JP2013253580A - 車載制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合でも、インジェクタを駆動してエンジンを稼働させることができる。
【解決手段】制御回路４０は、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡されたと判定したとき、スイッチＳＷ２をオンし、かつスイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフして電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータを通してスイッチＳＷ２に電流を流してソレノイドアクチュエータを駆動する。したがって、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合でも、ソレノイドアクチュエータから生じる電磁力によってインジェクタを開弁させる。これに伴い、エンジンを稼働させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用内燃機器に適用されるソレノイドアクチュエータを制御する車載制御装置に関するものである。

従来、この種の車載制御装置では、自動車用内燃機器の燃料噴射装置に適用されるソレノイドアクチュエータを制御して、燃料噴射装置を開弁させるものがある（例えば、特許文献１参照）
このものにおいては、電源Ｖｄｄとソレノイドアクチュエータ１１ａとの間に配置されるスイッチＳＷ１と、ソレノイドアクチュエータ１１ａとグランドとの間に配置されているスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ１とソレノイドアクチュエータ１１ａとの間の共通接続端子とグランドとの間でソレノイドアクチュエータ１１ａに対して並列に配置されているコンデンサ２９と、コンデンサ２９と上記共通接続端子との間に配置されているスイッチＳＷ４とを備える（図８（ａ）〜図８（ｅ）参照）。

まず、図８（ａ）に示すように、スイッチＳＷ１をオフし、かつスイッチＳＷ２、ＳＷ４をオンすると、矢印Ｙａのように、コンデンサ２９からスイッチＳＷ４、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、およびスイッチＳＷ２を通してグランドに電流が流れる。

次に、図８（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ４をオフし、かつスイッチＳＷ２をオンすると、矢印Ｙｂのように、ダイオードＤ３からソレノイドアクチュエータ１１ａ、およびスイッチＳＷ２を通してグランドに電流が流れる。

次に、図８（ｃ）に示すように、スイッチＳＷ４をオフし、かつスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンすると、矢印Ｙｃのように、電源ＶｄｄからスイッチＳＷ１、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、およびスイッチＳＷ２を通してグランドに電流が流れる。

その後、スイッチＳＷ１、ＳＷ４をオフし、かつスイッチＳＷ２をオンする第１状態（図８（ｄ）参照）と、スイッチＳＷ４をオフし、かつスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンする第２状態（図８（ｃ）参照）とを交互に繰り返すことにより、ソレノイドアクチュエータ１１ａに流れる電流値を目標値に近づける。これに伴い、ソレノイドアクチュエータ１１ａから発生する電磁力により、燃料噴射装置を開弁することができる。

その後、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４をオフすると、図８（ｅ）中の矢印Ｙｅのように、ダイオードＤ３からソレノイドアクチュエータ１１ａ、およびダイオードＤ７を通してコンデンサ２９に電流が流れる。このことにより、ソレノイドアクチュエータ１１ａに蓄えられたエネルギをコンデンサ２９に回収することができる。

特開２００２−２９５２９３号公報

上記特許文献１では、ソレノイドアクチュエータ１１ａからコンデンサ２９にエネルギを回収するために、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４をオフすると、ダイオードＤ１からソレノイドアクチュエータ１１ａ、およびダイオードＤ７を通してコンデンサ２９に電流を流すことができるものの、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源Ｖｄｄ側と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合には、図５（ｅ）に示すように、電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータ１１ａ、およびダイオードＤ７を通してコンデンサ２９に電流が流れる。このため、図７に示すように、コンデンサ２９に流れる電流の値が大きくなる。これに伴い、コンデンサ２９の両端子間の電圧が増大して耐圧を越える恐れがある。したがって、ソレノイドアクチュエータ１１ａに対して電源Ｖｄｄ側と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合には、燃料噴射装置を停止させるしかなかった。

これに対して、ソレノイドアクチュエータ１１ａに対して電源Ｖｄｄ側と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合にも、ソレノイドアクチュエータ１１ａ自体は作動可能な状態であるため、燃料噴射装置を作動させたいというニーズがある。

