JP3877468B2 - 圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする圧縮天然ガス車における、燃料噴射制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮天然ガス車は、ガソリンの代わりに圧縮天然ガスを燃料とし、燃料噴射装置により圧縮天然ガスを空気に混合してエンジンに供給する。圧縮天然ガス車は、高圧の天然ガスをタンクに貯蔵する。このため、ガス圧力を検出するセンサを設けて、ガス漏れなどが発生したときは、ガス遮断弁を閉じるなどのフェイルセーフ制御を行う。一方、ガスの消費が進んでガス残量が極めて少ない状態まで低下し、これによりガス圧力が低下した時については、フェイルセーフ制御は行っていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス残量が極めて少ない状態となった場合、エンジン内で燃料不足により失火が発生する。この状態で車両の高負荷運転（例、高速走行）を継続すると、未燃焼ガスがエンジンから触媒装置内に排出されたときに、非常に高温となっている触媒により未燃焼ガスが燃焼を始め、触媒を異常加熱することとなる。これにより、触媒装置が破壊を起こすなどの危険が発生する。
【０００４】
本発明は、圧縮天然ガス車において、ガス圧力低下時におけるフェイルセーフ制御を行い、圧縮天然ガス車の安全を確保することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。
本発明は、圧縮天然ガスを燃料とする圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、燃料供給経路のガス圧力を検出するガス圧力センサと、車両の走行を検出する走行センサを設ける。そして、燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御ユニットがガス圧力センサがガス圧力低下を検出し、かつ、走行センサが車両走行を検出したときに、燃料の供給を停止する。
【０００６】
圧縮天然ガス車においては、ガスの消費が進んで、タンク内のガス残量が極めて少ない状態にまで低下すると、燃料供給経路のガス圧力が低下し、エンジンで失火が発生する。また、車両が走行をしているときは、触媒の温度が高くなるので、未燃焼のままのガスが触媒装置内で高温の触媒に触れて燃焼を始める。これに対し、車両走行とガス圧力低下を検出したときに燃料供給を停止すると、触媒装置内に未燃焼ガスが排出されることがなくなる。これにより、触媒の異常加熱による触媒装置の破壊を防止することができる。
【０００７】
一般に、圧縮天然ガス車においては、ガス圧力の低下から失火の発生までには、若干の時間がかかる。したがって、車両走行とガス圧力低下を検出したときに、直ちに燃料の供給を停止する代わりに、失火するまでは燃料の供給を継続して車両走行を継続し、失火が実際に発生してから燃料の供給を停止することもできる。失火を検出する手段としては、燃料噴射制御ユニットによりガス圧力低下等から失火までの時間を算出し、その時間経過後に燃料供給を停止する手段がある。なお、失火までの時間は、ガス圧力、エンジン回転数、燃料噴射量などの要素を用いて計算することができる。また、他の手段として、失火を検出するセンサにより実際に失火を検出したときに、燃料供給を停止する手段もある。
【０００８】
また、車両走行とガス圧力低下が検出された場合であっても、車両の速度が低速であるときは、触媒は危険な温度までは上昇をしないので、未燃焼ガスが触媒装置内で燃焼をすることがない。したがって、車両走行とガス圧力低下が検出されたときに、車両の速度が所定値以上のときのみ、燃料供給を停止することもできる。同様に、空燃比が高いときも、触媒装置内で未燃焼ガスが燃焼をすることがない。したがって、車両走行とガス圧力低下が検出されたときに、空燃比が低いときのみ、燃料供給を停止することもできる。
【０００９】
以上説明した本発明の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置では、ガス圧力低下と車両走行が検出されると燃料供給を停止するので、車両が走行を停止する。混雑した道路などにおいて急に車両が停止することは、危険な状況を招くことがある。したがって、ガス圧力低下と車両走行が検出されても、直ちに燃料の供給を停止することなく、ドライバーが安全な場所まで待避走行できるようにすることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、ガス圧力低下と車両走行が検出されて燃料供給を停止するとき、燃料供給停止と燃料供給を繰り返すことにより、触媒装置内で未燃焼ガスの燃焼を防止し、かつ、待避走行を可能にする。供給停止と供給を繰り返す周期としては、一定の時間間隔とすることもできるし、また、車両の速度など、触媒温度を決定する要素に応じた時間間隔とすることもできる。
【００１１】
圧縮天然ガス車の燃料噴射装置においては、空燃比センサ（又は酸素濃度センサ）を設けて空燃比を検出して空燃比フィードバック制御を行うことがある。この場合には、ガス圧力低下と車両走行が検出されて燃料供給を停止すると、上記各センサの素子温度が低下して、出力電圧が異常値を示し、正常な空燃比フィードバック制御が行えなくなることがある。したがって、本発明においは、ガス圧力の低下等が検出されて燃料供給を停止するときは、空燃比フィードバック制御も停止する。
【００１２】
