JP2002201987A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンデンサに充電した高電圧をスイッチング
素子等の印加手段を介して燃料噴射弁の電磁ソレノイド
に印加する燃料噴射装置において、印加手段での電圧降
下に拘わらず所望の高電圧を電磁ソレノイドに印加す
る。 【解決手段】 コンデンサＣ１はＤＡコンバータ２０ａ
からの充電基準電圧に基づきフィードバック制御されな
がら所定の高電圧に充電され、電磁ソレノイドＬの通電
開始時にその充電された高電圧が高電圧切り離しスイッ
チＴＲｋを介して電磁ソレノイドＬに印加される。マイ
コン２０は、検出抵抗Ｒ５，Ｒ６からピークホールド回
路３７を介して取り込まれた実際の印加電圧のピーク値
に基づいて、ピーク値が所望の値になるように充電基準
電圧を調整（つまりコンデンサＣ１の充電電圧を決定）
する。このため、高電圧切り離しスイッチＴＲｋ等の電
圧降下に拘わらず電磁ソレノイドＬに所望の高電圧を確
実に印加できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁に設け
られた電磁ソレノイドへの通電を制御することにより、
燃料噴射弁の開弁量、延いては内燃機関への燃料噴射量
を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の各気筒に夫々燃料
を噴射供給する燃料噴射弁には、通常、電磁ソレノイド
を備え、電磁ソレノイドへの通電により開弁される、電
磁弁が使用されている。そして、電磁ソレノイドへの通
電時間や通電タイミングを制御することにより、内燃機
関への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している。

【０００３】そして、こうした燃料噴射弁を駆動して燃
料噴射を制御する従来の燃料噴射制御装置として、例え
ば特開平７−２６９４０４号公報にて開示されているよ
うに、電磁ソレノイドへの通電開始時に所定の大電流
（ピーク電流）を供給して燃料噴射弁を速やかに開弁さ
せ、その後は開弁保持用の一定電流（ホールド電流）を
流して、所望の期間中は燃料噴射弁の開弁状態を保持す
るようにしたものが知られている。

【０００４】以下、上記公報にて開示された従来の燃料
噴射制御装置について、図３に基づいて説明する。図３
は、従来の燃料噴射制御装置全体の概略構成を示す構成
図であり、車両用ディーゼルエンジンの各気筒＃１，＃
２，…＃ｎに燃料を噴射供給するｎ個の電磁ソレノイド
式ユニットインジェクタ（以下、単にインジェクタとい
う）の電磁ソレノイドＬ１，Ｌ２，…Ｌｎへの通電時間
及び通電タイミングを制御することにより、ディーゼル
エンジン各気筒＃１〜＃ｎへの燃料噴射量及び燃料噴射
時期を制御するものである。

【０００５】図３に示す如く、従来の燃料噴射制御装置
３０は、予め設定された制御プログラムに従い燃料噴射
制御のための各種制御処理を実行するＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータ（以下
「マイコン」と称す）４０を中心に構成されており、デ
ィーゼルエンジンの所定の回転角度毎に回転信号を発生
する回転センサからの出力信号（回転信号）を波形整形
してマイコン４０に入力する検出回路１２、ディーゼル
エンジンの運転状態を検出する各種センサやスイッチか
らの信号を夫々マイコン４０に入力するバッファ１４，
１６、電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎを各々通電して各気筒
＃１〜＃ｎのインジェクタを駆動する駆動回路３１、マ
イコン４０からの制御信号を受けて駆動回路３１に噴射
指令パルスを出力するインタフェース２２、及び、バッ
テリＢＴから電源供給を受けて上記各部に所定の電源電
圧（定電圧）を供給する電源回路２６を備えている。

【０００６】また、駆動回路３１には、インタフェース
２２から入力される噴射指令パルスにより、各気筒＃１
〜＃ｎの電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎの電流経路を夫々導
通・遮断するスイッチング回路３６、スイッチング回路
３６により電流経路が導通された電磁ソレノイドＬ１〜
Ｌｎのいずれかに、ダイオードＤ２を介して所定のホー
ルド電流（定電流）を供給するホールド電流回路３４、
各気筒＃１〜＃ｎの電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎにダイオ
ードＤ１を介して並列に設けられたピーク電流供給用の
コンデンサＣ１、スイッチング回路３６のオフ時にコン
デンサＣ１に所定電圧値の高電圧を充電する充電回路３
２、分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２によりコンデンサＣ１の両端
電圧を検出し、その検出電圧が、分圧抵抗器Ｒ３，Ｒ４
により電源回路２６からの出力電圧（定電圧）Ｖccを分
圧した基準電圧以上か否かを判定し、その判定結果をマ
イコン４０に出力するコンパレータＣＭＰが備えられて
いる。

【０００７】ここで、充電回路３２は、一端にバッテリ
電圧が印加されたコイルＬｏと、外部から入力される高
周波（本実施例では数十ｋＨｚ程度）の駆動パルスによ
って高速スイッチングすることにより、コイルＬｏの他
端に高電圧を発生させる昇圧用のトランジスタＴＲｏ
と、コイルＬｏの他端に発生した高電圧をコンデンサＣ
１に出力することにより、コンデンサＣ１を充電するダ
イオードＤｏとから構成された周知のものであり、イン
タフェース２２を介して入力されるマイコン４０からの
作動指令によって、電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎの通電オ
フ期間中に動作する。

