JP2000110640A - 電磁弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁弁の電磁コイルにピーク電流を供給する
ためのコンデンサが、電磁弁の開弁駆動開始時にだけ電
磁コイルへの電流供給経路に接続される構成であって
も、その電流供給経路の異常を検出可能な電磁弁駆動装
置を提供する。 【解決手段】 燃料噴射弁の電磁コイルEBへの電流供給
経路に直列に設けられた駆動用トランジスタ４と、バッ
テリ電圧を昇圧してコンデンサ５を充電する回路２，
３，12，R1，D1と、コンデンサ５と上記電流供給経路と
を連通／遮断するスイッチ６とを備え、トランジスタ４
をオンして電磁コイルEBへの通電を開始する時に、スイ
ッチ６をオンし、コンデンサ５の放電電流を電磁コイル
EBに流して燃料噴射弁を高速開弁させる装置１におい
て、トランジスタ４とスイッチ６をオンしてからコンデ
ンサ５の充電電圧が設定電圧に低下するまでの時間が、
所定の設定時間よりも短い場合に、電流供給経路が何等
かの電位に短絡したと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁を開閉駆動
する電磁弁駆動装置に係り、特に、電磁弁に設けられた
電磁コイルへの電流供給経路に異常が発生したことを検
出可能な電磁弁駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動車用内燃機関の各
気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁として、電磁コイ
ルへの通電により開弁される電磁弁が用いられている。
また、こうした電磁弁からなる燃料噴射弁を開閉駆動し
て内燃機関への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置
は、例えば特開平９−１１２７３５号公報に記載されて
いる如く、燃料噴射弁（電磁弁）の電磁コイルへ電流を
供給するための電流供給経路に接続されると共に、バッ
テリからの電源供給を受けて上記電流供給経路にダイオ
ードを介して一定電流を出力する定電流回路と、上記電
流供給経路の電磁コイルよりもグランドライン（バッテ
リの負極の電位）側に直列に設けられた駆動用トランジ
スタと、上記電流供給経路の電磁コイルよりも定電流回
路側にダイオードを介して並列に接続されたコンデンサ
と、バッテリの電圧を昇圧してコンデンサを充電する昇
圧回路と備えている。

【０００３】そして、この燃料噴射制御装置では、駆動
用トランジスタをオンさせる前に昇圧回路によってコン
デンサを充電しておくことにより、駆動用トランジスタ
をオンさせた時に、コンデンサから上記電流供給経路を
介し電磁コイルへ、コンデンサの放電電流がピーク電流
として流れるようにして、燃料噴射弁を速やかに開弁さ
せ、その後は、定電流回路から開弁保持用の一定電流
（ホールド電流）を流して、駆動用トランジスタのオン
期間中、燃料噴射弁の開弁状態を保持するようにしてい
る。つまり、燃料噴射弁の開弁応答性を向上させるため
に、電源となるバッテリの電圧を昇圧してコンデンサに
蓄積し、そのコンデンサの放電に伴う大電流によって燃
料噴射弁を高速駆動できるようにしている。

【０００４】ところで、こうした燃料噴射制御装置に代
表される電磁弁駆動装置においては、電磁コイルへの電
流供給経路（電流供給用の配線）が、グランドラインや
バッテリの電圧にショートしたり、或いは断線してしま
うと、電磁弁を正常に開閉駆動することができなくなる
ため、その様な異常を検出して何等かの処置を施す必要
がある。

【０００５】そこで、上記公報に開示の装置では、駆動
用トランジスタがオンされる直前のコンデンサの充電電
圧を検出して、その検出電圧が所定値以上でない場合
に、電磁コイルへの電流供給経路がグランドライン或い
はバッテリの電圧に短絡（ショート）したと判定するよ
うにしている。つまり、電流供給経路がグランドライン
やバッテリの電圧に短絡すると、コンデンサの充電電圧
は、その短絡先の電圧でクランプされてしまい、正常時
の所定の高電圧にまで上昇しないからである。

【０００６】また、上記公報に開示の装置では、駆動用
トランジスタがオン状態からオフされた直後のコンデン
サの充電電圧を検出して、その検出電圧が所定値以下で
ない場合に、電磁コイルへの電流供給経路或いは電磁コ
イル自身が断線したと判定するようにしている。つま
り、電流供給経路や電磁コイル自身が断線すると、駆動
用トランジスタがオンしてもコンデンサが放電されない
からである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示の装置のように、ピーク電流供給用のコンデンサが
電磁コイルへの電流供給経路に常時接続されている構成
のものでは、駆動用トランジスタをオンさせている期間
中にコンデンサを充電することができないという制約が
ある。そして、この制約は、電磁弁を開弁させる周期が
短く、且つ、その開弁時間が長い場合に、コンデンサを
所定の高電圧にまで充電することが困難になるというデ
メリットを招く。

【０００８】そこで、本発明者は、コンデンサと電磁コ
イルへの電流供給経路との間にスイッチを設け、電磁弁
の開弁駆動開始時（具体的には、駆動用トランジスタを
オンさせた時点から、電磁コイルにコンデンサからのピ
ーク電流が十分流れると見なされる一定時間、或いは、
コンデンサの充電電圧が所定電圧に低下するまでの間）
にだけ、上記スイッチをオン（短絡）させて、コンデン
サと電磁コイルへの電流供給経路とを接続するように構
成することを考えた。そして、このように構成すれば、
コンデンサから電磁コイルへピーク電流を供給した後
は、駆動用トランジスタをオンさせている電磁弁の開弁
期間中であっても、コンデンサを電流供給経路から切り
離して、コンデンサへの充電を行うことができるように
なる。