本発明は上記点に鑑みて、ソレノイドアクチュエータに対して電源側と電源との間が短絡した場合でも、ソレノイドアクチュエータを駆動させることを可能にした車載制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、自動車用内燃機器に適用されるソレノイドアクチュエータ（１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ）と電源との間に配置される第１のスイッチ素子（ＳＷ１）と、
前記ソレノイドアクチュエータと前記第の１スイッチ素子との間の第１の共通接続端子（Ｙ１）とグランドとの間に配置されるコンデンサ（２９）と、
前記コンデンサと前記第１の共通接続端子との間に配置される第２のスイッチ素子（ＳＷ４）と、
前記ソレノイドアクチュエータとグランドとの間に配置される第３のスイッチ素子（ＳＷ２、ＳＷ３）と、
前記ソレノイドアクチュエータのグランド側電極と前記第２のスイッチ素子の前記コンデンサ側電極との間に配置される第４のスイッチ素子（ＳＷ５）と、
前記第１の共通接続端子とグランドとの間で前記コンデンサに対して並列に配置されるダイオード（Ｄ３）と、
前記コンデンサから前記第２のスイッチ素子、前記ソレノイドアクチュエータ、および前記第３のスイッチ素子を通して電流を流した後、前記ダイオードから前記ソレノイドアクチュエータを通して前記第３のスイッチ素子に電流を流す第１状態と前記電源から前記第１のスイッチ素子、前記ソレノイドアクチュエータを通して前記第３のスイッチ素子に電流を流す第２状態とを交互に繰り返して前記ソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させ、その後、前記ダイオードから前記ソレノイドアクチュエータを通して前記コンデンサに電流を流して前記ソレノイドアクチュエータからのエネルギを前記コンデンサに回収させるように、前記第１〜第４のスイッチ素子を制御する第１の制御手段（Ｓ１０２）と、
前記ソレノイドアクチュエータの電源側電極と前記電源との間が短絡したか否かを判定する判定手段（Ｓ１０１）と、
前記ソレノイドアクチュエータの電源側電極と前記電源との間が短絡したと前記判定手段が判定したとき、前記第３のスイッチ素子をオンし、かつ前記第２、第４のスイッチ素子をオフして前記電源から前記ソレノイドアクチュエータを通して前記第３のスイッチ素子に電流を流して前記ソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させる第２の制御手段（Ｓ１０３）とを備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源との間が短絡されたとき、第２の制御手段（Ｓ１０３）は、第３のスイッチ素子（ＳＷ２、ＳＷ３）をオンし、かつ前記第２、第４のスイッチ素子（ＳＷ４、ＳＷ５）をオフして電源からソレノイドアクチュエータを通して第３のスイッチ素子に電流を流してソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させることができる。したがって、ソレノイドアクチュエータに対して電源側と電源との間が短絡した場合でも、ソレノイドアクチュエータを駆動させることを可能になる。

ここで、ソレノイドアクチュエータとは、ソレノイドに電流が流れたときにソレノイドから発生する電磁力により可動体を変位させるアクチュエータのことである。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態における車載制御装置の電気回路構成を示す図である。 上記実施形態における制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 上記実施形態におけるコンデンサ電圧、負荷電圧、負荷電流のタイミングチャートを示す図である。 上記実施形態の通常制御における負荷電流の変化を説明するための模式的な回路図である。 比較例における負荷電流の変化を説明するための模式的な回路図である。 上記実施形態の非常制御における負荷電流の変化を説明するための模式的な回路図である。 上記実施形態の非常制御における負荷電流のタイミングチャートである。 従来技術における負荷電流の変化を説明するための模式的な回路図である。

以下、本発明の車載制御装置の一実施形態について図に基づいて説明する。

本実施形態では、４気筒ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に本発明を適用した例を示す。コモンレール式燃料噴射装置は、コモンレール内で蓄圧された高圧燃料が、気筒毎に取り付けられたインジェクタの開弁に伴って各気筒へ噴射されるものである。インジェクタには、弁体（図示省略）を駆動するソレノイドアクチュエータが気筒毎に設けられている。

本実施形態のソレノイドアクチュエータは、ソレノイドに電流が流れると、ソレノイドに生じる電磁力により弁体（可動体）をリターンスプリングの付勢力に抗して開弁位置に移動させるアクチュエータである。そして、弁体が開弁位置に移動した際に、インジェクタの燃料噴射が行われる。ソレノイドアクチュエータの通電が停止されると、リターンスプリングの付勢力によって弁体が閉弁位置に移動する。これによって、インジェクタの燃料噴射が停止する。

以下、ソレノイドアクチュエータを制御する車載制御装置１について図１を参照して説明する。

本実施形態の車載制御装置１は、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａに電力を与える昇圧回路２０と、インジェクタ１１、１２を制御するための駆動回路３０ａと、インジェクタ１３、１４を制御するための駆動回路３０ｂと、駆動回路３０ａ、３０ｂを制御する制御回路４０と、制御回路４０を制御するマイクロコンピュータ（図中マイコンと記す）５０とから構成されている。

具体的には、昇圧回路２０は、フィルタ回路２１、昇圧コイル２２、スイッチ２３、ダイオード２３ａ、抵抗素子２４、２５、２６、２７、ダイオード２８、およびコンデンサ２９から構成されている。