【０００８】また、ホールド電流回路３４は、バッテリ
ＢＴからの電源供給を受けて、電磁ソレノイドＬ１〜Ｌ
ｎのうち電流経路が導通されたもの（以下単に「電磁ソ
レノイドＬ」ともいう）に、インジェクタ開弁保持用の
ホールド電圧を供給する定電流回路であり、図示しない
ものの、電磁ソレノイドＬの電流経路に直列に設けられ
た電流検出用抵抗器及び電流経路導通・遮断用のスイッ
チング素子、電流検出用抵抗器の両端電圧が所定電圧と
なるようにスイッチング素子をオン・オフさせる制御回
路等からなる周知のものである。

【０００９】一方、スイッチング回路３６は、各気筒＃
１〜＃ｎの電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎの電流経路に夫々
直列に設けられたスイッチング用のトランジスタＴＲ
１，ＴＲ２，…ＴＲｎと、これら各トランジスタＴＲ１
〜ＴＲｎの接地側端子（エミッタ端子）に接続された接
地抵抗器Ｒｅｏと、インタフェース２２から入力される
各気筒毎の噴射指令パルスを、対応するトランジスタＴ
Ｒ１〜ＴＲｎのベースに入力する入力抵抗器Ｒａ１，Ｒ
ａ２，…Ｒａｎとから構成されている。

【００１０】また、電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎの電流経
路がスイッチング回路３６により遮断されている時にも
コンデンサＣ１の充電電圧が常時電磁ソレノイドＬ１〜
Ｌｎに印加された状態にあるのは好ましくなく、その必
要もない。そのため、ダイオードＤｏのカソードとダイ
オードＤ１のアノードとの間には、高電圧切り離しスイ
ッチＴＲｋが接続されている（上記公報では開示され
ず）。この高電圧切り離しスイッチＴＲｋは、図示しな
いもののマイコン４０からの制御信号（切り離しスイッ
チ作動パルス）に基づいてオン・オフが制御される。

【００１１】これにより、スイッチング回路３６による
電流経路の遮断時にはコンデンサＣ１の充電電圧が電磁
ソレノイドＬ１〜Ｌｎに印加されないように高電圧切り
離しスイッチＴＲｋをオフし、スイッチング回路３６に
よりいずれかの電磁ソレノイドＬの電流経路が導通され
たとき、同時に高電圧切り離しスイッチＴＲｋをオンし
て、その導通した電磁ソレノイドＬにコンデンサＣ１の
充電電圧（高電圧）を印加してピーク電流を供給させる
ようにしている。

【００１２】このように構成された駆動回路３１におい
ては、図４に示す如く、インタフェース２２からスイッ
チング回路３６に入力される各気筒の噴射指令パルスＶ
CMDが全てオフ状態であるときに、ピーク電流供給用の
コンデンサＣ１が所定の高電圧（例えば１２０Ｖ）にま
で充電される。この高電圧は、電磁ソレノイドＬに所定
のピーク電流を供給するために必要な電圧である。

【００１３】そして、いずれかの気筒の電磁ソレノイド
Ｌを通電するために、インタフェース２２から噴射指令
パルスＶCMD が入力されて、対応する気筒のトランジス
タＴＲがオンすると、同時にマイコン４０からインタフ
ェース２２を介して切り離しスイッチ作動パルスＶcut
が入力され、高電圧切り離しスイッチＴＲｋもオンす
る。

【００１４】そのため、コンデンサＣ１に充電された電
圧（換言すれば蓄積された電荷）が電磁ソレノイドＬを
介して所定の放電時間ＴD 内に放電され、電磁ソレノイ
ドＬにピーク電流が流れる。尚、この放電時間ＴD は、
コンデンサＣ１が完全には放電せず所定の残留電圧（例
えば２０Ｖ）だけはコンデンサＣ１に残るように設定し
ている。そして、その後は、ホールド電流回路３４の動
作によって、電磁ソレノイドＬにホールド電流が流れ、
インタフェース２２からの噴射指令パルスＶCMD の入力
が停止された時点で、電磁ソレノイドＬの通電が遮断さ
れる。

【００１５】従って、電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎによる
弁体のリフト量ＳＬ（つまり燃料噴射弁の開度）は、噴
射指令パルスＶCMD の立ち上がり後徐々に増加し、噴射
指令パルスＶCMD の立ち下がり後徐々に減少する。この
ため、噴射指令パルスＶCMDのパルス幅及び出力タイミ
ングを制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射時
期を内燃機関の各気筒毎に制御するようにしている。

【００１６】また、電磁ソレノイドＬの通電が遮断され
ると、充電回路３２の動作によって所定の充電時間ＴCH
内にコンデンサＣ１が所定の高電圧（１２０Ｖ）にま
で再び充電され、次に噴射指令パルスＶCMD が入力され
た際にピーク電流を供給可能な状態となる。

【００１７】なお、コンパレータＣＭＰは、分圧抵抗器
Ｒ１，Ｒ２により得られた、コンデンサの充電電圧値に
対応した検出電圧と、分圧抵抗器Ｒ３，Ｒ４により得ら
れた基準電圧とを比較することにより、検出電圧が基準
電圧以上であるか否かを判定し、基準電圧以上であれば
Highレベル、基準電圧未満であればLow レベルの信号を
発生するようにされている。

