JPWO2019003757A1 - 電磁弁駆動制御回路、電磁弁駆動装置及び燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

電磁弁駆動制御回路（３０）は、電磁弁開閉指令信号（Ｓ１）に従って、駆動回路（２０）を制御するタイミング信号を出力するタイミング生成回路（３１）と、タイミング生成回路（３１）が閉弁を指令するタイミング信号を出力した後に、電磁弁（５）における電磁弁流出端子電圧（Ｓ６）を信号電圧として監視することによって閉弁タイミングを検知する閉弁検知回路（３６）とを備え、閉弁検知回路（３６）は、信号電圧が閾値電圧選択回路（３９）から順に出力される閾値電圧に達する各タイミングを検知し、各タイミングにおける時間間隔を測定することで得られる測定値の変化が所定条件を満たす場合に、閉弁タイミングを示す信号を出力する測定回路（３７）を有する。

Description

本発明は、電磁弁に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路を制御する電磁弁駆動制御回路、電磁弁駆動制御回路と駆動回路とを含む電磁弁駆動装置、及び、電磁弁駆動装置と電磁弁とを含む燃料制御装置に関する。

車両等のエンジンへの燃料噴射のための電磁弁駆動装置に関して、燃費向上のため、電磁弁の開弁及び閉弁のタイミングを正しく検知し、電磁弁への通電期間を補正することにより、所望の燃料噴射量を制御する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、電磁弁のコイル電流が各比較用閾値まで低下した各タイミングを検出し、その各タイミングに基づいて閉弁タイミングを検出する技術が開示されている。

特開２０１４−３１７３１号公報

しかしながら、特許文献１では、閉弁タイミングを検出する際に、電磁弁のコイル電流を緩やかに減少させるため、駆動期間の終了時から電磁弁が閉弁するまでの遅れ時間が長くなり、その分、燃料噴射量が多くなるという課題がある。微量の噴射量を制御する場合、このような燃料噴射量の増加は、エンジンの燃焼やエミッションに悪影響が出る可能性がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、駆動期間の終了時から電磁弁が閉弁するまでの遅れ時間を短くでき、かつ、閉弁タイミングを正しく検知できる電磁弁駆動制御回路、電磁弁駆動装置及び燃料噴射装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る電磁弁駆動制御回路は、電磁弁に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路を制御する電磁弁駆動制御回路であって、外部から入力される、前記電磁弁の開閉を指令する制御信号に従って、前記スイッチング素子のオンオフを制御するタイミング信号を生成して出力するタイミング生成回路と、前記タイミング生成回路が閉弁を指令するタイミング信号を出力した後に、前記電磁弁が有する前記電流を流すための２つの端子の少なくとも一方における電圧に依存して定まる信号電圧を監視することにより、前記電磁弁が閉弁するタイミングである閉弁タイミングを検知する閉弁検知回路とを備え、前記閉弁検知回路は、複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択して出力する閾値電圧選択回路と、前記閾値電圧選択回路から順に出力される閾値電圧と前記信号電圧とを比較する比較器と、前記比較器からの出力に基づいて、前記信号電圧が前記閾値電圧選択回路から順に出力される閾値電圧に達する各タイミングを検知し、前記各タイミングにおける時間間隔を測定することで得られる測定値の変化が所定条件を満たす場合に、前記閉弁タイミングを示す信号を出力する測定回路とを有する。

また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る電磁弁駆動装置は、電磁弁に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路と、前記駆動回路を制御する上記電磁弁駆動制御回路とを備える。

また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る燃料噴射装置は、輸送機器のエンジンへの燃料噴射を行うための電磁弁と、前記電磁弁の駆動制御を行う上記電磁弁駆動装置とを備える。

本発明により、駆動期間の終了時から電磁弁が閉弁するまでの遅れ時間を短くでき、かつ、閉弁タイミングを正しく検知できる電磁弁駆動制御回路、電磁弁駆動装置及び燃料噴射装置が実現される。

