(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電時に先行して開弁する第１の弁体と、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁する第２の弁体とを有する遮断弁の故障診断を行う遮断弁故障診断装置であって、
実測された前記遮断弁の下流圧力の時間変化と予め設定された閾値との関係から前記第１及び第２の弁体の開閉状態を推定して、その推定結果に基づいて前記遮断弁の故障診断を行う診断処理部を備えており、
前記診断処理部は、前記遮断弁の通電前に前記下流圧力の実測値が前記閾値以下であった場合と、前記下流圧力の実測値が前記閾値を超えていた場合とで異なる推定を行って前記遮断弁の故障診断を行うことを特徴とする遮断弁故障診断装置。
【請求項２】
前記診断処理部は、前記遮断弁の通電前に前記下流圧力の実測値が前記閾値以下であった場合、前記遮断弁の通電開始から所定時間経過後に前記下流圧力の実測値が前記閾値を超えたか否かを判定し、否の場合に前記遮断弁の故障と判断することを特徴とする請求項１に記載の遮断弁故障診断装置。
【請求項３】
前記診断処理部は、前記遮断弁の通電開始から所定時間経過後に前記下流圧力の実測値が前記閾値を超えたと判定した場合、前記遮断弁の下流側に設置された燃料噴射弁を起動させ、前記燃料噴射弁の起動以降、前記下流圧力の実測値が前記閾値以下となった場合に前記遮断弁の故障と判断することを特徴とする請求項２に記載の遮断弁故障診断装置。
【請求項４】
前記所定時間は、前記遮断弁の通電開始から前記第１の弁体が開弁して前記下流圧力がエンジン運転可能な値となるまでの時間に設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の遮断弁故障診断装置。
【請求項５】
前記診断処理部は、前記遮断弁の通電前に前記下流圧力の実測値が前記閾値を超えていた場合、前記遮断弁の通電開始後に前記遮断弁の下流側に設置された燃料噴射弁を起動させ、前記燃料噴射弁の起動以降、前記下流圧力の実測値が前記閾値以下となった場合に前記遮断弁の故障と判断することを特徴とする請求項１に記載の遮断弁故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断弁故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の燃費性能及び環境保護性能を向上させる技術として、ガソリン等の液体燃料と圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料とを選択的に切替えて単一エンジンに供給するバイフューエルエンジンシステムの導入が進んでいる。このバイフューエルエンジンシステムでは、気体燃料を使用する場合、ガスタンクに充填された高圧の気体燃料をレギュレータによって所望の圧力まで減圧した後、気体燃料専用の燃料噴射弁に供給することが一般的である。
【０００３】
ガスタンクからレギュレータに至る燃料供給経路には電磁式の遮断弁が介挿されており、この遮断弁の開閉状態を制御装置によって制御することで、気体燃料の供給開始と停止の切替えが可能である。この遮断弁の故障はシステム全体に深刻な悪影響を及ぼすため、従来から様々な遮断弁の故障診断技術が開発されている。例えば、下記特許文献１には、遮断弁を閉弁状態から開弁状態へ切替えた時点での遮断弁下流側圧力と、その時点から所定時間経過後の遮断弁下流側圧力とを計測し、両者から求めた圧力上昇率に基づいて遮断弁の故障を診断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８２９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、遮断弁の構造として、図７に示すようなキックパイロット構造が知られている。このキックパイロット構造の遮断弁では、非通電時において、プランジャ１０１がスプリング１０２によって押圧されて、プランジャ１０１に一体的に設けられたパイロットバルブ１０３が、メインバルブ１０４に設けられたパイロット弁座１０５と接触した状態となる。つまり、非通電時において、パイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４は共に閉弁状態となり、上流側（ガスタンク側）流路１０６から下流側（レギュレータ側）流路１０７への気体燃料の流通が遮断される（図７（ａ）参照）。
【０００６】
一方、遮断弁の通電によって、スプリング１０２の反発力より強い吸引力がプランジャ１０１に作用すると、この吸引力によるプランジャ１０１の移動によってパイロットバルブ１０３がパイロット弁座１０５から離れ（つまり開弁し）、気体燃料が上流側流路１０６から下流側流路１０７へ流通し始める（図７（ｂ）参照）。この時点では、未だ上流側流路１０６と下流側流路１０７との差圧が大きいため、メインバルブ１０４は閉弁状態のままである（プランジャ１０１の移動もストップする）。
【０００７】