【００１８】そして、マイコン４０が、このコンパレー
タＣＭＰからの出力に基づいて充電回路３２の動作を制
御することにより、コンデンサＣ１に所定の高電圧（１
２０Ｖ）が充電される。分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、コン
デンサＣ１の充電電圧（蓄積電荷）がこれらを介して放
電しにくいよう、高い抵抗値（例えば数ＭΩ）のものを
用いている。これにより、コンデンサＣ１を確実に所定
の高電圧に充電することができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した従来の燃料噴射制御装置３０では、コンデンサＣ
１に充電した高電圧を高電圧切り離しスイッチＴＲｋ及
びダイオードＤ１を介して電磁ソレノイドＬに印加する
ようにしているため、高電圧印加時にはこれら高電圧切
り離しスイッチＴＲｋ及びダイオードＤ１による電圧ド
ロップ（電圧降下）が発生し、コンデンサＣ１に充電さ
れた高電圧がそのまま全て電磁ソレノイドＬに印加され
ないという問題があった。

【００２０】即ち、本来ならコンデンサＣ１に充電され
た高電圧（１２０Ｖ）がそのまま電磁ソレノイドＬに印
加されるべきであるにもかかわらず、図４に破線で示す
ように、通電開始時（高電圧切り離しスイッチＴＲｋオ
ン時）に実際に電磁ソレノイドＬに印加されるソレノイ
ド電圧のピーク値は、上記電圧ドロップＶｄ（換言すれ
ばエネルギの損失）によりコンデンサＣ１の充電電圧よ
り若干低い電圧（例えば１１０Ｖ）となってしまうので
ある。

【００２１】そして、この電圧ドロップＶｄによる電磁
ソレノイドＬへの印加電圧不足により、ピーク電流が減
少してソレノイドリフト量ＳＬが所望の量より減少する
のに加え、その動作開始時期も若干ながら遅れてしまう
（図４破線部参照）。そのため、高速開弁のためにコン
デンサＣ１に所定の高電圧を充電して電磁ソレノイドＬ
にピーク電流を供給するようにしたにもかかわらず応答
特性が悪化して、内燃機関各気筒への燃料噴射量は所望
の量より少なくなり、車両の走行性能に支障を来すこと
になる。尚、図４のソレノイド電圧を示す破線におい
て、切り離しスイッチ作動パルスＶcut の立ち下がり
後、HiレベルとLow レベルを短い時間間隔で繰り返して
いるが、これはホールド電流回路３４が所定電流を供給
するために図示しないスイッチング素子を高速スイッチ
ングさせていることに起因するものである。

【００２２】そこで、従来は、電磁ソレノイドＬに所望
の高電圧（１２０Ｖ）が印加されるように、電圧ドロッ
プ分を予め見込んだ高電圧（例えば１３０Ｖ）をコンデ
ンサＣ１に充電するようにしている。しかしながら、こ
の電圧ドロップＶｄは、高電圧切り離しスイッチＴＲｋ
及びダイオードＤ１に流れる電流量によって変化し、素
子のバラツキによる誤差も生じる。さらに、コンデンサ
Ｃ１から各電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎまでの配線長にも
影響される。

【００２３】そのため、上記のように電圧ドロップ分を
例えば１０Ｖと見込んで充電電圧を設定したとしても、
電磁ソレノイドＬに実際に印加される高電圧を正確に所
望の電圧値（１２０Ｖ）にすることはほとんど不可能で
ある。また、高電圧切り離しスイッチＴＲｋとしては、
例えばＰチャネルのＭＯＳＦＥＴを用いるのが一般的で
あるが、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴはＮチャネルＭＯＳＦ
ＥＴに比べてオン抵抗が大きい。そこで、高電圧切り離
しスイッチＴＲｋとしてＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用い
ることにより、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ使用時に比べて
オン電圧を大きく低減することが可能である。より具体
的には、スイッチング回路３６の各トランジスタＴＲ１
〜ＴＲｎで生じる電圧降下（無視しうる程度の小さな
値）と同等のレベルにまで低減することができる。

【００２４】しかしながら、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを
用いるためには、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート駆動
用の回路（例えばチャージポンプ回路など）が別途必要
となるのに加え、そのゲートにはコンデンサＣ１の充電
電圧より大きい値（例えば１３５Ｖ）の電圧を印加する
必要があり、そのような高電圧をチャージポンプ回路等
で生成するのは非常に困難であり、技術的・コスト的に
現実的ではない。しかも、仮にＮチャネルＭＯＳＦＥＴ
を用いたとしても、ダイオードＤ１による電圧降下まで
は低減できず、電磁ソレノイドＬに確実に所望の高電圧
を印加するのは困難である。

【００２５】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、コンデンサに充電した高電圧をスイッチング素子等
の高電圧印加手段を介して電磁ソレノイドに印加するこ
とにより、電磁ソレノイドに大電流（ピーク電流）を供
給してインジェクタを高速開弁させる内燃機関の燃料噴
射装置において、高電圧印加手段で生じる電圧降下にか
かわらず所望の高電圧を電磁ソレノイドに印加すること
を目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するためになされた請求項１記載の内燃機関の燃
料噴射装置は、電磁ソレノイドへの通電により開弁して
内燃機関へ燃料噴射供給する燃料噴射弁を備え、通電制
御手段が、直流電源から前記電磁ソレノイドへの通電経
路上に設けられた主スイッチング素子を内燃機関の運転
状態に応じて設定される燃料噴射タイミングで所定期間
オンすることにより、通電経路を形成（つまり電磁ソレ
ノイドに通電）する。主スイッチング素子のオン時に直
流電源から電磁ソレノイドに流れる電流は、通電経路上
に設けられた電流制御手段により制御される。

