JP3503335B2 - インジェクタ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関におい
て、インジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より用いられているインジェクタ
（燃料噴射弁）の駆動回路としては、例えば、特開昭５
７−４９０５９号公報に記載されているインジェクタの
駆動回路がある。この公報に記載のアクチュエータの駆
動回路は、大容量、高耐圧のコンデンサや、前記コンデ
ンサを充電するための昇圧回路が必要である。

【０００３】図９及び図１０を参照して、従来のインジ
ェクタ駆動回路の構成について説明する。バッテリＢの
両端子にはＤＣ／ＤＣコンバータよりなる昇圧回路２１
が接続され、昇圧回路２１の両出力端子にはスイッチＳ
Ｗ４、及びコンデンサＣが接続されている。コンデンサ
Ｃの両端子間には、スイッチＳＷ１，ＳＷ３の並列回
路、ソレノイドＬ、抵抗Ｒが直列に接続されている。バ
ッテリＢのプラス端子と、ソレノイドＬとスイッチＳＷ
１（スイッチＳＷ３）との接続点との間には、降圧回路
２２、定電流回路２３、スイッチＳＷ２、ツェナーダイ
オードＺＤとの並列回路、 及びダイオードＤとからなる
直列回路が接続されている。前記ダイオードＤはソレノ
イドＬにコンデンサＣより印加された電圧が逆流するこ
とを防止するための印加電圧逆流防止用である。又、昇
圧回路２１の一次側マイナス端子と、二次側マイナス端
子は接地されている。なお、前記各スイッチＳＷ１〜Ｓ
Ｗ４は図示しない制御手段によってオン、 オフ制御され
るべく、トランジスタ、トライアック等のスイッチング
回路等によって構成される。

【０００４】上記のように構成されたインジェクタ駆動
回路を使用してインジェクタの駆動制御の説明をする。
まず、昇圧回路２１によりコンデンサＣに充電した高電
圧をスイッチＳＷ１のオン（図１０のｔ１時）により、
ソレノイドＬに印加し、 高速に動作させる。

【０００５】次に、そのままスイッチＳＷ１をオンし続
け、ＬＣＲ共振によってソレノイド電圧ＶSOL が負電圧
になるまで保持電流の供給を遅らせる（保持ディレイ方
式）。保持ディレイ期間終了（図１０のｔ２時）後、 ス
イッチＳＷ２をオンし、保持電流を供給する。 この時、
スイッチＳＷ１をオフする。

【０００６】図１０のｔ２〜ｔ３の期間中はリミッタや
スイッチＳＷ２のスイッチングを利用して、定電流であ
る保持電流を調節する（保持電流制御方式）。続いて、
ソレノイドＬのオフタイミング（ｔ３時）で、 スイッチ
ＳＷ２をオフする。この時点からわずかに遅らせて、 ス
イッチＳＷ３をオン（ｔ４時）し、 コンデンサＣの逆電
圧をソレノイドＬに印加し、逆電流を流す（逆電圧印加
方式）。そして、この後、適当なタイミングでスイッチ
ＳＷ３をオフ（ｔ５時）する。

【０００７】次に、適当なタイミングで、ＳＷ４をオン
し（ｔ６時）、昇圧回路２１によりコンデンサＣを充電
する。充電完了後はスイッチＳＷ４をオフする（Ｔ７
時）。なお、図１０中、ＶC はコンデンサ電圧である。

【０００８】上述したように、インジェクタ駆動回路で
は、高い燃圧に抗してインジェクタを高速駆動して燃料
噴射時間を正確にコントロールする必要があるため、図
１０のｔ１，ｔ２間においてインジェクタのソレノイド
電流ＩSOL のピーク部分が必要となる。

【０００９】このソレノイド電流ＩSOL のピーク部分を
つくるためには、車載バッテリＢの電圧１２Ｖでは不足
であり、昇圧回路２１で約１８０Ｖ〜２５０Ｖの電圧を
発生させ、それをコンデンサＣに充電し、上記のように
インジェクタＯＮタイミングで一気に印加している。

【００１０】すなわち、車載電源であるバッテリ電圧１
２ＶをＤＣ／ＤＣコンバータ等の昇圧回路２１によって
数１００Ｖに昇圧してコンデンサＣに充電し、 このコン
デンサＣを放電することにより、高電圧をアクチュエー
タに印加して、同アクチュエータを高速駆動している。

【００１１】ところで、上記のように直流電源であるバ
ッテリＢの電圧を昇圧するため、昇圧回路２１が必要と
なっている。この昇圧回路２１は、ＤＣ／ＤＣコンバー
タのようにトランジスタ素子のスイッチング動作によ
り、交流（又は脈流）を作り、トランスやコイル等を利
用して昇圧するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のように
スイッチング動作を行うと、スイッチングに伴い電流が
急変し、ノイズを発生する。このノイズを減少させるた
めに各種フィルターや、リップル減少のために数千μＦ
もの大型コンデンサの使用が必要となり、回路の大型
化、コストアップの原因となっている。

【００１３】又、前述したように図１０のｔ２〜ｔ３間
の保持電流はバッテリ電圧よりもＤＣ／ＤＣコンバータ
よりなる降圧回路２２で所定電圧に降圧し、定電流回路
２３で定電流とされている。この理由は、バッテリ電圧
で直接定電流制御を行った場合、電圧ドロップ分がその
まま熱（例えば、定電流回路を構成している定電流出力
用のパワートランジスタの発熱）となり、これが内燃機
関の気筒分（例えば４気筒分）だけ、発熱量が大とな
り、機関の制御を司る電子制御装置がその熱に耐えられ
なくなるためである。このため、前記降圧回路２２を構
成しているスイッチング素子のスイッチング制御によ
り、６Ｖに降圧し（なお、ここでの電圧降下は、スイッ
チングで行うため、通常効率７０〜８０％までに抑えら
れるため、発熱は少ない）、定電流回路２３で制御する
ことにより、定電流制御のための発熱を低減している。

