JP5510384B2 - インジェクタ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子を駆動して燃料噴射弁の開閉を行うインジェクタ駆動装置に関する。

内燃機関の各気筒に燃料を噴射するインジェクタの一つとして、圧電素子（ピエゾ素子）を用いて燃料噴射弁の開閉を行うものがある。燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置は、圧電素子を駆動するためのインジェクタ駆動装置（ＥＤＵ：Electronic injector Driver Unit）を備えている。このインジェクタ駆動装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から入力した噴射信号に基づいて駆動信号その他の信号を生成する駆動制御回路と、駆動信号に従って圧電素子への充放電を行う充放電回路とから構成されている。充放電回路は、バッテリ電圧を昇圧する高電圧発生回路、高電圧発生回路と圧電素子の一端子との間に直列に設けられた充電スイッチとコイル、充電スイッチとグランドとの間に設けられた放電スイッチ、各圧電素子の他端子とグランドとの間に接続された気筒選択スイッチなどから構成されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−１８５３６４号公報

ＥＣＵとインジェクタ駆動装置との間は通信線を含むハーネスにより接続されており、その通信線を通してＥＣＵからインジェクタ駆動装置に噴射信号が送信される。そのため、噴射信号には車載機器等から発生する種々のノイズが加わる虞がある。図６は、インジェクタ駆動装置に入力された噴射信号と圧電素子の駆動状態を示している。Ｈレベルは噴射指示および充電動作を示し、Ｌレベルは非噴射指示および放電動作を示している。（ａ）はノイズがない場合であり、（ｂ）〜（ｄ）はノイズが加わった場合である。ノイズが加わると、本来噴射すべきでないタイミングで噴射し、或いは噴射の中断が生じる。

インジェクタ駆動装置において噴射信号に重畳したノイズを除去するには、コンデンサを用いて応答性を低下させ、噴射信号を平滑処理する方法がある。しかし、この方法では、想定されるノイズの幅が大きくなるほどコンデンサの静電容量を大きく設定する必要があり、ノイズの有無にかかわらず常に応答性を悪化させ、噴射タイミングに大きなずれが生じる。また、ノイズが短い周期で繰り返し加わった場合にはノイズを除去しきれない場合が生じ、誤噴射または充電スイッチと放電スイッチが短周期でオンとオフを繰り返す事態も懸念される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、噴射指令に対する噴射の応答性を極力維持しつつ、ノイズによる誤噴射や充放電回路の短周期でのスイッチングを防止するインジェクタ駆動装置を提供することにある。

請求項１に記載したインジェクタ駆動装置は、インジェクタが備える圧電素子への充放電に係る噴射信号そのものを入力するのではなく、インジェクタの噴射動作を指令する噴射指令信号を入力し、その噴射指令信号に基づいて噴射信号を形成する噴射信号形成手段を備えている。充放電回路は、噴射信号が噴射指示レベルにある期間ではインジェクタが開弁するように圧電素子を充電し、噴射信号が非噴射指示レベルにある期間ではインジェクタが閉弁するように圧電素子を放電させる。

噴射指令信号に加わるノイズの最大幅をＴｎとした場合、規定の噴射指令信号は、３・Ｔｎよりも大きい規定値Ｔａの幅を持つ第１レベルの第１期間（プリトリガ）と、Ｔｎよりも大きい規定値Ｔｂの幅を持つ第２レベルの第２期間（分離期間）と、噴射時間に応じた長さを持つ第１レベルの第３期間（メイントリガ）と、Ｔｂ＋Ｔｎよりも大きい規定値Ｔｃの幅を持つ第２レベルの第４期間（終了認識期間）とから構成されている。

噴射信号形成手段は、噴射信号が非噴射指示レベルにある噴射停止状態において、噴射指令信号がＴｎより長く第１レベルを維持した後第２レベルに変化した時点（つまりＴｎより幅広の第１期間が終了して第２期間に移行する時点）で噴射信号を噴射指示レベルに変化させる。また、噴射信号が噴射指示レベルにある噴射状態において、噴射指令信号がＴｂ＋Ｔｎを超えて第２レベルを維持した時点で噴射信号を非噴射指示レベルに変化させる。

