JP4539036B2 - Lpg噴射式エンジンの燃料噴射弁保護装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LPGを燃料とする噴射式エンジンにおいて、燃料噴射弁に過大な駆動電流が流れたり、何らかの異常が発生した時に、燃料噴射弁を保護するための燃料噴射弁保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のLPG噴射式エンジンでは、燃料噴射弁には異常電流の保護手段や保護機構は何ら設けられていなかった。このため、燃料噴射弁に過大電流などの異常電流が流れたり、何らかの異常が発生した場合、燃料噴射弁を保護することができなかった。一般に、LPG噴射式エンジンの燃料噴射弁は、コイルの発生する磁力でニードル弁を引き付け、燃料噴射口を開くことにより、燃料噴射口からLPG燃料を吸気マニホールド内に噴射しているが、コイルに過大な電流が流れたような場合、コイルが異常発熱し、コイルの巻かれたボビンなどの樹脂製部品に損傷を与える恐れがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、LPG噴射式エンジンにおいて、燃料噴射弁に何らかの異常が発生した場合には、燃料噴射弁に供給されるLPG燃料を自動的に遮断してエンジンを停止させるとともに、電子制御装置からの制御信号も停止させるようにした燃料噴射弁の保護装置を提供することを課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の燃料噴射弁保護装置は、LPGボンベから送給される液化LPGをベーパライザーで気化し、所定圧力のLPGガスに変換してLPG燃料噴射弁に供給するとともに、電子制御装置によって燃料噴射弁駆動回路を制御することにより、燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁に駆動電流を通電し、該駆動電流によって燃料噴射弁の燃料噴射口を開閉制御することにより、LPG燃料を吸気マニホールド内へ噴射するようにしたLPG噴射式エンジンにおいて、前記電子制御装置内には燃料噴射弁駆動回路から送り返されてくる駆動電流のチェック信号を監視することにより、燃料噴射弁の異常を検出する異常診断プログラムを内蔵し、前記電子制御装置の異常診断プログラムによって燃料噴射弁の異常が検出された時は、前記LPGボンベとベーパライザー間を結ぶLPG供給ラインに接続された燃料遮断弁を遮断してLPG燃料の供給を停止することによってエンジンを停止させるとともに、電子制御装置から燃料噴射弁駆動回路への制御信号を停止して燃料噴射弁の駆動も停止させるように構成され、前記燃料噴射弁の駆動電流は、所定の駆動電圧を一定時間流す保持信号と、その後に所定のデューティ比でON/OFFされるPWM信号とから構成され、前記チェック信号は前記PWM信号の波形の全幅に相当する信号であり、前記異常診断プロクラムは前記チェック信号の長さまたはタイミングを監視することで、前記燃料噴射弁の異常を検出するものである。
【0005】
このような構成とした場合、燃料噴射弁に何らかの異常が発生した時は、電子制御装置に内蔵された異常診断プログラムによってLPG燃料を遮断するとともに、燃料噴射弁の駆動電流も停止させることができ、燃料噴射弁を異常診断プログラムによって保護することができる。このため、燃料噴射弁の異常加熱などによる内部部品の損傷などを確実に防止することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1および図2に本発明の第1の実施の形態を示す。図1は燃料噴射弁保護装置の全体構成を示すブロック図、図2は燃料噴射弁の構造を示す一部拡大断面図である。
【0007】
図1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の開閉動作を駆動する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である。
【0008】
前記燃料噴射弁2は、図2にその詳細を示すように、コイル21を巻かれたつば付き円筒状のボビン22の内部中心位置に鉄心(ヨーク)23が固定配置されており、この鉄心23の下端面(図において)と所定の間隙を置いて、弁体24が向き合うように対向配置されている。この弁体24は、円板状をした板ばね25の中心位置に取り付けられており、円盤状をした板ばね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は板ばね25の弾性によって上下動可能とされている。
【0009】
