JP3810372B2 - 燃料噴射弁の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用内燃機関に燃料噴射を行う燃料噴射弁の制御に関し、特に燃料噴射弁を高速駆動する燃料噴射弁の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両には内燃機関の運転状況に対応した各種情報を検知するセンサと、このセンサからの情報に基づき燃料噴射弁の開弁時期と開弁時間とを演算し、内燃機関に供給する燃料の供給量を決定して燃料噴射弁を駆動する制御手段とが搭載されており、制御手段は上記の開弁時期と開弁時間とを演算して開弁信号として出力する開弁信号発生手段と、この開弁信号に応動して燃料噴射弁の電磁弁を高電圧で急速駆動した後に低電流で開弁保持する給電制御手段と、開弁信号発生手段や給電制御手段に対する電力供給および燃料噴射弁に対する駆動電力を生成する電源装置などから構成されており、特許文献１〜４に示すような技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された技術は、バッテリ電源と通電制御用トランジスタと電磁弁とが直列接続されると共に、通電制御用トランジスタの閉路時に電磁弁に大電流を供給する補助電源を備え、この補助電源は昇圧用ＤＣ−ＤＣコンバータと昇圧された直流電圧を蓄電するコンデンサとからなり、電磁弁通電初期の所定期間は通電制御用トランジスタが完全導通状態とされて補助電源からの電流とバッテリ電源からの電流とを通電し、その後は通電制御用トランジスタを通電制御して定電流制御するようにしたもので、通電初期の所定期間を電磁弁のニードルがフルリフトする時間とニードルのバウンドが落ち着く時間との和の時間に設定したものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示された技術は、電磁弁には昇圧用ＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧された直流電圧を蓄電するコンデンサからの給電回路と、逆流阻止ダイオードを含むバッテリ電源からの給電回路と、電磁弁の電流をＯＮ−ＯＦＦ制御する電流制御素子とが設けられており、電流制御素子には電流検出抵抗が直列接続されて、まず、開弁信号により電磁弁には昇圧された電圧が印加されて大電流で駆動され、この電流が所定値まで低下したときにバッテリ電源からの給電に切り替わり、電流検出抵抗の出力により定電流が通電されると共に、電流制御素子ＯＦＦ時における電磁弁の電磁エネルギーがダイオードによりコンデンサに還流するようにしたものである。
【０００５】
さらに、特許文献３には、電磁弁の駆動を駆動当初のみ大電流駆動しその後の所定時間は定電流駆動するものにおいて、大電流駆動する電源には一定の高電圧を出力する定電圧回路とこの定電圧回路により充電される大容量のコンデンサとを用い、コンデンサの充電を電磁弁のＯＮ−ＯＦＦに拘わらず自動的に行うことにより、大電流駆動による開弁を高速回転域まで追従できるようにする技術が開示されている。
【０００６】
さらにまた、特許文献４には、電磁弁の駆動用に、通電開始時に高速開弁用としてピーク電流を通電するピーク電流供給手段と、ピーク電流通電後にピーク電流より小さいホールド電流を通電するホールド電流供給手段とを備えたものにおいて、ピーク電流を通電するための昇圧回路が故障したとき、昇圧電圧を充電するコンデンサの充電電圧から故障を判定し、開弁時期を早めると共に開弁時間を増加させ、エンジンストールを防止する技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−７１６３９号公報（第２〜４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−２３４７９３号公報（第４〜６頁、第１図および第２図）
【特許文献３】
特開平１１−３５１０３９号公報（第４〜６頁、第１図〜第３図）
【特許文献４】
特開平７−２６９４０４号公報（第４〜６頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したような従来技術において、特許文献１に開示された技術においては、電磁弁通電初期の所定期間における駆動エネルギーをコンデンサに充電された昇圧電圧のみに依存せず、通電制御用トランジスタを完全導通状態としてバッテリから全電圧給電することにより開弁駆動エネルギーを補助し、高電圧補助電源の負担を軽減することを目的としている。しかし、コンデンサと電磁弁との間に開閉手段が設けられておらず、そのために開弁保持期間中にはコンデンサに対する充電ができず、高速回転域までの追従が困難であると共に、開弁駆動エネルギーがバッテリの電圧によって大幅に変動し、燃料噴射特性が安定しないという欠点を有するものである。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術においては、コンデンサから高電圧を供給するスイッチング素子とバッテリから電圧を印加するスイッチング素子とが設けられているため、開弁時における駆動エネルギーの分担は正確に行われるが、この文献においては電磁弁に蓄積された電磁エネルギーをコンデンサに還元することが目的であって、電流制御素子による保持電流の制御精度が低下する欠点がある。すなわち、電流制御素子が導通しているときの電磁弁に対する給電電流は電流検出抵抗にそのまま流れるが、電流制御素子が開路したときの電磁弁の誘導電流はコンデンサと電流検出抵抗とに分流することになり、電流検出抵抗の検出電流は電磁弁に流れる電流とは合致しない。また、電流制御素子をＯＮ−ＯＦＦしたときに電磁弁に流れる電流のリップルが大きくなり、開弁保持を確実にするためには保持電流を充分な大きさにしておく必要がある。従って、電磁弁や電流制御素子の発熱が増加し、エネルギー損失が増加するものであった。
【００１０】
さらに、特許文献３に開示された技術においては、特許文献２の場合と同様にスイッチング素子が別個になっていて開弁時における駆動エネルギーの分担は正確に行われると共に、開弁保持のための定電流制御時には電磁弁の電流が転流ダイオードに還流するようになっており、しかも、電磁弁の励磁電流を高速遮断するスイッチング素子も備えている。しかし，電磁弁に高電圧を印加するためのトランジスタが開路できないような短絡異常が発生した場合には、高電圧印加状態でスイッチング素子を開路することになって、スイッチング素子の耐圧破損を生じる恐れがあり、その結果として電磁弁のソレノイドが焼損する危険性を有するものである。
【００１１】
さらにまた、特許文献４に開示された技術においては、ピーク電流が供給不能になっても、開弁時期を早めると共に開弁時間を延長することによりホールド電流により開弁駆動を行うようにしたものであるから、ホールド電流を単に開弁を保持するために必要な電流に比べて大幅に大きな電流値に設定しておく必要があり、電磁弁の発熱が大きくなると共に、この発熱を抑制するためには通常時に充分な高電圧を印加して高速開弁することができなくなる。
【００１２】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その第一の目的は主電源となるバッテリの電圧変動があっても安定した燃料噴射ができるようにすると共に、電流制御素子の短絡事故が生じても異常加熱による焼損・火災を防止し、また、第二の目的は急速給電するための高圧補助電源が異常となっても確実に待避運転が可能な燃料噴射弁の制御装置を得るところにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる燃料噴射弁の制御装置は、車両に搭載された主電源からの電圧を昇圧する補助電源と、補助電源の電圧を燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイドに通電する第一の開閉素子と、主電源からの電圧を電磁ソレノイドに通電する第二の開閉素子と、補助電源の最大出力電圧より高い耐電圧制限特性を有しており、電磁ソレノイドに対する供給電流を高速遮断する第三の開閉素子と、電磁ソレノイドに対する通電電流を検出する電流検出手段と、内燃機関の運転情報を入力して燃料噴射弁の開弁時期と開弁期間とに対応した開弁信号と開弁駆動信号とを出力する開弁信号発生手段と、開弁信号発生手段の信号により電磁ソレノイドに対する給電を制御する通電制御手段とを備え、通電制御手段が開弁信号発生手段の開弁駆動信号を受けて第一の開閉素子により補助電源から急速給電を電磁ソレノイドに与え、続いて第二の開閉素子により主電源から持続給電を行い、開弁駆動信号終了後の開弁信号継続中は電流検出手段の検出電流値に基づく帰還制御により第二の開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ制御による保持給電を行い、開弁信号の終了と共に第三の開閉素子により電磁ソレノイドに対する給電を高速遮断すると共に、補助電源の出力電圧の最小値が主電源の電圧の最大値より大きな値に設定され、少なくとも急速給電中は補助電源の昇圧動作を停止し、前記電磁ソレノイドの短絡故障時における前記第三の開閉素子の破壊を防止するように構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図３は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図１は構成を説明する回路図、図２は動作を説明する特性図、図３は動作を説明するフローチャートである。図において、燃料噴射弁および制御装置には主電源１からキースイッチ２を介して電力が供給される。主電源１は例えば１２Ｖ系の車載バッテリであり、車両の運転状態の変化により実働電圧が最低値の約１０Ｖから最高値の約１６Ｖまで変動するものである。
【００１５】
主電源１の電力は定電圧電源３に供給され、ここで例えばＤＣ５Ｖの安定した定電圧に変換されてＣＰＵ４ａに供給される。ＣＰＵ４ａはフラッシュメモリなど不揮発メモリＭＥＭや演算処理用のＲＡＭなどを備えており、内燃機関の運転状態を検出するセンサ群５からの情報入力を受け、制御条件を演算する。センサ群５は、例えば回転センサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、気筒圧センサ、空燃比センサ、水温センサなど、多数のＯＮ−ＯＦＦセンサやアナログセンサから構成され、これらの出力は図示しない入力インターフェイスやＡＤ変換器を介してＣＰＵ４ａに入力される。
【００１６】
なお、この実施の形態におけるＣＰＵ４ａは燃料噴射を制御する機能を備えており、センサ群５を構成する各種センサからの情報入力と不揮発メモリＭＥＭに記憶されたプログラムとに基づき、後述するように図２の特性（ａ）と（ｂ）とに示す開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２とを出力する開弁信号発生手段の機能を有するものである。この開弁信号ＰＬ１は内燃機関の回転速度と供給すべき燃料の量とに対応した信号で、燃料噴射弁の開弁時期から閉弁時期までの全期間において論理レベルがＨになるものであり、開弁駆動信号ＰＬ２は、開弁信号ＰＬ１がＨレベルになってから所定の期間Ｔｋの間において論理レベルがＨになるものであって、開弁駆動信号ＰＬ２は後述する急速給電期間と持続給電期間との合計期間Ｈレベルになるものである。
【００１７】
図１に点線で囲った補助電源６は誘導素子７とダイオード８と高圧用のコンデンサ９と励磁用開閉素子１０と電流検出抵抗１１とゲート回路１２と駆動抵抗１３と判定回路１４とから構成された高電圧用の補助電源であり、誘導素子７には主電源１から励磁用開閉素子１０と電流検出抵抗１１とを介して給電がなされ、励磁用開閉素子１０の開路により誘導素子７に蓄積された電磁エネルギーがダイオード８を介してコンデンサ９に放出され、コンデンサ９には高電圧が充電されるように構成されている。
【００１８】
ゲート回路１２には上記した開弁駆動信号ＰＬ２を入力する反転論理素子１５の出力が入力され、開弁駆動信号ＰＬ２がＨレベルにあるとき、すなわち後述する急速給電期間と持続給電期間との間、反転論理素子１５の論理出力がＬレベルとなってゲート回路１２に入力されて励磁用開閉素子１０の導通は禁止される。また、判定回路１４は電流検出抵抗１１の両端電圧が所定値以下であるときに通電指令を出力してゲート回路１２と駆動抵抗１３とを介して励磁用開閉素子１０を導通させると共に、電流検出抵抗１１の両端電圧が所定値以上となった後の所定期間は通電指令を解除して励磁用開閉素子１０の駆動を停止し、この停止期間にコンデンサ９を充電する。このようにして励磁用開閉素子１０のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことによりコンデンサ９を充電し、充電電圧が所定値Ｖｐｍａｘに達すると判定回路１４がこれを検出して通電指令を停止し、コンデンサ９への充電を停止する。
【００１９】
ＣＰＵ４ａの開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２は給電を制御する論理回路１６に与えられ、論理回路１６はこれらの信号に基づく制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとの三つの制御信号を出力する。制御信号Ａはベース抵抗１７と駆動トランジスタ１８と駆動抵抗１９とを介して第一の開閉素子２０に与えられ、制御信号Ｂはベース抵抗２１と駆動トランジスタ２２と駆動抵抗２３とを介して第二の開閉素子２４に与えられ、制御信号Ｃは駆動抵抗２５を介して第三の開閉素子２６に与えられる。第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とはバイポーラ型または電界効果型のパワートランジスタにより構成されるものであり、第三の開閉素子２６は補助電源６の最大出力電圧より高い値の遮断電圧制限機能（耐電圧制限特性）を有するものである。また、この実施の形態においては論理回路１６が各開閉素子の電流を制御する通電制御手段としての機能を与えられている。
【００２０】
第一の開閉素子２０はコンデンサ９の充電電圧を燃料噴射弁の電磁ソレノイド２７に供給し、コンデンサ９の電圧が高電圧であるために制御信号Ａがハイレベルになると共に電磁ソレノイド２７には急速給電がなされる。第二の開閉素子２４は逆流阻止ダイオード２８を介して電磁ソレノイド２７に接続され、制御信号Ｂがハイレベルの期間において電磁ソレノイド２７に主電源１からの持続給電がなされる。第三の開閉素子２６は電磁ソレノイド２７の電流を遮断制御するものであり、制御信号Ｃがハイレベルの期間において電磁ソレノイド２７に対する通電を可能にする。電磁ソレノイド２７の通電電流は第三の開閉素子２６と電流検出抵抗２９とを介して通電され、電磁ソレノイド２７と第三の開閉素子２６と電流検出抵抗２９とには並列に転流ダイオード３０が接続されている。
【００２１】
電流検出抵抗２９の端子電圧は増幅器３１とＡＤ変換器３２とを介して論理回路１６に与えられ、これらで電流検出手段を構成するものである。論理回路１６は上記した各制御信号を出力すると共に、エラー信号ＥＲをＣＰＵ４ａに対して出力する。ＣＰＵ４ａはこのエラー信号ＥＲに基づく信号を警報表示器３３に出力する。なお、上記した論理回路１６が出力する各制御信号Ａ、Ｂ、Ｃは図２の特性（ｅ）〜（ｇ）に示すものである。
【００２２】
各種信号と通電の状態は図２の特性図に示すとおりであり、開弁信号ＰＬ１は開弁駆動期間（急速給電期間＋持続給電期間）と開弁保持期間との間においてＨレベルとなり、開弁駆動信号ＰＬ２は開弁駆動期間（急速給電期間＋持続給電期間）の間においてＨレベルとなる。制御信号Ａは、開弁駆動信号ＰＬ２の前半期間において論理レベルがＨとなり、この期間において第一の開閉素子２０が導通し、急速給電が行われる。その結果、特性（ｃ）に示すとおり、電磁ソレノイド２７の励磁電流が立ち上がってピーク値Ｉａに到達し、電流検出抵抗２９と論理回路１６とからなるピーク電流検出手段により制御信号Ａの論理レベルがＬに復帰して急速給電が停止される。ピーク電流検出手段は、例えば電磁ソレノイド２７の励磁電流と第一の閾値（すなわち、所定のピーク電流値Ｉａ）とを比較する比較手段から構成することができる。
【００２３】
また、制御信号Ｂは図２の特性ｆに示すように開弁駆動信号ＰＬ２のＨレベルにおける全期間で論理レベルがＨとなって持続給電が行われると共に、開弁信号ＰＬ１の開弁保持期間では論理レベルが繰り返して変化し、開弁保持電流の制御が行われる。制御信号Ａが開弁駆動信号ＰＬ２の持続給電期間において論理レベルがＬとなることにより、第一の開閉素子２０はＯＦＦ状態となるが、第二の開閉素子２４は制御信号Ｂにより導通を維持するので図の（ｃ）に示すとおり電磁ソレノイド２７の励磁電流はピーク値Ｉａから減衰を始め、持続給電の最終時期においては電流がＩｂまで減衰する。
【００２４】
開弁信号ＰＬ１の後半期間、すなわち、開弁保持期間における制御信号Ｂの変化は、図の特性（ｃ）に示す如く、電磁ソレノイド２７の励磁電流が帰還制御の目標上限値Ｉｄを超えると論理レベルＬとなり、電磁ソレノイド２７の励磁電流が帰還制御の目標下限値Ｉｅ未満になると論理レベルＨとなる。さらに、制御信号Ｃは、図の（ｇ）に示すとおり開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化した直後の一時期と、開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬであるときに論理レベルＬとなる。
【００２５】
開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化した直後においては、電磁ソレノイド２７の励磁電流は図の特性（ｃ）に示した持続給電の最終値Ｉｂから減衰判定電流Ｉｃに減衰するまでの間、第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とは不導通であり、特に、高速遮断が行える第三の開閉素子２６が不導通となることにより電磁ソレノイド２７の励磁電流は急速に減衰し、電磁ソレノイド２７の温度上昇を抑制する。なお、特性（ｃ）において各電流値は、励磁電流のピーク値Ｉａ＞持続給電最終電流値Ｉｂ＞減衰判定電流値Ｉｃ＞帰還制御電流の目標下限値Ｉｅの関係となる。
【００２６】
開弁信号ＰＬ１が論理レベルＨからＬに変化した後は第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とは遮断状態となるが、特に第三の開閉素子２６の遮断により電磁ソレノイド２７の励磁電流は急速減衰し、燃料噴射弁は急速閉弁動作が行われる。内燃機関の運転状態によっては図２（ａ）に示した開弁保持期間が極めて短い場合もあり得ることであるが、このような場合においても開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化した直後における第三の開閉素子２６の高速遮断は急速閉弁動作を行うことに寄与するものである。図２の特性（ｈ）は第三の開閉素子２６が遮断されたときにその両端に発生するサージ電圧の波形を示したものであり、このサージ電圧の最大値は第三の開閉素子２６の遮断電圧制限特性により決定されるものである。
【００２７】
図２の特性（ｄ）は補助電源６の電圧特性を示したもので、制御信号ＡがＨレベルとなり第一の開閉素子２０がＯＮ状態となった急速給電期間においてはゲート回路１２によりコンデンサ９の充電は禁止されており、一方でコンデンサ９の電荷が第一の開閉素子２０を介して電磁ソレノイド２７に放出されるので、補助電源６の出力電圧は充電終期の最大電圧Ｖｐｍａｘから放電終期の最小電圧Ｖｐｍｉｎまで減衰する。制御信号ＡがＬレベルになって第一の開閉素子２０がＯＦＦになるとコンデンサ９の放電は停止するが、充電は開始されず電圧Ｖｐｍｉｎを維持する。開弁駆動信号ＰＬ２がＬレベルになり、持続給電期間が終了すると補助電源６の励磁用開閉素子１０のＯＮ−ＯＦＦ動作が開始され、コンデンサ９は徐々に充電されて電圧が上昇し、やがて最大電圧Ｖｐｍａｘに到達すると励磁用開閉素子１０の動作が停止し、次回の放電に備える。
【００２８】
なお、補助電源６の最小電圧Ｖｐｍｉｎは主電源１の電圧最大値Ｖｂｍａｘより大きな値になるよう設定されており、電磁ソレノイド２７の開弁駆動のための給電エネルギー全てが補助電源６のコンデンサ９に蓄積されていた電荷の一部によって賄われるため、この間に主電源１からは電磁ソレノイド２７にエネルギーが供給されず、エネルギーの分担が確定する。また、急速給電期間と持続給電期間とを合わせた開弁駆動期間が過ぎると、直ちにコンデンサ９に対する充電が開始されるので、次回の急速給電までには確実に所定電圧Ｖｐｍａｘが確保されることになる。
【００２９】
主電源１の出力電圧は上記したように、車両の運転状態の変化により最低値の約１０Ｖ（Ｖｂｍｉｎ）から最高値の約１６Ｖ（Ｖｂｍａｘ）まで変動するが、電圧が最小値のＶｂｍｉｎであっても燃料噴射弁の開弁駆動は可能なように電磁ソレノイド２７の仕様が設定されており、図２の特性（ｃ）における開弁保持電流Ｉｈ＝（Ｉｄ＋Ｉｅ）／２に対応した開弁保持電圧Ｖｈ＝Ｉｈ×Ｒ（ただしＲは電磁ソレノイド２７の巻線抵抗）は小さな値となり、主電源１の電圧が最大値ＶｂｍａｘであるときにはＶｂｍａｘとＶｈとの比は非常に大きくなる。
【００３０】
このように、高い電源電圧状態（Ｖｂｍａｘ）で小さな開弁保持電圧Ｖｈを安定的に得るために、第二の開閉素子２４がＯＦＦしたときに電磁ソレノイド２７の励磁電流が緩慢に減衰するように設けられた転流ダイオード３０が重要な役割を持つと共に、第二の開閉素子２４のＯＮ−ＯＦＦ周期は電磁ソレノイド２７の誘導時定数（インダクタンスと巻線抵抗の比率）に比べて充分短い時間となるよう設定されている。
【００３１】
補助電源６の平均電圧Ｖｐａ＝（Ｖｐｍａｘ＋Ｖｐｍｉｎ）／２の値と、開弁保持電圧Ｖｈ＝Ｉｈ×Ｒ＝Ｒ×（Ｉｄ＋Ｉｅ）／２の値と、主電源１の出力電圧Ｖｂｍｉｎ〜Ｖｂｍａｘの値との関係は、理想的には（Ｖｐａ／Ｖｂｍａｘ）≒（Ｖｂｍｉｎ／Ｖｈ）が目標仕様となるが、少なくとも次式の関係を維持することが望ましい。
【数式１】
この数式１の関係は次式から誘導されるものである。
Ｖｐａ／Ｖｂｍｉｎ＞Ｖｂｍｉｎ／Ｖｈ ・・・（２）
Ｖｐａ／Ｖｂｍａｘ＜Ｖｂｍａｘ／Ｖｈ ・・・（３）
この（２）式と（３）式を変形して次の（４）と（５）式が得られる。
Ｖｐａ×Ｖｈ＞Ｖｂｍｉｎ２ ・・・（４）
Ｖｐａ×Ｖｈ＜Ｖｂｍａｘ２ ・・・（５）
この（４）式と（５）式とを一つにまとめ、各辺をＶｈ２で除算することにより（１）式が得られるものである。
【００３２】
電磁ソレノイド２７において内外径と横幅寸法が同一である場合、起磁力（電流×巻き数）は電磁ソレノイド２７に許される消費電力Ｗの平方根に比例する。寸法と起磁力と消費電力を一定にした場合には、線径を大きくして低抵抗・大電流設計とした方が必要とされる励磁電圧は低くなり、線径を小さくして高抵抗・小電流設計とすれば必要とされる励磁電圧は高くなる。従って、電磁ソレノイド２７の開弁保持電圧Ｖｈはいかようにでも小さく設計でき、補助電源６の出力電圧が小さくても十分な倍率の急速給電を行うことができることになるが、そのかわり電磁ソレノイド２７の励磁電流が過大となって各開閉素子の消費電力が増大する。
【００３３】
逆に、電磁ソレノイド２７の開弁保持電圧Ｖｈが大きくなるように設計した場合には電磁ソレノイド２７の励磁電流が小さくなって各開閉素子の消費電力は減少するが、充分な倍率の急速給電を行うためには補助電源６の出力電圧が過大となり、また、補助電源６が作動停止すると主電源１により電磁ソレノイド２７を開弁駆動することができなくなってしまう。上記（２）式の関係を維持するためには左辺の値を上限値とした場合には右辺の開弁保持電圧Ｖｈの値が過小であってはならないので、結果として電磁ソレノイド２７の励磁電流が過大となるのを制限する条件となっている。また，上記（３）式の関係を維持するためには右辺の値を上限値とすると左辺の補助電源６の出力電圧Ｖｐａが過大であてはならないので、結果として各開閉素子や電磁ソレノイド２７に印加される最大電圧が過大となるのを制限する条件となっている。
【００３４】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置において、図２と図３とに基づきその動作を説明すると次の通りである。図において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ａが動作を開始し、図２の（ａ）と（ｂ）とに示す開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２とを出力する。この信号により論理回路１６が動作して図２の（ｅ）〜（ｇ）に示す制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとが出力され、図１における第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との導通が制御されると共に、開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＬとなっている期間においては補助電源６のコンデンサ９が所定電圧まで充電される。このコンデンサ９に対する充電は急速給電の開始と共に停止されるが、急速給電の開始は上記したように反転論理素子１５に開弁駆動信号ＰＬ２が与えられることにより検知し、従って、この実施の形態では反転論理素子１５が急速給電検出手段として機能する。
【００３５】
開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨになると共に制御信号Ａは論理レベルＨとなり、第一の開閉素子２０がＯＮして電磁ソレノイド２７に対する急速給電が開始され、この急速給電期間において燃料噴射弁の開弁動作が開始される。第一の開閉素子２０がＯＦＦしており、第二の開閉素子２４がＯＮしている期間は制御信号Ｂの論理レベルが継続的に「Ｈ」となっており、電磁ソレノイド２７に対する持続給電が行われ、持続給電期間中においては燃料噴射弁の開弁状態が維持される。
【００３６】
続く開弁保持期間においては制御信号Ｂの論理レベルがＨとＬとを交互に変化して第二の開閉素子２４がＯＮ−ＯＦＦ動作を行い、電磁ソレノイド２７に対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７が開弁保持しておくことが可能な最小電流値以上のなるべく小さな電流値に設定される。第三の開閉素子２６は制御信号Ｃによって導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行うように構成されている。
【００３７】
論理回路１６の論理動作と等価な動作を図３に基づき説明すると、ステップ３００にて周期的に活性化される動作を開始し、ステップ３０１にて開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２とが共に論理レベルＬからＨに変化したかどうかを判定する。ＰＬ１とＰＬ２とがＨレベルになっておればステップ３０２に進み、開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化したかどうかを判定する。ここでＬレベルに変化していなければステップ３０３に進んで制御信号ＡをＨレベルに、制御信号ＢをＨレベルに、制御信号ＣをＨレベルに変更する。このステップ３０３では第一の開閉素子２０と第三の開閉素子２６とがＯＮして電磁ソレノイド２７に急速給電が行われる。なお、このステップでは第二の開閉素子２４も制御信号ＢによってＯＮするが、電磁ソレノイド２７には第一の開閉素子２０から高電圧が印加されているので主電源１からの給電は行われない。
【００３８】
続くステップ３０４では電磁ソレノイド２７に流れる励磁電流が所定のピーク電流Ｉａに達したかどうかが判定され（上記した第一の閾値と比較され）、所定のピーク電流Ｉａに達しておればステップ３０５に進んで、制御信号Ａの論理レベルをＨからＬに変更し、制御信号Ｂと制御信号ＣとはＨレベルを維持する。従って、第一の開閉素子２０はＯＦＦ状態となり、第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とはＯＮ状態を維持され、電磁ソレノイド２７の電流は主電源１からの持続給電に変わる。
【００３９】
なお、ステップ３０４で励磁電流がピーク電流Ｉａに達していなければステップ３０２に戻ってステップ３０４までの工程を繰り返し、励磁電流のピーク値到達を待つことになるが、補助電源６の出力電圧不足や第一の開閉素子２０がＯＮできない異常によりステップ３０４での判定がＹＥＳとなる前にステップ３０２判定がＹＥＳ（開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＬに復帰）となった場合にはステップ３０６に進んでエラー信号出力ＥＲをセットする。
【００４０】
ステップ３０５にて各制御信号をセットした後にはステップ３０７に進み、ここでは開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化したかどうかを判定し、ここでの判定がＮＯであったときにはステップ３０５に戻ってステップ３０５とステップ３０７とを繰り返し、ステップ３０７での判定がＹＥＳであった場合とステップ３０６でのエラー信号出力後とにはステップ３０８に進んで、制御信号ＡをＬに維持し、制御信号ＢとＣとをＨからＬに変える。従って、第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とがＯＦＦとなって電磁ソレノイド２７の励磁電流を高速遮断する。続くステップ３０９では電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが減衰判定電流Ｉｃ以下となったかどうかを判定し、ここでの判定がＮＯであったときにはステップ３０８に戻ってステップ３０８とステップ３０９とを繰り返す。
【００４１】
ステップ３０９での判定がＹＥＳであったときにはステップ３１０に進み、開弁信号ＰＬ１の論理レベルがＨからＬに変化したかどうかを判定する。ここでＰＬ１が変化なくＨのままであればステップ３１１にて制御信号Ｃを再びＨに戻してステップ３１２に進み、電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の下限値であるＩｅ以下に減少したかどうかを判定し、減少しておればステップ３１３に進んで制御信号ＡをＬに維持し、制御信号ＢをＬからＨに変更する。従って、このステップでは第一の開閉素子２０はＯＦＦのままであり、第二の開閉素子２４はＯＮして第三の開閉素子２６はステップ３１１でＯＮになっているので電磁ソレノイド２７に対する開弁保持給電が開始され、励磁電流を下限値のＩｅ以上にする。すなわち、Ｉｅは第二の閾値電流であり、電磁ソレノイド２７の励磁電流ＩがＩｅを下回れば、例えば、第二の比較手段がこれを検知して第二の開閉素子２４をＯＮにするものである。
【００４２】
