WO2013145930A1 - 燃料噴射システム - Google Patents

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WO2013145930A1
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智敬 古巣
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株式会社ケーヒン
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-071910 filed in Japan on March 27, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • 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.
  • 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.
  • 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. .
  • 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.
  • shut-off valve 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).
  • 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).
  • first fuel pressure first fuel pressure
  • second fuel pressure second fuel pressure
  • An object of the present invention is to provide a fuel injection system capable of avoiding engine misfire caused by the above.
  • An aspect according to the present invention includes: a liquid fuel injection valve that receives supply of liquid fuel from a liquid fuel tank; a gas fuel injection valve that receives supply of gaseous fuel from a gaseous fuel tank via a regulator; A first valve body that is inserted in a gas fuel pipe extending from the tank to the regulator, and that opens in advance when energized; and a second valve body that opens after the valve opening due to a difference in pressure between upstream and downstream
  • a fuel injection system comprising: a shutoff valve; and a control device that controls energization of the liquid fuel injection valve, the gaseous fuel injection valve, and the shutoff valve, wherein a gas fuel pipe extending from the shutoff valve to the regulator A pressure sensor that detects a pressure as a high-pressure pipe pressure and outputs a signal indicating the detection result to the control device; Starting energization to the shutoff valve and starting gaseous fuel injection by energization control of the gas
  • the control device when the high-pressure pipe pressure at the start of energization of the shut-off valve is equal to or less than a threshold, after the start of energization of the shut-off valve, It may be determined whether the gas fuel tank has been replenished by monitoring whether or not the value has risen by a predetermined value or more from the value at the start of energization of the shutoff valve.
  • control device determines that the gaseous fuel has been replenished to the gaseous fuel tank, and then the high pressure piping pressure drops at a certain rate or more. It may be determined that the second valve element is not opened.
  • the control device switches to liquid fuel injection by energization control of the liquid fuel injection valve, and then switches the high-pressure pipe pressure to the liquid fuel injection. If the value rises from the value at the time of stabilization and is stabilized, it may be determined that the second valve element has opened, and the gas fuel injection may be switched again to the gas fuel injection by the energization control of the gas fuel injection valve.
  • control device determines that the engine is starting when the engine speed is equal to or lower than a predetermined value, and starts energizing the shut-off valve. At the same time, gaseous fuel injection by energization control of the gaseous fuel injection valve may be started.
  • the control device includes a first control device that outputs a first pulse signal that defines an energization time of the liquid fuel injection valve;
  • the first pulse signal input from the first control device is output to the liquid fuel injection valve, and the second energization time of the gaseous fuel injection valve is defined based on the first pulse signal at the time of gaseous fuel injection.
  • a second control device that generates a pulse signal and outputs the pulse signal to the gaseous fuel injection valve, wherein the second control device starts energization of the shut-off valve when the engine is started by the gaseous fuel, and The gaseous fuel injection is started by outputting a second pulse signal to the gaseous fuel injection valve, and based on the high-pressure piping pressure recognized from the output signal of the pressure sensor after the energization start of the shutoff valve. After determining that the gaseous fuel has been replenished to the gaseous fuel tank, if it is determined that the second valve element is not opened, the output of the second pulse signal is stopped and the first pulse signal is stopped. May be switched to the liquid fuel injection by outputting to the liquid fuel injection valve.
  • the energization to the shut-off valve of the so-called kick pilot structure is started and the gaseous fuel injection by the energization control of the gaseous fuel injection valve is started.
  • Time until preparation is completed is shortened, and it can prevent giving a user discomfort.
  • the gaseous fuel is supplemented to the gaseous fuel tank based on the high pressure piping pressure (that is, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the shutoff valve is remarkably large
  • the high pressure piping pressure that is, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the shutoff valve is remarkably large
  • liquid fuel injection by energization control of the liquid fuel injection valve is performed. Therefore, even if the second valve body of the shut-off valve is not opened, fuel (liquid fuel) is supplied to the engine and engine misfire can be avoided. Therefore, according to the aspect of 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. It becomes possible.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of gas fuel start control that the 2nd-ECU 4 repeatedly performs at a constant period in the gas injection mode.
  • 6 is a timing chart showing temporal changes in gas fuel consumption, engine speed, and high-pressure piping pressure Pf0 after an ignition-on operation by a user.
  • It is an example of an internal structure of the shut-off valve of a kick pilot structure. It is an example of an internal structure of the shut-off valve of a kick pilot structure. It is an example of an internal structure of the shut-off valve of a kick pilot structure.
