(57)【要約】【課題】燃料噴射のダイナミックレンジを拡大することができる燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】ＣＮＧ用インジェクタ４７は、第１の弾性力を有する第１弾性部と、第１の弾性力より大きな第２の弾性力を有する第２弾性部とからなるスプリングと、このスプリング６７を開弁側に圧縮させるソレノイドコイルとを有する。ＣＮＧ用インジェクタ４７は、第１弾性部が圧縮されることで第１開弁率で開弁し、さらに第２弾性部が圧縮されることで第１開弁率より大きな第２開弁率で開弁する。ＥＣＵ１００は、ソレノイドコイルへの励磁電流または励磁電圧を増減することで、第１開弁率または第２開弁率で開弁するようＣＮＧ用インジェクタ４７を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタの駆動を制御する制御部と、を備える燃料噴射装置において、
前記インジェクタが、
第１の弾性力を有する第１弾性部と、前記第１の弾性力より大きな第２の弾性力を有する第２弾性部とからなるスプリングと、
前記スプリングを開弁側に圧縮させるソレノイドコイルと、を有し、
前記第１弾性部が圧縮されることで第１開弁率で開弁し、さらに前記第２弾性部が圧縮されることで第１開弁率より大きな第２開弁率で開弁し、
前記制御部が、前記ソレノイドコイルへの励磁電流または励磁電圧を増減することで、前記第１開弁率または前記第２開弁率で開弁するよう前記インジェクタを制御することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記インジェクタの第２開弁率が１００％の開弁率であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記制御部が、燃料の燃料組成に応じて、前記第１開弁率または前記第２開弁率で開弁するよう前記インジェクタを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記内燃機関の要求噴射量が所定噴射量以上のときは、前記第２開弁率で開弁するよう前記インジェクタを制御し、
前記要求噴射量が所定噴射量未満のときは、前記第１開弁率で開弁するよう前記インジェクタを制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記ソレノイドコイルへの励磁電流または励磁電圧のうち、前記インジェクタの開弁状態を保持するための保持電流または保持電圧を増減することで、前記第１開弁率または前記第２開弁率で開弁するよう前記インジェクタを制御することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両において、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）などのガス燃料を用いるＣＮＧ自動車、または、ＣＮＧとガソリンを切り換えて用いるバイフューエル自動車が開発されている。
【０００３】
従来のこの種の車両には燃料噴射装置が搭載されており、燃料噴射装置は、インジェクタを全閉と全開の何れかにのみ制御可能なため、インジェクタに供給される燃料の圧力を一定に保ちつつインジェクタの開弁時間を調整することで燃料噴射量を制御している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５３５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＮＧの組成はガソリンと比較して産地等による差異が大きいため、特許文献１に記載の従来の燃料噴射装置にあっては、インジェクタの最大噴射量を最小噴射量で除した値であるダイナミックレンジの大きさが十分ではなく、エンジンの全ての運転状態に対応できないという問題があった。
【０００６】
例えば、従来の燃料噴射装置は、ＣＮＧの組成によってはインジェクタのダイナミックレンジ内でエンジンを良好に運転することができないため、エミッションを増加させたり、動力性能を悪化させてしまうおそれがあった。
【０００７】
また、従来の燃料噴射装置は、ガス燃料である高圧のＣＮＧを空気に噴射するため、特に要求噴射量が小さい場合に、高圧で噴射されたＣＮＧによって空気の吸入が阻害され、適切な混合気を得ることができないおそれがあった。
【０００８】
