JP2573118Y2 - 内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関用燃料噴射装置

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JP2573118Y2 JP1992003472U JP347292U JP2573118Y2 JP 2573118 Y2 JP2573118 Y2 JP 2573118Y2 JP 1992003472 U JP1992003472 U JP 1992003472U JP 347292 U JP347292 U JP 347292U JP 2573118 Y2 JP2573118 Y2 JP 2573118Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関に燃料を供給
する燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の内燃機関においては、燃料の供給
を正確に制御するために、駆動電流が与えられている間
ニードルバルブが開いて燃料を噴射するインジェクタ
と、該インジェクタを制御する回路とからなる燃料噴射
装置が用いられている。
【０００３】図４は従来の燃料噴射装置の電気的な構成
の一例を示したもので、同図において１は主電源回路、
２は励磁コイル２ａを備えて該励磁コイルに主電源回路
１から駆動電流が与えられている間燃料を噴射するイン
ジェクタ、３は主電源回路１からインジェクタ２の励磁
コイルに供給する駆動電流をオンオフするように設けら
れていてトリガ信号Ｖt が与えられている間導通してイ
ンジェクタ２に駆動電流を供給するスイッチング回路、
４は燃料噴射指令信号Ｖi が与えられたときにスイッチ
ング回路３にトリガ信号Ｖt を与えるスイッチ制御回
路、５はスイッチ制御回路４の電源端子４ａに電源電圧
を与える制御電源回路である。スイッチ制御回路４は電
源端子４ａに所定の動作可能レベルＶo 以上の電源電圧
が与えられているときに動作可能となって所定の時間幅
のトリガ信号Ｖt を発生する。
【０００４】この従来の燃料噴射装置では、主電源回路
１がバッテリ１０１とダイオード１０２とからなり、制
御電源回路５は、主電源回路１を電源とする定電圧回路
５０１からなっている。定電圧回路５０１はツェナーダ
イオード等の定電圧素子を用いて出力電圧を一定値に制
限する回路からなっていて、主電源回路１の出力電圧が
設定値以上ある場合には該設定値に等しい一定の電圧を
出力し、主電源回路１の出力電圧が設定値未満になった
ときには主電源回路１の出力電圧に等しい電圧を出力す
る。この定電圧回路は回路素子を過電圧から保護するた
めに設けられている。
【０００５】スイッチ制御回路４は噴射指令信号Ｖi
（例えばパルス状または矩形波状の信号）が与えられた
ときにスイッチング回路３に所定の時間幅のトリガ信号
を与え、スイッチング回路３は該トリガ信号が与えられ
ている間閉じてインジェクタ２に駆動電流を流す。イン
ジェクタ２は駆動電流が流れている間ニードルバルブを
開いて機関の燃料噴射空間（例えば吸気マニホールド
内）に燃料を噴射する。従って機関への燃料の供給量は
トリガ信号Ｖｔの時間幅により決まる。スイッチ制御回
路４は、機関を最適な状態で動作させるべく、回転速
度、温度等の種々の条件に応じてこのトリガ信号の時間
幅を制御する。
【０００６】上記の燃料噴射装置においては、主電源回
路１がバッテリを電源としているため、バッテリの電圧
が十分ある限り、インジェクタ２の励磁コイル２ａに印
加される電圧ＶA （図５参照）は機関の回転数の如何に
係わらずほぼ一定であり、制御電源回路５からスイッチ
制御回路４の電源端子に与えられる電源電圧ＶB も図５
に示すように一定（＞Ｖo ）である。
【０００７】そのため、スイッチ制御回路４は燃料噴射
指令信号Ｖi が与えられたときに所定の時間幅ｔａのト
リガ信号Ｖt をスイッチ回路３に与えてインジェクタ２
を駆動する。図５においてｔ1 はインジェクタのバルブ
を開いて燃料の噴射を開始すべき時刻（噴射指令信号Ｖ
ｉが与えられる時刻）を示し、ｔ2 はインジェクタのバ