ステップ３１３の動作後、および、ステップ３１２にて励磁電流Ｉが下限値であるＩｅ以上であったときにはステップ３１４に進んで、電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の上限値であるＩｄ以上になったかどうかを判定し、励磁電流ＩがＩｄ以上であればステップ３１５に進み、制御信号ＡをＬに維持し、制御信号ＢをＨからＬに変化させ、制御信号ＣをＨに維持する。従って、ステップ３１５では第一の開閉素子２０はＯＦＦが維持され、第二の開閉素子２４はＯＦＦに変わり、第三の開閉素子２６はＯＮを継続して電磁ソレノイド２７の励磁電流がなだらかに減衰するようにする。
【００４３】
ステップ３１４において励磁電流ＩがＩｄ以上でないとき、および、ステップ３１５の動作完了後はステップ３１０に戻り、ステップ３１０での判定がＮＯである間はステップ３１０からステップ３１５の動作を繰り返し、電磁ソレノイド２７の励磁電流がＩｅ〜Ｉｄの範囲となるように制御する。なお、点線で囲んだステップ３１６はステップ３１２からステップ３１５により構成されたブロックであり、このブロックは開弁保持電流がＩｅ〜Ｉｄの範囲となるように制御する保持電流制御手段となるものである。なお、Ｉｅは電磁ソレノイド２７を開弁保持しておくのに必要な最小電流値より若干大きな値に設定され、ＩｄはＩｅより所定値大きな値に設定されるものである。
【００４４】
最初のステップ３０１においてＰＬ１とＰＬ２とがＬレベルであったとき、および、ステップ３１０にてＰＬ１がＬに変化していた場合にはステップ３１７に進むことになり、ここでは制御信号Ａ〜Ｃの全てをＬレベルにセットする。従って、ステップ３１７では第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との全てがＯＦＦ状態となって電磁ソレノイド２７に対する給電が停止された状態となる。続くステップ３１８ではキースイッチ２が投入されてから所定時間後にタイムアップ出力を発生する図示しない電源タイマの動作を監視して所定時間が経過しているかどうかを判定し、この所定時間は、例えば、主電源１の電圧が最小値Ｖｂｍｉｎであるときに、補助電源６内のコンデンサ９の電圧が０から最大電圧Ｖｐｍａｘまで充電されるのに必要な時間に設定される。
【００４５】
ステップ３１８で所定時間が経過しておればステップ３１９に進み、ここで例えば、補助電源６の出力電圧が所定の最小電圧Ｖｐｍｉｎ以上となっているかどうかを判定する。この判定は論理回路１６に接続された図示しない比較回路の出力を監視することにより行われるものであり、所定電圧になっていなければステップ３２０に進んでエラー信号出力ＥＲをセットする。ステップ３１９で所定電圧に達していたとき、および、ステップ３１８で判定がＮＯであったときとステップ３２０でエラー信号をセットした後とはステップ３２１の最終工程に進み、論理回路１６はその他の制御を行うための待機を行ってから動作開始工程であるステップ３００に戻る。
【００４６】
ステップ３０６、または、ステップ３２０にてエラー信号出力ＥＲがセットされると、ＣＰＵ４ａは開弁信号ＰＬ１の発生時期を早めるか、開弁駆動信号ＰＬ２の終了時期を遅くし、開弁駆動信号ＰＬ２の発生期間を延長すると共に、警報表示器３３を作動させる。その結果、補助電源６が異常となって充分な出力電圧が得られなかった場合でも、第二の開閉素子２４から逆流阻止ダイオード２８を介して主電源１からの電流が電磁ソレノイド２７に給電され、応答遅れは発生するものの燃料噴射弁の開弁動作を行って退避運転が行われる。従って、ステップ３１９が補助電源異常検出手段として機能し、ステップ３２０が補助電源異常処理手段として機能することになり、運転の継続を可能にする。
【００４７】
なお、ステップ３０６、または、ステップ３２０にてエラー信号出力ＥＲが発生した場合、開弁駆動期間を延長するだけでなくピーク電流Ｉａの設定値も幾分低く設定し、それだけの処置を行ったにも関わらずステップ３０６でエラー信号出力ＥＲが発生する場合には給電停止信号を発生し、電磁ソレノイド２７に対する給電を停止することもできる。
【００４８】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置によれば、補助電源６は主電源１の電圧変動の影響を受けることなく安定した開弁電圧を電磁ソレノイド２７に供給することができ、補助電源６からの給電中は昇圧が停止され補助電源６の過負荷を防止すると共に、持続給電中の昇圧停止は第一の開閉素子２０の短絡時において補助電源６の電圧を低下させ、第三の開閉素子２６の破損を防止する。また、帰還制御により開弁保持期間における保持電流や印可電圧を所定の範囲に制御するので電磁ソレノイド２７や開閉素子などの温度上昇や過大な電気的ストレスを防止することができ、さらに、補助電源６や各開閉素子の異常に対しても待避運転を可能にすることができるものである。さらにこの実施の形態では第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とは並列関係にあるので両開閉素子の選択的導通を行うことにより電磁ソレノイド２７の温度を抑制することも可能である。
【００４９】
また、保持電流制御のために第二の開閉素子２４をＯＮ−ＯＦＦしたときには転流ダイオード３０に電磁ソレノイド２７の誘導電流が還流して電流の変化が緩慢となり安定した保持電流制御が可能になり、電磁ソレノイド２７に対する急速給電中は補助電源６の励磁用開閉素子１０をＯＦＦするのでコンデンサ９は高電圧を維持することなく放電と共に電圧が低下し、電磁ソレノイド２７の温度上昇の抑制や第一と第三の開閉素子の破損を防止することができるものである。さらに、電磁ソレノイド２７に流れる励磁電流が所定のピーク電流Ｉａに達したことにより急速給電を停止して持続給電に移行するので電磁ソレノイド２７の温度上昇は抑制され、持続給電終了後は一時的に第三の開閉素子をＯＦＦするので励磁電流は急速に低減し、高速閉弁することができる。
【００５０】
実施の形態２．
図４ないし図６は、この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図４は構成を説明する回路図、図５は動作を説明する特性図、図６は動作を説明するフローチャートであり、以下に上記した実施の形態１の場合との相違点を中心に構成と動作とを説明する。
【００５１】
この実施の形態におけるＣＰＵ４ｂは、センサ群５を構成する各種センサからの情報入力と不揮発メモリＭＥＭに記憶されたプログラムとに基づき、図５の特性（ａ）に示すような開弁信号ＰＬ１を出力する。また、論理回路１６ｂはＣＰＵ４ｂからの開弁信号ＰＬ１に基づき、図５の特性（ｂ）に示す開弁駆動信号ＰＬ２と、図５の特性（ｅ）〜（ｇ）に示す制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとを出力する。従って開弁信号発生手段の機能を持つＣＰＵ４ｂからＰＬ１が出力され、制御手段の機能を持つ論理回路１６ｂから各制御信号とＰＬ２とが出力される。
【００５２】
電磁ソレノイド２７の電流を制御する第三の開閉素子２６の電流を検出する電流検出抵抗２９の端子電圧は増幅回路３４を介して論理回路１６ｂに入力されるが、増幅回路３４は第一の比較増幅器３５ａおよび第二の比較増幅器３５ｂと、入力抵抗３６ａおよび３６ｂと、閾値電圧信号発生手段３７ａおよび３７ｂと、正帰還抵抗３８ａおよび３８ｂとから構成されている。入力抵抗３６ａおよび３６ｂは電磁ソレノイド２７の電流を検出する電流検出抵抗２９の端子電圧を第一の比較増幅器３５ａおよび第二の比較増幅器３５ｂの正側入力端子に印加するものであり、両比較増幅器３５ａおよび３５ｂの出力が論理回路１６ｂに入力される。そして、これら電流検出抵抗２９と両比較増幅器３５ａと３５ｂとで電流検出手段を構成している。
【００５３】
閾値電圧信号発生手段３７ａの閾値は図５の（ｃ）におけるピーク電流Ｉａが電流検出抵抗２９に流れたときの電流検出抵抗２９の端子電圧に相当する閾値電圧に設定されており、電磁ソレノイド２７の励磁電流が所定のピーク電流Ｉａ以上になったとき比較増幅器３５ａの出力が論理レベルＨとなって論理回路１６ａに入力されるように構成されている。すなわちこの閾値は、実施の形態１にて説明した第一の閾値に相当するものである。なお、第一の比較増幅器３５ａの出力レベルが一旦論理レベルＨになると正帰還抵抗３８ａの作用により、電磁ソレノイド２７の励磁電流が図５（ｃ）の減衰判定電流Ｉｃ以下になるまでは論理レベルＨを維持するように設定されている。
【００５４】
また、閾値電圧信号発生手段３７ｂの閾値は図５（ｃ）に示す上限電流Ｉｄが通電したときの電流検出抵抗２９の両端電圧に相当する閾値電圧になっており、電磁ソレノイド２７の励磁電流が上限電流Ｉｄ以上になったとき第二の比較増幅器３５ｂの出力が論理レベルＨとなって論理回路１６ｂに入力されるように構成されている。なお、第二の比較増幅器３５ｂの出力が一旦論理レベルＨになると正帰還抵抗３８ｂの作用により、電磁ソレノイド２７の励磁電流が図５（ｃ）の下限電流Ｉｅ以下になるまでは論理レベルＨを維持するように設定される。
【００５５】
反転論理素子１５ｂは制御信号Ａを入力して反転信号を出力し、この反転信号は補助電源６のゲート回路１２に入力され、第一の開閉素子２０が導通して急速給電が行われているときには反転論理素子１５ｂの出力は論理レベルＬとなってゲート素子回路１２を介して励磁用開閉素子１０が不導通とされる。また、この実施の形態においてはキースイッチ２から逆流阻止ダイオード４０を介して第二の開閉素子２４が接続されており、第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とは直列接続されるように構成されて、補助電源６からの急速給電は第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とを介して電磁ソレノイド２７に与えられるように構成されている。
【００５６】
従って、電磁ソレノイド２７に急速給電を行うときには第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との全てを導通させることになり、この状態で第一の開閉素子２０をＯＦＦすることにより持続給電状態となる。図５の特性図は図２の特性図と略同一であるが、図５（ｂ）の開弁駆動信号ＰＬ２はＣＰＵ４ａに替わって論理回路１６ｂが生成するものであり、図５（ｄ）の補助電源６の充放電特性が図２の場合と異なっている。図５（ｄ）においては、第一の開閉素子２０がＯＮする急速給電期間においてのみ補助電源６の昇圧動作が停止して電磁ソレノイド２７に対する放電が行われ、急速給電期間が終了して制御信号Ａが論理レベルＬになると直ちに補助電源６の昇圧動作が開始するようにされている。
【００５７】
実施の形態１にて示した図１の給電回路とこの実施の形態における図４の給電回路との相違点は、上記したように図１の場合には第二の開閉素子２４と第一の開閉素子２０とが並列に接続されているのに対し、図４の場合には第二の開閉素子２４と第一の開閉素子２０が直列に接続されていることである。従って、図１の構成では第一の開閉素子２０に短絡事故が発生すると第三の開閉素子２６を開路して電磁ソレノイド２７の焼損を防止するが、図４の構成では第一の開閉素子２０に短絡事故が発生すると第二の開閉素子２４または第三の開閉素子２６のいずれによっても電磁ソレノイド２７の電流を遮断することができる。
【００５８】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置において、図５と図６とに基づきその動作を説明すると次の通りである。図において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ｂが動作を開始し、図５（ａ）に示す開弁信号ＰＬ１を出力する。この信号により論理回路１６ｂが動作して図５の（ｂ）および（ｅ）〜（ｇ）に示す開弁駆動信号ＰＬ２と制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとが生成され、図４における第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との導通が制御されると共に、制御信号Ａの論理レベルがＬとなっている期間には第一の開閉素子２０が開路し、この間に補助電源６のコンデンサ９が所定の電圧まで充電される。
【００５９】
第一の開閉素子２０は第二の開閉素子２４と協働して電磁ソレノイド２７に対する急速給電を行うものであり、この急速給電期間においては制御信号Ａと制御信号Ｂとは論理レベル「Ｈ」となっており、これらの信号がＨレベルとなることにより燃料噴射弁の開弁動作が開始される。また、第一の開閉素子２０がＯＦＦして第二の開閉素子２４がＯＮしている期間は制御信号Ａの論理レベルはＬであり、制御信号Ｂの論理レベルはＨを継続して電磁ソレノイド２７には持続給電が行われ、この持続給電期間においては燃料噴射弁の可動部の動作は終結・整定される。
【００６０】
続いて実施の形態１の場合と同様に、制御信号Ｂの論理レベルがＨとＬとを交互に変化し、第二の開閉素子２４がＯＮ−ＯＦＦ動作することにより電磁ソレノイド２７に対する開弁保持電流が供給されるが、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７が開弁保持しておくことができる最小電流以上のなるべく小さな電流値となるように設定される。第三の開閉素子２６は制御信号Ｃによって導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行う。
【００６１】
論理回路１６ｂの論理動作と等価な動作を図６に基づき説明すると、ステップ６００にて周期的に活性化される動作を開始し、ステップ６０１にて開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬからＨに変化したかどうかを判定する。開弁信号ＰＬ１がＨに変化しておればステップ６０２に進み、ここでは開弁駆動期間を決定するタイマＴｋを起動する。続くステップ６０３ではステップ６０２で起動したタイマＴｋがタイムアップしたかどうかを判定し、タイムアップしていなければステップ６０４に進んで制御信号Ａと、制御信号Ｂと、制御信号Ｃとを論理レベルＨにセットする。従って、ステップ６０４では第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とが共にＯＮして電磁ソレノイド２７に対する急速給電が開始される。
【００６２】
続くステップ６０５では第一の比較増幅器３５ａの出力が論理レベルＨであるかどうかを監視することにより電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが所定のピーク電流値Ｉａに到達したかどうかを判定し、所定のピーク電流値Ｉａに達しておればステップ６０６に進む。ステップ６０６では制御信号ＡをＨからＬに設定し、制御信号Ｂと制御信号ＣとはレベルをＨに維持する。従って、ステップ６０６では第一の開閉素子２０がＯＦＦし、第二の開閉２４と第三の開閉素２６とはＯＮを維持して電磁ソレノイド２７には持続給電が行われることになる。
【００６３】
ステップ６０５で励磁電流Ｉが所定のピーク電流値Ｉａに達していなければステップ６０５からステップ６０３に戻り、この間のルーチンを繰り返しながら所定のピーク電流値Ｉａに到達するのを待つことになるが、補助電源６の出力電圧不足や第一の開閉素子２０がＯＮできないような異常があった場合には、ステップ６０５による判定がＮＯを継続するのでステップ６０３がタイムアップの判定を行い、ステップ６０７に進んでエラー信号出力ＥＲをセットする。
【００６４】
ステップ６０６に続くステップ６０８もステップ６０２にて起動したタイマをカウントするステップであり、所定の時間が経過するまではステップ６０６に戻ってステップ６０６とステップ６０８とを繰り返し、所定の時間が経過すればステップ６０９に進んでタイマをリセットし、さらにステップ６１０に進んで制御信号ＡはＬを維持すると共に、制御信号Ｂと制御信号Ｃとは論理レベルをＨからＬにセットする。このステップ６１０により第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉２４と第三の開閉素２６とはＯＮからＯＦＦに変わって電磁ソレノイド２７対する励磁電流を高速遮断する。
【００６５】
続くステップ６１１では第一の比較増幅器３５ａの出力が論理レベルＬであるかどうかを監視して電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが減衰判定電流Ｉｃ以下となったかどうかを判定し、Ｉｃ以下でなければステップ６１０に戻ってステップ６１０とステップ６１１とを繰り返す。ステップ６１１の判定がＩｃ以下であったときにはステップ６１２に進み、開弁信号ＰＬ１の論理レベルがＨからＬに復帰したかどうかを判定し、Ｌに復帰していなければステップ６１３にて制御信号Ｃを再びＨに戻してステップ６１４に進み、第二の比較増幅器３５ｂの出力が論理レベルＬであるかどうかを監視して電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の下限値であるＩｅ以下になったかどうかを判定する。
【００６６】
ステップ６１４にて励磁電流ＩがＩｅ以下になったと判定されるとステップ６１５に進み、制御信号ＡはＬを維持し、制御信号ＢはＬレベルからＨレベルに変更され、制御信号ＣはＨを継続する。これにより、第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉２４と第三の開閉素２６とはＯＮであるので電磁ソレノイド２７に開弁保持給電を行い、この励磁電流を下限値Ｉｅ以上とする。ステップ６１６はステップ６１５続いて進むか、または、ステップ６１４にて励磁電流ＩがＩｅ以下になっていないと判断されたときに進み、第二の比較増幅器３５ｂの出力が論理レベルＨであるかどうかを監視して電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の上限値であるＩｄ以上になったかどうかを判定する。
【００６７】
励磁電流ＩがＩｄ以上であればステップ６１７に進み、ここでは制御信号ＡはＬを維持し、制御信号ＢはＨからＬに変更し、制御信号ＣはＨを維持する。従って、このステップでは第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉素子２４はＯＦＦするが第三の開閉素子２６がＯＮを継続するので電磁ソレノイド２７の励磁電流はなだらかに減衰する。ステップ６１６にて励磁電流ＩがＩｄ以下であったときと、ステップ６１７の処理後とはステップ６１２に戻り、ステップ６１２での判定がＮＯである限りステップ６１２からステップ６１７、すなわち、図６の点線で囲んだステップ６１８の部分を繰り返し、電磁ソレノイド２７の励磁電流がＩｅ〜Ｉｄの範囲になるよう制御する。なお、このステップ６１２からステップ６１７、すなわち、ステップ６１８を付与した部分は保持電流制御手段として帰還制御を行うものである。
【００６８】
上述したステップ６０１にて開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬのままであったとき、または、ステップ６１２にて開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬに変化していたときにはステップ６１９に進み、ここでは制御信号Ａ、制御信号Ｂ、制御信号Ｃの全てを論理レベルＬにセットする。従って、このステップでは第一の開閉素子２０と、第二の開閉素子２４と、第三の開閉素子２６との全ての開閉素子がＯＦＦ状態となり、電磁ソレノイド２７に対する給電が停止される。
【００６９】
ステップ６１９にて上記の処理が行われた後にはステップ６２０に進み、ここではキースイッチ２を投入してから所定時間後にタイムアップ出力を発生する図示しない電源タイマの動作を監視し、所定時間が経過したかどうかを判定する。この所定時間の判定は、例えば、主電源１の電圧が最小値Ｖｂｍｉｎであるときに補助電源６のコンデンサ９が０Ｖから最大電圧Ｖｐｍａｘまで充電されるのに必要な時間に設定されている。ここで所定の時間が経過しておればステップ６２１に進み、例えば、補助電源６の出力電圧が所定の最小電圧Ｖｐｍｉｎ以上となっているかどうかを判定する。この判定は論理回路１６ｂに接続された図示しない比較回路の出力を監視することにより行われるものである。
【００７０】
ステップ６２１での判定がＮＯであったとき、すなわち、補助電源６の出力電圧がＶｐｍｉｎ以下であったときにはステップ６２２に進んでエラー信号出力ＥＲをセットし、また、ステップ６２１での判定がＹＥＳであったときと、上記のステップ６２０にて所定の時間が経過していないときと、ステップ６２２にてエラー信号がセットされた後とには、動作終了工程であるステップ６２３に進み、このステップでは論理回路１６ｂがその他の制御を行うための待機を行ってから動作開始工程であるステップ６００へ復帰する。
【００７１】
ステップ６０７またはステップ６２２でエラー信号出力ＥＲがセットされた場合には、ＣＰＵ４ｂが開弁信号ＰＬ１の生成時期を早めたり、論理回路１６ｂが開弁駆動信号ＰＬ２の終了時期を遅くして開弁駆動信号ＰＬ２の出力期間を延長すると共に、警報表示器３３を作動させるように構成されている。その結果、補助電源６が異常となって充分な出力電圧が得られなかった場合でも、逆流阻止ダイオード４０から第二の開閉素子２４を介して主電源１から電磁ソレノイド２７には給電が行われ、応答遅れは発生するが燃料噴射弁の開弁動作を行って退避運転を行うことが可能となる。すなわち、ステップ６２１が補助電源異常検出手段として、ステップ６２２が補助電源異常処理手段として機能する。
【００７２】
なお、ステップ６０７またはステップ６２２でエラー信号出力ＥＲが発生した場合には、開弁駆動期間を延長するだけでなく、ピーク電流Ｉａの設定値も幾分低く設定し、それだけの処置を行ったにも関わらずステップ６０７でエラー信号出力ＥＲが発生する場合には給電停止信号を発生し、電磁ソレノイド２７に対する給電を停止することもできる。
【００７３】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置においては、上記した実施の形態１の場合に加え、第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とが直列に構成されており、第一の開閉素子２０に短絡事故が発生した場合には第二の開閉素子２４または第三の開閉素子２６のいずれかのＯＦＦにより電磁ソレノイド２７の電流を遮断することができ、また、電流検出手段を一対の比較増幅器により構成し、第一の比較増幅器３５ａはピーク電流検出手段と減衰電流検出手段を代替えするようにし、第二の比較増幅器３５ｂは保持電流制御手段を代替えするようにしたので、電磁ソレノイド２７の電流をデジタル変換して数値演算したり、ＣＰＵが数値レベルでに比較判定を行う必要がなく、回路の簡素化やＣＰＵ４ｂの負担の軽減を可能にするものである。
【００７４】
実施の形態３．
図７と図８とは、この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図７は構成を説明する全体回路図、図８は異常検出回路の構成を示すものである。図７の全体回路図は、例えば、四気筒内燃機関のそれぞれの気筒に対して設置された燃料噴射用弁の駆動用電磁ソレノイドに関し、隣接して開弁動作しない一対の燃料噴射弁に対して第一と第二の開閉素子と電流検出抵抗を共用化すると共に、その第一と第二の開閉素子が実施の形態１の図１に示したような並列関係に接続された構成であって、しかも給電制御用論理回路の動作がＣＰＵにより実行されるようにしたものである。なお、図中点線にて囲んだブロックＺ内には部品番号のみ記入しているが、ブロックＹと同一回路であり、構成部品の番号のみをブロックＹの回路と対応して記入したものである。
【００７５】
図７において主電源１は例えばＤＣ１２Ｖ系の車載バッテリで、キースイッチ２を介して後述する制御装置に給電され、主電源１の実働電圧は最小値Ｖｂｍｉｎ＝１０Ｖから最大値Ｖｂｍａｘ＝１６Ｖまで変動するものである。主電源１の電力は定電圧電源３に供給され、ここで例えばＤＣ５Ｖの安定した定電圧に変換されてＣＰＵ４ｃに供給される。ＣＰＵ４ｃはフラッシュメモリなど不揮発メモリＭＥＭや演算処理用のＲＡＭと、アナログ入力信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器とを備えている。なお、上記ＣＰＵ４ｃには図示しない入力センサ群が接続されており、この入力センサ群は、例えば、内燃機関の回転センサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、気筒圧センサ、空燃比センサ、冷却水温センサなど、多数のＯＮ／ＯＦＦセンサとアナログセンサである。
【００７６】
またＣＰＵ４ｃは、上記した入力センサ群による検出信号と上記不揮発メモリＭＥＭのプログラム内容に応動して、各気筒別に制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１、Ａ２・Ｂ２・Ｃ２、Ａ３・Ｂ３・Ｃ３、Ａ４・Ｂ４・Ｃ４を発生する。例えば四気筒内燃機関の場合、燃料噴射弁は四個装着されるが、図７は隣接して開弁動作しない二つの燃料噴射弁が一対として駆動回路と共に記載されており、他の一対の燃料噴射弁と駆動回路とは点線の枠Ｚ内に回路図を省略して番号のみ記載している。四個の燃料噴射弁の電磁ソレノイドは、２７ａ、と２７ｃと、枠Ｚ内の２７ｂと２７ｄとであり、それぞれの動作順序は２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａである。
【００７７】
補助電源６は実施の形態１の図１にて説明したものと同一の構成と動作とを持ち急速給電を出力するものであり、補助電源６には実施の形態１の場合と同様に比較器１５ｃが接続されており、後述する第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂがＯＮしているときには比較器１５ｃの出力論理レベルがＬとなって補助電源６内のコンデンサに対する充電を禁止する。補助電源６の急速給電はバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなる第一の開閉素子２０ａと２０ｂとに与えられ、第一の開閉素子２０ａと２０ｂとは信号Ａ１３とＡ２４とがベース抵抗１７ａと１７ｂと、駆動トランジスタ１８ａと１８ｂと、駆動抵抗１９ａと１９ｂとを介して与えられる。そして第一の開閉素子２０ａは補助電源６の出力を電磁コイル２７ａと２７ｃとに与え、第一の開閉素子２０ｂは補助電源６の出力を電磁コイル２７ｂと２７ｄとに与える。
【００７８】
第二の開閉素子２４ａと（枠Ｚ内の２４ｂ）とは，ベース抵抗２１ａ（枠Ｚ内の２１ｂ）と駆動トランジスタ２２ａ（枠Ｚ内の２２ｂ）と、駆動抵抗２３ａ（枠Ｚ内の２３ｂ）とを介して信号Ｂ１３と（信号Ｂ２４）とに駆動される。第二の開閉素子２４ａと２４ｂとはバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなり、主電源１からの持続電流を逆流阻止ダイオード２８ａ（と枠Ｚ内の２８ｂ）とを介して電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに与える。制御信号Ｂ１３は制御信号Ｂ１とＢ３との論理和に相当するものであるが、この制御信号Ｂ１３が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ２２ａを介して第二の開閉素子２４ａが導通し、主電源１から電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃへの持続給電が行われ、制御信号Ｂ２とＢ４との論理和に相当する制御信号Ｂ２４が論理レベルＨとなったとき、図示しないが枠Ｚ内において、駆動トランジスタ２２ｂを介して第二の開閉素子２４ｂが導通し、主電源１から電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄへの持続給電が行われるものである。
【００７９】
第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは補助電源６の最大出力電圧よりも高い値の遮断電圧制限機能を有するバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなるものである。第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは電流検出抵抗２９ａに接続され、電磁ソレノイド２７ａと第三の開閉素子２６ａと電流検出抵抗２９ａとが直列回路を形成すると共に、電磁ソレノイド２７ｃと第三の開閉素子２６ｃと電流検出抵抗２９ａとが直列回路を形成しており、これらの直列回路に対して転流ダイオード３０ａが並列接続されている。そして、第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは駆動抵抗２５ａおよび２５ｃを介して制御信号ＣＣ１およびＣＣ３により駆動される。
【００８０】
図示しないが点線の枠Ｚ内においては同様に、第三の開閉素子２６ｂと２６ｄとが電流検出抵抗２９ｂと接続されて、電磁ソレノイド２７ｂと第三の開閉素子２６ｂと電流検出抵抗２９ｂとが直列回路を形成し、電磁ソレノイド２７ｄと第三の開閉素子２６ｄと電流検出抵抗２９ｂとが直列回路を形成する。そしてこれらの直列回路に対して転流ダイオード３０ｂが並列接続されている。これらの第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは制御信号ＣＣ１〜ＣＣ４が論理レベルＨとなったときに導通し、主電源１または補助電源６からの電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対する給電が可能となる。
【００８１】
電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃ（電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄ）の電流は電流検出抵抗２９ａ（２９ｂ）に検出され、電流検出抵抗２９ａと（２９ｂ）との両端電圧は増幅回路４３ａと４３ｂとに入力され、増幅回路４３ａと４３ｂとの出力は、増幅回路４３ａと４３ｂとの出力に応動する素子異常検出回路４４ａと４４ｂとに入力される。増幅回路４３ａと４３ｂの出力信号ＡＮ１３とＡＮ２４および素子異常検出回路４４ａと４４ｂのエラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２とはＣＰＵ４ｃに入力され、エラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２が発生するとＣＰＵ４ｃに駆動される警報表示器３３が応動して動作し、警報を表示する。
【００８２】
