JPH1153038A - アクチュエータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータのオフ動作を高速化するアクチ
ュエータ駆動回路を提供する。 【解決手段】 アクチュエータ駆動回路１０は、昇圧回
路５１，降圧回路５２，定電流回路５３，コンデンサＣ
１及びＣ２，スイッチＳＷ１〜ＳＷ５，ダイオードＤ等
からなる。同駆動回路１０は、昇圧回路５１にてコンデ
ンサＣ１及びＣ２を充電しその放電電流によりインジェ
クタソレノイドＬを大電流駆動し、その後所定時間は降
圧回路５２及び定電流回路５３による小さな電流にて定
電流駆動する。同駆動回路１０はインジェクタソレノイ
ドＬの大電流駆動時、スイッチＳＷ４をオフさせてコン
デンサＣ１をコンデンサＣ２から分離させ、コンデンサ
Ｃ２に大きな負電圧を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えばインジェク
タソレノイド等のアクチュエータを駆動するアクチュエ
ータ駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、 燃焼効率の向上を図るため、 ガソ
リンエンジンのシリンダにインジェクタ（燃料噴射装
置）を配設し、 シリンダ内に燃料を直接噴射することが
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。

【０００３】しかし直接噴射の場合、 ガソリン燃料が噴
射される空間はシリンダブロック、ピストン及びシリン
ダヘッドによって構成される空間であり、 圧縮行程中で
の噴射を考えるとインテークマニホルド内に噴射される
場合と比較して、非常に高い圧力下で噴射を行わなけれ
ばならない。また、燃料噴射後において燃料が充分拡散
される空間的、 時間的余裕がない。従って、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されるガソリン燃料の燃圧を高
くして、シリンダ内に噴射された瞬間から燃料を充分に
拡散させる必要がある。そのためには、 高い燃圧に抗し
てインジェクタを高速駆動させるとともに、燃料噴射時
間を正確にコントロールする必要があり、 その駆動回路
としても、アクチュエータ（インジェクタソレノイド）
に短時間に高電圧を印加して、 インジェクタのニードル
バルブを高速で開閉動作させる必要がある。

【０００４】ここで、一般のインジェクタ駆動回路とし
ては例えば特開昭５７−４９０５９号公報掲載の回路が
知られているが、上述したような直接噴射インジェクタ
用のアクチュエータ駆動回路としては、例えば図６に示
すようなものが考えられている。以下、その構成につい
て説明する。

【０００５】バッテリＢの両端子には昇圧回路５１が接
続され、昇圧回路５１の出力端子にはスイッチＳＷ５を
介してコンデンサＣ５１が接続されている。コンデンサ
Ｃ５１の両端子間には、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ
３との並列回路及びインジェクタソレノイドＬが直列に
接続されている。なお、インジェクタソレノイドＬに直
列接続されている抵抗は同インジェクタソレノイドＬの
内部抵抗Ｒ（以下、単に内部抵抗Ｒと記す）を示すもの
である。

【０００６】一方、バッテリＢのプラス端子には降圧回
路５２、定電流回路５３、スイッチＳＷ２とツェナーダ
イオードＺＤとの並列回路、 及び逆流防止ダイオードＤ
が直列に接続され、該ダイオードＤのカソード端子が上
記インジェクタソレノイドＬとスイッチＳＷ１及びスイ
ッチＳＷ３からなる並列回路との接続点に接続されてい
る。前記逆流防止ダイオードＤは、コンデンサＣ５１の
充電電流が同コンデンサＣ５１からスイッチＳＷ２側へ
流れるのを防止するものである。

【０００７】なお、前記各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，Ｓ
Ｗ３及びＳＷ５は図示しない制御装置によってオン／オ
フ（ＯＮ／ＯＦＦ）制御されるトランジスタ、ＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子によっ
て構成されている。また、ツェナーダイオードＺＤはス
イッチＳＷ２を構成するそれらスイッチング素子を過電
圧から保護するために設けられている。

【０００８】次に、図７を併せ参照して、上記のように
構成されたアクチュエータ駆動回路の動作を説明する。
いま、コンデンサＣ５１の電圧Ｖｃ51が、図７（ｆ）に
示す態様で、昇圧回路５１により予め充電されて高電圧
状態にあるとすると、まず、インジェクタソレノイドＬ
の駆動時期並びに駆動時間情報が含まれるアクチュエー
タ駆動信号がＯＮとなる時刻ｔ１にスイッチＳＷ１をＯ
Ｎとして、この充電による高電圧をインジェクタソレノ
イドＬに印加する。このときＬＣＲ共振によりインジェ
クタソレノイド電流ＩSOL はピーク値に達するとともに
インジェクタのニードルバルブが全開する。そして、こ
のスイッチＳＷ１をそのままＯＮし続けることにより、
コンデンサ電圧Ｖｃ51はゼロクロスして、図７（ｇ）に
示すインジェクタソレノイド電圧ＶSOL も負電圧にな
る。

