JP4251201B2 - インジェクタ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、インジェクタ駆動装置に関し、詳細には、バッテリから直接、電力が供給される内燃機関のインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置に関する。

内燃機関、例えば、自動車などの車両に搭載される内燃機関の燃料噴射装置として、電磁式燃料噴射装置（以下、「インジェクタ」と称する。）が知られている。かかるインジェクタは、燃料噴射孔を有するノズルと、ノズル内に往復動自在に挿入されて先端側にバルブ（弁体）が形成されたプランジャと、プランジャに閉弁方向の弾性力を与えるリターンスプリングと、バッテリから電力の供給を受けてプランジャに開弁方向の電磁力を与えるコイルを備えており、コイルに通電することにより、プランジャが吸引されてバルブが燃料噴射孔の弁座から離れ、燃料が燃料噴射孔から噴射されるようになっている。一方コイルへの通電が中止されると、コイルによる磁気吸引力が減衰し、リターンスプリングの弾性力によってバルブが閉じるように構成されている。

また、近年、燃焼効率の向上を図るため、ガソリンエンジンのシリンダにインジェクタ（燃料噴射装置）を配設し、シリンダ内に燃料を直接噴射することが試みられている。このシリンダ内への燃料の直接噴射によれば、インジェクタから供給されるガソリン燃料は全てシリンダ内に供給されるため、より理論値に近い燃焼を実現することが可能となり、 燃費の向上、排気ガス中のＮＯx、ＨＣ等の低減を実現することができる。

しかし、直接噴射の場合、ガソリン燃料が噴射される空間はシリンダブロック、ピストンおよびシリンダヘッドによって構成される空間であり、圧縮行程中での噴射を考えるとインテークマニホルド内に噴射される場合と比較して、非常に高い圧力下で噴射を行わなければならない。また、燃料噴射後において燃料が充分拡散される空間的、時間的余裕がない。従って、このような条件下において、従来と同等の燃焼条件を得るためには、インジェクタに供給されるガソリン燃料の燃圧を高くして、シリンダ内に噴射された瞬間から燃料を充分に拡散させる必要がある。そのためには、高い燃圧に抗してインジェクタを高速駆動させるとともに、燃料噴射時間を正確にコントロールする必要があり、その駆動回路としても、インジェクタ（詳しくはインジェクタソレノイド）に短時間に高電圧を印加して、インジェクタのニードルバルブを高速で開閉動作させる必要がある。

例えば、特許文献１では、筒内直噴エンジンのインジェクタ駆動回路において、インジェクタに高燃圧が印加され、インジェクタのコイルに要求される電磁吸引力が大きいため、一般に、バッテリ電圧（＋Ｂ）駆動ではなく、バッテリ電圧（＋Ｂ）を昇圧装置で５０〜２００Ｖ程度に昇圧した電圧を印加してインジェクタを作動させ、その後、保持電流に切り替える技術が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１の技術では、インジェクタの開弁応答時間（Ｔ０）が短いこと、バッテリ電圧（＋Ｂ）の変動の影響を受けないこと等の利点があるが、バッテリ電圧を昇圧するための昇圧装置が必要であり、また、高電圧を使用するためノイズ対策が必要となり、装置が高コストとなるという問題がある。

上記問題を解決するために、特許文献２では、バッテリ電圧（＋Ｂ）でインジェクタを駆動し、バッテリ電圧（＋Ｂ）に応じて定電流制御へ切り替える閾値を変更し、この閾値をバッテリ電圧（＋Ｂ）が低いほど小さく設定することで、バッテリ電圧が低電圧時の電流過剰を防止する技術が開示されている。

しかしながら、引用文献２のように、昇圧装置を使用せずにバッテリ電圧（＋Ｂ）でインジェクタ駆動電流を制御した場合、インジェクタに印加される印加電圧が低電圧となり、バッテリ電圧の変化および各気筒間の固有のバラツキによるインジェクタの開弁応答時間Ｔ０の変動時間を抑制（一定）にすることが困難であるという問題がある。

