JP4450213B2

JP4450213B2 - 燃料噴射装置用電源装置

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Publication number: JP4450213B2
Application number: JP2005050972A
Authority: JP
Inventors: 清上村
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2010-04-14
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Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に電源電圧を供給する燃料噴射装置用電源装置に関するものである。

バッテリを搭載しない車両を駆動する内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機を電源として直流電圧を発生する電源装置により駆動される。内燃機関により駆動される磁石発電機を電源として燃料噴射装置を動作させる場合には、内燃機関の始動性を向上させるために、機関の低速回転時に電源装置から十分に高い電圧を出力させる必要がある。そのため、磁石発電機の電機子コイルの巻数を多くすることが考えられるが、電機子コイルの巻数を多くすると、機関の高速回転時の発電出力低下してしまう。機関の高速回転時の発電出力を向上させるために電機子コイルの巻数を少なくすると、燃料噴射装置が正常に動作することができるようになる回転速度が高くなるため、機関の始動性が悪くなる。

そこで本出願人は、特許文献１に示されているように、磁石式交流発電機の出力を整流する全波整流回路をダイオードとＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）とからなるブリッジ回路により構成して、ＭＯＳＦＥＴをオンオフ制御することにより、発電機の電機子コイルから整流回路を通して流れる電流を断続させて、整流回路の出力側に昇圧された直流電圧を得るようにした電源装置を提案した。

特許文献１に示された電源装置は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機から単相または多相の交流電圧が入力されるｎ個（ｎは２以上の整数）の入力端子と、ドレイン及びソースの一方が共通に接続されるとともに他方がｎ個の入力端子のうちのｍ個（ｍは２以上ｎ以下の整数）の入力端子に接続されたｍ個のＭＯＳＦＥＴと、ｍ個のＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成された寄生ダイオードとともにｎ個の入力端子に与えられる交流電圧を整流するダイオードブリッジ全波整流回路を構成するように設けられた２ｎ−ｍ個の整流用ダイオードと、内燃機関の回転速度が設定値以下のときにｍ個のＭＯＳＦＥＴのうちドレインソース間の寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴを発電機の出力周波数よりも高い周波数でオンオフさせるように制御するＦＥＴ制御部と、ダイオードブリッジ全波整流回路の出力電圧が印加される１対の出力端子とを備えていて、出力端子間に得られる直流電圧を内燃機関の燃料噴射装置に電源電圧として与える。

特許文献１に示された電源装置においては、発電機の各相の出力端子が接続される各相の入力端子の電位を他の相の入力端子の電位と比較する比較器を設けて、３相の入力端子の電位を比較することにより各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に印加される電圧が正の半サイクルの期間（各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向の電圧が印加される半サイクルの期間）にあるのか負の半サイクルの期間（各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向の電圧が印加される半サイクルの期間）にあるのかを検出し、各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に正の半サイクルの電圧が印加される期間各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に各ＭＯＳＦＥＴをオンオフさせるための駆動信号を与えている。また各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加される期間の間、各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にオンレベル以上の制御電圧（一定レベルの電圧信号）を与えてチャンネル損失の低減を図るようにしている。

上記のように構成すると、機関の回転速度が低く、発電機の電機子コイルに誘起する電圧が低いときに、電機子コイルからＭＯＳＦＥＴを通して断続する電流を流して、その誘起電圧を昇圧させることができるため、機関の回転速度が低いときにも電源装置から十分に高い電圧を出力させて、燃料噴射装置を満足に動作させることができる。

また上記のように、各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成された寄生ダイオードに順方向電圧が与えられる期間、各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にオンレベル（ＭＯＳＦＥＴをオン状態にする際にそのゲートソース間に与える電圧のレベル）以上の制御電圧を与えるようにしておくと、ＭＯＳＦＥＴで生じるチャンネル損失を少なくすることができるため、低速回転時の出力を向上させることができる。
実用新案登録第３０２４４５５号公報

