JPH05164010A - エンジンのバッ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電源回路から大容量コン
デンサを省いて小型・低コストの電源回路を得る。 【構成】 エンジンと共に回転する磁石によってコイル
１７に誘起された電力は、ＥＣＵ３０および噴射弁の開
弁用ソレノイド１０ａに供給される。ソレノイド１０ａ
と並列に、多数のダイオードＤが直列接続された電圧ク
ランプ回路３６が接続される。コイル１７から供給され
る電圧がダイオードＤの順方向電圧降下に相当する値に
達したところで電源電圧は制限される。低回転域ではソ
レノイド１０ａの通電時間が長くなるようにＥＣＵ３０
から出力される信号は高く設定される。したがって、低
回転域における電圧の落込みもソレノイド１０ａの自己
誘導作用によって補われ、安定した電源電圧を噴射弁に
供給できる。

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】従来検討されているバッテリレス電子燃料
噴射装置における燃料噴射弁駆動回路の例を図４に示
す。同図において、チャージコイル３８にはエンジンの
フライホイールに連結されて回転するマグネット（図示
しない）の作用を受けて電流が誘起される。この電流は
レギュレータ３９を経てコンデンサ４０に蓄積される。
蓄積された電流は、スイッチ４１が閉じられることによ
って噴射弁の開弁用ソレノイド４２に供給される。前記
スイッチ４１は、必要な時期に、必要量だけの燃料を噴
射弁から噴出させるため、図示しない制御装置からの信
号によって開閉される。以上のように構成された装置の
一例として、実開昭６３−９３４４０号公報に記載され
た燃料噴射装置がある。

【０００５】ところで、前記レギュレータ３９およびコ
ンデンサ４０は、リコイルスタータ操作による始動時の
低速回転域から高速回転域までの、回転数に応じて出力
されるチャージコイル３８からの不安定な電圧供給をカ
バーし、ほぼ一定した電圧をソレノイド４２に供給する
目的で設けられ、特にコンデンサ４０は、消費電力の大
きいソレノイド４２に十分な電力を供給できるように大
容量のものが使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の噴射装置では、
大容量のコンデンサが必要とされるために、次のような
問題点があった。まず、大容量のコンデンサは寸法も大
きく、制御ユニット内で大きいスペースを占有する。コ
ンデンサによって占有されるスペースは、ＥＣＵや制御
回路など他の部品で占有されるスペースよりも大きくな
る。その結果、装置全体が大型化し、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へ搭載するうえで
不具合が生じる。また、大容量のコンデンサを使用する
ことによって製造コストが押し上げられることにもな
り、電子燃料噴射型の小型排気量エンジンを広く普及さ
せる場合に障害となる。

【０００７】ところが、前記コンデンサを取除くために
は、特に始動時の低速回転域での大きな電圧変動による
ソレノイドの不安定動作を解消することが必要となる。

【０００８】これに対して、巻線の巻数を増やしたり巻
き方を工夫したり、さらにはこの巻線に接続される抵抗
値を調整するなどしてチャージコイルの特性を改善する
試みもなされている。しかし、いずれの試みにおいても
低回転域での出力電圧を大きく得ようとすると、それに
伴って通常運転域での出力電圧が高くなりすぎるという
問題がある。またさらに、上記のような工夫によって低
速回転域で大きな出力電圧が得られても高低差の大きな
電圧波形であるため、ピーク電圧でソレノイドに過度な
負担をかけざるを得ないという問題点があった。

【０００９】本発明の目的は、上記の問題点を解消し、
制御装置から大容量のコンデンサを省き、簡単な構成に
よって安定した電力を燃料噴射弁に供給できるようにし
た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、この回転によって誘起された
電流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、前記電源手段から前記燃料噴射弁
の駆動用ソレノイドに供給される電圧の最大値を制限す
る電圧クランプ回路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、前記電源
手段から供給される電力のピーク電圧が、前記電圧クラ
ンプ回路で制限される。したがって、電圧クランプ回路
の制限値の設定によって、ソレノイドに供給される電流
が、最大電源電圧時にこのソレノイドの鉄心が飽和する
程度の値となるように容易に設定できる。

【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
に巻回されたチャージコイル（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および噴射弁１０のソレノイド（図
示せず）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および
噴射弁１０のソレノイド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１の要部回路図を参照して本実施
例の電源供給系統について説明する。同図において、チ
ャージコイルとしての巻線１７の出力は整流回路３５で
整流され、噴射弁１０のソレノイド１０ａおよびＥＣＵ
３０に供給される。また、ソレノイド１０ａに供給され
る電圧を一定値に抑える目的で電圧クランプ回路３６が
設けられる。この電圧クランプ回路３６は複数のダイオ
ードＤが直列接続されたもので、ダイオードＤの数は、
これらのダイオードＤで構成されるダイオード群全体と
して、その順方向電圧降下がソレノイド１０ａおよびＥ
ＣＵ３０の電源として適当な値と同等になるように決定
される。本実施例では、ダイオードＤは１６個設け、全
体の順方向電圧降下が約１４ボルトになるようにした。

【００２４】この電圧クランプ回路３６によって、整流
回路３５を介してソレノイド１０ａに供給される電圧が
前記順方向電圧降下電圧である１４ボルトを越えないよ
うに制限される。

【００２５】また、このように、電圧クランプ回路３６
を複数のダイオードＤで構成することにより、回路が簡
略化され、かつ部品としても汎用性があるものを使用で
きるため、コスト低減効果も大きい。

【００２６】なお、前記複数のダイオードＤを直列接続
したダイオード群に代えて、一定電圧を越えた分のみを
カットしてソレノイド１０ａに印加できる、ピーク電圧
を一定にホールドするための回路によって前記電圧クラ
ンプ回路３６を構成することもできる。

