CN1940285A - 燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的燃料喷射装置，包括燃料喷射单元(8)及控制单元(10)，所述燃料喷射单元具有利用柱塞(81)的往复运动对燃料进行吸引、加压并喷射的功能，所述控制单元利用检测引擎(1)运转状态的传感器(2、4、5、6、7)的输出，根据引擎(1)的运转状态向所述燃料喷射单元发出所述柱塞的驱动信号，该燃料喷射装置通过进行不足以喷射燃料的清除喷射来排出缸体(82)内产生的蒸气，控制单元根据所述传感器检测出的引擎运转状态，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

Description

燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及一种具有利用柱塞的往复运动来对燃料进行吸引、加压后喷射的燃料喷射单元的燃料喷射装置，尤其涉及在二轮车等上装设的引擎的各种运转状态下总能使燃料喷射状态保持稳定的电子控制式燃料喷射装置。

背景技术

作为根据引擎的转速及负荷来计算燃料的供给量从而进行燃料供给的电子控制式燃料喷射装置，以往已有一种众所周知的燃料喷射单元，其根据控制单元发出的驱动信号对电磁铁线圈通电，由此电磁铁线圈产生的电磁力使柱塞进行动作，从而对燃料加压并喷射至引擎内，然后，在柱塞被弹簧推回时可吸引下一次的燃料(例如参照专利文献1)。

另外，该燃料喷射单元中，因环境温度较高、或电磁驱动柱塞时产生的电磁铁线圈发热等，导致在柱塞进行往复运动的缸体内滞留混有气泡的燃料(以下称为蒸气)，其大量存在时会使喷射燃料的混合比率下降，造成引擎的不良状态。因此，为了防止此现象，设置有在燃料喷射前、预先使缸体内滞留的蒸气经由返回管向燃料箱回流的蒸气排出机构。

采用这种结构的燃料喷射单元的燃料喷射装置，与用燃料泵与调节器对燃料进行加压与调压并将加压燃料从喷射器喷出的装置相比，具有构成部件较少的优点，另外，由于只在喷射时通电，所以具有平均消耗电力较少的优点，利用该优点，尤其专用于发电机和蓄电池能力较低的小型二轮车。

然而，在引擎从高温停止状态开始进行再起动时，在柱塞进行往复运动的缸体内容易产生大量的蒸气，因此以往提出一种技术，利用所述蒸气排出机构，在不足以喷射燃料的短时间内对电磁铁线圈进行通电使柱塞进行动作，即利用清除喷射使蒸气经由返回通路高效地排出，从而提高引擎的再起动性(例如参照专利文献2)。

另外，另一方面，在具有该燃料喷射单元的燃料喷射装置中也提出一种技术，其驱动柱塞进行燃料喷射后，在柱塞被返回弹簧推回而吸引燃料时，将电磁铁线圈所储蓄的电力暂时储存在设置于电磁铁线圈的驱动回路内的蓄电用电容器中，然后，当再度驱动电磁铁线圈时，将电容器中的蓄电电力放出，将该电力作为电磁铁线圈的驱动力，以提高电磁铁线圈的响应性，从而减低消耗电力(例如参照专利文献3)。

[专利文献1]日本专利特开2001-221137号公报

[专利文献2]日本专利特开2003-227432号公报

[专利文献3]日本专利特开2003-336537号公报

由于以往的燃料喷射装置采用如上文所述的结构，因此，在电源电压较低时，起动装置被驱动，然后若进行排出蒸气用的清除驱动，则流动在燃料喷射单元的电磁铁线圈中的电流会使电源电压变得更低，使得控制单元的动作电压下降，发生再起动使起动性恶化。

