JP3028708B2 - 内燃機関用インジェクタ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に燃料を供給
するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を最適な状態で動作させるため
には、空燃比を機関の各部の温度や回転速度等に応じて
適確に制御することが重要である。インジェクタにより
機関に燃料を供給する場合には、インジェクタから燃料
を噴射する時間（燃料噴射時間）と、インジェクタに与
える燃料の圧力（燃圧）とにより燃料の噴射量が決ま
る。また空燃比は温度や大気圧の影響を受けるため、空
燃比を適確に制御するためには、大気圧や各部の温度等
の制御条件に応じて燃料噴射時間を正確に制御すること
が必要である。

【０００３】そのため最近では、マイクロコンピュータ
を用いて燃料の噴射時間を制御する内燃機関用燃料噴射
装置が用いられるようになっている。マイクロコンピュ
ータは、センサから与えられる大気圧や温度等の情報
と、信号発電機の出力とを入力として、燃料噴射位置
（燃料の噴射を開始する回転角度位置）と燃料噴射時間
とを演算し、演算した燃料噴射位置で、演算した燃料噴
射時間の情報を含む噴射指令信号をインジェクタ駆動回
路に与える。この噴射指令信号は例えば、燃料噴射位置
で立上り、燃料噴射時間に等しい信号幅を有する矩形波
状の信号からなり、インジェクタ駆動回路は該噴射指令
信号が与えられている間インジェクタに駆動電流を与え
る。インジェクタは駆動電流が与えられている間その弁
を開いて燃料を噴射する。

【０００４】この種の燃料噴射装置においては、マイク
ロコンピュータの電源の電圧が低下してマイクロコンピ
ュータが動作しない状態にあると燃料の噴射が行われな
いため、例えば機関の始動時にマイクロコンピュータの
電源電圧が低いと機関を始動させることができない。

【０００５】またバッテリを搭載せずに、手動スタート
やキックスタートにより起動する内燃機関においてマイ
クロコンピュータによるインジェクタの制御を可能にす
るためには、マイクロコンピュータを内燃機関により駆
動される発電機を電源として動作させる必要があるが、
この場合機関の始動時に発電機の出力電圧が確立するま
での間はマイクロコンピュータを正常に動作させること
ができないため、機関の始動が困難になる。

【０００６】更にマイクロコンピュータの電源が確保さ
れている場合でも、ＣＰＵが誤動作した場合や、多気筒
内燃機関の気筒の判別ができなくなった場合等には、マ
イクロコンピュータによる制御を適確に行うことができ
なくなる。

【０００７】上記のような問題を解決するため、マイク
ロコンピュータが正常に動作する状態にあるときには、
マイクロコンピュータによりインジェクタを制御し、マ
イクロコンピュータが正常に動作しないときに、ハード
ウェア回路によりインジェクタを制御するようにしたイ
ンジェクタ制御装置が提案されている。

【０００８】この既提案の制御装置は、図８に示したよ
うに、マイクロコンピュータにより各種の制御条件に応
じて燃料噴射時間を演算して演算された燃料噴射時間に
相当する時間幅の信号をソフト制御用噴射指令信号Ｖｊ
´として発生するソフト制御用噴射指令信号発生部ａ
と、ハードウェア回路を用いて所定の燃料噴射時間に相
当する時間幅の信号をハード制御用噴射指令信号Ｖｊと
してを発生するハード制御用噴射指令信号発生部ｂと、
マイクロコンピュータが正常に動作しているときにはソ
フト制御用噴射指令信号が発生している間インジェクタ
に駆動電流を供給し、マイクロコンピュータが正常に動
作しない状態にある非常時にはハード制御用噴射指令信
号が発生している間インジェクタに駆動電流を供給する
インジェクタ駆動回路ｃとを備えている。

【０００９】ハード制御用噴射指令信号発生部ｂは、内
燃機関の回転を検出して、図９に示したように、機関の
回転数が設定値Ｎ1 に達したことが検出されたときに回
転検出信号Ｖd を出力する回転検出回路ｄと、内燃機関
の始動時に適した噴射時間ｔjsに相当する信号幅の矩形
波信号を始動時用噴射指令信号Ｖj1として出力する始動
時用噴射指令信号発生回路ｅと、定常運転時に適した噴
射時間ｔjn（＜ｔjs）に相当する信号幅の矩形波信号を
定常時用噴射指令信号Ｖj2として出力する定常時用噴射
指令信号発生回路ｆと、回転検出信号Ｖd が与えられて
いないときには始動時用噴射指令信号Ｖj1を選択してハ
ード制御用噴射指令信号Ｖj として出力し、回転検出信
号が与えられているときには定常時用噴射指令信号Ｖj2
を選択してハード制御用噴射指令信号Ｖj として出力す
る信号選択回路ｇとからなっている。