このようなダイナミックレンジの制限による課題は、燃料がＣＮＧの場合だけでなく、燃料がガソリンの場合にも存在する。例えば、ガソリンを噴射する燃料噴射装置では、最小噴射量付近での燃料噴射が不安定であるため、要求噴射量が小さい場合にエンジンを良好に運転することができないおそれがあった。
【０００９】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたもので、燃料噴射のダイナミックレンジを拡大することができる燃料噴射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的達成のため、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタの駆動を制御する制御部と、を備える燃料噴射装置において、前記インジェクタが、第１の弾性力を有する第１弾性部と、前記第１の弾性力より大きな第２の弾性力を有する第２弾性部とからなるスプリングと、前記スプリングを開弁側に圧縮させるソレノイドコイルと、を有し、前記第１弾性部が圧縮されることで第１開弁率で開弁し、さらに前記第２弾性部が圧縮されることで第１開弁率より大きな第２開弁率で開弁し、前記制御部が、前記ソレノイドコイルへの励磁電流または励磁電圧を増減することで、前記第１開弁率または前記第２開弁率で開弁するよう前記インジェクタを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ソレノイドコイルへの励磁電流または励磁電圧を増減してインジェクタを第１開弁率または第２開弁率で精度良く開弁させることができる。このため、ダイナミックレンジを拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のＣＮＧ用インジェクタの構成を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のＣＮＧ用インジェクタのスプリングを示す断面図であり、図３（ｂ）は、スプリングのばね特性を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のＣＮＧ用インジェクタへの励磁電流と開弁率の時系列変化を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置によって実行される高流量判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置によって実行される燃料組成調整判定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１から図６を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置を搭載した車両１は、内燃機関１０と、燃料供給装置２０と、制御部としてのＥＣＵ１００とを含んで構成されている。
【００１４】
内燃機関１０は、ガス燃料としてのＣＮＧと、液体燃料としてのガソリンを利用可能なバイフューエル内燃機関である。したがって、車両１は、バイフューエル自動車である。
【００１５】
内燃機関１０は、不図示のエアクリーナと、スロットルバルブ１１と、サージタンク１２と、吸気マニホールド１４とを、空気の通過方向における上流側から下流側に向けて順に備えている。
【００１６】
サージタンク１２に流入した空気は、内燃機関１０に設けられた複数（本実施形態では４つ）の気筒１３に個別対応する吸気マニホールド１４に分流される。吸気マニホールド１４内では、燃料供給装置２０によって供給された燃料（ＣＮＧまたはガソリン）と空気とを混合した混合燃料が生成され、この混合燃料が気筒１３内に供給される。
【００１７】
各気筒１３では、４つの工程が順番に行われる。詳しくは、ピストン１５が上死点から図１における下方に移動するタイミングで、気筒１３内には吸気バルブ１６を介して混合燃料が供給される（吸気工程）。そして、混合燃料が供給された気筒１３内では、ピストン１５の図１における上方への移動によって混合燃料が圧縮される（圧縮工程）。
【００１８】
その後、上死点に到達したピストン１５が再び図１における下方に移動し始めるタイミングで、不図示のプラグの点火によって気筒１３内で混合燃料が燃焼し、この燃焼による推進力がピストン１５を介してクランクシャフト１７に伝達される（燃焼工程）。
【００１９】
