JPH07197858A

JPH07197858A - 気体燃料エンジンの燃料供給装置における残量表示装置

Info

Publication number: JPH07197858A
Application number: JP35300293A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Teramoto; 隆文寺本; Tsutomu Fukuma; 勉福馬
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】気体燃料の残量を、流量計を車載せず、ある
いは最小数の流量計を車載することにより正確に測定し
表示できるようにする。【構成】車両４０にコネクタ部４１，５１の結合によ
り作動するモードスイッチ４２を設け、また、燃料残量
表示部４８を設ける。一方、給燃装置５０にはタービン
式のガス流量計５８を設ける。そして、給燃量をガス流
量計５８により計測して計測値をエンジンコントロール
ユニット２８に送信し、非給燃時には燃料制御弁の制御
量の積算値等に基づいて消費量を検出し、給燃量から消
費量を減じて残量を算出し残量表示部４８に表示する。
車両側に流量計を一つ設けて、給燃時には流量計を介し
て水素貯溜部へ水素を供給し、非給燃時に同じ流量計を
介して水素貯溜部からエンジンへ水素を供給するよう切
り換えるようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気体燃料エンジンの燃料
供給装置における残量表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば特開平４−２６２０５
１号公報に記載されているようにガソリン代替燃料とし
て水素等を燃料とする気体燃料エンジンが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ガソリンエンジンを使
用した車両では燃料タンク内にレベルセンサを設けて燃
料の残量を計測し表示するのが普通であるが、気体燃料
エンジンを使用した車両の場合は、このようなレベルセ
ンサ等の残量表示手段を用いることはできない。また、
特に水素エンジン車で燃料貯溜部を水素吸蔵合金内蔵タ
ンク（ＭＨタンク）としたものでは、タンク内の圧力は
常時一定にされるため、圧力によって燃料残量を検出す
ることもできないし、合金重量が大きくて燃料消費に伴
うタンク重量の変化割合は微小であるので、重量法によ
って精度の高い残量計測を行うことも困難である。ま
た、微量ガス流量を正確に測定できるタービン式の流量
計があるが、この種の流量計は高価で、寸法，重量も大
きいため、車載するには問題がある。

【０００４】本発明はこのような問題点を解消するため
のものであって、気体燃料エンジンの燃料供給装置にお
ける燃料残量を、流量計を車載することなく、あるいは
最小数の流量計を車載することにより正確に測定し表示
することができるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の発明は、気体燃料
エンジンの燃料供給装置における残量表示装置に係り、
外部の気体燃料補給設備により気体燃料を補給する気体
燃料貯溜部を備え該気体燃料貯溜部に貯溜した気体燃料
をエンジンに供給する気体燃料エンジンの燃料供給装置
において、気体燃料補給設備側に気体燃料補給量を計測
する給燃量計測手段と該給燃量計測手段による計測値情
報を車載のコントロールユニットに送信する送信手段を
設けるとともに、車両側には気体燃料貯溜部からエンジ
ンに供給され消費された気体燃料の消費量を流量計を用
いないで検出する間接的な流量検出手段と、コントロー
ルユニットに送信され記憶された前記計測値から流量検
出手段により検出された消費量を減じた値を基に気体燃
料貯溜部内の残量を算出する残量算出手段と、算出され
た残量を表示する表示手段とを設けたことを特徴とす
る。

【０００６】気体燃料は水素であってよく、その場合
に、気体燃料貯溜部は水素吸蔵合金を内蔵したタンクで
あってよい。

【０００７】そして、前記流量検出手段はエンジンへの
気体燃料の供給量を制御する気体燃料制御弁の制御量の
積算値に基づいて水素等気体燃料の消費量を検出するも
のとすることができる。