フィルタ回路２１は、コイル２１ａとコンデンサ２１ｂとから構成されているローパスフィルタであって、電源Ｖｄｄとグランドとの間に配置されている。

昇圧コイル２２は、フィルタ回路２１のコイル２１ａとグランドとの間に配置されている。スイッチ２３は、昇圧コイル２２とグランドとの間に配置されている。ダイオード２３ａは、昇圧コイル２２とグランドとの間において、スイッチ２３に対して逆並列に配置されている。

抵抗素子２４は、スイッチ２３とグランドとの間に配置されている。抵抗素子２４は、電源Ｖｄｄからスイッチ２３に流れる電流を検出するために用いられている。

コンデンサ２９は、スイッチ２３と昇圧コイル２２との間の共通接続端子Ｘ１とグランドとの間に配置されている。ダイオード２８は、コンデンサ２９と共通接続端子Ｘ１との間に配置されている。ダイオード２８は、コンデンサ２９の正極電極から共通接続端子Ｘ１側に電流が流れることを妨げる役割を果たす。

抵抗素子２５は、コンデンサ２９の負極電極とグランドとの間に配置されている。抵抗素子２５は、コンデンサ２９の両電極間に流れる電流を検出するために用いられている。

抵抗素子２６、２７は、共通接続端子Ｘ２とグランドとの間に直列に配置されている。抵抗素子２６、２７は、共通接続端子Ｘ２とグランドとの間の電圧を分圧するために用いられている。

駆動回路３０ａは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８、Ｄ９、分圧回路３１、および抵抗素子３２から構成されている。

スイッチＳＷ１は、昇圧回路２０のフィルタ回路２１のコイル２１ａと昇圧コイル２２との間の共通接続端子Ｘ６とソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａとの間に配置されている。ダイオードＤ１は、共通接続端子Ｘ６とソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａとの間においてスイッチＳＷ１に対して逆並列に配置されている。ダイオードＤ２、Ｄ３は、スイッチＳＷ１とグランドとの間にカソード同士を向かい合わせて直列接続されている。

スイッチＳＷ２は、ソレノイドアクチュエータ１１ａとグランドとの間に配置されている。ダイオードＤ４は、ソレノイドアクチュエータ１１ａとグランドとの間において、スイッチＳＷ２に対して逆並列に配置されている。すなわち、ダイオードＤ４は、カソード端子がソレノイドアクチュエータ１１ａ側に接続され、かつアノード端子が抵抗素子３２側に接続されている。ダイオードＤ４は、後述するように、アバランシェ効果によりカソード端子側からアノード端子側に電流を流す機能を果たす。

抵抗素子３２は、スイッチＳＷ２とグランドとの間に配置されている。スイッチＳＷ２と共通接続端子Ｙ１との間には、インジェクタ１１のソレノイドアクチュエータ１１ａが配置されている。

スイッチＳＷ３は、ソレノイドアクチュエータ１２ａとグランドとの間に配置されている。ダイオードＤ５は、ソレノイドアクチュエータ１２ａと抵抗素子３２との間において、スイッチＳＷ３に対して逆並列に配置されている。すなわち、ダイオードＤ５は、カソード端子がソレノイドアクチュエータ１２ａ側に接続され、かつアノード端子が抵抗素子３２側に接続されている。ダイオードＤ５は、後述するように、アバランシェ効果によりカソード端子側からアノード端子側に電流を流す機能を果たす。スイッチＳＷ３と共通接続端子Ｙ１との間には、インジェクタ１２のソレノイドアクチュエータ１２ａが配置されている。

スイッチＳＷ４は、昇圧回路２０の共通接続端子Ｘ２と共通接続端子Ｙ１との間に配置されている。ダイオードＤ６は、共通接続端子Ｘ２、Ｙ１の間でスイッチＳＷ４に対して逆並列に配置されている。

スイッチＳＷ５は、ソレノイドアクチュエータ１１ａとスイッチＳＷ２との間の共通接続端子Ｙ２と共通接続端子Ｘ２との間に配置されている。ダイオードＤ７は、スイッチＳＷ５と共通接続端子Ｙ２との間に配置されている。ダイオードＤ８は、ソレノイドアクチュエータ１２ａとスイッチＳＷ３との間の共通接続端子Ｙ３とスイッチＳＷ５との間に配置されている。ダイオードＤ９は、共通接続端子Ｘ２とダイオードＤ７、Ｄ８との間でスイッチＳＷ６に対して逆並列に配置されている。

なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６としては、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタなどの各種半導体スイッチ素子が用いられる。

