変動に基づいて気体燃料供給装置の異常を検出する請求項1に記載の気体燃料供給装置。
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