上記のように、従来の電源装置では、発電機の出力が与えられる各相の入力端子の電位を他の相の入力端子の電位と比較する比較器を設けて、各相の入力端子の電位を他の相の入力端子の電位と比較することにより各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に印加される電圧の極性を検出するようにしていたため、高価な比較器を必要とし、コストが高くなるのを避けられなかった。また特許文献１に示された従来の電源装置では、発電機の各相の出力端子と電源装置の入力端子とを接続する際に相を明確にする必要があるため、発電機の出力リードの色を相毎に変える等の配慮をしておく必要があり、発電機のコストが高くなるのを避けられなかった。

本発明の目的は、発電機の出力を整流する整流回路の一部をＭＯＳＦＥＴにより構成して機関の低速回転時に該ＭＯＳＦＥＴをオンオフさせることにより発電機の出力を昇圧する機能を持たせた燃料噴射装置用電源装置において、多数の比較器を用いることなく、各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧の極性を判別して各ＭＯＳＦＥＴにオンオフ制御を行なうための駆動信号とチャンネル損失の低減を図るための制御電圧とを与えることができるようにすることにある。

本発明の他の目的は、発電機の出力を整流する整流回路の一部をＭＯＳＦＥＴにより構成して機関の低速回転時に該ＭＯＳＦＥＴをオンオフさせることにより発電機の出力を昇圧する機能を持たせた燃料噴射装置用電源装置において、入力端子を発電機の出力端子に接続する際に、相を区別する必要性を無くすことにある。

本発明は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機から単相または多相の交流電圧が入力されるｎ個（ｎは２以上の整数）の入力端子と、ドレイン及びソースの一方が共通に接続されるとともに他方がｎ個の入力端子のうちのｍ個（ｍは２以上ｎ以下の整数）の入力端子に接続されたｍ個のＭＯＳＦＥＴと、ｍ個のＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成された寄生ダイオードとともにｎ個の入力端子に与えられる交流電圧を整流するダイオードブリッジ全波整流回路を構成するように設けられた２ｎ−ｍ個の整流用ダイオードと、内燃機関の回転速度が設定値以下のときにｍ個のＭＯＳＦＥＴのうちドレインソース間の寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴを発電機の出力周波数よりも高い周波数でオンオフさせるように制御するＦＥＴ制御部とを備えて、ダイオードブリッジ全波整流回路から出力される直流電圧が内燃機関の燃料噴射装置に電源電圧として与えられる電源装置を対象とする。

本発明においては、上記ＦＥＴ制御部に、内燃機関の回転速度が設定値以下のときに各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするオンレベルとオフ状態にするオフレベルとの間を発電機の出力周波数よりも高い周波数で変化する駆動信号を各ＭＯＳＦＥＴに与える低速時駆動信号供給回路と、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されている間オフ状態になり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されている間オン状態になるように各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧によりオンオフ制御される制御電圧供給制御用スイッチを備えて該制御電圧供給制御用スイッチがオフ状態にある期間前記オンレベル以上の制御電圧を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与える制御電圧供給回路とが設けられる。

上記のように、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されている間オフ状態になり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されている間オン状態になるように各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧によりオンオフ制御される制御電圧供給制御用スイッチを設けて、該制御電圧供給制御用スイッチがオフ状態にある期間オンレベル以上の制御電圧を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与えるように構成すると、高価な比較器を用いることなく、各ＭＯＳＦＥＴにオンオフ制御を行なうための駆動信号とチャンネル損失の低減を図るための制御電圧とを与えることができるため、コストの低減を図ることができる。

ＭＯＳＦＥＴとしてＮチャンネル型のものを用いる場合、ｍ個のＭＯＳＦＥＴはそのソースを共通に接続した状態で設けるのが好ましい。この場合もＦＥＴ制御部には、内燃機関の回転速度が設定値以下のときに各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするオンレベルとオフ状態にするオフレベルとの間を前記発電機の出力周波数よりも高い周波数で変化する駆動信号を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与える低速時駆動信号供給回路と、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードの両端に順方向電圧が印加される期間各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にオンレベル以上の制御電圧を与える制御電圧供給回路とを設けおく。

