JP2002237410A - 電磁弁駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動時のような電源電圧が低下している場合
でも電磁弁の駆動電流の立上り期間の大電流の確保しつ
つ、電磁弁応答性が向上できる電磁弁駆動回路を提供す
る。 【解決手段】 電源２とスイッチング素子（以下、素子
と呼ぶ）ＳＷ２、ＳＷ４と電磁弁１０１とが直列接続さ
れると共に、素子ＳＷ４の閉路時に大電流を電磁弁１０
１に供給する補助電源５０を備えており、電磁弁１０１
の通電時には、素子ＳＷ４を所定期間導通動作させ、電
磁弁１０１の通電初期には、補助電源５０による第１の
電流および電源２による第２の電流を電磁弁１０１に供
給するか、もしくは、補助電源５０により第１の電流を
複数回に分けて電磁弁１０１に供給するかを、電源電圧
＋Ｂに応じて切替えて、電磁弁１０１に電流を供給し、
その後に素子ＳＷ２を用いた定電流動作させる制御回路
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁駆動回路に
関し、電磁弁の応答性向上と駆動回路の負担軽減を図る
電磁弁駆動回路の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関で用いる燃料噴射用電磁弁の駆
動装置として、電源と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部からな
る補助電源とを用いて電磁弁を駆動する電磁弁駆動装置
がある（特開平７−７１６３９号公報）。この公報によ
れば、ＤＣ−ＤＣコンバータにて高電圧を発生させその
電圧をコンデンサにエネルギー蓄積させておいた補助電
源の電流と電源の電流とを噴射開始時期に電磁弁に供給
することで電磁弁駆動電流の立上り電流を高めておき、
コンデンサと電源からの電流供給の遮断後は、その噴射
期間の終期まで定電流回路の電流を電磁弁に供給する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成では、
始動時のようにバッテリの電源電圧が低下しているよう
な場合、電源たるバッテリを利用して、パワートランジ
スタ等による定電流回路の電流値を越える大電流の供給
が困難となる可能性がある。すなわち低下したバッテリ
電圧値によっては電磁弁の応答性が問題になり、場合に
よっては電磁弁の開閉が困難になる可能性がある。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、したがってその目的は、始動時のように
電源電圧が低下している場合でも電磁弁の駆動電流の立
上り期間の大電流の確保しつつ、電磁弁応答性が向上で
きる電磁弁駆動回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１による
と、電源とスイッチング素子と通電制御用素子と電磁弁
とが直列接続されると共に、通電制御用スイッチング素
子の導通時に大電流を電磁弁に供給する補助電源を備
え、電磁弁の通電時には、通電制御用素子を所定期間導
通動作させ、電磁弁の通電初期には、補助電源による第
１の電流および電源による第２の電流を電磁弁に供給す
るか、もしくは、補助電源より第１の電流を複数回に分
けて電磁弁に供給するかを、電源の電圧に応じて切替え
て、電磁弁に電流を供給し、その後にスイッチング素子
を用いた定電流動作させる制御回路を備えている。

【０００６】このため、電磁弁の通電初期期間、すなわ
ち駆動電流の立上り期間に電磁弁に供給する大電流とし
て、補助電源による第１の電流および電源による第２の
電流か、もしくは、補助電源から複数回に分けて供給さ
れる第１の電流かを、電源の電圧に応じて切替えること
ができるので、始動時のように電源電圧が低下している
場合には、電源から電磁弁に直接供給される第１の電流
は使用せず、補助電源から複数回に分けて供給される第
２の電流に切替えることが可能である。これにより、始
動時のように電源電圧が低下したときでも、通電初期に
おける電磁弁への大電流の確保ができる。したがって、
電源電圧が低下している場合でも、電磁弁の立上り期間
における大電流を確保しつつ、電磁弁の応答性向上が可
能である。

【０００７】本発明の請求項２によると、電源と通電制
御用スイッチング素子と電磁弁とが直列接続されると共
に、通電制御用スイッチング素子の導通時に大電流を電
磁弁に供給する補助電源を備え、電磁弁の通電時には、
通電制御用素子を所定期間導通動作させ、電磁弁の通電
初期には、補助電源による第１の電流および電源による
第２の電流を電磁弁に供給するか、もしくは、補助電源
より第１の電流を複数回に分けて電磁弁に供給するか
を、電磁弁に流れる電流値に応じて切替えて、電磁弁に
電流を供給し、その後にスイッチング素子を用いた定電
流動作させる制御回路を備えている。

