JPH11311362A - 電磁弁駆動方法及び電磁弁駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過励磁駆動から保持駆動へ円滑に移行させる
と共に、保持駆動終了時に駆動電流を急速に減少させる
ようにする。 【解決手段】 電磁弁駆動信号Ｓに応答し電磁弁２を過
励磁駆動してから保持駆動するようにした電磁弁駆動装
置１において、コイル２Ａの下アームに設けられた第３
ＦＥＴ９を介して電力還流を行うループを設け、第３Ｆ
ＥＴ９のゲート・ドレイン間に設けられた電圧切替回路
１００により、過励磁駆動終了時に於けるコイル２Ａの
端子電圧よりも保持駆動終了時におけるコイル２Ａの端
子電圧の方が大きくなるようにコイル２Ａの端子電圧を
切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁コイルに、
通電初期は大電流を所定期間に亘り通電して電磁弁を高
速で作動させ、大電流通電終了後はより小さい電流を通
電させて電磁弁の所要の動作を保持させるようにした電
磁弁駆動方法及び電磁弁駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁弁の応答時間を短縮させるため開弁
時には電磁弁のソレノイドに高電圧を印加して過励磁電
流を流す駆動方法が公知であるが、この駆動方法による
と、電磁弁が開弁した後は速やかに駆動電流を必要最低
レベル（保持駆動レベル）にまで低下させておき、閉弁
時間の短縮を図る必要がある。この場合、過励磁駆動か
ら保持駆動への速やかな移行には、電磁弁から駆動回路
にエネルギーを戻すことが有効である。この従来技術と
して、特開昭６３−５５３４５号公報に記載されている
車両用燃料噴射装置が知られている。

【０００３】これは、駆動ループの閉成により電磁弁コ
イルを流れる電流が第１の基準値を超えると比較制御手
段からの指令によって電磁弁の駆動ループが遮断され、
電磁弁コイルを流れる電流値が低下してその電流が第２
の基準値以下になると比較制御手段からの指令によって
フライホイール回路が作動状態となり、電磁弁コイルに
蓄積された電力の出力の伝送回路が形成されるように構
成されたものである。

【０００４】この駆動方法によると、電磁弁を開弁する
ための開弁電流から電磁弁の開弁状態を保持しておくた
めの保持電流への移行期間が短縮されると共に、電磁弁
コイルへの電流遮断時の電流立ち下がりが早くなり、使
用できる有効燃料噴射期間を拡大することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フェイルセ
ーフの観点から、従来のこの種の駆動回路では、電磁弁
の上、下両アームにスイッチング素子を配置する構成と
することが多い。したがって、この回路構成において電
磁弁のコイルから駆動回路にエネルギーを戻すため、還
流電流を、電磁弁の下アームに配置されたスイッチング
素子を通り、電磁弁の上アームとアースとの間に接続さ
れたフライホイールダイオードを介して電磁弁のコイル
に戻すループ構成が考えられる。この構成を採用する
と、電磁弁のコイルから駆動回路にエネルギーを戻す割
合を決定する電圧は、主として電磁弁の下アームに配置
したスイッチング素子に掛かる電圧で決定される。

【０００６】しかし、このスイッチング素子に掛かる電
圧、例えばスイッチング素子を電界効果トランジスタと
した場合、そのソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄは通常一
定値となるから、電磁弁から駆動回路にエネルギーを戻
す場合その割合は常に一定割合となる。このため、過励
磁駆動から保持駆動への移行時に電磁弁のコイルに流れ
る電流の減少の傾きと、保持駆動終了時に電磁弁のコイ
ルに流れる電流の減少の傾きとが略同一となる。すなわ
ち、図５に示すように、電磁弁の過励磁により流れる大
電流Ｘとそれに引き続く保持駆動のための低レベル保持
電流Ｙとの間の移行時における電流の減少の傾きＫ１
と、保持駆動終了時の保持電流Ｙの減少の傾きＫ２とが
略同一となる。

【０００７】この結果、 （１）エネルギーを戻す割合を小さくするために下側ア
ームのスイッチング素子に掛かる電圧を小さくした場
合、駆動終了時の電流減少割合も小さくなるため、電磁
弁の閉弁時間が長くなる。 （２）一方、閉弁時間を短くしようとして下側アームの
スイッチング素子に掛かる電圧を大きくすると、適切な
閉弁時間は確保できる。同時に、単位時間あたりの電流
減少率が大きくなり、駆動回路の動作遅延が無視できな
くなるので、過励磁駆動から保持駆動に移行する閾値電
流が小さいと保持駆動初期の駆動電流にアンダーシュー
トが発生する。 （３）若し、下側アームのスイッチング素子に掛かる電
圧を大きくして閾値電流を大きくすると、渦電流による
駆動電流過多が発生しても、閾値が大きいため電磁弁の
コイルから断続的にエネルギーを駆動回路に戻すことが
できない。等の不都合を生じる。

