JPH1077896A

JPH1077896A - 電磁弁駆動装置

Info

Publication number: JPH1077896A
Application number: JP23523996A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Nishimura; 和利西村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1998-03-24
Anticipated expiration: 2016-09-05
Also published as: JP3644148B2

Abstract

(57)【要約】【課題】過大なフライバックエネルギの発生を抑制し、
ひいては構成の簡素化を実現する。【解決手段】三方電磁弁５１を駆動するドライバ１０４
は、バッテリ電圧よりも高い電圧を蓄えるチャージコン
デンサ１１０と、当該コンデンサ１１０に所定の高電圧
を蓄え、且つ三方電磁弁５１の開弁駆動初期にコンデン
サ１１０に蓄えられた高電圧を一気に放電するチャージ
回路１１２と、引き続きその放電によるピーク電流より
電流値の小さいホールド電流によって当該電磁弁５１の
開弁状態を維持する定電流回路１２６と、コンデンサ１
１０のチャージ電圧値を決定するチャージ完了判定回路
１２０とを備える。そして、通電遮断時の電流値が所定
値まで低下しないような短い通電パルスにより三方電磁
弁５１が駆動される条件下では、チャージ完了判定回路
１２０に空打ち要求信号ＢＰが入力され、コンデンサ１
１０に充電される電圧値が通常時よりも低い値に変更さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁の駆動装置
に係るものであって、詳しくは、バッテリ電圧よりも高
い電圧を蓄える高電圧充電用コンデンサを備え、電磁弁
の開弁駆動初期に前記高電圧充電用コンデンサに蓄えら
れた高電圧を一気に放電すると共に、引き続きその放電
によるピーク電流より電流値の小さいホールド電流によ
って当該電磁弁の開弁状態を維持するようにした電磁弁
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の関連技術として、特
開平２−１９１８６５号公報の「燃料噴射装置」が開示
されている。同燃料噴射装置では、高圧燃料を蓄える蓄
圧配管（コモンレール）内の圧力を制御すると共に、方
向制御弁により高圧燃料の供給方向を切り換え、該高圧
燃料によって駆動される燃料噴射弁の開弁時間を制御す
る。そして、燃料を内燃機関の負荷に応じた圧力で適量
制御するようにしていた。また特に、上記装置では、前
記方向制御弁に燃料の供給方向の切り換え過程で蓄圧配
管を燃料系の低圧側に連通する流路を設け、畜圧配管内
の燃料の圧力が制御目標圧より大きい場合には、方向制
御弁を前記流路が連通する位置まで駆動して蓄圧配管と
燃料系の低圧側とを連通させるようにしていた。具体的
には、方向制御弁による燃料噴射の制御可能な最小時間
（即ち、方向制御弁の切り換えから燃料噴射弁の燃料噴
射開始に至る遅延時間）よりも短い通電パルスで、当該
方向制御弁を切り換え制御していた。この場合、実際の
燃料噴射は実施されないが、蓄圧配管内の燃料の一部が
燃料系の低圧側に排出されることにより蓄圧配管内の燃
料圧が降下する。その結果、フューエルカット等により
燃料噴射弁の開弁動作が行われていない場合でも、燃料
圧は速やかに制御目標圧に追従できることとなる。

【０００３】つまり、全負荷走行（アクセル開度＝１０
０％）から無負荷走行（アクセル開度＝０％）へ移行し
た際には、燃料の制御目標圧が大きく下降するのに対
し、フューエルカットの実行により蓄圧配管内の燃料は
消費されず燃料圧は僅かなリ−クによって若干量下降す
るのみとなる。このため、その状態からアクセルペダル
を踏み込むと、アクセル操作量により決定される燃料の
制御目標圧より高い圧力の燃料が噴射されることとな
り、結果として燃費や排気浄化性が低下したり、加速シ
ョックや過剰なエンジン騒音が生じたりする。しかし、
上記公報によれば、既述した諸問題が解消される旨が記
載されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
技術では、以下に示す新たな問題が生ずる。即ち、近年
の燃料噴射装置では、燃料噴射弁の高速駆動を実現すべ
く、車載用バッテリの出力電圧よりも高い電圧を蓄える
ことができるチャージコンデンサ（高電圧充電用コンデ
ンサ）が多用されている。かかる場合、燃料噴射弁の駆
動時に前記コンデンサに蓄えた電荷を一気に放電するこ
とにより、当該燃料噴射弁の安定した開弁応答性を確保
すると共に、同コンデンサの電荷放電後は放電に伴い生
じるコイルのピーク電流より低いホールド電流によって
開弁状態を保持するようにしている。

【０００５】他方、こうした燃料噴射装置においては、
既述したように制御可能な最小時間よりも短い通電パル
スにて燃料噴射弁を駆動させると、前記コンデンサによ
る高圧電荷の放電途中に、即ち大電流が流れている最中
に通電を遮断させなければならず、当該遮断時に過大な
フライバックエネルギが発生するという事態を招く。こ
れを図１１を用いて説明する。

【０００６】同図１１（ａ），（ｂ）に示すように、通
電パルスが立ち上げられると、高電圧充電用コンデンサ
に蓄えられていた電荷が一気に放電され、当該電圧が急
降下する。またそれに伴ない、通電パルスの立ち上がり
当初には電磁弁の電磁コイルに通電電流のピーク電流Ｐ
が流れる。かかる場合、通電パルスが比較的長い、図１
１（ａ）の場合には、通電期間内において通電電流が所
定の小電流（ホールド電流Ｈ）にまで低下しており、通
電遮断時に発生するフライバックエネルギは十分に小さ
い。これに対して、通電パルスが短い、図１１（ｂ）の
場合には、通電遮断時に通電電流が十分に低下していな
い状態で通電が遮断されることになり、その時に発生す
るフライバックエネルギはかなり大きなものになってし
まう。この場合、フライバックエネルギが燃料噴射弁を
駆動するためのトランジスタの最大定格を超え、当該ト
ランジスタが破損するおそれがあった。また、トランジ
スタの破損を防止するべく諸部品の高性能化を図ること
も可能であるが、こうした対策では気筒毎に駆動トラン
ジスタが必要なこともあり、構成部品の大型化や高コス
ト化を招くという問題が生じる。