なお、制御信号Ａ１とＡ３の論理和に相当する制御信号Ａ１３が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ１８ａを介して第一の開閉素子２０ａが導通して補助電源６からの高電圧を電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに印加し、制御信号Ａ２とＡ４との論理和に相当する制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ１８ｂを介して第一の開閉素子２０ｂが導通して補助電源６からの高電圧を電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに印加して急速給電を行うよう構成されている。
【００８３】
比較器１５ｃは補助電源６の動作を制御するものであり、比較器１５ｃの負側入力端子には入力抵抗４５が、また、正側入力端子とキースイッチ２との間には入力抵抗４６が接続され、負側入力端子には入力抵抗４５とダイオード４１ａと４１ｂとを介して第一の開閉素子２０ａと２０ｂの出力端子からの信号が入力される。比較器１５ｃの出力端子は補助電源６の図示しないゲート回路に入力されており、Ａ１３信号またはＡ２４信号により第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂがＯＮして急速給電が行われているときには比較器１５ｃの出力論理レベルがＬとなり、補助電源６の昇圧動作が停止されるように構成されている。
【００８４】
なお、図７に記載した各制御信号を説明すると、制御信号Ａ１〜Ａ４は第一の開閉素子２０ａまたは２０ｄを導通させて急速給電を行うと共に、急速給電中は補助電源６の充電動作を停止するための信号である。また、制御信号Ｂ１〜Ｂ４は第二の開閉素子２４ａまたは２４ｄを導通させて持続給電を行うと共に、ＯＮ／ＯＦＦ比率制御を行って開弁保持制御を行うための信号である。制御信号Ｃ１〜Ｃ４は論理レベルＨのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄを選択導通させると共に、論理レベルＬのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄをＯＦＦして電磁ソレノイドに対する励磁電流の高速遮断を行うための信号である。これらの制御信号は、実施の形態１で説明した図３のフローチャートで示したものを電磁ソレノイド四個分について作成し、そのプログラムをＣＰＵ４ｃの不揮発プログラムメモリＭＥＭに格納しておくことにより達成されるものである。
【００８５】
次に、同一回路を構成する一対の素子異常検出回路（手段）４４ａと４４ｂとについての詳細を、素子異常検出回路４４ａを代表として図８により説明する。図８において、素子異常検出回路４４ａは、比較器４７ａと４７ｂおよび５０ａと５０ｂと、微分コンデンサ４８ａと直列抵抗４８ｂと分圧抵抗４８ｃと４８ｄとからなる微分回路４８と、判定閾値発生手段４９ａと４９ｂおよび５１ａと５１ｂと、タイマ５２ａ〜５２ｃと、論理積素子５３ａ〜５３ｃと、論理和素子５４ａおよび５４ｂと、フリップフロップ回路などからなる記憶素子５５ａと５５ｂと、この記憶素子５５ａと５５ｂとをリセットする電源投入パルス発生回路３９とから構成されている。
【００８６】
比較器４７ａは第一または第三の開閉素子に関する短絡異常検出手段を構成するものであり、微分回路４８は増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧の変化率に比例した値と増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧に比例した値の加算出力とを発生する。判定閾値発生手段４９ａが出力する判定閾値は、補助電源６が電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄのいずれか一つに対して急速給電を行ったときの増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧の変化率であって、しかもピーク電流検出手段によって検出される第一の閾値以下の励磁電流であるときの微分回路４８の出力電圧よりも若干大きい目の値に設定されており、微分回路４８の出力が比較器４７ａの正側入力端子に接続され、判定閾値発生手段４９ａの判定閾値は比較器４７ａの負側入力端子に接続されている。
【００８７】
従って、例えば素子異常検出回路４４ａにおいて、第三の開閉素子２６ｃに短絡異常が発生したときに、第三の開閉素子２６ａが導通して一対となる電磁ソレノイド２７ａに対する急速給電が行われると、第一の開閉素子２０ａから電磁ソレノイド２７ａと２７ｃとに対する急速給電が行われることになり、微分回路４８は通常の微分値に比べて略２倍の微分出力を発生することになるので、比較器４７ａは第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃに関する短絡異常判定出力を発生することになる。また、第三の開閉素子２６ａと２６ｃとに短絡異常が無い場合でも、第一の開閉素子２０ａが短絡異常であればピーク電流検出手段が超過判定した後も補助電源６による急速給電が持続するので、電磁ソレノイドに対する励磁電流が第一の閾値を超過し、結果として微分回路４８の出力が過大となって比較器４７ａは第一の開閉素子２０ａに関する短絡異常判定を行うことになる。
【００８８】
比較器４７ｂは第一の開閉素子の断路異常検出手段となるものである。判定閾値発生手段４９ｂは主電源１の電圧を電磁ソレノイドに直接印加したときの励磁電流の上昇率よりも若干大きい目の値に設定されており、タイマ５２ａは制御信号Ａ１３またはＡ２４が論理レベルＨとなって急速給電による電磁ソレノイドの励磁電流が確実に上昇開始するのに必要な微小時間を経過したときに論理レベルＨのタイムアップ出力を発生し、比較器４７ｂの正側入力端子には判定閾値発生手段４９ｂの判定閾値に対応した信号電圧が印加され、負側入力端子には微分回路４８の出力電圧が印加されている。そして、これら比較器４７ｂの出力とタイマ５２ａの出力とは論理積素子５３ａに入力される。
【００８９】
従って、制御信号Ａ１３またはＡ２４が論理レベルＨとなって急速給電が開始されると、比較器４７ｂの出力は通常は論理レベルＬとなるが、第一の開閉素子２０ａが断路異常であるときには微分回路４８の出力が発生せず、比較器４７ｂの出力は異常判定出力として論理レベルＨとなる。なお、第一の開閉素子２０ａが断路異常ではなく、補助電源６の出力電圧が主電源１の電圧に等しいような昇圧異常であった場合でも微分回路４８の出力電圧は判定閾値発生手段４９ｂの判定閾値より小さくなるので、比較器４７ｂは異常判定出力として論理レベルＨを出力することになる。
【００９０】
比較器５０ａは第一または第二の開閉素子に関する短絡異常検出手段となるものであり、判定閾値発生手段５１ａが出力する閾値は電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄの開弁保持制御における励磁電流の上限値Ｉｄ（図２ｃ参照）よりも若干大きい目の励磁電流が流れたときの増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧に相当した判定閾値であり、比較器５０ａの正側入力端子は増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力端子に接続され、負側入力端子は判定閾値発生手段５１ａが出力する判定閾値に相当する信号電圧が印加されている。
【００９１】
タイマ５２ｂは制御信号Ａ１３またはＡ２４が論理レベルＨになったときに起動され、所定時間が経過して開弁保持制御が開始する時刻において論理レベルＨとなるタイムアップ信号を出力し、論理積素子５３ｂは比較器５０ａの出力信号とタイマ５２ｂの出力信号とを入力する。比較器５０ｂは第二と第三の開閉素子に関する断路異常検出手段となるものであり、判定閾値発生手段５１ｂは電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄの開弁保持制御における励磁電流の下限値Ｉｅ（図２ｃ参照）よりも若干小さい目の励磁電流が流れたときの増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧に相当した判定閾値出力をするものであり、比較器５０ｂの負側入力端子は増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力端子に接続され、正側入力端子には判定閾値発生手段５１ｂの判定閾値に相当する信号電圧が印加される。
【００９２】
タイマ５２ｃは制御信号Ａ１３またはまたはＡ２４が論理レベルＨになったときに起動され、電磁ソレノイドの電流が上昇を開始する微小遅れ時間が経過した時点において論理レベルＨとなるタイムアップ信号を出力し、論理積素子５３ｃは比較器５０ｂの出力信号とタイマタイマ５２ｃの出力信号とを入力とする。なお、タイマ５２ｃを廃止してタイマ５２ｂを兼用することも可能であり、この場合には断路異常の検出時間帯が削減されるので比較器５０ｂによっては第一の開閉素子２０ａと２０ｂとの断路異常は検出できないことになる。
【００９３】
論理和素子５４ａは比較器４７ａの出力信号と論理積素子５３ｂの出力信号とを入力とし、論理和素子５４ｂは論理積素子５３ａの出力信号と比較器４７ａの出力信号と論理積素子５３ｂの出力信号と論理積素子５３ｃの出力信号とを入力とし、記憶素子５５ａは論理和素子５４ａの出力によりセットされ、記憶素子５５ｂは論理和素子５４ｂの出力によってセットされる。また、電源投入パルス発生回路３９はキースイッチ２が投入されたことを検出してパルス信号を出力し、記憶素子５５ａと５５ｂとを初期化リセットするものであり、記憶素子５５ａのリセット出力はゲート信号出力ＧＴ１またはＧＴ２として後述するゲート素子５６ａ〜５６ｄまたは５７ａ〜５７ｄに出力され、記憶素子５５ｂのリセット出力はエラー信号出力ＥＲ１またはＥＲ２としてＣＰＵ４ｃに入力される。
【００９４】
図７の全体回路図に戻り、素子異常検出回路４４ａは、図８における比較器４７ａにより第一の開閉素子２０ａや第三の開閉素子２６ａと２６ｃの短絡異常判定を行ったり、比較器５０ａにより第一の開閉素子２０ａや第二の開閉素子２４ａの短絡異常判定を行ったりするものであり、図８における比較器４７ｂにより第一の開閉素子２０ａの断路異常判定や補助電源６の異常判定を行ったり、比較器５０ｂにより第二の開閉素子２４ａまたは第三の開閉素子２６ａや２６ｃの断路異常判定を行って、異常発生後はキースイッチ２が再投入されるまで記憶素子５５ｂにより論理レベルＬのエラー信号出力ＥＲ１を発生したり、短絡異常判定であったときには記憶素子５５ａによりゲート素子５６ａ〜５６ｄに対するゲート信号出力ＧＴ１を発生するものである。
【００９５】
素子異常検出回路４４ｂも同様に構成されており、図８における比較器４７ａにより第一の開閉素子２０ｂや第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの短絡異常判定を行ったり、比較器５０ａにより第一の開閉素子２０ｂや第二の開閉素子２４ｂの短絡異常判定を行ったり、比較器４７ｂにより第一の開閉素子２０ｂの断路異常判定や補助電源６異常判定を行うものである。また、図８における比較器５０ｂにより第二の開閉素子２４ｂまたは第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄの断路異常判定を行い、異常発生後はキースイッチ２が再投入されるまで記憶素子５５ｂにより論理レベルＬのエラー信号出力ＥＲ２を出力したり、短絡異常判定であったときには記憶素子５５ａによりゲート素子５７ａ〜５７ｄに対するゲート信号出力ＧＴ２を発生するものである。
【００９６】
このように，この実施形態においては第一の開閉素子２０ａと２０ｂとの短絡異常は図８の比較器４７ａ側と比較器５０ａ側との両方で検出されることになるので、微分回路４８において分圧抵抗４８ｃと４８ｄとによる比例分を除去し、比較器４７ａ側での検出が行えない状態にすることも可能である。
【００９７】
ゲート素子５６ａはＣＰＵ４ｃが発生する制御信号Ａ１とＡ３との論理和信号と上記したゲート信号出力ＧＴ１との論理積出力として制御信号Ａ１３を生成するものであり、このゲート素子５６ａにより素子異常検出回路４４ａが異常出力を発生しているときには制御信号Ａ１３の論理レベルがＬとなるように構成されている。ゲート素子５６ｂはＣＰＵ４ｃが発生する制御信号Ｂ１とＢ３との論理和信号とゲート信号出力ＧＴ１との論理積出力として制御信号Ｂ１３を生成し、このゲート素子５６ｂにより素子異常検出回路４４ａが異常出力を発生しているときには制御信号Ｂ１３の論理レベルがＬとなるように構成されている。
【００９８】
ゲート素子５６ｃとゲート素子５６ｄとはＣＰＵ４ｃが発生する制御信号Ｃ１およびＣ３と上記したゲート信号出力ＧＴ１との論理積出力として制御信号ＣＣ１とＣＣ３とを生成し、これらのゲート素子５６ｃおよび５６ｄにより素子異常検出回路４４ａが異常出力を発生しているときには制御信号ＣＣ１とＣＣ３との論理レベルがＬとなるように構成されている。ゲート素子５７ａ〜５７ｄに関しても同様であり、素子異常検出回路４４ｂの動作に対応して制御信号Ａ２４、Ｂ２４、ＣＣ２、ＣＣ４を生成するものである。
【００９９】
以上の構成を持つこの発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ｃが動作を開始し、四気筒の内燃機関に装着された四個の燃料噴射弁を駆動するために、電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対して制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１と、制御信号Ａ２・Ｂ２・Ｃ２と、制御信号Ａ３・Ｂ３・Ｃ３と、制御信号Ａ４・Ｂ４・Ｃ４とが順次発生され、電磁ソレノイドを２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａの順序で給電制御が行われる。そして各制御信号は、素子異常検出回路４４ａと４４ｂとの動作状態に応動するゲート素子５６ａ〜５６ｄとゲート素子５７ａ〜５７ｄとにより制御信号Ａ１３・Ｂ１３・ＣＣ１・ＣＣ３とＡ２４・Ｂ２４・ＣＣ２・ＣＣ４とに分類編成される。
【０１００】
第一の開閉素子２０ａは第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃにより選択された電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃの一方に対して急速給電を行うものであり、この急速給電期間においては制御信号Ａ１３と制御信号Ｂ１３とが論理レベルＨとなっており、燃料噴射弁の開弁動作が開始される。制御信号Ａ１３が論理レベルＬとなって第一の開閉素子２０ａがＯＦＦすると、制御信号Ｂ１３によりＯＮしている第二の開閉素子２４ａから電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する持続給電が行われ、持続給電期間においては燃料噴射弁の可動部の動作が終結・整定するようになっている。
【０１０１】
続いて、制御信号Ｂ１３の論理レベルがＨとＬとに交互に変化して第二の開閉素子２４ａがＯＮ−ＯＦＦ動作することにより、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流の値は電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃが開弁保持することができる最小電流値以上のなるべく小さな電流値とされている。第三の開閉素子２６ａと２６ｃとは制御信号ＣＣ１とＣＣ３とによって選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行うようにされている。
【０１０２】
同様に、第一の開閉素子２０ｂは第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄにより選択された電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄの一方に対する急速給電を行うものであり、この急速給電期間においては制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなって、燃料噴射弁の開弁動作が開始される。制御信号Ａ２４が論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ｂがＯＦＦすると制御信号Ｂ２４が論理レベルＨとなり、第二の開閉素子２４ｂが導通することにより電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する持続給電が行われ、この持続給電期間中においては燃料噴射弁可動部の動作が終結・整定される。
【０１０３】
続いて制御信号Ｂ２４の論理レベルがＨとＬとに交互に変化して第二の開閉素子２４ｂがＯＮ−ＯＦＦ動作することにより、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流の値は電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄが開弁保持することができる最小電流値以上のなるべく小さな電流値とされている。第三の開閉素子２６ｂと２６ｄとは制御信号ＣＣ２とＣＣ４とにより選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行うようにされている。
【０１０４】
素子異常検出回路４４ａが第一の開閉素子２０ａや第二の開閉素子２４ａや第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃの短絡異常判定を行いゲート信号出力ＧＴ１の論理レベルがＬになると、制御信号Ａ１３・Ｂ１３・ＣＣ１・ＣＣ３も論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ａと第二の開閉素子２４ａと第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃの中で短絡異常でないものは全て不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作が停止する。
【０１０５】
しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイド２７ｂと２７ｄとは第一の開閉素子２０ｂと第二の開閉素子２４ｂと第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄとにより動作を継続し、退避運転が可能となる。また、素子異常検出回路４４Ａが第一の開閉素子２０ａや第二の開閉素子２４ａや第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃに関する短絡異常判定や断路異常判定を行ってエラー信号出力ＥＲ１を発生するとＣＰＵ４ｃにより警報表示器３３が作動するようになっている。
【０１０６】
逆に、素子異常検出回路４４ｂが第一の開閉素子２０ｂや第二の開閉素子２４ｂや第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄの短絡異常判定を行ってゲート信号出力ＧＴ２の論理レベルがＬになると、制御信号Ａ２４とＢ２４とＣＣ２とＣＣ４も論理レベルがＬとなって第一の開閉素子２０ｂと第二の開閉素子２４ｂと第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの中で短絡異常でないものは全て不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作が停止する。
【０１０７】
しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイド２７ａと２７ｃとは第一の開閉素子２０ａと第二の開閉素子２４ａと第三の開閉素子２６ａと２６ｃとによって動作を継続し、退避運転が可能となるものである。また、素子異常検出回路４４ｂが第一の開閉素子２０ｂや第二の開閉素子２４ｂや第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄに関する短絡異常判定や断路異常判定を行ってエラー信号出力ＥＲ２を出力するとＣＰＵ４ｃによって警報表示器３３が作動するようになっている。
【０１０８】
この実施形態において、第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂの一方に短絡異常が発生すると、これを素子異常検出回路４４ａまたは４４ｂが検出し、第三の開閉素子２６ａと２６ｃまたは第三の開閉素子２６ｂと２６ｄのうちの一方の対がＯＦＦとなり、残された対の開閉素子側の電磁ソレノイドを用いた退避運転が行われることになる。また、補助電源６の昇圧動作が不能となったり、第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂが導通不能となる断路異常が発生した場合には、主電源１と第二の開閉素子２４ａまたは２４ｂと第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄにより全ての電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを作動させて退避運転動作を行うことができる。ただし、これらの退避運転では燃料噴射弁の動作応答遅れが生じるので正確な量の燃料噴射を行うことはできない。なお、警報表示器３３は上記エラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２以外に、実施の形態１にて示した図３のステップ３０６およびステップ３１９に対応したエラー信号出力ＥＲによっても動作するようになっている。
【０１０９】
以上のようにこの実施の形態においては、多気筒内燃機関において第一の開閉素子と第二の開閉素子と電流検出手段とを相互に均等間隔を置いて動作する燃料噴射弁に対して共用するようにしたので、部品点数が低減できて装置の小型化が可能になると共に、一方の対の開閉素子などにトラブルが生じたとき、トラブル発生側の対について各開閉素子をＯＦＦするようにしたので、他方の対を用いて待避運転することが可能になり、トラブルを生じた側の燃料噴射弁の電磁ソレノイドを焼損などから保護することができ、トラブル状態を操縦者に告知することができるものである。
【０１１０】
実施の形態４．
図９と図１０とは、この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図９は構成を説明する全体回路図、図１０は異常検出回路の構成を示すものである。図９の全体回路図は、例えば、四気筒内燃機関のそれぞれの気筒に対して設けられた燃料噴射用弁の駆動用電磁ソレノイドに関し、隣接して開弁動作しない一対の燃料噴射弁に対して第一と第二の開閉素子と電流検出抵抗を共用化すると共に、その第一と第二の開閉素子が実施の形態２の図４に示したような直列関係に接続されるようにしたものである。
【０１１１】
図９に示すように、この実施の形態においてもＣＰＵ４ｄは定電圧電源３から給電され、ＣＰＵ４ｄは、例えば、フラッシュメモリなどからなる不揮発プログラムメモリＭＥＭと演算処理用のＲＡＭとアナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器を備えている。なお、実施の形態１の場合と同様にＣＰＵ４ｄには図示しない入力センサ群が接続されており、これらの入力センサ群は、例えば、内燃機関の回転センサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、気筒圧センサ、空燃比センサ、冷却水温センサなど、多数のＯＮ／ＯＦＦセンサとアナログセンサである。
【０１１２】
またＣＰＵ４ｄは、上記した入力センサ群による検出信号と上記不揮発プログラムメモリＭＥＭとの内容に応動して、各気筒別に制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１、Ａ２・Ｂ２・Ｃ２、Ａ３・Ｂ３・Ｃ３、Ａ４・Ｂ４・Ｃ４を発生する。例えば四気筒内燃機関の場合、燃料噴射弁は四個装着されるが、図９にはそれぞれの燃料噴射弁の弁体を駆動する電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを隣接して開弁動作しない二つの燃料噴射弁が一対となるように設け、四個の燃料噴射弁の電磁ソレノイドは２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａの順で開弁動作する。
【０１１３】
補助電源６は実施の形態１の図１にて説明したものと同一の構成と動作とを持つものであり、補助電源６からの急速給電出力は第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄと、この第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄとは直列関係にある第二の開閉素子２４ｃおよび２４ｄを介して電磁ソレノイド２７ａおよび２７ｃと電磁ソレノイド２７ｂおよび２７ｄとに供給される。第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄと第二の開閉素子２４ｃおよび２４ｄとはバイポーラ型またはは電界効果型パワートランジスタから構成されるものである。そして、第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄは、ベース抵抗１７ｃおよび１７ｄ、駆動トランジスタ１８ｃおよび１８ｄ、駆動抵抗１９ｃおよび１９ｄを介して制御信号Ａ１３およびＡ２４により駆動される。
【０１１４】
制御信号Ａ１３は上記した制御信号Ａ１とＡ３との論理和に相当するものであり、制御信号Ａ１３が論理レベルＨとなったときに、駆動トランジスタ１８ｃを介して第一の開閉素子２０ｃが導通し、補助電源６からの高電圧を第二の開閉素子２４ｃを介して電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに印加する。また、制御信号Ａ２４は上記した制御信号Ａ２とＡ４との論理和に相当するものであり、制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ１８ｄを介して第一の開閉素子２０ｄが導通し、補助電源６の高電圧を第二の開閉素子２４ｄを介して電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに印加する。
【０１１５】
第二の開閉素子２４ｃと２４ｄとは、ベース抵抗２１ｃと２１ｄ、駆動トランジスタ２２ｃと２２ｄ、駆動抵抗２３ｃと２３ｄを介して制御信号Ｂ１３およびＢ２４により駆動され、主電源１から逆流阻止ダイオード４０ｃと４０ｄとを介して持続給電が電磁ソレノイド２７ａおよび２７ｃと電磁ソレノイド２７ｂおよび２７ｄに供給されるように接続されている。なお、制御信号Ｂ１３は制御信号Ｂ１とＢ３との論理和であり、制御信号Ｂ１３が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ２２ｃを介して第二の開閉素子２４ｃが導通し、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに持続給電が行われ、また、制御信号Ｂ２４は制御信号Ｂ２とＢ４との論理和であり、制御信号Ｂ２４が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ２２ｄを介して第二の開閉素子２４ｄが導通し、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに持続給電が行われる。
【０１１６】
第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは補助電源６の最大出力電圧よりも高い値の遮断電圧制限機能を有するバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなるものである。第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは電流検出抵抗２９ｃに接続され、電磁ソレノイド２７ａと第三の開閉素子２６ａと電流検出抵抗２９ｃとが直列回路を形成すると共に、電磁ソレノイド２７ｃと第三の開閉素子２６ｃと電流検出抵抗２９ｃとが直列回路を形成しており、これらの直列回路に対して転流ダイオード３０ｃが並列接続されている。そして、第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは駆動抵抗５８ａおよび５８ｃを介して制御信号ＣＣ１およびＣＣ３により駆動される。
【０１１７】
また、第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄは電流検出抵抗２９ｄに接続され、電磁ソレノイド２７ｂと第三の開閉素子２６ｂと電流検出抵抗２９ｄとが直列回路を形成すると共に、電磁ソレノイド２７ｄと第三の開閉素子２６ｄと電流検出抵抗２９ｄとが直列回路を形成しており、これらの直列回路に対して転流ダイオード３０ｄが並列接続されている。そして、第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄは駆動抵抗５８ｂおよび５８ｄを介して制御信号ＣＣ２およびＣＣ４により駆動される。第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは制御信号ＣＣ１〜ＣＣ４が論理レベルＨとなったときにＯＮして主電源１または補助電源６から電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対しての給電を可能とする。
【０１１８】
電磁ソレノイド２７ａと第三の開閉素子２６ａとの接続点にはダイオード５９ａのアノード側が、電磁ソレノイド２７ｃと第三の開閉素子２６ｃの接続点にはダイオード５９ｃのアノードが接続され、ダイオード５９ａとダイオード５９ｃとはカソード側が接続されて、この接続点には分圧抵抗６０ａと６１ａとが接続されており、分圧抵抗６０ａと６１ａの分圧点から信号Ｘが後述する素子異常検出回路４４ｃに出力されている。同様に、電磁ソレノイド２７ｂと電磁ソレノイド２７ｄ側にはダイオード５９ｂとダイオード５９ｄと分圧抵抗６０ｂと６１ｂとが設けられており、分圧抵抗６０ｂと６１ｂの分圧点からは信号Ｙが後述する素子異常検出回路４４ｄに出力されている。
【０１１９】
比較器１５ｄは補助電源６の動作を制御するものであり、比較器１５ｄの負側入力端子には入力抵抗４５が、また、正側入力端子とキースイッチ２との間には入力抵抗４６が接続され、負側入力端子には入力抵抗４５とダイオード４７ｃと４７ｄとを介して第一の開閉素子２０ｃと２０ｄの出力端子からの信号が入力される。比較器１５ｄの出力端子は補助電源６の図示しないゲート回路に入力されており、Ａ１３信号またはＡ２４信号により第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄがＯＮして急速給電が行われているときには比較器１５ｄの出力論理レベルがＬとなり、補助電源６の昇圧動作が停止されるように構成されている。
