JP3622418B2 - 燃料噴射装置用インジェクタの駆動回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置用インジェクタの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、燃料噴射装置用のインジェクタは、先端に噴射ノズルが形成されたインジェクタボディを備えていて、該インジェクタボディ内に、ノズルの先端に形成された噴射孔を開閉するニードルバルブと、該ニードルバルブを閉位置側に付勢するスプリングと該ニードルバルブを開位置側に駆動するソレノイド（電磁石）とを設けている。インジェクタボディ内には、燃料ポンプから所定の圧力で燃料が与えられ、ソレノイドの駆動コイルに所定のレベル以上の駆動電流が供給されている期間ニードルバルブが開いて燃料を噴射する。インジェクタからの燃料噴射量は、インジェクタボディ内に供給される燃料の圧力とバルブが開いている時間（開弁時間）の長さとにより決まる。
【０００３】
従って、この種のインジェクタからの燃料の噴射量を正確に制御するためには、開弁時間を正確に制御することが必要であり、そのためには、噴射開始時にニードルバルブの駆動速度を上げてバルブが閉状態と開状態との間の中間領域にある時間をできるだけ短くすることが必要である。
【０００４】
そのため、この種のインジェクタを駆動する際には、噴射指令が与えられた時に、ソレノイドの駆動コイルに高い駆動電圧を与えて大きなピーク電流を流すことによりバルブの駆動速度を高め、バルブが開いた後に駆動電流をホールド電流（開弁状態を保持するために必要な電流）まで低下させてバルブを開状態に保持するようにしている。
【０００５】
最近、内燃機関の排気ガスの浄化と燃費の向上とを図るために、機関のシリンダーにインジェクタを取り付けて、該インジェクタからシリンダ内に直接燃料を噴射する「筒内噴射」を行わせる研究が進められている。筒内噴射を行わせるために用いるインジェクタでは、燃焼時の高圧に耐えさせるために、ニードルバルブを閉位置側に付勢するスプリングの付勢力を高くしておく必要がある。また筒内噴射を行わせる場合には、燃料を噴射した直後に、シリンダ内の燃料に着火して燃焼を行わせる必要があるため、燃焼を良好に行わせるには、噴霧粒径をできるだけ小さくすることが必要とされる。そのため、この種の目的に用いるインジェクタでは、インジェクタボディ内に供給する燃料の圧力をできるだけ高くすることが必要とされる。
【０００６】
これらの理由から、筒内噴射に用いるインジェクタでは、ニードルバルブを開位置側に駆動するために出力が大きいソレノイドを用いる必要があり、バルブの駆動速度を高めるために、駆動電圧を高くして駆動コイルに大きな駆動電流を流す必要がある。
【０００７】
従来のインジェクタ駆動回路においては、上記のようにインジェクタの駆動電圧を高くすることが必要とされる場合に、バッテリと該バッテリの電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータとにより電源部を構成して、ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧された電圧をインジェクタの駆動電圧として用いていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のインジェクタ駆動回路では、インジェクタの駆動電圧を高くすることが必要とされる場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータを必要としたため、電源部の構造が複雑になるのを避けられなかった。また従来のインジェクタ駆動回路は、必ずバッテリを電源として用いるため、船外機やスノーモビル等の乗物のように、バッテリを搭載しない乗物を駆動する機関に取り付けるインジェクタを駆動する場合に適用することができなかった。
【０００９】
本発明の目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いずにインジェクタに十分高い駆動電圧を与えてインジェクタを高速駆動することができるようにした燃料噴射装置用インジェクタ駆動回路を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、バッテリを用いずに、出力が大きいソレノイドが用いられるインジェクタを支障なく駆動できるようにしたインジェクタ駆動回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置用インジェクタの駆動コイルに対して直列に接続されて駆動信号が与えられている間オン状態になる駆動スイッチと、該駆動コイルと駆動スイッチとの直列回路の両端に駆動電圧を印加する駆動電源部とを備えて、駆動スイッチが導通した際に駆動コイルにピーク電流を流した後駆動スイッチがオフ状態になるまでの間駆動コイルにピーク電流よりも小さいホールド電流を流す燃料噴射装置用インジェクタの駆動回路に係わるものである。
