JPH11351038A - 筒内噴射式インジェクタの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射式インジェクタの制御装置におい
て、インジェクタコイルの保持電流制御にて発生する制
御装置内のインジェクタコイル駆動回路の回路構成を縮
小し、電力損失を低減することで、制御装置の小型、軽
量化を図ると同時に、安価な装置とする。 【解決手段】 内燃機関の各気筒毎に個別に配された筒
内噴射式インジェクタを構成するインジェクタコイルの
通電制御を行う制御装置において、インジェクタコイル
に流れる電流を検出する電流検出手段６と、バッテリ−
電圧をオン／オフ制御する第３スイッチング手段１９
と、電流検出手段の検出結果と保持電流制御範囲設定値
とを比較し第３スイッチング手段にオン／オフ信号を出
力する保持電流発生手段１３と、インジェクタコイルに
流れる電流を高速オフさせる機能を一体化した第２スイ
ッチング手段１５とを装備する。

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、例えば筒内噴射
式ガソリンエンジンの燃料噴射装置または、ディ−ゼル
エンジン用燃料噴射装置等の筒内噴射式インジェクタの
制御装置に関し、特にインジェクタを構成するインジェ
クタコイルに供給する電流を制御する回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の筒内噴射式インジェクタの
制御装置の構成を示すブロック図である。図４におい
て、１は内燃機関の運転状態を検出する各種センサであ
る。検出する各種運転状態の情報としては、例えばアク
セル開度、吸入空気量、エンジン回転数、エンジン冷却
水温度等が含まれる。２は内燃機関の運転状態を検出す
る各種センサ１の検出結果に基づき、内燃機関の各気筒
に供給する燃料噴射量および燃料噴射時期等の制御パラ
メ−タを演算するための、マイクロコンピュ−タからな
る制御パラメ−タ演算手段で、筒内噴射式インジェクタ
の制御装置に対して、内燃機関の各気筒に対応して配し
た筒内噴射式インジェクタを駆動するための制御信号Ｃ
１〜Ｃｎを出力する（図３の波形ａ参照）

【０００３】３は車両電源なるバッテリ−であり、バッ
テリ−電圧ＶＢを供給するものである。４はバッテリ−
３の電圧を昇圧して得られる高電圧ＶＨを発生する高電
圧発生手段、５はバッテリ−３の電圧を降圧して得られ
る低電圧ＶＬを発生する低電圧発生手段である。６−１
〜６−ｎは内燃機関の各気筒毎にそれぞれ配された気筒
内に直接燃料を噴射する第１〜第ｎの、筒内噴射式イン
ジェクタを構成するインジェクタコイルである。例えば
４気筒エンジンの場合は、ｎ＝４で、６気筒エンジンの
場合はｎ＝６である。これらインジェクタコイル６−１
〜６−ｎにはそれぞれ気筒駆動回路７−１〜７−ｎが対
応し、燃料噴射信号として電流Ｊ１〜Ｊｎが供給され
る。これら電流Ｊ１〜Ｊｎは、各気筒の燃料噴射量およ
び燃料噴射時期に応じて、制御パラメ−タ演算手段２か
ら出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎにそれぞれ対応してい
る。

【０００４】１１−１〜１１−ｎは制御パラメ−タ演算
手段２より出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオンタイミ
ングに同期して、筒内噴射式インジェクタを高速に初期
開弁するために必要なインジェクタコイル６−１〜６−
ｎに流す過励磁電流を、高電圧発生手段４から、後述の
第１スイッチング手段１２−１〜１２−ｎを介してイン
ジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給するための一定時
間の過励磁時間を生成し、過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎとして
出力する過励磁信号発生手段である。（図３の波形c参
照）

【０００５】第１スイッチング手段１２−１〜１２−ｎ
は、過励磁信号発生手段１１−１〜１１−ｎより出力さ
れる過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎによりオン状態となって、高
電圧発生手段４よりインジェクタコイル６−１〜６−ｎ
に過励磁電流を供給する。（図３の波形ｄのｔＯ〜ｔ２
期間参照）１３−１〜１３−ｎは、制御パラメ−タ演算
手段２の出力である制御信号Ｃ１〜Ｃｎの電圧値と電流
検出手段１６−１〜１６−ｎの出力電圧値ＶＳ１〜ＶＳ
ｎが常に一致するように保持電流供給用トランジスタＴ
１−Ｔｎのべ一ス電流を制御するものである

【０００６】１４−１〜１４−ｎは後述の電流高速オフ
手段、１５−１〜１５−ｎはインジェクタコイル６一１
〜６−ｎに流れる電流を遮断するための第２スイッチン
グ手段、１６−１〜１６−ｎは、インジェクタコイル６
−１〜６−ｎに流れる電流を検出する電流検出手段で例
えば電流電圧変換用シャント抵抗の両端間に接続された
増幅器等で構成されている。１７−１〜１７−ｎは、電
流検出手段１６−１〜１６−ｎにて検出される電流電圧
値ＶＳ１〜ＶＳｎに基づいて、インジェクタコイル６−
１〜６−ｎに流れる電流が過大であること、すなわちＶ
Ｓ１〜ＶＳｎが、正常制御範囲の値より大きくなってい
ることを検出する過電流検出手段である。この過電流検
出手段１７−１〜１７−ｎは、過励磁信号発生手段１１
−１〜１１−ｎの過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎが出力中でイン
ジェクタコイル６−１〜６−ｎの過励磁電流の期間中は
検出を中止し、その他の期間のみ過電流検出を行う。