【０１２０】
電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃ、および、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄの電流は、電流検出抵抗２９ｃおよび２９ｄにより検出され、電流検出抵抗２９ｃと２９ｄとの両端電圧は増幅回路４３ｃと４３ｄとに入力され、増幅回路４３ｃと４３ｄとの出力は素子異常検出回路（手段）４４ｃと４４ｄとに入力される。増幅回路４３ｃと４３ｄの出力信号ＡＮ１３とＡＮ２４および素子異常検出回路４４ｃと４４ｄからのエラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２とはＣＰＵ４ｄに入力され、エラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２が発生するとＣＰＵ４ｄに駆動される警報表示器３３が応動して動作し、警報を表示する。
【０１２１】
なお、図９に記載した各制御信号を説明すると、制御信号Ａ１〜Ａ４は第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄを導通させて急速給電を行うと共に、急速給電中は補助電源６の充電動作を停止する信号である。また、制御信号Ｂ１〜Ｂ４は第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄを導通させて急速給電とこれに続く持続給電とを行うと共に、ＯＮ／ＯＦＦ比率制御を行って開弁保持制御を行う信号である。制御信号Ｃ１〜Ｃ４は論理レベルＨのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄを選択導通させると共に、論理レベルＬのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄを開路して高速遮断を行う信号である。これらの制御信号は、実施の形態２で説明した図６のフローチャートで示したものを電磁ソレノイド四個分について作成し、そのプログラムをＣＰＵ４ｄの不揮発プログラムメモリＭＥＭに格納しておくことにより達成されるものである。
【０１２２】
次に、同一回路を構成する一対の素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとについての詳細を、素子異常検出回路４４ｃを代表として図１０により説明する。図１０において、第一の開閉素子２０ｃと２０ｄ、または、第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄに対する短絡異常検出手段となる比較器４７ａと、第二の開閉素子２４ｃと２４ｄに対する短絡異常検出手段となる比較器５０ａと、第一の開閉素子２０ｃと２０ｄの断路異常検出手段となる比較器４７ｂと、論理和素子５４ａと５４ｂや記憶素子５５ａと５５ｂに至る構成は実施の形態３で説明した図８の場合と同一であり、図１０は、図８と比べると図８の比較器５０ｂによる断路異常検出手段の構成のみが異なるものである。
【０１２３】
なお、この実施の形態４では、たとえ第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄが短絡異常となっても、第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄによる開弁保持制御が可能であるため、比較器５０ａは第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄの短絡異常を検出しない構成とされている。論理和素子６２ｃは制御信号Ｃ１およびＣ３を入力するものであり、立下り検出回路６３は論理和素子６２の出力が論理レベルＨからＬに変化したことを検出するものである。記憶素子５５ｃはフリップフロップ回路などからなり、立下り検出回路６３が立下り信号を出力したときにセットされ、上記の記憶素子５５ｃは図９で説明した分圧抵抗６０ａと６１ａとによる分圧電圧すなわち信号Ｘによりリセットされる。また、タイマ５２ｃは記憶素子５５ｃのセット出力が微小な所定時間以上にわたって論理レベルＨであったときに断路異常判定出力を発生する。
【０１２４】
実施の形態２にて説明し、図５の特性（ｇ）に示したように制御信号Ｃが論理レベルＨからＬに変化した場合、図５の特性（ｈ）示すように電磁ソレノイドのインダクタンスによる誘導サージ電圧が発生する。従って、記憶素子５５ｃが立下り検出回路６３によりセットされた直後には、上記サージ電圧が分圧されて信号Ｘとして印加され、リセットされることになるので，記憶素子５５ｃがセット出力を発生するのは極めて短い時間であり、タイマ５２ｃはこの一瞬のセット出力では断路異常の検出が行われない。
【０１２５】
しかし、第二の開閉素子と第三の開閉素子とがＯＮできないような断路異常であったり、燃料噴射弁に対する配線の断線異常があるときには、分圧抵抗６０ａと６１ａとの接続点からの出力信号Ｘ（または分圧抵抗６０ａと６１ａとの接続点からの出力信号Ｙ）からのサージ電圧信号が得られないので記憶素子５５ｃはリセットされることがなく、記憶素子５５ｃは立下り検出回路６３によりセットされたままとなる。その結果、論理和素子５４ｂを介して記憶素子５５ｂにより断路異常が記憶されることになる。
【０１２６】
このように図９における素子異常検出回路４４ｃは、図１０における比較器４７ａによる第一の開閉素子２０ａの短絡異常判定や第三の開閉素子２６ａと２６ｃの短絡異常の判定、比較器５０ａによる第二の開閉素子２４ｃの短絡異常の判定、比較素子４７ｂによる第一の開閉素子２０ｃの断路異常の判定や補助電源６の昇圧異常の判定、記憶素子５５ｃによる第二の開閉素子２４ｃまたは第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃの断路異常の判定を行い、エラー信号ＥＲ１を出力するように機能するものである。
【０１２７】
同様に、素子異常検出回路４４ｄは、図１０における比較器４７ａによる第一の開閉素子２０ｄの短絡異常判定や第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの短絡異常判定、比較器５０ａによる第二の開閉素子２４ｄの短絡異常判定、比較素子４７ｂによる第一の開閉素子２０ｄの断路異常判定や補助電源６の昇圧異常判定、記憶素子５５ｃによる第二の開閉素子２４ｄと第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄの断路異常判定を行い、エラー信号ＥＲ２を出力発生するように機能する。
【０１２８】
このように素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとにより第一の開閉素子２０ｃと２０ｄや、第二の開閉素子２４ｃと２４ｄおよび第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄの短絡異常が検出されると、ゲート素子５６ａ〜５６ｄや５７ａ〜５７ｄを作動させ、制御信号Ａ１３、Ｂ１３，ＣＣ１、ＣＣ３およびＡ２４、Ｂ２４、ＣＣ２、ＣＣ４を生成する構成は実施の形態３における図７の場合と同じである。ただしゲート素子５６ａと５７ａとを廃止し、制御信号Ａ１３は単純に制御信号Ａ１とＡ３との論理和出力とし、制御信号Ａ２４は単純に制御信号Ａ２とＡ４との論理和出力にしておくことも可能である。また、素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとにより第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄや第二の開閉素子２４ｃおよび２４ｄや第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄの短絡異常あるいは断路異常が検出されると、エラー信号ＥＲ１やＥＲ２を出力し、ＣＰＵ４ｄが警報表示器３３を作動させる構成も実施の形態３における図７の場合と同じである。
【０１２９】
以上の構成を持つこの発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ｄが動作を開始し、四気筒の内燃機関に装着された四個の燃料噴射弁を駆動するために、電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対して制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１と、制御信号Ａ２・Ｂ２・Ｃ２と、制御信号Ａ３・Ｂ３・Ｃ３と、制御信号Ａ４・Ｂ４・Ｃ４とが順次発生され、電磁ソレノイドを２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａの順序で給電制御が行われる。そして各制御信号は、素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとの動作状態に応動するゲート素子５６ａ〜５６ｄとゲート素子５７ａ〜５７ｄとにより制御信号Ａ１３・Ｂ１３・ＣＣ１・ＣＣ３とＡ２４・Ｂ２４・ＣＣ２・ＣＣ４とに分類編成される。
【０１３０】
第一の開閉素子２０ｃは第二の開閉素子２４ｃと協働して第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃにより選択された電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃのいずれか一方に対する急速給電を行うものであり、急速給電期間において制御信号Ａ１３は論理レベルＨとなっており、燃料噴射弁の開弁動作が開始される。第一の開閉素子２０ｃがＯＦＦして第二の開閉素子２４ｃがＯＮしている期間は、制御信号Ｂ１３の論理レベルは継続的にＨとなっており、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する持続給電が行われ、持続給電期間中においては燃料噴射弁における可動部の動作が終結・整定される。
【０１３１】
続いて制御信号Ｂ１３の論理レベルがＨとＬとを交互に変化し、第二の開閉素子２４ｃが断続動作することにより、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃの開弁保持が可能な最小電流値以上のなるべく小さな電流値に設定される。第三の開閉素子２６ａと２６ｃとは制御信号ＣＣ１とＣＣ３とにより選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行う。
【０１３２】
また、第一の開閉素子２０ｄは第二の開閉素子２４ｄと協働して第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄにより選択された電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄのいずれか一方に対する急速給電を行うものであり、急速給電期間において制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなっていて燃料噴射弁の開弁動作が開始される。第一の開閉素子２０ｄがＯＦＦして第二の開閉素子２４ｄがＯＮしている期間は制御信号Ｂ２４の論理レベルが継続的にＨとなっており、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する持続給電が行われ、持続給電期間中においては燃料噴射弁における可動部の動作が終結・整定される。
【０１３３】
続いて制御信号Ｂ２４の論理レベルがＨとＬとを交互に変化し、第二の開閉素子２４ｄが断続動作することにより、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄの開弁保持が可能な最小電流値以上のなるべく小さな電流値に設定される。第三の開閉素子２６ｂと２６ｄとは制御信号ＣＣ２とＣＣ４とにより選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり，漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行う。
【０１３４】
素子異常検出回路４４ｃが第一の開閉素子２０ｃや第二の開閉素子２４ｃや第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃの短絡異常の判定を行い、ゲート信号出力ＧＴ１を発生したときには制御信号Ａ１３、Ｂ１３、ＣＣ１、ＣＣ３が論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ｃと第二の開閉素子２４ｃと第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃの中で短絡異常でないものが不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作を停止する。しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁コイルソレノイド２７ｂおよび２７ｄは第一の開閉素子２０ｄと第二の開閉素子２４ｄと第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄにより動作を継続するので退避運転が可能となる。
【０１３５】
逆に，素子異常検出回路４４ｄが第一の開閉素子２０ｄや第二の開閉素子２４ｄや第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄの短絡異常の判定を行い、ゲート信号ＧＴ２を出力したときには制御信号Ａ２４、Ｂ２４、ＣＣ２、ＣＣ４が論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ｄと第二の開閉素子２４ｄと第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの中で断路異常でないものが不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作を停止する。しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃが第一の開閉素子２０ｃと第二の開閉素子２４ｃと第三の開閉素子２６ａと２６ｃとにより動作を継続するので退避運転が可能となるものである。
【０１３６】
この実施形態において、第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄのいずれか一方に短絡異常が発生すると、比較器１５ｄの作用で補助電源６の昇圧動作は停止し、電磁ソレノイドに対して過大な電圧が継続印加されるのを防止すると共に、主電源１と第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄと第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄの動作により、全ての電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを作動させて退避運転を行うことができる。従って、図１０における微分回路４８で分圧抵抗４８ｃと４８ｄとを排除し、第一の開閉素子２０ｃと２０ｄとの短絡異常の検出が行えない状態にしておいても差し支えはない。
【０１３７】
また、補助電源６の昇圧動作が不能となったり、第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄが導通不能となる断路異常が発生した場合においても、主電源１と第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄと第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄにより全ての電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを作動させた退避運転動作を行うことができる。ただし、これらの退避運転では燃料噴射弁の動作応答遅れが生じるので、正確な量の燃料噴射を行うことはできない状態になる。なお、警報表示器３３は上記のエラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２以外に、図６のステップ６０７とステップ６２１に対応したエラー信号出力ＥＲによっても動作する。
【０１３８】
以上のように、この実施の形態においては実施の形態２にて説明した効果に加え、実施の形態３にて説明した効果を併せ持つ燃料噴射弁の制御装置を得ることができるものである。
【０１３９】
以上の説明で明らかなように、この発明は補助電源６による急速給電終期の最小電圧Ｖｐｍｉｎを主電源１の電圧最大値Ｖｂｍａｘより大きな値に設定し、主電源電圧の変動があっても安定した特性の燃料噴射が行えるようすると共に、電磁ソレノイドや開閉素子等に印加される最大電圧と最大電流を抑制するために、急速給電電圧と主電源電圧が印加される急速給電電圧と持続給電電圧と開弁保持電圧の３階層の電圧配分を適正化したものである。また、電磁ソレノイドは主電源１から直接駆動した場合に、主電源の電圧が最小値Ｖｂｍｉｎであっても燃料噴射弁の開弁動作を行うことが可能となる電磁力を発生し得るよう構成されており、急速給電のための補助電源６が異常となっても，主電源１のみで確実に退避運転が可能となるよう構成したものである。
【０１４０】
さらに、急速給電中では補助電源６昇圧動作を停止すると共に、燃料噴射弁に対して複数の通電制御用開閉素子を直列に接続し、一方の開閉素子が短絡異常となった場合に他方の開閉素子を遮断することにより、危険な燃料を取扱う燃料噴射弁の焼損が発生しないように構成したものである。
【０１４１】
この発明を六気筒内燃機関適用する場合、電磁ソレノイドを六個使用することになるが、それぞれの電磁ソレノイドを２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆとし、燃料噴射順序をこの順序で行うものとすると、電磁ソレノイド２７ａと２７ｄ、電磁ソレノイド２７ｂと２７ｅ、電磁ソレノイド２７ｃと２７ｆの３対の電磁ソレノイド編成として三個の第一の開閉素子と三個の第二の開閉素子と六個の第三の開閉素子を用いることにより給電制御を行うことができる。このように組合せることにより、一対の電磁ソレノイドの給電期間に重なりが発生しないので第一と第二の開閉素子の共用化が可能となり、異常発生による退避欠筒運転において不規則なエンジンの回転振動が抑制されることになる。
【０１４２】
電磁ソレノイドに対する給電制御に関してＣＰＵによる制御依存度を高めた場合、制御仕様の変更処理がソフトウエアで手軽に行える特長があるが、ＣＰＵの制御性能が悪化する傾向にある。従って、電磁ソレノイドに対する開弁保持のための帰還制御や短絡異常検出などの高速応答が求められる部分はハードウエアにより実行し、電磁ソレノイドに対する切換えタイミング信号や異常表示等の比較的動作頻度の少ない制御をＣＰＵで実行するのが現実的である。なお、ＣＰＵは異常発生の種別に応じた警報表示を行ったり、履歴情報を記憶しておいて保守管理情報として読み出し利用することも可能である。
【０１４３】
以上に説明した各実施の形態によれば、持続給電期間においては第二の開閉素子が完全導通するようにしたが、主電源１の電圧変動幅、すなわち、Ｖｂｍａｘ−Ｖｂｍｉｎに比例したＯＦＦ期間を設け、主電源電圧が最小値Ｖｂｍｉｎにあるときには第二の開閉素子が完全導通するようにし、主電源１の電圧変動の影響を軽減した持続給電を行って電磁ソレノイドの発熱を抑制することもできる。また、補助電源６の昇圧機能が異常となり、急速給電用の高電圧が得られない場合には開弁駆動期間を延長して主電源１の全電圧を印加するだけでなく、燃料噴射期間を短縮して内燃機関の回転速度を低下させた退避運転とすることもできる。特に、吸気弁の開閉動作を電動モータで行う電子スロットル形式の内燃機関にあっては、吸気弁開度を抑制して安全な退避運転を行うことも可能である。
【０１４４】
また、補助電源６は誘導素子のＯＮ−ＯＦＦにより昇圧動作を行うようにしたが、誘導素子に替わって二次巻線を有する誘導素子（変圧器）を使用し、誘導素子に対する給電電流をＯＮ−ＯＦＦしたときに二次巻線に発生する高電圧をダイオードを介してコンデンサ９に供給することもできる。さらに、開閉素子に断路異常が発生したときには単に警報表示器３３を作動させるようにし、障害発生気筒のみを停止した状態での退避欠筒運転を行うことにより内燃機関出力の大幅な減少を回避するようにしたが、断路異常発生時も短絡異常発生時と同様に一対となる電磁ソレノイドの通電を遮断して退避欠筒運転における内燃機関の不均衡な回転振動を抑制することも可能である。
【０１４５】
また、素子異常検出回路は急速給電時の励磁電流の微分値が過大であるときに第三の開閉素子の短絡異常判定を行い、急速給電時の励磁電流が過大であるときに第一の開閉素子の短絡異常判定を行い、開弁保持制御期間における励磁電流が過大であるときに第二の開閉素子の短絡異常を判定するようにし、急速給電時の励磁電流の微分値が過小であるときには第一と第三の開閉素子の断路異常判定を行ったり、開弁保持制御期間における励磁電流が過小であるときに第二と第三の開閉素子の断路異常判定を行ったり、電磁ソレノイドの励磁電流を高速遮断したときに発生するサージ電圧の有無を監視して第二と第三の開閉素子の断路異常判定を行うようにした。
【０１４６】
従って、第一の開閉素子と第二の開閉素子と一対の第三の開閉素子との全てについて、各開閉素子の短絡異常や断路異常を判定することができるように構成されている。しかし、図３のステップ３０６やステップ３１９、あるいは図６のステップ６０７やステップ６２１により補助電源６の異常や第一の開閉素子の断路異常が検出可能であり、第一の開閉素子の短絡異常時は図７や図９で示した比較器１５ｃや１５ｄにより補助電源６の昇圧動作を停止することができるので、素子異常検出回路における第一の開閉素子に関する短絡異常検出や断路異常検出は省略することも可能である。
【０１４７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明による燃料噴射弁の制御装置において、請求項１に記載の発明によれば、主電源からの電圧を昇圧する補助電源と、補助電源の電圧を燃料噴射弁の電磁ソレノイドに通電する第一の開閉素子と、主電源からの電圧を電磁ソレノイドに通電する第二の開閉素子と、電磁ソレノイドに対する供給電流を高速遮断する第三の開閉素子と、電磁ソレノイドの通電電流を検出する電流検出手段と、内燃機関の運転情報により開弁時期と開弁期間とに対応した開弁信号と開弁駆動信号とを出力する開弁信号発生手段と、開弁信号発生手段の信号により電磁ソレノイドに対する給電制御する制御手段とを備え、制御手段が開弁駆動信号を受けて第一の開閉素子により補助電源から急速給電を電磁ソレノイドに与え、続いて第二の開閉素子により主電源から持続給電を行い、開弁駆動信号終了後の開弁信号継続中は電流検出手段の検出電流値に基づく帰還制御により第二の開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ制御による保持給電を行い、開弁信号の終了と共に第三の開閉素子により給電を高速遮断すると共に、補助電源の出力電圧の最小値を主電源の電圧の最大値より大きな値に設定し、少なくとも急速給電中は補助電源の昇圧動作を停止し、前記電磁ソレノイドの短絡故障時における前記第三の開閉素子の破壊を防止するように構成したので、開弁時における急速給電のエネルギーは主電源である車載バッテリの電圧変動の影響を受けることがなく、開弁動作を安定して行うことができ、補助電源の過負荷が防止できると共に急速給電後は直ちに昇圧を開始して安定した高電圧が得られるので補助電源を小型化で安価なものとすることができる。また、給電を急速給電と持続給電と保持給電との三段階に確実な設定ができると共に持続給電と保持給電との制御を行う開閉素子を共用化したので、保持給電の電流値を最小保持電流に抑制して電磁ソレノイドの温度上昇を抑制し、同時に、部品点数を低減することが容易にできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置を説明する回路図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置の動作を説明する特性図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置を説明する回路図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置を説明する回路図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置を説明する全体回路図である。
【図８】 この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置における異常検出回路の回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置を説明する全体回路図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置における異常検出回路の回路図である。
【符号の説明】
１ 主電源、２ キースイッチ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ＣＰＵ
５ センサ群、６ 補助電源、７ 誘導素子、
８、４１ａ、４１ｂ ダイオード、９ コンデンサ、
１０ 励磁用開閉素子、１２ ゲート回路、１４ 判定回路、
１５、１５ｂ 反転論理素子（急速給電検出手段）、
１５ｃ、１５ｄ 比較器（急速給電検出手段）、
１６、１６ｂ 論理回路、
２０〜２０ｄ 第一の開閉素子、２４〜２４ｄ 第二の開閉素子、
２６〜２６ｄ 第三の開閉素子、２７〜２７ｄ 電磁ソレノイド、
２８、２８ａ、４０、４０ｃ、４０ｄ 逆流阻止ダイオード、
２９〜２９ｄ 電流検出抵抗、３０〜３０ｄ 転流ダイオード、
３１、３４、４３ａ、４３ｂ 増幅回路、
３２ ＡＤ変換器、３３ 警報表示器、
３５ａ、３５ｂ 比較増幅器、３７ａ、３７ｂ 閾値電圧信号発生手段、
３８ａ、３８ｂ 正帰還抵抗、５６ 電源投入パルス発生回路、
４４ａ、４４ｂ 素子異常検出回路、
４７ａ、４７ｂ、５０ａ、５０ｂ 比較器、４８ 微分回路、
４９ａ、４９ｂ、５１ａ、５１ｂ 判定閾値発生手段、
５２ａ〜５２ｃ タイマ、５３ａ〜５３ｃ 論理積素子、
５４ａ、５４ｂ、６２ｃ 論理和素子、５５ａ、５５ｂ 記憶素子、
５６ａ〜５６ｄ、５７ａ〜５７ｄ ゲート素子、
５９ａ、５９ｃ ダイオード、
６０ａ、６０ｃ、６１ａ、６１ｃ分圧抵抗、
６３ 立ち下がり検出回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用内燃機関に燃料噴射を行う燃料噴射弁の制御に関し、特に燃料噴射弁を高速駆動する燃料噴射弁の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両には内燃機関の運転状況に対応した各種情報を検知するセンサと、このセンサからの情報に基づき燃料噴射弁の開弁時期と開弁時間とを演算し、内燃機関に供給する燃料の供給量を決定して燃料噴射弁を駆動する制御手段とが搭載されており、制御手段は上記の開弁時期と開弁時間とを演算して開弁信号として出力する開弁信号発生手段と、この開弁信号に応動して燃料噴射弁の電磁弁を高電圧で急速駆動した後に低電流で開弁保持する給電制御手段と、開弁信号発生手段や給電制御手段に対する電力供給および燃料噴射弁に対する駆動電力を生成する電源装置などから構成されており、特許文献１〜４に示すような技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された技術は、バッテリ電源と通電制御用トランジスタと電磁弁とが直列接続されると共に、通電制御用トランジスタの閉路時に電磁弁に大電流を供給する補助電源を備え、この補助電源は昇圧用ＤＣ−ＤＣコンバータと昇圧された直流電圧を蓄電するコンデンサとからなり、電磁弁通電初期の所定期間は通電制御用トランジスタが完全導通状態とされて補助電源からの電流とバッテリ電源からの電流とを通電し、その後は通電制御用トランジスタを通電制御して定電流制御するようにしたもので、通電初期の所定期間を電磁弁のニードルがフルリフトする時間とニードルのバウンドが落ち着く時間との和の時間に設定したものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示された技術は、電磁弁には昇圧用ＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧された直流電圧を蓄電するコンデンサからの給電回路と、逆流阻止ダイオードを含むバッテリ電源からの給電回路と、電磁弁の電流をＯＮ−ＯＦＦ制御する電流制御素子とが設けられており、電流制御素子には電流検出抵抗が直列接続されて、まず、開弁信号により電磁弁には昇圧された電圧が印加されて大電流で駆動され、この電流が所定値まで低下したときにバッテリ電源からの給電に切り替わり、電流検出抵抗の出力により定電流が通電されると共に、電流制御素子ＯＦＦ時における電磁弁の電磁エネルギーがダイオードによりコンデンサに還流するようにしたものである。
【０００５】
さらに、特許文献３には、電磁弁の駆動を駆動当初のみ大電流駆動しその後の所定時間は定電流駆動するものにおいて、大電流駆動する電源には一定の高電圧を出力する定電圧回路とこの定電圧回路により充電される大容量のコンデンサとを用い、コンデンサの充電を電磁弁のＯＮ−ＯＦＦに拘わらず自動的に行うことにより、大電流駆動による開弁を高速回転域まで追従できるようにする技術が開示されている。
【０００６】
さらにまた、特許文献４には、電磁弁の駆動用に、通電開始時に高速開弁用としてピーク電流を通電するピーク電流供給手段と、ピーク電流通電後にピーク電流より小さいホールド電流を通電するホールド電流供給手段とを備えたものにおいて、ピーク電流を通電するための昇圧回路が故障したとき、昇圧電圧を充電するコンデンサの充電電圧から故障を判定し、開弁時期を早めると共に開弁時間を増加させ、エンジンストールを防止する技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−７１６３９号公報（第２〜４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−２３４７９３号公報（第４〜６頁、第１図および第２図）
【特許文献３】
特開平１１−３５１０３９号公報（第４〜６頁、第１図〜第３図）
【特許文献４】