本手段によれば、Ｔａ＞３・Ｔｎの関係があるので、第１レベルを持つ第１期間の開始時または終了時に第２レベルのノイズが重畳した場合、第１期間の幅は少なくとも２・Ｔｎだけ確保される。また、第１期間の中央に第２レベルのノイズが重畳した場合、第１期間はノイズを挟んで前部と後部に分かれるが、何れの幅も少なくともＴｎを超えて確保される。さらに、第１期間の中間部（中央部以外）に第２レベルのノイズが重畳した場合、前部と後部の少なくとも一方の幅はＴｎを超えて確保される。従って、何れの場合でも噴射信号は正しく噴射指示レベルに変化する。

Ｔｂ＞Ｔｎの関係があるので、第２レベルを持つ第２期間に第１レベルを持つノイズが重畳しても、第２期間が消滅することはない。これにより、第１期間後の第１レベルから第２レベルへの変化が生じてパルス状のプリトリガが発生するので、プリトリガが終了した時点で噴射信号は正しく噴射指示レベルに変化する。

Ｔｃ＞Ｔｂ＋Ｔｎの関係があるので、第１レベルを持つ第１期間の終了時または第３期間の開始時に第２レベルのノイズが重畳しても、その第２レベルの幅は高々Ｔｂ＋Ｔｎであるため噴射信号を非噴射指示レベルに変化させることはない。また、第１レベルを持つ第３期間の途中に第２レベルのノイズが重畳しても、その幅は高々Ｔｎであるため誤って噴射信号を非噴射指示レベルに変化させることもない。

上述した種々のノイズのうち、第１期間の終了時に第２レベルのノイズが重畳した場合には、噴射信号が噴射指示レベルに変化するタイミングは最大でＴｎだけ早くなる。第１期間の中間部に第２レベルのノイズが重畳してその前部の幅がＴｎより大きい場合には、噴射信号が噴射指示レベルに変化するタイミングは最大で２・Ｔｎだけ早くなる。第１期間の終了時に第１レベルのノイズが重畳した場合には、噴射信号が噴射指示レベルに変化するタイミングは最大でＴｎだけ遅くなる。

第３期間の終了時に第２レベルのノイズが重畳した場合には、噴射信号が非噴射指示レベルに変化するタイミングは最大でＴｎだけ早くなり、第３期間の終了時に第１レベルのノイズが重畳した場合には、噴射信号が非噴射指示レベルに変化するタイミングが最大でＴｎだけ遅くなる。

このように本手段によれば、想定される最大幅Ｔｎまでのノイズであれば、噴射指令信号から噴射信号を形成する際に確実に除去することができ、ノイズが残存することによる誤噴射や充放電回路の短周期でのスイッチングを防止できる。また、ノイズが加わらないときには噴射信号のタイミング遅れは発生せず、ノイズが加わった場合でも噴射信号のタイミングのずれを２・Ｔｎ以下に抑えることができる。

すなわち、本手段は、高々２・Ｔｎのタイミングのずれを許容することによって、誤噴射等の発生を防止可能とするものである。このタイミングのずれは、従来のノイズ平滑処理を用いたときのタイミングのずれに比べて小さいので、噴射指令に対する実噴射の応答性を極力高く維持することができる。

請求項２に記載したインジェクタ駆動装置は、噴射停止状態において、噴射指令信号がＴａ＋Ｔｎを超えて第１レベルを維持した時点で噴射信号を噴射指示レベルに変化させる。上述したようにＴｂ＞Ｔｎの関係があるので、想定された幅Ｔｎ以下のノイズであれば第２期間が消滅することはない。しかし、仮にＴｎを超える幅のノイズが重畳し第２期間が消滅したとしても、噴射信号を噴射指示レベルに変化させることができる。

第１期間に第１レベルのノイズが重畳されると、第１期間の見掛け上の幅は最大でＴａ＋Ｔｎに広がる。従って、噴射停止状態において噴射指令信号が第１レベルに変化してからＴａ＋Ｔｎの時間が経過していない時点では第２期間が発生する可能性がある。そこで、噴射指令信号がＴａ＋Ｔｎを超えて第１レベルを維持した時点で噴射信号を噴射指示レベルに変化させる。本手段によれば、噴射が行われない事態を確実に防止することができる。また、噴射信号が非噴射指示レベルに変化するタイミングのずれを最大でＴｎとすることができる。