図１は、実施の形態１に係る燃料噴射装置の構成を示す回路図である。 図２は、図１に示される測定回路の詳細な構成を示す回路ブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る電磁弁駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。 図４は、実施の形態１に係る閉弁検知回路の動作を示すタイミングチャートである。 図５は、実施の形態１に係る測定回路による閉弁タイミングの検知処理を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態２に係る燃料噴射装置の構成を示す回路図である。 図７は、実施の形態２に係る電磁弁駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。 図８は、実施の形態２に係る閉弁検知回路の動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、回路、回路部品、回路の接続形態、処理手順、信号波形等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置について説明する。

図１は、実施の形態１に係る燃料噴射装置１３の構成を示す回路図である。燃料噴射装置１３は、車両等の輸送機器のエンジンへの燃料噴射を行うための電磁弁５と、電磁弁５の駆動制御を行う電磁弁駆動装置１２とを備える。ここでは、マイコン（マイクロコンピュータ）１１を備えるＥＣＵ（Engine Control Unit、電子制御ユニット）１０内に本実施の形態に係る電磁弁駆動装置１２が組み込まれた構成例が示されている。電磁弁５は、電流（つまり、コイル電流）が流入される流入端子５ａ及び電流が流出される流出端子５ｂを有する。

電磁弁駆動装置１２は、電磁弁５を駆動する装置であり、駆動回路２０と、電磁弁駆動制御回路３０とで構成される。なお、電磁弁駆動装置１２は、バッテリ電源Ｖ１、昇圧電源Ｖ２、プルアップ電源Ｖ３、及び、固定電源Ｖ４から、一定の電圧（それぞれ、「電圧Ｖ１」、「電圧Ｖ２」、「電圧Ｖ３」、「固定電圧Ｖ４」と表記する）の供給を受ける。バッテリ電源Ｖ１は、車両に搭載され、電圧Ｖ１を供給するバッテリ（図示せず）である。昇圧電源Ｖ２は、バッテリ電源Ｖ１が供給する電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に昇圧する電源である。プルアップ電源Ｖ３は、電磁弁５の流入端子５ａに対してプルアップ抵抗３４を介して電圧Ｖ３を供給する電源である。固定電源Ｖ４は、分割抵抗３９ａ（１）〜３９ａ（ｎ）に固定電圧Ｖ４を供給する電源である。

駆動回路２０は、電磁弁駆動制御回路３０から与えられるタイミング信号に従って、電磁弁５に電流を流す回路であり、逆流防止ダイオード２１、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂ、上側クランプ回路２３、下側スイッチング素子２４、検出抵抗２５、並びに、下側クランプ回路２６で構成される。

逆流防止ダイオード２１は、昇圧電源Ｖ２からバッテリ電源Ｖ１への逆流電流を阻止するダイオードである。

上側スイッチング素子２２ａは、バッテリ電源Ｖ１と電磁弁５の流入端子５ａとの間に接続され、バッテリ電源Ｖ１からの電圧Ｖ１を電磁弁５の流入端子５ａに供給するスイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳトランジスタである。

上側スイッチング素子２２ｂは、昇圧電源Ｖ２と電磁弁５の流入端子５ａとの間に接続され、昇圧電源Ｖ２からの電圧Ｖ２を電磁弁５の流入端子５ａに供給するスイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳトランジスタである。

上側クランプ回路２３は、グランドと電磁弁５の流入端子５ａとの間に接続され、電磁弁５に流れる電流を還流させるための回路であり、並列に接続された還流ダイオード２３ａ及びスイッチング素子２３ｂで構成される。還流ダイオード２３ａは、電磁弁５に流れる電流を還流させるダイオードである。スイッチング素子２３ｂは、電磁弁５の流入端子５ａにグランド電位を供給するスイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳトランジスタである。なお、上記グランド電位は、任意の固定電位であってもよい。

下側スイッチング素子２４は、グランドと電磁弁５の流出端子５ｂとの間に接続され、電磁弁５の流出端子５ｂにグランド電位を供給するスイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳトランジスタである。