そして、パイロットバルブ１０３の開弁後、上流側流路１０６と下流側流路１０７との差圧が小さくなると、通電による吸引力が上回った時点でプランジャ１０１は再び移動を開始すると共に、このプランジャ１０１の移動によってメインバルブ１０４が開弁し、最大流量で気体燃料が上流側流路１０６から下流側流路１０７へ流通し始める（図７（ｃ）参照）。また、パイロットバルブ１０３の開弁前に上流側流路１０６と下流側流路１０７との差圧がない場合は、瞬時にメインバルブ１０４が開弁し、気体燃料が下流側流路１０７に流通することになる。
【０００８】
当然、このようなキックパイロット構造の遮断弁の故障診断も行う必要があるが、その故障診断に上記特許文献１の技術を適用することは困難である。なぜなら、上述したように、キックパイロット構造の遮断弁では、パイロットバルブ１０３が開弁してからメインバルブ１０４が開弁するまでの間に遮断弁下流側圧力が上昇するため、上記特許文献１のように、圧力上昇率に基づいて遮断弁の故障を診断する技術ではパイロットバルブ１０３の故障しか診断できず、メインバルブ１０４を含めた故障診断ができないからである。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、いわゆるキックパイロット構造の遮断弁の故障診断を適切に行うことの可能な遮断弁故障診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、遮断弁故障診断装置に係る第１の解決手段として、通電時に先行して開弁する第１の弁体と、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁する第２の弁体とを有する遮断弁の故障診断を行う遮断弁故障診断装置であって、前記遮断弁の下流側圧力の時間変化特性と前記第１及び第２の弁体の開閉状態との対応関係に基づいて、前記下流側圧力の実測値から前記遮断弁の故障診断を行う診断処理部を備えることを特徴とする。
通電時に先行して開弁する第１の弁体と、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁する第２の弁体の開閉状態に応じて、それらの弁体を有する遮断弁の下流側圧力の時間変化特性は異なる傾向となる。つまり、予め遮断弁の下流側圧力の時間変化特性と第１及び第２の弁体の開閉状態との対応関係を求めておけば、その対応関係に基づいて、下流側圧力の実測値から遮断弁（いわゆるキックパイロット構造の遮断弁）の故障診断を適切に行うことが可能となる。
【００１１】
また、本発明では、遮断弁故障診断装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記診断処理部は、前記遮断弁の通電前に前記下流側圧力の実測値が閾値以下であった場合（第１のケース）と、前記下流側圧力の実測値が前記閾値を越えていた場合（第２のケース）とで異なる前記対応関係に基づいて、前記下流側圧力の実測値から前記遮断弁の故障診断を行うことを特徴とする。
上記の第１のケース（遮断弁の上流下流間の差圧が大きいケース）と第２のケース（遮断弁の上流下流間の差圧が小さいケース）とでは、遮断弁の下流側圧力の時間変化特性と第１及び第２の弁体の開閉状態との対応関係は異なるものとなる。従って、上記の第１のケースと第２のケースとで異なる対応関係に基づいて遮断弁の故障診断を行うことにより、ケースに応じた適切な故障診断が可能となる。
【００１２】
また、本発明では、遮断弁故障診断装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記診断処理部は、前記遮断弁の通電前に前記下流側圧力の実測値が閾値以下であった場合（第１のケース）、前記遮断弁の通電開始から所定時間経過後に前記下流側圧力の実測値が前記閾値を越えたか否かを判定し、否の場合に前記遮断弁の故障と判断することを特徴とする。
上記の第１のケースにおいて、遮断弁の通電開始から所定時間経過後に下流側圧力の実測値が閾値を越えなかった場合、第１の弁体及び第２の弁体の両方が閉弁状態になっていると推定される。つまり、この場合には遮断弁の故障と判断することができる。
【００１３】
また、本発明では、遮断弁故障診断装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記診断処理部は、前記遮断弁の通電開始から所定時間経過後に前記下流側圧力の実測値が前記閾値を越えたと判定した場合、前記遮断弁の下流側に設置された燃料噴射弁を起動させ、前記燃料噴射弁の起動以降、前記下流側圧力の実測値が前記閾値以下となった場合に前記遮断弁の故障と判断することを特徴とする。
上記の第１のケースにおいて、遮断弁の通電開始から所定時間経過後に下流側圧力の実測値が閾値を越えた場合、少なくとも第１の弁体は正常に開弁したと推定される。そこで、燃料噴射弁を起動させることで遮断弁下流側の燃料を消費させてみる。この燃料噴射弁の起動以降、下流側圧力の実測値が閾値以下となった場合、遮断弁下流側の燃料消費に対して上流側からの燃料供給が間に合っていないと考えられるため、第２の弁体が閉弁状態になっていると推定される。つまり、この場合には遮断弁の故障と判断することができる。
【００１４】
また、本発明では、遮断弁故障診断装置に係る第５の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記所定時間は、前記遮断弁の通電開始から前記第１の弁体が開弁して前記下流側圧力がエンジン運転可能な値となるまでの時間に設定されていることを特徴とする。
