JPH05126020A - エンジンのバツテリレス電子燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手動始動エンジンの始動時に燃料噴射量を増
大して燃圧の不安定さをカバーし回転の安定性を向上さ
せる。 【構成】 エンジン始動後の所定時間は、始動時開弁時
間演算部４０で算出された始動時用の開弁時間に基づい
て噴射弁１０に駆動信号が供給される。また、所定時間
経過後は開弁時間演算部３５で算出された自立運転用の
開弁時間に基づいて噴射弁１０に駆動信号が供給され
る。前記所定時間は、始動時開弁時間演算部４０からの
駆動信号の出力回数が予定値に達するまでとし、その回
数はカウンタ４１で計数される。始動時開弁時間は自立
運転中の開弁時間よりかなり長い時間が固定値で設定さ
れ、この固定値はエンジンの水温に応じて補正される。
自立運転中は、水温のほか、エンジンの回転状況に応じ
て開弁時間は決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの電子燃料噴射
制御装置に関するものであり、特に、バッテリが付設さ
れていない小型排気量エンジンのバッテリレス電子燃料
噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸気系に燃料噴射弁を配設
し、この燃料噴射弁の開弁時間をエンジンの運転状態に
応じて制御することにより、燃料噴射量を調整するよう
にした電子燃料噴射装置が知られている。

【０００３】近年、電源バッテリを搭載せず、ロープス
タータつまりリコイルスタータ方式によって手動始動操
作される汎用エンジンや農用エンジンなどの小型排気量
エンジンについても、上記の電子燃料噴射装置の適用が
検討され始めている。

【０００４】バッテリを使用しない電子燃料噴射システ
ムでは、運転中は、エンジンに付設された発電機から電
力が供給され、安定した運転が行われる。しかしなが
ら、前記リコイルスタータによる始動時には、燃料噴射
弁を開弁させるのに十分な電源電圧を得られないことお
よび通常運転時に比べて燃圧が低いことから、通常運転
時の制御基準に従って開弁時間の制御を行ったのでは、
安定した運転を行うための十分な燃料噴射量を確保でき
ないという問題点がある。

【０００５】この問題点に対し、特開昭６３−１７０５
２８号公報において、次のような燃料噴射装置が提案さ
れている。この装置には、始動時にのみ使用する始動燃
料供給器、およびエンジンが手動で始動されたときの吸
気路の負圧によって作動するエンジン始動操作検出手段
が設けられている。そしてこのエンジン始動操作検出手
段でエンジンの始動が検出されると、前記始動燃料供給
器に燃料が供給され、吸気路に燃料が噴出されるように
なっている。

【０００６】すなわち、前記公報に記載された装置で
は、始動燃料噴射器を電力で作動するアクチュエータで
開くのではなく、吸気路の負圧によって生じる機械的な
力で始動燃料噴射器の上流に設けられた弁を開き、燃料
タンクから始動燃料噴射器に燃料を供給するものであ
る。なお、前記燃料タンクは始動燃料噴射器より高い位
置に設けられており、ヘッド圧によって燃料が供給され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の噴射装置には次
のような問題点があった。上記の噴射装置では、始動時
のみの燃料噴射のために、始動燃料噴射器や負圧検出用
の連通管、ならびに負圧作動弁を設ける必要がある。リ
コイルスタータ方式が適用される小型排気量エンジンに
おいて、このような付属構成部品が増加することは燃料
供給系を複雑化するだけでなく、エンジンの大型化にも
つながり好ましいことではない。

【０００８】また、上記の噴射装置では、燃料をヘッド
圧によって供給するようにしているので、燃料供給圧が
安定しないという問題点がある。十分な燃料供給圧（燃
圧）を安定して維持するには、燃料を強制加圧して供給
できるポンプを設けることが望ましいが、リコイルスタ
ータ方式におけるエンジン始動時には、ポンプによって
も十分な燃圧を始動直後から確保することが困難であ
り、そのために、始動の際に十分な量の燃料を噴射する
ことができないという問題が依然として残っていた。