另外，一般在小型二轮车中，如上文所述发电机和蓄电池能力较低，在长时间不驾驶车辆时，有时会发生蓄电池电压下降，或驾驶员自己将蓄电池卸下等情况，此时不是利用起动电动机(也称为起动机)来起动引擎，而是通过用脚踩踏脚蹬起动杆的脚踏起动来起动引擎。也就是说，在上述蓄电池电压下降或没有蓄电池的情况下，即使驾驶员开启钥匙开关，由于未达到可驱动控制单元的电源电压，因此不进行燃料喷射动作，即使引擎进行旋转而发电机不进行旋转就不能行驶。因此，在这种情况下，通过进行上述脚踏起动使发电机强制进行旋转，可利用由此产生的发电电压使控制单元进行动作。

在上述脚踏起动时，其踩踏力使引擎旋转数圈，在这段时间中必须向引擎内喷射燃料并利用点火线圈点火，使引擎缸体内发生爆炸，利用其驱动力来维持引擎的驱动。

然而，以往的装置中，在如上所述地起动引擎时，在向控制单元供给电源后，以规定期间、即不足以喷射燃料的短时间向电磁铁线圈进行通电使柱塞进行动作、即实施清除喷射，因此在该脚踏起动时，会发生无法起动引擎的不良状态。

而且，以往的装置中，通过测定各曲柄转角信号间的时间间隔，对当前的曲柄转角位置及当前的行程进行判定，在判别出当前的行程是何行程之前，不对燃料进行喷射，因此在脚踏起动时，到开始喷射需花费一定时间，会发生无法起动引擎的不良状态。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种燃料喷射装置，该燃料喷射装置对电磁铁线圈进行不足以喷射燃料的脉冲驱动，能可靠地将产生的蒸气向返回通路排出，并且在引擎起动时的电源电压偏低、或在没有蓄电池及蓄电池电压下降的状态下起动(例如脚踏起动)时，也能够可靠地起动引擎。

为了达成上述目的，本发明的燃料喷射装置，包括燃料喷射单元及控制单元，所述燃料喷射单元具有利用柱塞的往复运动对燃料进行吸引、加压并喷射的功能，所述控制单元利用检测引擎运转状态的传感器的输出，根据引擎运转状态向所述燃料喷射单元发出所述柱塞的驱动信号，该燃料喷射装置通过进行不足以喷射燃料的清除喷射来排出缸体内产生的蒸气，所述控制单元根据所述传感器检测出的引擎运转状态，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

若使用本发明，则在引擎起动时电源电压偏低的情况下，或在蓄电池电压下降及没有蓄电池的状态下起动(例如脚踏起动)时，能够可靠地起动引擎，在二轮车等上装设的引擎的各种运转状态下总能使燃料喷射状态保持稳定。

