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JP2011028950A - Fuel injection control device - Google Patents

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JP2011028950A
JP2011028950A JP2009172178A JP2009172178A JP2011028950A JP 2011028950 A JP2011028950 A JP 2011028950A JP 2009172178 A JP2009172178 A JP 2009172178A JP 2009172178 A JP2009172178 A JP 2009172178A JP 2011028950 A JP2011028950 A JP 2011028950A
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Japan
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injector
control device
fuel injection
valve
injection control
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JP2009172178A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuri Shindo
祐里 進藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection control device which has a diagnosis function of an injector and supplies an inrush current again while a valve is maintained open by a holding current based on a diagnosis result so as to maintain the open valve state of the injector. <P>SOLUTION: The fuel injection control device includes: an energization control means for opening a valve element of the injector by supplying the inrush current to an electromagnetic coil of the injector (T0), and maintaining the open valve state of the valve element by supplying the holding current (T1), and a diagnosing means for controlling the injector by a previously set energization pattern, and diagnosing the operating state of the injector at least at a start of a vehicle based on a pressure difference between an upstream side and downstream side of the injector and the previously set energization pattern of the injector. The energization control means supplies not only the holding current for holding the open valve state of the injector, but also the inrush current (T4) again while the injector is maintained open based on information from the diagnosing means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池スタックへの燃料ガス供給をインジェクタの制御によって行う燃料噴射制御装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection control device for supplying fuel gas to a fuel cell stack by controlling an injector.

従来から、燃料ガス及び酸化ガスを燃料電池スタックへ供給して発電を行う燃料電池システムが提案され、低公害車の動力源として燃料電池スタックを搭載した燃料電池車両が知られている。車両用の燃料電池システムには、燃料ガス供給源として高圧水素タンクを備え、高圧水素タンクの水素ガスを一定の供給圧力まで低減させるレギュレータと、燃料電池システムの運転状態に応じて水素ガスのガス流量及びガス圧を制御するインジェクタと、を備えるものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell system that generates power by supplying fuel gas and oxidizing gas to a fuel cell stack has been proposed, and a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell stack is known as a power source for a low pollution vehicle. The fuel cell system for vehicles includes a high-pressure hydrogen tank as a fuel gas supply source, a regulator that reduces the hydrogen gas in the high-pressure hydrogen tank to a certain supply pressure, and a gas of hydrogen gas according to the operating state of the fuel cell system And an injector that controls the flow rate and gas pressure.

インジェクタは、所定の駆動周期で電磁コイルを駆動して弁座から弁体を離隔させることにより噴射量を調整する電磁駆動式開閉弁であり、内燃機関用の燃料噴射用電磁弁として広く用いられている。また、インジェクタの制御方法としては、特許文献1に開示されているように、スイッチング素子を用いて電磁コイルに突入電流を流してインジェクタの弁体を速やかに開弁させ、その後、突入電流より小さい保持電流で弁体の開弁状態を保持する保持手段を備えた燃料噴射制御装置が開示されている。   An injector is an electromagnetically driven on / off valve that adjusts an injection amount by driving an electromagnetic coil at a predetermined driving cycle to separate a valve body from a valve seat, and is widely used as a fuel injection electromagnetic valve for an internal combustion engine. ing. As a method for controlling the injector, as disclosed in Patent Document 1, an inrush current is caused to flow through the electromagnetic coil by using a switching element to quickly open the valve body of the injector, and then smaller than the inrush current. A fuel injection control device having a holding means for holding a valve open state of a valve body with a holding current is disclosed.

一般に、このような燃料噴射制御装置は自己診断機能を持たないオープン制御となっているため、正常に燃料噴射制御装置が動作しているか否か診断することが難しいという問題があった。そこで、特許文献2には、燃料噴射制御装置を診断する診断装置が開示されている。特許文献2の診断装置は、インジェクタの電流波形をモニターしてインジェクタ噴射時間波形に設定した開弁電流診断ウィンドと保持電流診断ウィンド毎に予め設定した複数の判定値との比較により燃料噴射制御装置を診断する。   In general, since such a fuel injection control device is an open control that does not have a self-diagnosis function, there is a problem that it is difficult to diagnose whether the fuel injection control device is operating normally. Therefore, Patent Document 2 discloses a diagnostic device for diagnosing a fuel injection control device. The diagnostic device of Patent Document 2 monitors a current waveform of an injector and compares the valve opening current diagnostic window set to the injector injection time waveform with a plurality of determination values set in advance for each holding current diagnostic window. Diagnose.

