(57)【要約】【課題】  水素漏れの影響を抑制しつつ、水素噴射弁の開故障を検出するための開故障検出装置を提供する。【解決手段】  気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射弁を備えたエンジンにおける該気体燃料噴射弁の開故障検出装置において、気体燃料噴射弁に連通する燃料供給通路内で、該気体燃料噴射弁の上流側に設けられる遮断弁であって、その開状態で該気体燃料噴射弁へ気体燃料を供給する遮断弁と、該遮断弁の開閉を制御する開閉制御手段と、上記気体燃料噴射弁と遮断弁との間における圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出される圧力の変化に基づき、上記気体燃料噴射弁が開いたままとなる開故障を検出する開故障検出手段と、を設ける。上記開閉制御手段は、エンジン始動操作に応じて上記遮断弁を開き、所定時間経過後に閉じ、上記開故障検出手段は、該開閉制御手段が遮断弁を閉じた後に検出される圧力の変化に基づき、上記開故障を検出する。【選択図】図５Ａ
2006250141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射弁を備えたエンジンにおける該気体燃料噴射弁の開故障検出装置において、
上記気体燃料噴射弁に連通する燃料供給通路内で、該気体燃料噴射弁の上流側に設けられる遮断弁であって、その開状態で該気体燃料噴射弁へ気体燃料を供給する遮断弁と、
上記遮断弁の開閉を制御する開閉制御手段と、
上記気体燃料噴射弁と遮断弁との間における圧力を検出する圧力検出手段と、
上記圧力検出手段により検出される圧力の変化に基づき、上記気体燃料噴射弁が開いたままとなる開故障を検出する開故障検出手段と、を有しており、
上記開閉制御手段は、エンジン始動操作に応じて、上記遮断弁を開き、所定時間経過後に閉じ、上記開故障検出手段は、該開閉制御手段が遮断弁を閉じた後に検出される圧力の変化に基づき、上記開故障を検出することを特徴とする気体燃料噴射弁の開故障検出装置。
【請求項２】
上記エンジンが、気体燃料及びガソリンを併用するエンジンであるとともに、
上記燃焼室内への燃料供給を、ガソリン供給と気体燃料供給との間で切り替える燃料供給切替え手段と、該燃焼室内の燃料への点火プラグによる点火を制御する点火制御手段と、が設けられており、
上記点火制御手段は、上記開故障検出手段により開故障が検出された場合に、その検出時点から点火プラグによる点火を所定期間停止して掃気を行い、上記燃料供給切替え手段は、点火停止による掃気後に、気体燃料供給からガソリン供給に切り替えることを特徴とする請求項１記載の気体燃料噴射弁の開故障検出装置。
【請求項３】
燃焼室内に気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射弁を備えたエンジンにおける該気体燃料噴射弁の開故障検出装置において、
上記気体燃料噴射弁に連通する気体燃料供給通路内で該気体燃料噴射弁の上流側に設けられ、その開状態で該気体燃料噴射弁へ気体燃料を供給する遮断弁と、
上記遮断弁の開閉を制御する開閉制御手段であって、上記遮断弁をエンジン運転状態で開く一方、上記エンジン停止状態で閉じる開閉制御手段と、
上記遮断弁と気体燃料噴射弁との間における圧力を検出する圧力検出手段と、
上記圧力検出手段により検出される圧力の変化に基づき、上記気体燃料噴射弁が開いたままとなる開故障を検出する開故障検出手段と、を有しており、
上記エンジン運転状態からのエンジン停止操作に応じて、上記開閉制御手段は、上記遮断弁を所定期間開状態に保持した後に閉じ、上記開故障検出手段は、上記開閉制御手段が該遮断弁を閉じた後に検出される圧力の変化に基づき、上記開故障を検出することを特徴とする気体燃料噴射弁の開故障検出装置。
【請求項４】
更に、上記開故障検出手段により開故障が検出された場合に警報を行う警報手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の気体燃料噴射弁の開故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射弁を備えたエンジンにおいて、該気体燃料噴射弁の開故障（開いたまま閉状態に戻らない故障）を検出するための気体燃料噴射弁の開故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低公害化を目的として、例えば圧縮天然ガス，液化プロパンガス，圧縮水素等の気体燃料として利用するエンジンを搭載した車両の開発が進められている。気体燃料を利用するエンジンにおいては、ガソリンと比較して、容積率が極めて大きく、また、燃焼速度が速い等の気体燃料の特性に起因して、エア吸入量の確保や気体燃料供給量の制御が比較的難しく、また、エンジン始動時に、吸気系に残存した気体水素に新たな気体水素が加わることで水素濃度が高くなった混合気が吸気系で燃焼する現象（所謂バックファイヤ）、及び、エンジン始動時に、排気系に残存した未燃の気体水素を含む混合気が排気系で燃焼する現象（所謂アフターバーン）が生じるおそれがある。これらの問題を解決する方法の１つとして、従来、例えば特開平５−２１４９３７号公報には、気体燃料噴射弁の上流側の水素供給通路内に遮断弁を設けて、エンスト時に遮断弁を閉じることにより、バックファイヤやアフターバーンの発生を回避することが提案されている。
【０００３】