【０００９】しかしながら、ピーク電流供給用のコンデ
ンサをスイッチによって電磁コイルへの電流供給経路か
ら切り離すように構成すると、上記公報に開示の技術で
は、電流供給経路がグランドラインやバッテリの電圧に
短絡したこと（ショート異常）を、検出できなくなって
しまう。

【００１０】つまり、コンデンサがスイッチによって電
流供給経路から切り離されるため、電流供給経路がグラ
ンドラインやバッテリの電圧に短絡しても、コンデンサ
は所定の高電圧にまで正常に充電されることとなり、そ
のコンデンサの充電電圧からでは異常の有無を判別でき
ないからである。

【００１１】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、電磁弁の電磁コイルへピーク電流を供給する
ためのコンデンサが、電磁弁の開弁駆動開始時にだけ電
磁コイルへの電流供給経路に接続される構成であって
も、電磁コイルへの電流供給経路に生じた異常を検出可
能な電磁弁駆動装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段、及び発明の効果】上記目
的を達成するためになされた請求項１に記載の本発明の
電磁弁駆動装置は、電磁弁の電磁コイルへ電流を供給す
るための電流供給経路に直列に設けられた駆動用のスイ
ッチング素子と、そのスイッチング素子をオンさせて電
磁コイルへ電流を流すことにより電磁弁を開弁させる制
御手段とを備えており、制御手段によってスイッチング
素子がオンされる前に、コンデンサを所定の高電圧で充
電しておき、スイッチング素子がオンされた時に、その
コンデンサから前記電流供給経路を介し電磁コイルへ該
コンデンサの放電電流をピーク電流として供給し、電磁
弁を速やかに開弁させる。

【００１３】そして、本発明の電磁弁駆動装置では、計
測手段が、制御手段によりスイッチング素子がオンされ
てからコンデンサの充電電圧が予め設定された設定電圧
に低下するまでの時間を計測し、異常判定手段が、計測
手段により計測された時間に基づき、前記電流供給経路
に異常が発生したか否かを判定する。

【００１４】つまり、所定の高電圧で充電されたコンデ
ンサは、スイッチング素子がオンされると、電流供給経
路，電磁コイル，及びスイッチング素子を介して放電さ
れるため、コンデンサの充電電圧は、電磁コイルのイン
ピーダンスにより、スイッチング素子がオンされてから
比較的緩やかに低下していく。ところが、電磁コイルへ
の電流供給経路が、コンデンサへの高電圧よりも低い電
圧レベルに短絡するショート異常が発生すると、コンデ
ンサは、電磁コイルを経由せずに放電することとなり、
その充電電圧は急峻に低下する。また、電磁コイルへの
電流供給経路や電磁コイル自身が断線すると、スイッチ
ング素子がオンされても、コンデンサは放電されずにそ
の充電電圧は高電圧のままとなる。そして、こうした現
象は、コンデンサが電流供給経路に常時並列に接続され
る構成と、コンデンサが電磁弁の開弁駆動開始時にだけ
電流供給経路に接続される構成との、何れでであっても
同様である。

【００１５】そこで、本発明では、スイッチング素子が
オンされてからコンデンサの充電電圧が予め設定された
設定電圧に低下するまでの時間を計測手段により計測
し、その計測時間に基づいて、電磁コイルへの電流供給
経路に異常が発生したか否かを判定するようにしている
のである。

【００１６】具体的に説明すると、異常判定手段は、上
記計測時間が、予め設定された範囲内でない場合に、電
流供給経路に異常が発生していると判定するように構成
することができる。更に詳細には、異常判定手段は、上
記計測時間が予め設定された最大時間以上である場合
に、電磁コイルへの電流供給経路或いは電磁コイル自身
が断線していると判定するように構成することができ、
また、請求項２に記載の如く、異常判定手段は、上記計
測時間（計測手段により計測された時間）が、予め設定
された設定時間よりも短い場合に、電磁コイルへの電流
供給経路がコンデンサへの高電圧よりも低い電圧レベル
に短絡したと判定するように構成することができる。

【００１７】特に、請求項２に記載の如く構成すれば、
電磁弁の開弁駆動開始時にだけコンデンサを電磁コイル
への電流供給経路に接続するように構成しても、電磁コ
イルへの電流供給経路に生じたショート異常を検出する
ことができるようになる。つまり、前述したように、従
来の技術では、コンデンサを電磁弁の開弁駆動開始時に
だけ電流供給経路に接続するように構成すると、電流供
給経路のショート異常を検出不可能となるが、請求項２
に記載の電磁弁駆動装置によれば、電流供給経路のショ
ート異常を確実に検出できるのである。