【０００８】上記（１）の場合は電磁弁の高速動作が不
可能となり、電磁弁を例えば燃料噴射のためのインジェ
クタとして用いる用途にあっては調量性能が悪化する。
また、（２）、（３）の場合は、保持駆動期間の電流値
が一定でなくなるため、電磁弁の不安定動作が生じ、電
磁弁により燃料噴射量を制御する場合にあっては、噴射
量特性の非直線性が発生することになる。

【０００９】本発明の目的は、したがって、上述した問
題点を解決することができるようにした、電磁弁駆動方
法及び電磁弁駆動回路を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電磁
弁の駆動開始直後の所定期間だけ前記電磁弁のコイルに
大電流を流し、前記所定期間経過後前記コイルに流れる
前記大電流を遮断したことにより前記コイルに生じる逆
起電圧を利用してフライホイール電流を前記コイルに動
作保持電流として流した後、前記コイルに所要期間だけ
前記大電流よりも小さい所定の動作保持電流を電源から
供給するようにした電磁弁駆動方法において、前記コイ
ルに流れている電流が遮断された場合に前記コイルから
電力を還流させるための電力還流手段を設け、該電力還
流手段により、前記大電流遮断時における電力還流時の
前記コイルの端子電圧よりも前記保持電流遮断時におけ
る電力還流時の前記コイルの端子電圧の方が大きくなる
ように切り替えて前記電磁弁の駆動を行うようにした点
に特徴を有する。

【００１１】電磁弁のコイルの端子電圧を電力還流手段
が上述の如く切り替えることにより、大電流遮断時にお
けるコイルの端子電圧が小さくなり、駆動電流の減少を
なだらかにして電磁弁の過励磁駆動から保持駆動への移
行を円滑に行うことができる。一方、保持電流遮断時に
おいてはコイルの端子電圧がこれよりも大きくなり、保
持電流遮断時に駆動電流を急速に減少させ、電磁弁を速
やかに所要の動作状態とさせることができる。

【００１２】請求項２の発明によれば、電磁弁駆動信号
に応答し電磁弁の駆動開始直後の所定期間だけ前記電磁
弁のコイルに大電流を流して過励磁駆動を行い、前記所
定期間経過後に前記コイルに前記大電流よりは小さいレ
ベルの動作保持電流を流して保持駆動を行うようにした
電磁弁駆動装置において、前記過励磁駆動終了時及び前
記保持駆動終了時に前記コイルから電力を還流する電力
還流手段と、前記過励磁駆動終了時に於ける前記コイル
の端子電圧よりも前記保持駆動終了時における前記コイ
ルの端子電圧の方が大きくなるように前記コイルの端子
電圧を切り替えるため前記コイルに接続された電圧切替
回路とを備えた点にある。

【００１３】電圧切替回路によって過励磁駆動終了時に
おけるコイルの端子電圧は小さく、したがって、コイル
の過励磁駆動から保持駆動への移行時においてはコイル
に流れる電流の減少の傾きは比較的小さく、電磁弁の過
励磁駆動から保持駆動への移行を円滑に行うことができ
る。一方、保持駆動終了時においてはコイルの端子電圧
がこれよりも高くなり、保持駆動終了時に駆動電流を急
速に減少させ、電磁弁を速やかに所要の動作状態とさせ
ることができる。

【００１４】請求項３の発明によれば、電磁弁のコイル
のハイサイドと電源部との間に設けられたハイサイドス
イッチング手段と、前記コイルに接続されたフライホイ
ールダイオードと、電磁弁駆動信号に応答し前記電磁弁
の駆動開始直後の所定期間だけ前記コイルに大電流を流
すと共に、前記所定期間経過後に前記コイルに前記大電
流よりは小さいレベルの動作保持電流を流すように前記
ハイサイドスイッチング手段のオン、オフ制御を行うハ
イサイド制御信号を発生する手段とを備え、前記所定期
間経過直後においては前記コイルに生じた逆起電圧によ
るフライホイール電流を前記フライホイールダイオード
を介して前記コイルに流すようにした電磁弁駆動装置に
おいて、前記コイルのローサイドに設けられたローサイ
ドスイッチング手段と、前記コイルに流れる電流のレベ
ルを検出するための検出手段と、前記電磁弁駆動信号と
該検出手段とに応答し前記フライホイール電流による前
記コイルの駆動期間中において前記検出手段によって検
出された前記コイルに流れる電流のレベルが所定レベル
以下の場合にのみ前記ローサイドスイッチング手段を閉
じるように制御する制御手段と、前記大電流遮断時にお
ける前記コイルの端子電圧よりも前記保持電流遮断時に
おける前記コイルの端子電圧の方が大きくなるように前
記コイルの端子電圧を切り替えるため前記コイルのロー
サイドに設けられた電圧切替回路とを備えた点にある。