【０００７】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、過大なフライバ
ックエネルギの発生を抑制し、ひいては構成の簡素化を
実現することができる電磁弁駆動装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電磁弁駆動装置ではその前提として、バッ
テリ電圧よりも高い電圧を蓄える高電圧充電用コンデン
サを備え、電磁弁の開弁駆動初期に前記高電圧充電用コ
ンデンサに蓄えられた高電圧を一気に放電すると共に、
引き続きその放電によるピーク電流より電流値の小さい
ホールド電流によって当該電磁弁の開弁状態を維持する
ように構成している。なお、コンデンサ放電後に電磁弁
の通電電流を所定のホールド電流に維持する構成として
は、前記通電電流を監視しつつその電流値を保持する、
定電流回路を用いることが一般に知られている。

【０００９】そして、請求項１に記載の発明ではその特
徴として、通電遮断時の電流値が所定値まで低下しない
ような短い通電パルスにより前記電磁弁が駆動される条
件下であるか否かを判定し（判定手段）、当該短い通電
パルスにより前記電磁弁が駆動される場合、前記高電圧
充電用コンデンサに充電される電圧値を低下させるよう
にしている（充電電圧調整手段）。

【００１０】上記構成によれば、電磁弁への通電遮断時
において比較的大きな通電電流が瞬断されるような事態
が回避でき、過大なフライバックエネルギの発生を抑制
することができる。また、特別に高性能トランジスタを
必要とせずとも当該トランジスタの破損等を招くことも
なく、構成の簡素化を実現することができるという優れ
た効果が得られる。因みに、通電遮断時の電流値が所定
値まで低下しないような短い通電パルスとは、コンデン
サ放電後に発生するピーク電流がホールド電流付近にま
で低下しないような通電パルスのことを意味する。

【００１１】また、請求項２に記載の発明では、高圧燃
料を蓄える蓄圧配管内の圧力を制御すると共に、前記電
磁弁としての方向制御弁により高圧燃料の供給方向を切
り換えて該高圧燃料によって駆動される燃料噴射弁の開
弁時間を制御し、前記燃料の供給方向の切り換え過程で
前記蓄圧配管を燃料系の低圧側に連通可能とした燃料噴
射装置に適用されるものであって、前記判定手段は、前
記方向制御弁の切り換えから前記燃料噴射弁における燃
料噴射の開始に至る遅延時間未満の通電パルスで、前記
方向制御弁が切り換え駆動される旨を判定するようにし
ている。

【００１２】要するに、上記構成の燃料噴射装置では、
方向制御弁の切り換えから燃料噴射弁における燃料噴射
の開始に至る遅延時間未満の通電パルスで、方向制御弁
を切り換え駆動するため、全負荷運転から無負荷運転へ
の過渡時等においても燃料圧を制御目標圧に追従させる
ことができるという効果が得られる反面、短い通電パル
スで通電が遮断されるために過大なフライバックエネル
ギが発生するという問題を招く。因みに、方向制御弁の
切り換えから燃料噴射弁における燃料噴射の開始に至る
遅延時間とは、図５のグラフに示すΔｔ１〜Δｔ２の範
囲内における通電パルス幅がそれに相当する。しかし、
本発明の構成によれば、上記のような短い通電パルスで
方向制御弁が駆動される旨が識別され、その際に高電圧
充電用コンデンサの充電電圧が低い値に変更されるた
め、フライバックエネルギが許容域の低レベルにまで抑
制される。

【００１３】請求項３に記載の発明では、前記高電圧充
電用コンデンサの充電電圧を所定のしきい値電圧と比較
する比較手段を備え、充電電圧調整手段は、前記比較手
段により比較されるしきい値電圧を通常時に用いる高電
圧しきい値から低電圧しきい値に変更する。上記構成に
よれば、しきい値電圧の調整処理が容易に実現できる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、前記判定手段
により通電遮断時の電流値が所定値まで低下しないよう
な短い通電パルスにより前記電磁弁が駆動される旨が判
定された場合、前記高電圧充電用コンデンサの充電を禁
止する。つまり、電磁弁の駆動に際しては、その応答性
を確保するために高電圧充電用コンデンサの充電電圧を
用いるのが好ましいが、同コンデンサの充電電圧を使用
しなくとも例えば定電流回路により供給される通電電流
（ホールド電流）により駆動できる。そのため、同コン
デンサの充電電圧の放電後の通電遮断時に過大なフライ
バックエネルギが生じるおそれのある場合、即ち、通電
遮断時の電流値が所定値（ホールド電流）以下に低下し
ないような場合には、前記コンデンサの充電を禁止して
過大なフライバックエネルギの発生を抑制する。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明を具体化した第１
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、多気筒ディーゼル機関の燃料噴射装置を具体化した
ものであり、図３はその燃料噴射装置について１気筒分
の燃料噴射弁及び配管系を中心に示す概略構成図であ
る。

【００１６】この燃料噴射装置の燃料供給機構として大
きくは、燃料タンク４１から流路４３を介して燃料を汲
み上げる燃料ポンプ４５と、燃料ポンプ４５から流路４
７を通じて供給した燃料を蓄圧する蓄圧配管（コモンレ
ール）４９と、この蓄圧配管４９からの燃料の供給方向
を切り替える方向制御弁としての三方電磁弁５１と、該
三方電磁弁５１により開閉制御され、前記蓄圧配管４９
より供給される燃料を各気筒に噴射する燃料噴射弁１と
を備える。また、本機構において、蓄圧配管４９と三方
電磁弁５１との間は流路５５にて連通され、三方電磁弁
５１と燃料タンク４１との間は流路５７にて連通されて
いる。