また、空燃比フィードバック制御において、学習制御をしていた場合には、上記各センサの出力電圧が異常となることにより誤学習をすることとなる。したがって、本発明においては、ガス圧力の低下等が検出されて燃料供給を停止するときは、学習制御を停止するか、又は、空燃比学習値を初期化する。
本発明においては、ガス圧力の低下を検出したとき、又は、その検出により燃料供給停止をしたときに、警告灯の点灯又は点滅によりドライバーに警告を発することができる。警告を受けたドライバーは、待避走行などの必要な措置をとることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明を適用した圧縮天然ガス車の燃料噴射制御システムの構成を示す図である。
ガスタンク１１に貯蔵された圧縮天然ガスは、デリバリパイプ１２を経由して、ガスインジェクタ１３によりエンジン１４の吸気側に噴射される。デリバリパイプ１２の途中にプレッシャーレギュレータ１５が設けられる。電磁遮断弁１６が、ガスタンク１１の出口と、プレッシャーレギュレータ１５の出口と、プレッシャーレギュレータ１５とガスインジェクタ５の間のデリバリパイプ１２に設けられる。
【００１４】
エンジン１４の吸気側においては、エアクリーナ１７、スロットル１８、ＩＳＣバルブ１９、サージタンク２０を通して空気が取り込まれる。圧縮天然ガスがガスインジェクタ１３により取り込まれた空気内に噴射されて、燃料と空気が混合され、エンジン１４に供給される。エンジン１４は、バルブ２１、点火プラグ２２、ピストン２３、クランクケース２４を具備し、排気側に触媒装置２５が配置される。
【００１５】
燃料噴射制御に使用する各種センサが以下に説明するように配置される。各センサの検出信号は、後述のＥＣＵ（電子制御ユニット）に出力される。ガスタンク１１の出口側に、タンクガス圧力センサ２６とタンクガス温度センサ２７が設けられる。ガスインジェクタ１３の入口側にデリバリガス圧力センサ２８とデリバリガス温度センサ２９が設けられる。
【００１６】
スロットル１８に連動するスロットルセンサ３１が配置される。サージタンク２０に吸気圧センサ３３が、エアクリーナ１７に吸気温センサ３２が配置される。なお、吸気圧センサ３３の代わりにエアフロメータをエアクリーナ１７の出口側に設けるようにしても良い。
エンジン１４の燃焼室内に燃焼圧センサ３４が設けられ、水温センサ３５、エンジン回転数センサ３６、車速センサ３７が設けられる。エンジン１４の出口側にＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）３８が設けられる。
【００１７】
図２は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）４１の構成を示す。ＥＣＵ４１は、燃料噴射制御ユニット（ＥＦＩ）を含む。
ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ４２、入力インターフェース４３、Ａ／Ｄ変換器４４、出力インターフェース４５から構成される。図１に示した各種センサの検出信号が入力インターフェース４３に入力される。
【００１８】
エンジン回転数センサ３６と車速センサ３７の検出信号は、ディジタル信号であるので、入力インターフェース４３から直接ＣＰＵ４２に入力される。
タンクガス圧力センサ２６、タンクガス温度センサ２７、デリバリガス圧力センサ２８、デリバリガス温度センサ２９、吸気圧センサ３３、スロットルセンサ３１、吸気温センサ３２、燃焼圧センサ３４、水温センサ３５、Ａ／Ｆセンサ３８の検出信号は、アナログ信号であるので、Ａ／Ｄ変換器４４によりディジタル信号に変換されてＣＰＵ４２に入力される。
【００１９】
ＣＰＵ４２は、各種センサの検出信号に基づいて、ガスインジェクタ１３の噴射制御、点火プラグ２２の点火タイミング制御、バルブ２１の開閉タイミング制御を行う。また、ガス圧力の低下又は燃料供給の停止をしたときに、警告灯４６を点灯又は点滅させる。警告灯４６は、ダッシュボードに配置される。
図３は、燃料噴射制御ユニットによるフェイルセーフ処理を示すフローチャートである。燃料噴射制御ユニットは、ＣＰＵ４２により実現される。
【００２０】
燃料噴射制御ユニットは、所定時間間隔でフェイルセーフ処理を開始する。
ステップＳ１で、ガス圧力低下と車両走行が検出されたか否かを判定する。ガス圧力低下と車両走行が検出されると、触媒装置２５が破壊する可能性が生じるので、ステップＳ２以降の燃料供給停止及び関連の処理へ進む。ガス圧力低下と車両走行のいずれかがなければ、触媒装置２５の破壊は発生しないので、処理を終了する。
【００２１】
ガス圧力の検出には、デリバリガス圧力センサ２８又はタンクガス圧力センサ２６が使用される。また、ガス圧力とガス密度の関係は温度により変化するので、タンクガス温度センサ２７又はデリバリガス温度センサ２９で検出したガス温度で、ガス圧力を補正しても良い。
車両走行の検出には、車速センサ３７が使用されるが、エンジン回転数センサ３６と吸気圧センサ３３を使用し、検出信号から車両走行の有無を判定することもできる。また、その他、エアフロメータで検出された吸入空気量に基いて車両走行を検出するようにしても良い。
【００２２】
ステップＳ２以降で燃料供給停止と関連の処理を行う。最初に、ステップＳ２以降の概略を説明すると、ステップＳ２では、燃料供給の停止処理を行う。ステップＳ３では、燃料供給停止後の待避走行のための処理を行う。ステップＳ４では、空燃比フィードバック制御の誤制御を防止する処理を行う。ステップＳ５では、ドライバーへの警告処理を行う。
【００２３】
ステップＳ２〜５の詳細を説明する。