このように所定時間を設定することで、第１の弁体の開故障が原因となる遮断弁の故障を精度良く検出することが可能となる。
【００１５】
また、本発明では、遮断弁故障診断装置に係る第６の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記診断処理部は、前記遮断弁の通電前に前記下流側圧力の実測値が前記閾値を越えていた場合（第２のケース）、前記遮断弁の通電開始後に前記遮断弁の下流側に設置された燃料噴射弁を起動させ、前記燃料噴射弁の起動以降、前記下流側圧力の実測値が前記閾値以下となった場合に前記遮断弁の故障と判断することを特徴とする。
上記の第２のケースでは、遮断弁の通電開始後に燃料噴射弁を起動させることで遮断弁下流側の燃料を消費させてみる。この燃料噴射弁の起動以降、下流側圧力の実測値が閾値以下となった場合、遮断弁下流側の燃料消費に対して上流側からの燃料供給が間に合っていないと考えられるため、少なくとも第２の弁体が閉弁状態になっていると推定される。つまり、この場合には遮断弁の故障と判断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、いわゆるキックパイロット構造の遮断弁の故障診断を適切に行うことの可能な遮断弁故障診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態におけるバイフューエルエンジンシステムの構成概略図である。
【図２】本実施形態における１ｓｔ−ＥＣＵ５のブロック構成図である。
【図３】本実施形態における２ｎｄ−ＥＣＵ６（遮断弁故障診断装置）のブロック構成図である。
【図４】第１のケースにおける遮断弁４１の下流側圧力Ｐの時間変化特性とパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態との対応関係を示したものである。
【図５】第２のケースにおける遮断弁４１の下流側圧力Ｐの時間変化特性とパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態との対応関係を示したものである。
【図６】ＣＰＵ６６が遮断弁故障診断機能を実現するために実行する遮断弁故障診断処理を表すフローチャートである。
【図７】キックパイロット構造の遮断弁の内部構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本発明に係る遮断弁故障装置として、ガソリン等の液体燃料と圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料とを選択的に切替えて単一エンジンに供給するバイフューエルエンジンシステムで使用されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）を例示して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態におけるバイフューエルエンジンシステムの構成概略図である。この図１に示すように、本実施形態におけるバイフューエルエンジンシステムは、エンジン１と、液体燃料供給部２と、気体燃料供給部３と、燃料切替スイッチ４と、１ｓｔ−ＥＣＵ５と、２ｎｄ−ＥＣＵ６（遮断弁故障診断装置）とから概略構成されている。
【００２０】
エンジン１は、液体燃料と気体燃料とを選択的に使用可能な４サイクルエンジンであり、シリンダ１０、ピストン１１、コンロッド１２、クランクシャフト１３、吸気バルブ１４、排気バルブ１５、点火プラグ１６、点火コイル１７、吸気管１８、排気管１９、エアクリーナ２０、スロットルバルブ２１、液体燃料噴射弁２２、気体燃料噴射弁２３、吸気圧センサ２４、吸気温センサ２５、スロットル開度センサ２６、冷却水温センサ２７及びクランク角度センサ２８を備えている。
【００２１】
シリンダ１０は、内部に設けられたピストン１１を、吸気、圧縮、燃焼（膨張）、排気の４行程を繰り返すことによって往復運動させるための中空の円筒形状部材であり、空気と燃料との混合気を燃焼室１０ｂに供給するための流路である吸気ポート１０ａ、上記混合気を留め、圧縮行程において圧縮された混合気を燃焼行程において燃焼させるための空間である燃焼室１０ｂ、排気行程において燃焼室１０ｂから排気ガスを外部に排出するための流路である排気ポート１０ｃが設けられている。また、このシリンダ１０の外壁には、冷却水を循環させるための冷却水路１０ｄが設けられている。
【００２２】
ピストン１１には、ピストン１１の往復運動を回転運動に変換するためのクランクシャフト１３がコンロッド１２を介して連結されている。クランクシャフト１３は、ピストン１１の往復方向と直交する方向に延在しており、不図示のフライホイール、ミッションギア等と連結されている。また、このクランクシャフト１３には、クランク角度を検出するために用いられるロータ１３ａが同軸接続されている。このロータ１３ａの外周には、複数の突起が回転方向に対して、各突起の後端が等角度間隔（例えば２０°間隔）になるように設けられている。
【００２３】
吸気バルブ１４は、吸気ポート１０ａにおける燃焼室１０ｂ側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。排気バルブ１５は、排気ポート１０ｃにおける燃焼室１０ｂ側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。