【００２７】ＥＣＵ３０には前記各センサ１１，１９，
３１，３２からの検出信号が供給され、それらの値に基
づいて決定される燃料噴射時間に従い、スイッチング回
路３７に駆動信号を出力する。スイッチング回路３７に
駆動信号が供給されている間はソレノイド１０ａに電流
が流れ、噴射弁１０が開弁されて燃料が噴射される。本
実施例では、エンジン始動時においては、噴射弁の開弁
時間を自立運転時の開弁時間よりも長くするようにし
た。

【００２８】具体的には、リコイルスタータによる始動
操作でエンジンを始動操作してから後、その始動操作に
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
構成した。そして、自立運転時の開弁時間は、基本燃料
噴射時間に、前記各センサ１１，１９，３１，３２の出
力に基づいて算出される補正係数を乗算して決定し、始
動時の開弁時間は、前記自立運転時の開弁時間よりも格
段に長い開弁時間を固定値として設定するようにした。

【００２９】なお、前記クランキングに相当する期間
は、予定のＴＤＣ検出回数や予定のエンジン回転数を基
準に決定すればよい。

【００３０】この開弁時間の算出方法や算出式について
は、本出願人によって平成３年１１月５日に出願された
特願平３− （整理番号Ａ９１１０２４）に詳
細に記載されている。

【００３１】前記ピーク電圧ホールド回路３６によっ
て、ピーク電圧が１４ボルトに抑制された電源波形を図
３に示す。図３（ａ）はエンジン始動時の波形であり、
図３（ｂ）は通常運転時の波形である。

【００３２】同図において、エンジン始動時はエンジン
回転が低いため巻線１７の出力周波数も低く、図３
（ａ）に破線で示しているように、整流された波形の谷
の部分の幅ｘ０は長くなっている。ところで、このエン
ジン始動時には、上述のように開弁時間を長くして燃料
供給量を多くし、エンジンの回転を上昇させ自立運転に
移行するように制御している。したがって始動時直後に
おいては、噴射弁１０のソレノイド１０ａへの通電時間
ｘ１は前記幅ｘ０よりも十分大きく、長時間連続して付
勢（通電）されるようにしており、またソレノイド１０
ａが一旦オンされた後は、付勢状態が継続している間中
ソレノイド１０ａ自身の自己誘導作用によって図３
（ａ）に実線で示すように電源電圧が落ち込むのが阻止
される。こうして波形の谷の部分においても電圧が０ボ
ルトに下がることはないため、少なくとも（ｘ１−ｘ
０）以上の時間は確実にソレノイド１０ａをオンさせて
燃料供給を行うことができ、十分な燃料供給を行うこと
ができる。

【００３３】また、通常運転時は、エンジン回転が高い
ため巻線１７の出力電圧の立上がりが急峻になり、図３
（ｂ）に破線で示されているように整流された、波形の
谷の部分の幅ｙ０は極めて短時間になっていて、ほとん
ど連続的な出力が得られているものとみなせ、噴射弁１
０のソレノイド１０ａへの通電時間ｙ１にほとんど影響
を及ぼさない。

【００３４】以上説明したように、本実施例では、直列
接続されたダイオードＤの順方向電圧降下によって、電
源電圧の最大値を一定値に固定できる。また、エンジン
の低回転域における電源電圧の落ち込みは、この回転域
では通電時間が長く設定されているソレノイド１０ａの
自己誘導作用によって補うことができる。

【００３５】また、本実施例においてはエンジンの始動
時には意図的に開弁時間が長くなるように設定している
が、このような設定にしなくても、この種の電子燃料噴
射装置においては、目標としている値まで回転数が至ら
ない時には開弁時間を長くするように自動制御が行われ
るため、本発明の狙いとする効果が得られる。

【００３６】

【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、バッテリレス電子燃料噴射装置には必須と考
えられていたソレノイド式燃料噴射弁を駆動するための
大容量コンデンサを省いても、チャージコイル１７によ
って誘起され、ソレノイドに印加される電圧の最大値を
所定値に抑制することによって安定した（支障のない）
燃料噴射制御を行うことができる。

【００３７】さらに、大容量のコンデンサが不要となる
ので、制御ユニットの寸法を小さくでき、かつコスト低
減も図れる。その結果、リコイルスタータ方式を採用し
ている小型排気量エンジンの特性、つまり小型・軽量か
つ構造が簡単であるという利点をさらに改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す電気回路図である。

【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】 実施例の作用を示す電源の電圧波形図であ
る。

【図４】 従来技術を示す電気回路図である。

【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、 １７…巻線、 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…整流回路、 ３６…電圧クラン
プ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片瀬 繁 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社工場内

Claims (4)

【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、この回転によって誘起された電流を燃料噴射
   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、 前記電源手段から前記燃料噴射弁の駆動用ソレノイドに
   供給される電圧の最大値を制限する電圧クランプ回路と
   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】 前記電源手段は、前記フライホイールの
   回転によって電圧を誘起するチャージコイルと、このチ
   ャージコイルの出力を整流する整流回路とで構成され、
   この整流回路から出力される脈流出力を前記燃料噴射用
   ソレノイドに供給するように構成したことを特徴とする
   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】 前記電圧クランプ回路が、複数のダイオ
   ードが直列接続されたダイオード群を前記燃料噴射弁の
   駆動用ソレノイドと並列に接続して構成されていること
   を特徴とする請求項１または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。
4. 【請求項４】 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における前記燃料噴射手
   段の開弁時間を、自立運転時の開弁時間よりも長く設定
   したことを特徴とする請求項１，２または３記載のエン
   ジンのバッテリレス電子燃料噴射制御装置。