气体燃料供应系统及气体燃料供应系统的异常检测方法
【专利摘要】气体燃料供应系统(15)向发动机燃烧室(7)供应气体燃料。气体燃料供应系统具备：喷射阀(8)，所述喷射阀(8)向燃烧室喷射气体燃料；供应流道，所述供应流道流动向喷射阀供应的气体燃料；闸阀，所述闸阀能够开闭供应流道；压力传感器，所述压力传感器检测喷射阀与闸阀之间供应流道的压力；以及，控制装置，所述控制装置控制喷射阀及闸阀。根据压力传感器的检测结果与检测发动机曲柄轴曲柄角度的检测装置的检测结果检测喷射阀及闸阀的至少一个的异常。
【专利说明】
气体燃料供应系统及气体燃料供应系统的异常检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种气体燃料供应系统及气体燃料供应系统的异常检测方法。
【背景技术】
[0002]例如已知专利文献I公示的使用液体燃料及气体燃料双方产生动力的双燃料发动机(二元燃料发动机)作为船舶动力源。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I:日本专利特许第3432098号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]双燃料发动机能够分别通过只使用液体燃料(燃料油)的燃料油专用模式与使用液体燃料及气体燃料(燃料气)双方的两种燃料模式进行动作。燃料油专用模式是向燃烧室供应液体燃料使该供应的液体燃料燃烧的方式。两种燃料模式是向燃烧室供应气体燃料，并向燃烧室供应少量液体燃料生成引燃火焰，通过引燃火焰使气体燃料着火后燃烧的方式。
[0008]双燃料发动机中，向燃烧室供应气体燃料的气体燃料供应系统发生异常后，如果对该状态放任不管，则双燃料发动机的性能可能降低。因此，要求检测气体燃料供应系统有无异常及异常的发生部位。
[0009]本发明的目的在于提供一种可检测出异常的气体燃料供应系统及气体燃料供应系统的异常检测方法。
[0010]技术方案
[0011]本发明所述气体燃料供应系统向发动机燃烧室供应气体燃料，其具备:喷射阀，所述喷射阀向所述燃烧室喷射所述气体燃料;供应流道，所述供应流道流动向所述喷射阀供应的所述气体燃料；闸阀，所述闸阀能够开闭所述供应流道;压力传感器，所述压力传感器检测所述喷射阀与所述闸阀之间所述供应流道的压力；以及，控制装置，所述控制装置控制所述喷射阀及所述闸阀，所述气体燃料供应系统根据所述压力传感器的检测结果与检测所述发动机曲柄轴曲柄角度的检测装置的检测结果检测所述喷射阀及所述闸阀的至少一个的异常。
[0012]根据本发明，根据喷射阀与闸阀之间供应流道的压力检测结果与曲柄轴曲柄角度的检测结果可检测喷射阀异常及闸阀异常的至少一个。喷射阀及闸阀的异常包括动作不良。异常例如包括:开阀的指令信号由控制装置输出后仍为未开阀的状态;或者，闭阀的指令信号由控制装置输出后仍为未闭阀的状态。根据本发明，由于可检测出这些异常，因此可采取消除该异常的合理措施。此外，可防止持续使用发生异常的气体燃料供应系统的不妥行为。
[0013]所述控制装置可以根据所述检测装置的检测结果求出包括上死点及下死点的所述发动机的活塞位置，为了向所述燃烧室供应所述气体燃料，而输出指令信号使得在所述活塞位于上死点附近的时间点打开所述闸阀后打开所述喷射阀且关闭所述喷射阀后关闭所述闸阀，根据所述活塞位于下死点附近的时间点的所述压力传感器的检测结果检测所述异常。闸阀作为安全阀(联锁机构)发挥作用，在活塞位于上死点附近的时间点进行动作。喷射阀在闸阀打开状态下进行动作。在活塞位于上死点附近的时间点喷射阀及闸阀进行动作，因此根据活塞位于下死点附近的时间点的压力检测结果可顺利检测喷射阀及闸阀的至少一个的异常。活塞位置能够由检测装置的检测结果导出，因此根据检测装置的检测结果及压力传感器的检测结果可检测异常。
[0014]本发明所述气体燃料供应系统中，可以根据所述压力传感器的检测结果与检测所述燃烧室压力的筒内传感器的检测结果判定是所述喷射阀及所述闸阀中哪个发生了异常。例如，喷射阀发生异常时的压力检测结果与闸阀发生异常时的压力检测结果相近时，通过检测燃烧室压力，根据该燃烧室压力的检测结果可判定是所述喷射阀及所述闸阀中哪个发生了异常。
[0015]本发明所述气体燃料供应系统中，可以具备在从所述喷射阀喷射所述气体燃料前向所述燃烧室喷射气体燃料的预喷射阀，所述控制装置为了在关闭喷射所述气体燃料的所述预喷射阀再关闭所述闸阀后从所述喷射阀喷射所述气体燃料，而输出指令信号使得打开所述闸阀，根据从输出关闭所述预喷射阀的指令信号到输出打开所述闸阀的指令信号的期间的所述压力传感器的检测结果检测所述预喷射阀的异常。气体燃料供应系统具有预喷射阀时，根据从输出关闭预喷射阀的指令信号到输出为了从喷射阀喷射气体燃料而打开闸阀的指令信号的期间的压力传感器的检测结果可检测预喷射阀的异常。
[0016]本发明所述气体燃料供应系统中，所述发动机可以包括双燃料发动机，根据向所述燃烧室供应液体燃料而不供应所述气体燃料的燃料油专用模式的所述压力传感器的检测结果检测所述喷射阀的异常。燃料油专用模式中控制成气体燃料不从喷射阀喷射且喷射阀关闭。燃料油专用模式中喷射阀打开时，燃烧室的高温高压气体从喷射阀流入供应流道，使供应流道压力上升。因此，可检测出燃料油专用模式中喷射阀是否发生了异常。