【００１８】尚、通常、この種の装置は、自己の電源と
なるバッテリの電圧を昇圧して、コンデンサを充電する
ように構成されるが、請求項２に記載の電磁弁駆動装置
において、請求項３に記載の如く、計測手段が時間の計
測に用いる前記設定電圧を、バッテリの電圧よりも大き
い値に設定しておけば、電流供給経路がグランドライン
（バッテリの負極の電位）に短絡した場合だけではな
く、電流供給経路がバッテリの電圧に短絡した場合に
も、そのショート異常を確実に検出することができるよ
うになる。

【００１９】つまり、前記設定電圧をバッテリの電圧よ
りも低い値に設定しておくと、電流供給経路がバッテリ
の電圧に短絡した場合に、コンデンサの充電電圧は上記
設定電圧を下回らないため、計時手段による計時時間が
予め設定された設定時間よりも短くならず、異常を検知
することができなくなる。これに対して、請求項３に記
載の如く、前記設定電圧をバッテリの電圧よりも大きい
値（高い値）に設定しておけば、電流供給経路がバッテ
リの電圧に短絡した場合でも、計測手段によって計測さ
れる時間が予め設定された設定時間よりも短くなり、そ
の結果、異常の発生を確実に検知することができるので
ある。

【００２０】一方、前述した請求項１〜請求項３に記載
の電磁弁駆動装置において、請求項４に記載の如く、接
続切替手段を設け、その接続切替手段が、制御手段によ
りスイッチング素子がオンされた時点から、予め定めら
れた所定条件が成立するまでの間だけ、コンデンサを電
磁コイルへの電流供給経路に接続させるように構成すれ
ば、「コンデンサから電磁コイルへピーク電流を供給し
た後は、スイッチング素子をオンさせている電磁弁の開
弁期間中であっても、コンデンサを電流供給経路から切
り離して、コンデンサへの充電を行うことができる」と
いう効果と、「電磁コイルへの電流供給経路のショート
異常を確実に検出できる」という効果との、両方の効果
を得ることができるようになる。

【００２１】尚、接続切替手段は、駆動用のスイッチン
グ素子がオンされた時点から、電磁コイルにコンデンサ
からのピーク電流が十分流れると見なされる一定時間だ
け、コンデンサを電流供給経路に接続させるように構成
することができる。また、接続切替手段は、駆動用のス
イッチング素子がオンさせた時点から、コンデンサの充
電電圧が上記設定電圧よりも低い所定電圧に低下するま
での間だけ、コンデンサを電流供給経路に接続させるよ
うに構成することもできる。そして、後者の構成によれ
ば、コンデンサや電流供給経路等における電気的特性の
ばらつきに影響されずに、コンデンサから電磁コイルへ
最適なピーク電流を供給することができるようになり、
より効果的である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を用いて説明する。まず図１は、車両用ディー
ゼルエンジン（以下、内燃機関という）の各気筒に燃料
を夫々噴射供給する電磁弁としての燃料噴射弁の電磁コ
イルＥＢへの通電を制御することにより、各気筒への燃
料噴射量及び燃料噴射時期を制御する、実施形態の燃料
噴射制御装置１の構成を表わす構成図である。

【００２３】図１に示す如く、本実施形態の燃料噴射制
御装置１は、トロイダルコイル２、ＮチャンネルＭＯＳ
トランジスタ３，４、コンデンサ５、スイッチ６、定電
流回路７、充電電圧検出回路８、バッファ回路１０、マ
イクロコンピュータ（以下、ＣＰＵという）１１、昇圧
コントロール回路１２、電流検出用抵抗Ｒ１，Ｒ２、及
びダイオードＤ１〜Ｄ４を備えている。

【００２４】ここで、トロイダルコイル２の一端は、車
両に搭載されたバッテリＢＡＴＴのプラス端子に接続さ
れており、トロイダルコイル２の他端は、トランジスタ
３から電流検出用抵抗Ｒ１を介して接地されると共に、
ダイオードＤ１のアノードに接続されている。そして、
ダイオードＤ１のカソード（以下、ノードＡという）
は、コンデンサ５を介して接地されると共に、スイッチ
６の一端と充電電圧検出回路８とに接続されている。

【００２５】一方、内燃機関の各気筒毎に設けられた燃
料噴射弁（以下、インジェクタという）の各電磁コイル
ＥＢの一端は、当該燃料噴射制御装置１の外部に配設さ
れた共通配線ＣＭに接続されており、その共通配線ＣＭ
は、当該燃料噴射制御装置１に設けられた共通端子ＪC
を介して、各ダイオードＤ２，Ｄ３，Ｄ４のカソードに
接続されている。そして、ダイオードＤ２のアノード
は、スイッチ６のノードＡ側とは反対側の端部に接続さ
れ、ダイオードＤ３のアノードは、定電流回路７に接続
され、ダイオードＤ４のアノードは接地されている。

【００２６】また、各電磁コイルＥＢの他端は、当該燃
料噴射制御装置１の外部に配設された個別配線Ｗに夫々
接続されており、その各個別配線Ｗは、当該燃料噴射制
御装置１に設けられた個別出力端子ＪW を介して、スイ
ッチング素子としての各トランジスタ４のドレインに接
続されている。そして、その各トランジスタ４のソース
は、電流検出用抵抗Ｒ２を介して接地されている。

