(57)【要約】【課題】エンジン停止時の燃料供給管中に高圧のガスが維持されないようにする。【解決手段】ガスエンジンシステム１００は、エンジン１０と、燃料ガスを貯蔵する燃料タンク５１と、前記燃料タンクに接続されたガス供給管５３、５５、５７と、前記ガス供給管に設けられた遮断弁５４と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流に設けられた減圧弁５６と、前記ガス供給管の前記減圧弁よりも下流に設けられ、前記エンジンに前記燃料ガスを直接噴射する直噴インジェクタ２２と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流において、分岐流路６０を介して接続されたガス貯蔵部６２、６６と、前記分岐流路に設けられた開閉弁６１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスエンジンシステム（１００〜１０７）であって、
エンジン（１０）と、
燃料ガスを貯蔵する燃料タンク（５１）と、
前記燃料タンクに接続されたガス供給管（５３、５５、５７）と、
前記ガス供給管に設けられた遮断弁（５４）と、
前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流に設けられた減圧弁（５６）と、
前記ガス供給管の前記減圧弁よりも下流に設けられ、前記エンジンに前記燃料ガスを直接噴射する直噴インジェクタ（２２）と、
前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流において、分岐流路（６０）を介して接続されたガス貯蔵部（６２、６６）と、
前記分岐流路に設けられた開閉弁（６１）と、
を備える、ガスエンジンシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のガスエンジンシステムであって、
前記遮断弁の開弁中は、前記開閉弁を閉弁し、
前記エンジンが停止され、前記遮断弁が閉弁されると、前記開閉弁を開弁する、
ガスエンジンシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガスエンジンシステムであって、
前記開閉弁は、電磁弁である、ガスエンジンシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスエンジンシステムであって、
前記開閉弁を開弁するときの速度は、最も速く開弁できる速度よりも遅い速度である、ガスエンジンシステム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のガスエンジンシステムであって、
前記ガス貯蔵部には、調量弁（６３、６５）が接続され、
前記調量弁は、管を介して、前記燃料ガスを消費する消費部（１０、７３）に接続されている、ガスエンジンシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のガスエンジンシステムであって、
前記管は、前記エンジンに空気を供給する吸気管（３４）であり、
前記消費部は、前記エンジン（１０）である、
ガスエンジンシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のガスエンジンシステムであって、
前記管は、前記エンジンから排ガスを排出する排気管（７１）であり、
前記消費部は、前記排気管に設けられ、前記排ガスを浄化する浄化装置（７３）である、
ガスエンジンシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のガスエンジンシステムであって、
前記燃料ガスは水素であり、
前記ガス貯蔵部（６６）は、水素吸蔵合金（６７）を含む、ガスエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、天然ガスを燃料とした筒内直噴エンジンが開示されている。このエンジンは、燃料温度検出手段により各気筒の燃料温度を検出するとともに燃料圧力検出手段により燃料圧力を検出し、成層燃焼時に気筒間の燃料温度差が所定の許容範囲内にあるならば、燃料の平均温度と圧力とに基づいて噴射量および噴射時期を補正して燃料噴射制御を実施し、成層燃焼時に気筒間の燃料温度差が所定の許容範囲外であるならば、均質燃焼に切り替え、燃料の平均温度と圧力とに基づいて噴射量を補正して燃料噴射制御を実施する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４０５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスを燃料とするエンジンでは、燃料噴射弁を用いて高圧のガスを気筒に噴射するため、ガスタンクから燃料噴射弁までの間の燃料供給管が高圧で密閉されている。エンジンの停止時には、燃料供給管に高圧のガスが保持された状態となる。この場合、燃料噴射弁から各気筒内を介してガスが漏れるおそれがあるため、燃料供給管中のガスの圧力を下げることが好ましい。しかし、エンジン停止時における燃料供給管中のガスを外部に放出して圧力を下げることは、可燃性のガスについては、問題が大きい。