[0017]本发明所述气体燃料供应系统的异常检测方法中，所述气体燃料供应系统向发动机燃烧室供应气体燃料，其中，所述气体燃料供应系统具备:喷射阀，所述喷射阀向所述燃烧室喷射气体燃料;供应流道，所述供应流道流动向所述喷射阀供应的所述气体燃料；以及，闸阀，所述闸阀能够开闭所述供应流道，所述气体燃料供应系统的异常检测方法包括:压力检测工序，所述压力检测工序检测所述喷射阀与所述闸阀之间所述供应流道的压力；曲柄角度检测工序，所述曲柄角度检测工序检测所述发动机曲柄轴曲柄角度；以及，异常检测工序，所述异常检测工序根据所述供应流道的压力检测结果与所述曲柄角度的检测结果检测所述喷射阀及所述闸阀的至少一个的异常。
[0018]根据本发明，基于喷射阀与闸阀之间供应流道的压力检测结果与曲柄角度的检测结果可检测喷射阀异常及闸阀异常的至少一个。
[0019]有益效果
[0020]根据本发明，可顺利检测出气体燃料供应系统的异常。
【附图说明】
[0021 ]图1是表示双燃料发动机的一例的示意图。
[0022]图2是表示双燃料发动机进行动作的一例的示意图。
[0023]图3是示意性表示两种燃料模式中向燃烧室喷射燃料状态的一例的平面图。
[0024]图4是示意性表示两种燃料模式中燃料燃烧状态的一例的图。
[0025]图5是示意性表示两种燃料模式中燃料燃烧状态的一例的平面图。
[0026]图6是表示气体燃料供应系统的一例的示意图。
[0027]图7是表示气体燃料喷射阀及闸阀正常动作时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
[0028]图8是表示闸阀开异常时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
[0029]图9是表示闸阀闭异常时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
[0030]图10是表示气体燃料喷射阀开异常时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
[0031]图11是表示气体燃料喷射阀闭异常时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
[0032]图12是表示燃料油专用模式中气体燃料喷射阀开异常时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
[0033]图13是表示气体燃料供应系统的一例的示意图。
[0034]图14是表示预喷射阀开异常时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
[0035]图15是表示预喷射阀闭异常时的曲柄角度与供应流道压力的关系的图。
【具体实施方式】
[0036]以下参考【附图说明】本发明所述实施方式，但是本发明并不限定于此。以下说明的各实施方式的必要条件可适当组合。此外，有些情况不使用其中部分构成要素。
[0037]〈第i实施方式〉
[0038]说明第I实施方式。图1是表示本实施方式所述双燃料发动机I的一例的示意图。本实施方式所述双燃料发动机I包括十字头型柴油发动机，例如作为船舶等推进用发动机使用。
[0039]双燃料发动机I具备:台板50;架构(主体)51，所述架构(主体)51设置在台板50上；以及，套管52，所述套管52设置在架构51上。
[0040]此外，双燃料发动机I具备:气缸2，所述气缸2设置在套管52上;活塞3，所述活塞3在气缸2内部往复运动;活塞棒41，所述活塞棒41与活塞3连接;连接棒43;十字头42，所述十字头42连接活塞棒41与连接棒43;以及，曲柄轴4，所述曲柄轴4通过曲柄销44与连接棒43连接。
[0041 ]气缸2具有:气缸衬套2A，所述气缸衬套2A设置在套管52上；以及，气缸盖2B，所述气缸盖2B设置在气缸衬套2A上。十字头42沿设置在架构51上的引导部51G运动，将来自活塞棒41的机械动力传输给连接棒43 ο曲柄轴4配置在台板50上，输出从活塞3传输来的机械动力。
[0042]活塞3顶面与气缸2顶板面对置。气缸2顶板面的中央部设有排气阀U。活塞3、气缸
2、排气阀11之间形成有燃烧室7。
[0043]此外，双燃料发动机I具备:检测装置6，所述检测装置6检测曲柄轴4的旋转角度(曲柄角度)；气体燃料供应系统15，所述气体燃料供应系统15包括向燃烧室7供应气体燃料PG的气体燃料喷射阀8;液体燃料供应系统20，所述液体燃料供应系统20包括向燃烧室7供应液体燃料FO的液体燃料喷射阀9;筒内传感器16，所述筒内传感器16检测燃烧室7压力；以及，控制装置10，所述控制装置10控制双燃料发动机I。
[0044]气体燃料喷射阀8能够向燃烧室7喷射气体燃料PG。气体燃料PG例如包括CNG(压缩天然气)及H2(氢气)的至少一个。本实施方式中，气体燃料喷射阀8在燃烧室7中配置2个。另夕卜，气体燃料喷射阀8的数量任意。
[0045]液体燃料喷射阀9能够向燃烧室7喷射液体燃料F0。液体燃料FO例如包括轻油、重油及重质油的至少一个。本实施方式中，液体燃料喷射阀9在燃烧室7中配置2个。另外，液体燃料喷射阀9的数量任意。
