JPS5813133A - インジエクタ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料噴射方式の内燃機間などにおけるインジ
ェクタ（燃料噴射弁）の駆動ｉ路に関する７ 自動車用ガソリンエンジンの混合気供給手段として社、
従来から主として気化器が採用されていたが、近年、こ
れと平行してインジェクタによる一気管燃料噴射方式の
混合気供給手段がかなり使用されるようになってきた。

これは、気化器による燃料の供給動作が吸気電圧による
いわば受動的な動作であるのに対して、インジェクタに
よる方式では燃料噴射ポンプによる能動的な燃料供給動
作なので、空燃比（＾／Ｐ）の制御などが電量的に把握
し易く、きめ細かな制御を正確に行なうことができ、排
ガス規制などにも柔軟に対応し易いからである。

ｔた、これとは別に、ガソリンエンジンなどの制御に！
イコン（マイク田コンビエータ）などを用い、エンジン
の運転状態にやじて各種の電気的アクチェエータにより
エンジンの制御を自動的（行なうようにした電子的エン
ジン制御装置が実用化され、燃料噴射方式のエンジンに
も広く採用されるようになってきている。

そこで、このようなシステムにおいては、電気的に操作
可能なインジェクタが必要になり１そのため、従来から
インジェクタの弁の開閉動作をソレノイドとスプリング
に−よって行なうようにした電磁弁形のインジェクタが
主として使用されていたＯ そして、従来は、こ（７ＷＩ式のインジェクタの駆動方
法として、燃料噴射のタイミングに合わせてインジェク
タのソレノイドに矩ｉ波状の駆動信号を１加して燃料噴
射を開始させ、その噴射量の制御は矩形波状駆動信号の
継続時間（パルス幅）を変化させて行なうようになって
いた。

しかしながら、この従来の駆動方法においては１、　イ
ンジェクタの開弁動作の立ち上りを短くして制御の応答
性を充分良好に保つため、矩形波状駆動信号の電圧をか
なり高くする必要があり、そのため、インジエク−５１
のソレノイドに消費される電力が多くなって温麿上昇が
著しくなったり、省エネルギー面でＷＲＩＩを星しると
いう欠点があった。

そこで、この欠点を除くたあ、インジェクタのソレノイ
ドに印加すべき駆動信号を、噴射開始タイミングから所
定の期間ｔでは比較的大きな電圧を保ち、その後、噴射
終了タイミングまでは比較的小さな電圧を保つような波
形の信号とする方法が提案された。つまり、この方法は
、電磁弁形のインジェクタにおいては弁が閉じている状
態から開いた状態にまで駆動するのに必要な電流（これ
をＪＩ弁動作電流という）に比して弁が一旦開いたあと
でそれを開弁状線に保つのに必要な電流（これを開弁保
持電流という）の方がかなり少くて済むという特性があ
るのを利用したものであり、これによりソレノイドの消
費電力を大幅に減少させることが可能になる。

そして、この方法を実施するため、従来は、例えばＣＲ
の時定数回路によるタイミング回路を用い、噴射タイミ
ン〆でインジェクタのソレノイドに駆動信号を印加した
あと、所定のタイミングに達したらこの駆動信号を所定
の鳩期でオン・オフさせ、ソレノイドに流れる電流の平
均値を低下させることにより開弁動作電流より小さな開
弁保持電流がソレノイドに供給されるようにした駆動−
路が使用されていた。　　　　　　　・　　　　　′１
しかしながら曳この従来の駆動回路においては、インジ
ェクタのソレノイドに実際に流れている電流とは無関係
に駆動信号の制御が行なわれるため、電源電圧が変化し
たり、温度変化によりソレノイドの抵抗値が変化したり
したときにはソレノイドの開弁動作電流や開弁保持電流
が変化して正しい制御状蒙を保つことが困難であるとい
う欠点があった。

