JP4970179B2 - 電磁負荷の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、内燃機関の燃料供給に用いられるインジェクタの安定した動作状態を維持するための、電磁負荷の制御装置に関する。

従来から、電磁負荷の制御装置において、駆動初期に大電流を流し、初期期間の経過後は、電磁負荷を安定状態に保持するために、一定電流（保持電流）を流す方法が知られている。

例えば、特許文献１は、駆動初期に大電流を流した後、保持電流まで電流を低下させた時、保持電流より小さな値まで電流の落ち込みが生じないように制御する技術を開示している。

特開昭５９−１０３０９１号公報

特許文献１に開示された技術は、内燃機関に搭載されるバッテリ電圧によって電磁負荷を駆動するものであり、駆動初期に流す電流が小さく、電流の応答が遅いという問題がある。このことは、電磁負荷の駆動電流にとっては、駆動初期の大電流から保持電流までの低下が緩やかになり、保持電流以下への落ち込みは少ない。

そこで、保持電流以下への落ち込みを防止しつつ、駆動初期の電流の応答が速い電磁負荷の制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の電磁負荷の制御装置は、電磁負荷と、電源と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記電源の電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段を操作して前記駆動電流を減少させる制御装置において、前記駆動電流を減少させる過程の途中に１段又は複数段の順次下降する電流設定値を設け、ある電流設定値から次の電流設定値まで減少させる際に、始めは急傾斜で減少させ、後には緩傾斜で減少させるように制御することを特徴とするものである。

また、本発明の電磁負荷の制御装置は、電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記昇圧回路の昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段とダイオードを用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、前記昇圧回路と前記電磁負荷の一方の端子との間に直列接続される第１の電流検出手段と第1のスイッチ手段と、前記電源と前記電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、前記電磁負荷の他方の端子に直列に順次接続される第３のスイッチ手段と第２の電流検出手段と、前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを前記昇圧回路に帰還する帰還手段と、前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを循環する循環手段とを備えて、前記電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、前記第１又は前記第２の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフして、前記帰還手段を通電させ、前記第１の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時、前記第３のスイッチ手段をオンして、前記循環手段を通電させ、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させることを特徴とするものである。

また、本発明の電磁負荷の制御装置は、電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記昇圧回路の昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段とダイオードを用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、前記昇圧回路と前記電磁負荷の一方の端子との間に直列接続される第１の電流検出手段と第1のスイッチ手段と、前記電源と前記電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、前記電磁負荷の他方の端子に直列に順次接続される第３のスイッチ手段と第２の電流検出手段と、前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを前記昇圧回路に帰還する帰還手段と、前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを循環する循環手段とを備えて、前記電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、前記第１又は前記第２の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフし、前記帰還手段を通電させ、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した時、前記第３のスイッチ手段をオンし、前記循環手段を通電させ、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させることを特徴とするものである。

また、本発明の電磁負荷の制御装置は、上記の特徴に加えて、前記第２の設定値から電流を減少させる際に、第３の設定値又は複数の順次下降する設定値を設けて、それぞれ電流が所定の閾値又は所定時間を経過した時に、電流の減少を急傾斜から緩傾斜の下降に切り替えることを特徴とするものである。

また、本発明の電磁負荷の制御装置は、上記の特徴に加えて、前記帰還手段と前記循環手段は、ダイオードであることを特徴とするものである。

さらに、本発明の電磁負荷の制御装置は、電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記昇圧回路の昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段とダイオードを用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、前記昇圧回路と前記電磁負荷の一方の端子との間に直列接続される第1のスイッチ手段と、前記電源と前記電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、前記電磁負荷の他方の端子には、第３のスイッチ手段と第１の電流検出手段が順次接続された線と、定電圧ダイオードと第２の電流検出手段が順次接続された線とが並列に接続され、前記第１及び第２の電流検出手段の端子の下流側から、前記電磁負荷の上流側に向けてダイオードが接続され、前記電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、前記第１の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフして、前記定電圧ダイオードと前記ダイオードを通電させて電流を帰還させ、前記第２の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時又は前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した後、前記第３のスイッチ手段をオンして、前記ダイオードを通電させて電流を循環させ、前記第１の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第１の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第３のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させることを特徴とするものである。

