JPH07166945A - 内燃機関の電気系統 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無効噴射時間を増大させることなく、燃料噴
射弁への印加電圧の低下を防止しうる内燃機関の電気系
統を提供する。 【構成】 電源１に対して点火装置４および燃料噴射弁
３が並列に接続された内燃機関の電気系統において、点
火装置４がイグニションスイッチ６を介して電源１に接
続された点火装置系電気系統と、燃料噴射弁３が、イグ
ニションスイッチ６の操作に応じて操作される第２のス
イッチ７−１を介して、イグニションスイッチ６の電源
側において電源１に接続された燃料噴射弁系電気系統と
を備えるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の電気系統、
特に、電磁式燃料噴射弁を用いる内燃機関の電気系統に
おいて、電磁式燃料噴射弁の駆動用ソレノイドに印加さ
れる駆動電圧の低下を防止することのできる内燃機関の
電気系統に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料噴射弁としては、通常、
ソレノイド操作型の電磁式燃料噴射弁が用いられてお
り、その駆動用ソレノイドは、機関の点火装置における
点火コイルおよびその他の一般負荷とともに、バッテリ
ーおよび発電機からなる電源に対して並列に接続されて
駆動用電圧を供給されている。この場合、点火のための
放電電流を供給する点火コイルの消費電力は比較的大き
く、点火コイルの通電時には電源電圧が低下することと
なる。このような点火コイルの通電時に燃料噴射が行わ
れると、電磁式燃料噴射弁の駆動用ソレノイドへの印加
電圧が所望の値から低下し、その結果、駆動用ソレノイ
ドの動作遅れに基づく燃料噴射弁の無効噴射時間が増大
し、燃料噴射量が正常値より少なくなるという状態が発
生する。

【０００３】図３（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、燃料
噴射弁への印加電圧（以下、ＩＮＪ電圧ともいう）の低
下による燃料噴射時間ＴＡＵへの影響および空燃比（Ａ
／Ｆ）の変化を説明するための説明図である。同図
（Ａ）は機関の運転制御用ソフトウェアにより計算され
たＴＡＵが一定の場合、ＩＮＪ電圧の変化とともに要求
噴射時間ｔＴＡＵと無効噴射時間ＴＡＵＶとの比率が変
化する態様を示し、また、同図（Ｂ）はＡ／Ｆの変化す
る態様を示しており、図から明らかなように、ＩＮＪ電
圧が低下すると、無効噴射時間が増大し、そして、Ａ／
Ｆがリーン側にずれることとなる。同図（Ｃ）は点火コ
イル通電電流、ＩＮＪ噴射信号、ＩＮＪ電圧およびＡ／
Ｆの経時変化を示す波形図であり、コイル通電時にＩＮ
Ｊ電圧が低下し、その低下時にＩＮＪ噴射が行われる
と、ＩＮＪ電圧の低下の度合いに応じてＡ／Ｆがリーン
ずれを発生することが例示されている。この結果、ＩＮ
Ｊ電圧の低下幅が許容範囲内であっても、制御空燃比の
荒れが大きくなり、触媒浄化率が低下し、したがって、
排気エミッションが悪化することとなる。

【０００４】この対策として、ＩＮＪ電圧による無効噴
射時間ＴＡＵＶの補正を実施することが行われている
が、最近の多気筒機関においてはコイル通電およびＩＮ
Ｊ電圧オン／オフのタイミングが速く、例えば、６気筒
の場合に１０００ｒｐｍで１０ｍｓ周期、２０００ｒｐ
ｍで５ｍｓ周期となることから、現状の機関制御用プロ
グラムにおける電圧取り込みおよび計算のタイミング
（例えば４ｍｓあるいは８ｍｓ毎）では補正が間に合わ
ないという事情がある。

【０００５】そこで、このような不具合を生じることと
なるＩＮＪ電圧の低下を回避するために、発電機の容量
を大きくして電源電圧の低下を少なくすることが可能で
はあるが、コストおよびスペースの観点からその採用が
困難な場合があるので、点火装置あるいは燃料噴射弁と
直列に電圧調整器を接続し、その調整電圧を電源電圧よ
り低くすることが提案されている（実開昭６１−１０５
７３６号公報参照）。図４は、その一例としての燃料噴
射弁と直列に電圧調整器を接続した電気系統を示す電気
配線図であり、図中、１は発電機１ａおよびバッテリー
１ｂからなる電源、２は点火制御、燃料噴射制御および
その他の機関運転制御のための制御装置、３は駆動用ソ
レノイド３ａを有する燃料噴射弁、４は点火コイル４
ａ、イグナイタ４ｂ、ディストリビュータ４ｃおよび点
火プラグ４ｄを有する点火装置、５は一般負荷、１０は
電圧調整器である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この例
においても、燃料噴射弁３への印加電圧（ＩＮＪ電圧）
を電圧調整器１０によって低下させると、それだけ無効
噴射時間が長くなり、図５（Ａ）の機関回転数対１サイ
クル当たりの噴射時間率特性図に示されているように、
高機関回転数域において、１サイクル間に必要な実噴射
が要求噴射量を満たせなくなり、また、その対策とし
て、燃料噴射弁のサイズを拡大して実噴射時間を短縮す
るようにしても、図５（Ｂ）の実噴射時間対ＩＮＪ流量
特性図に示されているように、アイドル運転に必要な開
弁時間の短い領域において流量特性が不安定になる（図
中ハッチングにより示されているバラツキ部分を参照）
というように、燃料噴射のワイドレンジ化が妨げられる
結果となり、有効な方策ではない。

