JP5326907B2 - 電磁弁駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁を駆動する電磁弁駆動装置に関する。

従来より、電磁弁の一つとして、エンジンの燃料噴射を制御する燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁を駆動する電磁弁駆動装置では、燃料噴射弁（詳しくは駆動力を発生させる電磁ソレノイド）に流す電流の大きさやタイミングを制御することで、燃料の噴射量と噴射時期を制御している。なお、燃料噴射弁は直流電源に接続されており、燃料噴射弁を流れる電流の大きさは、電源と電磁弁とを接続する給電経路に設けられたスイッチング素子のオンオフ期間を制御することによって調整される。

そして、具体的には、図７（ａ）に示すように、燃料噴射弁に噴射を行わせる噴射期間の開始時に所定の大電流（ピーク電流）を供給して燃料噴射弁を速やかに開弁させ、その後は噴射機関が終了するまでの間、開弁保持用のホールド電流を流して開弁状態に保持する制御が行われている。

このような電磁弁駆動装置で発生する異常事態の代表的なものとして負荷ショートがある。なお、負荷ショート時には、電磁弁の駆動電流が流れる閉回路（給電経路）のインダクタンスが低下することから、図７（ｂ）に示すように、通電電流の立上り時間、立下り時間が短くなり、また、これに伴って、スイッチング素子のオンオフ回数が増大する。

このため、負荷ショートの検出方法としては、これらスイッチング素子のスイッチング間隔（即ち、通電電流の立上り時間，立下り時間）や、通電期間中におけるスイッチング素子のオンオフ回数等により判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−１５２９８７号公報

ところで、電磁弁を駆動する直流電源としては、昇圧回路を用いてバッテリ電圧より高電圧を発生させて用いる方式（以下、昇圧方式という）と、バッテリ電圧を昇圧させることなくそのまま用いる方式（以下、非昇圧方式という）とがあり、ピーク電流の要求値によって使い分けられている。

そして、昇圧方式では、電磁弁への供給電圧がバッテリ電圧によらず一定電圧となるため、上述の手法を用いて負荷ショートを検出することが可能であるが、非昇圧方式では、電磁弁への供給電圧がバッテリ電圧の変動に応じて変動するため、負荷ショートを精度よく検出することができないという問題があった。

即ち、直流電源の電圧（電磁弁への供給電圧）が変動すると、負荷ショートが生じていなくても、通電電流の立上り時間や立下り時間（ひいては通電期間中におけるスイッチング素子のオンオフ回数）が変動してしまうためである。特に、オンオフ回数は、噴射期間の長さによっても変化してしまう。

つまり、非昇圧方式を用いる場合、上述の異常検出方法では、異常判定のための閾値を、バッテリ電圧や噴射時間に応じて変化させなければならず、制御が複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、電磁弁の駆動電圧が変動した場合でも負荷ショートを精度よく検出することが可能な電磁弁駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の電磁弁駆動装置は、直流電源から電磁弁に至る給電経路を導通，遮断することにより、設定された噴射期間の開始時に電磁弁を速やかに開弁させるためのピーク電流、及び噴射期間が終了するまで電磁弁の開弁状態を保持するためのホールド電流を電磁弁に供給する。

そして、電磁弁を流れる電流の大きさを検出する電流検出手段での検出結果である電流検出値に基づき、信号生成手段が、給電経路に設けられたスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための制御信号を生成し、その制御信号を、遅延手段が、噴射期間の間、予め設定された規定時間だけ遅延させて、スイッチング素子に供給する。

なお、信号生成手段は、動作モード設定手段と信号レベル設定手段とからなり、次のように動作する。
但し、ピーク電流を供給する時の動作モードをピークモード、ホールド電流を供給する時の動作モードをホールドモード、スイッチング素子をオフ状態にする制御信号の信号レベルを非アクティブレベル、そのスイッチング素子をオン状態にする制御信号の信号レベルをアクティブレベル、ピークハイ閾値より小さくピークロー閾値より大きな値に設定された二つの閾値のうち、値の大きい方をホールドハイ閾値、値の小さい方をホールドロー閾値とする。

即ち、動作モード設定手段は、ピークモードでは、電流検出値がピーク電流の供給終了タイミングを検出するための閾値であるピークハイ閾値より大きくなると、ホールドモードに切り替わり、ホールドモードでは、電流検出値がピークハイ閾値より小さな値に設定されたピークロー閾値より小さくなると、ピークモードに切り替わるように動作モードを設定し、その動作モードを表すモード信号を出力する。

つまり、ヒステリシスを有した閾値（ピークハイ閾値／ピークロー閾値）によって、動作モード（ピークモード／ホールドモード）の切替を行うようにされている。
一方、信号レベル設定手段は、動作モードがピークモードの場合、アクティブレベルを初期状態として、電流検出値がピークハイ閾値より大きくなると非アクティブレベルに切り替わり、動作モードがホールドモードの場合、非アクティブレベルの時に電流検出値がホールドロー閾値より小さくなるとアクティブレベルに切り替わり、アクティブレベルの時に電流検出値がホールドハイ閾値より大きくなると非アクティブレベルに切り替わるように、制御信号の信号レベルを設定する。