【０００７】１８−１〜１８−ｎは、過電流検出手段１
７−１〜１７−ｎにて、インジェクタコイル６−１〜６
−ｎに流れる電流が過電流と検出された場合に故障であ
ると判断し、第２スイッチング手段１５−１〜１５−ｎ
をオン状態からオフ状態にさせ、インジェクタコイル６
−１〜６−ｎに流れる電流を遮断すると同時に、そのオ
フ状態を運転継続期間中は保持させるための故障判定保
持手段である。この故障判定保持手段１８−１〜１８−
ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流
が過電流と検出された場合、過電流の発生しているイン
ジェクタコイル６−１〜６−ｎのそれぞれに対応した、
第２スイッチング手段１５−１〜１５−ｎのみをオフ状
態とするため、その他正常なインジェクタコイル６−１
〜６−ｎの駆動回路は正常に動作可能である。Ｄ１〜Ｄ
ｎは、保持電流供給用トランジスタＴ１〜Ｔｎとインジ
ェクタコイル６−１〜６−ｎとの間に逆流阻止ダイオ−
ドとして挿入されたダイオ−ドである。

【０００８】さて、インジェクタを初期に高速開弁させ
るために、インジェクタコイル６−１〜６−ｎへ流す過
励磁電流は、高電圧発生手段４にて生成される高電圧Ｖ
Ｈを、第１スイッチング手段１２−１〜１２−ｎを介し
て供給される。インジェクタの開弁後は、低電圧発生手
段５にて生成される低電圧ＶＬを、保持電流発生手段１
３−１〜１３−ｎにてべ一ス電流をリニア制御される保
持電流供給用トランジスタＴ１〜Ｔｎ、逆流阻止ダイオ
−ドＤ１〜Ｄｎを経由して、インジェクタコイル６−１
〜６−ｎに保持電流が供給されている。

【０００９】この保持電流値は、保持電流を通電するこ
とにより、インジェクタコイル６−１〜６−ｎが自己発
熱にて焼損しないように、かつ、保持電流を供給する側
の筒内噴射式インジェクタの制御装置内での回路損失に
よる発熱を抑えるために、インジェクタが開弁動作を保
持できる最低限の電流値に制御する必要がある。また、
インジェクタを閉弁させるためにインジェクタコイル６
−１〜６−ｎに流す電流を遮断する時間は、電流値に比
例するため、電流遮断時間のばらつきを抑えるために
は、保持電流値を高精度に制御する必要がある。

【００１０】次に、インジェクタコイル６−１〜６−ｎ
へ流れる電流を遮断する際には、第２スイッチング手段
１５−１〜１５−ｎをオフ状態にすることで電流の経路
を遮断し、電流高速オフ手段１４−１〜１４−ｎにてイ
ンジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流の転流経
路を確保すると同時に、電流を高速にオフしている。

【００１１】図５は従来の筒内噴射式インジェクタ制御
装置における保持電流制御に関連する回路例を示すもの
で、ここでは第１気筒を例に挙げて詳細に説明する。図
において、１３１は増幅器（例えばオペアンプ）で、制
御パラメ−タ演算手段２の出力である制御信号Ｃ１の電
圧値と電流検出手段１６−１の出力電圧値ＶＳ１が常に
一致するように保持電流供給用トランジスタＴ１のべ一
ス電流を制御するものである。１３２は、増幅器１３１
を構成する抵抗群である。

【００１２】４１はインジェクタコイル６−１に流れる
電流を遮断した際の転流電流を流すＮチャネルパワ−Ｍ
ＯＳＦＥＴ、１４２はインジェクタコイルコイル６−１
に流れる電流を遮断した際に発生する誘導逆起電圧をク
ランプするツェナ−ダイオ−ド、１４３はＮチャネルパ
ワ−ＭＯＳＦＥＴ１４１をオンさせるためのゲ−ト、ソ
−ス間電圧を発生させる抵抗、１４４は過励磁電流や保
持電流がインジェクタコイル６−１に流れず、第２スイ
ッチング手段１５−１に直接流れないようにする貫通防
止ダイオ−ド、１５１はインジェクタコイル６−１に流
れる電流を遮断するためのＮチャネルパワ−ＭＯＳＦＥ
Ｔで、制御信号Ｃ１が入力されている期間中は常時オン
状態にある。

【００１３】１６１はシャント抵抗１６２にてインジェ
クタコイル６−１に流れる電流を電圧に変換された電圧
値を増幅するための電圧増幅器で例えばオペアンプであ
る。１６２はインジェクタコイル６−１に流れる電流を
電圧に変換するためのシャント抵抗、１６３は電圧増幅
器１６１を構成する抵抗群である。

【００１４】次に、動作について説明する。制御信号Ｃ
１が入力された時（例えば電圧値が５Ｖ）増幅器１３１
は電圧増幅器１６１の出力電圧値ＶＳ１が５Ｖになるよ
う保持電流供給用トランジスタＴ１のべ一ス電流を制御
する。すなわちべ一ス電流を供給するように動作するの
で、保持電流供給用トランジスタＴ１がオン状態にな
り、低電圧発生手段５から保持電流供給用トランジスタ
Ｔｌ、逆流阻止ダイオ−ドＤ１を介して、インジェクタ
コイル６−１電流が供給される。

