JP5907412B2

JP5907412B2 - 電磁弁駆動装置

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Publication number: JP5907412B2
Application number: JP2012020523A
Authority: JP
Inventors: 大輔小池
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: JP2013160260A

Description

本発明は、電磁弁を駆動制御する電磁弁駆動装置に関するものである。

従来、電磁弁（インジェクタ）を駆動制御する電磁弁駆動装置に関連する技術として、下記特許文献１に開示される燃料噴射のためのソレノイドバルブの制御装置が知られている。この制御装置は、昇圧されたブースタ電圧をソレノイドバルブに印加する際に制御されるスイッチ手段（第１スイッチ手段）と、電源電圧をソレノイドバルブに印加する際に制御されるスイッチ手段（第２スイッチ手段）とを備えている。また、ソレノイドバルブの制御フェーズが、第１の電流（ピーク電流）を供給して開弁状態をもたらすための吸引フェーズと、上記第１の電流よりも低い第２の電流（ホールド電流）を供給して開弁状態を維持するための保持フェーズとに分割されている。

そして、吸引フェーズでは、バッテリ電圧がノーマルなレベルでは、第１スイッチ手段のオン制御に応じてブースタ電圧が印加されることで第１の電流が供給され、その後に第２スイッチ手段のスイッチング制御に応じてバッテリ電圧が複数回印加されることで、ソレノイドバルブが開弁状態となる。また、吸引フェーズでは、バッテリ電圧が低くなると、第１スイッチ手段のオン制御に応じたブースタ電圧印加後に第１スイッチ手段が制御されて再度ブースタ電圧が１または２回以上印加されることで、ソレノイドバルブが開弁状態となる。これにより、バッテリ電圧が低くなる場合であっても、ソレノイドバルブが確実に開弁状態となる。

特表２００３−５２８２５１号公報

ところで、上記特許文献１に開示されるような構成では、電源電圧を電磁弁に印加する際に制御される定電流用のスイッチ手段（第２スイッチ手段）に故障等で異常が生じてしまうと、ホールド電流供給時（ホールドフェーズ）に電磁弁に対して必要な電圧が印加できなくなる場合がある。この場合、昇圧電圧を電磁弁に印加する際に制御されるスイッチ手段（第１スイッチ手段）が正常に動作していることから電磁弁が開弁しても、その開弁状態が維持できずに直ぐに閉弁してしまい開弁期間が大きく変動するという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、開弁期間の変動を抑制し得る電磁弁駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の電磁弁駆動装置は、電磁弁（１１〜１４）に対して、設定された駆動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を供給し、前記駆動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供給する電磁弁駆動装置（２０）であって、直流電源（Ｂ）の電源電圧（ＶＢ）を用いて昇圧電圧を生成可能な昇圧手段（２５）と、前記電磁弁に対して前記昇圧手段からの電圧を印加する際に制御される第１スイッチ手段（２４ａ，２４ｂ）と、前記電磁弁に対して前記電源電圧からの電圧を印加する際に制御される第２スイッチ手段（２３ａ，２３ｂ）と、前記第１スイッチ手段および前記第２スイッチ手段を制御可能な制御手段（３０）と、前記第２スイッチ手段の異常を検出可能な異常検出手段（３０）と、を備え、前記制御手段は、前記ピーク電流を供給するときには、前記第１スイッチ手段をオン制御し、前記ホールド電流を供給するときには、前記異常検出手段により前記第２スイッチ手段の異常が検出されない場合に当該第２スイッチ手段をスイッチング制御し、前記異常検出手段により前記第２スイッチ手段の異常が検出された場合に前記第１スイッチ手段をスイッチング制御することを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

請求項１の発明では、制御手段により、ピーク電流を供給するときには、第１スイッチ手段がオン制御される。そして、制御手段により、ホールド電流を供給するときには、異常検出手段により第２スイッチ手段の異常が検出されない場合に当該第２スイッチ手段がスイッチング制御され、異常検出手段により第２スイッチ手段の異常が検出された場合に第１スイッチ手段がスイッチング制御される。

これにより、第２スイッチ手段に異常が生じた場合でも、ホールド電流供給時には、第１スイッチ手段がスイッチング制御されることで昇圧手段からの電圧を用いて電磁弁にホールド電流を供給することができる。このため、電磁弁の開弁状態が保持されて、第２スイッチ手段の異常に起因して開弁直後に閉弁してしまう不具合をなくすことができる。

特に、昇圧手段は、電源電圧を用いる構成であるため、少なくとも電源電圧以上の電圧を電磁弁に対して印加可能であるので、第１スイッチ手段を第２スイッチ手段の代替として機能させることができる。一方で、ピーク電流供給時だけでなくホールド電流供給時にも昇圧手段の電圧を用いることから昇圧手段により生成される昇圧電圧が低下し、ピーク電流供給時に電磁弁に供給される電圧がピーク電流を供給するために必要な電圧未満になったとしても、開弁状態に移行するまでの時間がわずかに遅くなるだけであり開弁直後に閉弁することはない。
したがって、第２スイッチ手段に異常が生じた場合であっても開弁期間の変動を抑制して電磁弁を確実に開弁させることができる。

