CN1474045A - 内燃机燃料喷射及点火装置 - Google Patents

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Abstract

采用从把内燃机驱动的发电机为电源的1个带电压调整功能的电源电路通过电源线给喷射器、点火电路、电子控制装置、燃料泵提供电源电压的构成，将设定为比相当于喷射器及点火电路的各自的最低动作电压中的高的一方的电压略高的电压作为基准电压，为在起动内燃机的过程中使电源线的电压保持在基准电压以上，对燃料泵的驱动电流进行PWM控制内燃机燃料喷射及点火装置。

Description

内燃机燃料喷射及点火装置
技术领域
本发明涉及给内燃机提供燃料和给内燃机点火的内燃机燃料喷射及点火装置。
背景技术
机动雪橇及船尾发动机、小型的二轮车等交通工具大多数不带蓄电池。近来，在驱动不带蓄电池的交通工具的内燃机之中，出于净化废气及提高机器起动性能等方面的考虑，作为提供燃料的装置，使用电子控制式燃料喷射装置，作为内燃机点火装置，也开始使用由微处理器精确控制点火时间的点火装置。
在驱动不带蓄电池的交通工具的内燃机的燃料喷射点火装置之中，作为给喷射器、燃料泵、点火电路以及对这些进行控制的控制装置提供电源电压的电源系统，一般采用以内燃机驱动的永磁发电机(磁铁)为电源，给各部分提供电源的系统(下面称之为MAG电源系统)。
在驱动采用MAG电源系统的小型交通工具的内燃机之中，一般采用绳索起动器及弹跳式起动器等利用人力的起动装置来起动发动机。
当采用绳索起动器及弹跳式起动器等人力起动装置起动发动机时，由于无法使内燃机的曲轴的转速达到足够快的速度，因而由内燃机驱动的发电机不能产生很高的输出。因此，在使用此类电源系统的内燃机之中，要想靠发电机产生的有限电力起动发动机，就得分别设置给喷射器、燃料泵、点火电路、以及控制装置提供电源电压的电源系统，通过使各电源系统的输出特性最佳化，即便是起动时的极低速旋转，也能够尽力消除因控制装置的电力不足无法驱动喷射器或虽然可驱动喷射器但却因燃料泵的驱动电力不足，燃料压力不足而无法喷射出预定数量的燃料之类问题，使内燃机的起动性能得以提高。
如上所述，作为由各自的电源系统给喷射器及控制装置提供电源的现用方式，可举出实用新型登录第2573118号公报中所示的例子。在实用新型登录第2573118号之中，虽然没有特别涉及燃料泵的电源及点火电路的电源，但在把该构想实用化的市场上出售的燃料喷射及点火装置之中，燃料泵及点火电路也都是由各自独立的电源系统分别提供电源电压的。
图7示出现在已实用化的电源系统的构成。在图7之中，1是在内燃机的曲轴上安装了转子的永磁发电机，在其定子一侧设置了驱动燃料泵的发电线圈1a、驱动喷射器的发电线圈1b、驱动点火电路的发电线圈1c、驱动控制装置的发电线圈1d以及驱动前照灯等车体用电负载的驱动车体用电负载的发电线圈1e。这些发电线圈按照各自所供给的负载所需要的电量，卷绕在电枢铁心的一个极(齿)或多个极上。
发电线圈1a至1e的输出，通过配置了带电压调整功能的整流电路和连接在其输出端子间的电源电容器cd的电源电路2a-2e变换为直流电压提供给燃料泵FP、喷射器INJ、包含点火线圈IG的点火电路、控制装置ECU及车体用电负载3。控制装置ECU除配置有计算点火时间及燃料喷射量等的微处理器MPU之外，还配置有控制对燃料泵EP通电的开关Qf、控制对喷射器通电的开关Qj、控制对点火线圈的初级线圈通电的开关Qi等等。在图示的方式中，由点火线圈IG和开关Qi构成点火电路。
在图7所示的方式中，电源电路2a～2e是在控制装置ECU之外单独构成的，但有时也把电源电路2a～2e和控制装置放到一起共同构成一个装置。
若按照图7所示的构成，由于可通过把各电源电路的输出特性预先调整到最佳状态，从内燃机极低速时起，就使控制装置动作，使之进行燃料喷射和点火动作，因而可使内燃机的起动性能得到提高。
然而，在图7所示的构成之中，由于在一台发电机内设置许多特性各不相同的线圈，而且每个发电线圈都得构成各自的电源电路，因而存在下面所示的问题。
a、由于每缠一个发电线圈都必须更换铜线，因而发电机的绕线作业很费工夫，提高了发电机的生产成本。
b、由于许多个发电线圈每个都需要进行末端处理，从而增加了末端处理的用工数，提高了发电机的生产成本。
c、由于从发电机中引出的配线很多，配线的处理很费工夫。
d、由于电源电路的数量增加，因而电源部的成本提高。
在机动雪橇及ATV(小贷车)之类经常在野外使用的交通工具及汽艇之类一旦机器停止运转即有可能遇险的交通工具之中，最好能预先设计为即便出现了无法使用其电池的情况，内燃机仍可运转。
由于MAG电源系统可在从发动机的起动到正常运转期间不依赖蓄电池亦可驱动燃料喷射装置及点火装置，因而在发动机处于无法保证可从蓄电池获得足够输出的超低温环境的情况下，以及即使蓄电池已处于老化状态仍要求发动机继续运转的情况下是一种极好的系统。
然而，由于现用的MAG电源系统正如图7所示是由许多电源电路构成的，因而与把蓄电池作为电源使用的平常的电源系统相比，无可避免地其成本要高出许多。
于是，正如特开2002-21624号所示，提出了一种如下所述的起动控制装置。为了通过以发电机为电源的一个电路，驱动燃料泵、喷射器、点火系统而构成电源部的同时，在起动发动机的过程中，驱动喷射器时及驱动点火系统时，停止燃料泵的驱动，以便在发动机起动时，燃料泵和喷射器及点火系统不在同一时间构成电源电路的负载。
按照特开2002-21624号中所示的起动控制装置，由于可减少设置在电源部中的电源电路的数量，因而可望降低成本。
