JP2000345916A - 気体燃料噴射装置 - Google Patents
気体燃料噴射装置Info
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- JP2000345916A JP2000345916A JP11156549A JP15654999A JP2000345916A JP 2000345916 A JP2000345916 A JP 2000345916A JP 11156549 A JP11156549 A JP 11156549A JP 15654999 A JP15654999 A JP 15654999A JP 2000345916 A JP2000345916 A JP 2000345916A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
- F02D19/025—Failure diagnosis or prevention; Safety measures; Testing
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】極低温による噴射弁の固着を解消できる気体燃
料噴射装置を提供すること。 【解決手段】駆動ソレノイドの駆動力で弁体を弁座から
離すことにより気体燃料通路を開いて気体燃料を噴射す
る燃料噴射機構と、駆動力を発生させるための電流を駆
動ソレノイドに供給して気体燃料通路の開閉を制御する
噴射制御手段とを備えた気体燃料噴射装置において、駆
動ソレノイドに交流電流を供給する交流電流供給手段を
備えており、弁体が磁性体で構成されると共に、駆動ソ
レノイドに電流が供給されたときに形成される磁路の一
部を形成するようにその弁体が配置されていることを特
徴とする。
料噴射装置を提供すること。 【解決手段】駆動ソレノイドの駆動力で弁体を弁座から
離すことにより気体燃料通路を開いて気体燃料を噴射す
る燃料噴射機構と、駆動力を発生させるための電流を駆
動ソレノイドに供給して気体燃料通路の開閉を制御する
噴射制御手段とを備えた気体燃料噴射装置において、駆
動ソレノイドに交流電流を供給する交流電流供給手段を
備えており、弁体が磁性体で構成されると共に、駆動ソ
レノイドに電流が供給されたときに形成される磁路の一
部を形成するようにその弁体が配置されていることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に気体燃
料を噴射する燃料噴射機構を含む気体燃料噴射装置に関
するものである。特に、燃料噴射機構内において噴射弁
を構成する弁座と弁体が凍結したときの開弁不良を解消
することができる気体燃料噴射装置に関するものであ
る。
料を噴射する燃料噴射機構を含む気体燃料噴射装置に関
するものである。特に、燃料噴射機構内において噴射弁
を構成する弁座と弁体が凍結したときの開弁不良を解消
することができる気体燃料噴射装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】特開平８−１４４８５９号公報には、内
燃機関（エンジン）に気体燃料を供給する燃料供給装置
が開示されている。この従来装置は、燃料噴射機構（イ
ンジェクタ）における噴射弁の開弁動作特性の向上、特
に、極低温始動時の開弁動作特性の向上を図ろうとする
ものである。
燃機関（エンジン）に気体燃料を供給する燃料供給装置
が開示されている。この従来装置は、燃料噴射機構（イ
ンジェクタ）における噴射弁の開弁動作特性の向上、特
に、極低温始動時の開弁動作特性の向上を図ろうとする
ものである。
【０００３】燃料タンク内の気体燃料中には不純物とし
てのミスト状のオイル等が含まれている。このオイル
は、気体燃料を燃料タンクに高圧充填する際に混入して
しまうものであり、気体燃料が燃料噴射機構内の噴射弁
を通過する際に、噴射弁を構成する弁体と弁座との接触
部に少しずつ付着してゆく。
てのミスト状のオイル等が含まれている。このオイル
は、気体燃料を燃料タンクに高圧充填する際に混入して
しまうものであり、気体燃料が燃料噴射機構内の噴射弁
を通過する際に、噴射弁を構成する弁体と弁座との接触
部に少しずつ付着してゆく。
【０００４】極低温始動時にはこの付着オイルの粘性が
高くなって固化し、弁体と弁座とが互いに張り付いて開
弁不良になることがある。
高くなって固化し、弁体と弁座とが互いに張り付いて開
弁不良になることがある。
【０００５】上記従来技術ではこれを防止するために、
エンジン始動時において、予め設定した噴射弁の固着条
件を満たしたときには、インジェクタのリフト荷重に影
響を与えるピーク電流値を高くすることにより、リフト
荷重を通常よりも大きくする制御を行っている。
エンジン始動時において、予め設定した噴射弁の固着条
件を満たしたときには、インジェクタのリフト荷重に影
響を与えるピーク電流値を高くすることにより、リフト
荷重を通常よりも大きくする制御を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ピーク電流値
