JP3613885B2 - 内燃機関用インジェクタの駆動制御方法及び駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を供給するために用いるインジェクタの駆動制御方法及び該駆動制御方法を実施するために用いる駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に燃料を供給するために用いるインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）１は、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、ソレノイド（電磁石）２と噴射ノズル３とにより構成される。ソレノイド２は、固定鉄心４と、該固定子鉄心に巻かれたソレノイドコイル５と、可動鉄心６とを備え、ソレノイドコイル５に駆動電流が与えられたときに、固定鉄心４が可動鉄心６を吸引する。
【０００３】
噴射ノズル３は、先端に噴射口７ａを有するシリンダ７と、シリンダ７内に挿入されて噴射口７ａを開閉する噴射弁（ニードル弁）８とを有し、噴射弁８が可動鉄心６に連結されている。可動鉄心６は、復帰バネ９により噴射弁８を閉じる側に付勢されている。
【０００４】
図６（Ａ）はソレノイドコイル５に駆動電流が与えられていない状態を示したもので、この状態ではバネ９の付勢力により噴射弁８が閉位置に保持されて噴射口７ａを閉じている。また図６（Ｂ）はソレノイドコイル５に所定の駆動電流が与えられた状態を示したもので、この状態では、固定鉄心４が可動鉄心６を吸引して噴射弁８を開位置に保持している。図示してないが、噴射ノズル３には燃料ポンプから燃料が所定の圧力で供給され、噴射弁８が開位置に変位したときに噴射口７ａから燃料が噴射される。図６（Ａ）のｄは弁のストロークを示している。この燃料噴射弁を用いる場合、燃料の噴射量は、噴射ノズル３に与えられる燃料の圧力と弁を開く時間とにより決まる。
【０００５】
この種のインジェクタを駆動する装置は、一般に、ソレノイドコイル５を流れる駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、駆動電流の指示値を与える指示信号を出力する指示信号発生回路と、駆動電流を指示値に等しくするようにソレノイドコイル５への通電を制御する通電制御回路とにより構成される。通電制御回路は、駆動電流検出信号及び指示信号を入力として燃料の噴射を指令する矩形波状の駆動パルスが与えられている期間、ソレノイドコイル５に指示信号の大きさに相応した駆動電流を流す。
【０００６】
上記のようなインジェクタを駆動する方法としては、サチュレーテッド方式とピークホールド方式とが知られている。
【０００７】
サチュレーテッド方式では、ソレノイドコイル５の通電回路の抵抗値を約１２Ωとし、ソレノイドコイル５に対して直列にトランジスタ等からなるスイッチ素子を接続して、該スイッチ素子に駆動パルスを与える。スイッチ素子は図７（Ａ）に示したような駆動パルスＶｄ が与えられている間導通して、ソレノイドコイル５に一定の電源電圧を印加する。ソレノイドコイル５に電源電圧が印加されると、図７（Ｂ）に示したように、ソレノイドコイルを流れる駆動電流Ｉｄ が徐々に上昇していき、該駆動電流が開弁電流Ｉｄｏに達すると噴射弁が開く。駆動電流はやがてソレノイドコイルの通電回路のインピーダンスと電源電圧とにより決まる飽和値Ｉｄｓａｔに収束し、駆動パルスＶｄが消滅するまでの間該飽和値に保持される。駆動パルスＶｄ が消滅すると、駆動電流Ｉｄ が零になる。
【０００８】
上記のサチュレーテッド方式によると、駆動回路の構成が簡単になるため、駆動装置を安価に構成することができるが、この方式では、駆動電流Ｉｄ が比較的長い期間飽和値に保持されるため、消費電力が多くなり、発熱が多くなるという問題がある。
【０００９】
ところで、ソレノイドを用いて噴射弁を駆動する電磁式のインジェクタにおいては、噴射弁８を開く際にソレノイドコイル５に比較的大きな開弁電流Ｉｄｏ以上の電流を流す必要があるが、噴射弁８が一旦開いた後該弁を開状態に保持する際には、開弁電流よりも小さいホールド電流を流してやればよい。そこでピークホールド方式では、ソレノイドコイルの抵抗値を２Ω程度の低い値に設定して、駆動パルスが与えられたときに駆動電流を開弁電流よりも高いピーク値まで速やかに立ち上げた後、駆動電流を開弁状態を保持するために必要なホールド値まで低下させて、駆動パルスが消滅するまでの間該ホールド値を保持するようにしている。
【００１０】
このピークホールド方式によれば、噴射弁が開いた後、駆動電流をホールド値まで低下させるため、電力消費量を少なくすることができ、発熱を抑えることができる。また開弁時間を短くすることができるため、駆動パルスの発生周期を一定とした場合の最大噴射量ｑｍａｘ を大きくすることができ、サチュレーテッド方式による場合よりもダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来ピークホールド方式によりインジェクタを駆動する場合には、駆動パルスが与えられた時にソレノイドコイルに一定の駆動電圧を印加して、該ソレノイドコイルを流れる駆動電流を上昇させ、該駆動電流がピーク値に達した後に、ソレノイドコイルに印加する駆動電圧を低い値に切り換えて、駆動電流をホールド値まで低下させるようにしていた。図８はこのようにしてインジェクタを駆動する場合の駆動電流波形及び駆動パルスの波形の一例と、噴射弁の挙動の一例とを示したものである。
【００１２】
図８に示した例では、時刻ｔｏ で同図（Ｂ）に示す駆動パルスＶｄ が与えられた時にソレノイドコイルにステップ状に立上る一定の駆動電圧を印加して同図（Ａ）に示すように駆動電流Ｉｄ をピーク値Ｉｄｐに向けて上昇させる。駆動電流Ｉｄ をチョッパ制御することにより一定時間駆動電流をピーク値に保った後、時刻ｔ３ において駆動電圧をステップ状に低下させる。この駆動電圧の低下により駆動電流Ｉｄ を自然に減衰させ、駆動電流がホールド値Ｉｄｈに達する時刻ｔ４ 以降の期間該駆動電流をホールド値に保持するチョッパ制御を行なって、該ホールド値を駆動パルスＶｄ が消滅する時刻ｔ６ まで保持する。時刻ｔ６ で駆動パルスが消滅したときにソレノイドコイルの駆動電圧を零レベルまで低下させ、駆動電流を自然に減衰させて消滅させる。このように、駆動パルスが消滅する時刻ｔ６ でソレノイドコイルの駆動電圧を零にした場合の噴射弁の挙動は図８（Ｃ）に示した通りであり、時刻ｔｏ から所定の開弁時間Ｔｏ が経過したときの時刻ｔ１ においてニードル弁が開位置に向けて変位を開始し、時刻ｔ２ において該ニードル弁のリフト量が最大になって噴射弁が開状態になる。時刻ｔ６ で駆動電圧が零にされると、駆動電流は自然に減衰して短時間で零になるが、駆動電流が零になってもソレノイドの残留磁束により噴射弁はΔＴ時間の間開状態に保持されるため、噴射弁の閉動作が開始される時刻は、駆動電圧が零にされた時刻ｔ６ から一定の遅れ時間ＴＤ６が経過した時刻ｔ７ となる。
【００１３】
燃料の噴射量を制御する場合には、駆動パルスＶｄ のパルス幅が、所望の噴射量に相応した大きさになるように変化させられる。噴射量を少なくするために駆動パルスのパルス幅が縮小されて、図８の時刻ｔ３ において駆動パルスＶｄ が零にされたとすると、噴射弁の挙動は同図（Ｄ）のようになる。この場合には、時刻ｔ３ においてソレノイドコイルの駆動電圧が零にされるため、駆動電流Ｉｄ は時刻ｔ３ から図８（Ａ）に実線及び破線で示した減衰曲線に沿って減衰して零になるが、駆動電流が零になっても残留磁束により噴射弁はΔＴ時間の間開状態に保持されるため、実際に噴射弁の閉動作が開始される時刻は駆動パルスが零になった時刻ｔ３ から一定の遅れ時間ＴＤ３が経過したときの時刻ｔ５ となる。
【００１４】
また図８において、時刻ｔ４ で駆動パルスＶｄ が零になったとすると、噴射弁の挙動は図８（Ｅ）のようになる。この場合、駆動電流は、時刻ｔ３ で駆動パルスが零になった場合とまったく同じ破線の減衰曲線に沿って減衰して零になる。駆動電流が零になっても残留磁束によりΔＴ時間の間は噴射弁が開位置に保持されるため、噴射弁の開動作が開始される時刻は、駆動パルスが零にされた時刻ｔ４ から一定の時間ＴＤ４が経過したときの時刻となる。時刻ｔ３ で駆動パルスが零になった場合も、時刻ｔ４ で駆動パルスが零になった場合も、駆動電流がたどる減衰曲線は同じであるため、時刻ｔ４ で駆動パルスが零になったときの噴射弁の閉動作開始時刻は時刻ｔ３ で駆動パルスを零にした場合の噴射弁の閉動作開始時刻ｔ５ と同じである。駆動パルスを時刻ｔ３ で零にした場合の噴射弁の閉動作の遅れ時間ＴＤ３と、駆動パルスを時刻ｔ４ で零にした場合の噴射弁の閉動作の遅れ時間ＴＤ４との間には、ＴＤ３＝（ｔ４ −ｔ３ ）＋ＴＤ４の関係がある。
【００１５】
上記のように、時刻ｔ３ で駆動パルスＶｄ を零にした場合も、時刻ｔ４ で駆動パルスを零にした場合も、噴射弁の閉動作が開始される時刻は同じ時刻ｔ５ であるため、駆動パルスのパルス幅をｔ３ −ｔｏ とした場合も、ｔ４ −ｔｏ とした場合も、噴射弁が開いている時間は同じになり、燃料の噴射量は変わらないことになる。
【００１６】
図８のようにしてインジェクタを駆動した場合、駆動パルスのパルス幅τと１駆動パルス当りの燃料の噴射量ｑとの間には図９のような関係がある。なお図９の横軸のパルス幅τは駆動パルスのデューティ比（パルス幅／１周期）で示している。
【００１７】
図９の特性では、駆動パルスのパルス幅が小さくなるＡ部の範囲でパルス幅の変化に対する噴射量の変化がリニアでなくなる。図９のＡ部付近の特性を拡大して示すと図１０の曲線ａの通りであり、パルス幅がｔ３ −ｔｏ からｔ４ −ｔｏ まで増加する区間では、パルス幅を変化させても噴射量ｑは変化しない。パルス幅と噴射量との関係がリニアでなくても、パルス幅が増加すれば噴射量が増加する関係にある範囲は制御に使うことができるが、駆動パルスのパルス幅が変化しても噴射量が変化しない範囲は制御に全く使うことができない。従って、駆動パルスのパルス幅と噴射量ｑとの関係が図９のようになる場合、同図のＡ部の範囲は制御に使用することができない。この場合、駆動パルスのパルス幅は少なくともｔ４ −ｔｏ 以上の範囲に設定することが必要になり、制御に使用可能な最小噴射量は図９及び図１０に示したｑｍｉｎ となる。
【００１８】
また駆動パルスのパルス幅が１００％近くになると、噴射弁が閉じる前に次の駆動パルスが与えられる状態になるため、図９のＢ部のように、駆動パルスのパルス幅τを変化させても噴射量が変化しない状態が生じる。このＢ部も制御に使用することができない。従って、この場合、制御に使用可能な最大噴射量は図９に示したｑｍａｘ となる。
【００１９】
上記のように、従来のピークホールド方式によりインジェクタを駆動した場合には、駆動パルスのパルス幅を狭くしたときにパルス幅を増加させても噴射量が増加しない範囲が生じるため、制御に使用可能な最小噴射量ｑｍｉｎ が比較的大きくなってダイナミックレンジが小さくなり、その分駆動パルスのパルス幅による噴射量の制御性が悪くなるという問題があった。
【００２０】
本発明の目的は、制御に使用可能な最小噴射量を従来より小さくして、インジェクタのダイナミックレンジを大きくすることができるようにした内燃機関用インジェクタの駆動制御方法及び該駆動制御方法を実施するために用いる駆動制御装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる内燃機関用インジェクタの駆動制御方法は、燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルとを有する内燃機関用インジェクタを、燃料の噴射を指令する駆動パルスに応答して制御する方法である。
【００２２】
本発明においては、図３（Ｂ）に示したような駆動パルスＶｄ が与えられたときにソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に上昇させることにより、図３（Ａ）に示したようにソレノイドコイルに流れる駆動電流Ｉｄ を、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きい値に設定されたピーク値Ｉｄｐまで増大させた後、該駆動電流を、ソレノイドコイルの両端の電圧がピーク値からステップ状に低下させられたときの該駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で、噴射弁を開状態に保持するために必要なホールド値Ｉｄｈに向けて徐々に低下させ、駆動パルスの消滅時にソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させることにより駆動電流を消滅させることを特徴とする。
【００２３】
前述のように、従来の方法では、駆動電流をピーク値からホールド値に移行させる際に、ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させることにより駆動電流をホールド値まで自然に減衰させるようにしていたため、駆動パルスのパルス幅が狭められて、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程で駆動パルスが零になる状態が生じた際に、駆動パルスのパルス幅の長短（駆動パルスが零になる時刻）の如何に係わりなく、噴射弁が閉動作を開始する時刻が同じになって、図８のＡ部のｔ３ 〜ｔ４ の期間のように、駆動パルスのパルス幅が増大しても１駆動パルス当りの噴射量が変化しない状態が生じるのを避けられなかった。このような状態が生じると、制御に使うことができる最小噴射量が大きくなって、インジェクタのダイナミックレンジが小さくなるため、スロットルバルブ開度などに応じて燃料の噴射量を制御する際の噴射量の調整範囲が狭くなり、噴射量制御の制御性が悪くなる。