【０００８】このため、電磁弁に流す上記大電流とし
て、補助電源による第１の電流および電源による第２の
電流か、もしくは、補助電源から複数回に分けて供給さ
れる第１の電流かを、電磁弁を流れる電流値に応じて切
替えることができるので、電源が、電源電圧の低下等に
起因して、電磁弁へ供給する電流の電流容量低下を生じ
ているとき、電流容量が低下した電源から電磁弁に直接
供給される第１の電流は使用せず、補助電源から複数回
に分けて供給される第２の電流に切替えることが可能で
ある。したがって、電源の電流供給容量に係らず、電磁
弁の立上り期間における大電流を確保しつつ、電磁弁の
応答性向上が可能である。

【０００９】本発明の請求項３および請求項４による
と、補助電源は、電磁弁に供給するエネルギーが蓄積さ
れるエネルギー蓄積手段であって、電磁弁と補助電源と
の間には、補助電源に蓄積したエネルギーを電磁弁に供
給するためのエネルギー供給手段と、補助電源から電磁
弁へ放出するエネルギー供給量を検出するエネルギー供
給量検出手段とを備え、エネルギー供給量検出手段によ
り検出されるエネルギー供給量に基いて、電磁弁の１回
の動作の応答を早めるのに必要な量だけ補助電源のエネ
ルギーを供給し、補助電源は、電磁弁の少なくとも２回
以上の動作に必要なエネルギーが蓄積可能とする。

【００１０】このため、補助電源は、電磁弁の少なくと
も２回以上の動作に必要なエネルギーが蓄積可能である
ので、電磁弁駆動回路により駆動される電磁弁を搭載す
る装置、例えば車両等のエンジンが、複数の電磁弁を用
いて運転される場合、電磁弁毎に補助電源を設ける必要
がない。したがって、電磁弁駆動回路に内蔵される補助
電源の電磁弁駆動回路に占めるスペースを低減できるの
で、電磁弁駆動回路の小型化が可能である。

【００１１】なお、補助電源に蓄積したエネルギーを電
磁弁に供給するためのエネルギー供給手段には、電磁弁
に流れる電流値を検出する電流検出手段が備えられてい
ることが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の電磁弁駆動回路を、内燃
機関に用いる燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ）
用電磁弁（以下、ソレノイド部と呼ぶ）の駆動回路に適
用し、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

【００１３】図１は、本実施形態の電磁弁駆動回路の概
略を表す構成図である。図２は、第１の実施形態の各種
信号および動作を示すタイムチャートである。

【００１４】本発明の電磁弁駆動回路１には、図１に示
すように、バッテリ２が、イグニッションスイッチ３ま
たはイグニッションスイッチ３の信号によりバッテリ２
の給電を接続、遮断するメインリレー４を介して、電源
として接続されており、このバッテリ２とスイッチング
素子ＳＷ２とダイオードＤ１１と負荷装置であるインジ
ェクタ１０１のソレノイド部１０１ａと通電制御用トラ
ンジスタとしてのパワートランジスタ（以下、スイッチ
ング素子と呼ぶ）ＳＷ４とが直列に接続されている。バ
ッテリ２とダイオードＤ１１との間には、昇圧トランス
であるインダクタＬ００とスイッチング素子ＳＷ１が接
続されている。スイッチング素子ＳＷ１のゲート端子に
は充電制御回路１１０が接続され、この充電制御回路１
１０の出力に応じてスイッチング素子ＳＷ１がオン、オ
フする。充電制御回路１１０は、詳しくは自励式の発振
回路を用いている。また、スイッチング素子ＳＷ１とＧ
ＮＤ（アース電位）との間には電流検出用抵抗Ｒ００が
接続されている。

【００１５】インダクタＬ００とスイッチング素子ＳＷ
１との間には、逆流防止用のダイード１３を介してエネ
ルギー蓄積手段としてのコンデンサＣ１０の一端が接続
されている。このコンデンサＣ１０の他端は、スイッチ
ング素子ＳＷ１と電流検出用抵抗Ｒ００との接続点に接
続されている。

【００１６】インダクタＬ００とスイッチング素子ＳＷ
１と電流検出用抵抗Ｒ００とダイードＤ１３とコンデン
サＣ１０とにより、補助電源としてのＤＣ−ＤＣコンバ
ータ部５０が構成されている。スイッチング素子ＳＷ１
がオン、オフされると、ダイオードＤ１３を通じてコン
デンサＣ１０が充電される。これにより、コンデンサＣ
１０がバッテリ２のバッテリ電圧＋Ｂよりも高い電圧に
充電され、バッテリ２よりも高いエネルギーを蓄積する
ことができる。このとき、電流検出用抵抗Ｒ００を介し
て充電電流が検出されつつ、充電制御回路１１０により
スイッチング素子ＳＷ１がオン、オフされるので、コン
デンサＣ１０は、効率の良い周期で充電される。