検出抵抗２５は、下側スイッチング素子２４とグランドとの間に接続され、電磁弁５を流れる電流（電磁弁電流Ｉ１）を検出するための抵抗である。

下側クランプ回路２６は、電磁弁５の流出端子５ｂと昇圧電源Ｖ２との間に接続され、電磁弁５に流れる電流を還流させる場合に、電磁弁５の流出端子５ｂの電圧を一定電圧以上にクランプする回路であり、還流ダイオード２６ａで構成される。なお、下側クランプ回路２６は、この構成に限られず、電磁弁５の流出端子５ｂとグランドとの間に接続されたツェナーダイオードであってもよいし、下側スイッチング素子２４の制御端子に接続されるツェナーダイオードで構成されるアクティブクランプ回路であってもよい。

電磁弁駆動制御回路３０は、マイコン１１からの指令に従って駆動回路２０を制御し、電磁弁５が閉弁するタイミングである閉弁タイミングを検知してマイコン１１に出力する回路であり、タイミング生成回路３１、及び、閉弁検知回路３６で構成される。

タイミング生成回路３１は、外部（ここでは、マイコン１１）から入力される、電磁弁５の開閉を指令する制御信号（電磁弁開閉指令信号Ｓ１）に従って、駆動回路２０を構成する各スイッチング素子のオンオフを制御するタイミング信号を生成して出力する回路であり、タイミング制御回路３２、バッファアンプ３３ａ〜３３ｄ、プルアップ抵抗３４及び電流検出回路３５で構成される。

タイミング制御回路３２は、電磁弁開閉指令信号Ｓ１及び電流検出回路３５からの出力信号に基づいて、上側スイッチング素子２２ａ、上側スイッチング素子２２ｂ、上側クランプ回路２３、及び、下側スイッチング素子２４のそれぞれをオンオフさせるタイミング信号を生成して出力する論理回路である。

バッファアンプ３３ａ〜３３ｄは、タイミング制御回路３２から出力されるタイミング信号を増幅し、それぞれ、上側スイッチング素子２２ｂ、上側スイッチング素子２２ａ、上側クランプ回路２３のスイッチング素子２３ｂ、及び、下側スイッチング素子２４の制御端子に出力する。

プルアップ抵抗３４は、電磁弁５の流入端子５ａにプルアップ電源Ｖ３からの電圧Ｖ３を供給するための抵抗である。

電流検出回路３５は、電磁弁５を流れる電流（電磁弁電流Ｉ１）が所定値になったことを検出する回路であり、検出抵抗２５における電圧と所定値に対応する基準電圧とを比較し、その結果をタイミング制御回路３２に出力する比較器である。

閉弁検知回路３６は、タイミング生成回路３１が閉弁を指令するタイミング信号を出力した後に、電磁弁５が有する電流を流すための２つの端子の少なくとも一方における電圧に依存して定まる信号電圧（ここでは、流出端子５ｂでの電圧（電磁弁流出端子電圧Ｓ６））を監視することにより、電磁弁５が閉弁するタイミングである閉弁タイミングを検知する回路であり、測定回路３７、比較器３８、及び、閾値電圧選択回路３９で構成される。

閾値電圧選択回路３９は、測定回路３７から入力される閾値選択信号Ｓ９に従って、複数の閾値電圧から順に（例えば、降順に）閾値電圧Ｓ４を選択し、比較器３８の非反転入力端子に出力する回路であり、分割抵抗３９ａ（１）〜３９ａ（ｎ）、及び、スイッチ回路３９ｂで構成される。分割抵抗３９ａ（１）〜３９ａ（ｎ）は、固定電源Ｖ４とグランドとの間に直列に接続された電圧分割用の抵抗であり、例えば、いずれも同じ抵抗値をもつ抵抗である。スイッチ回路３９ｂは、直列に接続された分割抵抗３９ａ（１）〜３９ａ（ｎ）の各接続点と共通接続点との間に接続された複数のスイッチ群で構成され、複数のスイッチ群の一つを順にオンすることで、各接続点の電圧を順に出力する。