【００２７】また、通電経路上における電磁ソレノイド
の直流電源正極側には、高電圧印加手段を介して、コン
デンサへの充電により直流電源電圧より高い所定電圧値
の高電圧を生成する高電圧生成手段が接続されている。
高電圧印加手段は、高電圧生成手段にて生成された高電
圧を主スイッチング素子と同期して電磁ソレノイドに印
加するもので、これにより、主スイッチング素子がオン
したときに電磁ソレノイドに所定のピーク電流を流して
燃料噴射弁を速やかに開弁させる。ピーク電流が流れた
後は、電流制御手段により制御される所定の電流が流れ
ることになる。

【００２８】そして、本発明（請求項１）では、電圧検
出手段が、高電圧印加手段による高電圧の印加時に電磁
ソレノイドに実際に印加されるソレノイド電圧を検出
し、判定手段が、電圧検出手段にて検出されたソレノイ
ド電圧のピーク値と、電磁ソレノイドに所定のピーク電
流を流すために該電磁ソレノイドへ印加すべき所定の基
準ピーク電圧とを比較することにより、ソレノイド電圧
のピーク値が基準ピーク電圧と略一致するか否かを判定
する。判定手段による比較の結果、略一致しないと判定
されたときは、高電圧補正手段が、その比較結果に基づ
いて、ピーク値が基準ピーク電圧になるように高電圧生
成手段が生成する高電圧の電圧値を補正する。

【００２９】つまり、上記構成の燃料噴射装置では、コ
ンデンサに充電する高電圧を予め定めた所定電圧値に固
定せず、電磁ソレノイドに実際に印加される電圧値（実
印加電圧）をフィードバックして、その実印加電圧のピ
ーク値が、電磁ソレノイドに所望のピーク電流を流すの
に必要な基準ピーク電圧と略一致していない場合は、略
一致するようにコンデンサへの充電電圧値、即ち高電圧
生成手段が生成する高電圧の電圧値を補正するのであ
る。

【００３０】そのため、請求項１記載の内燃機関の燃料
噴射装置によれば、高電圧印加手段による電圧降下（エ
ネルギ損失）が発生してコンデンサの充電エネルギが全
て電磁ソレノイドに供給されなくても、高電圧補正手段
による補正により、電磁ソレノイドには常にピーク電流
を流すのに必要な高電圧が印加されるため、燃料噴射弁
を常に適切に動作させることができる。

【００３１】尚、判定手段で比較に用いられる基準ピー
ク電圧は、ある固定した電圧値であってもいいし、所定
の幅（但し電磁ソレノイドに所望のピーク電流を流せる
範囲内で）をもたせて、実際のピーク値がその所定の幅
の範囲内にあれば基準ピーク電圧と略一致しているもの
とみなすようにしてもいい。

【００３２】ここで、高電圧生成手段による高電圧の生
成は、例えば単位時間あたりの充電量に基づいて予め充
電時間を設定し、その充電時間だけ充電することにより
所定の高電圧を充電する方法があるが、この方法だと充
電時間を計時する手段が必要で装置構成或いは充電制御
等が複雑化するおそれがあるのに加え、コンデンサ電圧
をフィードバックしない所謂オープンループ制御となる
ため、必要な高電圧を正確に充電できないおそれもあ
る。

【００３３】そこで、例えば請求項２に記載したよう
に、高電圧生成手段は、コンデンサに充電される充電電
圧値を検出して、検出された充電電圧値と予め設定され
た所定の充電基準電圧とを比較することにより、その比
較結果に基づいて充電電圧値が所定の高電圧となるよう
にコンデンサを充電するよう構成するとよい。そしてこ
の場合、高電圧補正手段は、実際のソレノイド電圧のピ
ーク値が基準ピーク電圧になるようにこの充電基準電圧
を補正する。充電基準電圧は、コンデンサに所定の高電
圧が充電されるように設定されるものである。

【００３４】燃料噴射装置を上記のように構成すれば、
充電基準電圧と実際の充電電圧値とを比較しながら充電
すればよいため、例えば充電電圧値検出用に抵抗を用
い、比較用にコンパレータを用いるなどの、比較的簡易
な装置構成で実現でき、しかも実際の充電電圧値をフィ
ードバックしながら充電するため、所定の高電圧を確実
に生成することができる。

【００３５】また、主スイッチング素子と同期して電磁
ソレノイドに印加される高電圧の印加期間は、主スイッ
チング素子のオン期間全体にしてもいいが、このように
すると、充電によりコンデンサに蓄積された電荷が完全
に放電され、その後再び充電する際の充電開始直後にコ
ンデンサに大電流が流れてコンデンサが傷損あるいは寿
命が短くなるなどのおそれがある。

【００３６】そこで、例えば請求項３に記載したよう
に、高電圧印加手段により高電圧生成手段で生成された
高電圧を印加する期間は、主スイッチング素子のオン期
間よりも短く且つコンデンサが完全に放電しない期間で
あるようにするのが望ましい。このようにすれば、コン
デンサの充電電圧が電磁ソレノイドに印加されても、コ
ンデンサは完全には放電せずエネルギが蓄積された状態
を維持する。そのため、その後再び充電が開始されても
充電開始直後にコンデンサが傷損するおそれがある程の
大電流が流れることはなく、装置全体の信頼性を向上す
ることができる。

