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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