【００１７】次に、燃料噴射弁１の詳細な構成について
説明する。図３に示すように、燃料噴射弁１の弁ケーシ
ング２内には、弁体摺動孔３及び燃料溜り室５が形成さ
れ、ケーシング２の先端には上記燃料溜り室５に連通す
るノズル孔７が形成されている。燃料溜り室５には流路
５３を介して前記蓄圧配管４９より高圧燃料が供給され
るようになっている。

【００１８】上記弁体摺動孔３には、ノズルニードル９
の大径部１１が摺動自在に嵌挿されている。このノズル
ニードル９の大径部１１の上部には連結部１３が、同じ
く下部には小径部１５及び弁体部１７が一体形成され、
この弁体部１７によりノズル孔７が開閉されるようにな
っている。

【００１９】上記ノズルニードル９の連結部１３の上端
には、フランジ１９、ピストンピン２１及びピストン２
３が一体的に連結されている。上記フランジ１９とハウ
ジング２５との間には、圧縮コイルばね２７が配設され
ており、この圧縮コイルばね２７のばね力によりノズル
ニードル９が常時閉弁方向（図の下方向）に付勢されて
いる。

【００２０】上記ピストン２３は、ハウジング２５に設
けられたシリンダ２９内に摺動自在に嵌挿されており、
シリンダ２９と共に作動室３１を形成している。作動室
３１の上部に設けた高圧燃料の流出入口３３には、オリ
フィス３５を有するプレート体３７が当接され、該プレ
ート体３７はピストン２３の上端面で支持されたばね体
３９の付勢力により押圧されている。

【００２１】図４は三方電磁弁５１の詳細な構成を示す
断面図である。同図（ａ）に示すように、三方電磁弁５
１の弁本体６１には摺動孔６３が形成されており、同摺
動孔６３内には第１弁体６５が摺動可能に配設されてい
る。この第１弁体６５は、スプリング６７の付勢力によ
り第１弁座６９に着座し、ソレノイド７１を励磁するこ
とにより図の上方向に摺動して第１弁座６９から離間す
るように構成されている。さらに、弁本体６１には、前
記摺動孔６３に連通し、蓄圧配管４９より高圧燃料を吸
入するための吸入孔７３と、同じく摺動孔６３に連通
し、燃料タンク４１へ燃料を排出するための排出孔７５
と、前記第１弁座６９を介して燃料噴射弁１の流出入口
３３に連通する第１接続孔７７とが形成されている。

【００２２】一方、第１弁体６５には、第２弁体８１を
摺動可能に嵌挿するための摺動孔７９と摺動孔７９に連
通する圧力室８５とが形成されている。圧力室８５の内
壁には、前記第２弁体８１を着座させるための第２弁座
８３が形成されている。また、第１弁体６５には、圧力
室８５と供給孔７３とを連通する連通孔８７と、第２弁
体８１及び第２弁座８３の間隙を介して当該圧力室８５
と第１接続孔７７とを連通する第２接続孔８９とが穿設
されている。

【００２３】この三方電磁弁５１の動作を説明すると、
図４（ａ）に示すように、ソレノイド７１が励磁されて
いないときにはスプリング６７の付勢力により第１弁体
６５が第１弁座６９に着座して、第１接続孔７７と排出
孔７５とが遮断されている。このとき、供給孔７３及び
連通孔８７を介して圧力室８５に高圧燃料が吸入される
ため、その作用圧力により第２弁体８１が図の上方に押
し上げられ、第２弁体８１と第２弁座８３とが離間され
る。そして、第２弁体８１の上端が規制部９１に当接す
るまで当該弁体８１が移動する。これにより、連通孔８
７、圧力室８５及び第２接続孔８９を介して供給孔７３
と第１接続孔７７とが連通され、前記燃料噴射弁１の作
動室３１に高圧燃料が供給される。かかる場合には、燃
料噴射弁１のノズルニードル９が押し下げされることと
なり、燃料噴射が停止状態で保持される。

【００２４】これに対して、同図（ｂ）に示すように、
ソレノイド７１が励磁されるとこのソレノイド７１はス
プリング６７の付勢力に抗して第１弁体６５を引き上
げ、第１弁体６５と第１弁座６９とが離間される。この
とき、第１弁体６５が移動して、第２弁体８１が第２弁
座８３に着座する。これにより、供給孔７３と第１接続
孔７７との間が遮断される。また、第１接続孔７７と排
出孔７５とが連通され、前記燃料噴射弁１の作動室３１
から燃料が排出される。この結果、燃料噴射弁１に流路
５３（図３参照）を介して供給される高圧燃料によりノ
ズルニードル９が開弁方向に移動されて、燃料噴射が実
行される。即ち、燃料溜り室５内の燃料の圧力により生
じる開弁方向の力が、作動室３１内の燃料の圧力により
生じる閉弁方向の力とばね２７等による付勢力との総和
を上回った時、ノズルニードル９が開弁方向に移動す
る。

【００２５】因みに、本実施の形態では、図３に示すオ
リフィス３５により燃料の移動は制限されているので、
三方電磁弁５１を切り換えるべくソレノイド７１を通電
してから、開弁方向への力が閉弁方向への力を上回って
ノズルニードル９が上方に移動を開始するまでに、約
０．４ｍｓｅｃの遅延時間を要する。また、その後のノ
ズルニードル９の移動速度は、図３に示す燃料噴射弁１
の作動室３１から排出される燃料の移動速度に依存す
る。この結果、本実施の形態における燃料噴射弁１で
は、開弁初期の高圧燃料の過剰な噴射が抑制され、三方
電磁弁５１への通電時間（ひいては開弁時間）と燃料噴
射量との対応関係等が良好になっている。ここで、図５
は、三方電磁弁５１の通電パルス幅ＴＱに対応する燃料
噴射特性について、燃料圧をパラメータとして示すグラ
フである。同図の横軸は三方電磁弁５１の通電パルス幅
ＴＱを表し、縦軸は燃料噴射量を表す。同図によれば、
１００，８０，６０，４０ＭＰａのいずれの燃料圧であ
っても、三方電磁弁５１のソレノイド７１を通電してか
らΔｔ２（約０．４ｍｓｅｃ）経過後に燃料の噴射が開
始されるのが分かる。

