JPH0463941A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 第９図は内燃機関に用いられている燃料噴射装置の全体
的な構成を示したもので、この噴射装置は、噴射指令信
号が与えられたときに内燃機関１の吸気管ｌａ内（燃料
噴射空間内）に燃料を噴射するインジェクタ２と、燃料
タンク３から燃料を汲み上げてインジェクタ２に至る燃
料供給管路４に燃料を圧送する燃料ポンプ５と、燃料供
給管路４と燃料タンク３との間に設けられた圧力調整器
（プレッシャレギュレータ）６とを備えている。

燃料ポンプ５はバッテリ７を電源として動作し、インジ
ェクタ２に燃料を供給している。

インジェクタ２は電磁石により駆動されて開閉するニー
ドルバルブと該ニードルバルブが開かれたときに燃料を
噴射するノズルとを備えていて、このインジェクタ２に
は燃料ポンプ側から加えられる圧力と機関１の吸気管内
の圧力との差圧が燃圧として常時印加されている。

圧力調整器６には通常燃料ポンプから与えられる圧力の
外に内燃機関の吸気マニホルド内の圧力が与えられてい
て、側圧力の差（燃圧）が設定値を超えたときに燃料ポ
ンプから供給される燃料の一部を燃料タンク３に戻すよ
うになっている。この圧力調整器により、インジェクタ
に加わる燃圧が回転数に対してほぼ一定に保たれるよう
になっている。

インジェクタ２を駆動するため、インジェクタ駆動装置
８が設けられている。このインジェクタ駆動装置は、イ
ンジェクタの励磁コイルに印加する駆動電圧を発生する
駆動電源回路と、マイクロコンピュータにより実現され
る噴射指令信号発生手段９から噴射指令信号Ｖｓが与え
られたときに上記駆動電源回路からインジェクタ２の励
磁コイルに駆動電流を流すインジェクタトリガ回路とに
より構成されている。

噴射指令発生手段９は、例えば内燃機関により駆動され
る信号発電機１０から得られるパルス信号Ｖｐから回転
数情報と機関の回転角度情報とを得て、各回転数におけ
る噴射開始位置を演算し、該噴射開始位置でインジェク
タ駆動装置８に所定の時間幅の噴射指令信号Ｖｓを与え
る。この噴射指令信号Ｖｓが与えられている開駆動電源
回路からインジェクタの励磁コイルに第６図に示すよう
な駆動電圧Ｖ１が与えられる。励磁コイルにはインダク
タンスがあるため、励磁コイルを流れる駆動電流Ｉｌｊ
の立上りが遅れる。噴射指令信号が与えられた後一定の
遅れ時間ｔｂが経過して駆動電流Ｉｉｊが所定の噴射開
始レベルＩｏｎに達するとインジェクタ２のニードルバ
ルブが開いて吸気マニホルド内に霧状の燃料が噴射され
る。

インジェクタ２からの燃料噴射量は燃圧と噴射時間とに
より決まる。また噴射時間を一定とした場合、燃圧が大
きいほど噴射量が多くなる。

機関への燃料の供給は定められた区間内で行う必要があ
るため、インジェクタからの燃料の噴射が有効な期間（
噴射有効期間と言う。）は第８図に示したように機関の
回転数Ｎ［ｒｐｍ］の上昇に伴って短くなっていく。即
ち、機関の回転数が高くなればなるほど短い時間内に所
定量の燃料を噴射させることが必要になり、機関の高速
時に必要な燃料噴射量を確保しようとすると、燃圧はあ
る程度高く設定せざるを得ない。

インジェクタからの燃料の噴射量は、噴射指令信号を与
える時間の長さを変えることにより調整できるが、機関
が必要とする燃費（燃料消費量）Ｉｊ’／Ｈｒ］は一般
に回転数の上昇及びスロットル開度の増大に伴って増加
していくため、インジェクタに噴射指令信号を与える時
間の長さは回転数の上昇に伴って長くしていく必要があ
り、スロットル開度の増大に伴って長（していく必要が
ある。

実際の燃料噴射装置においては、燃料ポンプ５とインジ
ェクタ２との間に更に燃料の脈動を緩和するためのダン
パ等が挿入されることがあるが、第９図ではこれらの図
示を省略しである。

［発明が解決しようとする課題］ 燃料噴射装置のインジェクタは電磁石により駆動される
ため、励磁コイルのインダクタンスにより、第６図に示
したように駆動電圧が印加されてから駆動電流１１ｊが
所定の噴射開始レベルＩｏｎに達して燃料の噴射が開始
されるまでに遅れ時間ｔｂが生じるのを避けられない。