本発明の一実施形態を示す燃料噴射制御装置の構成図 噴射信号形成回路の構成図 （ａ）噴射指令信号ＩＪｔｎ、（ｂ）噴射信号Ｄｎ、（ｃ）圧電素子の駆動電流、（ｄ）端子間電圧の波形図 異なる４つのケースについて示す噴射指令信号ＩＪｔｎ、噴射信号Ｄｎ、信号Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ３の波形図 さらに異なる４つのケースについて示す噴射指令信号ＩＪｔｎ、噴射信号Ｄｎの波形図 従来構成における噴射信号と圧電素子の駆動状態を示す図

以下、本発明の一実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置の構成図である。燃料噴射弁としてのインジェクタＩ１〜Ｉ４は、圧電素子Ｐ１〜Ｐ４（ピエゾ素子）を用いたアクチュエータにより、コモンレールの燃料出口から各気筒（本実施形態では４気筒）に高圧燃料を噴射する。この圧電素子Ｐ１〜Ｐ４は、積層体（ピエゾスタック）により構成されて容量性をなし、充電されることにより伸長して噴射弁を開弁させ、放電されることにより縮小して噴射弁を閉弁させるようになっている。

燃料噴射制御装置１は、エンジンを制御するＥＣＵ２と、充放電により圧電素子Ｐ１〜Ｐ４を駆動するインジェクタ駆動装置３（ＥＤＵ）とから構成されている。ＥＣＵ２は、各気筒ごとにＰＮＰ形トランジスタ４と抵抗５とからなるオープンコレクタ形式の出力部６を備えており、通信線Ｗ（ワイヤハーネス）を通してインジェクタ駆動装置３に対し噴射指令信号ＩＪｔ１〜ＩＪｔ４を出力する。この噴射指令信号ＩＪｔ１〜ＩＪｔ４は、インジェクタＩ１〜Ｉ４の噴射動作を指令する信号であり、ノイズによる誤噴射等を防止するために後述するようにプリトリガとメイントリガとを含む特別な信号となっている。

インジェクタ駆動装置３は、入力部７、充放電回路８およびモノリシックＩＣとして形成された駆動制御回路９を備えている。駆動制御回路９は、バッテリ電圧ＶＢから制御用電源電圧Ｖｃｃを生成する制御用電源電圧生成回路や噴射指令信号ＩＪｔ１〜ＩＪｔ４に基づいて圧電素子Ｐ１〜Ｐ４の充放電に係る噴射信号Ｄ１〜Ｄ４を形成する噴射信号形成回路１０（図２参照）を備えている。

インジェクタ駆動装置３の電源端子３ｄ１と３ｄ２との間にはバッテリ電圧ＶＢが供給され、出力端子３ｐ１〜３ｐ４と出力端子３ｍ１〜３ｍ４との間にはそれぞれインジェクタＩ１〜Ｉ４の圧電素子Ｐ１〜Ｐ４が接続されている。出力端子３ｐ１〜３ｐ４は、インジェクタ駆動装置３の内部（ノードｎ１）で共通に接続されている。

入力部７は、コンデンサ１１と抵抗１２〜１４とから構成されており、入力した噴射指令信号ＩＪｔ１〜ＩＪｔ４からノイズを除去するとともに信号レベルの調整を行う。ただし、本実施形態のインジェクタ駆動装置３は、噴射指令信号ＩＪｔ１〜ＩＪｔ４および噴射信号形成回路１０を採用したことにより非常に高いノイズ除去能力を有している。従って、このＣＲフィルタは必要に応じて設ければよく、設けた場合でもコンデンサ１１の容量値および抵抗１２〜１４の抵抗値は従来よりも十分に小さくて済む。

充放電回路８は、噴射信号Ｄｎ（ｎ＝１、２、３、４）が噴射指示レベル（Ｈレベル）にある期間に当該インジェクタＩｎが開弁するように圧電素子Ｐｎを充電し、噴射信号Ｄｎが非噴射指示レベル（Ｌレベル）にある期間に当該インジェクタＩｎが閉弁するように圧電素子Ｐｎを放電させる。そのための回路として、バッテリ電圧ＶＢを昇圧する高電圧発生回路１１、充電スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ１２、放電スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ１３、充放電用のコイル１４および気筒選択スイッチ１５を備えている。気筒選択スイッチ１５は、各気筒ごとにＭＯＳトランジスタ１６を備えている。