この場合制御電圧供給回路は、各ＭＯＳＦＥＴに対して設けられて、コレクタ及びベースがそれぞれ第１の抵抗器及び第２の抵抗器を通して整流回路の正極側出力端子に接続され、エミッタが対応するＭＯＳＦＥＴのソースと同電位の部分に接続されたＮＰＮトランジスタと、各トランジスタのベースと対応するＭＯＳＦＥＴのドレインとの間にアノードを各トランジスタのベース側に向けて接続された単一のまたは互いに直列に接続された複数のトランジスタ制御用ダイオードと、各トランジスタのコレクタと対応するＭＯＳＦＥＴのゲートとの間にアノードをトランジスタのコレクタ側に向けて接続された逆流阻止用ダイオードとを備えた構成とすることができる。この場合、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されるときに対応するトランジスタのベースと各ＭＯＳＦＥＴのソースとの間の電圧が対応するトランジスタのベースエミッタ間電圧よりも高くなり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されるときには対応するトランジスタのベースと各ＭＯＳＦＥＴのソースとの間の電圧が対応するトランジスタのベースエミッタ間電圧よりも低くなるようにトランジスタ制御用ダイオードの数を設定しておく。

本発明の好ましい態様では、整流回路の出力電圧が設定値を超えたときにｍ個のＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にオンレベル以上の電圧調整信号を与える電圧調整信号供給回路が更に設けられる。

上記のような電圧調整信号供給回路を設けておくと、電源装置の出力電圧が過大になったときにＭＯＳＦＥＴをオン状態にして発電機の出力を短絡して電源装置の出力電圧を低下させ、電源装置の出力電圧が設定値以下になったときに発電機の出力の短絡を解除して出力電圧を上昇させることができるため、電源装置の出力電圧を設定値付近に保って、負荷に過大な電圧が与えられるのを防ぐことができる。

以上のように、本発明によれば、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されている間オフ状態になり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されている間オン状態になるように各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧によりオンオフ制御される制御電圧供給制御用スイッチを設けて、この制御電圧供給制御用スイッチがオフ状態にある期間オンレベル以上の制御電圧を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与えるように制御電圧供給回路を構成したので、入力端子の電位を比較することなく、各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧の極性に応じて、各ＭＯＳＦＥＴにオンオフ制御を行なうための駆動信号とチャンネル損失の低減を図るための制御電圧とを与えることができる。従って、各入力端子の電位を他の入力端子の電位と比較する比較器を省略してコストの低減を図ることができる。

また本発明によれば、各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧の極性に応じて制御電圧供給制御用スイッチを制御することにより制御電圧を発生させるので、電源装置の入力端子に発電機の出力リードを接続する際に相を区別する必要がない。従って発電機の出力リードの色を相毎に変える必要がないため、発電機のコストの低減を図ることができる。また発電機の出力リードを入力端子に接続する際に出力リードの色を識別する必要がないため、接続作業を簡単にすることができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明に係わる電源装置の第１の実施形態を示したものである。本発明は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機から単相または多相の交流電圧が入力されるｎ個（ｎは２以上の整数）の入力端子と、ドレイン及びソースの一方が共通に接続されるとともに他方がｎ個の入力端子のうちのｍ個（ｍは２以上ｎ以下の整数）の入力端子に接続されたｍ個のＭＯＳＦＥＴと、ｍ個のＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成された寄生ダイオードとともにｎ個の入力端子に与えられる交流電圧を整流するダイオードブリッジ全波整流回路を構成するように設けられた２ｎ−ｍ個の整流用ダイオードとを備えた燃料噴射装置用の電源装置に適用されるが、図１に示した実施形態では、ｍ＝ｎ＝３としている。