また、本発明の電磁負荷の制御装置は、第１及び第２の電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記昇圧回路の昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段とダイオードを用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、前記昇圧回路と前記第１及び第２の電磁負荷の一方の各端子との間に直列接続される第１の電流検出手段と第1のスイッチ手段と、前記電源と前記各電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、前記第１の電磁負荷の他方の端子には、第３のスイッチ手段と第２の電流検出手段が順次接続され、前記第２の電磁負荷の他方の端子には、第４のスイッチ手段と第３の電流検出手段が順次接続され、前記第２及び第３の電流検出手段の下流側から、前記第１及び第２の電磁負荷の上流側に向けてダイオードが接続され、前記第１の電磁負荷の下流側と前記第２の電磁負荷の下流側から、前記第１の電流検出手段の下流側であって前記第1のスイッチ手段の上流側に向けてそれぞれダイオードを接続し、前記第１の電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、前記第１又は前記第２の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフして、前記帰還ダイオードを通電させて電流を帰還させ、前記第１の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時又は前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した後、前記第３のスイッチ手段をオンして、前記ダイオードを通電させて電流を循環させ、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させるという過程と共に、前記第２の電磁負荷を駆動開始する時には、前記第１と前記第４のスイッチ手段をオンし、前記第１又は前記第３の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第４のスイッチ手段をオフして、前記帰還ダイオードを通電させて電流を帰還させ、前記第１の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時又は前記第１と前記第４のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した後、前記第４のスイッチ手段をオンして、前記ダイオードを通電させて電流を循環させ、前記第３の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第３の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させるという過程とを、交互に繰り返すことを特徴とするものである。

本発明の電磁負荷の制御装置によれば、駆動初期の大電流から保持電流まで低下させる際に、始めは急傾斜で、後には緩傾斜で電流を低下させるので、応答速度を大きく損なうことなく、保持電流以下への落ち込みを防止するという効果を奏する。

そのため、例えば、内燃機関の燃料噴射用の電磁弁に適用すると、高い精度で燃料制御を行なうことを可能とするものである。

本発明を実施するための最良の形態について、以下、いくつかの実施例をあげて説明する。

［実施例１］
実施例１は、本発明を自動車用エンジンシステムにおける燃料噴射に供するインジェクタに適用した場合の一例である。
図１は、実施例１のインジェクタの制御装置の回路構成を示す。自動車用エンジンシステムは、多気筒でありインジェクタが複数存在するが、図１においては、１つのインジェクタ１０のみを代表して示している。インジェクタ１０には、バッテリ２０の電圧と、バッテリ２０から昇圧回路３０で昇圧された電圧３６が供給され、これらの電圧によって電流が制御されている。

昇圧回路３０は、トランジスタ３２をオンしてコイル３１に電流を流し、トランジスタ３２をオフしたときにコイル３１の逆起電力エネルギーをコンデンサ３５に蓄積して、昇圧電圧３６が得られる。ダイオード３４は、トランジスタ３２をオンした時、昇圧電圧３６が短絡しないようにしている。制御回路３７は、昇圧電圧３６を検出して、これが所定電圧値となるように、トランジスタ３２を制御信号３３によってオン、オフ制御する。

次に、インジェクタ１０への回路接続を説明する。昇圧回路３０を流れる電流を検出する電流検出抵抗１６０とトランジスタ１００は、インジェクタ１０の一方の端子に接続され、インジェクタ１０の他方の端子には、トランジスタ１１０とインジェクタ１０に流れる電流を検出する電流検出抵抗１７０が接続されている。さらに、インジェクタ１０の他方の端子には、インジェクタ１０の逆起電力エネルギーを昇圧回路３０に帰還するダイオード１４０が接続されている。

バッテリ２０に両端をみると、トランジスタ１２０とバッテリ２０への逆流素子ダイオード１３０がインジェクタ１０の一方の端子に接続され、インジェクタ１０の逆起電力エネルギーを循環するダイオード１５０が他方の端子に接続されている。

トランジスタ１００、１１０、１２０の駆動信号線と、電流検出抵抗１６０、１７０の検出電圧線は、制御回路４０に接続されている。

図２は、図１が示した実施例１のインジェクタ電流波形とトランジスタの動作を示す。ここでは、時点ｔ１におけるインジェクタ電流１１のピークを、ピーク電流ｉｐと称し、時間ｔ２〜ｔ３における一定のインジェクタ電流１１を、保持電流ｉｈと称する。