【００１７】駆動制御回路１００は、制御回路の主要部
をなし、前述の充電制御回路１１０と、波形整形回路１
２０と、ワンショット制御１３０と定電流制御回路１４
０から構成されている。波形整形回路１２０には、エン
ジンコントロール用ＥＣＵ２００からの噴射信号が入力
され、波形整形回路１２０にて噴射信号中のノイズが除
去される。波形整形回路１２０の出力信号は、充電制御
回路１１０と、ワンショット制御回路１３０とに送られ
る。また、ワンショット制御回路１３０には定電流制御
回路１４０が接続され、定電流制御回路１４０はソレノ
イド部１０１ａのスイッチング素子ＳＷ４のソース端子
（電流検出用抵抗Ｒ１０の一端）と接続されている。

【００１８】このとき、波形整形回路１２０の出力信号
（噴射信号）（詳しくは、図２（ａ）の噴射期間Ｔ１）
の立上りエッジｔ１（図２（ａ）参照）を検出すると、
スイッチング素子ＳＷ４を飽和領域でオン動作させる。
また、定電流制御時には、電流検出用抵抗Ｒ１０に流れ
る電流を一定に保つべく定電流制御回路１４０がスイッ
チング素子ＳＷ２を用いて調整するようになっている。

【００１９】また、波形整形回路１２０は、充電制御回
路１１０を介してＤＣ−ＤＣコンバータ部５０のスイッ
チング素子ＳＷ１のゲート端子が接続されており、噴射
信号の立上がりエッジを検出すると、一定期間経過後こ
のスイッチング素子ＳＷ１をオンするとともに、電流検
出用抵抗Ｒ００に流れる電流が所定の遮断電流になる
と、スイッチング素子ＳＷ１をオフする。以下、オン、
オフ動作を繰り返し、コンデンサＣ１０を設定電圧まで
充電すると充電動作を停止する。

【００２０】エネルギー供給手段としてのスイッチング
素子ＳＷ３は、噴射信号が立上がるタイミングで一時的
にオンとなり、コンデンサＣ１０の蓄積エネルギーをソ
レノイド部１０１ａに供給する。なお、スイッチング素
子ＳＷ４に接続される電流検出用抵抗Ｒ１０は、電流検
出手段として、ソレノイド部１０１ａに流れる駆動電流
を検出し、その検出結果を駆動制御回路１００に送る。

【００２１】これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０
は、インダクタＬ００にて昇圧されコンデンサＣ１０に
て蓄積された蓄積エネルギーを放出し、インジェクタ１
０１のソレノイド部１０１ａに流す開弁用駆動電流とし
て大電流を供給するので、インジェクタ１０１の開弁応
答性が向上する。

【００２２】また、バッテリ２とダイオードＤ１１との
間には、スイッチンング素子ＳＷ２が接続されている。
駆動制御回路１００は、１０１ａを流れる駆動電流に応
じて定電流制御回路１４０を介して、スイッチンング素
子ＳＷ２をオン、オフ制御する。これにより、バッテリ
２からソレノイド部１０１ａに電流が供給される。

【００２３】なお、この定電流制御回路１４０は、噴射
期間Ｔ１（図２（ａ）参照）のうち、開弁駆動期間Ｔ２
（図２（ｂ）参照）であって、かつ後述するバッテリ２
が特定状態（詳しくは、電源電圧＋Ｂが所定の電圧値Ｖ
ｂ以上の状態等）にあるときには、上記駆動電流を、後
述の開弁駆動電流であるバッテリ２による第２の電流の
電流値（詳しくは、図２（ｄ２）に示す電流値ｉｕ〜ｉ
ｄの電流範囲）に制御する。一方、開弁駆動期間Ｔ２の
立下がりから噴射期間Ｔ１の立下がりまでの期間では、
上記駆動電流を、開弁保持用の保持電流の電流値ｉｈ
（図２（ｄ）参照）に制御する。

【００２４】なお、ダイオードＤ１２は、定電流制御の
ための帰還ダイオードであり、スイッチング素子ＳＷ２
がオフのときにソレノイド部１０１ａに流れる電流はダ
イオードＤ１２を介して還流される。

【００２５】なお、この噴射期間Ｔ１は、エンジンへ燃
料噴射するインジェクタ１０１の燃料噴射量に応じた所
定期間であって、この燃料噴射量はエンジンコントロー
ル用ＥＣＵ２００によりエンジンの運転状態から算出さ
れ、可変に制御される。

【００２６】なお、所定期間である噴射期間Ｔ１におい
て、スイッチング素子ＳＷ４は、飽和領域にて継続的に
オン状態にされている。このとき、駆動電流期間Ｔ２に
は、インジェクタ１０１を開弁させるように、開弁駆動
電流として、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０（スイッチン
グ素子ＳＷ３経由）による大電流である第１の電流Ｉ１
（図２（ｄ）参照）、またはバッテリ２（スイッチング
素子ＳＷ２経由）による大電流である第２の電流Ｉ２
（図２（ｄ）参照）がソレノイド部１０１ａに流れる。