図１において、１は図示しない内燃機関により駆動される磁石式交流発電機で、この発電機は、その固定子側に、星形結線された３相の電機子コイルＬｕないしＬｗを有している。２は本発明に係わる電源装置で、この電源装置は、電機子コイルＬｕないしＬｗの非中性点側の端子からそれぞれ引き出された発電機の３相の出力端子１ｕないし１ｖにそれぞれ接続された３相の入力端子２ｕないし２ｗと、ソースがアース電位部に共通接続され、ドレインが入力端子２ｕないし２ｗにそれぞれ接続された３個のＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚと、カソードが共通接続されるとともに、アノードがＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚのドレインにそれぞれ接続された整流用ダイオードＤｕないしＤｗとを備えており、ＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚのそれぞれのドレインソース間に形成された寄生ダイオードＤfxないしＤfzと、３個の整流用ダイオードＤｕないしＤｗとにより、３相ダイオードブリッジ全波整流回路が構成されている。各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間には抵抗器Ｒgsが接続されている。

上記の全波整流回路においては、ダイオードＤｕないしＤｗのカソードの共通接続点が正極側直流出力端子となっており、ＭＯＳＦＥＴＦｕないしＦｗのソースの共通接続点（寄生ダイオードＤfxないしＤfzのアノードの共通接続点）が負極側直流出力端子となっている。整流回路の出力端子間には平滑用コンデンサＣ1が接続されている。また整流回路の正極側出力端子から正極側の負荷接続端子２ａが引き出され、この負荷接続端子と接地回路との間に燃料噴射装置を構成する負荷が接続されている。

電源装置２にはまた、ＭＯＳＦＥＴＦｕないしＦｗを制御するＦＥＴ制御部が設けられている。図示のＦＥＴ制御部は、内燃機関の回転速度が設定値以下のときに各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするオンレベルとオフ状態にするオフレベルとの間を発電機の出力周波数よりも高い周波数で変化する駆動信号を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与える低速時駆動信号供給回路２Ａと、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードの両端に順方向電圧が印加される期間各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にオンレベル以上の制御電圧を与える制御電圧供給回路２Ｂと、整流回路の出力電圧が設定値を超えたときに３個のＭＯＳＦＥＴＦｕないしＦｗのゲートソース間にオンレベル以上の電圧調整信号を与える電圧調整信号供給回路２Ｃとにより構成されている。

低速時駆動信号供給回路２Ａは、機関の回転速度が設定値以下の時に、発電機の出力周波数よりも十分に高い周波数でオンレベルとオフレベルとの間を変化する矩形波信号を発生する発振器からなっていて、この低速時駆動信号供給回路２Ａの出力はＭＯＳＦＥＴＦｕないしＦｗのゲートソース間に同時に与えられる。

制御電圧供給回路２Ｂは、各ＭＯＳＦＥＴに対して設けられて、コレクタ及びベースがそれぞれ第１の抵抗器Ｒ1及び第２の抵抗器Ｒ2を通して整流回路の正極側出力端子に接続され、エミッタが対応するＭＯＳＦＥＴのソースと同電位の部分（図示の例では接地電位部）に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ１と、各トランジスタのベースと対応するＭＯＳＦＥＴのドレインとの間にアノードを各トランジスタのベース側に向けて直列に接続された２つのトランジスタ制御用ダイオードＤ11及びＤ12と、各トランジスタのコレクタと対応するＭＯＳＦＥＴのゲートとの間にアノードをトランジスタのコレクタ側に向けて接続された逆流阻止用ダイオードＤ2とを備えている。また各トランジスタＴＲ1のベースと接地間には抵抗器Ｒ3が接続されている。