の増大には限界があり、たとえば、極低温の環境の中で
閉じた状態が長時間継続した場合などは、凍結による弁
体と弁座の張り付きが強固となり、これを解除できない
ことがあった。
の増大には限界があり、たとえば、極低温の環境の中で
閉じた状態が長時間継続した場合などは、凍結による弁
体と弁座の張り付きが強固となり、これを解除できない
ことがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の気体燃料噴射装
置はこのような課題を解決するためになされたものであ
り、駆動ソレノイドの駆動力で弁体を弁座から離すこと
により気体燃料通路を開いて気体燃料を噴射する燃料噴
射機構と、駆動力を発生させるための電流を駆動ソレノ
イドに供給して気体燃料通路の開閉を制御する噴射制御
手段とを備えた気体燃料噴射装置において、駆動ソレノ
イドに交流電流を供給する交流電流供給手段を備えてお
り、弁体が磁性体で構成されると共に、駆動ソレノイド
に電流が供給されたときに形成される磁路の一部を形成
するようにその弁体が配置されていることを特徴とす
る。
置はこのような課題を解決するためになされたものであ
り、駆動ソレノイドの駆動力で弁体を弁座から離すこと
により気体燃料通路を開いて気体燃料を噴射する燃料噴
射機構と、駆動力を発生させるための電流を駆動ソレノ
イドに供給して気体燃料通路の開閉を制御する噴射制御
手段とを備えた気体燃料噴射装置において、駆動ソレノ
イドに交流電流を供給する交流電流供給手段を備えてお
り、弁体が磁性体で構成されると共に、駆動ソレノイド
に電流が供給されたときに形成される磁路の一部を形成
するようにその弁体が配置されていることを特徴とす
る。
【０００８】交流電流供給手段から駆動ソレノイドに交
流電流が供給されると、そのときに形成される磁路中に
弁体が配置されているため、弁体内に電磁誘導作用によ
る渦電流が発生する。そして、この渦電流に基づくジュ
ール熱が発生し、弁体が内部から加熱される。したがっ
て、弁体と弁座とが付着オイルの凍結により固着してい
るときに駆動ソレノイドに交流電流を供給すれば、固化
したオイルが解凍して弁体と弁座の固着を解消できる。
流電流が供給されると、そのときに形成される磁路中に
弁体が配置されているため、弁体内に電磁誘導作用によ
る渦電流が発生する。そして、この渦電流に基づくジュ
ール熱が発生し、弁体が内部から加熱される。したがっ
て、弁体と弁座とが付着オイルの凍結により固着してい
るときに駆動ソレノイドに交流電流を供給すれば、固化
したオイルが解凍して弁体と弁座の固着を解消できる。
【０００９】この発明によれば、噴射制御手段から与え
られる電流により噴射弁を開閉する駆動ソレノイドを利
用して固着部を加熱するものであるため、専用の加熱手
段を設けることなく噴射弁固着部の加熱ができる。
られる電流により噴射弁を開閉する駆動ソレノイドを利
用して固着部を加熱するものであるため、専用の加熱手
段を設けることなく噴射弁固着部の加熱ができる。
【００１０】弁体と弁座とが固着しているか否かを検出
する固着検出手段をさらに備え、交流電流供給手段は固
着検出手段が固着を検出したときに交流電流を駆動ソレ
ノイドに供給することが望ましい。
する固着検出手段をさらに備え、交流電流供給手段は固
着検出手段が固着を検出したときに交流電流を駆動ソレ
ノイドに供給することが望ましい。
【００１１】噴射弁の固着は、付着オイル等の特性にも
よるが、およそ−３５℃以下という極低温において生じ
る。このような極低温は地域的に見ても、あるいは季節
的に見ても極限られた状況において起こるものであり、
日常的に多発する現象ではない。そこで、固着検出手段
で固着を検出したときのみ、駆動ソレノイドに交流電流
を供給して固着部を加熱すれば、無用な加熱処理を避け
ることができる。
よるが、およそ−３５℃以下という極低温において生じ
る。このような極低温は地域的に見ても、あるいは季節
的に見ても極限られた状況において起こるものであり、
日常的に多発する現象ではない。そこで、固着検出手段
で固着を検出したときのみ、駆動ソレノイドに交流電流
を供給して固着部を加熱すれば、無用な加熱処理を避け
ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の気体燃料噴射装置
の一実施形態を示す図であり、図２は図１の気体燃料噴
射装置を含む天然ガスエンジン用の天然ガス供給システ
ムを示す図である。
の一実施形態を示す図であり、図２は図１の気体燃料噴
射装置を含む天然ガスエンジン用の天然ガス供給システ
ムを示す図である。
【００１３】はじめに、図２を用いて天然ガス供給シス
テムの全体構成を説明する。なお、この図に示される天
然ガス供給システムおよび天然ガスエンジンは車両に搭
載されるものであり、この天然ガスエンジンが車両走行
の駆動源となる。
テムの全体構成を説明する。なお、この図に示される天
然ガス供給システムおよび天然ガスエンジンは車両に搭
載されるものであり、この天然ガスエンジンが車両走行