【００２７】ここで、本発明の電磁弁駆動回路１は、バ
ッテリ２の電源電圧＋Ｂが、所定の電圧値Ｖｂ以下にな
ると、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０の複数回作動、すな
わち第１の電流が複数回ソレノイド部１０１ａに流れる
特徴（以下、第２の電磁弁給電手段と呼ぶ）を有し、以
下その構成を説明する。

【００２８】エネルギー供給手段であるスイッチング素
子ＳＷ３は、以下の第１電流制御回路３００の動作に応
じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０に蓄積されたエネル
ギーをソレノイド部１０１ａへ供給する。

【００２９】第１電流制御回路３００は、図１に示すよ
うに、切替え回路３１０と、ヒステリシス回路３２０か
ら構成されている。この切替え回路３１０は、噴射信号
の立上りエッジｔ１（図２（ａ）参照）を検出したとき
ワンショット制御回路１３０からワンショット信号（図
２（Ｃ２）参照）が出力されている間、スイッチング素
子ＳＷ３を複数回連続してオン、オフさせる。一方、ヒ
ステリシス回路３２０は、断続的に、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ部５０の蓄積エネルギーをソレノイド部１０１ａに
供給するためのタイマー手段である。

【００３０】図１に示すように、切替え回路３１０は、
スイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ
２２から構成され、スイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ２
１のベース端子には、それぞれ、ワンショット制御回路
１３０、ヒシテリシス回路３２０が接続されている。こ
のスイッチング素子ＳＷ１１のコレクタ端子には、スイ
ッチング素子ＳＷ３のドレイン端子側に接続されたスイ
ッチング素子ＳＷ１２のベース端子が接続され、一方、
スイッチング素子ＳＷ２１のコレクタ端子には、スイッ
チング素子ＳＷ３のソース端子側に接続されたスイッチ
ング素子ＳＷ２２のベース端子が接続されている。さら
に、スイッチング素子ＳＷ３のゲート端子には、スイッ
チング素子ＳＷ１２のコレクタ端子とスイッチング素子
ＳＷ２２のエミッタ端子とが接続されている。

【００３１】このため、噴射信号を検出してスイッチン
グ素子ＳＷ４を飽和領域でオン動作させたとき、ワンシ
ョット制御回路１３０からスイッチング素子ＳＷ１１に
ワンショット信号が流れると、スイッチング素子ＳＷ１
１、ＳＷ１２はそれぞれオン動作され、スイッチング素
子ＳＷ３がオン動作するので、ＤＣ−ＤＣコンバータ部
５０の蓄積エネルギーがソレノイド部１０１ａに供給さ
れる。

【００３２】ヒステリシス回路３２０は、コンパレータ
ＣＭＰ１が備えられている。このコンパレータＣＭＰ１
の非反転入力端子には、電流検出用抵抗Ｒ１０と接続さ
れ、ソレノイド部１０１ａに流れる駆動電流が検出され
る。また、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には、
比較電圧Ｖｒｅｆ１が印加されている。なお、電圧値Ｖ
ｃは、図示しない回路によって形成された定電圧を示
す。

【００３３】そして、電流検出用抵抗Ｒ１０により検出
された駆動電流に対応する電圧値がコンパレータＣＭＰ
１で比較電圧Ｖｒｅｆ１と比較され、駆動電流が所定の
電流値まで増大すると、コンパレータＣＭＰ１出力がＨ
レベルとなり、切替え回路３１０のスイッチング素子Ｓ
Ｗ２１をオン動作させる。これにより、切替え回路３１
０のスイッチング素子ＳＷ２２はオン動作されるので、
スイッチング素子ＳＷ３は、遮断され、ソレノイド部１
０１ａを流れる駆動電流の電流値が低下する。この際、
スイッチング素子４０がオン動作して、比較電圧Ｖｒｅ
ｆ１がヒステリシス分だけ低い比較電圧Ｖｒｅｆ１に変
更される。一方、スイッチング素子ＳＷ３の遮断により
ソレノイド部１０１ａに流れる駆動電流が低下して、駆
動電流に対応する電圧値がコンパレータＣＭＰ１で、低
くなった比較電圧Ｖｒｅｆ１と比較され、駆動電流が所
定の電流値まで低下すると、コンパレータＣＭＰ１出力
がＬレベルとなり、スイッチング素子ＳＷ２１をオフ動
作させる。これにより、スイッチング素子ＳＷ３は、再
びオン動作するので、スイッチング素子ＳＷ３の前回の
オン動作により消費され残ったＤＣ−ＤＣコンバータ部
５０の蓄積エネルギー分が、ソレノイド部１０１ａに供
給される。