また、特許文献3には自己診断機能だけでなく、インジェクタの閉弁及び固着故障を検出すると突入電流の通電に加えて、さらに、保持電流の通電期間の全部又は一部の間継続してインジェクタに突入電流を通電することによりインジェクタの開弁を試行するシステムが開示されている。   Patent Document 3 discloses not only a self-diagnostic function but also an injector that continues during all or part of the holding current energization period in addition to the inrush current energization when an injector valve closing and fixing failure is detected. Discloses a system that attempts to open the injector by energizing an inrush current.

特開2002−295294号公報JP 2002-295294 A 特開平11−13519号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-13519 特開2008−140619号公報JP 2008-140619A

しかし、インジェクタの電磁コイルの経年劣化等により開弁保持に必要な電流が一時的に低下する場合には、インジェクタの開弁が保持できずに閉弁してしまい、再び開弁に必要な突入電流を供給するまでインジェクタを開弁することができない。インジェクタの開弁保持の時間が短い場合には、再度の突入電流にて開弁することになるが、開弁保持の時間が長い場合には、駆動側の信号は正常でもインジェクタの電磁コイルが保持電流だけで開弁を保持できず、途中で閉弁することにより燃料電池の出力低下による車両の動力低下となる。   However, if the current required to keep the valve open temporarily decreases due to aging of the electromagnetic coil of the injector, etc., the injector will not be able to keep the valve open and will close, and the rush will need to be opened again. The injector cannot be opened until current is supplied. If the injector valve opening and holding time is short, the valve will be opened with the inrush current again.However, if the valve opening and holding time is long, the injector electromagnetic coil The valve opening cannot be maintained only by the holding current, and closing the valve in the middle causes a reduction in the power of the vehicle due to a decrease in the output of the fuel cell.

そこで、本発明では、インジェクタの上流側と下流側の圧力差に基づく診断機能を有し、インジェクタの開弁状態を保持させるため、診断結果に基づいて保持電流による開弁保持中に再び突入電流を供給可能な燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has a diagnostic function based on the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the injector, and maintains the injector's valve open state. It aims at providing the fuel-injection control apparatus which can supply.

以上のような目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射制御装置は、予め加圧された燃料ガスをインジェクタによって燃料電池スタックに供給し、当該インジェクタを制御する燃料噴射制御装置において、インジェクタの電磁コイルに突入電流を供給してインジェクタの弁体を開弁させると共に、保持電流を供給して弁体の開弁状態を保持させる通電制御手段と、予め設定された通電パターンでインジェクタを制御し、インジェクタ上流側の圧力センサとインジェクタ下流側の圧力センサとにより求めた圧力差と、予め設定されたインジェクタの通電パターンと、に基づいて、インジェクタの作動状態を少なくとも車両の始動時に診断する診断手段と、を備え、通電制御手段は、診断手段の情報に基づいて、インジェクタの開弁状態を保持させる保持電流だけでなく、開弁保持中に再び突入電流を供給することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel injection control device according to the present invention supplies a pre-pressurized fuel gas to a fuel cell stack by an injector, and controls the injector. An inrush current is supplied to the electromagnetic coil to open the valve body of the injector, and an energization control means for supplying a holding current to keep the valve body open, and to control the injector with a preset energization pattern In addition, based on the pressure difference obtained by the pressure sensor on the upstream side of the injector and the pressure sensor on the downstream side of the injector, and a preset energization pattern of the injector, a diagnosis for diagnosing the operating state of the injector at least at the start of the vehicle And the energization control means maintains the valve open state of the injector based on the information of the diagnosis means. Not only holding current which, and supplying a rush current again during open-valve state hold.

なお、突入電流は、デューティ比100%の駆動電圧をインジェクタの電磁コイルに通電する時に流れる電流であり、保持電流はPWM制御された駆動電圧を電磁コイルに通電する時に流れる電流である。さらに、インジェクタの開弁時間は開弁に必要なパワー分の突入電流を所定時間流した後、開弁保持に必要なパワー分の保持電流をさらに所定時間流した合計時間となる。   The inrush current is a current that flows when a drive voltage with a duty ratio of 100% is passed through the electromagnetic coil of the injector, and the holding current is a current that flows when a drive voltage that is PWM-controlled is passed through the electromagnetic coil. Furthermore, the valve opening time of the injector is the total time in which the inrush current for the power necessary for opening the valve is supplied for a predetermined time, and then the holding current for the power required for holding the valve is further supplied for the predetermined time.

