JP2006300050A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動に際し燃料噴射弁による適正な燃料噴射をいち早く行わせ、ひいてはエンジンの始動性向上を実現する。
【解決手段】交流発電機１０は、エンジンのクランク軸から駆動力が付与されることで交流の電力を発生する。交流発電機１０の電力はレギュレータ１２によって例えば１４Ｖの電圧に調整される。ＥＣＵ２０において、電源ＩＣ２３は電源電圧ＶＣＣを生成し、マイコン２５は電源電圧ＶＣＣの供給を受けて動作する。マイコン２５からのポンプ駆動信号によりトランジスタ２７がＯＮされることで、燃料ポンプ６に対しての通電が行われる。また、電源ＩＣ２３の出力側とトランジスタ２７のベースとを接続するようにして電気経路Ｌ１が設けられており、この電気経路Ｌ１を通じての電気的な出力によってもトランジスタ２７をＯＮさせることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射装置に関するものである。

この種の燃料噴射装置では、燃料タンクから供給される燃料を燃料ポンプにて加圧し、その加圧燃料を燃料噴射弁によりエンジンに噴射供給するようにしている。この場合、燃料ポンプや燃料噴射弁の駆動はマイコン（マイクロコンピュータ）等にて構成される電子制御装置により制御される。

また、例えば自動二輪車では、車載電源としてのバッテリを搭載していない車両も多く存在しており、エンジン始動時には、ユーザのキック操作等により外力が加えられることでエンジンのクランク軸が回転する。そして、そのクランク軸の回転により発電機（マグネト発電機）が発電を開始し、それに伴い電子制御装置やその他電気部品への給電が行われる。この場合、発電機にて生じた電力は電源回路に供給され、電源回路にて生成される電源電圧ＶＣＣが所定値（例えば５Ｖ）まで上昇するとマイコン等の動作が開始される。そして、燃料ポンプや燃料噴射弁が駆動される。

その詳細を図７を用いて説明する。なお図７において、（ａ）は電源電圧ＶＣＣの推移を、（ｂ）はマイコンから出力されるポンプ駆動信号を、（ｃ）は燃料ポンプにより加圧される燃圧（燃料圧力）の推移を、（ｄ）は燃料噴射弁に印加される駆動電圧の推移を、それぞれ示す。

図７において、ユーザによるキック操作等が行われると、発電機による発電が開始され、電源電圧ＶＣＣが上昇するとともに、燃料噴射弁の駆動電圧が上昇する。そして、タイミングｔ１１では、電源電圧ＶＣＣが所定値（５Ｖ）に達することでマイコンが起動されて初期化処理が行われる。初期化処理が完了した後、タイミングｔ１２では、マイコンによってポンプ駆動信号としてＯＮ信号が出力され、所定の遅れ時間を経た後、タイミングｔ１３で燃料ポンプによる燃料加圧が開始される。タイミングｔ１３以降、燃圧が図示の如く上昇する。また、燃料噴射弁による燃料噴射に関しては、マイコンの起動後、行程判別が完了することでマイコンによって燃料噴射弁の駆動信号が出力され、タイミングｔａ，ｔｂでそれぞれ燃料噴射が行われる。

しかしながら、上記の如く燃料噴射制御が行われる場合、例えばタイミングｔａでは、燃料噴射弁が開弁駆動されても燃圧が未だ上昇しておらず、実際の燃料噴射が不十分なものとなる。そのため、エンジン始動性が低下してしまう。

また、例えば特許文献１では、エンジンの始動操作が開始された後、発電機の出力電圧が設定値に達した時に初回の噴射指令を発生させる。そしてこれにより、始動操作後において有効な初回噴射をいち早く行わせ、その後点火動作が行われるまでの間に十分な気化時間を確保してエンジンの始動性を向上させるようにしていた。

しかしながら、上記特許文献１の場合、初回噴射（すなわち、初回の燃料噴射弁の駆動）をいち早く行わせたとしても、その時点では上述のとおり燃圧が十分に上昇しておらず、燃料噴射が不十分なものとなる。したがって、所望とするエジン始動性が実現できないという問題があった。
特開２００４−１６２６９１号公報

本発明は、エンジンの始動に際し燃料噴射弁による適正な燃料噴射をいち早く行わせ、ひいてはエンジンの始動性向上を実現することができるエンジンの燃料噴射装置を提供することを主たる目的とするものである。

本発明では、基本動作としてエンジンの回転に伴い発電機が発電を行い、発電機からの給電によりマイコン等の演算装置が作動する。演算装置は起動後においてポンプ駆動信号を出力し、これにより燃料ポンプが駆動されて燃料が加圧される。そして、その加圧燃料が燃料噴射弁に供給されて燃料噴射が行われる。