分圧回路３１は、共通接続端子Ｙ１とグランドとの間に直列接続されている抵抗素子３１ａ、３１ｂを備える。抵抗素子３１ａ、３１ｂは、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａの電源側端子とグランドとの間の電圧を分圧して分圧電圧Ｖａを抵抗素子３１ａ、３１ｂの間の共通接続端子Ｙ４から出力する。

駆動回路３０ｂは、インジェクタ１１、１２に代わるインジェクタ１３、１４を制御するものである。駆動回路３０ｂの回路構成は、駆動回路３０ａと同様と実質的に同様の回路構成になっている。このため、駆動回路３０ｂの回路構成の説明を省略する。

制御回路４０は、共通接続端子Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｙ４、Ｙ５から出力される電圧、およびマイクロコンピュータ５０から出力される駆動信号♯１〜♯４に基づいて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６をそれぞれ制御する。共通接続端子Ｘ３は、スイッチ２３と抵抗素子２４との間の共通接続端子である。共通接続端子Ｘ４は、スイッチ２５とコンデンサ２９との間の共通接続端子である。共通接続端子Ｘ５は、抵抗素子２７、２８の間の共通接続端子である。共通接続端子Ｙ５は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３と抵抗素子３２との間の共通接続端子である。

マイクロコンピュータ５０は、インジェクタ１１〜１４を開弁させるための駆動信号♯１〜♯４をエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＣＣ、エンジン冷却水温度ＴＨＷ、バッテリ電圧＋Ｂなどに基づき生成する。

次に、本実施形態の車載制御装置１の昇圧回路２０および駆動回路３０ａ（３０ｂ）の作動について説明する。

まず、昇圧回路２０の具体的な作動について説明する。

制御回路４０が共通接続端子Ｘ５の出力電圧が閾値未満であるとき、コンデンサ２９の正極電極とグランドとの間の電圧が目標電圧未満であるとして、スイッチ２３をスイッチングさせる。

例えば、スイッチ２３がオンしているとき、電源Ｖｄｄから電流がフィルタ回路２１、昇圧コイル２２、スイッチ２３、および抵抗素子２４を通してグランドに流れる。

その後、スイッチ２３がオフすると、電源Ｖｄｄから電流がフィルタ回路２１、昇圧コイル２２、ダイオード２８、コンデンサ２９、および抵抗素子２５を通してグランドに流れる。これに伴い、コンデンサ２９にエネルギが蓄えられることになる。

このため、スイッチ２３のオン、オフを繰り返すことにより、コンデンサ２９にエネルギが蓄えられて、共通接続端子Ｘ５の出力電圧が上昇して閾値以上になる。すなわち、コンデンサ２９の正極電極とグランドとの間の電圧が目標電圧以上になる。これに伴って、制御回路４０がスイッチ２３のスイッチングを停止させる。これにより、後述するように、コンデンサ２９からソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａにエネルギが与えられても、コンデンサ２９の正極電極とグランドとの間の電圧を目標電圧に近づけることができる。

次に、駆動回路３０ａ（３０ｂ）の作動の具体例として、駆動回路３０ａがインジェクタ１１を駆動する例について説明する。

制御回路４０は、図２のフローチャートにしたがって、インジェクタの制御処理を実行する。

まず、ステップＳ１００において、マイクロコンピュータ５０からの駆動信号♯１としてハイレベル信号を受けたか否かを判定する。このとき、マイクロコンピュータ５０からの駆動信号♯１としてハイレベル信号を受けたときには、ステップＳ１００としてＹＥＳと判定する。

次に、ステップＳ１０１において、分圧回路３１の共通接続端子Ｙ４から出力される分圧電圧Ｖａが閾値よりも大きいか否かを判定する。すなわち、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極とグランドとの間の電圧が所定値以上であるか否かを判定する。

ここで、分圧電圧Ｖａが閾値未満であるとき、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極とグランドとの間の電圧が所定値未満であるとして、ステップＳ１０１でＮＯと判定する。すなわち、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡されていない（つまり、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が開放されている）と判定される。これに伴い、ステップＳ１０２においてインジェクタ１１の通常制御処理を実行する。

また、上記ステップＳ１０１において、分圧電圧Ｖａが閾値以上であるとき、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極とグランドとの間の電圧が所定値以上であるとしてＹＥＳと判定する。すなわち、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡されていると判定される。これに伴い、ステップＳ１０３においてインジェクタ１１の非常制御処理を実行する。