このように構成された電磁弁駆動装置では、噴射期間の開始前は、電磁弁に電流が流れておらず電流検出値はゼロであるため、動作モードはピークモード、制御信号の信号レベルは、アクティブレベルとなる。但し、噴射期間ではないためこの制御信号によってスイッチング素子がオン状態となることはない。

この状態から噴射期間が開始されると、制御信号の信号レベルがアクティブレベルであることから、スイッチング素子がオン状態となり、電磁弁への給電（即ち、ピーク電流の供給）が開始される。このとき、電磁弁を流れる電流値、ひいては電流検出手段にて検出される電流検出値は、電磁弁のインダクタンスの大きさに応じた割合で増加する。

そして電流検出値がピークハイ閾値より大きくなると、動作モード設定手段によって動作モードがピークモードからホールドモードに切り替えられると共に、信号レベル設定手段によって制御信号の信号レベルがアクティブレベルから非アクティブレベルに切り替えられる。これにより、スイッチング素子がオフ状態となり、電磁弁への給電（即ち、ピーク電流の供給）が停止される。このとき、電流検出値は、電磁弁のインダクタンスの大きさに応じた割合で減少する。

その後、電流検出値がホールドロー閾値に達すると、信号レベル設定手段によって制御信号の信号レベルが非アクティブレベルからアクティブレベルに切り替えられる。これに伴ってスイッチング素子もオフ状態となるが、直ちにオフ状態となるわけではなく、遅延手段によって規定時間だけ遅れたタイミングでオフ状態となる。

従って、この規定時間の間も電流検出値は減少し続けることになる。このとき、負荷ショート等の異常が原因で、電磁弁を含む給電経路のインダクタンスが設計値より低く、電流検出値が減少する割合が大きいことにより、この規定時間の間にピークロー閾値に達すると、モード設定手段によって動作モードがホールドモードからピークモードに切り替えられる。その後、規定時間が経過した時点でスイッチング素子がオン状態となり、電流検出値は増加に転じる。以後、上述したピークモードでの動作が繰り返されることになる。

一方、電磁弁を含む給電経路のインダクタンスが設計値通りに十分な大きさを有していれば、電流検出値が減少する割合が小さいため、この規定時間の間にピークロー閾値に達することはなく、規定時間が経過した時点でスイッチング素子がオン状態となり、ホールドモードのまま電流検出値は上昇に転じる。

更にその後、電流検出値がホールドハイ閾値に達すると、信号レベル設定手段によって、信号レベルがアクティブレベルから非アクティブレベルに切り替えられ、その制御信号によってスイッチング素子がオフ状態になると、再び、電流検出値は減少に転じる。以後、上述したホールドモードでの動作が繰り返されることになる。

すなわち、電流検出値が前記ホールドロー閾値を下回り制御信号が非アクティブからアクティブレベルに切り替り、遅延手段による規定時間において、電流検出値がピークロー閾値よりも小さくなると、動作モード設定手段によって動作モードが切り替えられ、一方、遅延手段による規定時間において、電流検出値がホールドハイ閾値よりも大きくなると、信号レベル設定手段により、前記制御信号の信号レベルを非アクティブレベルに切り替えるように構成されている。

このように構成された本発明の電磁弁駆動装置では、１回の噴射期間内でのピークモードからホールドモードへの動作モードの切り替わりが、正常時には１回だけ発生し、異常時（負荷ショート時）には、繰り返し発生する。

従って、本発明の電磁弁駆動装置によれば、モード信号を監視することによって、負荷ショートを検出することができる。
しかも、モード信号は、直流電源の電源電圧の大きさや、噴射期間の長さの影響を直接的には受けないため、従来装置とは異なり、電源電圧や噴射期間の長さに応じて判定閾値を変化させる等の複雑な制御を行う必要がなく、簡易な制御で精度よく負荷ショートを検出することができる。

また、本発明の電磁弁駆動装置は、動作モード設定手段から出力されるモード信号に基づいて、噴射期間毎に動作モードの切り替わり回数をカウントし、そのカウント値が予め設定された閾値回数以上である場合に、異常が生じていると判定する異常判定手段を有している。

本発明の電磁弁駆動装置において、異常判定手段は、ピークモードからホールドモードへの切り替わり、又はホールドモードからピークモードへの切り替わりのうち、いずれか一方をカウントしてもよいし、その両方をカウントしてもよい。
また、負荷ショートの検出に関わる規定時間、ピークロー閾値、ホールドロー閾値は、電流検出値が前記ホールドロー閾値まで減少して規定時間が経過するまでに変化する量を遅延変化量、ピークロー閾値とホールドロー閾値との差分を許容変化量として、負荷ショート時には遅延変化量が許容変化量以上となり、正常時には遅延変化量が許容変化量未満となるように設定してもよい。

また、遅延手段は、規定時間を調整可能であるように構成されていることが望ましい。この場合、駆動する負荷（電磁弁のインダクタンス）に応じた最適な規定時間を設定することができる。