図示の制御電圧供給回路２Ｂにおいては、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されるときには対応するトランジスタのベースと各ＭＯＳＦＥＴのソースとの間の電圧が対応するトランジスタのベースエミッタ間電圧よりも高くなり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されるときには対応するトランジスタのベースと各ＭＯＳＦＥＴのソースとの間の電圧が対応するトランジスタのベースエミッタ間電圧よりも低くなるようにトランジスタ制御用ダイオードの数（図示の例では２個）が設定されている。トランジスタ制御用ダイオードＤ11，Ｄ12のいずれか一方のみを設けるだけで、上記の条件が成立する場合には、トランジスタ制御用ダイオードＤ11，Ｄ12の一方を省略することができる。

電圧調整信号供給回路２Ｃは、ＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚの寄生ダイオードと整流用ダイオードＤｕないしＤｗとにより構成された全波整流回路の出力電圧が設定値を超えたときにＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚのゲートソース間にオンレベル以上の電圧調整信号を与える回路である。図示の電圧調整信号供給回路２Ｃは、エミッタが全波整流回路の正極側直流出力端子に接続され、コレクタが抵抗器Ｒ4を通してＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚのゲートに接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ2と、トランジスタＴＲ2のベースに出力端子が接続された比較器ＣＰ1とを備えている。比較器ＣＰ1の反転入力端子には、整流回路の出力電圧を抵抗器Ｒ5とＲ6との直列回路からなる分圧回路により分圧して得た出力電圧検出信号Ｖoが入力され、比較器ＣＰ1の非反転入力端子には図示しない定電圧電源回路の出力電圧を抵抗Ｒ7及びＲ8からなる分圧回路により分圧して得た基準電圧Ｖfが入力されている。また比較器ＣＰ1の非反転入力端子と出力端子との間には帰還抵抗Ｒfが接続されている。

上記の電源装置２により駆動される燃料噴射装置は、内燃機関の吸気管等に取り付けられたインジェクタ３と、噴射指令が与えられたときにインジェクタ３のソレノイドに駆動電流を供給するインジェクタ駆動回路４と、インジェクタ駆動回路４に射指令信号を与えるインジェクタ制御装置５と、ポンプモータ６と、ポンプモータ６により駆動されて燃料タンク７から燃料をインジェクタ５に与える燃料ポンプ８と、燃料ポンプ８からインジェクタ３に与えられる燃料の圧力を一定に保つように制御する圧力レギュレータ９とを備えている。これらの燃料噴射装置の構成要素のうち、インジェクタ駆動回路４と、インジェクタ制御装置５とポンプモータ６とが負荷接続端子２ａと接地間に負荷として接続されている。

インジェクタ制御装置５は、マイクロプロセッサと、電源装置２の出力電圧をマイクロプロセッサを駆動するのに適した一定の電圧に変換する定電圧電源回路とを備えていて、マイクロプロセッサにより、各種の制御条件に応じて、噴射指令信号の信号幅と、噴射指令を発生させるタイミングとを制御する。インジェクタ３は、インジェクタ制御装置５からインジェクタ駆動回路４に噴射指令信号が与えられている間に弁を開いて内燃機関の吸気管内などに燃料を噴射する。

なお本実施形態では、燃料ポンプ８がポンプモータ６により駆動されるようになっているが、内燃機関により駆動される燃料ポンプが用いられる場合もある。

図２は機関の回転速度が設定値以下の時（低速回転時）に発電機１から入力端子２ｕないし２ｗに与えられる３相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ及びＶｗの波形と、ＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚのそれぞれのゲートソース間に与えられる信号ＶgsxないしＶgszとを示している。また図３は、機関の回転速度が設定値を超える領域にある時のＭＯＳＦＥＴＦｘのドレインソース間の電圧ＶDSと、対応するトランジスタＴＲ1のオンオフ動作と、トランジスタＴＲ1のコレクタの電位Ｖcと、電圧調整信号供給回路２Ｃから与えられる電圧調整信号Ｖsと、ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間の電圧Ｖgsxとを示している。