従来は駆動電圧Ｖｉを回転数の如何に拘らず一定に保持
していたため、第７図に示した直線ａのように駆動電圧
が印加されてから燃料が噴射されるまでの遅れ時間（噴
射遅れ時間と言う。）が回転数の如何に拘らず一定であ
った。

ところが、噴射有効期間は第８図に示したように回転数
の上昇に伴って短くなっていくため、噴射有効期間に対
して噴射遅れ時間が占める割合が、回転数の上昇に伴っ
て大きくなっていき、機関の回転数が高くなればなるほ
ど燃料の増量の要求に応えることが困難になるという問
題があった。

本発明の目的は、機関の高速時の噴射遅れ時間を短くし
て、高速時にも燃料の増量の要求に容易に応えることが
できるようにした燃料噴射装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、励磁コイルを備えて該励磁コイルに所定レベ
ル以上の駆動電流が与えられているときに内燃機関の燃
料噴射空間に燃料を噴射するインジェクタと、燃料タン
クからインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプと、励
磁コイルに印加する駆動電圧を発生する駆動電源回路と
、噴射指令信号か与えられたときに駆動電源回路からイ
ンジェクタの励磁コイルに駆動電流を流すインジェクタ
トリガ回路とを備えた燃料噴射装置に係わるものである
。

本発明においては、上記駆動電源回路が内燃機関の回転
数の上昇に伴って駆動電圧の大きさを増大させる特性を
有する回路からなっている。

上記駆動電源回路は、内燃機関により駆動される発電機
を電源として駆動電圧を発生する回路により構成できる
。

尚インジェクタの励磁コイルに印加する駆動電圧は、必
ずしも機関の全回転速度領域で回転数の上昇に伴って増
大させる必要はな（、所定の回転数以上の領域でのみ回
転数の上昇に伴って駆動電圧を増大させるようにしても
良い。

また回転数の上昇に伴う駆動電圧の増大は必ずしも連続
的に行わせる必要は無く、幾つかの設定回転数を定めて
おいて、各設定回転数で段階的に駆動電圧を変化させる
ようにしても良い。

駆動電源回路の電源として発電機を用いる場合、機関の
高速時に駆動電圧が過大になるのを防ぐために、インジ
ェクタの励磁コイルに印加される電圧が設定値を超えな
いように制御する電圧調整器を付加することもできる。

［作　用］ インジェクタの励磁コイルに駆動電圧を印加してから駆
動電流が噴射開始レベルＩｏｎに達するまでの遅れ時間
は、駆動電圧の上昇に伴って短くなっていく。したがっ
て上記のように、回転数の上昇に伴ってインジェクタの
駆動電圧を増大させると、回転数の上昇に伴って噴射遅
れ時間を短くして、機関の高速時に噴射有効期間に対し
て噴射遅れ時間が占める割合が大きくなるのを防ぐこと
ができ、機関の高速時にも燃料の増量要求に容易に応え
ることができる。

［実施例コ 以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の実施例の構成を概略的に示したもので
、同図において１は内燃機関、２はインジェクタ、３は
燃料タンク、５は燃料ポンプ、６は圧力調整器であり、
これらは第９図に示した従来のものと同様である。

インジェクタ駆動装置８は、励磁コイルに印加する駆動
電圧を発生する駆動電源回路８０１と、噴射指令信号Ｖ
ｓが与えられたときに駆動電源回路８０１からインジェ
クタの励磁コイルに駆動電流を流すインジェクタトリガ
回路８０２とからなっている。この例では駆動電源回路
８０１が全波整流器からなり、この駆動電源回路を構成
する整流器の入力端子間には内燃機関１の出力軸に取り
付けられた磁石式交流発電機１１の出力が印加されてい
る。

インジェクタトリガ回路８０２は噴射指令信号Ｖｓが与
えられている間導通状態を保持するスイッチからなり、
該スイッチが導通状態にある期間駆動電源回路８０１の
直流出力電圧がインジェクタ２の励磁コイルに印加され
るようになっている。

磁石式交流発電機１１は内燃機関の出力軸に取り付けら
れたフライホイール磁石回転子１１ａと、機関のケース
等に取り付けられた固定子１１ｂとからなり、固定子１
１ｂの電機子巻線に誘起する交流電圧が駆動電源回路８
０１の整流回路の入力端子に印加されている。

上記交流発電機の回転子１１ａのヨークを構成するフラ
イホイールの外周に信号発生用の誘導子磁極部が設けら
れ、この磁極部に信号発電子１１Ｃが対向させられてい
る。フライホイールの外周の磁極部と信号発電子１１ｃ
とにより信号発電機が構成され、機関の所定の回転角度
位置でフライホイールの外周の磁極部が信号発電子１１
ｃに対向する毎に信号発電子１．１　ｃがパルス信号ｖ
ｐを発生する。