また、気体燃料を利用するエンジンにおいては、燃焼室内に気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射弁が開いたまま閉状態に戻らない故障（以下、開故障という）が生じるおそれがある。この開故障は、燃焼室内への気体燃料漏れを招来し、燃焼室内に漏れた気体燃料が未燃のまま吸気系や排気系に流れ込むと、バックファイヤやアフターバーンの発生要因となり得る。気体燃料漏れを防止するには、気体燃料噴射弁の状態を適時に把握し、その開故障を検出することが必要である。従来、気体燃料噴射弁の開故障を検出する方法としては、例えば特開２００１−４１１０６号公報に、エンジン停止時に、気体燃料供給通路内に配設された遮断弁を直ちに閉じ、その直後の水素供給通路内の圧力Ｐ１と、遮断弁を閉じた時点から所期間経過した時点での圧力Ｐ２とをそれぞれ検出し、圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が所定値以上である場合に、気体燃料噴射弁の開故障を検出することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２１４９３７号公報
【特許文献２】特開２００１−４１１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記エンジンにおいては、気体燃料噴射弁が開いた状態で、気体燃料の消費に伴い気体燃料供給通路内の圧力が変動する傾向がある。このため、上記特許文献２で提案されるように、エンジン停止に伴い気体燃料供給通路内に配設された遮断弁を閉じた直後に、気体燃料供給通路内の圧力Ｐ１が検出されると、タイミング次第で圧力Ｐ１が小さくなることがある。この場合、気体燃料噴射弁が開故障していても、所定期間経過後に検出された圧力Ｐ２との圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなり、気体燃料噴射弁の開故障を的確に検出することができない。また、エンジン停止時に開故障を検出しているため、故障検出が遅れるおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、バックファイヤやアフターバーン等の異常燃焼の発生を回避しつつ、気体燃料噴射弁の開故障をより的確に検出し、エンジン燃料室内への気体燃料漏れを防止し得る気体燃料噴射弁の開故障検出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】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明は、気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射弁を備えたエンジンにおける該気体燃料噴射弁の開故障検出装置において、気体燃料噴射弁に連通する燃料供給通路内で、該気体燃料噴射弁の上流側に設けられる遮断弁であって、その開状態で該気体燃料噴射弁へ気体燃料を供給する遮断弁と、該遮断弁の開閉を制御する開閉制御手段と、上記気体燃料噴射弁と遮断弁との間における圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出される圧力の変化に基づき、上記気体燃料噴射弁が開いたままとなる開故障を検出する開故障検出手段と、を有しており、上記開閉制御手段は、エンジン始動操作に応じて上記遮断弁を開き、所定時間経過後に閉じ、上記開故障検出手段は、該開閉制御手段が遮断弁を閉じた後に検出される圧力の変化に基づき、上記開故障を検出することを特徴としたものである。
【０００８】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記エンジンが、気体燃料及びガソリンを併用するエンジンであるとともに、エンジン内への燃料供給を、ガソリン供給と気体燃料供給との間で切り替える燃料供給切替え手段と、該エンジン内の燃料への点火プラグによる点火を制御する点火制御手段と、が設けられており、該点火制御手段は、上記開故障検出手段により開故障が検出された場合に、その検出時点から所定期間だけ点火プラグによる点火を停止して掃気を行い、該燃料供給切替え手段は、点火停止による掃気後に、気体燃料供給からガソリン供給に切り替えることを特徴としたものである。
【０００９】
更に、本願の請求項３に係る発明は、気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射弁を備えたエンジンにおける該気体燃料噴射弁の開故障検出装置において、上記気体燃料噴射弁に連通する気体燃料供給通路内で該気体燃料噴射弁の上流側に設けられ、その開状態で該気体燃料噴射弁へ気体燃料を供給する遮断弁と、該遮断弁の開閉を制御する開閉制御手段であって、上記遮断弁をエンジン運転状態で開く一方、上記エンジン停止状態で閉じる開閉制御手段と、該遮断弁と気体燃料噴射弁との間における圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出される圧力の変化に基づき、上記気体燃料噴射弁が開いたままとなる開故障を検出する開故障検出手段と、を有しており、上記エンジン運転状態からのエンジン停止操作に応じて、上記開閉制御手段は、上記遮断弁を所定期間開状態に保持した後に閉じ、上記開故障検出手段は、上記開閉制御手段が該遮断弁を閉じた後に検出される圧力の変化に基づき、上記開故障を検出することを特徴としたものである。
【００１０】
また、更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３に係る発明のいずれか一において、上記開故障検出手段により開故障が検出された場合に警報を行う警報手段が設けられていることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願の請求項１に係る発明によれば、エンジン始動操作時に、気体燃料噴射弁の開故障を的確に検出し、気体燃料噴射弁から燃焼室内への気体燃料漏れを早期に検出することができる。
