JPH0861125A - アクチュエータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 専用の電圧昇圧回路を備えることなく、アク
チュエータに高電圧を印加し、アクチュエータを高速駆
動することができるアクチュエータ駆動回路を提供し、
また、高効率化、小型化、低コスト化を図ることができ
るアクチュエータ駆動回路を提供すること。 【構成】 点火用電圧発生回路２０の一次コイル２２と
接続されるとともに、一次コイル２２に流れる電流がオ
フされた際に一次コイル２２側に生じたフライバック電
圧を保持するフライバック電圧保持用コンデンサ３１
と、ソレノイド駆動信号に基づき、フライバック電圧保
持用コンデンサ３１に保持されているフライバック電圧
をソレノイド５０に印加してソレノイドを高速駆動する
とともに、高速駆動されたソレノイド５０にバッテリー
電圧を印加して作動位置を維持するアクチュエータ制御
回路３０を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火花点火式内燃機関に
おいてインジェクタ等を駆動するアクチュエータの駆動
回路に関し、さらに詳細には、高圧型インジェクタに好
適なアクチュエータ駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガソリンエンジンにおけるインジ
ェクタ（燃料噴射弁）は、インテークマニホルドに配設
されるのが一般的であり、また、インジェクタによって
噴射されたガソリン燃料は、インテークマニホルド内に
おいて燃焼用空気と所望の混合比に混合された後、シリ
ンダ内に供給されていた。また、インジェクタに供給さ
れるガソリン燃料の燃料圧力は数気圧程度であり、イン
ジェクタを開閉駆動するアクチュエータにも高速応答性
が特に要求されることもなく、車載バッテリーの有する
電源電圧によって満足のいくインジェクタの駆動が実現
されていた。

【０００３】ところで、近年、燃焼効率の向上等を図る
ため、シリンダにインジェクタを配設し、シリンダ内に
燃料の噴射を直接行う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
ので、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。

【０００４】しかしながら、かかる場合、ガソリン燃料
が噴射される空間は、シリンダ、ピストン、及びシリン
ダヘッドによって構成される狭い空間であり、インテー
クマニホルド内に噴射される場合と比較して、燃料噴射
後に燃料が十分拡散される空間的、時間的余裕がない。
したがって、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するガソ
リン燃料の燃料圧力を高くして、シリンダ内に燃料が噴
射された瞬間から十分に拡散するようにしてやればよ
い。

【０００５】このように燃料圧力を高くすると、同一の
インジェクタ開弁時間内により多くのガソリン燃料がシ
リンダ内に供給されるが、エンジンが必要とするガソリ
ン燃料量は、従来のインテークマニホルド内における燃
料噴射の場合と変わらず、燃料噴射量を同一にしなけれ
ばならない。

【０００６】そのためには、高い燃料圧力に抗してイン
ジェクタを高速駆動して、燃料噴射時間を正確にコント
ロールする必要があり、アクチュエータに高電圧を印加
して、インジェクタを高速でＯＮ、ＯＦＦ動作（弁の開
閉動作）させるアクチュエータの高速駆動回路が必要と
なる。

【０００７】ここで、従来より用いられているアクチュ
エータの高速駆動回路としては、例えば、特開昭６３−
７２３８１号公報、特開平６−１４５６３号公報等に記
載されているアクチュエータの駆動回路がある。これら
の公報に記載されている回路は、アクチュエータの種類
としては圧電式アクチュエータ、電歪式アクチュエータ
等と異なるものの、いずれも車載電源であるバッテリ電
圧１２ＶをＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路によって
数１００Ｖに昇圧している。そして、昇圧により得られ
た高電圧を各種アクチュエータに印加して、アクチュエ
ータを高速駆動している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら実用化されているアクチュエータの高速駆動回路で
は、アクチュエータに高圧を印加し、高速駆動するため
に専用のＤＣ−ＤＣコンバータ回路を備える必要があっ
た。したがって、高速駆動に対応していないアクチュエ
ータ駆動回路と比較して、その部品点数が増加し、製造
コストがアップするという問題を有していた。また、部
品点数の増加は、駆動回路の大型化を招き、収容スペー
スを確保することが困難である、駆動回路の重量が増加
してしまうといった、問題を有していた。

