JP2011169169A - 燃料噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンに燃料を噴射・供給する燃料噴射装置について、低コストで高速運転時の要求流量に充分に応えられるようにする。
【解決手段】エンジン１の回転により発電して所定の信号を出力する発電手段と、コイルに駆動電流を印加することで開弁して燃料を噴射するソレノイドバルブ３０を備えて、エンジン回転周期における所定のタイミングでエンジン１の吸気通路１０に燃料を噴射する燃料噴射装置３において、その発電手段は交流発電機３１であってエンジン吸気タイミングに一致して出力するクランク角位置にてエンジン１に付設され、その信号は噴射指令信号であるとともに交流の駆動電流としてソレノイドバルブ３０に印加するものとされ、エンジン回転数が上昇するに従って印加電圧が高くなることを特徴とするものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの吸気通路に燃料を噴射するための燃料噴射装置に関し、殊に、エンジンのクランク角位置に応じて出力した噴射指令信号を基に所定のタイミングでソレノイドバルブを開弁する燃料噴射装置に関するものであり、例えば、農業用、林業用の手持ち式の作業機械、小型車両などの動力源として用いられている汎用エンジンに用いられるものに好適である。
燃料を加圧してエンジンの吸気通路に噴射・供給する燃料噴射装置は、例えば特開２００１−１９３６１０号に記載されているように周知である。このような燃料噴射装置では、エンジンの１回転ごとに電子制御装置により計算された燃料噴射信号としての駆動電流を、ソレノイドバルブ（インジェクタ）のコイルに印加して固定鉄心を励磁させながらニードル弁をリフトすることにより開弁し、所定の時間燃料を噴射する。
図３は、このような燃料噴射装置におけるエンジン回転数と燃料流量の関係を示すグラフであり、エンジンの回転数が高くない状況においてはエンジン要求流量に対し充分な燃料を供給可能であることが分かる。しかし、ソレノイドバルブのコイルにインダクタンスがある関係で駆動電流の立ち上がりが遅れることにより通電開始から開弁可能な電圧になるまでにタイムラグがあることが知られている。
そのため、エンジン回転数が上昇するに従って、ソレノイドバルブが開弁し燃料を噴射している１サイクル当たりの有効噴射時間が短くなってしまい、噴射時期を早めても燃料の供給が間に合わずに高速運転時のエンジン要求流量に対し燃料供給量が不足することになり、エンジン運転の不調を招きやすくなるという問題がある。
この問題に対し、特開平１１−１０７８３６号公報には、エンジンの始動時から高速運転時にかけてエンジン回転数の上昇に伴いソレノイドバルブに印加する駆動電圧の大きさを増大させる駆動電源回路として、エンジン回転により駆動する交流発電機とその出力を整流する整流器を備えているとともに、この駆動電源回路からソレノイドバルブに駆動電流を流すインジェクタトリガ回路を備えた燃料噴射装置が提案されている。
このように駆動電源回路に交流発電機を設けることでエンジン回転数の増大に応じて駆動電圧を大きくし、ソレノイドバルブの開弁を高速化するともに有効噴射時間を長く確保することができるため、エンジン回転数の増加に応じて燃料噴射量を増加させることを可能として、高速運転時でもエンジン要求流量に応えやすいものとなる。
しかしながら、この燃料噴射装置においては、交流発電機とソレノイドバルブの間に整流器、インジェクトトリガ回路、電子制御装置である噴射指令発生手段の各段階を要するとともに、最終的な駆動電流は直流電流として出力するものであるため、駆動電流の電圧を大きくしてもその立ち上がりは格段には速くはならず、噴射遅れ時間の短縮効果は充分ではない。また、このように燃料噴射装置を構成する部品点数を多くしたことにより、装置の構成が複雑になって高コストなものとなりやすい。
特開２００１−１９３６１０号公報 特開平１１−１０７８３６号公報
本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、エンジンに燃料を噴射・供給する燃料噴射装置について、低コストで高速運転時の要求流量に充分に応えられるようにすることを課題とする。