  • 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).
  • a gas fuel supply system 2 a 1st-ECU (Electronic Control Unit) 3, a 2nd-ECU 4, and a fuel changeover switch 5.
  • the liquid fuel supply system 1 includes a gasoline tank 11 (liquid fuel tank), a gasoline supply pipe 12, and a gasoline injector 13 (liquid fuel injection valve).
  • the gasoline tank 11 is a corrosion-resistant container that stores gasoline as liquid fuel, and has a built-in pump and regulator (not shown) that sucks the gasoline and sends it to the gasoline supply pipe 12.
  • the gasoline supply pipe 12 is a pipe for delivering gasoline from the gasoline tank 11 to the gasoline injector 13.
  • the gasoline injector 13 is, for example, an electromagnetic valve (for example, a solenoid valve) mounted on the intake pipe so that the injection port is exposed toward the intake port of the engine, and corresponds to a gasoline pulse signal input from the 2nd-ECU 4. A predetermined amount of gasoline is injected.
  • the gaseous fuel supply system 2 includes a gas tank 21 (gaseous fuel tank), a high pressure gas supply pipe 22, a shutoff valve 23, a regulator 24, a low pressure gas supply pipe 25, a gas injector 26 (gaseous fuel injection valve), And a pressure sensor 27.
  • the gas tank 21 is a high pressure vessel filled with compressed natural gas (CNG) as gaseous fuel.
  • the high-pressure gas supply pipe 22 is a high-pressure pipe for delivering high-pressure gas fuel from the gas tank 21 to the regulator 24.
  • the shut-off valve 23 is a shut-off valve having a kick pilot structure inserted in a gas fuel pipe extending from the gas tank 21 to the regulator 24, that is, a high-pressure gas supply pipe 22, according to the shut-off valve drive signal input from the 2nd-ECU 4.
  • the shut-off valve 23 having such a kick pilot structure is a pilot valve (first valve body) 103 that is opened in advance when energized, and a main valve that is opened due to a difference in pressure difference between upstream and downstream after the valve is opened. And a valve (second valve body) 104 (see FIGS. 4A to 4C).
  • the plunger 101 is pressed by the spring 102 when not energized, and the pilot valve 103 provided integrally with the plunger 101 is replaced with a pilot valve seat 105 provided on the main valve 104. It will be in the state which contacted. That is, at the time of de-energization, the pilot valve 103 and the main valve 104 are both closed, and the flow of gaseous fuel from the upstream (gas tank 21 side) flow path 106 to the downstream (regulator 24 side) flow path 107 is blocked. (See FIG. 4A).
  • the regulator 24 is a pressure reducing valve disposed on the downstream side of the shutoff valve 23, and decompresses the high pressure gas fuel supplied from the gas tank 21 to a desired pressure when the shutoff valve 23 is opened to the low pressure gas supply pipe 25. Send it out.
  • the low-pressure gas supply pipe 25 is a low-pressure piping for delivering low-pressure gas fuel from the regulator 24 to the gas injector 26.
  • the gas injector 26 is, for example, an electromagnetic valve mounted on the intake pipe so that the injection port is exposed toward the intake port of the engine. The gas injector 26 injects a predetermined amount of gas fuel according to a gas pulse signal input from the 2nd-ECU 4. To do.
  • the pressure sensor 27 detects the pressure of the high-pressure gas supply pipe 22 downstream of the shut-off valve 23 and upstream of the regulator 24, that is, from the shut-off valve 23 to the regulator 24 as the high-pressure pipe pressure Pf0, and the detection result is The signal shown is output to the 2nd-ECU 4.
  • the 1st-ECU 3 calculates a 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.
  • the 2nd-ECU 4 (second control device) is configured to output the gasoline injector 13 based on the output signal of the pressure sensor 27, the gasoline pulse signal output from the 1st-ECU 3, and the fuel switching signal input from the fuel selector switch 5. Then, energization control of the gas injector 26 and the shutoff valve 23 is performed.
  • the 2nd-ECU 4 recognizes that gasoline is selected as the fuel to be used based on the fuel switching signal input from the fuel selector switch 5
  • the 2nd-ECU 4 enters the gasoline injection mode while the gas fuel is selected as the fuel to be used.
  • the gas fuel injection mode is set.