【００２６】以上のように、この三方電磁弁５１は、ソ
レノイド７１の励磁に応じて図４（ａ）及び（ｂ）の２
位置に切り替えられるが、この際、当該２位置の中間状
態として、同図（ｃ）に示す状態が存在する。即ち、図
４（ｃ）では、蓄圧配管４９側の供給孔７３が、連通孔
８７、第２接続孔８９及び第１接続孔７７を介して、有
意の時間、燃料系の低圧側である燃料タンク４１側の排
出孔７５と連通する。換言すれば、同図（ｃ）では、蓄
圧配管４９と燃料系の低圧側とを連通する流路が形成さ
れることとなる。

【００２７】以上の動作を前記図５のグラフを用いて更
に説明すれば、三方電磁弁５１への通電パルス幅ＴＱが
Δｔ１（約０．２ｍｓｅｃ）未満の領域は、燃料噴射弁
１は全く作動しないため無噴射の領域であり、また、三
方電磁弁５１も切換作動しないため、蓄圧配管４９内の
圧力が保持される領域となっている。また、三方電磁弁
５１への通電パルス幅ＴＱがΔｔ１〜Δｔ２（約０．２
〜０．４ｍｓｅｃ）の領域では、三方電磁弁５１を介し
て流路５５，５７が連通され、蓄圧配管４９と燃料系の
低圧側（燃料タンク４１側）とが連通する。つまり、Δ
ｔ１〜Δｔ２の領域は、燃料が低圧側へ排出され蓄圧配
管４９内の圧力が降下する領域となっている。しかし、
この領域は、燃料噴射弁１による燃料噴射がまだ開始さ
れない、いわゆる遅延時間の領域である。一方、三方電
磁弁５１の通電パルス幅ＴＱがΔｔ２を超えると燃料噴
射が開始され、図５の特性に従って通電パルス幅ＴＱの
長さが長くなるにつれ燃料噴射量が増大する。

【００２８】ここで、三方電磁弁５１への通電パルス幅
ＴＱがΔｔ１〜Δｔ２の領域では、三方電磁弁５１の動
作開始に伴い燃料圧が低下するものの、実際には燃料噴
射弁１による燃料噴射が実施されないため、こうした短
い通電パルスを出力することを「空打ち」と言うことと
する。

【００２９】一方、図３に示すように、本実施の形態の
燃料噴射装置は、以上説明した燃料噴射弁１及び燃料供
給機構の制御機構として、燃料ポンプ４５を駆動するた
めのポンプ制御装置９５と、蓄圧配管４９に設けられ、
同配管４９内に蓄圧された燃料圧を検出するための圧力
センサ９７と、ポンプ制御装置９５や三方電磁弁５１を
制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１００とを備える。

【００３０】図１及び図２に、車載用ディーゼル機関に
あって、燃料噴射制御システムとして一般に採用されて
いるＥＣＵ１００、並びに該ＥＣＵ１００に内蔵される
ドライバの構成をそれぞれ示す。

【００３１】まず、ＥＣＵ１００は、図２に示すよう
に、各種センサやスイッチを通じて入力される信号を取
り込むためのバッファ１０１及び１０２と、それら取り
込まれる信号に基づいて燃料噴射量や噴射時期等を演算
するマイクロコンピュータ１０３と、該演算された内容
に基づいて三方電磁弁５１を駆動するドライバ１０４
と、そしてバッテリ電圧に基づきこれらマイクロコンピ
ュータ１０３やドライバ１０４に対して所定の給電を行
う電源回路１０５とを具える構成となっている。

【００３２】なおここで、何れも図示は割愛しているも
のの、上記センサ類やスイッチ類としては、・当該機関の回転速度を検出するためのセンサ、・同機関の気筒判別を行うためのセンサ、・同機関の吸気圧を検出するためのセンサ、・同機関の吸気温を検出するためのセンサ、・同機関の冷却水温を検出するためのセンサ、・当該車両のアクセル操作量を検出するためのセンサ、・機関の始動の有無や各種運転状態を示すスイッチ、等々がある。

【００３３】また、上記マイクロコンピュータ１０３
は、同図２に併せ示すように、ＣＰＵ（中央演算処理装
置）をはじめ、主にプログラムメモリとして用いられる
ＲＯＭやデータメモリとして用いられるＲＡＭ、更には
アナログ信号をディジタル変換するためのＡ／Ｄ変換器
等を内蔵して構成されるものであり、基本的には、
（１）上記各種センサによる検出信号やスイッチの状態
を直接、若しくはＡ／Ｄ変換器を介してＲＡＭに取り込
みつつ、ＲＯＭに格納されている制御プログラムに従っ
て、その都度の燃料噴射量や噴射時期等を演算する、
（２）該演算結果に応じて、上記三方電磁弁５１の駆動
を制御するための信号をドライバ１０４に出力する、と
いった処理を実行する。

【００３４】一方、こうしたマイクロコンピュータ１０
３による制御のもとに三方電磁弁５１を駆動するドライ
バ１０４は、図１に示す構成となっている。以下、同図
１に基づき、該ドライバ１０４としての構成並びに各部
の機能について順次説明する。