本発□明の目的は、上記した従来ｉ術の欠点を除き、イ
ンジェクタのソレノイドに対する開弁動作電流と開弁保
持電流が常に正確な値に制御されるようにしたインジェ
クタ駆動回路を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、インジェクタのソ
レノイドと直列に接続した抵抗により、ソレノイドに流
れる電流の大きさを電圧として検出し、この検出した電
圧に基いてソレノイドに対する電源電圧の供給回路をオ
シ・オフさせると共にソレノイド紀対する短＃回路のオ
ン・オフを行、なうことによりインジェクタソレノイド
の開弁励作電流と開弁保持電流の制御を行なうようにし
た点を時機とする。

以下、本鞄明によるインジェクタ駆動回路の実施例を図
面について説明する。

ｍ１図は本発明の一実施例を示す回路図で、１はインジ
ェクタのソレノイドコイル、２はコイル１に供給される
電流をオン・オフする制御用トランジスタ、３は第１の
一方向短絡回路をオン・オフする８ＣＲ（シリコン制御
整流素子）、４は第１の一方向短絡回路をオシ・オフす
るトランジスタ、トＩは動作制御廟のトランジスタ、９
．１０は竜ツシ・リセット溜フリツ１７０ツブ（ＰＦと
に％う）、１１〜１４はコンパレータ、１５は負論理入
力のオアゲート、ｉ６，１７はナンドゲーＦ１ｔ＠、Ｉ
ｓ社ダイオード、２０．２１はツェナーダイオード、２
２〜２４はコシデ、、ンサ、２５−４４は抵抗、４！ｉ
、４６は調整用可・、変：′□′抵抗器である。

インジェクタのソレノイドコイル１には制御、用）テシ
ジス＃２がオンしたときに電源＋Ｂから電流！が流れ、
インジェクタが開弁されて燃料の噴射が行なわれる。

、　　ソレノイドコイル１には直列に電流検出用の抵抗
２ｓが接続され、フィル１に流れる電流■に比例した電
圧Ｖを発生する。

５ｃａ３は抵抗２６、ダイオード１９．１８と共にソレ
ノイドコイル１と抵抗２５の直列Ｆｊ！ｉ路に対する一
方向短絡回路を形成し、制御用）ランジスタ゛２がオフ
したときにソレノイドコイル１に発生する逆起電力によ
る電流！を流す働きをする。

同様に、トランジスタ４はダイオード１８と共にＩＩＳ
の短絡回路を形成し、ソレノイドコイルｌの逆起電力に
対する電流！の通路となる。

；シバレータ１０〜１４は、それヂれの一方の入力に比
較入力として電流検出用抵抗２５の電圧降下Ｖが供給さ
れ１、電圧Ｖがそれぞれ所弯値、例えばｓ　（ｖ　’ｌ
　Ｉ・、１：１［：Ｖ］、　・、１マ（Ｖ）、・０．１
１　（Ｖ）Ｃナラｔと゛き、出力０１１、Ｓ１魯をそれ
でれ発生する。そして、これらの所定の電圧はツェナー
ダイオード２０と抵抗４０によって電源＋１から安定化
されて作られた電圧Ｖｒを抵抗３９と可変抵抗−４５、
それに抵抗４３．４４と可変抵抗１１１４６により分割
して取出すようにしである〇なお、！量は、インジェク
タの噴射タイミングを与える入力信号て、図示してない
電子式エンジン制御装置などから供給されるようｋなっ
ている。

次に、この実施例の動作を＃ＩＳ図のタイ電ングチャー
トにより説明する。

いま、時刻ｔ、以藺の状態にあり、ソレノイドコイ＃１
に電流ｌが流れていないとすれば１検出用抵抗２ｓの電
圧降下Ｖは・（Ｖ）であるから、コンパレータ１１〜１
３の出力・、１、亀は〔１〕、コンバレー＃１４の出力
３は〔・〕となっている。

なお、これは、コシパレータ１１〜１３は反転入力側に
比着すべき電圧Ｖが印加されているのに対して、プンパ
レー゛夕１４は非反転入力側に電圧Ｖが印加されている
からである。

この結果−、デシ９はリセット状態、ＰＦｌｏはセット
状態にあるから、それらの出カムは第Ｓ図に示すように
〔・〕、出力Ｂは〔１〕となっている０次に時刻ｔ、＆
：おいて入力信号ＴＩが供給され１・ るとＦＰ９がセットされ、・出力ＡとＢが共に〔・〕に
なるからオアゲート１ｓの出力が〔１〕になり、この結
果、ナシドゲートの出力（ム＋Ｂ）・Ｔｉは〔・〕にな
る。