【００１４】しかし、この方式では、降圧回路２２が必
要となり、その分だけコストアップとなり、又、回路が
大型化する問題がある。さらに、降圧回路２２はなるべ
く発熱量を低減するために、スイッチング方式で制御し
ているため、前記（１）の問題と同様に大きなスイッチ
ングノイズが発生し、このノイズ対策のために各種フィ
ルターや、大型コンデンサの使用が必要となり、回路の
大型化、コストアップの原因となっている。

【００１５】又、従来のインジェクタを駆動する駆動回
路は、バッテリを駆動電源としている。この入力電源と
なるバッテリの電圧は、例えば、通常の車両の内燃機関
の場合には、約１２Ｖ前後で安定している。しかし、ス
タータがオン操作された場合には、最悪５Ｖ程度まで電
圧が低下する。このためこの約５Ｖの低電圧入力時にお
いても、出力としては約２００Ｖ程度の高電圧まで安定
して昇圧する必要がある。

【００１６】従って、低電圧時の対策としては下記の対
策がとられている。 （１）昇圧回路として昇圧トランスを使用する場合に
は、その１次，２次巻線比を大きく設定する。 （２）低電圧時にも必要なエネルギを確保するために、
大きな入力電流を流すことができる構成とする。例え
ば、昇圧回路としてＤＣ／ＤＣコンバータを使用する場
合には、スイッチング素子の電流定格をアップしたり、
コネクタやハーネスも大容量の電流を流すことができる
ものに変更する。 （３）昇圧回路としてＤＣ／ＤＣコンバータを使用する
場合には、昇圧のためにスイッチング作動をするが、こ
のとき低電圧の電源ラインに大きなリップルが発生し、
瞬間的には＋Ｂmin（バッテリ電圧の最低値）よりさら
に低いノイズ電圧が発生するため、ノイズ除去用のフィ
ルタ回路を追加する。

【００１７】しかし、上記のような対策は、回路を大型
化するとともに、コストアップの原因となる。この発明
は、発電手段をインジェクタの駆動回路の駆動電源とす
ることを第１の課題とし、又、ＤＣ／ＤＣコンバータ等
からなる昇圧回路のスイッチング動作によって発生する
対策として従来必要としていたフィルタ回路の追加が必
要でなく、インジェクタ駆動回路の回路構成を簡素化し
て、コスト低減を図ることができることを第２の課題と
している。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに請求項１の発明は、インジェクタを駆動するソレノ
イドと、ソレノイドへ駆動電流を供給する発電手段と、
内燃機関のバッテリを充電するとともに、前記発電手段
から発生した整流前の交流を降圧し、この降圧後の交流
を前記ソレノイドの駆動電源とする降圧回路とを備えた
インジェクタ駆動回路をその要旨としている。

【００２１】 請求項２の発明は、請求項１において、
前記発電手段から発生した整流前の複数相の交流のうち
一部のみをソレノイドの駆動用電源としたことをその要
旨としている。

【００２２】 請求項３の発明は、請求項２において、
ソレノイド駆動用電源として使用する相は複数相あり、
駆動用電源の相の数を変更する変更手段を備えたことを
その要旨としている。

【００２３】 請求項４の発明は、インジェクタを駆動
するソレノイドと、前記ソレノイドへ駆動電流を供給す
るバッテリと、内燃機関のバッテリを充電するととも
に、前記ソレノイドへ駆動電流を供給し、ソレノイドの
駆動電源ともなる発電手段とバッテリ電圧低下時にバッ
テリとソレノイドの電気的接続を遮断する遮断手段とを
備えたインジェクタ駆動回路をその要旨としている。

【００２４】 請求項５の発明は、請求項４において、
発電手段は、交流発電手段であるとともに、交流を直流
に変換するダイオードブリッジ回路を含み、バッテリ電
圧低下時にダイオードブリッジ回路の基準電圧をバッテ
リ電圧に切り換える切換手段を備えたインジェクタ駆動
回路をその要旨としている。

【００２５】（作用） 請 求項１の発明によれば、発電手段が発電すると、降圧
回路は発電手段から発生した整流前の交流を降圧し、降
圧後の交流をソレノイドの駆動用とする。

【００２６】 請求項２の発明は、前記発電手段から発
生した整流前の複数相の交流のうち一部のみがソレノイ
ドの駆動用電源となる。請求項３の発明は、変更手段
は、発電手段の発電電圧が低くなったときは、変更手段
により、駆動用電源の使用する相の数を変更することに
より、発生電圧が低下しても、対応することが可能とな
る。

【００２７】 請求項４の発明によれば、遮断手段は、
バッテリ電圧低下時にバッテリとソレノイドの電気的接
続を遮断する。この結果、発電手段はバッテリに代わっ
てソレノイドの駆動電源となる。発電手段は、バッテリ
と電気的に遮断されているため、発電手段による発電電
圧がバッテリ電圧によりクランプされることはなく、高
電圧が得られる。

【００２８】 請求項５の発明によれば、切換手段はバ
ッテリ電圧低下時にダイオードブリッジ回路の基準電圧
をバッテリ電圧に切り換える、この結果、バッテリ電圧
をダイオードブリッジ回路の基準電圧とすることがで
き、高電圧が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両に搭載される
内燃機関としてのエンジンのインジェクタ駆動回路に具
体化した第１の実施の形態を図１、図２及び図１０に従
って説明する。

【００３０】図１は第１の実施の形態に係る１気筒分の
インジェクタ駆動回路１０及び発電手段としてのオルタ
ーネータを含むバッテリＢの充電回路３０を示してい
る。 図２は前記インジェクタ駆動回路１０を制御するた
めの制御回路１２を示している。

