JP2007324262A - 燃料噴射弁の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁に対する通電量の不足が懸念されるときにピーク電流を流す回数を増加させる手段を備える場合であれ、その信頼性を高く維持しつつも大型化を好適に抑制することのできる燃料噴射弁の駆動装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ４０から出力される噴射信号に応じて、ＥＤＵ５０では、燃料噴射弁１０に所定のピーク電流を流した後、ピーク電流よりも小さい保持電流を流すことで燃料噴射弁１０を開弁状態に維持する。バッテリＢの電圧が低下しているときには、保持電流が低下し燃料噴射弁１０の動作特性が低下するおそれがある。このため、こうした状況下であって、特にスタータが起動されているときに限ってピーク電流を複数回流す多重放電処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関に設けられる電磁駆動式の燃料噴射弁に所定のピーク電流を流した後、該ピーク電流よりも小さい保持電流を流すことで、前記燃料噴射弁を開駆動する駆動装置であって、前記燃料噴射弁に対する通電量の不足が懸念されるときに前記ピーク電流を流す回数を増加させる増加手段を備える燃料噴射弁の駆動装置に関する。

この種の駆動装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、駆動装置の電源（バッテリ）の電圧が閾値電圧以下であるときに、ピーク電流を複数回流すものも提案されている。これによれば、バッテリ電圧が低いために燃料噴射弁に対する通電量が不足すると懸念されるときに、これに対処することができる。

ところで、上記ピーク電流を流すに際しては、その電流値が大きいことから、ピーク電流を流す経路における発熱による駆動装置の温度上昇が問題となる。この問題は、近年のディーゼル機関において特に顕著である。すなわち、ディーゼル機関においては、近年、１燃焼サイクル内に複数段の燃料噴射を行ういわゆる多段噴射制御がなされる傾向にある。このため、多段噴射の各噴射毎に燃料噴射弁にピーク電流を流すこととなり、ピーク電流の流通経路の発熱は大きなものとなりやすい。

そして、駆動装置の温度上昇が問題となる場合には、その信頼性が低下することが懸念されるため、信頼性を高く維持すべく、駆動装置そのものの大型化が避けられないものとなっている。
特開２００２−２３７４１０号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料噴射弁に対する通電量の不足が懸念されるときにピーク電流を流す回数を増加させる手段を備える場合であれ、その信頼性を高く維持しつつも大型化を好適に抑制することのできる燃料噴射弁の駆動装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記燃料噴射弁による単位時間あたりの噴射回数が予め定められた回数以下であるか否かを判断する判断手段と、該判断手段により否定判断されるとき、前記燃料噴射弁に前記ピーク電流が流れる回数を制限する制限手段とを備えることを特徴とする。

単位時間あたりの噴射回数が多いときには、燃料噴射弁にピーク電流を流す際の発熱による温度上昇が、噴射間の期間における放熱による温度低下を上回るおそれがある。この単位時間あたりの噴射回数が多い状況は、内燃機関の高回転速度領域において生じやすい。その一方、高回転速度領域にあっては、内燃機関の出力軸の回転力によって発電するオルタネータの発電量を容易に大きくすることができることなどから、上記通電量の不足が懸念される状況は迅速に解消される傾向にある。このことは、単位時間あたりの噴射回数が小さい状況下において、通電量の不足が問題となりやすいことを意味する。

この点、上記構成では、単位時間あたりの噴射回数が予め定められた回数以下でないときには、増加手段による要求にかかわらずピーク電流が流れる回数を制限することで、単位時間あたりの発熱を抑制する。そして、通電量の不足が問題となりやすいときである単位時間あたりの噴射回数が小さいときには増加手段による増加を行うことで、当該駆動装置の信頼性を高く維持しつつもその大型化を好適に抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制限手段は、前記予め定められた回数以上ではないと判断されるとき、前記ピーク電流が流れる回数を１回とすることを特徴とする。

上記構成では、制限手段がピーク電流が流れる回数を１回に制限することで、燃料噴射弁の駆動による発熱をより好適に抑制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記判断手段は、前記内燃機関の出力軸に初期回転を付与するスタータモータが起動されているときに、前記予め定められた回数以下であると判断することを特徴とする。