【０００９】本発明の目的は、上記の問題点を解消し、
バッテリを付設していない小型排気量エンジンの構成を
複雑化・大型化することなく、始動時における十分な燃
料噴射量を確保できるエンジンのバッテリレス電子燃料
噴射制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、リコイルスタータによる
始動操作でエンジンのクランク軸に連結されたフライホ
イールが回転されたとき、この回転によって発生した電
力を燃料噴射弁の駆動および制御用に供給する電源手段
と、前記フライホイールの回転と連動して駆動されるメ
カニカルポンプで加圧された燃料を燃料噴射弁に供給す
る燃料供給手段と、前記始動操作開始後、この始動操作
によるクランキングに相当する期間は、自立運転時より
も長く設定された開弁時間で燃料噴射弁を駆動するよう
に構成された制御手段とを具備した点に特徴がある。

【００１１】

【作用】上記の特徴を有する本発明によれば、エンジン
始動操作中つまりクランキング中の開弁時間は、クラン
キング後つまりエンジンの自立運転中の開弁時間よりも
長くなる。したがって、クランキング期間中は、エンジ
ン始動に必要な十分な量の燃料を噴射でき、エンジンの
始動性能を向上できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図２は本発明の一実施例に係るエンジンの構成を示
す図である。同図において、エンジン１のシリンダ２に
はピストン３および点火プラグ４が配されている。シリ
ンダ２の上部に開口する吸気ポート６には吸気弁５が設
けられ、吸気ポート６は、吸気管７およびエアクリーナ
８を介して大気に連通する。吸気管７の途中には、スロ
ットル弁９が設けられ、スロットル弁９の上流側に燃料
噴射弁（以下、単に噴射弁という）１０および吸気温を
検出する吸気温センサ１１が配されている。噴射弁１０
により、吸気管７のスロットル弁９の上流側に燃料が噴
射される。

【００１３】エンジン１のクランク軸１２には、フライ
ホイール１３が固定され、フライホイール１３の内周お
よび外周にはそれぞれ６個の第１のマグネット１４およ
び１個の第２のマグネット１５が取り付けられている。
第１のマグネット１４に対向する位置には、固定子鉄心
１６に設けられた６個の凸部１６ａ、および凸部１６ａ
に巻回された巻線１７とからなる発電巻線部が配されて
いる。

【００１４】第１のマグネット１４および発電巻線部
は、噴射弁駆動用電源部を構成する。巻線１７は、発電
電圧の整流および安定化を行う電源回路３４に接続さ
れ、電源回路３４は電子コントロールユニット（以下、
ＥＣＵという）３０に電源電圧を供給する。

【００１５】一方、第２のマグネット１５に対向する位
置には、点火コイルを含む点火装置ユニット１８が設け
られる。点火装置ユニット１８は導線３３を介して点火
プラグ４に接続されている。なお、本実施例における点
火装置ユニット１８は自己トリガ式点火装置で構成され
ている。

【００１６】シリンダ２の上方には、噴射弁１０に供給
する燃料を加圧する燃料ポンプ２２、および燃料ポンプ
２２を駆動するカム２０が配されている。カム２０の軸
２１にはプーリ２０ａが固定され、このプーリ２０ａお
よびクランク軸１２の間には、図示しないタイミングベ
ルトが架設され、カム２０はクランク軸の回転によって
駆動される。プーリ２０ａの外周面には、第３のマグネ
ット２０ｂが設けられ、その対向する位置にはＴＤＣタ
イミングを検出するＴＤＣセンサ１９が設けられる。

【００１７】燃料ポンプ２２の入口側は管路２３を介し
て燃料タンク２４と接続され、燃料ポンプ２２の出口側
は管路２６を介して噴射弁１０および圧力調整器２７に
接続されている。燃料タンク２４に開口する管路２３の
先端部分には燃料フィルタ２５が設けられ、燃料タンク
２４内の燃料は燃料フィルタ２５および管路２３を介し
て燃料ポンプ２２に供給される。