このナシドゲート１６の出力は抵抗２８を介してシラン
ジスタロ０ペースに供給されているから、この時寓意、
でトランジスタ６はオフし、それによりトランジスタ５
はオンするから、制御用トランジスタ２もオンしてソレ
ノイドコイル１に電−＋１から電流！ｅ供給し始める。

つまり、信号（ム十Ｂ）・ＴＩが〔１〕のときトランジ
スタ２がオ゛ンして電源十Ｂからソレノイドコイル１に
電流！が供給される。

この結果、ソレノイドコイル１の電流ｌは時刻ｔ、以降
、このコイル１を含む回路のイシダタタンスと抵抗値と
で決まるＬ＆時定数に従って増加、してゆき、開弁動作
が行なわれて燃料が噴射され始める。

そして、このとき、電流検出用の抵抗２５を・。

！〔ａ〕の抵抗値のものとしてあったとすれば、ソ１ル ノイドコイルｌに流れる電流Ｉが１０（Ａ）に達した時
＄１１ｔ、において、電圧Ｖが１〔ｖ〕になる。

この結果、その非反転入力に１（Ｖ）の基準が印加され
ているクシパレータ１１の出力・が、それまての〔１〕
から〔・〕に反転し、ＦＦ９がリセットされる。

一方、それまでの時ｊＩｌｔｓからｔ、の聞での電流■
の増加により検出用抵抗２５の電圧ＶはＯＶかＧ＠、１
１（Ｖ）、・、１７（Ｖ）、’ｔｈニｏ、ｘｅ（Ｖ）を
それぞれ超えてきている。このため、１ｍ図から明らか
なように、時刻りにおいてはコンパレータ１２と１３の
出力ｌと２はそれぞれ〔Ｏ〕に、そしてクシパレータ１
４の出力３は（１）になっている。

この結果、時ｍｔ＊でＩＦ′９がリセットされて出カム
が〔１〕に変ったとき、ＦＦｌ０はすでにリャッ）＊ｔ
Ｌ、Ｃい、Ｃ＋、）８カ書餐、１．つアい。

から、ナンシゲート１６の出力（ム＋Ｂ）・Ｔｌが（１
）になり、トランジスタ６がオンするので羊のフレタタ
の出力（＾＋Ｂ）・Ｔｌ　　がそれまでの〔１〕から〔
Ｏ〕に変る。

そこで、第Ｓ図から明らかなように時刻ｔ１で制御用）
ツシジスタ２はオフし、電源十Ｂからソレノイドコイル
１に供給されていた電流が遮断されてしまう。

これと同時に、時刻りでコンパレータ１１の出力・が〔
１〕から〔・〕に反転したことにより）ランースタ８が
オンし、抵抗３４１３Ｂを介して８ＣＲ３にシリガ信号
が与えられ、これにより８ＣＲ３がタージオンしてソレ
ノイドコイルｌに発生した逆起電力による電流Ｉに対す
る第１の短絡回路を形成する。

なお、このとき抵抗３５とフシデシサ２３は−Ｃ８３の
ターンオン動作を確実に行なわせる働きをする。

この結果、時刻りで制御用トランジスタ２がオフしてツ
レ〉シトコイル１が電源十Ｂから切ｌされた後は、この
コイル１に発生した逆起電力による電流ｌが抵抗２５．
８ＣＲ３、抵抗、２６１ダイオード１９．１８を遡って
流れ始めるが１この！易 ｓｇｍには抵抗２６が挿入されているため、全体として
のＬＢ時ｖｌ数が小さくなり、時刻會、以降で電流ｌは
比着的自速に減少してゆき、時刻ｔ、で電圧Ｖが早くも
ｔ　１１（Ｖ）にまで降下するので、ここでコンパレー
タ１２の出力１が（１）から（１）になり、ナシトゲ−
）１１の出力ｌＸＴｌは（（１）になる。