[0046]检测装置6包括检测曲柄轴4的曲柄角度的曲柄角度传感器。检测装置6可以将活塞3上死点作为基准检测曲柄角度。曲柄角度传感器例如根据曲柄轴4上安装的测量构件(圆盘、检测用齿轮等)的旋转位置检测曲柄角度后输出曲柄角度信号。曲柄角度传感器可以采用光学式也可以采用电磁式。另外，检测装置6根据曲柄轴4旋转位置或活塞3位置等可以检测曲柄角度。此外，使用上死点传感器检测活塞3位于上死点时的曲柄轴4的位置信息(基准位置信息)，根据该位置信息与曲柄轴4的旋转速度信息可以求出曲柄角度。
[0047]检测装置6的检测结果输出到控制装置10。曲柄角度与活塞3位置相互关联。控制装置10根据检测装置6的检测结果可求出包括上死点及下死点的活塞3位置。此外，控制装置10根据内置定时器的输出与检测装置6的检测结果可求出例如活塞3配置在上死点的时间点及配置在下死点的时间点。控制装置10根据曲柄角度，输出对排气阀11开闭、从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG及从液体燃料喷射阀9喷射液体燃料FO进行控制的指令信号。
[0048]筒内传感器16检测燃烧室7压力。筒内传感器16的检测结果输入到控制装置10。控制装置10根据筒内传感器16的检测结果可判定燃烧室7有无异常。控制装置10根据筒内传感器16的检测结果可求出燃烧室7的异常种类(内容)。
[0049]燃烧室7的异常包括燃烧异常、气体燃料供应过多及气体燃料供应过少的至少一个。燃烧异常包括失火。在燃烧室7的正常状态与异常状态下，燃烧室7压力不同。此外，燃烧室7的异常种类不同，燃烧室7压力也不同。本实施方式中，事先求出燃烧室7的异常种类与该异常种类对应的燃烧室7压力的关系。该关系通过预备实验或仿真求出，储存到与控制装置10连接的储存装置。控制装置10根据筒内传感器16的检测结果与储存装置的储存信息，能够判定燃烧室7有无异常，发生异常时能够判定该异常种类。
[0050]图2是表示双燃料发动机I进行动作的一例的示意图。本实施方式中，双燃料发动机I为双行程单循环的单流扫排气式柴油发动机，活塞3配置在下死点附近时从扫气口向燃烧室7引入新空气，从上死点向下死点移行过程中燃烧室7的气体从排气口排出。双燃料发动机I的动作包括:吸入工序(A)，所述吸入工序(A)引入新空气后送至燃烧室7;压缩工序(B)，所述压缩工序(B)通过活塞3压缩燃烧室7的空气;燃烧工序(C)，所述燃烧工序(C)向燃烧室7喷射燃料后使该燃料燃烧；以及，排气工序(D)，所述排气工序(D)从排气阀11排出燃烧工序后的燃烧室7的气体。
[0051]双燃料发动机I能够分别通过只使用液体燃料FO的燃料油专用模式与使用液体燃料FO及气体燃料PG双方的两种燃料模式进行动作。
[0052]燃料油专用模式是从液体燃料喷射阀9向燃烧室7供应液体燃料FO使液体燃料FO燃烧，并不从气体燃料喷射阀8向燃烧室7供应气体燃料PG的模式。采用燃料油专用模式时，在压缩工序中压缩燃烧室7的空气后，在燃烧工序中从液体燃料喷射阀9向燃烧室7喷射液体燃料FO ο通过向高温高压空气喷射液体燃料FO，液体燃料FO自燃后燃烧。
[0053]两种燃料模式是向燃烧室7供应液体燃料FO及气体燃料PG双方的模式。采用两种燃料模式时，从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG后，从液体燃料喷射阀9向燃料室7喷射少量液体燃料FO生成弓I燃火焰，通过引燃火焰使气体燃料PG着火后燃烧。
[0054]接着参考图3、图4及图5详细说明两种燃料模式。图3是示意性表示两种燃料模式中从气体燃料阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG并从液体燃料阀9向燃烧室7喷射液体燃料FO状态的一例的平面图。图4是示意性表示两种燃料模式中液体燃料FO及气体燃料PG分别燃烧状态的一例的图。图5是示意性表示两种燃料模式中液体燃料FO及气体燃料PG燃烧状态的一例的平面图。
[0055]在压缩工序中压缩燃烧室7的空气。如图3所示，在燃烧工序中从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG ο此外，从液体燃料喷射阀9向燃烧室7喷射少量液体燃料FO ο在活塞3配置在上死点附近的时间点，液体燃料FO与气体燃料PG几乎同时向燃烧室7喷射。两种燃料模式中，主燃料为气体燃料PG。
[0056]如图3所示，气体燃料喷射阀8具有多个喷射气体燃料PG的喷射口8S。液体燃料喷射阀9具有多个喷射液体燃料FO的喷射口 9S。气体燃料喷射阀8沿该气体燃料喷射阀8的相对于轴的放射方向朝向外侧喷射气体燃料PG ο液体燃料喷射阀9沿该液体燃料喷射阀9的相对于轴的放射方向朝向外侧喷射液体燃料FO ο气体燃料喷射阀8及液体燃料喷射阀9以气体燃料PG与液体燃料FO交叉的方式分别喷射气体燃料PG及液体燃料FO。
[0057]从液体燃料喷射阀9喷射的少量液体燃料FO自燃后生成引燃火焰。气体燃料喷射阀8喷射压力Pl的气体燃料PG。通过向充满高温高压空气且生成引燃火焰的燃烧室7供应高压气体燃料PG，如图4及图5所示，在燃烧室7产生扩散燃烧。本实施方式中，两种燃料模式通过扩散燃烧方式使气体燃料PG燃烧。
[0058]接着说明本实施方式所述气体燃料供应系统15的一例。图6是表示本实施方式所述气体燃料供应系统15的一例的图。
