JP2007032329A - 内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射弁の弁体２４が弁座３０に貼り付いている場合にも、燃料噴射弁のコイルに過度の負担をかけずに適性な開弁を行うことができる内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法を提供することにある。
【解決手段】燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁へ送る駆動電流を制御して、始動時及び運転時における燃料噴射弁の制御をおこなう内燃機関の燃料噴射弁の制御方法において、バッテリー電圧を読み取り、スタータ始動中に一旦下がったバッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、燃料噴射弁への通電信号の吸引パルス幅を広くして、燃料噴射弁への駆動電流を増加させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法に関し、特にＬＰＧを燃料とする内燃機関の始動時に好適な制御方法に関するものである。

内燃機関、例えばＬＰＧ噴射式エンジンは図７に示すように構成されている。図７において、１はＬＰＧエンジンの吸気マニホールド、２は吸気マニホールド１の適宜位置に設けられた燃料噴射弁、３は燃料噴射弁２の開閉動作を行わせるための燃料噴射弁駆動回路、４はエンジン全体の制御を司る電子制御装置（ＥＣＭ）、５はＬＰＧボンベ、６は液化ＬＰＧを所定圧力のＬＰＧガスに変換し燃料噴射弁２に送給するベーパライザー、７は燃料噴射弁２への駆動電流供給線である。

４気筒エンジンの場合は、燃料噴射弁駆動回路３がクランク１回転（３６０deg）につき燃料噴射弁２を二度開閉させて、燃料を吸気マニホールド１中に噴射させている。
燃料噴射弁（インジェクタ）２は、図８に示すように、コイル２１が巻き回された鍔付き円筒状のボビン２２を有しており、該ボビン２２の内部中心位置に鉄心（ヨーク）２３が固定配置されている。該鉄心２３の下端面（図において）と所定の間隙をおいて弁体２４が対向配置されている。該弁体２４は、円板状をした板バネ２５の中心位置に取り付けられており、該板バネ２５は、その周縁部を上側の固定部材２６と下側の噴射ノズル部材２７の間に気密に挟まれて固定されており、弁体２４は板バネ２５の弾性によって上下動可能とされている。

下側の噴射ノズル部材２７には、周縁の鍔部分にベーパライザー６から送られてくるＬＰＧ燃料を供給するための燃料供給口２８が形成されているとともに、その中心位置には燃料供給口２８から供給されたＬＰＧ燃料を吸気マニホールド１内へ噴射するための燃料噴射口２９が形成されている。そして、この燃料噴射口２９の上部位置には、弁体２４と対向させて弁座３０が固定配置されている。弁体２４は、燃料噴射弁２が作動していない状態において弁座３０に気密に接しており、燃料供給口２８から供給されたＬＰＧ燃料が燃料噴射口２９側に送られることがないようになっている。なお、３１はケース、３２，３３は気密保持のためのＯリング、３４は駆動電流供給線７の引き込み口を塞ぐゴムブッシュである。

ところで、エンジン始動（クランキング）時にスタータスイッチを操作すると、セルモータは４００ｒｐｍ程で回転し、クランク軸は１５０ｍｓ程で１回転する。４気筒エンジンの場合は、クランク軸が１回転する間に、図６に示すように、基準信号（ＲＥＦ）が２回発信され、これに基づいて燃料噴射弁２を駆動するための駆動信号が発生し燃料噴射弁２のコイル２１に駆動電流が供給され、弁体２４を吸引して燃料供給口２８と燃料噴射口２９とが連通して燃料が吸気マニホールド１内に噴射される（特許文献１参照）。

図９のフローチャートを参照して更に説明すると、エンジン始動のためスタータスイッチをＯＮにしていると、電子制御装置４により燃料噴射弁（インジェクタ）２を駆動するための通電パルス幅（駆動時間）を備えたＰＷＭ信号が発生し、燃料噴射弁駆動回路３からこの信号に応じた駆動電流が燃料噴射弁２に供給される。図６に示す、通電パルス幅（従来）の符号ａで示す部分が吸引パルス幅でこの部分は燃料噴射弁２のコイル２１への通電により弁体２４を吸引する作用を行う。図６の符号ｂで示す複数の幅の狭いパルスは、一旦吸引した弁体２４を保持しておくためのもので、コイル２１に大きな電流が流れることによる耐久性の悪化を防ぐため、少ない駆動電流としたものである。

