JP2012241669A - インジェクタ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減し得るインジェクタ駆動装置を提供する。
【解決手段】制御回路２１は、入力される駆動信号に応じて、インジェクタＦの駆動期間の開始タイミングになると、第１充電用スイッチ２２および第２充電用スイッチ２３を同時にスイッチング制御することで、インジェクタＦが開弁状態となり、当該インジェクタＦによる燃料噴射が開始される。そして、制御回路２１は、インジェクタＦの駆動終了時に放電用スイッチ２４をスイッチング制御することで、インジェクタＦが閉弁状態となり、当該インジェクタＦによる燃料噴射が終了される。
【選択図】図１

Description

本発明は、インジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置に関するものである。

従来、インジェクタ（電磁弁）を駆動するインジェクタ駆動装置に関する技術として、下記特許文献１に開示される圧電素子（ピエゾ素子）を充放電するための装置が知られている。この装置は、充放電装置により、複数の圧電素子が並列に接続された第１の圧電素子群と、他の複数の圧電素子が並列に接続された第２の圧電素子群とを充放電するように構成されている。当該装置には、充放電する圧電素子群を選択するための群選択スイッチが各圧電素子群の高電位側（上流側）にそれぞれ設けられており、当該群選択スイッチは、他の群選択スイッチが閉成された状態で当該他の群選択スイッチに接続される圧電素子群のいずれかの圧電素子が放電されるときに、開放される。

このため、例えば、第２の圧電素子群のいずれかの圧電素子が放電されるときに、第１の圧電素子群に接続される群選択スイッチを開放することで、上記放電が第１の圧電素子群の各圧電素子に影響することもない。これにより、第１の圧電素子群の各圧電素子と第２の圧電素子群の各圧電素子とを、相互に依存せずに充電および放電できる。

特開２００１−０５３３４８号公報

ところで、上記特許文献１のような構成のインジェクタ駆動装置では、インジェクタの高電位側の電位と低高電位側の電位との平均値に相当するコモンモード電圧が、駆動電圧の印加時におけるスイッチング素子の動作に応じて変動する。このコモンモード電圧の変動が大きくなると、このコモンモード電圧に起因する電磁ノイズが大きくなるという問題がある。特に、印加される電圧に応じてピエゾ素子（圧電素子）が変位することにより開閉するピエゾインジェクタのように、印加される電圧変動が比較的大きくなるインジェクタでは、コモンモード電圧の変動も大きくなり、このコモンモード電圧に起因する電磁ノイズがさらに大きくなってしまう。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減し得るインジェクタ駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のインジェクタ駆動装置では、インジェクタの高電位側の端子に接続される第１端子と低電位側の端子に接続される第２端子とを介して駆動電圧を印加することで、当該インジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置であって、電源の正極に接続される第１充電用スイッチング素子と、前記電源の負極に接続される第２充電用スイッチング素子と、前記第１充電用スイッチング素子および前記第２充電用スイッチング素子間に接続されて、カソードが前記第１充電用スイッチング素子側に接続されアノードが前記第２充電用スイッチング素子側に接続される寄生ダイオードを有する放電用スイッチング素子と、一端が前記第１充電用スイッチング素子と前記放電用スイッチング素子との接続点に接続され他端が前記第１端子に接続される第１コイルと、一端が前記第２充電用スイッチング素子と前記放電用スイッチング素子との接続点に接続され他端が前記第２端子に接続されて前記第１コイルとインダクタンスが等しい第２コイルと、カソードが前記第１コイルの前記他端に接続されアノードが前記第２コイルの前記他端に接続されるダイオードと、前記第１充電用スイッチング素子および前記第２充電用スイッチング素子と前記放電用スイッチング素子とをスイッチング制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、駆動開始時に前記第１充電用スイッチング素子および前記第２充電用スイッチング素子を同時にスイッチング制御し、駆動終了時に前記放電用スイッチング素子をスイッチング制御するように、前記駆動電圧を前記インジェクタに印加することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のインジェクタ駆動装置において、前記インジェクタは、前記駆動電圧に応じてピエゾ素子が変位することにより開閉駆動するピエゾインジェクタであって、前記第１端子が前記ピエゾ素子の高電位側に接続され、前記第２端子が前記ピエゾ素子の低電位側に接続されることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のインジェクタ駆動装置において、同時に駆動しない複数のインジェクタが駆動対象であって、これら複数のインジェクタが接続される前記第１端子および前記第２端子を複数備えるとともに、前記複数のインジェクタのうち、前記制御手段によるスイッチング制御に応じた前記駆動電圧を印加すべきインジェクタを選択する選択手段を備えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載のインジェクタ駆動装置において、前記選択手段は、前記第１コイルと複数の前記第１端子との間と、前記第２コイルと複数の前記第２端子との間とに、選択用スイッチを端子ごとに備え、前記複数のインジェクタのうちいずれかのインジェクタに前記駆動電圧が印加される場合には、このインジェクタに接続される前記第１端子および前記第２端子に対応する前記選択用スイッチが通電可能に動作することを特徴とする。

請求項１の発明では、制御手段により、インジェクタの駆動開始時に第１充電用スイッチング素子および第２充電用スイッチング素子の両充電用スイッチング素子が同時にスイッチング制御され、インジェクタの駆動終了時に放電用スイッチング素子がスイッチング制御されるように、駆動電圧がインジェクタに印加される。