【００１２】
本発明においては、駆動電源部に、ピーク電流供給用の第１の電源回路と、ホールド電流供給用の第２の電源回路とを設ける。
【００１３】
上記第１の電源回路は、内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられた発電コイルと、インジェクタ駆動用コンデンサと、発電コイルの出力でインジェクタ駆動用コンデンサを一方の極性に充電する充電回路とを設けて、インジェクタ駆動用コンデンサの両端に駆動電圧を発生するように構成する。
【００１４】
また上記第２の電源回路は、インジェクタ駆動用コンデンサの両端に得られる電圧の平均値よりも低いほぼ一定の直流電圧を駆動電圧として出力するように構成する。
【００１５】
上記インジェクタ駆動用コンデンサを充電する充電回路は、磁石発電機内に設けられた発電コイルの交流出力を整流してインジェクタ駆動用コンデンサの両端に印加する整流回路により構成できる。この場合整流回路としては半波整流回路（単一のダイオードからなるもの）を用いてもよく、ダイオードブリッジ全波整流回路や、中間タップを有する発電コイルの両端にそれぞれダイオードを接続して構成するセンタタップ両波整流回路等を用いてもよい。発電コイルは単相交流電圧を発生するものでもよく、多相交流電圧を発生するものでもよい。
【００１６】
上記第２の電源回路は、インジェクタの駆動コイルにホールド電流を流すために必要な駆動電圧を得ることができる回路であればよく、その電源はバッテリでもよく、磁石発電機内に設けられた発電コイルでもよい。
【００１７】
上記のように、磁石発電機内に設けた発電コイルにより充電されるインジェクタ駆動用コンデンサを設けて、該コンデンサの両端の電圧でインジェクタの駆動コイルに駆動電圧を印加するようにすると、発電コイルの出力電圧を適当に設定しておくことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いずにインジェクタに十分高い駆動電圧を与えてインジェクタを高速駆動することができ、インジェクタの駆動回路の構成を簡単にすることができる。また上記のように構成すると、インジェクタ駆動用コンデンサの容量を適当に設定しておくことにより、インジェクタの駆動コイルに十分大きい駆動電流を供給できるため、大容量のバッテリやＤＣ／ＤＣコンバータを用いることなく、出力が大きいソレノイドが用いられるインジェクタを支障なく駆動することができる。
【００１８】
本発明の好ましい実施態様では、上記第１の電源回路が、内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられた発電コイルと、電源コンデンサ及びインジェクタ駆動用コンデンサと、発電コイルの出力で電源コンデンサを一方の極性に充電する電源コンデンサ充電回路と、電源コンデンサとインジェクタ駆動用コンデンサとの間に設けられて導通した際に電源コンデンサの両端の電圧でインジェクタ駆動用コンデンサに充電電流を流す充電制御用スイッチと、駆動スイッチがオン状態になったとき及びオフ状態になったときにそれぞれ充電制御用スイッチをオフ状態及びオン状態にするように駆動スイッチの動作に応じて充電制御用スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御回路とを備えて、インジェクタ駆動用コンデンサの両端に駆動電圧を発生する回路により構成される。
【００１９】
この場合も、第２の電源回路は、インジェクタ駆動用コンデンサの両端に得られる電圧の平均値よりも低いほぼ一定の直流電圧を前記駆動電圧として出力するように構成する。
【００２０】
上記のように、電源コンデンサとインジェクタ駆動用コンデンサとの間に充電制御用スイッチを設けて、駆動スイッチがオン状態になったとき及びオフ状態になったときにそれぞれ充電制御用スイッチをオフ状態及びオン状態にするように制御すると、インジェクタ駆動用コンデンサからインジェクタに駆動電流を流している間に、インジェクタ駆動用コンデンサから切り離された電源コンデンサが発電コイルの出力により充電され、駆動スイッチがオフ状態になって充電制御用スイッチがオン状態になったときに電源コンデンサに蓄積された電荷をインジェクタ駆動用コンデンサに速やかに移行させて、次のインジェクタの駆動に備えることができる。従って、機関の高速時に燃料噴射時間が長くなって、インジェクタを駆動する間隔が短くなった場合でもインジェクタに十分大きなピーク電流を流してインジェクタを高速駆動することができる。
【００２１】