比較器３８は、非反転入力端子に入力される、閾値電圧選択回路３９から順に出力される閾値電圧Ｓ４と、反転入力端子に入力される信号電圧（つまり、電磁弁流出端子電圧Ｓ６）とを比較し、その結果を示す比較器出力信号Ｓ３を測定回路３７に出力するコンパレータである。

測定回路３７は、比較器３８からの比較器出力信号Ｓ３に基づいて、信号電圧が閾値電圧選択回路３９から順に出力される閾値電圧に達する各タイミングを検知し、各タイミングにおける時間間隔を測定することで得られる測定値の変化が所定条件を満たす場合に、閉弁タイミングを示す信号（閉弁タイミング信号Ｓ２）を出力する。具体的には、測定回路３７は、マイコン１１から入力される電磁弁開閉指令信号Ｓ１及び時間設定信号Ｓ７と比較器３８からの比較器出力信号Ｓ３とに基づいて閉弁タイミング信号Ｓ２を生成してマイコン１１に出力し、マイコン１１から入力される閾値切替間隔指令信号Ｓ８と比較器３８からの比較器出力信号Ｓ３とに基づいて閾値選択信号Ｓ９を生成して閾値電圧選択回路３９に出力する。

図２は、図１に示される測定回路３７の詳細な構成を示す回路ブロック図である。測定回路３７は、エッジ検出回路４０、時間設定回路４１、エッジ検出回路４２、今回測定値保持回路４３ａ、１回前測定値保持回路４３ｂ、２回前測定値保持回路４３ｃ、選択回路４４、減算回路４５、比較回路４６、閉弁タイミング測定タイマ４７、閉弁測定値保持回路４８、及び、閾値選択カウンタ４９で構成される。

エッジ検出回路４０は、マイコン１１から入力される電磁弁開閉指令信号Ｓ１の閉指令におけるエッジを検出し、検出したエッジのタイミングを示す信号を閉弁タイミング測定タイマ４７に出力する回路である。

時間設定回路４１は、マイコン１１から入力される時間設定信号Ｓ７が示す設定時間を保持し、比較回路４６に出力する回路である。設定時間は、比較回路４６での比較において閾値として用いられる時間である。

エッジ検出回路４２は、比較器３８から入力される比較器出力信号Ｓ３のエッジ（具体的には、電磁弁流出端子電圧Ｓ６が閾値電圧Ｓ４よりも低下したタイミング）を検出し、検出したエッジのタイミングを示す信号を出力する回路である。

今回測定値保持回路４３ａ、１回前測定値保持回路４３ｂ及び２回前測定値保持回路４３ｃは、連続する最新の３つの測定値を記憶するシフトレジスタを構成している。

つまり、今回測定値保持回路４３ａは、エッジ検出回路４２から信号が入力される度に、直前にエッジ検出回路４２から信号が入力されてから今回にエッジ検出回路４２から信号が入力されるまでの時間間隔を測定して今回測定値として保持するとともに、直前に保持していた測定値を１回前測定値保持回路４３ｂに出力するタイマである。

１回前測定値保持回路４３ｂは、今回測定値保持回路４３ａから測定値が入力される度に、入力された測定値を１回前測定値として保持するとともに、直前に保持していた１回前測定値を２回前測定値保持回路４３ｃに出力するラッチ回路である。

２回前測定値保持回路４３ｃは、１回前測定値保持回路４３ｂから測定値が入力される度に、入力された測定値を２回前測定値として保持するとともに、直前に保持していた２回前測定値を破棄するラッチ回路である。

選択回路４４は、１回前測定値保持回路４３ｂに保持された１回前測定値と、２回前測定値保持回路４３ｃに保持された２回前測定値とのうち、大きい測定値を選択し、過去測定値として、減算回路４５に出力する回路である。

減算回路４５は、選択回路４４で選択された過去測定値から、今回測定値保持回路４３ａに保持された今回測定値を減算し、得られた差分（つまり、測定値の減少分）を比較回路４６に出力する減算器である。

比較回路４６は、減算回路４５から出力された差分と、時間設定回路４１に保持された時間設定信号Ｓ７が示す設定時間とを比較することで、差分が設定時間を超えたか否かを判定し、差分が設定時間を超えたと判定した場合に、そのことを示す信号を閉弁タイミング測定タイマ４７に出力するコンパレータである。