【００１２】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、気体燃料噴射弁の開故障が検出された場合、気体燃料の掃気後にガソリン供給に切り替えられるため、アフターバーン等の異常燃焼の発生を回避しつつ、ガソリンでの始動が可能になり、良好なエンジン始動性を確保することができる。
【００１３】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、エンジン停止操作時に遮断弁を所定期間開状態に保持した後の圧力変化に基づき気体燃料噴射弁の開故障が検出されるため、気体燃料噴射弁開状態での圧力変動の影響を抑制でき、開故障の誤検出を抑制できる。また、ドライバに違和感をもたらす状況を回避しつつ、気体燃料噴射弁の開故障を検出することができる。
【００１４】
また、更に、本願の請求項４に係る発明によれば、気体燃料噴射弁の開故障の発生をドライバに報知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るロータリタイプの水素エンジンを概略的にあらわす図である。この水素エンジン１は、外形をなす構成として、トロコイド状の内周面を備えたロータハウジングＨ１と、ロータＲの平面方向に沿って広がるほぼ平面状のサイドハウジングＨ２とを有している。これらハウジングＨ１及びＨ２が組み合わせられ、その内部に形成された内部空間にロータＲが収納された状態で、ロータＲの周囲には、ロータハウジングＨ１の内周面とサイドハウジングＨ２とにより、３つの燃焼室（以下、作動室という）Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が規定される。各作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、偏心軸ＣのまわりにおけるロータＲの回転に伴い、拡大及び伸縮を繰り返し、ロータＲが１回転する間に、各作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３にて吸気行程，圧縮行程，膨張行程，排気行程からなる一連の行程が完了される。
【００１６】
ロータハウジングＨ１には、作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３内に気体水素を直接に噴射する気体水素噴射弁（以下、直噴式水素インジェクタという）Ｉ１と、作動室Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３内に供給された燃料（気体水素又はガソリン）及びエアからなる混合気に点火するための点火プラグ７と、が設けられている。他方、サイドハウジングＨ２には、吸気通路２に連通する吸気ポート２ａが形成されるとともに、排気通路３に連通する排気ポート３ａが形成されている。
【００１７】
更に、本実施形態では、ロータハウジングＨ１に設けられる直噴式水素インジェクタＩ１に加えて、吸気通路２に取り付けられ、吸気通路２内にガソリンを噴射するガソリン噴射弁Ｉ２（以下、ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２という）が設けられるとともに、その上流側には、同様に吸気通路２に取り付けられ、吸気通路２内に気体水素を噴射する水素インジェクタＩ３（以下、ポート噴射式水素インジェクタＩ３という）が設けられている。そして、水素エンジン１における作動室内への燃料供給が必要とされる場合には、エンジン回転数，水素又はガソリンの燃料残量等の各種状態に応じて、若しくは、ドライバの要求に応じて、直噴式水素インジェクタＩ１，ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２，ポート噴射式水素インジェクタＩ３の中から適正なものが選択される。
【００１８】
図２は、水素エンジン１及びそれに関連する構成を概念的にあらわす図である。この図から分かるように、直噴式水素インジェクタＩ１，ポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２及びポート噴射式水素インジェクタＩ３には、それぞれ、電磁弁Ｖ１，Ｖ２及びＶ３が付属させられ、各インジェクタにおける燃料噴射は、各電磁弁の開閉動作に基づき制御される。なお、図２では、各インジェクタＩ１，Ｉ２，Ｉ３に対して、電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が別個に設けられるように示されるが、実際には、電磁弁が各インジェクタ内部に組み込まれている。
【００１９】
また、図２に示すように、本実施形態では、水素エンジン１の本体に対して、エンジン１の冷却水の水温を検出するための水温センサ１８と、エンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ１９とが設けられている。また、吸気通路２には、吸気通路２内に流れる空気の温度を検出する吸気温センサ２１が設けられ、他方、排気通路３には、作動室内の空燃比を算出すべく酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ（所謂リニアＯ２センサ）２２が設けられている。
【００２０】