【０００９】また、従来より、バッテリー電圧を昇圧さ
せて点火用の高電圧を得るため、１次コイルと２次コイ
ルとから構成されるトランス式のＤＣ−ＤＣコンバータ
（点火用コイル）が用いられている。この点火用コイル
は、１次コイルへの通電電流を遮断することで、２次コ
イル側に点火用高電圧を発生させるものであるが、通電
電流が遮断された際には、１次コイル側にも数１００Ｖ
のフライバック電圧が発生していた。

【００１０】そして、このフライバック電圧分のエネル
ギーは、イグナイタを構成するトランジスタにおいて、
熱エネルギーとして消費されていた。したがって、トラ
ンジスタには、耐熱特性に優れる高価なパワートランジ
スタを用いなければならず、また、大量の熱エネルギー
を放熱するためには、大型のヒートシンクを用いなけれ
ばならないという問題があった。さらに、イグナイタ
は、高温環境下にさらされるエンジンルーム内に配設さ
れており、イグナイタ内部に熱の発生源を有することは
好ましくない。

【００１１】本発明は、前記従来の問題点を解消するた
めになされたものであり、専用の電圧昇圧回路を備える
ことなく、アクチュエータに高電圧を印加し、高速駆動
することができるアクチュエータ駆動回路を提供するこ
とを目的とする。また、高効率化、小型化、低コスト化
を図ることができるアクチュエータ駆動回路を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係るアクチュエータ駆動回路は、一次コイルと
二次コイルを備える点火用電圧発生回路と、前記一次コ
イルと接続されるとともに、前記一次コイルに流れる電
流をオン−オフして前記二次コイル側に点火用電圧を発
生させるイグナイタ回路と、前記一次コイルと接続され
るとともに、前記一次コイルに流れる電流がオフされた
際に前記一次コイル側に生じたフライバック電圧を保持
するフライバック電圧保持回路と、アクチュエータ駆動
信号に基づき、前記フライバック電圧保持回路に保持さ
れているフライバック電圧をアクチュエータに印加して
アクチュエータを駆動するアクチュエータ制御回路を構
成として備える。

【００１３】

【作用】上記構成を備えた本発明に係るアクチュエータ
駆動回路では、イグナイタ回路によって点火用電圧発生
回路を構成する一次コイルに流れる電流がオン−オフさ
れる。そして、一次コイルに流れる電流がオフされる
と、二次コイル側には誘導起電力作用により高電圧の点
火用電圧が発生する。

【００１４】また、一次コイルに流れる電流がオフされ
ると、一次コイル側には、フライバック電圧が発生し、
このフライバック電圧はフライバック電圧保持回路に保
持される。

【００１５】アクチュエータ制御回路は、アクチュエー
タ駆動信号が入力されると、先ず、アクチュエータに対
してフライバック電圧保持回路に保持されているフライ
バック電圧を印加する。このフライバック電圧は、電源
電圧よりもまた高い電圧を有しているので、アクチュエ
ータは高速駆動される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明をソレノイド式アクチュエータ
の駆動回路に具体化した一実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１７】先ず、本実施例にかかるアクチュエータ駆
動回路ＡＤの構成について図１を参照して説明する。ア
クチュエータ駆動回路ＡＤは、図示しないＥＣＵから出
力される点火制御信号に基づき点火タイミングを制御す
るイグナイタ回路１０と、イグナイタ回路１０から出力
される点火タイミング信号に基づき点火用電圧を発生す
る点火用電圧発生回路２０とを備えている。また、アク
チュエータ駆動回路ＡＤは、点火用電圧発生回路２０に
おいて発生したフライバック電圧、あるいは、車載バッ
テリー電圧のいずれかをアクチュエータ５０（ソレノイ
ド）に印加するアクチュエータ制御回路３０を備えてい
る。

【００１８】イグナイタ回路１０は、図示しないＥＣＵ
と接続されているイグナイタ制御回路１２と、ベース電
極がイグナイタ制御回路１２と接続されているパワート
ランジスタ１４とを備えている。また、パワートランジ
スタ１４のコレクタ電極は、点火用電圧発生回路２０、
及び、アクチュエータ制御回路３０と接続されており、
エミッタ電極は接地されている。

