(57)【要約】【課題】コストアップとならずにかつ簡易に、電磁制御弁の弁体の作動状態を判定できる手段を実現する。【解決手段】電源電流によりソレノイドコイルを励磁して弁体を開閉する電磁制御弁の作動状態を外部から検知する方法において、ソレノイドコイル１２の近傍に設定した漏れ磁束検出コイル２１でソレノイドコイル１２の周囲に生じる漏れ磁束ｍを検出し、該漏れ磁束の変化を電圧波形として捉え、該電圧波形を弁体１４が正常に作動するときの電圧波形及び弁体が正常に作動しないときの電圧波形と比較することにより、電磁弁７の作動状態を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電流によりソレノイドコイルを励磁して弁体を開閉する電磁制御弁の作動状態を外部から判定する方法において、
ソレノイドコイルの近傍に設定した漏れ磁束検出コイルでソレノイドコイルの周囲に生じる漏れ磁束を検出し、
該漏れ磁束の変化を電圧波形として捉え、該電圧波形を弁体が正常に作動するときの電圧波形及び弁体が正常に作動しないときの電圧波形と比較することにより、電磁制御弁の作動状態を判定することを特徴とする電磁制御弁の作動状態判定方法。
【請求項２】
正常時の電圧波形は操作電流の変化による漏れ磁束の変化に弁体の移動で変化する磁束の変化を重畳したものであり、異常時の電圧波形は操作電流の変化による漏れ磁束の変化のみを捉えたものであり、それらの差から電磁制御弁の作動状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の電磁制御弁の作動状態判定方法。
【請求項３】
弁開時の前記電圧波形の傾き又は弁閉時に電圧波形が生じる長さに基づいて電磁制御弁の経年変化による性能劣化有無を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁制御弁の作動状態判定方法。
【請求項４】
電源電流によりソレノイドコイルを励磁して弁体を開閉する電磁制御弁の作動状態を外部から判定する装置において、
電磁弁に装着されたソレノイドコイルの近傍に設置されて該ソレノイドコイルの漏れ磁束を検出し該漏れ磁束の電磁誘導によって起電力を発生する漏れ磁束検出コイルと、
該漏れ磁束検出コイルに発生する起電力を増幅し信号処理する検出装置と、
該検出装置より出力される検出信号を表示及び記録する表示記録装置と、を備えたことを特徴とする電磁制御弁の作動状態判定装置。
【請求項５】
前記表示記録装置から検出信号を入力し、該検出信号の経年変化を蓄積し判定することで経年変化状況又は電磁制御弁の異常の兆候を診断する信号診断装置を備えたことを特徴とする請求項４に記載の電磁制御弁の作動状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関に装着される燃料噴射弁等に適用され、簡易な手段で外部から電磁制御弁の作動状態判定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、発電用ガスエンジンの給気管に装着された電磁制御弁を示す。図４において、発電用ガスエンジン０１の給気管０２に燃料噴射弁（電磁制御弁）０３が装着されている。電磁制御弁０３から燃料ガスｇが給気管０２内に噴射され、燃料ガスｇと空気ａの混合ガスがエンジン０１のシリンダ内に噴射されて燃焼される。電磁制御弁０３の図示しないソレノイドコイルには、制御盤０４のコントローラ０５から配線０６を介して操作信号が送られる。
【０００３】
発電用ガスエンジン０１等では、燃料噴射弁０３に異常が起こった場合、失火時に配線０６を含む制御系が悪いのか、弁自体が悪いのかを早急に判断し、早急に対策をとる必要がある。
燃料噴射弁０３を作動する操作信号は、配線０６にクランプ式の電流計０７を取り付け、検出した電流波形を記録計０８に表示することにより計測できるが、電磁制御弁０３の実際の弁の動作までは検知できない。
【０００４】
流量計や圧力計を電磁制御弁の下流側の配管に取り付ければ、該流量計や圧力計で計測した流量値や圧力値で電磁制御弁の作動状態を確認できるが、ガスエンジンでは最大１８気筒あり、流量計や圧力計を常設すると、コストアップとなる。
【０００５】
特許文献１（特開２０００−１３０１２８号公報）には、電磁制御弁に弁体位置検出装置を設けることが開示されているが、位置検知センサと弁体に連結された可動部と該位置検知センサの連結機構を必要とするので、電磁制御弁全体の構造が複雑になり、コストアップのなると共に、電磁制御弁の耐久性が悪くなるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３０１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、電磁制御弁に流量計や圧力計、あるいは弁体の位置検出センサを装着すると、弁体の作動状態を直接検知できるが、多数の電磁制御弁にこれらのセンサを装着すると、コストアップとなる。また、特許文献１に開示されたように、弁体位置検出装置を設けた場合も、電磁制御弁の構造が複雑となり、かつコストアップとなる。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、電磁制御弁の構造が複雑とならずかつコストアップとならずに、簡易な手段で電磁制御弁の作動状態を判定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の電磁制御弁の作動状態判定方法は、