【００３１】まず、バッテリＢの充電回路３０を説明す
る。発電手段としてのオルタネータ１は公知の構成であ
り、ステータ、ロータ（ともに図示しない）及びダイオ
ードブリッジ回路４を備えている。

【００３２】そして、前記ステータには巻回されたＹ結
線のステータコイル２を備え、ロータにはロータコイル
３を備えている。同オルターネータ１は図示しないエン
ジンのクランクに設けられたクランクプーリに対し連結
ベルトにて駆動連結され、エンジンの回転速度の約２倍
で回転される。

【００３３】ダイオードブリッジ回路４のＢ端子には、
車両に搭載されるスタータモータ等の電気負荷５及びバ
ッテリＢのプラス端子、イグニッションスイッチ６を介
してジェネレータ・レギュレータ７に接続されている。
ジェネレータレギュレータ７は発生電圧を所定値に保持
するためのものである。そして、このオルターネータ１
はブリッジダイオード回路４にて３相交流の３相分を全
波整流し、平滑したとき、正常時のバッテリ電圧となる
ようにされている。

【００３４】上記のオルターネータ１は前記イグニッシ
ョンスイッチ６をオン操作すると、バッテリＢの電流が
ジェネレータレギュレータ７を構成している図示しない
ボルテージレギュレータを経て、オルタネータ１のＦ端
子からロータコイル経て流れるため、ロータコイル３に
磁力線が生ずる。そして、エンジンが始動してロータが
回転し始めると、ステータコイル２に発電作用が生じ、
３相交流を発生する。この３相交流はダイオードブリッ
ジ回路４にて全波整流される。Ｂ端子の電圧がバッテリ
電圧より高い場合には、バッテリＢを充電するととも
に、各部電気負荷５へ電流を供給する。

【００３５】続いて、オルターネータ１の回転速度が上
昇してＢ端子の電圧が所定値に達した場合には、ジェネ
レータレギュレータ７の図示しないボルテージレギュレ
ータが作動してロータコイルへの電流供給を減少させる
ため、オルタネータ１の発電は制御され、Ｂ端子の電圧
は所定値に保持される。なお、エンジンが停止した場合
には、バッテリＢからオルターネータ１へ電流が逆流し
ようとするが、ダイオードブリッジ回路４０を構成して
いるダイオードがこれを阻止するため逆流は生じない。

【００３６】次にインジェクタ駆動回路１０について説
明する。なお、図１のインジェクタ駆動回路１０の構成
において、従来のインジェクタ駆動回路と同一構成につ
いては、同一符号を付して説明を省略し、異なるところ
を中心に説明する。

【００３７】図１のインジェクタ駆動回路１０には、ト
ランスＴＲを備えている。トランスＴＲの一次側コイル
ＴＲａは逆流防止用のダイオードＤ１を介して前記オル
ターネータ１のステータコイル２のうち一相分のコイル
２ａに電気的に接続されている。又、トランスＴＲの二
次コイルＴＲｂは半波整流を行うためのダイオードＤ２
を介してスイッチＳＷ４に接続されている。前記トラン
スＴＲの一次側及び二次側コイルＴＲａ，ＴＲｂの巻線
比はインジェクタ駆動に必要な電圧以上に昇圧できる値
に設定されている。前記トランスＴＲ及びダイオードＤ
２により第１の昇圧回路が構成され、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータと異なり、スイッチング動作を行わなずに電圧を昇
圧する非スイッチング昇圧回路を構成している。

【００３８】又、ソレノイドＬは燃料噴射弁に内蔵され
るソレノイド式のアクチュエータであって、ソレノイド
Ｌ内を摺動するプランジャと、 プランジャに固定された
ニードルバルブと、 ニードルバルブを閉弁方向に付勢す
るスプリングを備えている。そして、ソレノイドＬに電
圧が印加されると、プランジャがニードルバルブに付与
されているスプリング弾性力及び燃圧に抗して開弁方向
に移動し、 ニードルバルブ先端にて閉塞されていた噴射
孔が開放される。

【００３９】次に前記インジェクタ駆動回路１０を制御
するスイッチ制御手段としての制御回路１２を図２に従
って説明する。制御回路１２は、電子制御ユニット（以
下「ＥＣＵ」という。）１３、コントロール信号発生部
１４を備えている。 ＥＣＵ１３は図示しない中央処理装
置（ＣＰＵ）を備えている。前記ＥＣＵ１３には、内燃
機関としてのエンジンの作動状態を検出するために、各
種センサ（図示しない）が接続されている。すなわち、
ＥＣＵ１３にはエアーフローメータ、吸気温センサ、ス
ロットルセンサ、水温センサ、酸素センサ、エンジン回
転数センサ等が通信線を介して接続されている。エアー
フローメータはエンジンが吸入する吸入空気量を計測す
るものであり、吸気温センサは吸気通路を流通する吸入
空気の温度変化を検出する。吸気温は、インジェクタの
先端部の周囲の雰囲気温度に相当する。スロットルセン
サは吸気通路に設けられたスロットル弁の開度（スロッ
トル開度）を検出する。水温センサはエンジンのウォー
タアウトレット部に取付けられ、エンジンの冷却水の温
度（冷却水温）を検出する。酸素センサは排気マニホル
ド内の排気ガス中の酸素濃度を検出する。

【００４０】前記ＥＣＵ１３には、コントロール信号発
生部１４が通信線１５を介して接続されている。ＥＣＵ
１３は図示しないＲＯＭに格納した制御プログラムに従
い前記各センサからの検出信号に基づいてエンジンの運
転状態を判断し、その運転状態に対応した制御信号をコ
ントロール信号発生部１４に対して通信線１５を介して
入力する。コントロール信号発生部１４は各スイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷ４に対して各信号線を介して接続されてい
る。コントロール信号発生部１４はＥＣＵ１３から入力
した制御信号に基づいて、 前記制御信号が入力した後の
いくつかの所定時間を経過する毎にスイッチＳＷ１〜Ｓ
Ｗ４を各別にオン・オフ制御可能とされている。