【００１５】ハイサイドスイッチング手段によりコイル
への大電流の供給が停止された直後のフライホイール電
流による駆動期間中、検出手段の検出結果に応答してロ
ーサイドスイッチング手段がオン、オフ制御され、コイ
ルに所定レベルより過度に大きい電流が流れるのを防止
することができる。したがって、コイルへの大電流の供
給が停止された直後に電磁弁に生じる渦電流の影響を有
効に抑えることができる。この場合、電圧切替回路によ
って大電流遮断時におけるコイルの端子電圧は小さく、
したがって、コイルの過励磁駆動から保持駆動への移行
時においてはコイルに流れる電流の減少の傾きは比較的
小さく、電磁弁の過励磁駆動から保持駆動への移行を円
滑に行うことができる。一方、保持電流遮断時において
はコイルの端子電圧がこれよりも大きくなり、保持電流
遮断時に駆動電流を急速に減少させ、電磁弁を速やかに
所要の動作状態とさせることができる。

【００１６】請求項３の発明の構成において、ローサイ
ドスイッチング手段を電界効果トランジスタで構成し、
そのドレイン−ゲート間に定電圧ダイオードを複数個設
け、そのうちの幾つかを選択的に作動させることにより
電力還流時のコイルの端子電圧を制御する構成とするこ
ともできる。この場合、定電圧ダイオードを複数個直列
接続する構成とすることもできるが、これに代えて、電
圧の異なるダイオードを並列に接続しいずれかのダイオ
ードをスイッチング素子で切り替えて選択的に使用する
構成とすることもできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面を参照して説明する。図１は、本発明の電磁弁駆
動装置の実施の形態の一例を示すブロック図である。図
１に示されている電磁弁駆動装置１は、車両用燃料噴射
装置のインジェクタを構成する電磁弁２を開閉駆動する
ためのものであり、バッテリ３のバッテリ電圧ＶＢをた
とえば１６０Ｖまで昇圧して高圧出力ＨＶを出力する昇
圧回路４を備えている。なお、４Ｅで示されるダイオー
ドは昇圧回路４の出力電圧が低下したときにバッテリ電
圧ＶＢをそのまま供給できるようにするためのものであ
る。

【００１８】昇圧回路４は、図２に示すように、昇圧用
スイッチングＦＥＴ素子４Ａのオン／オフ動作に伴い昇
圧用コイル４Ｂにバッテリ電圧ＶＢを印加し、これによ
り生じた高電圧をダイオード４Ｃを通してコンデンサ４
Ｄに蓄積する公知の構成とされている。

【００１９】図１に戻ると、電磁弁２のコイル２Ａのハ
イサイドには、高圧出力ＨＶを電磁弁２のコイル２Ａに
与えるのをオン、オフするための第１電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）５と、バッテリ電圧ＶＢをコイル２Ａに
与えるのをオン、オフするための第２ＦＥＴ６と、フラ
イホイールダイオード７とが設けられている。本実施の
形態では、第２ＦＥＴ６とコイル２Ａとの間にダイオー
ド８が図示の如く直列に接続されており、高圧出力ＨＶ
による電流がバッテリ３に流れ込むのを防止している。

【００２０】コイル２Ａのローサイドには、第３ＦＥＴ
９が設けられている。本実施の形態では、第３ＦＥＴ９
のドレインがコイル２Ａのローサイド端に接続され、第
３ＦＥＴ９のソースが検出抵抗器１０を介してアースさ
れている。第３ＦＥＴ９のゲートとドレインとの間に
は、電圧切替回路１００が設けられている。第３ＦＥＴ
９がオンとなった場合、コイル２Ａに流れる電磁弁駆動
電流ＩＶは同時に検出抵抗器１０にも流れ、検出抵抗器
１０の両端にはコイル２Ａに流れる電磁弁駆動電流ＩＶ
のレベルに応じた検出電圧ＶＤが生じる。検出電圧ＶＤ
は増幅器２０によって増幅され、増幅検出電圧ＶＤＤが
出力される。第３ＦＥＴ９のゲートとドレインとの間に
は、電圧切替回路１００が設けられているが、これにつ
いては後で詳しく説明する。

【００２１】電磁弁２の開弁期間を定める電磁弁駆動信
号Ｓは信号入力部１４で雑音除去処理されてから第１信
号発生部１５及び第２信号発生部１６に入力される。

【００２２】電磁弁駆動信号Ｓは図３の（Ａ）に示され
るように電磁弁２の開弁開始タイミングＴＡにおいて立
ち上がり、電磁弁２の閉弁タイミングＴＢにおいて立ち
下がるパルス信号であり、タイミングＴＡ〜ＴＢの電磁
弁駆動信号Ｓが高レベルとなる期間において電磁弁２が
開弁状態となるよう駆動される。