図示の制御電圧供給回路２Ｂにおいては、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されているとき及びＭＯＳＦＥＴがオン状態にあるときに、全波整流回路の正極側直流出力端子側から抵抗器Ｒ2を通してトランジスタＴＲ1にベース電流が与えられて該トランジスタＴＲ1がオン状態になる。各トランジスタＴＲ1がオン状態にあるときには、対応するＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にオンレベル以上の制御電圧が与えられることはない。機関の回転速度が設定値以下であるときには、低速時駆動信号供給回路２ＡがＭＯＳＦＥＴのオンレベルとオフレベルとの間を変化する駆動信号を発生している。従って、機関の低速時には、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向の電圧が印加されているときに、各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に印加される信号電圧の波形が駆動信号供給回路２Ａから与えられる駆動信号の波形となり、各ＭＯＳＦＥＴは、この駆動信号によりオンオフ制御される。これにより電機子コイルＬｕないしＬｗから整流回路を通して流れる電流が断続させられるため、電機子コイルＬｕないしＬｗの誘起電圧が昇圧され、この昇圧された電圧が整流回路により整流されて負荷に供給される。

また各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているときには、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを流れる電流により該寄生ダイオードの両端に順方向電圧降下が生じ、この電圧降下により、各トランジスタのベースと対応するＭＯＳＦＥＴのソースとの間の電圧が各トランジスタのベースエミッタ間電圧ＶBEよりも低くなるため、トランジスタＴＲ1にベース電流が流れなくなり、各トランジスタＴＲ1がオフ状態になる。従って、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されているときには、対応するトランジスタＴＲ1のコレクタエミッタ間の電圧がＭＯＳＦＥＴのオンレベル以上のレベルに上昇する。このトランジスタＴＲ1のコレクタエミッタ間の電圧Ｖcが制御電圧として各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に印加される。このとき各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間の電圧の波形は、オンレベル以上の一定値を保持する波形となり、各ＭＯＳＦＥＴのチャンネル損失の低減が図られる。

機関の回転速度が設定値を超えると低速時駆動信号供給回路２Ａが駆動信号を出力しなくなるため、各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間には、制御電圧のみが与えられる。すなわち、機関の回転速度が設定値を超える領域では、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードの両端に順方向電圧が印加される期間の間一定値Ｖｃの制御電圧が各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に印加されるが、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加される期間に断続する駆動信号が印加されることはない。従って機関の回転速度が設定値を超える領域でＭＯＳＦＥＴによる昇圧動作が行なわれることはない。

上記のように、各ＭＯＳＦＥＴの両端の電圧の極性によりトランジスタＴＲ1をオンオフ制御することにより制御電圧を発生させるようにすると、入力端子２ｕないし２ｗにそれぞれ発電機の出力リードを接続する際に、相を区別する必要がないため、発電機の出力リードの色を相毎に変える等の配慮をしておく必要がなく、発電機のコストの低減を図ることができる。また発電機の出力リードを入力端子に接続する際に相を意識する必要がないため、接続作業を簡単にすることができる。

電圧調整信号供給回路２Ｃにおいては、整流回路の出力電圧が設定値を超えたときに、出力電圧検出信号Ｖoが基準電圧Ｖfを超えるように設定されている。整流回路の出力電圧が設定値以下のときには、出力電圧検出信号Ｖoが基準電圧Ｖf以下であるため、比較器ＣＰ1の出力電圧は高レベルになっている。このときトランジスタＴＲ2はオフ状態にあるため、電圧調整信号Ｖsが各ＭＯＳＦＥＴに与えられることはない。これに対し、機関の高速回転時に整流回路の出力電圧が設定値を超えると、出力電圧検出信号Ｖoが基準電圧Ｖfを超えるため、比較器ＣＰ1の出力端子の電位が接地電位になり、トランジスタＴＲ2がオン状態になる。トランジスタＴＲ2がオン状態になると、整流回路の正極側出力端子側からトランジスタＴＲ2のエミッタコレクタ間と抵抗器Ｒ4とを通してＭＯＳＦＥＴＦｕないしＦｗのゲートソース間にオンレベル以上の電圧調整信号Ｖsが与えられる。このときＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に印加されている電圧がその寄生ダイオードに逆方向電圧が印加される極性であると、ＭＯＳＦＥＴがオン状態になって、図３（Ａ）の右端に示すようにＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧が低下する。これにより整流回路の出力電圧が低下させられる。比較器ＣＰ1の出力端子の電位が接地電位になると、帰還抵抗Ｒfを通して該比較器の非反転入力端子の電位（基準電圧）が低下させられる。整流回路の出力電圧が設定値よりも低くなって、出力電圧検出信号Ｖoが低下させられた基準電圧Ｖf以下になると、比較器ＣＰ1の出力電圧が高レベルになるため、トランジスタＴＲ2がオフ状態になり、電圧調整信号の出力が停止する。これらの動作により整流回路の出力電圧が設定値付近に保たれる。