【００３７】ここで、高電圧印加により電磁ソレノイド
に流れるピーク電流は、通常は短時間であってしかもそ
のピーク値は瞬間的なものである。そのため、電圧検出
手段にて検出されたソレノイド電圧を判定手段が直接取
り込むようにすると、判定手段にてピーク値を確実に検
出する必要があるものの、例えば判定手段が、ソレノイ
ド電圧をＡＤコンバータにて取り込むように構成されて
いる場合、サンプリング周期の非常に短い高精度のＡＤ
コンバータを設ける必要があり、仮にそのようにしたと
しても必ずしも確実にピーク値をサンプリングできると
はいえない。このように、判定手段の構成によっては、
ソレノイド電圧のピーク値を正確に取り込めないおそれ
がある。

【００３８】そこで、例えば請求項４に記載したよう
に、電圧検出手段にて検出されたソレノイド電圧のピー
ク値を、少なくとも判定手段が判定動作（該ピーク値が
基準ピーク電圧と略一致するか否かの判定）を行うまで
の所定期間保持するピークホールド手段を備え、判定手
段は、その保持されたピーク値を取り込んで基準ピーク
電圧と比較するようにするとよい。このようにすれば、
判定手段はソレノイド電圧のピーク値を確実に取り込む
ことができ、より高精度の比較・判定をすることができ
る。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の燃料
噴射制御装置全体の概略構成を示す構成図である。図１
に示す如く、本実施形態の燃料噴射制御装置１０は、図
３に示した従来の燃料噴射制御装置３０と同様、車両用
ディーゼルエンジンの各気筒＃１，＃２，…＃ｎに燃料
を噴射供給するｎ個のインジェクタ（本発明の燃料噴射
弁に相当）の電磁ソレノイドＬ１，Ｌ２，…Ｌｎへの通
電時間及び通電タイミングを制御することにより、ディ
ーゼルエンジン各気筒＃１〜＃ｎへの燃料噴射量及び燃
料噴射時期を制御するものである。そのため、図３と同
じ構成要素には図３と同じ符号を付し、その詳細説明を
省略する。

【００４０】即ち、本実施形態の燃料噴射制御装置１０
においても、電磁ソレノイドＬ１，Ｌ２，…Ｌｎのいず
れかへの通電（つまり噴射指令パルスＶCMD の出力）と
同時に、高電圧切り離しスイッチＴＲｋがオンし、充電
回路３２にてコンデンサＣ１に充電された所定電圧値の
高電圧（例えば１２０Ｖ）がこの高電圧切り離しスイッ
チＴＲｋ及びダイオードＤ１を介して、通電経路が形成
された電磁ソレノイドＬに印加される。これにより、こ
の電磁ソレノイドＬにはピーク電流が流れてインジェク
タが高速開弁し、その後はホールド電流回路３４により
供給されるホールド電流により開弁状態が保持される。

【００４１】そして、本実施形態の駆動回路１１では、
電磁ソレノイドＬ１，Ｌ２，…Ｌｎの通電経路と並列
に、検出抵抗Ｒ５及びＲ６による電圧検出回路が形成さ
れている。具体的には、電磁ソレノイドＬ１，Ｌ２，…
ＬｎとダイオードＤ１及びＤ２のカソードとの接続点
と、直流電源であるバッテリＢＴの負極が接続されたグ
ランドラインとの間に、検出抵抗Ｒ５，Ｒ６による直列
回路が形成されている。これは、電磁ソレノイドＬに実
際に印加されるソレノイド電圧（特にピーク電流供給時
の電圧）を検出するためのものであり、検出抵抗Ｒ５，
Ｒ６により分圧された電圧がピークホールド回路３７へ
入力される。

【００４２】尚、このようにソレノイド電圧を検出する
と、実際には電磁ソレノイドＬとスイッチング用トラン
ジスタＴＲ１，ＴＲ２，…ＴＲｎとの直列回路の電圧が
検出されることになるが、トランジスタＴＲ１，ＴＲ
２，…ＴＲｎによる電圧降下（オン電圧）は、ソレノイ
ド電圧に比べて無視しうる程度のわずかな値であるの
で、この直列回路の電圧をそのままソレノイド電圧とし
ている。

【００４３】ピークホールド回路３７は、検出抵抗Ｒ
５，Ｒ６による電圧検出回路にて検出された電圧（ソレ
ノイド電圧に対応した電圧）を取り込み、そのピーク値
を所定時間保持するもので、その詳細は、図示しないも
のの例えば検出した電圧をボルテージフォロワを介して
コンデンサにホールド（充電）し、そのホールド電圧を
再びボルテージフォロワを介して出力する、周知の回路
である。このピークホールド回路３７により、ソレノイ
ド電圧のピーク値を確実に保持すると共にマイコン２０
内のＡＤコンバータ２０ｂへ出力することができる。

【００４４】一方、コンデンサＣ１に充電された電圧
は、従来の図３と同様、分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２により検
出される。その検出電圧（充電電圧値に対応した値）
は、コンパレータＣＭＰの反転入力端子に入力される。
また、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子には、マイ
コン２０にて演算により得られる所定の充電基準電圧が
マイコン２０内のＤＡコンバータ２０ａから入力され
る。この充電基準電圧は、ピークホールド回路３７を介
して入力されるソレノイド電圧のピーク値に基づいて演
算されるものであり、詳細は後述する。