附图说明

图1是表示本发明的燃料喷射装置安装于引擎的状态的结构图。

图2是表示构成燃料喷射装置的燃料喷射单元的结构以及动作的模式图。

图3是用于对控制单元输出的驱动信号、以及对应该驱动信号的燃料喷射单元的动作进行说明的时间图。

图4是燃料喷射装置的概略回路构成图。

图5是表示实施例1中、引擎起动装置的起动开关的状态与驱动信号以及燃料喷射单元的动作的模式图。

图6是表示实施例2中、电源电压的状态与驱动信号以及燃料喷射单元的动作的模式图。

图7是表示实施例3中、曲柄转角传感器信号与驱动信号以及燃料喷射单元的动作的模式图。

图8是表示实施例4中、基准曲柄转角的检测状态与驱动信号以及燃料喷射单元的动作的模式图。

图9是蓄电池正常连接时，用于对控制单元的动作进行说明，向钥匙开关、起动电动机、引擎旋转、电源电压、控制单元、向燃料喷射单元发送的驱动信号的时间图。

图10是蓄电池未连接时，用于对控制单元的动作进行说明，向钥匙开关、脚蹬起动踏板、引擎旋转、电源电压、控制单元、向燃料喷射单元发送的驱动信号的时间图。

图11是详细表示本发明在蓄电池未连接的情况下进行脚踏起动时控制单元向燃料喷射单元发送驱动信号的样子的时间图。

具体实施方式

实施例1

图1是表示本发明的燃料喷射装置安装于引擎的状态的结构图。

图1中，符号1代表四循环型引擎，2代表检测引擎1的吸入空气的温度的吸气温度传感器，3代表节流阀，4代表检测节流阀3开度的节流阀开度传感器，5代表检测节流阀3下游侧的吸入空气的压力的吸气压力传感器，6代表检测引擎1壁面温度的引擎温度传感器，7代表用于检测引擎1的未图示的曲柄轴的旋转位置的曲柄转角传感器，8代表燃料喷射单元，9代表点火线圈，10代表控制单元。

另外，11代表燃料箱，12代表燃料供给用的供给管，13代表设置于该供给管12途中的过滤器，14代表用于使燃料喷射单元8所产生的蒸气回流至燃料箱11的返回管，15代表吸气歧管。所述燃料喷射单元8将燃料喷射至与引擎1连接的吸气歧管15内。

控制单元10根据上述吸气温度传感器2、节流阀开度传感器4、吸气压力传感器5、引擎温度传感器6、曲柄转角传感器7的检测输出计算出适当的燃料喷射期间、燃料喷射量，并将驱动信号输出至燃料喷射单元8，同时将点火信号输出至点火线圈9。

另外，本实施例中，燃料喷射单元8、控制单元10、燃料箱11、以及各管12、14构成燃料喷射装置。

图2是表示构成燃料喷射装置的所述燃料喷射单元8的详细结构的剖视图。图2中，81代表柱塞，82代表缸体，83代表电磁铁线圈，84代表燃料喷射自动关闭喷嘴，85代表节流喷嘴，86代表燃料喷射口，87代表燃料吸入自动关闭喷嘴，88代表返回自动关闭喷嘴，89代表返回通路。返回自动关闭喷嘴88以及返回通路89构成蒸气排出机构。

而且，根据控制单元10所发送的驱动信号对电磁铁线圈83进行通电。通过此通电使电磁铁线圈83受到激磁而向柱塞81施力。另外，燃料吸入自动关闭喷嘴87与供给管12连通，另外，返回通路89的一端侧通过返回自动关闭喷嘴88与缸体82侧壁的一部分连通，另一端侧与返回管14连通。

接下来，参照图3所示的时间图对采用图2所示结构的燃料喷射单元8的动作进行说明。

根据控制单元10所发送的驱动信号开始对电磁铁线圈83进行通电后，电磁铁线圈83所产生的电磁力使柱塞81向图2下方移动。此时，在柱塞81到达设于缸体82侧壁的返回自动关闭喷嘴88之前的期间，缸体82内的蒸气从构成蒸气排出机构的返回自动关闭喷嘴88以及返回通路89经由返回管14回流至燃料箱11。

而且，根据控制单元10所发送的驱动信号继续对电磁铁线圈83进行通电后，柱塞81继续向下方移动，用其侧面堵住返回通路89，因此在停止蒸气排出的同时，对缸体82内的燃料进行加压。在此，所述缸体82内的蒸气被排出至外部、继而缸体82内的燃料被加压的期间T1成为无效喷射期间。而且，若柱塞81进一步移动使缸体82内的压力超出规定值，则经过加压的燃料通过燃料喷射自动关闭喷嘴84、节流喷嘴85、燃料喷射口86被喷射至吸气歧管15内(图3中的期间T2)。

经过控制单元10所发送的驱动信号的输出期间T0，使电磁铁线圈83的通电停止后，未图示的返回弹簧使柱塞81向上方移动从而回到原位(图3中的期间T3)。此时，从燃料箱11经由供给管12供给的燃料通过燃料吸入自动关闭喷嘴87被吸引至缸体82内。