【００２３】第１信号発生部１５は電磁弁駆動信号Ｓに
応答し開弁開始タイミングＴＡから駆動初期段階終了タ
イミングＴＣまでの所定期間だけ第１ＦＥＴ５をオンと
し、これにより高圧出力ＨＶをコイル２Ａに印加してコ
イル２Ａに大電流を流して過励磁駆動し、電磁弁２を可
及的速やかに開弁状態とするための第１制御信号Ｃ１
（図３の（Ｂ）参照）を出力する回路である。第１制御
信号Ｃ１は第１駆動部１７に入力され、第１駆動部１７
は第１制御信号Ｃ１が高レベルとなっている場合に第１
ＦＥＴ５を導通状態にする。

【００２４】一方、第２信号発生部１６は、信号入力部
１４からの電磁弁駆動信号Ｓと増幅検出電圧ＶＤＤとに
応答し、増幅検出電圧ＶＤＤが、後述する電磁弁２の開
弁動作を保持するのに必要な電磁弁駆動電流ＩＶのレベ
ルであるホールドしきい値ＩＨ以下となった場合に、電
磁弁駆動電流ＩＶにおいてこのホールドしきい値ＩＨが
保持されるように第２ＦＥＴ６をオン、オフするための
第２制御信号Ｃ２（図３の（Ｃ）参照）を出力する回路
である。第２制御信号Ｃ２は第２駆動部１８に入力さ
れ、第２駆動部１８は第２制御信号Ｃ２が高レベルとな
っている場合に第２ＦＥＴ６を導通状態にする。

【００２５】第３信号発生部１９は、電磁弁駆動信号
Ｓ、第１制御信号Ｃ１及び増幅検出電圧ＶＤＤに応答
し、以下に示す（１）及び（２）の場合に、第３ＦＥＴ
９をオンとするための第３制御信号Ｃ３を出力する。 （１） 第１ＦＥＴ５がオンとなっている場合。 （２） 電磁弁駆動信号Ｓが高レベルであり、且つ電磁
弁駆動電流ＩＶがホールドしきい値ＩＨよりも高レベル
のフライホイールしきい値ＩＦよりも小さい場合。 第３制御信号Ｃ３は第３ＦＥＴ９のゲートに印加され、
第３制御信号Ｃ３が高レベルの場合に第３ＦＥＴ９がオ
ンとされる。

【００２６】図４には、第２信号発生部１６及び第３信
号発生部１９の具体的な回路構成が示されている。

【００２７】第３信号発生部１９において、４０は、コ
ンパレータ４１と抵抗器４２〜４６及びバッファ増幅器
４７から成るレベル弁別回路であり、増幅検出電圧ＶＤ
Ｄのレベルが所定電圧Ｖｒのレベル以上となっている場
合にその出力が低レベル状態となる。この所定電圧Ｖｒ
の値は、コイル２Ａにフライホイールしきい値ＩＦに相
当するレベルの電磁弁駆動電流ＩＶが流れたときの増幅
検出電圧ＶＤＤの値に等しく設定されている。このフラ
イホイールしきい値ＩＦのレベルは図３の（Ｆ）に示さ
れている。レベル弁別回路４０の出力は論理回路５０に
入力されている。

【００２８】論理回路５０は、アンド回路５１とオア回
路５２とから成り、一方の入力端子に電磁弁駆動信号Ｓ
が入力されているアンド回路５１の他方の入力端子にレ
ベル弁別回路４０の出力が入力されている。そして、論
理回路５０の出力は、第１制御信号Ｃ１が一方の入力端
子に印加されているオア回路５２の他方の入力端子に印
加されており、オア回路５２からの出力が第３制御信号
Ｃ３として出力される。

【００２９】したがって、第３制御信号Ｃ３は、図３の
（Ｄ）に示されるように、電磁弁駆動信号Ｓが高レベル
となるＴＡ〜ＴＢまでの期間中において、第１制御信号
Ｃ１が高レベルとなるＴＡ〜ＴＣの期間には高レベルと
なり、ＴＣ〜ＴＢの期間中であって、電磁弁駆動電流Ｉ
Ｖのレベルがフライホイールしきい値ＩＦよりも小さく
なる場合にのみ高レベルとなる。

【００３０】第２信号発生部１６は、コンパレータ６１
と抵抗器６２〜６６とから成り増幅回路３０からの増幅
検出電圧ＶＤＤをレベル弁別するレベル弁別回路６０を
備えている。レベル弁別回路６０は、コンパレータ６１
と抵抗器６２〜６６とから成り、増幅検出電圧ＶＤＤの
レベルが所定電圧Ｖｓ以上となっている場合にはその出
力が低レベル状態となる。この所定電圧Ｖｓのレベル
は、コイル２Ａにホールドしきい値ＩＨのレベルの電流
が流れたときの増幅検出電圧ＶＤＤの値に等しく設定さ
れている。レベル弁別回路６０からの出力は、一方の入
力端子に電磁弁駆動信号Ｓが入力されているアンド回路
７０の他方の入力端子に入力されており、アンド回路７
０からの出力が第２制御信号Ｃ２として出力される。し
たがって、第２制御信号Ｃ２は、図３の（Ｃ）に示され
るようにレベル変化することになる。