インジェクタ１０の駆動初期の時点ｔ０において、トランジスタ１００と１１０をオンにすると、昇圧電圧３６の印加によって、電流１２と１３は、時点ｔ１まで上昇する電流となる。この電流で発生するインジェクタ１０の電磁力により、図示しない噴射弁が開き、エンジンのシリンダへの燃料の噴射を開始する。電流１３が流れることによって生ずる電流検出抵抗１７０の電圧降下により、インジェクタ１０に流れるピーク電流ｉｐを検出する。このピーク電流ｉｐは、噴射弁がほぼ開弁状態となるような値に設定される。

電流１３がピーク電流ｉｐとなると（時点ｔ１）、トランジスタ１００と１１０をオフにする。これにより、インジェクタ１０の逆起電力エネルギーによって、ダイオード１４０と１５０が通電し、電流１４と１５が昇圧回路３０に帰還されながら、インジェクタ電流は、ピーク電流ｉｐから減少する。この電流１４と１５は、昇圧回路３０のコンデンサ３５の充電に作用し、時間ｔ０〜ｔ１の期間で消費された電荷による電圧３６の低下を補充する。

帰還電流１４は、電流検出抵抗１６０で検出され、この値がしきい値ｉｓ１になった時点ｔ１１で、トランジスタ１１０をオンする。そうすると、インジェクタ１０の逆起電力エネルギーによる電流は、帰還電流１４と１５から、循環電流の電流１３と１５に切り替わる。時間ｔ１〜ｔ１１の期間における電流降下の傾斜は、帰還電流１４と１５の流れを妨げる昇圧電圧３６のために急傾斜となるが、時点ｔ１１以降では、循環電流１３と１５の流れを妨げる電圧がないので、電流降下は、帰還電流１４と１５の時に比べて、緩傾斜となる。

循環電流１３と１５は、電流検出抵抗１７０によって検出され、保持電流ｉｈの下限値ｉｈｌ１に達すると、トランジスタ１２０をオンする。この時、トランジスタ１１０はオン状態であるから、トランジスタ１２０をオンすると、インジェクタ１０にはバッテリ２０の電圧が印加されて、電流１６と１３が流れて、時点ｔ２の時点から電流が増加する。そして、保持電流ｉｈ１の上限値ｉｈｈ１に達すると、トランジスタ１２０をオフにして、インジェクタ１０の逆起電力エネルギーにより、循環電流１３と１５を流してインジェクタ電流を再び減少させる。時間ｔ２〜ｔ３の期間では、この動作の繰り返し、すなわち、トランジスタ１２０のオン、オフ動作の繰り返しにより、保持電流ｉｈ１を所定値とするように制御している。

時間間隔ｔ１〜ｔ２では、噴射弁がほぼ開弁した状態から、完全な開弁状態にソフトランディングさせる期間であり、時間ｔ２〜ｔ３の期間では、完全な開弁を保持する期間である。図示していないエンジン制御のロジック回路では、エンジン回転数、冷却水の温度、空気量等によってインジェクタ１０の開弁時間が設定され、制御回路４０には開弁時間に相当する噴射パルス５０が入力される。時間ｔ０〜ｔ３の期間は、噴射パルス５０の時間に相当している。

図３は、実施例１の制御回路４０の内部の回路構成を示すもので、帰還電流１４が流れる検出抵抗１６０の電流検出回路４１と、トランジスタ１１０のオン信号の生成回路４２を示す。

ところで、図２に示した電流が緩傾斜で減少する時間ｔ１１〜ｔ２の期間が仮にないと、すなわち、この期間でトランジスタ１１０がオフにしていると、従来技術で説明した電流の落ち込みが生ずるが、この理由を、図３を用いて説明する。

電流１４によって電流検出抵抗１６０に生ずる電圧降下は、増幅器４１１によって増幅される。この時、増幅器４１１がノイズによって不安定な動作をしないように、入力端子にはコンデンサ４１２と４１３が接続される。増幅器４１１の出力電圧は、比較器４２１に入力されて、安定化された電圧４２０を分圧した基準値と比較される。増幅器４１１の出力電圧が基準値より大きい場合、比較器４２１は、トランジスタ１１０をオフに、小さい場合にはオンにするように動作する。この比較器４２１の動作を安定にするため、入力端子にはコンデンサ４２２が接続される。

上記の回路構成では、電流１４の検出からトランジスタ１１０の駆動信号を発生するまでに時間遅れが生ずる。さらに、トランジスタ１１０も、駆動信号を受けてから確実にオンになるまでに時間遅れがある。この時間遅れにより、急傾斜の電流１４と１５が、保持電流ｉｈの下限値ｉｈｌ１まで下降を続けると、下限値ｉｈｌ１より更に小さい値まで下がった時にトランジスタ１１０がオンするので、保持電流ｉｈの初期に電流の落ち込みが生ずる。