図１０〜図１２を参照して、インジェクタの開弁応答時間Ｔ０の変動について説明する。図１０は、インジェクタに印加される印加電圧と、インジェクタの開弁応答時間Ｔ０を説明するための図である。同図において、横軸はインジェクタＩＮＪの印加電圧、縦軸はインジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０を示しており、また、Ａはバッテリ電圧（＋Ｂ）で駆動した場合、Ｂは昇圧装置を使用して駆動した場合を示している。

昇圧装置を使用して駆動した場合は、上述したように、印加電圧が変動してもインジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０の変動幅ΔＴ０は小さく、特に問題とならない。これに対して、バッテリ電圧（＋Ｂ）のみで駆動した場合は、インジェクタＩＮＪの印加電圧が変動すると、インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０の変動幅ΔＴ０が大きくなってしまう。インジェクタＩＮＪに印加される印加電圧は、バッテリ電圧（＋Ｂ）の変動と、雰囲気温度や経時変化等に起因するコイル抵抗（ハーネスの抵抗も含む）の変動とにより変化する。

図１１は、インジェクタを定電圧制御した場合のインジェクタの開弁応答時間Ｔ０を説明するための図、図１２は、インジェクタを定電流制御した場合のインジェクタの開弁応答時間Ｔ０を説明するための図である。図１１および図１２に示すように、印加電圧が高電圧時と低電圧時とでは、インジェクタＩＮＪに流れる電流の電流上昇傾向が異なっている。インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０は、かかるインジェクタＩＮＪに流れる電流上昇傾向により大きく変化している。このように、昇圧回路を使用しない従来の定電圧制御方式および定電流制御方式では、開弁応答時間Ｔ０の変動を抑制することができないという問題がある。

特開１１−３５１０３９号公報 特開２００１−４１０８５号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低コストな構成で内燃機関のインジェクタの開弁応答時間の変動を抑制することが可能なインジェクタ駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、バッテリから直接、電力が供給されるインジェクタを駆動する内燃機関のインジェクタ駆動装置において、前記インジェクタを噴射させるための噴射弁信号に同期し、かつ、前記インジェクタに低電圧が印加される場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となる基準電流信号を生成する基準電流信号生成手段と、前記インジェクタに流れる電流を検出電流信号として検出する電流検出手段と、前記基準電流信号と前記検出電流信号とを比較して、前記インジェクタの通電を制御する通電制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記基準電流信号は、前記直噴弁信号の立ち上がりから増加傾向を有し、前記直噴弁信号の立ち下がりで立ち下がる波形形状を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記基準電流信号は、第１電流値を超えると当該第１電流値よりも低く設定された第２電流値にステップ状に変化することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記基準電流信号は、インジェクタ電流が最も電流上昇速度が遅くなる、バッテリ電圧および運転条件下で、前記インジェクタを通電した際のインジェクタ電流波形と略等価であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記基準電流信号は、前記インジェクタ電流波形を三角波で近似した波形とすることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、各気筒のインジェクタに対して、前記基準電流信号生成手段を共通とすることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記通電制御手段は、前記バッテリ電圧が閾値以下の場合には、定電圧で前記インジェクタの通電を制御することが望ましい。

本発明によれば、バッテリから直接、電力が供給されるインジェクタを駆動する内燃機関のインジェクタ駆動装置において、基準電流信号生成手段は、前記インジェクタを噴射させるための噴射弁信号に同期し、かつ、前記インジェクタに低電圧が印加される場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となる基準電流信号を生成し、電流検出手段は、前記インジェクタに流れる電流を検出電流信号として検出し、通電制御手段は、前記基準電流信号と前記検出電流信号とを比較して、前記インジェクタの通電を制御することとしたので、インジェクタの印加電圧が変動してもインジェクタの開弁応答時間を略一定に制御でき、昇圧回路を使用しない低コストな構成でインジェクタの開弁応答時間の変動を抑制することが可能な内燃機関のインジェクタ駆動装置を提供することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるインジェクタ駆動装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