下側の噴射ノズル部材27には、周縁のつば部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25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されている。なお、31はケース(外筒)、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。
【0010】
上記したLPGボンベ5、ベーパライザー6、燃料噴射弁2、燃料噴射弁駆動回路3、電子制御装置4から構成される機構は、従来公知の燃料供給系を構成している。本発明は、このような従来公知の燃料供給系において、燃料噴射弁2に駆動電流を供給する駆動電流供給線7の途中に可溶式電流ヒューズ8を接続するとともに、電子制御装置4には異常診断プログラム41を内蔵させたもので、燃料噴射弁2に規定以上の過大な駆動電流が流れた時は、可溶式電流ヒューズ8を溶断させて駆動電流を遮断するとともに、異常診断プログラム41によって燃料噴射弁の何らかの異常を検出した時は、燃料遮断弁9を遮断して燃料噴射弁2へのLPG燃料の供給を停止するようにしたものである。
【0011】
次に、上記構成になる燃料噴射弁保護装置の動作を説明する。
まず、可溶式電流ヒューズ8による駆動電流の遮断動作について説明する。
いま何らかの原因により、駆動電流供給線7を流れる駆動電流が増大し、可溶式電流ヒューズ8の溶断設定電流値を超えるような過大な電流になると、可溶式電流ヒューズが溶断して駆動電流供給線7を切断し、燃料噴射弁2の駆動電流を自動的に遮断する。
【0012】
燃料噴射弁2の駆動電流が遮断されると、過大電流によるコイル21の発熱が回避される。これによって、燃料噴射弁2内部の温度上昇が抑えられ、燃料噴射弁2の内部部品、例えば樹脂製になるボビン22の溶融などを防ぐことができる。また、駆動電流供給線7が切断されると、コイル21による磁力も無くなるので、弁体24は板ばね25の復帰力によって下方へ移動して弁座30に密着し、燃料噴射口29を閉鎖する。これにより、LPG燃料の噴射も停止される。
【0013】
次に、図3の波形図を参照して、電子制御装置4に内蔵された異常診断プログラム41による燃料噴射弁の異常発生の診断動作について説明する。
通常、電子制御装置4から燃料噴射弁駆動回路3に向けて、図3(a)(b)(c)に示すようなTi信号,Tip信号,PWM信号という3種類の制御信号が所定のタイミングで送られており、燃料噴射弁駆動回路3は、この3種類の制御信号を用いて(d)に示すようなON/OFF制御信号を生成する。そして、燃料噴射弁駆動回路3は、この生成したON/OFF制御信号を用いて、駆動電流供給線7に接続されている駆動電源をON/OFF制御し、(e)に示すような波形からなる駆動電流を燃料噴射弁2のコイル21に通電する。
【0014】
コイル21に(e)のような波形の駆動電圧を印加すると、コイルの発生する磁界によって鉄心23が電磁石化し、弁体24を吸引して弁座30から引き離す。弁体24が弁座30から引き離されると、ベーパライザー6から送られてくるLPG燃料が弁座30部分の隙間を通って燃料噴射口29へ送られ、、吸気ホールド1内に噴射される。
【0015】
なお、燃料噴射弁2に、(e)に示すような波形の駆動電圧を印加する理由は、次の通りである。弁座30に密着している弁体24をコイル21の発生する磁力によって鉄心23の下端面に吸引するには、極めて大きな磁力、すなわち極めて大きな駆動電流が必要である。一方、一旦鉄心23に吸着された後は、吸着状態を保持するだけの小さな駆動電流を流せば十分である。そこで、(e)に示すように、駆動開始時には駆動電圧を一定時間流し続けて弁体24を吸着し、吸着後は吸着保持に必要な小さな電流とするために、所定のデューティ比でON/OFFされるPWM信号形式の駆動電圧としたものである。このようにPWM信号形式の駆動電圧とすることにより、駆動電流の平均値をON/OFF時間の比率に従って変えることができる。
【0016】
燃料噴射弁駆動回路3は、上記のような駆動電圧によって燃料噴射弁2を駆動するとともに、コイル21に印可される電圧に応じて(f)に示すようなチェック信号CHKを作成し、電子制御装置4へと送り返す。このチェック信号CHKは、(e)示す駆動電圧のPWM信号波形の幅に相当する信号である。
【0017】
チェック信号CHKを受け取った電子制御装置4は、内蔵した異常診断プログラム41によってチェック信号CHKの長さやタイミング位置をTi信号やTip信号と比較照合し、指示通りの波形からなる駆動電圧が印加されているか否かを診断する。指示通りの波形からなる駆動電圧が印加されていると判定した場合には、LPG燃料の噴射制御を続行する。一方、駆動電圧の波形が指示通りのものでない場合には、燃料噴射弁2に何らかの障害が発生したものと判定する。
【0018】