【００２７】次に、定電流回路７は、ＰＮＰトランジス
タ２１及び定電流コントロール回路２２から構成されて
いる。トランジスタ２１はバッテリＢＡＴＴのプラス端
子とダイオードＤ３のアノードとの間に接続され、トラ
ンジスタ２１のベースは定電流コントロール回路２２に
接続されている。そして、定電流コントロール回路２２
は、電流検出用抵抗Ｒ２に流れる電流（即ち、トランジ
スタ４のオン時に電磁コイルＥＢに流れる電流）が一定
値となるように、トランジスタ２１のオン／オフのデュ
ーティ比を制御して該トランジスタ２１をスイッチング
動作させる。

【００２８】また、充電電圧検出回路８は、比較器２３
及び４つの抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ９から構成されて
いる。ノードＡは２つの分圧用抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して
接地され、その各抵抗Ｒ５，Ｒ６間のノードは、抵抗Ｒ
７を介して比較器２３の非反転入力端子（プラス入力端
子）に接続されている。また、比較器２３の反転入力端
子（マイナス端子）には、比較用のしきい値電圧ＶS が
印加されており、比較器２３の出力端子は、抵抗Ｒ９を
介して当該燃料噴射制御装置１の内部電源（図示略）側
へプルアップされている。尚、各抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗
値は十分に大きく設定されているため、各抵抗Ｒ５，Ｒ
６を介してノードＡから接地側へ電流が流れることはな
い。

【００２９】一方、制御手段としてのＣＰＵ１１へは、
内燃機関のエンジン回転数を検出する回転センサ，アク
セル開度を検出するアクセル開度センサ，及びアイドリ
ングスイッチ等（図示略）からの検出信号が、バッファ
回路１０を介して入力される。また更に、ＣＰＵ１１へ
は、充電電圧検出回路８を構成する比較器２３の出力信
号ＯＳが入力される。

【００３０】そして、ＣＰＵ１１は、上記各検出信号か
ら内燃機関の運転状態を検出すると共に、その検出結果
と比較器２３の出力信号ＯＳとに基づいて、昇圧コント
ロール回路１２への制御信号ＣＳ１と、昇圧コントロー
ル回路１２及びスイッチ６への制御信号ＣＳ２と、各ト
ランジスタ４のゲートへの駆動信号ＣＳ３とを、それぞ
れ生成して出力する。尚、各トランジスタ４は、ＣＰＵ
１１からの駆動信号ＣＳ３が「High」レベルの場合にオ
ンする。

【００３１】また、昇圧コントロール回路１２は、ＣＰ
Ｕ１１からの各制御信号ＣＳ１，ＣＳ２が両方共に「Lo
w 」レベルである場合に、電流検出用抵抗Ｒ１に流れる
電流が一定値となるようにトランジスタ３のオン／オフ
のデューティ比を制御して該トランジスタ３をスイッチ
ング動作させ、これにより、バッテリＢＡＴＴの電圧
（本実施形態では２４±８Ｖ）を昇圧してコンデンサ５
を充電する。そして、昇圧コントロール回路１２は、ト
ランジスタ３のスイッチング動作によりノードＡの電圧
（即ち、コンデンサ５の充電電圧）が所定の設定値（本
実施形態では、約１２０Ｖ）Ｖｅになるか、或いは、Ｃ
ＰＵ１１からの各制御信号ＣＳ１，ＣＳ２のうちの少な
くとも一方が「High」レベルになると、トランジスタ３
のスイッチング動作を停止させて、コンデンサ５への充
電を止める。

【００３２】一方、スイッチ６は、ＣＰＵ１１からの制
御信号ＣＳ２が「High」レベルである場合にオン（短
絡）して、ノードＡ（即ち、コンデンサ５の一端）とダ
イオードＤ２のアノードとを接続し、上記制御信号ＣＳ
２が「Low 」レベルである場合にはオフ（解放）して、
コンデンサ５とダイオードＤ２のアノードとの接続を遮
断する。

【００３３】次に、上記のように構成された燃料噴射制
御装置１の正常時の動作を、図２に示すタイムチャート
を用いて説明する。まず、ＣＰＵ１１は、インジェクタ
を閉弁させる場合（燃料噴射停止時）に、各制御信号Ｃ
Ｓ１，ＣＳ２と駆動信号ＣＳ３とを「Low 」レベルで出
力する。

【００３４】このため、トランジスタ４がオフ状態にな
ると共に、スイッチ６がオフ状態になって、コンデンサ
５とダイオードＤ２のアノードとの接続が遮断される。
また、昇圧コントロール回路１２が動作して、バッテリ
ＢＡＴＴ→トロイダルコイル２→トランジスタ３→電流
検出用抵抗Ｒ１の経路で流れる電流が電流検出用抵抗Ｒ
１の端子間電圧に基づき検出され、その電流が一定値に
なるようにトランジスタ３のオン／オフのデューティ比
が制御されてスイッチング動作される。