特開平７−２６９４０４号公報（第４〜６頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したような従来技術において、特許文献１に開示された技術においては、電磁弁通電初期の所定期間における駆動エネルギーをコンデンサに充電された昇圧電圧のみに依存せず、通電制御用トランジスタを完全導通状態としてバッテリから全電圧給電することにより開弁駆動エネルギーを補助し、高電圧補助電源の負担を軽減することを目的としている。しかし、コンデンサと電磁弁との間に開閉手段が設けられておらず、そのために開弁保持期間中にはコンデンサに対する充電ができず、高速回転域までの追従が困難であると共に、開弁駆動エネルギーがバッテリの電圧によって大幅に変動し、燃料噴射特性が安定しないという欠点を有するものである。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術においては、コンデンサから高電圧を供給するスイッチング素子とバッテリから電圧を印加するスイッチング素子とが設けられているため、開弁時における駆動エネルギーの分担は正確に行われるが、この文献においては電磁弁に蓄積された電磁エネルギーをコンデンサに還元することが目的であって、電流制御素子による保持電流の制御精度が低下する欠点がある。すなわち、電流制御素子が導通しているときの電磁弁に対する給電電流は電流検出抵抗にそのまま流れるが、電流制御素子が開路したときの電磁弁の誘導電流はコンデンサと電流検出抵抗とに分流することになり、電流検出抵抗の検出電流は電磁弁に流れる電流とは合致しない。また、電流制御素子をＯＮ−ＯＦＦしたときに電磁弁に流れる電流のリップルが大きくなり、開弁保持を確実にするためには保持電流を充分な大きさにしておく必要がある。従って、電磁弁や電流制御素子の発熱が増加し、エネルギー損失が増加するものであった。
【００１０】
さらに、特許文献３に開示された技術においては、特許文献２の場合と同様にスイッチング素子が別個になっていて開弁時における駆動エネルギーの分担は正確に行われると共に、開弁保持のための定電流制御時には電磁弁の電流が転流ダイオードに還流するようになっており、しかも、電磁弁の励磁電流を高速遮断するスイッチング素子も備えている。しかし，電磁弁に高電圧を印加するためのトランジスタが開路できないような短絡異常が発生した場合には、高電圧印加状態でスイッチング素子を開路することになって、スイッチング素子の耐圧破損を生じる恐れがあり、その結果として電磁弁のソレノイドが焼損する危険性を有するものである。
【００１１】
さらにまた、特許文献４に開示された技術においては、ピーク電流が供給不能になっても、開弁時期を早めると共に開弁時間を延長することによりホールド電流により開弁駆動を行うようにしたものであるから、ホールド電流を単に開弁を保持するために必要な電流に比べて大幅に大きな電流値に設定しておく必要があり、電磁弁の発熱が大きくなると共に、この発熱を抑制するためには通常時に充分な高電圧を印加して高速開弁することができなくなる。
【００１２】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その第一の目的は主電源となるバッテリの電圧変動があっても安定した燃料噴射ができるようにすると共に、電流制御素子の短絡事故が生じても異常加熱による焼損・火災を防止し、また、第二の目的は急速給電するための高圧補助電源が異常となっても確実に待避運転が可能な燃料噴射弁の制御装置を得るところにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる燃料噴射弁の制御装置は、車両に搭載された主電源からの電圧を昇圧する補助電源と、補助電源の電圧を燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイドに通電する第一の開閉素子と、主電源からの電圧を電磁ソレノイドに通電する第二の開閉素子と、補助電源の最大出力電圧より高い耐電圧制限特性を有しており、電磁ソレノイドに対する供給電流を高速遮断する第三の開閉素子と、電磁ソレノイドに対する通電電流を検出する電流検出手段と、内燃機関の運転情報を入力して燃料噴射弁の開弁時期と開弁期間とに対応した開弁信号と開弁駆動信号とを出力する開弁信号発生手段と、開弁信号発生手段の信号により電磁ソレノイドに対する給電を制御する通電制御手段とを備え、通電制御手段が開弁信号発生手段の開弁駆動信号を受けて第一の開閉素子により補助電源から急速給電を電磁ソレノイドに与え、続いて第二の開閉素子により主電源から持続給電を行い、開弁駆動信号終了後の開弁信号継続中は電流検出手段の検出電流値に基づく帰還制御により第二の開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ制御による保持給電を行い、開弁信号の終了と共に第三の開閉素子により電磁ソレノイドに対する給電を高速遮断すると共に、補助電源の出力電圧の最小値が主電源の電圧の最大値より大きな値に設定され、少なくとも急速給電中は補助電源の昇圧動作を停止し、前記電磁ソレノイドの短絡故障時における前記第三の開閉素子の破壊を防止するように構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図３は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図１は構成を説明する回路図、図２は動作を説明する特性図、図３は動作を説明するフローチャートである。図において、燃料噴射弁および制御装置には主電源１からキースイッチ２を介して電力が供給される。主電源１は例えば１２Ｖ系の車載バッテリであり、車両の運転状態の変化により実働電圧が最低値の約１０Ｖから最高値の約１６Ｖまで変動するものである。
【００１５】
主電源１の電力は定電圧電源３に供給され、ここで例えばＤＣ５Ｖの安定した定電圧に変換されてＣＰＵ４ａに供給される。ＣＰＵ４ａはフラッシュメモリなど不揮発メモリＭＥＭや演算処理用のＲＡＭなどを備えており、内燃機関の運転状態を検出するセンサ群５からの情報入力を受け、制御条件を演算する。センサ群５は、例えば回転センサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、気筒圧センサ、空燃比センサ、水温センサなど、多数のＯＮ−ＯＦＦセンサやアナログセンサから構成され、これらの出力は図示しない入力インターフェイスやＡＤ変換器を介してＣＰＵ４ａに入力される。
【００１６】
なお、この実施の形態におけるＣＰＵ４ａは燃料噴射を制御する機能を備えており、センサ群５を構成する各種センサからの情報入力と不揮発メモリＭＥＭに記憶されたプログラムとに基づき、後述するように図２の特性（ａ）と（ｂ）とに示す開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２とを出力する開弁信号発生手段の機能を有するものである。この開弁信号ＰＬ１は内燃機関の回転速度と供給すべき燃料の量とに対応した信号で、燃料噴射弁の開弁時期から閉弁時期までの全期間において論理レベルがＨになるものであり、開弁駆動信号ＰＬ２は、開弁信号ＰＬ１がＨレベルになってから所定の期間Ｔｋの間において論理レベルがＨになるものであって、開弁駆動信号ＰＬ２は後述する急速給電期間と持続給電期間との合計期間Ｈレベルになるものである。
【００１７】
図１に点線で囲った補助電源６は誘導素子７とダイオード８と高圧用のコンデンサ９と励磁用開閉素子１０と電流検出抵抗１１とゲート回路１２と駆動抵抗１３と判定回路１４とから構成された高電圧用の補助電源であり、誘導素子７には主電源１から励磁用開閉素子１０と電流検出抵抗１１とを介して給電がなされ、励磁用開閉素子１０の開路により誘導素子７に蓄積された電磁エネルギーがダイオード８を介してコンデンサ９に放出され、コンデンサ９には高電圧が充電されるように構成されている。
【００１８】
ゲート回路１２には上記した開弁駆動信号ＰＬ２を入力する反転論理素子１５の出力が入力され、開弁駆動信号ＰＬ２がＨレベルにあるとき、すなわち後述する急速給電期間と持続給電期間との間、反転論理素子１５の論理出力がＬレベルとなってゲート回路１２に入力されて励磁用開閉素子１０の導通は禁止される。また、判定回路１４は電流検出抵抗１１の両端電圧が所定値以下であるときに通電指令を出力してゲート回路１２と駆動抵抗１３とを介して励磁用開閉素子１０を導通させると共に、電流検出抵抗１１の両端電圧が所定値以上となった後の所定期間は通電指令を解除して励磁用開閉素子１０の駆動を停止し、この停止期間にコンデンサ９を充電する。このようにして励磁用開閉素子１０のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことによりコンデンサ９を充電し、充電電圧が所定値Ｖｐｍａｘに達すると判定回路１４がこれを検出して通電指令を停止し、コンデンサ９への充電を停止する。
【００１９】
ＣＰＵ４ａの開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２は給電を制御する論理回路１６に与えられ、論理回路１６はこれらの信号に基づく制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとの三つの制御信号を出力する。制御信号Ａはベース抵抗１７と駆動トランジスタ１８と駆動抵抗１９とを介して第一の開閉素子２０に与えられ、制御信号Ｂはベース抵抗２１と駆動トランジスタ２２と駆動抵抗２３とを介して第二の開閉素子２４に与えられ、制御信号Ｃは駆動抵抗２５を介して第三の開閉素子２６に与えられる。第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とはバイポーラ型または電界効果型のパワートランジスタにより構成されるものであり、第三の開閉素子２６は補助電源６の最大出力電圧より高い値の遮断電圧制限機能（耐電圧制限特性）を有するものである。また、この実施の形態においては論理回路１６が各開閉素子の電流を制御する通電制御手段としての機能を与えられている。
【００２０】
第一の開閉素子２０はコンデンサ９の充電電圧を燃料噴射弁の電磁ソレノイド２７に供給し、コンデンサ９の電圧が高電圧であるために制御信号Ａがハイレベルになると共に電磁ソレノイド２７には急速給電がなされる。第二の開閉素子２４は逆流阻止ダイオード２８を介して電磁ソレノイド２７に接続され、制御信号Ｂがハイレベルの期間において電磁ソレノイド２７に主電源１からの持続給電がなされる。第三の開閉素子２６は電磁ソレノイド２７の電流を遮断制御するものであり、制御信号Ｃがハイレベルの期間において電磁ソレノイド２７に対する通電を可能にする。電磁ソレノイド２７の通電電流は第三の開閉素子２６と電流検出抵抗２９とを介して通電され、電磁ソレノイド２７と第三の開閉素子２６と電流検出抵抗２９とには並列に転流ダイオード３０が接続されている。
【００２１】
電流検出抵抗２９の端子電圧は増幅器３１とＡＤ変換器３２とを介して論理回路１６に与えられ、これらで電流検出手段を構成するものである。論理回路１６は上記した各制御信号を出力すると共に、エラー信号ＥＲをＣＰＵ４ａに対して出力する。ＣＰＵ４ａはこのエラー信号ＥＲに基づく信号を警報表示器３３に出力する。なお、上記した論理回路１６が出力する各制御信号Ａ、Ｂ、Ｃは図２の特性（ｅ）〜（ｇ）に示すものである。
【００２２】
各種信号と通電の状態は図２の特性図に示すとおりであり、開弁信号ＰＬ１は開弁駆動期間（急速給電期間＋持続給電期間）と開弁保持期間との間においてＨレベルとなり、開弁駆動信号ＰＬ２は開弁駆動期間（急速給電期間＋持続給電期間）の間においてＨレベルとなる。制御信号Ａは、開弁駆動信号ＰＬ２の前半期間において論理レベルがＨとなり、この期間において第一の開閉素子２０が導通し、急速給電が行われる。その結果、特性（ｃ）に示すとおり、電磁ソレノイド２７の励磁電流が立ち上がってピーク値Ｉａに到達し、電流検出抵抗２９と論理回路１６とからなるピーク電流検出手段により制御信号Ａの論理レベルがＬに復帰して急速給電が停止される。ピーク電流検出手段は、例えば電磁ソレノイド２７の励磁電流と第一の閾値（すなわち、所定のピーク電流値Ｉａ）とを比較する比較手段から構成することができる。
【００２３】
また、制御信号Ｂは図２の特性ｆに示すように開弁駆動信号ＰＬ２のＨレベルにおける全期間で論理レベルがＨとなって持続給電が行われると共に、開弁信号ＰＬ１の開弁保持期間では論理レベルが繰り返して変化し、開弁保持電流の制御が行われる。制御信号Ａが開弁駆動信号ＰＬ２の持続給電期間において論理レベルがＬとなることにより、第一の開閉素子２０はＯＦＦ状態となるが、第二の開閉素子２４は制御信号Ｂにより導通を維持するので図の（ｃ）に示すとおり電磁ソレノイド２７の励磁電流はピーク値Ｉａから減衰を始め、持続給電の最終時期においては電流がＩｂまで減衰する。
【００２４】
開弁信号ＰＬ１の後半期間、すなわち、開弁保持期間における制御信号Ｂの変化は、図の特性（ｃ）に示す如く、電磁ソレノイド２７の励磁電流が帰還制御の目標上限値Ｉｄを超えると論理レベルＬとなり、電磁ソレノイド２７の励磁電流が帰還制御の目標下限値Ｉｅ未満になると論理レベルＨとなる。さらに、制御信号Ｃは、図の（ｇ）に示すとおり開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化した直後の一時期と、開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬであるときに論理レベルＬとなる。
【００２５】
開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化した直後においては、電磁ソレノイド２７の励磁電流は図の特性（ｃ）に示した持続給電の最終値Ｉｂから減衰判定電流Ｉｃに減衰するまでの間、第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とは不導通であり、特に、高速遮断が行える第三の開閉素子２６が不導通となることにより電磁ソレノイド２７の励磁電流は急速に減衰し、電磁ソレノイド２７の温度上昇を抑制する。なお、特性（ｃ）において各電流値は、励磁電流のピーク値Ｉａ＞持続給電最終電流値Ｉｂ＞減衰判定電流値Ｉｃ＞帰還制御電流の目標下限値Ｉｅの関係となる。
【００２６】
開弁信号ＰＬ１が論理レベルＨからＬに変化した後は第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とは遮断状態となるが、特に第三の開閉素子２６の遮断により電磁ソレノイド２７の励磁電流は急速減衰し、燃料噴射弁は急速閉弁動作が行われる。内燃機関の運転状態によっては図２（ａ）に示した開弁保持期間が極めて短い場合もあり得ることであるが、このような場合においても開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化した直後における第三の開閉素子２６の高速遮断は急速閉弁動作を行うことに寄与するものである。図２の特性（ｈ）は第三の開閉素子２６が遮断されたときにその両端に発生するサージ電圧の波形を示したものであり、このサージ電圧の最大値は第三の開閉素子２６の遮断電圧制限特性により決定されるものである。
【００２７】
図２の特性（ｄ）は補助電源６の電圧特性を示したもので、制御信号ＡがＨレベルとなり第一の開閉素子２０がＯＮ状態となった急速給電期間においてはゲート回路１２によりコンデンサ９の充電は禁止されており、一方でコンデンサ９の電荷が第一の開閉素子２０を介して電磁ソレノイド２７に放出されるので、補助電源６の出力電圧は充電終期の最大電圧Ｖｐｍａｘから放電終期の最小電圧Ｖｐｍｉｎまで減衰する。制御信号ＡがＬレベルになって第一の開閉素子２０がＯＦＦになるとコンデンサ９の放電は停止するが、充電は開始されず電圧Ｖｐｍｉｎを維持する。開弁駆動信号ＰＬ２がＬレベルになり、持続給電期間が終了すると補助電源６の励磁用開閉素子１０のＯＮ−ＯＦＦ動作が開始され、コンデンサ９は徐々に充電されて電圧が上昇し、やがて最大電圧Ｖｐｍａｘに到達すると励磁用開閉素子１０の動作が停止し、次回の放電に備える。
【００２８】
なお、補助電源６の最小電圧Ｖｐｍｉｎは主電源１の電圧最大値Ｖｂｍａｘより大きな値になるよう設定されており、電磁ソレノイド２７の開弁駆動のための給電エネルギー全てが補助電源６のコンデンサ９に蓄積されていた電荷の一部によって賄われるため、この間に主電源１からは電磁ソレノイド２７にエネルギーが供給されず、エネルギーの分担が確定する。また、急速給電期間と持続給電期間とを合わせた開弁駆動期間が過ぎると、直ちにコンデンサ９に対する充電が開始されるので、次回の急速給電までには確実に所定電圧Ｖｐｍａｘが確保されることになる。
【００２９】
主電源１の出力電圧は上記したように、車両の運転状態の変化により最低値の約１０Ｖ（Ｖｂｍｉｎ）から最高値の約１６Ｖ（Ｖｂｍａｘ）まで変動するが、電圧が最小値のＶｂｍｉｎであっても燃料噴射弁の開弁駆動は可能なように電磁ソレノイド２７の仕様が設定されており、図２の特性（ｃ）における開弁保持電流Ｉｈ＝（Ｉｄ＋Ｉｅ）／２に対応した開弁保持電圧Ｖｈ＝Ｉｈ×Ｒ（ただしＲは電磁ソレノイド２７の巻線抵抗）は小さな値となり、主電源１の電圧が最大値ＶｂｍａｘであるときにはＶｂｍａｘとＶｈとの比は非常に大きくなる。
【００３０】
このように、高い電源電圧状態（Ｖｂｍａｘ）で小さな開弁保持電圧Ｖｈを安定的に得るために、第二の開閉素子２４がＯＦＦしたときに電磁ソレノイド２７の励磁電流が緩慢に減衰するように設けられた転流ダイオード３０が重要な役割を持つと共に、第二の開閉素子２４のＯＮ−ＯＦＦ周期は電磁ソレノイド２７の誘導時定数（インダクタンスと巻線抵抗の比率）に比べて充分短い時間となるよう設定されている。
【００３１】
補助電源６の平均電圧Ｖｐａ＝（Ｖｐｍａｘ＋Ｖｐｍｉｎ）／２の値と、開弁保持電圧Ｖｈ＝Ｉｈ×Ｒ＝Ｒ×（Ｉｄ＋Ｉｅ）／２の値と、主電源１の出力電圧Ｖｂｍｉｎ〜Ｖｂｍａｘの値との関係は、理想的には（Ｖｐａ／Ｖｂｍａｘ）≒（Ｖｂｍｉｎ／Ｖｈ）が目標仕様となるが、少なくとも次式の関係を維持することが望ましい。
【数式１】
Ｖｐａ／Ｖｂｍｉｎ＞Ｖｂｍｉｎ／Ｖｈ ・・・（２）
Ｖｐａ／Ｖｂｍａｘ＜Ｖｂｍａｘ／Ｖｈ ・・・（３）
この（２）式と（３）式を変形して次の（４）と（５）式が得られる。
Ｖｐａ×Ｖｈ＞Ｖｂｍｉｎ２ ・・・（４）
Ｖｐａ×Ｖｈ＜Ｖｂｍａｘ２ ・・・（５）
この（４）式と（５）式とを一つにまとめ、各辺をＶｈ２で除算することにより（１）式が得られるものである。
【００３２】
電磁ソレノイド２７において内外径と横幅寸法が同一である場合、起磁力（電流×巻き数）は電磁ソレノイド２７に許される消費電力Ｗの平方根に比例する。寸法と起磁力と消費電力を一定にした場合には、線径を大きくして低抵抗・大電流設計とした方が必要とされる励磁電圧は低くなり、線径を小さくして高抵抗・小電流設計とすれば必要とされる励磁電圧は高くなる。従って、電磁ソレノイド２７の開弁保持電圧Ｖｈはいかようにでも小さく設計でき、補助電源６の出力電圧が小さくても十分な倍率の急速給電を行うことができることになるが、そのかわり電磁ソレノイド２７の励磁電流が過大となって各開閉素子の消費電力が増大する。
【００３３】
逆に、電磁ソレノイド２７の開弁保持電圧Ｖｈが大きくなるように設計した場合には電磁ソレノイド２７の励磁電流が小さくなって各開閉素子の消費電力は減少するが、充分な倍率の急速給電を行うためには補助電源６の出力電圧が過大となり、また、補助電源６が作動停止すると主電源１により電磁ソレノイド２７を開弁駆動することができなくなってしまう。上記（２）式の関係を維持するためには左辺の値を上限値とした場合には右辺の開弁保持電圧Ｖｈの値が過小であってはならないので、結果として電磁ソレノイド２７の励磁電流が過大となるのを制限する条件となっている。また，上記（３）式の関係を維持するためには右辺の値を上限値とすると左辺の補助電源６の出力電圧Ｖｐａが過大であてはならないので、結果として各開閉素子や電磁ソレノイド２７に印加される最大電圧が過大となるのを制限する条件となっている。
【００３４】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置において、図２と図３とに基づきその動作を説明すると次の通りである。図において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ａが動作を開始し、図２の（ａ）と（ｂ）とに示す開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２とを出力する。この信号により論理回路１６が動作して図２の（ｅ）〜（ｇ）に示す制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとが出力され、図１における第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との導通が制御されると共に、開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＬとなっている期間においては補助電源６のコンデンサ９が所定電圧まで充電される。このコンデンサ９に対する充電は急速給電の開始と共に停止されるが、急速給電の開始は上記したように反転論理素子１５に開弁駆動信号ＰＬ２が与えられることにより検知し、従って、この実施の形態では反転論理素子１５が急速給電検出手段として機能する。
【００３５】
開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨになると共に制御信号Ａは論理レベルＨとなり、第一の開閉素子２０がＯＮして電磁ソレノイド２７に対する急速給電が開始され、この急速給電期間において燃料噴射弁の開弁動作が開始される。第一の開閉素子２０がＯＦＦしており、第二の開閉素子２４がＯＮしている期間は制御信号Ｂの論理レベルが継続的に「Ｈ」となっており、電磁ソレノイド２７に対する持続給電が行われ、持続給電期間中においては燃料噴射弁の開弁状態が維持される。
【００３６】
続く開弁保持期間においては制御信号Ｂの論理レベルがＨとＬとを交互に変化して第二の開閉素子２４がＯＮ−ＯＦＦ動作を行い、電磁ソレノイド２７に対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７が開弁保持しておくことが可能な最小電流値以上のなるべく小さな電流値に設定される。第三の開閉素子２６は制御信号Ｃによって導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行うように構成されている。
【００３７】
論理回路１６の論理動作と等価な動作を図３に基づき説明すると、ステップ３００にて周期的に活性化される動作を開始し、ステップ３０１にて開弁信号ＰＬ１と開弁駆動信号ＰＬ２とが共に論理レベルＬからＨに変化したかどうかを判定する。ＰＬ１とＰＬ２とがＨレベルになっておればステップ３０２に進み、開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化したかどうかを判定する。ここでＬレベルに変化していなければステップ３０３に進んで制御信号ＡをＨレベルに、制御信号ＢをＨレベルに、制御信号ＣをＨレベルに変更する。このステップ３０３では第一の開閉素子２０と第三の開閉素子２６とがＯＮして電磁ソレノイド２７に急速給電が行われる。なお、このステップでは第二の開閉素子２４も制御信号ＢによってＯＮするが、電磁ソレノイド２７には第一の開閉素子２０から高電圧が印加されているので主電源１からの給電は行われない。
【００３８】
続くステップ３０４では電磁ソレノイド２７に流れる励磁電流が所定のピーク電流Ｉａに達したかどうかが判定され（上記した第一の閾値と比較され）、所定のピーク電流Ｉａに達しておればステップ３０５に進んで、制御信号Ａの論理レベルをＨからＬに変更し、制御信号Ｂと制御信号ＣとはＨレベルを維持する。従って、第一の開閉素子２０はＯＦＦ状態となり、第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とはＯＮ状態を維持され、電磁ソレノイド２７の電流は主電源１からの持続給電に変わる。
【００３９】
なお、ステップ３０４で励磁電流がピーク電流Ｉａに達していなければステップ３０２に戻ってステップ３０４までの工程を繰り返し、励磁電流のピーク値到達を待つことになるが、補助電源６の出力電圧不足や第一の開閉素子２０がＯＮできない異常によりステップ３０４での判定がＹＥＳとなる前にステップ３０２判定がＹＥＳ（開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＬに復帰）となった場合にはステップ３０６に進んでエラー信号出力ＥＲをセットする。
【００４０】
ステップ３０５にて各制御信号をセットした後にはステップ３０７に進み、ここでは開弁駆動信号ＰＬ２が論理レベルＨからＬに変化したかどうかを判定し、ここでの判定がＮＯであったときにはステップ３０５に戻ってステップ３０５とステップ３０７とを繰り返し、ステップ３０７での判定がＹＥＳであった場合とステップ３０６でのエラー信号出力後とにはステップ３０８に進んで、制御信号ＡをＬに維持し、制御信号ＢとＣとをＨからＬに変える。従って、第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とがＯＦＦとなって電磁ソレノイド２７の励磁電流を高速遮断する。続くステップ３０９では電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが減衰判定電流Ｉｃ以下となったかどうかを判定し、ここでの判定がＮＯであったときにはステップ３０８に戻ってステップ３０８とステップ３０９とを繰り返す。
【００４１】
ステップ３０９での判定がＹＥＳであったときにはステップ３１０に進み、開弁信号ＰＬ１の論理レベルがＨからＬに変化したかどうかを判定する。ここでＰＬ１が変化なくＨのままであればステップ３１１にて制御信号Ｃを再びＨに戻してステップ３１２に進み、電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の下限値であるＩｅ以下に減少したかどうかを判定し、減少しておればステップ３１３に進んで制御信号ＡをＬに維持し、制御信号ＢをＬからＨに変更する。従って、このステップでは第一の開閉素子２０はＯＦＦのままであり、第二の開閉素子２４はＯＮして第三の開閉素子２６はステップ３１１でＯＮになっているので電磁ソレノイド２７に対する開弁保持給電が開始され、励磁電流を下限値のＩｅ以上にする。すなわち、Ｉｅは第二の閾値電流であり、電磁ソレノイド２７の励磁電流ＩがＩｅを下回れば、例えば、第二の比較手段がこれを検知して第二の開閉素子２４をＯＮにするものである。
【００４２】
ステップ３１３の動作後、および、ステップ３１２にて励磁電流Ｉが下限値であるＩｅ以上であったときにはステップ３１４に進んで、電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の上限値であるＩｄ以上になったかどうかを判定し、励磁電流ＩがＩｄ以上であればステップ３１５に進み、制御信号ＡをＬに維持し、制御信号ＢをＨからＬに変化させ、制御信号ＣをＨに維持する。従って、ステップ３１５では第一の開閉素子２０はＯＦＦが維持され、第二の開閉素子２４はＯＦＦに変わり、第三の開閉素子２６はＯＮを継続して電磁ソレノイド２７の励磁電流がなだらかに減衰するようにする。
【００４３】
ステップ３１４において励磁電流ＩがＩｄ以上でないとき、および、ステップ３１５の動作完了後はステップ３１０に戻り、ステップ３１０での判定がＮＯである間はステップ３１０からステップ３１５の動作を繰り返し、電磁ソレノイド２７の励磁電流がＩｅ〜Ｉｄの範囲となるように制御する。なお、点線で囲んだステップ３１６はステップ３１２からステップ３１５により構成されたブロックであり、このブロックは開弁保持電流がＩｅ〜Ｉｄの範囲となるように制御する保持電流制御手段となるものである。なお、Ｉｅは電磁ソレノイド２７を開弁保持しておくのに必要な最小電流値より若干大きな値に設定され、ＩｄはＩｅより所定値大きな値に設定されるものである。
【００４４】
最初のステップ３０１においてＰＬ１とＰＬ２とがＬレベルであったとき、および、ステップ３１０にてＰＬ１がＬに変化していた場合にはステップ３１７に進むことになり、ここでは制御信号Ａ〜Ｃの全てをＬレベルにセットする。従って、ステップ３１７では第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との全てがＯＦＦ状態となって電磁ソレノイド２７に対する給電が停止された状態となる。続くステップ３１８ではキースイッチ２が投入されてから所定時間後にタイムアップ出力を発生する図示しない電源タイマの動作を監視して所定時間が経過しているかどうかを判定し、この所定時間は、例えば、主電源１の電圧が最小値Ｖｂｍｉｎであるときに、補助電源６内のコンデンサ９の電圧が０から最大電圧Ｖｐｍａｘまで充電されるのに必要な時間に設定される。
【００４５】
ステップ３１８で所定時間が経過しておればステップ３１９に進み、ここで例えば、補助電源６の出力電圧が所定の最小電圧Ｖｐｍｉｎ以上となっているかどうかを判定する。この判定は論理回路１６に接続された図示しない比較回路の出力を監視することにより行われるものであり、所定電圧になっていなければステップ３２０に進んでエラー信号出力ＥＲをセットする。ステップ３１９で所定電圧に達していたとき、および、ステップ３１８で判定がＮＯであったときとステップ３２０でエラー信号をセットした後とはステップ３２１の最終工程に進み、論理回路１６はその他の制御を行うための待機を行ってから動作開始工程であるステップ３００に戻る。
【００４６】
ステップ３０６、または、ステップ３２０にてエラー信号出力ＥＲがセットされると、ＣＰＵ４ａは開弁信号ＰＬ１の発生時期を早めるか、開弁駆動信号ＰＬ２の終了時期を遅くし、開弁駆動信号ＰＬ２の発生期間を延長すると共に、警報表示器３３を作動させる。その結果、補助電源６が異常となって充分な出力電圧が得られなかった場合でも、第二の開閉素子２４から逆流阻止ダイオード２８を介して主電源１からの電流が電磁ソレノイド２７に給電され、応答遅れは発生するものの燃料噴射弁の開弁動作を行って退避運転が行われる。従って、ステップ３１９が補助電源異常検出手段として機能し、ステップ３２０が補助電源異常処理手段として機能することになり、運転の継続を可能にする。
【００４７】
なお、ステップ３０６、または、ステップ３２０にてエラー信号出力ＥＲが発生した場合、開弁駆動期間を延長するだけでなくピーク電流Ｉａの設定値も幾分低く設定し、それだけの処置を行ったにも関わらずステップ３０６でエラー信号出力ＥＲが発生する場合には給電停止信号を発生し、電磁ソレノイド２７に対する給電を停止することもできる。
【００４８】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置によれば、補助電源６は主電源１の電圧変動の影響を受けることなく安定した開弁電圧を電磁ソレノイド２７に供給することができ、補助電源６からの給電中は昇圧が停止され補助電源６の過負荷を防止すると共に、持続給電中の昇圧停止は第一の開閉素子２０の短絡時において補助電源６の電圧を低下させ、第三の開閉素子２６の破損を防止する。また、帰還制御により開弁保持期間における保持電流や印可電圧を所定の範囲に制御するので電磁ソレノイド２７や開閉素子などの温度上昇や過大な電気的ストレスを防止することができ、さらに、補助電源６や各開閉素子の異常に対しても待避運転を可能にすることができるものである。さらにこの実施の形態では第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とは並列関係にあるので両開閉素子の選択的導通を行うことにより電磁ソレノイド２７の温度を抑制することも可能である。