これによりトランジスタ７はオンし、抵抗３２を介して
トランジスタ４にベース電流を供給するので、このトラ
ンジスタ４もオンする。なお、このとき、コンデン？２
４によりシランジスタフの□オン動作にわずかの連れを
与え、談動作が生じなこの結果、第Ｓの短絡回路が形成
され、ソレノイドコイル澹の逆起電力による電流Ｉは抵
抗２５からトランジスタ４を迩り、ダイオード１８を通
って流れるようになる・そして、この＠Ｓ′の短絡回路
には饋１の短絡回路におけるような抵抗２６が挿入され
ていないから、第１の短絡回路全体に存在する抵抗分は
残留抵抗分だけとなり、ンーノ４ イドコイル１のイシダクタンスが効くようになって比較
的大きなＬＲ時定数をもつようになる。

そこで、時ｍｔａ以降の電流Ｉの減少速度は遅くなり、
時刻ｔ４でやつと電圧がｏ、１マ（Ｖ）にまテ降下し、
二の時点でコンパレータ１３１’）ｆｆｉ力２が〔１〕
になり、その後、時ｍｔｓ”ｔ’ｌＥ圧Ｖカ（１，１１
（Ｖ）にまで低下し、ここでクシパレータ１４の出力３
°が〔・〕になる。

時刻ｔ、でコンパレータ１４の出力３が（・）に変った
ことによりＦＦＩＱがセットされるので、ナシドゲート
１６の出力（ム十Ｂ）・Ｔ１は〔Ｏ〕になり、トランジ
スタ６がオフして出力（ム十Ｂ）・Ｔ１が〔１〕になる
ので、時刻ｔ、以降オフしていた制御用トランジスタ２
が再びオンし、電源十Ｂからレレノイドコイル１に電流
ｌを供給し始める。そこで第１とＪｌ廊の短Ｉ／Ｉ！ｒ
回路はダイオードＩＪＩ。

１９が逆バイアスされて切離され、この時点から電流Ｉ
は再び増加してゆく。なお、第１の短絡回路は時１ｇ１
．でトランジスタ４がオンし門時点において８０Ｂ３の
導通電流が減少してターンオフしてし倉うため、実際に
は既に切離されている。

こうして時刻１．以降、ソレノイドコイル１の電流Ｉは
再び上昇してゆき、時刻ｔ、で電圧Ｖが亀１　？　（Ｖ
）に達するとコンパレータ１３の出力２が〔・〕になる
のでシフ１０がリセツ）され、ナンドゲー）１６の出力
が〔１〕になって）テンジスタロがオンし、）ランジス
タ５．２はオフになるから、ソレノイドコイル１は再び
電源中Ｂから切離され、その逆起電力による電流ｌはト
ランジス＃４かもなる餉愈の短絡回路を流れながら時刻
ｔ・以降で減少してゆく。

ついで１時刻ｔ、に至り、電圧Ｖが＠、１１（Ｖ）に蜜
で降下すると、クンパレータ１４の出力３が（＠）　＆
：ｇ４ｋＴｏ、コｆ）時ＪＩ　Ｓｖ　Ｔ　Ｆ　Ｆ　１０
　ｉｔ　’ｋ”１トされ゛、制御用トランジスタ２がオ
ンして再び電源＋１からソレノドコイル、−１，１，７
、、ｖｉ　−、ｍ　、Ｉを供給し始める・ 従って、時刻音、以降においては、ソレノイドフィル１
の電流ｌにより検出用抵抗２！ｓに発生す６１Ｋ　Ｅ　
１１１１　下Ｖ　カ＆　ｔ　Ｉ　（Ｖ　）　、ツ會り電
流１１１１１１１．１（Ａ）にまで減少するとコシパレ
ータ１４０出力３によってＦＦＩＱがセットされ、制御
用トランジスタ２がオンし、これにより電流Ｉは電源中
Ｂから供給されて増加してゆき、電圧Ｖが０１ｘｙ［：
Ｖ］。