そこで、本発明は、エンジンの回転により発電して所定の信号を出力する発電手段と、コイルに駆動電流を印加することで開弁して燃料を噴射するソレノイドバルブを備えて、エンジン回転周期における所定のタイミングで前記エンジンの吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置において、前記発電手段は磁石を端縁側の一部に配設したエンジン回転軸に備えられたフライホイールの外周側の所定位置に起電用のコイルを備えた交流発電機であって、前記起電用のコイルが適用するエンジンにおける吸気タイミングに一致して出力するクランク角位置となるように前記フライホイールの外周側の所定位置に配置されており、出力信号がエンジン吸気タイミングに一致して出力するクランク角位置にてエンジンに付設され、前記信号は噴射指令信号であるとともに交流の駆動電流として前記ソレノイドバルブに印加するものであって、エンジン回転数が上昇するに従って印加電圧が高くなることを特徴とする。
このように、エンジンの回転で信号を出力する発電手段を交流発電機として、エンジン回転数の上昇に伴い出力信号の電圧が高くなるものとしたことで、電圧が高くなるに従ってその立ち上がりも急になることから、出力開始から噴射開始電圧になるまでの時間が短くなり、加えて、この信号をソレノイドバルブの駆動電流として使用することにより、途中に電子制御装置等の複数の部品を要することなく、噴射開始時期がより早くなってエンジン高速運転時の要求流量に対応しやすいものとなる。
また、この燃料噴射装置にはソレノイドバルブに至る燃料通路前記ソレノイドバルブに至る燃料通路、或いはソレノイドバルブから吸気通路にいたる燃料通路に燃料流量調整弁が配設されているとともに、スロットルバに燃料流量調整弁が配設されているとともに、スロットルバルブを有した吸気通路が貫通しており、スロットルバルブの開弁動作に連動して燃料流量調整弁が燃料流量を増加させるように動作するものとされ、エンジン回転数が上昇するに従って１回当たりの燃料噴射量が増加することを特徴としたものとすれば、高速運転時のエンジン要求流量に一層対応しやすいものとなる。
さらに、上述した燃料噴射装置には、エンジンの脈動を導入することで作動してソレノイドバルブに燃料を圧送する燃料ポンプが付設されており、この燃料ポンプはエンジン回転数が上昇するに従って吐出圧力を増大することを特徴としたものとすれば、エンジン回転数が上昇することで噴射周期が短縮して充分な有効噴射時間を確保出来なくなっても、燃料噴射量を増量しやすい。
エンジンの回転により信号を出力する発電手段を交流発電機とし、出力した信号をそのまま駆動電流としてソレノイドバルブに印加する本発明によると、低コストで高速運転時の要求流量に充分に応えることができる。
本発明における実施の形態としての燃料噴射装置を配設したエンジンの燃料供給システムの配置図である。 図１の燃料噴射装置よる駆動電圧の変化を示すグラフである。 通常の燃料噴射装置におけるソレノイドによる燃料流量とエンジン要求流量の関係を示すグラフである。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
図１は、本実施の形態の燃料噴射装置３を配設したエンジン１の燃料供給システムの構成を示しており、エンジン１の吸気通路１０の一部を構成するように配設された燃料噴射装置３には、燃料タンク２から延設された燃料供給路２０が接続されており、吸気通路１０に噴射口側を露出したソレノイドバルブ３０で燃料を噴射して供給するようになっている。
燃料噴射装置３には、図示しないダイヤフラムで区画された燃料加圧室を有してなる燃料ポンプ３２が付設されており、その背圧室側にエンジン１の脈圧を導入することにより燃料を加圧し、高圧燃料通路３４を介してソレノイドバルブ３０に供給するようになっており、以上の構成部分については従来例と同様である。
そして、本発明においては、エンジン１の回転により作動して噴射時期の基準となる噴射指令信号を出力する発電手段として、交流発電機３１が使用されており、その出力信号が噴射指令信号であることに加えそのままソレノイドバルブ３０の駆動電流として入力され、途中に電子制御装置、インジェクトトリガ回路、整流器等の部品を配置する必要がなく、簡易な構成且つ低コストで高速運転時のエンジン要求流量に対応可能とした点を特徴としている。
交流発電機３１は、本実施の形態では、エンジン１において磁石１２を端縁側の一部に配設したイグニッションコイル用のフライホイール１１と、その外周側の所定位置に備えた起電用のコイル３１とからなり、前記起電用のコイル３１の設置位置は適用するエンジンに合わせて吸気タイミングに一致して出力するクランク角位置となるように決定されており、出力信号がダイレクトにソレノイドバルブ３０に入力されることから、電子制御装置による燃料噴射時期の算出を要しない。
