(57)【要約】【課題】  エンジンの様々な運転状態において常に安定した燃料噴射状態を維持できるようにして、エンジンの不調発生を有効に防止できる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】  プランジャ８１の往復運動により燃料を吸引、加圧して噴射する燃料噴射モジュール８と、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射モジュール８に対してプランジャ駆動用の駆動信号を与えるコントロールユニット１０とを備え、コントロールユニット１０は、エンジンの運転状態に基づいて燃料カット制御モードに該当するか否かを判定し、このモードに該当すると判定した場合には、燃料噴射モジュール８に対して燃料噴射に至らないような短時間だけ駆動信号を与える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャの往復運動により燃料を吸引、加圧して噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて上記燃料噴射モジュールに対してプランジャ駆動用の駆動信号を与えるコントロールユニットと、を備えた燃料噴射装置において、
上記コントロールユニットは、エンジンの運転状態に基づいて燃料カット制御モードに該当するか否かを判定し、燃料カット制御モードに該当すると判定した場合には、上記燃料噴射モジュールに対して燃料噴射に至らないような短時間だけ駆動信号を与えるものであることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
上記コントロールユニットは、エンジンの減速時に燃料カット制御モードに該当すると判定するものであることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
上記コントロールユニットは、エンジンの過回転時に燃料カット制御モードに該当すると判定するものであることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャの往復運動により燃料を吸引、加圧して噴射する燃料噴射モジュールを備えた燃料噴射装置に関し、特にはエンジンの様々な運転状態において常に燃料噴射状態を安定化して不調発生を防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの回転数や負荷に応じて燃料供給量を演算して燃料供給を行う電子制御式の燃料噴射装置として、従来より、コントロールユニットから与えられる駆動信号によってソレノイドコイルを通電し、これに応じてソレノイドコイルに生じる電磁力でプランジャを動作させることで、燃料を加圧してエンジン内に噴射し、その後、プランジャがスプリングで押し戻される際に次の燃料を吸引するようにした構成の燃料噴射モジュールが既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この燃料噴射モジュールにおいては、環境温度が高温のときや、プランジャを電磁駆動する際に生じるソレノイドコイルの発熱等に起因してプランジャが往復動するシリンダ内に気泡混じりの燃料（以下、ベーパと称する）が滞留し、これが大量に存在するときには噴射燃料の混合比率を低下させてエンジンの不調を引き起こす。そこで、これを防止するために、燃料が噴射される前に、予めシリンダ内に滞留しているベーパをリターンパイプを経由して燃料タンクに向けて還流させるベーパ排出機構が設けられている。
【０００４】
このような構成の燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置は、燃料の加圧と調圧を燃料ポンプとレギュレータとで行って加圧燃料をインジェクタから噴射する方式のものに比べると、構成部品が少なく、また、噴射時にだけ通電するので平均消費電力が少なくて済むという利点がある。このため、特に発電機やバッテリの能力が低い小型の二輪車に好適に使用される。
【０００５】
そして、従来は、エンジンが高温停止状態から再度エンジンを起動するような場合には、プランジャが往復動するシリンダ内に大量のベーパが発生し易くなっているので、上記のベーパ排出機構を利用し、燃料の噴射に至らない程度の短時間だけソレノイドコイルに通電してプランジャを動作させることでベーパがリターンパイプを経由して効率良く排出されるようにし、これによってエンジンの再始動性を高めるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、従来は、この燃料噴射モジュールを備えた燃料噴射装置において、プランジャを駆動して燃料噴射を行った後、プランジャがリターンスプリングで押し戻されて燃料を吸引する際に、ソレノイドコイルに蓄えられた電力をソレノイドコイルの駆動回路内に設けた蓄電用コンデンサに一時的に蓄える。そして、再度、ソレノイドコイルを駆動する際にコンデンサの蓄電電力を放電し、その電力をソレノイドコイルの駆動力とすることでソレノイドコイルの応答性を高めるようにした技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２２１１３７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７４３２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３６５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、スロットル弁を閉じてエンジンが減速される場合や、下り坂を走行する際にエンジンが過回転されるような場合には、エンジンに対して燃料供給を行う必要がなく、このため、コントロールユニットは、スロットルセンサやクランク角センサの検出出力に基づいて、エンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御モードに移行する。