【００３５】ドライバ１０４には、燃料噴射に用いられ
る、高電圧充電用コンデンサとしてのチャージコンデン
サ１１０が設けられており、同コンデンサ１１０にチャ
ージされた電荷が、上記マイクロコンピュータ１０３か
らの制御信号に基づき三方電磁弁５１（ソレノイド７
１）を介して放電される。なお、上記マイクロコンピュ
ータ１０３から該ドライバ１０４に加えられる制御信号
としては、・例えば２５ＫＨｚの周波数で交番するチャージパルス
ＣＰ、・燃料噴射に対応した時期、並びに通電パルス幅を有す
る電磁弁通電パルスＤＰ、そして、・三方電磁弁５１が空打ち動作されることを指示する空
打ち要求信号ＢＰ、がある。これら制御信号の印加態様は、同図１に併せ示
す通りである。

【００３６】さてこのドライバ１０４において、ゲート
回路１１１は、上記電磁弁通電パルスＤＰが加えられて
いないことを条件に上記チャージパルスＣＰをチャージ
回路１１２に印加せしめる回路であり、チャージ回路１
１２は、この印加されるチャージパルスＣＰに基づいて
前記チャージコンデンサ１１０をチャージする回路であ
る。

【００３７】因みに、このチャージ回路１１２において
は、上記チャージパルスＣＰに基づくトランジスタ１１
３のＯＮ／ＯＦＦに同期してチャージ用トランス１１７
の１次側トランジスタ１１５がＯＮ／ＯＦＦすることに
より、同チャージ用トランス１１７の２次側から、ダイ
オード１１８により整流された直流電圧が上記コンデン
サ１１０のチャージ用電圧として出力されることとな
る。なお、回路１１６は、上記トランジスタ１１５の保
護回路である。

【００３８】また、同チャージ回路１１２において、上
記チャージコンデンサ１１０に接続された分圧回路１１
９は、同コンデンサ１１０によるチャージ電圧を検出す
るための回路である。分圧回路１１９の分圧出力、即ち
コンデンサ１１０によるチャージ電圧は、チャージ完了
判定回路１２０の比較器１２１において所定の電圧しき
い値と比較される。詳しくは、比較器１２１の正側入力
端子には前記分圧回路１１９の分圧出力が入力され、同
比較器１２１の負側入力端子にはスイッチ回路１２２を
介して通常時判定用の高電圧しきい値（本実施の形態で
は、１１０ボルト）を供給する第１のしきい値電源１２
３、又は空打ち時判定用の低電圧しきい値（本実施の形
態では、８０ボルト）を供給する第２のしきい値電源１
２４が択一的に接続されるようになっている。このスイ
ッチ回路１２２の切り換え動作は、マイクロコンピュー
タ１０３より入力される空打ち要求信号ＢＰに応じて行
われる。

【００３９】そして、同コンデンサ１１０によるチャー
ジ電圧がチャージ完了を示す該電圧しきい値（１１０ボ
ルト、又は８０ボルト）に達することで、同チャージ完
了判定回路１２０の比較器１２１からチャージ回路１１
２のトランジスタ１１４に対してこれをＯＮとする論理
Ｈレベル信号（チャージ完了判定信号）が印加され、該
チャージ回路１１２による上述したチャージ動作が禁止
される。

【００４０】また、ドライバ１０４において、通電制御
回路１２５は、マイクロコンピュータ１０３から加えら
れる上記電磁弁通電パルスＤＰに基づき上記三方電磁弁
５１への通電を制御する回路である。定電流回路１２６
は、これもマイクロコンピュータ１０３から加えられる
上記電磁弁通電パルスＤＰに基づき、該パルスＤＰが印
加されている間、上記三方電磁弁５１に対して定電流
（ホールド電流）を流す回路である。

【００４１】次に、本実施の形態における燃料噴射装置
の作用を図６及び図７を用いて説明する。ここで、図６
は、マイクロコンピュータ１０３により実行されるメイ
ンルーチン中で起動される空打ち制御ルーチンを示すフ
ローチャートである。

【００４２】さて、図６のルーチンが開始されると、マ
イクロコンピュータ１０３は、先ずステップ２００でフ
ューエルカットの状態であるか否かをアクセル操作量検
出センサの出力に基づいて判別する。このとき、フュー
エルカットの状態であると判別される場合としては、例
えば全負荷状態（アクセル開度＝１００％）から無負荷
状態（アクセル開度＝０％）に移行した時であり、かか
る場合には機関出力の低下のためにフューエルカットが
実行される。

【００４３】フューエルカットの状態であると判別され
れば、マイクロコンピュータ１０３は、続くステップ２
１０で燃料圧Ｐａが制御目標圧Ｐｂより大きいか否かを
判別する。フューエルカットの状態でないと判別された
場合、或いはフューエルカットの状態であっても燃料圧
Ｐａが制御目標圧Ｐｂ以下であると判別された場合、マ
イクロコンピュータ１０３はこの処理を一旦終了する。
これらの場合は燃料ポンプ４５による燃料供給量の調節
によって燃料圧Ｐａを制御目標圧Ｐｂに追従させること
ができるからである。

【００４４】フューエルカットの状態にあり、且つ燃料
圧Ｐａが制御目標圧Ｐｂより大きいと判別された場合、
マイクロコンピュータ１０３は、ステップ２２０で燃料
ポンプ４５の運転を停止する。つまり、燃料圧Ｐａのそ
れ以上の上昇を防止する。続いて、マイクロコンピュー
タ１０３は、ステップ２３０で三方電磁弁５１の開閉２
位置の往復切替を行なうための電磁弁通電パルスＤＰを
所定時間に設定する。２位置往復切替を行う所定時間と
は、前記図５のΔｔ１〜Δｔ２（０．２〜０．４ｍｓｅ
ｃ）の範囲内の時間であって、本実施の形態では０．３
ｍｓｅｃとする。つまり、当該時間は、燃料噴射の実施
のために最低限必要な時間Δｔ２（０．４ｍｓｅｃ）以
下の時間であり、前記所定時間の通電パルスＤＰ出力時
には、この２位置の往復切替時において燃料噴射が行わ
れず、前記図４（ｃ）に示すように、三方電磁弁５１の
供給孔７３と排出孔７５とが連通して蓄圧配管の高圧燃
料の一部が燃料タンク４１へ戻されることとなる。上記
０．３ｍｓｅｃの電磁弁通電パルスＤＰが空打ち時の通
電信号に相当する。