ステップＳ２の燃料供給停止処理では、次の処理１〜５の処理のいずれかを実行する。ただし、処理内容によっては、複数の処理を組み合わせて実行することもできる。
（処理１）ガスインジェクタ１３を制御して、ガスの噴射を停止して燃料供給を停止する。つまり、ガス圧力低下と車両走行の両方が検出されると、図４に示されるようにステップＳ１１において直ちに燃料供給を停止する。燃料供給を停止することにより、触媒装置２５に未燃焼ガスが排出されることがなくなるので、触媒装置内で未燃焼ガスが燃焼を始めることがなく、触媒装置が破壊される事態は生じない。なお、燃料供給の停止は、デリバリパス１２に設けられた電磁遮断弁１６を閉じることにより停止させることもできる。
【００２４】
（処理２）図５に示されるように、ステップＳ２１で失火が発生するまでの時間を算出し、ステップＳ２２においてその時間が経過した後に、ステップＳ２３で燃料供給を停止する。圧縮天然ガス車では、ガス圧力が低下してから失火が発生するまでに時間がかかる。したがって、ガス圧力低下と車両走行が検出されても直ちには燃料供給を停止せずに、失火が発生するまで、車両の待避走行などを可能とすることができる。
【００２５】
失火が発生するまでの時間は、ガス圧力、エンジン回転数、燃料噴射量などから算出することができる。ガス圧力が高い場合は時間が長くなり、エンジン回転数と燃料噴射量が大きい場合は時間が短くなる。ガス圧力はステップＳ１で説明したセンサで検出でき、エンジン回転数はエンジン回転数センサ３６により検出できる。燃料噴射量は、ＥＦＩが燃料噴射制御を行う際に算出した値から得ることができる。
【００２６】
（処理３）図６に示されるように、ステップＳ３１で失火が検出されたとき、つまり、ガス圧力低下と車両走行が検出された後に、実際に失火が発生したときにステップＳ３２で燃料供給を停止する。失火は、燃焼室内に取り付けた燃焼圧センサ３４により検出することができる。これにより、上記の処理２と同様の効果が得られる。
【００２７】
（処理４）図７に示されるように、ステップＳ４１において車両の速度が所定速度以上のときに、ステップＳ４２で燃料供給を停止する。車速が低い場合は、触媒の温度がそれほど高くはならないので、未燃焼ガスが触媒装置２５に排出されても、触媒装置２５内で燃焼を始めることがなくなる。したがって、ガス圧力低下と処理走行が検出されて車速が所定値以上のときのみ、燃料供給を停止する。車速は、車速センサ３７で検出できるが、吸気圧センサ３３及びエンジン回転数センサ３６の検出信号値を換算して得ることもできる。またその他エアフロメータで検出された吸入空気量に基いて車両の速度を検出するようにしても良い。
【００２８】
（処理５）図８に示されるようにステップＳ５１において空燃比が希薄なときに、ステップＳ５２で燃料供給を停止する。空燃比が高い場合は、上記の処理４の場合と同様に、触媒装置２５が破壊することがない。したがって、ガス圧力低下と処理走行が検出されて空燃比が所定値以下のときのみ、燃料供給を停止する。空燃比は、Ａ／Ｆセンサ３８により検出できる。また、Ａ／Ｆセンサ３８の代わりに酸素濃度センサを設け、酸素濃度から空燃比を算出することもできる。
【００２９】
ステップＳ３の、燃料供給停止後の待避走行のための処理では、次の処理６〜７の処理のいずれかを実行する。
（処理６）図９に示されるように、ステップＳ６１〜Ｓ６３において所定の時間間隔で燃料供給停止と燃料供給を繰り返す。これにより、車速は低下するが、断続的に燃料供給が行われるので、ドライバーは車両の走行を継続でき、安全な場所まで待避することができる。また、触媒装置２５内で未燃焼ガスの燃焼により触媒が異常に加熱されることも防止できる。
【００３０】
（処理７）車速などに応じた時間で、燃料供給と燃料供給停止を繰り返す。既述のように、車速が低い場合は触媒の温度が高くならず、車速が高い場合は触媒の温度が高くなる。したがって、図１０に示されるように、ステップＳ７１において車速が高い場合は、ステップＳ７２で低い場合に比べて燃料供給停止期間を長くして、未燃焼ガスが触媒に触れても燃焼しないようにする。また、ステップＳ７１において車速が低い場合は、ステップＳ７３で燃料供給停止期間を短くして、車両の走行を容易にする。触媒の温度は、車速だけでなく空燃比などによっても変わる。したがって、上記の処理４の車速センサ３７、吸気圧センサ３３、処理５のＡ／Ｆセンサ３８、酸素濃度センサなどの検出値に応じて燃料供給停止と燃料供給を繰り返す期間を決定することができる。
【００３１】
ステップＳ４の、空燃比フィードバック制御の誤制御を防止する処理は、次の処理８〜１０の処理のいずれかを実行する。
空燃比フィードバック制御は、Ａ／Ｆセンサ３８（又は酸素濃度センサ）により空燃比（又は酸素濃度）を検出し、これにより燃料噴射量をフィードバック制御する。また、この制御は、学習制御を採用して行うことが多い。これらの制御中に、燃料供給を停止すると、Ａ／Ｆセンサ３８（又は酸素濃度センサ）の素子温度が低下し、出力電圧が異常値を示し、正常な空燃比フィードバック制御を継続することができなくなる。そこで、以下の処理８〜１０のいずれか１つの処理を実行する。
【００３２】
（処理８）図１１に示されるように、ステップＳ８１の燃料供給停止後に、ステップＳ８２において空燃比フィードバック制御が実行中である場合は、ステップＳ８３で空燃比フィードバック制御を停止する。
（処理９）図１２に示されるように、ステップＳ９１の燃料供給停止後に、ステップＳ９２において空燃比フィードバック制御が実行中である場合は、ステップＳ９３で空燃比学習制御を停止する。