【００３４】したがって、予め複数回ソレノイド部１０
１ａに供給可能なエネルギーをコンデンサＣ１０に蓄積
されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０を作動させ
ておけば、ワンショット制御回路１３０によりワンショ
ット信号（図２（ｂ）参照）が発生している間は、タイ
マ手段のヒステリシス回路３２０の動作により、ＤＣ−
ＤＣコンバータ部５０による第１の電流が複数回発生し
て電磁弁１０１の通電初期に供給される。

【００３５】なお、図１に示すスイッチング素子ＳＷ４
０は、コレクタ端子がコンパレータＣＭＰ１の反転入力
端子と接続され、エミッタ端子がＧＮＤと接続されてい
る。このスイッチング素子ＳＷ４０のオン、オフ動作に
より比較電圧Ｖｒｅｆ１にヒステリシスを生じさせてい
る。

【００３６】次に、バッテリ２の電源電圧＋Ｂが所定の
電圧値Ｖｂ以下になることを検出して、上述の第２の電
磁弁給電手段に切替わる電圧制御手段４００について、
以下説明する。

【００３７】図１に示すように、電圧制御手段４００
は、バッテリ２の電源電圧＋Ｂを比較検出するコンパレ
ータＣＭＰ２を備えている。この非反転入力端子には、
バッテリ２と接続され、バッテリ２の電源電圧＋Ｂが入
力されている。また、コンパレータＣＭＰ２の反転入力
端子には、比較電圧Ｖｒｅｆ２が印加されている。この
コンパレータＣＭＰ２は、バッテリ２とスイッチング素
子ＳＷ５０のエミッタ端子との間に接続されている。こ
のスイッチング素子ＳＷ５０のコレクタ端子は、ワンシ
ョット制御回路１３０に接続するスイッチング素子ＳＷ
６０のベース端子と接続され、スイッチング素子ＳＷ６
０のエミッタ端子はＧＮＤに接続されている。一方、ス
イッチング素子ＳＷ５０のベース端子は、ダイオードＤ
３０とスイッチング素子ＳＷ３０（コレクタ端子側）と
の間に接続されている。このスイッチング素子ＳＷ３０
のベース端子には、ヒステリシス回路３２０のコンパレ
ータＣＭＰ１と切替え回路３１０のスイッチング素子２
１との間に接続されている。

【００３８】バッテリ２の電源電圧＋Ｂが所定の電圧値
Ｖｂ（詳しくは、比較電圧Ｖｒｅｆ２）以上の場合は、
スイッチング素子ＳＷ５０、ＳＷ６０がオン動作され、
ワンショット制御回路１３０の入力端子の１つが、ＳＷ
６０のエミッタ端子に接続されたＧＮＤに短絡される。
これにより、電磁弁１０１の通電初期に流す電流供給方
法として、電源電圧＋Ｂが所定の電圧値Ｖｂ以上の場合
は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０による第１の電流Ｉ１
およびバッテリ２による第２の電流Ｉ２の供給を組合わ
せた方式である第１の電磁弁給電手段に切替わる。一
方、所定の電圧値Ｖｂ以下の場合は、 ＤＣコンバータ
部５０から複数回に分けられて第１の電流Ｉ１を供給す
る方式である第２の電磁弁給電手段に切替わる。

【００３９】なお、上述の回路構成にて、ヒステリシス
回路３２０にてソレノイド部１０１ａを流れる駆動電流
が所定の電流値を越えたとき、コンパレータＣＭＰ１の
出力がＨレベルとなってスイッチング素子ＳＷ２１、Ｓ
Ｗ３０をオン動作させる。そのため、スイッチング素子
ＳＷ３の遮断動作に連動してワンショット制御回路１３
０から出力されるワンショット信号出力がスイッチング
素子ＳＷ３０により短絡される。これにより、第２の電
磁弁給電手段によるＤＣ−ＤＣコンバータ部５０からの
第１の電流Ｉ１の供給は一旦停止するが、ソレノイド部
１０１ａの駆動電流に応じてコンパレータＣＭＰ１の出
力が反転するので、複数回に分割された形のワンショッ
ト信号（図２（Ｃ２）参照）を形成する。そのため、こ
のワンショット信号に応じてオン動作するスイッチング
素子ＳＷ３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ部５０から複
数回に分けて第１の電流Ｉ１（図２（ｄ２）参照）をソ
レノイド部１０１ａへ供給できる。

【００４０】次に、このように構成した燃料噴射用電磁
弁の駆動装置の動作を図２に従って以下説明する。な
お、図２（ａ）は、噴射信号を表し、噴射信号のハイサ
イドが噴射期間Ｔ１である。（ｂ）は、ワンショット制
御回路１３０から出力される図１中のｂ点およびｄ点で
のワンショット信号を表し、バッテリ２の電源状態（詳
しくは電源電圧＋Ｂが所定の電圧値Ｖｂ以上か否かの状
態）に応じて、第１の電流Ｉ１または第２の電流Ｉ２の
大電流を電磁弁１０１に供給する開弁用駆動期間Ｔ２で
ある。（Ｃ１）、（Ｃ２）は、図１中のｂ点でのワンシ
ョット信号を表し、（ｄ１）、（ｄ２）は、電流検出用
抵抗Ｒ１０により検出するソレノイド部１０１ａを流れ
る駆動電流を表す。（ｃ１）、（ｄ１）が第１の電磁弁
給電手段を用いた場合であって、（ｃ２）、（ｄ２）が
第２の電磁弁給電手段を用いた場合である。