【００１８】燃料ポンプ２２で加圧された燃料は管路２
６によって噴射弁１０に供給される。圧力調整器２７は
弁体を有するダイヤフラム２７ｃによって画成される負
圧室２７ｂおよび燃料室２７ａを有している。燃料室２
７ａには、前記管路２６と燃料タンク２４に連通する管
路２８とが接続され、負圧室２７ｂには、吸気管７の、
噴射弁１０の噴射孔近傍に連通する管路２９が接続され
ている。したがって、圧力調整器２７により、噴射弁１
０の噴射孔近傍の負圧に応じて燃料の一部が燃料タンク
２４に帰還され、噴射弁１０に供給される燃料の圧力が
調整される。

【００１９】また、エンジン１には、前記スロットル弁
９の開度を検出するスロットル弁開度センサ３１および
前記シリンダ２の冷却水温を検出するエンジン水温セン
サ３２が設けられる。これらセンサ３１，３２の検出信
号は、前記吸気温センサ１１およびＴＤＣセンサ１９の
検出信号と共に、ＥＣＵ３０に供給される。ＥＣＵ３０
は、これらのセンサの検出信号に基づいて噴射弁１０の
開弁時期および開弁時間の制御を行うものであり、噴射
弁駆動信号を出力して噴射弁１０を開弁動作させ、吸気
管７内に燃料を噴射させる。

【００２０】また、始動時に手動操作によってクランク
軸１２を直接回転駆動させるため、リコイルスタータ
（図示せず）がフライホイール１３側の外側端部に取付
けられている。

【００２１】次に、上述のように構成されるエンジンの
動作を説明する。リコイルスタータを手動操作すること
により、クランク軸１２に固定されているフライホイー
ル１３を回転させると、カム２０が回転し、燃料ポンプ
２２が駆動されて燃料が加圧される。この燃料の加圧と
同時に、フライホイール１３の回転によって巻線１７に
電圧が発生し、電源回路３４を介してＥＣＵ３０に電力
が供給されると共に、点火装置ユニット１８内の点火コ
イルにも点火プラグ駆動用の電圧が発生し、点火プラグ
４に電圧が印加される。

【００２２】本実施例では、噴射弁駆動用の電力を得る
第１のマグネット１４および巻線１７と、点火プラグ駆
動用の電力を得る第２のマグネット１５および点火装置
ユニット１８とをそれぞれ独立して設けたので、点火動
作毎の、点火装置の電源電圧の大きな振れが噴射弁駆動
用の電源電圧に直接影響しない。そのために、点火動作
および燃料の噴射動作が相互に干渉することなく、噴射
弁１０および点火プラグ４をフライホイール１３の慣性
回転エネルギに基づく比較的小電力のエネルギでも効率
良く作動させることができる。

【００２３】次に、図３のタイミングチャートを参照し
て本実施例における燃料噴射制御について説明する。同
図において、（ａ）にはＥＣＵ３０に供給される電源電
圧の変化状態を示し、（ｂ）には燃料ポンプ２２から吐
出される燃料の圧力変化の状態を示す。また、（ｃ）に
はＴＤＣセンサ１９の出力信号の整形波形つまり点火タ
イミングパルスを示す。さらに、図３の（ｄ）には噴射
弁１０に対して供給される開弁用の電圧、例えば開弁用
の駆動ソレノイドに印加される電圧を示し、（ｅ）には
前記駆動ソレノイドに流れる電流を示す。図中、Ｔｉｓ
が始動時の燃料噴射時間、Ｔｉが自立運転中の燃料噴射
時間である。

【００２４】図３に示したように、リコイルスタータに
よる手動操作を行った後、ＥＣＵ３０に供給される電源
電圧が規定電圧（例えば１４．５ボルト）に到達するま
で、および燃圧が規定圧力（例えば１．０ｋｇ／ｃ
ｍ² ）に到達するまでには、ある程度の時間を要してい
る。

【００２５】したがって、本実施例では、前記電源電圧
および燃圧が規定の値に到達するまでのクランキング期
間と、クランキング期間経過後の自立運転期間とでは、
開弁時間の設定を変えている。