更に、本発明の電磁弁駆動装置は、直流電源がバッテリ（即ち、非昇圧方式）である場合に非常に効果的ではあるが、直流電源が昇圧方式であるものに適用してもよい。

燃料噴射制御装置の構成図。 モード設定回路の動作内容を示すフローチャート。 レベル設定回路の動作内容を示すフローチャート。 電流検出値の波形、及びモード設定回路やレベル設定回路の動作を規定するパラメータの設定方法を示す説明図。 制御部が実行する噴射処理の内容を示すフローチャート。 駆動回路各部の動作状態、及び信号の波形を示すタイミング図。 従来装置の問題点を示す説明図。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［全体構成］
図１は、本願発明の一例としての回路構成図であり、車両用ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射供給する電磁弁である電磁ソレノイド式ユニットインジェクタ（以下、単にインジェクタという。）の電磁ソレノイドＬへの通電時間及び通電タイミングを制御することにより、ディーゼルエンジン各気筒への燃料噴射量、及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御装置１（電磁弁駆動装置の一実施形態）の構成を示す構成図である。

なお、いずれの気筒も同様の構成を有しているため、図１では、一つの気筒についての構成を示す。
図１に示すように、燃料噴射制御装置１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、予め設定された制御プログラムに従って燃料噴射制御のための各種制御処理を実行する制御部２と、制御部２からの噴射指令ＣＭを受けて動作し、電磁ソレノイドＬへの通電を行う駆動回路３とを備えている。

［駆動回路］
駆動回路３は、バッテリ電圧＋Ｂを供給する電源線から電磁ソレノイドＬの一端に至る給電経路を導通，遮断するスイッチング素子としてのトランジスタ（ここではＮチャンネル電界効果トランジスタ）３１と、電磁ソレノイドＬの他端を接地する給電経路を制御部２からの噴射指令ＣＭに従って導通，遮断するトランジスタ３２と、トランジスタ３２と直列に接続され且つ一端が接地され、電磁ソレノイドＬを流れる通電電流に比例した電圧信号である電流検出値ＤＩを生成する電流検出用抵抗器３３と、電磁ソレノイドＬに発生したフライバック電流を吸収するためのダイオード３４を備えている。

また、駆動回路３は、電流検出値ＤＩに従って、トランジスタ３１をスイッチング（オンオフ制御）するための制御信号Ｖｏを生成する信号生成回路４と、信号生成回路４にて生成された制御信号Ｖｏがローレベル（アクティブレベル）且つ制御部２からの噴射指令ＣＭがハイレベル（アクティブレベル）の時にハイレベルとなる駆動信号を出力する論理回路６と、論理回路６から出力される駆動信号を予め設定された規定時間Ｔｄだけ遅延させてトランジスタ３１のゲートに供給する遅延回路７とを備えている。

＜信号生成回路＞
信号生成回路４は、制御信号Ｖｏの信号レベルを設定するレベル設定回路５０と、レベル設定回路５０の動作モードを設定するモード設定回路４０とからなる。

モード設定回路４０は、電流検出値ＤＩの大きさを判定する２種類の閾値を発生させる閾値発生回路４１と、非反転入力に電流検出値ＤＩが印加され、反転入力に閾値発生回路４１の出力が印加されたコンパレータ４２と、コンパレータ４２の出力をバッテリ電圧＋Ｂでプルアップする抵抗器４３とからなる。

以下では、コンパレータ４２の出力をモード信号Ｖｍとも呼び、ローレベルの時が、ピーク電流を供給するための動作モードであるピークモード、ハイレベルの時が、ホールド電流を供給するための動作モードであるホールドモードに対応する。

そして、閾値発生回路４１は、バッテリ電圧＋Ｂを分圧するように直列接続された抵抗器Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３（但し、Ｒ１３側を接地）を備え、抵抗器Ｒ１１と抵抗器Ｒ１２との接続点がコンパレータ４２の反転入力に接続されている。更に、コンパレータ４２の出力によってオンオフ制御されるトランジスタＴ１と抵抗器Ｒ１４とを直列接続してなる回路が、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３に対して並列接続されている。なお、以下では、抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗もＲ１１〜Ｒ１４で表すものとする。

つまり、閾値発生回路４１は、モード信号（コンパレータ４２の出力）Ｖｍがローレベル（ピークモード）の時には、トランジスタＴ１がオフして、バッテリ電圧＋Ｂを抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２＋Ｒ１３とで分圧した大きさの閾値（ピークハイ閾値）ＩｐＨを発生させる。

また、閾値発生回路４１は、モード信号Ｖｍがハイレベル（ホールドモード）の時には、トランジスタＴ１がオンして、抵抗Ｒ１１と抵抗（（Ｒ１２＋Ｒ１３）／／Ｒ１４）とでバッテリ電圧＋Ｂを分圧した大きさの閾値（ピークロー閾値）ＩｐＬを発生させる。

なお、’／／’は、並列接続された抵抗器の抵抗値を表す演算記号であり、具体的には（１）式で定義される。
Ａ／／Ｂ＝Ａ×Ｂ／（Ａ＋Ｂ） （１）
従って、ピークハイ閾値ＩｐＨとピークロー閾値ＩｐＬとは、（２）式に示す大小関係を有する。

