JP2013204449A - Fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射システムに関する。 The present invention relates to a fuel injection system.
近年では、車両の燃費性能を向上させる技術として、ガソリン等の液体燃料と圧縮天然ガス(CNG)等の気体燃料とを選択的に切替えて単一エンジンに供給するバイフューエルシステムが注目されている。このバイフューエルシステムでは、ガス燃料を使用する場合、ガスタンクに充填された高圧のガス燃料をレギュレータによって所望の圧力まで減圧した後、ガス燃料専用の燃料噴射弁に供給することが一般的である。 In recent years, a bi-fuel system that selectively switches between liquid fuel such as gasoline and gaseous fuel such as compressed natural gas (CNG) and supplies it to a single engine has attracted attention as a technology for improving the fuel efficiency of vehicles. . In this bi-fuel system, when gas fuel is used, the high-pressure gas fuel filled in the gas tank is generally decompressed to a desired pressure by a regulator and then supplied to a fuel injection valve dedicated to the gas fuel.
ガスタンクからレギュレータに至るガス燃料配管には電磁式の遮断弁が介挿されており、この遮断弁の開閉状態を制御装置によって制御することで、ガス燃料の供給開始と停止の切替えが可能である。この遮断弁の一つとして、通電時に先行して開弁するパイロットバルブと、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁するメインバルブとを有する、いわゆるキックパイロット構造の遮断弁が知られている。 An electromagnetic shut-off valve is inserted in the gas fuel pipe from the gas tank to the regulator. By controlling the open / close state of the shut-off valve with a control device, the gas fuel supply can be switched between start and stop. . As one of the shut-off valves, there is a so-called kick pilot shut-off valve that has a pilot valve that opens in advance when energized, and a main valve that opens after the valve is opened due to a differential pressure drop between upstream and downstream. It has been.
このようなキックパイロット構造の遮断弁を用いた場合、遮断弁の通電後、メインバルブが開弁する前にガス燃料噴射を開始すると、遮断弁の上流下流間の差圧が低下せず、メインバルブが閉弁状態のままとなり、ガス燃料の供給不足に陥る虞(エンジン失火の虞)がある。 When such a kick pilot structure shut-off valve is used, if gas fuel injection is started after the shut-off valve is energized and before the main valve is opened, the differential pressure between the upstream and downstream of the shut-off valve does not decrease, and the main valve There is a risk that the valve will remain closed and gas fuel supply will be insufficient (engine misfire may occur).
このような問題に対して、下記特許文献1には、遮断弁の上流側の燃料圧力(第1燃料圧力)とレギュレータの下流側の燃料圧力(第2燃料圧力)とに応じて、遮断弁の通電開始時期からガス燃料噴射開始時期までの遅延時間を設定し、遮断弁の通電開始からその遅延時間の経過後(メインバルブが開くと予想される時間の経過後)にガス燃料噴射を開始する技術が記載されている。 In order to solve such a problem, the following Patent Document 1 discloses a shutoff valve in accordance with a fuel pressure upstream of the shutoff valve (first fuel pressure) and a fuel pressure downstream of the regulator (second fuel pressure). Set the delay time from the start of energization to the start of gas fuel injection, and start the gas fuel injection after the delay time elapses from the start of energization of the shutoff valve (after the time when the main valve is expected to open) The technology to do is described.
上記従来技術では、遮断弁の通電開始から遅延時間の経過を待ってガス燃料噴射によるエンジン始動を行うため、ユーザから観るとイグニションオン操作から運転準備が完了するまでの時間が長くなり、ユーザに不快感を与える要因となる。特に、ガスタンク内のガス燃料残量が少ない状態で遮断弁を閉じてエンジンを停止し、ガスタンクへのガス燃料充填後にガス燃料でのエンジン始動を行う場合、遮断弁の通電開始時点における遮断弁の上流側と下流側の差圧が著しく大きくなるため、設定される遅延時間がより一層長くなる。 In the above prior art, since the engine is started by gas fuel injection after the delay time has elapsed since the start of energization of the shutoff valve, it takes a long time from the ignition-on operation to the completion of operation preparation when viewed from the user. It becomes a factor giving discomfort. In particular, when shutting off the shut-off valve with the gas fuel remaining in the gas tank low and stopping the engine, and starting the engine with gas fuel after filling the gas tank with gas fuel, Since the differential pressure between the upstream side and the downstream side is significantly increased, the set delay time is further increased.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、いわゆるキックパイロット構造の遮断弁を用いた場合において、気体燃料によるエンジン始動時にユーザに不快感を与えることなく、燃料供給不足によるエンジン失火を回避することの可能な燃料噴射システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances. When a so-called kick pilot structure shut-off valve is used, the engine misfire due to insufficient fuel supply without causing discomfort to the user when starting the engine with gaseous fuel. It is an object of the present invention to provide a fuel injection system capable of avoiding the above.