更に、図２に示すように、エンジン本体をなすロータハウジングＨ１に設けられた直噴式水素インジェクタＩ１と、吸気通路２に取り付けられたポート噴射式水素インジェクタＩ３とは、水素供給管９を介して、気体水素を貯留する水素貯留タンク１４に接続されている。また、一方、吸気通路２に取り付けられたポート噴射式ガソリンインジェクタＩ２は、ガソリン供給管１３を介して、ガソリン貯留タンク（不図示）に接続されている。水素貯留タンク１４の排出口には、水素貯留タンク１４から水素供給管９への水素排出を制御すべく開閉制御される停止弁１５が設けられている。更に、水素供給管９内には、直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３の上流側で、各インジェクタに対する水素供給を制御すべく開閉する遮断弁１６が設けられている。遮断弁１６は、その開状態で水素インジェクタＩ１及びＩ３へ気体水素を供給するもので、基本的には、エンジン運転状態で開き、他方、エンジン停止状態で閉じるように制御される。また、更に、水素供給管９内には、遮断弁１６と直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３との間に、水素貯留タンク１４内の水素残量を算出すべく水素供給管９内の残圧を検出するための圧力センサ１７が設けられている。
【００２１】
なお、特に図示しないが、水素エンジン１に関連する構成としては、吸気通路２内に設けられるエアクリーナ，吸入エア量を検出するエアフローセンサと、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に応じて開閉されてエアを絞るスロットル弁，該スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ，エアの流れを安定化させるサージタンク等、及び、排気通路３内に設けられる排気ガス浄化触媒，排気温センサ等、並びに、水素供給通路９又はガソリン供給通路１３内に設けられ、各種インジェクタへ供給される燃料の流量を検出する燃料流量計等、上記以外の構成が設けられる。
【００２２】
更に、図２に示すように、以上のような水素エンジン１及びそれに関連する構成を制御するコントロールユニット１０が設けられている。このコントロールユニット１０は、コンピュータからなる、水素エンジン１の総合的な制御装置であって、エアフローセンサによって検出される吸入エア量，水温センサ１８によって検出されるエンジン水温，スロットル開度センサやアイドルスイッチ（アクセルペダル全閉時にオンされるスイッチであるが、ここでは不図示）によって検出されるスロットル開度，エンジン回転数センサ１９によって検出されるエンジン回転数，排気温センサによって検出される排気温度，燃料流量計によって検出されるインジェクタへの燃料流量等の各種制御情報に基づいて、エンジン１の燃料噴射制御や点火時期調整制御などの各種制御を行うとともに、後で説明する水素インジェクタ（直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３）の開故障検出処理及び燃料供給制御処理を行うようになっている。なお、このコントロールユニット１０は、その内部に、マイクロコンピュータ（不図示）を有しており、各インジェクタＩ１，Ｉ２，Ｉ３の駆動制御を含む各種制御を行うに際して実行される補正，演算，判定等の処理は、そのマイクロコンピュータによってなされる。
【００２３】
続いて、水素エンジン１において、直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３がエンジン回転数センサ１９により検出されるエンジン回転数に応じて使い分けられ、また、その噴射タイミングが変更される、コントロールユニット１０による制御について説明する。図３は、各エンジン回転数に応じて採用される水素インジェクタ及びその噴射タイミングをあらわす説明図である。まず、低回転領域（８００〜２５００ｒｐｍ程度）では、直噴式水素インジェクタＩ１が採用され、圧縮行程での噴射が実行される。ここでは、吸気行程中に体積が大きい気体水素を供給すると、水素のボリュームでエアが吸気ポート２ａを介して作動室に十分に入らないという問題に対処して、吸気行程が済んだ後、圧縮行程時に、気体水素が供給され、燃料の充填効率の低下が抑制される。
【００２４】
また、中回転領域（２５００〜５０００ｒｐｍ程度）では、直噴式水素インジェクタＩ１が採用され、吸気行程での噴射が実行される。ここでは、気体水素とエアとが分離したまま点火が行われると、異常燃焼が生じるという問題に対処して、吸気行程の早い段階で直噴式水素インジェクタＩ１から気体水素が噴射され、ミキシング時間が確保されることで、気体水素とエアとのミキシング性が向上させられる。
【００２５】
最後に、高回転領域（５０００〜７０００ｒｐｍ程度）では、直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３が併用される。ここでは、気体水素とエアとのミキシング性を向上させるべく、ポート噴射式水素インジェクタＩ３が用いられ、予混合噴射が実行されると同時に、トルク低下を抑制すべく、直噴式水素インジェクタＩ１が用いられ、圧縮行程での噴射が実行される。一例として、水素供給量の割合は、ポート噴射式水素インジェクタＩ３からの供給量が８０％であり、直噴式水素インジェクタＩ１からの供給量が２０％である。
【００２６】