スタータモータが起動されているときには、内燃機関の出力軸の回転速度が高々アイドル回転速度程度であるため、出力軸の回転速度は内燃機関の運転領域のうちでも最も小さい。そして、回転速度が小さいときには、出力軸の回転角度にて設定される噴射間の時間間隔が長くなる。上記構成では、この点に鑑み、スタータモータの起動の有無に応じて、単位時間あたりの噴射回数の大小を判断することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記判断手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度が予め定められた回転速度以下であるときに、前記予め定められた回数以下であると判断することを特徴とする。

回転速度が小さいときには、出力軸の回転角度にて設定される噴射間の時間間隔が長くなる。上記構成では、この点に鑑み、出力軸の回転速度に応じて、単位時間あたりの噴射回数の大小を判断することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記ピーク電流を生成すべく当該駆動装置の電源としてのバッテリの電圧を昇圧する昇圧手段と、該昇圧手段の出力を蓄える蓄積手段と、前記保持電流を流すべく、前記バッテリの電圧によって直接駆動される定電流手段と、前記蓄積手段と前記燃料噴射弁とを導通及び遮断する開閉手段とを備えることを特徴とする。

上記構成では、蓄積手段と燃料噴射弁との間が開閉手段により導通されることでピーク電流を流すことができる。ただし、ピーク電流を流す際には、開閉手段の発熱が問題となり得る。この点、上記構成では、制限手段を備えることで、開閉手段の発熱による温度上昇を好適に抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記増加手段は、前記バッテリの電圧が閾値電圧以下であるとき、前記燃料噴射弁に対する通電量の不足が懸念されると判断することを特徴とする。

バッテリ電圧が不足すると、保持電流が不足し燃料噴射弁に対する通電量の不足が懸念されるおそれがある。この点、上記構成では、ピーク電流を流す回数を増加させることが要求される状況を、バッテリ電圧と閾値電圧との比較に基づき適切に判断することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃料噴射弁の駆動装置をコモンレール式ディーゼル機関の燃料噴射弁の駆動装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる燃料噴射システムの全体構成を示す。

コモンレール６は、図示しない燃料タンクから汲み上げられ、加圧供給（圧送）される高圧燃料を蓄える。コモンレール６は、各気筒の燃料噴射弁１０（ここでは、１つの気筒の燃料噴射弁のみを例示）に高圧燃料を分配供給する。

燃料噴射弁１０は、コモンレール６から供給される高圧燃料を、ディーゼル機関の燃焼室に噴射供給するものである。詳しくは、燃料噴射弁１０の先端に、円柱状のニードル収納部１２が設けられている。そして、ニードル収納部１２には、その軸方向に変位可能なノズルニードル１４が収納されている。ノズルニードル１４は、燃料噴射弁１０の先端部に形成されている環状のニードルシート部１６に着座することで、ニードル収納部１２を外部（ディーゼル機関の燃焼室）から遮断する一方、ニードルシート部１６から離座することで、ニードル収納部１２を外部と連通させる。また、ニードル収納部１２には、コモンレール６から高圧燃料通路１８を介して高圧燃料が供給される。

ノズルニードル１４の背面側（ニードルシート部１６と対向する側の反対側）は、背圧室２０に対向している。背圧室２０には、高圧燃料通路１８を介してコモンレール６から高圧燃料が供給される。また、ノズルニードル１４の中間部には、ニードルスプリング２２が備えられており、ニードルスプリング２２によりノズルニードル１４は燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。

一方、低圧燃料通路２４は燃料タンクに連通しており、低圧燃料通路２４と背圧室２０との間は、バルブ２６によって連通及び遮断される。すなわち、背圧室２０と低圧燃料通路２４とを連通するオリフィス２８がバルブ２６によって塞がれることで、背圧室２０と低圧燃料通路２４とが遮断される一方、オリフィス２８が開放されることで背圧室２０と低圧燃料通路２４とが連通される。

バルブ２６は、バルブスプリング３０によって燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。また、バルブ２６は、電磁ソレノイド３２の電磁力により吸引されることで、燃料噴射弁１０の後方側に変位可能となっている。

こうした構成において、電磁ソレノイド３２が通電されず電磁ソレノイド３２による吸引力が働いていないときには、バルブ２６は、バルブスプリング３０の力によって、オリフィス２８を塞ぐこととなる。一方、ノズルニードル１４は、ニードルスプリング２２によって燃料噴射弁１０の先端側へ押され、ニードルシート部１６に着座した状態（燃料噴射弁１０の閉弁状態）となる。

