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JP5401352B2 - 燃料切替制御装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料切替制御装置及び方法に関する。
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。
この気体燃料の圧力異常が発生すると、システム全体に深刻な悪影響を及ぼすため、従来から様々な対策技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、上記のようなバイフューエルエンジンシステムにおいて、気体燃料の圧力異常等による燃料供給不良が検知された場合に、エンジンに供給する燃料を液体燃料に切替える技術が開示されている。
特開２００８−１９８０４号公報
バイフューエルエンジンシステムにおいて、気体燃料の高圧異常は燃料供給用配管の破損や燃料噴射弁の動作不良を招く一方、気体燃料の低圧異常は燃料不足によるエンストを招く虞がある。しかしながら、上記特許文献１の技術は、気体燃料の圧力異常発生時に、単純に他の燃料に切替えるだけであるため、気体燃料の圧力状態（高圧異常か低圧異常か）に応じて適切に燃料の切替制御を行うことはできない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、第１燃料（例えば気体燃料）の圧力状態に応じて適切に燃料の切替制御を行うことが可能な燃料切替制御装置及び方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る燃料切替制御装置は、複数種類の燃料を使用可能な内燃機関の燃料切替制御装置であって、第１燃料の使用時に、前記第１燃料の圧力が上限閾値を越えた場合には、前記第１燃料の遮断弁を閉弁して前記第１燃料の供給を停止させる一方、前記第１燃料の噴射弁の作動を継続させ、前記第１燃料の圧力が低下判断閾値を下回った場合には、前記第１燃料の噴射弁の作動を停止させ、他の燃料への切替えを行う制御手段を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料切替制御装置において、前記制御手段は、前記第１燃料の圧力が下限閾値を下回った場合には、前記第１燃料の遮断弁を閉弁すると共に前記第１燃料の噴射弁の作動を停止させ、他の燃料への切替えを行うことを特徴とする。
一方、本発明に係る燃料切替制御方法は、第１燃料の使用時に、前記第１燃料の圧力が上限閾値を越えた場合には、前記第１燃料の遮断弁を閉弁して前記第１燃料の供給を停止させる一方、前記第１燃料の噴射弁の作動を継続させ、前記第１燃料の圧力が低下判断閾値を下回った場合には、前記第１燃料の噴射弁の作動を停止させ、他の燃料への切替えを行うことを特徴とする。
本発明によると、第１燃料の使用時に、前記第１燃料の圧力が上限閾値を越えた場合には、前記第１燃料の遮断弁を閉弁して前記第１燃料の供給を停止させる一方、前記第１燃料の噴射弁の作動を継続させ、前記第１燃料の圧力が低下判断閾値を下回った場合には、前記第１燃料の噴射弁の作動を停止させ、他の燃料への切替えを行うため、第１燃料の圧力状態（高圧異常か低圧異常か）に応じた適切な燃料の切替制御を行うことが可能となる。
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。 本実施形態における１ｓｔ−ＥＣＵ５のブロック構成図である。 本実施形態における２ｎｄ−ＥＣＵ６のブロック構成図である。 気体燃料の使用時における燃料切替制御を表すフローチャートである。 気体燃料の高圧異常発生時及び低圧異常発生時における遮断弁４１の開閉状態及び気体燃料噴射弁２３の作動状態を表す図である。
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、本発明に係る燃料切替制御装置として、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。
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、液体燃料供給部２、気体燃料供給部３、燃料切替スイッチ４、１ｓｔ−ＥＣＵ５及び２ｎｄ−ＥＣＵ６から概略構成されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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の燃料出口に設置された電磁弁であり、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の燃料出口を開閉する役割を担っている。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から送出される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。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（燃圧）を検出し、その検出結果を表す燃圧検出信号を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）役割を担っている。