【００１５】供給された電流は、第２スイッチング手段
１５−１を経由してシャント抵抗１６２に流れて電圧値
に変換され、電圧増幅器１６１にて増幅された後増幅器
１３１に入力される。増幅器１３１では入力された電圧
増幅器１６１の出力電圧値ＶＳ１と、制御信号Ｃ１の電
圧値が常に一定になるように、すなわちインジェクタコ
イル６−１に流れる電流が常に一定になるように、保持
電流供給用トランジスタＴ１が常にオン状態で、べ一ス
電流をリニア制御している。上記のようにインジェクタ
コイル６−１に流れる電流が常に一定に制御されている
ため、保持電流供給用トランジスタＴ１のエミッタ端子
の電圧は常に一定に制御されている。

【００１６】一方、トランジスタＴ１のコレクタ端子
は、低電圧発生手段５の生成する低電圧ＶＬが供給され
ているが、これは、同トランジスタＴ１のコレクタ端子
に供給された電圧が変動すると、保持電流供給用トラン
ジスタＴ１のコレクタ、エミッタ間の電圧が変動するた
め、増幅器１３１のべ一ス電流制御に影響を受ける。更
に保持電流供給用トランジスタＴ１の電力損失にも依存
するため、保持電流供給用トランジスタＴ１のコレクタ
端子は、バッテリ−３を直接接続するのではなく、バッ
テリ−３に依存しないようにバッテリ−３の電圧を降圧
して得られる一定の低電圧Ｖを出力する低電圧発生手段
５に接続している。

【００１７】インジェクタコイル６−１に流れる電流を
遮断する（制御信号Ｃ１の電圧値が再び０Ｖ）時には、
増幅器１３１は制御信号Ｃ１の電圧値が0Vのため、保持
電流供給用トランジスタＴ１のべ一ス電流を遮断するよ
うに動作するので保持電流はインジェクタコイル６−１
に供給されなくなる。

【００１８】同時に、制御信号Ｃ１は第２スイッチング
手段１５−１のＮチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５１に
も入力されており、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５
１もオフ状態になるため、インジェクタコイル６−１に
流れる電流は遮断され、シャント抵抗１６２の電圧値、
電圧増幅器１６１の出力電圧値ＶＳ１も０Ｖとなる。イ
ンジェクタコイル６−１では、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳ
ＦＥＴ１５１がオフすることにより、流れていた電流が
遮断されることで発生する誘導逆起電圧により、電流を
流し続けようとする。

【００１９】電流の転流経路を遮断された状態では、前
記誘導逆起電圧は上昇し、電流高速オフ手段１４−１の
ツェナ−ダイオ−ド１４２のツェナ−電圧と逆流防止ダ
イオ−ド１４４の順方向電圧の電圧値以上になるとツェ
ナ−ダイオ−ド１４２に電流が流れ、抵抗１４３にてＮ
チャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１４１のゲ−ト、ソ−ス間
電圧が発生し、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１４１が
オン状態になる。インジェクタコイル６−１と電流高速
オフ手段１４−１で電流の転流経路が確保され、発生し
た誘導逆起電圧を、ツェナ−ダイオ−ド１４２のツェナ
−電圧と逆流防止ダイオ−ド１４４の順方向電圧とＮチ
ャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１４１のゲ−ト、ソ−ス間電
圧の電圧値を維持した状態でインジェクタコイル６−１
の電流が高速にオフする。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
筒内噴射式インジェクタの制御装置では保持電流を必要
最低限でかつ高精度に制御する必要があること、および
保持電流供給用トランジスタの電力損失を抑えるため
に、低電圧発生手段にて生成される低電圧が必要であ
り、電流を遮断する第２スイッチング手段と電流高速オ
フ手段が必要であった。その結果、装置全体の回路規模
が増大し、装置のサイズも回路規模を収納するための容
積と放熱のための表面積を確保するために大型化し、コ
ストが高くなる等の問題点があった。

【００２１】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、回路構成の変更と規模の縮小
を図ることにより、発熱の低減、装置の小型化、コスト
の低減が可能な筒内噴射式インジェクタの制御装置を提
供することを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
筒内噴射式インジェクタの制御装置は、内燃機関の運転
状態を検出する各種センサと、該各種センサの検出結果
に基づいて内燃機関の各気筒に供給する燃料噴射量およ
び燃料噴射時期等の制御パラメ−タを演算する制御パラ
メ−タ演算手段と、バッテリ電圧を昇圧してインジェク
タの初期開弁のための過励磁電流を発生する高電圧発生
手段と、上記制御パラメ−タ演算手段の演算結果に基づ
いてインジェクタコイルに一定期間過励磁電流を供給す
るための時間生成用の過励磁信号を発生する過励磁信号
発生手段と、該過励磁信号発生手段からの過励磁信号に
基づいて上記過励磁電流発生手段からの過励磁電流を上
記インジェクタコイルに供給する第１スイッチング手段
とを備えた筒内噴射式インジェクタの制御装置におい
て、上記インジェクタコイルに流れる電流を検出する電
流検出手段と、過励磁電流供給後は上記インジェクタの
開弁状態を保持するために必要な保持電流を制御し且つ
該電流検出手段の検出結果と上記制御パラメ−タ演算手
段の演算結果とを比較する保持電流発生手段と、上記電
流検出手段の出力と上記過励磁信号発生手段の出力に基
づいて故障時に上記インジェクタコイルの電流を高速で
遮断する第２スイッチング手段と、上記保持電流発生手
段の比較結果に基づいてバッテリ−電圧をオンまたはオ
フする制御を行う第３のスイッチング手段とを備えたも
のである。