【００４１】次に前記インジェクタ駆動回路１０の作用
を図１０を参照して説明する。ＥＣＵ１３は、各種セン
サからの入力信号に基づいて駆動開始タイミングｔ１及
び駆動オフタイミングｔ３（すなわち、ソレノイド駆動
信号のオンタイム時間）を燃料噴射制御プログラムに従
って決定する。

【００４２】次にＥＣＵ１３はソレノイド駆動信号をｔ
１時に通信線１５を介してコントロール信号発生部１４
に入力する。コントロール信号発生部１４は、このソレ
ノイド駆動信号の立ち上がりに基づいてスイッチＳＷ１
をオンするとともに、そのままスイッチＳＷ１をオンし
続け、ＬＣＲ共振によってソレノイド電圧が負電圧にな
るまで保持電流Ｉｈの供給を遅らせる（保持ディレイ方
式）。

【００４３】この結果、トランスＴＲによりコンデンサ
Ｃ１に充電した高電圧をソレノイドＬに印加し、 高速に
動作させる。又、コントロール信号発生部１４はｔ１時
から所定時間（遅延時間）τ１を経過した後、すなわ
ち、ｔ２時にＳＷ２をオンし、保持電流を供給するとと
もにＳＷ１をオフする。定電流回路２３は、図１０のｔ
２〜ｔ３の期間中は保持電流Ｉｈを０．５Ａ〜１．５Ａ
程度の定電流をソレノイドＬに供給する。 （保持電流制
御方式）。

【００４４】続いて、ソレノイド駆動信号が立ち下がっ
た時点ｔ３で、コントロール信号発生部１４はスイッチ
ＳＷ２をオフさせ、わずかな時間であるτ２後、すなわ
ち、ｔ４時にスイッチＳＷ３をオン作動させる。この結
果、コンデンサＣ１の逆電圧がソレノイドＬに印加さ
れ、逆電流を流す（逆電圧印加方式）。この後、コント
ロール信号発生部１４はｔ５時において、スイッチＳＷ
３をオフする。

【００４５】この後、コントロール信号発生部１４はソ
レノイド駆動信号が立ち下がった時点ｔ３から所定時間
τ３を経過したｔ６時にスイッチＳＷ４をオン作動し、
トランスＴＲによりコンデンサＣ１を充電する。そし
て、コンデンサＣ１が充電完了後であるｔ７時にスイッ
チＳＷ４をオフ作動する。なお、半波整流用のダイオー
ドＤ２により、コンデンサＣ１に高圧の電圧が充電され
ると、トランスＴＲには自動的にほとんど電流が流れな
くなるため、エネルギーロスは発生しない。

【００４６】（ａ） さて、上記のように構成された実
施の形態では、インジェクタ駆動回路１０の駆動電源と
してオルターネータ１のステータスコイル２の一相分の
コイル２ａに発生する電力を利用している。従って、車
両には必要とされているオルタネータ１を利用するた
め、余分な部品等を必要とせず、コストアップとなるこ
とがない。

【００４７】（ｂ） さらに、オルターネータ１は交流
発電であるため、トランスＴＲを接続するだけで、昇圧
できるため、ＤＣ／ＤＣコンバータからなる昇圧回路は
必要でなくなり、昇圧のためのスイッチング動作による
制御を行わないため、スイッチングに伴うノイズの発生
がなく、従って、そのノイズ除去のためのフィルタ回路
を追加する必要もなくなる。

【００４８】（ｃ） 又、図１に示すように定電流回路
２３は、大容量の平滑用コンデンサＣ２、逆流防止用の
ダイオードＤ３を介して前記オルターネータ１のステー
タコイル２のうち一相分のコイル２ａに電気的に接続さ
れている。この定電流回路２３に印加される電圧はオル
ターネータ１の三相分のステータコイルのうち、一相分
のコイル２ａに接続されているため、一相分の平滑して
得られる電圧となる。従って、この電圧はバッテリ電圧
よりも低くすることができる。

【００４９】（ｄ） 従って、この実施の形態では、バ
ッテリＢより低い電圧を用いて定電流制御を行うため、
バッテリ電圧で定電流出力用パワートランジスタで定電
流制御を行う場合と比較して、電圧ドロップによる発熱
がない。

【００５０】（ｅ） 又、本実施の形態では、ダイオー
ドＤ３、コンデンサＣ２の簡単な回路をオルタネータ１
の一相分のコイル２ａに接続しただけで、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータから構成される降圧回路を使用する必要がな
く、この結果スイッチングによるノイズの発生がない。
すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータから構成される降圧回
路そのものが必要でないため、回路構成を簡素化でき、
コスト低減にすることができる。

【００５１】次に第２の実施の形態を第３図を参照して
説明する。なお、前記第１の実施の形態と同一構成又は
相当する構成は同一符号を付してその説明を省略する。
なお、以下の実施の形態においても他の実施の形態と同
一構成については同一符号を付す。

【００５２】この第２の実施の形態は、オルターネータ
１の発電電圧が低い場合に対応できるようにしたインジ
ェクタ駆動回路である。すなわち、トランスＴＲの一次
側コイルＴＲａと二次側コイルＴＲｂの巻線比が第１の
実施の形態よりも高く設定されている。そして、オルタ
ネータ１の発電電圧が低いとき、すなわち、エンジン回
転速度が低いときにおいて、トランスＴＲにより所定の
電圧値まで昇圧可能としている。そして、コンデンサＣ
１は、この昇圧された電圧にて充電される。

【００５３】又、図３において、トランスＴＲの一次側
コイルＴＲａと逆流防止用のダイオードＤ１との間には
第１のスイッチ回路８が設けられている。この第１のス
イッチ回路８はスイッチングトランジスタ等から構成さ
れている。又、コンデンサＣ１と半波整流用のダイオー
ドＤ２の接続点には充電電圧検出部９が接続されてい
る。