ＭＯＳトランジスタ１２、１３は、高電圧発生回路１１の出力端子とグランドとの間に直列に接続されており、その共通接続ノードｎ２と出力端子３ｐ１〜３ｐ４の共通接続ノードｎ１との間にコイル１４が接続されている。

図３（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ圧電素子Ｐｎの駆動電流、端子間電圧を表している。駆動制御回路９は、噴射信号ＤｎがＬレベル（非噴射指示レベル）からＨレベル（噴射指示レベル）になると、噴射させる何れか１つのインジェクタＩｎの気筒選択スイッチ１５（ＭＯＳトランジスタ１６）をオンさせ、ＭＯＳトランジスタ１３をオフさせた状態でＭＯＳトランジスタ１２をオンオフ駆動する。ＭＯＳトランジスタ１２がオンすると、高電圧発生回路１１からＭＯＳトランジスタ１２とコイル１４を通して圧電素子Ｐｎに充電電流が流れ、ＭＯＳトランジスタ１２がオフすると、還流ダイオード１３ａとコイル１４を通して圧電素子Ｐｎに充電電流が流れる。このスイッチング動作により、圧電素子Ｐｎが充電されて伸長しインジェクタＩｎの噴射弁が開弁する。

駆動制御回路９は、噴射信号ＤｎがＨレベルからＬレベルになると、気筒選択スイッチ１５（ＭＯＳトランジスタ１６）をオンに維持し、ＭＯＳトランジスタ１２をオフさせた状態でＭＯＳトランジスタ１３をオンオフ駆動する。ＭＯＳトランジスタ１３がオンすると、圧電素子Ｐｎからコイル１４とＭＯＳトランジスタ１３を通して放電電流が流れ、ＭＯＳトランジスタ１３がオフすると、圧電素子Ｐｎからコイル１４と還流ダイオード１２ａを通して高電圧発生回路１１に放電電流が流れる。このスイッチング動作により、圧電素子Ｐｎが放電されて収縮しインジェクタＩｎの噴射弁が閉弁する。

図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態で用いる噴射指令信号ＩＪｔｎ、噴射信号Ｄｎの波形を示している。噴射指令信号ＩＪｔｎに加わるノイズの最大幅をＴｎとした場合、ＥＣＵ２から送られてくる規定の噴射指令信号ＩＪｔｎは、３・Ｔｎよりも大きい規定値Ｔａの幅を持つＨレベル（第１レベルに相当）の第１期間（プリトリガ）と、Ｔｎよりも大きい規定値Ｔｂの幅を持つＬレベル（第２レベルに相当）の第２期間（分離期間）と、噴射時間に応じた長さを持つＨレベルの第３期間（メイントリガ）と、Ｔｂ＋Ｔｎよりも大きい規定値Ｔｃの幅を持つＬレベルの第４期間（終了認識期間）とから構成されている。

後述する噴射信号形成回路１０は、噴射信号ＤｎがＬレベル（非噴射指示レベル）にある噴射停止状態において（時刻ｔ１より前）、噴射指令信号ＩＪｔｎがＴｎより長くＨレベルを維持した後Ｌレベルに変化した時点（時刻ｔ３）で、噴射信号ＤｎをＨレベル（噴射指示レベル）に変化させる。また、噴射信号ＤｎがＨレベルにある噴射状態において、噴射指令信号ＩＪｔｎがＴｂ＋Ｔｎを超えてＬレベルを維持した時点（時刻ｔ７）で噴射信号ＤｎをＬレベルに変化させる。さらに、噴射信号形成回路１０は、噴射信号ＤｎがＬレベルにある噴射停止状態において、噴射指令信号ＩＪｔｎがＴａ＋Ｔｎを超えてＨレベルを維持した時点（保護動作待機時間の経過時点）で噴射信号ＤｎをＨレベルに変化させる。

図２は、ＥＣＵ２から入力した噴射指令信号ＩＪｔｎに基づいて噴射信号Ｄｎを形成する噴射信号形成回路１０の構成を示している。噴射信号形成回路１０（噴射信号形成手段）は、規定値Ｔａを超える幅を持つプリトリガが入力されたこと、メイントリガが終了したこと、および保護動作待機期間が経過したことを認識するため、ＣＲ回路１７、１８と、基準電圧生成回路１９、２０、２１と、コンパレータ２２、２３、２４を備えている。これらの回路は、電源線２５から制御用電源電圧Ｖｃｃの供給を受けて動作する。