次に、通常制御処理および非常制御処理について別々に説明する。

まず、通常制御処理（ステップＳ１０２）について図３、図４を参照して説明する。

図３（ａ）は、コンデンサ２９の正極電極とグランドとの間の電圧（以下、コンデンサ電圧という）のタイミングチャート、図３（ｂ）はソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極とグランド側電極との間の電圧（以下、負荷電圧という）のタイミングチャート、図３（ｃ）はソレノイドアクチュエータ１１ａに流れる電流（以下、負荷電流という）である。図４（ａ）〜（ｅ）は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４のオン、オフ状態、および負荷電流を示す図である。図４（ａ）〜（ｅ）では、説明の簡素化のため、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ５、コンデンサ２９、ダイオードＤ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ７、ソレノイドアクチュエータ１１ａ以外の素子を省略している。

まず、制御回路４０は、タイミングｔａにて、スイッチＳＷ１、ＳＷ５をオフし、スイッチＳＷ２、ＳＷ４をオンすると、図４（ａ）中の矢印Ｙａのように、コンデンサ２９の正極電極からスイッチＳＷ４、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、スイッチＳＷ２を通してグランドに負荷電流が流れる。

その後、制御回路４０は、共通接続端子Ｙ５の出力電圧に基づいて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５を制御する。

例えば、タイミングｔｂにて、制御回路４０は、負荷電流の値がＩｐｅａｋに到達すると、図４（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ４をオフする。これに伴い、図４（ｂ）中の矢印Ｙｂのように、ダイオードＤ３からソレノイドアクチュエータ１１ａ、スイッチＳＷ２を通してグランドに負荷電流が流れる。

これに伴い、負荷電流の値が低下して、タイミングｔｃに負荷電流が電流値（Ｉｐｉｃｋ−ΔＩ）に到達すると、制御回路４０は、図４（ｃ）に示すように、スイッチＳＷ１をオンする。

これにより、図４（ｃ）中の矢印Ｙｃのように、電源ＶｄｄからスイッチＳＷ１、ダイオードＤ２、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、スイッチＳＷ２を通してグランドに負荷電流が流れる。

これに伴い、負荷電流の値が増大して、負荷電流が電流値（Ｉｐｉｃｋ＋ΔＩ）に到達すると、制御回路４０は、図４（ｄ）に示すように、スイッチＳＷ１をオフする。これに伴い、図４（ｄ）中の矢印Ｙｄのように、ダイオードＤ３からソレノイドアクチュエータ１１ａ、スイッチＳＷ２を通してグランドに負荷電流が流れる。これに伴い、負荷電流の値が低下して負荷電流が電流値（Ｉｐｉｃｋ−ΔＩ）に到達する。

その後、制御回路４０は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフし、かつスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンする第１の状態（図４（ｃ）参照）とスイッチＳＷ１、ＳＷ４、ＳＷ５をオフし、かつスイッチＳＷ２をオンする第２の状態（図４（ｄ）参照）とを交互に繰り返す。これにより、負荷電流の値が電流値Ｉｐｉｃｋに近づけることになる。これにより、ソレノイドアクチュエータ１１ａに電磁力が発生してリターンスプリングの付勢力に抗して弁体を開弁位置に移動させる。これによって、インジェクタの燃料噴射が開始されることになる。

その後、タイミングｔｄになると、制御回路４０は、図４（ｄ）に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ４、ＳＷ５をオフし、かつスイッチＳＷ２をオンする。すると、図４（ｄ）中の矢印Ｙｄのように負荷電流が流れて、負荷電流の値が低下して負荷電流が電流値（Ｉｈｏｌｄ−ΔＩ）に到達する。

すると、制御回路４０は、図４（ｃ）に示すように、スイッチＳＷ１をオンする。これにより、図４（ｃ）中の矢印Ｙｃのように、電源ＶｄｄからスイッチＳＷ１、ダイオードＤ２、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、スイッチＳＷ２を通してグランドに負荷電流が流れる。これに伴い、負荷電流の値が増大して、負荷電流が電流値（Ｉｈｏｌｄ＋ΔＩ）に到達する
その後、制御回路４０は、スイッチＳＷ１、ＳＷ４、ＳＷ５をオフし、かつスイッチＳＷ２をオンする第３の状態（図４（ｄ）参照）とスイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフし、かつスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンする第４の状態（図４（ｃ）参照）とを交互に繰り返す。

これにより、負荷電流の値を電流値Ｉｈｏｌｄ（＜電流値Ｉｐｉｃｋ）に近づけることになる。これにより、ソレノイドアクチュエータ１１ａに生じる電磁力によってリターンスプリングの付勢力に抗して弁体を開弁位置に維持する。これによって、インジェクタの燃料噴射が維持されることになる。