【００１０】インジェクタ駆動回路ｃは、切替回路ｈ
と、トランジスタＴｒからなるスイッチ回路ｋとからな
っている。ソフト制御用噴射指令信号発生部ａを構成す
るマイクロコンピュータは、正常に動作しているときに
高レベルの切替信号Ｖe を発生し、正常に動作しなくな
ったときに切替信号Ｖe の発生を停止する。切替信号Ｖ
e は切替回路ｈの制御端子に与えられている。切替回路
ｈは、切替信号Ｖe が与えられているときにソフト制御
用噴射指令信号Ｖｊ´を発生している期間スイッチ回路
ｋを構成するトランジスタＴｒのベースにトリガ信号を
与え、切替信号Ｖe の供給が停止されたときにハード制
御用噴射指令信号Ｖｊが発生している期間トランジスタ
Ｔｒにトリガ信号を与える。トランジスタＴｒは、切替
回路ｈからトリガ信号が与えられている期間導通して図
示しない電源回路からインジェクタの駆動コイルＬｉに
駆動電流を流す。インジェクタは、駆動電流が与えられ
ている間だけその弁を開いて機関の燃料噴射空間（通常
はスロットルボディ内）に燃料を噴射する。

【００１１】上記のインジェクタ駆動装置によりインジ
ェクタを駆動した場合、燃料の噴射時間ｔj の時間的な
変化は図１０のようになる。すなわち、機関の始動時に
は、噴射時間ｔj が始動時用噴射指令信号Ｖj1の信号幅
ｔjsに等しくなり、機関に定常運転時よりも増量された
燃料が供給される。始動後、時刻ｔ1 において機関の回
転数がＮ1 に達し、回転検出信号Ｖd が発生すると、噴
射時間ｔj が定常時用噴射指令信号Ｖj2の信号幅ｔjnに
等しくなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】機関の始動時にインジ
ェクタからスロットルボディ内に燃料を噴射させると、
噴射された燃料はスロットルボディの壁面等に液膜を形
成しながらシリンダ側に輸送される。最初は多くの燃料
が液膜にとられるため、噴射された燃料の内のごく一部
しかシリンダに供給されないが、時間の経過に伴って液
膜を形成した燃料が気化していくため、シリンダ内に供
給される燃料の量は指数関数的に増加していく。従っ
て、機関の始動時における燃料の輸送系は１次遅れ系で
あると見ることができる。

【００１３】特に２サイクル機関では、スロットルボデ
ィ内に供給された燃料がクランク室内と掃気ポートとを
経た後にシリンダ内に入るため、機関の始動時に液膜を
形成するために使われる燃料の量が多くなり、機関の始
動時の初期にシリンダ内に供給される燃料の量が少なく
なる。

【００１４】今２サイクル機関において、図１１に示し
たように、ハードウェア回路が発生する噴射指令信号Ｖ
j の信号幅を定常時の噴射時間ｔjnに等しくし、各噴射
時期における燃料の噴射時間を一定（＝ｔjn) として機
関の始動操作を行ったとすると、シリンダに供給される
燃料の量は時間ｔの経過に伴って図１２に示すように変
化する。すなわち、時刻０からｔa までの間は液膜の形
成のために大量の燃料がとられるため、シリンダへの燃
料供給量Ｑはごく僅かである。時刻ｔa 以降で燃料の気
化が促進されるようになるとシリンダへの燃料供給量が
指数関数的に増加していき、時刻ｔb に達すると燃料の
供給量が飽和値Ｑs に達する。

【００１５】このように、噴射時間を定常時の値に固定
して機関の始動操作を行った場合、時刻０からｔb まで
の間は混合気が稀薄になるため、機関を始動させること
ができなかったり、機関の回転を安定に維持することが
できなかったりする。機関の始動時にハードウェア回路
によりインジェクタを駆動して、機関の始動を支障なく
行わせ、機関を安定に動作させるためには、機関の始動
時に燃料の噴射量を増加させて、時刻０からｔb までの
期間燃料の供給の遅れを補償してやる必要がある。この
場合に必要とされる噴射時間ｔj の特性（始動時増量特
性）は、図１３の曲線イのようになる。

【００１６】また燃料がクランク室内を経由することが
ない４サイクル機関においては、機関の始動時に必要と
される噴射時間ｔj の特性が図１３の曲線ロのようにな
る。ところが、既提案のインジェクタ駆動装置では、図
１０に示したように、始動時の噴射時間ｔjs及び定常運
転時の噴射時間ｔjnがそれぞれ一定であったため、図１
３に示すような特性の始動時増量制御を行わせることが
できなかった。

【００１７】例えば２サイクル機関において図１０に示
すような始動時増量制御を行った場合には、図１４に示
したように、時刻０〜ｔ1 の期間図示のＡの部分だけシ
リンダに供給される混合気が濃くなる（リッチになる）
ため、回転数の上昇が鈍くなって回転の立上りが不安定
になったり、排気中のＨＣが増加したりするという問題
が生じる。

【００１８】また時刻ｔ1 〜ｔb の期間は、図示のＢの
部分だけシリンダに供給される混合気が稀薄に（リーン
に）なるため、スロットル開度をアイドル状態として
も、アイドル空燃比との関係で機関の回転数が上昇して
しまうという問題が生じる。