ＩｐＨ＞ＩｐＬ （２）
ここで、図２は、このように構成されたモード設定回路４０の動作を示すフローチャートである。

図２に示すように、モード設定回路４０では、まず、電流検出値ＤＩがピークロー閾値ＩｐＬより小さくなるまで待機し（Ｓ１１０：ＮＯ）、電流検出値ＤＩがピークロー閾値ＩｐＬより小さくなると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、モード信号Ｖｍがローレベル（動作モードがピークモード）に設定され、これに伴って、電流検出値ＤＩとの比較に用いる閾値がピークハイ閾値ＩｐＨに切り替わる（Ｓ１２０）。

なお、電流検出値ＤＩがゼロとなる初期状態（駆動回路３の起動後から最初の噴射期間が開始されるまでの間や先の噴射期間が終了してから次の噴射期間が開始されるまでの間）では、モード信号Ｖｍひいては閾値発生回路４１が発生させる閾値に関わらず、Ｓ１１０では直ちに肯定判断されるため、モード信号Ｖｍがローレベルに初期設定される。

その後、電流検出値ＤＩがピークハイ閾値ＩｐＨより大きくなるまで待機し（Ｓ１３０：ＮＯ）、電流検出値ＤＩがピークハイ閾値ＩｐＨより大きくなると（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、モード信号Ｖｍがハイレベル（動作モードがホールドモード）に設定され、これに伴って、電流検出値ＤＩとの比較に用いる閾値がピークロー閾値ＩｐＬに切り替わる（Ｓ１４０）。

以下、Ｓ１１０〜Ｓ１４０の動作が繰り返し実行される。
つまり、モード設定回路４０は、電流検出値ＤＩの信号レベルに基づき、ヒステリシスのある閾値を用いて動作モードを切り替えるように構成されている。

＜レベル設定回路＞
図１に戻り、レベル設定回路５０は、モード設定回路４０を構成する閾値発生回路４１，コンパレータ４２，抵抗器４３と同様に構成された閾値発生回路５１，コンパレータ５２，抵抗器５３を備えている。

閾値発生回路５１は、閾値発生回路４１を構成する抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１４、トランジスタＴ１と同様に接続された抵抗器Ｒ２１〜２４、トランジスタＴ２により構成されている。なお、これらの抵抗値は、Ｒ１１＝Ｒ２１、Ｒ１２＝Ｒ２２、Ｒ１３＝Ｒ２３，Ｒ１４＝Ｒ２４となるように設定されている。

更に、レベル設定回路５０は、抵抗器Ｒ２２と抵抗器Ｒ２３との接続点を接地する経路を、モード信号Ｖｍに従って導通，遮断するトランジスタＴ３を備えている。具体的には、モード信号Ｖｍがハイレベルの時に接地経路を導通させ、ローレベルの時に接地経路を遮断するように構成されている。

なお、コンパレータ５２の出力が制御信号Ｖｏであり、ローレベルが電磁ソレノイドＬを通電状態にするためのアクティブレベル、ハイレベルが電磁ソレノイドＬを非通電状態にするための非アクティブレベルとなる。

そして、閾値発生回路５１は、モード信号Ｖｍがローレベル（ピークモード）の時には、トランジスタＴ３がオフするため、閾値発生回路４１と同様に動作する。
つまり、閾値発生回路５１は、ピークモードでは、制御信号Ｖｏがローレベル（アクティブレベル）の時には、トランジスタＴ２がオフ状態となり、バッテリ電圧＋Ｂを抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２＋Ｒ２３とで分圧した大きさの閾値（ピークハイ閾値）ＩｐＨを発生させ、制御信号Ｖｏがハイレベル（非アクティブレベル）の時には、トランジスタＴ２がオン状態となり、抵抗Ｒ２１と抵抗（（Ｒ２２＋Ｒ２３）／／Ｒ２４）とでバッテリ電圧＋Ｂを分圧した大きさの閾値（ピークロー閾値）ＩｐＬを発生させる。

一方、トランジスタＴ３がオン状態となるホールドモードでは、閾値発生回路５１は、制御信号Ｖｏがローレベルの時は、トランジスタＴ２がオフ状態となり、バッテリ電圧＋Ｂを抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２とで分圧した大きさの閾値（ホールドハイ閾値）ＩｔＨを発生させ、制御信号Ｖｏがハイレベルの時は、トランジスタＴ２がオン状態となり、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２２／／Ｒ２４とでバッテリ電圧＋Ｂを分圧した大きさの閾値（ホールドロー閾値）ＩｔＬを発生させる。なお、各閾値は（３）式に示す関係を有する。

ＩｐＨ＞ＩｔＨ＞ＩｔＬ＞ＩｐＬ （３）
なお、ピークロー閾値ＩｐＬを用いたホールドモードからピークモードへの切り替わりはモード設定回路４０で行われるため、実際には、レベル設定回路５０にてピークロー閾値ＩｐＬが設定されることはない。