【００２６】まず、自立運転期間において、燃料噴射時
間Ｔｉは次の式によって算出する。 Ｔｉ＝ＫＴＷ×ＫＡＣＣ×Ｔｉｂ…（１） 算出式（１）において、符号ＫＴＷは水温補正係数であ
り、シリンダ２の水温に応じてＥＣＵ３０内のメモリに
あらかじめ設定された値である。この水温補正係数ＫＴ
Ｗは、エンジン水温センサ３２による検出信号に基づい
てメモリからＣＰＵに読出される。

【００２７】また、符号ＫＡＣＣは加減速補正係数であ
り、スロットル弁９開度の急変に対して過渡的に生じる
燃料不足を補うための補正係数である。この補正係数Ｋ
ＡＣＣも、メモリに記憶されており、予定時間毎にＣＰ
Ｕに読込まれるスロットル弁開度センサ３１値から求め
られる変化量に応じた値が選択される。

【００２８】さらに、符号Ｔｉｂは基本燃料噴射時間で
あり、スロットル開度センサ３１の値とエンジン回転数
とのマップから検索して決定する。このマップもメモリ
にあらかじめ記憶させておく。なお、エンジン回転数は
ＴＤＣセンサ１９の出力間隔の逆数から算出する。

【００２９】これに対して、クランキング期間の燃料噴
射時間Ｔｉｓは次の式によって算出する。 Ｔｉｓ＝ＫＴＷ×ＦＳＴＦＩ…（２） 算出式（２）において符号ＦＳＴＦＩは始動燃料噴射時
間であり、この値は、前記基本燃料噴射時間Ｔｉｂと異
なり、スロットル開度センサ３１の値とエンジン回転数
とのマップから検索するのではなく、あらかじめ設定さ
れた固定値である。そして、この始動燃料噴射時間ＦＳ
ＴＦＩは、前記基本燃料噴射時間Ｔｉｂよりは格段に大
きい値を固定値として設定しておく。本発明者等の実験
結果によれば、自立運転中の燃料噴射時間の最大値は１
０ミリ秒であるのに対し、始動燃料噴射時間ＦＳＴＦＩ
は２０ミリ秒において良好な結果が得られた。

【００３０】なお、算出式（２）を使用して演算し、設
定された燃料噴射時間に基づいて燃料を噴射する始動制
御期間の終了は、ＴＤＣセンサ１９の出力信号に基づい
て判定される。例えば、ＴＤＣセンサ１９の出力信号の
数を計数する手段を設け、その計数値が予定値に達した
時点を、前記始動制御期間の終了時点とする。したがっ
て、この始動制御期間の終了後は、前記計算式（１）に
よって得られる燃料噴射時間Ｔｉによって噴射弁１０の
開弁時間が決定され、自立運転が行われる。

【００３１】続いて、図１の機能ブロック図を参照し、
上記の制御を行うためのＥＣＵ３０の要部機能を説明す
る。なお、ＥＣＵ３０には、ＴＤＣセンサ１９が１〜２
回程度出力信号を発した時期には、制御が可能なだけの
十分な電力は供給される。

【００３２】図１において、開弁時間演算部３５では、
自立運転中の噴射弁１０の開弁時間が算出され、切換部
３６を介して噴射弁１０に弁駆動信号が出力される。こ
の開弁時間演算部３５には、水温センサ３２の値に従っ
て水温補正係数記憶部３７から読出される水温補正係数
ＫＴＷと、スロットル弁開度センサ３１の値の変化量に
従って加減速補正係数記憶部３８から読出される加減速
補正係数ＫＡＣＣと、スロットル弁開度センサ３１の値
およびＴＤＣセンサ１９の出力間隔から求められるエン
ジン回転数に従って基本噴射時間記憶部３９から読出さ
れる基本燃料噴射時間Ｔｉｂとが供給される。そして、
これら供給された値に基づき、前記算出式（１）を使用
して開弁時間が算出される。

【００３３】始動時開弁時間演算部４０では、始動時の
開弁時間が算出され、前記切換部３６を介して噴射弁１
０に弁駆動信号が出力される。この始動時開弁時間演算
部４０には、水温補正係数ＫＴＷが供給され、前記算出
式（２）を使用して始動燃料噴射時間ＦＳＴＦＩ（固定
値）に、この水温補正係数が乗算されて始動時の開弁時
間が算出される。