【００２３】請求項２の発明に係わる筒内噴射式インジ
ェクタの制御装置は、請求項１の発明において、上記第
２のスイッチング手段が、上記インジェクタコイルを流
れる電流を遮断するための機能と電流高速遮断のための
機能を合わせ持つものである。

【００２４】請求項３の発明に係わる筒内噴射式インジ
ェクタの制御装置は、請求項１または２の発明におい
て、上記保持電流発生手段が、上記第３のスイッチング
手段を介して上記インジェクタの開弁保持に必要な保持
電流をスイッチング方式で一定電流値に制御するもので
ある。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す構成図である。図において、図４と
対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略
する。図において、７−１A〜７−ｎAはインジェクタコ
イル６−１〜６−ｎにそれぞれ対応して設けられた気筒
駆動回路である。１３−１A〜１３−ｎAは、制御パラメ
−タ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎがオ
ンの期間中、（過励磁時間の経過後）インジェクタコイ
ル６−１〜６−ｎがインジェクタの開弁動作を保持する
ために必要な保持電流を供給するための、チョッピング
方式の保持電流発生手段であり、後述の電流検出手段１
６−１A〜１６−ｎAの検出結果である電圧値ＶＳ１〜Ｖ
Ｓｎと、保持電流発生手段１３−１A〜１３−ｎAにて制
御信号Ｃ１を基に設定された保持電流設定電圧値とを比
較し、保持電流が常に一定になるように、第３スイッチ
ング手段１９−１〜１９−ｎをオン／オフスイッチング
制御することで、バッテリ−電圧ＶＢをインジェクタコ
イル６−１〜６−ｎに断続的に供給している。

【００２６】逆流阻止ダイオ−ドＤ１〜Ｄｎは、第３ス
イッチング手段１９−１〜１９−ｎと、インジェクタコ
イル６−１〜１６−ｎとの間に挿入されたダイオ−ドで
あり、第１スイッチング手段１２−１〜１２−ｎを経由
して、高電圧発生手段４がらの過励磁電流が、第３スイ
ッチング手段１９−１〜１９−ｎに流れ込まないように
阻止する。Ｄ１１〜Ｄｎｎは、第３スイッチング手段１
９−１〜１９−ｎのスイッチング動作オフ時に、インジ
ェクタコイル６−１〜６−ｎに流れていた電流が、流れ
続けようとする電流転流経路を構成する電流転流ダイオ
−ドである。その電流の転流経路は、インジェクタコイ
ル６−１〜６−ｎ→後述の第２スイッチング手段１５−
１A〜１５−ｎA→電流検出手段１６−１Ａ〜１６−ｎＡ
→電流転流ダイオ−ドＤ１１〜Ｄｎｎ→インジェクタコ
イル６−１〜６−ｎで構成されている。

【００２７】第２スイッチング手段１５−１A〜１５−
ｎAはインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流
を遮断する際に、電流を高速にオフするための電流高速
オフ機能を付加したもので、通常動作時には制御パラメ
−タ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎの期
間中は、常時オン状態にされており、制御信号Ｃ１〜Ｃ
ｎの終了するタイミングでオフ状態にされ、インジェク
タコイル６−１〜６−ｎに発生する誘導逆起電圧による
電流を高速にオフする。更に、第２スイッチング手段１
５−１A〜１５−ｎAはインジェクタコイル６−１〜６−
ｎに流れる電流が過大となって故障と判断された場合に
は、制御信号Ｃ１〜Ｃｎには関係なくオフ状態にされ、
インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を遮断
する。

【００２８】１６−１A〜１６−ｎAは、インジェクタコ
イル６−１〜６−ｎに流れる電流を検出する電流検出手
段で、例えば電流電圧変換用シャント抵抗の両端間に接
続された増幅器等で構成されており、検出結果は電圧値
ＶＳ１〜ＶＳｎで出力され、チョッピング方式の保持電
流発生手段１３−１A〜１３−ｎAと、過電流検出手段１
７−１〜１７−ｎに入力されている。１９−１〜１９−
ｎは、保持電流発生手段１３−１A〜１３−ｎAの出力に
応じて、バッテリ−電圧ＶＢをオン／オフするための第
３スイッチング手段である。

【００２９】図２はこの発明の筒内噴射式インジェクタ
制御装置における保持電流制御に関連する回路例を示す
もので、ここでは第１気筒を例に挙げて詳細に説明す
る。図において、保持電流発生手段１３−１Aは比較器
１３１と、抵抗群１３２と、反転型バッファ１３３を有
する。比較器１３１は、制御信号Ｃ１の電圧値を基に生
成される最低保持電流設定電圧値ＶＴＬ１あるいは最高
保持電流設定電圧値ＶＴＨ１と、電流検出手段１６−１
Aの出力電圧値ＶＳ１を比較し、その比較結果を基に第
３スイッチング手段１９−１をオン／オフ制御するため
の信号を出力する。