電源電流によりソレノイドコイルを励磁して弁体を開閉する電磁制御弁の作動状態を外部から判定する方法において、
ソレノイドコイルの近傍に設定した漏れ磁束検出コイルでソレノイドコイルの周囲に生じる漏れ磁束を検出し、
該漏れ磁束の変化を電圧波形として捉え、が電圧波形を弁体が正常に作動するときの電圧波形及び弁体が正常に作動しないときの電圧波形と比較することにより、電磁弁の作動状態を判定するものである。
【００１０】
電磁制御弁では、操作信号によりソレノイドコイルが励磁され、弁体を電磁力で上下動する。本発明方法においては、電磁制御弁のソレノイドコイルの近傍に漏れ磁束検出コイルを設置する。該漏れ磁束検出コイルにより、操作信号を受けて励磁されるソレノイドコイルの漏れ磁束を検知する。該漏れ磁束が電磁誘導で該漏れ磁束検出コイルに電圧を発生させ、該電圧波形を表示記録装置に表示及び記録させる。この電圧波形を、弁体が正常に作動するときの電圧波形及び弁体が正常に作動しないときの電圧波形と比較して、電磁制御弁の作動状態を判定する。
【００１１】
本発明方法において、正常時の電圧波形は操作電流の変化による漏れ磁束の変化に弁体の移動で変化する磁束の変化を重畳したものであり、異常時の電圧波形は操作電流の変化による漏れ磁束の変化のみを捉えたものであり、それらの差から電磁制御弁の作動状態を判定するようにするとよい。
【００１２】
弁体が移動するとき、ソレノイドコイルから発生する磁束に磁気的な影響が出るので、その影響を漏れ磁束検出コイルで検出する。
弁体が移動しないときは、ソレノイドコイルから発生する磁束に弁体の移動による磁気的な影響は付加されないので、弁体が正常に移動するときと正常に移動しないときでは、漏れ磁束から発生させた電圧波形が異なってくる。そのため、計測した電圧波形を弁正常時及び弁異常時の電圧波形と比較することにより、弁体の作動状態の正常又は異常を判定できる。
【００１３】
これによって、電磁制御弁の近傍に漏れ磁束検出コイルを設置するだけで、電磁制御弁の作動状態を判定できるため、電磁制御弁に弁体位置検出装置や、電磁制御弁の下流側配管に流量計や圧力計を取り付ける必要がなく、かつ低コストで煩雑な操作を必要とせず、電磁制御弁の作動状態を判定することができる。
【００１４】
本発明方法において、弁開時の前記電圧波形の傾き又は弁閉時に電圧波形が生じる長さに基づいて電磁制御弁の経年変化による性能劣化有無を判定するようにするとよい。
弁開時の電圧波形の傾きが緩いと、弁体の立ち上がりが鈍いことがわかる。また、弁閉時の時間が長いと、弁体の応答性が悪いことがわかる。また、弁体の移動による電圧波形の変化の割合が鈍いと、電磁制御弁の応答性が遅いことがわかる。これらのことから経年変化により電磁制御弁の性能が劣化しているのがわかる。
【００１５】
また、本発明の電磁制御弁の作動状態判定装置は、
電源電流によりソレノイドコイルを励磁して弁体を開閉する電磁制御弁の作動状態を外部から判定する装置において、
電磁弁に装着されたソレノイドコイルの近傍に設置されて該ソレノイドコイルの漏れ磁束を検出し該漏れ磁束の電磁誘導によって起電力を発生する漏れ磁束検出コイルと、
該漏れ磁束検出コイルに発生する起電力を増幅し信号処理する検出装置と、
該検出装置より出力される検出信号を表示及び記録する表示記録装置と、を備えたものである。
【００１６】
本発明装置において、漏れ磁束検出コイルに発生した起電力を検出装置で増幅して信号処理する。そして、該検出装置より出力される検出信号を表示記録装置に表示及び記録する。この電圧波形を弁体が正常に作動するときの電圧波形及び弁体が正常に作動しないときの電圧波形と比較することにより、弁体の作動状態を判定することができる。
【００１７】
このように、本発明装置によれば、非検査対象となる電磁制御弁に予め弁体位置検出装置等を設ける必要がなく、検査のつど漏れ磁束検出コイルを設置するだけで、弁体の作動状態を判定できるので、低コストとなる。
【００１８】