【００３５】ここで、こうしたトランジスタ３のスイッ
チング動作において、トランジスタ３のオフ時には、バ
ッテリＢＡＴＴからトロイダルコイル２に流れる電流が
急激に遮断され、トロイダルコイル２のインダクタンス
により通電を継続させる方向に大きな逆起電力が生じる
ため、そのトロイダルコイル２に生じた逆起電力によ
り、バッテリＢＡＴＴ→トロイダルコイル２→ダイオー
ドＤ１→コンデンサ５の経路で電流が流れてコンデンサ
５が充電される。そして、この充電電圧は、トロイダル
コイル２の電磁エネルギーを静電エネルギーに変換する
電圧値まで上昇するため、コンデンサ５の容量値が小さ
ければ、バッテリＢＡＴＴの電圧と関係なく、バッテリ
ＢＡＴＴの電圧の数倍から数十倍の高い値になる。ま
た、このとき、スイッチ６及びトランジスタ４はオフ状
態になっており、逆止用のダイオードＤ１が設けられて
いるため、コンデンサ５から電荷が流出することはな
い。

【００３６】従って、昇圧コントロール回路１２による
トランジスタ３のスイッチング動作に伴い、コンデンサ
５には徐々に電荷が蓄積され、コンデンサ５の充電電圧
は徐々に上昇してゆく。そして、昇圧コントロール回路
１２は、ノードＡの電圧（即ち、コンデンサ５の充電電
圧）ＶCHG を図示されない所定の検出手段によって検出
し、その電圧ＶCHG が設定値Ｖｅ（コンデンサ５の充電
完了電圧である約１２０Ｖ）まで上昇したと判断した時
点で、トランジスタ３のスイッチング動作を停止させ
る。

【００３７】また、このとき、充電電圧検出回路８にお
いて、比較器２３の出力端子は抵抗Ｒ９によりプルアッ
プされており、ノードＡの電圧ＶCHG は設定値Ｖｅまで
上昇しているため、比較器２３の非反転入力端子（プラ
ス入力端子）の電圧は反転入力端子（マイナス入力端
子）の電圧よりも高くなっている。そのため、比較器２
３の出力信号ＯＳは「High」レベルになる。

【００３８】そして、ＣＰＵ１１は、バッファ回路１０
からの検出信号に基づき、何れかの気筒の燃料噴射タイ
ミングが到来したと判断すると、図２の時刻ｔ１に示す
ように、その気筒に対応するトランジスタ４への駆動信
号ＣＳ３を「High」レベルにすると共に、制御信号ＣＳ
２を「High」レベルにする。

【００３９】すると、「High」レベルの駆動信号ＣＳ３
に対応したトランジスタ４がオンすると共に、スイッチ
６がオンして、コンデンサ５（ノードＡ）がダイオード
Ｄ２のアノードに接続される。よって、コンデンサ５
は、スイッチ６により、電磁コイルＥＢへの電流供給経
路（即ち、共通配線ＣＭ及び個別配線Ｗ）に対して並列
に接続されることとなる。また、制御信号ＣＳ２が「Hi
gh」レベルになることに伴い、昇圧コントロール回路１
２の動作（即ち、バッテリＢＡＴＴの電圧を昇圧してコ
ンデンサ５を充電する動作）は停止する。

【００４０】その結果、コンデンサ５の電荷は放電電流
となり、スイッチ６→ダイオードＤ２→共通端子ＪC →
共通配線ＣＭ→インジェクタの電磁コイルＥＢ→個別配
線Ｗ→個別出力端子ＪW →オンしたトランジスタ４→電
流検出用抵抗Ｒ２の経路で流れる。このため、インジェ
クタの電磁コイルＥＢに流れる電流Ｉは、コンデンサ５
の放電特性に従って、急激に増大してピーク値Ｉｐに達
した後に低下する。そして、このコンデンサ５の放電電
流（ピーク電流）が電磁コイルＥＢに供給されることに
より、インジェクタが速やかに開弁されて該インジェク
タから燃料が噴射される。尚、このとき、逆止用のダイ
オードＤ３が設けられているため、コンデンサ５の放電
電流がトランジスタ２１を介してバッテリＢＡＴＴ側へ
流れ込むことはない。

【００４１】その後、図２の時刻ｔ２に示すように、コ
ンデンサ５の放電に伴いノードＡの電圧ＶCHG が低下し
て、予め設定された設定電圧ＶTH（本実施形態では、バ
ッテリＢＡＴＴの電圧よりも大きい４０Ｖ）より低くな
ると、比較器２３の出力信号ＯＳが「Low 」レベルに反
転する。

【００４２】即ち、ノードＡの電圧ＶCHG は２つの抵抗
Ｒ５，Ｒ６により分圧されて比較器２３の非反転入力端
子に印加されるため、当該分圧電圧が比較器２３の反転
入力端子に印加されているしきい値電圧ＶS よりも低く
なると、比較器２３の出力信号ＯＳが「Low 」レベルに
なる。そして、上記しきい値電圧ＶS は、設定電圧ＶTH
（＝４０Ｖ）に各抵抗Ｒ５，Ｒ６による分圧比を乗じた
値に設定されている。つまり、各抵抗Ｒ５，Ｒ６による
分圧比が１／Ｋであり、ノードＡの電圧ＶCHGが各抵抗
Ｒ５，Ｒ６により１／Ｋ倍に減圧されて比較器２３の非
反転入力端子に印加される場合、しきい値電圧ＶS は設
定電圧ＶTHの１／Ｋ倍に設定されている。尚、このよう
に、ノードＡの電圧ＶCHG を各抵抗Ｒ５，Ｒ６により減
圧して比較器２３の非反転入力端子に印加するのは、ノ
ードＡの電圧ＶCHG に比べて比較器２３の動作電圧（電
源電圧）が低いためである。そのため、各抵抗Ｒ５，Ｒ
６による分圧比は、比較器２３の動作電圧とノードＡの
電圧ＶCHG との比に対応して設定されている。