【００３１】次に、電圧切替回路１００の構成について
説明する。電圧切替回路１００は、第１ＦＥＴ５がオン
となって電磁弁２に大電流が流れて過励磁状態とされた
後、第１ＦＥＴ５がオフとなってこの過励磁状態が終了
したときにおける第３ＦＥＴ９のソース・ドレイン間の
電圧Ｖｓｄの値を小さくし、これにより電磁弁２が過励
磁状態から第２ＦＥＴ６のオン、オフ制御による保持駆
動状態に円滑に移行することができるようにすると共
に、第２ＦＥＴ６のオン、オフ動作による電磁弁２の保
持駆動動作終了時点において電磁弁２が速やかに閉弁状
態となるよう、電磁弁２の保持駆動動作終了時にあって
は第３ＦＥＴ９のソース・ドレイン間の電圧Ｖｓｄの値
を大きくするように電圧Ｖｓｄの値を切り替えるための
回路である。

【００３２】電圧切替回路１００は、逆流防止用のダイ
オード１０１と定電圧ダイオード１０２、１０３との直
列回路を有し、この直列回路は第３ＦＥＴ９のゲート・
ドレイン間に接続されている。定電圧ダイオード１０３
にはトランジスタ１０４のエミッタ・コレクタ回路が並
列に接続されており、トランジスタ１０４のベースは、
抵抗器１０５を介してそのエミッタに接続されると共
に、抵抗器１０６及び別のトランジスタ１０７のコレク
タ・エミッタ回路を介してアースされている。トランジ
スタ１０７のベースには抵抗器１０８を介して電磁弁駆
動信号Ｓが印加されている。第３ＦＥＴ９のゲートとア
ースとの間には抵抗器１０９が接続されており、抵抗器
１０９はコイル２Ａからの電力還流のための通路となっ
ている。

【００３３】電圧切替回路１００は上述のように構成さ
れているので、電磁弁駆動信号Ｓが高レベル状態にある
と、トランジスタ１０７及び１０４は共にオンとなり、
定電圧ダイオード１０２がトランジスタ１０４により短
絡状態となるので、第３ＦＥＴ９のドレイン・ゲート間
には定電圧ダイオード１０３のみが接続されることにな
る。一方、電磁弁駆動信号Ｓが低レベル状態にあると、
トランジスタ１０７、１０４はオフとなるので、第３Ｆ
ＥＴ９のドレイン・ゲート間には定電圧ダイオード１０
２、１０３の直列回路が接続されることになる。この結
果、トランジスタ１０４がオンかオフかによって第３Ｆ
ＥＴ９のソース・ドレイン間の電圧Ｖｓｄの値を切り替
えることができるが、その詳細については後述する。

【００３４】次に、図１に示した電磁弁駆動装置１の動
作について図３を参照しながら説明する。タイミングＴ
Ａにおいて電磁弁駆動信号Ｓのレベルが立ち上がると、
第１信号発生部１５から第１制御信号Ｃ１が出力され、
第１ＦＥＴ５がオンとなる。これと同時に、第３信号発
生部１９から出力される第３制御信号Ｃ３により第３Ｆ
ＥＴ９もオンとなるので、コイル２Ａには昇圧回路４か
ら出力される高圧出力ＨＶが印加され、電磁弁駆動電流
ＩＶのレベルは急速に上昇する。このように、電磁弁２
の駆動初期段階においてコイル２Ａに大電流が供給さ
れ、電磁弁２が過励磁状態とされ、その開弁動作が迅速
に行われる。

【００３５】なお、タイミングＴＡ直後において電磁弁
駆動電流ＩＶのレベルがフライホイールしきい値ＩＦを
超えるまでは第２制御信号Ｃ２が短時間の間高レベルと
なり第２ＦＥＴ６がオンとなるが、高圧出力ＨＶの印加
による電磁弁２の高速作動に何ら影響を与えるものでは
ない。

【００３６】タイミングＴＣにおいて第１制御信号Ｃ１
が高レベルから低レベルに変化すると、第１ＦＥＴ５が
オフとなって電磁弁２の過励磁が終了し、コイル２Ａに
大きな逆起電圧が発生する。この逆起電圧により、第１
ＦＥＴ５がオフとなった後、コイル２Ａから駆動回路側
へ電力が還流される。この電力還流ルートは、第３ＦＥ
Ｔ９からフライホイールダイオード７を通って戻るルー
トと、トランジスタ１０４、定電圧ダイオード１０２、
抵抗器１０９を経由してフライホイールダイオード７を
通って戻るルートとがある。