その後、クランクシャフト１７が、伝達された推進力によって規定の方向に回転し、下死点に到達したピストン１５が、図１における上方に移動し、燃焼した混合燃料である排気ガスが、排気バルブ１８を介して気筒１３外に排気される（排気工程）。
【００２０】
次に、燃料供給装置２０について説明する。燃料供給装置２０は、ガソリンタンク３１に貯留されるガソリンを内燃機関１０の各気筒１３に供給するためのガソリン供給系３０と、ＣＮＧタンク４１に高圧で貯留されるＣＮＧを内燃機関１０の各気筒１３に供給するためのＣＮＧ供給系４０とを備えている。
【００２１】
ガソリン供給系３０には、ガソリンタンク３１内からガソリンを吸引する燃料ポンプ３２と、この燃料ポンプ３２から吐出された燃料が圧送されるガソリン用デリバリパイプ３３とが設けられている。ガソリン用デリバリパイプ３３にはガソリン用インジェクタ３４が設けられている。
【００２２】
ガソリン用インジェクタ３４は、ＥＣＵ１００によって、吸気マニホールド１４内へのガソリンの噴射タイミングおよび噴射時間の長さが制御される。
【００２３】
ＣＮＧ供給系４０には、ＣＮＧタンク４１に接続される高圧燃料配管４２と、この高圧燃料配管４２の下流端（図１では右端）に接続されるＣＮＧ用デリバリパイプ４３とが設けられている。
【００２４】
高圧燃料配管４２には、ＣＮＧタンク４１との間に、常閉型の電磁弁を備えた元弁４４が設けられている。元弁４４はＥＣＵ１００によって開閉動作される。元弁４４が閉弁状態である場合、ＣＮＧタンク４１内は密閉状態となる。
【００２５】
また、高圧燃料配管４２には、元弁４４よりも下流側（図１における右側）に遮断弁４５が設けられている。遮断弁４５はＥＣＵ１００によって開閉動作される。元弁４４および遮断弁４５がともに開弁状態である場合には、ＣＮＧタンク４１内のＣＮＧが高圧燃料配管４２を介してＣＮＧ用デリバリパイプ４３に供給される。遮断弁４５が閉弁状態になった場合には、ＣＮＧ用デリバリパイプ４３にＣＮＧが供給されなくなる。
【００２６】
また、高圧燃料配管４２には、遮断弁４５よりも下流側にレギュレータ４６が設けられている。レギュレータ４６は、ＣＮＧタンク４１（即ち、上流側）から供給されるＣＮＧの圧力、即ち燃圧を減圧させる。レギュレータ４６は、規定の燃圧のＣＮＧがＣＮＧ用デリバリパイプ４３に供給されるように作動する。
【００２７】
ＣＮＧ用デリバリパイプ４３には、本発明におけるインジェクタとしてのＣＮＧ用インジェクタ４７が設けられおり、このＣＮＧ用インジェクタ４７は、内燃機関１０の各気筒１３に個別対応する各吸気マニホールド１４内にＣＮＧを噴射する。本実施形態では、４つのＣＮＧ用インジェクタ４７がＣＮＧ用デリバリパイプ４３に設けられている。
【００２８】
ＣＮＧ用インジェクタ４７は、ＥＣＵ１００によって、吸気マニホールド１４へのＣＮＧの噴射タイミングおよび噴射時間の長さが制御される。
【００２９】
次に、ＣＮＧ用インジェクタ４７について説明する。図２に示すように、本実施形態のＣＮＧ用インジェクタ４７は、いわゆる常閉型の電磁弁である。ＣＮＧ用インジェクタ４７は、略円筒状の本体ハウジング６０を備えている。
【００３０】
本体ハウジング６０の軸線方向（図２では上下方向であって、一点鎖線で示す軸線６１が延びる方向）における一端側（図２では上側）には、閉塞部材６３が設けられており、この閉塞部材６３は、本体ハウジング６０に設けられた貫通孔６２の一端を閉塞している。
【００３１】
また、貫通孔６２内において軸線方向における中途位置には、ボビン６４と、このボビン６４の外周側に巻かれたソレノイドコイル６６とが設けられている。また、ボビン６４の内周側にはスプリング６７が軸線方向に伸縮自在に設けられている。スプリング６７の一端側は閉塞部材６３に支持されている。
【００３２】
また、本体ハウジング６０の軸線方向における他端側（図２では下側）には、バルブボディ６９が設けられており、このバルブボディ６９は、収容孔６８を有している。バルブボディ６９の一端部は、本体ハウジング６０の貫通孔６２内に位置している。バルブボディ６９の他端部は、本体ハウジング６０外（即ち、本体ハウジング６０の図２における下方）に位置している。
【００３３】
バルブボディ６９は可動鉄心７０を支持しており、この可動鉄心７０は、収容孔６８内において軸線方向に摺動する。可動鉄心７０には、スプリング６７によって常に軸線方向における他方側（図２では下側）への付勢力が付与されている。
【００３４】
可動鉄心７０は、ソレノイドコイル６６に電力が供給されることで、ソレノイドコイル６６で発生する電磁力によって、スプリング６７からの付勢力に抗して軸線方向における一方側（図２では上側）に摺動（移動）する。