上記目的を達成するために、本発明では、燃料噴射システムに係る第1の解決手段として、液体燃料タンクから液体燃料の供給を受ける液体燃料噴射弁と、気体燃料タンクからレギュレータを介して気体燃料の供給を受ける気体燃料噴射弁と、前記気体燃料タンクから前記レギュレータに至る気体燃料配管に介挿され、通電時に先行して開弁する第1の弁体及びその開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁する第2の弁体を有する遮断弁と、前記液体燃料噴射弁、前記気体燃料噴射弁及び前記遮断弁の通電制御を行う制御装置と、を備えた燃料噴射システムであって、前記遮断弁から前記レギュレータに至る気体燃料配管の圧力を高圧配管圧力として検出し、その検出結果を示す信号を前記制御装置に出力する圧力センサを備え、前記制御装置は、前記気体燃料によるエンジン始動時において、前記遮断弁への通電を開始すると共に前記気体燃料噴射弁の通電制御による気体燃料噴射を開始し、前記遮断弁の通電開始以降、前記圧力センサの出力信号から認識した前記高圧配管圧力に基づいて、前記気体燃料タンクに前記気体燃料が充填済みであると判断した後、前記第2の弁体が開弁していないと判断した場合に、前記液体燃料噴射弁の通電制御による液体燃料噴射に切替える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution means for a fuel injection system, a liquid fuel injection valve that receives supply of liquid fuel from a liquid fuel tank, and a gas fuel from a gas fuel tank via a regulator Between the gas fuel injection valve that is supplied with the gas, the first valve body that is inserted in the gas fuel piping from the gas fuel tank to the regulator, and opens in advance when energized, and the difference between the upstream and downstream after the valve opening A fuel injection system comprising: a shutoff valve having a second valve body that opens due to a pressure drop; and a control device that controls energization of the liquid fuel injection valve, the gaseous fuel injection valve, and the shutoff valve. A pressure sensor that detects a pressure of the gaseous fuel pipe from the shutoff valve to the regulator as a high-pressure pipe pressure, and outputs a signal indicating the detection result to the control device; The apparatus starts energization of the shutoff valve and starts gaseous fuel injection by energization control of the gaseous fuel injection valve at the time of engine start with the gaseous fuel. After determining that the gaseous fuel has been filled in the gaseous fuel tank based on the high-pressure piping pressure recognized from the output signal, when determining that the second valve element is not opened, A means of switching to liquid fuel injection by energization control of the liquid fuel injection valve is adopted.
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記制御装置は、前記遮断弁の通電開始時点での前記高圧配管圧力が閾値以下の場合に、前記遮断弁の通電開始以降、前記高圧配管圧力が前記遮断弁の通電開始時点の値から所定値以上上昇したかを監視し、前記所定値以上上昇した場合に前記気体燃料タンクに前記気体燃料が充填済みであると判断する、という手段を採用する。 Further, in the present invention, as a second solving means relating to the fuel injection system, in the first solving means, the control device may be configured such that the high-pressure piping pressure at the start of energization of the shutoff valve is equal to or less than a threshold value. After the start of energization of the shut-off valve, it is monitored whether the high-pressure pipe pressure has risen by a predetermined value or more from the value at the start of energization of the shut-off valve. Is adopted to determine that is filled.
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記制御装置は、前記気体燃料タンクに前記気体燃料が充填済みであると判断した後、前記高圧配管圧力が一定以上の傾きで下降した場合に、前記第2の弁体が開弁していないと判断する、という手段を採用する。 In the present invention, as the third solving means relating to the fuel injection system, in the first or second solving means, the control device determines that the gaseous fuel has been filled in the gaseous fuel tank. Thereafter, when the high-pressure piping pressure drops with a certain inclination or more, a means is adopted in which it is determined that the second valve body is not opened.
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれか1つの解決手段において、前記制御装置は、前記液体燃料噴射弁の通電制御による液体燃料噴射に切替えた後、前記高圧配管圧力が前記液体燃料噴射に切替えた時点の値から上昇して安定化した場合に、前記第2の弁体が開弁したと判断して前記気体燃料噴射弁の通電制御による気体燃料噴射に再度切替える、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solving means related to the fuel injection system, in any one of the first to third solving means, the control device is configured to perform liquid fuel injection by energization control of the liquid fuel injection valve. When the pressure of the high-pressure pipe rises and stabilizes from the value at the time of switching to the liquid fuel injection, it is determined that the second valve body has opened and the gas fuel injection valve A means of switching again to gaseous fuel injection by energization control is adopted.
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第5の解決手段として、上記第1〜第4のいずれか1つの解決手段において、前記制御装置は、エンジン回転数が所定値以下の場合に前記エンジン始動時と判断して、前記遮断弁への通電を開始すると共に前記気体燃料噴射弁の通電制御による気体燃料噴射を開始する、という手段を採用する。 Further, in the present invention, as a fifth solving means relating to the fuel injection system, in any one of the first to fourth solving means, the control device is configured such that the engine speed is less than or equal to a predetermined value. A means is adopted in which it is determined at the time of start that the energization to the shutoff valve is started and the gas fuel injection by the energization control of the gas fuel injection valve is started.