【００３３】
（処理１０）図１３に示されるように、ステップＳ１０１の燃料供給停止後に、ステップＳ１０２において空燃比フィードバック制御が実行中である場合は、ステップＳ１０３で空燃比学習値を初期化する。
ステップＳ５の、ドライバーへの警告処理では、次の処理１１、１２の処理を単独で又は組み合わせて実行する。
【００３４】
（処理１１）図１４に示すようにステップＳ１１１でガス圧力の低下を検出したときに、ステップＳ１１２で警告灯４６を点灯又は点滅して、ドライバーにガス残量が少なくなったことを警告する。ドライバーは、この警告を受けると、待避走行などの必要な措置をとる。従来のガス残量の低下の警告は、燃料レベルの低下を機械的に検出して行っていたが、本例では、電子的にガス残量の低下を検出できるので、信頼性を向上することができる。
【００３５】
（処理１２）図１５に示すようにステップＳ１２１で燃料供給停止時に、ステップＳ１２２で警告灯４６を点灯又は点滅して、ドライバーに燃料供給を停止したことを警告する。なお、処理１１と処理１２を組み合わせる場合は、ガス圧力の低下時に警告灯４６を点灯し、燃料供給停止時に警告灯４６を点滅することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、圧縮天然ガス車において、ガス圧力低下時におけるフェイルセーフ制御を行い、圧縮天然ガス車の安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した圧縮天然ガス車の燃料噴射制御システムの構成を示す図。
【図２】図１のシステムに使用するＥＣＵの構成を示す図。
【図３】図２のＥＣＵにおけるフェイルセーフ処理の内容を示すフローチャート。
【図４】図３のステップＳ２の１例である処理１を示すフローチャート。
【図５】図３のステップＳ２の１例である処理２を示すフローチャート。
【図６】図３のステップＳ２の１例である処理３を示すフローチャート。
【図７】図３のステップＳ２の１例である処理４を示すフローチャート。
【図８】図３のステップＳ２の１例である処理５を示すフローチャート。
【図９】図３のステップＳ３の１例である処理６を示すフローチャート。
【図１０】図３のステップＳ３の１例である処理７を示すフローチャート。
【図１１】図３のステップＳ４の１例である処理８を示すフローチャート。
【図１２】図３のステップＳ４の１例である処理９を示すフローチャート。
【図１３】図３のステップＳ４の１例である処理１０を示すフローチャート。
【図１４】図３のステップＳ５の１例である処理１１を示すフローチャート。
【図１５】図３のステップＳ５の１例である処理１２を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…ガスタンク
１２…デリバリパイプ
１３…ガスインジェクタ
１４…エンジン
１５…プレッシャーレギュレータ
１６…電磁遮断弁
１７…エアクリーナ
１８…スロットル
１９…ＩＳＣバルブ
２０…サージタンク
２１…バルブ
２２…点火プラグ
２３…ピストン
２４…クランクケース
２５…触媒装置
２６…タンクガス圧力センサ
２７…タンクガス温度センサ
２８…デリバリガス圧力センサ
２９…デリバリガス温度センサ
３１…スロットルセンサ
３２…吸気温センサ
３３…吸気圧センサ
３４…燃焼圧センサ
３５…水温センサ
３６…エンジン回転数センサ
３７…車速センサ
３８…Ａ／Ｆセンサ
４１…ＥＣＵ
４２…ＣＰＵ
４３…入力インターフェース
４４…Ａ／Ｄ変換器
４５…出力インターフェース
４６…警告灯
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする圧縮天然ガス車における、燃料噴射制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮天然ガス車は、ガソリンの代わりに圧縮天然ガスを燃料とし、燃料噴射装置により圧縮天然ガスを空気に混合してエンジンに供給する。圧縮天然ガス車は、高圧の天然ガスをタンクに貯蔵する。このため、ガス圧力を検出するセンサを設けて、ガス漏れなどが発生したときは、ガス遮断弁を閉じるなどのフェイルセーフ制御を行う。一方、ガスの消費が進んでガス残量が極めて少ない状態まで低下し、これによりガス圧力が低下した時については、フェイルセーフ制御は行っていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス残量が極めて少ない状態となった場合、エンジン内で燃料不足により失火が発生する。この状態で車両の高負荷運転（例、高速走行）を継続すると、未燃焼ガスがエンジンから触媒装置内に排出されたときに、非常に高温となっている触媒により未燃焼ガスが燃焼を始め、触媒を異常加熱することとなる。これにより、触媒装置が破壊を起こすなどの危険が発生する。
【０００４】
本発明は、圧縮天然ガス車において、ガス圧力低下時におけるフェイルセーフ制御を行い、圧縮天然ガス車の安全を確保することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。
本発明は、圧縮天然ガスを燃料とする圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、燃料供給経路のガス圧力を検出するガス圧力センサと、車両の走行を検出する走行センサを設ける。そして、燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御ユニットがガス圧力センサがガス圧力低下を検出し、かつ、走行センサが車両走行を検出したときに、燃料の供給を停止する。