然而，采用该发明的装置时，由于在发动机起动过程中进行燃料喷射时停止燃料泵的驱动，需要靠燃料喷射前积蓄在燃料供应管中的燃料压力来喷射燃料，因而会因积蓄的燃料压力的大小不同使发动机起动过程中的燃料喷射量大大少于预期值，混合气体中的空气燃料比例出现偏离值，从而有可能使发动机的起动性能下降。
此外，由于在进行发动机起动时的燃料喷射及点火时使燃料泵停转的情况下，会出现发动机起动时燃料泵间歇性运转，当使发动机长时间停止之后进行起动时，提供给喷射器的燃料的压力需要一定时间才能上升到正常值，正因如此，有可能因发动机起动时的燃料喷射量不足而使发动机的起动性能下降。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种内燃机燃料喷射及点火装置，该装置能够通过减少设置在电源部中的电源电路的数量来降低成本的同时，通过消除产生发动机起动过程中因喷射的燃料数量不足的问题来改善发动机的起动性能。
本发明与配置有给内燃机提供燃料的喷射器、给该喷射器提供燃料的燃料泵、产生点火用的高电压并提供给安装在内燃机汽缸内的火花塞的点火电路、至少控制喷射器及点火电路的控制装置、以内燃机为动力的交流发电机为电源给喷射器和燃料泵以及点火电路和控制装置提供电源电压的电源部的内燃机燃料喷射及点火装置有关。
本发明采用下述构成：上述电源部从把上述发电机作为电源的一个带电压调整功能的电源电路，通过电源线给喷射器及点火电路中的至少一方，控制装置、燃料泵提供电源电压。
此外，控制装置在上述电源线提供的电源电压的要素之中，把设定为比相当于燃料泵以外的要素的最低动作电压高的电压作为基准电压，为了在起动内燃机的过程中，使上述电源线的电压保持在基准电压以上而具有PWM控制上述燃料泵的驱动电流的泵驱动电流控制装置。
正如上述，若对喷射器及点火电路中的至少一方和控制装置、燃料泵采用同一个电源电路供电，就可以减少设置在电源部中的电源电路的数量而降低成本。此外，由于可以减少设置在发电机中的各自独立的发电线圈的数量，因而可望减少发电机的绕线作业的用工数量，以及通过减少从发电机中引出的配线数量来降低发电机的成本。
此外，若采用上述构成，由于在起动内燃机的过程中即使在进行燃料喷射及点火动作时仍可使燃料泵继续运转，因而能够防止象采用现用技术时那样，在起动发动机的过程中喷射燃料及点火时须停止燃料泵的运转而产生燃料压力不足的状态。因此能够防止发动机起动时产生燃料喷射量不足的状态，使发动机经常保持良好的起动性能。本发明的理想方式采用下述构成：上述电源部从把发电机作为电源的一个带电压调整功能的电源电路，通过电源线给喷射器和控制装置及燃料泵提供电源电压。
这种情况下，控制装置的泵驱动电流控制装置把设定为比相当于喷射器及点火电路的各自的最低动作电压中的高的一方、的电压高的电压作为基准电压，为在起动内燃机的过程中使电源线的电压保持在基准电压以上而PWM(脉宽调制)控制燃料泵的驱动电流。
如上所述，依据本发明，由于可用一个电源电路给构成内燃机动作必不可少的基本要素的喷射器和点火电路及控制装置和燃料泵提供电源电压，因而与通过其它电路给喷射器及点火电路中的一方提供电源的方式相比，可使电源部的构成更加简单。
在本发明之中，当使用与给燃料泵及控制装置提供电源电压的电源电路同一个电源电路给喷射器及点火电路中的某一方提供电源电压的情况下，喷射器及点火电路中的另一方即通过与上述电源电路不同的其它系统的电路提供电源电压。即使在这种构成情况下，较之对喷射器、燃料泵、点火电路及控制装置各自构成单独的电源系统的现用的燃料喷射点火装置，电源部的构成也要简单许多。
此外，在本发明的另一种理想方式采用以下构成：喷射器、点火电路、控制装置及燃料泵以外的负载(车灯负载等)通过通电控制开关装置与上述电源线连接。这种情况下，控制装置除具有上述泵驱动电流控制装置以外，还具有在内燃机起动时将通电控制开关置于关闭状态，内燃机起动完毕之后，为使电源线的电压保持在基准电压以上的设定目标电压，PWM控制通电控制开关的通电开关控制装置。
上述电源电路可采用以下构成：具有由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，从该控制整流电路给电源线输出电源电压。这种情况下，为了把电源线的电压控制在预先规定的限制值以下，可在电源部或控制装置中预先设置控制可控硅的可控硅控制装置。
当发电机是由永磁发电机构成的情况下，发电机的输出电压过高时，可通过把发电机的输出短路，进行使输出电压降低到限制值以下的电压调整。因此，在发电机是由永磁发电机构成的情况下，可采用配置整流发电机的输出电压的整流电路、把发电机的输出短路的输出短路开关，由整流电路给电源线输出电源电压。
这种情况下，为了在电源线的电压超过预先规定的限制值时使发电机的输出短路，可在电源部或控制装置中预先设置控制输出短路开关的输出短路开关控制装置。
此外，上述电源电路也可采用以下构成：配置整流发电机的输出电流的整流器和使发电机的输出电流断续的振动换流器开关，把经过整流器整流、经过振动换流器调整过的电压输出给电源线。
这种情况下，为在内燃机的转速低，电源线的电压低于预先规定的限制值时使电源线的电压提高，以及在电源线的电压超过限制值时使电源线的电压降低，可在电源部或控制装置中预先设置控制振动换流器开关的振动换流器控制装置。
由于在采用了上述构成的情况下，可在发动机起动时提高发电机的输出电压，给电源线提供比发电机的电压的峰值还要高的直流电压，因而可降低发动机的起动转速，(开始喷射燃料及点火动作时的转速)，使发动机的起动性能提高。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式构成的电路图。
图2是表示本发明第2实施方式构成的电路图。
图3是表示本发明的第3实施方式构成的电路图。
图4是用来说明采用图3所示的实施方式的构成情况下取得的效果的曲线图。