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第6の解決手段として、上記第1〜第5のいずれか1つの解決手段において、前記制御装置は、前記液体燃料噴射弁の通電時間を規定する第1パルス信号を出力する第1制御装置と、液体燃料噴射時には前記第1制御装置から入力される前記第1パルス信号を前記液体燃料噴射弁に出力する一方、気体燃料噴射時には前記第1パルス信号を基に前記気体燃料噴射弁の通電時間を規定する第2パルス信号を生成して前記気体燃料噴射弁に出力する第2制御装置と、を含み、前記第2制御装置が、前記気体燃料によるエンジン始動時において、前記遮断弁への通電を開始すると共に前記第2パルス信号を前記気体燃料噴射弁に出力することで前記気体燃料噴射を開始し、前記遮断弁の通電開始以降、前記圧力センサの出力信号から認識した前記高圧配管圧力に基づいて、前記気体燃料タンクに前記気体燃料が充填済みであると判断した後、前記第2の弁体が開弁していないと判断した場合に、前記第2パルス信号の出力を停止して前記第1パルス信号を前記液体燃料噴射弁に出力することで前記液体燃料噴射に切替える、という手段を採用する。 Further, in the present invention, as a sixth solving means relating to the fuel injection system, in any one of the first to fifth solving means, the control device defines the energization time of the liquid fuel injection valve. A first control device that outputs a one-pulse signal, and the first pulse signal that is input from the first control device during liquid fuel injection is output to the liquid fuel injection valve, while the first pulse signal is output during gaseous fuel injection. And a second control device that generates a second pulse signal that defines the energization time of the gaseous fuel injection valve and outputs the second pulse signal to the gaseous fuel injection valve, and the second control device uses the gaseous fuel. At the time of engine start, energization to the shutoff valve is started and the second pulse signal is output to the gaseous fuel injection valve to start the gaseous fuel injection. When it is determined that the second valve element is not opened after determining that the gaseous fuel has been filled in the gaseous fuel tank based on the high-pressure piping pressure recognized from the output signal of the pressure sensor In addition, means for stopping the output of the second pulse signal and switching the liquid fuel injection by outputting the first pulse signal to the liquid fuel injection valve is adopted.
本発明では、気体燃料によるエンジン始動時において、いわゆるキックパイロット構造の遮断弁への通電を開始すると共に気体燃料噴射弁の通電制御による気体燃料噴射を開始するので、イグニションオン操作から運転準備が完了するまでの時間が短くなり、ユーザに不快感を与えることを防止できる。
また、本発明では、遮断弁の通電開始以降、高圧配管圧力を基に気体燃料タンクに気体燃料が充填済みである(つまり、遮断弁の上流側と下流側の差圧が著しく大きく、燃料供給不足によるエンジン失火の発生可能性が高い)と判断した後、遮断弁の第2の弁体が開弁していないと判断した場合に、液体燃料噴射弁の通電制御による液体燃料噴射に切替えるので、遮断弁の第2の弁体が開弁しなくともエンジンに燃料(液体燃料)が供給されてエンジン失火を回避することができる。
従って、本発明によれば、いわゆるキックパイロット構造の遮断弁を用いた場合において、気体燃料によるエンジン始動時にユーザに不快感を与えることなく、燃料供給不足によるエンジン失火を回避することが可能となる。
In the present invention, at the time of engine start with gaseous fuel, energization to the so-called kick pilot structure shut-off valve is started and gaseous fuel injection by energization control of the gaseous fuel injection valve is started, so preparation for operation is completed from the ignition-on operation. It is possible to prevent the user from feeling uncomfortable by shortening the time required to do so.
Further, in the present invention, the gas fuel tank has been filled with gaseous fuel based on the high-pressure piping pressure since the start of energization of the shut-off valve (that is, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the shut-off valve is extremely large, When it is determined that the second valve body of the shutoff valve is not opened after the determination that the engine misfire due to the shortage is high), the liquid fuel injection is switched to the liquid fuel injection by the energization control of the liquid fuel injection valve. Even if the second valve body of the shut-off valve does not open, fuel (liquid fuel) is supplied to the engine, and engine misfire can be avoided.
Therefore, according to the present invention, when a so-called kick pilot structure shut-off valve is used, engine misfire due to insufficient fuel supply can be avoided without causing discomfort to the user when starting the engine with gaseous fuel. .