[0059]气体燃料供应系统15向双燃料发动机I的燃烧室7供应气体燃料PG。气体燃料供应系统15由控制装置10控制。气体燃料供应系统15具备:气体燃料喷射阀8，所述气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG;供应流道21，所述供应流道21流动向气体燃料喷射阀8供应的气体燃料PG;闸阀22，所述闸阀22能够开闭供应流道21;以及，压力传感器23，所述压力传感器23检测气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力。气体燃料喷射阀8及闸阀22由控制装置10控制。压力传感器23的检测结果输出到控制装置10。闸阀22与包括能够送出气体燃料PG的栗的气体燃料供应源连接。气体燃料供应源向闸阀2 2供应气体燃料PG ο气体燃料供应源供应压力Pl的气体燃料PG。
[0060]闸阀22作为安全阀(联锁机构)发挥作用。气体燃料喷射阀8及闸阀22双方打开后，来自气体燃料供应源的气体燃料PG通过闸阀22、供应流道21及气体燃料喷射阀8向燃烧室7供应。
[0061]压力传感器23检测气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力。压力传感器23能够检测气体燃料喷射阀8的入口压力。压力传感器23的检测结果输出到控制装置10。本实施方式中，控制装置10根据压力传感器23的检测结果与检测装置6的检测结果检测气体燃料喷射阀8及闸阀22的至少一个的异常。
[0062]图7是表示气体燃料喷射阀8及闸阀22正常动作时的曲柄角度与供应流道21压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)的关系的图。图7包括气体燃料喷射阀8的开闭动作及闸阀22的开闭动作的时刻表。
[0063]图7中曲柄角度为O度时，活塞3配置在上死点。曲柄角度为180度(或-180度)时，活塞3配置在下死点。另外，图7表示曲柄角度为-30度到90度范围的气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力。
[0064]控制装置10为了向燃烧室7供应气体燃料PG而输出指令信号使得打开闸阀22后打开气体燃料喷射阀8。控制装置10在活塞3位于上死点附近的时间点打开闸阀22。图7中曲柄角度为Al度时，控制装置10输出指令信号使得打开闸阀22。此外，控制装置10在活塞3位于上死点附近的时间点打开气体燃料喷射阀8。图7中曲柄角度为A2度时，控制装置10输出指令信号使得打开气体燃料喷射阀8。在从曲柄角度为Al度时到为A2度时的期间Tl，闸阀22打开且气体燃料喷射阀8关闭。
[0065]从气体燃料供应源向闸阀22供应压力PI的气体燃料PG。气体燃料喷射阀8关闭状态下闸阀22打开后，在期间Tl气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力为压力P1。
[0066]曲柄角度为A2度时，闸阀22打开状态下气体燃料喷射阀8打开后，从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG。另外，本实施方式中，曲柄角度A2为O度。即，活塞3配置在上死点时，从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG。另外，曲柄角度A2可以不为O度。气体燃料喷射阀8打开且喷射气体燃料PG后，气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力降低。
[0067]控制装置10输出指令信号使得关闭气体燃料喷射阀8后关闭闸阀22。图7中曲柄角度为A3度时，控制装置10输出指令信号使得关闭气体燃料喷射阀8。曲柄角度为大于A3度的A4度时，控制装置1输出指令信号使得关闭闸阀22。
[0068]在从曲柄角度为A2度时到为A3度时的期间T2，气体燃料喷射阀8及闸阀22双方打开。在期间T2气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力逐渐降低。
[0069]曲柄角度为A3度时，控制装置10在闸阀22打开状态下关闭气体燃料喷射阀8。如此，在从曲柄角度为A3度时到为A4度时的期间T3，气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力逐渐增大。
[0070]曲柄角度为A4度时，控制装置10在关闭气体燃料喷射阀8状态下关闭闸阀22。如此，在期间T3后的期间T4，气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力固定。本实施方式中，在气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力上升到压力Pl前关闭闸阀22。本实施方式中，期间T4的供应流道21压力为低于压力Pl的压力P2。
[0071]本实施方式中，期间Tl包括从输出打开闸阀22的指令信号到输出打开气体燃料喷射阀8的指令信号的期间。期间T2包括从输出打开气体燃料喷射阀8的指令信号到输出关闭气体燃料喷射阀8的指令信号的期间。期间T3包括从输出关闭气体燃料喷射阀8的指令信号到输出关闭闸阀22的指令信号的期间。期间T4包括从输出关闭闸阀22的指令信号到下个循环输出打开闸阀22的指令信号的期间。控制装置10根据检测装置6的检测结果，决定输出指令信号的时刻。