【００１９】本発明の目的は、ハードウェア回路により
機関が要求する始動時増量特性を得ることができるよう
にした内燃機関用インジェクタ駆動装置を提供すること
にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロコン
ピュータにより各種の制御条件に応じて燃料噴射時間を
演算して演算された燃料噴射時間に相当する時間幅のソ
フト制御用噴射指令信号を発生するソフト制御用噴射指
令信号発生部と、燃料噴射時間に相当する時間幅のハー
ド制御用噴射指令信号をハードウェア回路により発生す
るハード制御用噴射指令信号発生部と、マイクロコンピ
ュータが正常に動作しているときにはソフト制御用噴射
指令信号が発生している間インジェクタに駆動電流を供
給し、マイクロコンピュータが正常に動作しない状態に
あるときにハード制御用噴射指令信号が発生している間
インジェクタに駆動電流を供給するインジェクタ駆動回
路とを備えた内燃機関用インジェクタ駆動装置に係わる
ものである。

【００２１】本発明においては、ハード制御用噴射指令
信号発生部が、内燃機関の燃料噴射位置でタイミング信
号を発生するタイミング信号発生手段と、静電容量がＣ
のコンデンサと合成抵抗値がＲの抵抗回路と該抵抗回路
の一部に接続されて導通状態になったときに該抵抗回路
の合成抵抗値Ｒを減少させる半導体能動素子とを備えた
信号幅決定回路を有して、該信号幅決定回路の時定数Ｒ
Ｃにより決まる信号幅を有する矩形波信号をハード制御
用噴射指令信号として発生する矩形波信号発生回路と、
内燃機関が始動した後に半導体能動素子を遮断状態から
その内部インピーダンスを徐々に減少させるように制御
する半導体能動素子制御回路とを備えている。

【００２２】上記抵抗回路は例えば、内燃機関の定常運
転時の信号幅を決定する定常時信号幅決定用抵抗と、該
定常時信号幅決定用抵抗に対して直列に接続された始動
時増量幅決定用抵抗とにより構成される。この場合半導
体能動素子は始動時増量幅決定用抵抗に対して並列に接
続される。

【００２３】上記抵抗回路はまた、第１の抵抗と、半導
体能動素子を通して第１の抵抗に並列に接続された第２
の抵抗とにより構成することもできる。

【００２４】上記抵抗回路は周囲温度が上昇したときに
その合成抵抗値を減少させる温度補償用の感温抵抗素子
を備えていることが望ましい。

【００２５】上記の構成において、定常時信号幅決定用
抵抗、始動時増量幅決定用抵抗、第１及び第２の抵抗
は、それぞれ単一の抵抗素子からなっていてもよく、複
数の抵抗素子からなっていてもよい。

【００２６】

【作用】上記のように、矩形波信号発生回路の信号幅を
決定する抵抗回路の一部に半導体能動素子を接続して該
半導体能動素子が導通したときに抵抗回路の合成抵抗値
が小さくなるようにするとともに、内燃機関が始動した
後に半導体能動素子を遮断状態からその内部インピーダ
ンスを徐々に減少させるように制御する半導体能動素子
制御回路を設けると、機関の始動開始時の噴射時間を定
常運転時の噴射時間よりも長くし、機関が始動した後は
噴射時間を徐々に短くして最終的に定常運転時の値に収
束させることができる。そのため、ハード制御用噴射指
令信号発生部の出力で、図１２に示されたような理想の
特性に近い始動時増量特性を得ることができ、マイクロ
コンピュータが正常に機能しない状態でも、機関の始動
性を良好にし、機関の低速時の回転を安定に維持するこ
とができる。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の実施例の全体的な構成を示し
たもので、同図において１０はソフト制御用噴射指令信
号発生部、１１はハード制御用噴射指令信号発生部、１
２はインジェクタ１３に駆動電流を流すインジェクタ駆
動回路、１４は内燃機関に取付けられた磁石発電機内に
設けられた発電コイル１５を電源として直流定電圧を出
力する電源回路である。

【００２８】ソフト制御用噴射指令信号発生部１０は、
電源回路１４の出力で駆動されるマイクロコンピュータ
１０Ａと、該マイクロコンピュータを動作させるための
所定のソフトウェアとにより実現され、スロットルバル
ブの開度を検出するスロットルセンサの出力と、吸気温
度を検出する温度センサ、大気圧を検出する気圧センサ
等の各種センサの出力とを入力として、燃料の噴射時間
を与えるソフト制御用噴射指令信号Ｖj ´を出力する。
ソフト制御用噴射指令信号発生部１０は、マイクロコン
ピュータにより噴射時間の制御を行っている従来の内燃
機関用燃料噴射装置に用いられているものと同様のもの
でよい。

【００２９】ハード制御用噴射指令信号発生部１１は、
内燃機関により駆動される信号発電機１を備えて内燃機
関の所定の回転角度位置で噴射時間制御用のタイミング
信号Ｖt を発生する信号発生手段１１Ａと、信号幅決定
回路を有して、タイミング信号Ｖt が与えられる毎に信
号幅決定回路の時定数により決定される信号幅を有する
矩形波信号をハード制御用噴射指令信号Ｖj として発生
する矩形波信号発生回路１１Ｂとからなっている。この
ハード制御用噴射指令信号発生部の具体的構成例につい
ては後述する。