【０００９】次に、時刻ｔ２に、 図７（ｂ）及び（ｃ）
に示す態様でスイッチＳＷ１をＯＦＦするとともにスイ
ッチＳＷ２をＯＮし、上記ピーク値に比べ小さなインジ
ェクタソレノイド電流ＩSOL （保持電流）を降圧回路５
２及び定電流回路５３を通じてインジェクタソレノイド
Ｌに供給する。 この保持電流は、上記ニードルバルブを
所定時間開状態に維持するための定電流である。そして
その値は、同ニードルバルブを開くための必要最小限の
電流値とし、インジェクタソレノイドＬの発熱を防止す
るとともにニードルバルブの閉弁時間を低減させてい
る。

【００１０】続いて、上記アクチュエータ駆動信号のＯ
ＦＦタイミングとなる時刻ｔ３で、スイッチＳＷ２をＯ
ＦＦして上記保持電流の供給を停止するとともに、図７
（ｄ）に示す態様でスイッチＳＷ３をＯＮする。これに
よりニードルバルブは閉弁され、当該インジェクタによ
る燃料の噴射も停止される。

【００１１】その後、適当なタイミングである時刻ｔ４
にスイッチＳＷ５をＯＮし、昇圧回路５１による昇圧の
もとに、図７（ｆ）に示す態様でコンデンサＣ５１を再
充電する。充電完了後は時刻ｔ５にスイッチＳＷ５をＯ
ＦＦとして、次にスイッチＳＷ１がＯＮとされるタイミ
ング（ｔ１）まで待機する。

【００１２】図６に示したアクチュエータ駆動回路を通
じてこうした動作が繰り返し実行されることにより、イ
ンジェクタソレノイドＬには、図７（ｈ）に示される態
様でその駆動電流が供給されるようになる。すなわち上
述のように、こうした回路では、高い燃圧に抗してニー
ドルバルブを高速駆動させるとともに、燃料噴射時間を
正確にコントロールする必要があるため、図７の時刻ｔ
１，ｔ２間においてインジェクタソレノイド電流ＩSOL
のピーク部分が必要となる。 ところが、インジェクタソ
レノイドＬにこのピーク電流（大電流）を流してニード
ルバルブを高速駆動するためには、車載バッテリＢの電
圧１２Ｖでは不足である。そのため、昇圧回路５１で所
定の高電圧を発生させ、それをコンデンサＣ５１に充電
し、所定タイミングで一気にインジェクタソレノイドＬ
に印加して上記所望のピーク電流値を得ている。また、
一旦ニードルバルブを開弁した後は、インジェクタソレ
ノイド電流ＩSOL 値を上記保持電流に切替えて同ニード
ルバルブの開状態を所定時間維持している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記駆動回
路にあっては、インジェクタソレノイドＬが安定して保
持動作するために、同インジェクタソレノイドＬの特性
バラツキ、 経年変化等を考慮して前記保持電流（図７に
おける時刻ｔ２，ｔ３間のインジェクタソレノイド電流
ＩSOL ）が大きめに設定されている。また、図７の時刻
ｔ３のタイミングでインジェクタを高速にオフさせる
（保持電流を０とする）ために、スイッチＳＷ２をＯＦ
Ｆする同時にスイッチＳＷ３をＯＮさせてインジェクタ
ソレノイドＬにコンデンサ電圧Ｖｃ51の負電圧が印加さ
れる。

【００１４】ところが、上述したように保持電流が大き
めに設定されているため、前記コンデンサ電圧Ｖｃ51の
負電圧の絶対値が小さい場合には、ソレノイド電流ＩSO
L （保持電流）を０とするために時間を要することとな
る。その結果、インジェクタのニードルバルブのオフス
ピードが低下し、それがインジェクタの噴射特性の低下
の一原因ともなっている。