【００３０】抵抗群１３２は、制御信号Ｃ１の電圧値を
基に生成される最低保持電流設定電圧値ＶＴＬ１、最高
保持電流設定電圧値ＶＴＨ１用のものである。反転型バ
ッファ１３３は、比較器１３１の比較結果出力信号を第
３スイッチング手段１９−１を駆動する出力に変換し、
後述する最高保持電流設定電圧値ＶＴＨ１を判定値とし
て入力電圧を”Ｈ”または”Ｌ”の判定して出力する。
第３スイッチング手段１９−１は、保持電流発生手段１
３−１Aの出力信号に基づき、バッテリ−電圧ＶＢをオ
ン／オフ制御するための、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥ
Ｔ１９１と、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１のゲ
−ト、ソ−ス間電圧を発生させるための抵抗群１９２と
を有する。

【００３１】第２スイッチング手段１５−１Aは、イン
ジェクタコイル６−１に流れる電流を流しかつ、遮断時
は転流電流を高速にオフさせ、制御信号Ｃ１が入力され
ている期間中は常時オン状態にあるＮチャネルパワ−Ｍ
ＯＳＦＥＴで１５１と、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ
１５１がオン時にゲ−ト端子からドレイン端子へ電流が
流れ、ゲ−ト電圧が低下するのを防止する逆流防止ダイ
オ−ド１５２と、インジェクタコイル６−１に流れる電
流を遮断した際に発生する誘導逆起電圧をクランプする
ツェナ−ダイオ−ド１５３と、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳ
ＦＥＴ１５１のゲ−ト、ソ−ス間電圧を発生させるため
の抵抗群１５４とを有する。

【００３２】電流検出手段１６−１Ａは、インジェクタ
コイル６−１に流れる電流を電圧に変換するためのシャ
ント抵抗１６２と、増幅率を決定するための抵抗群１６
３を含み、抵抗１６２にてインジェクタコイル６−１に
流れる電流を電圧に変換した電圧値を増幅して出力電圧
値ＶＳ１として出力する例えばオペアンプである電圧増
幅器１６１とを有する。

【００３３】次に、動作について図３を参照して説明す
る。まず、制御信号Ｃ１が入力されていない期間の動作
について説明する。制御信号Ｃ１が入力されていない期
間（例えば、制御信号Ｃ１の電圧値：0V）では、第２ス
イッチング手段１５−１Aを構成するＮチャネルパワ−
ＭＯＳＦＥＴ１５１のゲ−ト端子には0Vが印加されてい
るためＮチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５１はオフ状態
にあり、インジェクタコイル６−１に電流を流すための
電流経路は遮断されている。

【００３４】電圧増幅器１６１では、シャント抵抗１６
２と抵抗群１６３により微小な電圧ＶＳ１が発生してい
る。保持電流発生手段１３−１Aの抵抗群１３２では、
制御信号Ｃ１の電圧値を基準にして保持電流設定電圧値
が生成されるが、この期間の電圧値は約０Ｖである。比
較器１３１では、電圧増幅器１６１の出力電圧値ＶＳ１
と保持電流設定電圧値（０Ｖ）を比較するため、出力は
ロー状態となり、保持電流設定電圧値（0V）が出力電圧
値となる。

【００３５】反転型バッファ１３３では、入力電圧値が
0V（ロ−レベル）のため、出力としてバッテリ−電圧Ｖ
Ｂ（ハイレベル）を出力し、第３スイッチング手段１９
−１に入力される。第３スイッチング手段１９−１のＰ
チャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１では、ゲ−ト、ソ−
ス間電圧発生用抵抗群１９２による電圧降下が発生せ
ず、オフ状態にあり、バッテリ−電圧ＶＢはインジェク
タコイル６−１に供給されない。（図３におけるｔＯま
での期間参照）

【００３６】次に制御信号Ｃ１が入力されている期間の
動作について説明する。制御信号Ｃ１が入力されている
（オンしている）期間中（例えば、制御信号Ｃ１の電圧
値＝５Ｖ）では、第２スイッチング手段１５−１AのＮ
チャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５１のゲ−ト端子に５Ｖ
が印加されるため、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５
１はオン状態になり、インジェクタコイル６−１に電流
を流せる状態にある。

【００３７】電流検出手段１６−１Aの電圧増幅器１６
１の出力電圧ＶＳ１は、インジェクタコイル６−１に流
れる電流により変化するシャント抵抗１６２の発生電圧
値を増幅した電圧値が出力されている。抵抗群１３２で
は、制御信号Ｃ１の電圧値（５Ｖ）を基準に、最低保持
電流設定電圧値ＶＴＬ１、または最高保持電流設定電圧
値ＶＴＨ１を生成する。ＶＴＬ１またはＶＴＨ１になる
かは比較器１３１において、電圧増幅器１６１の出力電
圧値ＶＳ１と比較した結果に基づく比較器１３１の出力
の状態により決定され、次のようになる。

【００３８】 ＶＳ１＜ＶＴＬ１時保持電流設定電圧値＝ＶＴＨ１ ＶＴＬ１＜ＶＳ１＜ＶＴＨ１時保持電流設定電圧値＝Ｖ
ＴＨ１ 但し、ＶＳ１がＶＴＬ１より低い値から上昇してきた場
合 ＶＴＨ１＜ＶＳ１時保持電流設定電圧値＝ＶＴＬ１ ＶＴＨ１＞ＶＳ１＞ＶＴＬ１時保持電流設定電圧値＝Ｖ
ＴＬ１ 但し、ＶＳ１がＶＴＨ１より高い値から下降してきた場
合