【０００６】
圧縮天然ガス車においては、ガスの消費が進んで、タンク内のガス残量が極めて少ない状態にまで低下すると、燃料供給経路のガス圧力が低下し、エンジンで失火が発生する。また、車両が走行をしているときは、触媒の温度が高くなるので、未燃焼のままのガスが触媒装置内で高温の触媒に触れて燃焼を始める。これに対し、車両走行とガス圧力低下を検出したときに燃料供給を停止すると、触媒装置内に未燃焼ガスが排出されることがなくなる。これにより、触媒の異常加熱による触媒装置の破壊を防止することができる。
【０００７】
一般に、圧縮天然ガス車においては、ガス圧力の低下から失火の発生までには、若干の時間がかかる。したがって、車両走行とガス圧力低下を検出したときに、直ちに燃料の供給を停止する代わりに、失火するまでは燃料の供給を継続して車両走行を継続し、失火が実際に発生してから燃料の供給を停止することもできる。失火を検出する手段としては、燃料噴射制御ユニットによりガス圧力低下等から失火までの時間を算出し、その時間経過後に燃料供給を停止する手段がある。なお、失火までの時間は、ガス圧力、エンジン回転数、燃料噴射量などの要素を用いて計算することができる。また、他の手段として、失火を検出するセンサにより実際に失火を検出したときに、燃料供給を停止する手段もある。
【０００８】
また、車両走行とガス圧力低下が検出された場合であっても、車両の速度が低速であるときは、触媒は危険な温度までは上昇をしないので、未燃焼ガスが触媒装置内で燃焼をすることがない。したがって、車両走行とガス圧力低下が検出されたときに、車両の速度が所定値以上のときのみ、燃料供給を停止することもできる。同様に、空燃比が高いときも、触媒装置内で未燃焼ガスが燃焼をすることがない。したがって、車両走行とガス圧力低下が検出されたときに、空燃比が低いときのみ、燃料供給を停止することもできる。
【０００９】
以上説明した本発明の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置では、ガス圧力低下と車両走行が検出されると燃料供給を停止するので、車両が走行を停止する。混雑した道路などにおいて急に車両が停止することは、危険な状況を招くことがある。したがって、ガス圧力低下と車両走行が検出されても、直ちに燃料の供給を停止することなく、ドライバーが安全な場所まで待避走行できるようにすることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、ガス圧力低下と車両走行が検出されて燃料供給を停止するとき、燃料供給停止と燃料供給を繰り返すことにより、触媒装置内で未燃焼ガスの燃焼を防止し、かつ、待避走行を可能にする。供給停止と供給を繰り返す周期としては、一定の時間間隔とすることもできるし、また、車両の速度など、触媒温度を決定する要素に応じた時間間隔とすることもできる。
【００１１】
圧縮天然ガス車の燃料噴射装置においては、空燃比センサ（又は酸素濃度センサ）を設けて空燃比を検出して空燃比フィードバック制御を行うことがある。この場合には、ガス圧力低下と車両走行が検出されて燃料供給を停止すると、上記各センサの素子温度が低下して、出力電圧が異常値を示し、正常な空燃比フィードバック制御が行えなくなることがある。したがって、本発明においは、ガス圧力の低下等が検出されて燃料供給を停止するときは、空燃比フィードバック制御も停止する。
【００１２】
また、空燃比フィードバック制御において、学習制御をしていた場合には、上記各センサの出力電圧が異常となることにより誤学習をすることとなる。したがって、本発明においては、ガス圧力の低下等が検出されて燃料供給を停止するときは、学習制御を停止するか、又は、空燃比学習値を初期化する。
本発明においては、ガス圧力の低下を検出したとき、又は、その検出により燃料供給停止をしたときに、警告灯の点灯又は点滅によりドライバーに警告を発することができる。警告を受けたドライバーは、待避走行などの必要な措置をとることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明を適用した圧縮天然ガス車の燃料噴射制御システムの構成を示す図である。
ガスタンク１１に貯蔵された圧縮天然ガスは、デリバリパイプ１２を経由して、ガスインジェクタ１３によりエンジン１４の吸気側に噴射される。デリバリパイプ１２の途中にプレッシャーレギュレータ１５が設けられる。電磁遮断弁１６が、ガスタンク１１の出口と、プレッシャーレギュレータ１５の出口と、プレッシャーレギュレータ１５とガスインジェクタ５の間のデリバリパイプ１２に設けられる。
【００１４】
エンジン１４の吸気側においては、エアクリーナ１７、スロットル１８、ＩＳＣバルブ１９、サージタンク２０を通して空気が取り込まれる。圧縮天然ガスがガスインジェクタ１３により取り込まれた空気内に噴射されて、燃料と空気が混合され、エンジン１４に供給される。エンジン１４は、バルブ２１、点火プラグ２２、ピストン２３、クランクケース２４を具備し、排気側に触媒装置２５が配置される。
【００１５】
燃料噴射制御に使用する各種センサが以下に説明するように配置される。各センサの検出信号は、後述のＥＣＵ（電子制御ユニット）に出力される。ガスタンク１１の出口側に、タンクガス圧力センサ２６とタンクガス温度センサ２７が設けられる。ガスインジェクタ１３の入口側にデリバリガス圧力センサ２８とデリバリガス温度センサ２９が設けられる。
【００１６】