【００４３】次に、ＣＰＵ１１は、制御信号ＣＳ２及び
駆動信号ＣＳ３を「High」レベルにした時点（時刻ｔ
１）から、電磁コイルＥＢにコンデンサ５からのピーク
電流が十分流れると見なされる一定時間が経過したと判
断すると、図２の時刻ｔ３に示すように、制御信号ＣＳ
２を「Low 」レベルに戻す。

【００４４】すると、スイッチ６がオフして、コンデン
サ５がダイオードＤ２のアノードから切り離されると共
に、昇圧コントロール回路１２の動作が再開されて、ト
ランジスタ３がスイッチング動作されるため、ノードＡ
の電圧（コンデンサ５の充電電圧）ＶCHG は再び徐々に
上昇して行く。

【００４５】また、定電流回路７の定電流コントロール
回路２２が、電磁コイルＥＢに流れる電流Ｉを電流検出
用抵抗Ｒ２の端子間電圧に基づき検出して、その電流Ｉ
が一定値になるようにトランジスタ２１をスイッチング
動作させるため、バッテリＢＡＴＴ→トランジスタ２１
→ダイオードＤ３→共通端子ＪC →共通配線ＣＭ→イン
ジェクタの電磁コイルＥＢ→個別配線Ｗ→個別出力端子
ＪW →オンしたトランジスタ４→電流検出用抵抗Ｒ２の
経路で一定値の電流Ｉが流れる。このため、バッテリＢ
ＡＴＴから定電流回路７を介してインジェクタの電磁コ
イルＥＢに一定値の電流Ｉがホールド電流として供給さ
れて、インジェクタの開弁状態が保持されると共に、開
弁時に発生する弁体のバウンスで開弁状態が不安定にな
るのが防止される。

【００４６】また、その後、図２の時刻ｔ４に示すよう
に、コンデンサ５の充電により、ノードＡの電圧ＶCHG
が設定電圧ＶTHを越えると、比較器２３の出力信号ＯＳ
が「High」レベルに反転する。そして、ＣＰＵ１１は、
燃料噴射の終了タイミングが到来したと判断すると、図
２の時刻ｔ５に示すように、オンさせていたトランジス
タ４への駆動信号ＣＳ３を「Low 」レベルにする。する
と、それまでオンしていたトランジスタ４がオフして、
電磁コイルＥＢに流れる電流Ｉが遮断され、インジェク
タが閉弁する。

【００４７】また、コンデンサ５は、トランジスタ４と
スイッチ６が次にオンされる時までに、その充電電圧Ｖ
CHG が設定値Ｖｅとなるように充電される。ところで、
コンデンサ５に蓄積された電荷は、トランジスタ４とス
イッチ６がオンされると、電磁コイルＥＢを介して放電
されるため、コンデンサ５の充電電圧ＶCHG は、図２の
時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間に示すように、電磁コ
イルＥＢのインピーダンスにより、比較的緩やかに低下
していく。このため、トランジスタ４とスイッチ６がオ
ンされることに伴いコンデンサ５の放電が開始されてか
ら、その充電電圧ＶCHG が上記設定電圧ＶTH（＝４０
Ｖ）に低下するまでの時間ＴΔ（図２における時刻ｔ１
から時刻ｔ２までの時間）は、主にコンデンサ５の静電
容量と電磁コイルＥＢのインピーダンスによって決まる
所定範囲内の値となる。

【００４８】これに対して、電磁コイルＥＢへの電流供
給経路が共通端子ＪC や共通配線ＣＭの部分でグランド
ライン（バッテリＢＡＴＴの負極の電位）やバッテリ電
圧（バッテリＢＡＴＴの電圧）に短絡するショート異常
が発生すると、コンデンサ５は電磁コイルＥＢを経由せ
ずに放電することとなるため、図３に示すように、トラ
ンジスタ４とスイッチ６がオンされてから、コンデンサ
５の充電電圧ＶCHG が上記設定電圧ＶTHに低下するまで
の時間ＴΔ（図３における時刻ｔ１から時刻ｔ２’まで
の時間）は、上記所定範囲よりも大幅に短くなる。

【００４９】そこで、本実施形態の燃料噴射制御装置１
では、ＣＰＵ１１が図４に示す異常検出処理を実行し
て、電磁コイルＥＢへの電流供給経路に異常が発生した
か否かを判定するようにしている。尚、ＣＰＵ１１は、
その内部に常時カウントアップされている周知のフリー
ランニングカウンタ（以下、ＦＲＣという）を備えてお
り、トランジスタ４への駆動信号ＣＳ３とスイッチ６へ
の制御信号ＣＳ２とを「High」レベルにした時点でのＦ
ＲＣのカウント値を、その時点の時刻Ｔy として第１の
内部レジスタに格納すると共に、比較器２３の出力信号
ＯＳが「High」レベルから「Low 」レベルに反転した時
点でのＦＲＣのカウント値を、その時点の時刻Ｔx とし
て第２の内部レジスタに格納するように構成されてい
る。そして、図４の異常検出処理は、比較器２３の出力
信号ＯＳが「High」レベルから「Low 」レベルに反転し
た時毎、或いは、予め定められた所定時間毎に、割り込
み処理として実行される。