以上の理由により、図２に示されたように、帰還電流１４と１５の発生によりインジェクタ電流が急傾斜で降下して保持電流ｉｈ１の下限値ｉｈｌ１に達する前に、循環電流１３と１５に切り替えて、インジェクタ電流の傾斜を緩やかに制御するようにしている。こうすることにより、コンデンサ４１２、４１３、４２２や素子の時間遅れによる電流検出の遅れが無視できる程度に電流の時間変化を緩やかにして、電流の落ち込みをなくし、所定の保持電流ｉｈ１に制御することができる。

図４は、噴射パルス５０が入力されている期間（図２の時間ｔ０〜ｔ３の期間）におけるトランジスタ１００、１１０、１２０の動作を示すフローチャートを示す。

ステップ５００において、噴射パルス５０が入力されると、ステップ５０１において、トランジスタ１００と１１０がオンにされ、インジェクタ１０に電流１１が流れる。

ステップ５０２では、電流検出抵抗１７０により検出した電流１３とピーク電流ｉｐと比較する。電流１３がピーク電流ｉｐより小さい状態では、判定結果はＮＯであり、トランジスタ１００と１１０のオン状態が継続する。他方、電流１３がピーク電流ｉｐと等しいか、大きい状態となると、判定結果がＹＥＳとなり、次のステップ５０３に進む。

ステップ５０３では、トランジスタ１００と１１０がオフとされて、帰還電流１４、１５が発生してインジェクタ電流１１が減少する。

ステップ５０４では、電流検出抵抗１６０で検出した帰還電流１４としきい値ｉｓ１と比較する。帰還電流１４がしきい値ｉｓ１より大きい状態では、判定結果はＮＯであり、トランジスタ１００と１１０のオフ状態が継続する。他方、帰還電流１４がしきい値ｉｓ１と等しいか、小さくなると、判定結果はＹＥＳとなり、次のステップに進む。

ステップ５０５では、トランジスタ１１０がオンになり、循環電流１３と１５が発生してインジェクタ電流１１は減少する。

ステップ５０６では、電流検出抵抗１７０で検出した循環電流１３と保持電流ｉｈ１の下限値ｉｈｌ１と比較する。循環電流１３が下限値ｉｈｌ１より大きい状態では、判定結果はＮＯとなり、トランジスタ１１０のオン状態が継続する。他方、循環電流１３が下限値ｉｈｌ１と等しいか、小さくなったことを検出すると、判定結果はＹＥＳとなり、次のステップに進む。

ステップ５０７では、トランジスタ１１０はオン状態のままトランジスタ１２０がオンし、バッテリ２０からの電流１６により、インジェクタ電流１１は増加する。

ステップ５０８では、電流検出抵抗１７０で検出した電流１３と保持電流ｉｈ１の上限値ｉｈｈ１と比較する。電流１３が上限値ｉｈｈ１より小さい状態では、判定結果はＮＯであり、トランジスタ１１０と１２０のオン状態が継続する。他方、電流１３が上限値ｉｈｈ１と等しいか、大きい状態となったことを検出すると、判定結果はＹＥＳとなり、次のステップに進む。

ステップ５０９では、トランジスタ１１０はオン状態のまま、トランジスタ１２０がオフとなり、再び循環電流１３と１５が発生して、インジェクタ電流１１は減少する。

以下、噴射パルス５０が入力されている間中、ステップ５０５から５０９が繰り返され、インジェクタ電流１１は保持電流ｉｈ１に制御される。

以上説明したように、本発明の実施例１によれば、インジェクタ電流は、ピーク電流ｉｐから保持電流ｉｈ１に減少する時、しきい値ｉｓ１までは急傾斜に減少し、しきい値ｉｓ１からは、緩やかに減少するように制御できるので、電流の落ち込みがなく、インジェクタの開弁動作を安定的に操作することができるという効果がある。

実施例１では、帰還電流１４の電流を電流検出抵抗１６０で検出し、この値がしきい値ｉｓ１まで小さくなった時、トランジスタ１１０をオンにして循環電流１３と１５に切り替えている。これを、図２に示すように、ピーク電流ｉｐ検出後、トランジスタ１００と１１０がオフした時点ｔ１から所定時間Ｔ１経過後に、トランジスタ１１０をオンにして循環電流１３と１５に切り替えるようにしてもよい。インジェクタ電流１１がピーク電流ｉｐからしきい値ｉｓ１まで減少する時間（時点ｔ１からｔ１１の期間）は、昇圧電圧３６が一定値または時間ｔ０からｔ１の期間中の電流供給で低下する電圧が一定値であれば、ほぼ一定となる。そこで、しきい値ｉｓ１となるまでの時間を予め知ることができるので、トランジスタ１１０をこの時間経過後にオンさせるように制御することができるのである。