一方、スタータスイッチを切った際、すなわち一旦エンジンがかかった後は、バッテリー電圧を参照して、燃料噴射弁２の駆動時間を決める。始動時よりは通電パルス幅を狭くして少ない駆動電流で燃料噴射弁２を駆動する。その時にバッテリー電圧が高いときは通電パルス幅をその分だけ狭め、バッテリー電圧が低いときは、通電パルス幅を広くして、駆動電流の平均化を図っている。
特開２００４−３６０６３３

ところで、ＬＰＧエンジンなどの場合、燃料ＬＰＧに不純物が混入していると、熱による経時変化等によって燃料噴射弁２の弁体２４が弁座３０に貼り付いてしまうことがある。
その際に、従来の始動方法では、吸引パルス幅が狭くて十分な吸引力を得ることができず燃料噴射弁２を適切に開弁することができないことがある。
しかしながら、ただ単に、吸引パルス幅を広くしただけでは、燃料噴射弁２のコイル２１に過電流を流し続けてしまい、燃料噴射弁の耐久性を悪化させることがある。

本発明の課題は、燃料噴射弁の弁体２４が弁座３０に貼り付いている場合にも、燃料噴射弁のコイルに過度の負担をかけずに適性な開弁を行うことができる内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法を提供することにある。

上記課題に鑑み、本発明は次のような手段を採用した。
請求項１記載の内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法は、燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁へ送る駆動電流を制御して、始動時及び運転時における燃料噴射弁の制御をおこなう内燃機関の燃料噴射弁の制御方法において、バッテリー電圧を読み取り、スタータ始動中に一旦下がったバッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、燃料噴射弁への通電信号の吸引パルス幅を広くして、燃料噴射弁への駆動電流を増加させるようにしたことを特徴としている。

請求項２記載の内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法は、燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁へ送る駆動電流を制御して、始動時及び運転時における燃料噴射弁の制御をおこなう内燃機関の燃料噴射弁の制御方法において、バッテリー電圧と冷却水温度又は吸気温度を読み取り、スタータ始動中に一旦下がったバッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、燃料噴射弁への通電信号の吸引パルス幅を広くするとともに、該パルス幅を冷却水温度又は吸気温度に基づき増加減少補正して、燃料噴射弁への駆動電流を増加させるようにしたことを特徴としている。

なお、バッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、前記冷却水温度に基づく補正は、水温Ｔ℃を基準にして、Ｔ℃の時は水温による補正は行わず、Ｔ℃以上は吸引パルス幅を狭くし、Ｔ℃未満では広くするように行うことを特徴とするとともに、前記バッテリー電圧の所定値とは、通常運転時における全ての電気負荷をかけた時のバッテリー電圧値をいう。

請求項１記載の発明は上述のように構成されているので、燃料噴射弁の弁体が弁座に貼り付いてしまい、通常のエンジン始動方法では、燃料噴射弁を適性に開弁できないような場合でも、燃料噴射弁のコイルに流す電流を大きくしてあるため、弁体を作動させることができ、エンジンを始動することができる。また、その際に、バッテリー電圧を読みつづけ、バッテリー電圧が所定値になるまで、大電流を流すようになっている。エンジンが始動してオルタネータが作動し始めるとバッテリー電圧が所定値に上昇するので、燃料噴射弁のコイルに流す電流値を少なくして、燃料噴射弁の加熱等を防ぐようにしている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１の発明に加えてエンジン冷却水の水温又は吸気温度を読み取って燃料噴射弁への駆動電流を補正するようにしているので、水温の低いとき又は吸気温度が低いとき、通常、燃料噴射弁の弁体と弁座との貼り付き力が増加する可能性があるときには、始動時における燃料噴射弁への駆動電流をより増加し、逆に水温や吸気温が高いときには燃料噴射弁の弁体と弁座との貼り付き力が弱くなると判断されるので、駆動電流を少なくすることにより、燃料噴射弁の無用の加熱や無用のエネルギーを減少させることができる。