【００３５】
また、収容孔６８内には、可動鉄心７０と一体摺動可能に設けられた弁体７１と、収容孔６８の軸線方向における他方側（図２では下側）の開口を閉塞するように配置された弁座７２とが設けられている。弁座７２には噴射口７３が設けられている。
【００３６】
噴射口７３は、ソレノイドコイル６６に電力が供給されない場合には弁体７１によって閉塞される。そのため、ソレノイドコイル６６に電力が供給されない場合には、ＣＮＧ用インジェクタ４７からは、ＣＮＧが内燃機関１０に噴射されない。
【００３７】
一方、ソレノイドコイル６６に電力が供給された場合、このソレノイドコイル６６から発生した電磁力によって可動鉄心７０および弁体７１が弁座７２から離間する方向に移動し、噴射口７３が開放状態になる。そのため、ソレノイドコイル６６に電力が供給された場合、不図示の吸入口からＣＮＧ用インジェクタ４７内に供給されたＣＮＧが、噴射口７３から内燃機関１０に噴射される。
【００３８】
ここで、本実施形態のスプリング６７は、図３（ａ）に示すように、第１の弾性力を有する第１弾性部６７Ａと、第１の弾性力より大きな第２の弾性力を有する第２弾性部６７Ｂとからなる圧縮コイルスプリングとして構成されている。
【００３９】
このため、スプリング６７は、図３（ｂ）に示すように、非線形の特性を有しており、荷重Ｐ１が作用したときには、たわみがδ１となり、荷重Ｐ２が作用したときには、たわみがδ２となる。
【００４０】
図３（ａ）、図３（ｂ）において、スプリング６７は、荷重Ｐ１が作用したときに第１弾性部６７Ａが圧縮されることでたわみがδ１となり、荷重Ｐ２が作用したときに第２弾性部６７Ｂがさらに圧縮されることでたわみがδ２となる。
【００４１】
ここで、第１弾性部６７Ａおよび第２弾性部６７Ｂのそれぞれのばね定数ｋは、以下の数式（１）で表される。
【数１】
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【００４２】
数式（１）によれば、第１弾性部６７Ａより第２弾性部６７Ｂの弾性力を大きくするには、第１弾性部６７Ａと第２弾性部６７Ｂとを異なる材質で構成すればよい。
また、同様の材質で構成する場合は、例えば、第２弾性部６７Ｂの線径ｄを第１弾性部６７Ａより大きくすればよい。または、第２弾性部６７Ｂの平均コイル径Ｄを第１弾性部６７Ａより小さくすればよい。または、第２弾性部６７Ｂの長さＬ２を第１弾性部６７Ａの長さＬ１より短く（巻き数を少なく）すればよい。
【００４３】
本実施形態では、ＣＮＧ用インジェクタ４７は、電流制御により駆動される。ソレノイドコイル６６に供給される電流は、所定の低電流（以下、単に低電流という）または所定の高電流（以下、単に高電流という）に切り換えられる。
【００４４】
なお、ＣＮＧ用インジェクタ４７を電圧制御により駆動してもよく、この場合、ソレノイドコイル６６に供給される電圧は、所定の低電圧または所定の高電圧に切り換えられる。
【００４５】
ソレノイドコイル６６に供給される励磁電流が低電流である場合、ソレノイドコイル６６は荷重Ｐ１を発生する。この場合、スプリング６７に荷重Ｐ１が作用し、スプリング６７の第１弾性部６７Ａが圧縮されることで、スプリング６７のたわみはδ１となり、ＣＮＧ用インジェクタ４７の開弁率が第１開弁率となる。
【００４６】
一方、ソレノイドコイル６６に供給される励磁電流が高電流である場合、ソレノイドコイル６６は荷重Ｐ２を発生する。この場合、スプリング６７に荷重Ｐ２が作用し、スプリング６７の第１弾性部６７Ａに加えて第２弾性部６７Ｂがさらに圧縮されることで、スプリング６７のたわみはδ２となり、ＣＮＧ用インジェクタ４７の開弁率が第１開弁率より大きな第２開弁率となる。
【００４７】
ＣＮＧ用インジェクタ４７は、このように第１弾性部６７Ａと第２弾性部６７Ｂとからスプリング６７を構成することで、第１開弁率または第２開弁率で精度良く開弁することができる。ここで、第２開弁率は、例えば、全開、すなわち１００％の開弁率である。また、第１開弁率は、例えば５０％の開弁率である。
【００４８】
図４に示すように、ＣＮＧ用インジェクタ４７は、ＥＣＵ１００からソレノイドコイル６６に励磁電流が供給されることで開弁する。図４において、励磁電流は、低電流を破線で示し、高電流を実線で示している。また、インジェクタ開弁率は、低電流が供給されたときの開弁率を破線で示し、高電流が供給されたときの開弁率を実線で示している。