請求項２の発明では、昇圧手段は、電源電圧に接続される昇圧コイルと、一端が昇圧コイルに接続され他端が接地される昇圧用スイッチ手段と、昇圧コイルから電磁弁への給電経路に対して並列に接続されて、昇圧用スイッチ手段のスイッチングに応じて充電される電圧を電磁弁に印加可能なコンデンサと、を備えている。そして、昇圧用スイッチ手段は、異常検出手段により第２スイッチ手段の異常が検出されると、スイッチングが停止される。

第１スイッチ手段が第２スイッチ手段の代替としてスイッチング動作を行う場合は、頻繁な放電によりコンデンサに蓄えられた電荷が多く放電されて、コンデンサに蓄えられる充電電圧が電源電圧まで落ち込む場合がある。この場合、昇圧用スイッチ手段の制御状態によっては電源電圧を用いた電圧印加ができず、コンデンサの充電電圧だけで電圧印加するため、必要な電圧が確保できなくなる可能性がある。そこで、第２スイッチ手段の異常が検出される場合に昇圧用スイッチ手段のスイッチングを停止することで、第１スイッチ手段のオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧を電源電圧に維持してその急減をなくすことができる。

請求項３の発明では、昇圧用スイッチ手段は、異常検出手段により第２スイッチ手段の異常が検出されて、電圧検出手段により検出されるコンデンサの充電電圧が電源電圧未満になると、スイッチングが停止される。

コンデンサの充電電圧が電源電圧以上に維持されている場合では、昇圧用スイッチ手段の制御状態にかかわらず、第１スイッチ手段のオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧が電源電圧以上となる。そこで、第２スイッチ手段の異常検出時において、コンデンサの充電電圧が電源電圧未満になる場合に限り昇圧用スイッチ手段のスイッチングを停止することで、第１スイッチ手段が制御されない状態では昇圧用スイッチ手段がスイッチング制御されて、コンデンサの充電が促進される。このため、ピーク電流供給時における第１スイッチ手段のオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧が高められるので、ピーク電流供給時に電源電圧が電磁弁に印加される場合と比較して、電磁弁の開弁速度を速めることができる。

第１実施形態に係る電磁弁駆動装置を採用した燃料噴射制御装置の概略構成を示すブロック図である。電磁弁駆動部により各電磁弁を駆動制御する開弁処理の流れを例示するフローチャートの一部である。電磁弁駆動部により各電磁弁を駆動制御する開弁処理の流れを例示するフローチャートの一部である。電磁弁駆動部により各電磁弁を駆動制御する開弁処理の流れを例示するフローチャートの一部である。電磁弁駆動部により各電磁弁を駆動制御する開弁処理の流れを例示するフローチャートの一部である。正常時における開弁動作を説明する波形図である。異常検出時における開弁動作を説明する波形図である。第２実施形態におけるマイコンによる昇圧可否判定処理の流れを例示するフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る電磁弁駆動装置について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電磁弁駆動装置２０を採用した燃料噴射制御装置１０の概略構成を示すブロック図である。
図１に示す燃料噴射制御装置１０は、例えば車両に搭載された４気筒エンジンの各気筒に燃料を噴射供給する電磁ソレノイド式ユニットインジェクタ（以下単に、電磁弁１１〜１４という）と、これら各電磁弁１１〜１４に対して、設定された駆動期間の開始時に速やかに開弁させるためのピーク電流を供給し、当該駆動期間が終了するまで開弁状態を保持するためのホールド電流を供給する電磁弁駆動装置２０とを備えている。

各電磁弁１１〜１４は、それぞれコイル１１ａ〜１４ａを有した常閉式（ノーマクローズタイプ）の電磁弁であり、そのコイル１１ａ〜１４ａに通電されると、図示しない弁体がリターンスプリングの付勢力に抗して開弁位置に移動してその開弁状態が維持されることで、燃料噴射が行われる。また、コイル１１ａ〜１４ａの通電が遮断されると、弁体が元の閉弁位置に戻り、燃料噴射が停止される。電磁弁１１および電磁弁１２は、第１電磁弁群を構成し、同時に開弁状態にならないように駆動制御され、電磁弁１３および電磁弁１４は、第２電磁弁群を構成し、同時に開弁状態にならないように駆動制御される。

電磁弁駆動装置２０は、高電位側（ハイサイド）の出力端子として、電磁弁１１のコイル１１ａの高電位側と電磁弁１２のコイル１２ａの高電位側とがそれぞれ接続される出力端子Ｐ１と、電磁弁１３のコイル１３ａの高電位側と電磁弁１４のコイル１４ａの高電位側とがそれぞれ接続される出力端子Ｐ２と、を備えている。また、電磁弁駆動装置２０は、低電位側（ローサイド）の出力端子として、コイル１１ａの低電位側が接続される出力端子Ｐ３と、コイル１２ａの低電位側が接続される出力端子Ｐ４と、コイル１３ａの低電位側が接続される出力端子Ｐ５と、コイル１４ａの低電位側が接続される出力端子Ｐ６と、を備えている。なお、出力端子Ｐ１には、アノードがグランドラインに接続されたダイオードＤ３ａのカソードが接続され、出力端子Ｐ２には、アノードがグランドラインに接続されたダイオードＤ３ｂのカソードが接続されている。