【００１９】点火用電圧発生回路２０は、トランス式の
ＤＣ−ＤＣコンバータであり、並列配置された一次コイ
ル２２と二次コイル２４とを備えている。そして、一次
コイル２２の一端は、バッテリーＢと接続されており、
他端は、イグナイタ回路１０のパワートランジスタ１４
のコレクタ電極、及び、後述するアクチュエータ制御回
路３０のフライバック電圧保持用コンデンサ３１と接続
されている。

【００２０】また、一次コイル２２の一端と二次コイル
２４の一端とは、一次コイル２２を流れる電流を遮断し
た際に、二次コイル２４において発生した高電圧が逆流
することを防止するための点火用電圧逆流防止ダイオー
ド２６を介して接続されている。さらに、二次コイル２
４の他端は、図示しないディストリビュータを介して、
図示しない各シリンダに配設されている図示しない点火
プラグと接続されている。

【００２１】アクチュエータ制御回路３０は、駆動開始
時にアクチュエータ５０を高速駆動させるフライバック
電圧側タイミング制御部３２と、駆動されたソレノイド
５０を所定位置に維持するバッテリー電圧側タイミング
制御部３３とを備えている。

【００２２】先ず、図１に示すアクチュエータ制御回路
３０において上側に配置されているフライバック側タイ
ミング制御部３２について説明する。一次コイル２２と
パワートランジスタ１４のコレクタ電極の間には、高電
圧逆流防止用のダイオード３４のアノード側が接続さ
れ、高電圧逆流防止用ダイオード３４のカソード側に
は、フライバック電圧保持用コンデンサ３１の一端が接
続されている。このフライバック電圧保持用コンデンサ
３１は、点火用電圧発生回路２０の一次コイル２２に発
生したフライバック電圧を一時的に保持するためのコン
デンサであり、他端は接地されている。そして、所望の
時期に、ソレノイド５０を高速駆動するための高電圧と
して取り出される。

【００２３】また、フライバック電圧保持用コンデンサ
３１には、保持電圧調整用のツェナーダイオード３５の
カソード端子が接続されており、保持電圧調整用のツェ
ナーダイオード３５のアノード端子は接地されている。
この保持電圧調整用ツェナーダイオード３５は、フライ
バック電圧保持用コンデンサ３１に保持された電圧をソ
レノイド５０に印加する際に、その印加電圧を所定値Ｖ
２に調整するためのものである。

【００２４】すなわち、フライバック電圧が３５０〜４
５０Ｖ程度であるのに対して、ソレノイド５０を高速駆
動する場合に必要な電圧は、１００〜２００Ｖ程度であ
る。そこで、ツェナー電圧が１００〜２００Ｖ程度のツ
ェナーダイオードを介在させることによって、ソレノイ
ド５０に印加される電圧を一定レベルに保つのである。

【００２５】さらに、保持電圧調整用ツェナーダイオー
ド３５のカソード端子には、スイッチング用のトランジ
スタＴ１のエミッタ電極が接続されており、そのベース
電極はフライバック電圧側タイミング制御部３２と接続
され、そのコレクタ電極はソレノイド５０と接続されて
いる。また、コレクタ電極とソレノイド５０の間には、
ソレノイド５０に発生した高電圧、又はトランジスタＴ
２側よりの電圧が逆流することを防止するための印加電
圧逆流防止用ダイオード３６が接続されている。

【００２６】フライバック電圧側タイミング制御部３２
は、図示しないＥＣＵとソレノイド駆動信号線を介して
接続されており、ＥＣＵから出力されるソレノイド駆動
信号に基づいて、スイッチング用トランジスタＴ１にオ
ン、オフの制御信号を出力する回路である。このフライ
バック電圧側タイミング制御部３２としては、例えば、
ワンショットのフリップ・フロップ回路が好適である。

【００２７】次に、図１に示すアクチュエータ制御回路
３０において下側に配置されているバッテリー電圧側タ
イミング制御部３３について説明する。スイッチング用
トランジスタＴ２のエミッタ電極は、バッテリーＢと接
続されており、また、ベース電極はバッテリー電圧側タ
イミング制御部３３と接続され、コレクタ電極はソレノ
イド５０と接続されている。そして、コレクタ電極とソ
レノイド５０の間には、トランジスタＴ１側よりの高電
圧、又はソレノイド５０に発生した電圧が逆流すること
を防止するための印加電圧逆流防止用のダイオード３６
が接続されている。