【００４９】
ＣＮＧ用インジェクタ４７は、励磁電流が破線で示す低電流のときに、第１弾性部６７Ａが圧縮されることで第１開弁率で開弁する。また、ＣＮＧ用インジェクタ４７は、励磁電流が実線で示す高電流のときに、さらに第２弾性部６７Ｂが圧縮されることで第１開弁率より大きな第２開弁率で開弁する。
【００５０】
ＣＮＧ用インジェクタ４７に供給される励磁電流は、過励磁電流と保持電流とに区別される。過励磁電流は、閉弁状態にあるＣＮＧ用インジェクタ４７に対して開弁状態にさせるために必要な開弁力を付与するための励磁電流である。保持電流は、過励磁電流が供給されて開弁状態になったＣＮＧ用インジェクタ４７に対して開弁状態を保持させるために必要な保持力を付与する励磁電流である。
【００５１】
ＣＮＧ用インジェクタ４７を開弁状態にさせるために必要な開弁力は、開弁状態を保持させるために必要な保持力より小さい。そのため、保持電流は過励磁電流より小さい電流値に設定される。
【００５２】
本実施形態では、励磁電流の高電流と低電流は、保持電流が高電流であるか低電流であるかにおいて異なっており、過励磁電流は等しくなっている。そのため、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率まで開弁させる場合は、第２開弁率まで開弁させる場合よりも短い時間で閉弁状態から第１開弁率まで開弁できるため、応答性がよい。
【００５３】
また、励磁電流が高電流のときと低電流のときとで、過励磁電流は等しいため、ＣＮＧ用インジェクタ４７への電流供給回路が複雑化することがない。
【００５４】
なお、ＣＮＧ用インジェクタ４７を電圧制御により駆動する場合、励磁電圧の高電圧と低電圧は、保持電圧が高電圧であるか低電圧であるかにおいて異なっており、過励磁電圧は等しくなっている。
【００５５】
図４において、時間ｔ１に低電流の励磁電流が供給されると、ＣＮＧ用インジェクタ４７は、時間ｔ２で第１開弁率まで開弁している。一方、時間ｔ１に高電流の励磁電流が供給されると、ＣＮＧ用インジェクタ４７は、時間ｔ３で第２開弁率まで開弁している。
【００５６】
また、図４において、励磁電流が高電流のときと低電流のときとで、ＣＮＧ用インジェクタ４７の燃料噴射量を等しくする場合、低電流を供給してＣＮＧ用インジェクタ４７を駆動する低電流駆動時間を、高電流を供給してＣＮＧ用インジェクタ４７を駆動する高電流駆動時間より長くする。すなわち、インジェクタ開弁率の波形に囲まれる領域の面積を、低電流のときと高電流のときとで等しくする。
【００５７】
図４では、励磁電流が低電流のときにＣＮＧ用インジェクタ４７が第１開弁率で開弁する低電流駆動時間は、時間ｔ２から時間ｔ５までの期間である。また、励磁電流が高電流のときにＣＮＧ用インジェクタ４７が第２開弁率で開弁する高電流駆動時間は、時間ｔ３から時間ｔ４までの期間である。
【００５８】
なお、本実施形態のＥＣＵ１００は、ＣＮＧ用インジェクタ４７のソレノイドコイル６６に対する駆動信号のデューティ比（Ｄｕｔｙ比）を調整することにより、過励磁電流および保持電流を制御している。そのため、過励磁電流でのデューティ比は、保持電流でのデューティ比よりも大きい。
【００５９】
次に、ＥＣＵ１００について説明する。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【００６０】
ＥＣＵ１００のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ１００として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＥＣＵ１００において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ１００として機能する。
【００６１】
ＥＣＵ１００の入力ポートには、不図示のクランク角センサおよびアクセルポジションセンサ等の各種センサ類が接続されている。ＥＣＵ１００の出力ポートには、ＣＮＧ用インジェクタ４７、ガソリン用インジェクタ３４が接続されている。
【００６２】
ＥＣＵ１００は、クランク角センサが検出したエンジン回転数、アクセルポジションセンサが検出したアクセル開度等の車両１の運転状態に基づいて、ＣＮＧ用インジェクタ４７またはガソリン用インジェクタ３４の駆動を制御する。
【００６３】