ここで、電磁ソレノイド３２が通電されると、電磁ソレノイド３２による吸引力によりバルブ２６は燃料噴射弁１０の後方側へ変位し、オリフィス２８を開放する。これにより、背圧室２０の高圧燃料は、オリフィス２８を介して低圧燃料通路２４へと移動する。このため、背圧室２０の高圧燃料がノズルニードル１４へ印加する圧力は、ニードル収納部１２内の高圧燃料がノズルニードル１４に印加する圧力よりも小さくなる。そして、この圧力差による力が、ニードルスプリング２２がノズルニードル１４を燃料噴射弁１０の先端側へ押す力よりも大きくなると、ノズルニードル１４がニードルシート部１６から離座した状態（燃料噴射弁１０の開弁状態）となる。

このように、燃料噴射弁１０は、電磁ソレノイド３２への通電制御がなされていないときに閉弁状態となるノーマリークローズ型の噴射弁である。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ４０）は、中央処理装置やメモリを備えており、バッテリＢから電力を供給される。ＥＣＵ４０は、ディーゼル機関の出力軸の回転角度を検出するクランク角センサ４２等のディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサや、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ４４の検出値を取り込む。そして、これらセンサの検出結果に基づき、ディーゼル機関の出力特性を制御すべく、ディーゼル機関のアクチュエータを操作する。

特にＥＣＵ４０は、上記アクチュエータとしての燃料噴射弁１０を操作する。すなわち、クランク角センサ４２の検出値に基づく回転速度とアクセルセンサ４４の検出値とに基づき、要求噴射量を決定し、これに応じて燃料噴射弁１０に対する噴射期間の指令値（指令噴射期間）を設定する。そして、指令噴射期間に応じて電磁ソレノイド３２を通電すべく、ドライバユニット（ＥＤＵ５０）に、指令噴射期間に応じたパルス幅を有する噴射信号を出力する。ＥＤＵ５０は、バッテリＢから電力を供給されるものであり、噴射信号に応じて電磁ソレノイド３２に対する通電処理を行なう。

図２に、ＥＤＵ５０の回路構成を示す。

図示されるように、バッテリＢの電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２によって昇圧され、コンデンサ５４に印加される。コンデンサ５４は、パワーＭＯＳトランジスタ５６、出力端子Ｔ１を介して、電磁ソレノイド３２の一方の端子に接続されている。電磁ソレノイド３２の他方の端子は、ＥＤＵ５０の入力端子Ｔ２、選択スイッチ５８を介して接地されている。なお、パワーＭＯＳトランジスタ５６は、全気筒で共有されている一方、選択スイッチ５８は、気筒毎に設けられており、いずれの選択スイッチ５８を導通させるかによって、いずれの気筒の電磁ソレノイド３２に通電するかを定めることができる。

上記パワーＭＯＳトランジスタ５６及び電磁ソレノイド３２間のノードＮ１には、バッテリＢの電圧によって直接駆動される定電流回路６０が接続されている。定電流回路６０は、スイッチング素子６２がオン状態とされることで、ダイオード６４を介してバッテリＢの電力をノードＮ１に出力し、これにより、電磁ソレノイド３２に漸増する電流を流す。また、スイッチング素子６２がオフ状態とされた後、フリーホイールダイオード６６を介して電磁ソレノイド３２に漸減する電流を流す。

上記ＤＣ−ＤＣコンバータ５２、選択スイッチ５８、及びスイッチング素子６２は、制御回路６８によって操作される。すなわち、制御回路６８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２を操作して昇圧電力をコンデンサ５４に蓄え、ＥＣＵ４０からの噴射信号に応じて選択スイッチ５８を導通させる。また、定電流回路６０のスイッチング素子６２のスイッチング操作により、電磁ソレノイド３２を流れる電流を、保持電流Ｉｋに制御する。

ワンショットパルス生成回路７０は、ＥＣＵ４０からの噴射信号を取り込み、これに基づき、ワンショットパルスを出力する。このワンショットパルスは、パワーＭＯＳトランジスタ５６をオン操作するための信号である。すなわち、パワーＭＯＳトランジスタ５６のドレイン及びゲートには、スイッチング素子７２のエミッタ及びコレクタがそれぞれ接続されており、また、スイッチング素子７２のエミッタ及びベースはループ接続されている。そして、スイッチング素子７２のベースが、スイッチング素子７４のコレクタ及びエミッタを介して接地されており、スイッチング素子７４のベースには、ワンショットパルス生成回路７０の出力が印加される。これにより、ワンショットパルス生成回路７０からのワンショットパルスがスイッチング素子７４のベースに印加されるとき、スイッチング素子７２，７４がオン状態となり、ひいては、パワーＭＯＳトランジスタ５６をオン状態とすることが可能となる。