【００３９】図３の波形ｆにおいて、時間ｔＯでは、図
１に示した高電圧発生手段４から第１スイッチング手段
１２−１を介してインジェクタコイル６−１に過励磁電
流が供給されており、シャント抵抗１６２では、インジ
ェクタコイル６−１に流れる電流に対応した電圧を発生
しており、電圧増幅器１６１ではシャント抵抗１６２の
電圧値を増幅した出力電圧ＶＳ１を出力している。抵抗
群１３２では、比較器１３１の出力がハイインピ−ダン
ス状態のため、最高保持電流設定電圧値ＶＴＨ１を生成
している。

【００４０】反転型バッファ１３３では、入力電圧値の
最高保持電流設定電圧値ＶＴＨ１を”Ｈ”レベルと判定
し、出力端子に“L”レベル（＝0V）を出力している。
Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１では、ゲ−ト、ソ
−ス間電圧発生抵抗１９２にてゲ−ト、ソ−ス間電圧が
発生し、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１はオン状
態になり、バッテリ−電圧ＶＢがＰチャネルパワ−ＭＯ
ＳＦＥＴ１９１、逆流阻止ダイオ−ドＤ１を介して、イ
ンジェクタコイル６−１へ供給可能な状態になるが、過
励磁電流の供給中であり逆流阻止ダイオ−ドＤ１のカソ
−ド電圧の方が高いため、バッテリ−電圧ＶＢからの電
流供給はされない。

【００４１】時間ｔ１にて、比較器１３１では、電圧増
幅器１６１の出力電圧値ＶＳ１が、最高保持電流設定電
圧値ＶＴＨ１を上回るため、出力端子を”Ｌ”レベル
（＝０Ｖ）に変化させる。抵抗群１３２は、比較器１３
１の出力電圧値により、最低保持電流設定電圧値ＶＴＬ
１を生成する。反転型バッファ１３３は、入力電圧値
（比較器１３１の出力電圧値）を”Ｌ”レベル判定し、
出力端子に“Ｈ”レベル（バッテリ−電圧ＶＢ）を出力
する。Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１ではゲ−
ト、ソ−ス間電圧発生用抵抗１９２によるゲ−ト、ソ−
ス間電圧が発生せずオフ状態となるため、バッテリ−電
圧ＶＢが遮断された状態となりインジェクタコイル６−
１へは電流が供給できない状態となる。但し、この期間
は過励磁期間中であり、高電圧発生手段４から第１スイ
ッチング手段１２−１を介して、過励磁電流が継続して
供給されている。

【００４２】時間ｔ２にて、高電圧発生手段４から第１
スイッチング手段１２−１を介してインジェクタコイル
６−１に流れていた過励磁電流の供給が終了し、インジ
ェクタコイル６−１では、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥ
Ｔ１５１→シャント抵抗１６２→電流転流ダイオ−ドＤ
１１→インジェクタコイル６−１の転流経路にて、流れ
ていた電流を転流させながら緩やかに減少している。イ
ンジェクタコイル６−１の転流電流によりシャント抵抗
１６２では、転流電流に対応した電圧値を発生しシャン
ト抵抗１６２の電圧値を増幅した電圧増幅器１６１の出
力電圧値ＶＳ１は抵抗群１３２にて生成されている最低
保持電流設定電圧値ＶＴＬ１よりも高いため、比較器１
３１の出力は”Ｌ”レベル（0V）のままであり、反転型
バッファ１３３の出力も“Ｈ”レベル（＝バッテリ−電
圧ＶＢ）のままである。

【００４３】Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１のゲ
−ト、ソ−ス間電圧発生用抵抗１９２に電圧降下が発生
せず、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１もオフ状態
のままであり、バッテリ−電圧ＶＢから、Ｐチャネルパ
ワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１、逆流阻止ダイオ−ドＤ１を介
して、インジェクタコイル６−１へ電流の供給は、でき
ない状態にある。時間ｔ３にて、電圧増幅器１６１の出
力電圧値ＶＳ１は、抵抗群１３２にて生成されている最
低保持電流設定電圧値ＶＴＬ１を下回るため、比較器１
３１の出力がバイインピ−ダンス状態に変化し、抵抗群
１３２にて、最高保持電流設定電圧値ＶＴＨ１が生成さ
れると同時に、反転型バッファ１３３では、最高保持電
流設定電圧値ＶＴＨ１は”Ｈ“レベルと判定するので、
出力端子を”Ｌ“レベル（＝０Ｖ）とする。

【００４４】Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１で
は、ゲ−ト、ソ−ス間電圧発生用抵抗群１９２により、
ゲ−ト、ソ−ス間電圧が発生しオン状態となり、バッテ
リ−電圧ＶＢから、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９
１、逆流阻止ダイオ−ドＤ１を介してインジェクタコイ
ル６−１に供給される。インジェクタコイル６−１で
は、バッテリ−電圧ＶＢが供給されることにより、再び
電流が増加し、シャント抵抗１６２の発生する電圧値も
増加する。