上記電源コンデンサ充電回路は、磁石発電機内に設けられた発電コイルの交流出力を整流して電源コンデンサの両端に印加する整流回路により構成できる。この場合も整流回路としては半波整流回路を用いてもよく、ダイオードブリッジ全波整流回路や、センタタップ両波整流回路等を用いてもよい。発電コイルは単相交流電圧を発生するものでもよく、多相交流電圧を発生するものでもよい。
【００２２】
上記充電制御用スイッチは、例えばエミッタ及びコレクタをそれぞれ電源コンデンサの正極側端子及びインジェクタ駆動用コンデンサの正極側端子に結合したＰＮＰトランジスタをスイッチ素子とした回路により構成することができる。この場合、スイッチ制御回路は、例えば、コレクタが充電制御用スイッチを構成するＰＮＰトランジスタのベースに結合され、ベースが抵抗を通して電源コンデンサの正極側端子に接続されるとともにエミッタが電源コンデンサの負極側端子に接続されたＮＰＮトランジスタと、該ＮＰＮトランジスタのベースと前記駆動スイッチの駆動コイル側の端子との間にアノードをＮＰＮトランジスタ側に向けた状態で接続されたダイオードとにより構成できる。
【００２３】
上記充電制御用スイッチはまた、コレクタ及びエミッタがそれぞれ電源コンデンサの正極側端子及びインジェクタ駆動用コンデンサの正極側端子に結合さたＮＰＮトランジスタと、電源コンデンサの正極端子側から該ＮＰＮトランジスタにベース電流を与える抵抗とにより構成することができる。この場合、スイッチ制御回路は、例えば、ＮＰＮトランジスタのベースにタイードのアノードを接続し、該ダイオードのカソードを前記駆動スイッチの駆動コイル側の端子に接続することにより構成できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係わるインジェクタ駆動回路の１気筒分の構成例を示したもので、同図において１は内燃機関の１つの気筒に取り付けられたインジェクタのニードルバルブを駆動するレノイド（電磁石）の駆動コイル、２は駆動コイル１に対して直列に接続された駆動スイッチ、３は駆動スイッチ２に駆動信号を与えるインジェクタ制御回路、４はピーク電流供給用の第１の電源回路、５はホールド電流供給用の第２の電源回路であり、第１の電源回路４と第２の電源回路５とにより駆動電源部が構成されている。
【００２５】
図示の例では、エミッタが接地され、コレクタが駆動コイル１の一端に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ１ により駆動スイッチ２が構成され、インジェクタ制御回路３からトランジスタＴＲ１ のベースに駆動信号Ｖｊ が与えられている。インジェクタ制御回路３は例えばマイクロコンピュータを備えていて、大気圧、スロットルバルブ開度、機関の冷却水温度、吸気温度等の各種の条件に対して、燃料の噴射時間（インジェクタのバルブを開いている時間）を演算し、各気筒の噴射開始時期が検出された時に各気筒に取り付けられたインジェクタの駆動スイッチに駆動信号Ｖｊ を与える。駆動信号Ｖｊ は矩形波状の信号からなっていて、その時間幅が噴射時間に相応している。
【００２６】
第１の電源回路４は、内燃機関に取り付けられた図示しない磁石発電機内に設けられて一端が接地された発電コイルＷ１ と、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ と、発電コイルＷ１ の出力を整流してその整流出力電流をインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ に充電電流として供給する整流回路４Ａとを備えていて、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ の両端に駆動電圧Ｖｄ１を発生するように構成されている。インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ の一端（負極側端子）は接地され、該コンデンサＣ１ の他端（正極側端子）が駆動コイル１の駆動スイッチ２と反対側の端子に接続されている。
【００２７】
図示の例では、アノードが発電コイルＷ１ の非接地側端子に接続され、カソードがインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ の非接地側端子に接続されたダイオードＤ１ により整流回路４Ａが構成され、発電コイルＷ１ の出力によりダイオードＤ１ を通してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ が図示の極性に充電されるようになっている。発電コイルＷ１ →ダイオードＤ１ →コンデンサＣ１ →発電コイルＷ１ の回路により、発電コイルＷ１ の出力でインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ を充電する充電回路が構成されている。
【００２８】
この場合、機関の低速時においても、インジェクタを高速駆動するために必要なピーク電流を駆動コイル１に流すための駆動電圧Ｖｄ１が得られるように、発電コイルＷ１ の巻数を十分に多くしておく。