その後、タイミングｔｅにおいて、図４（ｅ）に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４をオフし、かつスイッチＳＷ５をオンする。これにより、図４（ｅ）中の矢印Ｙｅのように、ダイオードＤ３から、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、ダイオードＤ７、およびスイッチＳＷ５を通してコンデンサ２９に負荷電流が流れる。これにより、ソレノイドアクチュエータ１１ａからエネルギがコンデンサ２９に回収される。これに伴い、負荷電流の値が低下する。このため、ソレノイドアクチュエータ１１ａに電磁力が生じなくなる。よって、リターンスプリングの付勢力によって弁体を閉弁位置に移動させる。これによって、インジェクタの燃料噴射が停止されることになる。

なお、図３中タイミングｔａからタイミングｔｃの間は、コンデンサ２９の放電により負荷電流が流れるコンデンサ放電駆動期間である。図３中タイミングｔｃからタイミングｔｅの間は、電源Ｖｄｄからの放電により負荷電流が流れるバッテリ駆動期間である。

次に、非常制御処理（ステップＳ１０２）の説明に先だって、ソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極と電源との間が短絡して、かつスイッチＳＷ５を用いない場合の比較例について図５を用いて説明する。

図５（ａ）〜（ｅ）は、比較例におけるスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４のオン、オフ状態、および負荷電流を示す図である。図５（ａ）は図４（ａ）に対応し、図５（ｂ）は図４（ｂ）に対応し、図５（ｃ）は図４（ｃ）に対応し、図５（ｄ）は図４（ｄ）に対応し、図５（ｅ）は図４（ｅ）に対応する。

ここで、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、スイッチＳＷ５を用いない場合にソレノイドアクチュエータ１１ａの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合でも、制御回路４０が上記通常制御処理と同様にスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ５を制御すると、図４（ａ）〜（ｄ）の場合に対して電流経路（図中の矢印Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃ、Ｙｄ参照）が異なるだけで、負荷電流の値を電流値Ｉｐｉｃｋ、或いは電流値Ｉｈｏｌｄに近づけることができる。

しかし、制御回路４０が、図５（ｅ）に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４をオフし、かつスイッチＳＷ５をオンすると、矢印Ｙｅのように、電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータ１１ａ、ダイオードＤ７を通してコンデンサ２９に負荷電流が流れる。このとき、コンデンサ２９に流れる負荷電流は、図４（ｅ）の場合に比べて大きい。このため、コンデンサ２９の両端子間の電圧が増大して耐圧を越える恐れがある。

これに対して、非常制御処理（ステップＳ１０３）では、マイクロコンピュータ５０からの駆動信号♯１としてハイレベル信号を受けると（図７（ａ）参照）、図６（ａ）に示すように、スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフし、かつスイッチＳＷ２をオンする。このため、図６（ａ）中の矢印Ｙａのように、負荷電流が、電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータ１１ａ、スイッチＳＷ２を通してグランドに流れる。これにより、負荷電流が、時間の経過に伴って最大値に向かって徐々に大きくなる。（図７（ｂ）参照）。

これに伴い、ソレノイドアクチュエータ１１ａに電磁力が発生してリターンスプリングの付勢力に抗して弁体を開弁位置に移動させる。これによって、インジェクタの燃料噴射が開始されることになる。

その後、マイクロコンピュータ５０からの駆動信号♯１の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化すると、図６（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ２をオフする。このため、負荷電流が電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータ１１ａ、スイッチＳＷ２を通してグランドに流れることが停止される。このため、ソレノイドアクチュエータ１１ａに電磁力が生じなくなる。よって、リターンスプリングの付勢力によって弁体を閉弁位置に移動させる。これによって、インジェクタの燃料噴射が停止されることになる。

ここで、上記スイッチＳＷ２のオフに伴って、ソレノイドアクチュエータ１１ａの両電極間にフライバック電圧が生じる。このため、ダイオードＤ４のカソード端子およびアノード端子の間の電圧が上昇して電圧が所定値を越えると、図６（ｂ）中の鎖線の矢印Ｙｂのように、電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータ１１ａ、ダイオードＤ４を通してグランドに流れる。このため、ソレノイドアクチュエータ１１ａの両電極間に生じるフライバック電圧を安定化させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａ（１３ａ、１４ａ）と電源Ｖｄｄとの間に配置されるスイッチＳＷ１と、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａ（１３ａ、１４ａ）とスイッチＳＷ１との間の共通接続端子Ｙ１とグランドとの間に配置されるコンデンサ２９と、コンデンサ２９と共通接続端子Ｙ１との間に配置されるスイッチＳＷ４と、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａ（１３ａ、１４ａ）とグランドとの間に配置されるスイッチＳＷ２、ＳＷ３と、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａ（１３ａ、１４ａ）のグランド側電極とコンデンサ２９の正極側電極との間に配置されるスイッチＳＷ５と、共通接続端子Ｙ１とグランドとの間でコンデンサ２９に対して並列に配置されるダイオードＤ３とを備える。