【００３７】この場合、第３ＦＥＴ９のゲート・ドレイ
ン間電圧Ｖｇｄは、定電圧ダイオード１０２のツェナー
電圧をＶｚａとすると Ｖｇｄ≒Ｖｚａ となる。一方、第３ＦＥＴ９のソース・ドレイン間電圧
Ｖｓｄは第３ＦＥＴ９の相互コンダクタンスをＧｍとす
ると、 Ｖｓｄ≒Ｖｚａ＋ＩＶ／（ＧｍＲ₀ ＋１）×Ｒ₀ ここで、Ｒ₀ は抵抗器１０９の抵抗値である。

【００３８】ここで、Ｇｍが１より非常に大きいと仮定
すれば、 Ｖｓｄ≒Ｖｚａ となり、第３ＦＥＴ９のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄ
の値は定電圧ダイオード１０２のツェナー電圧Ｖｚａに
略等しくなる。

【００３９】よって、過励磁終了時においてコイル２Ａ
からの電力還流ループ中に他に大きな電圧降下がないの
で、コイル２Ａの両端には過励磁動作終了時に定電圧ダ
イオード１０２のツェナー電圧Ｖｚａに相当する第３Ｆ
ＥＴのソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄが印加され（図３
の（Ｅ））、このときコイル２Ａからの電力還流がこの
電圧値に応じてゆっくり行われることになる。この結
果、電磁弁駆動電流ＩＶの減少の傾きが比較的小さく、
過励磁状態から次の保持駆動状態への移行が円滑に行わ
れることになる（図３の（Ｆ））。

【００４０】第１ＦＥＴ５がタイミングＴＣにてオフと
なることにより、上記逆起電圧のほか、電磁弁２には渦
電流が生じ、これにより電磁弁駆動電流ＩＶのレベルが
図３の（Ｆ）に点線ａで示されるように上昇する。渦電
流によるこのような電磁弁駆動電流ＩＶのレベル上昇
は、電磁弁２の駆動初期段階終了後に所定の一定レベル
の動作保持電流をコイル２Ａに流すという予定の動作を
実現することができなくなり、この結果、電磁弁２の閉
弁タイミングが予定したタイミングよりも遅れてしま
い、電磁弁２の開弁時間のバラツキを生じさせることに
なる。この不具合は、電磁弁２を車両用燃料噴射弁に適
用した場合、シリンダ内へ供給すべき燃料噴射量のバラ
ツキを生じさせることになり、エンジンを良好に制御す
ることができないという問題を生じる。

【００４１】この不具合を生じさせないようにするた
め、増幅検出電圧ＶＤＤが第３信号発生部１９に入力さ
れており、ここで、電磁弁駆動電流ＩＶのレベルがフラ
イホイールしきい値ＩＦを超えた場合に第３ＦＥＴ９を
オフとし、電磁弁駆動電流ＩＶがフライホイールしきい
値ＩＦより小さくなった場合に第３ＦＥＴ９を再びオン
とするというオン、オフ制御を行わせるための第３制御
信号Ｃ３が出力される。この結果、タイミングＴＣ以
後、電磁弁２に渦電流が生じても、電磁弁駆動電流ＩＶ
のレベルが略フライホイールしきい値ＩＦに抑えられ
る。

【００４２】タイミングＴＣ以後、逆起電圧及び渦電流
の影響が小さくなると電磁弁駆動電流ＩＶのレベルがフ
ライホイールしきい値ＩＦを超えることがなくなるの
で、第３ＦＥＴ９がオン状態に維持されつづける。そし
て、電磁弁駆動電流ＩＶのレベルが漸次低下してホール
ドしきい値ＩＨより小さくなると、第２制御信号Ｃ２が
高レベル状態となって第２ＦＥＴ６をオンとし、バッテ
リ３からコイル２Ａに電磁弁２の動作保持のために電磁
弁駆動電流ＩＶが供給される。これにより、電磁弁駆動
電流ＩＶのレベルが上昇してホールドしきい値ＩＨ以上
となると、第２制御信号Ｃ２が低レベル状態となり、第
２ＦＥＴ６がオフとされ、電磁弁駆動電流ＩＶの上昇を
抑える。このように、第２ＦＥＴ６をオン、オフ制御す
ることにより、電磁弁駆動電流ＩＶのレベルが略ホール
ドしきい値ＩＨのレベルに保たれ、コイル２Ａに動作保
持電流が供給されることになる。

【００４３】そして、タイミングＴＢにおいて電磁弁駆
動信号Ｓのレベルが立ち下がることにより、以後、第２
ＦＥＴ６及び第３ＦＥＴ９が共にオフとなり、コイル２
Ａに逆起電圧が発生する。