ルブが閉じて燃料の噴射を停止する時刻を示している。
【０００８】上記のように、バッテリを電源とする場合
には、機関の回転数の如何にかかわらず所定の時間幅の
トリガ信号Ｖｔをスイッチング回路３に与えることがで
きるため、機関への燃料の供給を支障なく行わせること
ができる。
【０００９】ところが最近、船外機等のバッテリを搭載
していない装置に用いる内燃機関にも燃料噴射装置を適
用することが要望されるようになっており、その場合、
内燃機関に取付けられている交流発電機を電源とするこ
とが検討されている。
【００１０】図４に示した燃料噴射装置の構成を交流発
電機を電源とするように変更すると、図６のようにな
る。図６において１０２はダイオード、１０３は内燃機
関に取付けられた磁石式交流発電機内に設けられた発電
コイル、１０４は発電機コイル１０３の出力を整流して
直流に変換する整流器、１０５は整流器１０４の出力電
圧を一定の電圧以下に制限する定電圧回路であり、ダイ
オード１０２、発電コイル１０３、整流器１０４及び定
電圧回路１０５により主電源回路１が構成されている。
その他の点は図４に示したものと同様である。
【００１１】
【考案が解決しようとする課題】図６に示した燃料噴射
装置においては、インジェクタ２のインピーダンスが相
当に低いため、スイッチング回路３が導通してインジェ
クタ２に駆動電流が流れ始めると主電源回路１の出力端
子間（インジェクタ２とスイッチング回路３との直列回
路の両端）の電圧が大幅に低下し、これに伴って制御電
源回路５に与えられる電圧及びスイッチ制御回路４の電
源端子４ａに与えられる電圧が低下する。機関の回転速
度が十分に高く、発電コイル１０３の出力が十分にある
場合には、図７に示すように定電圧回路１０５からほぼ
一定の電圧ＶA を出力させることができ、また定電圧回
路５０１からスイッチ制御回路４の動作可能レベルＶo
以上のほぼ一定の電圧ＶB を出力させることができるた
め、図４に示した従来の装置の場合と同様に、燃料の供
給を支障なく行わせることができる。
【００１２】しかしながら、機関の回転数が低く、発電
コイル１０３の出力が低い場合には、噴射指令信号Ｖｉ
が与えられたときにスイッチ制御回路４がスイッチング
回路３にトリガ信号Ｖt を与えて該スイッチング回路３
を導通させると、図８に示すように主電源回路１の負荷
電流の増大に伴って主電源回路１の出力ＶA が落ち込
み、制御電源回路５の出力電圧ＶB も低下する。従って
噴射指令信号Ｖi が与えられた後、燃料の噴射を停止す
べき時刻ｔ2 よりも相当に前の時刻ｔ3 で制御電源回路
５の出力電圧ＶB がスイッチ制御回路４の動作可能レベ
ルＶo を下回ることがあり、このときトリガ信号Ｖt の
時間幅ｔｂは図８に破線で示した本来のトリガ信号の時
間幅よりも大幅に狭くなる。このような状態になると燃
料の噴射を停止すべき時刻ｔ2 よりも相当に前の時刻ｔ
3 でトリガ信号Ｖt の供給が停止してスイッチング回路
３が遮断状態になり、これによりインジェクタ２が燃料
の噴射を停止するため、燃料の噴射時間が必要な時間ｔ
ａよりも相当に短い時間ｔｂ（??ｔａ）に制限されるこ
とになる。そのため、機関に供給される燃料の量が不足
し、機関の低速時の動作、特に始動時の動作が不安定に
なるという問題が生じる。
【００１３】本考案の目的は、機関により駆動される交
流発電機を電源として、しかも低速時に機関に供給され
る燃料が不足するのを防止できるようにした内燃機関用
燃料噴射装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本考案は、主電源回路か
ら駆動電流が与えられている間燃料を噴射するインジェ
クタと、主電源回路からインジェクタに供給する駆動電
流をオンオフするように設けられていてトリガ信号が与
えられている間導通してインジェクタに駆動電流を供給
するスイッチング回路と、燃料噴射指令信号が与えられ
たときにスイッチング回路にトリガ信号を与えるスイッ
チ制御回路と、スイッチ制御回路の電源端子に電源電圧
を与える制御電源回路とを備えていて、スイッチ制御回
路は電源端子に所定の動作レベル以上の電源電圧が与え
られているときに動作可能となって所定の時間幅のトリ