ところで、前述したように、直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３において、閉状態に戻らない開故障が発生した場合には、燃焼室内への水素漏れが生じ、バックファイヤやアフターバーンの発生要因となり得るが、本実施形態では、開故障による水素漏れの影響を極力抑制するために、また、開故障が生じた場合にも良好なエンジン始動性を確保するために、以下のような水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障検出処理及び燃料供給制御処理が実行されるようになっている。
【００２７】
まず、水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障検出処理としては、エンジン始動に伴い、遮断弁１６を一時的に開放した上で閉塞し、その後の遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の圧力の変化を観察して、所定の条件が満たされた場合に、水素インジェクタＩ１又はＩ３の開故障が発生していると判断するという処理が実行される。
【００２８】
また、良好なエンジン始動性を確保するための燃料供給制御処理としては、水素インジェクタＩ１又はＩ３の開故障が検出された場合に、遮断弁１６を閉じるとともに、点火プラグ７による点火を所定時間停止して掃気を行い、掃気後に、燃料供給元を水素インジェクタＩ１又はＩ３からガソリンインジェクタＩ２に切り替えるという処理が実行される。更に、燃料供給制御処理としては、異常燃焼を伴わないエンジン始動性を確保すべく、リニアＯ２センサ２２により水素の存在が検出されなくなった時点で、燃料供給元を水素インジェクタＩ１又はＩ３からガソリンインジェクタＩ２に切り替えるという処理が実行される。
【００２９】
図４は、前述した水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障検出処理実行中の各種パラメータの変化をあらわすタイムチャートである。ここでは、イグニションスイッチ（不図示）のオンオフ状態，遮断弁１６の開閉状態，圧力センサ１７により検出される水素圧力，開故障の発生状態をあらわす開故障フラグ（ＦＬＡＧ）の変化があらわされている。
【００３０】
イグニションスイッチがオフ状態からオンされてエンジンが始動されるに伴い、閉状態にある遮断弁１６が一時的に開放させられる。この遮断弁１６の開放に応じて、圧力センサ１７により検出される遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の水素圧力は漸次的に上昇していく。その後、遮断弁１６が閉塞させられ、その時点での水素圧力Ｐ１が検出される。そして、それ以降の水素圧力の変化が観察される。
【００３１】
より詳しくは、水素圧力Ｐ１と遮断弁１６が閉じられた時点以降の水素圧力Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）が算出され、この差の変化が観察される。そして、実線で示すように、Ｐ２がＰ１から変化せずほぼ一定であれば、すなわち、Ｐ１−Ｐ２がほぼ０であれば、水素インジェクタＩ１及びＩ３からの水素漏れがなく、それらが正常に機能していると判断される。また、一方、破線で示すように、水素圧力Ｐ２が小さくなり、差（Ｐ１−Ｐ２）が所定値ｔより大きくなれば、その時点で、水素インジェクタＩ１及びＩ３から水素漏れが生じ、それらが正常に機能していないと判断される。この判断に伴い、開故障フラグ（ＦＬＡＧ）が０から１に設定される。
【００３２】
図５Ａ及び５Ｂは、コントロールユニット１０によりエンジン始動時に実行される水素インジェクタの開故障検出処理及び燃料供給制御処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、例えば図２に示す水素エンジン１に関連する構成により検出された各種信号が読み込まれ（＃１１）、それらの信号に基づき、水素エンジン１が始動されたか否か、すなわちイグニションがオフ状態からオンされたか否かが判断される（＃１２）。その結果、水素エンジン１が始動されていないと判断された場合には、ステップ＃１１に戻り、それ以降のステップが繰り返され、他方、水素エンジン１が始動されたと判断された場合には、ステップ＃１３へ進む。
【００３３】
ステップ＃１３では、更に、水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障が既に検出されたか否かが判断され、その結果、開故障が検出済みであると判断された場合には、図５Ａの丸数字１を経由して、図５Ｂのステップ＃２６へ進む。ステップ＃２６以降については後述する。また、一方、開故障が未検出であると判断された場合には、引き続き、遮断弁１６が開状態にされ（＃１４）、更に、第１のカウンタが１だけ増大させられる（Ｃ１←Ｃ１＋１）（＃１５）。
【００３４】
ステップ＃１５の後、第１のカウンタが所定値より大きいか否かが判断される（＃１６）。その結果、第１のカウンタが所定値以下であると判断された場合には、即時にリターンされる。また、一方、第１のカウンタが所定値より大きいと判断された場合には、遮断弁１６が閉状態にされ（＃１７）、その時点で、圧力センサ１７により遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の水素圧力Ｐ１（図４参照）が検出される（＃１８）。そして、第２のカウンタが１だけ増大させられる（Ｃ２←Ｃ２＋１）（＃１９）。
【００３５】
ステップ＃１９の後、第２のカウンタが所定値より大きいか否かが判断される（＃２０）。その結果、第２のカウンタが所定値以下であると判断された場合には、即時にリターンされる。また、一方、第２のカウンタが所定値より大きいと判断された場合には、引き続き、その時点で、圧力センサ１７により遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の水素圧力Ｐ２（図４参照）が検出される（＃２１）。