一方、ヒステリシスコンパレータ７６は、ワンショットパルスの出力時、電磁ソレノイド３２を流れる電流に応じて、パワーＭＯＳトランジスタ５６をオフする機能を有する。すなわち、ヒステリシスコンパレータ７６の非反転入力端子には、電磁ソレノイド３２を流れる電流に応じた信号としての選択スイッチ５８及び接地間のノードＮ２の電圧が印加されている。そして、ヒステリシスコンパレータ７６は、電磁ソレノイド３２を流れる電流の値が第１の閾値Ｉｕとなることで論理「Ｈ」となり、その後、同電流の値が第１の閾値Ｉｕよりも小さい第２の閾値Ｉｄまで低下することで論理「Ｌ」となる。

パワーＭＯＳトランジスタ５６のゲート及びソースには、スイッチング素子７８のエミッタ及びコレクタが接続されており、スイッチング素子７８のベースは、スイッチング素子８０のコレクタ及びエミッタを介して接地されている。一方、上記スイッチング素子７４のベースは、ダイオード８２、スイッチング素子８４のコレクタ及びエミッタを介して接地されており、スイッチング素子８０，８４のベースには、ヒステリシスコンパレータ７６の出力が印加される。これにより、ワンショットパルスの出力時において、ヒステリシスコンパレータ７６の出力が論理「Ｈ」となるときには、スイッチング素子８０，８４がオン状態となることに起因して、パワーＭＯＳトランジスタ５６がオフ状態とされる。

このため、ワンショットパルスの出力期間において、電磁ソレノイド３２を流れる電流の値が第１の閾値Ｉｕとなると、パワーＭＯＳトランジスタ５６がオフ状態とされ、その後、同電流の値が第２の閾値Ｉｄまで低下すると、パワーＭＯＳトランジスタ５６がオン状態とされるようにパワーＭＯＳトランジスタ５６を操作することが可能となる。換言すれば、電磁ソレノイド３２を流れる電流が第２の閾値Ｉｄまで低下するたびに、第１の閾値Ｉｕの値を有するピーク電流となるようにコンデンサ５４の電荷を放電する複数回の放電処理（多重放電）を行うことができる。

ただし、本実施形態では、上記多重放電によるパワーＭＯＳトランジスタ５６の発熱による温度上昇を抑制すべく、ディーゼル機関の出力軸に初期回転を付与するスタータモータが起動されて且つ、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であるときに限って、上記多重放電を行う。このように多重放電処理を制限する制限手段は、以下のように構成されている。

バッテリＢの電圧は、コンパレータ９０の非反転入力端子に印加され、コンパレータ９０の反転入力端子には、基準電圧が印加される。この基準電圧は、バッテリＢの電圧を上記閾値電圧Ｖｔｈと比較するための電圧である。なお、バッテリＢの電圧を直接コンパレータ９０の非反転入力端子に印加する構成とするなら、基準電圧は、閾値電圧Ｖｔｈそのものとしてよい。

ＯＲ回路９２では、コンパレータ９０の出力とスタータモータの駆動信号のインバータ９１による論理反転信号との論理和信号が生成され、出力される。ＯＲ回路９２の出力端子は、スイッチング素子９４のエミッタ及びコレクタを介してスイッチング素子９６のベースに接続されている。スイッチング素子９６のエミッタは、ワンショットパルス生成回路７０のワンショットパルス用の電荷を蓄積する部分と接続されており、スイッチング素子９６のコレクタは接地されている。そして、スイッチング素子９４のベースは、スイッチング素子８４のコレクタと接続されている。

ここで、ＥＤＵ５０による電磁ソレノイド３２の通電処理に関する動作について詳述する。

図３に、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であって且つスタータモータが起動されているときの動作を示す。詳しくは、図３（ａ）に、ＥＣＵ４０から出力される噴射信号の推移を示し、図３（ｂ）に、選択スイッチ５８の操作信号の推移を示し、図３（ｃ）に、ワンショットパルス生成回路７０の出力するワンショットパルスの推移を示す。また、図３（ｄ）に、ヒステリシスコンパレータ７６の出力信号の推移を示し、図３（ｅ）に、ワンショットパルス生成回路７０の出力端子とダイオード８２との接続点（ノードＮ３）の電圧の推移を示し、図３（ｆ）に、スイッチング素子６２の操作信号の推移を示し、図３（ｇ）に、電磁ソレノイド３２を流れる電流の推移を示す。