【００２４】
これに対し、本発明の方法のように、駆動電流がピーク値からホールド値まで低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように制御することにより、駆動電流をピーク値からホールド値までゆっくりと変化させてホールド値に収束させるようにすると、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程のいずれの時点で駆動パルスが零にされても、噴射弁の閉動作が開始される時刻は駆動パルスの立下り時刻の変化に応じて必ず変化し、駆動パルスの立下り時刻が遅れるに従って噴射弁が閉じる時刻が遅くなっていく。例えば、図３（Ｂ）に示したように、駆動パルスＶｄ を、駆動電流がピークに達する時刻ｔｂ で零にした場合には、同図（Ａ）に示す時刻ｔｂｏで駆動電流が零になって、この時刻ｔｂｏから一定の遅れ時間ΔＴが経過したときに噴射弁が閉動作を開始するが、時刻ｔｃ （＞ｔｂ ）で駆動パルスが零になったときには、時刻ｔｂｏよりも遅れた時刻ｔｃｏで駆動電流が零になり、該時刻ｔｃｏから一定の遅れ時間ΔＴが経過したときに噴射弁が閉動作を開始する。以下同様に、駆動パルスが零になる時刻がｔｄ ，ｔｅ ，ｔｆ ，…のように遅れていくと、駆動電流が零になる時刻もｔｄｏ，ｔｅｏ，ｔｆｏのように遅れていき、噴射弁が閉動作を開始する時刻が遅れていく。従って、インジェクタから噴射される燃料の噴射量は、駆動パルスのパルス幅が増大すれば必ず増大する。
【００２５】
このように、本発明によれば、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程のいずれの時点で駆動パルスが零にされても、駆動パルスのパルス幅が増加すれば必ず噴射量も増加する特性を得ることができるため、制御に使うことができる最小噴射量を小さくすることができ、インジェクタのダイナミックレンジを大きくして噴射量制御の制御性を向上させることができる。
【００２６】
本発明に係わる駆動制御装置は、上記内燃機関用インジェクタの駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、駆動電流の指示値を与える指示信号を発生する指示信号発生回路と、駆動電流検出信号及び指示信号を入力として燃料の噴射を指令する駆動パルスが与えられているときにソレノイドコイルに指示信号の大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路とを備えた内燃機関用インジェクタの駆動制御装置であって、本発明においては、上記指示信号発生回路が、駆動パルスの発生時に第１のレベルまで立ち上った後、ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で徐々に低下して第２のレベルに収束する波形の信号を指示信号として出力するように構成される。そして、上記指示信号の第１のレベルは、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きく設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに設定され、指示信号の第２のレベルは、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに設定される。
【００２７】
上記指示信号発生回路は、例えば、駆動パルスの立上りを微分する微分回路と該微分回路の出力に一定のベース電圧を重畳するベース電圧重畳回路とにより構成できる。この場合、指示信号の第１のレベルを、噴射弁が開動作を開始する時の駆動転流のレベルよりも大きな値に設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように駆動パルスのレベルを設定し、指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率が、ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させたときの駆動電流の変化の時間的変化率よりも小さくなるように微分回路の定数を設定する。また指示信号の第２のレベルが噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさになるようにベース電圧の大きさを設定する。
【００２８】
本発明で用いる駆動パルス発生手段は、例えば、負極側出力端子が接地された電源回路の正極側出力端子に接続された電源端子と接地側の出力端子と非接地側の出力端子とを有して、駆動パルスを発生する際に非接地側の出力端子の電位が高レベルになり、駆動パルスが発生していないときに非接地側の出力端子が接地電位に保持されるように構成される。
【００２９】
この場合、指示信号発生回路は、駆動パルス発生手段の非接地側出力端子に一端が接続された微分コンデンサと該微分コンデンサの他端に一端が接続された第１の抵抗と該第１の抵抗と接地間に接続された第２の抵抗とを有して該第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路の両端に微分パルスを発生する微分回路と、電源回路の正極側出力端子と上記第２の抵抗の一端との間に接続された第３の抵抗とにより構成できる。このように構成すると、微分回路は、駆動パルスが発生したときにピーク値までほぼ瞬時に立上った後徐々に低下していく波形の微分パルスを発生する。また第３の抵抗は第２の抵抗とともに電源電圧を分圧する分圧回路を構成するため、第２の抵抗の両端には、電源電圧を分圧して得た一定の電圧に微分パルスを重畳した波形の信号が現れる。この信号は、駆動パルスの発生時にほぼ瞬時に第１のレベルのピーク値まで上昇した後、徐々に低下して第２のレベルに収束する波形となるため、指示信号として用いることができる。
【００３０】
この場合、上記指示信号の第１のレベルを、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きく設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように、駆動パルスのレベルを設定し、指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように、微分回路の定数を設定しておく。また、指示信号の第２のレベルが、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに等しくなるように、第２の抵抗及び第３の抵抗の抵抗値を設定する。
【００３１】
この場合、通電制御回路は、指示信号が正相入力端子に入力され駆動電流検出信号が逆相入力端子に入力された演算増幅器と、該演算増幅器の出力信号を制御信号として該制御信号に比例した駆動電流をソレノイドコイルに供給する駆動電流供給用増幅器と、該増幅器の制御信号入力端子と駆動パルス発生手段の非接地側出力端子との間にカソードを該非接地側出力端子側に向けて接続されて駆動パルスが発生していないときに制御信号を駆動電流供給用増幅器の入力しきい値レベル未満の低レベルに保持する帰還ダイオードとにより構成できる。
【００３２】
本発明においてはまた、上記指示信号発生回路を、駆動パルスを反転する反転回路と、反転回路の出力が高レベルに立上ったときに第１のレベルまで充電されるコンデンサと該コンデンサの電荷を抵抗を通して一定の時定数で放電させる放電回路とにより構成できる。
【００３３】
このように構成すると、駆動パルスが発生したときに第１のレベルから徐々に低下して第２のレベルに収束した後駆動パルスが消滅したときに第１のレベルに向けて上昇する波形の指示信号が放電回路を構成する抵抗の両端に発生する。
【００３４】
この場合、通電制御回路は、指示信号及び駆動電流検出信号がそれぞれ非反転入力端子及び反転入力端子に入力されて指示信号が駆動電流検出信号よりも大きいときに高レベルの出力を発生し、指示信号が駆動電流検出信号よりも小さいときに低レベルの出力を発生する比較回路と、該比較回路の出力端子と非反転入力端子との間に接続された帰還用抵抗と、ソレノイドコイルに印加する駆動電圧を出力するソレノイド駆動用電源とソレノイドコイルとの間に設けられて駆動パルスが発生している状態で比較回路の出力が高レベルの状態になったときにソレノイドコイルに駆動電圧を印加し、駆動パルスが発生している状態で比較回路の出力が高レベルの状態になったとき及び駆動パルスが発生していないときにソレノイドコイルから駆動電圧を除去するようにソレノイドコイルに印加される電圧を制御する駆動電圧制御用スイッチ回路と、駆動電圧制御用スイッチ回路がオフ状態になったときにソレノイドコイルの誘起電圧で該ソレノイドコイルに駆動電流を流すスイッチオフ時駆動電流通電回路により構成できる。
【００３５】
この場合には、指示信号の第１のレベルを噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きく設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように反転回路の出力レベルを設定し、指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように放電回路の時定数を設定する。また指示信号の第２のレベルは、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに設定しておく。
【００３６】
このように構成した場合には、駆動電流がチョッパ制御されて指示信号により与えられる指示値に等しくなるように制御される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法を実施するために用いるインジェクタ駆動制御装置の構成例を示したものである。同図において、１１はマイクロコンピュータのＣＰＵで、このマイクロコンピュータは、所定のプログラムを実行することにより、燃料の噴射を指令する駆動パルスＶｄ を発生する駆動パルス発生手段を実現する。ＣＰＵ１１の電源端子１１ａは制御用直流電圧Ｅｃ を発生する図示しない制御用電源回路の正極側出力端子に接続され、該ＣＰＵの接地端子１１ｂは図示しない制御用電源回路の負極側出力端子とともに接地電位部に接続されている。ＣＰＵ１１は、駆動パルスＶｄ を発生する出力端子（非接地側出力端子）１１ｃを有していて、駆動パルスＶｄ が発生する際に出力端子１１ｃの電位が高レベルになり、駆動パルスが発生していないときに出力端子１１ｃが接地電位に保持されるようになっている。駆動パルスＶｄ の波形は例えば図２（Ａ）に示す通りである。
【００３８】
１２は内燃機関の吸気管内などの燃料噴射空間に燃料を噴射するように取り付けられるインジェクタ（電磁式燃料噴射器）、１３はインジェクタ１２の駆動電流Ｉｄ を検出して駆動電流検出信号Ｖｉｄを出力する駆動電流検出回路、１４は駆動電流の指示値を与える指示信号Ｖｉｓを発生する指示信号発生回路、１５は駆動電流検出信号Ｖｉｄ及び指示信号Ｖｉｓを入力として駆動パルスＶｄ が与えられているときにインジェクタ１２のソレノイドコイルに指示信号Ｖｉｓの大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路である。
【００３９】
インジェクタ１２は、燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルＬｉ とを有していて、ソレノイドコイルＬｉ に所定のレベル以上の駆動電流Ｉｄ が流れたときに噴射弁を開いて燃料を噴射する。なおＲｉ はソレノイドコイルＬｉ への通電回路の抵抗分を示している。
【００４０】
インジェクタ１２の一方の入力端子１２ａは駆動電圧Ｅｂ を発生する図示しない直流電源の正極側出力端子に接続され、他方の入力端子１２ｂはＮＰＮトランジスタＴＲ１ のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ１ のエミッタは抵抗値が十分に小さい電流検出用抵抗Ｒｉ を通して接地電位部に接続され、電流検出用抵抗Ｒｉ により、駆動電流検出回路１３が構成されている。トランジスタＴＲ１ のコレクタと接地間には、コンデンサＣｏ と抵抗Ｒｏ との直列回路からなる保護回路１６が接続されている。この保護回路１６は、トランジスタＴＲ１ がオフ状態になったときにインジェクタのソレノイドコイルに誘起する高電圧を吸収して、該高電圧からインジェクタ自身、及びトランジスタＴＲ１ を保護する目的、及び高周波ノイズを吸収する目的で設けられているが、インジェクタに高電圧が誘起してもインジェクタ及びトランジスタＴＲ１ が破損するおそれがない場合、及び高周波ノイズが問題にならない場合には、この保護回路を省略することができる。
【００４１】
トランジスタＴＲ１ のベースは制御信号出力用抵抗Ｒｂ を通して演算増幅器１７の出力端子に接続され、演算増幅器１７の逆相入力端子及び正相入力端子にそれぞれ駆動電流検出信号Ｖｉｄ及び指示信号Ｖｉｓが入力されている。
【００４２】
図示の例では、トランジスタＴＲ１ により、演算増幅器１７から抵抗Ｒｂ を通して出力される信号を制御信号Ｖｂ として、ソレノイドコイルＬｉ に制御信号Ｖｂ に比例した駆動電流Ｉｄ を供給する駆動電流供給用増幅器１８が構成されている。
【００４３】
トランジスタＴＲ１ のベース（増幅器１８の制御信号入力端子）とＣＰＵ１１の出力端子１１ｃ（駆動パルス発生手段の非接地側出力端子）との間に、カソードを出力端子１１ｃ側に向けた帰還ダイオードＤｆ が接続されている。この帰還ダイオードＤｆ は、駆動パルスＶｄ が発生していないとき（ＣＰＵの出力端子１１ｃが接地電位にあるとき）に制御信号Ｖｂ を駆動電流供給用増幅器の入力しきい値レベル未満の低レベルに保持するために設けられている。