こうした問題については、十分に検討されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態によれば、ガスエンジンシステム（１００〜１０７）が提供される。このガスエンジンシステムは、エンジン（１０）と、燃料ガスを貯蔵する燃料タンク（５１）と、前記燃料タンクに接続されたガス供給管（５３、５５、５７）と、前記ガス供給管に設けられた遮断弁（５４）と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流に設けられた減圧弁（５６）と、前記ガス供給管の前記減圧弁よりも下流に設けられ、前記エンジンに前記燃料ガスを直接噴射する直噴インジェクタ（２２）と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流において、分岐流路（６０）を介して接続されたガス貯蔵部（６２、６６）と、前記分岐流路に設けられた開閉弁（６１）と、を備える。この形態によれば、ガス供給管中の高圧の燃料ガスの一部をガス貯蔵部に移動させることで、燃料ガスを外部に放出すること無くガス供給管中の燃料ガスの圧力を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】第１実施形態のガスエンジンシステムのエンジン停止時の動作フローチャートである。
【図３】第１実施形態のガスエンジンシステムのエンジン始動時の動作フローチャートである。
【図４】第２実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図５】第２実施形態のガスエンジンシステムのエンジン始動時の動作フローチャートである。
【図６】第３実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図７】第４実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図８】第５実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図９】第５実施形態のガスエンジンシステムのエンジン始動時の動作フローチャートである。
【図１０】第６実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図１１】第７実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図１２】第８実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
・第１実施形態：
図１に示す第１実施形態のガスエンジンシステム１００は、エンジン１０と、空気供給系回路３０と、燃料ガス供給系回路５０と、排気系回路７０と、制御部２００と、を備える。
【０００８】
エンジン１０は、燃料ガスを燃料とする内燃機関である。燃料ガスとして、天然ガス、ＬＰガスなどの炭化水素ガスの他、水素等の使用が可能である。エンジン１０は、シリンダブロック１１と、ピストン１２と、シリンダヘッド１３と、コンロッド１４と、クランクシャフト１５と、吸気弁１６と、吸気弁用カム１７と、排気弁１８と、排気弁用カム１９と、カム角センサ２０と、点火プラグ２１と、直噴インジェクタ２２と、ノックセンサ２３と、水温センサ２４と、クランク角センサ２５と、を備える。
【０００９】
シリンダブロック１１は、鋳鉄、アルミニウム、あるいは、アルミニウム合金などの金属で形成され、内壁が円筒形である部材である。ピストン１２は、シリンダブロック１１内で往復運動可能に設けられている。ピストン１２は、コンロッド１４によりクランクシャフト１５に接続されている。この構成により、ピストン１２の往復運動を回転運動に変換する。また、クランクシャフト１５の回転運動を、ピストン１２の往復運動に変換する。シリンダヘッド１３は、鋳鉄、アルミニウム、あるいは、アルミニウム合金などの金属で形成され、シリンダブロック１１の開口端を塞ぐように設けられている。燃料ガスを燃焼させるための部屋である燃焼室２６は、シリンダブロック１１の内壁と、シリンダヘッド１３と、ピストン１２と、に囲まれて形成されている。
【００１０】
シリンダヘッド１３には、吸気管３４と排気管７１が接続されている。吸気管３４は、燃焼室２６に空気を供給するための流路であり、吸気管３４と燃焼室２６との間には、吸気弁１６が設けられている。吸気弁１６は、クランクシャフト１５の回転に同期して回転する吸気弁用カム１７により、所定のタイミングで開閉する。排気管７１は、燃焼室２６での燃料ガスの燃焼で生じた排ガスを排出するための流路であり、排気管７１と燃焼室２６との間には、排気弁１８が設けられている。排気弁１８は、クランクシャフト１５の回転に同期して回転する排気弁用カム１９により、所定のタイミングで開閉する。クランクシャフト１５と、吸気弁用カム１７、排気弁用カム１９との同期は、例えば、タイミングベルト、タイミングチェーン、ギアを用いて行われる。吸気弁用カム１７には、カム角センサ２０が設けられており、吸気弁用カム１７の位置を検出する。
【００１１】