ＥＣＵ１００は、不図示の励磁電流−開弁率相関マップを記憶しており、この励磁電流−開弁率相関マップには、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率および第２開弁率で開弁させる励磁電流としての低電流および高電流の値がそれぞれ定められている。
【００６４】
ＥＣＵ１００は、励磁電流−開弁率相関マップに基づいて、ＣＮＧ用インジェクタ４７のソレノイドコイル６６への励磁電流を低電流に減少または高電流に増加させることで、第１開弁率または第２開弁率で開弁するようＣＮＧ用インジェクタ４７を制御する。
【００６５】
本実施形態では低電流の励磁電流が基本駆動電流（初期値）であり、ＥＣＵ１００は、ＣＮＧ用インジェクタ４７に、内燃機関１０が所定の基本的な運転状態のときは、基本駆動電流として低電流の励磁電流をソレノイドコイル６６に供給し、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率で開弁するように制御する。
【００６６】
そして、ＥＣＵ１００は、後述するように、要求噴射量が所定の閾値より大きい場合、または、燃料フィードバック補正量が所定の閾値以上である場合に、ＣＮＧ用インジェクタ４７に、高電流の励磁電流を供給し、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第２開弁率で開弁するように制御する。
【００６７】
したがって、ＣＮＧ用インジェクタ４７が低電流により第１開弁率で駆動される場合は、高電流により第２開弁率で駆動される場合より噴射時間が長く設定される。これと逆に、ＣＮＧ用インジェクタ４７が高電流により第２開弁率で駆動される場合は、低電流により第１開弁率で駆動される場合より噴射時間が短く設定される。
【００６８】
ＣＮＧ用インジェクタ４７が第１開弁率で駆動される場合は、第２開弁率で駆動される場合よりも、要求噴射量が小さい場合でも安定して燃料を噴射でき、また、ガス燃料であるＣＮＧの噴射が穏やかになるため空気の吸入が阻害されず、空気との混合が良好に行われる。
【００６９】
次に、図５を参照して、本実施形態に係るＥＣＵ１００によって実行される高流量判定処理の流れについて説明する。高流量判定処理は、要求噴射量が大きい場合にＣＮＧ用インジェクタ４７の開弁率を第１開弁率から第２開弁率に切り換えて燃料噴射を行うようにする処理である。なお、この高流量判定処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００７０】
図５に示すように、ＥＣＵ１００は、先ず、基本噴射時間を演算する（ステップＳ１）。ここでは、不図示のエアフローセンサで計測された空気量に基づいて、ＥＣＵ１００は基本噴射時間を演算する。
【００７１】
次いで、ＥＣＵ１００は、基本噴射時間が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２で用いられる閾値は、基本駆動電流である低電流によりＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率で駆動する際に、ＣＮＧ用インジェクタ４７が常に開弁状態にならないような値に設定される。また、基本噴射時間が所定の閾値以上になる場合とは、エンジン負荷が大きい等のために要求噴射量が所定の噴射量以上である場合である。
【００７２】
ステップＳ２で基本噴射時間が所定の閾値未満であると判定した場合、ＥＣＵ１００は、基本駆動電流を維持する（ステップＳ３）。ここでは、ＥＣＵ１００は、ＣＮＧ用インジェクタ４７への励磁電流を、基本駆動電流である低電流に維持する。これにより、ＣＮＧ用インジェクタ４７は、励磁電流として低電流が供給されることで第１開弁率で駆動する。
【００７３】
その後、ＥＣＵ１００は、基本駆動電流である低電流に応じて実噴射時間を演算し（ステップＳ４）、この高流量判定処理の１回のルーチンを終了する。
【００７４】
一方、ステップＳ２で基本噴射時間が所定の閾値以上であると判定した場合、ＥＣＵ１００は、励磁電流を高電流に増加する（ステップＳ５）。これにより、ＣＮＧ用インジェクタ４７は、励磁電流として高電流が供給されることで第２開弁率で駆動する。
【００７５】
その後、ＥＣＵ１００は、高電流に応じて実噴射時間を演算し（ステップＳ６）、この高流量判定処理の１回のルーチンを終了する。なお、第２開弁率が１００％で第１開弁率が５０％の開弁率とする場合、ステップＳ６で算出される実噴射時間は、ステップＳ４で算出される実噴射時間の５０％の時間となる。