【０００７】他方、同様の目的のために、点火コイルの
印加電圧を電圧調整器によって低下させると、点火に必
要なエネルギーを供給するためのコイルの通電時間が長
くなるので、高機関回転数域において十分な通電時間を
とることができず、点火不良を招くこととなり、これも
また有効な方策ではない。そこで、本発明は、そのよう
な電圧調整器等を用いて無効噴射時間を増大させること
なく、燃料噴射弁への印加電圧の低下を防止しうる内燃
機関の電気系統を提供することを目的とする。

【０００８】また、本発明は、点火系電気回路と燃料噴
射系電気回路との重畳を少なくして、燃料噴射弁への印
加電圧の低下を防止しうる内燃機関の電気系統を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
電気系統は、電源に対して点火装置および燃料噴射弁が
並列に接続された内燃機関の電気系統において、点火装
置がイグニションスイッチを介して電源に接続された点
火装置系電気系統と、燃料噴射弁が、イグニションスイ
ッチの操作に応じて操作される第２のスイッチを介し
て、イグニションスイッチの電源側において電源に接続
された燃料噴射弁系電気系統とを備えるように構成され
る。

【００１０】この場合、電源とイグニションスイッチと
の間の点火装置系電気系統と燃料噴射弁系電気系統との
共通配線部分は、可能な限り短くかつ径の大きい導線に
より配線することができ、また、共通配線部分を無くし
て、燃料噴射系電気系統を点火装置系電気系統とは別配
線により電源に直接接続することもできる。

【００１１】

【作用】この構成によれば、点火装置系電気系統と燃料
噴射弁系電気系統との共通配線部分の電気抵抗を小さく
することができ、したがって、点火コイルの通電時の電
圧降下に基づく燃料噴射弁への供給電圧の低下を防止あ
るいは極力小さなものとすることができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明による内燃機関の電気系統の
一実施例の構成を示す回路図であり、１は発電機１ａお
よびバッテリー１ｂからなる電源、２は点火制御、燃料
噴射制御およびその他の機関運転制御のためのマイクロ
コンピュータ２ａを有する制御装置、３は駆動用ソレノ
イド３ａを有する燃料噴射弁（ＩＮＪ）、４は点火コイ
ル４ａ、イグナイタ４ｂ、ディストリビュータ４ｃおよ
び点火プラグ４ｄを有する点火装置、５は一般負荷、６
はイグニションスイッチ（ＩＧS/W ）、７−１および７
−２はリレースイッチ、８は径の大きい共通導線であ
る。

【００１３】運転者がＩＧS/W ６をオンにすると、燃料
ポンプ、スタータ等の車両の一般負荷に電源１から電力
が供給されるとともに、点火装置４の電気回路が導通し
て機関の点火のための電力が供給される。同時に、リレ
ースイッチ７−１がオンとなり、燃料噴射弁ＩＮＪ３に
駆動電圧が印加される。ＩＧS/W ６のオン時に、制御装
置２にも電力が供給され、リレースイッチ７−２のオン
により電力供給が自己保持される。ＩＮＪ３および点火
装置４は、制御装置２の制御の下に、所定の時間的関係
で燃料噴射および機関の点火を実行して、機関が始動あ
るいは運転される。

【００１４】図２（Ａ）は、車両のエンジン周りにおけ
る通常の構成部品の配置関係および電気配線例を示す概
念的構成図であり、９はハンドル、２０はエンジン、１
００はエンジンルームである。図示されているように、
ＩＧS/W ６は運転席から操作し易い位置、すなわち、ハ
ンドル９の近くに設けられており、また、バッテリー１
ｂは高熱になるのを防ぐために、通常、例えばエンジン
ルーム１００の前側に配置され、設置スペースの点から
運転席の近くには配置されない。したがって、バッテリ
ー１ｂとＩＧS/W ６とは離隔された配置となっている。
そして、ＩＮＪ３、点火装置４および一般負荷５への電
源接続は、図示されているように、バッテリー１ｂとＩ
ＧS/W ６との間は共通の導線で接続され、ＩＧS/W ６の
後に分岐して配線されている。