【００１５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、アクチュエータのオフ
動作を高速化するアクチュエータ駆動回路を提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に請求項１の発明は、昇圧回路と定電流回路とを備え、
アクチュエータを構成するソレノイドをその駆動当初の
み大電流駆動し、その後の所定時間はより小さな電流に
て定電流駆動するアクチュエータ駆動回路において、前
記昇圧回路と前記ソレノイドとの間に順次並列接続され
た第１及び第２のコンデンサと、これら第１及び第２の
コンデンサ間に設けられて、少なくともそれら第１及び
第２のコンデンサの充電時から前記ソレノイドに対する
大電流供給当初にかけてオン駆動され、同ソレノイドに
対する大電流供給途中にオフ駆動される第１のスイッチ
手段と、前記第２のコンデンサと前記ソレノイドとの間
に設けられて、前記ソレノイドに対する定電流供給後に
前記第２のコンデンサに保持された負電圧を同ソレノイ
ドに印加すべく、同定電流供給後の所定期間オン駆動さ
れる第２のスイッチ手段とを備えることをその要旨とし
ている。

【００１７】上記構成によれば、第１及び第２のコンデ
ンサによる前記ソレノイドへの前記大駆動電流供給時に
おいて、前記第１のコンデンサが前記第２のコンデンサ
から分離されるために、同大駆動電流供給の終了時にお
いて同第２のコンデンサに大きな負電圧が充電される。
この大きな負電圧を利用して前記ソレノイドの励磁を高
速に打ち消す。すなわちアクチュエータのオフ動作が高
速化される。

【００１８】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
アクチュエータ駆動回路において、前記第１のスイッチ
手段は、前記ソレノイドに対する定電流供給後、前記第
１及び第２のコンデンサの各端子間電圧が同一電圧とな
るときオン駆動され、前記第２のスイッチ手段は、これ
と同時若しくはそれ以前にオフ駆動されることをその要
旨としている。

【００１９】上記構成によれば、前記ソレノイドの定電
流駆動後において、前記第１のコンデンサの端子電圧と
前記第２のコンデンサの端子電圧とが等しくなるタイミ
ングで前記第１のコンデンサが前記第２のコンデンサに
再接続されるため、それら第１及び第２のコンデンサ間
にエネルギーロスが発生しない。

【００２０】また、請求項３の発明は、請求項２記載の
アクチュエータ駆動回路において、前記第１のスイッチ
手段は、前記ソレノイドに対する大電流供給開始後、前
記第１のコンデンサの端子間電圧が所定の正電圧に達し
たときオフ駆動されるものであることをその要旨として
いる。

【００２１】また、請求項４の発明は、請求項３記載の
アクチュエータ駆動回路において、前記所定の正電圧
は、前記ソレノイドに対する定電流供給後に同ソレノイ
ドに前記第２のコンデンサに保持された負電圧を印加し
て得られる該第２のコンデンサの端子間電圧の正の最大
共振電圧に相当する電圧であることをその要旨としてい
る。

【００２２】上記請求項３及び請求項４の構成によれ
ば、同様にアクチュエータのオフ動作が高速化される。
さらに、前記ソレノイドの定電流駆動後において、前記
第２のコンデンサの端子電圧が前記所定の正電圧に達し
たときに前記第１のコンデンサが前記第２のコンデンサ
に再接続される。そのため、前記第２のコンデンサとソ
レノイドとによる共振現象に伴なうエネルギーロスが低
減されるとともに、第１及び第２のコンデンサの充電効
率が高められる。

【００２３】

【発明の実施の形態】

［第１の実施の形態］以下、本発明にかかるアクチュエ
ータ駆動回路をエンジンのインジェクタソレノイドを駆
動する回路に具体化した第１の実施の形態を図１〜図３
にしたがって説明する。

【００２４】図１は、第１の実施の形態であるエンジン
のインジェクタソレノイドを駆動するアクチュエータ駆
動回路１０を示している。なお、同図１においては、エ
ンジンの各気筒毎に設けられるインジェクタソレノイド
の内の１つの気筒に対応した１個のインジェクタソレノ
イドを例に、これを駆動するための回路について示して
いる。

【００２５】また、図６に示した従来のアクチュエータ
駆動回路の構成と本アクチュエータ駆動回路１０の構成
との相違点は、本アクチュエータ駆動回路１０において
は、スイッチＳＷ４及びコンデンサとしてコンデンサＣ
１，Ｃ２を設ている点である。そのため、同アクチュエ
ータ駆動回路１０の構成要素のうち、図６に示した従来
のアクチュエータ駆動回路の構成要素と同一若しくは対
応する要素には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００２６】図１に示すように、本アクチュエータ駆動
回路１０おいて、バッテリＢの両端子には昇圧回路５１
が接続され、昇圧回路５１の出力端子にはスイッチＳＷ
５を介してコンデンサＣ１が接続されている。同コンデ
ンサＣ１の両端子間には、スイッチＳＷ４及びコンデン
サＣ２が直列に接続されている。同スイッチＳＷ４はコ
ンデンサＣ１とコンデンサＣ２の接続をオン・オフ制御
するものである。