（実施の形態１）
図１は、内燃機関（エンジン）のインジェクタＩＮＪのコイルＬ１を駆動（励磁）するインジェクタ駆動装置を示している。同図では、インジェクタＩＮＪをコイルＬ１と抵抗Ｒ１の等価回路で示している。なお、同図においては、エンジンの気筒毎に設けられるインジェクタのコイルのうち１つの気筒に対応した１個のインジェクタのコイルＬ１を例に、これを駆動するための駆動装置について示している。

同図において、インジェクタ駆動装置１は、ＥＣＵ２から入力されるインジェクタ信号に応じて、コイルＬ１の通電を制御する。ＥＣＵ（エンジンコントローラユニット）２は、スロットル開度など、エンジンの運転状態に応じて決定されるＩＮＪ信号（噴射弁信号）をインジェクタ駆動装置１に出力する。バッテリＢは、インジェクタＩＮＪに直列接続され、バッテリ電圧（＋Ｂ）をインジェクタＩＮＪに供給する。インジェクタＩＮＪは、バッテリＢからバッテリ電圧（＋Ｂ）が供給されるとともに、インジェクタ駆動装置１により、コイルＬ１の導通が制御される。

インジェクタ駆動装置１は、波形発生器１１、比較器１２、ＡＮＤ回路１３、保護抵抗Ｒ２、パワートランジスタ１４、電流検出抵抗Ｒ３、オペアンプ（差動増幅器）１５を備えている。上記構成において、波形発生器１１は基準電流信号生成手段、比較器１２、ＡＮＤ回路１３、およびパワートランジスタ１４は通電制御手段、電流検出抵抗Ｒ３およびオペアンプ（差動増幅器）１５は電流検出手段として機能する。

波形発生器１１は、ＥＣＵ２から入力されるＩＮＪ信号に同期し、かつインジェクタＩＮＪに低電圧が印加される場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となる基準電流信号を生成して比較器１２およびＡＮＤ回路１３に出力する。基準電流信号の詳細は後述する。

比較器１２は、波形発生器１１から入力される基準電流信号と、オペアンプ１５から入力される検出電流信号とを比較し、検出電流信号≧基準電流信号の場合に「Ｌ」、検出電流信号＜基準電流信号の場合に「Ｈ」となる比較信号をＡＮＤ回路１３に出力する。ＡＮＤ回路１３は、ＥＣＵ２から入力されるＩＮＪ信号と比較器１２から入力される比較信号とのＡＮＤ出力を通電制御信号として、保護抵抗Ｒ２を介しパワートランジスタ１４のゲートに出力する。

パワートランジスタ１４は、そのゲートが保護抵抗Ｒ２を介してＡＮＤ回路１３に接続され、その入力側がインジェクタＩＮＪのコイルＬ１の一端に接続され、その出力側が電流検出抵抗Ｒ３に接続されている。パワートランジスタ１４は、そのゲートに入力される通電制御信号に応じて、インジェクタＩＮＪのコイルＬ１を導通させる。なお、パワートランジスタ１４の両端にダイオードを逆並列接続して逆流を防止する構成としてもよい。

電流検出抵抗Ｒ３は、インジェクタＩＮＪのコイルＬ１に流れる電流（インジェクタ電流）を検出するための抵抗であり、その一端側がパワートランジスタ１４の出力側に接続され、他端側が接地されている。電流検出用抵抗Ｒ３の両端間電圧は、インジェクタ電流に対応した電圧値となる。