【００２４】
点火プラグ１６は、燃焼室１０ｂの内側に電極が露出するように燃焼室１０ｂの上部に設置されており、点火コイル１７から供給される高電圧信号によって電極間に火花を発生する。点火コイル１７は、１次巻線と２次巻線からなるトランスであり、１ｓｔ−ＥＣＵ５から１次巻線に供給される点火用電圧信号を昇圧して２次巻線から点火プラグ１６に供給する。
【００２５】
吸気管１８は、空気供給用の配管であり、内部の吸気流路１８ａが吸気ポート１０ａと連通するようにシリンダ１０に連結されている。排気管１９は、排気ガス排出用の配管であり、内部の排気流路１９ａが排気ポート１０ｃと連通するようにシリンダ１０に連結されている。エアクリーナ２０は、吸気管１８の上流側に設けられており、外部から取り込まれる空気を清浄化して吸気流路１８ａに送り込む。
【００２６】
スロットルバルブ２１は、吸気流路１８ａの内部に設けられており、スロットル操作（もしくはアクセル操作）に応じて回動する。つまり、スロットルバルブ２１の回動によって吸気流路１８ａの断面積が変化し、吸気量が変化する。液体燃料噴射弁２２は、吸気ポート１０ａ側に噴射口が露出するように吸気管１８に設置された電磁弁（例えばソレノイドバルブ等）であり、１ｓｔ−ＥＣＵ５から供給される燃料噴射弁駆動信号に応じて、液体燃料供給部２から供給される液体燃料（ガソリン等）を噴射口から噴射する。
【００２７】
気体燃料噴射弁２３は、吸気ポート１０ａ側に噴射口が露出するように吸気管１８に設置された電磁弁（例えばソレノイドバルブ等）であり、２ｎｄ−ＥＣＵ６から供給される燃料噴射弁駆動信号に応じて、気体燃料供給部３から供給される気体燃料（ＣＮＧ等）を噴射口から噴射する。吸気圧センサ２４は、例えばピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサであり、スロットルバルブ２１の下流側において吸気流路１８ａ側に感度面が露出するように吸気管１８に設置されており、吸気管１８内の吸気圧に応じた吸気圧信号を１ｓｔ−ＥＣＵ５に出力する。
【００２８】
吸気温センサ２５は、スロットルバルブ２１の上流側において吸気流路１８ａ側に感部が露出するように吸気管１８に設置されており、吸気管１８内の吸気温度に応じた吸気温信号を１ｓｔ−ＥＣＵ５に出力する。スロットル開度センサ２６は、スロットルバルブ２１の開度に応じたスロットル開度信号を１ｓｔ−ＥＣＵ５に出力する。冷却水温センサ２７は、冷却水路１０ｄ側に感部が露出するようにシリンダ１０に設置されており、冷却水路１０ｄを流れる冷却水の温度に応じた冷却水温信号を１ｓｔ−ＥＣＵ５に出力する。
【００２９】
クランク角度センサ２８は、例えば電磁式ピックアップセンサであり、ロータ１３ａの外周に設けられた各突起がセンサ近傍を通過する毎に極性の異なる１対のパルス状の信号を１ｓｔ−ＥＣＵ５に出力する。より詳細には、このクランク角度センサ２８は、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合、負極性の振幅を有するパルス状の信号を出力し、回転方向に対して各突起の後端が通過した場合、正極性の振幅を有するパルス状の信号を出力する。
【００３０】
液体燃料供給部２は、液体燃料タンク３０及び燃料ポンプ３１から構成されている。液体燃料タンク３０は、例えばガソリン燃料、或いはアルコール燃料などの液体燃料を貯留する容器である。燃料ポンプ３１は、１ｓｔ―ＥＣＵ５から供給されるポンプ駆動信号に応じて、液体燃料タンク３０内の液体燃料を汲み出して液体燃料噴射弁２２の燃料入口に圧送する。
【００３１】
気体燃料供給部３は、気体燃料タンク４０、遮断弁４１、レギュレータ４２、フィルタ４３、燃圧センサ４４及びリリーフバルブ４５から構成されている。気体燃料タンク４０は、例えばＣＮＧ等の高圧の気体燃料が充填された耐圧容器である。遮断弁４１は、気体燃料タンク４０からレギュレータ４２に至る燃料供給経路に介挿されたキックパイロット構造の遮断弁であり、２ｎｄ−ＥＣＵ６から供給される遮断弁駆動信号に応じて開弁動作及び閉弁動作を行うことで、気体燃料タンク４０からの気体燃料の供給開始と停止を切替える役割を担っている。なお、このようなキックパイロット構造の遮断弁４１は、図７を用いて説明したように、通電時に先行して開弁するパイロットバルブ１０３（第１の弁体）と、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁するメインバルブ１０４（第２の弁体）とを有している。
【００３２】
レギュレータ４２は、遮断弁４１の下流側に配置された調圧弁であり、遮断弁４１の開弁時に気体燃料タンク４０から供給される高圧の気体燃料を所望の圧力まで減圧した後、下流側に設置されたフィルタ４３に送出する。フィルタ４３は、レギュレータ４２から送出される気体燃料に含まれる異物（例えば気体燃料中のコンプレッサーオイル等の異物）を除去し、異物除去後の気体燃料を気体燃料噴射弁２３の燃料入口に送出する。
【００３３】
燃圧センサ４４は、フィルタ４３に設置された圧力センサであり、気体燃料噴射弁２３へ送出される気体燃料の圧力を検出し、その検出結果を表す圧力検出信号を２ｎｄ−ＥＣＵ６に出力する。リリーフバルブ４５は、レギュレータ４２とフィルタ４３とを結ぶ配管に連通する分岐配管に介挿された安全弁であり、レギュレータ４２の下流側の燃圧が設定圧力を越えた場合に開弁して気体燃料を外部に排出する（リリーフする）役割を担う。