【００５０】図４に示す如く、ＣＰＵ１１が異常検出処
理の実行を開始すると、まず、ステップ（以下単に
「Ｓ」と記す）１１０にて、上記第２の内部レジスタか
ら、比較器２３の出力信号ＯＳが「High」レベルから
「Low 」レベルに反転した時刻（即ち、コンデンサ５の
充電電圧ＶCHG が設定電圧ＶTHにまで低下した時刻）Ｔ
x を読み込む。

【００５１】次に、Ｓ１２０にて、上記第１の内部レジ
スタから、トランジスタ４への駆動信号ＣＳ３とスイッ
チ６への制御信号ＣＳ２とを「High」レベルにした時刻
（即ち、トランジスタ４の何れかとスイッチ６をオンし
てコンデンサ５の放電を開始させた時刻）Ｔy を読み込
み、Ｓ１１０で読み込んだ時刻Ｔx から上記時刻Ｔyを
引いた差分ＴΔ（＝Ｔx−Ｔy）を算出する。

【００５２】そして、続くＳ１３０にて、上記Ｓ１２０
で算出した差分ＴΔが、予め設定された設定時間（本実
施形態では１００μsec.であり、実際には、その時間に
相当するＦＲＣのカウント数）よりも大きいか否かを判
定し、設定時間よりも大きければ、Ｓ１４０にて、異常
検出回数をカウントするためのカウンタＮf の値を
「０」にリセットしてから、当該処理を終了する。

【００５３】また、Ｓ１３０にて、上記Ｓ１２０で算出
した差分ＴΔが設定時間（＝１００μsec.）よりも大き
くないと判定した場合には、Ｓ１５０に移行して、カウ
ンタＮf の値を１インクリメント（＋１）する。そし
て、続くＳ１６０にて、カウンタＮf の値が、予め定め
られた異常判定回数Ｎstopよりも小さいか否かを判定
し、カウンタＮf の値が異常判定回数Ｎstopよりも小さ
ければ、そのまま当該異常検出処理を終了するが、カウ
ンタＮf の値が異常判定回数Ｎstopよりも小さくなけれ
ば、共通端子ＪC 又は共通配線ＣＭがグランドラインや
バッテリ電圧に短絡していると判断して、Ｓ１７０に進
む。

【００５４】そして、このＳ１７０にて、制御信号ＣＳ
１を「High」レベルにして、昇圧コントロール回路１２
の動作（即ち、バッテリＢＡＴＴの電圧を昇圧してコン
デンサ５を充電する動作）を強制停止させると共に、ト
ランジスタ４への駆動信号ＣＳ３を「Low 」レベルに保
持するようにし、更に、車両内に設けられた警告ランプ
を点灯させる、といった異常発生時処理を行った後、当
該異常検出処理を終了する。

【００５５】つまり、この異常検出処理では、トランジ
スタ４とスイッチ６とがオンされてコンデンサ５の放電
が開始されてから、コンデンサ５の充電電圧ＶCHG が設
定電圧ＶTHに低下するまでの時間ＴΔを計測し（Ｓ１１
０，Ｓ１２０）、その計測した時間ＴΔが、予め設定さ
れた設定時間（＝１００μsec.）よりも短い場合に（Ｓ
１３０：ＮＯ）、電磁コイルＥＢへの電流供給経路がグ
ランドライン或いはバッテリ電圧に短絡した（ショート
異常が発生した）と判定するようにしている。そして、
この異常判定を連続して異常判定回数Ｎstopだけ行った
場合に（Ｓ１６０：ＮＯ）、本当に異常が生じていると
判断して、異常発生時処理（Ｓ１７０）を行うようにし
ている。

【００５６】そして、本実施形態の燃料噴射制御装置１
によれば、トランジスタ４のオン時から電磁コイルＥＢ
にコンデンサ５からのピーク電流が十分流れると見なさ
れる一定時間だけ、スイッチ６によりコンデンサ５を電
磁コイルＥＢの電流供給経路に接続させるように構成し
ているため、コンデンサ５から電磁コイルＥＢへピーク
電流を供給した後は、トランジスタ４をオンさせている
インジェクタの開弁期間中であっても、コンデンサ５を
電流供給経路から切り離して該コンデンサ５への充電が
できる、という効果が得られるが、このようにインジェ
クタの開弁駆動開始時にだけコンデンサ５を電磁コイル
ＥＢの電流供給経路に接続するようにしているにも拘わ
らず、上記異常検出処理を行うことにより、電磁コイル
ＥＢへの電流供給経路に生じたショート異常を確実に検
出することができる。

【００５７】また、本実施形態の燃料噴射制御装置１で
は、上記設定電圧ＶTHを、バッテリの電圧よりも大きい
値（＝４０Ｖ）に設定しているため、電磁コイルＥＢの
電流供給経路がグランドラインに短絡した場合だけでは
なく、バッテリ電圧に短絡した場合にも、そのショート
異常を確実に検出することができる。