图4是表示本发明的燃料喷射装置的回路构成图。

图中8代表燃料喷射单元，与控制单元10连接。103代表蓄电池，104代表安装于引擎的曲柄轴上的发电机，105代表调节继电器。控制单元10由微型计算机106、电磁铁线圈驱动控制回路107、电磁铁线圈驱动用FET108、放电控制回路109、放电控制用FET110、电容器111、电流检测用电阻112、电磁铁线圈电流放大回路113、电流检测回路114构成。

控制单元10在钥匙开关115开启后得到来自蓄电池103的电流供给而开始动作。然后，根据图1所示的传感器等的输入，利用微型计算机106计算出应该喷射的燃料量并将信号发送至电磁铁线圈驱动控制回路107。电磁铁线圈驱动控制回路107开启电磁铁线圈驱动用FET108对燃料喷射单元8的电磁铁线圈83进行通电，驱动柱塞81对燃料进行喷射。此时，微型计算机106对放电控制回路109也发送信号，开启放电控制用FET110，经此将储存在电容器111内的能量释放至燃料喷射单元8作为电磁铁线圈83的驱动力。

在驱动电磁铁线圈83后经过了规定时间的时刻，用电流检测用电阻112检测电磁铁线圈通电电流，通过电磁铁线圈电流放大回路113，向微型计算机106发送与上述通电电流值相当的信号。微型计算机106计算出对应该通电电流的补正值，对上述电磁铁线圈驱动时间进行补正。另外，上述微型计算机106通过使电磁铁线圈驱动用FET108断路而截断电磁铁线圈电流，同时也使放电控制用FET110断路。截断时，储存在电磁铁线圈83中的电能向电容器111中蓄电，以在下一次电磁铁线圈驱动的初期使用。

图5是表示实施例1中、燃料喷射单元8从引擎停止状态利用引擎起动装置起动引擎时的动作的模式图，(a)是表示电源开启、关闭状态的图，(b)是表示引擎起动装置的起动开关开启、关闭状态的图，(c)是表示曲柄转角传感器7的输出信号的图，(d)是施加于燃料喷射单元8的电磁铁线圈的驱动脉冲，(e)是电磁铁线圈的电流，(f)是表示燃料喷射状况的图。

如图5(a)所示，打开燃料喷射装置的电源后，如图5(d)所示，以规定间隔将与无效喷射时间对应的驱动信号(脉冲)送往燃料喷射单元8，如图5(e)所示地对电磁铁线圈进行通电，驱动柱塞81，利用所述蒸气排出机构将燃料喷射单元8内的蒸气强制吐出至燃料喷射单元外，并且对未图示的蓄电用电容器进行蓄电。

在引擎停止状态持续时，使根据该无效喷射时间的驱动信号进行的清除喷射持续规定时间或规定次数后终止，但如图5(b)所示，在持续进行清除喷射的规定时间或规定次数内，若开启引擎起动装置的起动开关，则控制单元10会检测出其状态并使清除喷射中止。

然后，利用引擎起动装置使引擎开始旋转，如图5(c)所示，利用曲柄转角传感器7检测出引擎旋转后，如图5(d)所示，向燃料喷射单元8发送供给引擎起动所需燃料的喷射时间的驱动信号x，此后也不再进行燃料喷射装置的电源开启后持续规定时间或规定次数的清除喷射。

实施例2

实施例2中以所述控制单元10在根据电源电压输入检测出电压偏低时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止为例。

图6是表示上述实施例2中、电源电压的状态和驱动信号以及从清除喷射中止状态的引擎停止时利用引擎起动装置起动引擎时的燃料喷射单元8的动作的模式图。与图5的情况相同，打开燃料喷射装置的电源后，以规定间隔将与无效喷射时间对应的驱动信号送往燃料喷射单元8。

然后，如图6(b)所示地起动引擎起动装置后，由于该起动通常需要较大的电力，因此如图6(c)所示，燃料喷射装置的电源电压暂时降低。控制单元10对电源电压进行监视，若检测出该电压降低而使判定电压下降，则如图6(e)所示地使根据无效喷射时间的驱动信号进行的清除喷射中止。