ここで、重要となるのが保持電流の通電中に突入電流を挿入するタイミングであり、適切なタイミングを求めることが必要となる。そこで、診断手段は、診断時において、インジェクタの通電パターンに対応する圧力差を取得し、その圧力差と、予め記憶しておいた初期段階の圧力差と、に基づいて突入電流を再び供給する再供給時間を求め、通電制御手段へ通知することを特徴とする。さらに好適には、通電制御手段は、診断手段にて求められた再供給時間毎に突入電流をインジェクタに供給することを特徴とする。   Here, what is important is the timing at which the inrush current is inserted during energization of the holding current, and it is necessary to obtain an appropriate timing. Therefore, at the time of diagnosis, the diagnosis means acquires a pressure difference corresponding to the energization pattern of the injector, and supplies the inrush current again based on the pressure difference and the pre-stored pressure difference stored in advance. The resupply time is obtained and notified to the energization control means. More preferably, the energization control means supplies an inrush current to the injector at every resupply time obtained by the diagnosis means.

本発明に係る燃料噴射制御装置を用いることにより、インジェクタの上流側と下流側の圧力差に基づく診断処理を実行し、インジェクタの開弁状態を保持させるため、診断結果に基づいて保持電流による開弁保持中に再び突入電流を供給することで必要な燃料噴射量を確保することができるという効果がある。   By using the fuel injection control device according to the present invention, a diagnosis process based on the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the injector is executed, and the valve opening state of the injector is held. There is an effect that a necessary fuel injection amount can be secured by supplying the rush current again while the valve is held.

本実施形態に係る燃料噴射制御装置を有する燃料電池システムの構成図である。It is a lineblock diagram of a fuel cell system which has a fuel injection control device concerning this embodiment. 図1の燃料噴射制御装置によるインジェクタの開保持期間中に、インジェクタの弁体が閉じてしまう状態におけるINJ(インジェクタ)制御信号と駆動信号と弁体開度と圧力との時間波形図である。FIG. 2 is a time waveform diagram of an INJ (injector) control signal, a drive signal, a valve body opening degree, and a pressure in a state in which the injector valve body is closed during an injector open holding period by the fuel injection control device of FIG. 1. 図1の燃料噴射制御装置によるインジェクタの診断処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the diagnostic process of the injector by the fuel-injection control apparatus of FIG. 図3のインジェクタ診断中における、INJ制御信号と駆動信号と弁体開度と圧力との時間波形図である。FIG. 4 is a time waveform diagram of an INJ control signal, a drive signal, a valve body opening degree, and a pressure during the injector diagnosis of FIG. 3. 図3の診断処理において選択した予防対策の効果チェックにおける、駆動信号と弁体開度と圧力との時間波形図である。FIG. 4 is a time waveform diagram of a drive signal, a valve body opening degree, and a pressure in an effect check of a preventive measure selected in the diagnosis process of FIG. 3.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

図1は、燃料噴射制御装置31を有する燃料電池システム10を示している。本実施形態における燃料噴射制御装置31は、燃料電池システム10の制御を司る制御装置に負荷をかけることなく、インジェクタ16の作動状況を後述する診断処理にて確認し、インジェクタ16の開弁保持中に不用意に閉弁してしまう不具合を解消するものである。   FIG. 1 shows a fuel cell system 10 having a fuel injection control device 31. The fuel injection control device 31 according to the present embodiment checks the operating state of the injector 16 by a diagnostic process described later without applying a load to the control device that controls the fuel cell system 10, and keeps the injector 16 open. This solves the problem of inadvertently closing the valve.

燃料電池システム10は、燃料ガスである水素ガスと酸化ガスである酸素を有する空気とを取り入れて燃料電池スタック21に供給するガス供給系統と、燃料電池スタック21で発電した電力をモータ33又はバッテリ35に供給する電力供給系統と、を有している。次に、電力供給系統、ガス供給系統について示す。   The fuel cell system 10 includes a gas supply system that takes in hydrogen gas as fuel gas and oxygen-containing air as an oxidant gas and supplies the gas to the fuel cell stack 21, and generates electric power generated by the fuel cell stack 21 with a motor 33 or a battery. And an electric power supply system to be supplied to 35. Next, a power supply system and a gas supply system will be described.

電力供給系統は、燃料電池スタック21により発生した電力をインバータ32によりPWM制御してモータ33を駆動する。また、一部の電力は、DC/DCコンバータ34を介してバッテリ35で充電され、必要がある場合には、バッテリ35の電力でモータ33を駆動する。   The power supply system drives the motor 33 by PWM-controlling the power generated by the fuel cell stack 21 by the inverter 32. A part of the electric power is charged by the battery 35 via the DC / DC converter 34, and the motor 33 is driven by the electric power of the battery 35 when necessary.