【００４５】その後、マイクロコンピュータ１０３は、
ステップ２４０で空打ち要求信号ＢＰを出力する。こう
した一連の処理は、燃料圧Ｐａが制御目標圧Ｐｂに対し
て略一致するまで繰り返し実施される。

【００４６】なお、本実施の形態においては、前記図６
のステップ２００，２１０が請求項記載の判定手段に相
当し、同ステップ２４０及び図１に示すスイッチ回路１
２２が請求項記載の充電電圧調整手段に相当する。ま
た、請求項記載の比較手段は図１に示す比較器１２１に
より構成されている。

【００４７】図７は、前記ドライバ１０４による三方電
磁弁５１の駆動態様を示したタイムチャートであり、次
に、同図７を併せ参照して、該システムによる燃料噴射
制御態様を更に説明する。なお、図７において、時間ｔ
１０以前は空打ち要求信号ＢＰが論理Ｌレベルであっ
て、時間ｔ１０以降、当該ＢＰが論理Ｈレベルに操作さ
れるようになっている。

【００４８】ドライバ１０４にあっては、図７（ａ）に
示すチャージパルスＣＰに基づき、図７（ｃ）に示す態
様で、チャージコンデンサ１１０に対するチャージが行
われる。

【００４９】そしていま、時間ｔ１０以前において、チ
ャージ電圧が上記チャージ完了判定回路１２０に設定さ
れた高電圧しきい値（１１０ボルト）に達したとする
と、同チャージ完了判定回路１２０からは、図７（ｂ）
に示す態様で、チャージ回路１１２のトランジスタ１１
４に対しチャージ完了判定信号が出力される。このチャ
ージ完了判定信号が出力されている間、チャージ回路１
１２にあっては、そのチャージ動作が禁止される（チャ
ージ電圧が１１０ボルトに保持される）。

【００５０】そしてその後、図７（ｅ）に示す態様で上
記電磁弁通電パルスＤＰが印加されることにより、チャ
ージコンデンサ１１０にチャージされている電荷が上記
三方電磁弁５１（ソレノイド７１）を通じて一気に放電
され、当該通電パルスＤＰに対応した時間域に「Ｐ」と
して示すような例えば１２アンペア程度のピーク電流が
同三方電磁弁５１に流れるようになる。これにより、燃
料噴射弁１の開弁応答性も好適に確保されるようにな
る。また、上記コンデンサ１１０の電荷放電後は、前記
通電パルスＤＰに対応した同時間域に「Ｈ」として示す
ように、燃料噴射弁１の開弁保持に必要とされる例えば
３アンペア程度のホールド電流が上記定電流回路１２６
を通じて供給されるようになる。

【００５１】一方、時間ｔ１０以降において、図７
（ｄ）に示す空打ち要求信号ＢＰが出力されると、チャ
ージ完了判定回路１２０内のスイッチ回路１２２が操作
され、チャージ完了判定回路１２０のしきい値電圧が低
電圧しきい値（８０ボルト）に変更される。そして、チ
ャージコンデンサ１１０のチャージ電圧が低電圧しきい
値（８０ボルト）に達すると、チャージ完了判定信号が
チャージ回路１１２に出力される。かかる場合、０．３
ｍｓｅｃ程度の電磁弁駆動パルスＤＰが出力されること
により、前記ホールド電流と同程度の通電電流
（「Ｈ’」で示す）が三方電磁弁５１に流れることにな
る。

【００５２】以上のように構成された実施の形態の効果
を以下に説明する。（ａ）本実施の形態では、通電遮断時の電流値が所定値
まで低下しないような短い通電パルス（通電時間＝０．
３ｍｓｅｃ）により三方電磁弁５１が駆動される条件下
であるか否かを判定し（図６のステップ２００，２１
０）、当該短い通電パルスにより三方電磁弁５１が駆動
される場合（空打ちが実施される場合）、チャージコン
デンサ１１０にチャージされる電圧値を低下させるよう
にした。上記構成によれば、三方電磁弁５１への通電遮
断時において比較的大きな通電電流が瞬断されるような
事態が回避でき、過大なフライバックエネルギの発生を
抑制することができる。また、特別に高性能トランジス
タを必要とせずとも当該トランジスタの破損等を招くこ
ともなく、構成の簡素化を実現することができるという
優れた効果が得られる。

【００５３】上記効果を図８のタイムチャートを用いて
説明すれば、チャージコンデンサ１１０のチャージ電圧
が高電圧（１１０ボルト）であれば、同図に破線で示す
ように、三方電磁弁５１のピーク電流が大きく、通電遮
断時において過大なフライバックエネルギが生じる。し
かし、チャージコンデンサ１１０のチャージ電圧を低電
圧（８０ボルト）に変更すれば、同図に実線で示すよう
に、ピーク電流が低下し、通電遮断時に発生するフライ
バックエネルギが抑制されるのが分かる。

【００５４】（ｂ）本実施の形態では特に、高圧燃料を
蓄える蓄圧配管４９内の圧力を制御すると共に、三方電
磁弁５１により高圧燃料の供給方向を切り換えて該高圧
燃料によって駆動される燃料噴射弁１の開弁時間を制御
し、前記燃料の供給方向の切り換え過程で前記蓄圧配管
を燃料系の低圧側に連通可能とした燃料噴射装置に本発
明を適用し、所定条件下（本実施の形態では、図６のス
テップ２００，２１０）において三方電磁弁５１の切り
換えから燃料噴射弁１における燃料噴射の開始に至る遅
延時間未満の通電パルス（前記図５のΔｔ１〜Δｔ２の
間の通電パルス幅）で三方電磁弁５１を切り換え駆動す
るようにした。そしてこの時に、チャージコンデンサ１
１０のチャージ電圧を低電圧側に変更するようにした。