实施例3

实施例3中以所述控制单元在根据曲柄转角传感器的信号输入检测出引擎旋转时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止为例。图7是表示实施例3中、曲柄转角传感器信号和驱动信号以及燃料喷射单元8的动作的模式图。与图5的情况相同，打开燃料喷射装置的电源后，以规定间隔将与无效喷射时间对应的驱动信号送往燃料喷射单元8。然后，如图7(b)所示，引擎开始旋转，控制单元10第一次检测出曲柄转角传感器7的信号时(y时刻)，如图7(c)所示，使在燃料喷射装置的电源开启后持续规定时间或规定次数的清除喷射中止。

实施例4

实施例4中以所述控制单元在根据曲柄转角传感器的信号输入检测出决定引擎控制所需的点火及燃料喷射时间的基准曲柄角度时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止为例。

图8是表示实施例4中、曲柄转角传感器信号和驱动信号以及燃料喷射单元8的动作的模式图。

与图5的情况相同，打开燃料喷射装置的电源后，以规定间隔将与无效喷射时间对应的驱动信号送往燃料喷射单元8。然后，如图8(b)所示，引擎开始旋转，控制单元10第一次检测出曲柄转角传感器7的信号后，在检测出决定引擎控制所需的燃料喷射时间以及点火控制时间的基准曲柄角度时(z时刻)，如图8(c)所示，使在燃料喷射装置的电源开启后持续规定时间或规定次数的清除喷射中止。

实施例5

实施例5中以所述控制单元在引擎转速在电源供给后的规定判定期间内达到规定值以上时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止为例。

图9、图10是表示实施例5中、曲柄转角传感器信号和驱动信号以及燃料喷射单元8的动作的模式图，图9表示在蓄电池正常连接时、图10表示在蓄电池未正常连接时，钥匙开关、起动电动机、曲柄转角信号、引擎转速、电源电压、控制单元、驱动信号各自的相互关联动作状态。

首先，对图9的蓄电池正常连接时的控制单元10的动作进行说明。驾驶员开启钥匙开关后，蓄电池向控制单元10供给充足的电源电压，因此控制单元10立即开始动作。然后，驾驶员驱动起动电动机，使引擎1起动。从驾驶员开启钥匙开关到使起动电动机驱动的时间(约500ms)，比控制单元10开始动作后的快起动判定期间(约100ms)久，因此在快起动判定期间内引擎转速不会达到快起动判定转速(约900r/min)以上。

另外，到使上述起动电动机驱动之前的这段时间，由于引擎1不旋转故发电机104不开始发电，因此电源电压不会达到快起动判定电压(约14v)以上(蓄电池为铅蓄电池故为12v)，控制单元10向燃料喷射单元8发送清除喷射驱动信号。然后，起动电动机使引擎1开始旋转，控制单元10向燃料喷射单元8发送主喷射驱动信号，进行燃料喷射，利用点火装置点火，使引擎加速旋转。

接下来，在图10的蓄电池未连接时，即使驾驶员开启钥匙开关，也不向控制单元10供给电源电压，因此控制单元10不开始任何动作。另外，由于没有向起动电动机供给电源电压故不进行动作。然后，驾驶员通过脚蹬起动杆开始进行踩踏。引擎1受到踩踏后开始旋转且即刻达到高转速。这样一来，发电机104开始发电，向控制单元10供给电源电压。控制单元10开始动作，在快起动判定期间内，检查引擎转速、电源电压是否达到规定值以上。此时，引擎转速已达到规定速度(快起动判定转速)以上。

另外，由于没有连接蓄电池，发电机的发电量基本上全部向控制单元10供给，因此电源电压也大幅上升(约在14～18v左右)，达到规定电压(快起动判定电压)以上。因此，控制单元判定为处于快起动模式，即使没有判别出当前的行程也在之后的曲柄转角信号输入时间，向燃料喷射单元发送主喷射驱动信号，进行燃料喷射，利用点火装置点火，使引擎进一步加速旋转。