直噴インジェクタ２２は、シリンダブロック１１の吸気弁１６側に配置されている。直噴インジェクタ２２は、所定のタイミングで燃焼室２６に燃料ガスを直接噴射する。点火プラグ２１は、シリンダヘッド１３の吸気弁１６と排気弁１８の間に配置されており、カム角センサ２０が検出した吸気弁用カム１７の回転に同期した所定のタイミングで燃焼室２６内の燃料ガスに点火する。
【００１２】
ノックセンサ２３は、エンジン１０のノッキングを検知する。ノッキングが検知された場合には、例えば、制御部２００は、点火プラグ２１による点火のタイミングをカム角センサ２０が検出した吸気弁用カム１７の回転に同期したタイミングよりも遅らせる。
【００１３】
空気供給系回路３０は、空気をエンジン１０に供給する回路であり、エアフィルター３１と、流量計３２と、スロットル弁３３と、吸気管３４とを備える。吸気管３４は、エンジン１０に接続され、エンジン１０に空気を供給する。エアフィルター３１は、空気中の塵や埃を除去する。流量計３２は、空気の流量を測定する。スロットル弁３３は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量に応じて開度を変えて空気の流量を制御する。
【００１４】
燃料ガス供給系回路５０は、燃料ガスをエンジン１０に供給する回路であり、ガスタンク５１（ガスボンベとも呼ぶ。）と、主止弁５２と、第１ガス供給管５３と、遮断弁５４と、第２ガス供給管５５と、減圧弁５６（「調圧弁５６」とも呼ぶ。）と、第３ガス供給管５７と、分岐流路６０と、開閉弁６１と、サブタンク６２と、ポートインジェクタ６３と、を備える。ガスタンク５１は、燃料ガスを貯蔵する。ガスタンク５１には、主止弁５２が接続されている。主止弁５２は、ガスタンク５１から第１ガス供給管５３への燃料ガスの供給をオン・オフする弁である。主止弁５２の下流には、第１ガス供給管５３を介して遮断弁５４が設けられている。第１ガス供給管５３には、第１圧力センサ５８が設けられている。主止弁５２は、電磁弁、油圧で動作する弁のいずれであってもよい。
【００１５】
遮断弁５４の下流には、第２ガス供給管５５を介して減圧弁５６が設けられている。遮断弁５４は、制御部２００からの指示により第１ガス供給管５３から第２ガス供給管５５への燃料ガスの供給をオン・オフする電磁弁である。遮断弁５４は、電磁弁の他、油圧で動作する弁であってもよい。主止弁５２と、遮断弁５４は、いずれか一方のみ備える構成であってもよい。
【００１６】
減圧弁５６の下流には、第３ガス供給管５７が設けられている。減圧弁５６は、第２ガス供給管５５の高圧の燃料ガスを減圧して第３ガス供給管５７に供給する。第３ガス供給管５７には、第２圧力センサ５９が設けられている。第３ガス供給管の下流には、直噴インジェクタ２２が接続されている。燃料ガスは、直噴インジェクタ２２を介してエンジン１０に供給される。
【００１７】
第３ガス供給管５７には、分岐流路６０を介してガス貯蔵部であるサブタンク６２が接続されている。サブタンク６２の容積Ｖは、ガスエンジンシステム１００の停止中における第３ガス供給管５７の圧力Ｐｔａｒをどの程度にするかにより決められる。ガスエンジンシステム１００の運転中における第３ガス供給管５７の圧力（「燃圧」とも呼ぶ。）をＰ３、第３ガス供給管５７の容積をＶ３とすると、例えば、
Ｖ＝（Ｐ３／Ｐｔａｒ）×Ｖ３
を満たすように決められる。
【００１８】
分岐流路６０には、制御部２００からの指示により開閉する電磁弁である開閉弁６１が設けられている。開閉弁６１が閉弁した状態では、第３ガス供給管５７中の燃料ガスは、サブタンク６２に流入しない。開閉弁６１が開弁すると、第３ガス供給管５７中の燃料ガスは、サブタンク６２に流入し、貯蔵される。
【００１９】
サブタンク６２には、調量弁であるポートインジェクタ６３が接続されており、ポートインジェクタ６３は、吸気管３４に接続されている。サブタンク６２に貯蔵された燃料ガスは、ポートインジェクタ６３によって吸気管３４に噴射されることにより使用される。吸気管３４への燃料ガスの噴射によってサブタンク６２内の燃料ガスが消費されると、やがてサブタンク６２内の圧力は、大気圧まで下がる。サブタンク６２には、第３圧力センサ６４が設けられている。
【００２０】
排気系回路７０は、排気管７１と、ＮＯｘセンサ７２と、浄化装置７３とを備える。ＮＯｘセンサ７２は、排ガス中の窒素酸化物等の濃度を検知する。浄化装置７３は、排ガス中の窒素酸化物等を燃料ガス中の水素を用いて還元等し、浄化する。本実施形態では、ＮＯｘセンサ７２を、浄化装置７３の上流側に設けているが、浄化装置７３の下流側に設けてもよい。また、浄化装置７３の上流側と下流側の両方に設けても良い。ＮＯｘセンサ７２を浄化装置７３の上流側に設ければ、制御部２００は、浄化装置７３でどれだけの量の窒素酸化物等を浄化すれば良いかわかる。一方、ＮＯｘセンサ７２を浄化装置７３の下流側に設ければ、浄化装置７３で浄化できなかった窒素酸化物等の量がわかる。したがって、制御部２００は、ＮＯｘセンサ７２の測定値から、直噴インジェクタ２２やポートインジェクタ６３からの燃料ガスの噴射量を調整できる。
【００２１】
制御部２００は、ガスエンジンシステム１００を制御する。制御部２００には、イグニッションスイッチ２１０（図１では「ＩＧＳＷ２１０」と記載）が接続されている。イグニッションスイッチ２１０は、制御部２００を介して、ガスエンジンシステム１００を起動し、停止させるスイッチである。