【００５４】この第２の実施の形態の作用について説明
する。上記のように構成されたインジェクタ駆動回路１
０では、第１の実施の形態と同様に各タイミングｔ１〜
ｔ７において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンオフ作動
させる。

【００５５】又、充電電圧検出部９はコンデンサＣ１の
充電時（図１０のｔ６時からｔ７の間）においてコンデ
ンサ電圧を検出し、第１の基準電圧値Ｖ１、すなわち、
ソレノイドＬを駆動するのに必要充分な充電電圧値を検
出すると、前記第１のスイッチ回路８をオフ作動させ
る。又、コンデンサＣ１が放電し、第２の基準電圧値Ｖ
２（Ｖ１＞Ｖ２）にまで低下したときには、充電が必要
だとして前記第１のスイッチ回路８をオン作動する。

【００５６】（ｆ） この実施の形態では、トランスＴ
Ｒの一次側及び二次側コイルＴＲａ，ＴＲｂの巻線比を
高くして、エンジンの回転数が低いときのようにオルタ
ーネータ１の発電電圧が低い場合においても、所定の電
圧まで昇圧可能とした。従って、オルターネータ１の低
い発電電圧においても充分にコンデンサＣ１を充電する
ことができる。

【００５７】（ｇ） コンデンサＣ１の充電時におい
て、コンデンサＣ１の充電電圧値を充電検出部９が検出
し、第１の基準電圧値Ｖ１、すなわち、コンデンサＣ１
ソレノイドＬを駆動するのに必要な充電電圧値を検出す
ると、充電電圧検出部９は第１のスイッチ回路８をオフ
作動させるようにした。従って、必要以上に過度の電圧
をコンデンサＣ１が充電することはなくなる。

【００５８】次に第３の実施の形態を図４を参照して説
明する。この実施の形態では、前記第２の実施の形態の
構成に対して非スイッチング昇圧回路を構成する第２の
昇圧回路及び第２のスイッチ回路１１を備え、充電電圧
検出部９の代わりにピークホールド回路１７を備えてい
るところが異なっており、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の
オンオフ制御は第１の実施の形態と同様である。

【００５９】第２の昇圧回路におけるトランスＴＲ１の
一次側コイルＴＲａは、第２のスイッチ回路１１及び逆
流防止用のダイオードＤ５を介してオルターネータ１の
ステータコイル２のうち一相分のコイル２ａとは異なる
一相分のコイル２ｂに電気的に接続されている。又、ト
ランスＴＲ１の二次コイルＴＲｂは半波整流を行うため
のダイオードＤ４を介してスイッチＳＷ４に接続されて
いる。前記トランスＴＲの一次側コイルＴＲａ及び二次
側コイルＴＲｂの巻線比はインジェクタ駆動に必要な電
圧以上に昇圧できる値に設定されている。前記トランス
ＴＲ及びダイオードＤ２により第２の昇圧回路が構成さ
れている。又、第２の昇圧回路を構成するトランスＴＲ
１とダイオードＤ４は第１の昇圧回路のトランスＴＲと
ダイオードＤ２の定格が同じとされている。

【００６０】ピークホールド回路１７はコンデンサＣ１
とスイッチＳＷ４との接続点に接続されている。この実
施の形態の作用を説明する。ピークホールド回路１７は
スイッチＳＷ４が図１０のｔ６時にオンされてから後、
第１のスイッチ回路８が閉路（オン）状態で且つ第２の
スイッチ回路１１が開路（オフ）状態において、コンデ
ンサＣ１の充電時のコンデンサ電圧のピーク値（最大
値）を検出し第３の基準電圧値Ｖ３に達しない場合に
は、第２のスイッチ回路１１をオン作動する。なお、コ
ンデンサ電圧のピーク値が第３の基準電圧値Ｖ３に達し
ない場合とは、すなわち、第３の基準電圧値Ｖ３に達し
ない前にコンデンサＣ１がソレノイド駆動信号に基づい
て放電してしまう場合である。

【００６１】又、コンデンサＣ１のコンデンサ電圧が第
１の基準電圧値Ｖ１に達した場合には、ピークホールド
回路１７は第１のスイッチ回路８及び第２のスイッチ回
路１１をともにオフ作動させる。これは過電圧による充
電を防止するためである。

【００６２】又、コンデンサＣ１の充電完了後におい
て、コンデンサＣ１が放電を行い、その後、コンデンサ
電圧が第４の基準電圧値Ｖ４（Ｖ３＞Ｖ４）以下に下が
った場合には、ピークホールド回路１７は最初に第１の
スイッチ回路８をオン作動し、充電待機状態とする（な
お、スイッチＳＷ４はｔ６〜ｔ７間の充電期間中は、オ
ン状態であるが、それ以外はオフ状態のままであるため
である。）。

【００６３】さらに、ピークホールド回路１７は、コン
デンサ電圧が第３の基準電圧値Ｖ３に達してから放電さ
れるまでの時間をカウントしており、このカウント値が
所定時間以上（すなわち、コイルの一相分の充電電流で
も必要時間内に充電可能となる時間以上）になると、充
電時間の短縮度合いが高いとして第２のスイッチ回路１
１の制御を中止し、第２のスイッチ回路１１をオフ状態
のままとする。

【００６４】これは、必要以上に充電時間が短い場合
は、大きな充電電流がコンデンサＣ１に流れることを意
味しており、スイッチＳＷ４にはより大きな定格電流容
量の素子が必要となるため、これを抑制し、コストアッ
プを防止するためである。