【００４５】時間ｔ４にて、インジェクタコイル６−１
に流れる電流、すなわちシャント抵抗１６２での電圧値
を電圧増幅器１６１にて増幅した出力電圧値ＶＳ１は、
最高保持電流設定電圧値ＶＴＨ１を上回るため、比較器
１３１は出力端子を”Ｌ“レベル（＝０Ｖ）にする。反
転型バッファ１３３では、入力電圧が比較器１３１の出
力電圧”Ｌ“レベルであることから、出力電圧を”Ｈ
“レベル（＝バッテリ−電圧ＶＢ）にする。

【００４６】Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１のゲ
−ト、ソ−ス間電圧発生用抵抗群１９２では、ゲ−ト、
ソ−ス間電圧を発生できず、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦ
ＥＴ１９１はオフ状態になり、バッテリ−電圧ＶＢから
Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１、逆流阻止ダイオ
−ドＤ１を介してインジェクタコイル６−１に供給して
いた電流が停止するため、インジェクタコイル６−１の
転流電流が、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５１→シ
ャント抵抗１６２→電流転流ダイオ−ドＤ１１→インジ
ェクタコイル６−１の経路で転流しながら減少する。

【００４７】時間ｔ５にて、インジェクタコイル６−１
に流れる転流電流の減少により、電圧増幅器１６１の出
力電圧値ＶＳ１も減少し、抵抗群１３２にて生成された
最低保持電流設定電圧値ＶＴＬ１を下回る。比較器１３
１では、出力端子をハイインピ−ダンス状態にし、抵抗
群１３２では最高保持電流設定電圧値ＶＴＨ１を生成す
る。

【００４８】反転型バッファ１３３では、最高保持電流
設定電圧値ＶＴＨ１を”Ｈ“レベル判定するため、出力
電圧に”Ｌ”レベルを出力する。Ｐチャネルパワ−ＭＯ
ＳＦＥＴ１９１のゲ−ト、ソ−ス間電圧発生用抵抗群１
９２では電圧降下が発生しＰチャネルパワ−ＭＯＳＦＥ
Ｔ１９１が再びオン状態となるため、バッテリ−電圧Ｖ
Ｂ→Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１→逆流阻止ダ
イオ−ドＤ１を介して、再びインジェクタコイル６−１
に供給され、インジェクタコイル６−１に流れる電流が
増加する。

【００４９】以降、ｔ３〜ｔ５の期間の動作を繰り返す
ことにより、インジェクタコイル６−１には、最低保持
電流と最高保持電流の間の電流値にオン／オフ制御さ
れ、平均電流として一定制御される。この動作は、制御
信号Ｃ１が入力されている（制御信号Ｃ１の電圧値＝５
Ｖ）期間中、繰り返し行われる

【００５０】次に、制御信号がオフするタイミングの動
作について説明する。制御信号Ｃ１がオフするタイミン
グ（制御信号Ｃ１の電圧値＝０Ｖ）では、保持電流設定
電圧値が0Vとなり比較器１３１の出力は”Ｌ”レベルを
出力する。反転型バッファ１３３は、入力電圧値が0Vと
なるため、出力電圧が“Ｈ”レベル（＝バッテリ−電圧
ＶＢ）となる。Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１の
ゲ−ト、ソ−ス間電圧発生用抵抗群１９２では、ゲ−
ト、ソ−ス間電圧が発生せず、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳ
ＦＥＴ１９１はオフ状態となり、バッテリ−電圧ＶＢか
ら、Ｐチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１９１、逆流阻止ダ
イオ−ドＤ１を介して流れていた電流が遮断された状態
となる。

【００５１】インジェクタコイル６−１では、電流が遮
断したことにより誘導逆起電圧が発生し、Ｎチャネルパ
ワ−ＭＯＳＦＥＴ１５１との接続点の電圧Ｖ１が急上昇
する。誘導逆起電圧がダイオ−ド１５２の順方向電圧と
ツェナ−ダイオ−ド１５３のツェナ−電圧の電圧値以上
になると、ダイオ−ド１５２→ツェナ−ダイオ−ド１５
３→ゲ−ト、ソ−ス間抵抗１５４の経路に電流が流れ、
ゲ−ト、ソ−ス間電圧を発生するため、Ｎチャネルパワ
−ＭＯＳＦＥＴ１５１が、制御信号Ｃ１の電圧値に関係
なくオン状態となる。（図３の波形ｅ参照）

【００５２】インジェクタコイル６−１を流れていた電
流は、Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５１がオンする
ことでインジェクタコイル６−１→Ｎチャネルパワ−Ｍ
ＯＳＦＥＴ１５１→シャント抵抗１６２→電流転流ダイ
オ−ドＤ１１→インジェクタコイル６−１野の転流経路
を介して転流し、誘導逆起電圧を、ダイオ−ド１５２の
順方向電圧十ツェナ−ダイオ−ド１５３のツェナ−電圧
十Ｎチャネルパワ−ＭＯＳＦＥＴ１５１のゲ−ト、ソ−
ス間電圧の電圧値を維持したままの状態で、高速にオフ
する。