【０００８】また、本出願の他の発明は、気体燃料エン
ジンの燃料供給装置における残量表示装置に係り、外部
の気体燃料補給設備により気体燃料を補給する気体燃料
貯溜部を備え該気体燃料貯溜部に貯溜した気体燃料をエ
ンジンに供給する気体燃料エンジンの燃料供給装置にお
いて、車両側に、気体燃料の流量を計測する流量計を設
けるとともに、給燃時には気体燃料補給設備からの気体
燃料を前記流量計を介して気体燃料貯溜部に導き、非給
燃時には気体燃料貯溜部からの気体燃料を前記流量計を
介してエンジンに導くよう通路を切り換える切換手段
と、給燃時における前記流量計の計測値から非給燃時に
おける前記流量計の計測値を減じた値を基に気体燃料貯
溜部内の残量を算出する残量算出手段と、算出された残
量を表示する表示手段とを設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本願の発明においては、給燃時に気体燃料補給
設備側に設けられた給燃量計測手段により気体燃料補給
量が計測され、その計測値が車載のコントロールユニッ
トに送信され記憶される。そして、非給燃時の車両で
は、気体燃料の消費量が例えば気体燃料制御弁の制御量
の積算値に基づいて検出され、給燃量の計測値から消費
量の検出値を減じた値に前回給燃時の残量を加えた値が
今回の残量として表示される。

【００１０】また、本願の他の発明においては、給燃時
に気体燃料補給設備からの気体燃料が流量計を介して気
体燃料貯溜部に導かれ、非給燃時には気体燃料貯溜部か
らの気体燃料が前記流量計を介してエンジンに導かれ
る。そして、給燃時における前記流量計の計測値から非
給燃時における前記流量計の計測値を減じた値に前回給
燃時の残量を加えた値が今回の残量として表示される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】実施例１．実施例１は、燃料残量を流量計
を車載することなく測定し表示できるようにしたもので
ある。図１は、この実施例におけるエンジン燃料供給系
の基本構成を示し、図２は残量表示システムを示す。

【００１３】図１において、１は水素を燃料とするロー
タリーエンジンであって、ペリトロコイド曲線を内周面
とするロータハウジング２内に三葉の内包絡面を有する
ロータ３が配置され、ロータハウジング２の内周面とロ
ータ３の外周面とロータハウジング２の両側面に配置さ
れたサイドハウジング（図示せず）とによって三つの作
動室４が形成され、ロータ３の回転に伴いこれら作動室
４が位相差をもって容積変化して吸気，圧縮，膨張，排
気の各行程を行い、エキセントリックシャフト５からそ
の出力を取り出すよう構成され、下死点側短軸部を挟ん
で吸気行程側作動室に吸気ポート６が、排気行程側作動
室に排気ポート７がそれぞれ設けられ、また、吸気行程
側作動室には吸気ポート６のリーディング側に隣接する
位置に独立して水素供給ポート８が設けられている。そ
して、吸気ポート６にはエアクリーナ９に連通する吸気
通路１０が接続され、該吸気通路１０には、吸入空気量
を調整する電気駆動式のスロットル弁１１が設けられ、
また、スロットル弁１１の上流に吸入空気量を検出する
エアフローセンサー１２が設けられている。また、排気
ポート７には排気通路１３が接続され、その排気通路１
３に触媒コンバータ１４が設けられ、また、触媒コンバ
ータ１４の入口側に排気ガス中の酸素濃度によってエン
ジンの空燃比を検出するＯ₂センサー１５が設けられて
いる。

【００１４】水素供給ポート８には、複数のＭＨタンク
１６₁〜１６_nからなる水素貯溜部１６から水素を導く水
素供給通路１７が接続され、この水素供給通路１７と水
素供給ポート８との接続部にはエンジン回転に同期して
水素を噴射するよう構成された水素噴射弁１８が設置さ
れている。また、上記水素供給通路１７には該通路１７
の通路面積を調整し気体燃料供給量を制御する電気式の
水素制御弁１９が設けられ、水素制御弁１９と水素貯蔵
部１６の間にはエンジン作動時に開きエンジン停止時に
閉じる第１遮断弁２０が、水素制御弁１９と水素噴射弁
１８の間にはエンジン停止時に閉じる第２遮断弁２１が
それぞれ設けられている。また、水素供給通路１７に
は、水素貯蔵部１６と第１遮断弁２０の間に第１の圧力
センサー２２が設けられ、水素制御弁１９と第２遮断弁
２２の間に第２の圧力センサー２３が設けられている。

【００１５】上記水素貯溜部１６は複数のＭＨタンク１
６₁〜１６_nを並列に配置したものであって、各ＭＨタン
ク１６₁〜１６_nは、それぞれ水素吸蔵合金（例えば、Ｔ
ｉＦｅ，ＬａＮｉ，ＴｉＭｎ₁₅，ＭｍＮｉＣｒ，ＭｍＮ
ｉ₅）を内蔵し、それぞれ一定温度以上で水素を放出し
所定の水素吐出圧力が得られるものとされている。