【００４４】この場合には、電磁弁駆動信号Ｓが「Ｌ」
レベルとなっているので、トランジスタ１０４はオフと
なり、定電圧ダイオード１０２のツェナー電圧Ｖｚａと
定電圧ダイオード１０３のツェナー電圧Ｖｚｂとの和が
第３ＦＥＴ９のソース・ドレイン間電圧値となる。した
がって、コイル２Ａの両端には、過励磁終了時において
与えられる定電圧ダイオード１０２のツェナー電圧Ｖｚ
ａよりも大きい−（Ｖｚａ＋Ｖｚｂ）が印加されるの
で、コイル２Ａから駆動回路へ急速に電力が還流され、
電磁弁駆動電流ＩＶは急激に低下する。この結果、電磁
弁は速やかに閉状態となる。

【００４５】電磁弁駆動装置１は以上のように動作する
ので、電磁弁２の駆動初期段階においてコイル２Ａへの
高電圧の印加終了後、電磁弁２に生じる渦電流によりコ
イル２Ａに予定されているフライホイール電流よりも大
きな電流が流れるのを有効に防止することができる。こ
の結果、電磁弁２を電磁弁駆動信号Ｓに従って安定に且
つ精度よく開閉制御することができる。更に、電磁弁駆
動装置１は、コイル２Ａのハイサイドとローサイドとに
それぞれスイッチ素子を設けて電磁弁を駆動する構成で
あるから、電磁弁への配線がアースや電源にショートし
ても燃料の連続噴射等の不具合を防止することができ、
極めて安全性に優れた信頼性の高い利点を有している。

【００４６】さらに、電圧切替回路１００によって大電
流遮断時におけるコイル２Ａの端子に印加される電圧は
Ｖｚａと小さく、したがって、電磁弁２の過励磁駆動か
ら保持駆動への移行時においてはコイル２Ａに流れる電
流の減少の傾きは比較的小さく、電磁弁２の過励磁駆動
から保持駆動への移行を円滑に行うことができる。一
方、保持電流遮断時においてはコイル２Ａに印加される
電圧はＶｚａ＋Ｖｚｂとこれよりも高くなり、保持電流
遮断時に駆動電流を急速に減少させ、電磁弁を速やかに
所要の動作状態とさせることができる。この結果、下記
の効果を期待することができる。 （１）インジェクタの噴射量制御特性（噴射制御パルス
幅対噴射量）の直線性が改善され、エンジン制御に係わ
る計算が容易になる。 （２）インジェクタの最小制御噴射量（制御可能な最小
噴射量）が小さくなり、インジェクタのダイナミックレ
ンジが拡大し、よりきめ細かなエンジン制御が可能にな
る。 （３）最小制御噴射量を小さくできるので、インジェク
タの設計が容易になる。 （４）過励磁終了時のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄと
保持駆動終了時のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを独立
に設定することができるので、駆動回路の設計が容易に
なる。 （５）電磁弁の過励磁駆動から保持駆動への移行が安定
し、より厳しい駆動波形仕様にも対応できる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、電圧切替
によって過励磁駆動終了時におけるコイルの端子電圧は
小さくされるので、コイルの過励磁駆動から保持駆動へ
の移行時においてはコイルに流れる電流の減少の傾きは
比較的小さく、電磁弁の過励磁駆動から保持駆動への移
行を円滑に行うことができる。一方、保持駆動終了時に
おいてはコイルの端子電圧がこれよりも高くなり、保持
駆動終了時に駆動電流を急速に減少させ、電磁弁を速や
かに所要の動作状態とさせることができる。

【００４８】本発明によれば、上述の如く、電磁弁の駆
動初期段階でコイルに大電流を流すことにより電磁弁を
高速で動作させた後、電磁弁への電流供給を遮断し、こ
れにより電磁弁コイルに生じる逆起電圧によって電磁弁
コイルにフライホイール電流を流し、フライホイール電
流のレベルが所要の動作保持電流レベルよりも小さくな
った場合に電磁弁コイルに電源から保持電流を供給する
ようにして電磁弁を駆動する場合において、電磁弁コイ
ルに流れる電流のレベルを検出し、駆動初期段階におけ
る電磁弁コイルへの電流遮断後に電流が予定されたフラ
イホイール電流のレベルを超えることがないように電磁
弁コイルのローサイドに設けられたスイッチング手段を
オン、オフする構成としたので、駆動初期段階における
電磁弁コイルへの電流遮断後に生じる渦電流の影響によ
る電磁弁駆動電流の過度の増加を有効に抑え、電磁弁を
安定に且つ精度よく駆動することができる。

【００４９】更に、本発明によれば、電磁弁のコイルの
ハイサイドとローサイドとにそれぞれ電磁弁駆動電流の
オン、オフを制御するスイッチ素子を設けて電磁弁を駆
動する構成であるから、電磁弁への配線がアースや電源
にショートしても電磁弁の開閉状態が意図しない状態に
陥る等の危険がなく、極めて安全性に優れた信頼性の高
い利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁弁駆動装置の一実施の形態を
示すブロック図。