の駆動源となる。
【００１４】天然ガスエンジン１０は天然ガスを燃料と
して駆動する４気筒の内燃機関であり、各気筒にそれぞ
れ天然ガスを噴射する燃料噴射機構（インジェクタ）１
１が設けられている。天然ガスは燃料タンク１２内に圧
縮貯蔵されており、タンク元弁１３、レギュレータ遮断
弁１５、レギュレータ１４、デリバリ遮断弁１６および
デリバリパイプ１７を介して、各インジェクタ１１に供
給される。
して駆動する４気筒の内燃機関であり、各気筒にそれぞ
れ天然ガスを噴射する燃料噴射機構（インジェクタ）１
１が設けられている。天然ガスは燃料タンク１２内に圧
縮貯蔵されており、タンク元弁１３、レギュレータ遮断
弁１５、レギュレータ１４、デリバリ遮断弁１６および
デリバリパイプ１７を介して、各インジェクタ１１に供
給される。
【００１５】タンク元弁１３、レギュレータ遮断弁１５
およびデリバリ遮断弁１６は、それぞれ電磁バルブで構
成されており、通電により開弁される常閉バルブであ
る。
およびデリバリ遮断弁１６は、それぞれ電磁バルブで構
成されており、通電により開弁される常閉バルブであ
る。
【００１６】タンク元弁１３、レギュレータ遮断弁１
５、レギュレータ１４、デリバリ遮断弁１６およびイン
ジェクタ１１は、電子制御装置（ＥＣＵ）１８により制
御される。
５、レギュレータ１４、デリバリ遮断弁１６およびイン
ジェクタ１１は、電子制御装置（ＥＣＵ）１８により制
御される。
【００１７】エンジン１０が駆動している間は、タンク
元弁１３、レギュレータ遮断弁１５およびデリバリ遮断
弁１６は開弁されており、燃料タンク１２の高圧天然ガ
スは、レギュレータ１４によりインジェクタ１１におい
て最適な燃料噴射を行うことができる燃圧、たとえば８
ｋｇｆ／平方センチメートルに減圧される。
元弁１３、レギュレータ遮断弁１５およびデリバリ遮断
弁１６は開弁されており、燃料タンク１２の高圧天然ガ
スは、レギュレータ１４によりインジェクタ１１におい
て最適な燃料噴射を行うことができる燃圧、たとえば８
ｋｇｆ／平方センチメートルに減圧される。
【００１８】ＥＣＵ１８は、エンジン１０の点火制御お
よびインジェクタ１１の噴射弁開閉制御を行い、エンジ
ン駆動時の燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量の調整
を含めてエンジン１０の全体制御を行う。また、エンジ
ン始動時における噴射弁の凍結を解消するための加熱制
御を行う。
よびインジェクタ１１の噴射弁開閉制御を行い、エンジ
ン駆動時の燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量の調整
を含めてエンジン１０の全体制御を行う。また、エンジ
ン始動時における噴射弁の凍結を解消するための加熱制
御を行う。
【００１９】ＥＣＵ１８は、このような各種の制御を行
うために、各種センサから必要な情報を得ている。水温
センサ７はエンジン冷却水の水温を検出するものであ
り、吸気温センサ８はエンジン吸気温度を検出するもの
であり、回転センサ９はエンジン回転数を検出するもの
である。また、圧力センサ１７ａはデリバリパイプ１７
内の天然ガスの圧力を検出するものであり、温度センサ
１７ｂはデリバリパイプ１７内の天然ガスの温度を検出
するものである。
うために、各種センサから必要な情報を得ている。水温
センサ７はエンジン冷却水の水温を検出するものであ
り、吸気温センサ８はエンジン吸気温度を検出するもの
であり、回転センサ９はエンジン回転数を検出するもの
である。また、圧力センサ１７ａはデリバリパイプ１７
内の天然ガスの圧力を検出するものであり、温度センサ
１７ｂはデリバリパイプ１７内の天然ガスの温度を検出
するものである。
【００２０】図１にはインジェクタ１１の内部構造、お
よびＥＣＵ１８の一部の構成が示されている。インジェ
クタ本体２１の下端にはバルブボディー２３が固定され
ている。バルブボディー２３は、中央に噴射口２７が形
成され上面が弁座２８となっている。
よびＥＣＵ１８の一部の構成が示されている。インジェ
クタ本体２１の下端にはバルブボディー２３が固定され
ている。バルブボディー２３は、中央に噴射口２７が形
成され上面が弁座２８となっている。
【００２１】バルブボディー２３の上方には弁座２８と
の組み合わせにより噴射弁を構成する弁体２２が配置さ
ている。弁体２２は板バネ３２を介してインジェクタ本
体２１にフローティング状態で取り付けられている。す
なわち、弁体２２はインジェクタ本体２１に直接的には
接触しておらず、板バネ３２のたわみにより上下に限り
わずかに揺動可能となっている。
の組み合わせにより噴射弁を構成する弁体２２が配置さ
ている。弁体２２は板バネ３２を介してインジェクタ本
体２１にフローティング状態で取り付けられている。す
なわち、弁体２２はインジェクタ本体２１に直接的には
接触しておらず、板バネ３２のたわみにより上下に限り
わずかに揺動可能となっている。
【００２２】この弁体２２はスプリング２４によって常
時下方に押圧されている。弁体２２の下面には環状の凹