【００３４】前記切換部３６は、始動時には始動時開弁
時間演算部４０側に切換られており、カウンタ４１のカ
ウント終了信号に応答して開弁時間演算部３５側に切換
えられる。

【００３５】噴射時期検出部４２では、ＴＤＣセンサ１
９の出力信号に基づいて噴射時期を検出する。ＴＤＣセ
ンサ１９の出力信号を検出すると、その検出信号は始動
時開弁時間演算部４０に出力され、始動時開弁時間演算
部４０は、この検出信号に応答して、上述のように開弁
時間つまり燃料噴射時間を演算する。カウンタ４１は、
始動時開弁時間演算部４０から出力される弁駆動信号が
オフになる毎にカウンタ値がデクリメントされるように
構成され、カウンタ４１が予定のカウンタ値だけデクリ
メントされるとカウント終了信号を出力する。

【００３６】このカウント終了信号に応答して切換部３
６が開弁時間演算部３５側に切換えられると、自立運転
開始時期に到達したとして開弁時間演算部３５で算出さ
れた時間だけ、噴射弁１０に弁駆動信号が供給されるよ
うになる。

【００３７】なお、前記カウンタ４１に設定されるカウ
ンタ値は、エンジンの温度すなわちエンジン水温に応じ
て選択できるようにしてもよい。例えば、温度によるエ
ンジンの始動の容易性を考慮し、エンジン水温が高い場
合はカウンタ値を小さくし、エンジン水温が低い場合は
カウンタ値を大きくするとよい。

【００３８】また、本実施例ではＴＤＣセンサ１９を使
用しているが、このＴＤＣセンサ１９を使用せずに、点
火装置ユニット１８の点火用信号を使用するように構成
することができる。

【００３９】以上説明したように、本実施例では、電源
電圧および燃圧が規定値に達するまでの間は、自立運転
時よりも長めに設定された燃料噴射時間に従って燃料噴
射をするようにしたので、リコイルスタート方式による
手動操作による始動初期においても十分な量の燃料供給
を行える。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、燃圧が不安定なエンジン始動初期において
も、十分な量の燃料を供給することができ、始動性能を
向上させることができる。

【００４１】また、本発明においては燃料供給系統の構
成を複雑にすることなく、上述の始動性能向上を果たす
ことができるので、リコイルスタータ方式を採用してい
るような小型排気量エンジンのような汎用エンジンに適
用しても小型・軽量かつ構造が簡単であるという特性を
損なうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＥＣＵの要部機能を示すブロック図である。

【図２】 本発明の一実施例を示す汎用エンジンの構成
図である。

【図３】 実施例の動作を示すタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

１…エンジン、 ４…点火プラグ、 ７…吸気管、 １
０…噴射弁、 １９…ＴＤＣセンサ、 ３０…ＥＣＵ、
３１…スロットル弁開度センサ、 ３２…水温セン
サ、 ３５…開弁時間演算部、 ４０…始動時開弁時間
演算部、 ４１…カウンタ、 ４２…噴射時期検出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リコイルスタータによる始動操作でエン
   ジンのクランク軸に連結されたフライホイールが回転さ
   れたとき、この回転によって発生した電力を燃料噴射弁
   の駆動および制御用に供給する電源手段と、 前記フライホイールの回転と連動して駆動されるメカニ
   カルポンプで加圧された燃料を燃料噴射弁に供給する燃
   料供給手段と、 前記始動操作開始後、この始動操作によるクランキング
   に相当する期間は、自立運転時よりも長く設定された開
   弁時間で燃料噴射弁を駆動するように構成された制御手
   段とを具備したことを特徴とするエンジンのバッテリレ
   ス電子燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記クランキングに相当する期間が、Ｔ
   ＤＣ回数を検出するセンサからの信号出力回数に基づい
   て設定されていることを特徴とする請求項１記載のエン
   ジンのバッテリレス電子燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 前記ＴＤＣ回数を検出するセンサからの
   信号出力回数および開弁時間の少なくとも一方はエンジ
   ン温度に応じて選定されることを特徴とする請求項２記
   載のエンジンのバッテリレス電子燃料噴射制御装置。