【００２８】バッテリー電圧側タイミング制御部３３も
また、フライバック電圧側タイミング制御部３２と同様
にして、図示しないＥＣＵとソレノイド駆動信号線を介
して接続されており、ＥＣＵから出力されるソレノイド
駆動信号に基づいて、スイッチングトランジスタＴ２に
オン、オフの制御信号を出力する回路である。そして、
後に作動の説明において述べるようにフライバック電圧
側タイミング制御部３２とは、異なるタイミングでスイ
ッチング用トランジスタＴ２に対してオン、オフの制御
信号を出力する。

【００２９】ソレノイド５０は、燃料噴射弁に内蔵され
るソレノイド式のアクチュエータであり、ソレノイド５
０内を摺動するプランジャと、プランジャに固定された
ニードルバルブと、ニードルバルブを閉弁方向に付勢す
るスプリングを備えている。そして、ソレノイドに電圧
が印加されると、プランジャがニードルバルブに加えら
れているスプリング弾性力及び燃料圧力に抗して開弁方
向に移動し、ニードルバルブ先端によって閉塞されてい
た噴射孔が開放される。

【００３０】一方、ソレノイドに対する電圧の印加が取
り除かれると、スプリングの弾性力及び燃料圧力によっ
てプランジャは閉弁方向に移動し、ニードルバルブ先端
が噴射孔を閉塞して燃料の噴射が終了する。

【００３１】次に、上記構成を備えたアクチュエータの
駆動回路ＡＤの動作について図１〜図４を参照して説明
する。エンジン始動時においては、比較的濃い空燃比を
有する混合気が要求されるので、インジェクタからの燃
料噴射量を厳格に制御する必要はない。したがって、ソ
レノイド５０に高電圧を印加して、高い燃料圧力に抗し
てニードルを高速駆動することは要求されない。

【００３２】また、本実施例では、点火用電圧発生回路
２０を構成する一次コイル２２に発生するフライバック
電圧を用いてソレノイド５０に対して高電圧を印加する
構成を備えている。したがって、エンジン始動前におい
ては、フライバック電圧保持用コンデンサ３１にフライ
バック電圧が充電されていない。

【００３３】そこで、バッテリー電圧をソレノイド５０
に印加してエンジン始動時における、シリンダ内への燃
料噴射を実行する。そして、その燃料噴射に対応する点
火用電圧を発生させることにより、次回の燃料噴射から
は、ソレノイド５０に対する高電圧（フライバック電
圧）の印加が実行される。

【００３４】以下の説明は、エンジンがすでに始動して
おり、その中の１サイクルを抽出したものである。先
ず、点火用電圧発生回路２０において発生したフライバ
ック電圧がフライバック電圧保持用コンデンサ３１に保
持される様子について説明する。

【００３５】図示しないＥＣＵから点火信号が出力され
ると、イグナイタ制御回路１２は、パワートランジスタ
１４に対してオンするよう制御信号を出力し、これを受
けたパワートランジスタ１４はオンする。すると、コレ
クタ電極とエミッタ電極とが電気的に接続されるので、
バッテリーＢからパワートランジスタ１４のエミッタ電
極にかけての電気回路が構成される。

【００３６】このとき、パワートランジスタ１４のエミ
ッタ電極は接地されているので、点火用電圧発生回路２
０の一次コイル２２には、バッテリー電圧に基づく電流
が流れ、また、パワートランジスタ１４のコレクタ電極
の電圧は、バッテリーＢの電圧Ｖ１から降下する。

【００３７】そして、一次コイル２２への通電が所定時
間経過したところで、イグナイタ制御回路１２は、パワ
ートランジスタ１４に対する制御信号の出力を停止す
る。これを受けたパワートランジスタ１４はオフし、コ
レクタ電極とエミッタ電極とは、電気的に遮断され、一
次コイル２２に流れる電流が遮断される。

【００３８】その結果、二次コイル２４側には、誘導起
電力によって数ｋＶの点火用電圧が発生し、発生した点
火用電圧は図示しないディストリビュータに向けて出力
され、さらに、ディストリビュータによって各点火用プ
ラグに供給される。このとき二次コイル２４側に発生し
た高電圧は、点火用電圧逆流防止ダイオード２６によっ
て、一次コイル２２側に逆流することが防止されてい
る。