【００４４】
図示の例では、トランジスタＴＲ１ からなる駆動電流供給用増幅器１８と、演算増幅器１７と、制御信号出力用抵抗Ｒｂ と、帰還ダイオードＤｆ とにより、通電制御回路１５が構成されている。
【００４５】
指示信号発生回路１４は、ＣＰＵ（駆動パルス発生手段）１１の出力端子１１ｃに一端が接続された微分コンデンサＣ１ と、該微分コンデンサの他端に一端が接続された第１の抵抗Ｒ１ と、該第１の抵抗Ｒ１ と接地間に接続された第２の抵抗Ｒ２ と、微分コンデンサＣ１ の他端と接地間にアノードを接地側に向けて接続されたダイオードＤ１ とを有する微分回路１４Ａと、制御用直流電圧Ｅｃ を出力する制御用電源回路の正極側出力端子と第２の抵抗Ｒ２ の一端との間に接続された第３の抵抗Ｒ３ とを備えている。第２の抵抗Ｒ２ の非接地側端子（指示信号出力端子）が演算増幅器１７の正相入力端子に接続されている。
【００４６】
微分回路１４Ａは、駆動パルスＶｄ の立上りを微分して、第１の抵抗Ｒ１ と第２の抵抗Ｒ２ との直列回路の両端に、図２（Ｂ）に示すような微分パルスＶｐ を発生する。ＣＰＵ１１の出力端子１１ｃの電位が接地電位にされて駆動パルスＶｄ が消滅すると、コンデンサＣ１ の電荷がＣＰＵ１１の出力端子１１ｃと接地回路とダイオードＤ１ とを通して瞬時に放電するため、微分パルスＶｐ は図２（Ｂ）に示したように瞬時に立ち下がる。このとき、微分パルスＶｐ は、ダイオードＤ１ の順方向電圧降下（約０．６Ｖ）分だけマイナス側に変化する。
【００４７】
また指示信号発生回路１４においては、第３の抵抗Ｒ３ と第２の抵抗Ｒ２ とにより分圧回路が構成されているため、第２の抵抗Ｒ２ の両端には、該分圧回路により制御用直流電圧Ｅｃ （例えば５［Ｖ］）を分圧したものに相当する電圧（ベース電圧）と微分回路１４Ａの出力信号とを重畳した信号が現れる。従って、第２の抵抗Ｒ２ の両端には、図２（Ｃ）に示したように、駆動パルスＶｄ が発生したときに第１のレベルＶ１ までほぼ瞬時に立上った後徐々に低下して第２のレベルＶ２ に収束する波形の指示信号Ｖｉｓが発生する。
【００４８】
本発明においては、指示信号Ｖｉｓの第１のレベルＶ１ を、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流Ｉｄ のレベルよりも大きい値に設定された駆動電流のピーク値Ｉｄｐに相当する大きさに等しくするように、駆動パルスＶｄ のレベルを設定しておく。
【００４９】
また指示信号Ｖｉｓが第１のレベルＶ１ から第２のレベルＶ２ に向って低下する際の時間的変化率が、ソレノイドコイルＬｉ の両端の電圧をステップ状に低下させたときの駆動電流の時間的変化率（図８の時刻ｔ３ からｔ４ の期間における駆動電流の変化率）よりも十分に小さくなるように、微分回路１４Ａの定数（コンデンサＣ１ の静電容量、及び抵抗Ｒ１ ，Ｒ２ の抵抗値）を設定しておく。
【００５０】
更に、指示信号Ｖｉｓの第２のレベルＶ２ が、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値Ｉｄｈに相当する大きさになるように第２の抵抗Ｒ２ 及び第３の抵抗Ｒ３ の抵抗値を設定する。
【００５１】
図１のインジェクタ駆動制御装置において、駆動電流が流れておらず、駆動電流検出信号Ｖｉｄが零になっている状態では、図２（Ｅ）に示すように演算増幅器１７の出力電圧Ｖｏｐが高レベルの状態になるが、駆動パルスＶｄ が発生していない状態では、ＣＰＵ１１の出力端子１１ｃの電位が零になっていて、トランジスタＴＲ１ のベース（増幅器１８の制御信号入力端子）の電位が該トランジスタの入力しきい値レベル未満に保持されているため、トランジスタＴＲ１ は遮断状態にある。従って、駆動パルスＶｄ が発生していない状態では、インジェクタ１２の駆動電流Ｉｄ が零になっている。ＣＰＵ１１が駆動パルスＶｄ を発生すると、指示信号発生回路１４が図２（Ｃ）に示すような指示信号Ｖｉｓを発生する。このとき演算増幅器１７からトランジスタＴＲ１ のベースに与えられる制御信号Ｖｂ のレベルが該トランジスタの入力しきい値レベル以上になるため、該トランジスタのコレクタエミッタ間の抵抗が低下し、インジェクタ１２に駆動電流Ｉｄ が流れる。駆動電流Ｉｄ は指示信号Ｖｉｓのレベルの上昇に追従して上昇していき、指示信号Ｖｉｓのレベルがピークに達する時刻よりも僅かに遅れた時刻でピークに達した後、指示信号Ｖｉｓのレベルの低下に伴って低下していく。図２（Ｄ）に示したように、駆動電流Ｉｄ の変化に伴って、駆動電流検出信号Ｖｉｄのレベルが変化する。駆動パルスＶｄ が消滅すると、トランジスタＴＲ１ のベースの電位がダイオードＤｆ とＣＰＵ１１の接地回路とを通してしきい値レベル未満に低下させられるため、トランジスタＴＲ１ が遮断状態になり、駆動電流Ｉｄ が零になる。
【００５２】
なお図２（Ｄ）においては、トランジスタＴＲ１ が遮断状態になったときに駆動電流検出信号Ｖｉｄが直ちに零になるように図示されているが、図１のように保護回路１６が接続されている場合には、トランジスタＴＲ１ が遮断状態になった後も保護回路１６を通して電流が流れるので、駆動電流検出信号Ｖｉｄの波形はトランジスタＴＲ１ が遮断した後所定の時間をかけて減衰していく波形になる。
【００５３】
上記のような制御を行わせると、図３（Ｂ）に示したように、時刻ｔａ において立上る駆動パルスＶｄ が与えられたときに、同図（Ａ）に示したように駆動電流Ｉｄ が急速に上昇し、時刻ｔｂ （＞ｔａ ）においてピーク値Ｉｄｐに達する。ピーク値Ｉｄｐは噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも十分に大きく設定されているため、駆動電流Ｉｄ がピーク値Ｉｄｐに達するまでの間に噴射弁が開く。駆動パルスＶｄ が時刻ｔｇ まで高レベルの状態を保持するものとすると、駆動電流Ｉｄ は時刻ｔｂ から時刻ｔｇ にかけて、ゆっくりと低下していき、時刻ｔｇ に達するまでの間にホールド値Ｉｄｈに収束する。
【００５４】
駆動電流Ｉｄ が図３（Ａ）のような波形を呈する場合、噴射量を少なくするために駆動電流Ｉｄ がピークに達する時刻ｔｂ で駆動パルスＶｄ を零にしたとすると、駆動電流Ｉｄ は図３（Ａ）の鎖線ｂに沿って減少していき、時刻ｔｂｏ（＞ｔｂ ）で零になる。時刻ｔｂｏで駆動電流が零になった後、所定の遅れ時間ΔＴが経過した後に噴射弁が閉動作を開始する。
【００５５】
また図３において、駆動電流がピーク値からホールド値に向って低下していく過程の時刻ｔｃ （＞ｔｂ ）で駆動パルスＶｄ が零にされたとすると、駆動電流Ｉｄ は図３（Ａ）の鎖線ｃに沿って低下していき、時刻ｔｃｏ（＞ｔｂｏ）で零になる。この時刻ｔｃｏから所定の遅れ時間が経過したときに噴射弁が閉動作を開始する。
【００５６】
同様に、駆動パルスＶｄ が零になる時刻がｔｄ ，ｔｅ 及びｔｆ のように遅れていくと、駆動電流Ｉｄ はそれぞれ図３（Ａ）の鎖線ｄ，ｅ及びｆに沿って減衰して時刻ｔｄｏ，ｔｅｏ及びｔｆｏ（ｔｆｏ＞ｔｅｏ＞ｔｄｏ＞ｔｃｏ＞ｔｂｏ）で零になり、これらの時刻ｔｄｏ，ｔｅｏ及びｔｆｏよりもそれぞれ所定の時間遅れた時刻に噴射弁の閉動作が開始される。
【００５７】
このように本発明によれば、駆動電流がピーク値からホールド値に向けて低下していく過程で、駆動パルスが零にされた時に、駆動パルスが零になる時刻が遅ければ遅い程（駆動パルスのパルス幅が長ければ長い程）噴射弁が閉動作を開始する時刻が遅れるため、駆動パルスのパルス幅が増大すれば必ず噴射量が増加する特性を得ることができる。本発明による制御を行わせた場合、図９のＡ部付近における駆動電流Ｉｄ と駆動パルスのパルス幅τとの関係は、図１０の曲線ｂのようになり、同図の曲線ａの上端部分（時刻ｔ３ からｔ４ にかけての部分）のように、駆動パルスのパルス幅τが変化しても噴射量ｑが変化しないといった異常な状態が生じるのを防ぐことができる。従って、本発明によれば、制御に使用可能な最小噴射量を例えば図９及び図１０のｑｍｉｎ ´まで低下させることができ、ダイナミックレンジｑｍａｘ ／ｑｍｉｎ ´を大きくすることができる。
【００５８】
上記の例では、トランジスタＴＲ１ を能動領域で（増幅器として）使用して、指示信号Ｖｉｓと駆動電流検出信号Ｖｉｄとの差に相応した制御信号によって該トランジスタを制御することにより、駆動電流Ｉｄ を指示信号の変化に追従させて変化させるようにしているが、駆動電流をチョッパ制御するように構成することもできる。
【００５９】
図４は駆動電流をチョッパ制御する場合の駆動制御装置の回路構成例を示したものである。同図において、１１ないし１３はそれぞれ図１の例で示したものと同様のＣＰＵ、インジェクタ及び駆動電流検出回路、１４´は指示信号発生回路、１５´は通電制御回路、１９は駆動電圧制御用スイッチ回路である。
【００６０】
インジェクタ１２の一方の入力端子１２ａはＰＮＰトランジスタＴＲ２ のコレクタに接続され、他端はＮＰＮトランジスタＴＲ１ のコレクタに接続されている。この例では、トランジスタＴＲ１ 及びＴＲ２ がスイッチ素子として用いられ、トランジスタＴＲ１ のエミッタと接地間には駆動電流検出回路１３を構成する電流検出用抵抗Ｒｉ が接続されている。トランジスタＴＲ１ ベースは抵抗Ｒ４ を通してＣＰＵ１１の出力端子１１ｃに接続されている。
【００６１】
トランジスタＴＲ２ のエミッタは駆動電圧Ｅｂ を発生する電源に接続され、コレクタと接地間にはアノードを接地側に向けたダイオードＤ２ が接続されている。トランジスタＴＲ２ のベースには、トランジスタＴＲ２ のオンオフを制御するためのスイッチ素子として使われるＮＰＮトランジスタＴＲ３ のコレクタが抵抗Ｒ５ を通して接続され、該トランジスタのエミッタは接地されている。トランジスタＴＲ３ のベースは抵抗Ｒ６ を通して比較回路ＣＭの出力端子に接続され、該比較回路ＣＭの出力端子は抵抗Ｒ７ を通して制御用直流電圧Ｅｃ を出力する図示しない制御用電源回路の正極側出力端子に接続されている。また比較回路ＣＭの出力端子と非反転入力端子との間に帰還抵抗Ｒ８ が接続されている。比較回路ＣＭの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ指示信号Ｖｉｓ及び駆動電流検出信号Ｖｉｄが入力されている。比較回路ＣＭは、指示信号Ｖｉｓが駆動電流検出信号Ｖｉｄよりも大きいときにその出力電圧Ｖｃｍを高レベルにし、指示信号Ｖｉｓが駆動電流検出信号Ｖｉｄよりも小さいときに出力電圧Ｖｃｍを低レベルにする。比較回路ＣＭの出力電圧の変化は帰還抵抗Ｒ８ を通して該比較回路の非反転入力端子に伝えられるため、比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍの変化に伴って指示信号Ｖｉｓのレベルが変化させられて、該比較回路ＣＭの動作にヒステリシスが与えられる。
【００６２】
図示の例では、トランジスタＴＲ１ ，ＴＲ２ 及びＴＲ３ と抵抗Ｒ４ ，Ｒ５ 及びＲ６ とにより、駆動電圧制御用スイッチ回路１９が構成されている。このスイッチ回路は、ソレノイドコイルＬｉ に駆動電圧Ｅｂ を印加するソレノイド駆動用電源（図示せず。）とソレノイドコイルＬｉ との間に設けられていて、駆動パルスＶｄ が発生している状態で比較回路ＣＭの出力が高レベルの状態になったときにソレノイドコイルＬｉ に駆動電圧Ｅｂ を印加し、駆動パルスＶｄ が発生している状態で比較回路ＣＭの出力が高レベルの状態になったとき及び駆動パルスＶｄ が発生していないときにソレノイドコイルＬｉ から駆動電圧Ｅｂ を除去するように、ソレノイドコイルＬｉ に印加される電圧を制御する。
【００６３】
また図４に示した例では、インジェクタ１２−トランジスタＴＲ１ のコレクタエミッタ間−抵抗Ｒ１ −ダイオードＤ２ −インジェクタ１２の回路により、スイッチ回路１９の動作によりインジェクタ１２が電源から切り離されたときに、インジェクタのソレノイドコイルＬｉ の誘起電圧により該ソレノイドコイルに駆動電流を流すスイッチオフ時駆動電流通電回路が構成されている。
【００６４】
図４のインジェクタ駆動制御装置では、駆動電圧制御用スイッチ回路１９と、上記スイッチオフ時駆動電流通電回路と、比較回路ＣＭと、帰還抵抗Ｒ８ とにより、通電制御回路１５´が構成されている。
【００６５】
指示信号発生回路１４´は、ＣＰＵ１１の出力端子１１ａに入力端子が接続された反転回路ＩＮＶと、該反転回路ＩＮＶの出力端子にアノードが接続されたダイオードＤ３ と、該ダイオードＤ３ のカソードに一端が接続された充電用抵抗Ｒ１０と、該抵抗Ｒ１０の他端と接地間に接続されたコンデンサＣ２ と、コンデンサＣ２ の非接地側端子に一端が接続された第１の放電用抵抗Ｒ１１と、該第１の放電用抵抗Ｒ１１の他端と接地間に接続された第２の放電用抵抗Ｒ１２と、第１の放電用抵抗Ｒ１１の他端と制御用直流電圧Ｅｃ を発生する制御用電源回路の正極側出力端子との間に接続されたベース電圧重畳用抵抗Ｒ１３とからなっていて、第２の放電用抵抗Ｒ１２の両端に指示信号Ｖｉｓを発生する。
【００６６】