【０００９】
従来、この燃料カット制御モードに移行した場合、コントロールユニットは燃料噴射用のプランジャを動作させる必要がないと判断し、ソレノイドコイルへの通電を全く停止するようにしている。
【００１０】
しかし、この燃料カット制御モードに移行した状態では、エンジンへの燃料供給は不要であっても、環境温度が高温になっているので、プランジャが往復動するシリンダ内にベーパが大量に発生している可能性がある。しかるに、従来技術では、このようにベーパが発生している状況下にあるのにもかかわらず、コントロールユニットは、ソレノイドコイルへの通電を全て停止していてプランジャは駆動されないので、ベーパが除去されない状態になっている。
【００１１】
つまり、従来は、特許文献１記載のように、エンジンが高温停止状態から再起動するような場合には、燃料噴射に至らない程度の短時間だけソレノイドコイルへの通電を行ってベーパが効率良く排出されるようにしているものの、燃料カット制御モードにおいては、ソレノイドコイルへの通電は全く停止しされており、ベーパを有効に除去するための対策が何ら講じられていないのが実情である。
【００１２】
そのため、燃料カットモードが解除された後、燃料噴射が再開されたときには、大量のベーパが供給燃料に混在することになり、その結果、目標混合比よりも小さい燃料噴射状態が継続してエンジンが不調になることがあった。
【００１３】
また、燃料カット制御モードにおいてはソレノイドコイルへの通電を全く停止していてプランジャは駆動されないので、特許文献２記載のように、ソレノイドコイルの駆動回路内に蓄電用コンデンサを設けている場合でも、この蓄電用コンデンサへの蓄電が行えず、したがって、燃料カット制御モードが解除された後、再度ソレノイドコイルを駆動する際に蓄電用コンデンサからの電力供給が得られないので、ソレノイドコイルの応答性の向上を図ることができなかった。そのため、目標燃料に対して少ない燃料噴射状態となり、エンジンが不調になることがあった。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、エンジンの様々な運転状態において常に安定した燃料噴射状態を維持できるようにして、エンジン回転の不調発生を有効に防止することができる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明にあっては、プランジャの往復運動により燃料を吸引、加圧して噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて上記燃料噴射モジュールに対してプランジャ駆動用の駆動信号を与えるコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、次の構成を採用している。
【００１６】
すなわち、本発明では、上記コントロールユニットは、エンジンの運転状態に基づいて燃料カット制御モードに該当するか否かを判定し、燃料カット制御モードに該当すると判定した場合には、上記燃料噴射モジュールに対して燃料噴射に至らないような短時間だけ駆動信号を与えるものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エンジンが高温停止状態から再度エンジンを起動するような場合や、エンジンのアイドル運転状態の場合だけでなく、燃料カット制御モードに移行した場合でも、ソレノイドコイルへの通電を行うので、燃料噴射は行われないものの、プランジャは駆動されることになる。このため、プランジャが駆動される際に、シリンダ内に存在するベーパが効率良く排出されるとともに、還流される燃料流量も増加して冷却作用も高まるのでベーパの発生が抑制される。
【００１８】
また、燃料カット制御モードでもプランジャは駆動されるので、蓄電用コンデンサへ電力が蓄積され、このため再度ソレノイドコイルに通電してプランジャを駆動する際に蓄電用コンデンサからのエネルギを得ることができ、ソレノイドコイルの応答性を高めることができる。
【００１９】
したがって、エンジンの様々な運転状態において常に適正な燃料噴射を行うことができて安定した燃料噴射状態を維持できるので、エンジンの不調発生を有効に防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１において本発明の燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態の概略を示す構成図である。