【００４９】
また、保持電流制御のために第二の開閉素子２４をＯＮ−ＯＦＦしたときには転流ダイオード３０に電磁ソレノイド２７の誘導電流が還流して電流の変化が緩慢となり安定した保持電流制御が可能になり、電磁ソレノイド２７に対する急速給電中は補助電源６の励磁用開閉素子１０をＯＦＦするのでコンデンサ９は高電圧を維持することなく放電と共に電圧が低下し、電磁ソレノイド２７の温度上昇の抑制や第一と第三の開閉素子の破損を防止することができるものである。さらに、電磁ソレノイド２７に流れる励磁電流が所定のピーク電流Ｉａに達したことにより急速給電を停止して持続給電に移行するので電磁ソレノイド２７の温度上昇は抑制され、持続給電終了後は一時的に第三の開閉素子をＯＦＦするので励磁電流は急速に低減し、高速閉弁することができる。
【００５０】
実施の形態２．
図４ないし図６は、この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図４は構成を説明する回路図、図５は動作を説明する特性図、図６は動作を説明するフローチャートであり、以下に上記した実施の形態１の場合との相違点を中心に構成と動作とを説明する。
【００５１】
この実施の形態におけるＣＰＵ４ｂは、センサ群５を構成する各種センサからの情報入力と不揮発メモリＭＥＭに記憶されたプログラムとに基づき、図５の特性（ａ）に示すような開弁信号ＰＬ１を出力する。また、論理回路１６ｂはＣＰＵ４ｂからの開弁信号ＰＬ１に基づき、図５の特性（ｂ）に示す開弁駆動信号ＰＬ２と、図５の特性（ｅ）〜（ｇ）に示す制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとを出力する。従って開弁信号発生手段の機能を持つＣＰＵ４ｂからＰＬ１が出力され、制御手段の機能を持つ論理回路１６ｂから各制御信号とＰＬ２とが出力される。
【００５２】
電磁ソレノイド２７の電流を制御する第三の開閉素子２６の電流を検出する電流検出抵抗２９の端子電圧は増幅回路３４を介して論理回路１６ｂに入力されるが、増幅回路３４は第一の比較増幅器３５ａおよび第二の比較増幅器３５ｂと、入力抵抗３６ａおよび３６ｂと、閾値電圧信号発生手段３７ａおよび３７ｂと、正帰還抵抗３８ａおよび３８ｂとから構成されている。入力抵抗３６ａおよび３６ｂは電磁ソレノイド２７の電流を検出する電流検出抵抗２９の端子電圧を第一の比較増幅器３５ａおよび第二の比較増幅器３５ｂの正側入力端子に印加するものであり、両比較増幅器３５ａおよび３５ｂの出力が論理回路１６ｂに入力される。そして、これら電流検出抵抗２９と両比較増幅器３５ａと３５ｂとで電流検出手段を構成している。
【００５３】
閾値電圧信号発生手段３７ａの閾値は図５の（ｃ）におけるピーク電流Ｉａが電流検出抵抗２９に流れたときの電流検出抵抗２９の端子電圧に相当する閾値電圧に設定されており、電磁ソレノイド２７の励磁電流が所定のピーク電流Ｉａ以上になったとき比較増幅器３５ａの出力が論理レベルＨとなって論理回路１６ａに入力されるように構成されている。すなわちこの閾値は、実施の形態１にて説明した第一の閾値に相当するものである。なお、第一の比較増幅器３５ａの出力レベルが一旦論理レベルＨになると正帰還抵抗３８ａの作用により、電磁ソレノイド２７の励磁電流が図５（ｃ）の減衰判定電流Ｉｃ以下になるまでは論理レベルＨを維持するように設定されている。
【００５４】
また、閾値電圧信号発生手段３７ｂの閾値は図５（ｃ）に示す上限電流Ｉｄが通電したときの電流検出抵抗２９の両端電圧に相当する閾値電圧になっており、電磁ソレノイド２７の励磁電流が上限電流Ｉｄ以上になったとき第二の比較増幅器３５ｂの出力が論理レベルＨとなって論理回路１６ｂに入力されるように構成されている。なお、第二の比較増幅器３５ｂの出力が一旦論理レベルＨになると正帰還抵抗３８ｂの作用により、電磁ソレノイド２７の励磁電流が図５（ｃ）の下限電流Ｉｅ以下になるまでは論理レベルＨを維持するように設定される。
【００５５】
反転論理素子１５ｂは制御信号Ａを入力して反転信号を出力し、この反転信号は補助電源６のゲート回路１２に入力され、第一の開閉素子２０が導通して急速給電が行われているときには反転論理素子１５ｂの出力は論理レベルＬとなってゲート素子回路１２を介して励磁用開閉素子１０が不導通とされる。また、この実施の形態においてはキースイッチ２から逆流阻止ダイオード４０を介して第二の開閉素子２４が接続されており、第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とは直列接続されるように構成されて、補助電源６からの急速給電は第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とを介して電磁ソレノイド２７に与えられるように構成されている。
【００５６】
従って、電磁ソレノイド２７に急速給電を行うときには第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との全てを導通させることになり、この状態で第一の開閉素子２０をＯＦＦすることにより持続給電状態となる。図５の特性図は図２の特性図と略同一であるが、図５（ｂ）の開弁駆動信号ＰＬ２はＣＰＵ４ａに替わって論理回路１６ｂが生成するものであり、図５（ｄ）の補助電源６の充放電特性が図２の場合と異なっている。図５（ｄ）においては、第一の開閉素子２０がＯＮする急速給電期間においてのみ補助電源６の昇圧動作が停止して電磁ソレノイド２７に対する放電が行われ、急速給電期間が終了して制御信号Ａが論理レベルＬになると直ちに補助電源６の昇圧動作が開始するようにされている。
【００５７】
実施の形態１にて示した図１の給電回路とこの実施の形態における図４の給電回路との相違点は、上記したように図１の場合には第二の開閉素子２４と第一の開閉素子２０とが並列に接続されているのに対し、図４の場合には第二の開閉素子２４と第一の開閉素子２０が直列に接続されていることである。従って、図１の構成では第一の開閉素子２０に短絡事故が発生すると第三の開閉素子２６を開路して電磁ソレノイド２７の焼損を防止するが、図４の構成では第一の開閉素子２０に短絡事故が発生すると第二の開閉素子２４または第三の開閉素子２６のいずれによっても電磁ソレノイド２７の電流を遮断することができる。
【００５８】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置において、図５と図６とに基づきその動作を説明すると次の通りである。図において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ｂが動作を開始し、図５（ａ）に示す開弁信号ＰＬ１を出力する。この信号により論理回路１６ｂが動作して図５の（ｂ）および（ｅ）〜（ｇ）に示す開弁駆動信号ＰＬ２と制御信号Ａと制御信号Ｂと制御信号Ｃとが生成され、図４における第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６との導通が制御されると共に、制御信号Ａの論理レベルがＬとなっている期間には第一の開閉素子２０が開路し、この間に補助電源６のコンデンサ９が所定の電圧まで充電される。
【００５９】
第一の開閉素子２０は第二の開閉素子２４と協働して電磁ソレノイド２７に対する急速給電を行うものであり、この急速給電期間においては制御信号Ａと制御信号Ｂとは論理レベル「Ｈ」となっており、これらの信号がＨレベルとなることにより燃料噴射弁の開弁動作が開始される。また、第一の開閉素子２０がＯＦＦして第二の開閉素子２４がＯＮしている期間は制御信号Ａの論理レベルはＬであり、制御信号Ｂの論理レベルはＨを継続して電磁ソレノイド２７には持続給電が行われ、この持続給電期間においては燃料噴射弁の可動部の動作は終結・整定される。
【００６０】
続いて実施の形態１の場合と同様に、制御信号Ｂの論理レベルがＨとＬとを交互に変化し、第二の開閉素子２４がＯＮ−ＯＦＦ動作することにより電磁ソレノイド２７に対する開弁保持電流が供給されるが、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７が開弁保持しておくことができる最小電流以上のなるべく小さな電流値となるように設定される。第三の開閉素子２６は制御信号Ｃによって導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行う。
【００６１】
論理回路１６ｂの論理動作と等価な動作を図６に基づき説明すると、ステップ６００にて周期的に活性化される動作を開始し、ステップ６０１にて開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬからＨに変化したかどうかを判定する。開弁信号ＰＬ１がＨに変化しておればステップ６０２に進み、ここでは開弁駆動期間を決定するタイマＴｋを起動する。続くステップ６０３ではステップ６０２で起動したタイマＴｋがタイムアップしたかどうかを判定し、タイムアップしていなければステップ６０４に進んで制御信号Ａと、制御信号Ｂと、制御信号Ｃとを論理レベルＨにセットする。従って、ステップ６０４では第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４と第三の開閉素子２６とが共にＯＮして電磁ソレノイド２７に対する急速給電が開始される。
【００６２】
続くステップ６０５では第一の比較増幅器３５ａの出力が論理レベルＨであるかどうかを監視することにより電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが所定のピーク電流値Ｉａに到達したかどうかを判定し、所定のピーク電流値Ｉａに達しておればステップ６０６に進む。ステップ６０６では制御信号ＡをＨからＬに設定し、制御信号Ｂと制御信号ＣとはレベルをＨに維持する。従って、ステップ６０６では第一の開閉素子２０がＯＦＦし、第二の開閉２４と第三の開閉素２６とはＯＮを維持して電磁ソレノイド２７には持続給電が行われることになる。
【００６３】
ステップ６０５で励磁電流Ｉが所定のピーク電流値Ｉａに達していなければステップ６０５からステップ６０３に戻り、この間のルーチンを繰り返しながら所定のピーク電流値Ｉａに到達するのを待つことになるが、補助電源６の出力電圧不足や第一の開閉素子２０がＯＮできないような異常があった場合には、ステップ６０５による判定がＮＯを継続するのでステップ６０３がタイムアップの判定を行い、ステップ６０７に進んでエラー信号出力ＥＲをセットする。
【００６４】
ステップ６０６に続くステップ６０８もステップ６０２にて起動したタイマをカウントするステップであり、所定の時間が経過するまではステップ６０６に戻ってステップ６０６とステップ６０８とを繰り返し、所定の時間が経過すればステップ６０９に進んでタイマをリセットし、さらにステップ６１０に進んで制御信号ＡはＬを維持すると共に、制御信号Ｂと制御信号Ｃとは論理レベルをＨからＬにセットする。このステップ６１０により第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉２４と第三の開閉素２６とはＯＮからＯＦＦに変わって電磁ソレノイド２７対する励磁電流を高速遮断する。
【００６５】
続くステップ６１１では第一の比較増幅器３５ａの出力が論理レベルＬであるかどうかを監視して電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが減衰判定電流Ｉｃ以下となったかどうかを判定し、Ｉｃ以下でなければステップ６１０に戻ってステップ６１０とステップ６１１とを繰り返す。ステップ６１１の判定がＩｃ以下であったときにはステップ６１２に進み、開弁信号ＰＬ１の論理レベルがＨからＬに復帰したかどうかを判定し、Ｌに復帰していなければステップ６１３にて制御信号Ｃを再びＨに戻してステップ６１４に進み、第二の比較増幅器３５ｂの出力が論理レベルＬであるかどうかを監視して電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の下限値であるＩｅ以下になったかどうかを判定する。
【００６６】
ステップ６１４にて励磁電流ＩがＩｅ以下になったと判定されるとステップ６１５に進み、制御信号ＡはＬを維持し、制御信号ＢはＬレベルからＨレベルに変更され、制御信号ＣはＨを継続する。これにより、第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉２４と第三の開閉素２６とはＯＮであるので電磁ソレノイド２７に開弁保持給電を行い、この励磁電流を下限値Ｉｅ以上とする。ステップ６１６はステップ６１５続いて進むか、または、ステップ６１４にて励磁電流ＩがＩｅ以下になっていないと判断されたときに進み、第二の比較増幅器３５ｂの出力が論理レベルＨであるかどうかを監視して電磁ソレノイド２７の励磁電流Ｉが帰還制御の上限値であるＩｄ以上になったかどうかを判定する。
【００６７】
励磁電流ＩがＩｄ以上であればステップ６１７に進み、ここでは制御信号ＡはＬを維持し、制御信号ＢはＨからＬに変更し、制御信号ＣはＨを維持する。従って、このステップでは第一の開閉素子２０はＯＦＦを継続し、第二の開閉素子２４はＯＦＦするが第三の開閉素子２６がＯＮを継続するので電磁ソレノイド２７の励磁電流はなだらかに減衰する。ステップ６１６にて励磁電流ＩがＩｄ以下であったときと、ステップ６１７の処理後とはステップ６１２に戻り、ステップ６１２での判定がＮＯである限りステップ６１２からステップ６１７、すなわち、図６の点線で囲んだステップ６１８の部分を繰り返し、電磁ソレノイド２７の励磁電流がＩｅ〜Ｉｄの範囲になるよう制御する。なお、このステップ６１２からステップ６１７、すなわち、ステップ６１８を付与した部分は保持電流制御手段として帰還制御を行うものである。
【００６８】
上述したステップ６０１にて開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬのままであったとき、または、ステップ６１２にて開弁信号ＰＬ１が論理レベルＬに変化していたときにはステップ６１９に進み、ここでは制御信号Ａ、制御信号Ｂ、制御信号Ｃの全てを論理レベルＬにセットする。従って、このステップでは第一の開閉素子２０と、第二の開閉素子２４と、第三の開閉素子２６との全ての開閉素子がＯＦＦ状態となり、電磁ソレノイド２７に対する給電が停止される。
【００６９】
ステップ６１９にて上記の処理が行われた後にはステップ６２０に進み、ここではキースイッチ２を投入してから所定時間後にタイムアップ出力を発生する図示しない電源タイマの動作を監視し、所定時間が経過したかどうかを判定する。この所定時間の判定は、例えば、主電源１の電圧が最小値Ｖｂｍｉｎであるときに補助電源６のコンデンサ９が０Ｖから最大電圧Ｖｐｍａｘまで充電されるのに必要な時間に設定されている。ここで所定の時間が経過しておればステップ６２１に進み、例えば、補助電源６の出力電圧が所定の最小電圧Ｖｐｍｉｎ以上となっているかどうかを判定する。この判定は論理回路１６ｂに接続された図示しない比較回路の出力を監視することにより行われるものである。
【００７０】
ステップ６２１での判定がＮＯであったとき、すなわち、補助電源６の出力電圧がＶｐｍｉｎ以下であったときにはステップ６２２に進んでエラー信号出力ＥＲをセットし、また、ステップ６２１での判定がＹＥＳであったときと、上記のステップ６２０にて所定の時間が経過していないときと、ステップ６２２にてエラー信号がセットされた後とには、動作終了工程であるステップ６２３に進み、このステップでは論理回路１６ｂがその他の制御を行うための待機を行ってから動作開始工程であるステップ６００へ復帰する。
【００７１】
ステップ６０７またはステップ６２２でエラー信号出力ＥＲがセットされた場合には、ＣＰＵ４ｂが開弁信号ＰＬ１の生成時期を早めたり、論理回路１６ｂが開弁駆動信号ＰＬ２の終了時期を遅くして開弁駆動信号ＰＬ２の出力期間を延長すると共に、警報表示器３３を作動させるように構成されている。その結果、補助電源６が異常となって充分な出力電圧が得られなかった場合でも、逆流阻止ダイオード４０から第二の開閉素子２４を介して主電源１から電磁ソレノイド２７には給電が行われ、応答遅れは発生するが燃料噴射弁の開弁動作を行って退避運転を行うことが可能となる。すなわち、ステップ６２１が補助電源異常検出手段として、ステップ６２２が補助電源異常処理手段として機能する。
【００７２】
なお、ステップ６０７またはステップ６２２でエラー信号出力ＥＲが発生した場合には、開弁駆動期間を延長するだけでなく、ピーク電流Ｉａの設定値も幾分低く設定し、それだけの処置を行ったにも関わらずステップ６０７でエラー信号出力ＥＲが発生する場合には給電停止信号を発生し、電磁ソレノイド２７に対する給電を停止することもできる。
【００７３】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置においては、上記した実施の形態１の場合に加え、第一の開閉素子２０と第二の開閉素子２４とが直列に構成されており、第一の開閉素子２０に短絡事故が発生した場合には第二の開閉素子２４または第三の開閉素子２６のいずれかのＯＦＦにより電磁ソレノイド２７の電流を遮断することができ、また、電流検出手段を一対の比較増幅器により構成し、第一の比較増幅器３５ａはピーク電流検出手段と減衰電流検出手段を代替えするようにし、第二の比較増幅器３５ｂは保持電流制御手段を代替えするようにしたので、電磁ソレノイド２７の電流をデジタル変換して数値演算したり、ＣＰＵが数値レベルでに比較判定を行う必要がなく、回路の簡素化やＣＰＵ４ｂの負担の軽減を可能にするものである。
【００７４】
実施の形態３．
図７と図８とは、この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図７は構成を説明する全体回路図、図８は異常検出回路の構成を示すものである。図７の全体回路図は、例えば、四気筒内燃機関のそれぞれの気筒に対して設置された燃料噴射用弁の駆動用電磁ソレノイドに関し、隣接して開弁動作しない一対の燃料噴射弁に対して第一と第二の開閉素子と電流検出抵抗を共用化すると共に、その第一と第二の開閉素子が実施の形態１の図１に示したような並列関係に接続された構成であって、しかも給電制御用論理回路の動作がＣＰＵにより実行されるようにしたものである。なお、図中点線にて囲んだブロックＺ内には部品番号のみ記入しているが、ブロックＹと同一回路であり、構成部品の番号のみをブロックＹの回路と対応して記入したものである。
【００７５】
図７において主電源１は例えばＤＣ１２Ｖ系の車載バッテリで、キースイッチ２を介して後述する制御装置に給電され、主電源１の実働電圧は最小値Ｖｂｍｉｎ＝１０Ｖから最大値Ｖｂｍａｘ＝１６Ｖまで変動するものである。主電源１の電力は定電圧電源３に供給され、ここで例えばＤＣ５Ｖの安定した定電圧に変換されてＣＰＵ４ｃに供給される。ＣＰＵ４ｃはフラッシュメモリなど不揮発メモリＭＥＭや演算処理用のＲＡＭと、アナログ入力信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器とを備えている。なお、上記ＣＰＵ４ｃには図示しない入力センサ群が接続されており、この入力センサ群は、例えば、内燃機関の回転センサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、気筒圧センサ、空燃比センサ、冷却水温センサなど、多数のＯＮ／ＯＦＦセンサとアナログセンサである。
【００７６】
またＣＰＵ４ｃは、上記した入力センサ群による検出信号と上記不揮発メモリＭＥＭのプログラム内容に応動して、各気筒別に制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１、Ａ２・Ｂ２・Ｃ２、Ａ３・Ｂ３・Ｃ３、Ａ４・Ｂ４・Ｃ４を発生する。例えば四気筒内燃機関の場合、燃料噴射弁は四個装着されるが、図７は隣接して開弁動作しない二つの燃料噴射弁が一対として駆動回路と共に記載されており、他の一対の燃料噴射弁と駆動回路とは点線の枠Ｚ内に回路図を省略して番号のみ記載している。四個の燃料噴射弁の電磁ソレノイドは、２７ａ、と２７ｃと、枠Ｚ内の２７ｂと２７ｄとであり、それぞれの動作順序は２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａである。
【００７７】
補助電源６は実施の形態１の図１にて説明したものと同一の構成と動作とを持ち急速給電を出力するものであり、補助電源６には実施の形態１の場合と同様に比較器１５ｃが接続されており、後述する第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂがＯＮしているときには比較器１５ｃの出力論理レベルがＬとなって補助電源６内のコンデンサに対する充電を禁止する。補助電源６の急速給電はバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなる第一の開閉素子２０ａと２０ｂとに与えられ、第一の開閉素子２０ａと２０ｂとは信号Ａ１３とＡ２４とがベース抵抗１７ａと１７ｂと、駆動トランジスタ１８ａと１８ｂと、駆動抵抗１９ａと１９ｂとを介して与えられる。そして第一の開閉素子２０ａは補助電源６の出力を電磁コイル２７ａと２７ｃとに与え、第一の開閉素子２０ｂは補助電源６の出力を電磁コイル２７ｂと２７ｄとに与える。
【００７８】
第二の開閉素子２４ａと（枠Ｚ内の２４ｂ）とは，ベース抵抗２１ａ（枠Ｚ内の２１ｂ）と駆動トランジスタ２２ａ（枠Ｚ内の２２ｂ）と、駆動抵抗２３ａ（枠Ｚ内の２３ｂ）とを介して信号Ｂ１３と（信号Ｂ２４）とに駆動される。第二の開閉素子２４ａと２４ｂとはバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなり、主電源１からの持続電流を逆流阻止ダイオード２８ａ（と枠Ｚ内の２８ｂ）とを介して電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに与える。制御信号Ｂ１３は制御信号Ｂ１とＢ３との論理和に相当するものであるが、この制御信号Ｂ１３が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ２２ａを介して第二の開閉素子２４ａが導通し、主電源１から電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃへの持続給電が行われ、制御信号Ｂ２とＢ４との論理和に相当する制御信号Ｂ２４が論理レベルＨとなったとき、図示しないが枠Ｚ内において、駆動トランジスタ２２ｂを介して第二の開閉素子２４ｂが導通し、主電源１から電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄへの持続給電が行われるものである。
【００７９】
第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは補助電源６の最大出力電圧よりも高い値の遮断電圧制限機能を有するバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなるものである。第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは電流検出抵抗２９ａに接続され、電磁ソレノイド２７ａと第三の開閉素子２６ａと電流検出抵抗２９ａとが直列回路を形成すると共に、電磁ソレノイド２７ｃと第三の開閉素子２６ｃと電流検出抵抗２９ａとが直列回路を形成しており、これらの直列回路に対して転流ダイオード３０ａが並列接続されている。そして、第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは駆動抵抗２５ａおよび２５ｃを介して制御信号ＣＣ１およびＣＣ３により駆動される。
【００８０】
図示しないが点線の枠Ｚ内においては同様に、第三の開閉素子２６ｂと２６ｄとが電流検出抵抗２９ｂと接続されて、電磁ソレノイド２７ｂと第三の開閉素子２６ｂと電流検出抵抗２９ｂとが直列回路を形成し、電磁ソレノイド２７ｄと第三の開閉素子２６ｄと電流検出抵抗２９ｂとが直列回路を形成する。そしてこれらの直列回路に対して転流ダイオード３０ｂが並列接続されている。これらの第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは制御信号ＣＣ１〜ＣＣ４が論理レベルＨとなったときに導通し、主電源１または補助電源６からの電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対する給電が可能となる。
【００８１】
電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃ（電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄ）の電流は電流検出抵抗２９ａ（２９ｂ）に検出され、電流検出抵抗２９ａと（２９ｂ）との両端電圧は増幅回路４３ａと４３ｂとに入力され、増幅回路４３ａと４３ｂとの出力は、増幅回路４３ａと４３ｂとの出力に応動する素子異常検出回路４４ａと４４ｂとに入力される。増幅回路４３ａと４３ｂの出力信号ＡＮ１３とＡＮ２４および素子異常検出回路４４ａと４４ｂのエラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２とはＣＰＵ４ｃに入力され、エラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２が発生するとＣＰＵ４ｃに駆動される警報表示器３３が応動して動作し、警報を表示する。
【００８２】
なお、制御信号Ａ１とＡ３の論理和に相当する制御信号Ａ１３が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ１８ａを介して第一の開閉素子２０ａが導通して補助電源６からの高電圧を電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに印加し、制御信号Ａ２とＡ４との論理和に相当する制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ１８ｂを介して第一の開閉素子２０ｂが導通して補助電源６からの高電圧を電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに印加して急速給電を行うよう構成されている。
【００８３】
比較器１５ｃは補助電源６の動作を制御するものであり、比較器１５ｃの負側入力端子には入力抵抗４５が、また、正側入力端子とキースイッチ２との間には入力抵抗４６が接続され、負側入力端子には入力抵抗４５とダイオード４１ａと４１ｂとを介して第一の開閉素子２０ａと２０ｂの出力端子からの信号が入力される。比較器１５ｃの出力端子は補助電源６の図示しないゲート回路に入力されており、Ａ１３信号またはＡ２４信号により第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂがＯＮして急速給電が行われているときには比較器１５ｃの出力論理レベルがＬとなり、補助電源６の昇圧動作が停止されるように構成されている。
【００８４】
なお、図７に記載した各制御信号を説明すると、制御信号Ａ１〜Ａ４は第一の開閉素子２０ａまたは２０ｄを導通させて急速給電を行うと共に、急速給電中は補助電源６の充電動作を停止するための信号である。また、制御信号Ｂ１〜Ｂ４は第二の開閉素子２４ａまたは２４ｄを導通させて持続給電を行うと共に、ＯＮ／ＯＦＦ比率制御を行って開弁保持制御を行うための信号である。制御信号Ｃ１〜Ｃ４は論理レベルＨのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄを選択導通させると共に、論理レベルＬのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄをＯＦＦして電磁ソレノイドに対する励磁電流の高速遮断を行うための信号である。これらの制御信号は、実施の形態１で説明した図３のフローチャートで示したものを電磁ソレノイド四個分について作成し、そのプログラムをＣＰＵ４ｃの不揮発プログラムメモリＭＥＭに格納しておくことにより達成されるものである。
【００８５】
次に、同一回路を構成する一対の素子異常検出回路（手段）４４ａと４４ｂとについての詳細を、素子異常検出回路４４ａを代表として図８により説明する。図８において、素子異常検出回路４４ａは、比較器４７ａと４７ｂおよび５０ａと５０ｂと、微分コンデンサ４８ａと直列抵抗４８ｂと分圧抵抗４８ｃと４８ｄとからなる微分回路４８と、判定閾値発生手段４９ａと４９ｂおよび５１ａと５１ｂと、タイマ５２ａ〜５２ｃと、論理積素子５３ａ〜５３ｃと、論理和素子５４ａおよび５４ｂと、フリップフロップ回路などからなる記憶素子５５ａと５５ｂと、この記憶素子５５ａと５５ｂとをリセットする電源投入パルス発生回路３９とから構成されている。
【００８６】
比較器４７ａは第一または第三の開閉素子に関する短絡異常検出手段を構成するものであり、微分回路４８は増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧の変化率に比例した値と増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧に比例した値の加算出力とを発生する。判定閾値発生手段４９ａが出力する判定閾値は、補助電源６が電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄのいずれか一つに対して急速給電を行ったときの増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧の変化率であって、しかもピーク電流検出手段によって検出される第一の閾値以下の励磁電流であるときの微分回路４８の出力電圧よりも若干大きい目の値に設定されており、微分回路４８の出力が比較器４７ａの正側入力端子に接続され、判定閾値発生手段４９ａの判定閾値は比較器４７ａの負側入力端子に接続されている。
【００８７】
従って、例えば素子異常検出回路４４ａにおいて、第三の開閉素子２６ｃに短絡異常が発生したときに、第三の開閉素子２６ａが導通して一対となる電磁ソレノイド２７ａに対する急速給電が行われると、第一の開閉素子２０ａから電磁ソレノイド２７ａと２７ｃとに対する急速給電が行われることになり、微分回路４８は通常の微分値に比べて略２倍の微分出力を発生することになるので、比較器４７ａは第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃに関する短絡異常判定出力を発生することになる。また、第三の開閉素子２６ａと２６ｃとに短絡異常が無い場合でも、第一の開閉素子２０ａが短絡異常であればピーク電流検出手段が超過判定した後も補助電源６による急速給電が持続するので、電磁ソレノイドに対する励磁電流が第一の閾値を超過し、結果として微分回路４８の出力が過大となって比較器４７ａは第一の開閉素子２０ａに関する短絡異常判定を行うことになる。