  • the 2nd-ECU 4 outputs the gasoline pulse signal input from the 1st-ECU 3 to the gasoline injector 13 as it is in the gasoline injection mode. Further, in the gas fuel injection mode, the 2nd-ECU 4 starts the supply of gas fuel from the gas tank 21 to the gas injector 26 by opening the shut-off valve 23 and outputs a gasoline pulse signal input from the 1st-ECU 3. On the basis of this, the energization time of the gas injector 26 (hereinafter referred to as the gas injector energization time) is calculated, and a gas pulse signal whose pulse width is set to the gas injector energization time (second pulse signal defining the energization time of the gas fuel injection valve) ) And output to the gas injector 26.
  • the gas injector energization time the energization time
  • the 2nd-ECU 4 starts the energization of the shutoff valve 23 and the gas fuel by the energization control of the gas injector 26 at the time of engine start by the gas fuel as a characteristic function in the present embodiment.
  • the gas fuel is replenished to the gas tank 21 based on the high-pressure piping pressure Pf0 recognized from the output signal of the pressure sensor 27, and then the main valve of the shut-off valve 23 is When it is determined that the valve is not opened, it has a function of switching to gasoline injection by energization control of the gasoline injector 13.
  • the fuel change-over switch 5 is a switch that enables the fuel to be changed by a manual operation of the user, and indicates the state of the switch, that is, a fuel that indicates whether gasoline is selected as the fuel to be used or whether gas is selected. A switching signal is output to the 2nd-ECU 4.
  • 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.
  • the 1st-ECU 3 and the 2nd-ECU 4 are activated.
  • the 2nd-ECU 4 recognizes that the gas fuel is selected as the fuel to be used based on the fuel switching signal input from the fuel switching switch 5 after the start-up, the gas fuel injection mode is set.
  • the 1st-ECU 3 outputs a gasoline pulse signal corresponding to the engine operating state to the 2nd-ECU 4 regardless of the state of the fuel changeover switch 5 after starting.
  • a gasoline pulse signal is sent once from the 1st-ECU 3 to the 2nd-ECU 4. Will be output.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a gas fuel start control processing procedure performed by the 2nd-ECU 4 in the gas fuel injection mode.
  • FIG. 3 is a timing chart showing temporal changes in gas fuel consumption, engine speed, and high-pressure piping pressure Pf0 after the ignition-on operation by the user.
  • the 2nd-ECU 4 when starting the gas fuel start control, the 2nd-ECU 4 first determines whether or not the engine is starting based on the engine speed (step S1).
  • a crank pulse signal output from a crank sensor (not shown) (a pulse signal having a period required for the crankshaft to rotate a predetermined angle) is input to the 2nd-ECU 4 (see FIG. 1).
  • the 2nd-ECU 4 calculates the engine speed from this crank pulse signal.
  • the 2nd-ECU 4 determines that the engine is starting when the engine speed is equal to or lower than a predetermined value (for example, 400 rpm or lower).
  • the 2nd-ECU 4 starts energization to the shutoff valve 23 and starts gas fuel injection by energization control of the gas injector 26 when “Yes” is determined in step S1 (that is, when it is determined that the engine is started).
  • step S1 that is, when it is determined that the engine is started.
  • a gasoline pulse signal is input from the 1st-ECU 3, a gas pulse signal is generated and output to the gas injector 26 to start the gas fuel injection
  • the energization start time of the shutoff valve 23 time of FIG. 3
  • the shut-off valve 23 when the gas fuel in the gas tank 21 is low, the shut-off valve 23 is closed to stop the engine, and after the gas fuel is filled in the gas tank 21, the engine is started with gas fuel.
  • the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the shut-off valve 23 at the start of energization of the valve 23 is significantly increased. That is, at the start of energization of the shut-off valve 23, the pressure on the upstream side of the shut-off valve 23 is equal to the pressure in the gas tank 21 after gas fuel filling, but the pressure on the downstream side of the shut-off valve 23 (high-pressure piping pressure Pf0) is This is equal to the pressure in the gas tank 21 when the remaining amount of gas fuel is low when the engine is stopped last time.
  • the pilot valve When energization of the shut-off valve 23 is started, the pilot valve is opened in advance. However, immediately after energization of the shut-off valve 23, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the shut-off valve 23 is large as described above. Does not open. If gas fuel injection is started before the main valve opens in such a state (especially when the user fully opens the accelerator immediately after the engine is started), the differential pressure between the upstream and downstream of the shutoff valve 23 decreases. Therefore, the main valve may remain closed and there may be a shortage of gas fuel supply (the risk of engine misfire).