オペアンプ１５は、電流検出抵抗Ｒ３に並列接続されており、電流検出抵抗Ｒ３の両端間の電圧を差動増幅し検出電流信号として、比較器１２に出力する。

つぎに、波形発生器１１で生成される基準電流信号について詳細に説明する。図２は、インジェクタＩＮＪの印加電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３として（但し、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）、インジェクタＩＮＪを通電した際のインジェクタ電流波形およびインジェクタＩＮＪの応答性を示している。インジェクタ電流の電流上昇傾向は、インジェクタＩＮＪの印加電圧により異なっており、印加電圧が低いほど電流上昇傾向は小さくなっている。インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０は、インジェクタ電流の電流上昇傾向に依存しており、印加電圧が低いほど、インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０は大きくなっている。

本実施の形態では、インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０が、インジェクタＩＮＪの印加電圧の変動（バッテリ電圧の変動やコイル抵抗の変動等）に拘わらず略一定となるように、インジェクタＩＮＪの印加電圧が低電圧（例えば、Ｖ１）の場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となるような共通の基準電流信号を生成し、この共通の基準電流信号にインジェクタ電流波形が追従するように制御している。このように、本実施の形態では、インジェクタＩＮＪの印加電圧が低電圧となる場合、すなわち、インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０が長くなる側（開弁応答性が悪い側）を基準として、基準電流信号を生成し、印加電圧が高電圧となる場合でも、開弁応答時間Ｔ０が低電圧時と同じになるように制御している。

上記図１の構成のインジェクタ駆動回路１の動作および効果を図３〜図５を参照して説明する。図３は、本発明の駆動方式を説明するための図であり、インジェクタの印加電圧が低電圧時と高電圧時の場合のインジェクタＩＮＪの応答性を示している。同図において、（ａ）はＩＮＪ信号、（ｂ）は印加電圧が高電圧時のインジェクタＩＮＪの動作、（ｃ）は印加電圧が高電圧時の基準電流信号、（ｄ）は印加電圧が高電圧時のインジェクタ電流波形、（ｅ）は印加電圧が低電圧時のインジェクタＩＮＪの動作、（ｆ）は印加電圧が低電圧時の基準電流信号、（ｇ）は印加電圧が低電圧時のインジェクタ電流波形を示している。図４は、インジェクタ電流の基準電流信号に対する追従性を説明するための図である。同図において、横軸は時間ｔ、縦軸は電圧を示している。

上記図１のインジェクタ駆動装置において、波形発生器１１では、ＥＣＵ２から入力されるＩＮＪ信号（図３（ａ）参照）に同期した基準電流信号が生成され、比較器１２およびＡＮＤ回路１３に出力される。ここで、基準電流信号は、インジェクタＩＮＪの印加電圧が低電圧の場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となるような波形を有しており、ＩＮＪ信号の立ち上がり（通電開始時）から増加傾向を示し、ＩＮＪ信号の立ち下がり（通電終了時）で立ち下がる（０Ａに戻る）波形となっている（図３（ｃ）、（ｆ）参照）。

比較器１２では、波形発生器１１から基準電流信号が入力され、また、オペアンプ１５からインジェクタＩＮＪのコイルＬ１に流れる電流に応じた検出電流信号がフィードバックされる。比較器１２では、基準電流信号と検出電流信号とが比較され、検出電流信号≧基準電流信号の場合に「Ｌ」、検出電流信号＜基準電流信号の場合に「Ｈ」となる比較信号がＡＮＤ回路１３に出力される。ＡＮＤ回路１３では、ＥＣＵ２から入力されるＩＮＪ信号と比較器１２から入力される比較信号とのＡＮＤ出力を、通電制御信号として、保護抵抗Ｒ２を介しパワートランジスタ１４のゲートに出力される。ここで、通電制御信号を、比較信号とＩＮＪ信号とのＡＮＤ出力としているのは、ＩＮＪ信号がＯＦＦの間にインジェクタＩＮＪのコイルＬ１に電流が流れるのを防止するためのである。パワートランジスタ１４は、保護抵抗Ｒ２を介してＡＮＤ回路１３から入力される通電制御信号に応じて、ＯＮ／ＯＦＦし、インジェクタＩＮＪのコイルＬ１を導通／非導通させる。これにより、インジェクタＩＮＪのコイルＬ１に流れる電流の波形（インジェクタ電流波形）は、基準電流信号の波形に追従するように制御される（図３（ｃ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）、図４参照）。