【００２２】
イグニッションスイッチ２１０がオンのとき、すなわち、ガスエンジンシステム１００が起動しているときには、主止弁５２と、遮断弁５４は、いずれも開弁状態であり、開閉弁６１は閉弁状態である。この状態では、燃料タンク５１中の燃料ガスは、主止弁５２、第１ガス供給管５３、遮断弁５４、第２ガス供給管５５、減圧弁５６、第３ガス供給管５７、直噴インジェクタ２２を介してエンジン１０に供給されている。制御部２００は、適切なタイミングで直噴インジェクタ２２に対して燃料ガスをエンジン１０の燃焼室２６に噴射させ、点火プラグ２１により、燃焼室２６中の燃料ガスを点火し、エンジン１０を動作させ、出力を得る。
【００２３】
図２を用いてイグニッションスイッチ２１０がオフにされた後の制御部２００が行う処理を説明する。図２で説明する処理は、第３ガス供給管５７中の比較的高圧の燃料ガスをサブタンク６２に移動させて、第３ガス供給管５７の中の圧力を低下させる処理である。
【００２４】
制御部２００は、ステップＳ１００でイグニッションスイッチ２１０がオフにされたことを検知すると、ステップＳ１１０に移行し、主止弁５２および遮断弁５４を閉弁する。この状態で、第３ガス供給管５７の中の圧力は、保たれる。
【００２５】
ステップＳ１２０では、制御部２００は、遮断弁５４が閉弁したか否かを検知し、遮断弁５４が閉弁するまでの間、ステップＳ１３０に移行して、エンジン１０の動作を継続し、その後、ステップＳ１１０に戻る。遮断弁５４が閉弁している場合には、制御部２００は、処理をステップＳ１４０に移行し、開閉弁６１を開弁する。開閉弁６１を開弁する前の第３ガス供給管５７中の燃料ガスの圧力は、サブタンク６２の中の圧力よりも高い。そのため、第３ガス供給管５７中の燃料ガスは、分岐流路を通ってサブタンク６２に移動する。また、第３ガス供給管５７側の圧力が低下するので、減圧弁５６は開弁方向に動き、第２ガス供給管５５の燃料ガスは、第３ガス供給管５７に移動し、さらに、サブタンク６２に移動する。
【００２６】
ステップＳ１５０では、制御部２００は、減圧弁５６の下流の第３ガス供給管５７の中の圧力が目標圧力以下となり、かつ、サブタンク６２の中の圧力が目標圧力以下となっているか否かを判断する。目標圧力は、例えば大気圧あるいは大気圧よりも少し高い圧力である。第３ガス供給管５７の中の圧力やサブタンク６２の中の圧力は、第２圧力センサ５９および第３圧力センサ６４により取得可能である。第３ガス供給管５７の中の圧力とサブタンク６２の中の圧力のいずれもが目標圧力以下となっている場合には、制御部２００は、処理をステップＳ１６０に移行する。ステップＳ１６０では、制御部２００は、エンジン１０および直噴インジェクタ２２からの燃料ガスの噴射を停止し、開閉弁６１を閉弁する。第３ガス供給管５７の中の圧力とサブタンク６２の中の圧力のいずれかの圧力が目標圧力よりも大きい場合には、制御部２００は、処理をステップＳ１７０に移行する。ステップＳ１７０では、制御部２００は、エンジン１０の運転および直噴インジェクタ２２からの燃料ガスの噴射を数回実行することで、エンジン１０で燃料ガスを消費させ、第３ガス供給管５７の中の圧力とサブタンク６２の中の圧力を低下させる。ステップＳ１３０では、遮断弁５４が開弁している場合には、燃料ガスが供給されるため、その燃料ガスをエンジン１０で消費するのに対し、ステップＳ１７０では、遮断弁５４の閉弁後に、第３ガス供給管５７の中の圧力とサブタンク６２の中の圧力を低下させるためにエンジンを運転させる点で異なっている。ステップＳ１８０では、制御部２００は、ステップＳ１７０を所定回数実行したか否かを判断する。所定回数実行している場合には、ステップＳ１９０に処理を移行し、故障判定を行い、エンジン１０および直噴インジェクタ２２の駆動を停止する。一方、まだ所定回数実行していない場合には、制御部２００は、処理をステップＳ１４０に戻す。ステップＳ１７０、Ｓ１８０を実行する場合は、第３ガス供給管５７の中の圧力とサブタンク６２の中の圧力が低下しない場合である。ステップＳ１７０を所定回数実行しても、第３ガス供給管５７の中の圧力とサブタンク６２の中の圧力が低下しない場合には、いずれかに故障があると判断されるため、エンジン１０および直噴インジェクタを停止する。
【００２７】
図３を用いてイグニッションスイッチ２１０がオンにされた後の制御部２００の制御を説明する。図３で説明する処理は、サブタンク６２の燃料ガスをエンジン１０に消費させる処理である。
【００２８】
イグニッションスイッチ２１０がオフの状態では、主止弁５２、遮断弁５４は閉弁状態であり、開閉弁６１も閉弁状態である。制御部２００は、ステップＳ２００でイグニッションスイッチ２１０がオンにされたことを検知すると、ステップＳ２１０に移行し、主止弁５２と、遮断弁５４を開弁する。これにより、ガスタンク５１から燃料ガスが供給され、第２ガス供給管５５の圧力が上昇し、さらに、減圧弁５６下流の第３ガス供給管５７の圧力が上昇する。
【００２９】