制御回路４０は、コンデンサ２９からスイッチＳＷ４、ソレノイドアクチュエータ、およびスイッチＳＷ２を通して電流を流した後、ダイオードＤ３からソレノイドアクチュエータを通してスイッチ素子ＳＷ２に電流を流す第１状態と電源ＶｄｄからスイッチＳＷ１、ソレノイドアクチュエータを通してスイッチＳＷ２に電流を流す第２状態とを交互に繰り返してソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させ、その後、ダイオードＤ３からソレノイドアクチュエータを通してコンデンサ２９に電流を流してソレノイドアクチュエータからエネルギをコンデンサ２９に回収するように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御するステップＳ１０２と、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡されたか否かを判定するステップＳ１０１と、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡されたと判定したとき、スイッチＳＷ２をオンし、かつスイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフして電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータを通してスイッチＳＷ２に電流を流してソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させるステップＳ１０３と、を備えることを特徴とする。

したがって、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡されたとき、制御回路４０は、スイッチＳＷ２（又は、ＳＷ３）をオンし、かつスイッチＳＷ５、ＳＷ６をオフして電源からソレノイドアクチュエータを通してスイッチＳＷ２（ＳＷ３）に電流を流す。したがって、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合でも、当該ソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させることができる。このため、インジェクタを開弁して燃料噴射の実施が可能になる。これにより、ソレノイドアクチュエータの電源側電極と電源Ｖｄｄとの間が短絡した場合でも、エンジンを稼働させて車両を退避させることができる。

本実施形態では、ダイオードＤ４は、ソレノイドアクチュエータ１１ａ（１３ａ）とグランドとの間でスイッチＳＷ２に対して逆並列に配置されている。ダイオードＤ５は、ソレノイドアクチュエータ１２ａ（１４ａ）とグランドとの間でスイッチＳＷ３に対して逆並列に配置されている。したがって、例えば、スイッチＳＷ２のオフに伴って、ソレノイドアクチュエータ１１ａの両電極間にフライバック電圧が生じた際に、ダイオードＤ４のカソード端子およびアノード端子の間の電圧が上昇して電圧が所定値を越えると、アバランシェ効果により、図６（ｂ）の鎖線の矢印Ｙｂに示すように、電源Ｖｄｄからソレノイドアクチュエータ１１ａ、ダイオードＤ４、および抵抗素子３２を通してグランドに流れる。このため、アバランシェ効果に伴うダイオードＤ４の通電により、ソレノイドアクチュエータ１１ａの両電極間に生じるフライバック電圧を安定化させることができる。したがって、ソレノイドアクチュエータ１１ａを確実に閉弁することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ディーゼルエンジンのインジェクタ１１〜１４に本発明に係るソレノイドアクチュエータを適用した例について説明したが、これに限らず、次のようにしてもよい。
（ａ）ガソリンエンジンの燃料噴射装置のインジェクタに本発明に係るソレノイドアクチュエータを用いる。
（ｂ）減圧弁などの弁機構の弁体を駆動するために本発明に係るソレノイドアクチュエータを用いる。

上記実施形態では、ソレノイドアクチュエータ１１ａ、１２ａに対して１つのスイッチＳＷ１を設け、かつソレノイドアクチュエータ１３ａ、１４ａに対して１つのスイッチＳＷ１を設けた例について説明したが、これに代えて、１つのソレノイドアクチュエータに対してスイッチＳＷ１を１つずつ設けるように構成してもよい。

上記実施形態では、スイッチＳＷ２（又は、ＳＷ３）のオフに伴って、ソレノイドアクチュエータ１１ａ〜１４ａの両電極間に生じるフライバック電圧を安定化させるために、ダイオードＤ４、Ｄ５として、アバランシェ効果によりカソード端子側からアノード端子側に電流を流すようにしたダイオードを用いた例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

（ｃ）ダイオードＤ４、Ｄ５として、ツェナー効果によりカソード端子側からアノード端子側に電流を流すようにしたダイオードを用いてもよい。

（ｄ）ソレノイドアクチュエータ１１ａ〜１４ａのうちいずれかのソレノイドアクチュエータ両電極間の電圧を検出し、この検出される電圧が所定値以上になるときスイッチＳＷ２（ＳＷ３）をオンしてソレノイドアクチュエータからグランドに電流を流すことにより、ソレノイドアクチュエータの両電極間に生じるフライバック電圧を安定化させる安定化回路を用いる。