ガス供給系統は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路とを有している。燃料ガス供給流路には、高圧水素ガスを貯蔵する水素タンク11から下流側に向かって、水素ガスの遮断弁12と、高圧水素ガスを減圧するレギュレータ13と、減圧された水素ガスの温度を測定する温度センサ14と、インジェクタ16上流側であり、減圧された水素ガスの圧力を測定する上流側圧力センサ15と、インジェクタ16と、インジェクタ下流側であり、インジェクタ16にて圧力調整された圧力を測定する下流側圧力センサ17と、により水素ガスを燃料電池スタック21に供給する。   The gas supply system has a fuel gas supply channel for supplying fuel gas and an oxidizing gas supply channel for supplying oxidizing gas. In the fuel gas supply channel, a hydrogen gas shut-off valve 12, a regulator 13 for depressurizing the high-pressure hydrogen gas, and a temperature of the depressurized hydrogen gas are provided downstream from the hydrogen tank 11 for storing the high-pressure hydrogen gas. Temperature sensor 14 to be measured, upstream of the injector 16, upstream pressure sensor 15 to measure the pressure of the decompressed hydrogen gas, injector 16, pressure downstream of the injector, pressure adjusted by the injector 16 Hydrogen gas is supplied to the fuel cell stack 21 by the downstream pressure sensor 17 that measures

さらに、燃料ガス供給流路は、燃料電池スタック21で消費されずに排出された水素ガスを供給側に循環させる循環ポンプ18と、残りの水素ガスを排出するパージ弁19と、排出された水素ガスを希釈する希釈器26と、希釈された水素ガスを大気へ排出するためのマフラー27と、を有している。   Further, the fuel gas supply flow path includes a circulation pump 18 that circulates hydrogen gas discharged without being consumed in the fuel cell stack 21 to the supply side, a purge valve 19 that discharges the remaining hydrogen gas, and discharged hydrogen gas. A diluter 26 for diluting the gas and a muffler 27 for discharging the diluted hydrogen gas to the atmosphere.

酸化ガス供給流路は、大気から空気を吸入する際、異物を除去するフィルタ25と、空気を圧縮して吐出するエアーコンプレッサ24と、吸入した空気に適切な湿度を加える加湿器23と、により酸化ガスを燃料電池スタック21に供給する。燃料電池スタック21から排出された湿潤な残りの酸化ガスは、レギュレータ22を通り、加湿器23に供給され、排出された酸化ガスは、希釈器26を通り、マフラー27を介して大気に放出される。   The oxidant gas supply channel includes a filter 25 that removes foreign matters when air is sucked from the atmosphere, an air compressor 24 that compresses and discharges air, and a humidifier 23 that applies appropriate humidity to the sucked air. Oxidizing gas is supplied to the fuel cell stack 21. The remaining wet oxidizing gas discharged from the fuel cell stack 21 passes through the regulator 22 and is supplied to the humidifier 23. The discharged oxidizing gas passes through the diluter 26 and is released to the atmosphere via the muffler 27. The

次に、保持時間に弁体が閉弁する状況について概説する。ここで、保持時間中に一瞬保持電流が低下する状況を保持電流割れと呼ぶ。保持電流割れは、スイッチング素子等によりインジェクタの電磁コイルに供給される駆動信号には変化は見られないが、電磁コイルの劣化により弱まった駆動力と、インジェクタ本体に加わる振動等の影響により、インジェクタの弁体が開状態を保持できずに閉弁するものである。   Next, the situation in which the valve body closes during the holding time will be outlined. Here, the situation in which the holding current decreases for a moment during the holding time is called holding current cracking. Although there is no change in the driving signal supplied to the electromagnetic coil of the injector by the switching element, etc., the holding current cracking is affected by the influence of the driving force weakened by the deterioration of the electromagnetic coil and the vibration applied to the injector body. The valve body is closed without being kept open.