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る燃料噴射システムAの概略構成図である。この燃料噴射システムAは、液体燃料(例えばガソリン)と気体燃料(例えば圧縮天然ガス)とを選択的に切替えて単一エンジン(図示省略)に供給するバイフューエルシステムであり、液体燃料供給系1と、気体燃料供給系2と、1st−ECU(Electronic Control Unit)3と、2nd−ECU4と、燃料切替スイッチ5とから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel injection system A according to the present embodiment. The fuel injection system A is a bi-fuel system that selectively switches between liquid fuel (for example, gasoline) and gaseous fuel (for example, compressed natural gas) and supplies it to a single engine (not shown). And a gaseous
液体燃料供給系1は、ガソリンタンク11(液体燃料タンク)と、ガソリン供給パイプ12と、ガソリンインジェクタ13(液体燃料噴射弁)とから構成されている。ガソリンタンク11は、液体燃料としてガソリンを貯蔵する耐腐食性容器であり、ガソリンを吸い上げてガソリン供給パイプ12へ送出するポンプ及びレギュレータ(図示省略)などを内蔵している。
The liquid fuel supply system 1 includes a gasoline tank 11 (liquid fuel tank), a
ガソリン供給パイプ12は、ガソリンタンク11からガソリンインジェクタ13へガソリンを配送するための配管である。ガソリンインジェクタ13は、例えばエンジンの吸気ポートに向けて噴射口が露出するように吸気管に装着された電磁弁(例えばソレノイドバルブ等)であり、2nd−ECU4から入力されるガソリンパルス信号に応じて所定量のガソリンを噴射する。
The
気体燃料供給系2は、ガスタンク21(気体燃料タンク)と、高圧ガス供給パイプ22と、遮断弁23と、レギュレータ24と、低圧ガス供給パイプ25と、ガスインジェクタ26(気体燃料噴射弁)と、圧力センサ27とから構成されている。
The gaseous
ガスタンク21は、気体燃料として圧縮天然ガス(CNG)が充填された高耐圧容器である。高圧ガス供給パイプ22は、ガスタンク21からレギュレータ24へ高圧のガス燃料を配送するための高耐圧配管である。遮断弁23は、ガスタンク21からレギュレータ24に至る気体燃料配管、つまり高圧ガス供給パイプ22に介挿されたキックパイロット構造の遮断弁であり、2nd−ECU4から入力される遮断弁駆動信号に応じて開弁動作及び閉弁動作を行うことで、ガスタンク21からのガス燃料の供給開始と停止を切替える役割を担っている。
The
なお、このようなキックパイロット構造の遮断弁23は、通電時に先行して開弁するパイロットバルブ(第1の弁体)と、その開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁するメインバルブ(第2の弁体)とを有している(特開2011−202615号公報の段落0005〜0007及び図12参照)。
The shut-off
レギュレータ24は、遮断弁23の下流側に配置された減圧弁であり、遮断弁23の開弁時にガスタンク21から供給される高圧のガス燃料を所望の圧力まで減圧して低圧ガス供給パイプ25へ送出する。低圧ガス供給パイプ25は、レギュレータ24からガスインジェクタ26へ低圧のガス燃料を配送するための低耐圧配管である。ガスインジェクタ26は、例えばエンジンの吸気ポートに向けて噴射口が露出するように吸気管に装着された電磁弁であり、2nd−ECU4から入力されるガスパルス信号に応じて所定量のガス燃料を噴射する。
The
圧力センサ27は、遮断弁23の下流側であって且つレギュレータ24の上流側、つまり遮断弁23からレギュレータ24に至る高圧ガス供給パイプ22の圧力を高圧配管圧力Pf0として検出し、その検出結果を示す信号を2nd−ECU4に出力する。
The
1st−ECU3(第1制御装置)は、各種センサ(図示省略)から入力されるエンジン運転状態を示す各種センサ信号に基づいてガソリン噴射量を算出すると共に、そのガソリン噴射量を得るために必要なガソリンインジェクタ13の通電時間(以下、ガソリンインジェクタ通電時間と称す)を算出し、パルス幅がガソリンインジェクタ通電時間に設定されたガソリンパルス信号(液体燃料噴射弁の通電時間を規定する第1パルス信号)を生成して2nd−ECU4に出力する。
The 1st-ECU 3 (first control device) calculates the gasoline injection amount based on various sensor signals indicating engine operation states input from various sensors (not shown), and is necessary for obtaining the gasoline injection amount. Gasoline pulse signal (first pulse signal that defines the energization time of the liquid fuel injection valve) in which the energization time of the gasoline injector 13 (hereinafter referred to as the gasoline injector energization time) is calculated and the pulse width is set to the gasoline injector energization time. Is output to the 2nd-