図４のインジェクタ駆動制御装置において、駆動パルスＶｄ が発生していないときには、反転回路ＩＮＶの出力電圧が高レベルの状態にあり、コンデンサＣ２ は該反転回路ＩＮＶの出力電圧により、抵抗Ｒ１０を通して充電されている。駆動パルスＶｄ が発生すると、反転回路ＩＮＶの出力電圧が零になるため、コンデンサＣ２ の電荷は抵抗Ｒ１１及びＲ１２を通して一定の時定数で放電していく。コンデンサＣ２ の放電が進み、コンデンサＣ２ の両端の電圧が放電用抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下と、制御用電源電圧Ｅｃ を抵抗Ｒ１３とＲ１２とにより分圧した電圧との和に相当するベース電圧Ｖｏ に等しくなるとコンデンサＣ２ の放電が停止する。駆動パルスＶｄ が消滅すると反転回路ＩＮＶの出力電圧が高レベルになるため、コンデンサＣ２ が再び充電される。従って、コンデンサＣ２ の両端には、図５（Ｂ）に示すように、駆動パルスＶｄ が発生していないときに高レベルの状態を保ち、駆動パルスが発生しているときに徐々に低下して一定のレベルＶｏ に収束する波形の電圧Ｖｉｓ´が発生する。このコンデンサＣ２ の両端の電圧Ｖｉｓ´から抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下を差し引いたものに相当する電圧が指示信号Ｖｉｓとして抵抗Ｒ１２の両端に得られ、この指示信号が比較器ＣＭの非反転入力端子に入力される。
【００６７】
図４（Ｃ）に破線で示したように、この指示信号ＶｉｓはコンデンサＣ２ の端子電圧Ｖｉｓ´の変化に追従して変化する波形の信号となる。また図示の例では、比較器ＣＭの出力端子の電位の変化が帰還抵抗Ｒ８ を通して該比較器の非反転入力端子に伝えられるため、指示信号Ｖｉｓは、駆動電流検出信号Ｖｉｄのレベルが指示信号Ｖｉｓのレベルを超えて比較器ＣＭの出力電圧Ｖｃｍが低下する毎に低下させられ、駆動電流検出信号Ｖｉｄのレベルが指示信号Ｖｉｓのレベルよりも低くなると復帰させられる。
【００６８】
インジェクタのソレノイドコイルＬｉ を流れる駆動電流が指示値よりも低く、駆動電流検出信号Ｖｉｄ（図５Ｃに実線で示した曲線）のレベルが指示信号Ｖｉｓ（図５Ｃに破線で示した曲線）のレベルよりも低いときには、図５（Ｄ）に示したように、比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍが高レベルの状態にあるため、スイッチ回路１９のトランジスタＴＲ３ が導通する。これによりトランジスタＴＲ２ にベース電流が与えられるため、該トランジスタＴＲ２ が導通する。またＣＰＵ１１が駆動パルスＶｄ を発生している間はトランジスタＴＲ１ が導通している。従って、トランジスタＴＲ２ のエミッタコレクタ間とインジェクタ１２とトランジスタＴＲ１ のコレクタエミッタ間とを通して駆動電流Ｉｄ が流れる。駆動電流Ｉｄ が指示信号Ｖｉｓにより与えられる指示値を超えると、駆動電流検出信号Ｖｉｄが指示信号Ｖｉｓを超えるため、比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍが低レベルの状態になり、トランジスタＴＲ３ 及びＴＲ２ が遮断状態になる。このときインジェクタ１２のソレノイドコイルＬｉ を流れる駆動電流Ｉｄ はトランジスタＴＲ１ のコレクタエミッタ間とダイオードＤ２ とを通して流れ、次第に減衰していく。比較回路ＣＭの出力電圧が低レベルになると、帰還抵抗Ｒ８ の働きにより指示信号Ｖｉｓのレベルが低下するため、駆動電流検出信号Ｖｉｄが指示信号Ｖｉｓよりも高い状態が一定時間の間継続し、トランジスタＴＲ３ 及びＴＲ２ はしばらくの間遮断状態を保持する。駆動電流Ｉｄ が指示信号Ｖｉｓにより与えられる指示値以下になると比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍ（図５Ｄ）が高レベルになるため、トランジスタＴＲ３ 及びＴＲ２ が導通し、再び駆動電流Ｉｄ が流れる。これらの動作の繰り返しにより、駆動電流Ｉｄ が指示信号Ｖｉｓにより与えられる指示値に等しくなるように制御される。
【００６９】
図４の例では、トランジスタＴＲ２ がオンオフを繰り返して駆動電流を断続させながら指示値に等しくするように制御するため、駆動電流を制御するスイッチ素子（トランジスタＴＲ１ 及びＴＲ２ ）の内部損失を少なくすることができ、該スイッチ素子からの発熱を抑制することができる。
【００７０】
なお図４の例では、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値によりトランジスタＴＲ２ のオンデューティ比を変化させることができ、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値を大きくして帰還量を少なくしていくと、トランジスタＴＲ２ のオンデューティ比が大きくなって、図１に示した駆動制御装置の動作に近付く。また、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値を小さくして帰還量を多くすると、トランジスタＴＲ２ のオンデューティ比が小さくなって、駆動電流に含まれる脈動分が多くなるため、該駆動電流を滑らかに制御することができなくなる。駆動電流Ｉｄ に含まれる脈動分をインジェクタの動作に支障を来さない範囲に制限し、かつトランジスタＴＲ２ 及びＴＲ１ の内部損失をできるだけ少なくするように、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値を適当な値に設定しておく。
【００７１】
上記の例では、図３（Ａ）に示したように、駆動電流をピーク値まで上昇させた後、直ちにホールド値に向けて低下させるようにしたが、駆動電流をピーク値に一定時間保持した後に、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で駆動電流をホールド値に向けて低下させるように制御する場合も本発明の範囲に包含される。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、駆動電流がピーク値からホールド値まで低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように制御することにより、駆動電流をピーク値からホールド値に向けてゆっくりと変化させるようにしたので、駆動パルスのパルス幅が縮小されて、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程で駆動パルスが零にされる場合でも、駆動パルスのパルス幅の増加に伴って噴射量が増加する特性を得ることができる。そのため、制御に使うことができる最小噴射量を小さくすることができ、インジェクタのダイナミックレンジを大きくして噴射量制御の制御性を向上させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる駆動制御方法を実施するために用いる駆動制御装置の構成例を示した回路図である。
【図２】図１の装置の各部の信号波形を示した波形図である。
【図３】本発明の制御方法を実施した場合にインジェクタのソレノイドコイルに流れる駆動電流の波形の一例を駆動パルスの波形の一例とともに示した波形図である。
【図４】本発明に係わる駆動制御方法を実施する駆動制御装置の他の構成例を示した回路図である。
【図５】図４の各部の信号波形を示した波形図である。
【図６】本発明で制御の対象とするインジェクタの構造の一例を示したもので、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ同インジェクタの閉状態及び開状態を示した断面図である。
【図７】従来の方法によりインジェクタの通電を制御する場合の駆動パルスの波形と駆動電流の波形とを示した波形図である。
【図８】従来の方法によりインジェクタの通電を制御する場合の駆動電流波形と駆動パルスの波形と噴射弁の挙動とを示す波形図である。
【図９】燃料の噴射を指令する駆動パルスが与えられた時にインジェクタから噴射される燃料の噴射量と駆動パルスのパルス幅との関係の一例を示した線図である。
【図１０】図９のＡ部を拡大して示した線図である。
【符号の説明】
１１ ＣＰＵ
１２ インジェクタ
１３ 駆動電流検出回路
１４，１４´ 指示信号発生回路
１４Ａ 微分回路
１５，１５´ 通電制御回路
１７ 演算増幅器
１８ 駆動電流供給用増幅器
１９ 駆動電圧制御用スイッチ回路
Ｌｉ インジェクタのソレノイドコイル
ＴＲ１ 〜ＴＲ３ トランジスタ
Ｃ１ ，Ｃ２ コンデンサ
ＣＭ 比較回路
ＩＮＶ 反転回路
Ｖｄ 駆動パルス
Ｉｄ 駆動電流
Ｖｉｄ 駆動電流検出信号
Ｖｉｐ 駆動電流のピーク値
Ｖｉｈ 駆動電流のホールド値
Ｖｉｓ 指示信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を供給するために用いるインジェクタの駆動制御方法及び該駆動制御方法を実施するために用いる駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に燃料を供給するために用いるインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）１は、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、ソレノイド（電磁石）２と噴射ノズル３とにより構成される。ソレノイド２は、固定鉄心４と、該固定子鉄心に巻かれたソレノイドコイル５と、可動鉄心６とを備え、ソレノイドコイル５に駆動電流が与えられたときに、固定鉄心４が可動鉄心６を吸引する。
【０００３】
噴射ノズル３は、先端に噴射口７ａを有するシリンダ７と、シリンダ７内に挿入されて噴射口７ａを開閉する噴射弁（ニードル弁）８とを有し、噴射弁８が可動鉄心６に連結されている。可動鉄心６は、復帰バネ９により噴射弁８を閉じる側に付勢されている。
【０００４】
図６（Ａ）はソレノイドコイル５に駆動電流が与えられていない状態を示したもので、この状態ではバネ９の付勢力により噴射弁８が閉位置に保持されて噴射口７ａを閉じている。また図６（Ｂ）はソレノイドコイル５に所定の駆動電流が与えられた状態を示したもので、この状態では、固定鉄心４が可動鉄心６を吸引して噴射弁８を開位置に保持している。図示してないが、噴射ノズル３には燃料ポンプから燃料が所定の圧力で供給され、噴射弁８が開位置に変位したときに噴射口７ａから燃料が噴射される。図６（Ａ）のｄは弁のストロークを示している。この燃料噴射弁を用いる場合、燃料の噴射量は、噴射ノズル３に与えられる燃料の圧力と弁を開く時間とにより決まる。
【０００５】
この種のインジェクタを駆動する装置は、一般に、ソレノイドコイル５を流れる駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、駆動電流の指示値を与える指示信号を出力する指示信号発生回路と、駆動電流を指示値に等しくするようにソレノイドコイル５への通電を制御する通電制御回路とにより構成される。通電制御回路は、駆動電流検出信号及び指示信号を入力として燃料の噴射を指令する矩形波状の駆動パルスが与えられている期間、ソレノイドコイル５に指示信号の大きさに相応した駆動電流を流す。
【０００６】
上記のようなインジェクタを駆動する方法としては、サチュレーテッド方式とピークホールド方式とが知られている。
【０００７】
サチュレーテッド方式では、ソレノイドコイル５の通電回路の抵抗値を約１２Ωとし、ソレノイドコイル５に対して直列にトランジスタ等からなるスイッチ素子を接続して、該スイッチ素子に駆動パルスを与える。スイッチ素子は図７（Ａ）に示したような駆動パルスＶｄ が与えられている間導通して、ソレノイドコイル５に一定の電源電圧を印加する。ソレノイドコイル５に電源電圧が印加されると、図７（Ｂ）に示したように、ソレノイドコイルを流れる駆動電流Ｉｄ が徐々に上昇していき、該駆動電流が開弁電流Ｉｄｏに達すると噴射弁が開く。駆動電流はやがてソレノイドコイルの通電回路のインピーダンスと電源電圧とにより決まる飽和値Ｉｄｓａｔに収束し、駆動パルスＶｄが消滅するまでの間該飽和値に保持される。駆動パルスＶｄ が消滅すると、駆動電流Ｉｄ が零になる。
【０００８】
上記のサチュレーテッド方式によると、駆動回路の構成が簡単になるため、駆動装置を安価に構成することができるが、この方式では、駆動電流Ｉｄ が比較的長い期間飽和値に保持されるため、消費電力が多くなり、発熱が多くなるという問題がある。
【０００９】
ところで、ソレノイドを用いて噴射弁を駆動する電磁式のインジェクタにおいては、噴射弁８を開く際にソレノイドコイル５に比較的大きな開弁電流Ｉｄｏ以上の電流を流す必要があるが、噴射弁８が一旦開いた後該弁を開状態に保持する際には、開弁電流よりも小さいホールド電流を流してやればよい。そこでピークホールド方式では、ソレノイドコイルの抵抗値を２Ω程度の低い値に設定して、駆動パルスが与えられたときに駆動電流を開弁電流よりも高いピーク値まで速やかに立ち上げた後、駆動電流を開弁状態を保持するために必要なホールド値まで低下させて、駆動パルスが消滅するまでの間該ホールド値を保持するようにしている。
【００１０】
このピークホールド方式によれば、噴射弁が開いた後、駆動電流をホールド値まで低下させるため、電力消費量を少なくすることができ、発熱を抑えることができる。また開弁時間を短くすることができるため、駆動パルスの発生周期を一定とした場合の最大噴射量ｑｍａｘ を大きくすることができ、サチュレーテッド方式による場合よりもダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来ピークホールド方式によりインジェクタを駆動する場合には、駆動パルスが与えられた時にソレノイドコイルに一定の駆動電圧を印加して、該ソレノイドコイルを流れる駆動電流を上昇させ、該駆動電流がピーク値に達した後に、ソレノイドコイルに印加する駆動電圧を低い値に切り換えて、駆動電流をホールド値まで低下させるようにしていた。図８はこのようにしてインジェクタを駆動する場合の駆動電流波形及び駆動パルスの波形の一例と、噴射弁の挙動の一例とを示したものである。
【００１２】