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。
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。
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。
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。
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から入力される点火制御信号に応じて、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から入力される燃料噴射制御信号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から入力される燃料供給制御信号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。
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。
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。
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。
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。
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。
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から入力される燃圧検出信号を、デジタル信号（燃圧値）に変換してＣＰＵ６６に出力する。
燃料噴射弁駆動回路６２は、ＣＰＵ６６から入力される燃料噴射制御信号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から入力される遮断弁制御信号に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。
ＣＰＵ６６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から得られる燃圧値とに基づいて、気体燃料によるエンジン１の運転制御を行う。
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。
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に遮断弁制御信号を出力することで遮断弁４１を開弁し（気体燃料タンク４０の燃料出口を開放し）、気体燃料噴射弁２３への気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６２に出力することにより、気体燃料噴射弁２３による気体燃料の噴射を実施する。
また、このＣＰＵ６６は、本実施形態における特徴的な機能として、気体燃料の使用時において、気体燃料の圧力が上限閾値を越えた場合と下限閾値を下回った場合とで、異なる燃料切替制御を行う機能を有している。具体的には、ＣＰＵ６６は、気体燃料の使用時において、Ａ／Ｄ変換器６１から得られる燃圧値が下限閾値を下回った場合、遮断弁４１を閉弁し（気体燃料タンク４０の燃料出口を遮断し）、気体燃料噴射弁２３への気体燃料の供給を停止すると共に、気体燃料噴射弁２３の駆動を停止し（気体燃料噴射弁２３による気体燃料の噴射を停止し）、通信回路６０を介して液体燃料による運転指示を１ｓｔ−ＥＣＵ５に送信する（液体燃料への切替を行う）。
また、ＣＰＵ６６は、気体燃料の使用時において、Ａ／Ｄ変換器６１から得られる燃圧値が上限閾値を越えた場合、遮断弁４１を閉弁して気体燃料噴射弁２３への気体燃料の供給を停止する一方、気体燃料噴射弁２３の駆動は継続し（気体燃料噴射弁２３による気体燃料の噴射を継続し）、その後、燃圧値が低下判断閾値を下回った場合に、気体燃料噴射弁２３の駆動を停止し、通信回路６０を介して液体燃料による運転指示を１ｓｔ−ＥＣＵ５に送信する。
以下では、上記のような気体燃料の使用時における燃料切替制御について、図４のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
＜ステップＳ１＞
ＣＰＵ６６は、気体燃料の使用時において、まずステップＳ１の処理として、リリーフモードフラグが「１」にセットされているか否かを判定し、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ２の処理に移行する一方、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ６の処理に移行する。ここで、リリーフモードフラグとは、後述のように、気体燃料の圧力（燃圧値）が上限閾値を越えた場合に、「１」にセットされるフラグである。
＜ステップＳ２＞
ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ１において「Ｎｏ」の場合、つまりリリーフモードフラグが「１」ではない場合、ステップＳ２の処理として、Ａ／Ｄ変換器６１から得られる燃圧値が上限閾値を越えたか否かを判定し、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ３の処理に移行する一方、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ４の処理に移行する。ここで、上限閾値は、気体燃料の高圧異常が発生したことを検知するための閾値であり、リリーフバルブ４５の作動設定圧力より低い値に設定されている（図５参照）。
＜ステップＳ３＞
ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ２において「Ｎｏ」の場合、つまりＡ／Ｄ変換器６１から得られる燃圧値が上限閾値を越えていない場合、ステップＳ３の処理として、その燃圧値が下限閾値を下回ったか否かを判定し、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ５の処理に移行する一方、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ７の処理に移行する。ここで、下限閾値は、気体燃料の低圧異常が発生したことを検知するための閾値である（図５参照）。
＜ステップＳ４＞
ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ２において「Ｙｅｓ」の場合、つまりＡ／Ｄ変換器６１から得られる燃圧値が上限閾値を越えた場合、ステップＳ４の処理として、リリーフモードフラグに「１」をセットした後、ステップＳ５の処理に移行する。
＜ステップＳ５＞
ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ３において「Ｎｏ」の場合、または上記ステップＳ４の処理終了後、ステップＳ５の処理として、気体燃料によるエンジン１の運転制御を行う（その後、ステップＳ１の処理へ戻る）。具体的には、ＣＰＵ６６は、遮断弁駆動回路６３に遮断弁制御信号を出力することで遮断弁４１を開弁し（気体燃料タンク４０の燃料出口を開放し）、気体燃料噴射弁２３への気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６２に出力することにより、気体燃料噴射弁２３による気体燃料の噴射を実施する。
＜ステップＳ６＞
ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ１において「Ｙｅｓ」の場合、つまりリリーフモードフラグが「１」にセットされている場合、ステップＳ６の処理として、Ａ／Ｄ変換器６１から得られる燃圧値が低下判断閾値より高いか否かを判定し、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ７の処理に移行する一方、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ８の処理に移行する。ここで、低下判断閾値は、燃圧値が高圧異常状態から安全な状態へ戻ったことを検知するための閾値であり、上限閾値と下限閾値との間の値に設定されている（図５参照）。
＜ステップＳ７＞
ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ３において「Ｙｅｓ」の場合、または上記ステップＳ６において「Ｎｏ」の場合、ステップＳ７の処理として、液体燃料によるエンジン１の運転制御に切替える。具体的には、ＣＰＵ６６は、気体燃料噴射弁２３の作動を停止すると共に、通信回路６０を介して液体燃料による運転指示を１ｓｔ−ＥＣＵ５に送信する。これにより、１ｓｔ−ＥＣＵ５のＣＰＵ５９は、燃料ポンプ３１の駆動によって液体燃料噴射弁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、液体燃料噴射弁２２による液体燃料の噴射を実施する。
＜ステップＳ８＞
ＣＰＵ６６は、上記ステップＳ６において「Ｙｅｓ」の場合、または上記ステップＳ７の処理終了後、ステップＳ８の処理として、遮断弁駆動回路６３に遮断弁制御信号を出力することで遮断弁４１を閉弁し（気体燃料タンク４０の燃料出口を遮断し）、気体燃料噴射弁２３への気体燃料の供給を停止する（その後、ステップＳ１の処理へ戻る）。
図５（ａ）は、気体燃料の使用時に低圧異常が発生した場合における遮断弁４１の開閉状態及び気体燃料噴射弁２３の作動状態を表したものである。この図５（ａ）に示すように、低圧異常の発生により、燃圧値が時間の経過に伴って低下していき、時刻ｔ１に下限閾値を下回った場合を想定する。この場合、時刻ｔ１以前では、遮断弁４１を開弁し、気体燃料噴射弁２３を作動させることにより、気体燃料によるエンジン１の運転制御を継続する。
一方、燃圧値が下限閾値を下回った時刻ｔ１以降では、遮断弁４１を閉弁し、気体燃料噴射弁２３を停止させ、液体燃料によるエンジン１の運転制御に切替える。このように、燃圧値が下限閾値を下回った場合には、即座に気体燃料による運転制御を停止し、液体燃料による運転制御に切替えることにより、低圧異常時の燃料不足によるエンストの発生を防止することができる。