【００２１】
図１において、符号１は４サイクル型のエンジン、２はエンジン１の吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、３はスロットル弁、４はスロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ、５はスロットル弁３の下流側の吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ、６はエンジン１の壁面温度を検出するエンジン温度センサ、７はエンジン１の図示しないクランク軸の回転位置を検出するクランク角センサ、８は燃料噴射モジュール、９は点火コイル、１０はコントロールユニットである。
【００２２】
そして、上記の燃料噴射モジュール８は、エンジン１に連結されたインテークマニホールド１５内に燃料を噴射するようになっている。また、コントロールユニット１０は、各センサ２〜７の検出出力に基づいて適切な燃料噴射時期、燃料噴射量を演算して燃料噴射モジュール８に駆動信号を出力するとともに、点火コイル９に点火信号を出力するものである。
【００２３】
また、１１は燃料タンク、１２は燃料供給用のフィードパイプ、１３はこのフィードパイプ１２の途中に設けられたフィルタ、１４は燃料噴射モジュール８に生じるベーパを燃料タンク１１に還流させるためのリターンパイプである。
【００２４】
そして、この実施の形態１では、燃料噴射モジュール８、コントロールユニット１０、燃料タンク１１、および各パイプ１２，１４により燃料噴射装置が構成されている。また、リターンチェックノズル８８およびリターン通路８９によりベーパ排出機構が構成されている。
【００２５】
図２は燃料噴射装置を構成する上記の燃料噴射モジュール８を示す断面図である。
図２において、８１はプランジャ、８２はシリンダ、８３はソレノイドコイル、８４は燃料噴射チェックノズル、８５はオリフィスノズル、８６は燃料噴射口、８７は燃料吸入チェックノズル、８８はリターンチェックノズル、８９はリターン通路である。
【００２６】
そして、コントロールユニット１０から与えられる駆動信号によってソレノイドコイル８３が通電される。また、燃料吸入チェックノズル８４はフィードパイプ１２に連通され、また、リターン通路８９はその一端側がリターンチェックノズル８８を介してシリンダ８２の側壁の一部に連通され、他端側がリターンパイプ１４に連通されている。
【００２７】
図２に示した構成の燃料噴射モジュール８の動作について、図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００２８】
コントロールユニット１０から与えられる駆動信号によりソレノイドコイル８３への通電が開始されると、ソレノイドコイル８３に生じる電磁力でプランジャ８１が図２の下方に向けて移動する。その際、プランジャ８１がシリンダ８２の側壁に設けられたリターンチェックノズル８８に到達するまでの期間は、シリンダ８１内のベーパがベーパ排出機構を構成するリターンチェックノズル８８およびリターン通路８９からリターンパイプ１４を経由して燃料タンク１１に還流される。
【００２９】
さらに、コントロールユニット１０から与えられる駆動信号によってソレノイドコイル８３への通電が継続されると、プランジャ８１が引き続いて下方に移動してその側面でリターン通路８９を塞ぐので、ベーパの排出が停止されるとともに、シリンダ８２内の燃料が加圧される。
【００３０】
ここに、上記のシリンダ８１内のベーパが外部に排気され、続いてシリンダ８２内の燃料が加圧されるまでの期間Ｔ１が無効噴射期間となる。そして、プランジャ８１がさらに移動してシリンダ８２内の圧力が所定値を越えると、加圧された燃料が燃料噴射チェックノズル８４、オリフィスノズル８５、燃料噴射口８６を通り、インテークマニホールド１５内に噴射される（図３の期間Ｔ２）。
【００３１】
コントロールユニット１０から与えられる駆動信号の出力期間Ｔ０が経過して、ソレノイドコイル８３への通電が停止されると、図示しないリターンスプリングによってプランジャ８１が元の位置まで復帰するように上方に移動する（図３の期間Ｔ３）。その際、燃料タンク１１からフィードパイプ１２を経由して供給される燃料が燃料吸入チェックノズル８７を通過してシリンダ８２内に吸引される。
【００３２】
ここで、図４に示すように、クランク角センサ７で検出されるエンジン回転数とスロットル開度センサ４で検出されるスロットル弁３の開度とが略一致している場合、コントロールユニット１０は、通常走行時と判断する。また、クランク角センサ７で検出される現在のエンジン回転数に対応するスロットル弁３の開度よりもスロットル開度センサ４で検出されるスロットル弁３の開度が大きい場合、コントロールユニット１０は加速走行時と判断する。
【００３３】
このような車両の通常走行時や加速走行時において、コントロールユニット１０は、燃料噴射モジュール８に与える駆動信号の出力期間Ｔ０を次のようにして決定する。まず、基本噴射量を決める基本噴射時間に各センサ２，４〜６の検出出力に基づく大気温、吸気温、エンジン温、およびスロットル開度に応じた補正を加えて噴射時間Ｔ２を決定し、さらに、上記の無効噴射期間Ｔ１を加えて出力期間Ｔ０（＝Ｔ１＋Ｔ２）とする。なお、この場合、吸気温度センサ２で検出される吸気温度や、エンジン温度センサ６で検出されるエンジン１の温度が低く、また、スロットル弁開度センサ４で検出されるスロットル弁３の開度が大きくて加速状態にある場合には、コントロールユニット１０から出力される駆動信号の出力期間Ｔ０は長くなる。