これにより、両充電用スイッチング素子が同時にオンされると、インダクタンスが等しい第１コイルおよび第２コイルの両コイルにより電流制限されつつ、インジェクタが充電され、両充電用スイッチング素子が同時にオフされると、両コイルに蓄えられたエネルギが、放電用スイッチング素子の寄生ダイオードを介してインジェクタに流れる。このように両充電用スイッチング素子がオンオフを繰り返すことでインジェクタに電流が流れ、第１端子の基準電位からの電圧は、電源の電源電圧の１／２を中心として増加方向に変化し、第２端子の基準電位からの電圧は、電源電圧の１／２を中心として減少方向に第１端子の電位と同じ変化量で変化する。すなわち、第１端子および第２端子に逆電圧が印加されることとなる。

このため、インジェクタには、その両端子を介して、第１端子の電位と第２端子の電位との電位差が駆動電圧として印加されることとなり、この駆動電圧に応じて、インジェクタは所定の動作を実施する。一方、コモンモード電圧は、第１端子の電位と第２端子の電位との平均値、すなわち、電源電圧の１／２で一定となり、コモンモード電圧の電圧変動が抑制される。
したがって、コモンモード電圧の電圧変動が抑制されて、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減することができる。

また、インジェクタの放電時には、両充電用スイッチング素子がオフされた状態で、放電用スイッチング素子がオンされることで、インジェクタに蓄えられた電荷が放出される。そして、インジェクタの端子間電圧が０（Ｖ）からダイオードの順方向電圧を下回った時点でダイオードを介して電流が流れるので、インジェクタの端子間電圧が負になるのを防止しつつ放電を円滑に実施することができる。

請求項２の発明では、インジェクタは、駆動電圧に応じてピエゾ素子が変位することにより開閉駆動するピエゾインジェクタである。ピエゾインジェクタは、ソレノイド式のインジェクタ等に対して必要な駆動電圧が比較的高いインジェクタであり、このような第１端子の電位と第２端子の電位との電位差が比較的高くなるインジェクタであっても、コモンモード電圧の電圧変動が抑制されて、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減することができる。

請求項３の発明では、同時に駆動しない複数のインジェクタが駆動対象であって、選択手段により、上記複数のインジェクタのうち、制御手段によるスイッチング制御に応じた駆動電圧を印加すべきインジェクタが選択される。これにより、上述のような複数のインジェクタが駆動対象であっても、所望のインジェクタに駆動電圧を印加するとともにこの印加時のコモンモード電圧の電圧変動が抑制されるので、このコモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減することができる。

請求項４の発明では、選択手段は、第１コイルと複数の第１端子との間と、第２コイルと複数の第２端子との間とに、選択用スイッチを端子ごとに備えている。そして、複数のインジェクタのうちいずれかのインジェクタに駆動電圧が印加される場合には、このインジェクタに接続される第１端子および第２端子に対応する選択用スイッチが通電可能に動作する。

例えば、複数のインジェクタが駆動対象である場合、従来構成では、各インジェクタの低電位側が接続される各第２端子には、上記駆動電圧を当該インジェクタに選択して印加するための手段として、当該第２端子を接地するスイッチ手段がそれぞれ設けられる。このような構成では、駆動すべきインジェクタ（以下、駆動インジェクタという）に対応する上記スイッチ手段を通電状態（オン状態）にしてその低電位側を第２端子を介して接地することで当該駆動インジェクタに所定の駆動電圧が印加されるとき、この所定の駆動電圧が残りの駆動しないインジェクタ（以下、休止インジェクタという）にも印加される。このとき、各休止インジェクタの低電位側のスイッチ手段はそれぞれ非通電状態（オフ状態）のままであるため、各休止インジェクタの高電位側および低電位側は、駆動インジェクタの高電位側と同電位になり、駆動インジェクタの低電位側は、基準電位（接地電位）になる。

このような従来構成では、駆動インジェクタの高電位側の電位と低高電位側の電位とが逆電圧状態にならないため、駆動インジェクタのコモンモード電圧が、駆動電圧の印加時におけるスイッチング素子の動作に応じて変動してしまう。さらに、各休止インジェクタの高電位側および低電位側が駆動インジェクタの高電位側と同電位になることから、各休止インジェクタにおけるコモンモード電圧が、駆動インジェクタにおけるコモンモード電圧よりも大きくなる。コモンモード電圧が大きくなるほど電磁ノイズが大きくなるので、各休止インジェクタのコモンモード電圧に起因する電磁ノイズが、駆動インジェクタの電磁ノイズよりも大きくなってしまう。

そこで、請求項４の発明では、駆動インジェクタに接続される第１端子および第２端子に対応する選択用スイッチが通電可能に動作し、各休止インジェクタの選択用スイッチは通電状態にならないため、各休止インジェクタのコモンモード電圧は、駆動インジェクタのコモンモード電圧と等しく一定値となる。これにより、駆動インジェクタだけでなく、休止インジェクタでのコモンモード電圧の電圧変動が抑制されて、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを確実に低減することができる。