ここで、図３は、このように構成されたレベル設定回路５０の動作を示すフローチャートである。
図３に示すように、レベル設定回路５０では、まず、電流検出値ＤＩがピークロー閾値ＩｐＬより小さくなるまで待機し（Ｓ２１０：ＮＯ）、電流検出値ＤＩがピークロー閾値ＩｐＬより小さくなると（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御信号Ｖｏがアクティブレベルに設定され、これに伴って、トランジスタＴ２がオフ状態となることにより電流検出値ＤＩとの比較に用いる閾値がピークハイ閾値ＩｐＨに切り替わる（Ｓ２２０）。

なお、電流検出値ＤＩがゼロとなる初期状態では、モード設定回路４０により、モード信号Ｖｍは直ちにローレベル（ピークモード）に設定されると共に、Ｓ２１０では直ちに肯定判断され、制御信号Ｖｏがアクティブレベルに初期設定される。

また、モード設定回路４０ではＤＩ＜ＩｐＬを条件として、動作モードがホールドモードからピークモードに切り替わるため、後述するＳ２７０にて肯定判断されることでＳ２１０に移行してきた場合でも、Ｓ２１０では直ちに肯定判断され、制御信号Ｖｏがアクティブレベルに設定される。

その後、電流検出値ＤＩがピークハイ閾値ＩｐＨより大きくなるまで待機し（Ｓ２３０：ＮＯ）、電流検出値ＤＩがピークハイ閾値ＩｐＨより大きくなると（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、制御信号Ｖｏが非アクティブレベルに設定され、これに伴ってトランジスタＴ２がオン状態となる（Ｓ２４０）。これと同時に、モード信号Ｖｍにより示される動作モードがホールドモードに切り替わり、トランジスタＴ３がオン状態となることにより、電流検出値ＤＩとの比較に用いる閾値がホールドロー閾値ＩｔＬに切り替わる。

その後、電流検出値ＤＩがホールドロー閾値ＩｔＬより小さくなるまで待機し（Ｓ２５０：ＮＯ）、電流検出値ＤＩがホールドロー閾値ＩｔＬより小さくなると（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、制御信号Ｖｏがアクティブレベルに設定され、これに伴ってトランジスタＴ２がオフ状態となることにより、電流検出値ＤＩとの比較に用いる閾値がホールドハイ閾値ＩｔＨに切り替わる（Ｓ２６０）。ただし、後述するように、制御信号Ｖｏがアクティブレベルに切り替ってもすぐにターンオンする（オフからオンに切り替る）のではなく、トランジスタ３１は遅延回路により所定の遅延時間後にターンオンするものである。

その後、回路動作としては、電流検出値ＤＩの値に応じてモード信号Ｖｍが示す動作モードがピークモードに切り替わるか、或いは電流検出値ＤＩがホールドハイ閾値ＩｔＨより大きくなるまで待機する（Ｓ２７０：ＮＯ，Ｓ２８０：ＮＯ）。

この動作モードがピークモードに切り替るか、電流検出値ＤＩがホールドハイ閾値ＩｔＨより大きくなるかは、後に詳述するように、電磁ソレノイドＬが異常か正常かにより、その状態が変わるものであり、電磁ソレノイドＬが異常の場合、ピークモードに切り替り、正常である場合、電流検出値ＤＩがホールドハイ閾値ＩｔＨより大きくなる。

そして、動作モードがピークモードに切り替わる場合、即ち、電流検出値ＤＩがピークロー閾値ＩｐＬより小さくなると（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、Ｓ２１０に戻ってピーク電流を流す処理からやり直し（図４（ｂ）参照）、一方、電流検出値ＤＩがホールドハイ閾値ＩｔＨより大きくなると（Ｓ２８０：ＹＥＳ）、制御信号Ｖｏが非アクティブレベルに設定され、これに伴ってトランジスタＴ２がオン状態となることにより、電流検出値ＤＩとの比較に用いる閾値がホールドロー閾値ＩｔＬに切り替わり（Ｓ２９０）、Ｓ２５０に戻ってホールド電流を流す処理を継続する（図４（ａ）参照）。

但し、図４（ａ）（ｂ）において、「Ｐモード」とは「ピークモード」、「Ｈモード」とは「ホールドモード」のことを示す。
＜遅延回路＞
遅延回路７は、可変抵抗器７１、コンデンサ７２からなる周知のローパスフィルタ（積分回路）と、ローパスフィルタの出力を波形成形して出力する反転回路７３とを備えている。

また、遅延回路７は、図示を省略するが、論理回路６から供給される駆動信号（噴射指令ＣＭがハイレベルとなる噴射期間の間だけ出力される制御信号Ｖｏを反転させた信号）がローレベル（非アクティブレベル）の時に、コンデンサ７２の両端を短絡して充電電荷を放電する放電回路を備えている。

このように構成された遅延回路７では、駆動信号を反転させて出力するだけでなく、駆動信号がローレベルからハイレベルに変化した時には、これを規定時間Ｔｄだけ遅延させて出力し、駆動信号がハイレベルからローレベルに変化した時には、これを遅延させることなく出力する。

つまり、噴射期間の間、制御信号Ｖｏがアクティブレベルの時にトランジスタ３１がオン状態となり、制御信号Ｖｏが非アクティブレベルの時にトランジスタ３１がオフ状態となる。但し、トランジスタ３１は、制御信号Ｖｏがアクティブレベルから非アクティブレベルに変化すると直ちにターンオフし、制御信号Ｖｏが非アクティブレベルからアクティブレベルに変化すると規定時間Ｔｄだけ遅延したタイミングでターンオンすることになる。