【００２７】さらに、コンデンサＣ２の両端子間には、
スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３との並列回路及びイン
ジェクタソレノイドＬ（内部抵抗Ｒを含む）が直列に接
続されている。

【００２８】一方、バッテリＢのプラス端子には降圧回
路５２、定電流回路５３、スイッチＳＷ２とツェナーダ
イオードＺＤとの並列回路及び逆流防止ダイオードＤが
直列に接続され、該ダイオードＤのカソード端子が上記
インジェクタソレノイドＬとスイッチＳＷ１及びスイッ
チＳＷ３からなる並列回路との接続点に接続されてい
る。

【００２９】なお、前記各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は以
下に説明する制御回路１２によってオン／オフ（ＯＮ／
ＯＦＦ）制御されるトランジスタ、ＦＥＴ、サイリスタ
等のスイッチング素子によって構成されている。

【００３０】図２に示す制御回路１２は、電子制御ユニ
ット（以下「ＥＣＵ」という）１３、コントロール信号
発生部１４を備えている。 ＥＣＵ１３は図示しない中央
処理装置（ＣＰＵ）を備えている。またＥＣＵ１３に
は、エンジンの作動状態を検出するために、各種センサ
（図示しない）が接続されている。すなわちＥＣＵ１３
には例えば、エアーフローメータ、吸気温センサ、スロ
ットルセンサ、水温センサ、酸素センサ、エンジン回転
数センサ等からの検出信号が入力される。ここでエアー
フローメータはエンジンが吸入する吸入空気量を計測す
るものであり、吸気温センサは吸気通路を流通する吸入
空気の温度変化を検出する。スロットルセンサは吸気通
路に設けられたスロットル弁の開度（スロットル開度）
を検出する。水温センサはエンジンのウォータアウトレ
ット部に取付けられ、エンジンの冷却水の温度（冷却水
温）を検出する。酸素センサは排気マニホルド内の排気
ガス中の酸素濃度を検出する。

【００３１】また前記ＥＣＵ１３には、コントロール信
号発生部１４が信号線１５を介して接続されている。前
記ＣＰＵは図示しないＲＯＭに格納した制御プログラム
に従い前記各センサからの検出信号に基づいてエンジン
の運転状態を判断し、その運転状態に対応した制御信号
をこのコントロール信号発生部１４に対して信号線１５
を介して出力する。コントロール信号発生部１４は、前
記スイッチＳＷ１〜ＳＷ５に対して各信号線を介して接
続されている。そしてこのコントロール信号発生部１４
は、ＥＣＵ１３から入力される制御信号に基づいて、 所
定タイミンング毎にスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を個別にオ
ン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）制御する。

【００３２】次に、上記構成によるアクチュエータ駆動
回路１０の動作を制御回路１２の動作とともに図３に従
って説明する。いま、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ
２が、図３（ｇ）及び同図３（ｈ）に示す態様で、昇圧
回路５１により予め充電されて高電圧状態にあるとす
る。なお同図３（ｇ）及び同図３（ｈ）は、それぞれコ
ンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の端子電圧Ｖ_C1及びＶ
_C2（以下、コンデンサ電圧Ｖ_C1及びコンデンサ電圧Ｖ_C2
と記す）の時間的推移を示している。また、スイッチＳ
Ｗ４は、図３（ｅ）に示されるように予めＯＮとされて
いる。

【００３３】このとき、図３（ａ）に示すように、イン
ジェクタソレノイドＬの駆動時期並びに駆動時間情報が
含まれるアクチュエータ駆動信号がＯＮとなる時刻ｔ１
にスイッチＳＷ１をＯＮとして、この充電による高電圧
をインジェクタソレノイドＬに印加する。このとき、図
３（ｉ）に示すように、大電流のインジェクタソレノイ
ド電流ＩSOL が流れ、ほぼ時刻ｔ２においてＬＣＲ共振
によりインジェクタソレノイド電流ＩSOL はピーク値に
達するとともにインジェクタのニードルバルブが全開す
る。そして、このスイッチＳＷ１をそのままＯＮし続け
ることにより、図３（ｇ）及び同図３（ｈ）に示すよう
に時刻ｔ２においてコンデンサ電圧Ｖ_C1及びコンデンサ
電圧Ｖ_C2はゼロクロスする。

