JPH09100938A - 電磁弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スイッチング動作によるトランジスタの低発熱
動作を行わせつつ、安定した駆動終了動作を行う。 【解決手段】第１の電流制御回路３５は、電流検出用抵
抗３２により検出された電流が所定値を越えるまでは電
磁弁駆動用トランジスタ３１をオンするとともに抵抗３
２により検出された電流が所定値を越えるとトランジス
タ３１を所定時間オフして駆動ソレノイド１６に流れる
電流の平均値が一定となるように制御する。第２の電流
制御回路３６は抵抗３２により検出された電流が一定値
となるようにトランジスタ３１のベース端子への印加電
流を制御する。ディレー設定回路３７はスピル電磁弁１
３の駆動期間における駆動終了時を除く期間には、第１
の電流制御回路３５による電流制御動作を行わせ、スピ
ル電磁弁１３の駆動終了時には第２の電流制御回路３６
による電流制御動作を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁弁駆動装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁弁の駆動装置が、特公平３−２１７
４１号公報にて開示されている。同公報における第１８
図および第１９図においてはトランジスタのオン／オフ
制御によりソレノイドに発生する自己誘導効果（フライ
バック）により電流を発生させている。この技術を、よ
り詳しく説明すると、図７に示すように、電磁弁のソレ
ノイド１００に対し直流電源ＶB と駆動用トランジスタ
１０１とが接続され、電流制御回路１０２においては電
流検出用抵抗１０３により電磁弁のソレノイド１００に
流れる電流を監視し、電流値が所定値を越えるまではト
ランジスタ１０１をオン（トランジスタの飽和領域で）
するとともに電流値が所定値を越えるとトランジスタ１
０１をオフして自己誘導効果（フライバック）により電
流を発生させ、これを繰り返すことによりソレノイド１
００に流れる電流の平均値が一定となるようにフィード
バック制御している。この動作を図８を用いてより詳し
く説明すると、コントローラ１０６からの駆動信号ＳＧ
１１が「１」の時（ｔ１０〜ｔ１１の期間）には、トラ
ンジスタ１０１をフィードバック制御によりオン／オフ
しており、この期間においては駆動トランジスタ１０１
のオン／オフにてソレノイド１００に流れる平均電流が
一定となる。又、この期間中は図７のサージ吸収回路１
０４にてサージ電流が直流電源ＶB に返される。時刻ｔ
１１で駆動信号ＳＧ１１が「１」から「０」となると、
トランジスタ１０１がオフし、ソレノイド１００に蓄積
されたエネルギーがフライバックとなり、ｔ１１〜ｔ１
２の期間発生する。時刻ｔ１２にてソレノイド１００に
流れる電流が無くなり、電磁弁の駆動が終了する。尚、
図７中、１０５は、サージ吸収回路１０４のオフ時（作
動停止時）においてトランジスタ１０１のオフに伴い発
生する駆動トランジスタ１０１のベース端子でのサージ
電流を逃がすためのツェナーダイオードである。

【０００３】このようにスイッチング制御を用いること
により、トランジスタ１０１のベース電流をリニアに調
整して定電流を流す場合に比べ、トランジスタ１０１の
発熱を抑制することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したス
イッチング制御を用いるとトランジスタの発熱を防止し
てより現実的な回路構成をとることができるが、次のよ
うなスピルタイミングにバラツキが生じてしまう。

【０００５】ディーゼルエンジンにおける燃料噴射ポン
プで燃料をスピルすることにより燃料噴射量を調整する
ようにした、いわゆるスピル方式のディーゼル噴射量制
御においては電磁弁により燃料をスピルするタイミング
が重要である。ところが、図８の（ｂ），（ｃ）に示す
ように電流制御の状態つまり駆動用トランジスタ１０１
がオフ状態にある時と、図８の（ｄ），（ｅ）に示すよ
うに、オン状態にある時では電磁弁に流れている電流値
が異なり電流が遮断する時刻（つまり、電磁弁がスピル
する時間）にバラツキが生じ、この誤差は噴射量のバラ
ツキとなる。より詳しくは、時刻ｔ１１における電磁弁
に流れている電流、つまり電流波形下限値Ｉ_min と上限
値Ｉ_max との間でばらつき、スピル時刻ｔ１２ａ，ｔ１
２ｂに差ΔＴができ燃料スピルタイミングがばらつく。
即ち、トランジスタ１０１のスイッチング電流制御を行
うと、時刻ｔ１１の直前の駆動用トランジスタ１０１の
状態がオフとオンの状態に分けられ、ｔ１１での電磁弁
に流れている電流により電磁弁に蓄えられているエネル
ギーが決まりそのエネルギーによりスピル時刻が決定さ
れることとなるが、このｔ１１での電流がばらつけばス
ピル時刻ｔ１２もばらつくことになる。

