JP2008128058A - 電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタに加わる電圧の変動を防止する電力供給装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ５０の電源回路５２の一部は定電圧回路を構成しており、蓄電池３０から供給される電力を所定の一定電圧に調整している。トランジスタ５６、５８は、マイコン５４から送出される制御信号によりスイッチングされ、点火コイル４０の点火時期、インジェクタ７０の電気駆動部に供給される電力の通電時間を制御する。インジェクタ７０は、ＥＣＵ５０の電源回路５２と電力供給線１１０により電気的に直接接続されており、電源回路５２から一定電圧の電力を供給される。トランジスタ５８のスイッチングにより、電力供給線１１０からインジェクタ７０のコイルに電力が供給されるとインジェクタ７０から燃料が噴射され、電力供給線１１０からインジェクタ７０のコイルへの電力供給が遮断されるとインジェクタ７０からの燃料噴射は遮断される。
【選択図】図１

Description

本発明は、インジェクタに電力を供給する電力供給装置に関する。

従来、内燃機関に燃料を供給するインジェクタには、発電機または蓄電池から電力が供給されている（例えば、特許文献１、２参照）。インジェクタの燃料噴射量は、例えば内燃機関の運転状態に応じて発電機または蓄電池からインジェクタのコイル等の電気駆動部に供給される電力の通電時間をエンジン制御装置等が制御することにより調整される。エンジン制御装置は、例えば制御信号としてパルス信号によりインジェクタへの通電時間を制御する。パルス信号がオンの間、発電機または蓄電池からインジェクタの電気駆動部に電力が供給され、パルス信号がオフの間、発電機または蓄電池からインジェクタの電気駆動部への電力供給は遮断される。インジェクタは、発電機または蓄電池から電気駆動部に電力が供給されると開弁して燃料を噴射し、発電機または蓄電池から電気駆動部への電力供給が遮断されると閉弁して燃料噴射を遮断する。インジェクタの燃料噴射量は、発電機または蓄電池から電気駆動部への通電時間、つまり制御信号のパルス幅により調整される。

ところで、通常、発電機の発電電圧には脈動が発生している。この脈動による発電機の電圧変動は、特に単相式の発電機の場合に大きくなる。また、蓄電池の蓄電容量が小さいか、蓄電池の蓄電量が低下すると、電力が消費されることにより電源電圧が変動し易い。
電源電圧の値が変動しインジェクタに加わる駆動電圧が変動すると、インジェクタの燃料の噴射開始タイミングが変化する。これは、例えば、駆動電圧が高くなるとインジェクタの弁部材のリフト開始タイミングが早くなり、駆動電圧が低くなると弁部材のリフト開始タイミングが遅くなるからである。同じパルス幅の制御信号であっても、電源電圧の値がばらつき噴射開始タイミングがずれると、燃料噴射量が変化する。そこで、電源電圧の変動をエンジン制御装置が検出し、図４に示すように電源電圧に応じて制御信号のパルス幅を補正することが考えられる。駆動電圧が基準電圧より高い場合にはパルス幅を基準幅よりも短くし、駆動電圧が基準電圧より低い場合にはパルス幅を基準幅よりも長くする。

しかしながら、例えば図５に示すように、インジェクタや点火コイルのようにスイッチングにより供給電力が頻繁にオン、オフされる電力消費装置で電力が消費されると、電源電圧は頻繁に変動する。また、蓄電池を使用せず発電機から直接電力が供給される場合、発電機の発電電圧の脈動により電源電圧が頻繁に変動する。電源電圧が頻繁に変動すると、エンジン制御装置による電圧検出が電圧変動に追随できず、電源電圧の検出に時間遅れが生じることがある。このように、電源電圧の検出値と実際の電源電圧の値とが異なると、実際の電源電圧の値と異なる検出電圧値に基づいてインジェクタの制御信号のパルス幅を補正することになるので、インジェクタの燃料噴射量を高精度に制御できないという問題がある。

実開平９−２０９８０７号公報 特開平１０−２９９５５１号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、インジェクタに加わる電圧の変動を防止する電力供給装置を提供することを目的とする。

請求項１から７に記載の発明では、エンジン制御装置とインジェクタとを電力供給線で電気的に直接接続し、エンジン制御装置からインジェクタに電力を供給する。これにより、発電機または蓄電池から供給される電力の電圧が頻繁に変動しても、エンジン制御装置において一定電圧を生成し、インジェクタに加えることができる。その結果、エンジン制御装置で生成した一定電圧の電力に基づき、内燃機関の運転状態に応じてインジェクタの燃料噴射量を高精度に制御できる。

請求項２に記載の発明では、エンジン制御装置の定電圧回路でインジェクタに加える電圧を定電圧に設定するので、インジェクタに加わる電圧の変動を防止できる。
請求項３に記載の発明では、定電圧回路は、インジェクタ以外の他の電力消費装置にも電力を供給する共通回路である。つまり、インジェクタ用に専用の定電圧回路を設けることなく、他の電力消費装置と共通の定電圧回路からインジェクタに電力を供給するので、エンジン制御装置の回路量の増加を防止できる。