図示されるように、噴射信号が立ち上がると、上記制御回路６８により、選択スイッチ５８がオン状態とされる。また、ワンショットパルス生成回路７０からワンショットパルスが出力されるために、ノードＮ３の電位が上昇する。このため、パワーＭＯＳトランジスタ５６がオン状態とされ、電磁ソレノイド３２にコンデンサ５４の放電電流が流れる。そして、電磁ソレノイド３２の電流が第１の閾値Ｉｕに達すると、上記ヒステリシスコンパレータ７６の出力信号が論理「Ｈ」となる。これにより、上記スイッチング素子８０，７８，８４がオンとなり、上記スイッチング素子７４がオフとなることで、パワーＭＯＳトランジスタ５６がオフとなる。この際、コンパレータ７６の閾値が変更されるために、図３（ｆ）に一点鎖線にて示されるように、電磁ソレノイド３２の電流と比較対象となる閾値は、第１の閾値Ｉｕから第２の閾値Ｉｄへと切り替る。そして、電磁ソレノイド３２を流れる電流が第２の閾値Ｉｄまで低下すると、ヒステリシスコンパレータ７６の出力が論理「Ｌ」となる。このため、再度パワーＭＯＳトランジスタ５６がオン状態となり、コンデンサ５４の放電電流が電磁ソレノイド３２に流れる。これにより、ワンショットパルスの出力期間において、電磁ソレノイド３２に、コンデンサ５４からの放電電流が複数回流れる多重放電処理がなされる。

そして、ワンショットパルスの出力期間が経過すると、電磁ソレノイド３２の電流が下限値ＩｋＬとなることでスイッチング素子６２をオン操作し上限値ＩｋＨとなることでスイッチング素子６２をオフ操作する上記制御回路６８によるチョッパ制御によって、電磁ソレノイド３２の電流が保持電流Ｉｋに保持される。そして、噴射信号が論理「Ｌ」となることで、定電流回路６０の操作が停止され、選択スイッチ５８がオフとされる。

図４に、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈを上回るときや、スタータモータが起動されていないときの動作を示す。なお、図４（ａ）〜図４（ｇ）は、先の図３（ａ）〜図３（ｇ）と対応している。

図示されるように、噴射信号が立ち上がることで、パワーＭＯＳトランジスタ５６がオン状態となり、これにより、電磁ソレノイド３２にコンデンサ５４の放電電流が流れる。そして、電磁ソレノイド３２を流れる電流が第１の閾値Ｉｕに達すると、ヒステリシスコンパレータ７６の出力が論理「Ｈ」となり、パワーＭＯＳトランジスタ５６がオフ状態とされる。ここで、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈを上回るか、スタータ信号が論理「Ｌ」であるときには、ＯＲ回路９２の出力が論理「Ｈ」となっている。このため、ヒステリシスコンパレータ７６の出力が論理「Ｈ」となるに伴い、スイッチング素子８４，９４，９６が順にオン状態となる。このため、ワンショットパルス生成回路７０においてワンショットパルスを生成するための電荷が接地へと放電され、ワンショットパルス生成回路７０の出力信号が論理「Ｌ」となる。したがって、電磁ソレノイド３２を流れる電流が第２の閾値Ｉｄまで低下し、ヒステリシスコンパレータ７６の出力が論理「Ｈ」となっても、パワーＭＯＳトランジスタ５６はオン状態とはならない。このため、噴射信号が取り込まれることで、電磁ソレノイド３２にコンデンサ５４からの放電電流を一回のみ供給する単一放電処理がなされる。

したがって、図５に示されるように、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であって（ステップＳ１０：ＹＥＳ）且つ、スタータモータが起動されているとき（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、多重放電処理がなされる（ステップＳ１４）。これに対し、上記２つの条件の少なくとも一方が満たされないときには、単一の放電処理がなされる（ステップＳ１６）。