図2には、図1の燃料噴射制御装置31によるインジェクタの開保持時間中に、インジェクタの弁体が閉じてしまう状態における、INJ(インジェクタ)制御信号と駆動信号と弁体開度と圧力との時間波形図が(1)〜(3)の3サイクルに渡って示されている。なお、図2の駆動信号はインジェクタの電磁コイルに供給される電流波形を示し、実線は正常状態、破線は異常状態である保持電流割れを示している。圧力は下流側圧力センサ17の測定波形であり、同様に実線は正常状態、破線は異常状態を示している。   FIG. 2 shows an INJ (injector) control signal, a drive signal, a valve body opening degree, and a pressure in a state in which the valve body of the injector is closed during the opening time of the injector by the fuel injection control device 31 of FIG. These time waveform diagrams are shown over three cycles (1) to (3). The drive signal in FIG. 2 shows the current waveform supplied to the electromagnetic coil of the injector, the solid line shows a normal state, and the broken line shows a holding current crack that is an abnormal state. The pressure is a measurement waveform of the downstream pressure sensor 17, and similarly, a solid line indicates a normal state and a broken line indicates an abnormal state.

最初に正常状態について説明する。図2のINJ制御信号はインジェクタの開弁時間(T)を示し、駆動信号は、デューティ比100%の駆動電圧を開弁に必要なパワー分の突入電流として突入時間(T0)流した後、PWM制御された駆動電圧を電磁コイルに通電する時に流れる電流を開弁保持に必要なパワー分の保持電流として保持時間(T1)流している。INJ制御信号が「開」となると、弁体を開状態とするために、突入電流がT0時間供給され、弁体が開状態となる。次に、保持電流がT1時間供給されることで弁体は開状態を少ない電流値で開保持状態となり、水素ガスの圧力が上昇することになる。   First, the normal state will be described. The INJ control signal in FIG. 2 indicates the valve opening time (T) of the injector, and the drive signal flows after a rush time (T0) as a rush current for the power necessary for valve opening with a drive voltage with a duty ratio of 100%. The current that flows when the PWM-controlled drive voltage is applied to the electromagnetic coil is passed as a holding current for the power required to hold the valve open for a holding time (T1). When the INJ control signal is “open”, an inrush current is supplied for T0 time to open the valve body, and the valve body is opened. Next, when the holding current is supplied for T1 time, the valve body is kept in the open state with a small current value, and the pressure of the hydrogen gas increases.

INJ制御信号が「閉」となると保持電流が停止し、弁体の開度は「閉」となるため、燃料電池スタック21に連続して流出する水素ガスにより圧力が減少する。以下、図2の実線に示すような圧力変動を示すことになる。   When the INJ control signal is “closed”, the holding current is stopped and the opening of the valve body is “closed”, so that the pressure is reduced by the hydrogen gas continuously flowing out to the fuel cell stack 21. Hereinafter, the pressure fluctuation as shown by the solid line in FIG. 2 is shown.

次に、異常状態について説明する。図2において、1サイクルにおいて保持電流割れが発生すると、INJ制御信号より少ない開弁状態となるため、通常の圧力より低下した状態で2サイクルに移る。さらに、3サイクルにおいて再び保持電流割れが発生し、正常状態であればP1の圧力に達するものが、P1より低い圧力であるP2の圧力までの上昇となることから、燃料電池スタックの出力低下を引き起こすことになる。   Next, the abnormal state will be described. In FIG. 2, if a holding current crack occurs in one cycle, the valve opening state is smaller than that of the INJ control signal. Furthermore, a holding current crack occurs again in three cycles, and if it reaches a normal state, the pressure reaching P1 increases to a pressure P2 that is lower than P1, so the output of the fuel cell stack is reduced. Will cause.

しかしながら、電磁コイルの劣化や振動等による保持電流割れは、頻繁に発生するものではなく、保持電流割れの期間も短い(パルス状)ことから、駆動信号のモニターによる検出は困難となる。そこで、本実施形態では、インジェクタの診断処理を数多く実施して保持電流割れの頻度増加を確認した後、保持電流割れに対する予防対策を取ることにした。   However, since the holding current cracking due to the deterioration or vibration of the electromagnetic coil does not occur frequently and the holding current cracking period is short (pulse-like), it is difficult to detect by monitoring the drive signal. Therefore, in the present embodiment, after performing many injector diagnosis processes and confirming an increase in the frequency of holding current cracking, it is decided to take preventive measures against the holding current cracking.

図3は、図1の燃料噴射制御装置31によるインジェクタ16の診断処理の流れを示し、図4は、図3のインジェクタ診断中における、INJ駆動信号と駆動信号と弁体開度と圧力(下流側)との時間変化を示している。   FIG. 3 shows the flow of the diagnosis process of the injector 16 by the fuel injection control device 31 of FIG. 1, and FIG. 4 shows the INJ drive signal, drive signal, valve opening and pressure (downstream) during the injector diagnosis of FIG. Side)).