【００３４】
燃料切替スイッチ４は、手動操作による燃料の切替えを可能とするスイッチであり、そのスイッチの状態、つまりエンジン１で使用する燃料として液体燃料が指定されているのか、気体燃料が指定されているのかを示す燃料指定信号を２ｎｄ−ＥＣＵ６に出力する。
【００３５】
１ｓｔ−ＥＣＵ５は、主に液体燃料によるエンジン１の運転制御を担当するものであり、図２に示すように、波形整形回路５０、回転数カウンタ５１、Ａ／Ｄ変換器５２、点火回路５３、燃料噴射弁駆動回路５４、ポンプ駆動回路５５、ＲＯＭ(Read Only Memory)５６、ＲＡＭ(Random Access Memory)５７、通信回路５８及びＣＰＵ（Central Processing Unit）５９を備えている。
【００３６】
波形整形回路５０は、クランク角度センサ２８から入力されるクランク信号を、方形波のパルス信号（例えば負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとする）に波形整形し、回転数カウンタ５１及びＣＰＵ５９に出力する。つまり、この方形波のパルス信号は、クランクシャフト１３が２０°回転する際に要した時間を周期とする信号である。以下では、この波形整形回路５０から出力される方形波のパルス信号をクランクパルス信号と称す。
【００３７】
回転数カウンタ５１は、上記波形整形回路５０から入力されるクランクパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、その算出結果をＣＰＵ５９に出力する。Ａ／Ｄ変換器５２は、吸気圧センサ２４から入力される吸気圧信号、吸気温センサ２５から入力される吸気温信号、スロットル開度センサ２６から入力されるスロットル開度信号、及び冷却水温センサ２７から入力される冷却水温信号を、デジタル信号（吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値、冷却水温値）に変換してＣＰＵ５９に出力する。
【００３８】
点火回路５３は、不図示のバッテリから供給される電源電圧を蓄積するコンデンサを備え、ＣＰＵ５９からの要求に応じて、コンデンサに蓄積された電荷を点火用電圧信号として点火コイル１７の１次巻線に放電する。燃料噴射弁駆動回路５４は、ＣＰＵ５９からの要求に応じて燃料噴射弁駆動信号を生成し、当該燃料噴射弁駆動信号を液体燃料噴射弁２２に出力する。ポンプ駆動回路５５は、ＣＰＵ５９からの要求に応じてポンプ駆動信号を生成し、当該ポンプ駆動信号を燃料ポンプ３１に出力する。
【００３９】
ＲＯＭ５６は、ＣＰＵ５９の各種機能を実現するためのエンジン制御プログラムや各種設定データを予め記憶している不揮発性メモリである。ＲＡＭ５７は、ＣＰＵ５９がエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられる揮発性のワーキングメモリである。通信回路５８は、ＣＰＵ５９による制御の下、１ｓｔ−ＥＣＵ５と２ｎｄ−ＥＣＵ６とのデータ通信を実現する通信インターフェイスであり、通信ケーブルを介して２ｎｄ−ＥＣＵ６と接続されている。
【００４０】
ＣＰＵ５９は、ＲＯＭ５６に記憶されているエンジン制御プログラムに従い、波形整形回路５０から入力されるクランクパルス信号と、回転数カウンタ５１から得られるエンジン回転数と、Ａ／Ｄ変換器５２から得られる吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値及び冷却水温値と、通信回路５８を介して２ｎｄ−ＥＣＵ６から得られる各種情報に基づいて、液体燃料によるエンジン１の運転制御を行う。
【００４１】
具体的には、ＣＰＵ５９は、波形整形回路５０から入力されるクランクパルス信号に基づいてクランクシャフト１３の回転状態（換言すれば、シリンダ１０内におけるピストン１１の位置）を監視し、ピストン１１が点火時期に対応する位置に到達した時点で、点火制御信号を点火回路５３に出力することにより、点火プラグ１６をスパークさせる。
【００４２】
また、このＣＰＵ５９は、通信回路５８を介して２ｎｄ−ＥＣＵ６から液体燃料による運転指示を受信した場合、燃料供給制御信号をポンプ駆動回路５５に出力することで燃料ポンプ３１を駆動させて、液体燃料噴射弁２２への液体燃料の供給を開始すると共に、ピストン１１が燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で、燃料噴射制御信号を燃料噴射弁駆動回路５４に出力することにより、液体燃料噴射弁２２による液体燃料の噴射を実施する。なお、このＣＰＵ５９は、自身が認識しているピストン１１の位置、エンジン回転数、吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値及び冷却水温値を、通信回路５８を介して２ｎｄ−ＥＣＵ６に送信する機能も有している。
【００４３】
一方、２ｎｄ−ＥＣＵ６は、主に気体燃料によるエンジン１の運転制御を担当するものであり、図３に示すように、通信回路６０、Ａ／Ｄ変換器６１、燃料噴射弁駆動回路６２、遮断弁駆動回路６３、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６５、及びＣＰＵ６６を備えている。