本発明装置において、前記表示記録装置から検出信号を入力し、該検出信号の経年変化を蓄積し判定することで経年変化状況又は電磁制御弁の異常の兆候を診断する信号診断装置を備えるとよい。該信号診断装置によって、該表示記録装置から入力した検出信号を処理することで、電磁制御弁の動作状況を判断し、経年変化や異常の兆候等を診断できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明方法によれば、電源電流によりソレノイドコイルを励磁して弁体を開閉する電磁制御弁の作動状態を外部から判定する方法において、ソレノイドコイルの近傍に設定した漏れ磁束検出コイルでソレノイドコイルの周囲に生じる漏れ磁束を検出し、該漏れ磁束の変化を電圧波形として捉え、該電圧波形を弁体が正常に作動するときの電圧波形及び弁体が正常に作動しないときの電圧波形と比較して電磁弁の作動状態を判定することにより、漏れ磁束検出コイルを電磁制御弁の近傍に仮設するだけで、弁体の位置検出装置等を必要とせず、低コストでかつ簡易に弁体の作動状態を判定できる。
【００２０】
このように、試運転時に漏れ磁束検出コイルを電磁制御弁の周囲に仮設して、電磁制御弁の弁体の動きを捉えることができれば、正常な操作信号が入力されているのに弁体が動作しないことが判明し、これによって、電磁制御弁側に異常があることがわかる。即ち、異常が制御系側か電磁制御弁側かの判断を可能とする。
【００２１】
また、本発明装置によれば、電源電流によりソレノイドコイルを励磁して弁体を開閉する電磁制御弁の作動状態を外部から判定する装置において、電磁弁に装着されたソレノイドコイルの近傍に設置されて該ソレノイドコイルの漏れ磁束を検出し該漏れ磁束の電磁誘導によって起電力を発生するする漏れ磁束検出コイルと、該漏れ磁束検出コイルに発生する起電力を増幅し信号処理する検出装置と、該検出装置より出力される検出信号を表示及び記録する表示記録装置と、を備えたことにより、前記本発明方法の実施が可能になり、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２３】
（実施形態１）
本発明に係る第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本実施形態の原理説明図、図２は同じく作動説明図である。図１において、発電用ガスエンジンを構成するシリンダ１のヘッド部には、給気管３と排気管４が設けられ、シリンダ１に開口する給気口３ａには給気弁５が設けられ、排気口４ａには排気弁６が設けられている。給気管３には燃料噴射弁７が装着され、燃料噴射弁７から主ガス燃料ｇが給気管３に供給される。そして、給気管３からシリンダ１内に主ガス燃料ｇと給気ａの混合ガスが供給される。
【００２４】
シリンダヘッドの中央部にはパイロットインジェクタ８が設けられ、パイロットインジェクタ７にはパイロット油燃料供給管９からパイロット油燃料ｄが供給され、点火プラグ９でパイロット油燃料ｄが点火される。パイロット油燃料ｄの点火により主ガス燃料ｇと給気ａの混合ガスが点火され燃焼する。主ガス燃料ｇが燃焼することにより、ピストン２を駆動する。シリンダ１のヘッド部はカバー１０で覆われ、該カバー１０の外側に燃料噴射弁７が設置されている。
【００２５】
本実施形態では、燃料噴射弁７の作動状態を判定する。なお、もうひとつの電磁制御弁であるパイロットインジェクタ８の作動状態を判定してもよい。パイロットインジェクタ８の作動状態を判定するときは、カバー１０を外して漏れ磁束検出コイル２１をパイロットインジェクタ８の近傍に装着し、その後カバー１０を取り付けるようにする。
【００２６】
燃料噴射弁７は、可動鉄芯１１の周囲にソレノイドコイル１２が配置されている。ソレノイドコイル１２に接続された操作信号線１３に操作信号ｓが入力されると、ソレノイドコイル１２に電磁力が発生して、可動鉄芯１１及び可動鉄芯１１に接続された弁体１４を上下動する。
【００２７】
図１に示すとおり、燃料噴射弁７の近傍に漏れ磁束検出コイル２１を仮設する。燃料噴射弁７の弁閉時と弁開示とでは、図示のとおり、漏れ磁束検出コイル２１に印加される漏れ磁束ｍの密度が異なってくる。
【００２８】
図２において、漏れ磁束検出コイル２１には検出装置２２と表示記録装置２３が接続されている。漏れ磁束検出コイル２１で燃料噴射弁７のソレノイドコイル１２の漏れ磁束を検出し、漏れ磁束検出コイル２１内に漏れ磁束ｍの密度に対応した起電力が発生する。その起電力を検出装置２２で増幅し信号処理する。検出装置２２から出力される信号を表示記録装置２３で表示及び記録する。
【００２９】
操作信号ｓによりソレノイドコイル１２が励磁され、弁体１４が電磁力で上下動され、ソレノイドコイル１２から発生する漏れ磁束ｍに磁気的な影響が出る。そのソレノイドコイル１２の漏れ磁束の変化を漏れ磁束検出コイル２１で電圧として捉える。弁体１４が移動していない場合は、ソレノイドコイル１２から発生する磁束のみで弁体１４の移動による磁気的な影響は付加されないので、計測した電圧波形の判定により弁体１４の移動の有無がわかる。
【００３０】