【００３９】一方、二次コイル２４側に誘導起電力が発
生すると同時に、一次コイル２２側には３５０〜４５０
Ｖ程度のフライバック電圧が発生する。この電圧の変化
を図２に示すグラフを参照して説明する。ここに、縦軸
はパワートランジスタ１４のコレクタ電極にかかる電圧
を示し、横軸はパワートランジスタ１４のオン、オフの
時間を示している。

【００４０】イグナイタ制御回路１２がパワートランジ
スタ１４に対して制御信号を出力する前、すなわち、エ
ミッタ電極とコレクタ電極とが電気的に接続される前に
おけるコレクタ電極の電圧は、バッテリー電圧Ｖ１であ
る。そして、パワートランジスタ１４が制御信号に基づ
きオンすると、コレクタ電極は接地されているエミッタ
電極と接続されるのでのコレクタ電極の電圧はＶ１より
も低くなる。

【００４１】イグナイタ制御回路１２は、所定の時間、
このグラフではｔ３時間、制御信号をパワートランジス
タ１４に対して出力し、ｔ３時間が経過したところで制
御信号の出力を停止するので、ｔ３時間の期間における
コレクタ電極の電圧は、Ｖ１よりも低いままである。

【００４２】そして、制御信号の停止、パワートランジ
スタ１４がオフされると、一次コイル２２側にはフライ
バック電圧が発生するためコレクタ電極の電圧は、フラ
イバック電圧Ｖ２まで上昇する。このフライバック電圧
は、ｔ４時間の期間、一次コイル２２とパワートランジ
スタ１４のコレクタ電極の間に発生し、やがて、振巾し
ながら、バッテリー電圧Ｖ１に収束して、コレクタ電極
の電圧は、再び、バッテリー電圧Ｖ１となる。

【００４３】ここで、従来であれば一次コイルには、パ
ワートランジスタのコレクタ電極のみが接続されてお
り、また、フライバック電圧を他の用途に使用すること
もなかった。したがって、このフライバック電圧のエネ
ルギーは、パワートランジスタにおいて熱エネルギーと
して処理されていた。

【００４４】すなわち、イグナイタ制御回路がパワート
ランジスタをオフすることにより、エミッタ電極に向か
ってフライバック電圧に基づく電流が流れ、パワートラ
ンジスタが抵抗として機能することにより、フライバッ
ク電圧のエネルギーは、熱エネルギーとして消費されて
いたのである。したがって、パワートランジスタには、
フライバック電圧の印加に耐えうる特性を有するものが
要求され、コストアップを招いていた。

【００４５】しかし、本実施例においては、一次コイル
２２には、アクチュエータ制御回路３０を構成するフラ
イバック電圧保持用コンデンサ３１の一端が接続されて
おり、パワートランジスタ１４をオフした状態に保つこ
とでフライバック電圧は、フライバック電圧保持用コン
デンサ３１にソレノイド高速駆動用の高電圧として充電
される。このときフライバック電圧保持用コンデンサ３
１に流れ込む電流は、高電圧逆流防止用ダイオード３４
によって、イグナイタ回路１０、点火用電圧発生回路２
０に逆流することはない。

【００４６】続いて、フライバック電圧（高電圧）及び
バッテリー電圧（低電圧）をソレノイド５０に印加して
インジェクタが駆動される様子について図３及び図４を
参照して説明する。

【００４７】図３に示すような波形を有するソレノイド
駆動信号がｔ０時間において図示しないＥＣＵから出力
され、ソレノイド駆動信号線を介してアクチュエータ制
御回路３０に入力される。

【００４８】ここに、図３のグラフにおいて縦軸は、ア
クチュエータ制御回路３０に入力される各信号のオン、
オフを示しており、最上部から、ソレノイド駆動信号、
フライバック電圧側タイミング制御部３２の出力信号、
バッテリー電圧側タイミング制御部３３の出力信号をそ
れぞれ表している。また、横軸は各信号が出力されてい
る時間を示している。