【００５５】上記構成の燃料噴射装置では、前記の如く
短い通電パルスで三方電磁弁５１を切り換え駆動するこ
とにより、全負荷運転（アクセル開度＝１００％）から
無負荷運転（アクセル開度＝０％）への過渡時等におい
ても、燃料噴射を行なわずに蓄圧配管４９内の高圧燃料
をリークできる。そのため、燃料圧を制御目標圧に速や
かに追従させることができるという効果が得られる。即
ち、アクセル操作量を０％とするような急減速時であっ
ても、燃料圧を制御目標圧に応答性よく追従させること
ができるので、常に内燃機関の負荷に応じた最適な圧力
で適量の燃料噴射を行うことができる。しかも、このよ
うな効果を実現するために短パルス（空打ちパルス信
号）を使用する際にも、チャージコンデンサ１１０のチ
ャージ電圧を低い値に変更することで、従来のように過
大なフライバックエネルギが生じることはなく、フライ
バックエネルギを許容域の低レベルに抑制できるという
効果が併せて得られる。

【００５６】（ｃ）また、本実施の形態では、チャージ
コンデンサ１１０の充電電圧のしきい値電圧（１１０ボ
ルト又は８０ボルト）を変更する構成として、図１に示
すスイッチ回路１２２を用いた。こうした構成によれ
ば、しきい値電圧の調整処理が容易に実現できる。

【００５７】（ｄ）また、本実施の形態の燃料噴射装置
では、蓄圧配管４９を低圧側である燃料タンク４１に連
通、遮断する構成とし、燃料噴射弁１の開閉制御を行な
う三方電磁弁５１によりその連通を図るようにしたた
め、装置全体の小型化及び軽量化を図ることができる。

【００５８】（第２の実施の形態）次に、本発明におけ
る第２の実施の形態について説明する。但し、以下の実
施の形態の構成において、上述した第１の実施の形態と
同等であるものについてはその説明を簡略化する。そし
て、以下には第１の実施の形態との相違点を中心に説明
する。

【００５９】上記第１の実施の形態では、図１のチャー
ジ完了判定回路１２０において、空打ち要求信号ＢＰが
「０」か「１」かに応じて通常のしきい値電圧（１１０
ボルト）と、それよりも低いしきい値電圧（８０ボル
ト）とを切り換えるようにしていたが、この構成を変更
する。具体的には、空打ちのような短い通電パルス信号
が出力される場合において（空打ち要求信号ＢＰ＝
１）、しきい値電圧を０ボルトに切り換える。この場
合、チャージコンデンサ１１０の充電動作が禁止される
ことになるが（チャージ電圧＝０ボルト）、定電流回路
１２６により流れるホールド電流にて三方電磁弁５１が
駆動されることとなる。その構成及び動作を図９を用い
て説明する。

【００６０】図９に示すように、定電流回路１２６は、
電磁弁通電パルスＤＰに従いＯＮ／ＯＦＦ動作するトラ
ンジスタ１３４，１３５，１３６を有する。また、トラ
ンジスタ１３５のベースに接続された比較器１３１の負
側入力端子には、三方電磁弁５１のソレノイド７１に流
れる通電電流を検出するための電流検出抵抗１４０の一
端が接続され、同比較器１３１の正側入力端子には、定
電圧Ｖｃｃを抵抗１３２，１３３にて分圧する分圧点が
接続されている。つまり、比較器１３１は、電流検出抵
抗１４０により検出される電位と、抵抗１３２，１３３
により決定される基準電位Ｖｒｅｆとに応じて論理Ｈレ
ベル又は論理Ｌレベルの信号を出力する。

【００６１】また、比較器１３１の正側入力端子と出力
端子との間には抵抗１３７が接続されており、この抵抗
１３７により前記基準電位Ｖｒｅｆは、次の（１）式及
び（２）式により求められる２つの値Ｖｒｅｆ１，Ｖｒ
ｅｆ２を持つ。

【００６２】

【数１】つまり、抵抗１３７は基準電位Ｖｒｅｆにヒステリシス
を設けるものであって、上記（１），（２）式におい
て、Ｖｒｅｆ１＞Ｖｒｅｆ２という関係が成立してい
る。なお、上記各数式中、Ｒ132 ，Ｒ133 ，Ｒ137 はそ
れぞれ、抵抗１３２，１３３，１３７の抵抗値を示す。

【００６３】次に、図９の動作を説明する。上記定電流
回路１２６において、電磁弁駆動パルスＤＰの立ち上が
りに伴いトランジスタ１３４がＯＦＦされると、トラン
ジスタ１３５並びにトランジスタ１３６が共にＯＮにな
る。すると、三方電磁弁５１のソレノイド７１が通電さ
れ、かかる場合、図の「Ａ」で示す経路で電流が流れ
る。そして、通電電流が一定値に達し、電流検出抵抗１
４０の電位が基準電位Ｖｒｅｆ１を上回ると、比較器１
３１の出力は論理Ｈレベルから論理Ｌレベルに反転し、
トランジスタ１３５並びにトランジスタ１３６が共にＯ
ＦＦになる。このとき、三方電磁弁５１のソレノイド７
１には、図の「Ｂ」で示す経路で電流が流れる。

【００６４】こうして「Ｂ」で示す経路にて電流が流れ
る際には、時間の経過と共にその電流値が減少し、電流
検出抵抗１４０の電位が基準電位Ｖｒｅｆ２を下回る
と、比較器１３１の出力が論理Ｌレベルから論理Ｈレベ
ルに反転し、再びトランジスタ１３５並びにトランジス
タ１３６がＯＮとなる。そして、再び「Ａ」で示す経路
にて電流が流れることとなる。