スロットル１８に連動するスロットルセンサ３１が配置される。サージタンク２０に吸気圧センサ３３が、エアクリーナ１７に吸気温センサ３２が配置される。なお、吸気圧センサ３３の代わりにエアフロメータをエアクリーナ１７の出口側に設けるようにしても良い。
エンジン１４の燃焼室内に燃焼圧センサ３４が設けられ、水温センサ３５、エンジン回転数センサ３６、車速センサ３７が設けられる。エンジン１４の出口側にＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）３８が設けられる。
【００１７】
図２は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）４１の構成を示す。ＥＣＵ４１は、燃料噴射制御ユニット（ＥＦＩ）を含む。
ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ４２、入力インターフェース４３、Ａ／Ｄ変換器４４、出力インターフェース４５から構成される。図１に示した各種センサの検出信号が入力インターフェース４３に入力される。
【００１８】
エンジン回転数センサ３６と車速センサ３７の検出信号は、ディジタル信号であるので、入力インターフェース４３から直接ＣＰＵ４２に入力される。
タンクガス圧力センサ２６、タンクガス温度センサ２７、デリバリガス圧力センサ２８、デリバリガス温度センサ２９、吸気圧センサ３３、スロットルセンサ３１、吸気温センサ３２、燃焼圧センサ３４、水温センサ３５、Ａ／Ｆセンサ３８の検出信号は、アナログ信号であるので、Ａ／Ｄ変換器４４によりディジタル信号に変換されてＣＰＵ４２に入力される。
【００１９】
ＣＰＵ４２は、各種センサの検出信号に基づいて、ガスインジェクタ１３の噴射制御、点火プラグ２２の点火タイミング制御、バルブ２１の開閉タイミング制御を行う。また、ガス圧力の低下又は燃料供給の停止をしたときに、警告灯４６を点灯又は点滅させる。警告灯４６は、ダッシュボードに配置される。
図３は、燃料噴射制御ユニットによるフェイルセーフ処理を示すフローチャートである。燃料噴射制御ユニットは、ＣＰＵ４２により実現される。
【００２０】
燃料噴射制御ユニットは、所定時間間隔でフェイルセーフ処理を開始する。
ステップＳ１で、ガス圧力低下と車両走行が検出されたか否かを判定する。ガス圧力低下と車両走行が検出されると、触媒装置２５が破壊する可能性が生じるので、ステップＳ２以降の燃料供給停止及び関連の処理へ進む。ガス圧力低下と車両走行のいずれかがなければ、触媒装置２５の破壊は発生しないので、処理を終了する。
【００２１】
ガス圧力の検出には、デリバリガス圧力センサ２８又はタンクガス圧力センサ２６が使用される。また、ガス圧力とガス密度の関係は温度により変化するので、タンクガス温度センサ２７又はデリバリガス温度センサ２９で検出したガス温度で、ガス圧力を補正しても良い。
車両走行の検出には、車速センサ３７が使用されるが、エンジン回転数センサ３６と吸気圧センサ３３を使用し、検出信号から車両走行の有無を判定することもできる。また、その他、エアフロメータで検出された吸入空気量に基いて車両走行を検出するようにしても良い。
【００２２】
ステップＳ２以降で燃料供給停止と関連の処理を行う。最初に、ステップＳ２以降の概略を説明すると、ステップＳ２では、燃料供給の停止処理を行う。ステップＳ３では、燃料供給停止後の待避走行のための処理を行う。ステップＳ４では、空燃比フィードバック制御の誤制御を防止する処理を行う。ステップＳ５では、ドライバーへの警告処理を行う。
【００２３】
ステップＳ２〜５の詳細を説明する。
ステップＳ２の燃料供給停止処理では、次の処理１〜５の処理のいずれかを実行する。ただし、処理内容によっては、複数の処理を組み合わせて実行することもできる。
（処理１）ガスインジェクタ１３を制御して、ガスの噴射を停止して燃料供給を停止する。つまり、ガス圧力低下と車両走行の両方が検出されると、図４に示されるようにステップＳ１１において直ちに燃料供給を停止する。燃料供給を停止することにより、触媒装置２５に未燃焼ガスが排出されることがなくなるので、触媒装置内で未燃焼ガスが燃焼を始めることがなく、触媒装置が破壊される事態は生じない。なお、燃料供給の停止は、デリバリパス１２に設けられた電磁遮断弁１６を閉じることにより停止させることもできる。
【００２４】
（処理２）図５に示されるように、ステップＳ２１で失火が発生するまでの時間を算出し、ステップＳ２２においてその時間が経過した後に、ステップＳ２３で燃料供給を停止する。圧縮天然ガス車では、ガス圧力が低下してから失火が発生するまでに時間がかかる。したがって、ガス圧力低下と車両走行が検出されても直ちには燃料供給を停止せずに、失火が発生するまで、車両の待避走行などを可能とすることができる。
【００２５】
失火が発生するまでの時間は、ガス圧力、エンジン回転数、燃料噴射量などから算出することができる。ガス圧力が高い場合は時間が長くなり、エンジン回転数と燃料噴射量が大きい場合は時間が短くなる。ガス圧力はステップＳ１で説明したセンサで検出でき、エンジン回転数はエンジン回転数センサ３６により検出できる。燃料噴射量は、ＥＦＩが燃料噴射制御を行う際に算出した値から得ることができる。
【００２６】
（処理３）図６に示されるように、ステップＳ３１で失火が検出されたとき、つまり、ガス圧力低下と車両走行が検出された後に、実際に失火が発生したときにステップＳ３２で燃料供給を停止する。失火は、燃焼室内に取り付けた燃焼圧センサ３４により検出することができる。これにより、上記の処理２と同様の効果が得られる。
【００２７】