【００３０】信号発電機１の出力は図示しない波形整形
回路を通してマイクロコンピュータ１０Ａにも与えられ
ている。マイクロコンピュータ１０Ａは、信号発電機１
の出力から機関の回転角度情報と速度情報とを得て、各
回転数における燃料噴射位置及び燃料噴射時間を演算す
る。

【００３１】インジェクタ駆動回路１２は、マイクロコ
ンピュータが正常に動作し得る状態にあるときにソフト
制御用噴射指令信号Ｖj ´が発生している間インジェク
タ１３に駆動電流を与え、マイクロコンピュータが正常
に動作しない状態にあるときには、ハード制御用噴射指
令信号Ｖj が発生している間インジェクタ１３に駆動電
流を与える回路で、切替回路１２Ａと、スイッチ回路１
２Ｂとにより構成できる。

【００３２】マイクロコンピュータ１０Ａを動作させる
ためのプログラムには、公知の手法によりマイクロコン
ピュータが正常に動作しているか否かをチェックするチ
ェック用プログラムが組み込まれていて、マイクロコン
ピュータは、正常に動作しているときに高レベルの切替
信号Ｖe を発生し、正常に動作しない状態になったとき
に該切替信号Ｖe の発生を停止する。この切替信号Ｖe
は切替回路１２Ａの制御端子に与えられている。切替回
路１２Ａは、切替信号Ｖe が与えられているときに、マ
イクロコンピュータ１０Ａがソフト制御用噴射指令信号
Ｖj ´を発生している期間スイッチ回路１２Ｂの制御端
子にトリガ信号を与え、マイクロコンピュータの動作が
正常に行われなくなって切替信号Ｖe の供給が停止した
ときに、矩形波信号発生回路１１Ｂがハード制御用噴射
指令信号Ｖj を発生している期間スイッチ回路１２Ｂの
制御端子にトリガ信号を与える。スイッチ回路１２Ｂ
は、切替回路１２Ａからトリガ信号が与えられている期
間だけ導通して電源回路１４からインジェクタ１３の駆
動コイル１３a に駆動電流を流す。インジェクタ１３
は、駆動電流が与えられている間だけその弁を開いて機
関の燃料噴射空間に燃料を噴射する。

【００３３】図１の装置において、マイクロコンピュー
タ１０Ａが正常に動作しているときには、マイクロコン
ピュータがソフト制御用噴射指令信号Ｖj ´を発生して
いる間インジェクタ１３に駆動電流が与えられるため、
燃料の噴射時間はマイクロコンピュータ１０Ａにより制
御される。

【００３４】機関の始動時に電源が確立しないためにマ
イクロコンピュータ１０Ａが正常に動作しないとき、ま
たは機関の運転中に何等かの原因によりマイクロコンピ
ュータ１０Ａが正常に動作しなくなったときには、マイ
クロコンピュータ１０Ａが切替信号Ｖe の出力を停止す
るため、切替回路１２Ａはハード制御用噴射指令信号発
生部１１が噴射指令信号Ｖj を発生している期間スイッ
チ回路１２Ｂにトリガ信号を与える。従って、マイクロ
コンピュータが正常に動作しない非常時には、ハード制
御用噴射指令信号発生部１１により燃料の噴射時間が制
御される。

【００３５】図２は本発明の実施例で用いるハード制御
用噴射指令信号発生部１１の具体的な構成例を示したも
ので、同図において１はロータ１０１と信号発電子１０
２とから成る信号発電機である。ロータ１０１は鉄製の
回転体の外周にリラクタ１０１a を設けたもので、機関
の回転軸に取り付けられている。このロータを構成する
回転体としては、機関に取り付けられたフライホイール
磁石回転子のフライホイールを利用することができる。

【００３６】信号発電子１０２は、ロータ１０１に対向
する磁極部を有する鉄心と、該鉄心に巻回された信号コ
イル１０２a と、該鉄心に磁気結合された永久磁石とを
備えた公知のもので、リラクタ１０１a が信号発電子１
０２の鉄心の磁極部に対向し始める際及び該対向を終了
する際にそれぞれ生じる磁束変化により信号コイル１０
２a にパルス状の信号Ｖs1及びＶs2を発生する。

【００３７】なおロータ１０１に設けるリラクタはその
周方向の一端及び他端側で信号発電子に磁束変化を生じ
させるものであればよく、回転体の外周部に設けた凹部
であってもよい。

【００３８】信号発電機１は必ずしも上記のような信号
発電子を用いたものでなくてもよく、ホールＩＣ等の半
導体磁気検出素子を用いてリラクタにより生じさせられ
る磁束変化を検出するようにしたものでもよい。

【００３９】本実施例では、上記信号発電機１から得ら
れるパルス信号Ｖs1，Ｖs2のうち、正極性の信号Ｖs1を
波形整形回路１６によりパルス状に整形してタイミング
信号Ｖt として用いる。このタイミング信号Ｖt の発生
位置が燃料の噴射を開始させるのに適当な位置（燃料噴
射位置）になるように、ロータ１０１の取付角度を設定
しておく。