【００６５】以上のように、論理Ｈレベルの電磁弁駆動
パルスＤＰが出力されている間は、トランジスタ１３
５，１３６がＯＮ／ＯＦＦのスイッチングを繰り返し、
基準電位Ｖｒｅｆで規定される電流値は、ヒステリシス
抵抗１３７で規定されるリプル電流の幅を持って制御さ
れることとなる。

【００６６】本実施の形態の動作を図１０のタイムチャ
ートに示す。但し、同タイムチャートは、前記図７のタ
イムチャートの一部を変更して示すものであり、時間ｔ
１０以前の動作は既述した通りである。同図ではその特
徴として、時間ｔ１０以降においてチャージ電圧が０ボ
ルトのままで保持されている。また、電磁弁通電パルス
ＤＰの入力に際しては、定電流回路１２６により制御さ
れる定電流（ホールド電流）が流れることとなる。

【００６７】本第２の実施の形態においても、上記第１
の実施の形態と同様に、過大なフライバックエネルギの
発生を抑制し、ひいては構成の簡素化を実現することが
できるという効果が得られる。

【００６８】なお、本発明は、上記各実施の形態の他に
次の形態にて実現できる。（１）三方電磁弁５１の開閉２位置の往復切替時間（空
打ち時の通電パルス幅）は０．３ｍｓｅｃに限定される
ものではなく、燃料噴射弁１が開弁を開始するのに要す
る時間より短かければ足りうる。燃料圧Ｐａが制御目標
圧Ｐｂより十分に大きい場合には、三方電磁弁５１の切
替時間を更に短時間にして、一度の空打ち制御処理中に
複数回、三方電磁弁５１の２位置往復切替を行うように
してもよい。

【００６９】（２）また、三方電磁弁５１に流す電流の
大きさを調節してソレノイド７１による第１弁体６５の
引き上げ速度を小さくし、蓄圧配管４９と燃料タンク４
１との連通状態の時間を長くするようにしてもよい。

【００７０】（３）上記第１の実施の形態では、空打ち
時の通電パルスが出力される際に、チャージコンデンサ
１１０のチャージ電圧を１１０ボルトから８０ボルトに
制限したが、これは既述の値に限定されるものではな
い。要は、通電遮断時に電磁弁に流れる通電電流が所定
のホールド電流（例えば、３アンペア程度）付近に抑制
されるような電圧値であれば、そのチャージ電圧を任意
に変更できる。

【００７１】（４）上記各実施の形態では、コモンレー
ル式燃料噴射装置に具体化したが、他の装置に具体化し
てもよい。要は、通電遮断時の電流値が所定値まで低下
しないような短い通電パルス（空打ち時のような通電パ
ルス）により電磁弁が駆動される装置であれば任意に適
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態において、三方電磁弁を駆動
するためのドライバの構成を示す回路図。

【図２】ＥＣＵ内の構成を示すブロック図。

【図３】燃料噴射装置の概要を示す構成図。

【図４】三方電磁弁の構成及び作動を説明するための断
面図。

【図５】三方電磁弁の通電パルス幅と燃料噴射特性との
関係を示すグラフ。

【図６】空打ち制御ルーチンを示すフローチャート。

【図７】第１の実施の形態における作用を説明するため
のタイムチャート。

【図８】第１の実施の形態における効果を説明するため
のタイムチャート。

【図９】定電流回路の構成を示す回路図。

【図１０】第２の実施の形態における作用を説明するた
めのタイムチャート。

【図１１】従来技術の問題を説明するためのタイムチャ
ート。

【符号の説明】

１…燃料噴射弁、４９…蓄圧配管（コモンレール）、５
１…方向制御弁としての三方電磁弁、１００…ＥＣＵ
（電子制御装置）、１０３…判定手段，充電電圧調整手
段を構成するマイクロコンピュータ、１１０…高電圧充
電用コンデンサとしてのチャージコンデンサ、１１２…
チャージ回路、１２１…比較手段を構成する比較器、１
２２…充電電圧調整手段を構成するスイッチ回路、１２
６…定電流回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリ電圧よりも高い電圧を蓄える高電
圧充電用コンデンサを備え、電磁弁の開弁駆動初期に前
記高電圧充電用コンデンサに蓄えられた高電圧を一気に
放電すると共に、引き続きその放電によるピーク電流よ
り電流値の小さいホールド電流によって当該電磁弁の開
弁状態を維持する電磁弁駆動装置において、通電遮断時の電流値が所定値まで低下しないような短い
通電パルスにより前記電磁弁が駆動される条件下である
か否かを判定する判定手段と、当該短い通電パルスにより前記電磁弁が駆動される場
合、前記高電圧充電用コンデンサに充電される電圧値を
低下させる充電電圧調整手段とを備えたことを特徴とす
る電磁弁駆動装置。
【請求項２】高圧燃料を蓄える蓄圧配管内の圧力を制御
すると共に、前記電磁弁としての方向制御弁により高圧
燃料の供給方向を切り換えて該高圧燃料によって駆動さ
れる燃料噴射弁の開弁時間を制御し、前記燃料の供給方
向の切り換え過程で前記蓄圧配管を燃料系の低圧側に連
通可能とした燃料噴射装置に適用されるものであって、前記判定手段は、前記方向制御弁の切り換えから前記燃料噴射弁における
燃料噴射の開始に至る遅延時間未満の通電パルスで、前
記方向制御弁が切り換え駆動される旨を判定するもので
ある請求項１に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項３】前記高電圧充電用コンデンサの充電電圧を
所定のしきい値電圧と比較する比較手段を備え、前記充電電圧調整手段は、前記比較手段により比較され
るしきい値電圧を通常時に用いる高電圧しきい値から低
電圧しきい値に変更するものである請求項１又は２に記
載の電磁弁駆動装置。
【請求項４】前記判定手段により通電遮断時の電流値が
所定値まで低下しないような短い通電パルスにより前記
電磁弁が駆動される旨が判定された場合、前記高電圧充
電用コンデンサの充電を禁止する請求項１〜３のいずれ
かに記載の電磁弁駆動装置。