【００４５】従って、コンパレータＣＭＰではコンデン
サＣ１の充電電圧値と充電基準電圧とが比較され、充電
電圧値が充電基準電圧より低い場合は、コンパレータＣ
ＭＰの出力がHiレベルであって充電回路３２による充電
が継続され、充電電圧値が充電基準電圧以上となったと
きは、コンパレータＣＭＰの出力がLow レベルとなり、
充電回路３２による充電が停止される。尚、本実施形態
では、充電回路３２による充電はマイコン２０により制
御され（詳細は後述）、電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎの通
電オフ期間中に行わるもので、通電オフと同時に開始さ
れ、コンデンサＣ１に所定の高電圧が充電されたときに
停止される。

【００４６】マイコン２０は、図３のマイコン４０と同
様、電源回路２６から供給される電源電圧により動作
し、検出回路１２を介して入力される回転信号やバッフ
ァ１４，１６を介して入力される各種センサやスイッチ
からの信号に基づき、予め設定された制御プログラムに
従って燃料噴射制御のための各種制御処理を実行する。

【００４７】また、マイコン２０内には、ピークホール
ド回路３７を介して入力されるソレノイド電圧のピーク
値を取り込んでデジタル信号に変換するための既述のＡ
Ｄコンバータ２０ｂが備えられており、このピーク値
は、マイコン２０内にて予め設定されている所定の基準
ピーク電圧（所望のピーク電流を流すために電磁ソレノ
イドＬに印加すべきピーク電圧；例えば１２０Ｖ）と比
較される。

【００４８】更にマイコン２０内には、コンデンサＣ１
の充電電圧値を決める基となる充電基準電圧をコンパレ
ータＣＭＰの非反転入力端子へ出力するための既述のＤ
Ａコンバータ２０ａも備えられている。この充電基準電
圧は、ＡＤコンバータ２０ｂを介して取り込まれるソレ
ノイド電圧のピーク値と基準ピーク電圧との比較結果に
基づいて、演算により決定されるものである。

【００４９】そして、本実施形態のマイコン２０では、
電磁ソレノイドＬ１〜Ｌｎの通電オフと同時に充電回路
３２を動作させるための作動指令を、インタフェース２
２を介して充電回路３２へ出力し、コンパレータＣＭＰ
の出力がLow レベルとなったときは充電回路３２の動作
を停止するための作動指令を出力する。

【００５０】次に、マイコン２０が実行する燃料噴射制
御処理について、図２に基づいて説明する。図２は、本
実施形態のマイコン２０が実行する燃料噴射制御処理の
フローチャートである。マイコン２０では、図示しない
ＣＰＵがＲＯＭから燃料噴射制御処理プログラムを読み
出し、このプログラムに従って処理を実行する。この燃
料噴射制御処理は、ディーゼルエンジンの始動後繰り返
し行われるものである。

【００５１】この処理が開始されると、まずステップ
（以下「Ｓ」と略す）２１０にて、検出回路１２，バッ
ファ１４，バッフア１６を介して入力されるディーゼル
エンジンの運転状態を表す各種検出信号を読み込む。そ
して、続くＳ２２０にて、その読み込んだセンサ等から
の検出信号に基づき、燃料噴射期間を表す電磁ソレノイ
ドＬの通電期間を算出すると共に、燃料噴射タイミング
を表す電磁ソレノイドＬの通電開始時期を算出する。

【００５２】そしてＳ２３０で、Ｓ２２０にて算出され
た通電開始時期に基づき、燃料噴射即ち電磁ソレノイド
Ｌへの通電を開始（つまり噴射する気筒に対応したスイ
ッチング用トランジスタＴＲをオン）する。また、電磁
ソレノイドＬへの通電開始と同時に、高電圧切り離しス
イッチＴＲｋもオンするため、コンデンサＣ１が放電し
て電磁ソレノイドＬにはピーク電流が流れることにな
る。

【００５３】ピーク電流供給期間、即ち高電圧切り離し
スイッチＴＲｋのオン期間は、スイッチング用トランジ
スタＴＲのオン期間より短い所定の時間ＴD に設定され
ており（図４参照）、Ｓ２４０では、通電開始後このピ
ーク電流供給期間ＴD が経過したか否かを判定し、経過
したときにＳ２５０の処理へ進む。

【００５４】Ｓ２５０で高電圧切り離しスイッチＴＲｋ
をオフした後、Ｓ２６０でピークホールド回路３７に保
持されている電圧を読み込む。ピークホールド回路３７
は、既述の通り電磁ソレノイドＬに実際に印加された電
圧のピーク値を所定時間保持するものであり、本実施形
態では例えば電磁ソレノイドＬへの通電開始時から次の
通電開始時期までの間はピーク値を保持するようにして
いる。そのため、Ｓ２６０の処理を実行する時点では、
高電圧切り離しスイッチＴＲｋのオン時のソレノイド電
圧のピーク値が保持されており、マイコン２０はこのピ
ーク値を読み込む。

【００５５】そして、Ｓ２７０で、読み込んだピーク値
が予め設定されている所定の基準ピーク電圧（１２０
Ｖ）になっているか否かを判定する。尚、本実施形態で
は、厳密に１２０Ｖになっていなくても、ある程度の幅
をもたせた規定範囲内（例えば１２０±１Ｖ）にあれば
基準ピーク電圧になっているものと判定するようにして
いる。