【０００６】これに対してさらに言及すると、今後、排
気ガス規制強化および高噴射率化がされるのに対しこの
誤差は無視できなくなってきている。そこで、この発明
の目的は、スイッチング動作によるトランジスタの低発
熱動作を行わせつつ、安定した駆動終了動作を行うこと
ができる電磁弁駆動装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、動作切り換え手段は、電磁弁の駆動期間におけ
る駆動終了時を除く一部または全部の期間には、第１の
電流制御手段による電流制御動作を行わせ、少なくとも
電磁弁の駆動終了時には第２の電流制御手段による電流
制御動作を行わせる。つまり、電磁弁の駆動期間におけ
る駆動終了時を除く一部または全部の期間に、第１の電
流制御手段は、電磁弁駆動用トランジスタを交番的にオ
ン／オフ制御して駆動ソレノイドに流れる電流の平均値
が一定となるように制御する。又、少なくとも電磁弁の
駆動終了時に、第２の電流制御手段は、電流検出手段に
より検出された電流が一定値となるように電磁弁駆動用
トランジスタの制御端子への印加電圧または印加電流を
継続的に制御する。

【０００８】その結果、電流が一定値となっているとき
に、電磁弁の駆動が終了し、常に一定の駆動終了動作が
維持される。即ち、電磁弁の開弁開始から開弁終了ま
で、あるいは電磁弁の閉弁開始から閉弁終了まで、第１
の電流制御手段により動作を行わせると、電磁弁の開弁
あるいは閉弁終了時においては電磁弁駆動用トランジス
タをオンしている場合とオフしている場合とでは駆動ソ
レノイドに流れている電流が異なっており、開弁あるい
は閉弁タイミングが異なってしまうが、本構成を採用す
ることにより、安定した開弁あるいは閉弁動作が行われ
る。

【０００９】このようにして、スイッチング動作による
トランジスタの低発熱動作を行わせつつ、安定した駆動
終了動作を行うことができることとなる。請求項２に記
載の発明は、前記動作切り換え手段は、電磁弁の駆動開
始から駆動終了直前までは、第１の電流制御手段による
電流制御動作を行わせ、電磁弁の駆動終了直前になると
第２の電流制御手段による電流制御動作を行わせる。そ
の結果、第１の電流制御手段による電流制御動作を行わ
せることによりトランジスタの発熱を最小に抑えること
ができ、かつ、駆動終了時には電流を一定値にすること
ができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、前記電磁弁は、
開閉により燃料噴射ポンプからディーゼルエンジンへの
燃料をスピルする。そして、このスピル弁により燃料噴
射量が制御される。よって、前述のように駆動終了（ス
ピル開始）のタイミングが安定しているので、噴射量の
バラツキを小さくして、排気ガス規制強化および高噴射
率化に対応することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に従って説明する。本実施の形態では、ディーゼルエ
ンジンの燃料噴射制御装置におけるスピル式電磁弁の駆
動装置に具体化している。

【００１２】図４には、ディーゼルエンジンの燃料噴射
制御装置の全体の構成を示す。分配型燃料噴射ポンプ１
は燃料タンクの燃料を吸い上げて加圧し高圧燃料にして
各気筒に分配するものであり、本例ではフェイスカム式
のものを用いている。燃料噴射ポンプ１にはフェイスカ
ム２が設けられ、フェイスカム２の回転に伴いプランジ
ャ３が回転往復運動して吸入通路４を通して低圧室５の
燃料が加圧室６に吸入されるとともに同加圧室６にて加
圧され、各気筒への分配通路７を通して吸い戻し弁８を
介してディーゼルエンジン９の燃料噴射弁１０へと圧送
する。又、ポンプハウジング１１内の低圧室５と加圧室
６とはスピル通路１２により連通しており、スピル通路
１２の途中にはスピル電磁弁１３が配置されている。ス
ピル電磁弁１３は、弁体１４とバネ１５と駆動ソレノイ
ド１６を有し、バネ１５により弁体１４が通路１７を開
放する方向に付勢しているが駆動ソレノイド１６を通電
することにより弁体１４が移動して通路１７を閉じ閉弁
する。駆動ソレノイド１６への通電終了に伴うスピル電
磁弁１３を開弁すると加圧室６内の高圧燃料が低圧室５
にスピルして、燃料噴射弁１０での燃料噴射が終了す
る。