2nd−ECU4(第2制御装置)は、圧力センサ27の出力信号と、1st−ECU3から出力されるガソリンパルス信号と、燃料切替スイッチ5から入力される燃料切替信号とに基づいて、ガソリンインジェクタ13、ガスインジェクタ26及び遮断弁23の通電制御を行う。この2nd−ECU4は、燃料切替スイッチ5から入力される燃料切替信号を基に使用燃料としてガソリンが選択されていると認識した場合にはガソリン噴射モードとなる一方、使用燃料としてガス燃料が選択されていると認識した場合にはガス燃料噴射モードとなる。
The 2nd-ECU 4 (second control device) is connected to the
2nd−ECU4は、ガソリン噴射モード時において、1st−ECU3から入力されるガソリンパルス信号をそのままガソリンインジェクタ13に出力する。また、2nd−ECU4は、ガス燃料噴射モード時において、遮断弁23を開弁させてガスタンク21からガスインジェクタ26へのガス燃料の供給を開始すると共に、1st−ECU3から入力されるガソリンパルス信号に基づいてガスインジェクタ26の通電時間(以下、ガスインジェクタ通電時間と称す)を算出し、パルス幅がガスインジェクタ通電時間に設定されたガスパルス信号(気体燃料噴射弁の通電時間を規定する第2パルス信号)を生成してガスインジェクタ26に出力する。
The 2nd-
さらに、詳細は後述するが、2nd−ECU4は、本実施形態における特徴的な機能として、ガス燃料によるエンジン始動時において、遮断弁23への通電を開始すると共にガスインジェクタ26の通電制御によるガス燃料噴射を開始し、遮断弁23の通電開始以降、圧力センサ27の出力信号から認識した高圧配管圧力Pf0に基づいて、ガスタンク21にガス燃料が充填済みであると判断した後、遮断弁23のメインバルブが開弁していないと判断した場合に、ガソリンインジェクタ13の通電制御によるガソリン噴射に切替える機能を有している。
Further, as will be described later in detail, the 2nd-
燃料切替スイッチ5は、ユーザの手動操作によって燃料の切替えを可能とするスイッチであり、そのスイッチの状態、つまり使用燃料としてガソリンが選択されているのか、或いはガスが選択されているのかを示す燃料切替信号を2nd−ECU4に出力する。
The fuel change-over
次に、上記のように構成された燃料噴射システムAの動作、特にガス燃料によるエンジン始動時の動作について説明する。
ユーザによるイグニションオン操作によって、バッテリから電源電圧が供給されると、1st−ECU3及び2nd−ECU4が起動する。2nd−ECU4は、起動後に燃料切替スイッチ5から入力される燃料切替信号に基づいて、使用燃料としてガス燃料が選択されていると認識するとガス燃料噴射モードとなる。
Next, the operation of the fuel injection system A configured as described above, particularly the operation when starting the engine with gas fuel will be described.
When the power supply voltage is supplied from the battery by the ignition-on operation by the user, the 1st-
一方、1st−ECU3は、起動後に、燃料切替スイッチ5の状態に関係なく、エンジン運転状態に応じたガソリンパルス信号を2nd−ECU4に出力する。4サイクルエンジンの場合、クランク軸が2回転する間に1回の燃料噴射を実施する必要があるので、クランク軸が2回転する毎に、1st−ECU3から2nd−ECU4へガソリンパルス信号が1回出力されることになる。
On the other hand, the 1st-
図2は、2nd−ECU4が、ガス燃料噴射モード時に実施するガス燃料始動制御の処理手順を示すフローチャートである。図3は、ユーザによるイグニションオン操作以降における、ガス燃料消費量と、エンジン回転数と、高圧配管圧力Pf0との時間的変化を示したタイミングチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of gas fuel start control performed by the 2nd-
図2に示すように、2nd−ECU4は、ガス燃料始動制御を開始すると、まず、エンジン回転数に基づいてエンジン始動時か否かを判断する(ステップS1)。ここで、不図示のクランクセンサから出力されるクランクパルス信号(クランク軸が所定角度回転するのに要する時間を1周期とするパルス信号)が2nd−ECU4に入力されており(図1参照)、2nd−ECU4は、このクランクパルス信号からエンジン回転数を算出する。そして、2nd−ECU4は、エンジン回転数が所定値以下(例えば400rpm以下)の場合にエンジン始動時であると判断する。
As shown in FIG. 2, when the 2nd-
2nd−ECU4は、上記ステップS1にて「Yes」の場合(つまりエンジン始動時であると判断した場合)、遮断弁23への通電を開始すると共にガスインジェクタ26の通電制御によるガス燃料噴射を開始し(つまり1st−ECU3からガソリンパルス信号が入力される度にガスパルス信号を生成してガスインジェクタ26に出力することでガス燃料噴射を開始し)、遮断弁23の通電開始時点(図3の時刻t1参照)での高圧配管圧力Pf0が閾値(例えば4MPa)以下か否かを判断する(ステップS2)。