【００２９】
図示の第２の電源回路５は、負極が接地されたバッテリＢと、バッテリＢを電源として駆動コイル１にホールド電流を流すために必要な一定の電圧（第１の電源回路４から与えられる駆動電圧Ｖｄ１よりも低い電圧）を駆動電圧Ｖｄ２として出力する定電圧回路５Ａとからなっていて、定電圧回路５Ａから得られる駆動電圧Ｖｄ２がダイオードＤ２ を通して駆動コイル１と駆動スイッチ２との直列回路の両端に印加されている。定電圧回路５Ａは例えばバッテリＢに対して並列に接続されたツェナーダイオードにより構成することができる。ホールド電流を流すために必要な駆動電圧は通常１２［Ｖ］程度である。
【００３０】
図示してないが、バッテリＢは、内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に発電コイルＷ１ とは別個に設けられた発電コイルの出力により所定の充電回路を通して充電される。
【００３１】
図１に示したインジェクタ駆動回路において、発電コイルＷ１ は、図７（Ｂ）に示したように、内燃機関の回転に同期して交流電圧ＶＧ を誘起する。発電コイルＷ１ に誘起する電圧の正の半サイクルにおいてダイオードＤ１ を通してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ が図示の極性に充電される。なお図７の各図において横軸のθは機関のクランク軸の回転角度を示している。コンデンサＣ１ の両端の電圧Ｖｃ１の変化を図７（Ｃ）に示してある。図７（Ａ）に示すように、回転角度位置θ１ でインジェクタ制御回路３からトランジスタＴＲ１ のベースに駆動信号Ｖｊ が与えられると、該トランジスタＴＲ１ がオン状態になり、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ から駆動コイル１とトランジスタＴＲ１ のコレクタエミッタ間回路とを通して図７（Ｅ）に示すように駆動電流Ｉｊ が流れる。最初コンデンサＣ１ の両端の電圧が第２の電源回路５の出力電圧Ｖｄ２よりも高い間はダイオードＤ２ が逆バイアスされて導通しないため、駆動電流はもっぱらインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ 側から供給される。駆動電流Ｉｊ は急速にピーク値に達した後（ピーク電流Ｉｊｐが流れた後）低下していく。コンデンサＣ１ の両端の電圧Ｖｃ１は放電の進行に伴って低下していく。コンデンサＣ１ の両端の電圧が第２の電源回路５から与えられる駆動電圧Ｖｄ２よりも低くなると、該第２の電源回路５側からダイオードＤ２ を通して駆動コイル１にホールド電流Ｉｊｈが供給される。駆動信号Ｖｊ が消滅すると、トランジスタＴＲ１ がオフ状態になるため、ホールド電流Ｉｊｈが消滅する。
【００３２】
上記の例では、第２の電源回路５の電源としてバッテリＢを用いたが、図２に示したように発電コイルＷ１ が設けられる磁石発電機内に発電コイルＷ１ と別個に設けられた発電コイルＷ２ と、該発電コイルＷ２ の出力を整流する整流回路５Ｂとからなる直流電源回路を電源として第２の電源回路５を構成することもできる。この例では、整流回路５Ｂとしてダイオードブリッジ全波整流回路が用いられ、該整流回路５Ｂの出力が定電圧回路５Ａに入力されている。定電圧回路５Ａの正極側出力端子と接地間にコンデンサＣ０ が接続され、該コンデンサＣｏ の両端にホールド電流を流すために必要な低電圧（駆動電圧）Ｖｄ２が得られるようになっている。その他の点は図１に示した例と同様である。
【００３３】
図２に示したように、第２の電源回路の電源として磁石発電機の発電コイルＷ２ を用いると、バッテリを搭載しない乗物の機関に取り付けるインジェクタを駆動する場合にも、インジェクタを高速駆動することができる。
【００３４】
上記のように、第１の電源回路４に設ける発電コイルＷ１ は機関の低速時においても十分に大きなピーク電流を流すために必要な駆動電圧を得るために、その巻数を多くする必要があるが、発電コイルＷ１ の巻数を多くすると、その巻数によっては、機関の高速時に発電機の電機子反作用により発電コイルＷ１ の出力電圧が低下し、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ を十分に高い電圧（十分に大きいピーク電流を流すために必要な電圧）まで充電することができなくなるおそれがある。このような状態が生じるのを避けるために、図３に示したように、磁石発電機内に、巻数が多く、低速時に十分に高い電圧を誘起する低速用発電コイルＷ１ａと、巻数が少なく、高速時に高い電圧を誘起する高速用発電コイルＷ１ｂとを設けて、低速用発電コイルＷ１ａの出力及び高速用発電コイルＷ１ｂの出力をそれぞれ別個の整流回路４Ａａ及び整流回路４Ａｂを通してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ に印加するようにすればよい。