(57)【要約】【課題】本発明は、ＣＮＧを燃料として使用する内燃機関に適用される可変レギュレータの異常診断装置において、コンプレッサオイルの付着による可逆的な異常と摺動部の摩耗等による不可逆的な異常とを区別して、運転者に通知することを課題とする。【解決手段】本発明は、ＣＮＧの圧力と目標圧力とが乖離した場合に、レギュレータの駆動周期を一時的に長くする駆動周期延長処理を実行し、その駆動周期延長処理の実行後におけるＣＮＧの圧力と目標圧力との差が所定の閾値より大きければ、レギュレータに不可逆的な異常が発生していることを運転者に通知し、駆動周期延長処理の実行後におけるＣＮＧの圧力と目標圧力との差が所定の閾値以下に低下していれば、カウンタＣの値が警告レベルに達していることを条件として、ＣＮＧにオイルが混入していることを運転者に通知する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＮＧを貯蔵する燃料タンクと燃料噴射弁とを接続する燃料通路の途中に配置され、駆動パルス信号のデューティ比に応じて前記燃料通路の通路断面積を変更する可変レギュレータに適用される異常診断装置において、
前記燃料噴射弁に印加されるＣＮＧの圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出値が目標圧力となるように、前記可変レギュレータの駆動パルスのデューティ比を制御する制御手段と、
前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が所定の閾値より大きいときに、前記可変レギュレータの駆動パルスの周期を一時的に長くする処理である駆動周期延長処理を実行する処理手段と、
前記駆動周期延長処理の実行後における前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が前記所定の閾値より大きい場合は、前記可変レギュレータに不可逆的な異常が発生していることを運転者に通知する第一警告処理を実行し、前記駆動周期延長処理の実行後における前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が前記所定の閾値以下に低下している場合は、前記異常診断装置に予め設けられているカウンタの値が警告レベルに達していることを条件として、ＣＮＧにオイルが混入していることを運転者に通知する第二警告処理を実行する警告手段と、
を備え、
前記カウンタは、前記駆動周期延長処理の実行によって前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が前記所定の閾値以下に低下する度に更新されるカウンタであり、且つ該カウンタの一回あたりの更新量は、前記圧力センサが燃料圧力を検出した際のＣＮＧの温度が高い場合より低い場合の方が大きくされることを特徴とする可変レギュレータの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする内燃機関に適用される可変レギュレータの異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関として、車両の燃料タンク内に貯蔵された高圧のＣＮＧをレギュレータによって規定の圧力まで減圧させ、減圧後のＣＮＧを燃料噴射弁から噴射させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２４６４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６２４１号公報
【特許文献３】特開２０００−０４５８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、給油所等においてＣＮＧを車両の燃料タンクに充填する場合は、コンプレッサによってＣＮＧを圧縮しつつ燃料タンクへ充填するため、コンプレッサで使用されるオイル（以下、「コンプレッサオイル」と称する）がＣＮＧとともに燃料タンクに充填される場合がある。このように燃料タンク内のＣＮＧにコンプレッサオイルが混入すると、レギュレータの摺動部にコンプレッサオイルが付着して、該摺動部の摺動抵抗を変化させる可能性がある。その際、レギュレータとして、電動式の可変レギュレータが使用されていると、該可変レギュレータが要求通りに動作せずに、ＣＮＧを所望の圧力まで減圧することができなくなる可能性がある。
【０００５】
ここで、上記したようなコンプレッサオイルに起因する調圧不良は、コンプレッサオイルが摺動部から除去されることで解消される可逆的なものであるが、経年劣化による摺動部の摩耗等に起因する不可逆的な調圧不良も発生し得る。よって、可変レギュレータの異常を診断する場合には、上記したコンプレッサオイルに起因する可逆的な異常であるか、又は摺動部の摩耗等による不可逆的な異常であるかを区別して、運転者に通知することが望ましい。