【００６５】（ｈ） さて、この実施の形態では、１相
分のコイル２ａによる充電中にコンデンサＣ１のコンデ
ンサ電圧が所定のピーク値に達する前に放電を開始した
場合には、第２のスイッチ１１をオン作動させて。他の
相のコイル２ｂによっても充電するようにした。すなわ
ち、２相分のコイルにより充電するようにした。この結
果、１相分のコイルにてコンデンサＣ１を充電する場合
よりも、２倍の速さでコンデンサ電圧を所定のコンデン
サ電圧Ｖ１に充電することができ、充電時間が短縮化、
すなわち充電を高速化できる。

【００６６】（ｉ） 又、この実施の形態では、第１の
基準電圧値Ｖ１に達した後は、第１のスイッチ８及び第
２のスイッチ１１をともにオフ作動させるようにした。
このため、コンデンサＣ１の過電圧の充電が防止され
る。

【００６７】（ｊ） さらに、ピークホールド回路１７
は、コンデンサ電圧が第３の基準電圧値Ｖ３に達してか
ら放電されるまでの時間をカウントしており、このカウ
ント値が所定時間以上）になると、充電時間の短縮度合
いが高いとして第２のスイッチ回路１１の制御を中止
し、第２のスイッチ回路１１をオフ状態のままとした。
この結果、スイッチＳＷ４にはより大きな定格電流容量
の素子を必要とすることがなくなるため、コストアップ
を防止できる。

【００６８】次に第４の実施の形態を図５を参照して説
明する。この実施の形態は第１の実施の形態において、
ダイオードＤ３とコンデンサＣ２の間には、一次側コイ
ルと二次側コイルの巻数比が降圧用とされたトランスＴ
Ｒ２と、トランスＴＲ２の二次側コイルに対して半波整
流用のダイオードＤ４が接続されているところが異なっ
ている。前記トランスＴＲ２、ダイオードＤ４及びコン
デンサＣ２にてＤＣ／ＤＣコンバータと異なり、スイッ
チング動作を行わなずに電圧を降圧する降圧回路（非ス
イッチング降圧回路）が構成されている。

【００６９】（ｋ） 従って、この実施の形態では、第
１の実施の形態における１相分の平滑で得られる電圧値
よりも、さらに低い電圧値が得られ、定電流回路２３を
介して保持電流としてソレノイドＬに供給することがで
きる。

【００７０】（ｌ） 又、この実施の形態では前記
（ｃ）と同様に定電流回路２３は、大容量の平滑用コン
デンサＣ２、逆流防止用のダイオードＤ３、降圧用トラ
ンスＴＲ２等を介して前記オルターネータ１のステータ
コイル２のうち一相分のコイル２ａに電気的に接続され
ている。この定電流回路２３に印加される電圧はオルタ
ーネータ１の三相分のステータコイルのうち、一相分の
コイル２ａに接続されているため、一相分の平滑して得
られる電圧となる。従って、この電圧はバッテリ電圧よ
りも低くすることができる。従って、前記（ｄ）と同じ
作用効果を奏し、かつ（ｅ）の作用効果も奏する。

【００７１】次に第５の実施の形態を図６を参照して説
明する。この実施の形態は、第１の実施の形態の構成に
対して、さらにダイオードＤ３とコンデンサＣ２との接
続点とオルターネータ１におけるステータコイル２の一
相分のコイル２ｂとの間に逆流防止用のダイオードＤ
５、第３のスイッチ回路１８が接続されている。又、定
電流回路２３とコンデンサＣ２との接続点にはコンデン
サＣ２の電圧を検出する第１の低電圧検出部２０が接続
されている。

【００７２】第１の低電圧検出部２０はコンデンサＣ２
の電圧が第５の基準電圧Ｖ５よりも低い場合には、１相
分だけでは充分な保持電流が得られないとして前記第３
のスイッチ回路１８をオン作動させる。この結果、コン
デンサＣ２により２相分の交流がそれぞれ平滑され、そ
の平滑された結果の電圧は１相分を平滑した場合よりも
高い電圧が得られる。又、第１の低電圧検出部２４はコ
ンデンサＣ２の電圧が第６の基準電圧Ｖ６（Ｖ６＞Ｖ
５）よりも高いときは保持電流を流すのに充分な電流値
が得られているとして、前記第３のスイッチ回路１８を
オフ作動させる。

【００７３】（ｍ） 上記のようにこの実施の形態で
は、１相分を平滑しただけでは、充分な保持電流が得ら
れない場合には、２相分を平滑して充分な保持電流が得
られるようにした。この結果、機関始動時等のように機
関回転速度が低く、オルターネータ１の発電電圧が低い
場合においても、充分な保持電流を得ることができる。

【００７４】次に、第６の実施の形態を図７を参照して
説明する。この実施の形態では、ソレノイド駆動回路は
図９に示されている従来のソレノイド駆動回路の構成
中、昇圧回路２５が第１の実施の形態と同様に昇圧用の
トランスと、二次コイルに設けられたダイオードＤ２と
からなることと、バッテリＢを駆動電源とするととも
に、オルターネータ１の三相交流を全波整流した後の出
力電流を駆動電源としているところが異なっている。

【００７５】そして、バッテリＢとオルターネータ１と
の間には遮断手段としての第４のスイッチ回路１９が設
けられている。又、同第４のスイッチ回路１９とバッテ
リＢとの間には第２の低電圧検出部２４が接続されてい
る。同第２の低電圧検出部２４はバッテリＢが正常時の
電圧よりも低い第７の基準電圧値Ｖ７以下の電圧値を検
出すると、この第７の基準電圧値Ｖ７以下では、充分に
コンデンサＣ１を充電できないとして前記第４のスイッ
チ回路１９をオフ作動させる。又、バッテリ電圧が正常
電圧に戻ると、第２の低電圧検出部２４は、第４のスイ
ッチ回路１９をオン作動する。なお、この実施の形態で
は、バッテリ電圧の正常電圧値は１２Ｖとしている。