閉弁タイミング測定タイマ４７は、エッジ検出回路４０から信号が入力されたとき（つまり、電磁弁開閉指令信号Ｓ１の閉指令を示したとき）から、比較回路４６からの信号が入力されるまでの時間を測定するタイマであり、測定した時間を閉弁測定値保持回路４８に出力する。

閉弁測定値保持回路４８は、閉弁タイミング測定タイマ４７から入力された時間を保持するとともに、その時間を閉弁タイミング信号Ｓ２に変換（例えば、パラレルシリアル変換等）してマイコン１１に出力するラッチ回路である。

これらのエッジ検出回路４０、時間設定回路４１、エッジ検出回路４２、今回測定値保持回路４３ａ、１回前測定値保持回路４３ｂ、２回前測定値保持回路４３ｃ、選択回路４４、減算回路４５、比較回路４６、閉弁タイミング測定タイマ４７、及び、閉弁測定値保持回路４８により、測定回路３７において、測定によって得られる今回測定値と、ｎ（ｎは１以上の整数）回以上前の測定によって得られた過去測定値との差分が、任意に設定される設定時間よりも大きい場合に、閉弁タイミング信号Ｓ２が出力される。このとき、過去測定値は、異なる測定によって得られた複数の過去測定値から選択された値である。具体的には、過去測定値は、今回測定値に対応する測定より１回前の測定によって得られた１回前測定値、及び、今回測定値に対応する測定より２回前の測定によって得られた２回前測定値のうち、大きい値である。

また、閾値選択カウンタ４９は、マイコン１１から入力される閾値切替間隔指令信号Ｓ８に従って、エッジ検出回路４２から信号が入力される度に、閾値電圧選択回路３９のスイッチ回路３９ｂに対して、オンすべきスイッチを指定する閾値選択信号Ｓ９を出力するカウンタである。例えば、閾値選択カウンタ４９は、閾値切替間隔指令信号Ｓ８が第１状態（最小の電圧間隔を指示する状態）を示す場合には、エッジ検出回路４２から信号が入力される度に、スイッチ回路３９ｂを構成するスイッチの並びに対して順に一つだけオンさせる閾値選択信号Ｓ９を出力する。一方、閾値切替間隔指令信号Ｓ８が第２状態（最小の電圧間隔のｎ倍を指示する状態）を示す場合には、閾値選択カウンタ４９は、エッジ検出回路４２から信号が入力される度に、スイッチ回路３９ｂを構成するスイッチの並びに対してｎ個おきに順に一つだけオンさせる閾値選択信号Ｓ９を出力する。これにより、閾値電圧選択回路３９は、測定回路３７から入力される閾値選択信号Ｓ９に従って、複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択するときの順序を変更できる。

次に、以上のように構成された実施の形態１に係る電磁弁駆動装置１２の動作について説明する。

図３は、実施の形態１に係る電磁弁駆動装置１２の動作を示すタイミングチャートである。本図では、マイコン１１が出力する「電磁弁開閉指令信号Ｓ１」、電磁弁５の流入端子５ａにおける電圧を示す「電磁弁流入端子電圧Ｓ５」、電磁弁５の流出端子５ｂにおける電圧を示す「電磁弁流出端子電圧Ｓ６」、電磁弁５を流れる電流を示す「電磁弁電流Ｉ１」、及び、電磁弁５の開度を示す「電磁弁開度」についての状態変化が示されている。

初期状態（時刻Ｔ１までの時間）では、電磁弁開閉指令信号Ｓ１は、ローレベル（閉指令）になっている。この時、タイミング生成回路３１は、タイミング信号を出力することにより、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂ、スイッチング素子２３ｂ、並びに、下側スイッチング素子２４をオフさせている。その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５と電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、プルアップ電源Ｖ３の電圧Ｖ３になる。また、電磁弁電流Ｉ１が流れないため、電磁弁５は閉じた状態であり、燃料の噴射は行われない。