ガ信号を発生する内燃機関用燃料噴射装置に係わるもの
である。
【００１５】本考案においては、主電源回路が、内燃機
関により駆動される発電機内に設けられた主電源用発電
コイルを電源とする回路からなっている。また制御電源
回路は、上記発電機内に主電源用発電コイルとは別個に
設けられた制御電源用発電コイルを電源とする回路から
なっている。
【００１６】本考案においてはまた、上記制御電源回路
に、制御電源用発電コイルの出力により充電されるコン
デンサを更に設けて、制御電源用発電コイルの出力の低
下時（機関の低速時）に該コンデンサの充電電圧により
スイッチ制御回路に動作可能レベル以上の電源電圧を供
給するようにしてもよい。
【００１７】また上記制御電源回路に制御電源用発電コ
イルの出力が印加される電池を設けて、制御電源用発電
コイルの出力の低下時に該電池からスイッチ制御回路に
動作可能レベル以上の電源電圧を供給するようにするこ
ともできる。
【００１８】
【作用】上記のように、内燃機関により駆動される発電
機内に、主電源用発電コイルと別個に制御電源用発電コ
イルを設けて、該制御電源用発電コイルを電源とするよ
うに制御電源回路を構成すると、制御電源用発電コイル
として十分に巻数が多いものを用いることにより、機関
の低速時においてもインジェクタを動作させることがで
き、低速時に機関への燃料の供給量が不足するのを防ぐ
ことができる。
【００１９】
【実施例】以下添付図面を参照して本考案の実施例を詳
細に説明する。
【００２０】図１は本考案の実施例を示したもので、同
図において１は内燃機関により駆動される磁石式交流発
電機内に設けられた主電源用発電コイル１０３と、整流
器１０４と、定電圧回路１０５と、ダイオード１０２と
からなる主電源回路、２はインジェクタ、３はインジェ
クタの励磁コイル２ａに直列に接続されたスイッチング
回路、４はパルス状または矩形波状の燃料噴射指令信号
Ｖi が与えられたときにスイッチング回路３に所定の時
間幅のトリガ信号を与えるスイッチ制御回路、５はスイ
ッチ制御回路４の電源端子４ａに電源電圧を与える制御
電源回路である。
【００２１】本実施例においては、上記磁石発電機内に
発電コイル１０３とは別個に制御電源用発電コイル５０
２が設けられ、この発電コイル５０２の出力が整流器５
０３に入力されている。整流器５０３の出力電圧が定電
圧回路５０１を通してスイッチ制御回路４の電源端子４
ａに印加されている。またこの実施例では、整流器５０
３の両端にコンデンサ５０４が接続され、発電コイル５
０２の出力でコンデンサ５０４が充電されるようになっ
ている。発電コイル５０２は、機関の低速時にもスイッ
チ制御回路４の動作可能レベル以上の電圧を出力するよ
うに、その巻数が十分多く設定されている。
【００２２】本実施例において、定電圧回路１０５は、
整流器１０４の出力電圧が設定値以下のときに整流器１
０４の出力電圧に等しい電圧を出力し、整流器１０４の
出力電圧が設定値以上あるときに該設定値に等しい電圧
を出力する。
【００２３】また定電圧回路５０１は、コンデンサ５０
４の両端の電圧が設定値以上あるときに該設定値に等し
い電圧を出力し、コンデンサ５０４の両端の電圧が設定
値未満になったときには該コンデンサ５０４の両端の電
圧に等しい電圧を出力する。本実施例において、機関の
回転速度がある程度以上高く、発電コイル１０３の出力
電圧が十分高い場合には、制御電源回路５は当然図７に
示した例と同様にスイッチ制御回路４の動作可能レベル
Ｖo よりも高い一定の電圧ＶB を出力する。このときス
イッチング回路３へのトリガ信号の供給は支障なく行わ
れ、インジェクタ２はトリガ信号Ｖi により指定された
噴射時間ｔａの間支障なく動作する。機関の回転数が低
く、発電コイル１０３の出力が不足する場合に、時刻ｔ
1 で噴射指令信号Ｖｉが与えられてスイッチ制御回路４
からスイッチング回路３にトリガ信号Ｖt が与えられる
と、インジェクタ２に電流が流れ始めるため、発電コイ
ル１０３の出力が低下し始め、これにより図２に示した
ように主電源回路１の出力電圧ＶA が低下していくが、
本考案では制御電源回路５が発電コイル１０３とは別個