このように、インジェクタ電流が、印加電圧の高電圧時でも低電圧時と同様な電流上昇傾向となり（図３（ｄ）、（ｇ）参照）、インジェクタＩＮＪの吸引力を一定にすることで、インジェクタ応答時間Ｔ０を一定にでき（図３（ｂ）、（ｅ）参照）、印加電圧の変動（バッテリ電圧の変動やコイル抵抗の変動等）によるインジェクタ応答時間Ｔ０の変動を防止することが可能となる。

図５は、本発明による駆動方式と従来の定電圧制御方式とのインジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０の測定結果を示している。同図において、横軸はインジェクタＩＮＪの印加電圧、縦軸はインジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０を示している。図５に示すように、本発明による駆動方式では、従来の一定電圧制御方式に比して、印加電圧の変動に対する
インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０の変動幅ΔＴ０がはるかに小さくなっており、本発明による駆動方式は、インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０の変動を抑制する場合に有効であることが確認された。

つぎに、上記基準電流信号の実施例１〜３について説明する。上記基準電流信号は、インジェクタＩＮＪの印加電圧が低電圧となる場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となる形状を有するものであるが、さらに、以下の実施例１〜３のような形状とすることにしてもよい。

［実施例１］
上記基準電流信号を三角波で近似する構成としてもよい。上記図２で示したように、インジェクタＩＮＪを通電した際の各インジェクタ電流波形は、概ね三角波（直線）の形状を有しているため、基準電流信号としてインジェクタ電流波形を三角波で近似した信号を使用することができる。三角波は、ＲＣ回路等の簡略な構成で生成できるため、波形発生器１１を簡単かつ低コストな構成とすることができ、インジェクタ駆動装置を低コストな構成とすることができる。なお、近似する波形は、三角波に限られるものではなく、例えば、台形波や曲線波で近似することにしてもよく、印加電圧が低電圧となる場合のインジェクタ電流波形と略等価と評価できる近似波形であれば如何なる波形の信号を使用してもよい。

［実施例２］
図６は実施例２に係る基準電流信号を説明するための図である。同図において、（ａ）はＩＮＪ信号、（ｂ）は印加電圧が高電圧時のインジェクタＩＮＪの動作、（ｃ）は印加電圧が高電圧時の基準電流信号、（ｄ）は印加電圧が高電圧時のインジェクタ電流波形、（ｅ）は印加電圧が低電圧時のインジェクタＩＮＪの動作、（ｆ）は印加電圧が低電圧時の基準電流信号、（ｇ）は印加電圧が低電圧時のインジェクタ電流波形を示しており、また、Ｔｃは閉弁応答時間を示している。

同図において、基準電流信号を、連続的に増加する電流値がインジェクタＩＮＪ作動に必要な一定値（第１電流値）を超えた場合に、当該一定値（第１電流値）より低く設定された保持電流値（第２電流値）にステップ状に変化する形状としてもよい。この場合、上記実施例１と同様に、一定値となるまでは三角波で近似することができる。

インジェクタＩＮＪ作動後は電流値が過剰となるため、この過剰電流はエネルギー消費悪化やインジェクタＩＮＪの閉弁応答時間Ｔｃの悪化を招くため、インジェクタＩＮＪ作動後は、開弁保持に最低限必要な保持電流に切り替える。これにより、エネルギー消費悪化やインジェクタＩＮＪの閉弁応答時間Ｔｃが長くなるのを防止することができる。