ステップＳ２２０では、制御部２００は、減圧弁５６下流の第３ガス供給管５７の圧力が目標圧以上となったか否かを判断する。制御部２００は、第３ガス供給管５７の圧力が目標圧以上の場合には、処理をステップＳ２４０に移行し、目標圧未満の場合には、処理をステップＳ２３０に移行する。
【００３０】
ステップＳ２３０では、制御部２００は、エンジン１０の停止状態、すなわち、エンジン１０のピストン１２を動作させず、点火プラグ２１も着火しない状態を維持し、直噴インジェクタ２２の停止状態、すなわち、直噴インジェクタ２２から燃料ガスを噴射しない状態を維持する。その後、制御部２００は、処理をステップＳ２１０に戻す。
【００３１】
ステップＳ２４０では、制御部２００は、サブタンク６２内の圧力が第１閾値よりも大きいか否かを判断し、大きい場合には、処理をステップＳ２５０に移行し、以下の場合には、処理をステップＳ２６０に移行する。第１閾値は、大気圧以上、ガスエンジンシステム１００の運転中における第３ガス供給管５７の圧力未満の任意の値に設定できる。第１閾値は、大気圧、例えば１０１３ｈＰａ、あるいは、大気圧よりも少し高い圧力、例えば１１００ｈＰａであってもよい。
【００３２】
ステップＳ２５０では、制御部２００は、エンジン１０を始動すると共に、直噴インジェクタ２２を駆動し、第３ガス供給管５７からエンジン１０の燃焼室２６に燃料ガスを噴射させる。また、ポートインジェクタ６３を駆動し、サブタンク６２から吸気管３４に燃料ガスを噴射させる。これにより、サブタンク６２内の燃料ガスを減少させて、サブタンク６２内の圧力を下げる。なお、このとき、ポートインジェクタ６３から燃料ガスを噴射する分だけ直噴インジェクタ２２から噴射する燃料ガスを少なくしても良い。吸気管３４に供給された燃料ガスは、エンジン１０により消費される。その後、制御部は、処理をステップＳ２４０に戻す。
【００３３】
ステップＳ２６０では、制御部２００は、エンジン１０を始動すると共に、直噴インジェクタ２２を駆動し、第３ガス供給管５７からエンジン１０の燃焼室２６に燃料ガスを噴射させる。なお、処理がステップＳ２５０を経由し、すでにエンジン１０を始動している場合には、エンジン１０の運転を継続する。また、ステップＳ２６０では、制御部２００は、ポートインジェクタ６３を停止する。
【００３４】
以上、第１実施形態のガスエンジンシステム１００によれば、遮断弁５４よりも下流の第３ガス供給管５７において、分岐流路６０を介して接続されたガス貯蔵部であるサブタンク６２と、分岐流路６０に設けられた開閉弁６１とを備えている。そのため、ガスエンジンシステム１００の停止時に、制御部２００が開閉弁６１を開弁することで、第３ガス供給管５７の燃料ガスをサブタンク６２に移動させることができる。その結果、ガスエンジンシステム１００の停止中において、第３ガス供給管５７の中の圧力を低下させることができる。
【００３５】
第１実施形態のガスエンジンシステム１００によれば、サブタンク６２に移動され貯蔵された燃料ガスは、イグニッションスイッチ２１０がオンされガスエンジンシステム１００が起動するときに、燃料ガスを消費する消費部であるエンジン１０により消費され、エンジン１０の駆動に用いられる。したがって、燃料ガスを有効に使用できる。
【００３６】
・第２実施形態：
図４に示す第２実施形態のガスエンジンシステム１０１は、ポートインジェクタ６３の代わりに燃料ガスを排気管７１に噴射する調量弁である排気インジェクタ６５を備え、排気インジェクタ６５が排気管７１に接続されている点で、第１実施形態のガスエンジンシステム１００と、異なっているが、他の構成は同じである。第１実施形態のガスエンジンシステム１００では、ガス貯蔵部であるサブタンク６２に貯蔵された燃料ガスを吸気管３４に噴射してエンジン１０の燃焼で消費するのに対し、第２実施形態のガスエンジンシステム１０１では、ガス貯蔵部であるサブタンク６２の中の燃料ガスを排気管７１に噴射し、浄化装置７３で行われる浄化に用いて消費する。
【００３７】
イグニッションスイッチ２１０がオフにされた後の制御部２００が行う処理は、第１実施形態における処理と変わらないので、イグニッションスイッチ２１０がオンにされた後の制御部２００が行う処理について、図５を用いて説明する。なお、ステップＳ２３０までの処理は、図３で説明した処理と同じであるため、説明を省略する。
【００３８】
ステップＳ２４０では、制御部２００は、サブタンク６２内の圧力が第１閾値よりも大きいか否かを判断する。制御部２００は、サブタンク６２内の圧力が第１閾値よりも大きい場合には、ステップＳ２５５に移行し、大きくない場合には、ステップＳ２６５に移行する。同様に、第１閾値は、大気圧以上、ガスエンジンシステム１００の運転中における第３ガス供給管５７の圧力未満の任意の値に設定できる。第１閾値は、大気圧、例えば１０１３ｈＰａ、あるいは、大気圧よりも少し高い圧力、例えば１１００ｈＰａであってもよい。
【００３９】
ステップＳ２５５では、制御部２００は、エンジン１０を始動すると共に、直噴インジェクタ２２を駆動し、第３ガス供給管５７からエンジン１０の燃焼室２６に燃料ガスを噴射させる。また、排気インジェクタ６５を駆動し、サブタンク６２から排気管７１に燃料ガスを噴射させる。これにより、サブタンク６２内の燃料ガスを排気管７１に排出し、サブタンク６２内の圧力を下げる。排気管７１に排出された燃料ガスは、排ガスを浄化するために用いられて消費される。その後、制御部２００は、処理をステップＳ２４０に戻す。