また特に、本燃料噴射装置では、演算装置を迂回して電気経路を設け、該電気経路を通じての出力により燃料ポンプを駆動させる構成とした。そのため、エンジン始動時において演算装置の起動、同演算装置での初期化処理、同演算装置によるポンプ駆動信号の出力を待つことなく、前記電気経路を通じての電気的な出力により燃料ポンプの駆動が開始される。したがって、エンジン始動時における燃圧の上昇が早められ、燃料噴射弁による適正な燃料噴射をいち早く行わせることができる。以上により、エンジンの始動性向上が実現できる。

燃料噴射装置の電源系の構成として、発電機にて生じた電力を所定電圧に調整するレギュレータと、該レギュレータにより調整された電圧から所定の電源電圧を生成する電源回路とを備え、電源電圧の供給により演算装置が動作するようにした構成が考えられる。かかる構成において、上記のとおりエンジン始動時における燃圧の上昇を早めるには、次の（１）〜（３）の構成を採用すると良い。

（１）電源回路の出力側と燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設ける。これにより、電源回路にて生成された電源電圧が燃料ポンプの駆動回路部に直接的に印加されるようになり、電源電圧が演算装置が通常動作する所定値に達し更に演算装置での所定の初期化処理等が完了するよりも早いタイミングで燃料ポンプの駆動を開始することができる。

（２）レギュレータの出力側と燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設ける。これにより、レギュレータにて調整された所定電圧が燃料ポンプの駆動回路部に直接的に印加されるようになり、電源電圧が演算装置が通常動作する所定値に達し更に演算装置での所定の初期化処理等が完了するよりも早いタイミングで燃料ポンプの駆動を開始することができる。

（３）発電機と燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設ける。これにより、発電機から燃料ポンプの駆動回路部に対して直接的に給電が行われるようになり、電源電圧が演算装置が通常動作する所定値に達し更に演算装置での所定の初期化処理等が完了するよりも早いタイミングで燃料ポンプの駆動を開始することができる。

また更に、上記したレギュレータと電源回路との間の電気経路に、レギュレータを介しての給電により電荷を蓄える蓄電手段を設けた構成では、蓄電手段の高電位側の端子と燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設けると良い。これにより、蓄電手段の充電電圧が燃料ポンプの駆動回路部に直接的に印加されるようになり、電源電圧が演算装置が通常動作する所定値に達し更に演算装置での所定の初期化処理等が完了するよりも早いタイミングで燃料ポンプの駆動を開始することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、自動二輪車用のエンジン制御システムへの適用例を説明することとしており、図１に本システムの概要を示す。なお本例では、自動二輪車はバッテリを備えておらず、ユーザがキック式の始動装置をキック操作することでクランク軸に初期回転が付与され、それに伴いエンジンが始動されるようになっている。

図１において、エンジン１には吸気管２と排気管３とが接続され、吸気管２には燃料噴射弁４が設けられている。燃料タンク５内の燃料は電動式の燃料ポンプ６によって汲み上げられるとともに、所定の燃圧に加圧されて燃料噴射弁４に供給される。また、エンジン１のシリンダヘッドには点火プラグ７が設けられており、点火装置８を通じて点火プラグ７に高電圧が印加されることにより当該点火プラグ７の対向電極間に放電火花が発生し、エンジン燃焼室内に吸入された燃料が燃焼に供される。

ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０は、エンジン１の各種制御を実施するための中枢部をなすものであり、このＥＣＵ２０にはエンジン回転速度やエンジン負荷等を検出するためのセンサから各種検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ２０は、前記検出信号に基づいてエンジン運転状態を把握するとともに該運転状態に基づいて燃料噴射弁４、燃料ポンプ６、点火装置８の駆動を制御する。

また、図２には、本システムの電気系の構成を示す。図２において、交流発電機１０は、エンジンのクランク軸（図示略）から駆動力が付与されることで交流の電力を発生するものあり、具体的には単相マグネト発電機にて構成されている。交流発電機１０にて発生する電力によりヘッドライトやリアライト等の点灯装置１１が駆動される。交流発電機１０の電力はレギュレータ１２によって例えば１４Ｖの電圧に調整された後、イグニッションスイッチ１３を介してＥＣＵ２０に供給される。