次に、図２により弁体１４の動作を説明する。図２（ｂ）に示すように、操作電流は、まず弁体１４を加速をつけて開けるため、電流値を一気に上げる。弁体１４を開けた後の開状態維持のための電流値は、始めの操作電流より低くてすむ。そして、開状態維持の電流値を所望の開期間維持する。弁体１４を閉める時期がきたら、電流値をゼロにして弁体１４を閉にする。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示すように、操作電流に応じてソレノイドコイル１２に磁束が発生し、弁体１４を引き上げる。一方、漏れ磁束検出コイル２１で検出する漏れ磁束ｍの変化率は、図２（ｄ）に示すように、ソレノイドコイル１２で発生した磁束に対し、弁体１４の移動で磁束分布に影響を与え、磁束の時間変化が弁体１４の異常で動かない時の分布（図２（ｆ））とは異なった波形となる。
【００３２】
図２（ｄ）及び図２（ｆ）の漏れ磁束の変化率の波形を、漏れ磁束検出コイル２１により、電圧波形として捉える（図２（ｅ）又は図２（ｇ））ソレノイドコイル１２が断線等がなく正常であれば、操作電流に応じた磁束が発生する。図２の（ｄ）及び（ｅ）中のｂ部に現われるように、操作電流の変化による漏れ磁束の変化率は、弁体１４が動作すると、ソレノイドコイル１２で発生する磁束にさらに弁体１４の移動で変化する分の磁束の変化量が重畳した波形となって表れ、それが電圧波形となって検出される。
【００３３】
また、図３の（ｆ）及び（ｇ）に示すように、漏れ磁束の変化率は、弁体１４が動かない場合は、弁体１４の影響が現われず、ソレノイドコイル１２から発生する磁束の変化のみ表れ、検出される。例えば、図３（ｄ）中のｅ部と図３（ｆ）中のｆ部のように、弁体１４の移動の有無により、漏れ磁束変化率の波形の違いとなって表れる。
従って、弁体１４の移動による変化量が所定の変化量より小さい場合は、弁体１４の移動がないものとみなし、弁体１４の異常と判定する。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、燃料噴射弁７の近傍に漏れ磁束検出コイル２１を仮設するだけで、燃料噴射弁７の弁体１４の正常又は異常を判定することができる。従って、電磁制御弁に弁体に位置検出装置等を設ける必要がないので、低コストで弁体の作動状態を判定することができる。
【００３５】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３は本実施形態の動作説明図である。図３において、本実施形態は、図２（ａ）に示す前記第１実施形態の装置系にさらに信号診断装置２４を追設したものである。そして、表示記録装置２３から発信される検出信号を入力して蓄積し、経年変化状況や異常の予兆等を診断するようにしたものである。
【００３６】
表示記録装置２３から発信される漏れ磁束変化率や検出電圧の波形データは、信号診断装置２４で自動で解析され、弁体１４の動作の異常有無を判断する。
図３において、弁開時の所要時間が所定の時間より長くなったり、弁閉時の所要時間が所定の時間より長くなったりする挙動を検出電圧の波形より識別して、性能劣化を判定する。また、弁体１４の移動による磁束の変化の割合が所定の変化の割合より小さくなった場合にも、性能劣化のひとつの兆候として判定する。
【００３７】
本実施形態によれば、前記第１実施形態で得られる作用効果に加えて、燃料噴射弁７の検出時の正常又は異常の判定に加えて、経年変化状況や異常の予兆等を診断可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、電磁制御弁の正常又は異常の判定を、電磁制御弁の近傍に漏れ磁束検出コイルを仮設するだけで、低コストに判定することができる。また、電磁制御弁の経年変化状況や異常予兆等も判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁制御弁の作動状態判定装置の原理説明図である。
【図２】前記第１実施形態に係り、（ａ）は電磁制御弁の作動状態判定装置、（ｂ）〜（ｇ）は動作説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電磁制御弁の作動状態判定装置の動作説明図である。
【図４】従来の電磁制御弁の作動状態判定装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
７          燃料噴射弁（電磁制御弁）
１２        ソレノイドコイル
１３        操作信号線
１４        弁体
２１        漏れ磁束検出コイル
２２        検出装置
２３        表示記録装置
２４        信号診断装置
ｍ          漏れ磁束
ｓ          操作信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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