JPH0564437U - 内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関の低速時に燃料噴射装置を正常に動作
させる。 【構成】内燃機関に取付ける発電機内に主電源用の発電
コイル１０３と、制御電源用の発電コイル５０２とを設
けておく。主電源用発電コイルを電源としてインジェク
タ２に駆動電流を供給する。インジェクタの駆動電流を
オンオフするスイッチング回路３を制御するスイッチ制
御回路４の電源として制御電源用の発電コイル５０２を
用いる。

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１ ０２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５０ １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Ｖｉ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ｔ3 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ｔａ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１ ０４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５０２が設けられ、この発電コイル５０２の出力が整流器５０３ 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４ａに印加されている。またこの実施例では、整流器５ ０３の両端にコンデンサ５０４が接続され、発電コイル５０２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１０４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５０４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ｔ1 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５ ０４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

Claims (3)

【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。