インジェクタ診断の実施タイミングは、車両の始動時、インジェクタ関連の警告検知時又はディーラでのチェック時などである。このような実施タイミングで図3のインジェクタ診断が開始し、ステップS10にて上記いずれかの実施タイミングであるかを判定する。もし、上述したインジェクタ診断の実施タイミングであれば、ステップS12においてチェックを実施する。なお、インジェクタ診断を説明する都合上、インジェクタに異常がある場合について述べる。   The execution timing of the injector diagnosis is when the vehicle is started, when an injector-related warning is detected, or when a check by a dealer is performed. The injector diagnosis of FIG. 3 starts at such an execution timing, and it is determined in step S10 whether any of the above execution timings is reached. If it is the execution timing of the above-described injector diagnosis, a check is performed in step S12. For convenience of explaining the injector diagnosis, a case where there is an abnormality in the injector will be described.

ステップS12におけるインジェクタ診断は、図1の燃料噴射制御装置31に予め記憶された診断パターン用のINJ制御信号にて実施し、この診断の際に供給された水素ガス及び酸化ガスにより燃料電池スタックが発生した電力は、DC/DCコンバータ34を介してバッテリ35に充電する。   The injector diagnosis in step S12 is performed by the INJ control signal for the diagnosis pattern stored in advance in the fuel injection control device 31 of FIG. 1, and the fuel cell stack is detected by the hydrogen gas and the oxidizing gas supplied at the time of the diagnosis. The generated power charges the battery 35 via the DC / DC converter 34.

ステップS12において、燃料噴射制御装置31は、最初に水素ガスの温度を温度センサ14にて測定し、インジェクタ16上流及び下流の水素ガスの圧力を上流側圧力センサ15及び下流側圧力センサ17にて測定する。水素ガスの密度は、温度と圧力に影響を受けることから、測定条件の違いによる補正を行うためである。インジェクタを作動する前は、上流側圧力センサ15の圧力値はPA1であり、下流側圧力センサ17の圧力はPA2である。   In step S <b> 12, the fuel injection control device 31 first measures the temperature of the hydrogen gas by the temperature sensor 14, and measures the pressure of the hydrogen gas upstream and downstream of the injector 16 by the upstream pressure sensor 15 and the downstream pressure sensor 17. taking measurement. This is because the density of the hydrogen gas is affected by temperature and pressure, and correction is performed due to differences in measurement conditions. Before operating the injector, the pressure value of the upstream pressure sensor 15 is PA1, and the pressure of the downstream pressure sensor 17 is PA2.

次に、通常の開弁時間より長めに設定された通電パターンにより、図4のINJ制御信号をTC時間「開」状態とし、突入電流をT0時間供給した後に、保持電流をT1時間供給する。この時、下流側圧力センサ17の圧力はPA2からPA1に徐々に上昇し、途中で保持電流割れが発生するため、加圧が停止して減圧状態となり、TC時間終了後「閉」状態となった時に、PA1からの圧力差がαとなる。   Next, according to the energization pattern set longer than the normal valve opening time, the INJ control signal in FIG. 4 is set to the TC time “open” state, the inrush current is supplied for T0 time, and then the holding current is supplied for T1 time. At this time, the pressure of the downstream pressure sensor 17 gradually increases from PA2 to PA1, and a holding current crack occurs in the middle, so pressurization is stopped and the pressure is reduced, and the state is closed after the end of the TC time. The pressure difference from PA1 becomes α.

燃料噴射制御装置31は、TC時間と、圧力値予め記憶してあるインジェクタ下流側の容積と、圧力差αと、に基づいて水素ガスの流量を求め、弁体の開弁から閉弁までの時間である割れ発生時間T2を算出して内部メモリに記憶する。次に、ステップS14にて予防対策が必要な所定回数に達しているかどうかを判定し、予防対策が必要で有る場合には、記憶された複数の割れ発生時間T2に基づいた予防対策の選択(ステップS16)に移る。   The fuel injection control device 31 obtains the flow rate of the hydrogen gas based on the TC time, the volume downstream of the injector stored in advance, and the pressure difference α, and from the valve opening to the closing of the valve body. The crack occurrence time T2, which is time, is calculated and stored in the internal memory. Next, in step S14, it is determined whether or not the predetermined number of necessary preventive measures has been reached. If the preventive measures are necessary, selection of preventive measures based on the plurality of stored crack occurrence times T2 ( Move to step S16).