图5是用来说明本发明涉及的燃料喷射及点火装置的动作时的流程图。
图6是表示在图1的实施方式中，控制装置的微处理器实施的程序之一的操作计算的流程图。
图7是表示现用的内燃机燃料喷射及点火装置构成的电路图。
具体实施方式
下面参照图1至图6详细介绍本发明的实施方式。
图1所示的是本发明的第1实施方式，在该图之中，10是安装在未图示的内燃机上用来驱动机动雪橇等交通工具的永磁发电机。由于永磁发电机是采用通过具有安装在发动机曲轴上的永磁转子和从环形的磁轭外周呈放射状突出的显极(齿部)的结构的多极星形电枢铁心的显极上卷绕线圈而成的定子构成的众所周知的机器，因而作为安装在内燃机上的发电机得到广泛应用。
在本实施方式之中，在发电机10的定子上设置了由星形连线的三相线圈Lu～Lw构成的三相发电线圈10a和单相发电线圈10b，三相发电线圈10a作为驱动电源，用于使内燃机动作必可不少的基本要素的燃料泵FP、喷射器INJ、包括点火线圈IG在内的点火电路及控制装置ECU。此外单相发电线圈10b则作为驱动电源，用于安装在车体上的车灯等用电负载，(称之为车体用电负载)。
三相发电线圈10a的输出，被输入在输出端子间连接了滤波电容器Cd1的带电压调整功能的整流电路11之中。带电压调整功能的整流电路11是一种具有将发电线圈10a的输出整流并变换为直流电压提供给电源线12的三相二极管电桥全波整流电路，和处于打开状态时，短路发电机的输出的输出短路开关以及为了在整流电路的输出电压超过限制值时，使发电线圈10a的输出短路，控制输出短路开关的输出短路开关控制装置的众所所知的部件，把发电线圈10A的交流输出变为直流输出，将调整为不超过限制值的直流电压提供给电源线12、12’。
在该方式之中，由带电压调整功能的整流电路11和电容器Cal构成以发电机10为电源，把电压值经过调整的直流电压提供给电源线12、12’的电源电路13，并由发电线圈10a、电源电路13、电源线12、12’共同构成一个电源系流。
在从整流电路11引出的电源线12、12’，之中从整流电路的负极侧的输出端子引出的电源线12’、接地。在本明细表中。规定为单说电源线时，该电源线是指非接地侧的电源线12。
从整流电路11的正极侧的输出端子引出的电源线12与控制装置ECU的非接地的电源端子14a连接的同时，还与燃料泵FP的一方的电源端子15a、由燃料泵FP提供燃料的喷射器INJ的一方的电源端子16a、点火线圈IG的初级线圈的一端17a连接。
燃料泵FP的另一方的电源端子15b与设置在控制装置ECU内，发射极接地的NPN型晶体管TR f的集电极连接，喷射器INJ的另一个电源端子16b也与同样设置在控制装置ECU内，发射极接地的NPN型晶体管TRj的集电极连接。此外，点火线圈IG的初级线圈的另一端与设置在控制装置ECU内，发射极接地的NPN型晶体管TRi的集电极连接，点火线圈IG的次级线圈上连接着未图示的安装在发动机汽缸内的火花塞18。
在图示的方式中，由晶体管TRf构成开关燃料泵的驱动电流的泵驱动开关，由晶体管TRi构成喷射器驱动开关。此外，由晶体管TRj构成控制点火线圈IG的初级线圈的初级电流控制开关，由晶体管TRf和点火线圈IG构成众所周知的电流断路型的点火电路。
在该点火电路之中，由晶体管TRj在点火时间之前的时间处于打开状态，在点火时间内处于关闭状态，晶体管TRi一处于打开状态，点火线圈的初级电流即从电源线12流往点火线圈IG的初级线圈和晶体管TRi；在点火线圈中积蓄能量。晶体管TRi一变为关闭状态，由于在此之前流经点火线圈的初级线圈的电流被断路，因而在点火线圈IG的初级线圈之中产生很高的感应电压。由于该电压可按照初级线圈和次级线圈的圈数比升压，因而在点火线圈的次级线圈上产生了点火用的很高感应电压。由于该点火用的高电压被提供给火花塞18，因而在该火花塞18上产生火花放电，发动机即被点火。
喷射器INJ具有容纳燃料泵FP提供的燃料的喷射器主体、开关在喷射器主体的尖端形成的喷射口的针阀、驱动该针阀的螺线管，在给螺线管提供规定的驱动电流期间，打开喷射口，把燃料喷射到内燃机的燃料喷射空间之中。
这里所说的“燃料喷射空间”是指发动机的吸气管内的空间及汽缸内的空间等，燃料由喷射器喷射出的空间。从喷射器喷射出的燃料的量(燃料喷射量)取决于提供给喷射器的燃料的压力和喷射燃料的时间(燃料喷射时间)。由于提供给喷射器的燃料的压力通常都靠压力调整器保持固定值，因而燃料喷射量受燃料喷射时间的控制。
控制装置ECU除具有控制给燃料泵、喷射器及点火线圈通电的开关(图示的方式中为晶体管TRf、TRj及TRi；)之外，还具有微处理器MPU以及把电源线12的电压降压之后产生用来驱动微处理器的电源电压(5V)的控制电源电路，通过使微处理器执行规定的任务，即可实现下述各种功能实现控制装置：计算发动机转速的转速计算装置；针对包括计算出的转速在内的各种控制条件，计算发动机的点火时间的点火时间计算装置；针对转速、发动机的温度、风门打开程度、大气压等各种控制条件，计算燃料喷射时间的喷射时间计算装置；为了在起动发动机的过程中，使电源线的电压保持在喷射器及点火电路的最低动作电压以上，PWM控制燃料泵FP的驱动电流的泵驱动电流控制装置。
设置在发电机10中的其它发电线圈10b的输出，输入输出端子间连接着滤波电容器Cd2的带电压调整功能的整流电路20，在该整流电路20的输出端子间连接车灯等车体用电负载。发电线圈10B和整流电路20共同构成另外的电源系统。
带有电压调整功能的整流电路20与带有电压调整功能的整流电路11具有同样的构成，由发电线圈10b通过整流电路20给车体用电负载提供电压已被调整过的直流电压。