The 2nd-
ここで、前述のように、ガスタンク21内のガス燃料残量が少ない状態で遮断弁23を閉じてエンジンを停止し、ガスタンク21へのガス燃料充填後にガス燃料でのエンジン始動を行う場合、遮断弁23の通電開始時点における遮断弁23の上流側と下流側の差圧が著しく大きくなる。つまり、遮断弁23の通電開始時点では、遮断弁23の上流側の圧力は、ガス燃料充填後のガスタンク21内の圧力と等しいが、遮断弁23の下流側の圧力(高圧配管圧力Pf0)は、前回、エンジン停止した時のガス燃料残量が少ない状態でのガスタンク21内の圧力と等しい。
Here, as described above, when the gas fuel in the
遮断弁23の通電を開始すると、パイロットバルブが先行して開弁するが、遮断弁23の通電直後では、上記のように遮断弁23の上流側と下流側の差圧が大きいため、メインバルブは開弁しない。このような状態でメインバルブが開弁する前にガス燃料噴射を開始する(特にエンジン始動直後からユーザがアクセル全開操作を行うなど)と、遮断弁23の上流下流間の差圧が一向に低下せず、メインバルブが閉弁状態のままとなり、ガス燃料の供給不足に陥る虞(エンジン失火の虞)がある。
When energization of the shut-off
上記ステップS2において遮断弁23の通電開始時点での高圧配管圧力Pf0が閾値以下か否かを判断する理由は、今回のエンジン始動前にガスタンク21にガス燃料が充填された可能性があるかを確認するためである。ガスタンク21にガス燃料が充填された可能性があれば(高圧配管圧力Pf0が閾値以下であれば)、上記のように燃料供給不足によるエンジン失火が発生する可能性があるので、以下で説明するようなエンジン失火防止用の処理(ガソリン噴射への切替え)を実施する必要がある。
The reason why it is determined in step S2 whether the high-pressure piping pressure Pf0 at the start of energization of the
ただし、ステップS2の処理だけでは、あくまでガスタンク21にガス燃料が充填された可能性があることしか判断できず、ガスタンク21にガス燃料が確実に充填されたと断定することはできない。なぜなら、ガスタンク21にガス燃料を充填した後にガス燃料でのエンジン始動を行う場合と、ガスタンク21にガス燃料を充填せずにガス燃料でのエンジン始動を行う場合とでは、遮断弁23の通電開始時点での高圧配管圧力Pf0は同じだからである。
However, only the process of step S2 can only determine that the
そこで、2nd−ECU4は、上記ステップS2にて「Yes」の場合、つまり遮断弁23の通電開始時点での高圧配管圧力Pf0が閾値以下の場合(ガスタンク21にガス燃料が充填された可能性がある場合)、遮断弁23の通電開始以降、高圧配管圧力Pf0が遮断弁23の通電開始時点の値から所定値以上上昇したかを監視する(ステップS3)。
Therefore, the 2nd-
ガスタンク21にガス燃料を充填した後にガス燃料でのエンジン始動を行った場合、遮断弁23の通電開始以降、パイロットバルブは開いているので、高圧配管圧力Pf0は遮断弁23の通電開始時点の値から上昇するはずである(図3の時刻t1以降参照)。つまり、2nd−ECU4は、遮断弁23の通電開始以降、高圧配管圧力Pf0が遮断弁23の通電開始時点の値から所定値以上上昇した場合に、初めて、ガスタンク21にガス燃料が充填済みであると判断するのである。
When the gas fuel is filled in the
続いて、2nd−ECU4は、上記ステップS3にて「Yes」の場合、つまり高圧配管圧力Pf0が遮断弁23の通電開始時点の値から所定値以上上昇してガスタンク21にガス燃料が充填済みであると判断した場合(図3の時刻t2参照)、高圧配管圧力Pf0が一定以上の傾きで下降したかを監視する(ステップS4)。
Subsequently, in the case of “Yes” in step S <b> 3, that is, the 2nd-
上記のように、ガスタンク21にガス燃料が充填済みである場合には、遮断弁23の通電開始以降、高圧配管圧力Pf0は遮断弁23の通電開始時点の値から上昇するはずであるが、その後、メインバルブが開弁する前に、例えばエンジン始動直後からユーザがアクセル全開操作を行うなどして、ガスインジェクタ26から大量のガス燃料が噴射されると、高圧配管圧力Pf0は大きな傾きで下降するため、結局、遮断弁23の上流下流間の差圧が低下せず、メインバルブは開弁しない(図3の時刻t2以降参照)。
As described above, when the
つまり、2nd−ECU4は、ガスタンク21にガス燃料が充填済みであると判断した後、高圧配管圧力Pf0が一定以上の傾きで下降した場合に、遮断弁23のメインバルブが開弁していないと判断する。遮断弁23のメインバルブが開弁しない状態で、ガス燃料噴射を継続すると、燃料供給不足によるエンジン失火が発生する可能性が最大限に高まることになる。
That is, the 2nd-
そこで、2nd−ECU4は、上記ステップS4にて「Yes」の場合、つまり高圧配管圧力Pf0が一定以上の傾きで下降した場合、遮断弁23のメインバルブが開弁していないと判断して(図3の時刻t3参照)、ガソリンインジェクタ13の通電制御によるガソリン噴射に切替える(ステップS5)。
Therefore, the 2nd-
つまり、2nd−ECU4は、ガスインジェクタ26へのガスパルス信号の出力を停止して、1st−ECU3から入力されるガソリンパルス信号をそのままガソリンインジェクタ13に出力することにより、ガス燃料噴射からガソリン噴射に切替える。これにより、燃料供給不足によるエンジン失火を回避することができる。