溝が形成されており、その凹溝内にゴム製のシール２５
が焼き付けられている。
時下方に押圧されている。弁体２２の下面には環状の凹
溝が形成されており、その凹溝内にゴム製のシール２５
が焼き付けられている。
【００２３】弁体２２の上方にはソレノイドコイル２６
が巻回されたコア本体３３が配置されており、このコア
本体３３はインジェクタ本体２１に固定されている。イ
ンジェクタ本体２１、コア本体３３および弁体２２はい
ずれも磁性ステンレスで構成されているため、ソレノイ
ドコイル２６に電流が流れると、インジェクタ本体２
１、コア本体３３および弁体２２を通る磁路がソレノイ
ドコイル２６を囲むように形成される。
が巻回されたコア本体３３が配置されており、このコア
本体３３はインジェクタ本体２１に固定されている。イ
ンジェクタ本体２１、コア本体３３および弁体２２はい
ずれも磁性ステンレスで構成されているため、ソレノイ
ドコイル２６に電流が流れると、インジェクタ本体２
１、コア本体３３および弁体２２を通る磁路がソレノイ
ドコイル２６を囲むように形成される。
【００２４】ここで、噴射メカニズムを簡単に説明す
る。
る。
【００２５】ＥＣＵ１８内に構成された噴射制御手段３
５から切換手段３７およびコネクタ３４を介してソレノ
イドコイル２６に開弁のための電流が供給されると、上
述したようにソレノイドコイル２６の外側に磁路が形成
される。このとき、弁体２２の上面とコア本体３３の下
面との間に形成される磁界（磁路の一部）によって弁体
２２とコア本体３３との間に吸引力が生じ、弁体２２が
スプリング２４に抗して上方に引き上げられる。これに
より、シールゴム２５と弁座２８の間に隙間が形成され
る。
５から切換手段３７およびコネクタ３４を介してソレノ
イドコイル２６に開弁のための電流が供給されると、上
述したようにソレノイドコイル２６の外側に磁路が形成
される。このとき、弁体２２の上面とコア本体３３の下
面との間に形成される磁界（磁路の一部）によって弁体
２２とコア本体３３との間に吸引力が生じ、弁体２２が
スプリング２４に抗して上方に引き上げられる。これに
より、シールゴム２５と弁座２８の間に隙間が形成され
る。
【００２６】一方、レギュレータ１４により噴射に最適
な圧力（８ｋｇｆ／平方センチメートル）まで減圧され
たデリバリパイプ１７内の天然ガスは、インジェクタ１
１の上方から供給され、コア本体３３の中央部および弁
体２２の中央部を通り、弁体２２の下部に水平方向に形
成された通路２９を経て空間３０に到達している。その
ため、シールゴム２５と弁座２８の間に隙間が形成され
た瞬間、天然ガスは噴射口２７から噴射される。
な圧力（８ｋｇｆ／平方センチメートル）まで減圧され
たデリバリパイプ１７内の天然ガスは、インジェクタ１
１の上方から供給され、コア本体３３の中央部および弁
体２２の中央部を通り、弁体２２の下部に水平方向に形
成された通路２９を経て空間３０に到達している。その
ため、シールゴム２５と弁座２８の間に隙間が形成され
た瞬間、天然ガスは噴射口２７から噴射される。
【００２７】ところで、燃料タンク１２内に天然ガスを
高圧で充填する際に混入したミスト状のオイルは、噴射
動作を継続するうちにシールゴム２５および弁座２８の
それぞれの表面に付着してしまう。一方、エンジン停止
中はこのオイルの付着したシールゴム２５と弁座２８と
がスプリング２４の押圧力により互いに圧着状態にあ
る。そのため、外気温度が−３５℃以下となるような極
寒冷地等では付着オイルが固化して両者が互いに固着し
た状態になってしまうことがある。
高圧で充填する際に混入したミスト状のオイルは、噴射
動作を継続するうちにシールゴム２５および弁座２８の
それぞれの表面に付着してしまう。一方、エンジン停止
中はこのオイルの付着したシールゴム２５と弁座２８と
がスプリング２４の押圧力により互いに圧着状態にあ
る。そのため、外気温度が−３５℃以下となるような極
寒冷地等では付着オイルが固化して両者が互いに固着し
た状態になってしまうことがある。
【００２８】このような状態でエンジン始動を行う場
合、弁体２２にかかっている燃圧とシールゴム２５およ
び弁座２８の固着力とに抗して弁体２２を引き上げなけ
ればならず、通常のソレノイドコイルの吸引力では開弁
が困難となることがあった。
合、弁体２２にかかっている燃圧とシールゴム２５およ
び弁座２８の固着力とに抗して弁体２２を引き上げなけ
ればならず、通常のソレノイドコイルの吸引力では開弁
が困難となることがあった。
【００２９】本実施形態の気体燃料噴射装置では、この
ような極低温始動時の噴射弁動作の不具合を解決するた
めに、ソレノイドコイル２６へ交流電流を流すことによ
り弁体２２内に渦電流を生じさせて弁体２２自体を発熱
させ、これによって固着を解除する。交流電流は、ＥＣ
Ｕ１８内に設けられた交流電流供給手段３６から切換手
段３７、コネクタ３４を介してソレノイドコイル２６に
与えられる。なお、切換手段３７は噴射制御手段３５ま
たは交流電流供給手段３６のいずれかを選択的にコネク
タ１４に接続するためのスイッチである。