【００３６】
ステップ＃２１の後、水素圧力Ｐ１とＰ２との差（Ｐ１−Ｐ２）が所定値より大きいか否かが判断される（＃２２）。その結果、Ｐ１−Ｐ２が所定値より大きいと判断された場合には、開故障が発生しているとして、開故障フラグ（ＦＬＡＧ）が１に設定され（＃２３）、他方、Ｐ１−Ｐ２が所定値以下であると判断された場合には、異常なしとして、開故障フラグが０に保持される（＃２４）。ステップ＃２３及び＃２４の後、いずれも、第１及び第２のカウンタがリセットされる（＃２５）。以上で処理がリターンされる。
【００３７】
ステップ＃２６では、開故障フラグが１であるか否かが判断され、その結果、開故障フラグが０であると判断された場合には、ステップ♯３６へ進み、また、一方、開故障フラグが１であると判断された場合には、遮断弁１６が継続的に閉状態にされ（＃２７）、水素インジェクタＩ１又はＩ３が開状態にされ（＃２８）、これに伴い、点火が停止される（＃２９）。そして、第３のカウンタが１だけ増大させられる（Ｃ３←Ｃ３＋１）（＃３０）。
【００３８】
ステップ＃３０の後、第３のカウンタが所定値より大きいか否かが判断される（＃３１）。その結果、第３のカウンタが所定値以下であると判断された場合には、即時にリターンされる。また、一方、第３のカウンタが所定値より大きいと判断された場合には、引き続き、リニアＯ２センサ２２により検出される酸素濃度が所定値より小さいか否かが判断される（＃３２）。その結果、酸素濃度が所定値以上であると判断された場合には、即時にリターンされ、他方、酸素濃度が所定値より小さいと判断された場合には、水素インジェクタＩ１又はＩ３が閉状態にされ（＃３３）、これに伴い、ガスインジェクタＩ２が開状態にされる（＃３４）。そして、第３のカウンタがリセットされる（＃３５）。
【００３９】
ステップ＃３６以降には、まず、圧力センサ１７（図２参照）により検出された水素圧力が０．５ＭＰａより大きいか否かが判断され（＃３６）、その結果、水素残圧が０．５ＭＰａ以下であると判断された場合には、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分でないとして、ステップ＃３２へ進み、前述したそれ以降のステップが行われる。また、一方、水素圧力が０．５ＭＰａより大きいと判断された場合には、引き続き、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分にあるとして、遮断弁１６が開状態にされ（＃３７）、図３を参照して説明したように、エンジン回転数に応じた直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３の切替えが行われる（＃３８）。以上で処理がリターンされる。
【００４０】
このように、エンジン始動操作に応じて、遮断弁１６を所定期間開状態に維持した後に閉じ、その後の遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の圧力の変化に基づき、水素インジェクタＩ１又はＩ３の開故障を検出することで、水素インジェクタＩ１又はＩ３から燃焼室内への水素漏れを防止することができる。また、水素インジェクタＩ１又はＩ３の開故障が検出された場合には、燃焼室内における水素の掃気後に、水素供給からガソリン供給に切り替えるため、アフターバーン等の異常燃焼を防止しつつ、ガソリンでの始動が可能になり、良好なエンジン始動性を確保することができる。なお、水素の掃気後には、リニアＯ２センサ２２により実際に水素の存在が無くなったことが確認された時点でガソリン供給への切替えを行うため、良好なエンジン始動性をより確実に確保することができる。
【００４１】
続いて、エンジン運転状態からのエンジン停止操作に応じて実行される水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障検出処理及び燃料供給制御処理について説明する。図６は、エンジン運転状態からのエンジン停止操作に応じた水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障検出処理実行中の各種パラメータの変化をあらわすタイムチャートである。ここでは、イグニションスイッチ（不図示）のオンオフ状態，遮断弁１６の開閉状態，圧力センサ１７により検出される水素圧力，開故障の発生状態をあらわす開故障フラグ（ＦＬＡＧ）の変化があらわされている。
【００４２】
一般に、気体水素等の気体燃料を利用するエンジンにおいては、図６に示す水素圧力の変化からも分かるように、気体燃料噴射弁が開いた状態で、気体燃料の消費に伴い気体燃料供給通路内の圧力が変動する傾向がある。具体的に、出願人が行った実験では、水素インジェクタＩ１が閉じた状態で０．５ＭＰａであった水素供給管９内の圧力が、水素インジェクタＩ１が開いた状態では、約０．３ＭＰａの変動幅で変動することが確認された。すなわち、エンジン停止に伴い水素インジェクタＩ１及び遮断弁１６が閉じられた直後に水素供給管９内の圧力Ｐ１が検出された場合、検出のタイミング次第で圧力Ｐ１が小さくなり、開故障している場合にも、所定期間後に検出された圧力Ｐ２との圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなることから、水素インジェクタＩ１の開故障を的確に検出できないおそれがある。
【００４３】