ＣＲ回路１７は、一端がグランドに接続されたコンデンサ１７ａと抵抗１７ｂとの並列回路により構成されており、他端側はＰＮＰ形トランジスタ２６を介して電源線２５に接続されている。ＣＲ回路１８も、同様にしてコンデンサ１８ａと抵抗１８ｂとの並列回路により構成されており、ＰＮＰ形トランジスタ２７を介して電源線２５に接続されている。噴射指令信号ＩＪｔｎは、バッファ２８と抵抗２９を介してトランジスタ２６のベースに与えられるとともに、インバータ３０と抵抗３１を介してトランジスタ２７のベースに与えられている。これらＣＲ回路１７、１８はモノリシックＩＣに対し外付けとされているので、ノイズ環境に応じて定数を調整することができる。

基準電圧生成回路１９、２０、２１は、それぞれ電源線２５とグランドとの間に直列に接続された抵抗１９ａ、１９ｂ、抵抗２０ａ、２０ｂ、抵抗２１ａ、２１ｂにより構成されており、基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３を出力する。コンパレータ２２、２３は、それぞれＣＲ回路１７の電圧Ｖｄ１と基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２とを比較して得た信号Ｓｃ１、Ｓｃ２を出力し、コンパレータ２４は、ＣＲ回路１８の電圧Ｖｄ２と基準電圧Ｖｒ３とを比較して得た信号Ｓｃ３を出力する。

コンパレータ２２〜２４の後段には、一方の入力が反転入力端子とされたＡＮＤゲート３２、３３、３４、ＲＳフリップフロップ３５、３６、３７、ＡＮＤゲート３８およびＯＲゲート３９を備えている。信号Ｓｃ３は、ＡＮＤゲート３２、３３、３４の各反転入力端子とＲＳフリップフロップ３５、３６、３７のリセット入力端子に与えられるリセット信号である。

信号Ｓｃ１は、ＡＮＤゲート３２を介してＲＳフリップフロップ３５のセット入力端子に与えられる。ＡＮＤゲート３８にはＲＳフリップフロップ３５の出力信号と噴射指令信号ＩＪｔｎの反転信号とが入力され、その出力信号はＡＮＤゲート３３を介してＲＳフリップフロップ３６のセット入力端子に与えられる。ＯＲゲート３９にはＲＳフリップフロップ３６の出力信号と信号Ｓｃ２が入力され、その出力信号はＡＮＤゲート３４を介してＲＳフリップフロップ３７のセット入力端子に与えられる。このＲＳフリップフロップ３７の出力信号が噴射信号Ｄｎとなる。

続いて、図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）も参照しながら噴射信号形成回路１０の動作を説明する。図４（ａ）は、入力した噴射指令信号ＩＪｔｎが図３（ａ）に示す規定波形と同じ場合における噴射指令信号ＩＪｔｎ、噴射信号Ｄｎ、信号Ｓｃ１、信号Ｓｃ２、信号Ｓｃ３の波形を示している。

噴射信号ＤｎがＬレベルを保持している噴射停止状態（図４（ａ）に示す時刻ｔ１より前）では、トランジスタ２６がオンしているのでＣＲ回路１７の電圧Ｖｄ１はＶｃｃに初期化される。このとき信号Ｓｃ１、Ｓｃ２はＬレベルである。一方、トランジスタ２７はオフしてＣＲ回路１８の電圧Ｖｄ２が十分に低下しているので、信号Ｓｃ３はＨレベルとなり、ＲＳフリップフロップ３５〜３７がリセットされる。

この噴射停止状態において噴射指令信号ＩＪｔｎがＬレベルからＨレベルに変化すると（時刻ｔ１）、トランジスタ２７が直ちにオンするのでＣＲ回路１８の電圧Ｖｄ２はＶｃｃに初期化される。その結果、信号Ｓｃ３はＬレベルになり、ＡＮＤゲート３２〜３４が通過可能状態となり、ＲＳフリップフロップ３５〜３７のリセットが解除される。

一方、トランジスタ２６はオフするので、ＣＲ回路１７の電圧Ｖｄ１は時定数に従って徐々に低下する。そして、時刻ｔ１からＴｎだけ経過した時点（時刻ｔ２）で信号Ｓｃ１がＨレベルに変化し、ＲＳフリップフロップ３５がセットされる。すなわち、ＲＳフリップフロップ３５は、プリトリガが成立するための条件であるＴｎより長くＨレベルを維持したことを認識するために設けられている。