図８に示した例では、時刻ｔｏ で同図（Ｂ）に示す駆動パルスＶｄ が与えられた時にソレノイドコイルにステップ状に立上る一定の駆動電圧を印加して同図（Ａ）に示すように駆動電流Ｉｄ をピーク値Ｉｄｐに向けて上昇させる。駆動電流Ｉｄ をチョッパ制御することにより一定時間駆動電流をピーク値に保った後、時刻ｔ３ において駆動電圧をステップ状に低下させる。この駆動電圧の低下により駆動電流Ｉｄ を自然に減衰させ、駆動電流がホールド値Ｉｄｈに達する時刻ｔ４ 以降の期間該駆動電流をホールド値に保持するチョッパ制御を行なって、該ホールド値を駆動パルスＶｄ が消滅する時刻ｔ６ まで保持する。時刻ｔ６ で駆動パルスが消滅したときにソレノイドコイルの駆動電圧を零レベルまで低下させ、駆動電流を自然に減衰させて消滅させる。このように、駆動パルスが消滅する時刻ｔ６ でソレノイドコイルの駆動電圧を零にした場合の噴射弁の挙動は図８（Ｃ）に示した通りであり、時刻ｔｏ から所定の開弁時間Ｔｏ が経過したときの時刻ｔ１ においてニードル弁が開位置に向けて変位を開始し、時刻ｔ２ において該ニードル弁のリフト量が最大になって噴射弁が開状態になる。時刻ｔ６ で駆動電圧が零にされると、駆動電流は自然に減衰して短時間で零になるが、駆動電流が零になってもソレノイドの残留磁束により噴射弁はΔＴ時間の間開状態に保持されるため、噴射弁の閉動作が開始される時刻は、駆動電圧が零にされた時刻ｔ６ から一定の遅れ時間ＴＤ６が経過した時刻ｔ７ となる。
【００１３】
燃料の噴射量を制御する場合には、駆動パルスＶｄ のパルス幅が、所望の噴射量に相応した大きさになるように変化させられる。噴射量を少なくするために駆動パルスのパルス幅が縮小されて、図８の時刻ｔ３ において駆動パルスＶｄ が零にされたとすると、噴射弁の挙動は同図（Ｄ）のようになる。この場合には、時刻ｔ３ においてソレノイドコイルの駆動電圧が零にされるため、駆動電流Ｉｄ は時刻ｔ３ から図８（Ａ）に実線及び破線で示した減衰曲線に沿って減衰して零になるが、駆動電流が零になっても残留磁束により噴射弁はΔＴ時間の間開状態に保持されるため、実際に噴射弁の閉動作が開始される時刻は駆動パルスが零になった時刻ｔ３ から一定の遅れ時間ＴＤ３が経過したときの時刻ｔ５ となる。
【００１４】
また図８において、時刻ｔ４ で駆動パルスＶｄ が零になったとすると、噴射弁の挙動は図８（Ｅ）のようになる。この場合、駆動電流は、時刻ｔ３ で駆動パルスが零になった場合とまったく同じ破線の減衰曲線に沿って減衰して零になる。駆動電流が零になっても残留磁束によりΔＴ時間の間は噴射弁が開位置に保持されるため、噴射弁の開動作が開始される時刻は、駆動パルスが零にされた時刻ｔ４ から一定の時間ＴＤ４が経過したときの時刻となる。時刻ｔ３ で駆動パルスが零になった場合も、時刻ｔ４ で駆動パルスが零になった場合も、駆動電流がたどる減衰曲線は同じであるため、時刻ｔ４ で駆動パルスが零になったときの噴射弁の閉動作開始時刻は時刻ｔ３ で駆動パルスを零にした場合の噴射弁の閉動作開始時刻ｔ５ と同じである。駆動パルスを時刻ｔ３ で零にした場合の噴射弁の閉動作の遅れ時間ＴＤ３と、駆動パルスを時刻ｔ４ で零にした場合の噴射弁の閉動作の遅れ時間ＴＤ４との間には、ＴＤ３＝（ｔ４ −ｔ３ ）＋ＴＤ４の関係がある。
【００１５】
上記のように、時刻ｔ３ で駆動パルスＶｄ を零にした場合も、時刻ｔ４ で駆動パルスを零にした場合も、噴射弁の閉動作が開始される時刻は同じ時刻ｔ５ であるため、駆動パルスのパルス幅をｔ３ −ｔｏ とした場合も、ｔ４ −ｔｏ とした場合も、噴射弁が開いている時間は同じになり、燃料の噴射量は変わらないことになる。
【００１６】
図８のようにしてインジェクタを駆動した場合、駆動パルスのパルス幅τと１駆動パルス当りの燃料の噴射量ｑとの間には図９のような関係がある。なお図９の横軸のパルス幅τは駆動パルスのデューティ比（パルス幅／１周期）で示している。
【００１７】
図９の特性では、駆動パルスのパルス幅が小さくなるＡ部の範囲でパルス幅の変化に対する噴射量の変化がリニアでなくなる。図９のＡ部付近の特性を拡大して示すと図１０の曲線ａの通りであり、パルス幅がｔ３ −ｔｏ からｔ４ −ｔｏ まで増加する区間では、パルス幅を変化させても噴射量ｑは変化しない。パルス幅と噴射量との関係がリニアでなくても、パルス幅が増加すれば噴射量が増加する関係にある範囲は制御に使うことができるが、駆動パルスのパルス幅が変化しても噴射量が変化しない範囲は制御に全く使うことができない。従って、駆動パルスのパルス幅と噴射量ｑとの関係が図９のようになる場合、同図のＡ部の範囲は制御に使用することができない。この場合、駆動パルスのパルス幅は少なくともｔ４ −ｔｏ 以上の範囲に設定することが必要になり、制御に使用可能な最小噴射量は図９及び図１０に示したｑｍｉｎ となる。
【００１８】
また駆動パルスのパルス幅が１００％近くになると、噴射弁が閉じる前に次の駆動パルスが与えられる状態になるため、図９のＢ部のように、駆動パルスのパルス幅τを変化させても噴射量が変化しない状態が生じる。このＢ部も制御に使用することができない。従って、この場合、制御に使用可能な最大噴射量は図９に示したｑｍａｘ となる。
【００１９】
上記のように、従来のピークホールド方式によりインジェクタを駆動した場合には、駆動パルスのパルス幅を狭くしたときにパルス幅を増加させても噴射量が増加しない範囲が生じるため、制御に使用可能な最小噴射量ｑｍｉｎ が比較的大きくなってダイナミックレンジが小さくなり、その分駆動パルスのパルス幅による噴射量の制御性が悪くなるという問題があった。
【００２０】
本発明の目的は、制御に使用可能な最小噴射量を従来より小さくして、インジェクタのダイナミックレンジを大きくすることができるようにした内燃機関用インジェクタの駆動制御方法及び該駆動制御方法を実施するために用いる駆動制御装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる内燃機関用インジェクタの駆動制御方法は、燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルとを有する内燃機関用インジェクタを、燃料の噴射を指令する駆動パルスに応答して制御する方法である。
【００２２】
本発明においては、図３（Ｂ）に示したような駆動パルスＶｄ が与えられたときにソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に上昇させることにより、図３（Ａ）に示したようにソレノイドコイルに流れる駆動電流Ｉｄ を、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きい値に設定されたピーク値Ｉｄｐまで増大させた後、該駆動電流を、ソレノイドコイルの両端の電圧がピーク値からステップ状に低下させられたときの該駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で、噴射弁を開状態に保持するために必要なホールド値Ｉｄｈに向けて徐々に低下させ、駆動パルスの消滅時にソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させることにより駆動電流を消滅させることを特徴とする。
【００２３】
前述のように、従来の方法では、駆動電流をピーク値からホールド値に移行させる際に、ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させることにより駆動電流をホールド値まで自然に減衰させるようにしていたため、駆動パルスのパルス幅が狭められて、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程で駆動パルスが零になる状態が生じた際に、駆動パルスのパルス幅の長短（駆動パルスが零になる時刻）の如何に係わりなく、噴射弁が閉動作を開始する時刻が同じになって、図８のＡ部のｔ３ 〜ｔ４ の期間のように、駆動パルスのパルス幅が増大しても１駆動パルス当りの噴射量が変化しない状態が生じるのを避けられなかった。このような状態が生じると、制御に使うことができる最小噴射量が大きくなって、インジェクタのダイナミックレンジが小さくなるため、スロットルバルブ開度などに応じて燃料の噴射量を制御する際の噴射量の調整範囲が狭くなり、噴射量制御の制御性が悪くなる。
【００２４】
これに対し、本発明の方法のように、駆動電流がピーク値からホールド値まで低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように制御することにより、駆動電流をピーク値からホールド値までゆっくりと変化させてホールド値に収束させるようにすると、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程のいずれの時点で駆動パルスが零にされても、噴射弁の閉動作が開始される時刻は駆動パルスの立下り時刻の変化に応じて必ず変化し、駆動パルスの立下り時刻が遅れるに従って噴射弁が閉じる時刻が遅くなっていく。例えば、図３（Ｂ）に示したように、駆動パルスＶｄ を、駆動電流がピークに達する時刻ｔｂ で零にした場合には、同図（Ａ）に示す時刻ｔｂｏで駆動電流が零になって、この時刻ｔｂｏから一定の遅れ時間ΔＴが経過したときに噴射弁が閉動作を開始するが、時刻ｔｃ （＞ｔｂ ）で駆動パルスが零になったときには、時刻ｔｂｏよりも遅れた時刻ｔｃｏで駆動電流が零になり、該時刻ｔｃｏから一定の遅れ時間ΔＴが経過したときに噴射弁が閉動作を開始する。以下同様に、駆動パルスが零になる時刻がｔｄ ，ｔｅ ，ｔｆ ，…のように遅れていくと、駆動電流が零になる時刻もｔｄｏ，ｔｅｏ，ｔｆｏのように遅れていき、噴射弁が閉動作を開始する時刻が遅れていく。従って、インジェクタから噴射される燃料の噴射量は、駆動パルスのパルス幅が増大すれば必ず増大する。
【００２５】
このように、本発明によれば、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程のいずれの時点で駆動パルスが零にされても、駆動パルスのパルス幅が増加すれば必ず噴射量も増加する特性を得ることができるため、制御に使うことができる最小噴射量を小さくすることができ、インジェクタのダイナミックレンジを大きくして噴射量制御の制御性を向上させることができる。
【００２６】
本発明に係わる駆動制御装置は、上記内燃機関用インジェクタの駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、駆動電流の指示値を与える指示信号を発生する指示信号発生回路と、駆動電流検出信号及び指示信号を入力として燃料の噴射を指令する駆動パルスが与えられているときにソレノイドコイルに指示信号の大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路とを備えた内燃機関用インジェクタの駆動制御装置であって、本発明においては、上記指示信号発生回路が、駆動パルスの発生時に第１のレベルまで立ち上った後、ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で徐々に低下して第２のレベルに収束する波形の信号を指示信号として出力するように構成される。そして、上記指示信号の第１のレベルは、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きく設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに設定され、指示信号の第２のレベルは、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに設定される。
【００２７】
上記指示信号発生回路は、例えば、駆動パルスの立上りを微分する微分回路と該微分回路の出力に一定のベース電圧を重畳するベース電圧重畳回路とにより構成できる。この場合、指示信号の第１のレベルを、噴射弁が開動作を開始する時の駆動転流のレベルよりも大きな値に設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように駆動パルスのレベルを設定し、指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率が、ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させたときの駆動電流の変化の時間的変化率よりも小さくなるように微分回路の定数を設定する。また指示信号の第２のレベルが噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさになるようにベース電圧の大きさを設定する。
【００２８】
本発明で用いる駆動パルス発生手段は、例えば、負極側出力端子が接地された電源回路の正極側出力端子に接続された電源端子と接地側の出力端子と非接地側の出力端子とを有して、駆動パルスを発生する際に非接地側の出力端子の電位が高レベルになり、駆動パルスが発生していないときに非接地側の出力端子が接地電位に保持されるように構成される。
【００２９】
この場合、指示信号発生回路は、駆動パルス発生手段の非接地側出力端子に一端が接続された微分コンデンサと該微分コンデンサの他端に一端が接続された第１の抵抗と該第１の抵抗と接地間に接続された第２の抵抗とを有して該第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路の両端に微分パルスを発生する微分回路と、電源回路の正極側出力端子と上記第２の抵抗の一端との間に接続された第３の抵抗とにより構成できる。このように構成すると、微分回路は、駆動パルスが発生したときにピーク値までほぼ瞬時に立上った後徐々に低下していく波形の微分パルスを発生する。また第３の抵抗は第２の抵抗とともに電源電圧を分圧する分圧回路を構成するため、第２の抵抗の両端には、電源電圧を分圧して得た一定の電圧に微分パルスを重畳した波形の信号が現れる。この信号は、駆動パルスの発生時にほぼ瞬時に第１のレベルのピーク値まで上昇した後、徐々に低下して第２のレベルに収束する波形となるため、指示信号として用いることができる。