また、交流発電機３１には所定のフライホイール１１の外周側の所定位置に起電用のコイルを備えており、エンジン回転数が増してフライホイール１１の磁石１２の通過が速くなればなる程、出力する交流の駆動電圧が高くなって立ち上がりも速くなるようになっている。そのため、図２のグラフに示すように、一点鎖線で示す低速時の駆動電圧による入力開始から噴射開始電圧までの角度（時間）ｂと比べて、実線で示す高速運転時の駆動電圧による角度（時間）ａは小さく（短く）なることから、噴射までのタイムラグが短縮されるものとなる。
そして、駆動電圧が高くなるに従って、弁体をリフトする速度も速くなるとともに開弁の大きさ（ストローク）も大きくなることから、バルブが開いている時間は結果的に駆動電流の長さではなくピーク電圧の高さにより決定されるものとなり、開弁時間が長くなることで燃料噴射量も増加するため、高速運転時のエンジン要求流量にも応えられるようになり、電子制御装置で燃料噴射時間を計算する必要がない。
さらに、本実施の形態では燃料噴射装置３にスロットルバルブ３３が付設されているが、燃料ポンプ３２からソレノイドバルブ３０に至る高圧燃料通路３４に、ニードル弁式の燃料流量調整弁３５が配設されている。そして、この燃料流量調整弁３５にはスロットルバルブ３０の開弁動作に連動して燃料流量を増加させるようにニードル弁をリフトするリンク機構が設けられており、高速運転時においてエンジン要求流量の増加に対応して燃料を増量するようになっている。
尚、エンジン１の脈圧を導入して動作する燃料ポンプ３２は、例えばスロットルバルブの開度に応じてダイヤフラムのバネ圧を変動させることやダイヤフラムの変位幅を変動させること等により、エンジン運転が高速になるに従って吐出圧力を増大するものであることが推奨される。これにより、エンジン回転数が増加し噴射間隔が短くなって有効噴射時間を延長しにくい状況となっても、燃圧を上げることにより燃料噴射量を増量しやすい。
尚、本実施の形態では、燃料流量調整弁をソレノイドバルブに至る燃料通路に配置した燃料通路燃料噴射装置について示したが、燃料流量調整弁をソレノイドバルブから吸気通路にいたる燃料通路に配置した燃料通路燃料噴射装置についても同様に実施することができるものである。
以上、述べたように、エンジンに燃料を噴射・供給する燃料噴射装置について、部品点数が少なく簡易な構成の本発明により、低コストでも高速運転時の要求流量に充分に応えられるようになった。
１ エンジン、２ 燃料タンク、３ 燃料噴射装置、１０ 吸気通路、１１ フライホイール、３０ ソレノイドバルブ、３１ 交流発電機、３２ 燃料ポンプ、３３ スロットルバルブ、３４ 高圧燃料通路、３５ 燃料流量調整弁

Claims (3)

  1. エンジンの回転により発電して所定の信号を出力する発電手段と、コイルに駆動電流を印加することで開弁して燃料を噴射するソレノイドバルブを備えて、エンジン回転周期における所定のタイミングで前記エンジンの吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置において、前記発電手段は磁石を端縁側の一部に配設したエンジン回転軸に備えられたフライホイールの外周側の所定位置に起電用のコイルを備えた交流発電機であって、前記起電用のコイルが適用するエンジンにおける吸気タイミングに一致して出力するクランク角位置となるように前記フライホイールの外周側の所定位置に配置されており、出力信号がエンジン吸気タイミングに一致して出力するクランク角位置にてエンジンに付設され、前記信号は噴射指令信号であるとともに交流の駆動電流として前記ソレノイドバルブに印加するものであって、エンジン回転数が上昇するに従って印加電圧が高くなることを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 前記ソレノイドバルブに至る燃料通路、或いはソレノイドバルブから吸気通路にいたる燃料通路に燃料流量調整弁が配設されているとともに、スロットルバルブを有した吸気通路が貫通しており、前記スロットルバルブの開弁動作に連動して前記燃料流量調整弁が燃料流量を増加させるように動作するものとされ、エンジン回転数が上昇するに従って１回当たりの燃料噴射量が増加することを特徴とする請求項１に記載した燃料噴射装置。
  3. 前記エンジンの脈動を導入することで作動して前記ソレノイドバルブに燃料を圧送する燃料ポンプが付設されており、該燃料ポンプはエンジン回転数が上昇するに従って吐出圧力を増大することを特徴とする請求項１または２に記載した燃料噴射装置。

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