【００５８】尚、本実施形態では、充電電圧検出回路８
と、図４のＳ１１０及びＳ１２０の処理とが、計測手段
に相当し、図４のＳ１３０の処理が、異常判定手段に相
当している。また、スイッチ６と、そのスイッチ６への
制御信号ＣＳ２の論理レベルを切り替えるＣＰＵ１１の
処理部分とが、接続切替手段に相当している。

【００５９】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、前述した各実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもな
い。例えば、上記実施形態において、図４のＳ１２０で
算出した差分ＴΔが、予め設定された最大時間以上であ
る場合に、電磁コイルＥＢへの電流供給経路或いは電磁
コイルＥＢ自身が断線していると判定するようにしても
良い。つまり、電磁コイルＥＢへの電流供給経路や電磁
コイルＥＢ自身が断線すると、トランジスタ４がオンさ
れてもコンデンサ５は放電されず、その充電電圧ＶCHG
は設定電圧ＶTHよりも高いままとなるからである。

【００６０】また、上記実施形態では、トランジスタ４
がオンされた時点からスイッチ６を一定時間だけオンさ
せるようにしたが、コンデンサ５の充電電圧ＶCHG を検
出して、トランジスタ４をオンさせた時点からコンデン
サ５の充電電圧ＶCHG がバッテリ電圧付近の所定電圧
（例えば２４Ｖ）に低下するまでの間だけ、スイッチ６
をオンさせるように構成することもできる。そして、こ
のように構成すれば、コンデンサ５や電流供給経路等に
おける電気的特性のばらつきに影響されずに、コンデン
サ５から電磁コイルＥＢへ最適な時間だけピーク電流を
供給することができるようになり、効果的である。

【００６１】一方、バッテリ電圧を昇圧してコンデンサ
５を充電する昇圧回路としては、トランスを用いた回路
等、他の回路を用いても良い。また、上記実施形態の燃
料噴射制御装置１は、コンデンサ５と電磁コイルＥＢへ
の電流供給経路とを、スイッチ６によって接続／遮断す
るように構成されていたが、本発明は、コンデンサが電
磁コイルへの電流供給経路に対して常時並列に接続され
る構成の装置に対しても、全く同様に適用することがで
きる。

【００６２】また更に、本発明は、内燃機関の燃料噴射
制御装置以外の他の装置に対しても、全く同様に適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の燃料噴射制御装置の構成を表す構
成図である。

【図２】 実施形態の燃料噴射制御装置の正常時の動作
を説明するタイムチャートである。

【図３】 実施形態の燃料噴射制御装置の異常時の動作
を説明するタイムチャートである。

【図４】 実施形態の燃料噴射制御装置に設けられたＣ
ＰＵで実行される異常検出処理を表すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１…燃料噴射制御装置、２…トロイダルコイル、３，４
…ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ、５…コンデンサ、
６…スイッチ、７…定電流回路、８…充電電圧検出回
路、１０…バッファ回路、１１…マイクロコンピュータ
（ＣＰＵ）、１２…昇圧コントロール回路、２１…ＰＮ
Ｐトランジスタ、２２…定電流コントロール回路、２３
…比較器、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード、Ｒ１，Ｒ２…電流
検出用抵抗、Ｒ５〜Ｒ７，Ｒ９…抵抗、ＢＡＴＴ…バッ
テリ、ＥＢ…電磁コイル、ＣＭ…共通配線、Ｗ…個別配
線、ＪC …共通端子、ＪW …個別出力端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁弁の電磁コイルへ電流を供給するた
   めの電流供給経路に直列に設けられたスイッチング素子
   と、 該スイッチング素子をオンさせて前記電磁コイルへ電流
   を流すことにより前記電磁弁を開弁させる制御手段と、 を備え、前記制御手段により前記スイッチング素子がオ
   ンされる前にコンデンサを所定の高電圧で充電してお
   き、前記スイッチング素子がオンされた時に前記コンデ
   ンサから前記電流供給経路を介し前記電磁コイルへ該コ
   ンデンサの放電電流を供給して、前記電磁弁を速やかに
   開弁させるように構成された電磁弁駆動装置において、 前記制御手段により前記スイッチング素子がオンされて
   から前記コンデンサの充電電圧が予め設定された設定電
   圧に低下するまでの時間を計測する計測手段と、 該計測手段により計測された時間に基づき、前記電流供
   給経路に異常が発生したか否かを判定する異常判定手段
   と、 を備えたことを特徴とする電磁弁駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電磁弁駆動装置におい
   て、 前記異常判定手段は、 前記計測手段により計測された時間が、予め設定された
   設定時間よりも短い場合に、前記電流供給経路が前記所
   定の高電圧よりも低い電圧レベルに短絡したと判定する
   こと、 を特徴とする電磁弁駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電磁弁駆動装置におい
   て、 当該装置は、バッテリの電圧を昇圧して前記コンデンサ
   を充電するように構成されており、 前記設定電圧は、前記バッテリの電圧よりも大きい値に
   設定されていること、 を特徴とする電磁弁駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の何れかに記載
   の電磁弁駆動装置において、 前記制御手段により前記スイッチング素子がオンされた
   時点から、予め定められた所定条件が成立するまでの間
   だけ、前記コンデンサを前記電流供給経路に接続させる
   接続切替手段を備えたこと、 を特徴とする電磁弁駆動装置。