JP2010133347A - インジェクタ制御方法及びインジェクタ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】気体燃料を噴射する際に、粘性物等によりインジェクタのバルブ開閉動作が影響を受けるような場合であっても、インジェクタの損傷発生を最小限としながら所望の燃料噴射量を確保して空燃比の希薄化を回避できるようにする。
【解決手段】気体燃料用のインジェクタに配線で接続されたインジェクタ制御装置が実施するインジェクタ制御方法であって、通常時は、バルブ閉弁状態から開弁させるための開弁電流によるＴｉｐ制御とこれに続くバルブ開弁状態を保持するための開弁保持電流によるＰＷＭ制御とを組み合わせたインジェクタ制御を実行し、検知している所定のデータを基にインジェクタ制御装置がバルブ吸引力の増大が必要な状況であると判断した場合に、所定の期間についてＰＷＭ制御の部分もＴｉｐ制御としたインジェクタ制御に切り替えて実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インジェクタ制御方法及びインジェクタ制御装置に関し、殊に、ＬＰＧ等の気体燃料噴射用のインジェクタの制御方法及びその制御方法を実施する制御装置に関する。
気体燃料に用いる板バネ式のインジェクタ（燃料噴射弁）において液体燃料に用いるインジェクタと同じ重量流量分の燃料を噴射するには、その噴径を液体燃料に用いるインジェクタよりも大きくしなければならず、そのためにバルブの閉弁時保持力が大きくなることから、バルブ吸引力を大きく設定することが必要である。
そこで、コイル抵抗を小さくして巻き数を増やすことでバルブ吸引力を増大させることができるが、コイル抵抗を小さくすると発熱量が大きくなる。そのため、図２のグラフに示すように、バルブが開弁するまでの間はバッテリ電圧を印加（Ｔｉｐ）し、開弁後に電流制御で消費電力を抑える制御（ＰＷＭ）を行うようにするのが一般的である。
しかしながら、インジェクタのバルブシート面にオイル等の粘性物が付着している場合等にはバルブ開閉動作に対する抵抗が大きくなることから、低温始動時や暖機途中のアイドル時・減速時には、Ｔｉｐ制御で生じるバルブ吸引力よりも要求吸引力が大きくなって、図２の最下段のグラフに示すように開弁時間が遅れてしまうことがある。
また、Ｔｉｐ制御終了後にＰＷＭ制御に移行してバルブ吸引力が低下すると、演算噴射時間に比して実噴射時間がさらに小さくなるため、空燃比希薄化によるエンジン運転状態の悪化が問題となりやすい。この問題に対し、特開平１１−２６４３３４号公報には、エンジン始動時に制御装置が筒内圧力を検出することでインジェクタの固着状態を検知し、固着状態に応じて燃料噴射時間を延長する制御を行って空燃比の適正化を図ることが提案されている。
しかしながら、エンジン始動時のインジェクタ固着が解除された後でも粘性物によるバルブ抵抗が増大した状況が解消されないことがある。この場合、単に演算噴射時間を延長するだけでは、バルブ吸引力が充分に上がらずに所望の燃料噴射時間・噴射量が得られないことも多い。また、所望の燃料噴射時間が得られるまで演算噴射時間をさらに延長した場合には、コイルの発熱量が過剰となってインジェクタに損傷を起こしやすくなる。
特開平１１−２６４３３４号公報
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、気体燃料を噴射する際に、粘性物等によりインジェクタのバルブ開閉動作が影響を受けるような場合であっても、インジェクタの損傷発生を最小限としながら所望の燃料噴射量を確保して、空燃比の希薄化を回避できるようにすることを課題とする。
そこで、本発明は、気体燃料用のインジェクタに接続されたインジェクタ制御装置が実施するインジェクタ制御方法であって、通常時は、バルブ閉弁状態から開弁させるための開弁電流によるＴｉｐ制御とこれに続くバルブ開弁状態を保持するための開弁保持電流によるＰＷＭ制御とを組み合わせたインジェクタ制御を実行し、検知している所定のデータを基に前記インジェクタ制御装置がバルブ吸引力の増大が必要な状況であると判断した場合に、所定の期間について前記ＰＷＭ制御の部分も前記Ｔｉｐ制御としたインジェクタ制御に切り替えてインジェクタ制御を実行することとした。
このように、インジェクタ制御装置が所定の検知データから、バルブ開閉動作が影響を受けてバルブ吸引力の増大が必要な状況と判断した場合に、バルブ吸引力の弱い開弁保持電流の部分もバルブ吸引力の強い開弁電流に置き換えたインジェクタ制御に切り替えるようにしたことで、粘性物等によりバルブ開閉動作が影響を受けるような状況であっても、実噴射時間と予定した燃料噴射時間との間のギャップを最小限に抑えることができる。
また、この場合、インジェクタ制御装置がバルブ吸引力の増大が必要な状況を判断するために用いるデータには、エンジン回転速度、エンジン水温、フューエルカット後リカバリ回転速度の少なくとも１つを含むことにすれば、バルブ開閉動作が影響を受ける状況を的確に判定しやすいものとなる。
さらに、上述したインジェクタ制御方法において、ＰＷＭ制御のないＴｉｐ制御のみによるインジェクタ制御は、バルブ吸引力の増大が必要とされる必要最低限の時間だけ実行するものとすれば、インジェクタの過剰な発熱を一層回避しやすいものとなる。