ＥＣＵ２０には、レギュレータ１２から供給される電力が電源端子Ｔ１を介して取り込まれる。ＥＣＵ２０において、電源端子Ｔ１には、ダイオード２１を介して蓄電手段としてのコンデンサ２２が接続されており、コンデンサ２２において高電位となる端子側（すなわちダイオード２１のカソード側）は電源ＩＣ２３に接続されている。電源ＩＣ２３は、マイコン用の電源電圧ＶＣＣ（例えば５Ｖ）を生成するための電源回路を構成している。電源ＩＣ２３の出力側にはコンデンサ２４が接続されている。

マイコン２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなる周知の演算装置を構成するものであり、電源電圧ＶＣＣの供給を受けて動作し、都度のエンジン運転状態等に基づいて燃料噴射弁４、燃料ポンプ６、点火装置８等の駆動を最適に制御する。図２には、駆動対象として燃料ポンプ６を示している。マイコン２５の出力側は、燃料ポンプ６への通電を制御するトランジスタ２７に接続されており、その間に抵抗Ｒ１が設けられている。そして、マイコン２５から出力されるポンプ駆動信号によりトランジスタ２７がＯＮされることで、燃料ポンプ６に対しての通電が行われる。なお、トランジスタ２７により燃料ポンプ６の駆動回路部が構成されている。

かかる場合、通電により燃料ポンプ６が駆動され、燃料タンク５内の燃料が燃料配管を通じて汲み上げられるとともに所定の燃圧に加圧され、燃料噴射弁４に供給される。そして、この状態で燃料噴射弁４がＯＮ（通電）されると、該燃料噴射弁４から燃料噴射が行われる。

図２の構成では特に、前記マイコン２５から出力されるポンプ駆動信号以外に、マイコン２５を迂回して設けた電気経路Ｌ１を通じての電気的な出力によっても、トランジスタ２７をＯＮさせることができるようになっている。より具体的には、電源ＩＣ２３の出力側とトランジスタ２７のベースとを接続し、その間に抵抗Ｒ２を備えた電気経路Ｌ１が設けられており、電源ＩＣ２３にて生成される電源電圧ＶＣＣがトランジスタ２７のベースに印加される。したがって、電源電圧ＶＣＣが上昇して電気経路Ｌ１の電圧レベルがトランジスタ２７のＯＮ電圧を上回った時にトランジスタ２７がＯＮされ、それに伴い燃料ポンプ６が駆動される。なお、電気経路Ｌ１の抵抗Ｒ２の抵抗値は、マイコン２５からトランジスタ２７への経路上の抵抗Ｒ１の抵抗値に比べて大きい値に設定されている。

次に、エンジン始動時における燃料噴射動作について図３のタイムチャートを用いて説明する。図３において、（ａ）は電源電圧ＶＣＣの推移を、（ｂ）はトランジスタ２７のＯＮ／ＯＦＦを、（ｃ）は燃料ポンプ６により加圧される燃圧（燃料圧力）の推移を、（ｄ）は燃料噴射弁４に印加される駆動電圧の推移を、それぞれ示す。なお（ｃ）には、比較のため、従来技術における燃圧の変化一点鎖線で示している。

さて、ユーザによりエンジン１がキック始動されると、それに伴い交流発電機１０による発電が開始され、電源電圧ＶＣＣが上昇するとともに、燃料噴射弁４の駆動電圧が上昇する。そして、電源電圧ＶＣＣが所定値（例えば４Ｖ）に達すると、迂回電気経路Ｌ１からの通電により、タイミングｔ１でトランジスタ２７がＯＮし、燃料ポンプ６への通電が開始される。その後、所定の遅れ時間を経た後、燃料ポンプ６による燃料加圧が開始される（タイミングｔ２）。タイミングｔ２以降、燃圧が図示の如く上昇する。その後、マイコン起動後の初期化処理を経てポンプ駆動信号が出力される状態になると、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の大小関係（Ｒ１＜Ｒ２）に基づき、以降は迂回電気経路Ｌ１ではなく、マイコン２５からの経路の信号出力が支配的となる。

また、燃料噴射弁４による燃料噴射に関しては、マイコン２５の起動後、行程判別が完了することでマイコン２５によって燃料噴射弁４の駆動信号が出力され、タイミングｔ３，ｔ４でそれぞれ燃料噴射が行われる。かかる場合、タイミングｔ３，ｔ４での燃料噴射時には、燃圧が十分に上昇しており、燃料噴射弁４の開弁動作によって適正な燃料噴射が行われる。

因みに、従来構成の場合には、前記図７で説明したとおり電源電圧ＶＣＣの上昇、マイコン起動後の初期化処理、ポンプ駆動信号の出力などを待って燃料ポンプによる燃料加圧が始まるため、燃圧の上昇が遅れる。これに対して本実施の形態の場合、マイコン２５の起動や初期化処理に関係なく燃料ポンプ６による燃料加圧が始まるため、早期の燃圧上昇が可能となる。