第１実施形態に係るインジェクタ駆動装置を採用した燃料噴射制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１のインジェクタの駆動期間におけるインジェクタ駆動装置の動作および作用を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係るインジェクタ駆動装置を採用した燃料噴射制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図３のインジェクタの駆動期間におけるインジェクタ駆動装置の動作および作用を示すタイムチャートである。 従来のインジェクタ駆動装置を採用した燃料噴射制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図５のインジェクタの駆動期間におけるインジェクタ駆動装置の動作および作用を示すタイムチャートである。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係るインジェクタ駆動装置について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るインジェクタ駆動装置２０を採用した燃料噴射制御装置１０の概略構成を示すブロック図である。
図１に示す燃料噴射制御装置１０は、例えば車両に搭載されたエンジンの気筒に燃料を噴射供給するインジェクタＦと、このインジェクタＦを駆動するインジェクタ駆動装置２０とを備えている。

インジェクタＦは、印加される電圧に応じて変位する複数のピエゾ素子を積層したピエゾスタックＣをアクチュエータとして利用したピエゾインジェクタである。このインジェクタＦは、燃料噴射時には、ピエゾスタックＣが充電されてピエゾスタックＣが伸長することにより、図略の弁体がスプリング等の付勢力に抗して開弁位置に移動してその開弁状態が維持されることで、燃料噴射が行われ、ピエゾスタックＣが放電されると、上記弁体が元の閉弁位置に戻り、燃料噴射が停止されるように構成されている。

図１に示すように、インジェクタ駆動装置２０は、出力端子として、インジェクタＦのピエゾスタックＣの高電位側（ハイサイド）が接続される第１端子Ｐａと、ピエゾスタックＣの低電位側（ローサイド）が接続される第２端子Ｐｂと、を備えている。また、インジェクタ駆動装置２０は、第１充電用スイッチ２２および第２充電用スイッチ２３と、放電用スイッチ２４と、充放電用の第１コイル２５および第２コイル２６と、ダイオード２７と、当該インジェクタ駆動装置２０を全体的に制御する制御回路２１と、を備えている。

第１充電用スイッチ２２は、直流電源Ｂの正極に接続され、第２充電用スイッチ２３は、直流電源Ｂの負極に接続されている。放電用スイッチ２４は、第１充電用スイッチ２２および第２充電用スイッチ２３間に接続されており、カソードが第１充電用スイッチ２２側に接続されアノードが第２充電用スイッチ２３側に接続される寄生ダイオード２４ａを有している。これら各スイッチ２２〜２４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子であり、制御回路２１によりスイッチング制御される。

第１コイル２５は、一端が第１充電用スイッチ２２と放電用スイッチ２４との接続点に接続され他端が第１端子Ｐａに接続されている。第２コイル２６は、一端が第２充電用スイッチ２３と放電用スイッチ２４との接続点に接続され、他端が第２端子Ｐｂに接続されている。これら第１コイル２５および第２コイル２６は、互いにインダクタンスが等しく、例えば、１５μＨに設定されている。また、ダイオード２７は、カソードが第１コイル２５の他端に接続され、アノードが第２コイル２６の他端に接続されている。

なお、制御回路２１は、特許請求の範囲に記載の「制御手段」の一例に相当し、第１充電用スイッチ２２および第２充電用スイッチ２３は、特許請求の範囲に記載の「第１充電用スイッチング素子」および「第２充電用スイッチング素子」の一例に相当し、放電用スイッチ２４は、特許請求の範囲に記載の「放電用スイッチング素子」の一例に相当し得る。

次に、上記のように構成されたインジェクタ駆動装置２０の作用を、図２を用いて説明する。図２は、インジェクタＦの駆動期間におけるインジェクタ駆動装置２０の動作および作用を示すタイムチャートであり、図２（Ａ）は、駆動信号の入力状態を示し、図２（Ｂ）は、両充電用スイッチ２２，２３のオン／オフ制御状態を示し、図２（Ｃ）は、放電用スイッチ２４のオン／オフ制御状態を示し、図２（Ｄ）は、インジェクタＦに供給される電流Ｉｐの変化を示し、図２（Ｅ）は、第１端子Ｐａの電位の変化を示し、図２（Ｆ）は、第２端子Ｐｂの電位の変化を示し、図２（Ｇ）は、インジェクタＦの両端子を介して印加される駆動電圧Ｖｐの変化を示し、図２（Ｈ）は、コモンモード電圧の変化を示す。

制御回路２１は、エンジン回転数やアクセル開度などのエンジン運転情報に応じて外部から入力される駆動信号（図２（Ａ）参照）に応じて、インジェクタＦの駆動期間の開始タイミングになると、第１充電用スイッチ２２および第２充電用スイッチ２３を同時にスイッチング制御することで（図２（Ｂ）参照）、インジェクタＦが開弁状態となり、当該インジェクタＦによる燃料噴射が開始される。そして、制御回路２１は、インジェクタＦの駆動終了時に放電用スイッチ２４をスイッチング制御することで（図２（Ｃ）参照）、インジェクタＦが閉弁状態となり、当該インジェクタＦによる燃料噴射が終了される。

より詳細に説明すると、インジェクタＦの駆動開始時には、両充電用スイッチ２２，２３が同時にオンされると、インダクタンスが等しい第１コイル２５および第２コイル２６の両コイルにより電流制限されつつ、インジェクタＦのピエゾスタックＣが充電される。そして、両充電用スイッチ２２，２３が同時にオフされると、両コイル２５，２６に蓄えられたエネルギが、放電用スイッチ２４の寄生ダイオード２４ａを介してピエゾスタックＣに流れる。