  • step S2 determines whether there is a possibility that the gas tank 21 has been filled with gas fuel before the engine is started this time. This is to confirm. If the high-pressure piping pressure Pf0 is equal to or less than the threshold value, there is a possibility that gas fuel filling (replenishment) due to a shortage of gas fuel in the gas tank 21 is performed after the previous engine stop until the current engine start. If there is a possibility that the gas tank 21 has been filled (supplemented) with gas fuel, the engine misfire may occur due to insufficient fuel supply due to the main valve not opening as described above. It is necessary to implement a process for preventing engine misfire (switching to gasoline injection).
  • step S2 only the processing in step S2 can only determine that there is a possibility that the gas tank 21 is filled with gas fuel, and it cannot be determined that the gas tank 21 is reliably filled with gas fuel. This is because when the engine is started with gas fuel after the gas tank 21 is filled with gas fuel and when the engine is started with gas fuel without filling the gas tank 21 with gas fuel This is because the high-pressure piping pressure Pf0 at the time is the same.
  • the 2nd-ECU 4 determines “Yes” in step S2, that is, if the high-pressure piping pressure Pf0 at the start of energization of the shutoff valve 23 is equal to or lower than the threshold value (the gas tank 21 may be filled with gas fuel). If there is, after the start of energization of the shut-off valve 23, it is monitored whether the high-pressure pipe pressure Pf0 has increased by a predetermined value or more from the value at the start of energization of the shut-off valve 23 (step S3).
  • the high-pressure piping pressure Pf0 is a value at the time of start of energization of the shutoff valve 23. (See after time t1 in FIG. 3).
  • the 2nd-ECU 4 determines that the gas fuel is replenished to the gas tank 21 for the first time only after the start of energization of the shut-off valve 23, when the high-pressure piping pressure Pf0 increases by a predetermined value or more from the value at the start of energization of the shut-off valve 23 To do.
  • the 2nd-ECU 4 means that the high pressure pipe pressure Pf0 has increased by a predetermined value or more from the value at the start of energization of the shutoff valve 23 and the gas tank 21 has been supplemented with gas fuel. If it is determined (see time t2 in FIG. 3), it is monitored whether the high-pressure pipe pressure Pf0 has decreased at a certain inclination (ratio) (step S4).
  • the high-pressure piping pressure Pf0 should increase from the value at the start of energization of the shutoff valve 23 after the start of energization of the shutoff valve 23. If a large amount of gas fuel is injected from the gas injector 26, for example, when the user fully opens the accelerator immediately after the engine is started before the main valve opens, the high-pressure piping pressure Pf0 drops with a large slope. Eventually, the differential pressure between the upstream and downstream of the shutoff valve 23 does not decrease, and the main valve does not open (see after time t2 in FIG. 3).
  • the 2nd-ECU 4 determines that the gas fuel has been replenished in the gas tank 21, and then the main valve of the shut-off valve 23 is not opened when the high-pressure piping pressure Pf0 drops at a certain slope (ratio). Judge. If gas fuel injection is continued in a state where the main valve of the shutoff valve 23 is not opened, the possibility of engine misfire due to insufficient fuel supply is maximized.
  • the 2nd-ECU 4 determines that the main valve of the shut-off valve 23 has not been opened if “Yes” in step S4, that is, if the high-pressure piping pressure Pf0 has decreased by a certain slope (ratio). Then (see time t3 in FIG. 3), it is switched to gasoline injection by energization control of the gasoline injector 13 (step S5).
  • the 2nd-ECU 4 stops the output of the gas pulse signal to the gas injector 26 and outputs the gasoline pulse signal input from the 1st-ECU 3 to the gasoline injector 13 as it is, thereby switching from gas fuel injection to gasoline injection. . Thereby, engine misfire due to insufficient fuel supply can be avoided.
  • the 2nd-ECU 4 rises from the value at the time when the high-pressure piping pressure Pf0 is switched to gasoline injection and is stabilized (the increase is It is monitored (whether it has been stopped / whether the high-pressure pipe pressure Pf0 is maintained at a constant value) (step S6).
  • step S6 the 2nd-ECU 4 determines that the main valve of the shutoff valve 23 has not yet been opened, and repeats the process of step S6 to set the high-pressure pipe pressure Pf0. Monitoring is continued, but if “Yes” in step S6, it is determined that the main valve of the shut-off valve 23 has been opened (see time t4 in FIG. 3), and the gas by the energization control of the gas injector 26 is determined. It switches to fuel injection again (step S7).