【００７６】
この高流量判定処理によれば、基本噴射時間が所定の閾値未満となるようなエンジン負荷の小さい運転領域では、ＣＮＧ用インジェクタ４７が第１開弁率で駆動されることで相対的に弱い噴射が行われるので、ＣＮＧの強い噴射により空気の吸入が阻害されることがなく、ＣＮＧと空気との混合が良好に行われる。また、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率で駆動することで、ＣＮＧ用インジェクタ４７の駆動のための消費電力が低減され、燃費が向上する。
【００７７】
また、基本噴射時間が所定の閾値以上となるようなエンジン負荷の大きい運転領域では、ＣＮＧ用インジェクタ４７が第２開弁率で駆動されることで単位時間の噴射量を大きくできるので、要求噴射量が満たされる。
【００７８】
次に、図６を参照して、本実施形態に係るＥＣＵ１００によって実行される燃料組成調整判定処理の流れについて説明する。燃料組成調整判定処理は、ＣＮＧの燃料組成に応じてインジェクタの開弁率を第１開弁率と第２開弁率との間で切り換えて燃料噴射を行うようにする処理である。なお、この燃料組成調整判定処理は、内燃機関１０の始動毎に実行される。
【００７９】
図６に示すように、ＥＣＵ１００は、先ず、ＣＮＧ用インジェクタ４７への励磁電流を基本駆動電流に設定する（ステップＳ１１）。すなわち、ＥＣＵ１００は、励磁電流を、基本駆動電流である低電流に設定する。
【００８０】
次いで、ＥＣＵ１００は、燃料フィードバック補正量が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、燃料フィードバック補正量は、ＣＮＧの組成に応じて決定される補正量であり、例えば、主成分であるメタンの少ないＣＮＧが用いられる場合は、燃料フィードバック補正量は増加する。ステップＳ１２における所定の閾値は、燃料フィードバック補正の補正限界値に相当する。
【００８１】
ステップＳ１２で燃料フィードバック補正量が所定の閾値未満であると判定した場合、ＥＣＵ１００は、このステップＳ１２を再び実行する。したがって、ＥＣＵ１００は、ＣＮＧ用インジェクタ４７への励磁電流を、基本駆動電流である低電流に維持する。
【００８２】
一方、ステップＳ１２で燃料フィードバック補正量が所定の閾値以上であると判定した場合、ＥＣＵ１００は、ＣＮＧ用インジェクタ４７への励磁電流を高電流に増加し（ステップＳ１３）、次いで、高電流に応じて実噴射時間を演算する（ステップＳ１４）。その後、ＥＣＵ１００は、この燃料組成調整判定処理を終了する。
【００８３】
このように、燃料組成調整判定処理によれば、ＥＣＵ１００は、燃料フィードバック補正量が所定の閾値以上の場合に、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第２開弁率で駆動する。ＣＮＧ用インジェクタ４７が第２開弁率で駆動されることで単位時間の噴射量を大きくできるので、燃料フィードバック補正の適用後の要求噴射量が満たされる。
【００８４】
また、燃料フィードバック補正量が所定の閾値未満の場合、ＣＮＧ用インジェクタ４７が第１開弁率で駆動される。この場合、高流量判定処理においてＣＮＧ用インジェクタ４７が第１開弁率で駆動されるときと同様に、相対的に弱い噴射が行われるので、ＣＮＧの強い噴射により空気の吸入が阻害されることがなく、ＣＮＧと空気との混合が良好に行われる。また、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率で駆動することで、ＣＮＧ用インジェクタ４７の駆動のための消費電力が低減され、燃費が向上する。
【００８５】
なお、燃料組成は内燃機関１０の運転中に変化することはないため、ステップＳ１２で燃料フィードバック補正量が所定の閾値以上であると判定された場合、内燃機関１０の運転中はＣＮＧ用インジェクタ４７への励磁電流が高電流に維持される。
【００８６】
以上のように、本実施形態に係る燃料噴射装置は、ＣＮＧ用インジェクタ４７が、第１の弾性力を有する第１弾性部６７Ａと、第１の弾性力より大きな第２の弾性力を有する第２弾性部６７Ｂとからなるスプリング６７と、このスプリング６７を開弁側に圧縮させるソレノイドコイル６６と、を有し、第１弾性部６７Ａが圧縮されることで第１開弁率で開弁し、さらに第２弾性部６７Ｂが圧縮されることで第１開弁率より大きな第２開弁率で開弁する。
【００８７】