これに対処して、本実施形態では、イグニションスイッチがオン状態からオフ状態に切り替えられるなど、エンジン運転状態からエンジン停止操作が実行されるに応じて、遮断弁１６が直ちに閉じられるのではなく、所定期間開状態に維持された後に閉じられる。図６に示されるように、圧力センサ１７により検出される遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の水素圧力は、エンジン運転状態からのエンジン停止操作に応じて、水素インジェクタＩ１及びＩ３が閉じられ、遮断弁１６が所定期間開状態に保持される間に、漸次的に上昇していく。その後、遮断弁１６が閉じられ、その時点での水素圧力Ｐ１が検出される。更に、遮断弁１６の閉状態における水素圧力Ｐ１の検出以降の水素圧力Ｐ２が検出される。そして、水素圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が算出され、その変化が観察される。実線で示すように、Ｐ２がＰ１から変化せずほぼ一定であれば、すなわち、Ｐ１−Ｐ２がほぼ０であれば、水素インジェクタＩ１及びＩ３からの水素漏れがなく、それらが正常に機能していると判断される。また、一方、破線で示すように、水素圧力Ｐ２が小さくなり、差（Ｐ１−Ｐ２）が所定値ｔより大きくなれば、その時点で、水素インジェクタＩ１及びＩ３から水素漏れが生じ、それらが正常に機能していないと判断される。この判断に伴い、開故障フラグ（ＦＬＡＧ）が０から１に設定される。
【００４４】
図７は、コントロールユニット１０によりエンジン停止時に実行される水素インジェクタの開故障検出処理及び燃料供給制御処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、例えば図２に示す水素エンジン１に関連する構成により検出された各種信号が読み込まれ（＃４１）、それらの信号に基づき、水素エンジン１が停止されたか否か、すなわちイグニションがオン状態からオフされたか否かが判断される（＃４２）。その結果、水素エンジン１が停止されていないと判断された場合には、ステップ＃４１に戻り、それ以降のステップが繰り返され、他方、水素エンジン１が停止されたと判断された場合には、ステップ＃４３へ進む。
【００４５】
ステップ＃４３では、水素インジェクタＩ１又はＩ３の開故障が既に検出されたか否かが判断され、その結果、開故障が検出済みであると判断された場合には、即時にリターンされる。また、一方、開故障が未検出であると判断された場合には、引き続き、遮断弁１６が開状態にされ（＃４４）、更に、第１のカウンタが１だけ増大させられる（Ｃ１←Ｃ１＋１）（＃４５）。
【００４６】
ステップ＃４５の後、第１のカウンタが所定値より大きいか否かが判断される（＃４６）。その結果、第１のカウンタが所定値以下であると判断された場合には、即時にリターンされる。また、一方、第１のカウンタが所定値より大きいと判断された場合には、遮断弁１６が閉状態にされ（＃４７）、その時点で、圧力センサ１７により遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の水素圧力Ｐ１（図４参照）が検出される（＃４８）。そして、第２のカウンタが１だけ増大させられる（Ｃ２←Ｃ２＋１）（＃４９）。
【００４７】
ステップ＃４９の後、第２のカウンタが所定値より大きいか否かが判断される（＃５０）。その結果、第２のカウンタが所定値以下であると判断された場合には、即時にリターンされる。また、一方、第２のカウンタが所定値より大きいと判断された場合には、引き続き、その時点で、圧力センサ１７により遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の水素圧力Ｐ２（図４参照）が検出される（＃５１）。
【００４８】
ステップ＃５１の後、水素圧力Ｐ１とＰ２との差（Ｐ１−Ｐ２）が所定値より大きいか否かが判断される（＃５２）。その結果、Ｐ１−Ｐ２が所定値より大きいと判断された場合には、開故障が発生しているとして、開故障フラグ（ＦＬＡＧ）が１に設定され（＃５３）、他方、Ｐ１−Ｐ２が所定値以下であると判断された場合には、異常なしとして、開故障フラグが０に設定される（＃５４）。ステップ＃５３及び＃５４の後、いずれも、第１及び第２のカウンタがリセットされる（＃５５）。以上で処理がリターンされる。
【００４９】
また、図８は、図７に示す処理に対応して、エンジン始動操作に応じて実行される処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、例えば図２に示す水素エンジン１に関連する構成により検出された各種信号が読み込まれ（＃６１）、それらの信号に基づき、水素エンジン１が停止されたか否か、すなわちイグニションがオフ状態からオンされたか否かが判断される（＃６２）。その結果、水素エンジン１が始動されていないと判断された場合には、ステップ＃６１に戻り、それ以降のステップが繰り返され、他方、水素エンジン１が始動されたと判断された場合には、ステップ＃６３へ進む。
【００５０】
ステップ＃６３では、開故障フラグが１であるか否かが判断され、その結果、開故障フラグが０であると判断された場合には、ステップ♯６８へ進み、また、一方、開故障フラグが１であると判断された場合には、遮断弁１６が継続的に閉状態にされ（＃６４）、その後、ドライバに開故障発生を報知するための開故障表示が行われる（＃６５）。この開故障表示としては、例えば、車載されたモニタ上に「水素インジェクタ開故障」のメッセージを表示させても、あるいは、タコメータ等の計器とともにインパネに組み込まれた警報ランプを点灯させてもよい。ステップ＃６５の後、水素インジェクタＩ１又はＩ３が閉状態にされ（＃６６）、ガソリンインジェクタＩ２が開状態にされる。以上で処理がリターンされる。