請求項４に記載の発明では、インジェクタ専用の定電圧回路からインジェクタに電力を供給するので、エンジン制御装置からインジェクタに加える電圧をインジェクタの仕様に合わせて任意に設定できる。
ところで、自動二輪車では、蓄電池を使用する場合には蓄電池の蓄電容量が小さく、また、特に小型の自動二輪車では蓄電池を使用しない場合もあるので、電源電圧が変動しやすい。

請求項５に記載の発明では、このように電源電圧が変動しやすい自動二輪車であっても、エンジン制御装置とインジェクタとを電力供給線で電気的に直接接続し、エンジン制御装置からインジェクタに電力を供給するので、インジェクタに加わる電圧の変動を防止できる。
請求項６に記載の発明では、エンジン制御装置は発電機から電力を供給される。つまり、発電機が発生する電力を蓄電する蓄電池を使用しない電力供給装置において、エンジン制御装置とインジェクタとを電力供給線で電気的に直接接続し、エンジン制御装置からインジェクタに電力を供給する。つまり、電圧変動の大きい発電機からインジェクタに電力が供給されるのではなく、エンジン制御装置からインジェクタに電力が直接供給される。これにより、エンジン制御装置は、インジェクタに加わる電圧の変動を防止し、内燃機関の運転状態に応じてインジェクタの燃料噴射量を高精度に制御できる。

請求項７に記載の発明では、点火装置に高電圧を加える点火コイルは、発電機または蓄電池から電力を直接供給される。つまり、インジェクタが電力を供給されるエンジン制御装置からの電力系統と、点火コイルが電力を供給される発電機または蓄電池からの電力系統とは別である。これにより、点火コイルが電力を消費するときの発電機または蓄電池からの電力系統における電圧変動により、エンジン制御装置からの電力系統における電圧が変動することを防止できる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電力供給装置１を図１に示す。電力供給装置１は、自動二輪車の電力供給装置として使用される。発電機１０は、三相の磁石発電機である。整流器１２は発電機１０が発生する交流電力を直流電力に整流する。小型の自動二輪車の場合には、三相ではなく単相の発電機を使用してもよい。制御回路２０は、整流器１２で整流された電力をオン、オフすることにより電力の過剰な供給を防止する。蓄電池３０は、電力供給線１００により制御回路２０と電気的に接続されており、制御回路２０から供給される電力を蓄電する。点火コイル４０は、電力供給線１００により蓄電池３０と電気的に直接接続されており、蓄電池３０から電力を供給される。点火コイル４０は、電力供給線１００から供給される電力をエンジン制御装置(Engine Control Unit;ECU)５０によりスイッチングされ、点火装置４２に加える高電圧を発生する。

ＥＣＵ５０は、スロットルセンサ６０、吸気圧センサ６２、水温センサ６４、吸気温センサ６６、クランクセンサ６８等の各種センサから送出される検出信号に基づいて内燃機関の運転状態を判定し、判定した内燃機関の運転状態に基づいて点火コイル４０の点火時期、インジェクタ７０への通電時間等を制御し、内燃機関の運転状態を制御する。ＥＣＵ５０には、電源回路５２、マイコン５４、スイッチング用のトランジスタ５６、５８等が搭載されている。

電源回路５２は、電力供給線１００と電気的に接続する電力供給線１０２により蓄電池３０から電力を供給される。電源回路５２の一部は定電圧回路を構成しており、蓄電池３０から供給される電力を所定の一定電圧に調整している。マイコン５４および前述した各種センサには電源回路５２から５Ｖの電圧が加わっている。電源回路５２は、マイコン５４および各種センサと共通の定電圧回路からインジェクタ７０に５Ｖの電圧を加えてもよいし、マイコン５４および各種センサに５Ｖを加える定電圧回路とは別に、インジェクタ７０専用の定電圧回路からインジェクタ７０に電力を供給してもよい。この場合、インジェクタ７０に加える電圧はインジェクタ７０の仕様に合わせて任意に設定できる。

マイコン５４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等から構成されている。ＣＰＵがＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することにより、マイコン５４は各種センサから送出される検出信号に基づいて内燃機関の運転状態を制御する。トランジスタ５６、５８は、マイコン５４から送出される制御信号によりスイッチングされ、点火コイル４０の点火時期、インジェクタ７０の電気駆動部に供給される電力の通電時間を制御する。マイコン５４は、制御信号としてパルス信号によりトランジスタ５６、５８をスイッチングする。