ような極低温始動時の噴射弁動作の不具合を解決するた
めに、ソレノイドコイル２６へ交流電流を流すことによ
り弁体２２内に渦電流を生じさせて弁体２２自体を発熱
させ、これによって固着を解除する。交流電流は、ＥＣ
Ｕ１８内に設けられた交流電流供給手段３６から切換手
段３７、コネクタ３４を介してソレノイドコイル２６に
与えられる。なお、切換手段３７は噴射制御手段３５ま
たは交流電流供給手段３６のいずれかを選択的にコネク
タ１４に接続するためのスイッチである。
【００３０】交流電流供給手段３６は、図３に示すよう
なプラスマイナス矩形波の交番電圧を印加する手段であ
り、この交番電圧をコネクタ３４に印加することにより
ソレノイドコイル２６に交流電流を供給する。
なプラスマイナス矩形波の交番電圧を印加する手段であ
り、この交番電圧をコネクタ３４に印加することにより
ソレノイドコイル２６に交流電流を供給する。
【００３１】図４は、交番電圧と弁体２２の温度上昇率
との関係についての実験結果を示すグラフである。横軸
に印加交番電圧、縦軸に一分間当たりの温度上昇率をと
っている。このグラフから、印加交番電圧の増加に伴っ
て温度上昇率が増加し、温度上昇率の増加率も印加交番
電圧の増加と共に増加していることがわかる。
との関係についての実験結果を示すグラフである。横軸
に印加交番電圧、縦軸に一分間当たりの温度上昇率をと
っている。このグラフから、印加交番電圧の増加に伴っ
て温度上昇率が増加し、温度上昇率の増加率も印加交番
電圧の増加と共に増加していることがわかる。
【００３２】なお、インジェクタ本体２１およびコア本
体３３中にも磁路が形成され渦電流が生じるが、その温
度上昇は弁体２２に比べて遙かに低いことがわかった。
交番電圧印加によって弁体２２がインジェクタ本体２１
およびコア本体３３に比べて効率よく温度上昇するの
は、体積がインジェクタ本体２１あるいはコア本体３３
に対して十分に小さいことによるものと推測できる。
体３３中にも磁路が形成され渦電流が生じるが、その温
度上昇は弁体２２に比べて遙かに低いことがわかった。
交番電圧印加によって弁体２２がインジェクタ本体２１
およびコア本体３３に比べて効率よく温度上昇するの
は、体積がインジェクタ本体２１あるいはコア本体３３
に対して十分に小さいことによるものと推測できる。
【００３３】図５は印加交番電圧に対する消費電力を示
すグラフであり、図４と対比してみると、交番電圧が大
きくなるほど、弁体の温度上昇に関する電力効率が向上
することがわかる。
すグラフであり、図４と対比してみると、交番電圧が大
きくなるほど、弁体の温度上昇に関する電力効率が向上
することがわかる。
【００３４】ソレノイドコイル２６に交流電流を供給し
て弁体２２を加熱する必要があるのは、極低温によるオ
イル固化のために弁体２２が弁座２８に固着していると
きである。そこで、固着が検出されたときだけ、弁体２
２の加熱を行えばよい。
て弁体２２を加熱する必要があるのは、極低温によるオ
イル固化のために弁体２２が弁座２８に固着していると
きである。そこで、固着が検出されたときだけ、弁体２
２の加熱を行えばよい。
【００３５】図６は、エンジン始動時に、弁体加熱を実
行する際の手順を示すフローチャートである。イグニッ
ションキー１９が操作されて、イグニッションがオン状
態（ＩＧ−ＯＮ）となると、ステップＳ６０〜ステップ
Ｓ６２において、デリバリパイプ１７における天然ガス
の温度が設定値０よりも大きいか否か、エンジンの冷却
水温が設定値１より大きいか否か、さらには、エンジン
の吸気温度が設定値２よりも大きいか否かが順に判断さ
れる。
行する際の手順を示すフローチャートである。イグニッ
ションキー１９が操作されて、イグニッションがオン状
態（ＩＧ−ＯＮ）となると、ステップＳ６０〜ステップ
Ｓ６２において、デリバリパイプ１７における天然ガス
の温度が設定値０よりも大きいか否か、エンジンの冷却
水温が設定値１より大きいか否か、さらには、エンジン
の吸気温度が設定値２よりも大きいか否かが順に判断さ
れる。
【００３６】設定値０は、噴射弁の固着が想定される燃
料温を理論的あるいは経験的に予め求めたものである。
設定値１は、噴射弁の固着が想定される水温を理論的あ
るいは経験的に予め求めたものである。設定値２は、噴
射弁の固着が想定される吸気温を理論的あるいは経験的
に予め求めたものである。
料温を理論的あるいは経験的に予め求めたものである。
設定値１は、噴射弁の固着が想定される水温を理論的あ
るいは経験的に予め求めたものである。設定値２は、噴
射弁の固着が想定される吸気温を理論的あるいは経験的
に予め求めたものである。
【００３７】ステップＳ６２で肯定されれば、ほぼ確実
に噴射弁は固着していないと認定することができ、加熱
処理を行うことなくこのフローを終了する（ステップＳ
６７）。
に噴射弁は固着していないと認定することができ、加熱
処理を行うことなくこのフローを終了する（ステップＳ
６７）。
【００３８】ステップＳ６０〜ステップＳ６２のいずれ
かにおいて否定されたときには、ステップＳ６３に移行
