JPH0592445U - 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、内燃機関用点火装置６を駆動するエキ
サイタコイル６０２とを設けておく。主電源用発電コイ
ルを電源とする主電源回路１からインジェクタ２に駆動
電流を供給する。エキサイタコイル６０２の出力の内、
点火装置６を駆動するためには用いない半サイクルの出
力を主電源回路１の出力とともにインジェクタ２及び制
御電源回路５に与えるように、エキサイタコイル６０２
を主電源回路１に接続する。

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２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３参照）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 ３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３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２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４のようになる。図４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２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４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５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２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６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６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、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燃料噴射指令信号が与えられている間トリ ガ信号を発生するスイッチ制御回路と、主電源回路を電源としてスイッチ制御回 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た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、上記主電源回路が、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。また発電機内 には、主電源用発電コイルよりも巻数が多いエキサイタコイルが設けられている 。このエキサイタコイルは、その一方の半サイクルの出力で内燃機関用点火装置 に点火エネルギーを与えるように該点火装置に接続され、その他方の半サイクル の出力が主電源回路の出力に重畳されるように主電源回路に接続されている。

【００１６】

【作用】

一般に内燃機関の点火装置に点火エネルギーを供給するエキサイタコイルは巻 数が多く、機関の低速時にも大きな出力を発生するため、エキサイタコイルの出 力の内、点火装置を駆動するためには用いられない半サイクルの出力を主電源回 路の出力に重畳するようにすると、機関の低速時においてもインジェクタを支障 なく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。

【００１７】

【実施例】

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１０ ４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。本実 施例では、制御電源回路５が定電圧回路５０１とコンデンサ５０２とダイオード ５０３とにより構成されていて、主電源回路１の出力でダイオード５０３を通し てコンデンサ５０２が充電されるようになっており、コンデンサ５０２の両端の 電圧が定電圧回路５０１を介してスイッチ制御回路４に供給されている。

【００１８】 上記定電圧回路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。

【００１９】 また定電圧回路５０１は、コンデンサ５０２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５０２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５０２の両端の電圧に等しい電圧を出力する。 また６はコンデンサ放電式の内燃機関用点火装置で、この点火装置は、点火コ イル６０１と、発電コイル１０３が設けられた磁石式交流発電機内に設けられた エキサイタコイル６０２と、ダイオード６０３及び６０４と、点火コイルエネル ギー蓄積用コンデンサ６０５と、サイリスタ６０６と、点火プラグ６０７と、内 燃機関の点火時期にサイリスタ６０６のゲートに点火信号を与える点火信号発生 回路６０８とにより構成されている。

【００２０】 点火コイル６０１の１次コイルの一端は接地され、該１次コイルの非接地側の 端子にコンデンサ６０５の一端が接続されている。コンデンサ６０５の他端と接 地間にサイリスタ６０６が接続され、コンデンサ６０６とサイリスタ６０６との 接続点にダイオード６０３のカソードが接続されている。ダイオード６０３のア ノードにエキサイタコイル６０２の一端が接続され、該エキサイタコイル６０２ の他端はアノードを接地したダイオード６０４のカソードに接続されている。

【００２１】 この点火装置において、エキサイタコイル６０２が図示の実線矢印方向の一方 の半サイクルの電圧を発生すると、ダイオード６０３を通してコンデンサ６０５ が図示の極性に充電される。内燃機関の点火時期に点火信号発生回路６０８が点 火信号を発生すると、サイリスタ６０６が導通してコンデンサ６０５の電荷を点 火コイル６０１の１次コイルに放電させる。これにより点火コイル６０１の２次 コイルに高電圧が誘起し、点火プラグ６０７に火花が生じて機関が点火される。 本実施例では、エキサイタコイル６０２の一端がアノードを接地したダイオー ド７のカソードに接続され、他端はダイオード８を通して主電源回路１の定電圧 回路１０５の出力端に接続されている。このようにエキサイタコイル６０２を主 電源回路１に接続すると、エキサイタコイル６０２が点火装置の駆動には用いら れない他方の半サイクルの出力を発生したときに、該エキサイタコイル６０２の 出力が主電源回路１の出力に重畳される。

【００２２】 一般に点火装置６を駆動するエキサイタコイル６０２は非常に多くの巻数を有 していて、機関の低速時にも十分に大きな出力を発生するため、上記のように構 成すると、機関の低速時にも制御電源回路５の出力をスイッチ制御回路４の動作 可能レベルＶo 以上に保つことができる。

【００２３】 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は図２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。

【００２４】 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、本考案では主電源回路１の出力にエキサイタコ イル６０２の出力が重畳されているため、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。

【００２５】 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 。

【００２６】 また上記実施例のように、制御電源回路５にコンデンサ５０２を設けた場合に は、エキサイタコイル６０２の出力を該コンデンサ５０２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エキサイタ コイルの出力が落ち込んだ場合に、コンデンサ５０２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。尚このコンデンサ５０２は省略 することもできる。

【００２７】 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。

【００２８】 上記の実施例では、制御電源回路５にコンデンサ５０２を設けて電荷を蓄える ようにしたが、コンデンサ５０２を充電可能な電池により置き換えて、主電源回 路１の出力で該電池を充電するようにしてもよい。この場合も、低速時にスイッ 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、インジェクタ を支障なく動作させることができる。尚この場合に用いる電池は、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 容易に適用することができる。

【００２９】 上記の実施例では、エキサイタコイル６０２の他端にアノードを接続したダイ オード８のカソードを定電圧回路１０５の出力端に接続しているが、本考案にお いては機関の低速時にエキサイタコイル６０２の出力が主電源回路１の出力に重 畳されればよいので、ダイオード８のカソードを主電源回路１内の他の箇所、例 えば定電圧回路１０５の入力端ａに接続しても良く、またダイオード８のカソー ドを主電源回路の出力端ｂに接続してもよい。

【００３０】 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。

【００３１】 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。

【００３２】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、内燃機関の低速時にも十分に大きな出力を発 生するエキサイタコイルの出力を主電源回路の出力に重畳するようにしたので、 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。

【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】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３】図２の各部の電圧波形を示した波形図である。

【図４】図２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５】機関の高速時における図４の各部の電圧波形を
示した波形図である。

【図６】機関の低速時における図４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 ５０３ ダイオード ６ 内燃機関用点火装置 ６０２ エキサイタコイル ７ ダイオード ８ ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── 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 龍二 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内

Claims (1)

【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、前記主電源回路を電源として前記スイ
   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、 前記発電機内には、前記主電源用発電コイルよりも巻数
   が多いエキサイタコイルが設けられ、 前記エキサイタコイルは、その一方の半サイクルの出力
   で内燃機関用点火装置に点火エネルギーを与えるように
   該点火装置に接続されるとともに、その他方の半サイク
   ルの出力が前記主電源回路の出力に重畳されるように前
   記主電源回路に接続されていることを特徴とする内燃機
   関用燃料噴射装置。