【００４４】
通信回路６０は、ＣＰＵ６６による制御の下、１ｓｔ−ＥＣＵ５と２ｎｄ−ＥＣＵ６とのデータ通信を実現する通信インターフェイスであり、通信ケーブルを介して１ｓｔ−ＥＣＵ５（詳細には通信回路５８）と接続されている。Ａ／Ｄ変換器６１は、燃圧センサ４４から入力される圧力検出信号を、デジタル信号に変換してＣＰＵ６６に出力する。なお、このデジタル信号は遮断弁４１の下流側圧力の実測値を示す信号であるため、以下ではこのデジタル信号を下流側圧力実測値と称す。
【００４５】
燃料噴射弁駆動回路６２は、ＣＰＵ６６からの要求に応じて燃料噴射弁駆動信号を生成し、当該燃料噴射弁駆動信号を気体燃料噴射弁２３に出力する。遮断弁駆動回路６３は、ＣＰＵ６６からの要求応じて遮断弁駆動信号を生成し、当該遮断弁駆動信号を遮断弁４１に出力する。ＲＯＭ６４は、ＣＰＵ６６の各種機能を実現するためのエンジン制御プログラムや各種設定データを予め記憶している不揮発性メモリである。ＲＡＭ６５は、ＣＰＵ６６がエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられる揮発性のワーキングメモリである。
【００４６】
ＣＰＵ６６（診断処理部）は、ＲＯＭ６４に記憶されているエンジン制御プログラムに従い、燃料切替スイッチ４から入力される燃料指定信号と、通信回路６０を介して１ｓｔ−ＥＣＵ５から得られるピストン１１の位置、エンジン回転数、吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値及び冷却水温値と、Ａ／Ｄ変換器６１から得られる下流側圧力実測値とに基づいて、気体燃料によるエンジン１の運転制御を行う。
【００４７】
具体的には、このＣＰＵ６６は、燃料切替スイッチ４から入力される燃料指定信号の解析の結果、エンジン１で使用する燃料として液体燃料が指定されていると判断した場合、通信回路６０を介して液体燃料による運転指示を１ｓｔ−ＥＣＵ５（詳細には通信回路５８）に送信する。
【００４８】
一方、このＣＰＵ６６は、燃料切替スイッチ４から入力される燃料指定信号の解析の結果、エンジン１で使用する燃料として気体燃料が指定されていると判断した場合、遮断弁駆動回路６３に対して遮断弁駆動信号の生成を要求する。これにより、遮断弁駆動回路６３から遮断弁４１へ遮断弁駆動信号が供給され（つまり遮断弁４１の通電が開始され）、遮断弁４１は開弁状態となり、気体燃料タンク４０から気体燃料噴射弁２３への気体燃料供給が開始される。また、このＣＰＵ６６は、ピストン１１が燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で、燃料噴射弁駆動回路６２に対して燃料噴射弁駆動信号の生成を要求することにより、気体燃料噴射弁２３による気体燃料の噴射を実施する。
【００４９】
さらに、このＣＰＵ６６は、本実施形態における特徴的な機能として、遮断弁４１の下流側圧力の時間変化特性とパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態との対応関係に基づいて、Ａ／Ｄ変換器６１から得られる下流側圧力実測値から遮断弁４１の故障診断を行う遮断弁故障診断機能を有している。以下では、このＣＰＵ６６が有する遮断弁故障診断機能について詳細に説明する。
【００５０】
まず、本実施形態における遮断弁４１の故障診断原理は次の通りである。すなわち、遮断弁４１の通電時に先行して開弁するパイロットバルブ１０３と、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁するメインバルブ１０４の開閉状態に応じて、それらのバルブを有する遮断弁４１の下流側圧力の時間変化特性は異なる傾向となる。従って、予め遮断弁４１の下流側圧力の時間変化特性とパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態との対応関係を求めておけば、その対応関係に基づいて、下流側圧力実測値からキックパイロット構造の遮断弁４１の故障診断を適切に行うことが可能となる。
【００５１】
また、遮断弁４１の下流側圧力の時間変化特性とパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態との対応関係は、遮断弁４１の通電前に下流側圧力実測値が閾値以下であった場合（第１のケース：遮断弁４１の上流下流間の差圧が大きいケース）と、下流側圧力実測値が閾値を越えていた場合（第２のケース：遮断弁４１の上流下流間の差圧が小さいケース）とで異なるものとなる。従って、上記の第１のケースと第２のケースとで異なる対応関係に基づいて遮断弁４１の故障診断を行うことにより、ケースに応じた適切な故障診断が可能となる。
【００５２】