That is, the 2nd-
続いて、2nd−ECU4は、上記のようにガソリンインジェクタ13の通電制御によるガソリン噴射に切替えた後、高圧配管圧力Pf0がガソリン噴射に切替えた時点の値から上昇して安定化したかを監視する(ステップS6)。
Subsequently, the 2nd-
ガス燃料噴射からガソリン噴射に切替えても、遮断弁23への通電は停止していないので、高圧配管圧力Pf0はガソリン噴射に切替えた時点の値から徐々に上昇し、最終的には安定化する(遮断弁23の上流側の圧力と等しくなる)はずである(図3の時刻t3以降参照)。このように、高圧配管圧力Pf0が安定化した段階で、遮断弁23のメインバルブは開弁したと判断することができる。このように遮断弁23のメインバルブが開弁した状態では、もはやガソリン噴射によるエンジン運転を継続する必要はない。
Even when the gas fuel injection is switched to the gasoline injection, the energization to the
そこで、2nd−ECU4は、上記ステップS6にて「No」の場合には、遮断弁23のメインバルブが未だ開弁していないと判断して、ステップS6の処理を繰り返して高圧配管圧力Pf0の監視を継続するが、上記ステップS6にて「Yes」の場合には、遮断弁23のメインバルブが開弁したと判断して(図3の時刻t4参照)、ガスインジェクタ26の通電制御によるガス燃料噴射に再度切替える(ステップS7)。
Therefore, if “No” in step S6, the 2nd-
なお、上記ステップS1にて「No」の場合(エンジン始動時ではない場合)、上記ステップS2にて「No」の場合(エンジン始動前にガスタンク21にガス燃料が充填された可能性がない場合)、上記ステップS3にて「No」の場合(エンジン始動前にガスタンク21にガス燃料が充填されなかったと断定できる場合)、或いは、上記ステップS4にて「No」の場合(遮断弁23の通電開始以降、正常にメインバルブが開弁したと判断できる場合)には、ガソリン噴射への切替えを行う必要がない。
In the case of “No” in step S1 (not when the engine is started), in the case of “No” in step S2 (when there is no possibility that the
そこで、2nd−ECU4は、上記ステップS1、S2、S3或いはS4にて「No」の場合には、ガスインジェクタ26の通電制御によるガス燃料噴射(つまりガス燃料によるエンジン運転)を継続する(ステップS8)。
Therefore, the 2nd-
以上のように、本実施形態では、ガス燃料によるエンジン始動時において、キックパイロット構造の遮断弁23への通電を開始すると共にガスインジェクタ26の通電制御によるガス燃料噴射を開始するので、ユーザによるイグニションオン操作から運転準備が完了するまでの時間が短くなり、ユーザに不快感を与えることを防止できる。
As described above, in this embodiment, at the time of engine start with gas fuel, energization to the shut-off
また、本実施形態では、遮断弁23の通電開始以降、高圧配管圧力Pf0を基にガスタンク21にガス燃料が充填済みである(つまり、遮断弁23の上流側と下流側の差圧が著しく大きく、燃料供給不足によるエンジン失火の発生可能性が高い)と判断した後、遮断弁23のメインバルブが開弁していないと判断した場合に、ガソリンインジェクタ13の通電制御によるガソリン噴射に切替えるので、遮断弁23のメインバルブが開弁しなくともエンジンにガソリンが供給されてエンジン失火を回避することができる。
In the present embodiment, since the
従って、本実施形態によれば、いわゆるキックパイロット構造の遮断弁23を用いた場合において、ガス燃料によるエンジン始動時にユーザに不快感を与えることなく、燃料供給不足によるエンジン失火を回避することが可能となる。
Therefore, according to this embodiment, when the shut-off
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態を変更しても良いことは勿論である。例えば、CNG以外の気体燃料とガソリン以外の液体燃料とを選択的に切替えて単一エンジンに供給するバイフューエルシステムにも本発明を適用することができる。また、1st−ECU3と2nd−ECU4との2つのECUの機能を1つのECUに統合するような構成を採用しても良い。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, you may change embodiment in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the present invention can be applied to a bi-fuel system that selectively switches a gaseous fuel other than CNG and a liquid fuel other than gasoline and supplies the fuel to a single engine. Moreover, you may employ | adopt the structure which integrates the function of two ECUs, 1st-ECU3 and 2nd-ECU4, into one ECU.