してエンジン回転数が設定値３よりも大きいか否かが判
断される。設定値３はエンジンの始動判定を行う回転数
であり、ステップＳ６３で否定されたときは、始動が未
だできていないということであり、噴射弁が固着してい
る可能性があることを意味する。
かにおいて否定されたときには、ステップＳ６３に移行
してエンジン回転数が設定値３よりも大きいか否かが判
断される。設定値３はエンジンの始動判定を行う回転数
であり、ステップＳ６３で否定されたときは、始動が未
だできていないということであり、噴射弁が固着してい
る可能性があることを意味する。
【００３９】噴射弁が固着している可能性がある場合に
は、ソレノイドコイル２６に交流電流を供給して弁体２
２を加熱する必要がある。しかし、本実施形態ではソレ
ノイドコイル２６への交流電流供給と開弁のための駆動
電流供給とを切換手段３７により択一的に実行するよう
に構成されているので、駆動電流が供給されていないと
きを選んで交流電流を供給する必要がある。
は、ソレノイドコイル２６に交流電流を供給して弁体２
２を加熱する必要がある。しかし、本実施形態ではソレ
ノイドコイル２６への交流電流供給と開弁のための駆動
電流供給とを切換手段３７により択一的に実行するよう
に構成されているので、駆動電流が供給されていないと
きを選んで交流電流を供給する必要がある。
【００４０】そこで、ステップＳ６３で否定され、噴射
弁が固着している可能性があると判断されたときには、
ステップＳ６４に移行し、まず、インジェクタ駆動信号
がオンしているか否かが判断される。
弁が固着している可能性があると判断されたときには、
ステップＳ６４に移行し、まず、インジェクタ駆動信号
がオンしているか否かが判断される。
【００４１】インジェクタ駆動信号がオンのときには、
噴射制御手段３５から切換手段３７を介して噴射弁を開
くための駆動電流がソレノイドコイル２６に供給されて
いるため、交番電圧の印加は休止され（ステップＳ６
５）、インジェクタ駆動信号がオフのときに限り、ステ
ップＳ６６に進んで交番電圧が印加される。
噴射制御手段３５から切換手段３７を介して噴射弁を開
くための駆動電流がソレノイドコイル２６に供給されて
いるため、交番電圧の印加は休止され（ステップＳ６
５）、インジェクタ駆動信号がオフのときに限り、ステ
ップＳ６６に進んで交番電圧が印加される。
【００４２】このステップＳ６４〜ステップＳ６６は、
ステップＳ６３でエンジン回転数が設定値３を越えるま
で繰り返し実行され、エンジン回転数が設定値３を越え
たときにステップＳ６７へ移行して噴射弁の加熱処理が
終了する。
ステップＳ６３でエンジン回転数が設定値３を越えるま
で繰り返し実行され、エンジン回転数が設定値３を越え
たときにステップＳ６７へ移行して噴射弁の加熱処理が
終了する。
【００４３】この処理フローでは、エンジンの冷却水
温、吸気温および燃料温度に基づいて噴射弁が固着して
いるか否かを判断したが、いずれか一つまたは二つを判
断基準としても良い。また、これらのように検出温度に
よる判断に代えて、デリバリパイプ１７内の燃圧から噴
射弁の固着を判断することもできる。
温、吸気温および燃料温度に基づいて噴射弁が固着して
いるか否かを判断したが、いずれか一つまたは二つを判
断基準としても良い。また、これらのように検出温度に
よる判断に代えて、デリバリパイプ１７内の燃圧から噴
射弁の固着を判断することもできる。
【００４４】図７は、デリバリパイプ１７内の燃圧から
噴射弁の固着を判断して、弁体加熱を行うときのフロー
チャートを示す。
噴射弁の固着を判断して、弁体加熱を行うときのフロー
チャートを示す。
【００４５】イグニッションキー１９の操作によりイグ
ニッションがオン状態となると（ステップＳ７０）、ス
テップＳ７１に進んで、インジェクタ駆動信号がオンの
ときのデリバリパイプ１７内の燃圧を示す値Ｐｆｏｎ、
およびインジェクタ駆動信号がオフのときのデリバリパ
イプ１７内の燃圧を示す値Ｐｆｏｆｆをそれぞれクリア
して零にする。
ニッションがオン状態となると（ステップＳ７０）、ス
テップＳ７１に進んで、インジェクタ駆動信号がオンの
ときのデリバリパイプ１７内の燃圧を示す値Ｐｆｏｎ、
およびインジェクタ駆動信号がオフのときのデリバリパ
イプ１７内の燃圧を示す値Ｐｆｏｆｆをそれぞれクリア
して零にする。
【００４６】続いて、ステップＳ７２においてインジェ
クタ駆動信号がオン状態か否かを判断する。オン状態で
あればステップＳ７３に進んで、圧力センサ１７ａで検
出された燃圧値Ｐｆを読み込み、それをオン時燃圧値Ｐ
ｆｏｎとする。その後、オフ時燃圧値Ｐｆｏｆｆが零で
ないか否かを判断し、零あれば、インジェクタ駆動信号
の状態判断処理であるステップＳ７２に戻る。
クタ駆動信号がオン状態か否かを判断する。オン状態で
あればステップＳ７３に進んで、圧力センサ１７ａで検
出された燃圧値Ｐｆを読み込み、それをオン時燃圧値Ｐ
ｆｏｎとする。その後、オフ時燃圧値Ｐｆｏｆｆが零で
ないか否かを判断し、零あれば、インジェクタ駆動信号
の状態判断処理であるステップＳ７２に戻る。