［実施例３］
基準電流信号は、インジェクタＩＮＪを特定の条件（バッテリ電圧（＋Ｂ）が低電圧で、所定の運転条件）で通電した際のインジェクタ電流波形と略等価な波形としてもよい。このように、基準電流信号の波形を実際の波形と等価にすることで、作動状態を一致させることができる。この場合、特定の条件を、インジェクタＩＮＪとエンジンにおいて、インジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０の変動が問題となる運転条件内（通常のエンジン回転時）でインジェクタ電流が最も電流上昇速度の遅くなる条件とすることができる。

エンジン回転数や電気負荷の大小によりバッテリ電圧（＋Ｂ）は変化し、また、インジェクタＩＮＪのコイル抵抗やハーネス抵抗も雰囲気温度で変化する。運転条件（エンジン回転数、雰囲気温度等）やバッテリ電圧（＋Ｂ）をパラメータとして、インジェクタ電流が最も電流上昇速度が遅い条件でインジェクタＩＮＪが作動可能となるように、事前にインジェクタＩＮＪの電磁吸引力を設定する。この条件で、インジェクタ電流の電流上昇傾向を制御することで、開弁応答時間Ｔｃは、バッテリ電圧（＋Ｂ）の変動や運転条件によらず、最も遅い条件で一定にすることができる。なお、低温始動のような、噴射時間が長く、かつエンジンが低回転でインジェクタＩＮＪの開弁応答時間の変動が問題とならない領域については、このような制御は必要がない。

以上説明したように、本実施の形態によれば、昇圧回路を使用しないで、バッテリＢから直接、電力が供給されるインジェクタＩＮＪを駆動する内燃機関のインジェクタ駆動装置において、波形発生器１１は、インジェクタＩＮＪを噴射させるための噴射弁信号に同期し、かつ、インジェクタＩＮＪに低電圧が印加される場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となる基準電流信号を生成し、電流検出抵抗Ｒ３およびオペアンプ１５は、インジェクタＩＮＪに流れる電流を検出電流信号として検出し、比較器１２は、基準電流信号と検出電流信号とを比較して、インジェクタＩＮＪの通電を制御することとしたので、印加電圧の変動（バッテリ電圧の変動やコイル抵抗の変動等）してもインジェクタ応答時間Ｔ０を一定にでき、印加電圧の変動（バッテリ電圧（＋Ｂ）の変動やコイル抵抗の変動等）によるインジェクタ応答時間Ｔ０の変動を防止することが可能となる。これにより、空燃比制御や燃焼安定性の向上およびエミッション低減が可能となる。

付言すると、本実施の形態では、バッテリ電圧（＋Ｂ）の変化量分の補正が不要となるので制御が簡単となり、また、フィードバック制御しているので、マップ補正よりも正確に制御することが可能となる。

なお、本実施の形態では、内燃機関（エンジン）の１つの気筒に対応した１個のインジェクタのインジェクタ駆動装置について説明したが、各気筒のインジェクタＩＮＪにおいて、その開弁応答時間Ｔ０が最も遅いインジェクタＩＮＪに、他の気筒のインジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０を合わせることで、すなわち、その開弁応答時間Ｔ０が最も遅い気筒のインジェクタＩＮＪのインジェクタ電流波形を近似した基準電流信号を、他の気筒のインジェクタ制御装置でも使用することにより、各気筒間でインジェクタＩＮＪの開弁応答時間Ｔ０を一定にすることができる。