図５（ｂ）は、気体燃料の使用時に高圧異常が発生した場合における遮断弁４１の開閉状態及び気体燃料噴射弁２３の作動状態を表したものである。この図５（ｂ）に示すように、高圧異常の発生により燃圧値が時間の経過に伴って上昇していき、時刻ｔ２に上限閾値を越えた場合を想定する。この場合、時刻ｔ２以前では、遮断弁４１を開弁し、気体燃料噴射弁２３を作動させることにより、気体燃料によるエンジン１の運転制御を継続する。
一方、燃圧値が上限閾値を越えた時刻ｔ２以降では、遮断弁４１を閉弁するが、気体燃料噴射弁２３の作動は継続する。これにより、レギュレータ４２の下流側に残存している気体燃料は燃料噴射によって消費され、レギュレータ４２の下流側の燃圧値は徐々に低下していくことになる。そして、図５（ｂ）に示すように、燃圧値が上限閾値を越えた後、気体燃料の消費によって燃圧値が低下していき、時刻ｔ３に低下判断閾値を下回ったとすると、その時刻ｔ３以降、気体燃料噴射弁２３を停止させ、液体燃料によるエンジン１の運転制御に切替える。
このように、燃圧値が上限閾値を越えた場合には、遮断弁４１を閉じて気体燃料の供給を停止するが、燃圧値が低下判断閾値を下回るまで気体燃料噴射弁２３の作動を継続することにより、レギュレータ４２の下流側が高圧に曝されることを防止することができ、その結果、高圧異常時における燃料供給用配管の破損や燃料噴射弁の動作不良を防止することが可能となる。
以上のように、本実施形態によれば、気体燃料の圧力状態（高圧異常か低圧異常か）に応じた適切な燃料の切替制御を行うことが可能となる。また、気体燃料の圧力異常時に、エンジン１の運転に使用する燃料を気体燃料から液体燃料に切替えることにより、走行状態を維持しつつ、燃料漏れに対する安全性が向上する。さらに、燃圧が異常な状態で、気体燃料による運転が行われることがなくなるため、燃圧異常時におけるエミッションの悪化及びドライバビリティの悪化を防止することができる。
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、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を例示して説明したが、複数種類の燃料を選択的に切替えて単一エンジンに供給するシステムであれば本発明を適用することが可能である。例えば、ＣＮＧと、ガソリンと、軽油とを切替可能なシステムであれば、ＣＮＧの圧力異常時に、ガソリン或いは軽油による運転制御に切替えれば良い。
（２）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を担う２ｎｄ−ＥＣＵ６とを備えた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。
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、１０…シリンダ、１１…ピストン、１２…コンロッド、１３…クランクシャフト、１４…吸気バルブ、１５…排気バルブ、１６…点火プラグ、１７…点火コイル、１８…吸気管、１９…排気管、２０…エアクリーナ、２１…スロットルバルブ、２２…液体燃料噴射弁、２３…気体燃料噴射弁、２４…吸気圧センサ、２５…吸気温センサ、２６…スロットル開度センサ、２７…冷却水温センサ、２８…クランク角度センサ、３０…液体燃料タンク、３１…燃料ポンプ、
４０…気体燃料タンク、４１…遮断弁、４２…レギュレータ、４３…フィルタ、４４…燃圧センサ、４５…リリーフバルブ、５０…波形整形回路、５１…回転数カウンタ、５２…Ａ／Ｄ変換器、５３…点火回路、５４…燃料噴射弁駆動回路、５５…ポンプ駆動回路、５６…ＲＯＭ(Read Only Memory)、５７…ＲＡＭ(Random Access Memory)、５８…通信回路、５９…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、６０…通信回路、６１…Ａ／Ｄ変換器、６２…燃料噴射弁駆動回路、６３…遮断弁駆動回路、６４…ＲＯＭ、６５…ＲＡＭ、６６…ＣＰＵ

Claims (3)

  1. 複数種類の燃料を使用可能な内燃機関の燃料切替制御装置であって、
    第１燃料の使用時に、前記第１燃料の圧力が上限閾値を越えた場合には、前記第１燃料の遮断弁を閉弁して前記第１燃料の供給を停止させる一方、前記第１燃料の噴射弁の作動を継続させ、前記第１燃料の圧力が低下判断閾値を下回った場合には、前記第１燃料の噴射弁の作動を停止させ、他の燃料への切替えを行う制御手段を備えることを特徴とする燃料切替制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記第１燃料の圧力が下限閾値を下回った場合には、前記第１燃料の遮断弁を閉弁すると共に前記第１燃料の噴射弁の作動を停止させ、他の燃料への切替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料切替制御装置。
  3. 複数種類の燃料を使用可能な内燃機関の燃料切替制御方法であって、
    第１燃料の使用時に、前記第１燃料の圧力が上限閾値を越えた場合には、前記第１燃料の遮断弁を閉弁して前記第１燃料の供給を停止させる一方、前記第１燃料の噴射弁の作動を継続させ、前記第１燃料の圧力が低下判断閾値を下回った場合には、前記第１燃料の噴射弁の作動を停止させ、他の燃料への切替えを行うことを特徴とする燃料切替制御方法。
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