【００８８】
比較器４７ｂは第一の開閉素子の断路異常検出手段となるものである。判定閾値発生手段４９ｂは主電源１の電圧を電磁ソレノイドに直接印加したときの励磁電流の上昇率よりも若干大きい目の値に設定されており、タイマ５２ａは制御信号Ａ１３またはＡ２４が論理レベルＨとなって急速給電による電磁ソレノイドの励磁電流が確実に上昇開始するのに必要な微小時間を経過したときに論理レベルＨのタイムアップ出力を発生し、比較器４７ｂの正側入力端子には判定閾値発生手段４９ｂの判定閾値に対応した信号電圧が印加され、負側入力端子には微分回路４８の出力電圧が印加されている。そして、これら比較器４７ｂの出力とタイマ５２ａの出力とは論理積素子５３ａに入力される。
【００８９】
従って、制御信号Ａ１３またはＡ２４が論理レベルＨとなって急速給電が開始されると、比較器４７ｂの出力は通常は論理レベルＬとなるが、第一の開閉素子２０ａが断路異常であるときには微分回路４８の出力が発生せず、比較器４７ｂの出力は異常判定出力として論理レベルＨとなる。なお、第一の開閉素子２０ａが断路異常ではなく、補助電源６の出力電圧が主電源１の電圧に等しいような昇圧異常であった場合でも微分回路４８の出力電圧は判定閾値発生手段４９ｂの判定閾値より小さくなるので、比較器４７ｂは異常判定出力として論理レベルＨを出力することになる。
【００９０】
比較器５０ａは第一または第二の開閉素子に関する短絡異常検出手段となるものであり、判定閾値発生手段５１ａが出力する閾値は電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄの開弁保持制御における励磁電流の上限値Ｉｄ（図２ｃ参照）よりも若干大きい目の励磁電流が流れたときの増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧に相当した判定閾値であり、比較器５０ａの正側入力端子は増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力端子に接続され、負側入力端子は判定閾値発生手段５１ａが出力する判定閾値に相当する信号電圧が印加されている。
【００９１】
タイマ５２ｂは制御信号Ａ１３またはＡ２４が論理レベルＨになったときに起動され、所定時間が経過して開弁保持制御が開始する時刻において論理レベルＨとなるタイムアップ信号を出力し、論理積素子５３ｂは比較器５０ａの出力信号とタイマ５２ｂの出力信号とを入力する。比較器５０ｂは第二と第三の開閉素子に関する断路異常検出手段となるものであり、判定閾値発生手段５１ｂは電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄの開弁保持制御における励磁電流の下限値Ｉｅ（図２ｃ参照）よりも若干小さい目の励磁電流が流れたときの増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力電圧に相当した判定閾値出力をするものであり、比較器５０ｂの負側入力端子は増幅回路４３ａまたは４３ｂの出力端子に接続され、正側入力端子には判定閾値発生手段５１ｂの判定閾値に相当する信号電圧が印加される。
【００９２】
タイマ５２ｃは制御信号Ａ１３またはまたはＡ２４が論理レベルＨになったときに起動され、電磁ソレノイドの電流が上昇を開始する微小遅れ時間が経過した時点において論理レベルＨとなるタイムアップ信号を出力し、論理積素子５３ｃは比較器５０ｂの出力信号とタイマタイマ５２ｃの出力信号とを入力とする。なお、タイマ５２ｃを廃止してタイマ５２ｂを兼用することも可能であり、この場合には断路異常の検出時間帯が削減されるので比較器５０ｂによっては第一の開閉素子２０ａと２０ｂとの断路異常は検出できないことになる。
【００９３】
論理和素子５４ａは比較器４７ａの出力信号と論理積素子５３ｂの出力信号とを入力とし、論理和素子５４ｂは論理積素子５３ａの出力信号と比較器４７ａの出力信号と論理積素子５３ｂの出力信号と論理積素子５３ｃの出力信号とを入力とし、記憶素子５５ａは論理和素子５４ａの出力によりセットされ、記憶素子５５ｂは論理和素子５４ｂの出力によってセットされる。また、電源投入パルス発生回路３９はキースイッチ２が投入されたことを検出してパルス信号を出力し、記憶素子５５ａと５５ｂとを初期化リセットするものであり、記憶素子５５ａのリセット出力はゲート信号出力ＧＴ１またはＧＴ２として後述するゲート素子５６ａ〜５６ｄまたは５７ａ〜５７ｄに出力され、記憶素子５５ｂのリセット出力はエラー信号出力ＥＲ１またはＥＲ２としてＣＰＵ４ｃに入力される。
【００９４】
図７の全体回路図に戻り、素子異常検出回路４４ａは、図８における比較器４７ａにより第一の開閉素子２０ａや第三の開閉素子２６ａと２６ｃの短絡異常判定を行ったり、比較器５０ａにより第一の開閉素子２０ａや第二の開閉素子２４ａの短絡異常判定を行ったりするものであり、図８における比較器４７ｂにより第一の開閉素子２０ａの断路異常判定や補助電源６の異常判定を行ったり、比較器５０ｂにより第二の開閉素子２４ａまたは第三の開閉素子２６ａや２６ｃの断路異常判定を行って、異常発生後はキースイッチ２が再投入されるまで記憶素子５５ｂにより論理レベルＬのエラー信号出力ＥＲ１を発生したり、短絡異常判定であったときには記憶素子５５ａによりゲート素子５６ａ〜５６ｄに対するゲート信号出力ＧＴ１を発生するものである。
【００９５】
素子異常検出回路４４ｂも同様に構成されており、図８における比較器４７ａにより第一の開閉素子２０ｂや第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの短絡異常判定を行ったり、比較器５０ａにより第一の開閉素子２０ｂや第二の開閉素子２４ｂの短絡異常判定を行ったり、比較器４７ｂにより第一の開閉素子２０ｂの断路異常判定や補助電源６異常判定を行うものである。また、図８における比較器５０ｂにより第二の開閉素子２４ｂまたは第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄの断路異常判定を行い、異常発生後はキースイッチ２が再投入されるまで記憶素子５５ｂにより論理レベルＬのエラー信号出力ＥＲ２を出力したり、短絡異常判定であったときには記憶素子５５ａによりゲート素子５７ａ〜５７ｄに対するゲート信号出力ＧＴ２を発生するものである。
【００９６】
このように，この実施形態においては第一の開閉素子２０ａと２０ｂとの短絡異常は図８の比較器４７ａ側と比較器５０ａ側との両方で検出されることになるので、微分回路４８において分圧抵抗４８ｃと４８ｄとによる比例分を除去し、比較器４７ａ側での検出が行えない状態にすることも可能である。
【００９７】
ゲート素子５６ａはＣＰＵ４ｃが発生する制御信号Ａ１とＡ３との論理和信号と上記したゲート信号出力ＧＴ１との論理積出力として制御信号Ａ１３を生成するものであり、このゲート素子５６ａにより素子異常検出回路４４ａが異常出力を発生しているときには制御信号Ａ１３の論理レベルがＬとなるように構成されている。ゲート素子５６ｂはＣＰＵ４ｃが発生する制御信号Ｂ１とＢ３との論理和信号とゲート信号出力ＧＴ１との論理積出力として制御信号Ｂ１３を生成し、このゲート素子５６ｂにより素子異常検出回路４４ａが異常出力を発生しているときには制御信号Ｂ１３の論理レベルがＬとなるように構成されている。
【００９８】
ゲート素子５６ｃとゲート素子５６ｄとはＣＰＵ４ｃが発生する制御信号Ｃ１およびＣ３と上記したゲート信号出力ＧＴ１との論理積出力として制御信号ＣＣ１とＣＣ３とを生成し、これらのゲート素子５６ｃおよび５６ｄにより素子異常検出回路４４ａが異常出力を発生しているときには制御信号ＣＣ１とＣＣ３との論理レベルがＬとなるように構成されている。ゲート素子５７ａ〜５７ｄに関しても同様であり、素子異常検出回路４４ｂの動作に対応して制御信号Ａ２４、Ｂ２４、ＣＣ２、ＣＣ４を生成するものである。
【００９９】
以上の構成を持つこの発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ｃが動作を開始し、四気筒の内燃機関に装着された四個の燃料噴射弁を駆動するために、電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対して制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１と、制御信号Ａ２・Ｂ２・Ｃ２と、制御信号Ａ３・Ｂ３・Ｃ３と、制御信号Ａ４・Ｂ４・Ｃ４とが順次発生され、電磁ソレノイドを２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａの順序で給電制御が行われる。そして各制御信号は、素子異常検出回路４４ａと４４ｂとの動作状態に応動するゲート素子５６ａ〜５６ｄとゲート素子５７ａ〜５７ｄとにより制御信号Ａ１３・Ｂ１３・ＣＣ１・ＣＣ３とＡ２４・Ｂ２４・ＣＣ２・ＣＣ４とに分類編成される。
【０１００】
第一の開閉素子２０ａは第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃにより選択された電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃの一方に対して急速給電を行うものであり、この急速給電期間においては制御信号Ａ１３と制御信号Ｂ１３とが論理レベルＨとなっており、燃料噴射弁の開弁動作が開始される。制御信号Ａ１３が論理レベルＬとなって第一の開閉素子２０ａがＯＦＦすると、制御信号Ｂ１３によりＯＮしている第二の開閉素子２４ａから電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する持続給電が行われ、持続給電期間においては燃料噴射弁の可動部の動作が終結・整定するようになっている。
【０１０１】
続いて、制御信号Ｂ１３の論理レベルがＨとＬとに交互に変化して第二の開閉素子２４ａがＯＮ−ＯＦＦ動作することにより、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流の値は電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃが開弁保持することができる最小電流値以上のなるべく小さな電流値とされている。第三の開閉素子２６ａと２６ｃとは制御信号ＣＣ１とＣＣ３とによって選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行うようにされている。
【０１０２】
同様に、第一の開閉素子２０ｂは第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄにより選択された電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄの一方に対する急速給電を行うものであり、この急速給電期間においては制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなって、燃料噴射弁の開弁動作が開始される。制御信号Ａ２４が論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ｂがＯＦＦすると制御信号Ｂ２４が論理レベルＨとなり、第二の開閉素子２４ｂが導通することにより電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する持続給電が行われ、この持続給電期間中においては燃料噴射弁可動部の動作が終結・整定される。
【０１０３】
続いて制御信号Ｂ２４の論理レベルがＨとＬとに交互に変化して第二の開閉素子２４ｂがＯＮ−ＯＦＦ動作することにより、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流の値は電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄが開弁保持することができる最小電流値以上のなるべく小さな電流値とされている。第三の開閉素子２６ｂと２６ｄとは制御信号ＣＣ２とＣＣ４とにより選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行うようにされている。
【０１０４】
素子異常検出回路４４ａが第一の開閉素子２０ａや第二の開閉素子２４ａや第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃの短絡異常判定を行いゲート信号出力ＧＴ１の論理レベルがＬになると、制御信号Ａ１３・Ｂ１３・ＣＣ１・ＣＣ３も論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ａと第二の開閉素子２４ａと第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃの中で短絡異常でないものは全て不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作が停止する。
【０１０５】
しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイド２７ｂと２７ｄとは第一の開閉素子２０ｂと第二の開閉素子２４ｂと第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄとにより動作を継続し、退避運転が可能となる。また、素子異常検出回路４４Ａが第一の開閉素子２０ａや第二の開閉素子２４ａや第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃに関する短絡異常判定や断路異常判定を行ってエラー信号出力ＥＲ１を発生するとＣＰＵ４ｃにより警報表示器３３が作動するようになっている。
【０１０６】
逆に、素子異常検出回路４４ｂが第一の開閉素子２０ｂや第二の開閉素子２４ｂや第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄの短絡異常判定を行ってゲート信号出力ＧＴ２の論理レベルがＬになると、制御信号Ａ２４とＢ２４とＣＣ２とＣＣ４も論理レベルがＬとなって第一の開閉素子２０ｂと第二の開閉素子２４ｂと第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの中で短絡異常でないものは全て不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作が停止する。
【０１０７】
しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイド２７ａと２７ｃとは第一の開閉素子２０ａと第二の開閉素子２４ａと第三の開閉素子２６ａと２６ｃとによって動作を継続し、退避運転が可能となるものである。また、素子異常検出回路４４ｂが第一の開閉素子２０ｂや第二の開閉素子２４ｂや第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄに関する短絡異常判定や断路異常判定を行ってエラー信号出力ＥＲ２を出力するとＣＰＵ４ｃによって警報表示器３３が作動するようになっている。
【０１０８】
この実施形態において、第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂの一方に短絡異常が発生すると、これを素子異常検出回路４４ａまたは４４ｂが検出し、第三の開閉素子２６ａと２６ｃまたは第三の開閉素子２６ｂと２６ｄのうちの一方の対がＯＦＦとなり、残された対の開閉素子側の電磁ソレノイドを用いた退避運転が行われることになる。また、補助電源６の昇圧動作が不能となったり、第一の開閉素子２０ａまたは２０ｂが導通不能となる断路異常が発生した場合には、主電源１と第二の開閉素子２４ａまたは２４ｂと第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄにより全ての電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを作動させて退避運転動作を行うことができる。ただし、これらの退避運転では燃料噴射弁の動作応答遅れが生じるので正確な量の燃料噴射を行うことはできない。なお、警報表示器３３は上記エラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２以外に、実施の形態１にて示した図３のステップ３０６およびステップ３１９に対応したエラー信号出力ＥＲによっても動作するようになっている。
【０１０９】
以上のようにこの実施の形態においては、多気筒内燃機関において第一の開閉素子と第二の開閉素子と電流検出手段とを相互に均等間隔を置いて動作する燃料噴射弁に対して共用するようにしたので、部品点数が低減できて装置の小型化が可能になると共に、一方の対の開閉素子などにトラブルが生じたとき、トラブル発生側の対について各開閉素子をＯＦＦするようにしたので、他方の対を用いて待避運転することが可能になり、トラブルを生じた側の燃料噴射弁の電磁ソレノイドを焼損などから保護することができ、トラブル状態を操縦者に告知することができるものである。
【０１１０】
実施の形態４．
図９と図１０とは、この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置を説明するもので、図９は構成を説明する全体回路図、図１０は異常検出回路の構成を示すものである。図９の全体回路図は、例えば、四気筒内燃機関のそれぞれの気筒に対して設けられた燃料噴射用弁の駆動用電磁ソレノイドに関し、隣接して開弁動作しない一対の燃料噴射弁に対して第一と第二の開閉素子と電流検出抵抗を共用化すると共に、その第一と第二の開閉素子が実施の形態２の図４に示したような直列関係に接続されるようにしたものである。
【０１１１】
図９に示すように、この実施の形態においてもＣＰＵ４ｄは定電圧電源３から給電され、ＣＰＵ４ｄは、例えば、フラッシュメモリなどからなる不揮発プログラムメモリＭＥＭと演算処理用のＲＡＭとアナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器を備えている。なお、実施の形態１の場合と同様にＣＰＵ４ｄには図示しない入力センサ群が接続されており、これらの入力センサ群は、例えば、内燃機関の回転センサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、気筒圧センサ、空燃比センサ、冷却水温センサなど、多数のＯＮ／ＯＦＦセンサとアナログセンサである。
【０１１２】
またＣＰＵ４ｄは、上記した入力センサ群による検出信号と上記不揮発プログラムメモリＭＥＭとの内容に応動して、各気筒別に制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１、Ａ２・Ｂ２・Ｃ２、Ａ３・Ｂ３・Ｃ３、Ａ４・Ｂ４・Ｃ４を発生する。例えば四気筒内燃機関の場合、燃料噴射弁は四個装着されるが、図９にはそれぞれの燃料噴射弁の弁体を駆動する電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを隣接して開弁動作しない二つの燃料噴射弁が一対となるように設け、四個の燃料噴射弁の電磁ソレノイドは２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａの順で開弁動作する。
【０１１３】
補助電源６は実施の形態１の図１にて説明したものと同一の構成と動作とを持つものであり、補助電源６からの急速給電出力は第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄと、この第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄとは直列関係にある第二の開閉素子２４ｃおよび２４ｄを介して電磁ソレノイド２７ａおよび２７ｃと電磁ソレノイド２７ｂおよび２７ｄとに供給される。第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄと第二の開閉素子２４ｃおよび２４ｄとはバイポーラ型またはは電界効果型パワートランジスタから構成されるものである。そして、第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄは、ベース抵抗１７ｃおよび１７ｄ、駆動トランジスタ１８ｃおよび１８ｄ、駆動抵抗１９ｃおよび１９ｄを介して制御信号Ａ１３およびＡ２４により駆動される。
【０１１４】
制御信号Ａ１３は上記した制御信号Ａ１とＡ３との論理和に相当するものであり、制御信号Ａ１３が論理レベルＨとなったときに、駆動トランジスタ１８ｃを介して第一の開閉素子２０ｃが導通し、補助電源６からの高電圧を第二の開閉素子２４ｃを介して電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに印加する。また、制御信号Ａ２４は上記した制御信号Ａ２とＡ４との論理和に相当するものであり、制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ１８ｄを介して第一の開閉素子２０ｄが導通し、補助電源６の高電圧を第二の開閉素子２４ｄを介して電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに印加する。
【０１１５】
第二の開閉素子２４ｃと２４ｄとは、ベース抵抗２１ｃと２１ｄ、駆動トランジスタ２２ｃと２２ｄ、駆動抵抗２３ｃと２３ｄを介して制御信号Ｂ１３およびＢ２４により駆動され、主電源１から逆流阻止ダイオード４０ｃと４０ｄとを介して持続給電が電磁ソレノイド２７ａおよび２７ｃと電磁ソレノイド２７ｂおよび２７ｄに供給されるように接続されている。なお、制御信号Ｂ１３は制御信号Ｂ１とＢ３との論理和であり、制御信号Ｂ１３が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ２２ｃを介して第二の開閉素子２４ｃが導通し、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに持続給電が行われ、また、制御信号Ｂ２４は制御信号Ｂ２とＢ４との論理和であり、制御信号Ｂ２４が論理レベルＨとなったときに駆動トランジスタ２２ｄを介して第二の開閉素子２４ｄが導通し、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに持続給電が行われる。
【０１１６】
第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは補助電源６の最大出力電圧よりも高い値の遮断電圧制限機能を有するバイポーラ型または電界効果型パワートランジスタからなるものである。第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは電流検出抵抗２９ｃに接続され、電磁ソレノイド２７ａと第三の開閉素子２６ａと電流検出抵抗２９ｃとが直列回路を形成すると共に、電磁ソレノイド２７ｃと第三の開閉素子２６ｃと電流検出抵抗２９ｃとが直列回路を形成しており、これらの直列回路に対して転流ダイオード３０ｃが並列接続されている。そして、第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃは駆動抵抗５８ａおよび５８ｃを介して制御信号ＣＣ１およびＣＣ３により駆動される。
【０１１７】
また、第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄは電流検出抵抗２９ｄに接続され、電磁ソレノイド２７ｂと第三の開閉素子２６ｂと電流検出抵抗２９ｄとが直列回路を形成すると共に、電磁ソレノイド２７ｄと第三の開閉素子２６ｄと電流検出抵抗２９ｄとが直列回路を形成しており、これらの直列回路に対して転流ダイオード３０ｄが並列接続されている。そして、第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄは駆動抵抗５８ｂおよび５８ｄを介して制御信号ＣＣ２およびＣＣ４により駆動される。第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄは制御信号ＣＣ１〜ＣＣ４が論理レベルＨとなったときにＯＮして主電源１または補助電源６から電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対しての給電を可能とする。
【０１１８】
電磁ソレノイド２７ａと第三の開閉素子２６ａとの接続点にはダイオード５９ａのアノード側が、電磁ソレノイド２７ｃと第三の開閉素子２６ｃの接続点にはダイオード５９ｃのアノードが接続され、ダイオード５９ａとダイオード５９ｃとはカソード側が接続されて、この接続点には分圧抵抗６０ａと６１ａとが接続されており、分圧抵抗６０ａと６１ａの分圧点から信号Ｘが後述する素子異常検出回路４４ｃに出力されている。同様に、電磁ソレノイド２７ｂと電磁ソレノイド２７ｄ側にはダイオード５９ｂとダイオード５９ｄと分圧抵抗６０ｂと６１ｂとが設けられており、分圧抵抗６０ｂと６１ｂの分圧点からは信号Ｙが後述する素子異常検出回路４４ｄに出力されている。
【０１１９】
比較器１５ｄは補助電源６の動作を制御するものであり、比較器１５ｄの負側入力端子には入力抵抗４５が、また、正側入力端子とキースイッチ２との間には入力抵抗４６が接続され、負側入力端子には入力抵抗４５とダイオード４７ｃと４７ｄとを介して第一の開閉素子２０ｃと２０ｄの出力端子からの信号が入力される。比較器１５ｄの出力端子は補助電源６の図示しないゲート回路に入力されており、Ａ１３信号またはＡ２４信号により第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄがＯＮして急速給電が行われているときには比較器１５ｄの出力論理レベルがＬとなり、補助電源６の昇圧動作が停止されるように構成されている。
【０１２０】
電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃ、および、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄの電流は、電流検出抵抗２９ｃおよび２９ｄにより検出され、電流検出抵抗２９ｃと２９ｄとの両端電圧は増幅回路４３ｃと４３ｄとに入力され、増幅回路４３ｃと４３ｄとの出力は素子異常検出回路（手段）４４ｃと４４ｄとに入力される。増幅回路４３ｃと４３ｄの出力信号ＡＮ１３とＡＮ２４および素子異常検出回路４４ｃと４４ｄからのエラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２とはＣＰＵ４ｄに入力され、エラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２が発生するとＣＰＵ４ｄに駆動される警報表示器３３が応動して動作し、警報を表示する。
【０１２１】
なお、図９に記載した各制御信号を説明すると、制御信号Ａ１〜Ａ４は第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄを導通させて急速給電を行うと共に、急速給電中は補助電源６の充電動作を停止する信号である。また、制御信号Ｂ１〜Ｂ４は第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄを導通させて急速給電とこれに続く持続給電とを行うと共に、ＯＮ／ＯＦＦ比率制御を行って開弁保持制御を行う信号である。制御信号Ｃ１〜Ｃ４は論理レベルＨのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄを選択導通させると共に、論理レベルＬのときに第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄを開路して高速遮断を行う信号である。これらの制御信号は、実施の形態２で説明した図６のフローチャートで示したものを電磁ソレノイド四個分について作成し、そのプログラムをＣＰＵ４ｄの不揮発プログラムメモリＭＥＭに格納しておくことにより達成されるものである。
【０１２２】
次に、同一回路を構成する一対の素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとについての詳細を、素子異常検出回路４４ｃを代表として図１０により説明する。図１０において、第一の開閉素子２０ｃと２０ｄ、または、第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄに対する短絡異常検出手段となる比較器４７ａと、第二の開閉素子２４ｃと２４ｄに対する短絡異常検出手段となる比較器５０ａと、第一の開閉素子２０ｃと２０ｄの断路異常検出手段となる比較器４７ｂと、論理和素子５４ａと５４ｂや記憶素子５５ａと５５ｂに至る構成は実施の形態３で説明した図８の場合と同一であり、図１０は、図８と比べると図８の比較器５０ｂによる断路異常検出手段の構成のみが異なるものである。
【０１２３】
なお、この実施の形態４では、たとえ第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄが短絡異常となっても、第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄによる開弁保持制御が可能であるため、比較器５０ａは第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄの短絡異常を検出しない構成とされている。論理和素子６２ｃは制御信号Ｃ１およびＣ３を入力するものであり、立下り検出回路６３は論理和素子６２の出力が論理レベルＨからＬに変化したことを検出するものである。記憶素子５５ｃはフリップフロップ回路などからなり、立下り検出回路６３が立下り信号を出力したときにセットされ、上記の記憶素子５５ｃは図９で説明した分圧抵抗６０ａと６１ａとによる分圧電圧すなわち信号Ｘによりリセットされる。また、タイマ５２ｃは記憶素子５５ｃのセット出力が微小な所定時間以上にわたって論理レベルＨであったときに断路異常判定出力を発生する。
【０１２４】
実施の形態２にて説明し、図５の特性（ｇ）に示したように制御信号Ｃが論理レベルＨからＬに変化した場合、図５の特性（ｈ）示すように電磁ソレノイドのインダクタンスによる誘導サージ電圧が発生する。従って、記憶素子５５ｃが立下り検出回路６３によりセットされた直後には、上記サージ電圧が分圧されて信号Ｘとして印加され、リセットされることになるので，記憶素子５５ｃがセット出力を発生するのは極めて短い時間であり、タイマ５２ｃはこの一瞬のセット出力では断路異常の検出が行われない。
【０１２５】
しかし、第二の開閉素子と第三の開閉素子とがＯＮできないような断路異常であったり、燃料噴射弁に対する配線の断線異常があるときには、分圧抵抗６０ａと６１ａとの接続点からの出力信号Ｘ（または分圧抵抗６０ａと６１ａとの接続点からの出力信号Ｙ）からのサージ電圧信号が得られないので記憶素子５５ｃはリセットされることがなく、記憶素子５５ｃは立下り検出回路６３によりセットされたままとなる。その結果、論理和素子５４ｂを介して記憶素子５５ｂにより断路異常が記憶されることになる。