噴射指令発生手段９は、パルス信号Ｖｐから回転数情報
と機関の回転角度情報とを得て、各回転数における噴射
開始位置を演算し、該噴射開始位置でインジェクタトリ
ガ回路８０２に所定の時間幅の噴射指令信号ＶＳを与え
る。

インジェクタ２の一例を第３図に示した。同図において
２０１はインジェクタ本体で、この本体の一端には、噴
射口２０２の周囲にバルブシート２０３を有するバルブ
ボディ２０４と、該バルブボディ内に設けられて噴射口
２０２を開閉するニードル２０５とからなるニードルバ
ルブ２０６が取り付けられている。本体２０１内には励
磁コイル２０７と鉄心２０８と、鉄心２０８に吸引され
るアマチュア２０９とからなる電磁石２１０が配置され
、アマチュア２０９がニードル２０５に連結されている
。本体２０１内にはまた復帰ばね２１１が設けられ、こ
の復帰ばねによりニードル２０５が常時噴射口２０２を
閉じるように付勢されている。本体２０１の他端側には
燃料の入口２１２が設けられ、この人口側にはフィルタ
２１３が取り付けられている。本体２０１にはまたコネ
クタ２１４が取り付けられ、該コネクタの端子２１５か
らコイル２０７に給電されるようになっている。

上記のインジェクタ２は例えば機関の吸気管に取り付け
られ、噴射口２０２が吸気管内（燃料噴射空間内）に指
向される。インジェクタ２の入口２１２は配管４を介し
て燃料ポンプ５の吐出口に接続され、該入口２１２に所
定の圧力（燃圧）で燃料が供給される。またコネクタ２
１４に図示しないケーブルが接続されて、該ケーブルを
介してインジェクタ駆動装置８に接続される。　インジ
ェクタ駆動装置８から駆動コイル２０７に駆動電圧Ｖｉ
が与えられると、鉄心２０８が励磁されるため、アマチ
ュア２０９が該鉄心に吸引され、ニードル２０５が電磁
石側に移動してニードルバルブが開く。これにより噴射
口２０２から燃料が霧状となって吸気管内に噴射される
。噴射指令信号が消滅すると、コイル２０７が消磁され
、復帰ばね２１１の付勢力によりニードル２０５が噴射
口２０２を閉じる位置に復帰する。

本実施例において、噴射指令発生手段９から噴射指令信
号が与えられると、インジェクタトリガ回路８０２のス
イッチが導通して駆動電源回路８０１の出力電圧を駆動
電圧としてインジェクタの励磁コイルに印加する。これ
によりインジェクタの励磁コイルに駆動電流■Ｉｊが流
れ、該駆動電流が所定の噴射開始レベルｉｏｎに達する
とインジェクタのニードルバルブが開かれて燃料の噴射
が開始される。噴射指令信号が消滅するとインジェクタ
トリガ回路８０２のスイッチが遮断状態になるため、イ
ンジェクタの駆動電流が零になり、二ドルバルブが閉じ
て燃料の噴射が停止する。

上記のように、インジェクタ駆動装置８の駆動電源回路
８０１として内燃機関により駆動される発電機を電源と
するものを用いると、インジェクタの駆動電圧Ｖｉは機
関の回転数Ｎの上昇に伴って増大していく。駆動電圧Ｖ
ｉの回転数Ｎに対する変化の特性は例えば第４図の曲線
ａのようになる。

このようにインジェクタの駆動電圧を回転数の上昇に伴
って増大させると、インジェクタの噴射遅れ時間が回転
数の上昇に伴って短くなっていく。

例えば機関の回転数Ｎが２．ＯＨｒｐｍ、　４．００［
１ｒｐｍ及び６．０００ｒｐｍのときの駆動電圧Ｖｉが
それぞれ第５図に符号ａ、ｂ、及びＣで示した通りであ
ったきすると、これらの回転数においてインジェクタの
励磁コイルに流れる駆動電流Ｔ１ｊはそれぞれ第５図の
曲線Ａ、　　Ｂ及びＣのようになり、噴射指令信号が与
えられてから駆動電流Ｉｊｊが噴射開始レベルＩｏｎに
達して実際に噴射が開始されるまでの遅れ時間は、ｔ３
→ｔ２→ｔ１のように回転数の上昇に伴って短くなって
いく。したがって回転数Ｎに対する噴射遅れ時間の特性
は第７図の曲線すのようになる。

上記のように、回転数の上昇に伴ってインジェクタの駆
動電圧を増大させてやると、回転数の上昇に伴って噴射
遅れ時間を短くして機関の高速時に噴射有効期間に対し
て噴射遅れ時間が占める割合が大きくなるのを防ぐこと
ができるため、機関の高速時にも燃料の増量要求に容易
に応えることができる。