在图1所示的方式之中，由发电机10和整流电路11以及整流电路20构成给用来使内燃机动作的必不可少的基本要素和车体用电负载提供电源电压的电源部，在该电源部之中，设置了给燃料泵、喷射器、点火电路及控制装置提供电压的电源系统和给车体用电负载提供电源电压的电源系统两个电源系统。
在本发明之中，给构成使内燃机动作必不可少的基本要素的控制装置ECU、燃料泵FP、喷射器INJ以及点火电路提供电力的发电线圈10a为了能在起动内燃机的过程中至少产生可同时驱动控制装置ECU和最需要电力的要素的输出，预先设定了发电线圈10a输出特性(取决于发电线圈的圈数及导体的截面积)。
并设置了开闭燃料泵EP的驱动开关(晶体管TRf)，通过开闭该开关，把燃料泵FP的驱动电流预先设定为可用可变占空PWM控制，把设定为比喷射器及点火电路动作所需的最低动作电压中高的一方的电压略高的值作为基准电压，为了在起动内燃机的过程中使电源线12的电压保持在基准电压以上，PWM控制燃料泵的驱动电流。
在图1所示的控制装置ECU的微处理器MPU执行的一系列任务之中，如上所述，用来实现控制燃料泵的驱动电流的泵驱动电流控制装置的任务的计算方法的流程图由图6示出。
在采用图6所示的计算方法的情况下，首先在步骤1之中检出电源线的电压Vp，接着在步骤2计算与基准电压Vt的偏差ΔV，在步骤3对该偏差ΔV实施PID计算，计算出PID控制量CDUTY。该控制量CDUTY若将比例增益设定为Kp，将积分增益设定为KI，将微分增益设定为KD，则可由下式给出。
CDUTY＝Kp×ΔVn+KI×(ΔVn+ΔVn-1+…)+KD×(ΔVn-ΔVn-1)
接着在步骤4之中，判定CDUTY是否超过100％，当判定结果为超过了100％时，在步骤5之中把PWMDUTY设置为100％。
在步骤4之中当判定为CDUTY未超过100％时，前进到步骤6，判定CDUTY是否负值，判定结果为CDUTY是正值时，在步骤7中把PWMDUTY设为CDUTY。当在步骤6中判定为CDUTY是负值时，前进到步骤8，把PWMDUTY设为0％。
微处理器用设为PWMDUTY的占空比使晶体管TRf开闭，PWM控制燃料泵的驱动电流。每隔一定的时间间隔，重复进行图6所示的过程。
参照图5说明本实施方式的实际动作。在该方式中，设喷射器及点火电路的最低动作电压为8V，把上述的基准电压设定为10V。此外，带电压调整功能的整流电路11把限制值设定为14V，把经过电压调整的直流电压输出给电源线12。也就是说发电机的输出达到足够高的发动机正常运转时，可从整流电路11给电源线12输出14V的电源电压。
在时间t1操作弹跳起动器等起动装置，内燃机的起动一开始，随着转速的上升，给电源线12的电源电压Vp也随之上升。在时间t2，电源电压Vp一超过微处理器的动作电压，ECU内的微处理器即起动。微处理器起动后首先进行各个部分的预置，并开始动作。在该时间点，由于电源电压不到基准电压10V，PWMDUTY仍旧为初期值零。因此晶体管TRf处于关闭状态，燃料泵FP不能驱动。
随着转速的上升，电源电压Vp迅速升高，在时间t3，电源电压Vp一超过基准电压10V，PWMDUTY也升高，由于给晶体管TRf提供用占空比PWMDUTY断续的驱动信SP号，因而泵开始动作。燃料压力随之上升。
接着，一到预定的喷射时间t4，由于微处理器给晶体管TRj的的基极发出的喷射指令Sj，使该晶体管TRj处于打开状态，喷射器INJ即被供电，开始喷射燃料。此时，如果发电机产生的电力不足，电源电压就会降到基准电压以下。由于电源电压Vp一下降，即通过上述的控制，使燃料泵的驱动电流的占空比PWMDUTY减少，使燃料泵FP的驱动电流减少，因而发电机的耗电减少，电源电压恢复为基准电压。此时，燃料泵的排出量虽然减少，但由于燃料泵的运转仍在继续，燃料配管中已经积蓄了压力，因而几乎不会出现燃料喷射时的燃料压力下降，仍然可从喷射器中喷射出与预定量基本相同的燃料。由于在时间t5，喷射指令一消失，晶体管TRj即变为关闭状态，给喷射器的供电结束，电源电压Vp恢复到基准电压(10V)以上。此时PWMDUTY也变为100％，燃料泵的驱动电流的占空比变为100％。
接着，由于一到给点火线圈IG的初级线圈通电的时间t6，即给晶体管TRi发出点火指令，因而开始给点火线圈IG的初级线圈供电。一般说来，点火线圈的耗电量比喷射器的耗电量还要大，与喷射器的驱动电流为1A左右相对应，点火线圈的初级电流饱和时可达到4A左右。由于随着点火线圈中能量的积蓄，流入的电流也随之增加，因而电源电压有可能下降，但由于使燃料泵的驱动电流的占空比PWMDUTY减少了相应的值，因而电源电压可控制为恢复到基准电压。在时间t7，由于一到起动时的点火时间，给晶体管TRi下达的点火指令即消失，因而晶体管TRi变为关闭状态，在此之前流入点火线圈的初级电流被断路。由于这样一来即可在点火线圈的次级线圈上感应出点火用的高电压，发动机即被点火，因而发动机起动。此外，由于因切断给点火线圈的供电，电源电压Vp恢复到标准电压以上，因而燃料泵FP的驱动电流的占空比PWMDUTY变为100％。
内燃机通过初爆迅速提高其转速，发电机10的输出也随之上升，由于即使在驱动喷射器INJ以及点火线圈IG时，仍然可以确保基准电压以上的电源电压，因而燃料泵的驱动电流的占空比PWMDUTY仍然是100％。
在图1所示的方式之中，虽设定为通过给燃料泵FP及控制装置ECV提供电源电压的电源电路也给喷射器INJ及点火电路提供电源电压，但也可以设定为仅把喷射器INJ或点火电路中的某一方与电源线连接，对另一方则由发电机通过另外的电源电路提供电源电压。例如也可以设定为在电源线12之中，仅连接控制装置ECU、燃料泵FP、喷射器INJ，对于由点火线圈IG和控制其初级线圈电流的电路构成的点火电路，则在发电机10内设置另外的发电线圈，由别的发电线圈给点火电路提供电源电压。