本発明の実施の形態は、燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁へ送る駆動電流を制御して、始動時及び運転時における燃料噴射弁の制御をおこなう内燃機関の燃料噴射弁の制御方法である。
そして、その方法は、バッテリー電圧を読み取り、スターター始動中に一旦下がったバッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、燃料噴射弁への通電信号の吸引パルス幅を広くして、燃料噴射弁への駆動電流を増加させるようにしたものである。

また、本発明の他の実施の形態は、同様に、燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁へ送る駆動電流を制御して、始動時及び運転時における燃料噴射弁の制御をおこなう内燃機関の燃料噴射弁の制御方法である。
そして、その方法は、バッテリー電圧とエンジンの冷却水温度又は吸気温度を読み取り、スターター始動中に一旦下がったバッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、燃料噴射弁への通電信号の吸引パルス幅を広くするとともに、該パルス幅を冷却水温度又は吸気温度に基づき補正して増加減少させるようにし、燃料噴射弁への駆動電流を増加させるようにしたものである。

図１は、本発明の請求項１に係る内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法についての実施例をフローチャートで示したものである。この制御方法は、スタータスイッチがＯＮされると、ＥＣＭ４がバッテリー電圧を参照しながら燃料噴射弁駆動時間を決定する。バッテリー電圧が約１１ｖになる所定値を境に、それ未満であれば吸引パルス幅を通常時よりも広げた信号を燃料噴射弁駆動回路３に送って、燃料噴射弁２への駆動電流を大きくする。

一旦下がったバッテリー電圧が約１１ｖに上昇することは、エンジンの回転が上昇し、オルタネータが作動して発電が始まったことを知らせ、燃料噴射弁２が作動していることを証明するものである。そこで、ＥＣＭ４からの燃料噴射弁駆動信号の吸引パルス幅は通常状態、すなわちエンジンがかかった状態の燃料噴射弁駆動電流を流すための幅の狭いパルス信号に変えられることになる（図６参照）。

これらの吸引パルス幅の変化とバッテリー電圧との関係を、従来の始動制御方法と比較したものを図２に示す。
図２に示すように、従来の始動制御方法が燃料噴射弁の駆動電流を一定とするようにバッテリー電圧に応じて吸引パルス幅を設定しているのに対し、本発明の実施の形態の場合は、バッテリー電圧が所定値の約１１ｖになるまでは吸引パルス幅を従来の幅より広くして、約１１ｖに達すると、従来と同じ吸引パルス幅としている。

図３に、従来の始動制御方法における燃料噴射弁に印加するＰＷＭ電圧波形及び電流波形と本発明の実施の形態によるものとを比較して示した。本発明の場合はバッテリー電圧に応じ、電圧が所定値に上昇するまで、吸引パルス幅を長くしている。なお、このときの実際の吸引パルス幅は、ほぼ１８ｍｓｅｃである。
これにより、燃料噴射弁への駆動電流を大きくして、燃料噴射弁の弁体２４が弁座３０に貼り付いてしまった場合でも、適性に開弁することができる。
図６の上から２、３段目に従来の始動制御方法における通電パルス幅と実施例１における通電パルス幅の形状の比較をタイムチャートとして示している。