つまり電流、ＩがＬ丁〔ム〕になるとフンパレータ１３
の出力２によってＦＰＩＱがリセットされ〜制御用トラ
ンジスタ２はオフし、ソレノイドコイル１め逆起電力に
よる電流Ｘはオン状態に保たれているトランジスタ４・
からなる＃ＩＳの短絡回ＩＩ＆：流れて減少してゆくよ
うにされ、これらの状態を第ｓｇに示すように交互に繰
り返すことになり、この状態を入力信号Ｔｉが（・〕に
なるまで継続することになる。

そして、時刻ｔ、で示すように、入力信号！息が無くな
ると、制御用シランジスタ冨とトランジスタ４は共にオ
フにりるから、この時点でソレノイドコイル１＆：対す
る”：、電流Ｉの通路は全て遮断され、電流■はほとん
ど瞬時のうちに・になってしまう・なお、このときソレ
ノイドコイＡ−１に発生する逆起電力による制御用トラ
ンジスタ２の破壊を防止１テ するため、ツェナーダイオード２１が設けられている・ 従って、この実施例によれは、詩ｍｔｓで入力信号テｉ
が供給されてからインジェクタのソレノイドコイル１に
流れる電流！が所定値、つまりこの場合は１０（Ａ）に
達する時１１１１ｔ＊ｔでは制御用トランジスタ２をオ
ンに保って電源中Ｂからそのｔ重りレノイドコイル１に
電流Ｉを供給し、時刻１、以降はトランジスタ２をオフ
して＃Ｉｌと＃Ｉｌの短絡［１１＆：よりソレノイドコ
イ、Ａ−１の逆起電力による電流ｌの所定値、この場合
は１．＠〔ム〕までの減小動作と、制御用トランジスタ
２０オンによるソレノイドコイル１の電流Ｉの所定値、
この場合はＬマ〔＾〕までの増加動作とを交互に行なわ
せ、ソレノイドコイル１に流れる電流■の平均値を比較
的小さな値に保つようにする。

そこで、い會、インジェクタの開弁動作電流をコシパレ
ータ１２の出力１が〔・〕になる電流、つ、會りＬｌ（
Ａ）より大きく、コンパレータ１１の出力・が〔・〕に
なる電流、つまり１０〔ム〕より小さな適当な電流、例
えば５〔＾〕になるように定めておけば、入力信号テｌ
が供給された時点ｔ、赤ら立ち上ってゆくソレノイドコ
イルｌの電流Ｉの立ち上り速度を充分に早くすることが
てき、入力信、号Ｔ１が供給されてからインジェクタが
開弁して燃料０噴射が行〒われるま”ｔ’ｆ）動作遍れ
時間を充分に少なくすることができる。

ｔた・インジェクタの開弁保持電流をｆｆ　’７　／’
レータ１４の出力３が〔・〕になる電流、つｔすＬｌ〔
ム〕の電流とコンパレータ１３０出力２が〔・〕になる
電流、つ玄り１．マ〔ム〕の電流との平均値にほぼ等し
くなるようにしておけば、インジェクタが一旦開弁状態
に動作したあとは入力信号！弧が無くなってインジェク
タが閉じられる時点ｔ、倉ではＳ〔＾〕の開弁動作電流
よりかなり少ない開弁保持電流を電流制御用の抵抗など
によることなくインジェクタのソレノイドコイル１に供
給し、このフィルによる電力消費を滅多させて省エネル
ギーや温度上昇の減少などを得ることができる・その上
、この実施例においては、ソレノイドコｌ− イルｌの電流Ｉを減少させるときに使用する短絡１１１
１ｔＪＩＣＢＳと抵抗２６による第１の短絡回路とトラ
ンジスタ４による１１２の短絡回路のＳ種で構−し、ソ
髪・ノイドコイル１の電流Ｉが１０（＾〕−の最大値に
達した時点電、に続（時点ｔ、１での部分だけ１ｌｌＦ
）短絡回路による小さなＬＲ’ｉ時蜜数での比較的急速
な電流Ｉの立ち下り動作を与えるよう（しているから、
ソレノイドコイル１の電流Ｉが最大値から開弁保持電流
に倉で低下するまでの時間を充分に短かくすることがで
き、インジェクタによる燃料噴射時間を短く制御するた
めに入力信号！１のパルス輻をかなり狭くした揚台でも
１開弁動作電流以上の電流Ｉが流れている状−でソレノ
イドコイル１の電流Ｉを遮断してしまう虞れを生じるこ
となく、これよりはるかに少ない電流Ｉとなっている一
嚢保持電麹状態で電流！を常に遮断させることが可能に
ａ′す、インジェクタの開弁時間に対する制御範囲を広
く得るこ゛とができる。