【００４０】
ステップＳ２６５では、制御部２００は、エンジン１０を始動すると共に、直噴インジェクタ２２を駆動し、第３ガス供給管５７からエンジン１０の燃焼室２６に燃料ガスを噴射させる。なお、ステップＳ２５５を経由し、すでにエンジン１０を始動している場合には、制御部２００は、エンジン１０の運転を継続する。また、制御部２００は、排気インジェクタ６５を停止する。
【００４１】
以上、第２実施形態のガスエンジンシステム１０１によれば、第１実施形態のガスエンジンシステム１００と同様に、ガスエンジンシステム１０１の停止時に、開閉弁６１を開弁することで、第３ガス供給管５７の燃料ガスをサブタンク６２に移動させることができる。その結果、ガスエンジンシステム１０１の停止時に、第３ガス供給管５７の中の圧力を低下させることができる。
【００４２】
第２実施形態のガスエンジンシステム１０１によれば、サブタンク６２に移動させた燃料ガスは、イグニッションスイッチ２１０をオンにしてガスエンジンシステム１０１を起動するときに燃料ガスを消費する消費部である浄化装置７３が排ガスの浄化、還元に用いて消費する。そのため、燃料ガスを有効に使用できる。
【００４３】
・第３実施形態：
図６に示す第３実施形態のガスエンジンシステム１０２は、分岐流路６０が、第２ガス供給管５５に接続されている点で第１実施形態のガスエンジンシステム１００と異なっているが、他の構成は同じである。制御部２００が行う処理も、第１実施形態において制御部２００が行う図２、図３に示した処理フローチャートの処理と同じである。
【００４４】
第３実施形態のガスエンジンシステム１０２においても、第１実施形態のガスエンジンシステム１００や第２実施形態のガスエンジンシステム１０１と同様に、ガスエンジンシステム１０２の停止時に、開閉弁６１を開弁することで、第３ガス供給管５７の燃料ガスをサブタンク６２に移動させることができるので、ガスエンジンシステム１０２の停止中において、第３ガス供給管５７の中の圧力を低下させることができる。また、第１実施形態のガスエンジンシステム１００と同様に、イグニッションスイッチ２１０をオンにしてガスエンジンシステム１０２を起動するときに燃料ガスを消費する消費部であるエンジン１０により消費し、エンジン１０の駆動に用いることができるので、燃料ガスを有効に使用できる。
【００４５】
・第４実施形態：
図７に示す第４実施形態のガスエンジンシステム１０３は、分岐流路６０が、第２ガス供給管５５に接続されている点で第２実施形態のガスエンジンシステム１０１と異なっているが、他の構成は同じである。制御部２００が行う処理も第２実施形態の制御部２００が行う図２、図５に示した処理フローチャートの処理と同じである。
【００４６】
第４実施形態のガスエンジンシステム１０３においても、第１実施形態のガスエンジンシステム１００から第３実施形態のガスエンジンシステム１０２と同様に、ガスエンジンシステム１０３の停止時に、開閉弁６１を開弁することで、第３ガス供給管５７の燃料ガスをサブタンク６２に移動させることができるので、ガスエンジンシステム１０３の停止中において、第３ガス供給管５７の中の圧力を低下させることができる。また、第２実施形態のガスエンジンシステム１０１と同様に、イグニッションスイッチ２１０をオンにしてガスエンジンシステム１０４を起動するときに燃料ガスを消費する消費部であるエンジン１０により消費し、エンジン１０の駆動に用いることができるので、燃料ガスを有効に使用できる。
【００４７】
・第５実施形態：
図８に示す第５実施形態のガスエンジンシステム１０４は、燃料ガスとして水素を用い、ガス貯蔵部であるサブタンクとして水素吸蔵合金６７を含むサブタンク６６と、水素吸蔵合金６７から水素を放出させるための加熱器６８と、を備える点で、第１実施形態のガスエンジンシステム１００と異なっている。水素吸蔵合金６７としては、例えば、マグネシウム、チタン、バナジウム、ジルコン、ランタン、Ｍｇ２Ｎｉ、ＴｉＦｅ、ＬａＮｉ５などを用いることができる。
【００４８】
第５実施形態のガスエンジンシステム１０４の停止時の動作については、サブタンク６２に燃料ガスを気体として収納するか、サブタンク６６の水素吸蔵合金６７に水素を吸蔵させるか、の違いを除き第１〜第４実施形態のガスエンジンシステム１００〜１０３における動作と同じであるため、説明を省略する。
【００４９】
イグニッションスイッチ２１０がオンにされた後の制御部２００の制御について、図９を用いて説明する。なお、ステップＳ２２５とステップＳ２４５とステップＳ２７０を除き、図３と同じ処理であるため、ステップＳ２２５とＳ２４５について説明する。
【００５０】
ステップＳ２２５では、制御部２００は、加熱器６８を用いてサブタンク６６を加熱し、サブタンク６６内の水素吸蔵合金６７から水素を放出させる。ステップＳ２４５では、サブタンク６５内の圧力が第１閾値よりも大きいか否かを判断し、大きい場合には、ステップＳ２５０に移行し、大きくない場合には、ステップＳ２７０に移行する。ステップＳ２７０では、制御部２００は、図１のステップＳ２６０の動作に加えて、吸蔵合金６７への加熱を停止する。すなわち、御部２００は、エンジン１０を始動すると共に、吸蔵合金６７への加熱を停止し、直噴インジェクタ２２を駆動し、第３ガス供給管５７からエンジン１０の燃焼室２６に燃料ガスを噴射させる。なお、処理がステップＳ２５０を経由し、すでにエンジン１０を始動している場合には、エンジン１０の運転を継続する。また、ステップＳ２７０では、制御部２００は、ポートインジェクタ６３を停止する。