１ 車載制御装置
１１ａ ソレノイドアクチュエータ
１２ａ ソレノイドアクチュエータ
１３ａ ソレノイドアクチュエータ
１４ａ ソレノイドアクチュエータ
２１ フィルタ回路
２２ 昇圧コイル
２３ スイッチ
２３ａ ダイオード
２４ 抵抗素子
２５ 抵抗素子
２６ 抵抗素子
２７ 抵抗素子
２８ ダイオード
２９ コンデンサ
３０ａ 駆動回路
３０ｂ 駆動回路
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
ＳＷ３ スイッチ
ＳＷ４ スイッチ
ＳＷ５ スイッチ
３１ 分圧回路
３２ 抵抗素子
４０ 制御回路
５０ マイクロコンピュータ

Claims (4)

1. 自動車用内燃機器に適用されるソレノイドアクチュエータ（１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ）と電源との間に配置される第１のスイッチ素子（ＳＷ１）と、
   前記ソレノイドアクチュエータと前記第の１スイッチ素子との間の第１の共通接続端子（Ｙ１）とグランドとの間に配置されるコンデンサ（２９）と、
   前記コンデンサと前記第１の共通接続端子との間に配置される第２のスイッチ素子（ＳＷ４）と、
   前記ソレノイドアクチュエータとグランドとの間に配置される第３のスイッチ素子（ＳＷ２、ＳＷ３）と、
   前記ソレノイドアクチュエータのグランド側電極と前記第２のスイッチ素子の前記コンデンサ側電極との間に配置される第４のスイッチ素子（ＳＷ５）と、
   前記第１の共通接続端子とグランドとの間で前記コンデンサに対して並列に配置されるダイオード（Ｄ３）と、
   前記コンデンサから前記第２のスイッチ素子、前記ソレノイドアクチュエータ、および前記第３のスイッチ素子を通して電流を流した後、前記ダイオードから前記ソレノイドアクチュエータを通して前記第３のスイッチ素子に電流を流す第１状態と前記電源から前記第１のスイッチ素子、前記ソレノイドアクチュエータを通して前記第３のスイッチ素子に電流を流す第２状態とを交互に繰り返して前記ソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させ、その後、前記ダイオードから前記ソレノイドアクチュエータを通して前記コンデンサに電流を流して前記ソレノイドアクチュエータからのエネルギを前記コンデンサに回収させるように、前記第１〜第４のスイッチ素子を制御する第１の制御手段（Ｓ１０２）と、
   前記ソレノイドアクチュエータの電源側電極と前記電源との間が短絡したか否かを判定する判定手段（Ｓ１０１）と、
   前記ソレノイドアクチュエータの電源側電極と前記電源との間が短絡したと前記判定手段が判定したとき、前記第３のスイッチ素子をオンし、かつ前記第２、第４のスイッチ素子をオフして前記電源から前記ソレノイドアクチュエータを通して前記第３のスイッチ素子に電流を流して前記ソレノイドアクチュエータから電磁力を発生させる第２の制御手段（Ｓ１０３）とを備えることを特徴とする車載制御装置。
2. 前記ソレノイドアクチュエータの電源側電極とグランドとの間の電圧を検出するための電圧検出回路（３１）を備え、
   前記判定手段は、前記電圧検出回路の検出電圧に基づいて、前記ソレノイドアクチュエータの電源側電極とグランドとの間の電圧が閾値以上であるか否かを判定することにより、前記ソレノイドアクチュエータの電源側電極と前記電源との間が短絡したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の車載制御装置。
3. 前記第３のスイッチ素子（ＳＷ２、ＳＷ３）のオフ時にて前記ソレノイドアクチュエータの両電極間電圧が所定値以上になる場合に、前記ソレノイドアクチュエータ側からグランドに電流を流すことにより、前記ソレノイドアクチュエータの両電極間に生じるフライバック電圧を安定化させる安定化回路（Ｄ４、Ｄ５）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車載制御装置。
4. 前記安定化回路は、前記ソレノイドアクチュエータとグランドとの間で前記第３のスイッチ素子に対して逆並列に配置されているダイオード（Ｄ４、Ｄ５）であり、
   前記第３のスイッチ素子（ＳＷ２、ＳＷ３）のオフ時にて前記ソレノイドアクチュエータの両電極間電圧が所定値以上になる場合に前記ソレノイドアクチュエータから前記ダイオードを通してグランドに電流が流れることにより、前記フライバック電圧を安定化させるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の車載制御装置。

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