また、ＥＣＵ１００が、ソレノイドコイル６６への励磁電流または励磁電圧を増減することで、第１開弁率または第２開弁率で開弁するようＣＮＧ用インジェクタ４７を制御する。
【００８８】
この構成により、ソレノイドコイル６６への励磁電流または励磁電圧を増減してＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率または第２開弁率で精度良く開弁させることができる。このため、ダイナミックレンジを拡大させることができる。
【００８９】
さらに、ＣＮＧ用インジェクタ４７が第１開弁率で駆動されるときは相対的に弱い噴射が行われるので、ＣＮＧの強い噴射により空気の吸入が阻害されることがなく、ＣＮＧと空気との混合が良好に行われる。
【００９０】
また、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率で駆動することで、ＣＮＧ用インジェクタ４７の駆動のための消費電力が低減され、燃費が向上する。さらに、要求噴射量が所定の燃料噴射量となるような運転領域では、ＣＮＧ用インジェクタ４７が第２開弁率で駆動されることで単位時間の噴射量を大きくできるので、要求噴射量を満たすことができる。
【００９１】
また、ＣＮＧ用インジェクタ４７を第１開弁率まで開弁させる場合は、第２開弁率まで開弁させる場合よりも短い時間で閉弁状態から第１開弁率まで開弁できるため、応答性を向上できる。
【００９２】
また、本実施形態に係る燃料噴射装置は、ＣＮＧ用インジェクタ４７の第２開弁率が１００％の開弁率である。
【００９３】
この構成により、ＣＮＧ用インジェクタ４７に設定された最大噴射量を用いることができるので、ダイナミックレンジをより拡大させることができる。
【００９４】
また、本実施形態に係る燃料噴射装置は、ＥＣＵ１００が、燃料の燃料組成に応じて、第１開弁率または第２開弁率で開弁するようＣＮＧ用インジェクタ４７を制御する。
【００９５】
この構成により、燃料組成に幅がある燃料を用いる場合であっても、全ての燃料組成において、内燃機関１０を良好に運転させることができる。
【００９６】
また、本実施形態に係る燃料噴射装置は、ＥＣＵ１００が、内燃機関１０の要求噴射量が所定噴射量以上のときは、第２開弁率で開弁するようＣＮＧ用インジェクタ４７を制御し、要求噴射量が所定噴射量未満のときは、第１開弁率で開弁するようＣＮＧ用インジェクタ４７を制御する。
【００９７】
この構成により、全ての要求噴射量の範囲において、内燃機関を良好に運転させることができる。
【００９８】
また、本実施形態に係る燃料噴射装置は、ＥＣＵ１００が、ソレノイドコイル６６への励磁電流または励磁電圧のうち、ＣＮＧ用インジェクタ４７の開弁状態を保持するための保持電流または保持電圧を増減することで、第１開弁率または第２開弁率で開弁するようＣＮＧ用インジェクタ４７を制御する。
【００９９】
この構成により、励磁電流が高電流のときと低電流のときとで、過励磁電流は等しいため、ＣＮＧ用インジェクタ４７への電流供給回路が複雑化することを回避できる。
【０１００】
上述の通り、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【０１０１】
例えば、図３に示すスプリング６７をガソリン用インジェクタ３４に用いるとともに、ガソリン用インジェクタ３４への励磁電流を高電流または低電流に切り換えることで、ガソリン用インジェクタ３４のダイナミックレンジを拡大させることができる。
【０１０２】
また、前述の実施形態では、低電流を基本駆動電流としているが、高電流を基本駆動電流にしてもよい。すなわち、高電流により第２開弁率でＣＮＧ用インジェクタ４７またはガソリン用インジェクタ３４を開弁させる状態を内燃機関１０の基本的な運転状態とし、運転状態に応じてこれらのインジェクタを低電流により第１開弁率で開弁させるように切り換えを行ってもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１０...内燃機関、４７...ＣＮＧ用インジェクタ（インジェクタ）、６６...ソレノイドコイル、６７...スプリング、６７Ａ...第１弾性部、６７Ｂ...第２弾性部、１００...ＥＣＵ（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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