【００１３】電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８は、ＣＰ
Ｕ１９とＲＯＭ２０とＲＡＭ２１と波形整形回路２２と
Ａ／Ｄ変換器２３と駆動回路２４とを備えている。ＲＯ
Ｍ２０には制御プログラム等が格納され、ＣＰＵ１９は
このプログラムにより各種の演算処理を実行する。ＲＡ
Ｍ２１には制御のためのマップ等が格納され、ＣＰＵ１
９はこのマップを用いてエンジン運転状態に応じた最適
燃料量を算出する。ＣＰＵ１９は駆動回路２４を介して
前記スピル電磁弁１３を駆動制御できるようになってい
る。

【００１４】ＣＰＵ１９にはＡ／Ｄ変換器２３を介して
各種センサ２５〜２８が接続されている。アクセルセン
サ２５はアクセル操作量（アクセル開度）を検出し、吸
気圧センサ２６はエンジンの吸気圧を検出し、吸気温セ
ンサ２７は吸入空気温度を検出し、冷却水温センサ２７
はエンジンの冷却水温を検出する。

【００１５】基準位置センサ（クランク角センサ）２９
は、プランジャ３に固定されたギヤ２９ａと、ギヤ２９
ａに対向配置された電磁ピックアップ２９ｂとから構成
されている。エンジンのドライブシャフトの回転に伴っ
てプランジャ３が回転するとギヤ２９ａも一緒に回転
し、このギヤ２９ａの回転に伴い電磁ピックアップ２９
ｂからは正弦波信号が出力される。基準位置センサ２９
の正弦波信号はＥＣＵ１８の波形整形回路２２により波
形整形されてパルス信号にしてＣＰＵ１９に取り込まれ
る。ＣＰＵ１９はこのパルス信号により基準位置を検知
し、連続する２つのパルス間隔から回転数を算出する。

【００１６】ＣＰＵ１９はこれらセンサ２５〜２９によ
るエンジン運転状態から運転状態に応じた燃料噴射量を
算出し、さらに、基準位置センサ２９からのパルス信号
に基づいて噴射量制御を実行する。つまり、プランジャ
３の圧縮の動きに相当するポンプ回転角度で噴射量が決
まるため、所定番号のパルスからさらに何度か進んだタ
イミングでスピル電磁弁１３をオフ（開弁）させて加圧
室６の高圧燃料を低圧室５にスピルすることにより噴射
を終わらせる。これを、図５を用いてより詳しく説明す
る。図５において、（ａ）はエンジン回転速度、（ｂ）
は基準位置センサ信号の波形整形後の信号、（ｃ）はス
ピル電磁弁１３のオン／オフ信号、（ｄ）はブランジャ
３の動きを示す。ここで、θ_SPV は基準位置Ｋ₀ からの
噴射指令値であり、ｑは噴射量に相当する量である。こ
の図５において、噴射量の指令値θ_SPV に対し基準位置
Ｋ₀ を基準として６歯目＋θ_h のクランク角にてスピル
電磁弁１３をオフする。実際にはクランク角θ_h を時間
Ｔ_h に変換してスピル電磁弁１３をオフする。このとき
のスピル電磁弁１３の開弁タイミングが不安定であると
噴射する燃料量も不安定となる。

【００１７】図４において、ＣＰＵ１９はキースイッチ
３０からの操作信号を入力する。図１には駆動回路２４
の構成図を示す。スピル電磁弁１３の駆動ソレノイド１
６の一端には直流電源としての車載バッテリ（図１では
バッテリのプラス端子ＶB を示す）が接続されるととも
に、他端には電磁弁駆動用トランジスタ３１と電流検出
用抵抗３２（電流検出手段）とが直列に接続されてい
る。電流検出用抵抗３２の他端はアースされている。電
磁弁駆動用トランジスタ３１のオフ動作に伴いフライバ
ック電流が発生する。

【００１８】駆動ソレノイド１６と電磁弁駆動用トラン
ジスタ３１との間の接続点ａはサージ電流吸収用回路３
４が接続され、フライバックによるサージ電流をバッテ
リ（図１ではバッテリのプラス端子ＶB を示す）に逃が
すことができるようになっている。