【００５１】
第５実施形態のガスエンジンシステム１０４においても、第１実施形態から第４実施形態のガスエンジンシステム１００〜１０３と同様に、ガスエンジンシステム１０４の停止時に、開閉弁６１を開弁することで、第３ガス供給管５７の燃料ガスをサブタンク６６に移動させ、水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。その結果、ガスエンジンシステム１０４の停止中において、第３ガス供給管５７の中の圧力を低下させることができる。また、第１実施形態のガスエンジンシステム１００、第３の実施形態のガスエンジンシステム１０２と同様に、イグニッションスイッチ２１０をオンにしてガスエンジンシステム１０４を起動するときに燃料ガスを消費する消費部であるエンジン１０により消費し、エンジン１０の駆動に用いることができるので、燃料ガスを有効に使用できる。
【００５２】
サブタンク６６の水素吸蔵合金６７に水素を吸蔵させるので、サブタンク６２に気体の状態で水素を貯蔵するよりも、小さな容量のガス貯蔵部であるサブタンク６６を用いて水素を貯蔵できる。
【００５３】
・他の実施形態：
図１０に示す第６実施形態のガスエンジンシステム１０５、図１１に示す第７実施形態のガスエンジンシステム１０６、図１２に示す第８実施形態のガスエンジンシステム１０７は、それぞれ、第２実施形態のガスエンジンシステム１０１、第３実施形態のガスエンジンシステム１０２、第４実施形態のガスエンジンシステム１０３のサブタンク６２を、第５実施形態のガスエンジンシステム１０４と同様に、水素吸蔵合金６７を含むサブタンク６６と、水素吸蔵合金６７から水素を放出させるための加熱器６８に置換したものである。第６実施形態のガスエンジンシステム１０５、第７実施形態のガスエンジンシステム１０６、第８実施形態のガスエンジンシステム１０７についても、第２実施形態のガスエンジンシステム１０１、第３実施形態のガスエンジンシステム１０２、第４実施形態のガスエンジンシステム１０３と同様に、ガスエンジンシステム１０４の停止中において、第３ガス供給管５７の中の圧力を低下させることができる。また、イグニッションスイッチ２１０をオンにしてガスエンジンシステム１０４を起動するときに燃料ガスである水素を消費する消費部であるエンジン１０や、浄化装置７３で消費できるので、燃料ガスである水素を有効に使用できる。
【００５４】
上記各実施形態では、開閉弁６１の開弁速度については説明していなかったが、開閉弁６１の開弁速度は、開閉弁６１を最も速く開弁できる速度よりも遅い速度であることが好ましい。上記説明したように、サブタンク６２やサブタンク６６内の燃料ガスは、イグニッションスイッチ２１０がオンにされてガスエンジンシステム１００〜１０７が起動するときに、エンジン１０あるいは浄化装置７３により消費される。その結果、サブタンク６２やサブタンク６６の中の圧力は、通常運転時の吸気管３４あるいは、排気管７１の圧力であるほぼ大気圧まで下がっている。一方、第３ガス供給管５７の圧力は、大気圧よりも十分に大きい。このとき、開閉弁６１を最も速く開弁できる速度で開弁すると、第３ガス供給管５７中の燃料ガスがサブタンク６２やサブタンク６６に急激に断熱膨張し、燃料ガスの温度が急激に下降する。これに対し、開閉弁６１を最も速く開弁できる速度よりも遅い速度で開弁すると、第３ガス供給管５７中の燃料ガスがサブタンク６２やサブタンク６６にゆっくりとしか断熱膨張しないので、燃料ガスの温度は、ゆっくりとしか下降しない。その結果、分岐流路６０やサブタンク６２あるいはサブタンク６６の凍結を抑制できる。なお、開閉弁６１を閉弁するときには、燃料ガスの断熱膨張は起こらないので、閉弁速度は、開閉弁６１を最も速く閉弁できる速度であってもよく、開閉弁６１を最も速く閉弁できる速度よりも遅い速度であってもよい。
【００５５】
上記各実施形態では、イグニッションスイッチ２１０がオフにされてエンジン１０が停止するとき、および、オンにされてエンジン１０が起動するときを例に取って説明した。しかし、制御部２００は、イグニッションスイッチ２１０のオン中に、例えば、アイドリングストップ制御を実行してエンジン１０を停止させるときや、アイドリングストップ後のエンジン１０の再始動のときに、上記実施形態で説明した処理を実行しても良い。また、ハイブリッド車では、制御部２００は、エンジン走行からＥＶ走行に切り替えるときや、ＥＶ走行からエンジン走行に戻るときに、上記実施形態で説明した処理を実行しても良い。
【００５６】
上記各実施形態では、エンジン１０として、レシプロエンジンを図示しているが、レシプロエンジンの代わりにロータリーエンジンを用いてもよい。特に第５実施形態から第８実施形態の水素を燃料がすとする場合には、ロータリーエンジンが好ましい。