その後、噴射指令信号ＩＪｔｎがＬレベルに変化すると（時刻ｔ３）、ＡＮＤゲート３８の出力はＬレベルからＨレベルに変化し、ＲＳフリップフロップ３６がセットされる。すなわち、ＲＳフリップフロップ３６は、規定値Ｔａ以上の幅を持つプリトリガが入力されたことを認識するために設けられている。これに伴いＲＳフリップフロップ３７もセットされるので、噴射信号Ｄｎは噴射状態を示すＨレベルに変化する。ＲＳフリップフロップ３７は、噴射信号Ｄｎの状態を保持する機能を持つ。

その後、噴射指令信号ＩＪｔｎがＬレベルからＨレベルに変化してメイントリガが開始されると（時刻ｔ４）、その時点からＴｎだけ経過した時点で信号Ｓｃ１が再びＨレベルに変化し、Ｔａ＋Ｔｎより長く経過した時点（時刻ｔ５）で信号Ｓｃ２がＨレベルに変化する。しかし、ＲＳフリップフロップ３５〜３７は既にセットされており、リセット信号Ｓｃ３もＬレベルであることから噴射信号ＤｎはＨレベルのまま維持される。

噴射指令信号ＩＪｔｎがＨレベルからＬレベルに変化すると（時刻ｔ６）、トランジスタ２７がオフしてＣＲ回路１８の電圧Ｖｄ２は時定数に従って徐々に低下する。そして、Ｌレベルへの変化時点からＴｂ＋Ｔｎを超えると（時刻ｔ７）、信号Ｓｃ３がＬレベルからＨレベルに変化してＲＳフリップフロップ３５〜３７がリセットされるので、噴射信号Ｄｎは噴射停止状態を示すＬレベルに変化する。

図４（ｂ）は、噴射指令信号ＩＪｔｎがＨレベルに変化した後、想定されたＴｎを超える幅を持つＨレベルのノイズが加わり、プリトリガとメイントリガとを分離するＬレベルの第２期間（分離期間）が消滅した場合の信号波形を示している。ＣＲ回路１７の電圧Ｖｄ１は、噴射指令信号ＩＪｔｎがＨレベルに変化した時から時定数に従って徐々に低下し、コンパレータ２３の出力信号Ｓｃ２は、保護動作待機時間（Ｔａ＋Ｔｎ）が経過した後にＨレベルに変化する(時刻ｔ５１)。このＨレベルの信号Ｓｃ２は、ＯＲゲート３９を通して直接ＲＳフリップフロップ３７をセットするので、噴射信号ＤｎをＨレベル（噴射状態）に変化させることができる。この場合の噴射状態への変化タイミングは、ノイズのない規定通りのプリトリガが入力されたときに比べＴｎだけ遅れることになる。

図４（ｃ）は、噴射指令信号ＩＪｔｎのプリトリガの中間部にＬレベルのノイズが加わり、プリトリガが前部と後部に分けられた場合の信号波形を示している。プリトリガの幅は３・Ｔｎよりも大きい規定値Ｔａとされており、想定されるノイズの幅はＴｎ以下であるので、前部と後部の少なくとも一方の幅はＴｎを超えて確保される。同図では、前部の幅がＴｎより小さく、後部の幅がＴｎより大きい場合を示している。

後部のプリトリガが開始されると、Ｔｎだけ経過した時点で信号Ｓｃ１がＨレベルに変化し、ＲＳフリップフロップ３５がセットされる。その後、噴射指令信号ＩＪｔｎがＬレベルに変化すると（時刻ｔ３）、ＲＳフリップフロップ３６、３７がセットされ、噴射信号Ｄｎは噴射状態を示すＨレベルに変化する。その後の動作は、図４（ａ）と同様である。この場合の噴射状態への変化タイミングは、ノイズのない規定通りのプリトリガが入力されたときと同じである。

ノイズにより分けられたプリトリガの前部の幅がＴｎより大きい場合には、前部のプリトリガが終了した時点で噴射信号ＤｎがＨレベルに変化する。また、プリトリガの中央にノイズが加わった場合には、前部と後部の何れの幅も少なくともＴｎを超えて確保されるので、前部のプリトリガが終了した時点で噴射信号ＤｎがＨレベルに変化する。これらの場合の噴射状態への変化タイミングは、ノイズのない規定通りのプリトリガが入力されたときに比べ最大で２・Ｔｎだけ早まることになる。