また、電磁弁駆動装置２０は、第１〜第４気筒選択ドライバ２２ａ〜２２ｄと、第１定電流ドライバ２３ａおよび第２定電流ドライバ２３ｂと、第１放電ドライバ２４ａおよび第２放電ドライバ２４ｂと、昇圧コンデンサＣと、ＤＣＤＣコンバータ２５と、各ドライバ２２ａ〜２２ｄ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ及びＤＣＤＣコンバータ２５を駆動する電磁弁駆動部３０と、電磁弁駆動部３０を制御するマイコン２１とを備えている。なお、各ドライバ２２ａ〜２２ｄ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂおよび後述する昇圧ドライバ２５ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子により構成されている。

第１気筒選択ドライバ２２ａは、電磁弁１１を選択するためのスイッチ手段であり、一端がグランドライン（ＧＮＤ＝０Ｖ）に接続された電流検出抵抗Ｒ１ａの他端と出力端子Ｐ３との間に直列に接続されている。第２気筒選択ドライバ２２ｂは、電磁弁１２を選択するためのスイッチ手段であり、一端が電流検出抵抗Ｒ１ａの他端と出力端子Ｐ４との間に直列に接続されている。第３気筒選択ドライバ２２ｃは、電磁弁１３を選択するためのスイッチ手段であり、一端がグランドライン（ＧＮＤ＝０Ｖ）に接続された電流検出抵抗Ｒ１ｂの他端と出力端子Ｐ５との間に直列に接続されている。第４気筒選択ドライバ２２ｄは、電磁弁１４を選択するためのスイッチ手段であり、一端が電流検出抵抗Ｒ１ｂの他端と出力端子Ｐ６との間に直列に接続されている。

第１定電流ドライバ２３ａは、一方の出力端子が直流電源Ｂの電源電圧ＶＢが供給される電源ラインに接続され、他方の出力端子に逆流防止用のダイオードＤ１ａのアノードが接続されている。このダイオードＤ１ａは、カソードが出力端子Ｐ１に接続されている。第２定電流ドライバ２３ｂは、一方の出力端子が上記電源ラインに接続され、他方の出力端子に逆流防止用のダイオードＤ１ｂのアノードが接続されている。このダイオードＤ１ｂは、カソードが出力端子Ｐ２に接続されている。なお、両定電流ドライバ２３ａ，２３ｂは、特許請求の範囲に記載の「第２スイッチ手段」の一例に相当する。

昇圧コンデンサＣは、直流電源Ｂから各コイル１１ａ〜１４ａへの給電経路に対して並列に接続されており、各電磁弁１１〜１４のいずれかを速やかに開弁状態へ移行させるために充電された高電圧（充電電圧）をコイル１１ａ〜１４ａのいずれかに印加することでピーク電流を流すように機能する。

この昇圧コンデンサＣには、その正極側（グランドライン側とは反対側）を出力端子Ｐ１，Ｐ２に接続させる第１放電ドライバ２４ａおよび第２放電ドライバ２４ｂがそれぞれ接続されている。なお、両放電ドライバ２４ａ，２４ｂは、特許請求の範囲に記載の「第１スイッチ手段」の一例に相当する。

ＤＣＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂに接続される昇圧コイル２５ａと、一端が昇圧コイル２５ａに接続され他端が接地される昇圧ドライバ２５ｂを備えており、その昇圧ドライバ２５ｂがオン／オフされることで昇圧コイル２５ａに蓄積したエネルギーが昇圧ダイオードＤ２を通じて昇圧コンデンサＣを充電する周知のものである。なお、ＤＣＤＣコンバータ２５は、昇圧コンデンサＣを有するように構成されてもよく、特許請求の範囲に記載の「昇圧手段」の一例に相当し、昇圧ドライバ２５ｂは、特許請求の範囲に記載の「昇圧用スイッチ手段」の一例に相当する。

また、出力端子Ｐ３と昇圧コンデンサＣの正極側との間には、コイル１１ａから昇圧コンデンサＣへフライバックエネルギーを回収するためのエネルギー回収用経路が設けられており、このエネルギー回収用経路上には、カソードを昇圧コンデンサＣ側にして電流方向制御用のダイオードＤ４ａが設けられている。また、出力端子Ｐ４〜６と昇圧コンデンサＣの正極側との間にも同様に、コイル１２ａ〜１４ａから昇圧コンデンサＣへフライバックエネルギーを回収するためのエネルギー回収用経路がそれぞれ設けられており、各エネルギー回収用経路上には、カソードを昇圧コンデンサＣ側にして電流方向制御用のダイオードＤ４ｂ，Ｄ４ｃ，Ｄ４ｄがそれぞれ設けられている。