また、遅延回路７では、可変抵抗器７１を調整することによって規定時間Ｔｄを変化させることができるように構成されている。
［パラメータの設定］
ピークハイ閾値ＩｐＨは、供給するピーク電流の大きさによって設定され、ホールドハイ閾値ＩｔＨ及びホールドロー閾値ＩｔＬは、供給するホールド電流の大きさによって設定される。

また、規定時間Ｔｄ及びピークロー閾値ＩｐＬは、負荷の給電経路（電磁ソレノイドＬを含む）における正常時のインダクタンスの大きさ、異常（負荷ショート）とみなすインダクタンスの大きさに応じて、次のようにして設定される。

まず、図４（ｃ）に示すように、電磁ソレノイドＬが通電状態（トランジスタ３１オン）から非通電状態（トランジスタ３１オフ）に変化することで、電流検出値ＤＩが減少し続けている時に、電流検出値ＤＩがホールドロー閾値ＩｔＬに達した時点（時刻ｔ１）から規定時間Ｔｄが経過する（時刻ｔ２）までの間の電流検出値ＤＩの減少量を遅延変化量ΔＤＩ、ホールドロー閾値ＩｔＬとピークロー閾値ＩｐＬとの差分（ＩｔＬ−ＩｐＬ）を許容変化量Ｄthとする。

なお、給電経路のインダクタンスの大きさによって遅延変化量ΔＤＩ（電流検出値ＤＩの変化率）は決まり、インダクタンスの大きい正常時には遅延変化量ΔＤＩは小さく、インダクタンスの小さい異常時には遅延変化量ΔＤＩは大きくなる。

そして、正常時には、遅延変化量ΔＤＩが許容変化量Ｄthより小さく（ΔＤＩ＜Ｄth）なり、異常時には、遅延変化量ΔＤＩが許容変化量Ｄthより大きく（ΔＤＩ＞Ｄth）なるように、規定時間Ｔｄ及びピークロー閾値ＩｐＬは設定されている。

すなわち、ホールドモードになってトランジスタ３１がターンオフすることで徐々に電磁ソレノイドＬに流れる電流値が減少していくようになるが、ホールドロー閾値ＩｔＬを下回った後において、遅延時間である規定時間Ｔｄの間における、電流値の減少度合いに着目し、電磁ソレノイドＬに流れる電流値が、ホールドロー閾値ＩｔＬを下回ったのち、その規定時間ＴｄにおいてＩｐＬまで下回るか否かを検出できるように、各パラメータが設定されていると言える。

よって、給電経路正常時には、規定時間Ｔｄにおいて、電磁ソレノイドＬに流れる電流値が減少していく減少度合いは小さく、結果、トランジスタ３１のターンオンにより電流量が上昇する変化へと転ずるが、給電経路異常時には、規定時間Ｔｄによって、トランジスタ３１がターンオンする前にピークロー閾値ＩｐＬに達するため、モード設定回路４０の作用によってモードがピークモードへと切り換えられる。

［制御部］
次に、制御部２が実行する噴射処理を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
なお、本処理は、電磁ソレノイドＬが対応づけられたエンジンの気筒にて燃料噴射を実行するタイミング毎に起動される。

本処理が起動すると、まず、噴射指令ＣＭをオン（ハイレベルに設定）し（Ｓ３１０）、動作モードの切り替わり回数をカウントするカウンタＣをゼロクリアする（Ｓ３２０）。

なお、駆動回路３の初期状態では、モード信号Ｖｍがローレベル（即ち、動作モードがピークモード）、制御信号Ｖｏがアクティブレベルとなっているため、噴射指令ＣＭがオンに設定されると、規定時間Ｔｄだけ遅延して、電磁ソレノイドＬへの通電が開始される。

そして、モード信号Ｖｍを監視することにより、動作モードの切替の有無を判断し（Ｓ３３０）、動作モードの切替が有った場合にのみ、カウンタＣをカウントアップする（Ｓ３４０）。この動作モードの切替えは上述のように給電経路異常により電磁ソレノイドＬに流れる電流量の変化が大きい場合に有り得え、例えば図４（ｂ）のように変化する。一方、給電経路が正常であれば、動作モードの切替は図４（ａ）に示すように、１回だけとなる。

次に、噴射停止タイミングであるか否かを判断し（Ｓ３５０）、噴射停止タイミングでなければ、Ｓ３３０に戻って、Ｓ３３０〜Ｓ３４０の処理を繰り返す。
一方、噴射停止タイミングであれば、噴射指令ＣＭをオフ（ローレベルに設定）し（Ｓ３６０）、カウンタＣの値が予め設定された閾値Ｃth以上（例えばＣth＝２）であるか否かを判断する（Ｓ３７０）。

カウンタＣの値が閾値Ｃthより小さければ、負荷は正常であると判定し（Ｓ３８０）、カウンタＣの値が閾値Ｃth以上であれば、負荷に異常（負荷ショート）が生じていると判定して（Ｓ３９０）本処理を終了する。