在上述的实施方式之中，虽设定为通过与驱动燃料泵及控制装置的电源电路13不同的别的电路给车体用电负载21提供电源电压，但也可由与给点火电路及喷射器中的至少一方、燃料泵FP、控制装置ECV提供电源电压的电源电路13相同的电源电路给车体用电负载提供电力。这种情况下，正如图2所示，把车体用电负载21通过由PNP晶体管TRi等构成的通电控制开关23与电源线12连接。此外，为在内燃机起动时把通电控制开关23置于关闭状态，内燃机起动完毕之后使电源线12的电压保持在比上述基准电压高的设定目标电压，在控制装置ECU中预先设置PWM控制通电控制开关23的通电开关控制装置。
图2例中，NPN晶体管TR2设在控制装置ECU内，其集电极连接晶体管TR1的基极，发射极接地，由微处理器向晶体管TR2的基极提供PWM调制的驱动信号，从而对通电控制用开关23进行PWM控制。
在图2所示的燃料喷射及点火装置之中，为在起动内燃机的过程中使电源线12的电压保持在基准电压以上，PWM控制燃料泵FP的驱动电流。此外，为在内燃机起动之后使电源线的电压保持在比基准电压高的设定的目标电压以上，PWM控制通电控制开关TR1。
由于采用这种构成可在车体用电负载过大，电源电压下降时限制给车体用电负载的电力分配，因而可防止控制装置、燃料泵、喷射器、点火电路等陷入无法动作的境地。
正如图2所示，由于若把车体用电负载也设定为用与驱动控制装置、燃料泵、喷射器及点火电路的电源电路13相同的电源电路驱动，则设置在发电机中的卷线系统成为一个系统。此外，带电压调整功能的整流电路也只需要一个，因而可把与使用蓄电池时的成本的差别控制在最小限度，使MAG电源系统的采用成为可能。
在上述实施方式之中，配置了整流发电机10的输出电压的整流电路和把发电机的输出短路的输出短路开关，在电源线的电压超过限制值时，采用设定为通过把发电机的输出短路，调整电压的电源电路，为了在电源线的电压超过预先规定的限制值时使发电机的输出短路，设定为在电源部中设置控制输出短路开关的输出短路开关控制装置，但输出短路开关控制装置也可设置在控制装置ECU中。
此外，本发明并不局限于用于电源电路。例如也可以采用配置由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，由该控制整流电路给电源线输出电源电压的电源电路。这种情况下为把电源线的电压控制在预先规定的限制值以下，在电源部或控制装置ECU内预先设置控制可控硅的可控硅控制装置。
图3示出本发明的另一种实施方式，该实施方式采用下述构成：电源电路13′具有整流发电机10的输出电流的整流器Du～Dw、使发电机的输出电流断续的振动换流器开关Qu～Qw，把经过整流器整流、经过振动换流器调整过的电压提供给电源线12。
在图示的方式中，整流器Du～Dw构成电桥的上半部分，振动换流器开关Qu～Qw构成电桥的下半部分。由具有上述构成的混合电桥电路构成电源电路13′，在该电源电路的交流一侧的端子上输入设置在发电机10内的三相发电线圈10a的输出。此外，在电源电路13′的输出端子之间连接着滤波电容器Cd1，从电源电路13′通过电源线12给控制装置ECU、燃料泵FP、喷射器INJ、点火线圈IG提供电源电压。
在图示的方式之中，振动换流器开关Qu～Qw由MOSFET构成，分别构成这些开关Qu～Qw的FET的栅极统一连接在设置在控制装置ECU内的控制用PNP晶体管TR3的集电极上。晶体管TR3的发射极连接在电源线12之上，通过使该晶体管TR3开闭，即可使开关Qu～Qw开闭。
Dfu～Dfw是在分别构成开关Qu～Qw的MOSFET的漏极源极间形成的寄生二极管。
在图3所示的方式中，为了在内燃机的转速低，电源线12的电压低于预先规定的限制值时提高电源线12的电压，在电源线的电压超过限制值时降低电源线的电压，在控制装置ECU内设置了控制振动换流器开关Qu～Qw的振动换流器控制装置。而且，该振动换流器控制装置也可以设置在电源部(控制装置ECU的外部)。
由于振动换流器开关控制可从ECU内的控制电源电路的输出(5v)迅速上升、从微处理器起动的时点起即使之开始，因而从发动机的起动操作刚刚开始时起即开始升高发动机的输出电压的升压动作，给电源线12输出高电源电压。
在图1及图2所示的实施方式之中，正如图4中的实线所示，由于发动机的转速若达不到某种程度(图示的方式中为900rpm)，即无法从电源线给负载提供电流I，但正如上述，如进行振动换流器升压控制，则如图4中的虚线所示，从起动时的低速区域起即可给负载提供电流，因而可提高发动机的起动性能，使发电机小型化。
在上述方式中，作为点火电路，使用了电流断路式电路，但也可以使用电容器放电式的点火电路。当采用靠永磁发电机的交流输出给点火用电容器充电的电容器放电式的点火电路的情况下，设定为把给点火用电容器充电的发电线圈设置在发电机10内，用该发电线圈的输出给点火用电容器充电。
如上所述，若采用本发明，由于采用了以发电机为电源的一个带电压调整功能的电源电路通过电源线给喷射器及点火电路中的至少一方、控制装置、燃料泵提供电源电压的构成，因而可减少设置在电源部中的电源电路的数量，降低成本。
若采用本发明，由于还可以减少设置在发电机内的系统各不相同的发电线圈的数量，因而可削减发电机的绕线作业的用工数量，减少从发电机中引出的配线的数量，从而降低发电机的成本。
此外，若采用本发明，由于在起动内燃机的过程中，即使在使之进行燃料喷射及点火动作时仍可继续进行燃料泵的运转，因而能够防止象现用技术那样因在起动发动机的过程中进行燃料喷射时及点火时使燃料泵停止动转而产生的燃料压力不足的情况。因而可消除发动机起动时产生燃料喷射量不足的可能性，使发动机一直保持良好的起动性能。

Claims (24)