また、実施例１では、帰還電流１４と１５の電流検出を、図２に示されているように、昇圧回路３０の出力側で検出しているが、電流１４と１５の通路である、ダイオード１５０、インジェクタ１１、ダイオード１４０と直列に電流検出手段を接続して検出するようにしてもよい。

［実施例２］
図５は、実施例２のインジェクタの制御装置の電流波形とトランジスタの動作を示す。インジェクタは、搭載されるエンジンによって、インジェクタ自体の仕様も燃料の圧力も異なり、インジェクタに流す電流は、それらに合致した値に設定する必要がある。図５に示された例では、保持期間の電流を、保持電流ｉｈ２とｉｈ３の２段で設定した場合である。

時点ｔ０において、噴射パルス５０の入力に応じてトランジスタ１００と１１０をオンにして、昇圧電圧３６を印加してインジェクタ電流１１を流し、ピーク電流値ｉｐにおいて、トランジスタ１００と１１０をオフにする。インジェクタ電流１１は、昇圧回路３０に帰還されながら減少し、しきい値ｉｓ２に達した時に、トランジスタ１１０をオンにして、インジェクタ電流１１を循環させながら、緩い傾斜で減少させる。電流が１段目の保持電流ｉｈ２の下限値ｉｈｌ２に達すると、トランジスタ１２０をオンしてバッテリ２０から電流を供給してインジェクタ電流を増加させる。電流が１段目の保持電流ｉｈ２の上限値ｉｈｈ２に達するとトランジスタ１２０をオフにすることにより、循環電流１３と１５が再び発生してインジェクタ電流が再び下降する。このように、トランジスタ１２０のオン、オフの動作を繰り返して、保持電流ｉｈ２に保持する。１段目の保持電流ｉｈ２の期間Ｔ２は、使用するインジェクタ１０の仕様により、予め設定されている。

保持電流ｉｈ２の継続時間である期間Ｔ２が経過すると（時点ｔ２１において）、トランジスタ１１０をオフにする。インジェクタ電流１１は、再び昇圧回路３０に帰還されながら減少し、しきい値ｉｓ３に達した時（時点ｔ２２において）、トランジスタ１１０をオンにして循環電流１３と１５を発生させて、電流の減少する傾斜を緩やかにする。電流が２段目の保持電流ｉｈ３の下限値ｉｈｌ３（時点ｔ２３において）に達すると、トランジスタ１２０をオンにしてバッテリ２０から電流を供給して電流を増加させる。電流が２段目の保持電流ｉｈ３の上限値ｉｈｈ３に達すると、トランジスタ１２０をオフにする。このように、トランジスタ１２０のオン、オフの動作を繰り返して、保持電流ｉｈ３に保持するように制御する。以上の制御を、噴射パルス５０の終了（時点ｔ３）まで継続する。

ピーク電流ｉｐから保持電流ｉｈ２、保持電流ｉｈ２から保持電流ｉｈ３への移行時、それぞれの下限値ｉｈｌ２、ｉｈｌ３になるまでに電流の低減傾斜は緩やかに制御するので、インジェクタ電流１１の落ち込みはない。図５は、保持電流を２段に制御する場合を示したが、２段に限定されるものではなく、更に多い段数とするようにしてもよい。

以上説明したように、実施例２によれば、インジェクタ電流は、ピーク電流ｉｐから保持電流ｉｈ２に減少する時、また保持電流ｉｈ２から保持電流ｉｈ３に減少する時、インジェクタ電流を、しきい値ｉｓ２またはｉｓ３までは急傾斜に減少させ、しきい値ｉｓ２またはｉｓ３からは、緩やかに減少させるように制御するので、電流の落ち込みがなく、インジェクタの開弁動作を安定的の操作することができるという効果がある。

［実施例３］
図６は、実施例３のインジェクタの制御装置の回路構成を示す。実施例３では、図１に示した実施例１と比較して、ダイオード１４０の替わりに、定電圧ダイオード１８０と電流検出抵抗１９０を接続した構成であり、その他同一部品については、実施例１と同一の符号を付けて示す。