【００５１】
ステップ＃６８以降には、まず、圧力センサ１７（図２参照）により検出された水素圧力が０．５ＭＰａより大きいか否かが判断され（＃６８）、その結果、水素残圧が０．５ＭＰａ以下であると判断された場合には、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分でないとして、ステップ＃６６へ進み、前述したそれ以降のステップが行われる。また、一方、水素圧力が０．５ＭＰａより大きいと判断された場合には、引き続き、水素貯留タンク１４内の水素残量が十分にあるとして、図３を参照して説明したように、エンジン回転数に応じた直噴式水素インジェクタＩ１及びポート噴射式水素インジェクタＩ３の切替えが行われる（＃６９）。以上で処理がリターンされる。
【００５２】
このように、エンジン運転状態からのエンジン停止操作に応じて、遮断弁１６を所定期間開状態に保持した後に閉じ、その後の遮断弁１６と水素インジェクタＩ１及びＩ３との間の圧力の変化を観察することで、水素インジェクタＩ１及びＩ３の開状態であらわれる水素圧力の変動の影響を受けずに、水素インジェクタＩ１又はＩ３の開故障を的確に検出することができ、その結果、水素インジェクタＩ１又はＩ３から燃焼室内への水素漏れを防止することができる。
【００５３】
また、図５Ａ及び５Ｂを参照して説明したように、エンジン始動操作に応じて水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障検出処理及び燃料供給制御処理を実行する場合には、開故障検出処理について、圧力の変化を観察する上で遮断弁１６が閉じられるに伴い出力が停止すること、若しくは、水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障が検出された場合に、ガソリンインジェクタＩ２への切替えに応じて空燃比が変化し、これに伴い出力変化が生じることによって、ドライバに対して違和感がもたらされることがあるが、図６〜８を参照して説明したように、エンジン停止操作に応じて水素インジェクタＩ１及びＩ３の開故障検出処理及び燃料供給制御処理を実行する場合には、出力停止又は出力変化がエンジン停止時における一現象としてドライバに認識されることとなり、こうした違和感を抑制することができる。
【００５４】
なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、前述した実施形態では、水素エンジン１として、ロータリエンジンが取り上げられたが、これに限定されることはなく、本発明は、レシプロエンジンにも適用可能である。また、前述した実施形態では、本発明に係る気体燃料インジェクタの開故障検出装置が、気体燃料として水素を用いる水素エンジンに採用される場合が取り上げられたが、これに限定されることはなく、本発明は、例えば圧縮天然ガス，液化プロパンガス等の気体水素以外の気体燃料を用いるエンジンにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る気体燃料インジェクタの開故障検出装置は、自動車等の車両を含み、燃料として気体燃料を用い、気体燃料インジェクタを備えたエンジンが搭載されるものであれば、いかなるものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係る水素エンジンを概略的にあらわす図である。
【図２】上記水素エンジン及びそれに関連する構成を概念的にあらわす図である。
【図３】各エンジン回転数に応じて採用される水素インジェクタ及びその噴射タイミングをあらわす説明図である。
【図４】エンジン始動操作に応じて実行される水素インジェクタの開故障検出処理中の各種パラメータの変化をあらわすタイムチャートである。
【図５Ａ】コントロールユニットによりエンジン始動時に実行される水素インジェクタの開故障検出処理及び燃料供給制御処理についての第１のフローチャートである。
【図５Ｂ】コントロールユニットによりエンジン始動時に実行される水素インジェクタの開故障検出処理及び燃料供給制御処理についての第２のフローチャートである。
【図６】エンジン運転状態からのエンジン停止操作に応じて実行される水素インジェクタの開故障検出処理中の各種パラメータの変化をあらわすタイムチャートである。
【図７】コントロールユニットによりエンジン停止時に実行される水素インジェクタの開故障検出処理及び燃料供給制御処理についてのフローチャートである。
【図８】図７に示す処理に対応して、エンジン始動時に実行される処理についてのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１…エンジン本体，２…吸気通路，３…排気通路，４…インジェクタ本体，５…ニードルバルブ，６…ソレノイドコイル，７…点火プラグ，９…水素供給通路，１０…コントロールユニット，１３…ガソリン供給通路，１４…水素貯留タンク，１５…停止弁，１６…遮断弁，１７…圧力センサ，１８…水温センサ，１９…エンジン回転数センサ，２１…吸気温センサ，２２…リニアＯ２センサ，Ｉ１…直噴式水素インジェクタ，Ｉ２…ポート噴射式ガソリンインジェクタ，Ｉ３…ポート噴射式水素インジェクタ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…電磁弁。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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