【図２】図１の昇圧回路の詳細回路図。

【図３】図１の電磁弁駆動装置の動作を説明するための
波形図。

【図４】図１の第２信号発生部及び第３信号発生部の詳
細回路図。

【図５】従来の装置による電磁弁駆動波形の一例を示す
波形図。

【符号の説明】

１ 電磁弁駆動装置 ２ 電磁弁 ２Ａ コイル ３ バッテリ ５ 第１ＦＥＴ ６ 第２ＦＥＴ ７ フライホイールダイオード ９ 第３ＦＥＴ １０ 検出抵抗器 １５ 第１信号発生部 １６ 第２信号発生部 １９ 第３信号発生部 １００ 電圧切替回路 Ｃ１ 第１制御信号 Ｃ２ 第２制御信号 Ｃ３ 第３制御信号 ＣＨ ハイサイドＦＥＴ制御信号 ＣＬ ローサイドＦＥＴ制御信号 ＤＶ 検出電圧 ＨＶ 高圧出力 ＩＦ フライホイールしきい値 ＩＨ ホールドしきい値 ＩＶ 電磁弁駆動電流 Ｓ 電磁弁駆動信号 ＶＢ バッテリ電圧

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁弁の駆動開始直後の所定期間だけ前
   記電磁弁のコイルに大電流を流し、前記所定期間経過後
   前記コイルに流れる前記大電流を遮断したことにより前
   記コイルに生じる逆起電圧を利用してフライホイール電
   流を前記コイルに動作保持電流として流した後、前記コ
   イルに所要期間だけ前記大電流よりも小さい所定の動作
   保持電流を電源から供給するようにした電磁弁駆動方法
   において、 前記コイルに流れている電流が遮断された場合に前記コ
   イルから電力を還流させるための電力還流手段を設け、 該電力還流手段により、 前記大電流遮断時における電力還流時の前記コイルの端
   子電圧よりも前記保持電流遮断時における電力還流時の
   前記コイルの端子電圧の方が大きくなるように切り替え
   て前記電磁弁の駆動を行うようにしたことを特徴とする
   電磁弁駆動方法。
2. 【請求項２】 電磁弁駆動信号に応答し電磁弁の駆動開
   始直後の所定期間だけ前記電磁弁のコイルに大電流を流
   して過励磁駆動を行い、前記所定期間経過後に前記コイ
   ルに前記大電流よりは小さいレベルの動作保持電流を流
   して保持駆動を行うようにした電磁弁駆動装置におい
   て、 前記過励磁駆動終了時及び前記保持駆動終了時に前記コ
   イルから電力を還流する電力還流手段と、 前記過励磁駆動終了時に於ける前記コイルの端子電圧よ
   りも前記保持駆動終了時における前記コイルの端子電圧
   の方が大きくなるように前記コイルの端子電圧を切り替
   えるため前記コイルに接続された電圧切替回路とを備え
   たことを特徴とする電磁弁駆動装置。
3. 【請求項３】 電磁弁のコイルのハイサイドと電源部と
   の間に設けられたハイサイドスイッチング手段と、前記
   コイルに接続されたフライホイールダイオードと、電磁
   弁駆動信号に応答し前記電磁弁の駆動開始直後の所定期
   間だけ前記コイルに大電流を流すと共に、前記所定期間
   経過後に前記コイルに前記大電流よりは小さいレベルの
   動作保持電流を流すように前記ハイサイドスイッチング
   手段のオン、オフ制御を行うハイサイド制御信号を発生
   する手段とを備え、前記所定期間経過直後においては前
   記コイルに生じた逆起電圧によるフライホイール電流を
   前記フライホイールダイオードを介して前記コイルに流
   すようにした電磁弁駆動装置において、 前記コイルのローサイドに設けられたローサイドスイッ
   チング手段と、 前記コイルに流れる電流のレベルを検出するための検出
   手段と、 前記電磁弁駆動信号と該検出手段とに応答し前記フライ
   ホイール電流による前記コイルの駆動期間中において前
   記検出手段によって検出された前記コイルに流れる電流
   のレベルが所定レベル以下の場合にのみ前記ローサイド
   スイッチング手段を閉じるように制御する制御手段と、 前記大電流遮断時における前記コイルの端子電圧よりも
   前記保持電流遮断時における前記コイルの端子電圧の方
   が大きくなるように前記コイルの端子電圧を切り替える
   ため前記コイルのローサイドに設けられた電圧切替回路
   とを備えたことを特徴とする電磁弁駆動装置。
4. 【請求項４】 前記ローサイドスイッチング手段を電界
   効果トランジスタで構成し、該電界効果トランジスタの
   ドレイン−ゲート間に定電圧ダイオードを複数個設け、
   これらの定電圧ダイオードを選択的に作動させることに
   より電力還流時における前記コイルの端子電圧を制御す
   るようにした請求項３記載の電磁弁駆動装置。