【００３４】この時刻ｔ２に、図３（ｅ）に示すように
制御回路１２の制御信号によりスイッチＳＷ４がＯＦＦ
されて、コンデンサＣ１がコンデンサＣ２から分離され
る。そして、この時刻ｔ２以降、図３（ｇ）に示すよう
にコンデンサ電圧Ｖ_C1はゼロＶ（ボルト）を維持すると
ともに、コンデンサ電圧Ｖ_C2は図３（ｈ）に示すように
ＬＣＲ共振の継続により負電圧となる。

【００３５】次に、時刻ｔ３に、 図３（ｂ）及び（ｃ）
に示す態様でスイッチＳＷ１をＯＦＦするとともにスイ
ッチＳＷ２をＯＮし、上記ピーク値に比べ小さなインジ
ェクタソレノイド電流ＩSOL （保持電流Ｉｈ）を降圧回
路５２及び定電流回路５３を通じてインジェクタソレノ
イドＬに供給する。 この保持電流Ｉｈは、上記ニードル
バルブを所定時間開状態に維持するための定電流であ
る。

【００３６】またこの時刻ｔ３以降、 図３（ｈ）に示す
ようにコンデンサ電圧Ｖ_C2が大きく負電圧ＶN に充電さ
れ、その状態が維持される。これは、上述したように時
刻ｔ２においてコンデンサＣ１がコンデンサＣ２から分
離されるためＬＣＲ共振回路のＣの容量が減少し、同コ
ンデンサＣ２の充電電圧が増加するためである（コンデ
ンサの充電電圧はその容量が小さくなるほど大きくでき
る）。

【００３７】続いて、上記アクチュエータ駆動信号のＯ
ＦＦタイミングとなる時刻ｔ４で、スイッチＳＷ２をＯ
ＦＦし上記保持電流Ｉｈの供給を停止するとともに、ス
イッチＳＷ３をＯＮして前記コンデンサＣ２の負電圧Ｖ
N をインジェクタソレノイドＬに印加する。これにより
ニードルバルブは急速に閉弁され、当該インジェクタに
よる燃料の噴射も急速に停止される。

【００３８】その後、図３（ｈ）に示すようにコンデン
サ電圧Ｖ_C2の共振による振動がゼロＶに収束し終わるの
を十分見こした時刻ｔ５においてスイッチＳＷ３がＯＦ
Ｆされる。そして、同時刻ｔ５と同時あるいはその後の
時刻ｔ６においてスイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ５が
ＯＮされてコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の充電が
開始される。

【００３９】ここではコンデンサ電圧Ｖ_C2がゼロＶに収
束し終わるのを十分見こして、すなわちコンデンサ電圧
Ｖ_C2がコンデンサ電圧Ｖ_C1（０Ｖ）と完全に等しくなっ
た時点でコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２がスイッチ
ＳＷ４により接続される。それは、以下の理由による。

【００４０】すなわち、コンデンサ電圧Ｖ_C1とコンデン
サ電圧Ｖ_C2とが異なる時点でコンデンサＣ１及とコンデ
ンサＣ２とが接続されると、両コンデンサＣ１及びコン
デンサＣ２間で充放電が発生する。そして、この充放電
はエネルギーロスとなり、結果としてエンジンの燃費の
低下につながるからである。

【００４１】続いて、時刻ｔ６から所定の充電時間τ１
経過後の時刻ｔ７においてスイッチＳＷ５がＯＦＦされ
てコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２への充電が終了す
る。図１に示したアクチュエータ駆動回路１０を通じて
こうした動作が繰り返し実行されることにより、エンジ
ンの各インジェクタソレノイドＬには、図３（ｉ）に示
される態様でそのインジェクタソレノイド電流ＩSOL が
順次供給されるようになる。その結果、インジェクタの
ニードルバルブが高速駆動されるとともに、特にその閉
弁動作が高速化される。

【００４２】以上説明した第１の実施の形態によって得
られる効果について、以下に記載する。 ・本実施の形態においては、図３に示す時刻ｔ２にスイ
ッチＳＷ４がＯＦＦされてコンデンサＣ１がコンデンサ
Ｃ２から分離される。その結果、コンデンサ電圧Ｖ_C2と
して大きな負電圧ＶN が得られインジェクタのニードル
バルブを急速に閉弁させることが可能となる。すなわ
ち、インジェクタ（燃料噴射装置）のＯＦＦ特性を高速
化できる。