なお、この実施例においては、インジェクタ制御用の）
ラシジスタ２としてＰＮＰ［）ラシジスタを使用してい
るから、電流検出用抵抗２ｓの一端を直接アースに接続
することができ、そのため、電圧Ｖを取り出してコンパ
レータ１１〜１４０入力に印加するための回路を簡単な
構成にすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、インジェクタの
ソレノイドコイルに流れる電流を直接検出し′、それに
基づいてソレノイドコイルに流れる開弁動作電流と開弁
保持電流の制御を行なっているから、電源電圧の変動や
温度上昇によるソレノイドコイルの抵抗変化などに全く
無関係に常に正確な開弁動作電流と開弁保持電流の制御
を行なうことができ、従来技術の欠点を除き、燃料噴射
方式の自動車用ガ□ソリンエンジンなどにおけるインジ
ェクタの開弁′制御を少ない消費電力のもとて正確に行
なうこと“ができ、省エネルギー面や発熱の面で優れた
特性６インジエクタ駆動１路を提供す　　することがで
きる＠

【図面の簡単な説明】

１１１１ｘｌｌは本発明によるインジェクタ駆動回路の
一実施例を示す回路図、第３図はその動作説明用のタイ
ミングチャーＦである。 １・・・・・・インジェクタのソレノイドコイル１２・
・・・・・インジェクタ制御用のトランジスタ、３・・
・・・・鯖ｌの一方向短絡回路を形成する８ＣＲ１４・
・・・・・鱈Ｓの一方向＊’ｅｓｖｘｖａを形成するト
ランジスタ、２Ｂ−−−一電流検出用の抵抗％２６・・
・・・・＃１１の一方向短絡回路に金倉れた時定数Ｉｇ
限用抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　インジェクタ制御用のスイッチング素子を備え、
   インジェクタの開弁動作後における開弁保持動作を、該
   インジェクタの開弁動作電流より少ない開弁保持電流に
   より行なうようにしたインジェクタの駆動回路において
   、上記インジェクタの駆動コイルと直列−接続された電
   流検出用の抵抗と、これら駆動コイルと電流検出用抵抗
   の直列回路に対して並列接続され、スイッチング素子を
   備えた一方向短絡回路とを設け、上記電流検出用抵抗に
   より検出した１記インジエクタ駆動コイルの電流値に基
   いて上記インジェクタ制御用スイッチング素子及び上記
   一方向短絡回路のスイッチング素子のそれぞれを制御す
   ることにより上記インジェクタの開弁動作電流と開弁保
   持電流の制御が行なわれるように構成したことを特徴と
   するインジェクタ駆動回路。 １　特許請求の範囲ｌ／４１項において、上記一方向短
   絡回路をそれぞれがスイッチング素子を備えた第１と第
   ３の一方向短絡回路で形成し、上記ｔＪｉ１の一方向短
   絡回路内に直列抵抗を設け、Ｌ紀インジェクタの駆動コ
   イルの電流を上記開弁動作電流から上記開弁保持電流に
   切換え制御するときだけ上記第１の一方向短絡回路を閉
   じ、その後上記第１の一方向短絡回路を閉じることによ
   り上記開弁保゛持電流の制御を行なうように構成したこ
   とを特徴とするインジェクタ駆動回路。 ＄、　特許請求の範囲第１項又は第１項において、上記
   インジェクタ制御用のスイッチング素子をＰＮＰ）ラン
   ジスタで形成することにより上記電流検出用抵抗を上記
   インジェクタの駆動コイルと共通電位点との間に直列に
   接続し得るように構成したことを特徴とするインジェク
   タ駆動回路。