インジェクタ７０は、ＥＣＵ５０の電源回路５２と電力供給線１１０により電気的に接続されている。トランジスタ５８がスイッチングされることにより電力供給線１１０からインジェクタ７０の電気駆動部であるコイルに供給される電力がオンになると、インジェクタ７０の図示しない弁部材がリフトして噴孔を開放し、インジェクタ７０から燃料が噴射される。電力供給線１１０から供給される電力がオフになると、弁部材が下降して噴孔を閉塞し、インジェクタ７０からの燃料噴射が遮断される。マイコン５４がトランジスタ５８をスイッチングする制御信号がオンのときに電源回路５２からインジェクタ７０に電力が供給され、制御信号がオフのときに電源回路５２からインジェクタ７０への電力供給が遮断される。したがって、インジェクタ７０のコイルに供給される電力の通電時間、つまりマイコン５４がトランジスタ５８をスイッチングする制御信号のパルス幅を調整することにより、インジェクタ７０の燃料噴射量は制御される。

第１実施形態では、蓄電池３０からの電力供給系統である電力供給線１００からではなく、ＥＣＵ５０の電源回路５２からの電力供給系統である電力供給線１１０からインジェクタ７０に電力が供給される。これに対し、図２に示す比較形態のように、蓄電池３０からの電力供給系統である電力供給線１００からインジェクタ７０に電力が供給される構成では、蓄電池３０の蓄電容量が小さい場合や、蓄電池３０の蓄電量が低下すると、蓄電池３０の電源電圧が変動しやすくなる。例えば、点火コイル４０がスイッチングされ高電圧を発生して電力を消費すると、図５に示すように電源電圧が頻繁に変動する。このように頻繁に変動する電源電圧をＥＣＵ５０が検出し、電源電圧の変動に応じて制御信号のパルス幅を調整すると、時間遅れ等により正確にパルス幅を調整できない。その結果、インジェクタ７０の燃料噴射量を高精度に制御できない。

そこで、第１実施形態では、蓄電池３０からの電力供給系統とは別系統のＥＣＵ５０の電源回路５２からインジェクタ７０に電力を供給するので、蓄電池３０の電源電圧の変動に関わらず、所定の一定電圧をインジェクタ７０に加えることができる。これにより、各種センサの検出信号に基づいてインジェクタ７０からの燃料噴射量を高精度に制御できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第２実施形態の電力供給装置２では、発電機１０が発生する電力を蓄電する蓄電池を使用せず、発電機１０が発生する電力が制御回路２０から点火コイル４０およびＥＣＵ５０に直接供給される。この電力供給装置２の構成では、例えばキックスタートにより発電機１０に電力を発生させ内燃機関を始動する。

コンデンサ８０は、電力供給線１００における電力消費量に応じて、放電と充電とを繰り返し、電力供給線１００の電圧の変動を低減する。しかしながら、コンデンサ８０の容量は蓄電池３０の容量に比べて小さいので、電力供給線１００の電圧の変動は蓄電池３０を使用する構成に比べて大きくなる。
このように蓄電池３０を使用しない電力供給装置２においても、電力供給線１００とは別系統の電力供給線１１０によりＥＣＵ５０の電源回路５２からインジェクタ７０に電力を供給するので、電力供給線１００の電圧変動に関わらず、所定の一定電圧をインジェクタ７０に加えることができる。これにより、各種センサの検出信号に基づいてインジェクタ７０からの燃料噴射量を高精度に制御できる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、自動二輪車に電力供給装置１、２を使用した。これに対し、自動四輪車に本発明の電力供給装置を使用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

第１実施形態の電力供給装置を示すブロック図。 第１実施形態の比較形態の電力供給装置を示すブロック図。 第２実施形態の電力供給装置を示すブロック図。 電源電圧と電源電圧に応じて補正するパルス幅との関係を示す特性図。 点火信号および噴射信号のスイッチングにともなう電源電圧の変動を示す説明図。

符号の説明

１、２：電力供給装置、１０：発電機、３０：蓄電池、４０：点火コイル、４２：点火装置、５０：ＥＣＵ（エンジン制御装置）、５２：電源回路（定電圧回路）、７０：インジェクタ、１１０：電力供給線

Claims (7)

1. 内燃機関の運転状態を制御するエンジン制御装置と、
   前記内燃機関に燃料を供給する電気駆動式のインジェクタと、
   前記エンジン制御装置と前記インジェクタとを電気的に直接接続し、前記エンジン制御装置から前記インジェクタに電力を供給する電力供給線と、
   を備えることを特徴とする電力供給装置。
2. 前記エンジン制御装置は定電圧回路を有し、前記電力供給線は前記定電圧回路から前記インジェクタに電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記定電圧回路は、前記インジェクタ以外の他の電力消費装置にも電力を供給する共通回路であることを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
4. 前記定電圧回路は、前記インジェクタだけに電力を供給する専用回路であることを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
5. 前記インジェクタは自動二輪車の内燃機関に燃料を供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給装置。
6. 前記エンジン制御装置は発電機から電力を供給されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力供給装置。
7. 発電機または前記発電機が発生する電力を蓄電する蓄電池から電力を供給され、前記内燃機関の点火装置に高電圧を加える点火コイルをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力供給装置。

Images