【０１２６】
このように図９における素子異常検出回路４４ｃは、図１０における比較器４７ａによる第一の開閉素子２０ａの短絡異常判定や第三の開閉素子２６ａと２６ｃの短絡異常の判定、比較器５０ａによる第二の開閉素子２４ｃの短絡異常の判定、比較素子４７ｂによる第一の開閉素子２０ｃの断路異常の判定や補助電源６の昇圧異常の判定、記憶素子５５ｃによる第二の開閉素子２４ｃまたは第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃの断路異常の判定を行い、エラー信号ＥＲ１を出力するように機能するものである。
【０１２７】
同様に、素子異常検出回路４４ｄは、図１０における比較器４７ａによる第一の開閉素子２０ｄの短絡異常判定や第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの短絡異常判定、比較器５０ａによる第二の開閉素子２４ｄの短絡異常判定、比較素子４７ｂによる第一の開閉素子２０ｄの断路異常判定や補助電源６の昇圧異常判定、記憶素子５５ｃによる第二の開閉素子２４ｄと第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄの断路異常判定を行い、エラー信号ＥＲ２を出力発生するように機能する。
【０１２８】
このように素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとにより第一の開閉素子２０ｃと２０ｄや、第二の開閉素子２４ｃと２４ｄおよび第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄの短絡異常が検出されると、ゲート素子５６ａ〜５６ｄや５７ａ〜５７ｄを作動させ、制御信号Ａ１３、Ｂ１３，ＣＣ１、ＣＣ３およびＡ２４、Ｂ２４、ＣＣ２、ＣＣ４を生成する構成は実施の形態３における図７の場合と同じである。ただしゲート素子５６ａと５７ａとを廃止し、制御信号Ａ１３は単純に制御信号Ａ１とＡ３との論理和出力とし、制御信号Ａ２４は単純に制御信号Ａ２とＡ４との論理和出力にしておくことも可能である。また、素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとにより第一の開閉素子２０ｃおよび２０ｄや第二の開閉素子２４ｃおよび２４ｄや第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄの短絡異常あるいは断路異常が検出されると、エラー信号ＥＲ１やＥＲ２を出力し、ＣＰＵ４ｄが警報表示器３３を作動させる構成も実施の形態３における図７の場合と同じである。
【０１２９】
以上の構成を持つこの発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置において、キースイッチ２がＯＮされるとＣＰＵ４ｄが動作を開始し、四気筒の内燃機関に装着された四個の燃料噴射弁を駆動するために、電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄに対して制御信号Ａ１・Ｂ１・Ｃ１と、制御信号Ａ２・Ｂ２・Ｃ２と、制御信号Ａ３・Ｂ３・Ｃ３と、制御信号Ａ４・Ｂ４・Ｃ４とが順次発生され、電磁ソレノイドを２７ａ→２７ｂ→２７ｃ→２７ｄ→２７ａの順序で給電制御が行われる。そして各制御信号は、素子異常検出回路４４ｃと４４ｄとの動作状態に応動するゲート素子５６ａ〜５６ｄとゲート素子５７ａ〜５７ｄとにより制御信号Ａ１３・Ｂ１３・ＣＣ１・ＣＣ３とＡ２４・Ｂ２４・ＣＣ２・ＣＣ４とに分類編成される。
【０１３０】
第一の開閉素子２０ｃは第二の開閉素子２４ｃと協働して第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃにより選択された電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃのいずれか一方に対する急速給電を行うものであり、急速給電期間において制御信号Ａ１３は論理レベルＨとなっており、燃料噴射弁の開弁動作が開始される。第一の開閉素子２０ｃがＯＦＦして第二の開閉素子２４ｃがＯＮしている期間は、制御信号Ｂ１３の論理レベルは継続的にＨとなっており、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する持続給電が行われ、持続給電期間中においては燃料噴射弁における可動部の動作が終結・整定される。
【０１３１】
続いて制御信号Ｂ１３の論理レベルがＨとＬとを交互に変化し、第二の開閉素子２４ｃが断続動作することにより、電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃの開弁保持が可能な最小電流値以上のなるべく小さな電流値に設定される。第三の開閉素子２６ａと２６ｃとは制御信号ＣＣ１とＣＣ３とにより選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり、漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行う。
【０１３２】
また、第一の開閉素子２０ｄは第二の開閉素子２４ｄと協働して第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄにより選択された電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄのいずれか一方に対する急速給電を行うものであり、急速給電期間において制御信号Ａ２４が論理レベルＨとなっていて燃料噴射弁の開弁動作が開始される。第一の開閉素子２０ｄがＯＦＦして第二の開閉素子２４ｄがＯＮしている期間は制御信号Ｂ２４の論理レベルが継続的にＨとなっており、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する持続給電が行われ、持続給電期間中においては燃料噴射弁における可動部の動作が終結・整定される。
【０１３３】
続いて制御信号Ｂ２４の論理レベルがＨとＬとを交互に変化し、第二の開閉素子２４ｄが断続動作することにより、電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄに対する開弁保持電流が供給され、この開弁保持電流は電磁ソレノイド２７ｂまたは２７ｄの開弁保持が可能な最小電流値以上のなるべく小さな電流値に設定される。第三の開閉素子２６ｂと２６ｄとは制御信号ＣＣ２とＣＣ４とにより選択的に導通制御され、開弁保持期間における余剰な減衰電流を速やかに減衰させたり，漸減減衰電流による閉弁動作遅れを低減して急速閉弁動作を行う。
【０１３４】
素子異常検出回路４４ｃが第一の開閉素子２０ｃや第二の開閉素子２４ｃや第三の開閉素子２６ａまたは２６ｃの短絡異常の判定を行い、ゲート信号出力ＧＴ１を発生したときには制御信号Ａ１３、Ｂ１３、ＣＣ１、ＣＣ３が論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ｃと第二の開閉素子２４ｃと第三の開閉素子２６ａおよび２６ｃの中で短絡異常でないものが不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作を停止する。しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁コイルソレノイド２７ｂおよび２７ｄは第一の開閉素子２０ｄと第二の開閉素子２４ｄと第三の開閉素子２６ｂおよび２６ｄにより動作を継続するので退避運転が可能となる。
【０１３５】
逆に，素子異常検出回路４４ｄが第一の開閉素子２０ｄや第二の開閉素子２４ｄや第三の開閉素子２６ｂまたは２６ｄの短絡異常の判定を行い、ゲート信号ＧＴ２を出力したときには制御信号Ａ２４、Ｂ２４、ＣＣ２、ＣＣ４が論理レベルＬとなり、第一の開閉素子２０ｄと第二の開閉素子２４ｄと第三の開閉素子２６ｂと２６ｄの中で断路異常でないものが不導通となり、相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の燃料噴射弁の動作を停止する。しかし、他の一対の燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイド２７ａまたは２７ｃが第一の開閉素子２０ｃと第二の開閉素子２４ｃと第三の開閉素子２６ａと２６ｃとにより動作を継続するので退避運転が可能となるものである。
【０１３６】
この実施形態において、第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄのいずれか一方に短絡異常が発生すると、比較器１５ｄの作用で補助電源６の昇圧動作は停止し、電磁ソレノイドに対して過大な電圧が継続印加されるのを防止すると共に、主電源１と第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄと第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄの動作により、全ての電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを作動させて退避運転を行うことができる。従って、図１０における微分回路４８で分圧抵抗４８ｃと４８ｄとを排除し、第一の開閉素子２０ｃと２０ｄとの短絡異常の検出が行えない状態にしておいても差し支えはない。
【０１３７】
また、補助電源６の昇圧動作が不能となったり、第一の開閉素子２０ｃまたは２０ｄが導通不能となる断路異常が発生した場合においても、主電源１と第二の開閉素子２４ｃまたは２４ｄと第三の開閉素子２６ａ〜２６ｄにより全ての電磁ソレノイド２７ａ〜２７ｄを作動させた退避運転動作を行うことができる。ただし、これらの退避運転では燃料噴射弁の動作応答遅れが生じるので、正確な量の燃料噴射を行うことはできない状態になる。なお、警報表示器３３は上記のエラー信号出力ＥＲ１とＥＲ２以外に、図６のステップ６０７とステップ６２１に対応したエラー信号出力ＥＲによっても動作する。
【０１３８】
以上のように、この実施の形態においては実施の形態２にて説明した効果に加え、実施の形態３にて説明した効果を併せ持つ燃料噴射弁の制御装置を得ることができるものである。
【０１３９】
以上の説明で明らかなように、この発明は補助電源６による急速給電終期の最小電圧Ｖｐｍｉｎを主電源１の電圧最大値Ｖｂｍａｘより大きな値に設定し、主電源電圧の変動があっても安定した特性の燃料噴射が行えるようすると共に、電磁ソレノイドや開閉素子等に印加される最大電圧と最大電流を抑制するために、急速給電電圧と主電源電圧が印加される急速給電電圧と持続給電電圧と開弁保持電圧の３階層の電圧配分を適正化したものである。また、電磁ソレノイドは主電源１から直接駆動した場合に、主電源の電圧が最小値Ｖｂｍｉｎであっても燃料噴射弁の開弁動作を行うことが可能となる電磁力を発生し得るよう構成されており、急速給電のための補助電源６が異常となっても，主電源１のみで確実に退避運転が可能となるよう構成したものである。
【０１４０】
さらに、急速給電中では補助電源６昇圧動作を停止すると共に、燃料噴射弁に対して複数の通電制御用開閉素子を直列に接続し、一方の開閉素子が短絡異常となった場合に他方の開閉素子を遮断することにより、危険な燃料を取扱う燃料噴射弁の焼損が発生しないように構成したものである。
【０１４１】
この発明を六気筒内燃機関適用する場合、電磁ソレノイドを六個使用することになるが、それぞれの電磁ソレノイドを２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆとし、燃料噴射順序をこの順序で行うものとすると、電磁ソレノイド２７ａと２７ｄ、電磁ソレノイド２７ｂと２７ｅ、電磁ソレノイド２７ｃと２７ｆの３対の電磁ソレノイド編成として三個の第一の開閉素子と三個の第二の開閉素子と六個の第三の開閉素子を用いることにより給電制御を行うことができる。このように組合せることにより、一対の電磁ソレノイドの給電期間に重なりが発生しないので第一と第二の開閉素子の共用化が可能となり、異常発生による退避欠筒運転において不規則なエンジンの回転振動が抑制されることになる。
【０１４２】
電磁ソレノイドに対する給電制御に関してＣＰＵによる制御依存度を高めた場合、制御仕様の変更処理がソフトウエアで手軽に行える特長があるが、ＣＰＵの制御性能が悪化する傾向にある。従って、電磁ソレノイドに対する開弁保持のための帰還制御や短絡異常検出などの高速応答が求められる部分はハードウエアにより実行し、電磁ソレノイドに対する切換えタイミング信号や異常表示等の比較的動作頻度の少ない制御をＣＰＵで実行するのが現実的である。なお、ＣＰＵは異常発生の種別に応じた警報表示を行ったり、履歴情報を記憶しておいて保守管理情報として読み出し利用することも可能である。
【０１４３】
以上に説明した各実施の形態によれば、持続給電期間においては第二の開閉素子が完全導通するようにしたが、主電源１の電圧変動幅、すなわち、Ｖｂｍａｘ−Ｖｂｍｉｎに比例したＯＦＦ期間を設け、主電源電圧が最小値Ｖｂｍｉｎにあるときには第二の開閉素子が完全導通するようにし、主電源１の電圧変動の影響を軽減した持続給電を行って電磁ソレノイドの発熱を抑制することもできる。また、補助電源６の昇圧機能が異常となり、急速給電用の高電圧が得られない場合には開弁駆動期間を延長して主電源１の全電圧を印加するだけでなく、燃料噴射期間を短縮して内燃機関の回転速度を低下させた退避運転とすることもできる。特に、吸気弁の開閉動作を電動モータで行う電子スロットル形式の内燃機関にあっては、吸気弁開度を抑制して安全な退避運転を行うことも可能である。
【０１４４】
また、補助電源６は誘導素子のＯＮ−ＯＦＦにより昇圧動作を行うようにしたが、誘導素子に替わって二次巻線を有する誘導素子（変圧器）を使用し、誘導素子に対する給電電流をＯＮ−ＯＦＦしたときに二次巻線に発生する高電圧をダイオードを介してコンデンサ９に供給することもできる。さらに、開閉素子に断路異常が発生したときには単に警報表示器３３を作動させるようにし、障害発生気筒のみを停止した状態での退避欠筒運転を行うことにより内燃機関出力の大幅な減少を回避するようにしたが、断路異常発生時も短絡異常発生時と同様に一対となる電磁ソレノイドの通電を遮断して退避欠筒運転における内燃機関の不均衡な回転振動を抑制することも可能である。
【０１４５】
また、素子異常検出回路は急速給電時の励磁電流の微分値が過大であるときに第三の開閉素子の短絡異常判定を行い、急速給電時の励磁電流が過大であるときに第一の開閉素子の短絡異常判定を行い、開弁保持制御期間における励磁電流が過大であるときに第二の開閉素子の短絡異常を判定するようにし、急速給電時の励磁電流の微分値が過小であるときには第一と第三の開閉素子の断路異常判定を行ったり、開弁保持制御期間における励磁電流が過小であるときに第二と第三の開閉素子の断路異常判定を行ったり、電磁ソレノイドの励磁電流を高速遮断したときに発生するサージ電圧の有無を監視して第二と第三の開閉素子の断路異常判定を行うようにした。
【０１４６】
従って、第一の開閉素子と第二の開閉素子と一対の第三の開閉素子との全てについて、各開閉素子の短絡異常や断路異常を判定することができるように構成されている。しかし、図３のステップ３０６やステップ３１９、あるいは図６のステップ６０７やステップ６２１により補助電源６の異常や第一の開閉素子の断路異常が検出可能であり、第一の開閉素子の短絡異常時は図７や図９で示した比較器１５ｃや１５ｄにより補助電源６の昇圧動作を停止することができるので、素子異常検出回路における第一の開閉素子に関する短絡異常検出や断路異常検出は省略することも可能である。
【０１４７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明による燃料噴射弁の制御装置において、請求項１に記載の発明によれば、主電源からの電圧を昇圧する補助電源と、補助電源の電圧を燃料噴射弁の電磁ソレノイドに通電する第一の開閉素子と、主電源からの電圧を電磁ソレノイドに通電する第二の開閉素子と、電磁ソレノイドに対する供給電流を高速遮断する第三の開閉素子と、電磁ソレノイドの通電電流を検出する電流検出手段と、内燃機関の運転情報により開弁時期と開弁期間とに対応した開弁信号と開弁駆動信号とを出力する開弁信号発生手段と、開弁信号発生手段の信号により電磁ソレノイドに対する給電制御する制御手段とを備え、制御手段が開弁駆動信号を受けて第一の開閉素子により補助電源から急速給電を電磁ソレノイドに与え、続いて第二の開閉素子により主電源から持続給電を行い、開弁駆動信号終了後の開弁信号継続中は電流検出手段の検出電流値に基づく帰還制御により第二の開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ制御による保持給電を行い、開弁信号の終了と共に第三の開閉素子により給電を高速遮断すると共に、補助電源の出力電圧の最小値を主電源の電圧の最大値より大きな値に設定し、少なくとも急速給電中は補助電源の昇圧動作を停止し、前記電磁ソレノイドの短絡故障時における前記第三の開閉素子の破壊を防止するように構成したので、開弁時における急速給電のエネルギーは主電源である車載バッテリの電圧変動の影響を受けることがなく、開弁動作を安定して行うことができ、補助電源の過負荷が防止できると共に急速給電後は直ちに昇圧を開始して安定した高電圧が得られるので補助電源を小型化で安価なものとすることができる。また、給電を急速給電と持続給電と保持給電との三段階に確実な設定ができると共に持続給電と保持給電との制御を行う開閉素子を共用化したので、保持給電の電流値を最小保持電流に抑制して電磁ソレノイドの温度上昇を抑制し、同時に、部品点数を低減することが容易にできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置を説明する回路図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置の動作を説明する特性図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置を説明する回路図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置を説明する回路図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置を説明する全体回路図である。
【図８】 この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の制御装置における異常検出回路の回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置を説明する全体回路図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の制御装置における異常検出回路の回路図である。
【符号の説明】
１ 主電源、２ キースイッチ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ＣＰＵ
５ センサ群、６ 補助電源、７ 誘導素子、
８、４１ａ、４１ｂ ダイオード、９ コンデンサ、
１０ 励磁用開閉素子、１２ ゲート回路、１４ 判定回路、
１５、１５ｂ 反転論理素子（急速給電検出手段）、
１５ｃ、１５ｄ 比較器（急速給電検出手段）、
１６、１６ｂ 論理回路、
２０〜２０ｄ 第一の開閉素子、２４〜２４ｄ 第二の開閉素子、
２６〜２６ｄ 第三の開閉素子、２７〜２７ｄ 電磁ソレノイド、
２８、２８ａ、４０、４０ｃ、４０ｄ 逆流阻止ダイオード、
２９〜２９ｄ 電流検出抵抗、３０〜３０ｄ 転流ダイオード、
３１、３４、４３ａ、４３ｂ 増幅回路、
３２ ＡＤ変換器、３３ 警報表示器、
３５ａ、３５ｂ 比較増幅器、３７ａ、３７ｂ 閾値電圧信号発生手段、
３８ａ、３８ｂ 正帰還抵抗、５６ 電源投入パルス発生回路、
４４ａ、４４ｂ 素子異常検出回路、
４７ａ、４７ｂ、５０ａ、５０ｂ 比較器、４８ 微分回路、
４９ａ、４９ｂ、５１ａ、５１ｂ 判定閾値発生手段、
５２ａ〜５２ｃ タイマ、５３ａ〜５３ｃ 論理積素子、
５４ａ、５４ｂ、６２ｃ 論理和素子、５５ａ、５５ｂ 記憶素子、
５６ａ〜５６ｄ、５７ａ〜５７ｄ ゲート素子、
５９ａ、５９ｃ ダイオード、
６０ａ、６０ｃ、６１ａ、６１ｃ分圧抵抗、
６３ 立ち下がり検出回路。
Claims (19)
- 車両に搭載された主電源からの電圧を昇圧する補助電源、前記補助電源の電圧を燃料噴射弁を駆動する電磁ソレノイドに通電する第一の開閉素子、前記主電源からの電圧を前記電磁ソレノイドに通電する第二の開閉素子、前記補助電源の最大出力電圧より高い耐電圧制限特性を有しており、前記電磁ソレノイドに対する供給電流を高速遮断する第三の開閉素子、前記電磁ソレノイドに対する通電電流を検出する電流検出手段、内燃機関の運転情報を入力して前記燃料噴射弁の開弁時期と開弁期間とに対応した開弁信号と開弁駆動信号とを出力する開弁信号発生手段、前記開弁信号発生手段の信号により前記電磁ソレノイドに対する給電を制御する通電制御手段を備え、前記通電制御手段が前記開弁信号発生手段の開弁駆動信号を受けて前記第一の開閉素子により前記補助電源から急速給電を前記電磁ソレノイドに与え、続いて前記第二の開閉素子により前記主電源から持続給電を行い、前記開弁駆動信号終了後の前記開弁信号継続中は前記電流検出手段の検出電流値に基づく帰還制御により前記第二の開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ制御による保持給電を行い、前記開弁信号の終了と共に前記第三の開閉素子により前記電磁ソレノイドに対する給電を高速遮断すると共に、前記補助電源の出力電圧の最小値が前記主電源の電圧の最大値より大きな値に設定され、少なくとも前記急速給電中は前記補助電源の昇圧動作を停止し、前記電磁ソレノイドの短絡故障時における前記第三の開閉素子の破壊を防止するように構成したことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
- 前記補助電源は励磁用開閉素子を介して前記主電源から給電される誘導素子と、前記励磁用開閉素子の開路により前記誘導素子に生成される電圧を充電するコンデンサとからなり、前記コンデンサの電圧が所定値に達したとき、および、前記急速給電と前記持続給電とを合わせた前記開弁駆動信号の継続中においては前記励磁用開閉素子がＯＦＦ状態となってコンデンサの充電が停止されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記急速給電を検出する急速給電検出手段を備えており、前記急速給電検出手段は前記主電源の電圧に比例する第一の電圧と前記第一の開閉素子の出力電圧に比例する第二の電圧とを比較し、前記第二の電圧が前記第一の電圧より大きくなったときに急速給電検出信号を出力する比較器からなり、前記急速給電検出信号を入力することにより前記励磁用開閉素子をＯＦＦ状態として昇圧動作を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記保持給電時に前記電磁ソレノイドに通電する保持電流をＩｈ、前記電磁ソレノイドの巻線抵抗をＲ、前記保持電流通電時に前記電磁ソレノイドに印加される保持電圧をＶｈ＝Ｉｈ×Ｒ、前記急速給電時に前記電磁ソレノイドに印加される前記補助電源の平均電圧をＶｐａ、前記持続給電時に前記電磁ソレノイドに印加される前記主電源の電圧をＶｂとするとき、各印加電圧の関係が
（Ｖｂｍａｘ／Ｖｈ）２＞（Ｖｐａ／Ｖｈ）＞（Ｖｂｍｉｘ／Ｖｈ）２
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の制御装置。 - 前記補助電源から急速給電を行う第一の開閉素子と、前記主電源から持続給電と保持給電とを行う第二の開閉素子とが前記電磁ソレノイドに対して並列に接続されると共に、前記第二開閉素子には直列に前記急速給電の流入を阻止する逆流阻止ダイオードが接続されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記第一の開閉素子と、前記第二の開閉素子とが前記電磁ソレノイドに対して直列に接続され、前記第一の開閉素子と前記第二の開閉素子とが導通することにより前記急速給電が行われ、前記第一の開閉素子が不導通となり前記第二の開閉素子のみが導通を維持しているときに前記持続給電が行われるように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記電流検出手段の検出する前記電磁ソレノイドに対する通電電流が所定のピーク電流値である第一の閾値を超えたことを判定する第一の比較手段を備えており、前記第一の比較手段がこの閾値超過を判定したとき第一の判定信号を出力して前記第一の開閉素子をＯＦＦし、前記急速給電を終了させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記開弁駆動信号は前記開弁信号に応動して生成されると共に、前記開弁信号の継続中に終了するように設定されており、前記第一の比較手段が通電電流の閾値超過を判定した後、前記開弁駆動信号の継続期間中は前記第二の開閉素子による持続給電が電磁ソレノイドに与えられることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記電流検出手段の検出する前記電磁ソレノイドに対する通電電流が電磁ソレノイドの開弁保持に必要な最低電流より大きな第二の閾値を下回ったことを判定して第二の判定信号を出力する第二の比較手段を備えており、前記第三の開閉素子は前記開弁駆動信号が終了後、前記第二の比較手段による判定信号が出力されるまでの間、ＯＦＦするように構成されたことを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記通電制御手段には前記保持給電時の電流を制御する保持電流制御手段が含まれており、この保持電流制御手段は前記開弁駆動信号の終了時点から前記開弁信号が終了するまでの間、前記燃料噴射弁の開弁保持に必要な最小電流値に対応する下限値とこの下限値より所定値大きな開弁保持電流上限値とを検出して前記第二の開閉素子をＯＮ−ＯＦＦ制御し、前記燃料噴射弁の開弁保持を行うと共に、前記第二の比較手段による判定信号の出力時点から前記前記開弁信号の終了時点までの間は前記第三の開閉素子をＯＮ状態に保つことを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記電流検出手段の出力を比較する第一および第二の比較増幅器の少なくとも一方を備えており、第一の比較増幅器は、前記電磁ソレノイドに対する通電電流が前記第一の閾値を超えたときに動作信号を出力して前記第一の判定信号とし、前記第二の閾値を下回った場合には動作信号を停止して前記第二の判定信号とする正帰還回路にて構成し、この第一の比較増幅器を前記第一の比較手段および第二の比較手段との代替えとし、第二の比較増幅器は、前記開弁保持電流上限値に対応した閾値を越えたときに動作信号を出力し、前記開弁保持に必要な最小電流値を下回ったときに動作信号を停止して前記第二の開閉素子をＯＮ−ＯＦＦ制御する正帰還回路にて構成し、この第二の比較増幅器を前記保持電流制御手段の代替えとすることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記主電源からの電力を投入して所定時間経過後に前記補助電源の出力電圧が所定値に達していないことを検出し、異常信号を出力する補助電源異常検出手段と、この補助電源異常検出手段が異常信号を出力したとき、前記開弁駆動信号の終了時期を遅らせるか、前記開弁信号の出力時期を早めることにより開弁期間を延長する補助電源異常処理手段とを備えたことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記第一の開閉素子がＯＮして所定の時間が経過した後に前記電磁ソレノイドに対する通電電流が前記第一の閾値を超えないとき異常判定を行う急速給電異常判定手段と、この急速給電異常判定手段が異常判定を出力したとき、前記開弁駆動信号の終了時期を遅らせるか、前記開弁信号の出力時期を早めることにより開弁期間を延長する急速給電異常処理手段とを備えたことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記燃料噴射弁は多気筒内燃機関の個々の気筒に設けられており、前記補助電源が複数の前記燃料噴射弁の電磁ソレノイドに対する急速給電用の電源として共用されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記燃料噴射弁は多気筒内燃機関の個々の気筒に設けられており、前記第一の開閉素子と前記第二の開閉素子と前記電流検出手段とが相互に均等間隔をおいて開弁動作する一対の電磁ソレノイドに対して共用されると共に、前記第三の開閉素子は各電磁ソレノイドに直列接続されるように構成したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記電流検出手段による検出電流値が過大であるとき異常判定信号を出力する素子異常検出手段を備えており、前記素子異常検出手段が、検出電流値が過大であると判定したとき、一対の電磁ソレノイドに共通に接続された前記第一の開閉素子と前記第二の開閉素子と各電磁ソレノイドに直列接続された前記第三の開閉素子との動作を停止することを特徴とする請求項１５に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記素子異常検出手段は短絡異常検出手段を備えており、この短絡異常検出手段は、前記電流検出手段による検出電流の立ち上がり微分値が過大であるとき、または、前記急速給電の電流が過大であるとき、または、前記保持給電を帰還制御する帰還制御手段の動作開始時点における保持電流が過大であるときに短絡異常判定信号を出力することを特徴とする請求項１６に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記素子異常検出手段が断路異常検出手段を備えており、前記断路異常検出手段は、前記第一の開閉素子、または、前記第二の開閉素子、または、前記第三の開閉素子のいずれかがＯＮすべき状態にあって前記電流検出手段が電流を検出できないとき、または、前記急速給電時の電流値が過小であるとき、および、前記第三の開閉素子が開路したときに前記第三の開閉素子の両端にサージ電圧が発生しないとき、断路異常判定信号を出力することを特徴とする請求項１６、または、請求項１７に記載の燃料噴射弁の制御装置。
- 前記素子異常検出手段が警報表示器を備えており、この警報表示器は前記短絡異常検出手段が短絡異常判定信号を出力したとき、または、前記断路異常検出手段が断路異常判定信号を出力したとき、これらの信号により警報を表示することを特徴とする請求項１７、または、請求項１８に記載の燃料噴射弁の制御装置。
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