このように本実施形態では、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であるときには、スタータの起動を条件に、多重放電処理がなされる。ここで、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であるときには、バッテリＢの電圧によって直接駆動される定電流回路６０による電磁ソレノイド３２への通電量が不足すると懸念される。そしてこれにより、電磁ソレノイド３２がバルブ２６を吸引する吸引力が不足し、ひいては、燃料噴射弁１０の動作特性が低下するおそれがある。こうした状況下、多重放電処理を行うことで、電磁ソレノイド３２によるバルブ２６の吸引力の低下を補償する。

ただし、多重放電処理をするときには、パワーＭＯＳトランジスタ５６に大電流が複数回流れるために、パワーＭＯＳトランジスタ５６の発熱量が増大し、ひいては、パワーＭＯＳトランジスタ５６の温度上昇を招くおそれがある。特に、単位時間あたりの燃料噴射回数が大きいときには、前回の多重放電処理と今回の多重放電処理との間の期間の時間間隔が短くなるため、この期間におけるパワーＭＯＳトランジスタ５６の放熱によっては多重放電による発熱による温度上昇を回避することができなくなるおそれがある。

この点、本実施形態では、スタータが起動されているときとの条件を、多重放電処理を実行するための条件に加えている。スタータ起動時のディーゼル機関の回転速度は、高々アイドル回転速度程度である。したがって、上記条件によれば、隣接する気筒間での燃焼行程同士の時間間隔が長いときに限って多重放電処理を行うことができる。換言すれば、多重放電処理間の時間間隔が長いときに限って多重放電処理を行うことができる。しかも、スタータ起動時には、通常、１燃焼サイクル内の噴射段数もそれほど多くないため、単位時間あたりの多重放電処理の回数が少ないときに限って多重放電処理をすることとなり、多重放電処理による発熱に起因する温度上昇を、多重放電処理間の放熱によって好適に回避することができる。

またスタータ起動時は、通電量の不足による燃料噴射弁の動作特性の低下が特に問題となりやすいときともなっている。すなわち、スタータがバッテリＢにて駆動されるために、スタータ起動時にはバッテリＢの電圧が低下しやすく、これに伴う燃料噴射弁１０の動作特性の低下がディーゼル機関の始動性に大きな影響を及ぼす。これに対し、スタータ起動時以外においては、バッテリＢの電圧が低下したとしても、この低下は、速やかにオルタネータの発電によって補われる。このため、スタータ起動時は、バッテリＢの電圧の低下による燃料噴射弁１０の動作特性の低下が最も問題となりやすいときである。本実施形態では、こうしたときに限って多重放電処理を行うことで、パワーＭＯＳトランジスタ５６等の大型化を招くことなく、ＥＤＵ５０の信頼性を高く維持することができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であるときに多重放電処理を行う構成において、スタータモータが起動されていないときには、多重放電処理を禁止した。これにより、通電量の不足による燃料噴射弁１０の動作特性の低下が最も問題となりやすい状況においてこれに対処しつつも、多重放電処理による単位時間あたりの発熱を抑制することができる。このため、ＥＤＵ５０の信頼性を高く維持しつつもその大型化を好適に抑制することができる。

（２）ピーク電流を生成すべくバッテリＢの電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ５２と、昇圧された電力を蓄えるコンデンサ５４と、保持電流を流すべくバッテリＢの電圧によって直接駆動される定電流回路６０と、コンデンサ５４及び燃料噴射弁１０を導通及び遮断するパワーＭＯＳトランジスタ５６とを備えてＥＤＵ５０を構成した。これにより、パワーＭＯＳトランジスタ５０を導通状態とすることで電磁ソレノイド３２にピーク電流を流すことができ、燃料噴射弁１０の動作特性を高く維持することができる反面、ピーク電流によりパワーＭＯＳトランジスタ５６の発熱が問題となり得る構成となっている。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、バッテリＢの電圧の大小にかかわらず、スタータ起動時に多重放電処理を行う。図６に、本実施形態にかかるＥＤＵ５０の構成を示す。図示されるように、スタータ信号がインバータ９１を介してスイッチング素子９４のエミッタに印加される構成となっている。これにより、図７に示されるように、スタータが起動されているときには（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、多重放電処理が行われ（ステップＳ２４）、スタータが起動されていないときには（ステップＳ２２：ＮＯ）、単一放電処理が行われる。