【００３４】
そして、コントロールユニット１０は、クランク角センサ７の検出出力に基づき、エンジン１のクランク軸の回転に同期して駆動信号を燃料噴射モジュール８に出力する。すなわち、この実施の形態１では、エンジンは４サイクル型なので、クランク軸の２回転につき１回の割合で上記の出力期間Ｔ０に設定された駆動信号が出力される。
【００３５】
一方、図４に示すように、クランク角センサ７で検出される現在のエンジン回転数に対応するスロットル弁３の開度よりもスロットル開度センサ４で検出されるスロットル弁３の開度が小さい場合、コントロールユニット１０は減速走行時と判断する。また、クランク角センサ７で検出される現在のエンジン回転数が予め設定された危険値を越えている場合には、下り坂の走行等によってエンジン１が過回転されているものと判断する。
【００３６】
コントロールユニット１０は、このような減速走行状態やエンジンの過回転状態を判断した場合には、燃料カット制御モードに移行する。そして、この燃料カット制御モードにおいて、コントロールユニット１０は、クランク角センサ７の検出出力に基づき、エンジン１のクランク軸の回転に同期して無効噴射期間Ｔ１よりも若干短い期間だけ燃料噴射モジュール８に対して駆動信号を与える。
【００３７】
つまり、図５に示すように、コントロールユニット１０は、クランク角センサ７の検出出力に基づき（同図（ａ）参照）、クランク軸の２回転について１回の割合で無効噴射期間Ｔ１よりも若干短い期間だけ駆動信号を出力する（同図（ｂ）参照）。このため、燃料噴射は行われないものの（同図（ｄ）参照）、ソレノイドコイル８３は短時間だけ通電されてプランジャ８１が短期間だけ作動するので（同図（ｃ）参照）、シリンダ８２内に存在するベーパがベーパ排出機構を構成するリターンチェックノズル８８およびリターン通路８９からリターンパイプ１４を経由して燃料タンク１１に還流される。その際、冷却作用も高まり、ベーパの発生も抑制される。
【００３８】
また、この燃料カット制御モードでは、短時間ではあるがプランジャ８１が駆動されるので、蓄電用コンデンサへ電力を蓄積することができる。このため、再度ソレノイドコイル８３に通電してプランジャ８１を駆動する際に蓄電用コンデンサからのエネルギを得ることができ、ソレノイドコイル８３の応答性を高めることができる。
【００３９】
なお、ここでは、燃料カット制御モードにおいて、クランク軸の２回転につき１回の割合で無効噴射期間Ｔ１よりも若干短い期間だけ駆動信号を出力するようにしているが、エンジン１の回転数が少ない場合には、ベーパの排出効率を高めるためにクランク軸の１回転ごとに駆動信号を出力してもよい。
【００４０】
また、エンジン１が高温停止状態から再度起動されるような場合や、エンジン１のアイドル運転状態の場合にも、従来と同様に、コントロールユニット１０は、プランジャ８１による燃料の噴射に至らない程度の短時間（つまり、無効噴射期間Ｔ１よりも若干短い期間）だけ駆動信号を出力することにより、ベーパがリターン通路８９を経由して効率良く排出される。このため、エンジン１の再始動性等を高めることができる。
【００４１】
このように、この実施の形態１では、エンジン１の様々な運転状態において常に安定した燃料噴射状態を維持することができるので、適正な燃料噴射を行うことができ、エンジン１の不調発生を有効に防止することが可能になる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態１では、４サイクル型のエンジン１について燃料噴射を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２サイクル型のエンジンについて燃料噴射を行う場合にも適用することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態１において、本発明の燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態の概略を示す構成図である。
【図２】燃料噴射装置を構成する燃料噴射モジュールの概略を示す断面図である。
【図３】コントロールユニットから出力される駆動信号と、これに応じた燃料噴射モジュールの動作説明に供するタイミングチャートである。
【図４】通常走行時、加速走行時、減速走行時におけるエンジン回転数とスロットル弁の開度との関係を示す説明図である。
【図５】燃料カット制御モードにおけるコントロールユニットおよび燃料噴射モジュールの動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１  エンジン、８  燃料噴射モジュール、１０  コントロールユニット、
８１  プランジャ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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