【００４９】さらに、図４のグラフにおいて縦軸は、ソ
レノイド５０に印加されるソレノイド印加電圧を示し、
横軸はソレノイド印加電圧の印加時間を示している。先
ず、フライバック電圧側のタイミング制御部３２がソレ
ノイド駆動信号の立ち上がりエッジに同期して、スイッ
チングトランジスタＴ１に対してオンするように制御信
号を出力する。この制御信号を受けたスイッチングトラ
ンジスタＴ１は、オンしてエミッタ電極とコレクタ電極
とを電気的に接続する。この結果、フライバック電圧保
持用コンデンサ３１の一端からソレノイド５０の他端に
かけての電気回路が形成される。

【００５０】すると、フライバック電圧保持用コンデン
サ３１に保持されていたフライバック電圧Ｖ２がソレノ
イド５０に印加され、電圧の高いフライバック電圧保持
用コンデンサ３１から、他端が接地されているソレノイ
ド５０に向かって電流が流れる。このとき、ソレノイド
５０に印加されるソレノイド印加電圧の波形は、図４に
示す通りである。

【００５１】すなわち、フライバック電圧は、フライバ
ック電圧保持用コンデンサ３１に保持されていた電圧で
あるから、長時間に渡り供給することはできない。ま
た、ソレノイド５０に対して高電圧を印加し、インジェ
クタを高速駆動する必要があるのは、高い燃料圧力に抗
してインジェクタが開弁を開始する当初のみである。し
たがって、ｔ１時間の間、フライバック電圧Ｖ２を供給
できれば足りるのである。

【００５２】このとき、ソレノイド５０に印加される電
圧が、保持電圧調整用ツェナーダイオード３５のツェナ
ー電圧を超えている場合には、ツェナー電圧を超えた電
圧分は接地部から放出される。したがって、ソレノイド
５０に印加されるフライバック電圧は、常に所定電圧Ｖ
２、例えば、１００〜２００Ｖ、に調整されている。し
たがって、ソレノイド５０の有する許容電圧を超える高
電圧が印加されることにより、ソレノイド５０が損傷す
ることはない。

【００５３】こうして、フライバック電圧Ｖ２がソレノ
イド５０に印加されると、ソレノイド５０内のニードル
バルブは、高い燃料圧力を有する燃料の影響を受けるこ
となく、瞬時に開弁方向に向けて高速駆動される。すな
わち、ソレノイド５０に対して従来の印加電圧（車載バ
ッテリー電圧）よりも極めて高い電圧を印加することに
より、ニードルバルブには、強い駆動力が与えられるの
である。

【００５４】したがって、ニードルバルブが開弁方向に
駆動された瞬間から、噴霧孔は全開となり、開弁当初か
ら高い燃料圧力を有する燃料がシリンダ内に向けて噴霧
され、効率の良い燃焼特性が得られる。また、ニードル
バルブが高速駆動され、当初から噴射孔が全開するの
で、噴射燃料量は、単純に開弁時間と燃料圧力に基づい
て正確に制御することが可能となり、所望の噴射量が実
現される。

【００５５】そして、フライバック電圧側のタイミング
制御部３２がスイッチングトランジスタＴ１に制御信号
を出力してからｔ１時間経過すると、フライバック電圧
側タイミング制御部３２は、スイッチングトランジスタ
Ｔ１への制御信号の出力を停止する。すると、スイッチ
ングトランジスタＴ１はオフして、エミッタ電極とコレ
クタ電極とは電気的に遮断される。したがって、ソレノ
イド印加電圧は、図４に示すように低下していく。

【００５６】一方、バッテリー電圧側のタイミング制御
部３３は、図３に示すようにｔ１時間経過したところで
スイッチングトランジスタＴ２に対してオンするよう制
御信号を出力する。これを受けたスイッチングトランジ
スタＴ２はオンして、エミッタ電極とコレクタ電極を電
気的に接続する。この結果、バッテリーからソレノイド
５０の他端にかけての回路が形成され、ソレノイド５０
には、バッテリー電圧Ｖ１が印加される。したがって、
ソレノイド印加電圧は、図４に示すようにバッテリー電
圧Ｖ１に維持された状態となる。

【００５７】このバッテリー電圧Ｖ１の印加は、開弁位
置にあるニードルバルブを、所定時間保持することによ
り所望の開弁時間を実現して、所定の燃料量をシリンダ
内に供給するためのものである。したがって、静止して
いるニードルバルブを開弁方向へ向けて駆動する場合と
異なり、バッテリー電圧Ｖ１で十分である。