図４は、第１のケースにおける遮断弁４１の下流側圧力Ｐの時間変化特性とパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態との対応関係を示したものである。図４（ａ）は、下流側圧力Ｐの時間変化特性の各傾向を示し、図４（ｂ）は、各傾向に対応するパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態（バルブ状態）を示している。また、図４（ｂ）中において、開弁状態とはそのバルブが正常であることを指し、閉弁状態とはそのバルブが故障であることを指す。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、第１のケースにおいて、遮断弁４１の通電開始から所定時間Ｔ経過後に下流側圧力Ｐが閾値Ｐｔを越えなかった場合（波線部分参照）、図４（ｂ）に示すように、パイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の両方が閉弁状態になっているか（パターンｄ参照）、或いはパイロットバルブ１０３が閉弁状態でメインバルブ１０４が開弁状態になっている（パターンｃ参照）と推定される。つまり、この場合には遮断弁４１の故障と判断することができる。
【００５４】
また、図４（ａ）に示すように、遮断弁４１の通電開始から所定時間Ｔ経過後に下流側圧力Ｐが閾値Ｐｔを越えた場合、少なくともパイロットバルブ１０３は正常に開弁したと推定される。そこで、気体燃料噴射弁２３を起動させることで遮断弁４１下流側の燃料を消費させてみる。この気体燃料噴射弁２３の起動以降、図４（ａ）に示すように、下流側圧力Ｐが閾値Ｐｔ以下となった場合（一点鎖線部分参照）、遮断弁４１下流側の燃料消費に対して上流側からの燃料供給が間に合っていないと考えられるため、図４（ｂ）に示すように、メインバルブ１０４が閉弁状態になっていると推定される（パターンｂ参照）。つまり、この場合にも遮断弁４１の故障と判断することができる。
【００５５】
さらに、図４（ａ）に示すように、気体燃料噴射弁２３の起動以降、下流側圧力Ｐが閾値Ｐｔ以下とならなかった場合（実線部分参照）、遮断弁４１下流側の燃料消費に対して上流側からの燃料供給が間に合っていると考えられるため、図４（ｂ）に示すように、メインバルブ１０４も開弁状態になっていると推定される（パターンａ参照）。つまり、この場合には遮断弁４１は正常であると判断することができる。
【００５６】
なお、上述した第１のケースにおいて、所定時間Ｔは、遮断弁４１の通電開始からパイロットバルブ１０３が開弁して下流側圧力Ｐがエンジン運転可能な値となるまでの時間に設定されていることが望ましい。このように所定時間Ｔを設定することで、パイロットバルブ１０３の開故障が原因となる遮断弁４１の故障を精度良く検出することが可能となる。
【００５７】
図５は、第２のケースにおける遮断弁４１の下流側圧力Ｐの時間変化特性とパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態との対応関係を示したものである。図５（ａ）は、下流側圧力Ｐの時間変化特性の各傾向を示し、図５（ｂ）は、各傾向に対応するパイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の開閉状態（バルブ状態）を示している。また、図５（ｂ）中において、開弁状態とはそのバルブが正常であることを指し、閉弁状態とはそのバルブが故障であることを指す。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、第２のケースでは、遮断弁４１の通電開始後に気体燃料噴射弁２３を起動させることで遮断弁４１下流側の燃料を消費させてみる。この気体燃料噴射弁２３の起動以降、図５（ａ）に示すように、下流側圧力Ｐが閾値Ｐｔ以下となった場合（二点鎖線部分参照）、遮断弁４１下流側の燃料消費に対して上流側からの燃料供給が間に合っていないと考えられるため、図５（ｂ）に示すように、少なくともメインバルブ１０４が閉弁状態になっていると推定される（パターンｆ、ｈ参照）。つまり、この場合にも遮断弁４１の故障と判断することができる。
【００５９】
また、図５（ａ）に示すように、この気体燃料噴射弁２３の起動以降、下流側圧力Ｐが閾値Ｐｔ以下とならなかった場合（実線部分参照）、遮断弁４１下流側の燃料消費に対して上流側からの燃料供給が間に合っていると考えられるため、図５（ｂ）に示すように、少なくともメインバルブ１０４が開弁状態になっていると推定される（パターンｅ、ｇ参照）。つまり、この場合には遮断弁４１は正常であると判断することができる。
【００６０】
以上のような本実施形態における遮断弁４１の故障診断原理に基づき、以下ではＣＰＵ６６が遮断弁故障診断機能を実現するために実行する遮断弁故障診断処理について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６１】
図６に示すように、ＣＰＵ６６は、遮断弁故障診断処理の開始後、まず、遮断弁４１の通電前にＡ／Ｄ変換器６１から得た下流側圧力実測値Ｐ１が閾値Ｐｔ以下か否かを判定する（ステップＳ１）。このステップＳ１において「Ｙｅｓ」の場合、つまり図４に示した第１のケースの場合、ＣＰＵ６６は、遮断弁駆動回路６３に対して遮断弁駆動信号の生成を要求することで遮断弁４１の通電を開始する（ステップＳ２）。
【００６２】
そして、ＣＰＵ６６は、所定時間Ｔが経過したか否かを判定し（ステップＳ３）、「Ｙｅｓ」の場合、つまり所定時間Ｔが経過した場合には、所定時間Ｔ経過後にＡ／Ｄ変換器６１から得た下流側圧力実測値Ｐ１が閾値Ｐｔを越えたか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００６３】