[0072]接着说明气体燃料喷射阀8及闸阀22的异常检测方法。图8是表示控制装置10输出关闭闸阀22的指令信号后闸阀22仍打开的异常(开异常)的图。图8中横轴为曲柄角度，纵轴为气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)。
[0073]如参考图7进行说明所示，控制装置10在曲柄角度为Al度时输出打开闸阀22的指令信号，在曲柄角度为A2度时输出打开气体燃料喷射阀8的指令信号，在曲柄角度为A3度时输出关闭气体燃料喷射阀8的指令信号，在曲柄角度为A4度时输出关闭闸阀22的指令信号。
[0074]如果曲柄角度A4时从控制装置10输出关闭闸阀22的指令信号后闸阀22仍未关闭，则在期间T4仍然从气体燃料供应源向供应流道21供应压力Pl的气体燃料PG ο如此，如图8所示，期间T4的供应流道21压力为压力P1。
[0075]期间T4包括活塞3位于下死点附近的时间点。即，期间T4包括曲柄角度为180度的时间点。如上述所示，气体燃料喷射阀8及闸阀22正常动作时的期间T4的供应流道21压力为压力P2。如此，在闸阀22异常(开异常)时与正常时，期间T4的供应流道21压力不同。即，闸阀22正常时，期间Th(期间T4)的供应流道21压力在图8中如实线所示为压力P2，闸阀22开异常时，期间Th的供应流道21压力在图8中如虚线所示为高于压力P2的压力P1。因此，控制装置10根据活塞3配置在下死点附近时的期间T4的至少一部分期间Th的压力传感器23的检测结果可检测闸阀22是否异常。
[0076]接着说明控制装置10输出打开闸阀22的指令信号后闸阀22仍关闭的异常(闭异常)。图9是表示闸阀22闭异常时的曲柄角度与供应流道21压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)的关系的图。
[0077]如果曲柄角度Al时从控制装置10输出打开闸阀22的指令信号后闸阀22仍未打开，而曲柄角度A2时气体燃料喷射阀8打开，则供应流道21的气体燃料PG在闸阀22关闭状态下从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射。其结果，如图9所示，供应流道21压力从曲柄角度A2的时间点开始降低。如此，在闸阀22异常(闭异常)时与正常时，期间T2、期间T3及期间T4(期间Th)的供应流道21压力不同。即，闸阀22正常时，期间Th (期间Τ4)的供应流道21压力在图9中如实线所示为压力Ρ2，闸阀22闭异常时，期间Th的供应流道21压力在图9中如虚线所示为低于压力Ρ2的压力。此外，本示例中在期间Τ2及期间Τ3，闸阀22闭异常时的供应流道21压力也低于闸阀22正常时的供应流道21压力。因此，控制装置10例如根据期间Th的压力传感器23的检测结果可检测闸阀22是否异常。
[0078]接着说明控制装置10输出关闭气体燃料喷射阀8的指令信号后气体燃料喷射阀8仍打开的异常(开异常)。图10是表示气体燃料喷射阀8开异常时的曲柄角度与供应流道21压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)的关系的图。
[0079]如果曲柄角度A3时从控制装置10输出关闭气体燃料喷射阀8的指令信号后气体燃料喷射阀8仍未关闭，而曲柄角度Α4时闸阀22关闭，则供应流道21的气体燃料PG在闸阀22关闭状态下从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射。其结果，如图10所示，供应流道21压力从曲柄角度A3的时间点开始降低。如此，在气体燃料喷射阀8异常(开异常)时与正常时，期间Τ3及期间Τ4(期间Th)的供应流道21压力不同。即，气体燃料喷射阀8正常时，期间Th(期间Τ4)的供应流道21压力在图10中如实线所示为压力Ρ2，气体燃料喷射阀8开异常时，期间Th的供应流道21压力在图10中如虚线所示为低于压力Ρ2的压力。此外，本示例中在期间Τ3，气体燃料喷射阀8开异常时的供应流道21压力也低于气体燃料喷射阀8正常时的供应流道21压力。因此，控制装置10例如根据期间Th的压力传感器23的检测结果可检测闸阀22是否异常。
[0080]接着说明控制装置10输出打开气体燃料喷射阀8的指令信号后气体燃料喷射阀8仍关闭的异常(闭异常)。图11是表示气体燃料喷射阀8闭异常时的曲柄角度与供应流道21压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)的关系的图。
[0081 ]如果曲柄角度A2时从控制装置10输出打开气体燃料喷射阀8的指令信号后气体燃料喷射阀8仍未打开，则来自气体燃料供应源的压力Pl的气体燃料PG在气体燃料喷射阀8关闭且闸阀22打开的状态下向供应流道21供应。如此，如图11所示，期间T2、期间T3及期间T4(期间Th)的供应流道21压力为压力P1。如此，在气体燃料喷射阀8异常(闭异常)时与正常时，期间T2、期间T3及期间T4(期间Th)的供应流道21压力不同。即，气体燃料喷射阀8正常时，期间Th(期间Τ4)的供应流道21压力在图11中如实线所示为压力Ρ2，气体燃料喷射阀8闭异常时，期间Th的供应流道21压力在图11中如虚线所示为高于压力Ρ2的压力Pl。此外，本示例中在期间Τ2及期间Τ3，气体燃料喷射阀8闭异常时的供应流道21压力也高于气体燃料喷射阀8正常时的供应流道21压力。因此，控制装置10例如根据期间Th的压力传感器23的检测结果可检测闸阀22是否异常。