以上詳述した本実施の形態によれば、マイコン２５を迂回して設けた電気経路Ｌ１を通じての出力により燃料ポンプ６を駆動させる構成としたため、エンジン始動時における燃圧の上昇を早め、燃料噴射弁４による適正な燃料噴射をいち早く行わせることができる。これにより、エンジンの始動性向上が実現できる。

本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記実施の形態では、電源ＩＣ２３の出力側とトランジスタ２７のベースとを接続するようにして電気経路Ｌ１を設け、この電気経路Ｌ１を通じての出力により燃料ポンプ６を駆動させる構成としたが、これを以下のように変更する。なお、以下の各図において、上記実施の形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。トランジスタ２７のベースに通じる２経路に各々設けた抵抗Ｒ１，Ｒ２も、上記実施の形態に準ずるものである。

（ア）図４に示すように、コンデンサ２２の高電位側の端子とトランジスタ２７のベースとを接続するようにして電気経路Ｌ２を設ける。これにより、コンデンサ２２の充電電圧によりトランジスタ２７がＯＮされるようになり、従来技術に比べて早期に燃料ポンプ６の駆動を開始することができる。

（イ）図５に示すように、レギュレータ１２の出力側とトランジスタ２７のベースとを接続するようにして電気経路Ｌ３を設ける。これにより、レギュレータ１２にて調整された所定電圧によりトランジスタ２７がＯＮされるようになり、従来技術に比べて早期に燃料ポンプ６の駆動を開始することができる。

（ウ）図６に示すように、交流発電機１０とトランジスタ２７のベースとを接続するようにして電気経路Ｌ４を設ける。これにより、交流発電機１０からの給電によりトランジスタ２７がＯＮされるようになり、従来技術に比べて早期に燃料ポンプ６の駆動を開始することができる。なお、電気経路Ｌ４には逆流防止用のダイオード３１が設けられている。

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。 本システムの電気系の構成を示す図である。 エンジン始動時における燃料噴射動作を説明するためのタイムチャートである。 別の形態においてシステムの電気系の構成を示す図である。 別の形態においてシステムの電気系の構成を示す図である。 別の形態においてシステムの電気系の構成を示す図である。 従来技術を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１…エンジン、４…燃料噴射弁、６…燃料ポンプ、１０…交流発電機、１２…レギュレータ、２０…ＥＣＵ、２２…コンデンサ、２３…電源ＩＣ、２５…マイコン、２７…トランジスタ、Ｌ１〜Ｌ４…電気経路。

Claims (5)

1. エンジンの回転に伴い発電する発電機と、燃料を加圧しその加圧燃料を燃料噴射弁に供給するための電動式の燃料ポンプと、前記発電機からの給電により作動し前記燃料ポンプを駆動するためのポンプ駆動信号を出力する演算装置とを備えたエンジンの燃料噴射装置において、
   前記演算装置を迂回して電気経路を設け、該電気経路を通じての出力により前記燃料ポンプを駆動させる構成としたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
2. 前記発電機にて生じた電力を所定電圧に調整するレギュレータと、該レギュレータにより調整された電圧から所定の電源電圧を生成する電源回路とを備え、前記電源電圧の供給により前記演算装置が動作する構成とした燃料噴射装置において、
   前記電源回路の出力側と前記燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。
3. 前記発電機にて生じた電力を所定電圧に調整するレギュレータと、該レギュレータにより調整された電圧から所定の電源電圧を生成する電源回路とを備え、前記電源電圧の供給により前記演算装置が動作する構成とした燃料噴射装置において、
   前記レギュレータの出力側と前記燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。
4. 前記発電機にて生じた電力を所定電圧に調整するレギュレータと、該レギュレータにより調整された電圧から所定の電源電圧を生成する電源回路とを備え、前記電源電圧の供給により前記演算装置が動作する構成とした燃料噴射装置において、
   前記発電機と前記燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。
5. 前記発電機にて生じた電力を所定電圧に調整するレギュレータと、該レギュレータにより調整された電圧から所定の電源電圧を生成する電源回路と、前記レギュレータと前記電源回路との間の電気経路に設けられ前記レギュレータを介しての給電により電荷を蓄える蓄電手段とを備え、前記電源電圧の供給により前記演算装置が動作する構成とした燃料噴射装置において、
   前記蓄電手段の高電位側の端子と前記燃料ポンプの駆動回路部とを接続するようにして前記電気経路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。

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