上記ステップＳ４において「Ｙｅｓ」の場合、つまり遮断弁４１の通電開始から所定時間Ｔ経過後に下流側圧力実測値Ｐ１が閾値Ｐｔを越えて、少なくともパイロットバルブ１０３は正常に開弁したと推定される場合、ＣＰＵ６６は、燃料噴射弁駆動回路６２に対して燃料噴射弁駆動信号の生成を要求することで気体燃料噴射弁２３を起動させ（ステップＳ５）、この気体燃料噴射弁２３の起動後の下流側圧力実測値Ｐ１をＡ／Ｄ変換器６１から取得する（ステップＳ６）。
【００６４】
そして、ＣＰＵ６６は、取得した下流側圧力実測値Ｐ１が閾値Ｐｔ以下となったか否かを判定し（ステップＳ７）、「Ｎｏ」の場合には、ステップＳ６に戻って下流側圧力実測値Ｐ１の取得を継続する一方、「Ｙｅｓ」の場合、つまりメインバルブ１０４が閉弁状態になっていると推定される場合（図４（ｂ）のパターンｂの場合）には、遮断弁４１の故障と判断して遮断弁故障診断処理を終了する（ステップＳ８）。
【００６５】
一方、上記ステップＳ４において「Ｎｏ」の場合、つまり遮断弁４１の通電開始から所定時間Ｔ経過後に下流側圧力実測値Ｐ１が閾値Ｐｔを越えず、パイロットバルブ１０３及びメインバルブ１０４の両方が閉弁状態になっていると推定される場合（図４（ｂ）のパターンｃ、ｄの場合）、ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ８に移行し、遮断弁４１の故障と判断して遮断弁故障診断処理を終了する。
【００６６】
さらに、上記ステップＳ１において「Ｎｏ」の場合、つまり図５に示した第２のケースの場合、ＣＰＵ６６は、遮断弁駆動回路６３に対して遮断弁駆動信号の生成を要求することで遮断弁４１の通電を開始する（ステップＳ９）。そして、ＣＰＵ６６は、遮断弁４１の通電開始後、燃料噴射弁駆動回路６２に対して燃料噴射弁駆動信号の生成を要求することで気体燃料噴射弁２３を起動させ（ステップＳ１０）、この気体燃料噴射弁２３の起動後の下流側圧力実測値Ｐ１をＡ／Ｄ変換器６１から取得する（ステップＳ１１）。
【００６７】
そして、ＣＰＵ６６は、取得した下流側圧力実測値Ｐ１が閾値Ｐｔ以下となったか否かを判定し（ステップＳ１２）、「Ｎｏ」の場合には、ステップＳ１１に戻って下流側圧力実測値Ｐ１の取得を継続する一方、「Ｙｅｓ」の場合、つまり少なくともメインバルブ１０４が閉弁状態になっていると推定される場合（図５（ｂ）のパターンｆ、ｈの場合）には、上記ステップＳ８に移行し、遮断弁４１の故障と判断して遮断弁故障診断処理を終了する。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態によれば、キックパイロット構造の遮断弁４１の故障診断を適切に行うことが可能となる。また、第１のケース（遮断弁４１の上流下流間の差圧が大きいケース）と、第２のケース（遮断弁４１の上流下流間の差圧が小さいケース）とで異なる処理手順を用いて遮断弁４１の故障診断を行うことにより、ケースに応じた適切な故障診断が可能となる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、液体燃料による運転制御を担う１ｓｔ−ＥＣＵ５と、気体燃料による運転制御及び遮断弁４１の故障診断を担う２ｎｄ−ＥＣＵ６とを別個に備えたバイフューエルエンジンシステムを例示したが、これら２つのＥＣＵの機能を１つのＥＣＵに統合するような構成を採用しても良い。
【００７０】
（２）上記実施形態では、バイフューエルエンジンシステムを例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、気体燃料のみを単一エンジンに供給するモノフューエルエンジンシステムであっても、本発明を適用することができる。
【００７１】
（３）図７に示した遮断弁４１のキックパイロット構造はあくまで一例であり、通電時に先行して開弁する第１の弁体と、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁する第２の弁体とを有する遮断弁であれば、その故障診断技術として本発明を適用することができる。
【００７２】
（４）上記実施形態では、遮断弁４１の下流側圧力として、レギュレータ４２の下流側圧力（つまりレギュレータ４２から気体燃料噴射弁２３へ至る燃料供給経路の圧力）を測定する場合を例示したが、遮断弁４１の下流側圧力として、遮断弁４１からレギュレータ４２へ至る燃料供給経路の圧力を測定しても良い。なお、圧力センサと温度センサを兼ねる場合、遮断弁４１の下流側圧力を測定する箇所は気体燃料噴射弁２３に近いほど好ましい。これは、温度測定の精度が向上するためである。
【符号の説明】
【００７３】
１…エンジン、２…液体燃料供給部、３…気体燃料供給部、４…燃料切替スイッチ、５…１ｓｔ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、６…２ｎｄ−ＥＣＵ（遮断弁故障診断装置）、２３…気体燃料噴射弁、４１…遮断弁、６６…ＣＰＵ（診断処理部）、１０３…パイロットバルブ（第１の弁体）、１０４…メインバルブ（第２の弁体）
【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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