1、一种内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于包括：给内燃机提供燃料的喷射器；给该喷射器提供燃料的燃料泵；产生点火用的高电压并提供给安装在上述内燃机汽缸内的火花塞的点火电路；至少对上述喷射器及点火电路实施控制的控制装置；把上述内燃机驱动的交流发电机作为电源，给上述喷射器和燃料泵以及点火电路和控制装置提供电源电压的电源部，
上述电源部构成为，从以上述发电机作为电源的一个带电压调整功能的电源电路，通过电源线给上述喷射器和点火电路中的至少一方、以及上述控制装置和上述燃料泵提供电源电压，
上述控制装置包括泵驱动电流控制装置，在由上述电源线提供电源电压的要素之中，把规定为比相当于上述燃料泵以外的要素的最低动作电压以上的电压作为基准电压，对上述燃料泵的驱动电流进行PWM控制，使在起动上述内燃机的过程中使上述电源线的电压保持在上述基准电压以上。
2、根据权利要求1所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述电源电路包括由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，由该控制整流电路给上述电源线输出电源电压，
在上述电源部或上述控制装置之中设置有可控硅控制装置，控制上述可控硅使上述电源线的电压控制在预先规定的限制值以下。
3、根据权利要求1所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述发电机由永磁发电机构成；上述电源电路包括：整流上述发电机的输出电压的整流电路，和把上述发电机的输出短路的输出短路开关，由上述整流电路给上述电源线输出电源电压；在上述电源部或上述控制装置中设置有输出短路开关控制装置，使上述发电机的输出短路，当上述电源线的电压超过预先规定的限制值时。
4、根据权利要求1所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于；上述电源电路包括：整流上述发电机的输出电流的整流器和使上述发电机的输出电流断续的振动换流器开关，把经过上述整流器整流，经过上述振动换流器开关调整电压后的电压输出给上述电源线；为了在上述内燃机的转速低，上述电源线的电压低于预先规定的限制值时，提高电源线的电压，在上述电源线的电压超过上述限制值时，降低上述电源线的电压，控制上述振动换流器开关的振动换流器控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
5、一种内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于；该装置具有给内燃机提供燃料的喷射器、给该喷射器提供燃料的燃料泵、产生点火用的高电压并提供给安装在上述内燃机汽缸内的火花塞的点火电路、至少对上述喷射器及点火电路实施控制的控制装置，把上述内燃机驱动的交流发电机作为电源，给上述喷射器和燃料泵以及点火电路和控制电路提供电源电压的电源部；上述电源部从把上述发电机作为电源的一个带电压调整功能的电源电路，通过电源线给上述喷射器和点火电路中的至少一方，以及上述控制装置和上述燃料泵提供电源电压；上述喷射器、点火电路、控制装置及燃料泵以外的负载则通过控制开关装置与上述电源线连接；上述控制装置具有在由上述电源线提供电源电压的要素之中，把规定为比相当于上述燃料泵以外的要素的最低动作电压高的电压作为基准电压，为在起动上述内燃机的过程中，使上述电源线的电压保持在上述基准电压以上，PWM控制上述燃料泵的驱动电流的泵驱动电流控制装置，以及为在上述内燃机起动时使上述通电控制开关置于关闭状态，在上述内燃机的起动完毕之后使上述电源线的电压保持在高于上述基准电压的设定的目标电压，PWM控制上述通电控制开关的通电开关控制装置。
6、根据权利要求5所述的内燃机喷射及点火装置，其特征在于；上述电源电路具有由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，由该控制整流电路给上述电源线输出电源电压；为把上述电源线的电压控制在预先规定的限制值以下，控制上述可控硅的可控硅控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
7、根据权利要求5所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于；上述发电机由永磁发电机构成；上述电源电路具有整流上述发电机的输出电压的整流电路，把上述发电机的输出短路的输出短路开关，由上述整流电路给上述电源线输出电源电压；为在上述电源线的电压超过预先规定的限制值时，使上述发电机的输出短路，控制上述输出短路开关的输出短路开关控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
8、根据权利要求5所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于；上述电源电路具有整流上述发电机的输出电流的整流器和使上述发电机的输出电流断续的振动换流器开关，把经过上述整流器整流、经过上述振动换流器调整电压后的电压输出给上述电源线；为在上述内燃机的转速低，上述电源线的电压低于预先规定的限制值时提高上述电源线的电压，以及为在上述电源线的电压超过上述限制值时降低上述电源线的电压，控制上述振动换流器开关的振动换流器控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