このように両充電用スイッチ２２，２３がオンオフを繰り返すことで、インジェクタＦに電流Ｉｐが流れ（図２（Ｄ）参照）、第１端子Ｐａの基準電位からの電圧Ｖｐａは、直流電源Ｂの電源電圧Ｖｃの１／２を中心として増加方向に変化し（図２（Ｅ）参照）、第２端子Ｐｂの基準電位からの電圧Ｖｐｂは、電源電圧Ｖｃの１／２を中心として減少方向に第１端子Ｐａの電位と同じ変化量で変化する（図２（Ｆ）参照）。すなわち、第１端子Ｐａおよび第２端子Ｐｂに逆電圧が印加されることとなる。

このため、インジェクタＦのピエゾスタックＣには、その両端子を介して、第１端子Ｐａの電位と第２端子Ｐｂの電位との電位差（Ｖｐａ−Ｖｐｂ）が駆動電圧Ｖｐとして印加されることとなり（図２（Ｇ）参照）、この駆動電圧Ｖｐに応じて、インジェクタＦは所定の動作を実施する。一方、コモンモード電圧は、第１端子Ｐａの電位と第２端子Ｐｂの電位との平均値（Ｖｐａ＋Ｖｐｂ）／２、すなわち、電源電圧Ｖｃの１／２で一定となり（図２（Ｈ）参照）、コモンモード電圧の電圧変動が抑制される。
したがって、コモンモード電圧の電圧変動が抑制されて、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減することができる。

また、ピエゾスタックＣの放電時には、両充電用スイッチ２２，２３がオフされた状態で、放電用スイッチ２４がオンされることで、ピエゾスタックＣに蓄えられた電荷が放出される。そして、インジェクタＦの端子間電圧が０（Ｖ）からダイオード２７の順方向電圧を下回った時点でダイオード２７を介して電流が流れるので、インジェクタＦの端子間電圧が負になるのを防止しつつ放電を円滑に実施することができる。

本実施形態では、特に、インジェクタＦとして、駆動電圧に応じてピエゾ素子が変位することにより開閉駆動するピエゾインジェクタが採用されている。ピエゾインジェクタは、ソレノイド式のインジェクタ等に対して必要な駆動電圧が比較的高いインジェクタであり、このような第１端子Ｐａの電位と第２端子Ｐｂの電位との電位差が比較的高くなるインジェクタであっても、コモンモード電圧の電圧変動が抑制されて、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るインジェクタ駆動装置について図を参照して説明する。図３は、第２実施形態に係るインジェクタ駆動装置２０ａを採用した燃料噴射制御装置１０の概略構成を示すブロック図である。
本第２実施形態に係るインジェクタ駆動装置２０ａは、上記第１実施形態に対して、多気筒エンジンの各気筒に燃料を噴射供給するインジェクタであって同時に開弁状態にならないｎ個のインジェクタＦ１〜Ｆｎを駆動対象として駆動制御するもので、各インジェクタＦ１〜ＦｎのピエゾスタックＣ１〜Ｃｎに対して、所定の駆動電圧を印加可能に構成されている。

具体的には、図３に示すように、インジェクタ駆動装置２０ａは、出力端子として、各インジェクタＦ１〜ＦｎのピエゾスタックＣ１〜Ｃｎの高電位側（ハイサイド）がそれぞれ接続されるｎ個の第１端子Ｐ１ａ〜Ｐｎａと、ピエゾスタックＣ１〜Ｃｎの低電位側（ローサイド）が接続されるｎ個の第２端子Ｐ１ｂ〜Ｐｎｂと、を備えている。

また、インジェクタ駆動装置２０ａは、制御回路２１によるスイッチング制御に応じた駆動電圧を印加すべきインジェクタを選択するための選択手段として、第１コイル２５と各第１端子Ｐ１ａ〜Ｐｎａとの間に端子ごとに配置されるｎ個の選択用スイッチＳ１ａ〜Ｓｎａと、第２コイル２６と各第２端子Ｐ１ｂ〜Ｐｎｂとの間に端子ごとに配置されるｎ個の選択用スイッチＳ１ｂ〜Ｓｎｂと、を備えている。

次に、上記のように構成されたインジェクタ駆動装置２０ａの作用を、図４を用いて説明する。図４は、インジェクタＦ１，Ｆ２，Ｆｎの駆動期間におけるインジェクタ駆動装置２０ａの動作および作用を示すタイムチャートであり、図４（Ａ）は、駆動信号の入力状態を示し、図４（Ｂ）は、インジェクタＦ１，Ｆ２，Ｆｎに供給される電流の変化を示し、図４（Ｃ）は、第１端子Ｐ１ａおよび第２端子Ｐ１ｂの電位の変化を示し、図４（Ｄ）は、第１端子Ｐ２ａおよび第２端子Ｐ２ｂの電位の変化を示し、図４（Ｅ）は、第１端子Ｐｎａおよび第２端子Ｐｎｂの電位の変化を示し、図４（Ｆ）は、インジェクタＦ１，Ｆ２，Ｆｎの両端子を介して印加される駆動電圧Ｖｐの変化を示し、図４（Ｇ）は、各インジェクタＦ１，Ｆ２，Ｆｎにおけるコモンモード電圧の変化を示す。