【００５８】そして、所望の開弁時間（ｔ１＋ｔ２）が
経過すると、図３に示すようにソレノイド駆動信号が立
ち下がり、この立ち下がりのエッジに同期してバッテリ
ー電圧側タイミング制御部３３は、スイッチングトラン
ジスタＴ２に対する制御信号の出力を停止する。する
と、スイッチングトランジスタＴ２はオフし、エミッタ
電極とコレクタ電極とは電気的に遮断される。したがっ
て、図４に示すように、ソレノイドに印加される電圧
は、Ｖ１から０Ｖに低下して、インジェクタの駆動が終
了する。

【００５９】すると、スプリングの付勢力に抗してニー
ドルを開弁位置に保持していた駆動力が消失するので、
ニードルバルブは閉弁方向に移動し、噴射孔を閉塞して
燃料の噴射が終了する。

【００６０】これに続いて、イグナイタ制御回路１２
は、今回シリンダ内に噴射された燃料を燃焼させるため
に、パワートランジスタ１４に対してオンするよう制御
信号を出力する。すると、制御信号を受けたパワートラ
ンジスタ１４はオンして、一次コイル２２にバッテリー
電圧に基づく電流が流れる。そして、所定時間が経過し
たところでパワートランジスタ１４に対する制御信号の
出力が停止され、パワートランジスタ１４はオフし、一
次コイル２２に流れていた電流が遮断される。

【００６１】この結果、二次コイル２４には点火用電圧
が発生するとともに、一次コイル２２にはフライバック
電圧が発生し、発生したフライバック電圧は、フライバ
ック電圧保持用コンデンサ３１に保持される。

【００６２】以上説明したように、噴射→点火→噴射→
点火のサイクルが、繰り返して行われることにより、点
火用電圧が発生する際には、フライバック電圧保持用コ
ンデンサ３１にフライバック電圧が保持される。そし
て、フライバック電圧保持用コンデンサ３１に保持され
たフライバック電圧は、次回の燃料噴射に用いられ、ソ
レノイド５０にフライバック電圧を印加することによ
り、インジェクタは高速駆動される。

【００６３】以上実施例に基づき詳細に説明した通り、
本実施例にかかるアクチュエータ駆動回路ＡＤは、点火
用電圧発生回路２０における一次コイル２２に発生する
フライバック電圧をフライバック電圧保持用コンデンサ
３１に保持し、インジェクタを駆動する際にソレノイド
５０に印加する構成を備えている。

【００６４】したがって、通常のガソリンエンジン搭載
車に既に備えられている点火用電圧発生回路を用いるこ
とができ、ソレノイド５０に対して高電圧を印加するた
めに、専用のＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧昇圧回路を
備える必要がない。

【００６５】その結果、アクチュエータ駆動回路を小型
化、軽量化することができるとともに、車体への配置の
自由度が増加し、アクチュエータ駆動回路のコストを抑
制することができる。

【００６６】また、噴射→点火→噴射→点火が１対１の
関係で繰り返されるので、直前の点火によって発生した
フライバック電圧をフライバック電圧保持用コンデンサ
３１に保持し、次回の燃料噴射時に保持されたフライバ
ック電圧を利用することができる。したがって、フライ
バック電圧を発生させるために点火用電圧発生回路２０
への通電制御を変更する必要がなく、現行のエンジン制
御システムにそのまま応用することができる。

【００６７】さらに、従来、イグナイタ回路のパワート
ランジスタにおいて熱エネルギーとした処理してきたフ
ライバック電圧のエネルギーを有効利用することができ
る。また、高温環境下にさらされるパワートランジスタ
１４における発熱量を低減することができるので、イグ
ナイタ回路１０に装着されるヒートシンクを簡素化する
ことができるとともに、信頼性を向上させることができ
る。

【００６８】またさらに、本実施例にかかるアクチュエ
ータ駆動回路ＡＤを用いることにより、インジェクタを
高速駆動することが可能となり、開弁当初から噴射孔を
全開とすることができる。したがって、従来のアクチュ
エータ駆動回路において問題となっていた、開弁当初に
おける噴射孔の不完全な開放による供給燃料量のマネジ
メントの困難さを解消することができる。さらに、燃料
噴射量を極めて正確に制御することができるため、燃費
性能の向上、燃焼効率の向上を実現することができる。