[0082]本实施方式中，图8所述压力(闸阀22开异常时的压力)与图11所示压力(气体燃料喷射阀8闭异常时的压力)虽然在期间Τ2及期间Τ3中不同，但是在期间Τ4中相近。因此，根据期间Τ4的压力传感器23的检测结果可能难以判断是闸阀22及气体燃料喷射阀8中哪个异常。
[0083]此时，控制装置10根据压力传感器23的检测结果与检测燃烧室7压力的筒内传感器16的检测结果可以判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。在闸阀22开异常时与气体燃料喷射阀8闭异常时，燃烧室7压力不同。例如，气体燃料喷射阀8闭异常时，不从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG，因此燃烧室7失火的可能性较高。另一方面，闸阀22开异常时，通过闸阀22及气体燃料喷射阀8向燃烧室7供应气体燃料PG，因此燃烧室7失火的可能性较低。如此，在闸阀22开异常时与气体燃料喷射阀8闭异常时，燃烧室7的异常种类不同的可能性较高。此外，如上述所示，燃烧室7的异常种类不同，燃烧室7压力也不同。因此，气体燃料喷射阀8发生异常时的压力传感器23的检测结果与闸阀22发生异常时的压力传感器23的检测结果相近时，根据筒内传感器16的燃烧室7压力的检测结果可判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。
[0084]如上述所示，燃烧室7的异常种类与该异常种类对应的燃烧室7压力的关系储存到储存装置。控制装置10根据筒内传感器16的检测结果与储存装置的储存信息可判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。
[0085]此外，图9所示压力(闸阀22闭异常时的压力)与图10所示压力(气体燃料喷射阀8开异常时的压力)虽然在期间Τ2中不同，但是在期间Τ4中相近。因此，根据期间Τ4的压力传感器23的检测结果可能难以判断是闸阀22及气体燃料喷射阀8中哪个异常。
[0086]此时，在闸阀22闭异常时与气体燃料喷射阀8开异常时，燃烧室7的异常种类不同，燃烧室7压力也不同。例如，闸阀22闭异常时，不从闸阀22向气体燃料喷射阀8供应气体燃料PG，因此燃烧室7失火的可能性较高。另一方面，气体燃料喷射阀8开异常时，从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG，因此燃烧室7失火的可能性较低。因此，控制装置10根据筒内传感器16的检测结果与储存装置的储存信息可判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。
[0087]如以上说明所示，根据本实施方式，根据气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力检测结果与曲柄角度的检测结果可检测气体燃料喷射阀8异常及闸阀22异常的至少一个。因此，例如可采取消除该异常的合理措施。此外，可防止持续使用发生异常的气体燃料供应系统15的不妥行为。
[0088]此外，本实施方式中，闸阀22作为安全阀(联锁机构)发挥作用，为了喷射气体燃料PG而在活塞3配置在上死点附近时进行动作。气体燃料喷射阀8在闸阀22打开状态下进行动作，因此在适当时刻从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG。在活塞3配置在上死点附近的状态下气体燃料喷射阀8及闸阀22进行动作，因此根据活塞3配置在下死点附近时的期间Th的压力传感器23的检测结果可顺利检测气体燃料喷射阀8及闸阀22的至少一个的异常。
[0089]此外，本实施方式中，期间Th的气体燃料喷射阀8发生异常时的压力传感器23的检测结果与闸阀22发生异常时的压力传感器23的检测结果相近时，通过参考筒内传感器16的检测结果可判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。
[0090]另外，本实施方式中，例如设置能够检测从燃烧室7通过排气口12排出的气体(废气)温度的温度传感器，根据该温度传感器的检测结果与压力传感器23的检测结果可以判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。期间Th的气体燃料喷射阀8发生异常时的压力传感器23的检测结果与闸阀22发生异常时的压力传感器23的检测结果相近时，通过参考该温度传感器的检测结果可判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。
[0091]燃烧室7的异常种类不同，从排气口12排出的废气温度也不同。因此，气体燃料喷射阀8发生异常时的压力传感器23的检测结果与闸阀22发生异常时的压力传感器23的检测结果相近时，根据温度传感器的废气温度的检测结果可判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。通过事先将燃烧室7的异常种类与该异常种类对应的废气温度的关系储存到储存装置，控制装置10根据温度传感器的检测结果与储存装置的储存信息可判定是气体燃料喷射阀8及闸阀22中哪个发生了异常。