電磁弁駆動部３０は、昇圧電圧生成部３１と、気筒選択ドライバ制御部３２と、定電流ドライバ制御部３３と、放電ドライバ制御部３４と、故障診断部３５と、を備えている。昇圧電圧生成部３１は、分圧抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂに基づいて検出した昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃが目標として設定した目標昇圧電圧まで昇圧するように昇圧ドライバ２５ｂのスイッチング動作を繰り返す。また、昇圧電圧生成部３１は、昇圧コンデンサＣの一端および昇圧ドライバ２５ｂの一端とグランド間に設けた電流検出抵抗Ｒ３を流れる電流値を電圧として検出し、スイッチング動作の目標上限充電電流になるまで昇圧ドライバ２５ｂをオン制御し、その後目標下限電流値になるまでオフ制御する。

気筒選択ドライバ制御部３２は、マイコン２１からの駆動信号に応じて、電磁弁１１〜１４の高電位側でグループに印加された電圧を、各電磁弁群のどの電磁弁に通電するかを選択する。具体的には、気筒選択ドライバ制御部３２は、第１電磁弁群のうち電磁弁１１および電磁弁１２のいずれかから通電対象の電磁弁を選択して通電するために、第１気筒選択ドライバ２２ａおよび第２気筒選択ドライバ２２ｂのいずれかを駆動し、第２電磁弁群のうち電磁弁１３および電磁弁１４のいずれかから通電対象の電磁弁を選択して通電するために、第３気筒選択ドライバ２２ｃおよび第４気筒選択ドライバ２２ｄのいずれかを駆動する。

定電流ドライバ制御部３３は、マイコン２１からの駆動信号に応じて、両定電流ドライバ２３ａ，２３ｂを駆動制御するもので、ピックアップフェーズおよびホールドフェーズ（ホールド電流供給時）では、制御対象の電磁弁のコイルに供給されるコイル電流Ｉが一定幅内になるように対象の定電流ドライバをスイッチング制御する。

放電ドライバ制御部３４は、マイコン２１からの駆動信号に応じて、両放電ドライバ２４ａ，２４ｂを駆動制御するもので、ブースタフェーズ（ピーク電流供給時）では、コイル電流Ｉが開弁の目標電流値に達するように対象の放電ドライバをオン制御する。

故障診断部３５は、電流検出抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂを流れる電流値、すなわちコイル電流Ｉを電圧として検出し、この検出されたコイル電流Ｉに基づいて、各ドライバが正常に動作しているか否かについての診断を行い、診断結果を保持する。なお、電磁弁駆動部３０は、特許請求の範囲に記載の「制御手段」の一例に相当する。

マイコン２１は、各電磁弁１１〜１４の通電タイミングに応じた駆動信号と、ＤＣＤＣコンバータ２５による昇圧を許可する昇圧許可信号とを電磁弁駆動部３０に出力する。また、マイコン２１は、電磁弁駆動部３０からの診断結果情報に基づいて昇圧停止が必要と判断すると、昇圧停止信号を電磁弁駆動部３０に出力することで、ＤＣＤＣコンバータ２５による昇圧を停止する。

次に、上記のように構成された電磁弁駆動装置２０の電磁弁駆動部３０により各電磁弁１１〜１４を駆動制御する処理について、図を参照して詳細に説明する。図２〜図５は、電磁弁駆動部３０により各電磁弁を駆動制御する開弁処理の流れを例示するフローチャートである。図６は、正常時における開弁動作を説明する波形図であり、図６（Ａ）は、放電ドライバ制御信号の信号波形を示し、図６（Ｂ）は、定電流ドライバ制御信号の信号波形を示し、図６（Ｃ）は、電磁弁１１の高電位側の電圧波形を示し、図６（Ｄ）は、コイル電流Ｉの電流波形を示す。図７は、異常検出時における開弁動作を説明する波形図であり、図７（Ａ）は、放電ドライバ制御信号の信号波形を示し、図７（Ｂ）は、定電流ドライバ制御信号の信号波形を示し、図７（Ｃ）は、コイル電流Ｉの電流波形を示す。

まず、各ドライバが故障等しておらず正常に動作しており、電磁弁１１を駆動対象とする場合を例に説明する。
電磁弁１１を所定の駆動期間だけ駆動させるためにマイコン２１から電磁弁駆動部３０に対して駆動信号が入力されると（図２のＳ１０１でＹｅｓ）、電磁弁１１のコイル１１ａにピーク電流を供給するため、図６（Ａ）に示すように、放電ドライバ制御部３４から入力される放電ドライバ制御信号に応じて第１放電ドライバ２４ａがオン制御されるとともに（Ｓ１０３）、気筒選択ドライバ制御部３２により第１気筒選択ドライバ２２ａがオン制御される（Ｓ１０５）。これにより、昇圧コンデンサＣの充電電圧がコイル１１ａに印加されて、コイル電流Ｉが増加する。そして、図６の正常時のブースタフェーズにて示すように、増加するコイル電流Ｉがピーク電流Ｉａ以上となると（Ｓ１０９でＹｅｓ）、放電ドライバ制御部３４により第１放電ドライバ２４ａがオフ制御される（Ｓ１１３）。上述したＳ１０３からＳ１１３までの処理が正常時のブースタフェーズにおける処理に相当する。なお、マイコン２１からの駆動信号の入力が停止されるか（Ｓ１０７でＮｏ）、放電ガード時間を経過しても（Ｓ１１１でＹｅｓ）、第１放電ドライバ２４ａがオフ制御される。