【０００６】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＮＧを燃料として使用する内燃機関に適用される可変レギュレータの異常診断装置において、コンプレッサオイルの付着による可逆的な異常と摺動部の摩耗等による不可逆的な異常とを区別して、運転者に通知することができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、ＣＮＧを貯蔵する燃料タンクと燃料噴射弁とを接続する燃料通路の途中に配置され、駆動パルス信号のデューティ比に応じて前記燃料通路の通路断面積を変更する可変レギュレータに適用される異常診断装置であって、前記燃料噴射弁に印加されるＣＮＧの圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出値が目標圧力となるように、前記可変レギュレータの駆動パルスのデューティ比を制御する制御手段と、前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が所定の閾値より大きいときに、前記可変レギュレータの駆動パルスの周期を一時的に長くする処理である駆動周期延長処理を実行する処理手段と、前記駆
動周期延長処理の実行後における前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が前記所定の閾値より大きい場合は、前記可変レギュレータに不可逆的な異常が発生していることを運転者に通知する第一警告処理を実行し、前記駆動周期延長処理の実行後における前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が前記所定の閾値以下に低下している場合は、前記異常診断装置に予め設けられているカウンタの値が警告レベルに達していることを条件として、ＣＮＧにオイルが混入していることを運転者に通知する第二警告処理を実行する警告手段と、を備える。そして、前記カウンタは、前記駆動周期延長処理の実行によって前記圧力センサの検出値と目標圧力との差が前記所定の閾値以下に低下する度に更新されるカウンタであり、且つ該カウンタの一回あたりの更新量は、前記圧力センサが燃料圧力を検出した際のＣＮＧの温度が高い場合より低い場合の方が大きくされる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＣＮＧを燃料として使用する内燃機関に適用される可変レギュレータの異常診断装置において、コンプレッサオイルの付着による可逆的な異常と摺動部の摩耗等による不可逆的な異常とを区別して、運転者に通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用する車両の概略構成を示す図である。
【図２】レギュレータの異常診断を行う場合にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図３中（ａ）は駆動パルスの周期が長い場合における駆動パルス信号と駆動電流値との関係を示す図であり、図３中（ｂ）は駆動パルスの周期が短い場合における駆動パルス信号と駆動電流値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１１】
図１は、本発明を適用する車輌の概略構成を示す図である。図１に示す車両は、ＣＮＧを使用する内燃機関が搭載された車両である。図１において、車両１００には、内燃機関１と燃料タンク２が搭載されている。内燃機関１は、複数の気筒３と、各気筒３に燃料を噴射する燃料噴射弁４と、を備えている。なお、燃料噴射弁４は、気筒３内に直接燃料を噴射するものであってもよく、又は吸気ポート内に燃料を噴射するものであってもよい。内燃機関１には、大気中から取り込まれた新気（空気）を内燃機関１の気筒３へ導くための吸気管５と、気筒３内から排出される既燃ガス（排気）を排気浄化用触媒や消音器などの経由後に大気中へ排出するための排気管６とが接続されている。
【００１２】
燃料タンク２は、ＣＮＧを貯蔵するタンクである。燃料タンク２には、該燃料タンク２内の圧力を測定するためのタンク内圧力センサ７が取り付けられている。また、燃料タンク２は、燃料パイプ８を介して内燃機関１の燃料噴射弁４と連通している。さらに、燃料タンク２は、車両１００の車体に取り付けられた充填口９とインレットパイプ１０を介して接続されている。充填口９は、給油所に配置された充填ノズルが差し込まれたときに開口し、充填ノズルから供給されるＣＮＧをインレットパイプ１０へ導入する。
【００１３】
燃料パイプ８の途中には、レギュレータ１１が配置されている。レギュレータ１１は、燃料タンク２から供給されるＣＮＧの圧力を目標圧力に減圧するものであり、駆動パルスのデューティ比に応じてバルブの開度（燃料通路の断面積）を変更可能なリニアソレノイド式の可変レギュレータである。また、レギュレータ１１より上流の燃料パイプ８（以下、「上流側燃料パイプ８ａ」と記す）には、該上流側燃料パイプ８ａ内のＣＮＧの温度を
測定する燃料温度センサ１２が取り付けられている。また、レギュレータ１１より下流の燃料パイプ８（以下、「下流側燃料パイプ８ｂ」と記す）には、レギュレータ１１によって減圧されたＣＮＧの圧力（燃料噴射弁４に印加されるＣＮＧの圧力）を測定する印加圧力センサ１３が取り付けられている。
【００１４】
このように構成された車両１００には、ＥＣＵ１４が搭載されている。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどから構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１４は、前記したタンク内圧力センサ７、燃料温度センサ１２、印加圧力センサ１３等の各種センサと電気的に接続され、それら各種センサの測定値がＥＣＵ１４に入力されるようになっている。また、ＥＣＵ１４は、前記した燃料噴射弁４やレギュレータ１１に加え、車室内に配置されたディスプレイ１５等の各種機器と電気的に接続され、前述の各種センサの測定値に基づいて各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１４は、内燃機関１の負荷や回転速度をパラメータとして目標燃料噴射量を演算し、その目標燃料噴射量にしたがって燃料噴射弁４を制御する。また、ＥＣＵ１４は、内燃機関１の負荷や回転速度をパラメータとして目標印加圧力を演算し、その目標印加圧力にしたがってレギュレータ１１の駆動パルスのデューティ比を調整する。さらに、ＥＣＵ１４は、印加圧力センサ１３の測定値と目標印加圧力との差に基づいて、レギュレータ１１の駆動パルスのデューティ比をフィードバック制御する。このようにＥＣＵ１４がレギュレータ１１を制御することにより、本発明に係わる「制御手段」が実現される。