ここで、スタータモータはバッテリＢによって駆動されるものであるため、スタータ起動時には通常、バッテリＢの電圧が低下しやすい。この点、本実施形態では、スタータ起動時を通電量が不足することが懸念されるときとして多重放電処理をする。すなわち、本実施形態では、通電量が不足することが懸念されるときと、単位時間あたりの噴射回数が予め定められた回数以下であるときとの判断を、いずれもスタータが起動されるときとする。これにより、先の図２に示した構成と比較して簡易な構成にて、燃料噴射弁１０の動作特性の低下が特に問題となりやすいときにこれに対処することができる。

以上説明した本実施形態によれば、より簡易な構成にて、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であって且つ、ディーゼル機関の出力軸の回転速度が予め定められた回転速度α以下であるときに限って多重放電処理を行う。図８に、本実施形態にかかるＥＤＵ５０の構成を示す。図示されるように、ＯＲ回路９２には、コンパレータ９０の出力に加えて、ディーゼル機関の出力軸の回転速度ＮＥに応じた２値信号が入力されている。これにより、図９に示されるように、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であって（ステップＳ３２：ＹＥＳ）且つ出力軸の回転速度が回転速度α以下であるときに（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、多重放電処理が行われ（ステップＳ３６）、それ以外のときいは、単一放電処理が行われる（ステップＳ３８）。

ここで、ディーゼル機関の出力軸の回転速度は、出力軸の所定の回転角度の回転に要する時間と相関を有するパラメータである。このため、上記処理では、回転速度αを、多重放電処理を行ったときの単位時間あたりの発熱が、パワーＭＯＳトランジスタ５６等の温度上昇を許容範囲とすることのできる限界値となるように設定する。そして、回転速度α以下であるときに、ＥＣＵ４０から上記ＯＲ回路９２に論理「Ｌ」の信号を出力することで、この場合に限って多重放電処理を行うことが可能となる。

回転速度が小さい領域には、上記スタータ起動時やアイドル運転時等が含まれる。そして、回転速度が小さい領域にあっては、オルタネータによる発電量が小さいために、バッテリＢの電圧の低下による燃料噴射弁１０の動作特性の低下が補償されるまでに時間がかかりやすい。このため、回転速度が小さい領域は、バッテリＢの電圧の低下による燃料噴射弁１０の動作特性の低下の影響が問題となりやすい領域となっている。この点、本実施形態では、こうした領域に限って多重放電処理を行うことで、燃料噴射弁１０の動作特性の低下が問題となりやすい状況においてこれに対処しつつも、多重放電処理による単位時間あたりの発熱を抑制することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（３）バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であるときに多重放電処理を行う構成において、ディーゼル機関の出力軸の回転速度が予め定められた回転速度αよりも大きいときに、多重放電処理を禁止した。これにより、バッテリＢの電圧の低下による燃料噴射弁１０の動作特性の低下が問題となりやすい状況においてこれに対処しつつも、多重放電処理による単位時間あたりの発熱を抑制することができる。このため、ＥＤＵ５０の信頼性を高く維持しつつもその大型化を好適に抑制することができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。

図１０に、本実施形態にかかる燃料噴射弁１０に対する通電処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０及びＥＤＵ５０によって行われる。

この一連の処理では、ＥＤＵ５０において、バッテリＢの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であるか否かが判断される(ステップＳ４２)。

一方、ＥＣＵ４０においては、以下の処理がなされる。まず、別のロジックにて算出される１燃焼サイクル内の噴射段数Ｎが取得される（ステップＳ４４）。そして、噴射段数に応じて、回転速度の閾値ＮＥｔｈ（Ｎ）が算出される。この閾値ＮＥｔｈ（Ｎ）は、噴射段数Ｎであるとの前提において、多重放電を行うことによるパワーＭＯＳトランジスタ５６の発熱に起因する温度上昇を許容範囲内に抑えることのできる限界値に基づき設定されている。閾値ＮＥｔｈは、噴射段数が多いほど小さい値とされる。続くステップＳ４８では、実際の回転速度が閾値ＮＥｔｈ（Ｎ）以下であるか否かが判断される（ステップＳ４８）。