【００５３】このように、本実施の形態では、回路規模
の縮小、自己発熱の低減ができ、小型軽量でかつ安価な
筒内噴射式インジェクタの制御装置を得ることができ
る。つまり、インジェクタの開弁動作を保持するために
インジェクタコイルに流す保持電流の制御方式をチョッ
ピング方式とすることで低電圧発生手段を廃止し、保持
電流発生手段の回路構成も従来の定電流リニア制御回路
方式と比較すると簡素化でき、回路の自己発熱も抑える
ことが可能となるため、筒内噴射式インジェクタの制御
装置を小型・軽量化できまた安価に構成できる。また、
インジェクタコイルに流れる電流を遮断するための第２
スイッチング手段に、実質的に電流を高速にオフさせる
ための電流高速オフ機能を合わせ持つことができるた
め、回路構成が簡素化でき、筒内噴射式インジェクタの
制御装置を小型・軽量化かつ安価に構成できる。

【００５４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、インジェクタ
コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、過励磁
電流供給後はインジェクタの開弁状態を保持するために
必要な保持電流を制御し且つ該電流検出手段の検出結果
と上記制御パラメ−タ演算手段の演算結果とを比較する
保持電流発生手段と、上記電流検出手段の出力と上記過
励磁信号発生手段の出力に基づいて故障時に上記インジ
ェクタコイルの電流を高速で遮断する第２スイッチング
手段と、上記保持電流発生手段の比較結果に基づいてバ
ッテリ−電圧のオンまたはオフ制御を行う第３のスイッ
チング手段とを備えたので、装置の小型化、軽量化、低
廉化を図ることができるという効果がある。

【００５５】請求項２の発明によれば、上記第２のスイ
ッチング手段が、上記インジェクタコイルを流れる電流
を遮断するための機能と電流高速遮断のための機能を合
わせ持つので、回路構成を簡素化でき、装置の小型・軽
量化および低廉化に寄与できるという効果がある。

【００５６】請求項３の発明によれば、上記保持電流発
生手段が、上記第３のスイッチング手段を介して上記イ
ンジェクタの開弁保持に必要な保持電流をスイッチング
方式で一定電流値に制御するので、従来使用されていた
低電圧発生手段を廃止でき、回路規模の縮小、発熱の低
減、製品サイズの縮小が図れ、装置を小型軽量で安価な
ものとすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態である筒内噴射式インジ
ェクタの制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施形態である筒内噴射式インジ
ェクタの制御装置における保持電流制御に関連する回路
例を示す図である。

【図３】 この発明の実施形態である筒内噴射式インジ
ェクタの制御装置の動作を示すタイミングチャ−トであ
る。

【図４】 従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図５】 従来の筒内噴射式インジェクタ制御装置にお
ける保持電流制御に関連する回路例を示す図である。

【符号の説明】

１ 各種センサ、２ 制御パラメ−タ演算手段、３
バッテリ−、４高電圧発生手段、６−１ 第１気
筒インジェクタ、６−ｎ 第ｎ気筒インジェクタ、７
−１A 第１気筒駆動回路、７−ｎA 第ｎ気筒駆動
回路、１１−１，１１−ｎ 過励磁信号発生手段 、
１２−１，１２−ｎ 第１スイッチング手段、１３−
1A、１３−ｎA チョッピング式保持電流発生手段、
１５−１A，１５−ｎA 第２スイッチング手段、１６
−１A，１６−ｎA 電流検出手段、１７−１，１７−
ｎ 過電流検出手段、１８−１，１８−ｎ 故障判
定保持手段、１９−１，１９−ｎ 第３スイッチング手
段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態を検出する各種セン
   サと、該各種センサの検出結果に基づいて内燃機関の各
   気筒に供給する燃料噴射量および燃料噴射時期等の制御
   パラメ−タを演算する制御パラメ−タ演算手段と、バッ
   テリ電圧を昇圧してインジェクタの初期開弁のための過
   励磁電流を発生する高電圧発生手段と、上記制御パラメ
   −タ演算手段の演算結果に基づいてインジェクタコイル
   に一定期間過励磁電流を供給するための時間生成用の過
   励磁信号を発生する過励磁信号発生手段と、該過励磁信
   号発生手段からの過励磁信号に基づいて上記過励磁電流
   発生手段からの過励磁電流を上記インジェクタコイルに
   供給する第１スイッチング手段とを備えた筒内噴射式イ
   ンジェクタの制御装置において、 上記インジェクタコイルに流れる電流を検出する電流検
   出手段と、 過励磁電流供給後は上記インジェクタの開弁状態を保持
   するために必要な保持電流を制御し且つ上記電流検出手
   段の検出結果と上記制御パラメ−タ演算手段の演算結果
   とを比較する保持電流発生手段と、 上記電流検出手段の出力と上記過励磁信号発生手段の出
   力に基づいて故障時に上記インジェクタコイルの電流を
   高速で遮断する第２スイッチング手段と、 上記保持電流発生手段の比較結果に基づいてバッテリ−
   電圧のオンまたはオフ制御を行う第３のスイッチング手
   段とを備えたことを特徴とする筒内噴射式インジェクタ
   の制御装置。
2. 【請求項２】 上記第２のスイッチング手段は、上記イ
   ンジェクタコイルを流れる電流を遮断するための機能と
   電流高速遮断のための機能を合わせ持つことを特徴とす
   る請求項１記載の筒内噴射式インジェクタの制御装置。
3. 【請求項３】 上記保持電流発生手段は、上記第３のス
   イッチング手段を介して上記インジェクタの開弁保持に
   必要な保持電流をスイッチング方式で一定電流値に制御
   することを特徴とする請求項１または２記載の筒内噴射
   式インジェクタの制御装置。