【００４３】・本実施の形態においては、コンデンサ電
圧Ｖ_C2がコンデンサ電圧Ｖ_C1（０Ｖ）に等しくなった時
点でコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２がスイッチＳＷ
４により接続される。その結果、エネルギーロスがなく
なりエンジンの燃費が向上する。

【００４４】［第２の実施の形態］以下、本発明にかか
るアクチュエータ駆動回路をエンジンのインジェクタソ
レノイドを駆動する回路に具体化した第２の実施の形態
を図４〜図５にしたがって説明する。

【００４５】なお、図４に示す本第２の実施の形態にか
かるアクチュエータ駆動回路１０Ａと前記第１の実施の
形態にかかるアクチュエータ駆動回路１０との構成の相
違点は、本アクチュエータ駆動回路１０Ａにおいては新
たに比較回路３０を設けている点である。そのため、同
アクチュエータ駆動回路１０Ａの構成要素のうち、前記
アクチュエータ駆動回路１０と同一要素には同一の符号
を付してその説明を省略するとともに、以下その相違点
のみを説明する。

【００４６】上述したように、本アクチュエータ駆動回
路１０Ａには、比較回路３０が設けられ、同比較回路３
０の入力端子３０ａ及び同入力端子３０ｂにはそれぞれ
前記コンデンサ電圧Ｖ_C1及びコンデンサ電圧Ｖ_C2が入力
される。また、比較回路３０の出力端子３０ｃはスイッ
チＳＷ３に接続され、同比較回路３０の出力信号は前記
制御回路１２の制御信号とは独立してスイッチＳＷ３の
ＯＦＦ制御を行う。なお、この比較回路３０の出力信号
は、入力端子３０ａ及び入力端子３０ｂに入力される前
記コンデンサ電圧Ｖ_C1とコンデンサ電圧Ｖ_C2とが等しく
なった時のみ出力されるものである。

【００４７】次に、上記構成によるアクチュエータ駆動
回路１０Ａの動作を、主に前記アクチュエータ駆動回路
１０との相違点に注目して、図５に基づいて説明する。
同相違点は以下の２点である。すなわち、 １．スイッチＳＷ４がＯＦＦされてコンデンサＣ１がコ
ンデンサＣ２から分離される時刻は、コンデンサ電圧Ｖ
_C1が０Ｖ（ボルト）に達する時刻ｔ２ではなく、同コン
デンサ電圧Ｖ_C1が所定の正電圧Ｖｐに達する時刻ｔ２ａ
である点、及び ２．スイッチＳＷ３がＯＦＦされて引き続きスイッチＳ
Ｗ４及びスイッチＳＷ５がＯＮされる時刻が、コンデン
サ電圧Ｖ_C2が前記正電圧ＶP に達する時刻ｔ５ａである
とともに、その検出が比較回路３０により行われる点、
の２点である。

【００４８】ここで前記正電圧Ｖｐは、図３（ｈ）及び
図５（ｈ）に示すように、時刻ｔ４以降の共振によるコ
ンデンサ電圧Ｖ_C2の最大値であり、実験等により予め求
められる所定の電圧である。

【００４９】さて、いまコンデンサＣ１及びコンデンサ
Ｃ２が、図５（ｇ）及び同図５（ｈ）に示す態様で、昇
圧回路５１により予め充電されて高電圧状態にあるとす
る。また、スイッチＳＷ４は、図５（ｅ）に示されるよ
うに予めＯＮとされている。

【００５０】このとき、図５（ａ）に示すように、アク
チュエータ駆動信号がＯＮとなる時刻ｔ１にスイッチＳ
Ｗ１をＯＮとして、この充電による高電圧をインジェク
タソレノイドＬに印加する。このとき、図５（ｉ）に示
すように、大電流のインジェクタソレノイド電流ＩSOL
が流れ、ほぼ時刻ｔ２ａにおいてＬＣＲ共振によりイン
ジェクタソレノイド電流ＩSOL はピーク値に達するとと
もにインジェクタのニードルバルブが全開する。そし
て、上述したようにコンデンサ電圧Ｖ_C1が所定の正電圧
Ｖｐに達する時刻ｔ２ａにおいてスイッチＳＷ４がＯＦ
ＦされてコンデンサＣ１がコンデンサＣ２から分離され
る。