このように第１放電ドライバ２４ａがオフ制御されると、コイル電流Ｉが徐々に減少する。そして、第１放電ドライバ２４ａがオフ制御されてからの経過時間がピックアップフェーズとして予め設定された時間（以下、ピックアップ時間という）を経過しておらず（Ｓ１１５でＮｏ）、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ１１７でＹｅｓ）、減少するコイル電流Ｉが下限閾値Ｉｂ_１以下になると（Ｓ１１９でＹｅｓ）、図６（Ｂ）に示すように、定電流ドライバ制御部３３から入力される定電流ドライバ制御信号に応じて第１定電流ドライバ２３ａがオン制御される（Ｓ１２１）。これにより、第１定電流ドライバ２３ａに異常が生じていなければコイル電流Ｉが徐々に上昇する（Ｓ１２３でＹｅｓ）。

そして、ピックアップ時間を経過しておらず（Ｓ１２５でＮｏ）、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ１２７でＹｅｓ）、増加するコイル電流Ｉが上限閾値Ｉｂ_２以上になると（Ｓ１２９でＹｅｓ）、定電流ドライバ制御部３３により第１定電流ドライバ２３ａがオフ制御されて（Ｓ１３１）、ステップＳ１１５からの処理が繰り返される。上述したＳ１１５からＳ１３１までの繰り返し処理が正常時のピックアップフェーズにおける処理に相当する。これにより、図６の正常時のピックアップフェーズにて示すように、コイル電流Ｉは、下限閾値Ｉｂ_１を下限値とし、上限閾値Ｉｂ_２を上限値とするようにほぼ一定値（以下、ピックアップ電流という）に制御されることで、弁体が所定の開弁位置までスムーズに移動することとなる。

上述のような繰り返し処理中に、ピックアップ時間が経過すると（Ｓ１１５，Ｓ１２５でＹｅｓ）、第１定電流ドライバ２３ａがオン制御であればオフ制御されて（図３のＳ１３３）、コイル電流Ｉが徐々に減少する。そして、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ１３５でＹｅｓ）、減少するコイル電流Ｉが下限閾値Ｉｃ_１以下になると（Ｓ１３７でＹｅｓ）、定電流ドライバ制御部３３により第１定電流ドライバ２３ａがオン制御される（Ｓ１３９）。これにより、コイル電流Ｉが徐々に上昇する。

そして、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ１４１でＹｅｓ）、増加するコイル電流Ｉが上限閾値Ｉｃ_２以上になると（Ｓ１４３でＹｅｓ）、定電流ドライバ制御部３３により第１定電流ドライバ２３ａがオフ制御されて（Ｓ１４５）、ステップＳ１３５からの処理が繰り返される。上述したＳ１３５からＳ１４５までの繰り返し処理が正常時のホールドフェーズにおける処理に相当する。これにより、図６の正常時のホールドフェーズにて示すように、コイル電流Ｉは、下限閾値Ｉｃ_１を下限値とし、上限閾値Ｉｃ_２を上限値とするようにほぼ一定値（以下、ホールド電流という）に制御されることで、弁体が開弁位置に保持されることとなる。

上述のような繰り返し処理中に、閉弁タイミングになったことからマイコン２１からの駆動信号の入力が停止されると（Ｓ１３５，Ｓ１４１でＮｏ）、第１定電流ドライバ２３ａがオン制御であればオフ制御されて（Ｓ１４７）、気筒選択ドライバ制御部３２により第１気筒選択ドライバ２２ａがオフ制御されて、電磁弁１１を駆動制御する処理が終了する。

次に、第１定電流ドライバ２３ａが故障等のために正常に動作しておらず、電磁弁１１を駆動対象とする場合を例に説明する。
この場合、上述したブースタフェーズにおける処理（Ｓ１１３までの処理）が終了したことで、定電流ドライバ制御部３３が第１定電流ドライバ２３ａに定電流ドライバ制御信号を出力しても、コイル電流Ｉが上昇しないため（Ｓ１２３でＮｏ）、第１定電流ドライバ２３ａが異常であると判断し、第１定電流ドライバ２３ａに代えて第１放電ドライバ２４ａを駆動制御することで、コイル１１ａに所定の電流を供給する。なお、Ｓ１２３に示す判定処理を実施する電磁弁駆動部３０は、特許請求の範囲に記載の「異常検出手段」の一例に相当する。

具体的には、放電ドライバ制御部３４から入力される放電ドライバ制御信号に応じて第１放電ドライバ２４ａがオン制御されることで（図４のＳ２０７）、図７（Ａ）に示すように、コイル電流Ｉが徐々に上昇する。そして、ピックアップ時間を経過しておらず（Ｓ２０９でＮｏ）、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ２１１でＹｅｓ）、増加するコイル電流Ｉが上限閾値Ｉｂ_２以上になると（Ｓ２１３でＹｅｓ）、第１放電ドライバ２４ａがオフ制御される（Ｓ２１５）。これにより、コイル電流Ｉが徐々に減少する。