【００５７】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００５８】
本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【００５９】
（１）本発明の一形態によれば、ガスエンジンシステム（１００〜１０７）が提供される。このガスエンジンシステムは、エンジン（１０）と、燃料ガスを貯蔵する燃料タンク（５１）と、前記燃料タンクに接続されたガス供給管（５３、５５、５７）と、前記ガス供給管に設けられた遮断弁（５４）と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流に設けられた減圧弁（５６）と、前記ガス供給管の前記減圧弁よりも下流に設けられ、前記エンジンに前記燃料ガスを直接噴射する直噴インジェクタ（２２）と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流において、分岐流路（６０）を介して接続されたガス貯蔵部（６２、６６）と、前記分岐流路に設けられた開閉弁（６１）と、を備える。
【００６０】
（２）上記形態において、前記遮断弁の開弁中は、前記開閉弁を閉弁し、前記エンジンが停止され、前記遮断弁が閉弁されると、前記開閉弁を開弁してもよい。この形態によれば、遮断弁が閉弁されて、燃料ガスがガス供給管に供給されなくなってからガス供給管中の高圧のガスの一部をガス貯蔵部に移動させることができる。
【００６１】
（３）上記形態において、前記開閉弁は、電磁弁であってもよい。この形態によれば、開閉弁の開閉速度を容易に制御できる。
【００６２】
（４）上記形態において、前記開閉弁を開弁するときの速度は、最も速く開弁できる速度よりも遅い速度であってもよい。開閉弁を急激に開弁したときは、ガス供給管中の高圧のガスが断熱膨張してガス貯蔵部に移動し、ガスの温度が急激に下がって凍結する可能性がある。この形態によれば、開閉弁の開弁速度が遅いので、ガスがゆっくりとしか膨張しないので、ガスの温度が急激に下がらない。
【００６３】
（５）上記形態において、前記ガス貯蔵部には、調量弁（６３、６５）が接続され、前記調量弁は、管を介して、前記燃料ガスを消費する消費部（１０、７３）に接続されていてもよい。この形態によれば、ガス貯蔵部の燃料ガスを有効に使用できる。
【００６４】
（６）上記形態において、前記管は、前記エンジンに空気を供給する吸気管（３４）であり、前記消費部は、前記エンジン（１０）であってもよい。この形態によれば、燃料ガスをエンジンの燃料として利用できる。
【００６５】
（７）上記形態において、前記管は、前記エンジンから排ガスを排出する排気管（７１）であり、前記消費部は、前記排気管に設けられ、前記排ガスを浄化する浄化装置（７３）であってもよい。この形態によれば、燃料ガスを排ガスに含まれる酸化物の還元剤として使用できる。
【００６６】
（８）上記形態において、前記燃料ガスは水素であり、前記ガス貯蔵部（６６）は、水素吸蔵合金（６７）を含んでいてもよい。この形態によれば、燃料ガスが水素であるときに、小さな容量のガス貯蔵部で貯蔵して、ガス供給管の圧力を低下できる。
【００６７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ガスエンジンシステムの他、ガスエンジンシステムの制御方法等で実現することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  エンジン    １１  シリンダブロック    １２  ピストン    １３  シリンダヘッド    １４  コンロッド    １５  クランクシャフト    １６  吸気弁    １７  吸気弁用カム    １８  排気弁    １９  排気弁用カム    ２０  カム角センサ    ２１  点火プラグ    ２２  直噴インジェクタ    ２３  ノックセンサ    ２４  水温センサ    ２５  クランク角センサ    ２６  燃焼室    ３０  空気供給系回路    ３１  エアフィルター    ３２  流量計    ３３  スロットル弁    ３４  吸気管    ５０  燃料ガス供給系回路    ５１  ガスタンク    ５２  主止弁    ５３  第１ガス供給管    ５４  遮断弁    ５５  第２ガス供給管    ５６  減圧弁（調圧弁）    ５７  第３ガス供給管    ５８  第１圧力センサ    ５９  第２圧力センサ    ６０  分岐流路    ６１  開閉弁    ６２  サブタンク    ６３  ポートインジェクタ    ６４  第３圧力センサ    ６５  排気インジェクタ    ６６  サブタンク    ６７  水素吸蔵合金    ６８  加熱器    ７０  排気系回路    ７１  排気管    ７２  ＮＯｘセンサ    ７３  浄化装置    １００〜１０７  ガスエンジンシステム    ２００  制御部    ２１０  イグニッションスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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