【００１５】このようにバッテリー１ｂとＩＧS/W ６と
が離れて配置され、その間が共通の導線により接続され
ていることから、点火コイル通電時の大電流がその共通
導線を流れ、そこに電圧降下が生じることとなる。導線
の電気抵抗は長さに比例して増加するが、少なくともバ
ッテリー１ｂとＩＧS/W ６間の導線は必要となり、ま
た、配線のとりまわし性の悪化やコストおよび重量の増
加のためにその導線の太さにも制限があるので、上述し
た点火コイル通電時の電源の電圧降下にはこの共通導線
の電気抵抗による電圧降下が大きく影響していることが
判明した。

【００１６】これに対して、図１の本発明による内燃機
関の電気系統の実施例においては、ＩＮＪ３系の電気回
路の分岐はＩＧS/W ６の前で行われており、点火装置４
系の電気回路との間の共通部分として短くかつ径の大き
い導線８が用いられている。そして、ＩＮＪ３系電気回
路中に設けたリレースイッチ７−１の作動コイルをＩＧ
S/W ６の後に接続し、ＩＧS/W ６の操作によりリレース
イッチ７−１を遠隔操作するようにして、ＩＮＪ３系電
気回路をオン／オフ制御するように構成されている。し
たがって、本実施例においては、可能な限り太くかつ短
い共通導線８を用い、その電気抵抗を極力小さく抑える
ことができるので、点火コイル通電時にＩＮＪ系電気回
路に影響を与える電圧降下を極めて小さいものとするこ
とができる。例えば、一実例によれば、共通導線８の抵
抗およびバッテリの内部抵抗による電圧降下が０．０５
Ｖであるのに対して、共通部分以外の抵抗による電圧降
下分は０．５Ｖに達し、約１／１０に減少させることが
できる。なお、リレースイッチ７−１は、点火コイル通
電時の電源電圧の低下に影響されることなく作動するよ
うに設計されていることはいうまでもない。

【００１７】上記した共通導線８は、エンジンルーム内
の配線の都合および配線のスペース等の許す限り短くか
つ太いものが望ましいが、可能ならば、それを不要とす
ることもできる。図２（Ｂ）は、その場合の本発明によ
る内燃機関の電気系統の他の実施例としての電気配線例
を示す概念的構成図であり、図中の符号は図１および図
２（Ａ）におけるものと同等である。本実施例において
は、ＩＮＪ３と点火装置４との電源分岐がバッテリー１
ａの直後すなわちバッテリー１ａの端子部において行わ
れており、点火装置４系の電気回路とＩＮＪ３系の電気
回路との重畳が略無くなっている。本実施例によれば、
ＩＮＪ３系の配線として特に径大のものを用いる必要は
なく、効果的に点火コイル通電時の電圧降下の影響を取
り除くことができる。

【００１８】上記した各実施例においては、ＩＮＪ３へ
の電源供給を点火装置４系の導通に基づく遠隔操作によ
り自動的に作動されるリレースイッチ７−１を介して行
っているが、このスイッチをイグニションスイッチ６と
連動して手動操作される別のスイッチとすることもでき
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した本発明による内燃機関の電
気系統によれば、点火コイル通電時における燃料噴射弁
の電圧降下を非常に小さくすることができるので、いか
なる点火および燃料噴射のタイミングにおいても、電圧
降下による燃料噴射弁の無効噴射時間の変化をほぼ無く
すことができ、したがって、精度良く安定した空燃比制
御が得られ、結果として、ドライバビリティおよび排気
エミッションが向上することなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の電気系統の一実施例の
構成を示す回路図である。

【図２】車両のエンジン周りにおける電気配線例を示す
概念的構成図（Ａ）および本発明による内燃機関の電気
系統の他の実施例としての電気配線例を示す概念的構成
図（Ｂ）である。

【図３】燃料噴射弁への印加電圧の低下による燃料噴射
時間への影響および空燃比の変化を説明するための説明
図である。

【図４】従来の内燃機関の電気系統の構成を示す電気回
路図である。

【図５】機関回転数対１サイクル当たりの噴射時間率特
性図（Ａ）および実噴射時間対ＩＮＪ流量特性（Ｂ）で
ある。

【符号の説明】

１…電源 １ａ…発電機 １ｂ…バッテリー ２…制御装置 ３…燃料噴射弁 ３ａ…駆動用ソレノイド ４…点火装置 ４ａ…点火コイル ４ｂ…イグナイタ ４ｃ…ディストリビュータ ４ｄ…点火プラグ ５…一般負荷 ６…イグニションスイッチ（ＩＧS/W ） ７−１、７−２…リレースイッチ ８…共通導線 ９…ハンドル ２０…エンジン １００…エンジンルーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源に対して点火装置および燃料噴射弁
   が並列に接続された内燃機関の電気系統において、 上記点火装置がイグニションスイッチを介して上記電源
   に接続された点火装置系電気系統と、 上記燃料噴射弁が、上記イグニションスイッチの操作に
   応じて操作される第２のスイッチを介して、上記イグニ
   ションスイッチの上記電源側において上記電源に接続さ
   れた燃料噴射弁系電気系統とを備えた内燃機関の電気系
   統。