制御回路２１は、入力される駆動信号（図４（Ａ）参照）に応じて、各インジェクタＦ１〜ＦｎのうちインジェクタＦ１の駆動期間の開始タイミングになると、各選択用スイッチのうち選択用スイッチＳ１ａおよび選択用スイッチＳ１ｂのみを通電状態にするとともに両充電用スイッチ２２，２３を同時にスイッチング制御することで、インジェクタＦ１のみが開弁状態となり、当該インジェクタＦ１による燃料噴射が開始される。そして、制御回路２１は、インジェクタＦ１の駆動終了時に放電用スイッチ２４をスイッチング制御することで、インジェクタＦ１が閉弁状態となり、当該インジェクタＦ１による燃料噴射が終了される。

より詳細に説明すると、インジェクタＦ１の駆動開始時には、選択用スイッチＳ１ａおよび選択用スイッチＳ１ｂが通電状態になり両充電用スイッチ２２，２３が同時にオンされると、インダクタンスが等しい第１コイル２５および第２コイル２６の両コイルにより電流制限されつつ、インジェクタＦ１のピエゾスタックＣ１が充電される。選択されないインジェクタＦ２〜Ｆｎに対する選択用スイッチＳ２ａ〜Ｓｎａおよび選択用スイッチＳ２ｂ〜Ｓｎｂは、全てオフされたままである。そして、両充電用スイッチ２２，２３が同時にオフされると、両コイル２５，２６に蓄えられたエネルギが、放電用スイッチ２４の寄生ダイオード２４ａを介してピエゾスタックＣ１に流れる。

このように両充電用スイッチ２２，２３がオンオフを繰り返すことで、インジェクタＦ１に電流Ｉｐ１が流れ（図４（Ｂ）参照）、第１端子Ｐ１ａの基準電位からの電圧Ｖｐ１ａは、直流電源Ｂの電源電圧Ｖｃの１／２を中心として増加方向に変化し、第２端子Ｐ１ｂの基準電位からの電圧Ｖｐ１ｂは、電源電圧Ｖｃの１／２を中心として減少方向に第１端子Ｐ１ａの電位と同じ変化量で変化する（図４（Ｃ）参照）。すなわち、第１端子Ｐ１ａおよび第２端子Ｐ１ｂに逆電圧が印加されることとなる。

このため、インジェクタＦ１のピエゾスタックＣ１には、その両端子を介して、第１端子Ｐ１ａの電位と第２端子Ｐ１ｂの電位との電位差（Ｖｐ１ａ−Ｖｐ１ｂ）が駆動電圧Ｖｐとして印加されることとなり（図４（Ｆ）参照）、この駆動電圧Ｖｐに応じて、インジェクタＦ１は所定の動作を実施する。一方、コモンモード電圧は、第１端子Ｐ１ａの電位と第２端子Ｐ１ｂの電位との平均値（Ｖｐ１ａ＋Ｖｐ１ｂ）／２、すなわち、電源電圧Ｖｃの１／２で一定となり（図４（Ｇ）参照）、コモンモード電圧の電圧変動が抑制される。

また、インジェクタＦ２の駆動開始時には、選択用スイッチＳ２ａおよび選択用スイッチＳ２ｂが通電状態になり両充電用スイッチ２２，２３が同時にオンされると、第１コイル２５および第２コイル２６の両コイルにより電流制限されつつ、インジェクタＦ２のピエゾスタックＣ２が充電される。選択されないインジェクタＦ１，Ｆ３〜Ｆｎに対する選択用スイッチＳ１ａ，Ｓ３ａ〜Ｓｎａおよび選択用スイッチＳ１ｂ，Ｓ３ｂ〜Ｓｎｂは、全てオフされたままである。そして、両充電用スイッチ２２，２３が同時にオフされると、両コイル２５，２６に蓄えられたエネルギが、放電用スイッチ２４の寄生ダイオード２４ａを介してピエゾスタックＣ２に流れる。

このように両充電用スイッチ２２，２３がオンオフを繰り返すことで、インジェクタＦ２に電流Ｉｐ２が流れ（図４（Ｂ）参照）、第１端子Ｐ２ａの基準電位からの電圧Ｖｐ２ａは、直流電源Ｂの電源電圧Ｖｃの１／２を中心として増加方向に変化し、第２端子Ｐ２ｂの基準電位からの電圧Ｖｐ２ｂは、電源電圧Ｖｃの１／２を中心として減少方向に第１端子Ｐ２ａの電位と同じ変化量で変化する（図４（Ｄ）参照）。

このため、インジェクタＦ２のピエゾスタックＣ２には、その両端子を介して、第１端子Ｐ２ａの電位と第２端子Ｐ２ｂの電位との電位差（Ｖｐ２ａ−Ｖｐ２ｂ）が駆動電圧Ｖｐとして印加されることとなり（図４（Ｆ）参照）、この駆動電圧Ｖｐに応じて、インジェクタＦ２は所定の動作を実施する。一方、コモンモード電圧は、第１端子Ｐ２ａの電位と第２端子Ｐ２ｂの電位との平均値（Ｖｐ２ａ＋Ｖｐ２ｂ）／２、すなわち、電源電圧Ｖｃの１／２で一定となり（図４（Ｇ）参照）、コモンモード電圧の電圧変動が抑制される。