另外，在发生蓄电池电压下降的情况时，即使开启钥匙开关也无法向控制单元10供给电源电压，当然也无法驱动起动电动机，因此驾驶员必须进行脚踏起动，与所述蓄电池没有连接的情况相同，在控制单元动作开始后的快起动判定期间内，引擎转速达到规定值以上，因此判定为处于快起动模式，向燃料喷射单元8发送主喷射驱动信号，进行燃料喷射，利用点火装置点火，使引擎进一步加速旋转。

图11是详细表示本发明在蓄电池未连接的情况下进行脚踏起动时控制单元10向燃料喷射单元8发送驱动信号的样子的时间图。该图在时间系统中表示发送至燃料喷射单元的驱动信号与脚蹬起动踏板、曲柄转角信号、引擎行程、电源电压、控制单元、引擎转速的相互关联动作。

也就是说，在图中，通过驱动脚蹬起动踏板，使电源电压达到控制器动作电压V1以上后，利用安装于控制单元10内的行程判别构件，进行压缩、膨胀、排气、吸入等引擎行程的判别动作。该行程判别动作在t1开始，在t2完成。作为所述行程判别构件，例如：在曲柄轴上以规定间距设置突起，根据来自曲柄转角传感器的信号测定各突起的输入时间，通过计算其时间差来分配突起号码。另外，众所周知，在各突起检测出吸气管压力，根据各指定突起号码的吸气压力数据来判定吸气行程位置，然后通过向各突起号码分配各行程来进行。

现在，在控制单元动作开始后的规定期间内，如上文所述地检查引擎转速和电源电压，确认其中任何一项超出规定值后，判定为快起动模式，不进行此前的清除喷射而直接切换至主喷射。且在此快起动模式时，即使没有判别出当前的行程，即在行程判别动作未完成的状态(t1～t2期间)下，也可在之后的曲柄转角信号输入时间发出驱动信号1，进行主喷射。

另外，以往在上述行程判别动作完成后(t2以后)，在曲柄转角信号输入时间发出驱动信号2，因此到开始喷射需花费一定时间，使引擎的起动延迟。针对这一点，利用本发明，即使在蓄电池电压下降或没有蓄电池的状态下起动(例如脚踏起动)时，也能够可靠地起动引擎。

Claims (9)

1、一种燃料喷射装置，包括燃料喷射单元及控制单元，所述燃料喷射单元具有利用柱塞的往复运动对燃料进行吸引、加压并喷射的功能，所述控制单元利用检测引擎运转状态的传感器的输出，根据引擎运转状态向所述燃料喷射单元发出所述柱塞的驱动信号，该燃料喷射装置通过进行不足以喷射燃料的清除喷射来排出缸体内产生的蒸气，其特征在于，所述控制单元根据所述传感器检测出的引擎运转状态，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

2、如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述控制单元在根据引擎起动装置起动用的开关信号输入检测出引擎起动时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

3、如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述控制单元在根据电源电压输入检测出电压偏低时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

4、如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述控制单元在根据曲柄转角传感器的信号输入检测出引擎旋转时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

5、如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述控制单元在根据曲柄转角传感器的信号输入检测出决定引擎控制所需的点火及燃料喷射时间的基准曲柄角度时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

6、如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，当在所述控制单元得到电源供给后的规定判定期间内、引擎的转速达到规定值以上时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

7、如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，当在所述控制单元得到电源供给后的规定判定期间内、向所述控制单元供给的电源电压达到规定值以上时，使所述燃料喷射单元的清除喷射中止。

8、如权利要求6或7所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述规定判定期间为100ms。

9、如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述控制单元具有根据来自所述传感器的信息对引擎各行程进行判定的行程判别构件，在判定为快起动模式时，即使所述行程判别构件未完成行程的判别，也在之后的曲柄转角信号输入时间直接进行燃料喷射。

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