図４（ｄ）は、メイントリガの途中にＬレベルのノイズが加わった場合の波形を示している。噴射指令信号ＩＪｔｎにＬレベルのノイズが加わると（時刻ｔ４１）、トランジスタ２６がオンしてＣＲ回路１７の電圧Ｖｄ１はＶｃｃに初期化されるので、信号Ｓｃ１、Ｓｃ２はＬレベルになる。しかし、ノイズの最大幅ＴｎはＴｂ＋Ｔｎよりも小さいので、信号Ｓｃ３がＨレベルに移行することはなく、ＲＳフリップフロップ３５〜３７はセット状態のまま保持されて噴射信号ＤｎはＨレベルを維持する。

図５は、噴射指令信号ＩＪｔｎに対するその他のノイズ重畳態様における噴射指令信号ＩＪｔｎと噴射信号Ｄｎの波形を示している。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれプリトリガの開始時にＨレベルのノイズが加わった場合、プリトリガの開始時にＬレベルのノイズが加わった場合を示している。前者の場合には、プリトリガの幅が最大でＴａ＋Ｔｎに増加する。しかし、上述した保護動作待機時間はＴａ＋Ｔｎより長く規定されているので、プリトリガの途中で信号Ｓｃ２がＨレベルになることはなく、次の第２期間（分離期間）の開始を待って噴射信号ＤｎがＨレベルに変化する。

後者の場合には、プリトリガの幅が最大でＴａ−Ｔｎにまで減少する。しかし、上述したようにプリトリガの規定幅Ｔａは３・Ｔｎよりも大きいので、ノイズが重畳されたプリトリガの幅は少なくとも２・Ｔｎだけ確保される。従って、第２期間の開始時に噴射信号ＤｎがＨレベルに変化する。上記何れの場合にも、噴射状態への変化タイミングはノイズのない規定通りのプリトリガが入力されたときと同じである。

図５（ｃ）、（ｄ）は、それぞれメイントリガの終了時にＨレベルのノイズが加わった場合、メイントリガの終了時にＬレベルのノイズが加わった場合を示している。前者の場合にはメイントリガがＬレベルに移行するタイミングが最大でＴｎだけ遅れ、後者の場合にはメイントリガがＨレベルに移行するタイミングが最大でＴｎだけ早まる。その結果、噴射信号ＤｎがＬレベルに移行するタイミングも最大でＴｎだけずれることになる。

以上説明したように、本実施形態のインジェクタ駆動装置３は、ＥＣＵ２からインジェクタＩｎの噴射信号Ｄｎそのものを入力するのではなく、インジェクタＩｎの噴射動作を指令する噴射指令信号ＩＪｔｎを入力し、その噴射指令信号ＩＪｔｎに基づいて噴射信号Ｄｎを形成する噴射信号形成回路１０を備えている。

噴射指令信号ＩＪｔｎは、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの規定幅を持つ第１期間（プリトリガ）、第２期間（分離期間）、第３期間（メイントリガ）、第４期間（終了認識期間）から構成されている。噴射信号形成回路１０は、噴射停止状態においてＴｎより長い幅を持つプリトリガを認識した時点で噴射信号Ｄｎを噴射指示レベルにし、噴射状態において噴射指令信号ＩＪｔｎがＴｂ＋Ｔｎを超えてＬレベルを維持した時点で噴射信号Ｄｎを非噴射レベルにする。

規定幅Ｔａ〜Ｔｄは、ＥＣＵ２との間の通信線Ｗ(ワイヤハーネス)などを介して噴射指令信号ＩＪｔｎに加わるノイズの最大幅Ｔｎを考慮して規定されるので、内燃機関、車搭機器、ワイヤハーネスの引き回しなどの動作環境が変化しても、想定されるノイズの除去に必要且つ十分な範囲内で最適な規定値を設定することができる。