図示の例では、発電コイルＷ１ａ及びＷ１ｂの一端が接地されていて、これらの発電コイルＷ１ａ及びＷ１ｂの他端がダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂのアノードに接続され、ダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂのカソードがインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ の非接地側端子に共通接続されている。ダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂによりそれぞれ整流回路４Ａａ及び４Ａｂが構成されている。図３に示した例において、他の部分の構成は図２に示した例と同様である。
【００３５】
図３に示したように、低速用発電コイルＷ１ａと高速用発電コイルＷ１ｂとを設けておくと、機関の低速時には低速用発電コイルＷ１ａが高い電圧を誘起してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ を十分に高い電圧まで充電する。また機関の高速時には高速用発電コイルＷ１ｂが十分に高い電圧を誘起してインジェクタ駆動用コンデンサＣ２ を十分に高い電圧まで充電する。従って、機関の低速時か高速時までインジェクタ駆動用コンデンサを十分に高い電圧まで充電してインジェクタを高速駆動することができる。
【００３６】
図１に示した例においても、第１の電源回路４を図３に示したように構成できるのはもちろんである。
【００３７】
多気筒内燃機関のそれぞれの気筒にインジェクタを取り付ける場合には、複数の気筒にそれぞれ取り付けたインジェクタの駆動コイルにそれぞれ駆動スイッチが直列に接続されるため、駆動コイルと駆動スイッチとの直列回路が複数形成されることになる。この場合、複数のインジェクタの駆動期間がオーバラップしないのであれば、該複数の駆動コイルと駆動スイッチとの直列回路を１つのインジェクタ駆動用コンデンサの両端に互いに並列に接続する構成をとることができる。
【００３８】
しかしながら、インジェクタを駆動する期間がオーバラップする場合や、インジェクタを駆動する期間（噴射時間）が非常に長くなって、インジェクタを駆動しない期間が短くなる場合には、１つのインジェクタ駆動用コンデンサにより複数の駆動コイルと駆動スイッチの直列回路に電圧を印加する構成をとると、下記の理由により、インジェクタ駆動用コンデンサの充電を行う期間が不足して、インジェクタの駆動電圧が不足するおそれがある。
【００３９】
即ち、図１ないし図３に示したインジェクタ駆動回路においては、駆動スイッチ２がオン状態にあって、駆動コイル１に駆動電流を供給している時に、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ が実質的に短絡された状態にあるため、その間インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ を充電することができない。従って、１つのインジェクタ駆動用コンデンサで複数のインジェクタの駆動コイルに駆動電流を供給する構成をとった場合に、機関の高速時に噴射時間が長くなっていく（機関の高速時には、噴射期間がクランク軸の回転角度で約１００度に達することもある）と、インジェクタ駆動用コンデンサを充電する期間が短くなって、該コンデンサの充電が不足する。
【００４０】
このような状態が生じるのを防ぐためには、図４に示すように、複数のインジェクタの駆動コイル１ａ，１ｂのそれぞれに対して整流回路４Ａａ、４Ａｂとインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂとを設けて、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ａ及びＣ１ｂのそれぞれの両端にインジェクタの駆動コイル１ａと駆動スイッチ２ａ（図示の例ではトランジスタＴＲ１ａからなる）との直列回路及び駆動コイル１ｂと駆動スイッチ２ｂ（図示の例ではトランジスタＴＲ１ｂからなる）との直列回路を接続する構成をとるのが好ましい。この場合、第２の電源回路５の出力を異なるダイオードＤ２ａ及びＤ２ｂを通して駆動コイル１ａと駆動スイッチ２ａとの直列回路及び駆動コイル１ｂと駆動スイッチ２ｂとの直列回路に印加する。
【００４１】