また、本実施の形態では、インジェクタＩＮＪへの通電電流を一定にすることで、インジェクタＩＮＪの吸引力を一定にし、開弁応答時間Ｔ０の変化を防止するため、印加燃圧の変化には対応できない。このため、ＥＣＵ２において、燃圧変化に対してマップ等で噴射開始時期と通電時間を補正することにしてもよい。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係るインジェクタ駆動装置を示す構成図である。図７において、図１と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。実施の形態２に係るインジェクタ駆動装置は、各気筒のインジェクタＩＮＪのＩＮＪ信号幅が同じ場合に、共通の波形発生器１１を使用した構成である。同図は４気筒の場合を一例として示している。図７において、各インジェクタＩＮＪ１〜４のＩＮＪ信号幅が同じで、電流に対する各インジェクタＩＮＪ１〜４の吸引力や燃圧が同じである場合は、共通の基準電流信号を使用できるので、気筒（インジェクタＩＮＪ）毎に波形発生器を備える必要はなく、１つの波形発生器１１で代用することができる。図８−１は、各インジェクタＩＮＪ１〜４のＩＮＪ信号と基準電流信号のタイミングチャートの一例を示している。例えば、図８−１に示すように、各ＩＮＪ１〜４のＩＮＪ信号の信号幅が同じで、ＩＮＪ信号が重ならない場合は、１つの波形発生器１１で各ＩＮＪ１〜４用の基準電流信号を生成することができる。

なお、気筒によりＩＮＪ信号が重なると、１個の波形発生器では各気筒に対応した基準電流信号を発生できないため、ＩＮＪ信号が重ならない範囲で、波形発生器を複数備える必要がある。図８−２は、各インジェクタＩＮＪ１〜４のＩＮＪ信号と基準電流信号のタイミングチャートの一例を示している。例えば、図８−２に示すようなＩＮＪ１〜４のＩＮＪ信号の場合には、インジェクタＩＮＪ１、３用と、インジェクタＩＮＪ２、４用に２つの波形発生器が必要となる。

実施の形態２によれば、各気筒のインジェクタに対して、共通の波形発生器１１を使用しているので、インジェクタ駆動装置を低コストな構成とすることができる。

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３にかかるインジェクタ駆動装置の構成を示す図である。実施の形態３に係るインジェクタ駆動装置では、実施の形態１において、バッテリ電圧（＋Ｂ）が閾値以下の場合、比較器１２における基準電流信号と検出電流信号との比較に基づいた通電制御信号ではなく、一定の電圧値（ＩＮＪ信号）を通電制御信号としてインジェクタＩＮＪを制御する構成である。図９において、図１と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。低温始動時のようにバッテリ電圧が大幅に低下した場合は、上記実施例３で設定する最も電流上昇速度が遅い条件を下回るため、定電圧でインジェクタＩＮＪの通電を制御する。

実施の形態３に係るインジェクタ駆動装置は、閾値電圧Ｖ０（但し、Ｖ０＜Ｖ１）とバッテリ電圧（＋Ｂ）とを比較して、バッテリ電圧（＋Ｂ）≦閾値電圧Ｖ０の場合に「Ｈ」、バッテリ電圧（＋Ｂ）＞閾値電圧の場合に「Ｌ」を出力する比較器２１と、比較器２１の出力とＩＮＪ信号とのＡＮＤ出力を、保護抵抗Ｒ２を介してパワートランジスタ１４に出力するＡＮＤ回路２２とを備えている。かかる構成では、バッテリ電圧（＋Ｂ）≦閾値電圧Ｖ０の場合には、比較器１２における基準電流信号と検出電流信号との比較に基づいた通電制御信号ではなく、ＡＮＤ回路２２から出力されるＩＮＪ信号に基づいた通電制御信号でインジェクタＩＮＪの通電が制御される。他方、バッテリ電圧（＋Ｂ）＞閾値電圧Ｖ０の場合には、比較器１２における基準電流信号と検出電流信号との比較に基づいた通電制御信号でインジェクタＩＮＪの通電が制御される。ここでは、バッテリ電圧≦閾値電圧Ｖ０の場合に、バッテリ電圧（＋Ｂ）＞閾値電圧Ｖ０となるまでインジェクタＩＮＪを定電圧制御することとしたが、バッテリ電圧（＋Ｂ）≦閾値電圧Ｖ０の場合に、一定時間、定電圧制御を行った後、基準電流信号と検出電流信号との比較に基づいたインジェクタＩＮＪの通電制御を行うことにしてもよい。