【００４１】エンジンコントロール用ＥＣＵ２００から
噴射信号が駆動制御回路１００に出力されると、図２
（ａ）の噴射期間Ｔ１の立上りエッジｔ１のタイミング
で、駆動制御回路１００は、スイッチング素子ＳＷ４を
飽和領域にてオンするとともに、同時に駆動制御回路１
００のワンショット制御回路１３０は、切替え回路３１
０を介してスイッチング素子ＳＷ３がオンする。その結
果、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０のコンデンサＣ１０に
既に蓄えられていた蓄積エネルギーは、スイッチング素
子ＳＷ３のオン動作によって電磁弁１０１のソレノイド
部１０１ａに放電され、駆動電流を供給する。この駆動
電流が所定の電流値ｉｕになると、ヒステリシス回路３
２０のコンパレータＣＭＰ１では、電流値ｉｕに対応す
る電圧値が比較電圧Ｖｒｅｆ１を超えて上昇したと判断
する。これにより、ヒステリシス回路３２０は、切替え
回路３１０を介してスイッチング素子ＳＷ３をオフす
る。これによりＤＣ−ＤＣコンバータ部５０のソレノイ
ド部５０への放電エネルギーの供給が終了する。なお、
この放電エネルギーによる駆動電流が、図２（ｄ１）、
（ｄ２）に示すソレノイド部１０１ａへ通電初期に供給
されるＤＣ−ＤＣコンバータ部５０による第１の電流Ｉ
１である。

【００４２】なお、このとき、コンパレータＣＭＰ１の
出力によりスイッチング素子ＳＷ４０がオンされて、比
較電圧Ｖｒｅｆ１がヒステリシス分だけ低い比較電圧Ｖ
ｒｅｆ１に変更される。

【００４３】さらに、スイッチング素子ＳＷ３をオフし
て、ＤＣコンバータ部５０による放電エネルギーの供給
が停止されると、ソレノイド部１０１ａを流れる駆動電
流の電流値が低下し始める。この駆動電流が所定の電流
値ｉｄに達すると、電流値ｉｄに対応する電圧値がヒス
テリシス分だけ低い比較電圧Ｖｒｅｆ１より低下したと
判断し、ヒステリシス回路３２０は、切替え回路３１０
を介してスイッチング素子ＳＷ３を再びオンする。これ
によりＤＣ−ＤＣコンバータ部５０のソレノイド部５０
への放電エネルギーの供給が再び開始される。

【００４４】したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０
を予め複数回（図２に対しては、３回）作動させて、コ
ンデンサＣ１０を高電圧に充電させておけば、第１電流
制御回路３００の複数回（図２に対しては、３回）の動
作によって、ソレノイド部１０１ａへ複数回（図２では
３回）の第１の電流Ｉ１を供給できる（図２（ｃ２）、
（ｄ２）参照）。

【００４５】次に、バッテリ２の電源電圧＋Ｂが所定の
電圧値Ｖｂ以上の場合は、電圧制御手段４００によっ
て、上述の補助電源であるＤＣ−ＤＣコンバータ部５０
による弟１の電流Ｉ１を複数回に分けて供給する第２の
電磁弁給電手段に替えて、以下説明する第１の電磁弁給
電手段に切替える。

【００４６】電圧制御手段４００では、バッテリ２の電
源電圧＋Ｂと、所定の電圧値Ｖｂに設定された比較電圧
Ｖｒｅｆ２とがコンパレータＣＭＰ２で比較され、バッ
テリ２の電源電圧＋Ｂが所定の電圧値Ｖｂ以上であると
判断すると、コンパレータＣＭＰ２は、スイッチング素
子５０のエミッタ端子へ出力する。

【００４７】一方、第１電流制御回路３００の１回目の
作動終了直前に、コンパレータＣＭＰ１からの出力は、
スイッチング素子ＳＷ３をオフするためにスイッチング
素子ＳＷ２１をオン動作させるとともに、スイッチング
素子ＳＷ３０をオン動作させる。このとき、コンパレー
タＣＭＰ２からの出力を受けているスイッチング素子５
０がオンされることでスイッチング素子ＳＷ６０がオン
動作するので、ワンショット制御回路１３０の入力端子
がＧＮＤに短絡される。これによって、ワンショット制
御回路１３０から出力されるワンショット信号が短絡
（ＨレベルからＬレベルに変化）される（図２（ｃ１）
参照）。