9、一种内燃机燃料喷射点火装置，其特征在于；该装置具有给内燃机提供燃料的喷射器、给该喷射器提供燃料的燃料泵、产生点火用的高电压并提供给安装在上述内燃机汽缸内的火花塞的点火电路、至少对上述喷射器及点火电路实施控制的控制装置、从把上述内燃机驱动的交流发电机作为电源，给上述喷射器和燃料泵以及点火电路和控制电路提供电源电压的电源部；上述电源部从把上述发电机作为电源的一个带电压调整功能的电源电路，通过电源线给上述喷射器及点火电路、上述控制装置，上述燃料泵提供电源电压。上述控制装置把规定为比相当于上述喷射器及点火电路的各自的最低电压中高的一方的电压高的电压作为基准电压，为在起动上述内燃机的过程中，使上述电源线的电压保持在上述基准电压以上，PWM控制上述燃料泵的驱动电流的泵驱动电流控制装置。
10、根据权利要求9所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述电源电路具有由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，由该控制整流电路给上述电源线输出电源电压；为把上述电源线的电压控制在预先规定的限制值以下，控制上述可控硅的控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
11、根据权利要求9所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述发电机由永磁发电机构成；上述电源电路具有整流上述发电机的输出电压的整流电路和把上述发电机的输出短路的输出短路开关，由上述整流电路给上述电源线输出电流电压；为了在上述电源线的电压超过预先规定的限制值时，使上述发电机的输出短路，控制上述输出短路开关的输出短路开关控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
12、根据权利要求9所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述电源电路具有整流上述发电机的输出电流的整流器和使上述发电机的输出电流断续的振动换流器开关，把经过上述整流器整流、经过上述振动换流器开关调整电压后的电压输出给上述电源线；为了在上述内燃机转速低，上述电源线的电压低于预先规定的限制值时提高上述电源线的电压，在上述电源线的电压超过上述限制值时降低上述电源线的电压，控制上述振动换流器开关的振动换流器控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
13、一种内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于；该装置具有给内燃机提供燃料的喷射器和给该喷射器提供燃料的燃料泵，产生点火用的高电压并提供给安装在上述内燃机汽缸上的内花塞的点火电路、至少对上述喷射器及点火电路实施控制的控制装置把上述内燃机驱动的交流发电机作为电源，给上述喷射器和燃料泵以及点火电路和控制装置提供电源电压的电源部；上述电源部从把上述发电机作为电源的一个带电压调整功能的电源电路，通过电源线给上述喷射器和点火电路以及上述控制装置和上述燃料泵提供电源电压；上述喷射器、点火电路、控制装置及燃料泵以外的负载通过通电控制开关装置与上述电源线连接；上述控制装置把规定为比相当于上述喷射器及点火电路的各自的最低动作电压中高的一方的电压高的电压作为基准电压，为了在起动上述内燃机的过程中，使上述电源线的电压保持在基准电压以上，PWM控制上述燃料泵的驱动电流的泵驱动电流控制装置，以及为了在上述内燃机起动时将上述通电控制开关置于关闭状态，上述内燃机的起动完毕之后，使上述电源线的电压保持在上述基准电压以上设定的目标电压，PWM控制上述通电控制开关的通电开关控制装置。
14、根据权利要求13所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述电源电路具有由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，从该控制整流电路给上述电源线输出电源电压；为把上述电源线的电压控制在预先规定的限制值以下，控制上述可控硅的可控硅控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
15、根据权利要求13所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述发电机由永磁发电机构成；上述电源电路具有整流上述发电机的输出电压的整流电路，把上述发电机的输出短路的输出短路开关，由上述整流电路给上述电源线输出电源电压；当上述电源线的电压超过预先规定的限制值时，为使上述发电机的输出短路，控制上述输出短路开关的输出短路开关控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
16、根据权利要求13所述的内燃机燃料喷射点火装置，其特征在于：上述电源电路具有整流上述发电机的输出电流的整流器和使上述发电机的输出电流断续的振动换流器开关，把经过上述整流器整流，经过上述振动换流器调整电压后的电压输出给上述电源线；为了在上述内燃机的转速低，上述电源线的电压低于预先规定的限制值时提高上述电源线的电压，以及在上述电源线的电压超过上述限制值时降低上述电源线的电压，控制上述振动换流器开关的振动换流器控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