[0092]〈第2实施方式〉
[0093]说明第2实施方式。以下实施方式中，对于与上述实施方式相同或同等的结构部分标注相同符号，并简略或省略其说明。
[0094]本实施方式中，说明根据燃料油专用模式的压力传感器23的检测结果检测气体燃料喷射阀8的异常的示例。燃料油专用模式中，不从气体燃料供应源供应气体燃料PG，控制装置10输出指令信号使得关闭气体燃料喷射阀8。燃料油专用模式中，气体燃料喷射阀8正常动作时，气体燃料喷射阀8关闭，不从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG。
[0095]发生控制装置10输出关闭气体燃料喷射阀8的指令信号后气体燃料喷射阀8仍打开的异常(开异常)时，根据压力传感器23的检测结果可检测该气体燃料喷射阀8的异常。
[0096]图12是表示燃料油专用模式中气体燃料喷射阀8正常及开异常时的曲柄角度与供应流道21压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)的关系的图。图12中横轴为曲柄角度，纵轴为气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)。
[0097]燃料油专用模式中气体燃料喷射阀8正常时，压力传感器23的输出固定。另一方面，燃料油专用模式中气体燃料喷射阀8异常时(打开时)，燃烧室7的高温高压气体从气体燃料喷射阀8向供应流道21流入。如此，供应流道21压力上升。供应流道21压力由压力传感器23检测。因此，控制装置10根据压力传感器23的检测结果可检测燃料油专用模式中气体燃料喷射阀8是否发生了异常。
[0098]如以上说明所示，根据本实施方式，在不使用气体燃料喷射阀8的燃料油专用模式中，也可检测气体燃料喷射阀8的异常。
[0099]〈第3实施方式〉
[0100]说明第3实施方式。以下实施方式中，对于与上述实施方式相同或同等的结构部分标注相同符号，并简略或省略其说明。
[0101]图13是表示本实施方式所述气体燃料供应系统15的一例的示意图。如图13所示，气体燃料供应系统15具备:气体燃料喷射阀8，所述气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG;以及，预喷射阀30。预喷射阀30由控制装置10控制。预喷射阀30向燃烧室7喷射气体燃料PG 0
[0102]在从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG前，预喷射阀30向燃烧室7喷射气体燃料PG。本实施方式中，首先通过从预喷射阀30喷射的气体燃料PG，在燃烧室7中生成空气与气体燃料PG的混合气体，然后通过从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG，在燃烧室7中进行燃作
/9ti ο
[0103]图14是表示进行部分预混合燃烧的部分预混合燃烧模式的曲柄角度与供应流道21压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)的关系的图。图14中横轴为曲柄角度，纵轴为气体燃料喷射阀8与闸阀22之间供应流道21的压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)。此外，图14表示预喷射阀30正常及开异常时的曲柄角度与供应流道21压力的关系。
[0104]部分预混合燃烧模式中，在从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG前，从预喷射阀30喷射气体燃料PG ο从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG时的气体燃料喷射阀8及闸阀22的动作与上述实施方式相同。即，控制装置10输出指令信号，使得在曲柄角度为Al度时打开闸阀22，在曲柄角度为A2度时打开气体燃料喷射阀8，在曲柄角度为A3度时关闭气体燃料喷射阀8，在曲柄角度为A4度时关闭闸阀22。
[0105]从预喷射阀30喷射气体燃料PG时的闸阀22及预喷射阀30的开闭顺控与从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG时的闸阀22及气体燃料喷射阀8的开闭顺控相同。即，从预喷射阀30喷射气体燃料PG时，控制装置1在曲柄角度为Alp度时打开闸阀22，在曲柄角度为A2p度时打开预喷射阀30，在曲柄角度为A3p度时关闭预喷射阀30，在曲柄角度为A4p度时关闭预喷射阀30。
[0106]控制装置10输出指令信号，使得在曲柄角度A3p时关闭喷射气体燃料PG的预喷射阀30再在曲柄角度A4p时关闭闸阀22后从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG，并使得在曲柄角度Al时打开闸阀22。
[0107]参考图14说明控制装置10输出关闭预喷射阀30的指令信号后预喷射阀30仍打开的异常(开异常)。