【００４８】これにより、バッテリ２の電源電圧＋Ｂが
所定の電圧値Ｖｂ以上の場合は、電圧制御手段４００に
よって、第１電流制御回路３００より第１の電流Ｉ１を
１回だけ供給させる（図２（ｄ１）の期間ｔ２）。

【００４９】図２（ｃ１）に示すように、第１電流制御
回路３００を１回作動させた後も、ワンショット制御回
路１３０が、出力端子のｄ点（図１参照）にて図２
（ｂ）に示すワンショット信号を出力している間（詳し
くは、図２（ａ）に示すようにスイッチング素子ＳＷ４
を飽和領域にてオン動作させている間）Ｔ１は、定電流
制御回路１４０が作動して、スイッチング素子ＳＷ２を
オン動作させる。これにより、後述の保持電流の電流値
ｉｈより大電流（図２（ｄ１）では、ピーク電流がピー
ク制御電流値ｉｐ）であるバッテリ２による第２の電流
Ｉ２がソレノイド部１０１ａに供給される。なお、この
ピーク制御電流値ｉｐ、および下限電流値ｉｄは、ソレ
ノイド部１０１ａの駆動電流を電流検出用抵抗Ｒ１０に
て検出して、定電流制御回路１４０によりフィードバッ
ク制御されている（図２（ｄ１）の期間ｔ３）。

【００５０】ワンショット制御回路１３０によるワンシ
ョット信号の出力が終了すると、定電流制御回路１４０
が、今度はスイッチング素子ＳＷ２を用いて、電磁弁１
０１の保持電流に必要な電流ｉｈを定電流制御にてソレ
ノイド部１０１ａへ供給する（以下、スイッチング素子
ＳＷ２を用いた定電流制御と呼ぶ）。

【００５１】なお、この定電流回路１４０は、ｄ点での
ワンショット信号（図２（ｂ）参照）がＨレベルのとき
には、大電流制御用の上、下限電流値ｉｐ、Ｉｄに設定
し、一方Ｌレベルのときには、保持電流値Ｉｈに設定し
てフィードバック制御できる機能を有する。

【００５２】なお、第２の電磁弁給電手段を用いた場合
でも、ワンショット制御回路１３０によるワンショット
信号の出力が終了すると、このスイッチング素子ＳＷ２
を用いた定電流制御が行われる。

【００５３】したがって、本発明の電磁弁駆動回路１
は、第１の電磁弁給電手段であるＤＣ−ＤＣコンバータ
部５０による第１の電流およびバッテリ２による第２の
電流によって、または、第２の電磁弁給電手段であるＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ部５０による複数回に分けた第１の
電流によって、電磁弁１０１の通電初期に大電流を供給
することが可能であるので、バッテリ２の電源電圧＋Ｂ
に応じて、電磁弁の応答性が向上できる。

【００５４】また、第１の電磁弁給電手段では、バッテ
リ２による第２の電流を、スイッチィング素子ＳＷ２を
用いて定電流制御する電流値ｉｈより大電流の電流値ｉ
ｐに高めるため、始動時のようにバッテリ２の電源電圧
＋Ｂが低下しているとき、特に低温放置によりバッテリ
２の電源電圧＋Ｂが低下してしまっている場合には、本
実施形態のように、所定の電圧値Ｖｂを設定して第２の
電磁弁給電手段に切替えることが望ましい。

【００５５】さらに、始動時のようなバッテリ２の電源
電圧＋Ｂが低下している場合、しかも所定の電圧値Ｖｂ
まで低下したときに限って、第２の電磁弁給電手段を用
いるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０のエネルギー負
担を軽減できる。

【００５６】（変形例）上述の実施形態では、電圧制御
手段４００を用いてバッテリ２の電源電圧＋Ｂの大小に
応じて、第１の電磁弁給電手段と第２の電磁弁給電手段
とに切替える構成で説明したが、電磁弁１０１の駆動電
流の電流値に応じて第１の電磁弁給電手段と第２の電磁
弁給電手段とに切替えてもよい。

【００５７】図３に示すように、変形例は、図１中の電
圧制御手段４００であるコンパレータＣＭＰ２、および
スイッチング素子ＳＷ５０、ＳＷ６０を除いた回路構成
である。これにより、電流検出用抵抗Ｒ１０により検出
したソレノイド部１０１ａを流れる駆動電流に応じて、
第１の電磁弁給電手段と第２の電磁弁給電手段とを切替
え可能である。

【００５８】これにより、簡素な構成によって、始動時
のように電源の供給エネルギーが低下している場合で
も、電磁弁駆動電流の立上り期間の大電流の確保ができ
るので電磁弁応答性が向上できる。