そして、ピックアップ時間を経過しておらず（Ｓ２０１でＮｏ）、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ２０３でＹｅｓ）、減少するコイル電流Ｉが下限閾値Ｉｂ_１以下になると（Ｓ２０５でＹｅｓ）、第１放電ドライバ２４ａがオン制御され（Ｓ２０７）、コイル電流Ｉが徐々に増加する。上述したＳ２０１からＳ２１５までの繰り返し処理が異常検出時のピックアップフェーズにおける処理に相当する。これにより、図７の異常検出時のピックアップフェーズにて示すように、コイル電流Ｉは、下限閾値Ｉｂ_１を下限値とし、上限閾値Ｉｂ_２を上限値とするようにほぼ一定値（ピックアップ電流）に制御されることで、弁体が所定の開弁位置までスムーズに移動することとなる。

上述のような繰り返し処理中に、ピックアップ時間が経過すると（Ｓ２０１，Ｓ２０９でＹｅｓ）、第１放電ドライバ２４ａがオン制御であればオフ制御されて（図５のＳ２１７）、コイル電流Ｉが徐々に減少する。そして、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ２１９でＹｅｓ）、減少するコイル電流Ｉが下限閾値Ｉｃ_１以下になると（Ｓ２２１でＹｅｓ）、第１放電ドライバ２４ａがオン制御される（Ｓ２２３）。これにより、コイル電流Ｉが徐々に上昇する。

そして、上記駆動信号の入力が継続しており（Ｓ２２５でＹｅｓ）、増加するコイル電流Ｉが上限閾値Ｉｃ_２以上になると（Ｓ２２７でＹｅｓ）、放電ドライバ制御部３４により第１放電ドライバ２４ａがオフ制御されて（Ｓ２２９）、ステップＳ２１９からの処理が繰り返される。上述したＳ２１９からＳ２２９までの繰り返し処理が異常検出時のホールドフェーズにおける処理に相当する。これにより、図７の異常検出時のホールドフェーズにて示すように、コイル電流Ｉは、下限閾値Ｉｃ_１を下限値とし、上限閾値Ｉｃ_２を上限値とするようにほぼ一定値（ホールド電流）に制御されることで、弁体が開弁位置に保持されることとなる。

上述のような繰り返し処理中に、閉弁タイミングになったことからマイコン２１からの駆動信号の入力が停止されると（Ｓ２１９，Ｓ２２５でＮｏ）、第１放電ドライバ２４ａがオン制御であればオフ制御されて（Ｓ２３１）、気筒選択ドライバ制御部３２により第１気筒選択ドライバ２２ａがオフ制御されて（図３のＳ１４９）、電磁弁１１を駆動制御する処理が終了する。

上述したように、定電流ドライバ（２３ａ，２３ｂ）が異常と判断される場合には、定電流ドライバに代えて放電ドライバ（２４ａ，２４ｂ）を駆動制御することで、コイル１１ａに所定の電流を供給する。このように、ブースタフェーズだけでなくピックアップフェーズやホールドフェーズでも昇圧コンデンサＣの電圧を用いると、昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃが低下し、ブースタフェーズにて駆動対象の電磁弁に印加される電圧がピーク電流Ｉａを供給するために必要な電圧未満になる場合がある。

この場合には、図７（Ｃ）に示すように、コイル電流Ｉがピーク電流Ｉａに達することなく所定時間経過後に自動的にピックアップフェーズに移行することとなる。この状態では、コイル電流Ｉがピーク電流Ｉａより低いために開弁状態に移行するまでの時間がわずかに遅くなるだけであり開弁直後に閉弁することはないため、定電流ドライバの異常に起因して開弁直後に閉弁してしまう不具合をなくすことができる。

また、Ｓ１２１における第１定電流ドライバ２３ａのオン制御後にコイル電流Ｉが上昇しないことから、故障診断部３５にて第１定電流ドライバ２３ａの異常が検出されると、その診断結果情報がマイコン２１に出力される。マイコン２１は、診断結果情報に基づいて昇圧停止が必要と判断して、電磁弁駆動部３０に昇圧停止信号を出力する。これにより、昇圧電圧生成部３１によるＤＣＤＣコンバータ２５での昇圧が停止される。なお、上記診断結果情報がマイコン２１に出力されることに限らず、故障診断部３５による異常検出に応じて、昇圧電圧生成部３１がＤＣＤＣコンバータ２５での昇圧を停止させてもよい。

このようにＤＣＤＣコンバータ２５での昇圧を停止する理由について以下に説明する。
上述のように放電ドライバが定電流ドライバの代替としてスイッチング動作を行う場合は、頻繁な放電により昇圧コンデンサＣに蓄えられた電荷が多く放電されて、昇圧コンデンサＣに蓄えられる充電電圧Ｖｃが電源電圧ＶＢまで落ち込む場合がある。このとき、昇圧電圧生成部３１が、落ち込んだ電圧を昇圧させるためスイッチング動作を開始し昇圧ドライバ２５ｂをオン制御すると、このオン制御期間中、昇圧ダイオードＤ２のアノード側がグランド電位に落ち込む。同時にここで放電ドライバをオン制御して電磁弁を開弁または保持させようとする場合、昇圧コンデンサＣには十分な電荷がなく、かつアノード側がグランド電位になっている場合は，必要な電圧を供給することができなくなる。