図５は１つのインジェクタ駆動用コンデンサで複数のインジェクタの駆動コイルに駆動電流を供給する構成をとっても、駆動電圧が不足することがないようにした本発明に係わるインジェクタ駆動回路の構成例を示したもので、この例では、機関の異なる気筒にそれぞれ取り付けられたインジェクタを駆動するようにしている。図５において１ａ及び１ｂは機関の異なる気筒に取り付けられたインジェクタの駆動コイルで、これらの駆動コイルの一端はエミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ１ａ及びＴＲ１ｂのコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ１ａ及びＴＲ１ｂにより、駆動コイル１ａ及び１ｂに対して直列に接続される駆動スイッチ２ａ及び２ｂが構成されている。トランジスタＴＲ１ａ及びＴＲ１ｂのそれぞれのベースにはインジェクタ制御回路３から駆動信号Ｖｊａ及びＶｊｂが与えられる。
【００４２】
第１の電源回路４は、内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられた発電コイルＷ１ と、該発電コイルＷ１ の出力を全波整流するダイオードブリッジ全波整流回路４Ａ´と、発電コイルＷ１ の出力で整流回路４Ａ´とを通して充電される電源コンデンサＣ２ と、電源コンデンサＣ２ の両端の電圧で充電されるインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ とを備えている。電源コンデンサＣ２ 及びインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ のそれぞれの負極側端子は接地され、電源コンデンサＣ２ の正極側端子にはＰＮＰトランジスタＴＲ２ のエミッタが接続されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ２ のコレクタはダイオードＤ１ を通してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ の正極側端子に接続され、該トランジスタのベースは抵抗Ｒ１ を通して、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ３ のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ３ のベースは抵抗Ｒ２ を通して電源コンデンサＣ２ の正極側端子に接続されている。トランジスタＴＲ３ のベースはまたダイオードＤ３ａ及びＤ３ｂのアノードに接続され、両ダイオードのカソードがそれぞれトランジスタＴＲ１ａ及びＴＲ１ｂのコレクタに接続されている。
【００４３】
図示の例では、発電コイルＷ１ →整流回路４Ａ´→コンデンサＣ２ →発電コイルＷ１ の回路により、発電コイルの出力で電源コンデンサＣ２ を一方の極性に充電する電源コンデンサ充電回路が構成されている。またトランジスタＴＲ２ と抵抗Ｒ１ とにより、電源コンデンサＣ２ とインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ との間に設けられて導通した際に電源コンデンサＣ２ 両端の電圧でインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ に充電電流を流す充電制御用スイッチ４Ｂが構成され、またトランジスタＴＲ３ とダイオードＤ３ａ及びＤ３ｂとにより、駆動スイッチ２ａ及び２ｂがオン状態になったとき及びオフ状態になったときにそれぞれ充電制御用スイッチ４Ｂをオフ状態及びオン状態にするように、駆動スイッチ２ａ及び２ｂの動作に応じて充電制御用スイッチ４Ｂをオンオフ制御するスイッチ制御回路４Ｃが構成されている。第２の電源回路５の構成は、図２に示した例と同様である。
【００４４】
図４に示したインジェクタ駆動回路においては、発電コイルＷ１ が図８（Ａ）に示すように機関の回転に同期して交流電圧ＶＧ を出力する。発電コイルＷ１ の出力により整流回路４Ａ´を通して電源コンデンサＣ２ が図示の極性に充電される。電源コンデンサＣ２ の両端の電圧Ｖｃ２の変化を図８（Ｄ）に示してある。駆動スイッチ２ａ及び２ｂがオフ状態にあるときには、電源コンデンサＣ２ の両端の電圧により、抵抗Ｒ２ を通してトランジスタＴＲ３ にベース電流が供給されるため、該トランジスタＴＲ３ がオン状態になってトランジスタＴＲ２ にベース電流が流れ、該トランジスタＴＲ２ がオン状態になる。これにより電源コンデンサＣ２ に蓄積された電荷がトランジスタＴＲ２ のエミッタコレクタ間回路とダイオードＤ１ とを通してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ に移行する。インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ の両端の電圧ＶＣ１の変化を図８（Ｅ）に示してある。
【００４５】