の発電コイル５０２を電源としているため、制御電源回
路５の出力電圧は動作可能レベルＶo よりも高いほぼ一
定の電圧ＶB を保持する。このように、本実施例におい
ては、機関の低速時にも制御電源回路５が動作可能レベ
ル以上の電圧を発生し続けるため、スイッチ制御回路４
は時刻ｔ1 で噴射指令信号が与えられた後、本来の噴射
終了時刻ｔ2 までスイッチング回路３にトリガ信号Ｖt
を与え、インジェクタを正常に動作させて、機関に燃料
を供給する。
【００２４】また上記実施例のように、制御電源回路５
にコンデンサ５０４を設けた場合には、制御電源用発電
コイル５０２の出力を該コンデンサ５０４に蓄えること
ができるため、機関の運転中何等かの原因で機関の回転
速度が大幅に低下して発電コイル５０２の出力が落ち込
んだ場合に、コンデンサ５０４の両端の電圧でスイッチ
制御回路４に動作可能レベルＶo 以上の電源電圧を与え
ることができる。従って機関の速度が大幅に低下した場
合でもインジェクタが動作する時間が短くなって、燃料
の供給量が不足するのを防ぐことができる。
【００２５】上記のように、本考案によれば、燃料噴射
装置の電源として機関により駆動される発電機を用い
て、しかも機関の低速時の動作を安定に行わせることが
でき、バッテリが搭載されていない装置の内燃機関に対
する燃料噴射装置の適用を可能にすることができる。
【００２６】上記の実施例では、整流器５０３の出力端
にコンデンサ５０４を接続して電荷を蓄えるようにした
が、図３に示したように、整流器５０３の出力端に充電
可能な電池５０５を接続して、発電コイル５０２の出力
で該電池を充電するようにしてもよい。この場合、発電
コイル５０２の出力の如何にかかわらずスイッチ制御回
路４に動作可能レベル以上の電源電圧を供給できるた
め、機関の低速時にもインジェクタを支障なく動作させ
ることができる。
【００２７】尚図３の実施例で用いる電池５０５はニッ
ケルカドミウム電池のような小形の電池でよいため、バ
ッテリを搭載していない装置にも容易に適用できる。場
合によっては電池５０５として使い捨ての乾電池を用い
ることもできる。
【００２８】上記の実施例では、定電圧回路１０５及び
５０１を設けているが、回路素子が十分な耐圧を有して
いる場合には、この定電圧回路を省略することもでき
る。
【００２９】また上記の実施例では、主電源回路１とし
て直流電源回路を用いているが、燃料の噴射時間が全回
転速度領域で発電コイル１０３の交流出力の半波（１／
２サイクル）の期間以下で、しかもスイッチング回路３
が逆電圧に耐え得る単方向性のスイッチング素子からな
っている場合（例えばＮＰＮトランジスタをスイッチン
グ素子としている場合において該トランジスタのベース
エミッタ間が発電コイルから出力される交流電圧の負方
向電圧に耐え得る場合）には、整流器１０４を省略して
発電コイル１０３のみにより主電源回路１を構成するこ
とができる。
【００３０】また上記の実施例では、内燃機関により駆
動される発電機として交流発電機を用いているが、該発
電機として直流発電機を用いて、該直流発電機内に主電
源用発電コイルと制御電源用発電コイルとを設けるよう
にしてもよい。
【００３１】図１の実施例において、発電コイル５０２
が機関の低速時にもスイッチ制御回路の動作可能レベル
以上の出力電圧を発生するようにしておけば、コンデン
サ５０４は必ずしも必要ではなく、該コンデンサ５０４
を省略することもできる。
【００３２】
【考案の効果】以上のように、本考案によれば、内燃機
関により駆動される発電機内に主電源用発電コイルと別
個に制御電源用発電コイルを設けて、該制御電源用発電
コイルを電源として制御電源回路を構成するようにした
ので、制御電源用発電コイルとして十分に巻数が多いも
のを用いることにより、機関の低速時においてもインジ
ェクタを動作させることができ、低速時に機関への燃料
の供給量が不足するのを防ぐことができる。従って本考
案によれば、バッテリが搭載されていない装置に用いら
れる内燃機関への燃料噴射装置の適用を可能にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の実施例の電気的な構成を示した回路図
である。