A…燃料噴射システム、1…液体燃料供給系、2…気体燃料供給系、3…1st−ECU(第1制御装置)、4…2nd−ECU(第2制御装置)、5…燃料切替スイッチ、13…ガソリンインジェクタ(液体燃料噴射弁)、23…遮断弁、26…ガスインジェクタ(気体燃料噴射弁)、27…圧力センサ
A ... fuel injection system, 1 ... liquid fuel supply system, 2 ... gaseous fuel supply system, 3 ... 1st-ECU (first control device), 4 ... 2nd-ECU (second control device), 5 ... fuel changeover switch, DESCRIPTION OF
Claims (6)
気体燃料タンクからレギュレータを介して気体燃料の供給を受ける気体燃料噴射弁と、
前記気体燃料タンクから前記レギュレータに至る気体燃料配管に介挿され、通電時に先行して開弁する第1の弁体及びその開弁後に上流下流間の差圧低下によって開弁する第2の弁体を有する遮断弁と、
前記液体燃料噴射弁、前記気体燃料噴射弁及び前記遮断弁の通電制御を行う制御装置と、を備えた燃料噴射システムであって、
前記遮断弁から前記レギュレータに至る気体燃料配管の圧力を高圧配管圧力として検出し、その検出結果を示す信号を前記制御装置に出力する圧力センサを備え、
前記制御装置は、前記気体燃料によるエンジン始動時において、前記遮断弁への通電を開始すると共に前記気体燃料噴射弁の通電制御による気体燃料噴射を開始し、前記遮断弁の通電開始以降、前記圧力センサの出力信号から認識した前記高圧配管圧力に基づいて、前記気体燃料タンクに前記気体燃料が充填済みであると判断した後、前記第2の弁体が開弁していないと判断した場合に、前記液体燃料噴射弁の通電制御による液体燃料噴射に切替えることを特徴とする燃料噴射システム。 A liquid fuel injection valve that receives a supply of liquid fuel from a liquid fuel tank; and
A gaseous fuel injection valve that receives gaseous fuel from the gaseous fuel tank via a regulator;
A first valve body that is inserted in a gas fuel pipe extending from the gas fuel tank to the regulator and opens in advance when energized, and a second valve that opens due to a difference in pressure difference between upstream and downstream after the valve opening. A shut-off valve having a body;
A control device that controls energization of the liquid fuel injection valve, the gaseous fuel injection valve, and the shutoff valve, and a fuel injection system comprising:
A pressure sensor that detects the pressure of the gaseous fuel pipe from the shutoff valve to the regulator as a high-pressure pipe pressure, and outputs a signal indicating the detection result to the control device;
The control device starts energization to the shutoff valve and starts gaseous fuel injection by energization control of the gaseous fuel injection valve when starting the engine with the gaseous fuel. When it is determined that the second valve body is not opened after determining that the gaseous fuel has been filled in the gaseous fuel tank based on the high-pressure piping pressure recognized from the output signal of the sensor The fuel injection system is switched to liquid fuel injection by energization control of the liquid fuel injection valve.
前記液体燃料噴射弁の通電時間を規定する第1パルス信号を出力する第1制御装置と、
液体燃料噴射時には前記第1制御装置から入力される前記第1パルス信号を前記液体燃料噴射弁に出力する一方、気体燃料噴射時には前記第1パルス信号を基に前記気体燃料噴射弁の通電時間を規定する第2パルス信号を生成して前記気体燃料噴射弁に出力する第2制御装置と、を含み、
前記第2制御装置が、前記気体燃料によるエンジン始動時において、前記遮断弁への通電を開始すると共に前記第2パルス信号を前記気体燃料噴射弁に出力することで前記気体燃料噴射を開始し、前記遮断弁の通電開始以降、前記圧力センサの出力信号から認識した前記高圧配管圧力に基づいて、前記気体燃料タンクに前記気体燃料が充填済みであると判断した後、前記第2の弁体が開弁していないと判断した場合に、前記第2パルス信号の出力を停止して前記第1パルス信号を前記液体燃料噴射弁に出力することで前記液体燃料噴射に切替えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。 The controller is
A first control device that outputs a first pulse signal that defines an energization time of the liquid fuel injection valve;
When the liquid fuel is injected, the first pulse signal input from the first control device is output to the liquid fuel injection valve. When the gas fuel is injected, the energization time of the gas fuel injection valve is determined based on the first pulse signal. A second control device that generates a second pulse signal to be defined and outputs the second pulse signal to the gaseous fuel injection valve,
The second control device starts energization of the shutoff valve and starts the gaseous fuel injection by outputting the second pulse signal to the gaseous fuel injection valve at the time of engine start with the gaseous fuel, After determining that the gaseous fuel has been filled in the gaseous fuel tank based on the high-pressure piping pressure recognized from the output signal of the pressure sensor after the start of energization of the shutoff valve, the second valve body is When it is determined that the valve is not opened, the output of the second pulse signal is stopped and the first pulse signal is output to the liquid fuel injection valve to switch to the liquid fuel injection. Item 6. The fuel injection system according to any one of Items 1 to 5.
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