図１に示した実施形態において、抵抗器Ｒ3はトランジスタＴＲ1のバイアスレベルを調整するために設けられたものであり、必須のものではない。また抵抗器ＲgsはＭＯＳＦＥＴをオフ状態にする際に電荷を放電させるために設けられたものであるが、電圧調整信号供給回路２Ｃ側に同等の機能を果たす回路を設けることにより抵抗器Ｒgsを省略することも可能である。

上記の実施形態では、ｍ＝ｎ＝３として、３相交流発電機の出力端子が接続される３つの入力端子が設けられる場合に、ソースが共通に接続された３つのＭＯＳＦＥＴＦｘないしＦｚを設けて、これらのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードと３つのダイオードＤｕないしＤｗとにより３相ダイオードブリッジ整流回路を構成しているが、ｎ＝３，ｍ＝２として、図４に示したように、ソースが共通接続されるとともにドレインが２つの入力端子２ｕ及び２ｖに接続された２つのＭＯＳＦＥＴＦｘ及びＦｙを設けて、これらのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードＤfx及びＤfyと４つの整流用ダイオードＤｕ，Ｄｖ，Ｄｗ及びＤｚとにより整流回路を構成するようにしてもよい。

上記の実施形態では、発電機として３相交流電圧を発生するものを用いたが、単相交流電圧を出力する発電機を用いる場合（ｎ＝２の場合）にも本発明を適用することができ、３相以上の多相の交流発電機が用いられる場合にも本発明を適用することができる。

制御電圧供給回路２Ｂは、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されている間オフ状態になり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されている間オン状態になるように各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧によりオンオフ制御される制御電圧供給制御用スイッチを備えて該制御電圧供給制御用スイッチがオフ状態にある期間ＭＯＳＦＥＴのオンレベル以上の制御電圧を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与える回路であればよく、上記の例に限定されない。

本発明の第１の実施形態の構成を示す回路図である。図１の各部の電圧波形を示した波形図である。機関の回転速度が設定値を超える領域での各部の電圧波形とトランジスタのオンオフ動作とを示した波形図である。本発明の第２の実施形態の構成を示した回路図である。

符号の説明

１磁石式交流発電機
２電源装置
２Ａ低速時駆動信号供給回路
２Ｂ制御電圧供給回路
２Ｃ電圧調整信号供給回路
ＦｘないしＦｚＭＯＳＦＥＴ
ＤｕないしＤｗ及びＤｚ整流用ダイオード