この場合、Ｔａを３・Ｔｎより大きくなるように規定したので、プリトリガの開始時、終了時、中間部の何れにＬレベルのノイズが加わっても、プリトリガに従って正しく噴射状態に移行する。また、ＴｂをＴｎより大きくなるように規定したので、第２期間（分離期間）にＬレベルのノイズが加わっても第２期間が消滅することはなく、プリトリガが終了した時点で噴射状態に移行する。仮に第２期間が消滅したとしても、噴射指令信号ＩＪｔｎがＴａ＋Ｔｎを超えてＨレベルを維持した時点で噴射状態に移行するので、噴射が行われない事態を確実に防止することができる。さらに、ＴｃをＴｂ＋Ｔｎより大きくなるように規定したので、プリトリガの終了時、メイントリガの開始時またはメイントリガの途中にＬレベルのノイズが加わっても、誤って噴射停止状態に移行することがない。

このように、想定される最大幅Ｔｎまでのノイズであれば、噴射指令信号ＩＪｔｎから噴射信号Ｄｎを形成する際に除去することができ、ノイズが残存することによる誤噴射や充放電回路８の短周期でのスイッチングを防止できる。また、ノイズが加わらないときには噴射信号Ｄｎのタイミング遅れは発生せず、ノイズが加わった場合でも噴射信号のタイミングのずれを最大でも２・Ｔｎ以下に抑えることができる。駆動制御回路９は、入力部７に設けた補助的なフィルタ（省略可能）を除き、ノイズの主要な除去手段としてフィルタを用いていないので、噴射指令に対する実噴射の応答性を極力高く維持することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
噴射信号ＤｎがＬレベルにある噴射停止状態において、噴射指令信号ＩＪｔｎがＴａ＋Ｔｎを超えてＨレベルを維持した時点で噴射信号Ｄｎを噴射指示レベルに変化させる保護動作待機動作は、必要に応じて採用すればよい。

噴射指令信号ＩＪｔｎの第１レベル、第２レベルをそれぞれＬレベル、Ｈレベルとしてもよい。噴射信号Ｄｎの噴射指示レベル、非噴射指示レベルをそれぞれＬレベル、Ｈレベルとしてもよい。
上述した実施形態は、アクチュエータとして圧電素子を用いたインジェクタに限らず、電磁ソレノイドを用いたインジェクタにも適用可能である。この場合には、充放電回路に替えて通断電回路を用いればよい。

図面中、３はインジェクタ駆動装置、８は充放電回路、１０は噴射信号形成回路（噴射信号形成手段）、Ｐ１〜Ｐ４は圧電素子、Ｉ１〜Ｉ４はインジェクタ、ＩＪｔ１〜ＩＪｔ４は噴射指令信号、Ｄ１〜Ｄ４は噴射信号である。

Claims (2)

1. 燃料を噴射するインジェクタの噴射動作を指令する噴射指令信号を入力し、その噴射指令信号に基づいて前記インジェクタが備える圧電素子の充放電に係る噴射信号を形成する噴射信号形成手段と、前記噴射信号が噴射指示レベルにある期間では前記インジェクタが開弁するように前記圧電素子を充電し、前記噴射信号が非噴射指示レベルにある期間では前記インジェクタが閉弁するように前記圧電素子を放電させる充放電回路とを備えたインジェクタ駆動装置であって、
   前記噴射指令信号に加わるノイズの最大幅をＴｎとした場合、前記噴射指令信号は、３・Ｔｎよりも大きい規定値Ｔａの幅を持つ第１レベルの第１期間と、Ｔｎよりも大きい規定値Ｔｂの幅を持つ第２レベルの第２期間と、噴射時間に応じた長さを持つ第１レベルの第３期間と、Ｔｂ＋Ｔｎよりも大きい規定値Ｔｃの幅を持つ第２レベルの第４期間とから構成され、
   前記噴射信号形成手段は、前記噴射信号が非噴射指示レベルにある噴射停止状態において、前記噴射指令信号がＴｎより長く第１レベルを維持した後第２レベルに変化した時点で前記噴射信号を噴射指示レベルに変化させ、前記噴射信号が噴射指示レベルにある噴射状態において、前記噴射指令信号がＴｂ＋Ｔｎを超えて第２レベルを維持した時点で前記噴射信号を非噴射指示レベルに変化させることを特徴とするインジェクタ駆動装置。
2. 前記噴射信号形成手段は、前記噴射停止状態において、前記噴射指令信号がＴａ＋Ｔｎを超えて第１レベルを維持した時点で前記噴射信号を噴射指示レベルに変化させることを特徴とする請求項１記載のインジェクタ駆動装置。

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