本実施形態では、予防対策として、以下に示す2種類の予防対策を設定した。第1の予防対策は、割れ発生時間T2を数多く測定した後、INJ制御信号において保持電流時間が割れ時間T2を超える保持時間中、保持電流を出力する場合には、保持時間に突入電流を1回だけ供給する方法である。また、第2の予防対策は平均値の割れ発生時間T2と等しい、又は、より短い周期で繰り返し突入電流を保持時間中に供給する方法である。経験的には、短い保持時間で保持電流割れが発生する確率よりも長い保持時間で電流割れが発生する確率が高いことが分かっているため、上記予防対策が有効である。   In this embodiment, the following two types of preventive measures are set as preventive measures. The first preventive measure is that, after measuring many crack occurrence times T2, when the holding current is output during the holding time in which the holding current time exceeds the cracking time T2 in the INJ control signal, the inrush current is set to 1 during the holding time. It is a method of supplying only once. The second preventive measure is a method in which the inrush current is repeatedly supplied during the holding time with a period equal to or shorter than the average crack occurrence time T2. From experience, it is known that the probability of current cracking occurring at a longer holding time is higher than the probability of holding current cracking occurring at a short holding time, and thus the above preventive measures are effective.

図5は、図3の診断処理において選択した予防対策の効果チェック(ステップS18)における、駆動信号と弁体開度及び圧力の時間変化を示している。図5に示したように、保持電流割れが発生しても保持中の閉弁は発生していないことが分かる。   FIG. 5 shows changes over time in the drive signal, the valve opening, and the pressure in the effect check of the preventive measure selected in the diagnosis processing of FIG. 3 (step S18). As shown in FIG. 5, it can be seen that the holding valve is not closed even if the holding current crack occurs.

図3のステップS16において、燃料噴射制御装置31は、最初に第1の予防対策を選択し、図5の割れ発生時間T2にかぶるT3時間を設定してT4時間だけ突入電流を供給する新たな通電パターンを作成する。次に、ステップS12のチェック実施と同様にしてステップS18の効果チェックを実施する。ステップS12の効果チェックによりINJ制御信号に応じた所望する圧力P1を得ることが確認できれば、診断処理を終了する。その後、実際のインジェクタの制御に上記予防対策を含めて実行することになる。   In step S16 in FIG. 3, the fuel injection control device 31 first selects the first preventive measure, sets a time T3 over the crack occurrence time T2 in FIG. 5, and supplies a new inrush current for T4 time. Create an energization pattern. Next, the effect check of step S18 is performed in the same manner as the check execution of step S12. If it is confirmed by the effect check in step S12 that the desired pressure P1 corresponding to the INJ control signal is obtained, the diagnosis process is terminated. After that, the actual control of the injector is executed including the above preventive measures.

なお、第1の予防策で改善しない場合には、第2の予防策を実施することになるが、保持時間中に突入電流が増加することにより、インジェクタの電磁コイルに悪影響が出る場合があるため、突入電流の保持時間T4を突入電流の保持時間T0の半分以下に抑えることも好適である。   If the first preventive measure does not improve, the second preventive measure is implemented. However, an increase in the inrush current during the holding time may adversely affect the electromagnetic coil of the injector. For this reason, it is also preferable to suppress the inrush current holding time T4 to half or less of the inrush current holding time T0.

以上、上述したように、本実施形態に係る燃料噴射制御装置は、インジェクタの上流側と下流側の圧力差に基づく診断機能を有し、インジェクタの開弁状態を保持させるため、診断結果に基づいて保持電流による開弁保持中に再び突入電流を供給することにより燃料電池スタックの出力低下を防止することが可能となる。   As described above, the fuel injection control device according to the present embodiment has a diagnostic function based on the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the injector, and maintains the valve open state of the injector. Thus, by supplying the rush current again while the valve is being held by the holding current, it is possible to prevent the output of the fuel cell stack from being lowered.

なお、本実施形態では燃料電池システムにおけるインジェクタの燃料噴射制御装置について実施したが、これに限定するものではなく、内燃機関用の燃料噴射制御装置としても好適に使用することが可能であることはいうまでもない。   In this embodiment, the fuel injection control device for the injector in the fuel cell system has been implemented. However, the present invention is not limited to this, and the fuel injection control device for an internal combustion engine can be suitably used. Needless to say.