【００１９】電磁弁駆動用トランジスタ３１のベース端
子とコレクタ端子との間にはツェナーダイオード３３が
接続されている。このツェナーダイオード３３により図
１，２のサージ電流吸収用回路３４が遮断（オフ；作動
停止）しているときのトランジスタ３１の保護およびフ
ライバックによるサージ電流（スピル電磁弁１３の電
流）を早く減衰させることができる（ツェナー消弧する
ことができる）。

【００２０】電磁弁駆動用トランジスタ３１のベース端
子には、第１の電流制御手段としての第１の電流制御回
路３５が接続されている。第１の電流制御回路３５は図
３に示すスイッチング制御信号ＳＧ３を入力する。又、
第１の電流制御回路３５は、トランジスタ３１と抵抗３
２との間の接続点ｂと接続されている。そして、第１の
電流制御回路３５は、スイッチング制御信号ＳＧ３によ
り駆動して接続点ｂでの電位（ソレノイド１６に流れる
電流値に相当する値）と所定値とを比較してその大小に
よりＬレベルあるいはＨレベルの信号を電磁弁駆動用ト
ランジスタ３１のベース端子に出力する。この第１の電
流制御回路３５により、トランジスタのスイッチング作
用を利用して電磁弁駆動用トランジスタ３１のオン／オ
フによる電磁弁平均電流制御（スイッチング制御）が行
われる。つまり、トランジスタの飽和領域と遮断領域と
を用いて電磁弁駆動用トランジスタ３１のオン／オフに
よる電磁弁平均電流制御（スイッチング制御）が行われ
る。

【００２１】又、電磁弁駆動用トランジスタ３１のベー
ス端子には、第２の電流制御手段としての第２の電流制
御回路３６が接続されている。第２の電流制御回路３６
は前記抵抗３２の上流側の接続点ｂと接続されている。
第２の電流制御回路３６は図３のベース電流制御信号Ｓ
Ｇ４により駆動して接続点ｂでの電位（ソレノイド１６
に流れる電流値に相当する値）と所定値との差をとり、
その差に応じた電流を電磁弁駆動用トランジスタ３１の
ベース端子に印加する。この第２の電流制御回路３６に
より、トランジスタの増幅作用を利用してトランジスタ
３１は能動状態で動作するようにベース電流が調整さ
れ、該ベース電流に応じた出力電流が得られる定電流制
御が行われる。つまり、トランジスタの電流増幅領域を
用いてベース電流を調整して定電流制御が行われる。

【００２２】ＣＰＵ１９には、動作切り換え手段として
のディレー設定回路３７が接続され、ＣＰＵ１９からデ
ィレー設定回路３７に対し図３に示す駆動信号ＳＧ１が
出力される。ディレー設定回路３７は、図３に示すよう
に、駆動信号ＳＧ１における「１」から「０」への立ち
下がりエッジにより立ち上がるベース電流制御信号ＳＧ
４を生成する。この信号ＳＧ４は所定時間Ｔo だけ
「１」を維持する。又、ディレー設定回路３７は、駆動
信号ＳＧ１の立ち上がりからベース電流制御信号ＳＧ４
の立ち下がりまで「１」となっているサージ吸収信号Ｓ
Ｇ２を生成する。

【００２３】図２は、図１のブロックにおける実際の回
路構成を示した図である。電磁弁１３のスイッチング制
御中のサージ電流をバッテリ端子＋ＶB に返す回路３４
は、ダイオード４６とトランジスタ４７と抵抗４８，４
９とトランジスタ５０と抵抗５１，５２とからなる。こ
こで、回路３４への入力信号であるサージ吸収信号ＳＧ
２が「１」の時、ＰＮＰトランジスタ４７がオンし、電
磁弁１３の駆動用トランジスタ３１がオフした時のサー
ジがダイオード４６，ＰＮＰトランジスタ４７を通して
バッテリ端子＋ＶB に流れるようにしている。又、サー
ジ吸収信号ＳＧ２が「０」の時はＰＮＰトランジスタ４
７がオフし電磁弁１３のサージはバッテリ端子＋ＶB に
流れないようになっている。

【００２４】第１の電流制御回路３５はコンパレータ５
３，５４とトランジスタ５５とコンデンサ５６と抵抗５
７〜６６とからなる。ここで、第１の電流制御回路３５
への入力信号であるスイッチング制御信号ＳＧ３が
「１」の時、電流検出用抵抗３２による検出電流が一定
電流以上（Ｉo 以上）であると、電磁弁駆動用トランジ
スタ３１をオフさせ、一定電流以下だと一定時間後にオ
ンする回路構成になっており、平均電流が一定となるよ
うになっている。又、スイッチング制御信号ＳＧ３が
「０」のときはオン／オフ電流制御しない、つまり、電
磁弁駆動用トランジスタ３１をオンしにいかない回路構
成になっている。