そして、ステップＳ４２及びステップＳ４８の双方において肯定判断されるときに限って多重放電処理がなされる(ステップＳ５０)。これに対し、ステップＳ４２及びステップＳ４８の少なくとも一方において否定判断されるときには、単一放電処理がなされる（ステップＳ５２）。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（２）の効果や、先の第３の実施形態の上記（３）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（４）噴射段数に応じて回転速度の閾値ＮＥｔｈを可変設定することで、パワーＭＯＳトランジスタ５６等の単位時間あたりの発熱が許容範囲を超えた温度上昇をもたらすか否かをより精度良く判断することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第４の実施形態において、噴射段数が所定の段数を超えるときと回転速度が回転速度αを超えるときとの論理和条件が成立するときに多重放電処理を禁止するようにしてもよい。

・多気筒機関に限らず、単一の気筒を有するディーゼル機関であってもよい。この場合、出力軸の回転速度が大きいときや噴射段数が多いときに、多重放電処理を禁止すればよい。

・多重放電処理の制限手法としては、これを禁止して単一放電処理にするものに限らず、多重放電回数を低減するものであってもよい。

・多重放電処理を行う機能を有するＥＤＵ５０の回路構成としては、先の図２等において例示したものに限らない。例えば先の第１の実施形態において、スタータが起動されていないときには、先の図３（ｇ）に示した第２の閾値Ｉｄを保持電流Ｉｋよりも低下させる構成としてもよい。これにより、スタータが起動されていないときには、電磁ソレノイド３２を流れる電流が第１の閾値Ｉｕに達した後、保持電流Ｉｋまで低下することで定電流回路６０の操作によって保持電流Ｉｋに制御され、第２の閾値Ｉｄまで低下しない。このため、多重放電処理が行われない。なお、この構成は、ヒステリシスコンパレータ７６の閾値をスタータの起動の有無に応じて可変とすることで実現することができる。また、ワンショットパルス生成回路７０の機能をＥＣＵ４０に備えることとし、回転速度に応じてワンショットパルスのパルス幅を可変設定するようにしてもよい。

第１の実施形態にかかる燃料噴射システムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかるＥＤＵの回路構成を示す回路図。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の通電処理の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の通電処理の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の通電処理の手順を示すフローチャート。 第２の実施形態にかかるＥＤＵの回路構成を示す回路図。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の通電処理の手順を示すフローチャート。 第３の実施形態にかかるＥＤＵの回路構成を示す回路図。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の通電処理の手順を示すフローチャート。 第４の実施形態にかかる燃料噴射弁の通電処理の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…燃料噴射弁、４０…（駆動装置の一実施形態）、５０…ＥＤＵ（駆動装置の一実施形態）、５４…コンデンサ（蓄積手段の一実施形態）、５６…パワーＭＯＳトランジスタ（開閉手段の一実施形態）、６０…定電流回路（定電流手段の一実施形態）。

Claims (6)

1. 内燃機関に設けられる電磁駆動式の燃料噴射弁に所定のピーク電流を流した後、該ピーク電流よりも小さい保持電流を流すことで、前記燃料噴射弁を開駆動する駆動装置であって、前記燃料噴射弁に対する通電量の不足が懸念されるときに前記ピーク電流を流す回数を増加させる増加手段を備える燃料噴射弁の駆動装置において、
   前記燃料噴射弁による単位時間あたりの噴射回数が予め定められた回数以下であるか否かを判断する判断手段と、
   該判断手段により否定判断されるとき、前記燃料噴射弁に前記ピーク電流が流れる回数を制限する制限手段とを備えることを特徴とする燃料噴射弁の駆動装置。
2. 前記制限手段は、前記予め定められた回数以下ではないと判断されるとき、前記ピーク電流が流れる回数を１回とすることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁の駆動装置。
3. 前記判断手段は、前記内燃機関の出力軸に初期回転を付与するスタータモータが起動されているときに、前記予め定められた回数以下であると判断することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射弁の駆動装置。
4. 前記判断手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度が予め定められた回転速度以下であるときに、前記予め定められた回数以下であると判断することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射弁の駆動装置。
5. 前記ピーク電流を生成すべく当該駆動装置の電源としてのバッテリの電圧を昇圧する昇圧手段と、
   該昇圧手段の出力を蓄える蓄積手段と、
   前記保持電流を流すべく、前記バッテリの電圧によって直接駆動される定電流手段と、
   前記蓄積手段と前記燃料噴射弁とを導通及び遮断する開閉手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料噴射弁の駆動装置。
6. 前記増加手段は、前記バッテリの電圧が閾値電圧以下であるとき、前記燃料噴射弁に対する通電量の不足が懸念されると判断することを特徴とする請求項５記載の燃料噴射弁の駆動装置。

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