10 燃料電池システム、11 水素タンク、12 遮断弁、13,22 レギュレータ、14 温度センサ、15 上流側圧力センサ、16 インジェクタ、17 下流側圧力センサ、18 循環ポンプ、19 パージ弁、21 燃料電池スタック、23 加湿器、24 エアーコンプレッサ、25 フィルタ、26 希釈器、27 マフラー、31 燃料噴射制御装置、32 インバータ、33 モータ、34 DC/DCコンバータ、35 バッテリ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system, 11 Hydrogen tank, 12 Shut-off valve, 13, 22 Regulator, 14 Temperature sensor, 15 Upstream pressure sensor, 16 Injector, 17 Downstream pressure sensor, 18 Circulation pump, 19 Purge valve, 21 Fuel cell stack, 23 Humidifier, 24 Air compressor, 25 Filter, 26 Diluter, 27 Muffler, 31 Fuel injection control device, 32 Inverter, 33 Motor, 34 DC / DC converter, 35 Battery.

Claims (3)

予め加圧された燃料ガスをインジェクタによって燃料電池スタックに供給し、当該インジェクタを制御する燃料噴射制御装置において、
インジェクタの電磁コイルに突入電流を供給してインジェクタの弁体を開弁させると共に、保持電流を供給して弁体の開弁状態を保持させる通電制御手段と、
予め設定された通電パターンでインジェクタを制御し、インジェクタ上流側の圧力センサとインジェクタ下流側の圧力センサとにより求めた圧力差と、予め設定されたインジェクタの通電パターンと、に基づいて、インジェクタの作動状態を少なくとも車両の始動時に診断する診断手段と、
を備え、
通電制御手段は、診断手段の情報に基づいて、インジェクタの開弁状態を保持させる保持電流だけでなく、開弁保持中に再び突入電流を供給することを特徴とする燃料噴射制御装置。
In a fuel injection control device for supplying pre-pressurized fuel gas to a fuel cell stack by an injector and controlling the injector,
Energization control means for supplying an inrush current to the electromagnetic coil of the injector to open the valve body of the injector and supplying a holding current to hold the valve open state of the valve body;
Controlling the injector with a preset energization pattern, and operating the injector based on the pressure difference obtained by the pressure sensor upstream of the injector and the pressure sensor downstream of the injector, and the preset injector energization pattern Diagnostic means for diagnosing the condition at least at the start of the vehicle;
With
The energization control means supplies not only the holding current for maintaining the valve open state of the injector but also the inrush current again during the valve opening holding based on the information of the diagnostic means.
請求項1に記載の燃料噴射制御装置において、
診断手段は、インジェクタの通電パターンに対応する圧力差を取得し、その圧力差と、予め記憶しておいた初期段階の圧力差と、に基づいて突入電流を再び供給する再供給時間を求め、通電制御手段へ通知することを特徴とする燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device according to claim 1,
The diagnostic means obtains a pressure difference corresponding to the energization pattern of the injector, obtains a resupply time for supplying the inrush current again based on the pressure difference and the pressure difference at the initial stage stored in advance, A fuel injection control device that notifies an energization control means.
請求項1又は2に記載の燃料噴射制御装置において、
通電制御手段は、診断手段にて求められた再供給時間毎に突入電流をインジェクタに供給することを特徴とする燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device according to claim 1 or 2,
The energization control means supplies an inrush current to the injector at every resupply time obtained by the diagnosis means.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013131301A (en) * 2011-12-20 2013-07-04 Toyota Motor Corp Fuel cell system
US20180261859A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and determination method
JP2019079604A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
JP2020149813A (en) * 2019-03-12 2020-09-17 株式会社豊田自動織機 Fuel cell system, vehicle, and method for controlling fuel cell system
US11158872B2 (en) 2018-08-23 2021-10-26 Honda Motor Co., Ltd. Fuel gas supply system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008053122A (en) * 2006-08-25 2008-03-06 Toyota Motor Corp Fuel cell system and diagnostic method of opening/closing valve
JP2008130442A (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2008140619A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Toyota Motor Corp Fuel cell system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008053122A (en) * 2006-08-25 2008-03-06 Toyota Motor Corp Fuel cell system and diagnostic method of opening/closing valve
JP2008130442A (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2008140619A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Toyota Motor Corp Fuel cell system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013131301A (en) * 2011-12-20 2013-07-04 Toyota Motor Corp Fuel cell system
US20180261859A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and determination method
US10797331B2 (en) * 2017-03-09 2020-10-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and determination method including injector failure determination based on circulation hydrogen pump power consumption
JP2019079604A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
US11158872B2 (en) 2018-08-23 2021-10-26 Honda Motor Co., Ltd. Fuel gas supply system
JP2020149813A (en) * 2019-03-12 2020-09-17 株式会社豊田自動織機 Fuel cell system, vehicle, and method for controlling fuel cell system
JP7189813B2 (en) 2019-03-12 2022-12-14 株式会社豊田自動織機 FUEL CELL SYSTEM, VEHICLE, AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM

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