図８（Ｂ）に示すように、駆動スイッチ２ａを構成するトランジスタＴＲ１ａに駆動信号Ｖｊａが与えられてトランジスタＴＲ１ａがオン状態になると、トランジスタＴＲ３ に流れていたベース電流がダイオードＤ３ａを通して該トランジスタＴＲ３ から側路されるため、トランジスタＴＲ３ がオフ状態になり、トランジスタＴＲ２ がオフ状態になる。トランジスタＴＲ１ａがオン状態になることにより、駆動コイル１ａに駆動電流Ｉｊａ（図８Ｇ）が流れる。即ち、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ から駆動コイル１ａにピーク電流Ｉｊｐａ が流れ、次いで第２の電源回路５の出力電圧Ｖｄ２（図８Ｆ）により、駆動コイル１ａにホールド電流Ｉｊｈａ が流れる。インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ から駆動コイル１ａに駆動電流Ｉｊａが供給されている間は、充電制御用スイッチ４Ｂがオフ状態にあるため、インジェクタ駆動用コンデンサＣ１ が電源コンデンサＣ２ から切り離され、電源コンデンサＣ２ は発電コイルＷ１ の出力により整流回路４Ａ´を通して充電される。
【００４６】
トランジスタＴＲ１ｂに駆動信号Ｖｊｂ（図８Ｃ）が与えられた場合の動作は、ダイオードＤ３ｂとトランジスタＴＲ１ｂのコレクタエミッタ間回路とを通してトランジスタＴＲ３ のベース電流が側路されてトランジスタＴＲ２ 及びＴＲ３ がオフ状態になる点、及び駆動コイル１ｂに駆動電流Ｉｊｂ（図８Ｈ）が供給される点を除き、上記と同様である。
【００４７】
上記のように構成すると、インジェクタの駆動コイルに駆動電流が供給されている時に電源コンデンサをインジェクタ駆動用コンデンサから切り離して発電コイルの出力により充電し、インジェクタの駆動コイルに駆動電流が供給されない期間に電源コンデンサの電荷をインジェクタ駆動用コンデンサに移行させて、該インジェクタ駆動用コンデンサを充電できる。従って、インジェクタ駆動用コンデンサに複数の駆動コイルが負荷される場合にも、駆動コイルに十分に高い駆動電圧を印加することができる。
【００４８】
図５に示した例では、ＰＮＰトランジスタＴＲ２ により充電制御用スイッチ４Ｂを構成したが、図６に示したように、ＮＰＮトランジスタＴＲ２ ´により充電制御用スイッチ４Ｂを構成してもよい。この場合、トランジスタＴＲ２ ´のコレクタが電源コンデンサＣ２ の正極側端子に接続され、該トランジスタのエミッタがダイオードＤ１ を通してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ の正極側端子に接続されている。またトランジスタＴＲ２ ´のベースコレクタ間にベース電流供給用の抵抗Ｒ３ が接続されている。トランジスタＴＲ２ ´のベースにダイオードＤ３ａ及びＤ３ｂのアノードが接続され、これらのダイオードのカソードがそれぞれトランジスタＴＲ１ａ及びＴＲ１ｂのコレクタに接続されている。その他の点は図５に示した例と同様である。図６に示した例では、トランジスタＴＲ２ ´と抵抗Ｒ３ とにより充電制御用スイッチ４Ｂが構成され、ダイオードＤ３ａ及びＤ３ｂによりスイッチ制御回路４Ｃが構成されている。
【００４９】
図６に示した例では、駆動スイッチ２ａ及び２ｂがともにオフ状態にあるときに、電源コンデンサＣ２ の両端の電圧で抵抗Ｒ３ を通してトランジスタＴＲ２ ´にベース電流が供給されるため、該トランジスタＴＲ２ ´がオン状態になり、電源コンデンサＣ２ の電荷がトランジスタＴＲ２ ´のコレクタエミッタ間とダイオードＤ１ とを通してインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ に移行する。駆動スイッチ２ａ，２ｂのいずれかがオン状態になると、ダイオードＤ３ａまたはＤ３ｂとトランジスタＴＲ１ａまたはＴＲ１ｂのコレクタエミッタ間とを通してトランジスタＴＲ２ ´のベース電流が側路されるため、トランジスタＴＲ２ ´がオフ状態になり、電源コンデンサＣ２ がインジェクタ駆動用コンデンサＣ１ から切り離される。
【００５０】
なお図５または図６に示すように構成する場合も、図４に示した例と同じ考え方で、必要に応じて、電源コンデンサＣ２ とインジェクタ駆動用コンデンサとを複数個ずつ設けて、対応する電源コンデンサとインジェクタ駆動用コンデンサとの間に充電制御用スイッチを接続し、各インジェクタ駆動用コンデンサの両端に、駆動期間が重なることがない複数のインジェクタの駆動コイルとそれぞれの駆動コイルに直列に接続された駆動スイッチとからなる複数の駆動コイル・駆動スイッチ直列回路（例えば駆動コイル１ａと駆動スイッチ２ａとの直列回路と駆動コイル１ｂと駆動スイッチ２ｂとの直列回路）を互いに並列に接続する構成をとることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、内燃機関に取り付けられた磁石発電機内の発電コイルにより充電されるインジェクタ駆動用コンデンサを設けて、該コンデンサの両端の電圧でインジェクタの駆動コイルに駆動電圧を印加するようにしたので、発電コイルの出力電圧を適当に設定しておくことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いずにインジェクタに十分高い駆動電圧を与えてインジェクタを高速駆動することができ、インジェクタ駆動回路の構成を簡単にすることができる。