【００１６】各ＭＨタンク１６₁〜１６_nには熱媒体とし
てエンジン冷却水が循環される。すなわち、エンジン冷
却系に接続された熱媒通路２４が設けられ、該熱媒通路
２４が各ＭＨタンク１６₁〜１６_nを循環するよう熱媒経
路が構成されている。そして、熱媒通路２４のエンジン
冷却系からの取り出し位置に近い上流部にはエンジン冷
却水を循環させる熱媒ポンプ２５が設置されている。ま
た、エンジン冷却系を迂回してＭＨタンク１６₁〜１６_n
に熱媒を循環させるよう熱媒通路２４の上流部と下流部
を連通するバイパス通路２６が設けられ、該バイパス通
路２６と熱媒通路２４上流部との接続位置にはエンジン
冷却系からの熱媒とエンジン冷却系を迂回する熱媒との
混合割合を調整して熱媒温度を所定値（例えば４０゜
Ｃ）に保つサーモバルブ２７が設けられている。

【００１７】また、図１において、２８はエンジンコン
トロールユニットである。このエンジンコントロールユ
ニット２８には、図示しない回転センサーからエンジン
回転信号が制御情報として入力され、エアフローセンサ
ー１２から吸入空気量信号信号が入力され、Ｏ₂センサ
ー１５から空燃比信号が入力され、第１および第２の圧
力センサーからガス圧信号がそれぞれ入力され、また、
そのほか、スタータスイッチ信号，イグニッションスイ
ッチ信号，アクセルセンサー２９からのアクセル開度信
号等が入力される。そして、これら情報に基づいてスロ
ットル弁１１の制御が行われ、水素制御弁１９の制御が
行われ、第１遮断弁２０および第２遮断弁２１の制御が
行われ、また、熱媒ポンプ２５の制御が行われる。

【００１８】エンジン運転時には第１遮断弁２０および
第２遮断弁２１が開かれ、ＭＨタンク１６₁〜１６_nから
出た水素は水素制御弁１９により通路面積が制御される
水素供給通路１７を介して供給され、水素噴射弁１８に
よりエンジン回転に同期して水素供給ポート８に噴射さ
れ、上記タイミングでエンジン１の作動室４に供給され
る。また、空気はエアクリーナ９を経て吸気通路１０に
導入され、エンジンコントロールユニット２８からの開
度信号に応じて開閉する電気式のスロットル弁１１を介
して吸気ポート６に導かれ、所定のタイミングで作動室
４に供給される。水素制御弁１９の制御では、アクセル
開度，エンジン回転数，第１遮断弁２０の上流の圧力を
検出する上記第１の圧力センサー２２の検出値等に応じ
てステップモータ３７が制御され、それにより開弁量が
制御される。また、エンジン停止時には、イグニッショ
ンスイッチＯＦＦの信号を受けて第１遮断弁２０および
第２遮断弁２１が閉じられ、水素制御弁１９も閉じられ
る。

【００１９】つぎに、図２に示す残量表示システムを説
明する。

【００２０】図２において、４０は車両を示す。また、
５０は外部の給燃装置（気体燃料補給設備）である。車
両４０にはエンジン１が搭載され、また、エンジンコン
トロールユニット２８が搭載され、複数のＭＨタンク１
６₁〜１６_nからなる水素貯溜部１６が搭載されている。
また、車両４０と給燃装置５０には、それぞれコネクタ
部４１，５１が設けられ、車両側コネクタ部４１には給
燃装置側コネクタ部５１との結合によって作動するモー
ドスイッチ４２が設けられている。そして、車両側コネ
クタ部４１には水素貯溜部１６との間に水素配管４３と
給燃用冷却水配管４４および冷却水リターン配管４５が
配設され、エンジンコントロールユニット２８との間に
計測値送信用配線４６とモード情報送信用配線４７が配
設されている。また、給燃装置側コネクタ部５１には水
素配管５３と給燃用冷却水配管５４および冷却水リター
ン配管５５と計測値送信用配線５６が車両側コネクタ４
１との結合時にそれぞれの配管同士，配線同士が連結さ
れるよう配設されている。また、車両４０には燃料残量
表示部４８が設けられ、給燃装置５０には水素配管５３
の途中にタービン式のガス流量計５８が設けられてい
る。