【００６９】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例になんら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が
可能であることは容易に推察されるものである。

【００７０】例えば、本実施例では、アクチュエータと
してソレノイド式のアクチュエータ５０を用いている
が、圧電式、電歪式等のアクチュエータを用いてもよ
い。これらアクチュエータを用いれば、印加される電圧
に対する応答性がさらに良くなり、燃料噴射量の制御を
より正確に行うことができる。

【００７１】なお、特許請求の範囲には記載しなかった
が、上記実施例から把握される技術的思想について、そ
の効果とともに以下に記載する。 （１）請求項１に記載されたアクチュエータ駆動回路に
おいて、アクチュエータ制御回路は、アクチュエータ駆
動信号に基づき、フライバック電圧保持回路に保持され
ているフライバック電圧をアクチュエータに印加してア
クチュエータを初期駆動するとともに、初期駆動された
アクチュエータに電源電圧を印加して作動位置を維持す
るアクチュエータ制御回路であることを特徴とするアク
チュエータ駆動回路。 （２）請求項１または（１）に記載されたアクチュエー
タ駆動回路において、アクチュエータは、インジェクタ
に内蔵されるソレノイド式のアクチュエータであること
を特徴とするアクチュエータ駆動回路。

【００７２】（１）に記載された構成を備える場合に
は、大きな駆動力を必要とするアクチュエータの初期駆
動に際しては、高電圧のフライバック電圧を用いること
によりアクチュエータを高速駆動することができる。と
ころが、このフライバック電圧は、そのエネルギー量が
定まっているためアクチュエータに対して長時間、印加
し続けることができない。そこで、初期駆動されたアク
チュエータの変位位置を維持する際には電源電圧を用い
ることにより、所望の時間だけアクチュエータを変位位
置に維持することができる。

【００７３】また、（２）に記載された構成を備える場
合には、高い燃料圧力に抗してインジェクタを駆動する
ことができるので、燃料噴射量を正確に制御することが
できる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明した通り本発明にかかるアクチ
ュエータ駆動回路は、点火用電圧発生回路の一次コイル
と、フライバック電圧保持回路とを接続し、フライバッ
ク電圧保持回路に保持されているフライバック電圧をア
クチュエータに印加してアクチュエータを駆動する構成
を備えている。

【００７５】したがって、専用の電圧昇圧回路を備える
ことなく、アクチュエータに高電圧を印加することがで
きる。その結果、アクチュエータを高速駆動することが
できる。また、高電圧を発生させる専用の電圧昇圧回路
を備える必要がないので、アクチュエータ駆動回路の高
効率化、小型化、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例にかかるアクチュエータ駆動回路の
構成を示す回路構成図である。

【図２】 イグナイタ回路に備えられているパワートラ
ンジスタのコレクタ電極に印加される電圧の時間に対す
る変化を示すグラフである。

【図３】 アクチュエータ制御回路に入力される各信号
の時間に対する変化を示すグラフである。

【図４】 ソレノイドに印加される電圧の時間に対する
変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…イグナイタ回路、１２…イグナイタ制御回路、１
４…パワートランジスタ、２０…点火用電圧発生回路、
２２…一次コイル、２４…二次コイル、３０…アクチュ
エータ駆動回路、３１…フライバック電圧保持用コンデ
ンサ、３２…フライバック電圧側タイミング制御部、３
３…バッテリー電圧側タイミング制御部、３５…保持電
圧調整用ツェナーダイオード、５０…ソレノイド、ＡＤ
…アクチュエータ駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次コイルと二次コイルを備える点火用
   電圧発生回路と、 前記一次コイルと接続されるとともに、前記一次コイル
   に流れる電流をオン−オフして前記二次コイル側に点火
   用電圧を発生させるイグナイタ回路と、 前記一次コイルと接続されるとともに、前記一次コイル
   に流れる電流がオフされた際に前記一次コイル側に生じ
   たフライバック電圧を保持するフライバック電圧保持回
   路と、 アクチュエータ駆動信号に基づき、前記フライバック電
   圧保持回路に保持されているフライバック電圧をアクチ
   ュエータに印加してアクチュエータを駆動するアクチュ
   エータ制御回路を備えたことを特徴とするアクチュエー
   タ駆動回路。