そこで、定電流ドライバの異常が検出される場合に昇圧ドライバ２５ｂのスイッチングを停止することで、放電ドライバのオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧を電源電圧ＶＢに維持してその急減をなくすことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る電磁弁駆動装置２０では、電磁弁駆動部３０により、コイル電流Ｉとしてピーク電流Ｉａを供給するときには、駆動対象の放電ドライバ（２４ａ，２４ｂ）がオン制御される。そして、電磁弁駆動部３０により、ピックアップ電流またはホールド電流を供給するときには、駆動対象の定電流ドライバ（２３ａ，２３ｂ）の異常が検出されない場合に当該定電流ドライバがスイッチング制御され、定電流ドライバの異常が検出された場合に対応する放電ドライバがスイッチング制御される。

これにより、定電流ドライバに異常が生じた場合でも、ピックアップフェーズおよびホールドフェーズ（ホールド電流供給時）には、放電ドライバがスイッチング制御されることで昇圧コンデンサＣからの電圧を用いて駆動対象の電磁弁にピックアップおよびホールド電流を供給することができる。このため、電磁弁の開弁状態が保持されて、定電流ドライバの異常に起因して開弁直後に閉弁してしまう不具合をなくすことができる。

特に、ＤＣＤＣコンバータ２５は、電源電圧ＶＢを用いる構成であるため、少なくとも電源電圧ＶＢ以上の電圧を電磁弁に対して印加可能であるので、放電ドライバを定電流ドライバの代替として機能させることができる。
したがって、定電流ドライバに異常が生じた場合であっても開弁期間の変動を抑制して電磁弁を確実に開弁させることができる。

また、ＤＣＤＣコンバータ２５は、定電流ドライバの異常が検出されると、昇圧ドライバ２５ｂのスイッチングが停止される。これにより、放電ドライバのオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧を電源電圧ＶＢに維持して上述のような急減をなくすことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る電磁弁駆動装置について、図８を参照して説明する。図８は、第２実施形態におけるマイコン２１による昇圧可否判定処理の流れを例示するフローチャートである。
本第２実施形態では、定電流ドライバの異常が検出される場合でも昇圧コンデンサＣの充電を図るため、図８に示す昇圧可否判定処理を実施する点が、上記第１実施形態の電磁弁駆動装置と異なる。したがって、第１実施形態の電磁弁駆動装置と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃが電源電圧ＶＢ以上に維持されている場合では、昇圧ドライバ２５ｂの制御状態にかかわらず、放電ドライバのオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧が電源電圧ＶＢ以上となる。この場合、ブーストフェーズにおける放電ドライバのオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧が高められるので、ブーストフェーズにて電源電圧ＶＢが電磁弁に印加される場合と比較して、電磁弁の開弁速度を速めることができるため、昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃは、高電圧であることが望ましい。

そこで、本実施形態では、以下に示す昇圧可否判定処理を実施することで、定電流ドライバの異常検出時において、昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃが電源電圧ＶＢ未満になる場合に限り昇圧ドライバ２５ｂのスイッチングを停止することで、放電ドライバが制御されない状態では昇圧ドライバ２５ｂがスイッチング制御されて、昇圧コンデンサＣの充電を促進する。

以下、マイコン２１により実施される昇圧可否判定処理について、図８に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
マイコン２１により、通常、電磁弁駆動部３０に対して、昇圧許可信号が出力されており（図８のＳ３０１）、上記Ｓ１２３に示すように定電流ドライバの異常が検出されることで異常検出信号を受信すると（Ｓ３０３でＹｅｓ）、昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃが電源電圧ＶＢ以下であるか否かについて判定される。

ここで、電磁弁駆動部３０から出力される充電電圧Ｖｃ等の電圧情報に基づいて、充電電圧Ｖｃが電源電圧ＶＢ未満である判定されると（Ｓ３０５でＹｅｓ）、上記第１実施形態と同様に、電磁弁駆動部３０に対して、昇圧停止信号が出力される。これにより、ＤＣＤＣコンバータ２５による昇圧が停止される。なお、電磁弁駆動部３０は、特許請求の範囲に記載の「電圧検出手段」の一例に相当し得る。

一方、充電電圧Ｖｃが電源電圧ＶＢ以上である場合には（Ｓ３０５でＮｏ）、昇圧停止信号が出力されることなく、昇圧ドライバ２５ｂのスイッチング制御に応じてＤＣＤＣコンバータ２５による昇圧コンデンサＣの充電が可能な状態が維持される。

このように、本実施形態に係る電磁弁駆動装置２０では、昇圧ドライバ２５ｂは、定電流ドライバの異常が検出されて、昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃが電源電圧ＶＢ未満になると、スイッチングが停止される。

このため、放電ドライバが制御されない状態では昇圧ドライバ２５ｂがスイッチング制御されて、昇圧コンデンサＣの充電が促進されて、ブースタフェーズにおける放電ドライバのオン制御に応じて電磁弁に印加される電圧が高められるので、ブースタフェーズにて電源電圧ＶＢが電磁弁に印加される場合と比較して、電磁弁の開弁速度を速めることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよい。
（１）Ｓ１２３における定電流ドライバの異常検出は、コイル電流Ｉが増加するか否かに基づいて検出することに限らず、定電流ドライバのオン制御後に、駆動対象の電磁弁の高電位側に印加される電圧が、電源電圧ＶＢである場合に定電流ドライバが正常として検出し、ＧＮＤ電位である場合に定電流ドライバが異常として検出してもよい。