【００３０】
この場合、上記指示信号の第１のレベルを、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きく設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように、駆動パルスのレベルを設定し、指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように、微分回路の定数を設定しておく。また、指示信号の第２のレベルが、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに等しくなるように、第２の抵抗及び第３の抵抗の抵抗値を設定する。
【００３１】
この場合、通電制御回路は、指示信号が正相入力端子に入力され駆動電流検出信号が逆相入力端子に入力された演算増幅器と、該演算増幅器の出力信号を制御信号として該制御信号に比例した駆動電流をソレノイドコイルに供給する駆動電流供給用増幅器と、該増幅器の制御信号入力端子と駆動パルス発生手段の非接地側出力端子との間にカソードを該非接地側出力端子側に向けて接続されて駆動パルスが発生していないときに制御信号を駆動電流供給用増幅器の入力しきい値レベル未満の低レベルに保持する帰還ダイオードとにより構成できる。
【００３２】
本発明においてはまた、上記指示信号発生回路を、駆動パルスを反転する反転回路と、反転回路の出力が高レベルに立上ったときに第１のレベルまで充電されるコンデンサと該コンデンサの電荷を抵抗を通して一定の時定数で放電させる放電回路とにより構成できる。
【００３３】
このように構成すると、駆動パルスが発生したときに第１のレベルから徐々に低下して第２のレベルに収束した後駆動パルスが消滅したときに第１のレベルに向けて上昇する波形の指示信号が放電回路を構成する抵抗の両端に発生する。
【００３４】
この場合、通電制御回路は、指示信号及び駆動電流検出信号がそれぞれ非反転入力端子及び反転入力端子に入力されて指示信号が駆動電流検出信号よりも大きいときに高レベルの出力を発生し、指示信号が駆動電流検出信号よりも小さいときに低レベルの出力を発生する比較回路と、該比較回路の出力端子と非反転入力端子との間に接続された帰還用抵抗と、ソレノイドコイルに印加する駆動電圧を出力するソレノイド駆動用電源とソレノイドコイルとの間に設けられて駆動パルスが発生している状態で比較回路の出力が高レベルの状態になったときにソレノイドコイルに駆動電圧を印加し、駆動パルスが発生している状態で比較回路の出力が高レベルの状態になったとき及び駆動パルスが発生していないときにソレノイドコイルから駆動電圧を除去するようにソレノイドコイルに印加される電圧を制御する駆動電圧制御用スイッチ回路と、駆動電圧制御用スイッチ回路がオフ状態になったときにソレノイドコイルの誘起電圧で該ソレノイドコイルに駆動電流を流すスイッチオフ時駆動電流通電回路により構成できる。
【００３５】
この場合には、指示信号の第１のレベルを噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きく設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように反転回路の出力レベルを設定し、指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように放電回路の時定数を設定する。また指示信号の第２のレベルは、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに設定しておく。
【００３６】
このように構成した場合には、駆動電流がチョッパ制御されて指示信号により与えられる指示値に等しくなるように制御される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法を実施するために用いるインジェクタ駆動制御装置の構成例を示したものである。同図において、１１はマイクロコンピュータのＣＰＵで、このマイクロコンピュータは、所定のプログラムを実行することにより、燃料の噴射を指令する駆動パルスＶｄ を発生する駆動パルス発生手段を実現する。ＣＰＵ１１の電源端子１１ａは制御用直流電圧Ｅｃ を発生する図示しない制御用電源回路の正極側出力端子に接続され、該ＣＰＵの接地端子１１ｂは図示しない制御用電源回路の負極側出力端子とともに接地電位部に接続されている。ＣＰＵ１１は、駆動パルスＶｄ を発生する出力端子（非接地側出力端子）１１ｃを有していて、駆動パルスＶｄ が発生する際に出力端子１１ｃの電位が高レベルになり、駆動パルスが発生していないときに出力端子１１ｃが接地電位に保持されるようになっている。駆動パルスＶｄ の波形は例えば図２（Ａ）に示す通りである。
【００３８】
１２は内燃機関の吸気管内などの燃料噴射空間に燃料を噴射するように取り付けられるインジェクタ（電磁式燃料噴射器）、１３はインジェクタ１２の駆動電流Ｉｄ を検出して駆動電流検出信号Ｖｉｄを出力する駆動電流検出回路、１４は駆動電流の指示値を与える指示信号Ｖｉｓを発生する指示信号発生回路、１５は駆動電流検出信号Ｖｉｄ及び指示信号Ｖｉｓを入力として駆動パルスＶｄ が与えられているときにインジェクタ１２のソレノイドコイルに指示信号Ｖｉｓの大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路である。
【００３９】
インジェクタ１２は、燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルＬｉ とを有していて、ソレノイドコイルＬｉ に所定のレベル以上の駆動電流Ｉｄ が流れたときに噴射弁を開いて燃料を噴射する。なおＲｉ はソレノイドコイルＬｉ への通電回路の抵抗分を示している。
【００４０】
インジェクタ１２の一方の入力端子１２ａは駆動電圧Ｅｂ を発生する図示しない直流電源の正極側出力端子に接続され、他方の入力端子１２ｂはＮＰＮトランジスタＴＲ１ のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ１ のエミッタは抵抗値が十分に小さい電流検出用抵抗Ｒｉ を通して接地電位部に接続され、電流検出用抵抗Ｒｉ により、駆動電流検出回路１３が構成されている。トランジスタＴＲ１ のコレクタと接地間には、コンデンサＣｏ と抵抗Ｒｏ との直列回路からなる保護回路１６が接続されている。この保護回路１６は、トランジスタＴＲ１ がオフ状態になったときにインジェクタのソレノイドコイルに誘起する高電圧を吸収して、該高電圧からインジェクタ自身、及びトランジスタＴＲ１ を保護する目的、及び高周波ノイズを吸収する目的で設けられているが、インジェクタに高電圧が誘起してもインジェクタ及びトランジスタＴＲ１ が破損するおそれがない場合、及び高周波ノイズが問題にならない場合には、この保護回路を省略することができる。
【００４１】
トランジスタＴＲ１ のベースは制御信号出力用抵抗Ｒｂ を通して演算増幅器１７の出力端子に接続され、演算増幅器１７の逆相入力端子及び正相入力端子にそれぞれ駆動電流検出信号Ｖｉｄ及び指示信号Ｖｉｓが入力されている。
【００４２】
図示の例では、トランジスタＴＲ１ により、演算増幅器１７から抵抗Ｒｂ を通して出力される信号を制御信号Ｖｂ として、ソレノイドコイルＬｉ に制御信号Ｖｂ に比例した駆動電流Ｉｄ を供給する駆動電流供給用増幅器１８が構成されている。
【００４３】
トランジスタＴＲ１ のベース（増幅器１８の制御信号入力端子）とＣＰＵ１１の出力端子１１ｃ（駆動パルス発生手段の非接地側出力端子）との間に、カソードを出力端子１１ｃ側に向けた帰還ダイオードＤｆ が接続されている。この帰還ダイオードＤｆ は、駆動パルスＶｄ が発生していないとき（ＣＰＵの出力端子１１ｃが接地電位にあるとき）に制御信号Ｖｂ を駆動電流供給用増幅器の入力しきい値レベル未満の低レベルに保持するために設けられている。
【００４４】
図示の例では、トランジスタＴＲ１ からなる駆動電流供給用増幅器１８と、演算増幅器１７と、制御信号出力用抵抗Ｒｂ と、帰還ダイオードＤｆ とにより、通電制御回路１５が構成されている。
【００４５】
指示信号発生回路１４は、ＣＰＵ（駆動パルス発生手段）１１の出力端子１１ｃに一端が接続された微分コンデンサＣ１ と、該微分コンデンサの他端に一端が接続された第１の抵抗Ｒ１ と、該第１の抵抗Ｒ１ と接地間に接続された第２の抵抗Ｒ２ と、微分コンデンサＣ１ の他端と接地間にアノードを接地側に向けて接続されたダイオードＤ１ とを有する微分回路１４Ａと、制御用直流電圧Ｅｃ を出力する制御用電源回路の正極側出力端子と第２の抵抗Ｒ２ の一端との間に接続された第３の抵抗Ｒ３ とを備えている。第２の抵抗Ｒ２ の非接地側端子（指示信号出力端子）が演算増幅器１７の正相入力端子に接続されている。
【００４６】
微分回路１４Ａは、駆動パルスＶｄ の立上りを微分して、第１の抵抗Ｒ１ と第２の抵抗Ｒ２ との直列回路の両端に、図２（Ｂ）に示すような微分パルスＶｐ を発生する。ＣＰＵ１１の出力端子１１ｃの電位が接地電位にされて駆動パルスＶｄ が消滅すると、コンデンサＣ１ の電荷がＣＰＵ１１の出力端子１１ｃと接地回路とダイオードＤ１ とを通して瞬時に放電するため、微分パルスＶｐ は図２（Ｂ）に示したように瞬時に立ち下がる。このとき、微分パルスＶｐ は、ダイオードＤ１ の順方向電圧降下（約０．６Ｖ）分だけマイナス側に変化する。
【００４７】
また指示信号発生回路１４においては、第３の抵抗Ｒ３ と第２の抵抗Ｒ２ とにより分圧回路が構成されているため、第２の抵抗Ｒ２ の両端には、該分圧回路により制御用直流電圧Ｅｃ （例えば５［Ｖ］）を分圧したものに相当する電圧（ベース電圧）と微分回路１４Ａの出力信号とを重畳した信号が現れる。従って、第２の抵抗Ｒ２ の両端には、図２（Ｃ）に示したように、駆動パルスＶｄ が発生したときに第１のレベルＶ１ までほぼ瞬時に立上った後徐々に低下して第２のレベルＶ２ に収束する波形の指示信号Ｖｉｓが発生する。
【００４８】
本発明においては、指示信号Ｖｉｓの第１のレベルＶ１ を、噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流Ｉｄ のレベルよりも大きい値に設定された駆動電流のピーク値Ｉｄｐに相当する大きさに等しくするように、駆動パルスＶｄ のレベルを設定しておく。
【００４９】
また指示信号Ｖｉｓが第１のレベルＶ１ から第２のレベルＶ２ に向って低下する際の時間的変化率が、ソレノイドコイルＬｉ の両端の電圧をステップ状に低下させたときの駆動電流の時間的変化率（図８の時刻ｔ３ からｔ４ の期間における駆動電流の変化率）よりも十分に小さくなるように、微分回路１４Ａの定数（コンデンサＣ１ の静電容量、及び抵抗Ｒ１ ，Ｒ２ の抵抗値）を設定しておく。
【００５０】
更に、指示信号Ｖｉｓの第２のレベルＶ２ が、噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値Ｉｄｈに相当する大きさになるように第２の抵抗Ｒ２ 及び第３の抵抗Ｒ３ の抵抗値を設定する。
【００５１】
図１のインジェクタ駆動制御装置において、駆動電流が流れておらず、駆動電流検出信号Ｖｉｄが零になっている状態では、図２（Ｅ）に示すように演算増幅器１７の出力電圧Ｖｏｐが高レベルの状態になるが、駆動パルスＶｄ が発生していない状態では、ＣＰＵ１１の出力端子１１ｃの電位が零になっていて、トランジスタＴＲ１ のベース（増幅器１８の制御信号入力端子）の電位が該トランジスタの入力しきい値レベル未満に保持されているため、トランジスタＴＲ１ は遮断状態にある。従って、駆動パルスＶｄ が発生していない状態では、インジェクタ１２の駆動電流Ｉｄ が零になっている。ＣＰＵ１１が駆動パルスＶｄ を発生すると、指示信号発生回路１４が図２（Ｃ）に示すような指示信号Ｖｉｓを発生する。このとき演算増幅器１７からトランジスタＴＲ１ のベースに与えられる制御信号Ｖｂ のレベルが該トランジスタの入力しきい値レベル以上になるため、該トランジスタのコレクタエミッタ間の抵抗が低下し、インジェクタ１２に駆動電流Ｉｄ が流れる。駆動電流Ｉｄ は指示信号Ｖｉｓのレベルの上昇に追従して上昇していき、指示信号Ｖｉｓのレベルがピークに達する時刻よりも僅かに遅れた時刻でピークに達した後、指示信号Ｖｉｓのレベルの低下に伴って低下していく。図２（Ｄ）に示したように、駆動電流Ｉｄ の変化に伴って、駆動電流検出信号Ｖｉｄのレベルが変化する。駆動パルスＶｄ が消滅すると、トランジスタＴＲ１ のベースの電位がダイオードＤｆ とＣＰＵ１１の接地回路とを通してしきい値レベル未満に低下させられるため、トランジスタＴＲ１ が遮断状態になり、駆動電流Ｉｄ が零になる。
【００５２】
なお図２（Ｄ）においては、トランジスタＴＲ１ が遮断状態になったときに駆動電流検出信号Ｖｉｄが直ちに零になるように図示されているが、図１のように保護回路１６が接続されている場合には、トランジスタＴＲ１ が遮断状態になった後も保護回路１６を通して電流が流れるので、駆動電流検出信号Ｖｉｄの波形はトランジスタＴＲ１ が遮断した後所定の時間をかけて減衰していく波形になる。
【００５３】