【００５６】Ｓ２７０で肯定判定、つまり実際のソレノ
イド電圧のピーク値が上記規定範囲内にあると判定され
た場合はＳ２９０に進むが、規定範囲内にないと判定さ
れた場合はＳ２８０にてＤＡコンバータ２０ａからの出
力値の調整、即ち充電基準電圧の調整を行う。

【００５７】具体的には、例えばコンデンサＣ１に１３
０Ｖ充電するように充電基準電圧が設定されているとき
に、ピークホールド回路３７から取り込まれた実際のピ
ーク値が１２３Ｖ（基準ピーク電圧より３Ｖオーバー）
であった場合、コンデンサＣ１の充電電圧を、３Ｖ少な
い１２７Ｖとするよう充電基準電圧を調整してＤＡコン
バータ２０ａから出力する。また例えば、実際のピーク
値が１１５Ｖ（基準ピーク電圧より５Ｖ少ない）であっ
た場合、コンデンサの充電電圧を、５Ｖ高い１３５Ｖと
するよう充電基準電圧を調整するのである。

【００５８】このように充電基準電圧を調整した後は、
Ｓ２９０に進み、Ｓ２２０にて算出された通電期間の終
了を待ってスイッチング用トランジスタＴＲをオフし、
電磁ソレノイドＬへの通電を終了する。そのため、通電
終了後に再びコンデンサＣ１を充電するときは、コンパ
レータＣＭＰの非反転入力端子に入力される充電基準電
圧はＳ２８０における調整後の値であるため、その調整
後の充電基準電圧に基づいてコンデンサＣ１への充電が
行われる。そして、次の燃料噴射時（通電開始時）に
は、その調整後の充電電圧値が電磁ソレノイドＬに印加
されることになる。

【００５９】つまり、電磁ソレノイドＬの実印加電圧の
ピーク値に基づいてコンデンサＣ１の充電電圧値がフィ
ードバック制御されており、図２の燃料噴射制御処理が
繰り返される毎にコンデンサＣ１の充電電圧値は電磁ソ
レノイドに所定の基準ピーク電圧（本実施形態では上記
規定範囲内の電圧）が印加されるように制御される。そ
のため、図４において破線で示した従来のピーク電流
は、本実施形態では上記燃料噴射制御処理によって実線
で示したピーク電流、即ちインジェクタを適正に開弁す
るのに必要な所望のピーク電流に制御される。

【００６０】尚、上記のように調整された充電基準電圧
は、エンジンを停止した後もマイコン２０の図示しない
不揮発性ＲＡＭに記憶されており、次のエンジン始動時
には、その記憶されている充電基準電圧に基づく充電が
開始される。但し、これに限らず、例えば所定の充電基
準電圧（例えば１３０Ｖ）をデフォルト値として、エン
ジン始動時にはまずそのデフォルト値に基づいて充電を
行うようにしてもいい。

【００６１】従って、本実施形態の燃料噴射制御装置１
０によれば、高電圧切り離しスイッチＴＲｋ及びダイオ
ードＤ１による電圧降下（エネルギ損失）が発生してコ
ンデンサＣ１の充電エネルギが全て電磁ソレノイドＬに
供給されなくても、マイコン２０による充電基準電圧の
補正により、電磁ソレノイドＬには常にピーク電流を流
すのに必要な高電圧（上記例では１２０Ｖ）が印加され
るため、インジェクタを常に適切に動作させることがで
きる。しかもコンデンサＣ１への充電は、充電電圧検出
用の分圧抵抗器Ｒ１，Ｒ２にて検出した充電電圧と充電
基準電圧とをコンパレータＣＭＰにて比較するという簡
単な構成によりフィードバック制御を実現している。

【００６２】また、ピーク電流を供給する期間（即ち高
電圧切り離しスイッチＴＲｋのオン期間）は、スイッチ
ング用トランジスタＴＲのオン期間（即ち噴射指令パル
スＶCMD のオン時間）より短い時間に設定しているた
め、コンデンサＣ１が完全に放電することはなく、ピー
ク電流供給後に再び充電が開始されても充電開始直後に
コンデンサＣ１が傷損するおそれがある程の大電流が流
れることはなく、装置全体の信頼性を向上することがで
きる。

【００６３】更に、実際に電磁ソレノイドに印加された
電圧のピーク値を、ピークホールド回路３７を介して取
り込んでいるため、検出抵抗Ｒ５，Ｒ６による電圧検出
回路から直接取り込む場合に比べてピーク値を確実に取
り込むことができ、より高精度の比較・判定をすること
ができる。

【００６４】ここで、本実施形態の構成要素と本発明の
構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態におい
て、スイッチング用トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，…Ｔ
Ｒｎはいずれも本発明の主スイッチング素子に相当し、
分圧抵抗器Ｒ１及びＲ２の直列回路とコンパレータＣＭ
Ｐとマイコン２０と充電回路３２とにより本発明の高電
圧生成手段が構成され、マイコン２０は本発明の通電制
御手段、判定手段、高電圧補正手段にも相当し、ホール
ド電流回路３４は本発明の電流制御手段に相当し、高電
圧切り離しスイッチＴＲｋとダイオードＤ１とで本発明
の高電圧印加手段が構成され、検出抵抗Ｒ５及びＲ６に
よる電圧検出回路は本発明の電圧検出手段に相当し、ピ
ークホールド回路３７は本発明のピークホールド手段に
相当する。