次に、本発明の他の実施例について説明する。
図４は、本発明の請求項２に係る内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法についての実施例をフローチャートで示したものである。この制御方法は、ＥＣＭ４がバッテリー電圧を参照しながらインジェクタ駆動時間を決定する。バッテリー電圧が所定値約１１ｖを境に、それ未満であればＰＷＭの吸引パルス幅を広げた信号を燃料噴射弁駆動回路３に送って、燃料噴射弁２への駆動電流を大きくする。
その際に、エンジンの冷却水温度を参照して、温度が低い場合には、吸引パルス幅を広げ、温度が高い場合には、吸引パルス幅を狭めて、より適正な燃料噴射弁の駆動電流を制御するようにしている。
なお、エンジンの冷却水温度の代わりにエンジンの吸気温度を参照するようにしても良い。

吸引パルス幅の補正に使用する冷却水温度は、図５に示すように、例えば冷却水温度０℃を基準として、０℃の時は水温による補正は行わず、実施例１の場合と同じく約１８ｍｓｅｃとして、例えば−１０℃の場合は約２０ｍｓｅｃで、＋１０℃の場合には約１６ｍｓｅｃ程として、冷却水温度に応じて吸引パルス幅を補正している。

これにより、燃料噴射弁への駆動電流を大きくして、燃料噴射弁の弁体２４が弁体３０に貼り付いてしまった場合でも、適性に開弁することが可能となる。
このように、冷却水温度又は吸気温度を参照して、吸引パルス幅を変えることにより、より的確に燃料噴射弁の始動制御を行うことができる。

図６の上から２、４、５段目に従来の始動制御方法における通電パルス幅と実施例２における通電パルス幅の形状の比較をタイムチャートとして示している。

本発明に係る内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法は、上記実施の形態等において、ＬＰＧ燃料のエンジンを例として説明したが、他のエンジン、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、他の燃料を使用するエンジンの燃料噴射弁の制御にも適用することができる。

本発明に係る内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法の実施例を示すフローチャートである。 従来の内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法と本発明実施例による制御方法とによる吸引パルス幅を電圧テーブルにて示す図である。 通電パルス幅における吸引パルス幅の変化と燃料噴射弁の駆動電流との関係を示す図である。 本発明に係る他の実施例のフローチャートである。 従来の内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法と本発明の他の実施例による制御方法とによる吸引パルス幅を電圧テーブルにて示す図である。 従来の内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法と、本発明の実施例１及び２の制御方法とにおける通電パルス幅の変化を示すタイムチャートである。 燃料噴射弁への燃料供給とその制御方法を示すブロック図である。 燃料噴射弁の断面図である。 従来の内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 吸気マニホールド
２ 燃料噴射弁（インジェクタ）
３ 燃料噴射弁駆動回路
４ 電子制御装置（ＥＣＭ）
５ ＬＰＧボンベ
６ ベーパライザー
７ 駆動電流供給線
８ チップ搬送機構
２１ コイル
２２ ボビン
２３ 鉄心
２４ 弁体
２５ 円板状板バネ
２８ 燃料供給口
２９ 燃料噴射口
３０ 弁座

Claims (3)

1. 燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁へ送る駆動電流を制御して、始動時及び運転時における燃料噴射弁の制御をおこなう内燃機関の燃料噴射弁の制御方法において、
   バッテリー電圧を読み取り、スタータ始動中に一旦下がったバッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、燃料噴射弁への通電信号の吸引パルス幅を広くして、燃料噴射弁への駆動電流を増加させるようにしたことを特徴とする内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法。
2. 燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁へ送る駆動電流を制御して、始動時及び運転時における燃料噴射弁の制御をおこなう内燃機関の燃料噴射弁の制御方法において、
   バッテリー電圧と冷却水温度又は吸気温度を読み取り、スタータ始動中に一旦下がったバッテリー電圧が所定値に上昇するまでの期間、燃料噴射弁への通電信号の吸引パルス幅を広くするとともに、該パルス幅を冷却水温度又は吸気温度に基づき増加減少補正して、燃料噴射弁への駆動電流を増加させるようにしたことを特徴とする内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法。
3. 前記冷却水温度に基づく補正は、水温Ｔ℃の時は水温による補正は行わず、Ｔ℃以上は吸引パルス幅を狭くし、Ｔ℃未満では広くするようにしたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の始動時における燃料噴射弁の制御方法。

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