【図２】機関の低速時における図１の各部の電圧波形を
概略的に示した波形図である。
【図３】本考案の他の実施例の電気的構成を示した回路
図である。
【図４】従来の燃料噴射装置の電気的な構成を示した回
路図である。
【図５】図４の各部の電圧波形を示した波形図である。
【図６】図４の燃料噴射装置においてバッテリを発電機
で置き換えた場合の構成を示した回路図である。
【図７】機関の高速時における図６の各部の電圧波形を
示した波形図である。
【図８】機関の低速時における図６の各部の電圧波形を
示した波形図である。
【符号の説明】 １…主電源回路、１０３…主電源用発電コイル、１０４
…整流器、１０５…定電圧回路、２…インジェクタ、３
…スイッチング回路、４…スイッチ制御回路、５…制御
電源回路、５０１…定電圧回路、５０２…制御電源用発
電コイル、５０３…整流器、５０４…コンデンサ、５０
５…電池。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 遠藤 常昭 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株 式会社内 (72)考案者 薩川 龍次 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−132734（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−43434（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−105736（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 45/00 301 - 395

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主電源回路から駆動電流が与えられてい
    る間燃料を噴射するインジェクタと、前記主電源回路か
    らインジェクタに供給される駆動電流をオンオフするよ
    うに設けられていてトリガ信号が与えられている間導通
    して前記インジェクタに駆動電流を供給するスイッチン
    グ回路と、燃料噴射指令信号が与えられたときに前記ス
    イッチング回路に所定の時間幅のトリガ信号を与えるス
    イッチ制御回路と、前記スイッチ制御回路の電源端子に
    電源電圧を与える制御電源回路とを備えてなり、前記ス
    イッチ制御回路は電源端子に所定の動作可能レベル以上
    の電源電圧が与えられているときに動作可能となって前
    記燃料噴射指令信号が与えられている間前記トリガ信号
    を発生する内燃機関用燃料噴射装置において、 前記主電源回路は内燃機関により駆動される発電機内に
    設けられた主電源用発電コイルを電源とする回路からな
    り、 前記制御電源回路は、前記発電機内に前記主電源用発電
    コイルとは別個に設けられた制御電源用発電コイルを電
    源とする回路からなっていることを特徴とする内燃機関
    用燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 前記制御電源回路は前記制御電源用発電
    コイルにより充電されるコンデンサを備えていて、前記
    制御電源用発電コイルの出力の低下時に該コンデンサの
    充電電圧により前記スイッチ制御回路に前記動作可能レ
    ベル以上の電源電圧を供給する請求項１に記載の内燃機
    関用燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 前記制御電源回路は前記制御電源用発電
    コイルの出力が印加される電池を備えていて、前記制御
    電源用発電コイルの出力の低下時に該電池から前記スイ
    ッチ制御回路に前記動作可能レベル以上の電源電圧を供
    給する請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射装置。
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