【００１５】
ところで、給油所においてＣＮＧを燃料タンク２に充填する際には、ＣＮＧをコンプレッサで圧縮させつつ燃料タンク２へ充填するため、コンプレッサオイルがＣＮＧ中に混入する可能性がある。ＣＮＧに混入したコンプレッサオイルがレギュレータ１１の摺動部に付着すると、その摺動部における摺動抵抗が大きくなる。また、レギュレータ１１の経年劣化によって摺動部が摩耗すると、その摺動部における摺動抵抗が大きくなる。これらの要因によってレギュレータ１１の摺動部における摺動抵抗が大きくなると、レギュレータ１１のバルブ開度が適正な開度にならない可能性がある。その場合は、上記したようなフィードバック制御が行われても、印加圧力センサ１３の測定値が目標圧力とならない可能性がある。
【００１６】
そこで、本実施形態では、上記した要因によるレギュレータ１１の異常が発生した場合に、車両の運転者に異常の発生を知らせることで、レギュレータ１１の修理等を促すようにした。以下では、レギュレータ１１の異常を運転者に通知する手順について図２に沿って説明する。図２は、レギュレータ１１の異常診断を行う場合にＥＣＵ１４によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されており、内燃機関１の運転期間中に繰り返し実行される。
【００１７】
図２の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、先ずＳ１０１の処理において印加圧力センサ１３の測定値Ｐｉｎｊと目標圧力Ｐｔｒｇとの差（絶対値）が所定の閾値ΔＰｔｈｒｅより大きいか否かを判別する。ここでいう所定の閾値ΔＰｔｈｒｅは、前記測定値Ｐｉｎｊと前記目標圧力Ｐｔｒｇとの差が該所定の閾値ΔＰｔｈｒｅより大きくなると、レギュレータ１１に異常が発生しているとみなすことができる値であり、予め実験的に求めておくものとする。Ｓ１０１の処理において否定判定された場合は、レギュレータ１１に異常が発生していないとみなすことができるため、ＥＣＵ１４は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、レギュレータ１１に異常が発生しているとみなすことができるため、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０２の以降の処理を実行する。なお、印加圧力センサ１３の測定値Ｐｉｎｊが外乱等の影響で一時期的に変動する可能性があるため、前記Ｓ１０１の処理では、印加圧力センサ１３の測定値Ｐｉｎｊと目標圧力Ｐｔｒｇとの差が所定の閾値ΔＰｔｈｒｅより大きい状態が所定期間以上続いているか否かを判別してもよい。
【００１８】
Ｓ１０２の処理では、駆動周期延長処理を開始する。ここでいう駆動周期延長処理は、レギュレータ１１の駆動パルスの周期を一時的に長くする処理である。続いて、Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１４は、印加圧力センサ１３の測定値Ｐｉｎｊを再度読み込み、その測定値Ｐｉｎｊと目標圧力Ｐｔｒｇとの差が前記所定の閾値ΔＰｔｈｒｅ以下に低下したか否かを判別する。ここで、Ｓ１０３の処理において否定判定されると、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０４の処理へ進み、レギュレータ１１の駆動パルスの周期を更に長くする。そして、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０３の処理を再度実行する。その際、Ｓ１０３の処理において再度否定判定されると、Ｓ１０４の処理が再度実行されて、駆動パルスの周期が更に長くされることになる。
【００１９】
ここで、図３に示すように、駆動パルスの周期が長い場合（図３中（ａ））は短い場合（図３中（ｂ））に比べ、駆動電流のピークが大きくなる。そのため、駆動パルスの周期が長い場合は短い場合に比べ、レギュレータ１１のバルブを駆動する力が強くなる。よって、上記したように、Ｓ１０４の処理が繰り返し実行されると、レギュレータ１１の摺動部にコンプレッサオイルが付着することによる摺動抵抗の増加、又は摺動部の摩耗による摺動抵抗の増加が発生していても、レギュレータ１１のバルブ駆動力が摺動抵抗に打ち勝つようになる。レギュレータ１１のバルブ駆動力が摺動抵抗に打ち勝つと、バルブの開度が適正な開度になるため、Ｓ１０３の処理において肯定判定されることになる。なお、Ｓ１０４の処理が繰り返し実行されることで、駆動パルスの周期が内燃機関１の燃料噴射間隔より長くなると、レギュレータ１１のバルブの動作に起因する脈動が悪影響を及ぼす可能性がある。よって、駆動パルスの周期は、燃料噴射間隔より短い周期に制限されるものとする。
【００２０】