[0108]如果曲柄角度A3p时从控制装置10输出关闭预喷射阀30的指令信号后预喷射阀30仍未关闭，而曲柄角度A4p时闸阀22关闭，则气体燃料PG在闸阀22关闭状态下从预喷射阀30向燃烧室7喷射。其结果，如图14所示，供应流道21压力从曲柄角度A3p的时间点开始降低。如此，在预喷射阀30异常(开异常)时与正常时，从在曲柄角度A3p时输出关闭预喷射阀30的指令信号到在曲柄角度Al时输出打开闸阀22的指令信号的期间Tj的供应流道21压力不同。即，预喷射阀30正常时，期间Tj的供应流道21压力在图14中如实线所示为压力P2，预喷射阀30开异常时，期间Tj的供应流道21压力在图14中如虚线所示为低于压力P2的压力。因此，控制装置10根据期间Tj的压力传感器23的检测结果可检测预喷射阀30是否异常。
[0109]接着说明控制装置10输出打开预喷射阀30的指令信号后预喷射阀30仍关闭的异常(闭异常)。图15是表示预喷射阀30闭异常时的曲柄角度与供应流道21压力(气体燃料喷射阀8的入口压力)的关系的图。
[0110]如果曲柄角度A2p时从控制装置10输出打开预喷射阀30的指令信号后预喷射阀30仍未打开，则压力Pl的气体燃料PG在关闭预喷射阀30且闸阀22打开的状态下向供应流道21供应。如此，如图15所示，期间Tj的供应流道21压力为压力P1。如此，在预喷射阀30异常(闭异常)时与正常时，期间Tj的供应流道21压力不同。即，预喷射阀30正常时，期间Tj的供应流道21压力在图15中如实线所示为压力P2，预喷射阀30闭异常时，期间Tj的供应流道21压力在图15中如虚线所示为高于压力P2的压力P1。因此，根据期间Tj的压力传感器23的检测结果可检测预喷射阀30是否异常。
[0111]如以上说明所示，根据本实施方式，气体燃料供应系统15具有预喷射阀30时，根据从预喷射阀30关闭到闸阀22打开的期间Tj的压力传感器23的检测结果可检测预喷射阀30
的异常。
[0112]符号说明
[0113]I双燃料发动机
[0114]7燃烧室
[0115]8气体燃料喷射阀
[0116]15气体燃料供应系统
[0117]16筒内传感器
[0118]21供应流道
[0119]22 闸阀
[0120]23压力传感器
[0121]30预喷射阀
[0122]PG气体燃料
【主权项】
1.一种气体燃料供应系统，其向发动机燃烧室供应气体燃料，其特征在于，具备:喷射阀，所述喷射阀向所述燃烧室喷射所述气体燃料;供应流道，所述供应流道流动向所述喷射阀供应的所述气体燃料；闸阀，所述闸阀能够开闭所述供应流道;压力传感器，所述压力传感器检测所述喷射阀与所述闸阀之间所述供应流道的压力；以及，控制装置，所述控制装置控制所述喷射阀及所述闸阀，所述气体燃料供应系统根据所述压力传感器的检测结果与检测所述发动机曲柄轴曲柄角度的检测装置的检测结果检测所述喷射阀及所述闸阀的至少一个的异常。2.根据权利要求1所述的气体燃料供应系统，其特征在于，所述控制装置根据所述检测装置的检测结果求出包括上死点及下死点的所述发动机的活塞位置，为了向所述燃烧室供应所述气体燃料，而输出指令信号使得在所述活塞位于上死点附近的时间点打开所述闸阀后打开所述喷射阀且关闭所述喷射阀后关闭所述闸阀，根据所述活塞位于下死点附近的时间点的所述压力传感器的检测结果检测所述异常。3.根据权利要求2所述的气体燃料供应系统，其特征在于，根据所述压力传感器的检测结果与检测所述燃烧室压力的筒内传感器的检测结果判定是所述喷射阀及所述闸阀中哪个发生了异常。4.根据权利要求2或权利要求3所述的气体燃料供应系统，其特征在于，具备在从所述喷射阀喷射所述气体燃料前向所述燃烧室喷射气体燃料的预喷射阀，所述控制装置为了在关闭喷射所述气体燃料的所述预喷射阀再关闭所述闸阀后从所述喷射阀喷射所述气体燃料，而输出指令信号使得打开所述闸阀，根据从输出关闭所述预喷射阀的指令信号到输出打开所述闸阀的指令信号的期间的所述压力传感器的检测结果检测所述预喷射阀的异常。5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的气体燃料供应系统，其特征在于，所述发动机包括双燃料发动机，根据向所述燃烧室供应液体燃料而不供应所述气体燃料的燃料油专用模式的所述压力传感器的检测结果检测所述喷射阀的异常。6.—种气体燃料供应系统的异常检测方法，所述气体燃料供应系统向发动机燃烧室供应气体燃料，其特征在于，所述气体燃料供应系统具备:喷射阀，所述喷射阀向所述燃烧室喷射气体燃料;供应流道，所述供应流道流动向所述喷射阀供应的所述气体燃料；以及，闸阀，所述闸阀能够开闭所述供应流道，所述气体燃料供应系统的异常检测方法包括:压力检测工序，所述压力检测工序检测所述喷射阀与所述闸阀之间所述供应流道的压力；曲柄角度检测工序，所述曲柄角度检测工序检测所述发动机曲柄轴曲柄角度；以及，异常检测工序，所述异常检测工序根据所述供应流道的压力检测结果与所述曲柄角度的检测结果检测所述喷射阀及所述闸阀的至少一个的异常。
【文档编号】F02D19/08GK105849395SQ201480059078
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月12日
【发明人】渡边壮太, 石田裕幸, 驹田耕之, 平冈直大
【申请人】三菱重工业株式会社