上記のような制御を行わせると、図３（Ｂ）に示したように、時刻ｔａ において立上る駆動パルスＶｄ が与えられたときに、同図（Ａ）に示したように駆動電流Ｉｄ が急速に上昇し、時刻ｔｂ （＞ｔａ ）においてピーク値Ｉｄｐに達する。ピーク値Ｉｄｐは噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも十分に大きく設定されているため、駆動電流Ｉｄ がピーク値Ｉｄｐに達するまでの間に噴射弁が開く。駆動パルスＶｄ が時刻ｔｇ まで高レベルの状態を保持するものとすると、駆動電流Ｉｄ は時刻ｔｂ から時刻ｔｇ にかけて、ゆっくりと低下していき、時刻ｔｇ に達するまでの間にホールド値Ｉｄｈに収束する。
【００５４】
駆動電流Ｉｄ が図３（Ａ）のような波形を呈する場合、噴射量を少なくするために駆動電流Ｉｄ がピークに達する時刻ｔｂ で駆動パルスＶｄ を零にしたとすると、駆動電流Ｉｄ は図３（Ａ）の鎖線ｂに沿って減少していき、時刻ｔｂｏ（＞ｔｂ ）で零になる。時刻ｔｂｏで駆動電流が零になった後、所定の遅れ時間ΔＴが経過した後に噴射弁が閉動作を開始する。
【００５５】
また図３において、駆動電流がピーク値からホールド値に向って低下していく過程の時刻ｔｃ （＞ｔｂ ）で駆動パルスＶｄ が零にされたとすると、駆動電流Ｉｄ は図３（Ａ）の鎖線ｃに沿って低下していき、時刻ｔｃｏ（＞ｔｂｏ）で零になる。この時刻ｔｃｏから所定の遅れ時間が経過したときに噴射弁が閉動作を開始する。
【００５６】
同様に、駆動パルスＶｄ が零になる時刻がｔｄ ，ｔｅ 及びｔｆ のように遅れていくと、駆動電流Ｉｄ はそれぞれ図３（Ａ）の鎖線ｄ，ｅ及びｆに沿って減衰して時刻ｔｄｏ，ｔｅｏ及びｔｆｏ（ｔｆｏ＞ｔｅｏ＞ｔｄｏ＞ｔｃｏ＞ｔｂｏ）で零になり、これらの時刻ｔｄｏ，ｔｅｏ及びｔｆｏよりもそれぞれ所定の時間遅れた時刻に噴射弁の閉動作が開始される。
【００５７】
このように本発明によれば、駆動電流がピーク値からホールド値に向けて低下していく過程で、駆動パルスが零にされた時に、駆動パルスが零になる時刻が遅ければ遅い程（駆動パルスのパルス幅が長ければ長い程）噴射弁が閉動作を開始する時刻が遅れるため、駆動パルスのパルス幅が増大すれば必ず噴射量が増加する特性を得ることができる。本発明による制御を行わせた場合、図９のＡ部付近における駆動電流Ｉｄ と駆動パルスのパルス幅τとの関係は、図１０の曲線ｂのようになり、同図の曲線ａの上端部分（時刻ｔ３ からｔ４ にかけての部分）のように、駆動パルスのパルス幅τが変化しても噴射量ｑが変化しないといった異常な状態が生じるのを防ぐことができる。従って、本発明によれば、制御に使用可能な最小噴射量を例えば図９及び図１０のｑｍｉｎ ´まで低下させることができ、ダイナミックレンジｑｍａｘ ／ｑｍｉｎ ´を大きくすることができる。
【００５８】
上記の例では、トランジスタＴＲ１ を能動領域で（増幅器として）使用して、指示信号Ｖｉｓと駆動電流検出信号Ｖｉｄとの差に相応した制御信号によって該トランジスタを制御することにより、駆動電流Ｉｄ を指示信号の変化に追従させて変化させるようにしているが、駆動電流をチョッパ制御するように構成することもできる。
【００５９】
図４は駆動電流をチョッパ制御する場合の駆動制御装置の回路構成例を示したものである。同図において、１１ないし１３はそれぞれ図１の例で示したものと同様のＣＰＵ、インジェクタ及び駆動電流検出回路、１４´は指示信号発生回路、１５´は通電制御回路、１９は駆動電圧制御用スイッチ回路である。
【００６０】
インジェクタ１２の一方の入力端子１２ａはＰＮＰトランジスタＴＲ２ のコレクタに接続され、他端はＮＰＮトランジスタＴＲ１ のコレクタに接続されている。この例では、トランジスタＴＲ１ 及びＴＲ２ がスイッチ素子として用いられ、トランジスタＴＲ１ のエミッタと接地間には駆動電流検出回路１３を構成する電流検出用抵抗Ｒｉ が接続されている。トランジスタＴＲ１ ベースは抵抗Ｒ４ を通してＣＰＵ１１の出力端子１１ｃに接続されている。
【００６１】
トランジスタＴＲ２ のエミッタは駆動電圧Ｅｂ を発生する電源に接続され、コレクタと接地間にはアノードを接地側に向けたダイオードＤ２ が接続されている。トランジスタＴＲ２ のベースには、トランジスタＴＲ２ のオンオフを制御するためのスイッチ素子として使われるＮＰＮトランジスタＴＲ３ のコレクタが抵抗Ｒ５ を通して接続され、該トランジスタのエミッタは接地されている。トランジスタＴＲ３ のベースは抵抗Ｒ６ を通して比較回路ＣＭの出力端子に接続され、該比較回路ＣＭの出力端子は抵抗Ｒ７ を通して制御用直流電圧Ｅｃ を出力する図示しない制御用電源回路の正極側出力端子に接続されている。また比較回路ＣＭの出力端子と非反転入力端子との間に帰還抵抗Ｒ８ が接続されている。比較回路ＣＭの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ指示信号Ｖｉｓ及び駆動電流検出信号Ｖｉｄが入力されている。比較回路ＣＭは、指示信号Ｖｉｓが駆動電流検出信号Ｖｉｄよりも大きいときにその出力電圧Ｖｃｍを高レベルにし、指示信号Ｖｉｓが駆動電流検出信号Ｖｉｄよりも小さいときに出力電圧Ｖｃｍを低レベルにする。比較回路ＣＭの出力電圧の変化は帰還抵抗Ｒ８ を通して該比較回路の非反転入力端子に伝えられるため、比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍの変化に伴って指示信号Ｖｉｓのレベルが変化させられて、該比較回路ＣＭの動作にヒステリシスが与えられる。
【００６２】
図示の例では、トランジスタＴＲ１ ，ＴＲ２ 及びＴＲ３ と抵抗Ｒ４ ，Ｒ５ 及びＲ６ とにより、駆動電圧制御用スイッチ回路１９が構成されている。このスイッチ回路は、ソレノイドコイルＬｉ に駆動電圧Ｅｂ を印加するソレノイド駆動用電源（図示せず。）とソレノイドコイルＬｉ との間に設けられていて、駆動パルスＶｄ が発生している状態で比較回路ＣＭの出力が高レベルの状態になったときにソレノイドコイルＬｉ に駆動電圧Ｅｂ を印加し、駆動パルスＶｄ が発生している状態で比較回路ＣＭの出力が高レベルの状態になったとき及び駆動パルスＶｄ が発生していないときにソレノイドコイルＬｉ から駆動電圧Ｅｂ を除去するように、ソレノイドコイルＬｉ に印加される電圧を制御する。
【００６３】
また図４に示した例では、インジェクタ１２−トランジスタＴＲ１ のコレクタエミッタ間−抵抗Ｒ１ −ダイオードＤ２ −インジェクタ１２の回路により、スイッチ回路１９の動作によりインジェクタ１２が電源から切り離されたときに、インジェクタのソレノイドコイルＬｉ の誘起電圧により該ソレノイドコイルに駆動電流を流すスイッチオフ時駆動電流通電回路が構成されている。
【００６４】
図４のインジェクタ駆動制御装置では、駆動電圧制御用スイッチ回路１９と、上記スイッチオフ時駆動電流通電回路と、比較回路ＣＭと、帰還抵抗Ｒ８ とにより、通電制御回路１５´が構成されている。
【００６５】
指示信号発生回路１４´は、ＣＰＵ１１の出力端子１１ａに入力端子が接続された反転回路ＩＮＶと、該反転回路ＩＮＶの出力端子にアノードが接続されたダイオードＤ３ と、該ダイオードＤ３ のカソードに一端が接続された充電用抵抗Ｒ１０と、該抵抗Ｒ１０の他端と接地間に接続されたコンデンサＣ２ と、コンデンサＣ２ の非接地側端子に一端が接続された第１の放電用抵抗Ｒ１１と、該第１の放電用抵抗Ｒ１１の他端と接地間に接続された第２の放電用抵抗Ｒ１２と、第１の放電用抵抗Ｒ１１の他端と制御用直流電圧Ｅｃ を発生する制御用電源回路の正極側出力端子との間に接続されたベース電圧重畳用抵抗Ｒ１３とからなっていて、第２の放電用抵抗Ｒ１２の両端に指示信号Ｖｉｓを発生する。
【００６６】
図４のインジェクタ駆動制御装置において、駆動パルスＶｄ が発生していないときには、反転回路ＩＮＶの出力電圧が高レベルの状態にあり、コンデンサＣ２ は該反転回路ＩＮＶの出力電圧により、抵抗Ｒ１０を通して充電されている。駆動パルスＶｄ が発生すると、反転回路ＩＮＶの出力電圧が零になるため、コンデンサＣ２ の電荷は抵抗Ｒ１１及びＲ１２を通して一定の時定数で放電していく。コンデンサＣ２ の放電が進み、コンデンサＣ２ の両端の電圧が放電用抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下と、制御用電源電圧Ｅｃ を抵抗Ｒ１３とＲ１２とにより分圧した電圧との和に相当するベース電圧Ｖｏ に等しくなるとコンデンサＣ２ の放電が停止する。駆動パルスＶｄ が消滅すると反転回路ＩＮＶの出力電圧が高レベルになるため、コンデンサＣ２ が再び充電される。従って、コンデンサＣ２ の両端には、図５（Ｂ）に示すように、駆動パルスＶｄ が発生していないときに高レベルの状態を保ち、駆動パルスが発生しているときに徐々に低下して一定のレベルＶｏ に収束する波形の電圧Ｖｉｓ´が発生する。このコンデンサＣ２ の両端の電圧Ｖｉｓ´から抵抗Ｒ１１の両端の電圧降下を差し引いたものに相当する電圧が指示信号Ｖｉｓとして抵抗Ｒ１２の両端に得られ、この指示信号が比較器ＣＭの非反転入力端子に入力される。
【００６７】
図４（Ｃ）に破線で示したように、この指示信号ＶｉｓはコンデンサＣ２ の端子電圧Ｖｉｓ´の変化に追従して変化する波形の信号となる。また図示の例では、比較器ＣＭの出力端子の電位の変化が帰還抵抗Ｒ８ を通して該比較器の非反転入力端子に伝えられるため、指示信号Ｖｉｓは、駆動電流検出信号Ｖｉｄのレベルが指示信号Ｖｉｓのレベルを超えて比較器ＣＭの出力電圧Ｖｃｍが低下する毎に低下させられ、駆動電流検出信号Ｖｉｄのレベルが指示信号Ｖｉｓのレベルよりも低くなると復帰させられる。
【００６８】
インジェクタのソレノイドコイルＬｉ を流れる駆動電流が指示値よりも低く、駆動電流検出信号Ｖｉｄ（図５Ｃに実線で示した曲線）のレベルが指示信号Ｖｉｓ（図５Ｃに破線で示した曲線）のレベルよりも低いときには、図５（Ｄ）に示したように、比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍが高レベルの状態にあるため、スイッチ回路１９のトランジスタＴＲ３ が導通する。これによりトランジスタＴＲ２ にベース電流が与えられるため、該トランジスタＴＲ２ が導通する。またＣＰＵ１１が駆動パルスＶｄ を発生している間はトランジスタＴＲ１ が導通している。従って、トランジスタＴＲ２ のエミッタコレクタ間とインジェクタ１２とトランジスタＴＲ１ のコレクタエミッタ間とを通して駆動電流Ｉｄ が流れる。駆動電流Ｉｄ が指示信号Ｖｉｓにより与えられる指示値を超えると、駆動電流検出信号Ｖｉｄが指示信号Ｖｉｓを超えるため、比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍが低レベルの状態になり、トランジスタＴＲ３ 及びＴＲ２ が遮断状態になる。このときインジェクタ１２のソレノイドコイルＬｉ を流れる駆動電流Ｉｄ はトランジスタＴＲ１ のコレクタエミッタ間とダイオードＤ２ とを通して流れ、次第に減衰していく。比較回路ＣＭの出力電圧が低レベルになると、帰還抵抗Ｒ８ の働きにより指示信号Ｖｉｓのレベルが低下するため、駆動電流検出信号Ｖｉｄが指示信号Ｖｉｓよりも高い状態が一定時間の間継続し、トランジスタＴＲ３ 及びＴＲ２ はしばらくの間遮断状態を保持する。駆動電流Ｉｄ が指示信号Ｖｉｓにより与えられる指示値以下になると比較回路ＣＭの出力電圧Ｖｃｍ（図５Ｄ）が高レベルになるため、トランジスタＴＲ３ 及びＴＲ２ が導通し、再び駆動電流Ｉｄ が流れる。これらの動作の繰り返しにより、駆動電流Ｉｄ が指示信号Ｖｉｓにより与えられる指示値に等しくなるように制御される。
【００６９】
図４の例では、トランジスタＴＲ２ がオンオフを繰り返して駆動電流を断続させながら指示値に等しくするように制御するため、駆動電流を制御するスイッチ素子（トランジスタＴＲ１ 及びＴＲ２ ）の内部損失を少なくすることができ、該スイッチ素子からの発熱を抑制することができる。
【００７０】
なお図４の例では、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値によりトランジスタＴＲ２ のオンデューティ比を変化させることができ、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値を大きくして帰還量を少なくしていくと、トランジスタＴＲ２ のオンデューティ比が大きくなって、図１に示した駆動制御装置の動作に近付く。また、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値を小さくして帰還量を多くすると、トランジスタＴＲ２ のオンデューティ比が小さくなって、駆動電流に含まれる脈動分が多くなるため、該駆動電流を滑らかに制御することができなくなる。駆動電流Ｉｄ に含まれる脈動分をインジェクタの動作に支障を来さない範囲に制限し、かつトランジスタＴＲ２ 及びＴＲ１ の内部損失をできるだけ少なくするように、帰還抵抗Ｒ８ の抵抗値を適当な値に設定しておく。
【００７１】
上記の例では、図３（Ａ）に示したように、駆動電流をピーク値まで上昇させた後、直ちにホールド値に向けて低下させるようにしたが、駆動電流をピーク値に一定時間保持した後に、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で駆動電流をホールド値に向けて低下させるように制御する場合も本発明の範囲に包含される。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、駆動電流がピーク値からホールド値まで低下する際の時間的変化率を、ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたときの駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように制御することにより、駆動電流をピーク値からホールド値に向けてゆっくりと変化させるようにしたので、駆動パルスのパルス幅が縮小されて、駆動電流がピーク値からホールド値に移行する過程で駆動パルスが零にされる場合でも、駆動パルスのパルス幅の増加に伴って噴射量が増加する特性を得ることができる。そのため、制御に使うことができる最小噴射量を小さくすることができ、インジェクタのダイナミックレンジを大きくして噴射量制御の制御性を向上させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる駆動制御方法を実施するために用いる駆動制御装置の構成例を示した回路図である。