また、インジェクタＦｎの駆動開始時には、選択用スイッチＳｎａおよび選択用スイッチＳｎｂが通電状態になり両充電用スイッチ２２，２３が同時にオンされると、第１コイル２５および第２コイル２６の両コイルにより電流制限されつつ、インジェクタＦｎのピエゾスタックＣｎが充電される。選択されないインジェクタＦ１〜Ｆｎ−１に対する選択用スイッチＳ１ａ〜Ｓｎ−１ａおよび選択用スイッチＳ１ｂ〜Ｓｎ−１ｂは、全てオフされたままである。そして、両充電用スイッチ２２，２３が同時にオフされると、両コイル２５，２６に蓄えられたエネルギが、放電用スイッチ２４の寄生ダイオード２４ａを介してピエゾスタックＣｎに流れる。

このように両充電用スイッチ２２，２３がオンオフを繰り返すことで、インジェクタＦｎに電流Ｉｐｎが流れ（図４（Ｂ）参照）、第１端子Ｐｎａの基準電位からの電圧Ｖｐｎａは、直流電源Ｂの電源電圧Ｖｃの１／２を中心として増加方向に変化し、第２端子Ｐｎｂの基準電位からの電圧Ｖｐｎｂは、電源電圧Ｖｃの１／２を中心として減少方向に第１端子Ｐｎａの電位と同じ変化量で変化する（図４（Ｅ）参照）。

このため、インジェクタＦｎのピエゾスタックＣｎには、その両端子を介して、第１端子Ｐｎａの電位と第２端子Ｐｎｂの電位との電位差（Ｖｐｎａ−Ｖｐｎｂ）が駆動電圧Ｖｐとして印加されることとなり（図４（Ｆ）参照）、この駆動電圧Ｖｐに応じて、インジェクタＦｎは所定の動作を実施する。一方、コモンモード電圧は、第１端子Ｐｎａの電位と第２端子Ｐｎｂの電位との平均値（Ｖｐｎａ＋Ｖｐｎｂ）／２、すなわち、電源電圧Ｖｃの１／２で一定となり（図４（Ｇ）参照）、コモンモード電圧の電圧変動が抑制される。

このように、本実施形態に係るインジェクタ駆動装置２０ａでは、同時に駆動しない複数のインジェクタＦ１〜Ｆｎが駆動対象であって、選択用スイッチＳ１ａ〜Ｓｎａと選択用スイッチＳ１ｂ〜Ｓｎｂとにより、上記各インジェクタＦ１〜Ｆｎのうち、制御回路２１によるスイッチング制御に応じた駆動電圧を印加すべきインジェクタが選択される。これにより、上述のような複数のインジェクタＦ１〜Ｆｎが駆動対象であっても、所望のインジェクタに駆動電圧を印加するとともにこの印加時のコモンモード電圧の電圧変動が抑制されるので（図４（Ｇ）参照）、このコモンモード電圧に起因する電磁ノイズを低減することができる。

また、本実施形態では、複数のインジェクタのうち駆動すべきインジェクタ（駆動インジェクタ）と異なる残りの駆動しないインジェクタ（休止インジェクタ）におけるコモンモード電圧の変動を抑制するため、駆動インジェクタに駆動電圧が印加される場合には、この駆動インジェクタに接続される第１端子および第２端子に対応する選択用スイッチのみが通電可能に動作する。

この理由について、図５に示す従来のインジェクタ駆動装置１００を比較対象として、以下に説明する。図５は、従来のインジェクタ駆動装置１００を採用した燃料噴射制御装置の概略構成を示すブロック図である。図６は、インジェクタＦ１１，Ｆ１ｎ，Ｆ２１，Ｆ２ｎの駆動期間におけるインジェクタ駆動装置１００の動作および作用を示すタイムチャートであり、図６（Ａ）は、駆動信号の入力状態を示し、図６（Ｂ）は、インジェクタＦ１１，Ｆ１ｎ，Ｆ２１，Ｆ２ｎに供給される電流の変化を示し、図６（Ｃ）は、第１端子Ｐ１１ａおよび第２端子Ｐ１１ｂ、第１端子Ｐ１ｎａおよび第２端子Ｐ１ｎｂ、第１端子Ｐ２１ａおよび第２端子Ｐ２１ｂ、第１端子Ｐ２ｎａおよび第２端子Ｐ２ｎｂのそれぞれの電位の変化を示し、図６（Ｄ）は、インジェクタＦ１１，Ｆ１ｎ，Ｆ２１，Ｆ２ｎの両端子を介して印加される駆動電圧Ｖｐの変化を示し、図６（Ｅ）は、各インジェクタＦ１１，Ｆ１ｎ，Ｆ２１，Ｆ２ｎにおけるコモンモード電圧の変化を示す。

図５に示す従来のインジェクタ駆動装置１００は、同時に駆動しないｎ個のインジェクタＦ１１〜Ｆ１ｎから構成される第１インジェクタ群と、同時に駆動しないｎ個のインジェクタＦ２１〜Ｆ２ｎから構成される第２インジェクタ群とを駆動対象として構成されている。このインジェクタ駆動装置１００は、出力端子として、第１インジェクタ群における各インジェクタＦ１１〜Ｆ１ｎのピエゾスタックＣ１１〜Ｃ１ｎの高電位側（ハイサイド）がそれぞれ接続されるｎ個の第１端子Ｐ１１ａ〜Ｐ１ｎａと、ピエゾスタックＣ１１〜Ｃ１ｎの低電位側（ローサイド）が接続されるｎ個の第２端子Ｐ１１ｂ〜Ｐ１ｎｂと、第２インジェクタ群における各インジェクタＦ２１〜Ｆ２ｎのピエゾスタックＣ２１〜Ｃ２ｎの高電位側（ハイサイド）がそれぞれ接続されるｎ個の第１端子Ｐ２１ａ〜Ｐ２ｎａと、ピエゾスタックＣ２１〜Ｃ２ｎの低電位側（ローサイド）が接続されるｎ個の第２端子Ｐ２１ｂ〜Ｐ２ｎｂと、を備えている。