ここで図２のフローチャートに戻り、Ｓ１０３の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０５の処理へ進む。Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１４は、レギュレータ１１の駆動パルスの周期を通常の周期に戻すことにより、駆動周期延長処理を終了する。なお、ＥＣＵ１４がＳ１０２乃至Ｓ１０５の処理を実行することにより、本発明に係わる「処理手段」が実現される。
【００２１】
ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０５の処理を実行した後に、Ｓ１０６の処理へ進む。Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１４は、駆動周期延長処理の実行後における印加圧力センサ１３の測定値Ｐｉｎｊと目標圧力Ｐｔｒｇとの差が前記所定の閾値ΔＰｔｈｒｅより大きいか否かを判別する。つまり、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０６の処理においては、前述の駆動周期延長処理が実行されても、下流側燃料パイプ８ｂにおけるＣＮＧの圧力と目標圧力Ｐｔｒｇとの乖離を解消することができないような不可逆的な異常がレギュレータ１１に発生しているか否かを判別する。
【００２２】
前記Ｓ１０６の処理において肯定判定された場合は、レギュレータ１１に不可逆的な異常が発生しているとみなすことができる。具体的には、レギュレータ１１において、摺動部の摩耗等の経年劣化が発生しているとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０７の処理へ進み、レギュレータ１１の経年劣化による異常が発生していることを運転者に通知する。例えば、ＥＣＵ１４は、レギュレータ１１の経年劣化による異常が発生している旨をディスプレイ１５に表示させる。
【００２３】
一方、前記Ｓ１０６の処理において否定判定された場合は、レギュレータ１１に可逆的な異常が一時的に発生したとみなすことができる。具体的には、ＣＮＧに混入したコンプレッサオイルがレギュレータ１１の摺動部に付着するような異常が発生したとみなすことができる。その場合、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０８の処理へ進み、カウンタＣを更新する。こでいうカウンタＣは、前記駆動周期延長処理の実行によって下流側燃料パイプ８ｂにおけ
るＣＮＧの圧力と目標圧力Ｐｔｒｇとの乖離が解消される度に更新されるカウンタである。言い換えると、カウンタＣは、レギュレータ１１に可逆的な異常が発生する度に更新されるものである。ここで、カウンタＣの一回あたりの更新量は、印加圧力センサ１３の測定値Ｐｉｎｊと目標圧力Ｐｔｒｇとの差が前記所定の閾値ΔＰｔｈｒより大きくなる現象が発生したときのレギュレータ１１の温度（例えば、燃料温度センサ１２の測定値で代用）が高いときは低いときより小さい値にされる。これは、レギュレータ１１の温度が高いときは低いときに比べ、コンプレッサオイルの粘性が低下するため、それに応じてレギュレータ１１の摺動部に付着したコンプレッサオイルに起因する摺動抵抗の増加度合いが小さくなるからである。
【００２４】
ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０８の処理を実行した後に、Ｓ１０９の処理へ進み、前記カウンタＣの値が所定の警告レベルＣｗ以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の警告レベルＣｗは、前記カウンタＣの値が該所定の警告レベルＣｗ以上になると、比較的多量のコンプレッサオイルがＣＮＧ中に混入している可能性がある、或いは比較的粘性の高いコンプレッサオイルがＣＮＧ中に混入している可能性があると考えられる値であり、予め実験等を利用した適合作業によって求めておくものとする。そして、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０９の処理において肯定判定された場合は、Ｓ１１０の処理へ進み、ＣＮＧにコンプレッサオイルが混入したことに起因するレギュレータ１１の異常が発生した旨をディスプレイ１５に表示させる。一方、Ｓ１０９の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、本処理ルーチンの実行を終了する。
【００２５】
なお、ＥＣＵ１４が前記したＳ１０６乃至Ｓ１１０の処理を実行することにより、本発明に係わる「警告手段」が実現される。
【００２６】
以上述べたように、図２の処理ルーチンにしたがってレギュレータ１１の異常診断が行われると、レギュレータ１１の異常が経年劣化による不可逆的なものであるか、又はＣＮＧに混入したコンプレッサオイルに起因する可逆的なものであるかを区別することができるとともに、それらの異常を区別して運転者に通知することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１   内燃機関
２   燃料タンク
３   気筒
４   燃料噴射弁
８   燃料パイプ
１１ レギュレータ
１２ 燃料温度センサ
１３ 印加圧力センサ
１４ ＥＣＵ
１５ ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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