【００４０】上記のタイミング信号Ｖs1は、ＩＣからな
る単安定マルチバイブレータ５のトリガ端子ＴＲＧに入
力されている。単安定マルチバイブレータ５の外付けコ
ンデンサ・抵抗接続端子Ｔh と接地端子ＧＮＤとの間に
信号幅決定回路６が接続され、単安定マルチバイブレー
タ５と信号幅決定回路６とにより、矩形波信号発生回路
１１Ｂが構成されている。この矩形波信号発生回路は、
タイミング信号Ｖt が与えられる毎に信号幅決定回路６
の時定数により決定される信号幅ｔj を有する矩形波信
号をハード制御用噴射指令信号Ｖj として発生する。信
号幅ｔj が燃料の噴射時間になる。

【００４１】信号幅決定回路６は、単安定マルチバイブ
レータ５の端子Ｔh とＧＮＤとの間に接続されたコンデ
ンサ６a と、端子Ｔh と電源回路から電圧Ｅが印加され
る端子との間に接続された抵抗回路（６b 〜６d ）と、
該抵抗回路の一部に接続された半導体能動素子としての
ＰＮＰトランジスタ６e とからなっている。

【００４２】抵抗回路は、単安定マルチバイブレータの
端子Ｔh に一端が接続された定常時信号幅決定用抵抗６
b と、抵抗６b の他端と電源電圧Ｅが与えられる電源端
子との間に接続された始動時信号幅決定用抵抗６c と、
抵抗６c の両端に並列に接続された負の温度係数を有す
る温度補償用の感温抵抗素子６d とからなり、トランジ
スタ６e は、そのコレクタエミッタ間端子が抵抗６c の
両端に並列に接続されている。

【００４３】トランジスタ６e のベースには抵抗器１７
a の一端が接続され、抵抗器１７aの他端と接地間にコ
ンデンサ１７b が接続されている。コンデンサ１７b の
非接地側の端子とトランジスタ６e のコレクタとの間に
スイッチ回路１７c が接続され、コンデンサ１７b の両
端に抵抗器１７d が接続されている。また波形整形回路
１６から得られるタイミング信号Ｖt の発生周期から機
関の回転数を検出して、該回転数が設定値に達したとき
に回転検出信号Ｖn を出力する回転検出回路１７e が設
けられて、該回転検出回路１７e から得られる回転検出
信号Ｖn がスイッチ回路１７c の制御端子に与えられて
いる。スイッチ回路１７c は半導体スイッチ素子または
リレーからなっていて、その制御端子に回転検出信号Ｖ
n が与えられていないときに導通状態を保持し、回転検
出回路１７e が回転検出信号Ｖnを発生したときに遮断
状態になるようになっている。

【００４４】本実施例では、抵抗器１７a ，１７d とコ
ンデンサ１７b とスイッチ回路１７c と回転検出回路１
７e とにより、半導体能動素子（トランジスタ６e ）を
制御する半導体能動素子制御回路１７が構成されてい
る。

【００４５】図２のハード制御用噴射指令信号発生部１
１の動作は次の通りである。

【００４６】今時刻０において機関の始動操作を開始し
たとすると、機関の回転数Ｎは時間ｔの経過に伴って例
えば図３（Ａ）に示すように変化する。回転検出回路１
７eは、時刻ｔa で回転数Ｎが設定値Ｎa に達したとき
に回転検出信号Ｖn を出力する。

【００４７】回転検出回路１７e が回転検出信号Ｖn を
発生していない状態では、スイッチ回路１７c が導通状
態にあるため、機関の始動操作が行われて電源端子Ｅに
電源電圧が印加されると、コンデンサ１７b が瞬時に充
電される。またスイッチ回路１７c が閉じているときに
はトランジスタ６e が遮断状態に保持される。

【００４８】トランジスタ６e が遮断状態にあるときに
は、信号幅決定回路６の抵抗回路の合成抵抗値Ｒが、抵
抗６c 及び感温抵抗素子６d の並列合成抵抗値と、抵抗
６bの抵抗値との和に等しくなり、この合成抵抗値Ｒと
コンデンサ６a の静電容量Ｃとの積によりハード制御用
噴射指令信号Ｖj の信号幅が決まる。この噴射指令信号
Ｖj の信号幅ｔj が図１２の理想の増量特性の所期の噴
射時間ｔjaに等しくなるように、各抵抗の抵抗値とコン
デンサ６a の静電容量とが設定されている。