【００７６】（ｎ） さて、従来は、ダイオードブリッ
ジ回路４とバッテリＢとは直結されており、オルターネ
ータ１はバッテリＢとダイオードブリッジ回路４でクラ
ンプされている状態となる。従って、オルタネータ１が
いくら発電しても発電電圧はバッテリ電圧（＋Ｂ）＋Ｖ
ｆより大きくなり得ない。なお、Ｖｆはダイオードブリ
ッジ回路４での電圧降下分である。

【００７７】そして、機関始動時のようにスタータがオ
ン作動されたときには、バッテリ電圧は最悪約５Ｖ程度
まで低下した場合、この低電圧にてソレノイド駆動回路
のコンデンサＣ１は充電されることになり、コンデンサ
Ｃ１を充分に充電することはできないものとなってい
た。

【００７８】この実施の形態では、バッテリＢの電圧低
下時において、第２の低電圧検出部２４はバッテリＢの
電圧が第７の基準電圧値Ｖ７となった場合、第４のスイ
ッチ回路１９がオフ作動するようにした。この結果、オ
ルターネータ１の発電電圧Ｖalがバッテリ電圧までクラ
ンプされることがなく、オルターネータ１の発電電圧Ｖ
alそのものを、正確にいえば、（発電電圧Ｖal−Ｖｆ）
の電圧を昇圧回路２５に対して印加することができる。
従って、バッテリＢの低電圧時において、昇圧回路２５
に印加する電圧の下限範囲を緩和できる。

【００７９】（ｏ） 従って、従来と異なり、昇圧回路
２５の昇圧トランスの巻線比を大きく設定する必要がな
くなる。又、昇圧回路としてＤＣ／ＤＣコンバータを使
用する場合には、スイッチング素子の電流定格をアップ
する必要がなく、コネクタやハーネスも大容量の電流を
流すことができるものにする必要がなくなる。さらに、
昇圧回路として昇圧のためにスイッチング作動をする
が、このとき低電圧の電源ラインに大きなリップルが発
生することがないため、バッテリ電圧の最低値よりさら
に低いノイズ電圧が発生することもなく、ノイズ除去用
のフィルタ回路を追加する必要がない。この結果、ソレ
ノイドの駆動回路を大型化する必要がなく、コストアッ
プとなることがない。

【００８０】（ｐ） スタータオン時のように機関回転
速度が低速度のときに、オルターネータ１の発電電圧
は、ステータコイル２の巻数やロータコイル３に流す電
流値の設定により、例えばバッテリ電圧（＋Ｂ）min値
４．５Ｖより大きい９〜１０Ｖに設定することは容易に
行うことができる。ソレノイド駆動回路の入力電圧下限
値を上記実施の形態の構成を採用すれば、この９〜１０
Ｖ（正確にはこの値からＶｆを差し引いた値）で設計す
れば対応できることになる。すなわち、昇圧回路２５の
一次側コイルと二次側コイルの巻数比を従来４．５：２
００であったのを、９：２００にまで半分に低減するこ
とが可能となる。

【００８１】このように電圧が２倍の９Ｖまでの設計が
できるということは、同一エネルギーを確保するための
入力電流は１／２で良くなり、回路を構成する素子定格
を大きく低減でき、この結果、低コスト、回路の小型化
が可能となる。

【００８２】次に、第７の実施の形態を図８を参照して
説明する。この実施の形態では前記第６の実施の形態に
おいて、オルターネータ１のブリッジダイオード回路４
の接地線Ｅ１に切換手段としての切換スイッチ２６が設
けられており、この接地線Ｅ１は切換スイッチ２６を介
して第４のスイッチ回路１９とバッテリＢとの接続点に
接続されている。又、第２の低電圧検出部２４は、バッ
テリＢが正常時の電圧よりも低い第７の基準電圧値Ｖ７
を検出すると、前記第４のスイッチ回路１９をオフ作動
させるとともに、切換スイッチ２６を接地側接点からバ
ッテリ側接点へ切換接続する。又、バッテリ電圧が正常
電圧に戻ると、第２の低電圧検出部は、第４のスイッチ
回路１９をオン作動するとともに、切換スイッチ２６を
バッテリ側接点から接地側接点へ切換接続する。前記オ
ルタネータ１はこの実施の形態では交流発電手段を構成
している。 （ｑ） さて、上記のように構成された実施の形態で
は、バッテリ電圧が低いときは、切換スイッチ２６によ
り、切換スイッチ２６を接地側接点からバッテリ側接点
へ切換接続するようにした。すなわち、バッテリ電圧が
低下した場合には、オルタネータ１をＧＮＤ基準の発電
から、バッテリ電圧を基準（ベース）とする発電となる
ようにした。従って、インジェクタ駆動回路１０へ印加
される電圧は、（＋Ｂ）＋Ｖalとなり、＋Ｂより確実に
大きな電圧を利用することが可能となる。このことは、
オルターネータ１の仕様を変更せずに、スタータオン時
のような機関回転速度が低回点時の発電電圧Ｖalが＋Ｂ
min値より小さくなってしまうような場合であっても、
本実施の形態では利用でき、広範囲な適用が可能とな
る。

【００８３】なお、この発明は前記実施の形態に限定さ
れるものではなく、下記のように実検出しても良い。 （イ） 前記第１、第２、第３、第４の実施の形態では
ダイオードＤ２等で半波整流したが、全波整流を行う回
路をトランスＴＲ、ＴＲ１の二次側コイルに設けても良
い。

【００８４】（ロ） 第３の実施の形態において、第１
及び第２の昇圧回路が接続されていない残り一相分のコ
イルに対して、逆流防止用のダイオード、第３のスイッ
チ回路、トランス及び半波整流用のダイオードを備えた
第３の昇圧回路を介してコンデンサＣ１に対して接続し
てもよい。そして、ピークホールド回路１７により、第
１及び第２のスイッチ回路がオン状態においてコンデン
サＣ１のコンデンサ電圧のピーク値が所定値に達しない
前に放電を開始する場合には、第３のスイッチ回路をオ
ンして三相分の電流をコンデンサＣ１に充電するように
しても良い。このようにすることにより、所定のコンデ
ンサ電圧値に達するまでの充電時間が短縮できる。