【００６５】また、図２の燃料噴射制御処理において、
Ｓ２１０〜Ｓ２３０及びＳ２９０の処理は本発明の通電
制御手段が実行する処理に相当し、Ｓ２４０〜Ｓ２５０
の処理は本発明の高電圧印加手段が実行する処理に相当
し、Ｓ２６０〜Ｓ２７０の処理は本発明の判定手段が実
行する処理に相当し、Ｓ２８０の処理は本発明の高電圧
補正手段が実行する処理に相当する。

【００６６】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、上記実施形態では、実際のソレノイド電圧
をピークホールド回路３７を介して取り込むようにした
が、このピークホールド回路３７は必ずしも必要なもの
ではなく、マイコン２０がソレノイド電圧のピーク値を
確実に取り込めるように構成されていれば、検出抵抗Ｒ
５，Ｒ６による検出電圧をそのまま取り込んでもよい。

【００６７】また、上記実施形態では、ディーゼルエン
ジンに本発明を適用した場合について説明したが、例え
ばガソリン直噴エンジンなど、コンデンサに充電した高
電圧を電磁ソレノイドに印加してインジェクタを高速開
弁するように構成されたあらゆる内燃機関の燃料噴射制
御装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態の燃料噴射制御装置全体の概略構
成を示す構成図である。

【図２】 本実施形態のマイコンにて実行される燃料噴
射制御処理のフローチャートである。

【図３】 従来の燃料噴射制御装置全体の概略構成を示
す構成図である。

【図４】 燃料噴射制御装置の動作を説明するタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１０，３０…燃料噴射制御装置、１１，３１…駆動回
路、１２…検出回路、１４，１６…バッファ、２０，４
０…マイコン、２０ａ…ＤＡコンバータ、２０ｂ…ＡＤ
コンバータ、２２…インタフェース、２６…電源回路、
３２…充電回路、３４…ホールド電流回路、３６…スイ
ッチング回路、３７…ピークホールド回路、ＢＴ…バッ
テリ、Ｃ１…コンデンサ、ＣＭＰ…コンパレータ、Ｄ
１，Ｄ２，Ｄｏ…ダイオード、Ｌ１〜Ｌｎ…電磁ソレノ
イド、Ｌｏ…コイル、Ｒ１〜Ｒ４…分圧抵抗器、Ｒ５，
Ｒ６…検出抵抗、ＴＲ１〜ＴＲｎ…スイッチング用トラ
ンジスタ、ＴＲ１，ＴＲｏ…トランジスタ、ＴＲｋ…高
電圧切り離しスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁ソレノイドを備え、該電磁ソレノイ
   ドを通電することにより開弁して内燃機関に燃料を噴射
   供給する燃料噴射弁と、 直流電源から前記電磁ソレノイドへの通電経路上に設け
   られた主スイッチング素子と、 コンデンサを備え、該コンデンサを充電することにより
   前記直流電源の電圧よりも高い所定電圧値の高電圧を生
   成する高電圧生成手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて設定される燃料噴射タ
   イミングで前記主スイッチング素子を所定期間オンする
   ことにより前記通電経路を形成する通電制御手段と、 前記通電経路上に設けられ、前記主スイッチング素子の
   オン時に前記直流電源から前記電磁ソレノイドに流れる
   電流を制御する電流制御手段と、 前記高電圧生成手段を前記通電経路上における前記電磁
   ソレノイドの前記直流電源正極側に接続して、該高電圧
   生成手段にて生成された前記高電圧を前記主スイッチン
   グ素子と同期して前記電磁ソレノイドに印加することに
   より、前記電磁ソレノイドに所定のピーク電流を流して
   前記燃料噴射弁を速やかに開弁させる高電圧印加手段
   と、 を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記高電圧印加手段による前記高電圧の印加時に前記電
   磁ソレノイドに実際に印加されるソレノイド電圧を検出
   する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段にて検出されたソレノイド電圧のピー
   ク値と、前記電磁ソレノイドに前記ピーク電流を流すた
   めに該電磁ソレノイドへ印加すべき所定の基準ピーク電
   圧とを比較することにより、前記ソレノイド電圧のピー
   ク値が前記基準ピーク電圧と略一致するか否かを判定す
   る判定手段と、 前記判定手段にて略一致しないと判定されたとき、該判
   定手段による比較結果に基づいて、前記ピーク値が前記
   基準ピーク電圧になるように、前記高電圧生成手段が生
   成する前記高電圧の電圧値を補正する高電圧補正手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記高電圧生成手段は、前記コンデンサ
   に充電される充電電圧値を検出して、検出された該充電
   電圧値と予め設定された所定の充電基準電圧とを比較す
   ることにより、該比較結果に基づいて前記充電電圧値が
   前記高電圧となるように前記コンデンサを充電するよう
   構成されており、 前記高電圧補正手段は、前記ピーク値が前記基準ピーク
   電圧になるように前記充電基準電圧を補正することを特
   徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 前記高電圧印加手段により前記高電圧生
   成手段で生成された前記高電圧を印加する期間は、前記
   主スイッチング素子のオン期間よりも短く且つ前記コン
   デンサが完全に放電しない期間であることを特徴とする
   請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 前記電圧検出手段にて検出されたソレノ
   イド電圧を取り込み、取り込んだ該ソレノイド電圧のピ
   ーク値を、少なくとも前記判定手段が判定動作を行うま
   での所定期間保持するピークホールド手段を備え、 前記判定手段は、該ピークホールド手段にて保持された
   ピーク値と前記基準ピーク電圧とを比較することにより
   前記判定を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか
   に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。