【図２】図１の装置の各部の信号波形を示した波形図である。
【図３】本発明の制御方法を実施した場合にインジェクタのソレノイドコイルに流れる駆動電流の波形の一例を駆動パルスの波形の一例とともに示した波形図である。
【図４】本発明に係わる駆動制御方法を実施する駆動制御装置の他の構成例を示した回路図である。
【図５】図４の各部の信号波形を示した波形図である。
【図６】本発明で制御の対象とするインジェクタの構造の一例を示したもので、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ同インジェクタの閉状態及び開状態を示した断面図である。
【図７】従来の方法によりインジェクタの通電を制御する場合の駆動パルスの波形と駆動電流の波形とを示した波形図である。
【図８】従来の方法によりインジェクタの通電を制御する場合の駆動電流波形と駆動パルスの波形と噴射弁の挙動とを示す波形図である。
【図９】燃料の噴射を指令する駆動パルスが与えられた時にインジェクタから噴射される燃料の噴射量と駆動パルスのパルス幅との関係の一例を示した線図である。
【図１０】図９のＡ部を拡大して示した線図である。
【符号の説明】
１１ ＣＰＵ
１２ インジェクタ
１３ 駆動電流検出回路
１４，１４´ 指示信号発生回路
１４Ａ 微分回路
１５，１５´ 通電制御回路
１７ 演算増幅器
１８ 駆動電流供給用増幅器
１９ 駆動電圧制御用スイッチ回路
Ｌｉ インジェクタのソレノイドコイル
ＴＲ１ 〜ＴＲ３ トランジスタ
Ｃ１ ，Ｃ２ コンデンサ
ＣＭ 比較回路
ＩＮＶ 反転回路
Ｖｄ 駆動パルス
Ｉｄ 駆動電流
Ｖｉｄ 駆動電流検出信号
Ｖｉｐ 駆動電流のピーク値
Ｖｉｈ 駆動電流のホールド値
Ｖｉｓ 指示信号
Claims (6)
- 燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルとを有する内燃機関用インジェクタを、燃料の噴射を指令する駆動パルスに応答して制御する内燃機関用インジェクタの駆動制御方法において、
前記駆動パルスが与えられたときに前記ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に上昇させることにより該ソレノイドコイルに流れる駆動電流を前記噴射弁が開動作を開始するレベルよりも大きな値に設定されたピーク値まで増大させた後、前記駆動電流を、前記ソレノイドコイルの両端の電圧が前記ピーク値からステップ状に低下させられたときの該駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で、前記噴射弁を開状態に保持するために必要なホールド値に向けて徐々に低下させ、前記駆動パルスの消滅時に前記ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させて前記駆動電流を消滅させることを特徴とする内燃機関用インジェクタの駆動制御方法。 - 燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルとを有する内燃機関用インジェクタの前記駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、前記駆動電流の指示値を与える指示信号を発生する指示信号発生回路と、前記駆動電流検出信号及び指示信号を入力として燃料の噴射を指令する駆動パルスが与えられているときに前記ソレノイドコイルに指示信号の大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路とを備えた内燃機関用インジェクタの駆動制御装置において、
前記指示信号発生回路は、前記駆動パルスが発生したときに第１のレベルまで立ち上った後、前記ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたときの前記駆動電流の時間的変化率よりも小さな変化率で徐々に低下して最終的には第２のレベルに収束する波形の信号を前記指示信号として出力するように構成され、
前記指示信号の第１のレベルは前記噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きい値に設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに設定され、
前記指示信号の第２のレベルは、前記噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに設定されていることを特徴とする内燃機関用インジェクタの駆動制御装置。 - 燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルとを有する内燃機関用インジェクタの前記駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、前記駆動電流の指示値を与える指示信号を発生する指示信号発生回路と、前記駆動電流検出信号及び指示信号を入力として燃料の噴射を指令する駆動パルスが与えられているときに前記ソレノイドコイルに指示信号の大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路とを備えた内燃機関用インジェクタの駆動制御装置において、
前記指示信号発生回路は、前記駆動パルスの立上りを微分する微分回路と該微分回路の出力に一定のベース電圧を重畳するベース電圧重畳回路とを有して、前記駆動パルスが発生したときに第１のレベルまでほぼ瞬時に立上った後徐々に低下して第２のレベルに収束する波形の信号を前記指示信号として発生するように構成され、
前記指示信号の第１のレベルを、前記噴射弁が開動作を開始する時の前記駆動電流のレベルよりも大きく設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように、前記駆動パルスのレベルが設定され、
前記指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率が、前記ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させたときの前記駆動電流の時間的変化率よりも小さくなるように前記微分回路の定数が設定され、
前記指示信号の第２のレベルが、前記噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさになるように前記ベース電圧の大きさが設定されていることを特徴とする内燃機関用インジェクタの駆動制御装置。 - 燃料の噴射を指令する駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルとを有する内燃機関用インジェクタの前記駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、前記駆動電流の指示値を与える指示信号を発生する指示信号発生回路と、前記駆動電流検出信号及び指示信号を入力として前記駆動パルスが与えられているときに前記ソレノイドコイルに指示信号の大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路とを備えた内燃機関用インジェクタの駆動制御装置において、
前記駆動パルス発生手段は、負極側出力端子が接地された電源回路の正極側出力端子に接続された電源端子と接地側の出力端子と非接地側の出力端子とを有して、駆動パルスを発生する際に非接地側の出力端子の電位が高レベルになり、駆動パルスが発生していないときに非接地側の出力端子が接地電位に保持されるように構成され、
前記指示信号発生回路は、前記駆動パルス発生手段の非接地側出力端子に一端が接続された微分コンデンサと該微分コンデンサの他端に一端が接続された第１の抵抗と該第１の抵抗と接地間に接続された第２の抵抗とを有して該第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路の両端に微分パルスを発生する微分回路と、前記電源回路の正極側出力端子と前記第２の抵抗の一端との間に接続された第３の抵抗とを備えていて、前記駆動パルスが発生したときに第１のレベルまでほぼ瞬時に立上った後徐々に低下して第２のレベルに収束する波形の信号を前記指示信号として前記第２の抵抗の両端に発生するように構成され、
前記指示信号の第１のレベルを、前記噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きい値に設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように、前記駆動パルスのレベルが設定され、
前記指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率が、前記ソレノイドコイルの両端の電圧をステップ状に低下させたときの前記駆動電流の時間的変化率よりも小さくなるように、前記微分回路の定数が設定され、
前記指示信号の第２のレベルが、前記噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさになるように前記第２の抵抗及び第３の抵抗の抵抗値が設定されていることを特徴とする内燃機関用インジェクタの駆動制御装置。 - 前記通電制御回路は、前記指示信号及び駆動電流検出信号がそれぞれ正相入力端子及び逆相入力端子に入力された演算増幅器と、前記演算増幅器から出力される信号を制御信号として前記ソレノイドコイルに前記制御信号に比例した駆動電流を供給する駆動電流供給用増幅器と、前記駆動電流供給用増幅器の制御信号入力端子と前記駆動パルス発生手段の非接地側出力端子との間にカソードを該非接地側出力端子側に向けて接続されて前記駆動パルスが発生していないときに前記制御信号を前記駆動電流供給用増幅器の入力しきい値レベル未満の低レベルに保持する帰還ダイオードとを備えていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用インジェクタの駆動制御装置。
- 燃料噴射口を開閉する噴射弁と該噴射弁を開く際に駆動電流が与えられるソレノイドコイルとを有する内燃機関用インジェクタの前記駆動電流を検出して駆動電流検出信号を出力する駆動電流検出回路と、前記駆動電流の指示値を与える指示信号を発生する指示信号発生回路と、前記駆動電流検出信号及び指示信号を入力として燃料の噴射を指令する駆動パルスが与えられているときに前記ソレノイドコイルに指示信号の大きさに相応した駆動電流を流すように該ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制御回路とを備えた内燃機関用インジェクタの駆動制御装置において、
前記指示信号発生回路は、前記駆動パルスを反転する反転回路と、前記反転回路の出力が高レベルに立上ったときに第１のレベルまで充電されるコンデンサと前記コンデンサの電荷を抵抗を通して一定の時定数で放電させる放電回路とを有して、前記駆動パルスが発生したときに第１のレベルから徐々に低下して第２のレベルに収束した後前記駆動パルスが消滅したときに前記第１のレベルに向けて上昇する波形の信号を前記指示信号として前記放電回路を構成する抵抗の両端に発生するように構成され、
前記通電制御回路は、前記指示信号及び駆動電流検出信号がそれぞれ非反転入力端子及び反転入力端子に入力されて前記指示信号が駆動電流検出信号よりも大きいときに高レベルの出力を発生し、前記指示信号が駆動電流検出信号よりも小さいときに低レベルの出力を発生する比較回路と、前記比較回路の出力端子と非反転入力端子との間に接続された帰還用抵抗と、前記ソレノイドコイルに印加する駆動電圧を出力するソレノイド駆動用電源と前記ソレノイドコイルとの間に設けられて前記駆動パルスが発生している状態で前記比較回路の出力が高レベルの状態になったときに前記ソレノイドコイルに駆動電圧を印加し、前記駆動パルスが発生している状態で前記比較回路の出力が低レベルの状態になったとき及び前記駆動パルスが発生していないときに前記ソレノイドコイルから駆動電圧を除去するように前記ソレノイドコイルに印加される電圧を制御する駆動電圧制御用スイッチ回路と、前記駆動電圧制御用スイッチ回路がオフ状態になったときに前記ソレノイドコイルの誘起電圧で該ソレノイドコイルに駆動電流を流すスイッチオフ時駆動電流通電回路とを備えてなり、
前記指示信号の第１のレベルを、前記噴射弁が開動作を開始する時の駆動電流のレベルよりも大きい値に設定された駆動電流のピーク値に相当する大きさに等しくするように、前記反転回路の出力レベルが設定され、
前記指示信号が第１のレベルから第２のレベルに向って低下する際の時間的変化率を、前記ソレノイドコイルの両端の電圧がステップ状に低下させられたたときの前記駆動電流の時間的変化率よりも小さくするように、前記放電回路の時定数が設定され、
前記指示信号の第２のレベルは、前記噴射弁を開状態に保持するために必要な駆動電流のホールド値に相当する大きさに設定されていることを特徴とする内燃機関用インジェクタの駆動制御装置。
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