なお、Ｓ３８０，Ｓ３９０の判定結果は、ダイアグ情報として記憶する処理や、特に、異常が生じている場合には、車室内に設けられた表示装置や警報装置を介して、ドライバに判定結果を報知する処理によって使用される。

即ち、噴射期間中における動作モードの切替は、正常であれば、ピークモードからホールドモードへの１回だけであるが、異常があれば、ホールドモードからピークモードへの切替が発生して２回以上となるためである。

［動作］
図６は、駆動回路３各部の信号波形を示したタイミング図であり、（ａ）が正常時、（ｂ）が負荷ショート時である。

噴射期間の開始時点では動作モードがピークモード（Ｖｍ：ローレベル）、制御信号Ｖｏがアクティブレベル（ローレベル）となり、モード設定回路４０及びレベル設定回路５０の閾値がいずれもピークハイ閾値ＩｐＨに設定される。

そして、噴射指令ＣＭがオフからオンに変化して、噴射期間が開始されると、規定時間Ｔｄの経過後にトランジスタ３１がターンオンすることにより、電磁ソレノイドＬへの給電が開始される。

これにより、電磁ソレノイドＬの通電電流の大きさに比例した電流検出値ＤＩは、給電経路のインダクタンスの大きさに応じた割合で増加する。
その電流検出値ＤＩがピークハイ閾値ＩｐＨに達する（ＤＩ＞ＩｐＨ）と、動作モードがホールドモード（Ｖｍ：ハイレベル）に切り替わると共に、制御信号Ｖｏが非アクティブレベルに設定される。

すると、モード設定回路４０の閾値がピークロー閾値ＩｐＬに、レベル設定回路５０の閾値がホールドロー閾値ＩｔＬに切り替わると共に、トランジスタ３１がターンオフし、電磁ソレノイドＬへの給電が停止する。

これにより、電流検出値ＤＩは、給電経路のインダクタンスの大きさに応じた割合での減少に転じる。
その電流検出値ＤＩがホールドロー閾値ＩｔＬに達する（ＤＩ＜ＩｔＬ）と、制御信号Ｖｏがアクティブレベルに設定されると共に、レベル設定回路５０の閾値がホールドハイ閾値ＩｔＨに切り替わる。

そして、規定時間Ｔｄの経過後に、トランジスタ３１がターンオンすることにより電磁ソレノイドＬへの給電が再開され、電流検出値ＤＩは、給電経路のインダクタンスの大きさに応じた割合での増加に転じる。

この規定時間Ｔｄが経過するまでの間に、電流検出値ＤＩがピークロー閾値ＩｐＬに達しなかった（ＤＩ＞ＩｐＬ）場合、即ち、正常時には、図６（ａ）に示すように、その後、電流検出値ＤＩがホールドハイ閾値ＩｔＨに達する（ＤＩ＞ＩｔＨ）と、制御信号Ｖｏが非アクティブレベルに設定されると共に、レベル設定回路５０の閾値がホールドロー閾値ＩｔＬに切り替わり、以後、ホールドロー閾値ＩｔＬ及びホールドハイ閾値ＩｔＨと電流検出値ＤＩとの比較に基づくホールドモードでの制御が繰り返されることになる。

一方、規定時間Ｔｄが経過するまでの間に、電流検出値ＤＩがピークロー閾値ＩｐＬに達した（ＤＩ＜ＩｐＬ）場合、即ち、異常時（負荷ショート発生時）には、図６（ｂ）に示すように、動作モードがピークモード（Ｖｍ：ローレベル）に切り替わると共に、モード設定回路４０の閾値がピークハイ閾値ＩｐＨに切り替わる。また、動作モードが切り替わることにより、レベル設定回路５０の閾値もピークハイ閾値ＩｐＨに切り替わる。これにより、噴射期間が開始後に実行されるピークモードでの制御が繰り返されることになる。

［効果］
以上説明したように、燃料噴射制御装置１では、１回の噴射期間内でのピークモードからホールドモードへの動作モードの切り替わりが、正常時には１回だけ発生し、異常時（負荷ショート時）には、繰り返し発生するようにされている。

従って、燃料噴射制御装置１によれば、モード信号Ｖｍを監視することによって負荷の異常（負荷ショート）を検出することができる。しかも、モード信号Ｖｍを監視する制御部２では、モード信号Ｖｍの信号レベルが変化した（動作モードが切り替わった）回数をカウントし、そのカウント値が閾値を超えるか否かを判断するだけでよいため、負荷ショートを検出するために制御部２で実行する処理の負荷を軽減することができる。

しかも、モード信号Ｖｍは、バッテリ電圧＋Ｂの大きさや、噴射期間の長さの影響を直接的には受けないため、従来装置とは異なり、電流検出値ＤＩとの比較に使用する閾値を、バッテリ電圧＋Ｂや噴射期間に応じて変化させる等の複雑な制御を行う必要がなく、簡易な制御で精度よく負荷ショートを検出することができる。