【００８５】（ハ） 前記第５の実施の形態において
は、第３のスイッチ回路１８のオン制御により２相のコ
イルと接続し、その交流の平滑を行って保持電流を得る
ようにしたが３相のコイルと適宜接続し、三相の交流を
それぞれ平滑して保持電流を得るようにしても良い。

【００８６】（ニ） 前記各実施の形態では、ジェネレ
ータ・レギュレータを使用したが、ＩＣレギュレータを
使用しても良い。この明細書中に記載された事項から特
許請求の範囲に記載された請求項以外に把握される技術
的思想についてその効果とともに記載する。

【００８７】

【００８８】 （１）請求項１において、降圧回路は、
スイッチング動作を行わない非スイッチング降圧回路で
ある。この構成では、非スイッチング降圧回路は、スイ
ッチング作動をしないため、ノイズが発生することがな
く、低電圧の駆動電流を得ることができる。

【００８９】

【００９０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、発電手段により直接交流を得ることができ、ス
イッチング動作によって降圧する必要がなくなり、ノイ
ズの発生がなく、低電圧の電流を得ることができる。

【００９１】 請求項２の発明は、発電手段から発生し
た整流前の複数相の交流のうち一部のみをソレノイドの
駆動用電源として使用することにより、請求項１の発明
の作用効果を得ることができる。

【００９２】 請求項３の発明は、発電手段の発電電圧
が低くなったときは、変更手段により、駆動用電源の相
を複数相に変更するため、発生電圧が低下しても、対応
することができる。

【００９３】 請求項４の発明によれば、遮断手段は、
バッテリ電圧低下時にバッテリとソレノイドの電気的接
続を遮断するため、発電手段はバッテリに代わってソレ
ノイドの駆動電源となり、発電手段による発電電圧がバ
ッテリ電圧によりクランプされることはなく、高電圧が
得られる。

【００９４】 請求項５の発明によれば、切換手段はバ
ッテリ電圧低下時にダイオードブリッジ回路の基準電圧
をバッテリ電圧に切り換えるため、バッテリ電圧をダイ
オードブリッジ回路の基準電圧となり、高電圧を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態のインジェクタ駆動回路及び
充電回路の電気回路図。

【図２】第１の実施の形態の制御回路の電気回路図。

【図３】第２の実施の形態のインジェクタ駆動回路及び
充電回路の電気回路図。

【図４】第３の実施の形態のインジェクタ駆動回路及び
充電回路の電気回路図。

【図５】第４の実施の形態のインジェクタ駆動回路及び
充電回路の電気回路図。

【図６】第５の実施の形態のインジェクタ駆動回路及び
充電回路の電気回路図。

【図７】第６の実施の形態のインジェクタ駆動回路及び
充電回路の電気回路図。

【図８】第７の実施の形態のインジェクタ駆動回路及び
充電回路の電気回路図。

【図９】従来例のインジェクタ駆動回路の電気回路図。

【図１０】ソレノイド駆動信号、スイッチＳＷ１〜ＳＷ
４、コンデンサ電圧、ソレノイド電圧、ソレノイド電流
のタイムチャート。

【符号の説明】

１…交流発電手段、交流手段としてのオルタネータ、２
…ステータコイル、４…ダイオードブリッジ回路、９…
充電電圧検出部、１０…インジェクタ駆動回路、１２…
制御回路（スイッチ制御手段）、１３…ＥＣＵ、１４…
コントロール信号発生部、１７…ピークホールド回路、
１９…遮断手段としての第４のスイッチ回路、２０…第
１の低電圧検出部、２１…昇圧回路、２２…降圧回路、
２３…定電流回路、２４…第２の低電圧検出部、２６…
切換手段としての切換スイッチ、３０…充電回路、Ｂ…
バッテリ、Ｃ１…コンデンサ、Ｌ…ソレノイド。ＳＷ１
…第１のスイッチ、ＳＷ２…第２のスイッチ、ＴＲ…ト
ランス、ＴＲ１…トランス。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/20 330 F02D 45/00 390 F02M 51/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インジェクタを駆動するソレノイドと、ソレノイドへ駆動電流を供給する発電手段と、 内燃機関のバッテリを充電するとともに、前記発電手段
   から発生した整流前の交流を降圧し、この降圧後の交流
   を前記ソレノイドの駆動電源とする降圧回路と を備えた
   インジェクタ駆動回路。
2. 【請求項２】 前記発電手段から発生した整流前の複数
   相の交流のうち一部のみをソレノイドの駆動用電源とし
   た請求項１に記載のインジェクタ駆動回路。
3. 【請求項３】 ソレノイド駆動用電源として使用する相
   は複数相あり、駆動用電源の相の数を変更する変更手段
   を備えた請求項２に記載のインジェクタ駆動回路。
4. 【請求項４】 インジェクタを駆動するソレノイドと、 前記ソレノイドへ駆動電流を供給するバッテリと、 内燃機関のバッテリを充電するとともに、前記ソレノイ
   ドへ駆動電流を供給し、ソレノイドの駆動電源ともなる
   発電手段とバッテリ電圧低下時にバッテリとソレノイド
   の電気的接続を遮断する遮断手段とを備えた インジェク
   タ駆動回路。
5. 【請求項５】 発電手段は、交流発電手段であるととも
   に、交流を直流に変換するダイオードブリッジ回路を含
   み、バッテリ電圧低下時にダイオードブリッジ回路の基
   準電圧をバッテリ電圧に切り換える切換手段を備えた請
   求項４に記載のインジェクタ駆動回路。