（２）上記第２実施形態では、上述したように、電磁弁駆動部３０が昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃを監視およびマイコン２１へ出力し、マイコン２１が電源電圧ＶＢと比較して下回れば昇圧許可信号を取り消して昇圧停止信号を出力することに限らず、マイコン２１が昇圧コンデンサＣの充電電圧Ｖｃを直接監視し、電源電圧ＶＢと比較して下回れば昇圧許可信号を取り消して昇圧停止信号を出力してもよい。

（３）本発明に係る電磁弁駆動装置は、２気筒エンジンの各気筒に燃料を噴射供給する電磁弁を制御対象とすることに限らず、単気筒または３気筒以上の多気筒エンジン用の各電磁弁を制御対象としてもよい。また、単気筒または多気筒エンジンとしては、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が挙げられる。

１１〜１４…電磁弁１１ａ〜１４ａ…コイル
２０…電磁弁駆動装置２１…マイコン
２２ａ〜２２ｄ…気筒選択ドライバ
２３ａ，２３ｂ…定電流ドライバ（第２スイッチ手段）
２４ａ，２４ｂ…放電ドライバ（第１スイッチ手段）
２５…ＤＣＤＣコンバータ（昇圧手段）
２５ａ…昇圧コイル２５ｂ…昇圧ドライバ（昇圧用スイッチ手段）
３０…電磁弁駆動部（制御手段，異常検出手段，電圧検出手段）
Ｂ…直流電源Ｃ…昇圧コンデンサ
ＶＢ…電源電圧Ｖｃ…充電電圧

Claims

電磁弁（１１〜１４）に対して、設定された駆動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を供給し、前記駆動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供給する電磁弁駆動装置（２０）であって、
直流電源（Ｂ）の電源電圧（ＶＢ）を用いて昇圧電圧を生成可能な昇圧手段（２５）と、
前記電磁弁に対して前記昇圧手段からの電圧を印加する際に制御される第１スイッチ手段（２４ａ，２４ｂ）と、
前記電磁弁に対して前記電源電圧からの電圧を印加する際に制御される第２スイッチ手段（２３ａ，２３ｂ）と、
前記第１スイッチ手段および前記第２スイッチ手段を制御可能な制御手段（３０）と、
前記第２スイッチ手段の異常を検出可能な異常検出手段（３０）と、を備え、
前記制御手段は、
前記ピーク電流を供給するときには、前記第１スイッチ手段をオン制御し、
前記ホールド電流を供給するときには、前記異常検出手段により前記第２スイッチ手段の異常が検出されない場合に当該第２スイッチ手段をスイッチング制御し、前記異常検出手段により前記第２スイッチ手段の異常が検出された場合に前記第１スイッチ手段をスイッチング制御することを特徴とする電磁弁駆動装置。
電磁弁（１１〜１４）に対して、設定された駆動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を供給し、前記駆動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供給する電磁弁駆動装置（２０）であって、
直流電源（Ｂ）の電源電圧（ＶＢ）を用いて昇圧電圧を生成可能な昇圧手段（２５）と、
前記電磁弁に対して前記昇圧手段からの電圧を印加する際に制御される第１スイッチ手段（２４ａ，２４ｂ）と、
前記電磁弁に対して前記電源電圧からの電圧を印加する際に制御される第２スイッチ手段（２３ａ，２３ｂ）と、
前記第１スイッチ手段および前記第２スイッチ手段を制御可能な制御手段（３０）と、
前記第２スイッチ手段の異常を検出可能な異常検出手段（３０）と、を備え、
前記昇圧手段は、
前記直流電源に接続される昇圧コイル（２５ａ）と、
一端が前記昇圧コイルに接続され他端が接地される昇圧用スイッチ手段（２５ｂ）と、
前記昇圧コイルから前記電磁弁への給電経路に対して並列に接続されて、前記昇圧用スイッチ手段のスイッチングに応じて充電される電圧を前記電磁弁に印加可能なコンデンサ（Ｃ）と、を備え、
前記制御手段は、
前記ピーク電流を供給するときには、前記第１スイッチ手段をオン制御し、
前記ホールド電流を供給するときには、前記異常検出手段により前記第２スイッチ手段の異常が検出されない場合に当該第２スイッチ手段をスイッチング制御し、前記異常検出手段により前記第２スイッチ手段の異常が検出された場合に前記昇圧用スイッチ手段のスイッチングを停止することを特徴とする電磁弁駆動装置。
前記コンデンサの充電電圧（Ｖｃ）を検出する電圧検出手段（３０）と、を備え、
前記昇圧用スイッチ手段は、前記異常検出手段により前記第２スイッチ手段の異常が検出されて、前記電圧検出手段により検出される前記充電電圧が前記電源電圧未満になると、スイッチングが停止されることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁駆動装置。