また、燃料噴射制御装置１によれば、遅延回路７にて規定時間Ｔｄを調整可能に構成されているため、駆動する負荷（電磁ソレノイドＬのインダクタンス）に応じた最適な規定時間Ｔｄを設定することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、駆動信号（論理回路６の出力）の非アクティブレベルからアクティブレベルへの切り替わりタイミングのみを遅延させるように構成したが、駆動信号を一括して遅延させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、制御部２においてモード信号Ｖｍの信号レベルが変化した（動作モードが切り替わった）回数をすべてカウントするように構成したが、ホールドモードからピークモードへの切り替わり、又はピークモードからホールドモードへの切り替わりのうち、一方のみをカウントするように構成してもよい。

上記実施形態では、本発明を非昇圧式の装置に適用した例を示したが、昇圧式の装置に適用してもよい。
上記実施形態では、車両用ディーゼルエンジンに使用される電磁ソレノイド式ユニットインジェクタの電磁ソレノイドＬを制御するように構成されているが、これに限らず、ピーク電流に続けてホールド電流を流す方式で駆動される電磁弁を制御する装置であれば、どのような装置に適用してもよい。

１…燃料噴射制御装置 ２…制御部 ３…駆動回路 ４…信号生成回路 ６…論理回路 ７…遅延回路 ３１，３２…トランジスタ ３３…電流検出用抵抗器 ３４…ダイオード ４０…モード設定回路 ４１，５１…閾値発生回路 ４２，５２…コンパレータ ４３，５３…抵抗器 ５０…レベル設定回路 ７１…可変抵抗器 ７２…コンデンサ ７３…反転回路

Claims (5)

1. 直流電源から電磁弁に至る給電経路を導通，遮断することにより、設定された噴射期間の開始時に前記電磁弁を速やかに開弁させるためのピーク電流、及び前記噴射期間が終了するまで前記電磁弁の開弁状態を保持するためのホールド電流を前記電磁弁に供給する電磁弁駆動装置であって、
   前記給電経路に設けられたスイッチング素子と、
   前記電磁弁を流れる電流の大きさを検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段での検出結果である電流検出値に基づき、前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御するための制御信号を生成する信号生成手段と、
   前記噴射期間の間、前記信号生成回路にて生成された制御信号を、予め設定された規定時間だけ遅延させて、前記スイッチング素子に供給する遅延手段と、
   異常が生じているか否かを判定する異常判定手段と、
   を備え、
   前記信号生成手段は、
   前記ピーク電流を供給する時の動作モードをピークモード、前記ホールド電流を供給する時の動作モードをホールドモードとして、前記ピークモードでは、前記電流検出値が前記ピーク電流の供給終了タイミングを検出するための閾値であるピークハイ閾値より大きくなると、前記ホールドモードに切り替わり、前記ホールドモードでは、前記電流検出値が前記ピークハイ閾値より小さな値に設定されたピークロー閾値より小さくなると、前記ピークモードに切り替わるように前記動作モードを設定し、該動作モードを表すモード信号を出力する動作モード設定手段と、
   前記スイッチング素子をオフ状態にする前記制御信号の信号レベルを非アクティブレベル、該スイッチング素子をオン状態にする前記制御信号の信号レベルをアクティブレベル、前記ピークハイ閾値より小さく前記ピークロー閾値より大きな値に設定された二つの閾値のうち、値の大きい方をホールドハイ閾値、値の小さい方をホールドロー閾値として、前記動作モードがピークモードの場合、前記アクティブレベルを初期状態として、前記電流検出値がピークハイ閾値より大きくなると前記非アクティブレベルに切り替わり、前記動作モードがホールドモードの場合、前記非アクティブレベルの時に前記電流検出値が前記ホールドロー閾値より小さくなると前記アクティブレベルに切り替わり、前記アクティブレベルの時に前記電流検出値が前記ホールドハイ閾値より大きくなると前記非アクティブレベルに切り替わるように、前記制御信号の信号レベルを設定する信号レベル設定手段と、
   からなり、
   前記異常判定手段は、
   前記動作モード設定手段から出力される前記モード信号に基づいて、前記噴射期間毎に前記動作モードの切り替わり回数をカウントし、そのカウント値が予め設定された閾値回数以上である場合に、異常が生じていると判定することを特徴とする電磁弁駆動装置。
2. 前記異常判定手段は、前記ピークモードから前記ホールドモードへの切り替わり、又は前記ホールドモードから前記ピークモードへの切り替わりのうち、いずれか一方をカウントすることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁駆動装置。
3. 前記電流検出値が前記ホールドロー閾値まで減少して前記規定時間が経過するまでに変化する量を遅延変化量、前記ピークロー閾値と前記ホールドロー閾値との差分を許容変化量、前記電磁弁を含んだ前記給電経路のインダクタンスが低下する異常を負荷ショートとして、前記規定時間、前記ピークロー閾値、前記ホールドロー閾値は、前記負荷ショート時には前記遅延変化量が前記許容変化量以上となり、正常時には前記遅延変化量が前記許容変化量未満となるように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁駆動装置。
4. 前記遅延手段は、前記規定時間を調整可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電磁弁駆動装置。
5. 前記直流電源はバッテリであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電磁弁駆動装置。