【００５９】なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０には、
電磁弁１０１の１回の動作の応答を早めるのに必要な量
のエネルギーを、複数回分蓄積させてもよい。これによ
り、車両等のエンジンが、複数の電磁弁１０１を用いて
運転される多気筒エンジンの場合、電磁弁１０１毎にＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ部５０を設ける必要がなくなる。し
たがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５０が電磁弁駆動回
路１に占めるスペースを低減できるので、電磁弁駆動回
路１の小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の電磁弁駆動回路の概略を表
す構成図である。

【図２】本発明の実施形態の各種信号および動作を示す
タイムチャートでである。

【図３】変形例の電磁弁駆動回路の概略を表す構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 電源弁駆動回路 ２ 電源（バッテリ） ５０ 補助電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ部） １０１ 電磁弁 １０１ａ ソレノイド部 １００ 駆動制御回路（制御回路の主要部） １１０ 充電制御回路 １２０ 波形整形回路 １３０ ワンショット制御回路 １４０ 定電流制御回路 ３００ 第１電流制御回路（第１の電流を制御する制御
回路） ３１０ 切替え回路 ３２０ ヒステリシス回路 ４００ 電圧制御手段（バッテリ２の電源電圧＋Ｂに応
じて切替える手段） Ｃ１０ コンデンサ（エネルギー蓄積手段） Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ３０ ダイオード Ｌ００ インダクタ Ｒ００、Ｒ１０ 電流検出用抵抗 ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ１１、ＳＷ１
２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ３０、ＳＷ４０、ＳＷ５
０、ＳＷ６０ スイッチング素子（ＳＷ３は、補助電源
５０によるエネルギー供給手段。ＳＷ２は、スイッチン
グ素子による定電流制御手段。） ＋Ｂ 電源電圧 Ｖｂ 所定の電圧値 ｉｕ、ｉｄ 第１の電流の上限電流値、下限電流値 ｉｐ 第２の電流の上限電流値（ピーク制御電流値であ
って、保持電流ｉｈより大電流） ｉｈ スイッチング素子ＳＷ２を用いた定電流の電流値
（電磁弁１０１の保持電流） Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２ 比較電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 BA19 CC05U CE22 CE29 DB01 3G301 JA03 KA01 LB01 LC01 LC10 MA11 NA08 PG01Z PG02Z 3H106 EE05 EE10 FA00 FA02 FA07 FB04 FB47 5E048 AA08 AB01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源とスイッチング素子と通電制御用素
   子と電磁弁とが直列接続されると共に、前記通電制御用
   素子の導通時に大電流を前記電磁弁に供給する補助電源
   を備え、 前記電磁弁の通電時には、前記通電制御用素子を所定期
   間導通動作させ、 前記電磁弁の通電初期には、前記補助電源による第１の
   電流および前記電源による第２の電流を前記電磁弁に供
   給するか、もしくは、前記補助電源より前記第１の電流
   を複数回に分けて前記電磁弁に供給するかを、前記電源
   の電圧に応じて切替えて、前記電磁弁に電流を供給し、 その後に前記スイッチング素子を用いた定電流動作させ
   る制御回路を備えたことを特徴とする電磁弁駆動回路。
2. 【請求項２】 電源とスイッチング素子と通電制御用素
   子と電磁弁とが直列接続されると共に、前記通電制御用
   素子の導通時に大電流を前記電磁弁に供給する補助電源
   を備え、 前記電磁弁の通電時には、前記通電制御用素子を所定期
   間導通動作させ、 前記電磁弁の通電初期には、前記補助電源による第１の
   電流および前記電源による第２の電流を前記電磁弁に供
   給するか、もしくは、前記補助電源より前記第１の電流
   を複数回に分けて前記電磁弁に供給するかを、前記電磁
   弁に流れる電流値に応じて切替えて、前記電磁弁に電流
   を供給し、その後に前記スイッチング素子を用いた定電
   流動作させる制御回路を備えたことを特徴とする電磁弁
   駆動回路。
3. 【請求項３】 前記補助電源は、前記電磁弁に供給する
   エネルギーが蓄積されるエネルギー蓄積手段であって、 前記電磁弁と前記補助電源との間には、前記補助電源に
   蓄積したエネルギーを前記電磁弁に供給するためのエネ
   ルギー供給手段と、前記補助電源から前記電磁弁へ放出
   するエネルギー供給量を検出するエネルギー供給量検出
   手段とを備え、 前記エネルギー供給量検出手段により検出されるエネル
   ギー供給量に基いて、前記電磁弁の１回の動作の応答を
   早めるのに必要な量だけ前記補助電源のエネルギーを供
   給し、前記補助電源は、前記電磁弁の少なくとも２回以
   上の動作に必要なエネルギーが蓄積可能であることを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁駆動回
   路。
4. 【請求項４】 前記エネルギー供給量検出手段は、前記
   電磁弁に流れる電流値を検出する電流検出手段を備えて
   いることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁駆動回
   路。