【００２５】第２の電流制御回路３６は、差動増幅回路
（オペアンプ）６７とトランジスタ６８，６９と抵抗７
１〜７４とからなる。ここで、第２の電流制御回路３６
への入力信号であるベース電流制御信号（定電流制御信
号）ＳＧ４が「１」の時、回路３６の差動増幅器（オペ
アンプ）６７の非反転入力端子と電流検出用抵抗３２に
よる検出電圧（電流相当値）が等しくなるように電磁弁
駆動用トランジスタ３１のベース電流を設定し出力す
る。その結果、電磁弁駆動用トランジスタ３１は能動状
態で動作しベース電流の調整による定電流制御が行われ
る。又、ベース電流制御信号ＳＧ４が「０」の時、差動
増幅器（オペアンプ）６７の非反転入力端子が０ボルト
となり電磁弁駆動用トランジスタ３１をオンしにいかな
い回路構成となっている。

【００２６】このように、第１の電流制御回路３５と第
２の電流制御回路３６とは電磁弁駆動用トランジスタ３
１に対し抵抗７５，７６でオア接続の構成で接続されて
いる。又、動作上は同時に「１」となることはなくオン
信号優先で動作する構成である。

【００２７】ディレー設定回路３７について説明する。
この回路３７はバッファ（電源電圧の１／２のスレッシ
ュレベルをもった正相比較器）７７，７８と抵抗７９と
コンデンサ８０とオアゲート８１とバッファ８２とアン
ドゲート８３とからなる。そして、図３に示すように、
ＣＰＵ１９からの駆動信号ＳＧ１が「１」から「０」に
切り替わった時、ＣＲ回路７９，８０によりディレー時
間Ｔo のパルスＰＬＳ１を作る。又、ディレー設定回路
３７においては駆動信号ＳＧ１にディレー時間Ｔo を加
えたサージ吸収信号ＳＧ２を生成するとともに、駆動信
号ＳＧ１をそのままの形でスイッチング制御信号ＳＧ３
として出力する。

【００２８】図３において、各種信号ＳＧ１〜ＳＧ４を
示すとともに、駆動用トランジスタ３１のベース電位
（図２でのα点での電位）、抵抗３２の通過電流Ｉs 、
電磁弁の駆動電圧Ｖc （駆動用トランジスタ３１のコレ
クタの電圧波形），電流波形ＩD （ソレノイド１６に流
れる電流波形）を示す。

【００２９】前述したように、ＣＰＵ１９からの駆動信
号（噴射指令信号）ＳＧ１に対してスイッチング制御信
号ＳＧ３は同じ信号である。ベース電流制御信号ＳＧ４
は駆動信号ＳＧ１が「１」から「０」に変化してから一
定時間Ｔo だけ「１」となる信号であり、ディレー設定
回路３７で生成している。サージ吸収信号ＳＧ２は信号
ＳＧ１と信号ＳＧ４の和（オア）として出力される。

【００３０】図３で動作を説明する。ｔ１〜ｔ５の区間
はスイッチング制御信号ＳＧ３（駆動信号ＳＧ１）が
「１」となり、第２の電流制御回路３６によるスイッチ
ング制御（オン／オフ電流フィードバック制御）動作が
許可される。まず、ｔ１のタイミングによりスイッチン
グ制御信号ＳＧ３が「１」となりスイッチング制御が許
可されると図２の、第１の電流制御回路３５のトランジ
スタ５５がオンして電磁弁駆動用トランジスタ３１にＨ
レベルの信号が出力され同トランジスタ３１がオンす
る。電磁弁駆動用トランジスタ３１のオンに伴い電磁弁
１３の駆動ソレノイド１６に流れ閉弁する。その後、電
磁弁１３の駆動ソレノイド１６に流れる電流は増加して
いく。第１の電流制御回路３５のコンパレータ５３にお
いて、電流検出用抵抗３２により検出された電流値Ｉs
と所定の閾値Ｉo とを比較しており、電流値Ｉs が所定
の閾値Ｉo に達すると（図３のｔ２のタイミング）、コ
ンパレータ５３の出力が反転してコンパレータ５４を通
してトランジスタ５５がオフして電磁弁駆動用トランジ
スタ３１にＬレベルの信号が出力され同トランジスタ３
１がオフする。その後、第１の電流制御回路３５のコン
デンサ５６の容量にて決定される所定時間が経過すると
（図３のｔ３のタイミング）、コンパレータ５４の出力
が反転しトランジスタ５５がオンして電磁弁駆動用トラ
ンジスタ３１にＨレベルの信号が出力され同トランジス
タ３１がオンする。その後、電流検出用抵抗３２により
検出された電流値Ｉs が所定の閾値Ｉo に達すると（図
３のｔ４のタイミング）、電磁弁駆動用トランジスタ３
１がオフする。以下、同様の動作を繰り返すことによ
り、電磁弁１３のソレノイド１６に流れる電流ＩD は駆
動用トランジスタ３１のオン／オフで平均電流が一定値
Ｉavとなる。