【００４９】時刻ｔa で回転検出信号Ｖn が発生する
と、スイッチ回路１７c が遮断状態になる。スイッチ回
路１７c が遮断状態になると、コンデンサ１７b の電荷
が抵抗１７d を通して放電していき、図３（Ｃ）に示す
ように、コンデンサ１７b の両端の電圧Ｖc が低下して
いく。このコンデンサの両端の電圧の低下に伴って、図
３（Ｄ）に示すようにトランジスタ６e のベース電流Ｉ
b が増加していき、図３（Ｅ）に示すように、トランジ
スタ６e のコレクタエミッタ間の抵抗Ｚtrが低下してい
く。したがって図３（Ｆ）に示したように、トランジス
タ６e のコレクタエミッタ間回路と抵抗６c と感温抵抗
素子６d との並列回路の合成抵抗値Ｚp が時間の経過に
伴って徐々に低下していく。そのため、信号幅決定回路
６の時定数ＲＣが時間の経過に伴って減少していき、ハ
ード制御用噴射指令信号Ｖj の信号幅（燃料噴射時間）
ｔj は、図３（Ｇ）に示すように、時刻ｔa から徐々に
小さくなっていく。本実施例では最終的にトランジスタ
６e が導通状態になり、抵抗６c 及び感温抵抗素子６d
が実質的に短絡された状態になるため、噴射指令信号Ｖ
j の信号幅は抵抗６b の抵抗値とコンデンサＣの静電容
量とにより決まるようになる。この状態で噴射指令信号
Ｖj の信号幅が定常運転時の噴射時間ｔjnに等しくなる
ように、抵抗６b の抵抗値を設定しておく。また時刻ｔ
a 以降の噴射指令信号の信号幅の減少割合が図１２の増
量特性の噴射時間の減少割合にほぼ等しくなるように、
コンデンサ１７b の放電時定数を設定しておく。

【００５０】インジェクタにより内燃機関に燃料を供給
する場合、空燃比は吸気管内に吸入される空気の質量Ａ
と噴射される燃料の質量Ｆとの比（Ａ／Ｆ）により決ま
る。従って、吸気管内に吸入される空気の体積が同じで
あっても、空気の温度が変化してその密度が変化すると
空燃比が変化してしまう。

【００５１】即ち、空気の質量は空気温度の上昇に伴っ
て小さくなっていくため、吸入空気の体積を一定とした
場合、或空燃比を得るために必要とされる燃料噴射時間
は、吸気温度の上昇に伴って短くなっていく。そのた
め、吸気温度の如何にかかわらず噴射時間を一定とする
と、吸気温度が高いときに燃料がリッチになり、吸気温
度が低いときに燃料がリーンになって、機関の動作に支
障を来すおそれがある。従って、空燃比を適正な範囲に
保って機関を正常に動作させるためには、燃料噴射時間
を吸気温度の上昇に伴って短くしていく必要がある。

【００５２】上記の実施例のように、負の温度係数を有
する感温抵抗素子６d を設けておくと、始動時のハード
制御用噴射指令信号の時間幅を、温度の上昇に伴って狭
くしていくことができるため、始動時に供給される燃料
が空気温度が高いときにリッチになったり、空気温度が
低いときにリーンになったりするのを防ぐことができ
る。

【００５３】上記の実施例では、トランジスタ６e （半
導体能動素子）を最終的に導通状態にするように制御し
ているが、定常運転状態においてトランジスタ６e が能
動領域にあって、所定の内部抵抗を有するように、トラ
ンジスタ６e を制御するようにしてもよい。このように
構成する場合には、抵抗６e と感温抵抗素子６d とトラ
ンジスタ６e との並列回路の合成抵抗値と抵抗６b の抵
抗値との和とコンデンサ６a の静電容量との値により定
常運転時の燃料噴射時間も決まる。

【００５４】図４は本発明の他の実施例で用いるハード
制御用噴射指令信号発生部の構成を示したもので、この
実施例では、トランジスタ６e のベースに一端が接続さ
れた抵抗１７a の他端にエミッタが接地されたＮＰＮト
ランジスタ１７f のコレクタが接続され、トランジスタ
１７f のベースが抵抗１７g を介してコンデンサ１７b
の非接地側端子に接続されている。コンデンサ１７b の
両端には、内燃機関に取付けられた磁石発電機内に設け
られた発電コイル１７h の出力がダイオード１７i と抵
抗１７j とを通して印加されている。この例では、抵抗
１７a ，１７g及び１７j と、トランジスタ１７f と、
コンデンサ１７b とダイオード１７i と、発電コイル１
７h とにより、半導体能動素子制御回路１７が構成され
ている。その他の点は図２に示した例と同様である。

【００５５】図５（Ａ）ないし（Ｇ）を参照して図４に
示したハード制御用噴射指令信号発生部の動作を説明す
る。

【００５６】この例では、時刻０で機関を始動した後、
時刻ｔb で機関を停止させ、時刻ｔｃで機関を再始動す
るものとする。時刻０で機関を始動させると、機関の回
転数Ｎは図５（Ａ）に示すように上昇していく。機関が
回転すると発電コイル１７hの出力電圧が増大していく
ため、発電コイル１７h の出力でダイオード１７i と抵
抗１７j とを通して充電されるコンデンサ１７b の両端
の電圧Ｖc （図５Ｂ）が上昇していく。時刻ｔa で機関
の回転数が設定値に達し、コンデンサ１７b の両端の電
圧Ｖc が設定値に達すると、図５（Ｃ）に示すように、
トランジスタ１７f にベース電流Ｉb1が流れ始める。ベ
ース電流Ｉb1の増加に伴ってトランジスタ１７f のコレ
クタエミッタ間の内部抵抗が減少していくため、図５
（Ｄ）に示したようにトランジスタ６e のベース電流Ｉ
b2が増加していき、このベース電流Ｉb2の増加に伴って
図５（Ｅ）に示すようにトランジスタ６e のコレクタエ
ミッタ間の内部抵抗Ｚtr1 が減少していく。そのため、
図５（Ｆ）に示したように、抵抗６c と感温抵抗素子６
d とトランジスタ６e のコレクタエミッタ間回路との並
列回路の合成抵抗値Ｚp も減少していく。従って、図５
（Ｇ）に示したように、信号幅決定回路６の時定数が減
少していき、噴射指令信号Ｖj の信号幅ｔj が小さくな
っていく。本実施例では最終的にトランジスタ６e が導
通状態になるため、信号幅ｔj は定常時の噴射時間ｔjn
に収束する。