【００５１】そして、この時刻ｔ２ａ以降、図５（ｇ）
に示すようにコンデンサ電圧Ｖ_C1は正電圧Ｖｐを維持す
るとともに、コンデンサ電圧Ｖ_C2は図５（ｈ）に示すよ
うにＬＣＲ共振の継続により負電圧となる。

【００５２】次に、時刻ｔ３に、 図５（ｂ）及び同図５
（ｃ）に示す態様でスイッチＳＷ１をＯＦＦするととも
にスイッチＳＷ２をＯＮし、上記ピーク値に比べ小さな
インジェクタソレノイド電流ＩSOL （保持電流Ｉｈ）を
降圧回路５２及び定電流回路５３を通じてインジェクタ
ソレノイドＬに供給する。

【００５３】またこの時刻ｔ３以降、 図５（ｈ）に示す
ように、前記と同様にコンデンサ電圧Ｖ_C2が大きな負電
圧ＶN に充電された状態で維持される。続いて、上記ア
クチュエータ駆動信号のＯＦＦタイミングとなる時刻ｔ
４で、スイッチＳＷ２をＯＦＦし上記保持電流Ｉｈの供
給を停止するとともに、スイッチＳＷ３をＯＮして前記
コンデンサＣ２の負電圧ＶN をインジェクタソレノイド
Ｌに印加する。これによりニードルバルブは急速に閉弁
され、当該インジェクタによる燃料の噴射も急速に停止
される。

【００５４】その後、図３（ｈ）に示すようにコンデン
サ電圧Ｖ_C2が共振により前記正電圧Ｖｐに達して、前記
比較回路３０の入力端子３０ａと同入力端子３０ｂとの
電圧が等しくなる時刻ｔ５ａにおいて、同比較回路３０
から制御信号が出力されてスイッチＳＷ３がＯＦＦされ
る。続いて、同時刻ｔ５ａあるいはその直後においてス
イッチＳＷ４及びスイッチＳＷ５がＯＮされてコンデン
サＣ１及びコンデンサＣ２の充電が開始される。

【００５５】ここではコンデンサＣ１及びコンデンサＣ
２の充電が各正電圧Ｖｐ（共振によるコンデンサ電圧Ｖ
_C2の最大値）から開始される。そのため共振エネルギー
ロスが少なくなりエンジンの燃費の向上が図れる。ま
た、スイッチＳＷ３のＯＮ期間が短縮されることによ
り、充電を開始する時刻を図３に示す時刻ｔ５から図５
に示す時刻ｔ５ａへと早めることができる。

【００５６】続いて、同時刻ｔ５ａから所定の充電時間
τ２経過後の時刻ｔ６においてスイッチＳＷ５がＯＦＦ
されてコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２への充電が終
了する。

【００５７】ここでは上述したように充電開始時刻ｔ５
ａが早められるために充電時間τ２を前記充電時間τ１
より長く設定することが可能となり、昇圧回路５１の小
型・小容量化が可能となる。

【００５８】以上説明した第２の実施の形態によって得
られる効果について、以下に記載する。 ・本実施の形態においては、コンデンサＣ１及びコンデ
ンサＣ２の充電が各正電圧Ｖｐから開始される。そのた
め共振エネルギーロスが少なくなり更なるエンジンの燃
費の向上が図れる。

【００５９】・本実施の形態においては、コンデンサＣ
１及びコンデンサＣ２の充電時間τ２を長く設定でき、
昇圧回路５１の小型・小容量化が可能となる。なお、上
記各実施の形態は、次のように変更して具体化すること
も可能である。

【００６０】・前記第２の実施の形態においては、比較
回路３０を設け同比較回路３０の出力に基づきスイッチ
ＳＷ３をＯＦＦしたが、比較回路３０の代わりにコンデ
ンサ電圧Ｖ_C2の検出回路を設け同検出回路が時刻ｔ４以
降において前記所定の正電圧Ｖｐを検出した時にスイッ
チＳＷ３をＯＦＦするようにしてもよい。

【００６１】・前記両実施の形態においては、スイッチ
ＳＷ１及びスイッチＳＷ３の２個の単方向スイッチを用
いてインジェクタソレノイドＬ駆動を制御したが、同２
個の単方向スイッチを半導体素子等で構成される１個の
双方向スイッチで構成してもよい。