Claims

内燃機関により駆動される磁石式交流発電機から単相または多相の交流電圧が入力されるｎ個（ｎは２以上の整数）の入力端子と、ドレイン及びソースの一方が共通に接続されるとともに他方が前記ｎ個の入力端子のうちのｍ個（ｍは２以上ｎ以下の整数）の入力端子に接続されたｍ個のＭＯＳＦＥＴと、前記ｍ個のＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成された寄生ダイオードとともに前記ｎ個の入力端子に与えられる交流電圧を整流するダイオードブリッジ全波整流回路を構成するように設けられた２ｎ−ｍ個の整流用ダイオードと、前記内燃機関の回転速度が設定値以下のときに前記ｍ個のＭＯＳＦＥＴのうちドレインソース間の寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴを前記発電機の出力周波数よりも高い周波数でオンオフさせるように制御するＦＥＴ制御部とを備えて、前記ダイオードブリッジ全波整流回路から出力される直流電圧が前記内燃機関の燃料噴射装置に電源電圧として与えられる電源装置であって、
前記ＦＥＴ制御部は、
前記内燃機関の回転速度が設定値以下のときに各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするオンレベルとオフ状態にするオフレベルとの間を前記発電機の出力周波数よりも高い周波数で変化する駆動信号を各ＭＯＳＦＥＴに与える低速時駆動信号供給回路と、
各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されている間オフ状態になり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されている間オン状態になるように各ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧によりオンオフ制御される制御電圧供給制御用スイッチを備えて該制御電圧供給制御用スイッチがオフ状態にある期間前記オンレベル以上の制御電圧を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与える制御電圧供給回路と、
を備えていることを特徴とする燃料噴射装置用電源装置。
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機から単相または多相の交流電圧が入力されるｎ個（ｎは２以上の整数）の入力端子と、ソースが共通に接続されるとともにドレインが前記ｎ個の入力端子のうちのｍ個（ｍは２以上ｎ以下の整数）の入力端子に接続されたｍ個のＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴと、前記ｍ個のＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成された寄生ダイオードとともに前記ｎ個の入力端子に与えられる交流電圧を整流するダイオードブリッジ全波整流回路を構成するように設けられた２ｎ−ｍ個の整流用ダイオードと、前記内燃機関の回転速度が設定値以下のときに前記ｍ個のＭＯＳＦＥＴのうちドレインソース間の寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されているＭＯＳＦＥＴを前記発電機の出力周波数よりも高い周波数でオンオフさせるように制御するＦＥＴ制御部とを備えて、前記ダイオードブリッジ全波整流回路から出力される直流電圧が前記内燃機関の燃料噴射装置に電源電圧として与えられる電源装置であって、
前記ＦＥＴ制御部は、前記内燃機関の回転速度が設定値以下のときに各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするオンレベルとオフ状態にするオフレベルとの間を前記発電機の出力周波数よりも高い周波数で変化する駆動信号を各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に与える低速時駆動信号供給回路と、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードの両端に順方向電圧が印加される期間各ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に前記オンレベル以上の制御電圧を与える制御電圧供給回路とを備え、
前記制御電圧供給回路は、各ＭＯＳＦＥＴに対して設けられて、コレクタ及びベースがそれぞれ第１の抵抗器及び第２の抵抗器を通して前記整流回路の正極側出力端子に接続され、エミッタが対応するＭＯＳＦＥＴのソースと同電位の部分に接続されたＮＰＮトランジスタと、各トランジスタのベースと対応するＭＯＳＦＥＴのドレインとの間にアノードを各トランジスタのベース側に向けて接続された単一のまたは互いに直列に接続された複数のトランジスタ制御用ダイオードと、各トランジスタのコレクタと対応するＭＯＳＦＥＴのゲートとの間にアノードをトランジスタのコレクタ側に向けて接続された逆流阻止用ダイオードとを備え、
各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆方向電圧が印加されるときには対応するトランジスタのベースと各ＭＯＳＦＥＴのソースとの間の電圧が対応するトランジスタのベースエミッタ間電圧よりも高くなり、各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに順方向電圧が印加されるときには対応するトランジスタのベースと各ＭＯＳＦＥＴのソースとの間の電圧が対応するトランジスタのベースエミッタ間電圧よりも低くなるように前記トランジスタ制御用ダイオードの数が設定されていること、
を特徴とする燃料噴射装置用電源装置。
前記整流回路の出力電圧が設定値を超えたときに前記ｍ個のＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にオンレベル以上の電圧調整信号を与える電圧調整信号供給回路を更に備えている請求項１または２に記載の燃料噴射装置用電源装置。