実施の形態３によれば、始動時等のバッテリ電圧（＋Ｂ）が閾値電圧Ｖ０以下の場合には、定電圧でインジェクタの通電を制御することとしたので、安全性を確保することが可能となる。

本発明に係るインジェクタ駆動装置は、筒内直噴エンジンに好適に使用することができるが、他のタイプのエンジンでも使用することができる。

本発明に係るインジェクタ駆動装置は、車等の各種内燃機関に使用することができ、特に、車等の筒内直噴エンジンに有用である。

実施の形態１に係るインジェクタ装置の概略の構成例を示す図である。 インジェクタの印加電圧を変更してインジェクタを通電した際のインジェクタ電流波形およびインジェクタの応答性を示す図である。 インジェクタの印加電圧が低電圧時と高電圧時の場合のインジェクタＩＮＪの応答性を示す図である。 インジェクタ電流の基準電流信号に対する追従性を説明するための図である。 本発明による駆動方式と従来の一定電圧制御方式とのインジェクタの開弁応答時間の測定結果を示す図である。 実施例２に係る基準電流信号を説明するための図である。 実施の形態２に係るインジェクタ装置の概略の構成例を示す図である。 各インジェクタのＩＮＪ信号と基準電流信号のタイミングチャートの一例を示す図である（その１）。 各インジェクタのＩＮＪ信号と基準電流信号のタイミングチャートの一例を示す図である（その２）。 実施の形態３に係るインジェクタ装置の概略の構成例を示す図である。 インジェクタに印加される印加電圧と、インジェクタの開弁応答時間Ｔ０を説明するための図である。 インジェクタを定電流で制御した場合のインジェクタの開弁応答時間Ｔ０を説明するための図である。 インジェクタを定電圧で制御した場合のインジェクタの開弁応答時間Ｔ０を説明するための図である。

符号の説明

１ インジェクタ駆動装置
２ ＥＣＵ（エンジンコントローラユニット）
１１ 波形発生器
１２ 比較器
１３ ＡＮＤ回路
１４ パワートランジスタ
１５ オペアンプ（差動増幅器）
２１ 比較器
２２ ＡＮＤ回路
ＩＮＪ インジェクタ
Ｂ バッテリ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗
Ｌ１ コイル

Claims (7)

1. バッテリから直接、電力が供給される内燃機関のインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置において、
   前記インジェクタを噴射させるための噴射弁信号に同期し、かつ、前記インジェクタに低電圧が印加される場合のインジェクタ電流波形と電流上昇傾向が略等価となる基準電流信号を生成する基準電流信号生成手段と、
   前記インジェクタに流れる電流を検出電流信号として検出する電流検出手段と、
   前記基準電流信号と前記検出電流信号とを比較して、前記インジェクタの通電を制御する通電制御手段と、
   を備えたことを特徴とするインジェクタ駆動装置。
2. 前記基準電流信号は、前記直噴弁信号の立ち上がりから増加傾向を有し、前記直噴弁信号の立ち下がりで立ち下がる波形形状を有することを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ駆動装置。
3. 前記基準電流信号は、第１電流値を超えると当該第１電流値よりも低く設定された第２電流値にステップ状に変化することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインジェクタ駆動装置。
4. 前記基準電流信号は、インジェクタ電流が最も電流上昇速度が遅くなる、バッテリ電圧および運転条件下で、前記インジェクタを通電した際のインジェクタ電流波形と略等価であることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ駆動装置。
5. 前記基準電流信号は、前記インジェクタ電流波形を三角波で近似した波形としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のインジェクタ駆動装置。
6. 各気筒のインジェクタに対して、前記基準電流信号生成手段を共通としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のインジェクタ駆動装置。
7. 前記通電制御手段は、前記バッテリ電圧が閾値以下の場合には、定電圧で前記インジェクタの通電を制御することを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ駆動装置。

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