【００３１】又、ｔ１のタイミングによりサージ吸収信
号ＳＧ２が「１」になるとサージ吸収回路３４による動
作も許可される。つまり、トランジスタ５０を介してト
ランジスタ４７がオンして電磁弁駆動用トランジスタ３
１のコレクタ端子がダイオード４６とトランジスタ４７
を介してバッテリ端子＋ＶB と接続される。

【００３２】このように、サージ電流吸収手段としての
サージ電流吸収用回路３４は、駆動ソレノイド１６と電
磁弁駆動用トランジスタ３１との間に接続され、第１の
電流制御回路３５による電磁弁駆動用トランジスタ３１
のオン／オフ制御に伴い発生するサージ電流を逃がす働
きをする。

【００３３】その後、ｔ５のタイミングで駆動信号ＳＧ
１が「１」から「０」になるとベース電流制御信号ＳＧ
４が「０」から「１」になり、第２の電流制御回路３６
による動作が許可される。そして、差動増幅器（オペア
ンプ）６７において、電流検出用抵抗３２により検出さ
れた電流値（電圧値）Ｉs と所定の比較値との差を増幅
して電磁弁駆動用トランジスタ３１に出力され、ベース
電流の調整による定電流制御が行われ、電磁弁１３の電
流は決まった一定電流で制御される。この動作が所定の
時間Ｔo 継続して行われ、図３のｔ６のタイミングにて
ベース電流制御信号ＳＧ４が「１」から「０」になる
と、第２の電流制御回路３６による動作が禁止される。
同時に、サージ吸収信号ＳＧ２も「１」から「０」に切
り替わり、サージ電流吸収用回路３４によるサージ吸収
動作も禁止される。このように、第２の電流制御回路３
６での制御が終了し，サージをバッテリ端子＋ＶB に返
す回路３４もオフするため電磁弁３１の電流が急に断た
れ、フライバック電圧が発生する。その後、ｔ６〜ｔ７
の期間において電磁弁１３の電流が急激に減衰する。

【００３４】このとき、電磁弁駆動用トランジスタ３１
のベース端子（制御端子）に接続されたツェナーダイオ
ード３３は、サージ電流吸収用回路３４のオフ時（作動
停止時）において電磁弁駆動用トランジスタ３１のオフ
に伴い発生する電磁弁駆動用トランジスタ３１のベース
端子でのサージ電流を逃がす働きをする。

【００３５】時刻ｔ７にてスピル電磁弁１３に流れる電
流が無くなり、スピル電磁弁１３が開放し高圧燃料が低
圧側にスピルして噴射が終了する。この際、ｔ５の時刻
の電流を、駆動用トランジスタ３１のベース電流の調整
により定電流制御（ｔ５〜ｔ６期間）するためスピル時
刻ｔ７はばらつかず一定になる。

【００３６】次に、駆動用トランジスタ３１の発熱につ
いて説明する。オン／オフ制御による第１の電流制御回
路３５は、１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚで動作している。４
気筒エンジンにおける１０００ｒｐｍで噴射は約３０ｍ
ｓ毎に行われる。図３において所定の気筒でのｔ１から
次の燃焼気筒でのｔ１までが約３０ｍｓ、ｔ１〜ｔ５間
のオン／オフの周期（ｔ２〜ｔ４間）は０．０７ｍｓ
（１５ｋＨｚ）、ｔ１〜ｔ６の時間は約２０ｍｓであ
る。仮にｔ１〜ｔ６間すべてを第２の電流制御回路３６
による定電流制御として駆動トランジスタ３１を能動状
態で使用した場合の発熱は、電磁弁を２Ω、制御電流を
２Ａ、バッテリ電圧を１２ボルトとすると、 ｛１２（Ｖ）−２（Ω）×２（Ａ）｝×２（Ａ）×２０
（ｍｓ）／３０（ｍｓ）＝１０．７（Ｗ） となる。