（処理４）図７に示されるように、ステップＳ４１において車両の速度が所定速度以上のときに、ステップＳ４２で燃料供給を停止する。車速が低い場合は、触媒の温度がそれほど高くはならないので、未燃焼ガスが触媒装置２５に排出されても、触媒装置２５内で燃焼を始めることがなくなる。したがって、ガス圧力低下と処理走行が検出されて車速が所定値以上のときのみ、燃料供給を停止する。車速は、車速センサ３７で検出できるが、吸気圧センサ３３及びエンジン回転数センサ３６の検出信号値を換算して得ることもできる。またその他エアフロメータで検出された吸入空気量に基いて車両の速度を検出するようにしても良い。
【００２８】
（処理５）図８に示されるようにステップＳ５１において空燃比が希薄なときに、ステップＳ５２で燃料供給を停止する。空燃比が高い場合は、上記の処理４の場合と同様に、触媒装置２５が破壊することがない。したがって、ガス圧力低下と処理走行が検出されて空燃比が所定値以下のときのみ、燃料供給を停止する。空燃比は、Ａ／Ｆセンサ３８により検出できる。また、Ａ／Ｆセンサ３８の代わりに酸素濃度センサを設け、酸素濃度から空燃比を算出することもできる。
【００２９】
ステップＳ３の、燃料供給停止後の待避走行のための処理では、次の処理６〜７の処理のいずれかを実行する。
（処理６）図９に示されるように、ステップＳ６１〜Ｓ６３において所定の時間間隔で燃料供給停止と燃料供給を繰り返す。これにより、車速は低下するが、断続的に燃料供給が行われるので、ドライバーは車両の走行を継続でき、安全な場所まで待避することができる。また、触媒装置２５内で未燃焼ガスの燃焼により触媒が異常に加熱されることも防止できる。
【００３０】
（処理７）車速などに応じた時間で、燃料供給と燃料供給停止を繰り返す。既述のように、車速が低い場合は触媒の温度が高くならず、車速が高い場合は触媒の温度が高くなる。したがって、図１０に示されるように、ステップＳ７１において車速が高い場合は、ステップＳ７２で低い場合に比べて燃料供給停止期間を長くして、未燃焼ガスが触媒に触れても燃焼しないようにする。また、ステップＳ７１において車速が低い場合は、ステップＳ７３で燃料供給停止期間を短くして、車両の走行を容易にする。触媒の温度は、車速だけでなく空燃比などによっても変わる。したがって、上記の処理４の車速センサ３７、吸気圧センサ３３、処理５のＡ／Ｆセンサ３８、酸素濃度センサなどの検出値に応じて燃料供給停止と燃料供給を繰り返す期間を決定することができる。
【００３１】
ステップＳ４の、空燃比フィードバック制御の誤制御を防止する処理は、次の処理８〜１０の処理のいずれかを実行する。
空燃比フィードバック制御は、Ａ／Ｆセンサ３８（又は酸素濃度センサ）により空燃比（又は酸素濃度）を検出し、これにより燃料噴射量をフィードバック制御する。また、この制御は、学習制御を採用して行うことが多い。これらの制御中に、燃料供給を停止すると、Ａ／Ｆセンサ３８（又は酸素濃度センサ）の素子温度が低下し、出力電圧が異常値を示し、正常な空燃比フィードバック制御を継続することができなくなる。そこで、以下の処理８〜１０のいずれか１つの処理を実行する。
【００３２】
（処理８）図１１に示されるように、ステップＳ８１の燃料供給停止後に、ステップＳ８２において空燃比フィードバック制御が実行中である場合は、ステップＳ８３で空燃比フィードバック制御を停止する。
（処理９）図１２に示されるように、ステップＳ９１の燃料供給停止後に、ステップＳ９２において空燃比フィードバック制御が実行中である場合は、ステップＳ９３で空燃比学習制御を停止する。
【００３３】
（処理１０）図１３に示されるように、ステップＳ１０１の燃料供給停止後に、ステップＳ１０２において空燃比フィードバック制御が実行中である場合は、ステップＳ１０３で空燃比学習値を初期化する。
ステップＳ５の、ドライバーへの警告処理では、次の処理１１、１２の処理を単独で又は組み合わせて実行する。
【００３４】
（処理１１）図１４に示すようにステップＳ１１１でガス圧力の低下を検出したときに、ステップＳ１１２で警告灯４６を点灯又は点滅して、ドライバーにガス残量が少なくなったことを警告する。ドライバーは、この警告を受けると、待避走行などの必要な措置をとる。従来のガス残量の低下の警告は、燃料レベルの低下を機械的に検出して行っていたが、本例では、電子的にガス残量の低下を検出できるので、信頼性を向上することができる。
【００３５】
（処理１２）図１５に示すようにステップＳ１２１で燃料供給停止時に、ステップＳ１２２で警告灯４６を点灯又は点滅して、ドライバーに燃料供給を停止したことを警告する。なお、処理１１と処理１２を組み合わせる場合は、ガス圧力の低下時に警告灯４６を点灯し、燃料供給停止時に警告灯４６を点滅することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、圧縮天然ガス車において、ガス圧力低下時におけるフェイルセーフ制御を行い、圧縮天然ガス車の安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した圧縮天然ガス車の燃料噴射制御システムの構成を示す図。
【図２】図１のシステムに使用するＥＣＵの構成を示す図。
【図３】図２のＥＣＵにおけるフェイルセーフ処理の内容を示すフローチャート。
【図４】図３のステップＳ２の１例である処理１を示すフローチャート。
【図５】図３のステップＳ２の１例である処理２を示すフローチャート。
【図６】図３のステップＳ２の１例である処理３を示すフローチャート。
【図７】図３のステップＳ２の１例である処理４を示すフローチャート。