  • step S1 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 gas tank 21 has been filled with gas fuel before the engine is started). ), If “No” in step S3 (when it can be determined that the gas tank 21 has not been filled with gas fuel before starting the engine), or if “No” in step S4 (energization of the shut-off valve 23) If it can be determined that the main valve has normally opened after the start), there is no need to switch to gasoline injection.
  • the 2nd-ECU 4 continues the gas fuel injection (that is, the engine operation by the gas fuel) by the energization control of the gas injector 26 when “No” in the above-described step S1, S2, S3 or S4 (step S8). ).
  • energization to the shut-off valve 23 of the kick pilot structure is started and gas fuel injection by energization control of the gas injector 26 is started.
  • the time from the on operation to the completion of driving preparation is shortened, and it is possible to prevent the user from feeling uncomfortable.
  • gas fuel is replenished to the gas tank 21 based on the high-pressure piping pressure Pf0 after the energization of the shut-off valve 23 is started (that is, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the shut-off valve 23 is remarkably large, If it is determined that the main valve of the shut-off valve 23 is not open after it is determined that there is a high possibility of engine misfire due to fuel supply shortage), the engine is switched to gasoline injection by energization control of the gasoline injector 13 and therefore shut off. Even if the main valve of the valve 23 is not opened, gasoline can be supplied to the engine to avoid engine misfire.
  • shut-off valve 23 having a so-called kick pilot structure when used, it is possible to avoid engine misfire due to insufficient fuel supply without causing discomfort to the user when starting the engine with gas fuel. It becomes.
  • 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.
  • 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.
  • a configuration may be adopted in which the functions of the two ECUs of the 1st-ECU 3 and the 2nd-ECU 4 are integrated into one ECU.
  • 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 SYMBOLS 13 ... Gasoline injector (liquid fuel injection valve), 23 ... Shut-off valve, 26 ... Gas injector (gaseous fuel injection valve), 27 ... Pressure sensor

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Abstract

 気体燃料によるエンジン始動時において、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し、遮断弁の通電開始以降、圧力センサの出力信号から認識した高圧配管圧力に基づいて、気体燃料タンクに気体燃料が補充されたと判断した後、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。

Description

燃料噴射システム
 本発明は、燃料噴射システムに関する。
 本願は、2012年3月27日に、日本に出願された特願2012-071910号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 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。
 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。
 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。
 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。
日本国特開2011-202615号公報
 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。
 本発明に係る態様は、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。
 本発明は、上記目的を達成するために、以下の態様を採用した。
(1)本発明に係る一態様は、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補充されたと判断した後、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。
(2)上記(1)の態様において、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補充されたと判断してもよい。
(3)上記(1)または(2)の態様において、前記制御装置は、前記気体燃料タンクに前記気体燃料が補充されたと判断した後、前記高圧配管圧力が一定以上の割合で下降した場合に、前記第2の弁体が開弁していないと判断してもよい。
(4)上記(1)から(3)いずれかの態様において、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てもよい。
(5)上記(1)から(4)いずれかの態様において、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してもよい。
(6)上記(1)から(5)いずれかの態様において、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補充されたと判断した後、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てもよい。
 本発明に係る態様では、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、本発明に係る態様では、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補充された(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、本発明に係る態様によれば、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。
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。 2nd-ECU4が、ガス噴射モード時に一定周期で繰り返し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。 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。 キックパイロット構造の遮断弁の内部構成例である。 キックパイロット構造の遮断弁の内部構成例である。 キックパイロット構造の遮断弁の内部構成例である。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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)103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)104とを有している(図4A~4C参照)。
 このキックパイロット構造の遮断弁23では、非通電時において、プランジャ101がスプリング102によって押圧されて、プランジャ101に一体的に設けられたパイロットバルブ103が、メインバルブ104に設けられたパイロット弁座105と接触した状態となる。つまり、非通電時において、パイロットバルブ103及びメインバルブ104は共に閉弁状態となり、上流側(ガスタンク21側)流路106から下流側(レギュレータ24側)流路107への気体燃料の流通が遮断される(図4A参照)。
 一方、遮断弁23の通電によって、スプリング102の反発力より強い吸引力がプランジャ101に作用すると、この吸引力によるプランジャ101の移動によってパイロットバルブ103がパイロット弁座105から離れ(つまり開弁し)、気体燃料が上流側流路106から下流側流路107へ流通し始める(図4B参照)。この時点では、未だ上流側流路106と下流側流路107との差圧が大きいため、メインバルブ104は閉弁状態のままである(プランジャ101の移動もストップする)。