【００３７】電流検出抵抗は電磁弁２Ωに比べ十分小さ
いと（１／１０以下と）仮定して非常に大きな放熱構造
が必要となり、定格の大きなトランジスタを使用する必
要がある。本例は、放熱に影響の出ない電磁弁のスピル
時刻ｔ７がばらつかない時間ｔ５〜ｔ６を第２の電流制
御回路３６による定電流制御する。その時間Ｔo はｔ６
の時点で電流値が安定する２〜３回のオン／オフ時間
０．１５〜０．２ｍｓとする。

【００３８】この定電流制御での発熱は ｛１２（Ｖ）−２（Ω）×２（Ａ）｝×２（Ａ）×０．
２（ｍｓ）／３０（ｍｓ）＝０．１（Ｗ） となり、オン／オフ制御（トランジスタの飽和領域／遮
断領域での制御）している時の発熱 ２（Ａ）×０．３（Ｖ）＋スイッチング損失（１Ｗ）＝
１．６（Ｗ） に比べ、１／１０以下であり、放熱構造等を換える必要
はなくスピル時刻ｔ７の改善が可能である。

【００３９】このように本実施の形態によれば、電磁弁
駆動用トランジスタ３１を交番的にオン／オフ制御して
駆動ソレノイド１６に流れる電流の平均値が一定となる
ように制御する第１の電流制御回路３５（より詳しく
は、電流検出用抵抗３２により検出された電流が所定値
を越えるまでは電磁弁駆動用トランジスタ３１をオンす
るとともに電流検出用抵抗３２により検出された電流が
所定値を越えると電磁弁駆動用トランジスタ３１を所定
時間オフして駆動ソレノイド１６に流れる電流の平均値
が一定となるように制御する第１の電流制御回路３５）
を設けるとともに、電流検出用抵抗３２により検出され
た電流が一定値となるように電磁弁駆動用トランジスタ
３１を能動状態で使用してベース端子（制御端子）への
印加電流を継続的に制御する第２の電流制御回路３６を
設け、ディレー設定回路３７はスピル電磁弁１３の駆動
期間における駆動終了時を除く期間には、第１の電流制
御回路３５による電流制御動作を行わせ、スピル電磁弁
１３の駆動終了時には第２の電流制御回路３６による電
流制御動作を行わせるようにした。その結果、電流が一
定値となっているときに、スピル電磁弁１３の駆動が終
了し、常に一定の駆動終了動作が維持される。即ち、ス
ピル電磁弁１３の閉弁開始から閉弁終了まで、第１の電
流制御回路３５により動作を行わせると、スピル電磁弁
１３の閉弁終了時においては電磁弁駆動用トランジスタ
３１をオンしている場合とオフしている場合とでは駆動
ソレノイド１６に流れている電流が異なっており、開弁
タイミングが異なってしまうが、本構成を採用すること
により、安定した開弁動作が行われる。このようにし
て、スイッチング動作によるトランジスタ３１の低発熱
動作を行わせつつ、安定した駆動終了動作（スピル開始
動作）を行うことができ、噴射量のバラツキを小さくし
て、排気ガス規制強化および高噴射率化に対応すること
が可能となる。

【００４０】又、動作切り換え手段としてのディレー設
定回路３７は、電磁弁１３の駆動開始から駆動終了直前
までは、第１の電流制御回路３５による電流制御動作を
行わせ、電磁弁１３の駆動終了直前になると第２の電流
制御回路３６による電流制御動作を行わせる。その結
果、第１の電流制御回路３５による電流制御動作を行わ
せることによりトランジスタ３１の発熱を最小に抑える
ことができ、かつ、駆動終了時には電流を一定値にする
ことができる。

【００４１】上述した例以外にも、図６に示すようにデ
ィレー設定回路の動作をＣＰＵ１９内で行わせてもよ
い。この例ではＣＰＵ１９から２つの信号ＳＧ２１，Ｓ
Ｇ２２を出力し、アンド回路９０でスイッチング制御信
号（オン／オフ電流制御回路用の信号）を作成してい
る。この場合、ＣＰＵ１９が動作切り換え手段となる。