【００２１】給燃時には車両側コネクタ部４１に給燃装
置側コネクタ部５１が結合される。このとき、モードス
イッチ４２は給燃モード信号をエンジンコントロールユ
ニット２８に送信する。そして、水素貯溜部１６へ水素
が供給されると、給燃量がガス流量計５８によって計測
され、その計測値がエンジンコントロールユニット２８
に送信され記憶される。そして、給燃が終了しコネクタ
部４１，５１の結合が解除されると、モードスイッチ４
２は運転モード信号をエンジンコントロールユニット２
８に送信し、この状態ではエンジンコントロールユニッ
ト２８により水素制御弁１９の制御量の積算値に基づい
て水素消費量が検出される。そして、給燃量の計測値か
ら消費量の検出値を減じた値に前回の残量を加えた値が
今回の残量として残量表示部４８に表示される。

【００２２】図３はこの実施例の残量表示を実行するフ
ローチャートである。このフローチャートはＳ１〜Ｓ６
のステップからなり、スタートすると、Ｓ１でモード信
号を読み取る。そして、Ｓ２で給燃モードかどうかを判
定して、給燃モードのときはＳ３で給燃量の計測値を読
み取る。そして、Ｓ４で給燃量を加えて残量値を更新
し、Ｓ５で表示する。

【００２３】つぎに、給燃モードが終わり、Ｓ２の判定
が運転モードとなったときは、Ｓ６で消費量の検出値を
読み取る。そして、Ｓ４へ進んで前回の残量値から消費
量を減じて今回の残量を求め、Ｓ５で表示する。

【００２４】実施例２．実施例２は、車両側に流量計を
一つだけ設けることによって給燃量と消費量の両方を計
測できるようにしたものである。この実施例において
も、エンジン燃料供給系の基本構成は先の実施例１と同
様で図１に示すとおりである。また、図４にこの実施例
の残量表示システムを示す。

【００２５】図４において、４０は車両である。車両４
０にはエンジン１が搭載され、また、エンジンコントロ
ールユニット２８が搭載され、複数のＭＨタンク１６₁
〜１６_nからなる水素貯溜部１６が搭載されている。ま
た、４１は給燃時に図示しない給燃装置側コネクタ部と
結合される車両側コネクタ部である。車両側コネクタ部
４１には図示しない給燃装置との結合によって作動する
モードスイッチ４２が設けられている。また、車両側コ
ネクタ部４１には水素貯溜部１６との間に水素配管４３
と給燃用冷却水配管４４および冷却水リターン配管４５
が配設され、エンジンコントロールユニット２８との間
にモード情報送信用配線４７が配設されている。また、
図示しない給燃装置側コネクタ部には水素配管と給燃用
冷却水配管および冷却水リターン配管が車両側コネクタ
部４１との結合時にそれぞれの配管同士が連結されるよ
う配設されている。また、車両４０には燃料残量表示部
４８が設けられている。

【００２６】また、この実施例では、車両側には車両側
コネクタ部４１と水素貯溜部１６とを連結する水素配管
４３に第１の三方弁６０が設けられ、水素貯溜部１６と
エンジン１との間の水素供給通路１７の入口側に第２の
三方弁６１が設けられるとともに、これら第１の三方弁
６０と第２の三方弁６１を介して水素配管４３と水素供
給通路１７を連通する連通管４９が設けられ、この連通
管４９にタービン式のガス流量計５８が設けられてい
る。第１の三方弁６０と第２の三方弁６１は給燃時と運
転時とでそれぞれ作動位置が切り換えられる。

【００２７】図５はこの残量表示システムの給燃時の作
動状態を示している。給燃時には、車両側コネクタ部４
１に給燃装置側コネクタ部５１が結合されることによっ
てモードスイッチ４２が給燃モード信号を発信する。そ
して、第１と第２の二つの三方弁６０，６１がそれぞれ
図５に示す作動位置に制御されて、ガス流量計５２を介
して水素貯溜部１６へ水素が供給されるように通路が形
成され、給燃量がガス流量計５８によって計測される。