実施例３の動作についても、実施例１と対比しながら、以下、説明する。ピーク電流ｉｐを検出するまでは、実施例１と同一の動作であるが、ピーク電流ｉｐを検出すると、トランジスタ１００と１１０がオフになる。そうすると、インジェクタ１０の逆起電力エネルギーによって、定電圧ダイオード１８０と検出抵抗１９０とダイオード１５０の回路に、電流１７と１５が流れる。

定電圧ダイオード１８０は一定電圧を保持するので、電流１７と１５の減少は、昇圧回路３０に帰還した時と同様に、急傾斜となる。そして、電流検出抵抗１９０で検出した電流１７の値がしきい値ｉｓ１に達すると、制御回路４０はトランジスタ１１０をオンにする。そうすると、逆起電力エネルギーによる電流は、定電圧ダイオード１８０の電流１７から、循環電流１３と１５に切り替わり、電流の減少は緩やかな傾斜となる。この後の動作は、図１に示した実施例１と同じであり、図２に示されたインジェクタ電流１１と同じものが得られる。なお、トランジスタ１１０がオフ時に、昇圧電圧３６によってインジェクタ１０と定電圧ダイオード１８０に電流が流れないように、定電圧ダイオード１８０は昇圧電圧３６より大きい電圧値に設定される。

以上説明したように、実施例３では、インジェクタ電流は、ピーク電流ｉｐから保持電流ｉｈ１に減少する時、定電圧ダイオード１８０によって急傾斜に減少するようにし、電流値がしきい値ｉｓ１に達すると、緩やかに減少させるように制御するので、電流の落ち込みがなく、インジェクタの開弁動作を安定的に行うことができるという効果がある。

［実施例４］
図７は、実施例４のインジェクタの制御装置の回路構成を示す。実施例４でも、図１に示した実施例１と同一部品については、同一の符号で示されている。
エンジンは、一般的に複数気筒で構成されているが、各気筒のインジェクタ毎に図１に示された回路構成を搭載することは、経済上得策ではない。発明者らの検討では、例えば４気筒エンジンにおいては、昇圧回路３０を全気筒のインジェクタで共通とし、対向２気筒の１、３気筒のインジェクタと、２、４気筒のインジェクタについて、それぞれ共通の回路構成としても、回路上の干渉やインジェクタの噴射性能上、問題ないということが明らかにされた。この結果を反映したものが実施例４であり、図７には、４気筒エンジンにおける１、３気筒の対向２気筒のインジェクタ１０と６０を駆動する共通回路の構成が示されている。

２気筒分の共通回路部分は、昇圧回路３０（図示していない他の２気筒分と共通）、インジェクタ１０と６０の共通端子に接続される昇圧電圧を印加するトランジスタ１００、バッテリ電圧を印加するトランジスタ１２０、逆流素子用ダイオード１３０、帰還電流と循環電流を流すダイオード１５０、帰還電流の検出抵抗１６０である。

１気筒分の単独回路部分は、インジェクタ１０と６０の他方の端子に接続されるトランジスタ１１０と１１１、電流検出抵抗１７０と１７１、帰還ダイオード１４０と１４１である。

制御回路４０には、インジェクタ１０に対応する噴射パルス５０、インジェクタ６０に対応する噴射パルス５１が入力され、また、制御回路４０は、トランジスタ１１０と１１１に与える駆動信号線と、電流検出抵抗１７０と１７１からの入力線が、それぞれ独立とされている。

１、３気筒の噴射パルス５０と５１は、重複することがないので、インジェクタ１０と６０には、図２に示されたインジェクタ電流が、エンジンの回転数に応じた時間間隔で流れる。この時、トランジスタ１１０とトランジスタ１１１は、交互に動作する。

トランジスタ１１０がオンの時には、電流検出抵抗１７０により、トランジスタ１１１がオンの時は、電流検出抵抗１７１により、ピーク電流ｉｐを検出すると、トランジスタ１１０又は１１１をオフとする。トランジスタ１１０をオフとした時は、ダイオード１４０と１５０が通電し、トランジスタ１１１をオフにした時は、ダイオード１４１と１５０が通電し、インジェクタの逆起電力エネルギーによる電流は、昇圧回路３０に帰還されて、急傾斜で減少する。