上記の実施例において、機関の高速時にインジェクタの
励磁コイルに印加される電圧が過大になるのを防ぐため
、例えば駆動電源回路８０１の整流器の出力側に電圧調
整器を接続して駆動電圧か設定値を超えるのを防ぐよう
にしてもよい。この電圧調整器は例えば、インジェクタ
の励磁コイルの両端の電圧を検出して、該検出電圧が設
定値を超えたときに整流器の出力を短絡するか、または
整流器の出力がインジェクタに印加されるのを阻止する
回路（スイッチ回路）により構成できる。

上記の実施例では、駆動電源回路の電源として内燃機関
により駆動される発電機を用いたが、本発明においては
インジェクタの駆動電圧を回転数の上昇に伴って増大さ
せるようにすればよく、駆動電圧の増大のさせ方は任意
である。

例えば第２図に示したように、内燃機関の回転数Ｎに比
例した回転数検出信号Ｖｎを入力とし、直流定電圧Ｅを
入力として、第４図の直線すに示すように回転数Ｎの上
昇に伴って直線的に増大する出力電圧Ｖｉを出力する駆
動電源回路を用いることもできる。

上記の実施例において、燃料ポンプ５はバッテリにより
駆動しても良いが、この燃料ポンプを内燃機関により駆
動される発電機１１の出力により駆動するようにしても
良い。燃料ポンプ５を発電機１１により駆動するように
すると、機関の回転数の上昇に伴って燃料ポンプの駆動
電圧が上昇してその吐出圧が増大するため、インジェク
タ２の入口に加えられる燃圧を機関の回転数の上昇に伴
って増大させるようにすることができる。このように回
転数に応じて燃圧を変化させる場合には、圧力調整器６
を通して燃料タンク３に燃料を戻す経路を省略すること
ができる。

インジェクタからの単位時間当たりの燃料噴射量は燃圧
の上昇に伴って増加していくため・上記のように機関の
回転数の上昇に応じて燃圧を増大させるようにすると、
機関の高速時の単位時間当たりの噴射量を増大させるこ
とができ、噴射有効期間が短くなる高速時においても、
燃料増量要求に容易に応えることかできる。

また機関の低速時には単位時間当たりの噴射量か少なく
なるため、機関の低速時に過剰な燃料が供給されるのを
防ぐことができる。

第１図の実施例では、発電機１１として交流発電機を用
いたがこの発電機として直流発電機を用いることもでき
る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、機関の回転数の上昇に
伴ってインジェクタの駆動電圧を増大させるようにした
ので、回転数の上昇に伴って噴射遅れ時間を短くして機
関の高速時に噴射有効期間に対して噴射遅れ時間が占め
る割合が大きくなるのを防ぐことができ、機関の高速時
にも燃料の増量要求に容易に応えることができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は本
発明の他の実施例の要部を示すブロック図、第３図は本
発明で用いることができるインジェクタの構造例を示し
た断面図、第４図は本発明におけるインジェクタの駆動
電圧と機関の回転数との関係の一例を示した線図、第５
図は本発明の実施例におけるインジェクタの駆動電圧と
駆動電流との関係を示した波形図、第６図は従来の噴射
装置におけるインジェクタの駆動電圧と駆動電流との関
係を示した波形図、第７図は噴射遅れ時間と回転数との
関係を示した線図、第８図は機関の燃料噴射有効機関と
回転数との関係の一例を示した線図、第９図は従来の燃
料噴射装置の構成を示したブロック図である。 １・・・内燃機関、２・・・インジェクタ、３・・・燃
料タンク、５・・・燃料ポンプ、８・・・インジェクタ
駆動装置、８０１・・・駆動電源回路、８０２・・・イ
ンジエクタトＩＪガ回路、１１・・・磁石式交流発電機
。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 ｍ−回転数Ｎ（ｒＤｍ） 第 図 第 図 一−チ回転数Ｎ（ｒＤｍ） 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）励磁コイルを備えて該励磁コイルに所定レベル以
   上の駆動電流が与えられているときに内燃機関の燃料噴
   射空間に燃料を噴射するインジェクタと、燃料タンクか
   ら前記インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプと、前
   記励磁コイルに印加する駆動電圧を発生する駆動電源回
   路と、噴射指令信号が与えられたときに前記駆動電源回
   路から前記インジェクタの励磁コイルに前記駆動電流を
   流すインジェクタトリガ回路とを備えた燃料噴射装置に
   おいて、 前記駆動電源回路は内燃機関の回転数の上昇に伴って前
   記駆動電圧の大きさを増大させる特性を有する回路から
   なっていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. （２）前記駆動電源回路は、内燃機関により駆動される
   発電機を電源として前記駆動電圧を発生する回路からな
   っている請求項１に記載の燃料噴射装置。