また、インジェクタ駆動装置１００は、図５に示すように、直流電源Ｂの正極に接続される充電用スイッチ１０１と、直流電源Ｂの負極に接続される放電用スイッチ１０２と、一端が充電用スイッチ１０１と放電用スイッチ１０２との接続点に接続される充放電用のコイル１０３と、カソードがコイル１０３の他端に接続され、アノードが接地されるダイオード１０４とを備えている。

また、インジェクタ駆動装置１００は、第１端子Ｐ１１ａ〜Ｐ１ｎａに接続されるスイッチＳ１と、第１端子Ｐ２１ａ〜Ｐ２ｎａに接続されるスイッチＳ２と、各第２端子Ｐ１１ｂ〜Ｐ１ｎｂ，Ｐ２１ｂ〜Ｐ２ｎｂにそれぞれ接続されて上記駆動電圧を接続されるインジェクタに選択して印加するために当該第２端子を接地するスイッチＳ１１ｂ〜Ｓ１ｎｂ，Ｓ２１ｂ〜Ｓ２ｎｂと、を備えている。これらスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ１１ｂ〜Ｓ１ｎｂ，Ｓ２１ｂ〜Ｓ２ｎｂと、充電用スイッチ１０１および放電用スイッチ１０２とは、入力される駆動信号に応じて、図略の制御回路により制御される。

このような構成では、入力される駆動信号（図６（Ａ）参照）に応じて、第１インジェクタ群のインジェクタＦ１１を駆動する場合には、スイッチＳ１を通電状態（オン状態）にするとともに、インジェクタＦ１１に対応するスイッチＳ１１ｂを通電状態（オン状態）にしてその低電位側を第２端子Ｐ１１ｂを介して接地することで当該駆動インジェクタＦ１１に電流が流れて所定の駆動電圧が印加されるとき（図６（Ｂ），（Ｄ）参照）、この所定の駆動電圧が第１インジェクタ群の他のインジェクタＦ１２〜Ｆ１ｎにも印加される。

このとき、各インジェクタＦ１２〜Ｆ１ｎの低電位側のスイッチＳ１２ｂ〜Ｓ１ｎｂはそれぞれ非通電状態（オフ状態）のままであるため、各インジェクタＦ１２〜Ｆ１ｎの高電位側および低電位側は、インジェクタＦ１１の高電位側と同電位になり、インジェクタＦ１１の低電位側は、基準電位（接地電位）になる（図６（Ｃ）の楕円Ａ１内参照）。

インジェクタＦ１１の高電位側の電位と低高電位側の電位とが逆電圧状態にならないため、当該インジェクタＦ１１のコモンモード電圧が、駆動電圧の印加時におけるスイッチング動作に応じてＶｐ／２が最大値となるように変動してしまう（図６（Ｅ）の楕円Ａ２内参照）。さらに、インジェクタＦ１２〜Ｆ１ｎの高電位側および低電位側がインジェクタＦ１１の高電位側と同電位になることから、各インジェクタＦ１２〜Ｆ１ｎにおけるコモンモード電圧が、Ｖｐが最大値となるように変動して、インジェクタＦ１１におけるコモンモード電圧よりも大きくなる（図６（Ｅ）の楕円Ａ２内参照）。

図６（Ｅ）からわかるように、インジェクタＦ１ｎが駆動される場合でも、インジェクタＦ１ｎのコモンモード電圧が、Ｖｐ／２が最大値となるように変動し、他のインジェクタＦ１１〜Ｆ１ｎ−１におけるコモンモード電圧が、Ｖｐが最大値となるように変動して、インジェクタＦ１ｎにおけるコモンモード電圧よりも大きくなる。また、第２インジェクタ群のインジェクタＦ２１が駆動される場合でも、インジェクタＦ２１のコモンモード電圧が、Ｖｐ／２が最大値となるように変動し、他のインジェクタＦ２２〜Ｆ２ｎにおけるコモンモード電圧が、Ｖｐが最大値となるように変動して、インジェクタＦ２１におけるコモンモード電圧よりも大きくなる。また、インジェクタＦ２ｎが駆動される場合でも、インジェクタＦ２ｎのコモンモード電圧が、Ｖｐ／２が最大値となるように変動し、他のインジェクタＦ２１〜Ｆ２ｎ−１におけるコモンモード電圧が、Ｖｐが最大値となるように変動して、インジェクタＦ２ｎにおけるコモンモード電圧よりも大きくなる。