【００４７】ステップＳ７２でインジェクタ駆動信号が
オフ状態であると判断されると、ステップＳ７５に進ん
で検出燃圧値Ｐｆを読み込み、それをオフ時燃圧値Ｐｆ
ｏｆｆとする。その後、オン時燃圧値Ｐｆｏｎが零でな
いか否かを判断し、零あれば、インジェクタ駆動信号の
状態判断処理であるステップＳ７２に戻る。
オフ状態であると判断されると、ステップＳ７５に進ん
で検出燃圧値Ｐｆを読み込み、それをオフ時燃圧値Ｐｆ
ｏｆｆとする。その後、オン時燃圧値Ｐｆｏｎが零でな
いか否かを判断し、零あれば、インジェクタ駆動信号の
状態判断処理であるステップＳ７２に戻る。
【００４８】以上のステップＳ７２からステップＳ７６
までの処理を行うことにより、オン時燃圧値Ｐｆｏｎと
オフ時燃圧値Ｐｆｏｆｆが得られたら、ステップＳ７７
において、オン時燃圧値Ｐｆｏｎとオフ時燃圧値Ｐｆｏ
ｆｆとの差燃圧ΔＰｆを求める。そして、ステップＳ７
８で差燃圧ΔＰｆを設定値４と比較する。
までの処理を行うことにより、オン時燃圧値Ｐｆｏｎと
オフ時燃圧値Ｐｆｏｆｆが得られたら、ステップＳ７７
において、オン時燃圧値Ｐｆｏｎとオフ時燃圧値Ｐｆｏ
ｆｆとの差燃圧ΔＰｆを求める。そして、ステップＳ７
８で差燃圧ΔＰｆを設定値４と比較する。
【００４９】噴射弁が固着していなければ、インジェク
タ駆動信号がオンしたとき、すなわち、噴射弁が開いた
ときに、デリバリパイプ内燃圧Ｐｆが瞬間的に低くな
る。したがって、ステップＳ７７で算出した差燃圧ΔＰ
ｆが所定値以上となる。
タ駆動信号がオンしたとき、すなわち、噴射弁が開いた
ときに、デリバリパイプ内燃圧Ｐｆが瞬間的に低くな
る。したがって、ステップＳ７７で算出した差燃圧ΔＰ
ｆが所定値以上となる。
【００５０】一方、噴射弁が固着していれば、インジェ
クタ駆動信号がオンしてもデリバリパイプ内燃圧Ｐｆは
変化しない。したがって、差燃圧ΔＰｆは零または零に
近い値となる。
クタ駆動信号がオンしてもデリバリパイプ内燃圧Ｐｆは
変化しない。したがって、差燃圧ΔＰｆは零または零に
近い値となる。
【００５１】そこで、ステップＳ７８では、設定値４を
噴射弁が正常動作しているときの平均的な差燃圧ΔＰｆ
と零との中間にある適当な値をしきい値として予め設定
しておき、ステップＳ７７で求めた差燃圧ΔＰｆが設定
値４よりも大きいときには固着が生じていないと判断
し、交番電圧印加による弁体加熱を行わずにこのフロー
を終了する。
噴射弁が正常動作しているときの平均的な差燃圧ΔＰｆ
と零との中間にある適当な値をしきい値として予め設定
しておき、ステップＳ７７で求めた差燃圧ΔＰｆが設定
値４よりも大きいときには固着が生じていないと判断
し、交番電圧印加による弁体加熱を行わずにこのフロー
を終了する。
【００５２】差燃圧ΔＰｆが設定値４以下であれば、ス
テップＳ７９に移行する。ステップＳ７９〜ステップＳ
８２までの処理は、図６のステップＳ６３〜ステップＳ
６６までと同じである。したがって、ここでは詳細な説
明は省くが、要するに、インジェクタ駆動信号がオフの
ときに交番電圧を印加して弁体加熱を行い、エンジン回
転数が設定値３を越えたら固着が解消されたものと判断
してこのフローを終了する。
テップＳ７９に移行する。ステップＳ７９〜ステップＳ
８２までの処理は、図６のステップＳ６３〜ステップＳ
６６までと同じである。したがって、ここでは詳細な説
明は省くが、要するに、インジェクタ駆動信号がオフの
ときに交番電圧を印加して弁体加熱を行い、エンジン回
転数が設定値３を越えたら固着が解消されたものと判断
してこのフローを終了する。
【００５３】
【発明の効果】以上のように、本発明の気体燃料噴射装
置によれば、噴射弁の開閉駆動力を与えるための駆動ソ
レノイドに交流電流を供給することにより弁体を直接加
熱することができるので、極低温に起因する噴射弁の固
着を、専用ヒータ等を付加することなく速やかに解消す
ることができる。
置によれば、噴射弁の開閉駆動力を与えるための駆動ソ
レノイドに交流電流を供給することにより弁体を直接加
熱することができるので、極低温に起因する噴射弁の固
着を、専用ヒータ等を付加することなく速やかに解消す
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態である気体燃料噴射装置の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図２】図１の気体燃料噴射装置を含む天然ガス供給シ
ステムを示す図。
ステムを示す図。
【図３】交流電流供給手段３６によりソレノイドコイル
２６に与えられる交番電圧の波形図。
２６に与えられる交番電圧の波形図。
【図４】交番電圧と弁体の温度上昇率の関係を示すグラ
フ。
フ。
【図５】交番電圧と消費電力との関係を示すグラフ。
【図６】弁体加熱処理の一例を示すフローチャート。
【図７】弁体加熱処理の他の例を示すフローチャート。
７…水温センサ、８…吸気温センサ、９…回転センサ、
１０…天然ガスエンジン、１１…インジェクタ、１７…
デリバリパイプ、１７ａ…圧力センサ、１８…ＥＣＵ、