例えば、図3の波形図中、駆動電圧(e)の後半部分に描いたように、駆動電圧中にPWM信号形式のON/OFF部分がわずかしか存在しないような場合、弁体24が鉄心23に吸着された後もコイル21には保持電流よりもかなり大きな駆動電流が相当の間流れ続けていることを意味している。このため、このまま燃料噴射を継続すると、コイル21の発熱によって燃料噴射弁2の内部が異常に高温となり、例えばコイル21を巻いた樹脂製のボビン22が溶融するおそれもある。このような駆動電圧が印加されている場合、(e)に示すように駆動電圧中にはPWM信号形式の部分がわずかに存在刷るだけであるため、チェック信号CHKは(f)に示すようにわずかに発生するだけとなる。したがって、このチェック信号CHKを電子制御装置4においてTi信号およびTip信号と比較照合すれば、燃料噴射弁2に異常が発生していることを検出することができる。
【0019】
また、図示は略すが、例えば、燃料噴射弁2に印可される駆動電圧がPWM信号形式の波形だけからなる場合には、全区間にわたって弁体24の吸着保持に必要なだけの小電流しか流れておらず、吸着開始時の電流が不足して弁体24が鉄心23に吸着されていないおそれがある。このような波形の駆動電電圧が印加されているような場合には、燃料噴射時間の全幅にわたってチェック信号CHKが発生し続けるので、Ti信号およびTip信号と比較照合することにより、燃料噴射弁2に異常が発生していることを検出することができる。このように、チェック信号CHKをTi信号およびTip信号と比較照合することにより、燃料噴射弁2に発生する様々な異常をソフトウェア的に検出することができる。
【0020】
上記のようにして、電子制御装置4に内蔵した異常診断プログラム41によって、燃料噴射弁2に何らかの異常が発生したと判定されると、電子制御装置4はLPGボンベ5とベーパライザー6との間に接続されている燃料遮断弁9に制御信号を送り、燃料遮断弁9を遮断してLPG燃料の供給を停止し、エンジンを停止させるとともに、電子制御装置から燃料噴射弁駆動回路3への制御信号も停止してエンジンを停止させることにより、燃料噴射弁2を異常発生から保護する。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃料噴射弁保護装置は、可溶式電流ヒューズによる機械的な安全手段と、電子制御装置に内蔵した異常診断プログラムによるソフトウェア的な安全手段によって燃料噴射弁を二重に保護するようにしたので、異常発熱などによる燃料噴射弁の損傷などを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料噴射弁保護装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図2】燃料噴射弁の構造を示す一部拡大断面図である。
【図3】電子制御装置に内蔵された異常診断プログラムによる燃料噴射弁の異常発生の診断動作説明のための波形図である。
【符号の説明】
1 吸気マニホールド
2 燃料噴射弁
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 可溶式電流ヒューズ
9 燃料遮断弁
21 コイル
22 ボビン
23 鉄心
24 弁体
25 円板状の板ばね
28 燃料供給口
29 燃料噴出口
30 弁座
41 異常診断プログラム
Claims (1)
- LPGボンベから送給される液化LPGをベーパライザーで気化し、所定圧力のLPGガスに変換してLPG燃料噴射弁に供給するとともに、電子制御装置によって燃料噴射弁駆動回路を制御することにより、燃料噴射弁駆動回路から燃料噴射弁に駆動電流を通電し、該駆動電流によって燃料噴射弁の燃料噴射口を開閉制御することにより、LPG燃料を吸気マニホールド内へ噴射するようにしたLPG噴射式エンジンにおいて、
前記電子制御装置内には燃料噴射弁駆動回路から送り返されてくる駆動電流のチェック信号を監視することにより、燃料噴射弁の異常を検出する異常診断プログラムを内蔵し、
前記電子制御装置の異常診断プログラムによって燃料噴射弁の異常が検出された時は、前記LPGボンベとベーパライザー間を結ぶLPG供給ラインに接続された燃料遮断弁を遮断してLPG燃料の供給を停止することによってエンジンを停止させるとともに、電子制御装置から燃料噴射弁駆動回路への制御信号を停止して燃料噴射弁の駆動も停止させるように構成され、
前記燃料噴射弁の駆動電流は、所定の駆動電圧を一定時間流す保持信号と、その後に所定のデューティ比でON/OFFされるPWM信号とから構成され、前記チェック信号は前記PWM信号の波形の全幅に相当する信号であり、前記異常診断プロクラムは前記チェック信号の長さまたはタイミングを監視することで、前記燃料噴射弁の異常を検出することを特徴とするLPG噴射式エンジンの燃料噴射弁保護装置。
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