上記の帰還電流は、電流検出抵抗１６０により検出され、電流がしきい値ｉｓ１まで減少した時、トランジスタ１１０または１１１をオンにする。そうすると、インジェクタの逆起電力エネルギーは、トランジスタ１１０または１１１から、ダイオード１５０を流れる循環電流に移行し、インジェクタ電流は、緩やかな傾斜で減少する。そして、電流が保持電流ｉｈ１の下限値ｉｈｌ１まで達した時点で、トランジスタ１２０をオンにして、バッテリから電流を供給して、インジェクタ電流を増加に反転させる。以下、トランジスタ１２０のオン、オフ動作により、保持電流ｉｈ１を一定値とする。

以上説明したように、本発明の実施例４では、対向２気筒の回路の一部を共通回路としても、それぞれのインジェクタ電流をピーク電流ｉｐから保持電流ｉｈ１に減少させる時、それぞれのインジェクタ電流に落ち込みが生じないので、インジェクタの開弁動作を安定的に操作できるという効果がある。

本発明の実施例１のインジェクタの制御装置の回路構成を示す。 本発明の実施例１におけるインジェクタの電流波形とトランジスタの動作を示す。 本発明の実施例１の制御回路の内部の回路構成を示す。 本発明の実施例１の、時間間隔ｔ０〜ｔ３における動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２のインジェクタの制御装置の電流波形とトランジスタの動作を示す。 本発明の実施例３のインジェクタの制御装置の回路構成を示す。 本発明の実施例４のインジェクタの制御装置の回路構成を示す。

符号の説明

１０…インジェクタ、
１１…インジェクタ電流、
１４…帰還電流、
２０…バッテリ、
３０…昇圧回路、
４０…制御回路、
４１…電流検出回路、
４２…生成回路、
５０…噴射パルス、
１００、１１０、１２０…トランジスタ、
１３０、１４０、１５０…ダイオード、
１６０、１７０…電流検出抵抗、
１８０…定電圧ダイオード、
１９０…電流検出抵抗、
４１１…増幅器、
４２１…比較器

Claims (6)