２１…インジェクタ本体、２２…弁体、２５…シールゴ
ム、２６…ソレノイドコイル、２８…弁座、３３…コア
本体、３５…噴射制御手段、３６…交流電流供給手段、
切換手段…３７。
１０…天然ガスエンジン、１１…インジェクタ、１７…
デリバリパイプ、１７ａ…圧力センサ、１８…ＥＣＵ、
２１…インジェクタ本体、２２…弁体、２５…シールゴ
ム、２６…ソレノイドコイル、２８…弁座、３３…コア
本体、３５…噴射制御手段、３６…交流電流供給手段、
切換手段…３７。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 43/00 Ｆ０２Ｂ 43/00 Ａ Ｆ０２Ｄ 41/20 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/20 ３３０ 41/22 ３２５ 41/22 ３２５Ｍ Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ａ 51/02 51/06 Ｍ 51/06 53/04 Ｊ 53/04 61/04 Ｇ 61/04 51/02 Ａ (72)発明者 古賀 伸彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AB05 BA00 CC11 CC20 CD22 CD25 CD26 CE26 CE31 DA01 DB01 DC09 DC11 DC13 DC14 DC15 DC18 3G301 HA22 JA00 JB02 JB07 JB09 LB01 LC01 LC10 NA08 PA10Z PB01Z PB03B PB03Z PB06B PE01Z PE08Z
Claims (6)
- 【請求項１】駆動ソレノイドの駆動力で弁体を弁座から
離すことにより気体燃料通路を開いて気体燃料を噴射す
る燃料噴射機構と、前記駆動力を発生させるための電流
を前記駆動ソレノイドに供給して気体燃料通路の開閉を
制御する噴射制御手段とを備えた気体燃料噴射装置にお
いて、 前記駆動ソレノイドに交流電流を供給する交流電流供給
手段を備え、 前記弁体は磁性体で構成されると共に、前記駆動ソレノ
イドに電流が供給されたときに形成される磁路の一部を
形成するように配置されていることを特徴とする気体燃
料噴射装置。 - 【請求項２】前記駆動ソレノイドの前記駆動力は前記弁
体に直接的に与えられるものであることを特徴とする請
求項１に記載の気体燃料噴射装置。 - 【請求項３】前記弁体と前記弁座とが固着しているか否
かを検出する固着検出手段を備え、前記交流電流供給手
段は前記固着検出手段が固着を検出したときに交流電流
を前記駆動ソレノイドに供給することを特徴とする請求
項１また２のいずれかに記載の気体燃料噴射装置。 - 【請求項４】前記固着検出手段は前記弁体の温度と関連
する要素または噴射燃料量に関連する要素の検出手段で
あることを特徴とする請求項３に記載の気体燃料噴射装
置。 - 【請求項５】前記弁体の温度と関連する要素が、前記気
体燃料の供給を受ける内燃機関の冷却水温、前記内燃機
関の吸気温度または燃料温度であることを特徴とする請
求項４に記載の気体燃料噴射装置。 - 【請求項６】前記噴射燃料量に関連する要素が、前記気
体燃料通路における気体燃料圧力であることを特徴とす
る請求項４に記載の気体燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156549A JP2000345916A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 気体燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156549A JP2000345916A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 気体燃料噴射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000345916A true JP2000345916A (ja) | 2000-12-12 |
Family
ID=15630237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11156549A Pending JP2000345916A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 気体燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000345916A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-06-03 JP JP11156549A patent/JP2000345916A/ja active Pending
Cited By (25)
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