【００５７】時刻ｔc で機関を再始動したときには、コ
ンデンサ１７b の電荷が残っているため、最初からトラ
ンジスタ１７f 及び６e が能動領域に入ってトランジス
タ１７f のコレクタエミッタ間の内部抵抗が低い値を示
す。従って図５（Ｇ）に示したように、機関の再始動時
には、噴射指令信号Ｖj の信号幅ｔj が狭くなり、始動
時に供給される燃料の量が減少させられる。このように
構成すると、燃料をほとんど増量する必要がない機関の
再始動時に、燃料の増量分を少なくすることができるた
め、始動時に供給される燃料が過剰になってプラグが濡
れ、機関の始動が困難になるのを防ぐことができる。

【００５８】機関を停止した後、次に機関を始動するま
での時間が長い場合には、その間に機関が冷えてしまう
ため、始動時の増量分を多くする必要がある。図４に示
した例では、コンデンサ１７b の電荷が図に破線矢印で
示したように、抵抗１７g とトランジスタ１７f のベー
スエミッタ間とを通してゆっくりと放電するため、機関
の再始動までの時間が長い場合には、半導体能動素子制
御回路１７の状態を初期状態に復帰させることができ、
始動時の噴射量の増量分を機関が冷えているときの値ｔ
jaに戻すことができる。

【００５９】図４に示した例で、トランジスタ１７f の
ベースとコンデンサ１７b の非接地側端子との間にアノ
ードをコンデンサ１７b 側に向けたダイオードを挿入す
ると、該ダイオードの順方向電圧降下分だけトランジス
タ１７f のトリガレベルを高くして、該トランジスタ１
７f が導通を開始する時期を遅らせることができるた
め、始動時に噴射時間がｔiaのままで推移する時間を長
くすることができる。

【００６０】図２に示した例では、半導体能動素子（ト
ランジスタ６e ）を抵抗６c に並列に接続しているが、
図６に示すように、抵抗６c をトランジスタ６e のコレ
クタエミッタ間回路を通して感温抵抗素子６d の両端に
接続するようにしてもよい。この例では、感温抵抗素子
６d 及び抵抗６c が始動時及び定常時の噴射時間を決定
する第１及び第２の抵抗として用いられる。また図２の
例で設けられていた抵抗６b は省略されている。その他
の点は図２の例と同様である。

【００６１】図６に示した例では、機関の始動時にトラ
ンジスタ６e が遮断している間は感温抵抗素子６d の抵
抗値とコンデンサ６a の静電容量とにより噴射指令信号
Ｖjの信号幅が決まる。回転検出信号Ｖn が出力されて
スイッチ１７c が開き、トランジスタ６e の内部抵抗が
減少し始めると、抵抗６c とトランジスタ６e のコレク
タエミッタ間抵抗との直列合成値と感温抵抗素子６d の
抵抗値との並列合成値とコンデンサ６a の静電容量とに
より噴射指令信号Ｖj の信号幅が決まるようになり、噴
射時間ｔj が短くなっていく。トランジスタ６e が完全
に導通状態になると、抵抗６c と感温抵抗素子６d の抵
抗値との並列合成値とコンデンサ６a の静電容量とによ
り噴射指令信号Ｖj の信号幅が決まるようになり、燃料
の噴射時間ｔj は定常時の値ｔjnに収束する。

【００６２】上記の各実施例では、半導体能動素子とし
てトランジスタが用いられているが、他の半導体能動素
子、例えば電界効果トランジスタを用いることができ
る。例えば図７に示したように、図４のトランジスタ６
e 及び１７f をそれぞれＰチャンネルジャンクションＦ
ＥＴ６e ´及びＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ１７f ´で置
き換えることができる。図４のＮＰＮトランジスタ１７
f の代りにＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いて、コンデ
ンサ１７b の電荷をＦＥＴのゲート回路を通して放電さ
せようとすると、放電に非常に長い時間がかかるため、
図７に示した例では、抵抗１７k を設けてコンデンサ１
７b の放電時間を短くしている。

【００６３】上記の各実施例では、矩形波信号発生回路
として単安定マルチバイブレータを用いたが、他の構成
の矩形波信号発生回路を用いることもできる。

【００６４】図２、図７及び図８に示した例では、単安
定マルチバイブレータのＩＣを用いているが、２つのフ
リップフロップ回路と積分回路とを組み合わせて構成し
た単安定マルチバイブレータ等を用いることもできる。