さらにまた、ガスエンジンの燃料供給システムに配設されるとともにインジェクタに配線で接続され、インジェクタ制御を実行するための制御プログラムを備えているインジェクタ制御装置であって、その制御プログラムにより上述したインジェクタ制御方法を実施することを特徴としたものとすれば、これをガスエンジンの燃料供給システムに配設するだけで、上述した機能を確実に発揮できるものとなる。
インジェクタ制御装置がバルブ吸引力の増大が必要な状況であると判断した場合に、開弁保持電流の部分も開弁電流に置き換えたＴｉｐ制御だけのインジェクタ制御に所定の間だけ切り替えるものとした本発明によると、粘性物等でバルブ開閉動作が影響を受けるような場合であっても、インジェクタの損傷発生を最小限としながら所望の燃料噴射量を確保して、空燃比の希薄化を回避することができる。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本実施の形態のインジェクタ制御方法を実施するインジェクタ制御装置のハード構成及びその配置は周知の従来例と同様であるため、その図示及び詳細な説明は省略するものとする。本実施の形態におけるインジェクタ制御装置（電子制御ユニット）は、吸気管路に配設されたインジェクタに配線で接続され、インジェクタ駆動電流を出力することによりインジェクタの開閉制御を実行するものであるが、その制御内容であるインジェクタ制御方法に特徴を有しているものである。
図１は、本実施の形態によるインジェクタ制御方法に基づく演算噴射時間とバルブの実作動状況を比較するためのグラフである。前述した図２の従来例によるインジェクタ制御では、バルブに付着した粘性物等の影響によりインジェクタのバルブ動作面積がａ＋ｂ＋（ｃ）の分減ってしまい、空燃比が薄くなってエンジン回転速度が変動してしまう場合があった。
これに対し、本実施の形態のインジェクタ制御方法では、インジェクタ制御装置がエンジン冷却水温、エンジン回転速度を検知するとともに、フューエルカット判定後のリカバリ回転速度を認識するものとされ、以下の表１に示すように、所定のエンジン運転状況に対応して所定の制御を実行するようになっている点を特徴としている。
Figure 2010133347
即ち、インジェクタ制御装置は、図２下段のグラフに示したように粘性物等でバルブの開閉動作が影響を受けるような場合に、エンジン冷却水温、エンジン回転速度、フューエルカット後リカバリ回転速度などの要素から総合的にバルブ吸引力を増大させるべき状況であるか否かを判断して、インジェクタの噴射ＤＵＴＹが極力小さい領域になるように限定しながら、インジェクタの駆動をＰＷＭ制御のないＴｉｐ制御のみで行う制御に切り替えたことにより、要求バルブ吸引力を実現することを可能とした。
このように、エンジン運転性確保のために、表１の制御領域に限定して図１のインジェクタ制御を実行するようにしたことで、インジェクタのコイル発熱量を最小限に抑えつつ、粘性物等の影響（ｂ及びｃ）を受けにくいものとして、空燃比が極端に希薄化することを有効に回避し、エンジン回転数の過剰な変動を防止することができる。
以上、述べたように、気体燃料を噴射する際に粘性物等によりインジェクタのバルブ開閉動作が影響を受けるような場合であっても、本発明によりインジェクタの損傷発生を最小限としながら所望の燃料噴射量を確保して空燃比の希薄化を有効に回避することができる。
本発明の実施の形態による制御状態を示すグラフ。 従来例による制御状態を示すグラフ。

Claims (4)

  1. 気体燃料用のインジェクタに接続されたインジェクタ制御装置が実施するインジェクタ制御方法であって、通常時は、バルブ閉弁状態から開弁させるための開弁電流によるＴｉｐ制御とこれに続くバルブ開弁状態を保持するための開弁保持電流によるＰＷＭ制御とを組み合わせたインジェクタ制御を実行し、検知している所定のデータを基に前記インジェクタ制御装置がバルブ吸引力の増大が必要な状況であると判断した場合に、所定の期間について前記ＰＷＭ制御の部分も前記Ｔｉｐ制御としたインジェクタ制御に切り替えてインジェクタ制御を実行することを特徴とするインジェクタ制御方法。
  2. 前記インジェクタ制御装置が前記バルブ吸引力の増大が必要な状況を判断するために用いるデータとして、エンジン回転速度、エンジン水温、フューエルカット後リカバリ回転速度の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載したインジェクタ制御方法。
  3. 前記ＰＷＭ制御のないＴｉｐ制御のみによるインジェクタ制御は、前記バルブ吸引力の増大が必要とされる必要最低限の時間だけ実行することを特徴とする請求項１または２に記載したインジェクタ制御方法。
  4. ガスエンジンの燃料供給システムに配設されるとともに前記インジェクタに配線で接続され、インジェクタ制御を実行するための制御プログラムを備えているインジェクタ制御装置であって、前記制御プログラムにより請求項１，２または３に記載したインジェクタ制御方法を実施することを特徴とするインジェクタ制御装置。
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