1. 電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記電源の電圧により前記昇圧回路が昇圧電圧を生成し、前記昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段の操作とダイオードと、を用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、
   前記昇圧回路と前記電磁負荷の一方の端子との間に直列接続される第１の電流検出手段と第1のスイッチ手段と、前記電源と前記電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、
   前記電磁負荷の他方の端子に直列に順次接続される第３のスイッチ手段と第２の電流検出手段と、
   前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを前記昇圧回路に帰還する帰還手段と、前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを循環する循環手段とを備えて、
   前記電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、
   前記第１又は前記第２の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフして、前記帰還手段を通電させ、
   前記第１の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時、前記第３のスイッチ手段をオンして、前記循環手段を通電させ、
   前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、
   前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させ、前記駆動電流を減少させる過程の途中に一段又は複数段の順次下降する電流設定値を設け、ある電流設定値から次の電流設定値まで減少させる際に、始めは急傾斜で減少させ、後には緩傾斜で減少させるように制御することを特徴とする電磁負荷の制御装置。
2. 電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記電源の電圧により前記昇圧回路が昇圧電圧を生成し、前記昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段の操作とダイオードと、を用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、
   前記昇圧回路と前記電磁負荷の一方の端子との間に直列接続される第１の電流検出手段と第1のスイッチ手段と、前記電源と前記電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、
   前記電磁負荷の他方の端子に直列に順次接続される第３のスイッチ手段と第２の電流検出手段と、
   前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを前記昇圧回路に帰還する帰還手段と、前記電磁負荷の逆起電力エネルギーを循環する循環手段とを備えて、
   前記電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、
   前記第１又は前記第２の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフし、前記帰還手段を通電させ、
   前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した時、前記第３のスイッチ手段をオンし、前記循環手段を通電させ、
   前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、
   前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させ、前記駆動電流を減少させる過程の途中に一段又は複数段の順次下降する電流設定値を設け、ある電流設定値から次の電流設定値まで減少させる際に、始めは急傾斜で減少させ、後には緩傾斜で減少させるように制御することを特徴とすることを特徴とする電磁負荷の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載された制御装置において、
   前記第２の設定値から電流を減少させる際に、第３の設定値又は複数の順次下降する設定値を設けて、それぞれ電流が所定の閾値又は所定時間を経過した時に、電流の減少を急傾斜から緩傾斜の下降に切り替えることを特徴とする電磁負荷の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれかの請求項に記載された制御装置において、
   前記帰還手段と前記循環手段は、ダイオードであることを特徴とする電磁負荷の制御装置。
5. 電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記電源の電圧により前記昇圧回路が昇圧電圧を生成し、前記昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段の操作とダイオードと、を用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、
   前記昇圧回路と前記電磁負荷の一方の端子との間に直列接続される第1のスイッチ手段と、前記電源と前記電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、
   前記電磁負荷の他方の端子には、第３のスイッチ手段と第１の電流検出手段が順次接続された線と、定電圧ダイオードと第２の電流検出手段が順次接続された線とが並列に接続され、
   前記第１及び第２の電流検出手段の端子の下流側から、前記電磁負荷の上流側に向けてダイオードが接続され、
   前記電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、
   前記第１の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフして、前記定電圧ダイオードと前記ダイオードを通電させて電流を帰還させ、
   前記第２の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時又は前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した後、前記第３のスイッチ手段をオンして、前記ダイオードを通電させて電流を循環させ、
   前記第１の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第１の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第３のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、
   前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させ、前記駆動電流を減少させる過程の途中に一段又は複数段の順次下降する電流設定値を設け、ある電流設定値から次の電流設定値まで減少させる際に、始めは急傾斜で減少させ、後には緩傾斜で減少させるように制御することを特徴とする電磁負荷の制御装置。
6. 第１及び第２の電磁負荷と、電源と、昇圧回路と、制御回路と、スイッチ手段を有し、前記電源の電圧により前記昇圧回路が昇圧電圧を生成し、前記昇圧電圧により前記電磁負荷の駆動電流を所定のピーク電流設定値まで上昇させ、該ピーク電流設定値に達するとスイッチ手段の操作とダイオードと、を用いて前記駆動電流を減少させる制御装置において、
   前記昇圧回路と前記第１及び第２の電磁負荷の一方の各端子との間に直列接続される第１の電流検出手段と第1のスイッチ手段と、前記電源と前記各電磁負荷の前記端子との間に接続される第２のスイッチ手段と、
   前記第１の電磁負荷の他方の端子には、第３のスイッチ手段と第２の電流検出手段が順次接続され、
   前記第２の電磁負荷の他方の端子には、第４のスイッチ手段と第３の電流検出手段が順次接続され、
   前記第２及び第３の電流検出手段の下流側から、前記第１及び第２の電磁負荷の上流側に向けてダイオードが接続され、
   前記第１の電磁負荷の下流側と前記第２の電磁負荷の下流側から、前記第１の電流検出手段の下流側であって前記第1のスイッチ手段の上流側に向けてそれぞれダイオードを接続し、
   前記第１の電磁負荷を駆動開始する時に前記第１と前記第３のスイッチ手段をオンし、
   前記第１又は前記第２の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフして、前記帰還ダイオードを通電させて電流を帰還させ、
   前記第１の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時又は前記第１と前記第３のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した後、前記第３のスイッチ手段をオンして、前記ダイオードを通電させて電流を循環させ、
   前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第２の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、
   前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させ、前記駆動電流を減少させる過程の途中に一段又は複数段の順次下降する電流設定値を設け、ある電流設定値から次の電流設定値まで減少させる際に、始めは急傾斜で減少させ、後には緩傾斜で減少させるように制御するという過程と共に、
   前記第２の電磁負荷を駆動開始する時には、前記第１と前記第４のスイッチ手段をオンし、
   前記第１又は前記第３の電流検出手段の検出値が第１の設定値に達すると、前記第１と前記第４のスイッチ手段をオフして、前記帰還ダイオードを通電させて電流を帰還させ、
   前記第１の電流検出手段の検出値が予め定めた閾値に達した時又は前記第１と前記第４のスイッチ手段をオフしてから所定時間を経過した後、前記第４のスイッチ手段をオンして、前記ダイオードを通電させて電流を循環させ、
   前記第３の電流検出手段の検出値が第２の設定値の下限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオンし、前記電源から通電させて電流を増加させ、また、前記第３の電流検出手段の検出値が第２の設定値の上限に達した時、前記第２のスイッチ手段をオフするという動作を繰り返し、
   前記第２の設定値の維持を終了する信号を受けると、電流が第２の設定値の下限に達した時にも前記第２のスイッチ手段をオンにしないで、電流を減少させ、前記駆動電流を減少させる過程の途中に一段又は複数段の順次下降する電流設定値を設け、ある電流設定値から次の電流設定値まで減少させる際に、始めは急傾斜で減少させ、後には緩傾斜で減少させるように制御するという過程とを、交互に繰り返すことを特徴とする電磁負荷の制御装置。

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