【００６５】図１、図４及び図７の実施例において、抵
抗６b の両端に負の温度係数を有する感温抵抗素子を接
続したり、抵抗６b を負の温度係数を有する感温抵抗素
子で置き換えたりすることにより、定常運転時の噴射時
間の温度補償を行うようにすることもできる。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、矩形波
信号発生回路の信号幅を決定する抵抗回路の一部に半導
体能動素子を接続して該半導体能動素子が導通したとき
に抵抗回路の合成抵抗値が小さくなるようにするととも
に、内燃機関が始動した後に半導体能動素子を遮断状態
からその内部インピーダンスを徐々に減少させるように
制御する半導体能動素子制御回路を設けたので、機関の
始動開始時の噴射時間を定常運転時の噴射時間よりも長
くし、機関が始動した後は噴射時間を徐々に短くして最
終的に定常運転時の値に収束させることができる。従っ
て、ハード制御用噴射指令信号発生部の出力で、理想の
特性に近い始動時増量特性を得ることができ、マイクロ
コンピュータが正常に機能しない状態でも、機関の始動
性を良好にし、機関の低速時の回転を安定に維持するこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体的な構成を示したブロッ
ク図である。

【図２】図１の装置で用いるハード制御用噴射指令信号
発生部の具体的な構成例を示した回路図である。

【図３】図２の各部の信号波形を示した波形図である。

【図４】本発明で用いるハード制御用噴射指令信号発生
部の他の構成例を示した回路図である。

【図５】図４の各部の信号波形を示した波形図である。

【図６】本発明で用いるハード制御用噴射指令信号発生
部の他の構成例を示した回路図である。

【図７】本発明で用いるハード制御用噴射指令信号発生
部の他の構成例を示した回路図である。

【図８】従来のインジェクタ駆動装置の構成を示したブ
ロック図である。

【図９】機関の始動時の回転数の時間的な変化を示した
線図である。

【図１０】従来のインジェクタ駆動装置により得られる
始動時増量特性を示した線図である。

【図１１】噴射時間を定常時の大きさに固定した状態を
示した線図である。

【図１２】図１１のように噴射時間を一定とした場合の
燃料供給量の時間的変化を示した線図である。

【図１３】機関が必要とする理想の始動時増量特性を示
した線図である。

【図１４】従来のインジェクタ駆動装置の不具合を説明
するための線図である。

【符号の説明】

１ 信号発電機 ５ 単安定マルチバイブレータ ６ 信号幅決定回路 ６a コンデンサ ６b ，６c 抵抗 ６d 感温抵抗素子 ６e トランジスタ（半導体能動素子） １０ ソフト制御用噴射指令信号発生部 １１ ハード制御用噴射指令信号発生部 １７ 半導体能動素子制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/20 325 F02D 41/06 330

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロコンピュータにより各種の制御
   条件に応じて燃料噴射時間を演算して演算された燃料噴
   射時間に相当する時間幅のソフト制御用噴射指令信号を
   発生するソフト制御用噴射指令信号発生部と、燃料噴射
   時間に相当する時間幅のハード制御用噴射指令信号をハ
   ードウェア回路により発生するハード制御用噴射指令信
   号発生部と、マイクロコンピュータが正常に動作してい
   るときには前記ソフト制御用噴射指令信号が発生してい
   る間インジェクタに駆動電流を供給し、マイクロコンピ
   ュータが正常に動作しない状態にあるときに前記ハード
   制御用噴射指令信号が発生している間インジェクタに駆
   動電流を供給するインジェクタ駆動回路とを備えた内燃
   機関用インジェクタ駆動装置であって、 前記ハード制御用噴射指令信号発生部は、 内燃機関の燃料噴射位置でタイミング信号を発生するタ
   イミング信号発生手段と、 静電容量がＣのコンデンサと合成抵抗値がＲの抵抗回路
   と該抵抗回路の一部に接続されて導通状態になったとき
   に該抵抗回路の合成抵抗値Ｒを減少させる半導体能動素
   子とを備えた信号幅決定回路を有して、該信号幅決定回
   路の時定数ＲＣにより決まる信号幅を有する矩形波信号
   を前記ハード制御用噴射指令信号として発生する矩形波
   信号発生回路と、 内燃機関が始動した後に前記半導体能動素子を遮断状態
   からその内部インピーダンスを徐々に減少させるように
   制御する半導体能動素子制御回路とを具備したことを特
   徴とする内燃機関用インジェクタ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記抵抗回路は、内燃機関の定常運転時
   の信号幅を決定する定常時信号幅決定用抵抗と、該定常
   時信号幅決定用抵抗に対して直列に接続された始動時増
   量幅決定用抵抗とを有し、 前記半導体能動素子は前記始動時増量幅決定用抵抗に対
   して並列に接続されていることを特徴とする請求項１に
   記載の内燃機関用インジェクタ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記抵抗回路は、第１の抵抗と、前記半
   導体能動素子を通して前記第１の抵抗に並列に接続され
   た第２の抵抗とを有していることを特徴とする請求項１
   に記載の内燃機関用インジェクタ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記抵抗回路は周囲温度が上昇したとき
   に前記合成抵抗値を減少させる温度補償用の感温抵抗素
   子を含んでいることを特徴とする請求項１，２または３
   のいずれか１つに記載の内燃機関用インジェクタ駆動装
   置。