17、一种内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：该装置具有给内燃机提供燃料的喷射器、给该喷射器提供燃料的燃料泵、产生点火用的高电压并提供给安装在内燃机的汽缸内的火花塞的点火电路，至少对上述喷射器及点火电路实施控制的控制装置，把上述内燃机驱动的交流发电机作为电源，给上述喷射器、燃料泵、点火电路、控制装置提供电源电压的电源部；上述电源部从把上述发电机作为电源的一个带电压调整功能的电源电路，通过电源线给上述喷射器及点火电路中的一方及上述控制装置、上述燃料泵提供电源电压，而对上述喷射器及点电路中的另一方，则通过上述电源电路以外的其它系统的电路提供电源电压；上述控制装置具有在由上述电源线提供电源电压的要素之中，把规定为比相当于上述燃料泵以外的素的最低动作电压的电压高的电压作为基准电压，为在起动上述内燃机的过程中，使上述电源线的电压保持在上述基准电压以上，PWM控制上述燃料泵的驱动电流的泵驱动电流控制装置。
18、根据权利要求17所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述电源电路具有由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，由该控制整流电路给上述电源线输出电源电压；为使上述电源线的电压控制在预先规定的限制值以下，控制上述可控硅的可控硅控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
19、根据权利要求17所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述发电机由永磁发电机构成；上述电源电路具有整流上述发电机的输出电压的整流电路和把上述发电机的输出短路的输出短路开关，从上述整流电路给上述电源线输出电源电压；当上述电源线的电压超过预先规定的限制值时，为使上述发电机的输出短路，控制上述输出短路开关的输出短路开关控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
20、根据权利要求17所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述电源电路具有整流上述发电机的输出电流的整流器和使上述发电机的输出电流断续的振动换流器开关，把经过上述整流器整流，经过上述振动换流器调整了电压的电压输出给上述电源线；为了在上述内燃机的转速低，上述电源线的电压低于预先规定的限制值时提高上述电源线的电压，当上述电源线的电压超过上述限制值时降低上述电源线的电压，控制上述振动换流器开关的振动换流器控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
21、一种内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：该装置具有给内燃机提供燃料的喷射器，给该喷射器提供燃料的燃料泵，产生点火用的高电压并提供给安装在上述内燃机汽缸内的火花塞的点火电路，至少对上述喷射器及点火电路实施控制的控制装置，把上述内燃机驱动的交流发电机作为电源，给上述喷射器、燃料泵、点火电路、控制装置提供电源电压的电源部；上述电源部从把上述发电机作为电源的带有电压调整功能的电源电路，通过电源线给上述喷射器及点火电路的中的一方，上述控制装置和上述燃料泵提供电源电压，对上述喷射器及点火电路中的另一方，则通过与上述电源电路不同的其它系统的电路提供电源电压；上述喷射器、点火电路、控制装置及燃料泵以外的负载通过通电控制开关装置与上述电源线连接；上述控制装置具有从上述电源线提供电源电压的要素之中，把设定为比相当于上述燃料泵以外的要素的最低动作电压高的电压作为基准电压，为了在起动上述内燃机的过程中使上述电源线的电压保持在上述基准电压以上，PWM控制上述燃料泵的驱动电流的泵驱动电流控制装置，以及为了在起动上述内燃机时将上述通电控制开关置于关闭状态，在上述内燃机的起动完毕之后使上述电源线的电压保持在上述基准电压以上设定的目标电压，PWM控制上述通电控制开关的通电开关控制装置。
22、根据权利要求21所述内燃机燃料喷射点火装置，其特征在于：上述电源电路具有由二极管和可控硅的混合电桥电路构成的控制整流电路，从该控制整流电路给上述电源线输出电源电压；为使上述电源线的电压控制在预先规定的限制值以下，控制上述可控硅的可控硅控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
23、根据权利要求21所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述发电机由永磁发电机构成；上述电源电路具有整流上述发电机的输出电压的整流电路和把上述发电机的输出短路的输出短路开关，从上述整流电路给上述电源线输出电源电压；为了在上述电源线的电压超过预先规定的限制值时使上输发电机的输出短路，控制上述输出短路开关的输出短路开关控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
24、根据权利要求21所述的内燃机燃料喷射及点火装置，其特征在于：上述电源电路具有整流上述发电机的输出电流的整流器和使上述发电机的电流断续的振动换流器开关，把经过上述整流器整流，以及经过上述振动换流器调整了电压的电压输出给上述电源线，为了在上述内燃机的转速低，上述电源线的电压低于预先规定的限制值时提高上述电源线的电压，以及在上述电源线的电压超过预先规定的限制值时降低上述电源线的电压，控制上述振动换流器开关的振动换流器控制装置设置在上述电源部或上述控制装置之中。
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