【００６２】・前記両実施の形態においては、アクチュ
エータ駆動回路としてエンジンのインジェクタソレノイ
ドを駆動する回路に具体化した例を示したが、これに限
定されるものではない。要は、アクチュエータに対し、
図３（ｉ）、図５（ｉ）あるいは図７（ｈ）に示される
態様で駆動電流を供給する回路であればよい。

【００６３】その他、前記両実施の形態から把握できる
請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とと
もに記述する。 ・請求項１〜４のいずれかに記載のアクチュエータ駆動
回路において、アクチュエータは内燃機関のインジェク
タソレノイドであるアクチュエータ駆動回路。

【００６４】このように構成することにより、インジェ
クタの高速駆動が必要とされる内燃機関におけるインジ
ェクタ駆動回路においてもそのＯＦＦ特性が改善され
る。

【００６５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、第２のコンデ
ンサに大きな負電圧が充電され、この大きな負電圧によ
りソレノイドの励磁が高速に打ち消される。すなわちア
クチュエータのオフ動作が高速化される。

【００６６】請求項２の発明によれば、第１のコンデン
サの端子電圧と第２のコンデンサの端子電圧とが等しく
なるタイミングで第１のコンデンサが第２のコンデンサ
に再接続されるため、それら第１及び第２のコンデンサ
間にエネルギーロスが発生しない。

【００６７】請求項３及び請求項４の発明によれば、第
２のコンデンサとソレノイドとによる共振現象に伴なう
エネルギーロスが低減されるとともに、第１及び第２の
コンデンサの充電効率が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアクチュエータ駆動回路の第１の実
施の形態を示す回路図。

【図２】同じく駆動回路の制御回路のブロック図。

【図３】第１の実施の形態の動作態様を示すタイミング
チャート。

【図４】この発明のアクチュエータ駆動回路の第２の実
施の形態を示す回路図。

【図５】第２の実施の形態の動作態様を示すタイミング
チャート。

【図６】従来例のアクチュエータ駆動回路の回路図。

【図７】同じくその動作態様を示すタイミングチャー
ト。

【符号の説明】

１０，１０Ａ…インジェクタソレノイド（アクチュエー
タ）駆動回路、１２…制御回路、１３…ＥＣＵ、１４…
コントロール信号発生部、３０…比較回路、５１…昇圧
回路、５２…降圧回路、５３…定電流回路、Ｂ…バッテ
リ、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｄ…ダイオード、Ｌ…イ
ンジェクタソレノイド、Ｒ…インジェクタソレノイドの
内部抵抗、ＳＷ１〜ＳＷ５…スイッチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇圧回路と定電流回路とを備え、アクチュ
   エータを構成するソレノイドをその駆動当初のみ大電流
   駆動し、その後の所定時間はより小さな電流にて定電流
   駆動するアクチュエータ駆動回路において、 前記昇圧回路と前記ソレノイドとの間に順次並列接続さ
   れた第１及び第２のコンデンサと、 これら第１及び第２のコンデンサ間に設けられて、少な
   くともそれら第１及び第２のコンデンサの充電時から前
   記ソレノイドに対する大電流供給当初にかけてオン駆動
   され、同ソレノイドに対する大電流供給途中にオフ駆動
   される第１のスイッチ手段と、 前記第２のコンデンサと前記ソレノイドとの間に設けら
   れて、前記ソレノイドに対する定電流供給後に前記第２
   のコンデンサに保持された負電圧を同ソレノイドに印加
   すべく、同定電流供給後の所定期間オン駆動される第２
   のスイッチ手段と、 を備えることを特徴とするアクチュエータ駆動回路。
2. 【請求項２】請求項１記載のアクチュエータ駆動回路に
   おいて、 前記第１のスイッチ手段は、前記ソレノイドに対する定
   電流供給後、前記第１及び第２のコンデンサの各端子間
   電圧が同一電圧となるときオン駆動され、前記第２のス
   イッチ手段は、これと同時若しくはそれ以前にオフ駆動
   される ことを特徴とするアクチュエータ駆動回路。
3. 【請求項３】前記第１のスイッチ手段は、前記ソレノイ
   ドに対する大電流供給開始後、前記第１のコンデンサの
   端子間電圧が所定の正電圧に達したときオフ駆動される
   ものである請求項２記載のアクチュエータ駆動回路。
4. 【請求項４】前記所定の正電圧は、前記ソレノイドに対
   する定電流供給後に同ソレノイドに前記第２のコンデン
   サに保持された負電圧を印加して得られる該第２のコン
   デンサの端子間電圧の正の最大共振電圧に相当する電圧
   である請求項３記載のアクチュエータ駆動回路。