【００４２】又、第１の電流制御回路３５として、上記
した例では、電流検出用抵抗３２により検出された電流
が所定値を越えるまでは電磁弁駆動用トランジスタ３１
をオンするとともに電流検出用抵抗３２により検出され
た電流が所定値を越えると電磁弁駆動用トランジスタ３
１を所定時間オフして駆動ソレノイド１６に流れる電流
の平均値が一定となるように制御したが、検出された電
流が所定値を越えるまでは電磁弁駆動用トランジスタ３
１をオンするとともに電流が所定値を越えると、所定電
流値となるまで電磁弁駆動用トランジスタ３１をオフし
て駆動ソレノイド１６に流れる電流の平均値が一定とな
るように制御してもよい。あるいは、第１の電流制御回
路３５として、一定の周期のオン／オフ信号（クロック
パルス）を電磁弁駆動用トランジスタ３１の制御端子に
出力するようして、一定の周期で電磁弁駆動用トランジ
スタ３１をオン／オフ制御するようにしてもよい。

【００４３】さらに、スイッチング電流制御動作からベ
ース電流調整による電流制御動作の切り換えについて
は、電磁弁の駆動期間における駆動終了時を除く一部ま
たは全部の期間にはスイッチング制御を行い、駆動終了
時には少なくともベース電流調整による電流制御動作に
切り換えるようにすればよい。

【００４４】さらには、トランジスタ３１としてバイポ
ーラトランジスタを用いたが、ＭＯＳトランジスタを用
いてゲート電圧の調整により定電流制御を行ってもよ
い。この場合、制御端子はゲート端子となる。

【００４５】又、ツェナーダイオード３３の代わりに、
電磁弁駆動用トランジスタの制御端子にコンデンサと抵
抗とからなるＣＲ回路をグランド側に接続し、このＣＲ
回路により、サージ電流吸収手段（回路３４）のオフ時
（作動停止時）において電磁弁駆動用トランジスタのオ
フに伴い発生する電磁弁駆動用トランジスタの制御端子
でのサージ電流を逃がすようにしてもよい。

【００４６】さらに、上記実施例では駆動用ソレノイド
１６の通電にて閉弁動作するタイプの電磁弁に用いた
が、駆動ソレノイドの通電にて開弁動作するタイプの電
磁弁に用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態における駆動回路の構成図。

【図２】 実施の形態における駆動回路の構成図。

【図３】 各種信号と電圧および電流を示すタイムチャ
ート。

【図４】 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の全
体の構成図。

【図５】 動作を説明するためのタイムチャート。

【図６】 別例の駆動回路の構成図。

【図７】 従来技術を説明するための駆動回路の構成
図。

【図８】 従来技術を説明するための信号と電圧および
電流を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ、１３…スピル電磁弁、１６…駆動
ソレノイド、３１…電磁弁駆動用トランジスタ、３２…
電流検出手段としての電流検出用抵抗、３５…第１の電
流制御手段としての第１の電流制御回路、３６…第２の
電流制御手段としての第２の電流制御回路、３７…動作
切り換え手段としてのディレー設定回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と接続された駆動ソレノイドへ
   の通電にて駆動する電磁弁と、 前記駆動ソレノイドと直列に接続された電磁弁駆動用ト
   ランジスタと、 トランジスタのスイッチング作用を利用して前記電磁弁
   駆動用トランジスタを交番的にオン／オフ制御して前記
   駆動ソレノイドに流れる電流の平均値が一定となるよう
   に制御する第１の電流制御手段と、 前記駆動ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手
   段と、 トランジスタの増幅作用を利用して前記電流検出手段に
   より検出された電流が一定値となるように前記電磁弁駆
   動用トランジスタの制御端子への印加電圧または印加電
   流を継続的に制御する第２の電流制御手段と、 前記電磁弁の駆動期間における駆動終了時を除く一部ま
   たは全部の期間には、前記第１の電流制御手段による電
   流制御動作を行わせ、少なくとも前記電磁弁の駆動終了
   時には前記第２の電流制御手段による電流制御動作を行
   わせる動作切り換え手段とを備えたことを特徴とする電
   磁弁駆動装置。
2. 【請求項２】 前記動作切り換え手段は、前記電磁弁の
   駆動開始から駆動終了直前までは、前記第１の電流制御
   手段による電流制御動作を行わせ、前記電磁弁の駆動終
   了直前になると前記第２の電流制御手段による電流制御
   動作を行わせるものである請求項１に記載の電磁弁駆動
   装置。
3. 【請求項３】 前記電磁弁は、ディーゼルエンジンにお
   ける燃料噴射ポンプに設けられ、燃料をスピルすること
   により燃料噴射量を制御するためのスピル弁である請求
   項１に記載の電磁弁駆動装置。