【００５２】
また本発明によれば、インジェクタ駆動用コンデンサの容量を適当に設定しておくことにより、インジェクタの駆動コイルに十分大きい駆動電流を供給できるため、出力が大きいソレノイドが用いられるインジェクタを支障なく駆動することができる。
【００５３】
更に、本発明においては、電源コンデンサとインジェクタ駆動用コンデンサとの間に充電制御用スイッチを設けて、駆動スイッチがオン状態になったとき及びオフ状態になったときにそれぞれ充電制御用スイッチをオフ状態及びオン状態にするように制御する構成をとったことにより、インジェクタ駆動用コンデンサからインジェクタに駆動電流を流している間に、電源コンデンサをインジェクタ駆動用コンデンサから切り離して充電し、いずれのインジェクタも駆動されない期間に電源コンデンサの電荷をインジェクタ駆動用コンデンサに移行させて該コンデンサを充電できるため、機関の高速時に燃料噴射時間が長くなって、インジェクタを駆動する間隔が短くなった場合でもインジェクタに十分大きなピーク電流を流してインジェクタを高速駆動することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるインジェクタ駆動回路の構成例を示した回路図である。
【図２】本発明に係わるインジェクタ駆動回路の他の構成例を示した回路図である。
【図３】本発明に係わるインジェクタ駆動回路の更に他の構成例を示した回路図である。
【図４】本発明に係わるインジェクタ駆動回路の更に他の構成例を示した回路図である。
【図５】本発明に係わるインジェクタ駆動回路の更に他の構成例を示した回路図である。
【図６】本発明に係わるインジェクタ駆動回路の更に他の構成例を示した回路図である。
【図７】図１に示したインジェクタ駆動回路の各部の電圧または電流波形を示した波形図である。
【図８】図５に示したインジェクタ駆動回路の各部の電圧または電流波形を示した波形図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ インジェクタの駆動コイル
２，２ａ，２ｂ 駆動スイッチ
３ インジェクタ制御回路
４ 第１の電源回路
４Ａ，４Ａａ，４Ａｂ 整流回路
４Ｂ 充電制御用スイッチ
４Ｃ スイッチ制御回路
５ 第２の電源回路
Ｗ１ ，Ｗ２ 磁石発電機の発電コイル
Ｃ１ インジェクタ駆動用コンデンサ
Ｃ２ 電源コンデンサ

Claims (1)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置用インジェクタの駆動コイルに対して直列に接続されて駆動信号が与えられている間オン状態になる駆動スイッチと、前記駆動コイルと駆動スイッチとの直列回路の両端に駆動電圧を印加する駆動電源部とを備えて、前記駆動スイッチが導通した際に前記駆動コイルにピーク電流を流した後前記駆動スイッチがオフ状態になるまでの間前記駆動コイルに前記ピーク電流よりも小さいホールド電流を流す燃料噴射装置用インジェクタの駆動回路において、
   前記駆動電源部は、ピーク電流供給用の第１の電源回路と、ホールド電流供給用の第２の電源回路とを備え、
   前記第１の電源回路は、内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられた発電コイルと、電源コンデンサ及びインジェクタ駆動用コンデンサと、前記発電コイルの出力で前記電源コンデンサを一方の極性に充電する電源コンデンサ充電回路と、前記電源コンデンサとインジェクタ駆動用コンデンサとの間に設けられて導通した際に前記電源コンデンサの両端の電圧で前記インジェクタ駆動用コンデンサに充電電流を流す充電制御用スイッチと、前記駆動スイッチがオン状態になったとき及びオフ状態になったときにそれぞれ前記充電制御用スイッチをオフ状態及びオン状態にするように前記駆動スイッチの動作に応じて前記充電制御用スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御回路とを備えて前記インジェクタ駆動用コンデンサの両端に前記駆動電圧を発生するように構成され、
   前記第２の電源回路は、前記インジェクタ駆動用コンデンサの両端に得られる電圧の平均値よりも低いほぼ一定の直流電圧を前記駆動電圧として出力するように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置用インジェクタの駆動回路。

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