【００２８】そして、給燃が終わりコネクタ結合が解除
されると、モードスイッチ４２は運転モード信号を発信
し、図６に示すように三方弁６０，６１の作動位置が切
り換えられ、ガス流量計５８を介して水素貯溜部１６か
らエンジン１へ水素が供給されるように通路が形成さ
れ、消費量がガス流量計５８によって計測される。

【００２９】このようにして給燃量と消費量が計測され
ると、エンジンコントロールユニット２８は給燃量の計
測値から消費量の計測値を減じた値に前回の残量を加え
たものを今回の残量をとする演算を行い、その演算結果
が残量表示部４８に表示される。フローチャートは先の
図３と同様である。

【００３０】なお、以上の実施例では水素を燃料とする
ロータリーエンジンに適用したものを説明したが、本発
明はその他の水素エンジンにも適用できる。

【００３１】また、本発明は、水素以外の気体燃料を使
用するエンジンにも適用できるものである。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、流量計を車両側に設けることなく、あるいは車両側
に流量計を一つだけ設けることによって気体燃料貯溜部
の残量を正確に測定し表示するようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のエンジン燃料供給系の基本
構成図

【図２】本発明の実施例１の残量表示システムの概略図

【図３】本発明の実施例１の残量表示を実行するフロー
チャート

【図４】本発明の実施例２の残量表示システムの概略図

【図５】本発明の実施例２の残量表示システムの給燃時
の作動状態説明図

【図６】本発明の実施例２の残量表示システムの非給燃
時の作動状態説明図

【符号の説明】

１ロータリーエンジン１６水素貯蔵部１７水素供給通路４０車両４１車両側コネクタ４２モードスイッチ４３水素配管４６計測値送信用配線４７モード情報送信用配線４８燃料残量表示部４９連通管５０給燃装置５１給燃装置側コネクタ部５６計測値送信用配線５８ガス流量計６０第１の三方弁６１第２の三方弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部の気体燃料補給設備により気体燃料
を補給する気体燃料貯溜部を備え該気体燃料貯溜部に貯
溜した気体燃料をエンジンに供給する気体燃料エンジン
の燃料供給装置において、前記気体燃料補給設備側に気
体燃料補給量を計測する給燃量計測手段と該給燃量計測
手段による計測値情報を車載のコントロールユニットに
送信する送信手段を設けるとともに、車両側には前記気
体燃料貯溜部からエンジンに供給され消費された気体燃
料の消費量を流量計を用いないで検出する間接的な流量
検出手段と、コントロールユニットに送信され記憶され
た前記計測値から前記流量検出手段により検出された消
費量を減じた値を基に前記気体燃料貯溜部内の残量を算
出する残量算出手段と、算出された残量を表示する表示
手段とを設けたことを特徴とする気体燃料エンジンの燃
料供給装置における残量表示装置。
【請求項２】気体燃料が水素であり、前記気体燃料貯
溜部が水素吸蔵合金を内蔵したタンクである請求項１記
載の気体燃料エンジンの燃料供給装置における残量表示
装置。
【請求項３】前記流量検出手段はエンジンへの気体燃
料の供給量を制御する気体燃料制御弁の制御量の積算値
に基づいて気体燃料の消費量を検出するものである請求
項１または２記載の気体燃料エンジンの燃料供給装置に
おける残量表示装置。
【請求項４】外部の気体燃料補給設備により気体燃料
を補給する気体燃料貯溜部を備え該気体燃料貯溜部に貯
溜した気体燃料をエンジンに供給する気体燃料エンジン
の燃料供給装置において、車両側に、気体燃料の流量を
計測する流量計を設けるとともに、給燃時には前記気体
燃料補給設備からの気体燃料を前記流量計を介して前記
気体燃料貯溜部に導き、非給燃時には前記気体燃料貯溜
部からの気体燃料を前記流量計を介してエンジンに導く
よう通路を切り換える切換手段と、給燃時における前記
流量計の計測値から非給燃時における前記流量計の計測
値を減じた値を基に前記気体燃料貯溜部内の残量を算出
する残量算出手段と、算出された残量を表示する表示手
段とを設けたことを特徴とする気体燃料エンジンの燃料
供給装置における残量表示装置。