 そして、パイロットバルブ103の開弁後、上流側流路106と下流側流路107との差圧が小さくなると、通電による吸引力が上回った時点でプランジャ101は再び移動を開始すると共に、このプランジャ101の移動によってメインバルブ104が開弁し、最大流量で気体燃料が上流側流路106から下流側流路107へ流通し始める(図4C参照)。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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にガス燃料が補充されたと判断した後、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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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)。
 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。
 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。
 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。高圧配管圧力Pf0が閾値以下であれば、前回のエンジン停止後から今回のエンジン始動までの間に、ガスタンク21内のガス燃料不足によるガス燃料の充填(補充)が行われる可能性がある。ガスタンク21にガス燃料が充填(補充)された可能性があれば、上記のようにメインバルブが開弁しないことによる燃料供給不足によって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。
 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。
 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)。
 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にガス燃料が補充されたと判断する。
 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にガス燃料が補充されたと判断した場合(図3の時刻t2参照)、高圧配管圧力Pf0が一定以上の傾き(割合)で下降したかを監視する(ステップS4)。
 上記のように、ガスタンク21にガス燃料が補充された場合には、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)。
 つまり、2nd-ECU4は、ガスタンク21にガス燃料が補充されたと判断した後、高圧配管圧力Pf0が一定以上の傾き(割合)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。
 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(割合)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)。
 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。
 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、安定化したか(上昇が停止したか/高圧配管圧力Pf0が一定値を維持しているか)を監視する(ステップS6)。
 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、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。
 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)。
 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。
 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)。
 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。
 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にガス燃料が補充された(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。
 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。
 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。
 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

Claims (6)

  1.  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補充されたと判断した後、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。
  2.  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補充されたと判断することを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射システム。
  3.  前記制御装置は、前記気体燃料タンクに前記気体燃料が補充されたと判断した後、前記高圧配管圧力が一定以上の割合で下降した場合に、前記第2の弁体が開弁していないと判断することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射システム。
  4.  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ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
  5.  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ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
  6.  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補充されたと判断した後、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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111520238A (zh) * 2020-04-27 2020-08-11 一汽解放汽车有限公司 一种气体燃料供给压力控制装置
CN114623021A (zh) * 2022-03-09 2022-06-14 一汽解放汽车有限公司 一种压力调节系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6050219B2 (ja) * 2013-11-28 2016-12-21 愛三工業株式会社 燃料供給装置
JP6373578B2 (ja) * 2013-12-26 2018-08-15 三菱重工業株式会社 気体燃料供給システム及び気体燃料供給システムの異常検出方法
JP6171232B2 (ja) * 2013-12-27 2017-08-02 三菱重工業株式会社 気体燃料供給システム、制御装置及びエンジン

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11294212A (ja) * 1998-04-03 1999-10-26 Toyota Motor Corp バイフューエル内燃機関の供給燃料制御装置
JP2009079476A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Nissan Diesel Motor Co Ltd ガスエンジンの燃料供給装置
JP2011163155A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Keihin Corp 燃料切替制御装置及び方法
JP2011196225A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Keihin Corp 遮断弁故障診断装置
JP2011202615A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Keihin Corp 燃料供給システム及び燃料供給制御装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025857A1 (de) 2006-06-02 2007-12-06 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschinenanordnung
EP1950409B1 (en) 2007-01-29 2015-12-02 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating a gas injection system of a gas fuel and a liquid fuel operated internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11294212A (ja) * 1998-04-03 1999-10-26 Toyota Motor Corp バイフューエル内燃機関の供給燃料制御装置
JP2009079476A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Nissan Diesel Motor Co Ltd ガスエンジンの燃料供給装置
JP2011163155A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Keihin Corp 燃料切替制御装置及び方法
JP2011196225A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Keihin Corp 遮断弁故障診断装置
JP2011202615A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Keihin Corp 燃料供給システム及び燃料供給制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111520238A (zh) * 2020-04-27 2020-08-11 一汽解放汽车有限公司 一种气体燃料供给压力控制装置
CN114623021A (zh) * 2022-03-09 2022-06-14 一汽解放汽车有限公司 一种压力调节系统

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