すなわち、従来構成では、駆動インジェクタの高電位側の電位と低高電位側の電位とが逆電圧状態にならないため、駆動インジェクタのコモンモード電圧が、駆動電圧の印加時におけるスイッチング動作に応じてＶｐ／２が最大値となるように変動してしまう。さらに、各休止インジェクタの高電位側および低電位側が駆動インジェクタの高電位側と同電位になることから、各休止インジェクタにおけるコモンモード電圧が、Ｖｐが最大値となるように変動して、駆動インジェクタにおけるコモンモード電圧よりも大きくなる。コモンモード電圧が大きくなるほど電磁ノイズが大きくなるので、各休止インジェクタのコモンモード電圧に起因する電磁ノイズが、駆動インジェクタの電磁ノイズよりも大きくなってしまう。特に、車両に搭載されたエンジンの気筒に燃料を噴射供給するインジェクタを駆動制御するインジェクタ駆動装置のように、駆動制御対象のインジェクタと離れた位置に配置される場合には、インジェクタ駆動装置とインジェクタとを接続するハーネスが長くなるため、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズがＡＭやＦＭ等に対するラジオノイズとして発生しやすくなる。

そこで、本実施形態に係るインジェクタ駆動装置２０ａでは、駆動インジェクタに接続される第１端子および第２端子に対応する選択用スイッチのみが通電可能に動作し、各休止インジェクタの選択用スイッチは通電状態にならないため、各休止インジェクタのコモンモード電圧は、図４（Ｇ）に示すように一定値となる。これにより、駆動インジェクタだけでなく、休止インジェクタでのコモンモード電圧の電圧変動が抑制されて、コモンモード電圧に起因する電磁ノイズを確実に低減することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよい。
（１）本発明に係るインジェクタ駆動装置２０，２０ａは、車両に搭載されたエンジンの気筒に燃料を噴射供給するインジェクタを駆動対象とすることに限らず、入力される駆動信号に応じて開閉動作するインジェクタ（電磁弁）を駆動対象とすることができる。

（２）本発明に係るインジェクタ駆動装置２０，２０ａは、駆動電圧に応じてピエゾ素子が変位することにより開閉駆動するピエゾインジェクタを駆動対象とすることに限らず、例えば、ソレノイド式のインジェクタ等を駆動対象としてもよい。

（３）直流電源Ｂの電源電圧を所望の電圧に昇圧するＤＣＤＣコンバータ等を採用してもよい。

１０…燃料噴射制御装置
２０，２０ａ…インジェクタ駆動装置
２１…制御回路（制御手段）
２２…第１充電用スイッチ（第１充電用スイッチング素子）
２３…第２充電用スイッチ（第２充電用スイッチング素子）
２４…放電用スイッチ（放電用スイッチング素子）
２５…第１コイル
２６…第２コイル
２７…ダイオード
Ｆ，Ｆ１〜Ｆｎ…インジェクタ
Ｃ，Ｃ１〜Ｃｎ…ピエゾスタック
Ｐａ，Ｐ１ａ〜Ｐｎａ…第１端子
Ｐｂ，Ｐ１ｂ〜Ｐｎｂ…第２端子
Ｓ１ａ〜Ｓｎｂ，Ｓ１ｂ〜Ｓｎｂ…選択用スイッチ（選択手段）

Claims (4)

1. インジェクタの高電位側の端子に接続される第１端子と低電位側の端子に接続される第２端子とを介して駆動電圧を印加することで、当該インジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置であって、
   電源の正極に接続される第１充電用スイッチング素子と、
   前記電源の負極に接続される第２充電用スイッチング素子と、
   前記第１充電用スイッチング素子および前記第２充電用スイッチング素子間に接続されて、カソードが前記第１充電用スイッチング素子側に接続されアノードが前記第２充電用スイッチング素子側に接続される寄生ダイオードを有する放電用スイッチング素子と、
   一端が前記第１充電用スイッチング素子と前記放電用スイッチング素子との接続点に接続され他端が前記第１端子に接続される第１コイルと、
   一端が前記第２充電用スイッチング素子と前記放電用スイッチング素子との接続点に接続され他端が前記第２端子に接続されて前記第１コイルとインダクタンスが等しい第２コイルと、
   カソードが前記第１コイルの前記他端に接続されアノードが前記第２コイルの前記他端に接続されるダイオードと、
   前記第１充電用スイッチング素子および前記第２充電用スイッチング素子と前記放電用スイッチング素子とをスイッチング制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段が、駆動開始時に前記第１充電用スイッチング素子および前記第２充電用スイッチング素子を同時にスイッチング制御し、駆動終了時に前記放電用スイッチング素子をスイッチング制御するように、前記駆動電圧を前記インジェクタに印加することを特徴とするインジェクタ駆動装置。
2. 前記インジェクタは、前記駆動電圧に応じてピエゾ素子が変位することにより開閉駆動するピエゾインジェクタであって、
   前記第１端子が前記ピエゾ素子の高電位側に接続され、前記第２端子が前記ピエゾ素子の低電位側に接続されることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ駆動装置。
3. 同時に駆動しない複数のインジェクタが駆動対象であって、これら複数のインジェクタが接続される前記第１端子および前記第２端子を複数備えるとともに、
   前記複数のインジェクタのうち、前記制御手段によるスイッチング制御に応じた前記駆動電圧を印加すべきインジェクタを選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインジェクタ駆動装置。
4. 前記選択手段は、
   前記第１コイルと複数の前記第１端子との間と、前記第２コイルと複数の前記第２端子との間とに、選択用スイッチを端子ごとに備え、
   前記複数のインジェクタのうちいずれかのインジェクタに前記駆動電圧が印加される場合には、このインジェクタに接続される前記第１端子および前記第２端子に対応する前記選択用スイッチが通電可能に動作することを特徴とする請求項３に記載のインジェクタ駆動装置。

Images