【図８】図３のステップＳ２の１例である処理５を示すフローチャート。
【図９】図３のステップＳ３の１例である処理６を示すフローチャート。
【図１０】図３のステップＳ３の１例である処理７を示すフローチャート。
【図１１】図３のステップＳ４の１例である処理８を示すフローチャート。
【図１２】図３のステップＳ４の１例である処理９を示すフローチャート。
【図１３】図３のステップＳ４の１例である処理１０を示すフローチャート。
【図１４】図３のステップＳ５の１例である処理１１を示すフローチャート。
【図１５】図３のステップＳ５の１例である処理１２を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…ガスタンク
１２…デリバリパイプ
１３…ガスインジェクタ
１４…エンジン
１５…プレッシャーレギュレータ
１６…電磁遮断弁
１７…エアクリーナ
１８…スロットル
１９…ＩＳＣバルブ
２０…サージタンク
２１…バルブ
２２…点火プラグ
２３…ピストン
２４…クランクケース
２５…触媒装置
２６…タンクガス圧力センサ
２７…タンクガス温度センサ
２８…デリバリガス圧力センサ
２９…デリバリガス温度センサ
３１…スロットルセンサ
３２…吸気温センサ
３３…吸気圧センサ
３４…燃焼圧センサ
３５…水温センサ
３６…エンジン回転数センサ
３７…車速センサ
３８…Ａ／Ｆセンサ
４１…ＥＣＵ
４２…ＣＰＵ
４３…入力インターフェース
４４…Ａ／Ｄ変換器
４５…出力インターフェース
４６…警告灯
Claims (11)
- 圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、
燃料供給経路のガス圧力を検出するガス圧力センサと、
車両の走行を検出する走行検出手段と、
燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御ユニットであって、前記ガス圧力センサがガス圧力低下を検出し、かつ、前記走行検出手段が車両走行を検出したときに、失火が発生するまでの時間を算出し、前記ガス圧力低下と前記車両走行とが検出されてから前記算出した時間が経過した後に前記燃料の供給を停止させる燃料噴射制御ユニットと、
を具備することを特徴とする圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。 - 請求項１に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置であって、前記エンジンにおける失火を検出するセンサを設け、前記燃料噴射制御ユニットは、前記ガス圧力低下と前記車両走行とが検出され、かつ、前記失火センサにより失火が検出されたときに、前記燃料の供給を停止する、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置であって、車両の速度を検出する速度検出手段を設け、前記燃料噴射制御ユニットは、前記ガス圧力低下と前記車両走行とが検出され、かつ、前記速度検出手段が検出した車両の速度が所定速度以上のときに、前記燃料の供給の停止をする、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置であって、空燃比を検出する空燃比センサを設け、前記燃料噴射制御ユニットは、前記ガス圧力低下と前記車両走行とが検出され、かつ、前記空燃比センサが検出した空燃比が所定値以下のときに、前記燃料の供給の停止をする、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射制御装置は、前記燃料供給の停止時に、所定の時間間隔で燃料供給停止と燃料供給とを繰り返す、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、車両の速度を検出する速度検出手段を設け、前記燃料噴射制御装置は、前記燃料供給の停止時に、前記速度検出手段が検出した速度に応じた時間間隔で、燃料供給停止と燃料供給を繰り返す、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、空燃比を検出する空燃比センサを設け、前記燃料噴射制御装置は、通常は空燃比フィードバック制御を行い、前記燃料供給の停止時には空燃比フィードバック制御を停止する、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、空燃比を検出する空燃比センサを設け、前記燃料噴射制御装置は、通常は空燃比学習制御を行い、前記燃料供給停止時には空燃比学習制御を停止する、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、空燃比を検出する空燃比センサを設け、前記燃料噴射制御装置は、通常は空燃比学習制御を行い、前記燃料供給停止時には空燃比学習値を初期化する、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射制御装置は、前記ガス圧力センサがガス圧力の低下を検出したときに、燃料残量警告灯による警告を行う、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
- 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射制御装置は、前記燃料供給停止時に、燃料残量警告灯による警告を行う、圧縮天然ガス車の燃料噴射制御装置。
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