時刻Ｔ１で、電磁弁開閉指令信号Ｓ１が、ローレベル（閉指令）からハイレベル（開指令）に切り換わる。この時、タイミング生成回路３１は、タイミング信号を出力することにより、上側スイッチング素子２２ｂ及び下側スイッチング素子２４をオンさせ、上側スイッチング素子２２ａ及びスイッチング素子２３ｂをオフさせる。その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５は、昇圧電源Ｖ２の電圧Ｖ２になり、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、グランド電位になる。なお、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂ、スイッチング素子２３ｂ、並びに、下側スイッチング素子２４のオン抵抗と検出抵抗２５とは、その値が充分に小さく、ここでは無視できるものとする。この時刻Ｔ１から、電磁弁電流Ｉ１が増加し、それに伴って、電磁弁５が開き始めて、燃料の噴射が開始される。

時刻Ｔ２で、タイミング生成回路３１は、電磁弁電流Ｉ１が所定値まで増加したことを、電流検出回路３５を介して検出するので、タイミング信号を出力することで、スイッチング素子２３ｂ及び下側スイッチング素子２４をオンさせ、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂをオフさせる。その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５及び電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、グランド電位になる。よって、この時刻Ｔ２から、電磁弁電流Ｉ１は減少するが、電磁弁５は開いた状態を維持し、燃料は噴射状態が維持される。

時刻Ｔ３で、タイミング生成回路３１は、電磁弁電流Ｉ１が所定値まで減少したことを、電流検出回路３５を介して検出するので、タイミング信号を出力することで、上側スイッチング素子２２ａ及び下側スイッチング素子２４をオンさせ、上側スイッチング素子２２ｂ及びスイッチング素子２３ｂをオフさせる。その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５は、バッテリ電源Ｖ１の電圧Ｖ１から逆流防止ダイオード２１の順方向電圧分だけ低下した電圧になり、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、グランド電位になる。よって、この時刻Ｔ３から、電磁弁電流Ｉ１は再び増加し、電磁弁５は開いた状態を維持し、燃料は噴射状態が維持される。

時刻Ｔ４で、タイミング生成回路３１は、電磁弁電流Ｉ１が所定値まで増加したことを、電流検出回路３５を介して検出するので、タイミング信号を出力することで、スイッチング素子２３ｂ及び下側スイッチング素子２４をオンさせ、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂをオフさせる。その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５及び電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、グランド電位になる。よって、この時刻Ｔ４から、電磁弁電流Ｉ１は減少するが、電磁弁５は開いた状態を維持し、燃料は噴射状態が維持される。

以後、上記時刻Ｔ３及び時刻Ｔ４での動作が繰り返される。これにより、電磁弁電流Ｉ１は、所定値以上流れ続け、電磁弁５は開いた状態を維持し、燃料の噴射状態が継続する。

時刻Ｔ５で、電磁弁開閉指令信号Ｓ１は、ハイレベル（開指令）からローレベル（閉指令）に切り換わる。この時、タイミング生成回路３１は、タイミング信号を出力することにより、スイッチング素子２３ｂをオンさせ、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂと下側スイッチング素子２４とをオフさせる。その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５は、グランド電位になり、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、昇圧電源Ｖ２の電圧Ｖ２から還流ダイオード２６ａの順方向電圧分だけ上昇した電圧（図３における「Ｖ２＋１ｄｉｏｄｅ」）になる。この時、電磁弁５の両端には、電圧「Ｖ２＋１ｄｉｏｄｅ」の逆バイアス電圧がかかっており、電磁弁電流Ｉ１は急速に低下する。ただし、電磁弁５は、まだ開いた状態を維持し、燃料は噴射状態が維持される。

時刻Ｔ６で、電磁弁電流Ｉ１は、ゼロまで低下する。スイッチング素子２３ｂはオンを継続し、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂと下側スイッチング素子２４とはオフを継続する。電磁弁流入端子電圧Ｓ５は、グランド電位を維持し、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、低下し始める。電磁弁５は、まだ開いた状態を維持し、燃料は噴射状態が維持される。

時刻Ｔ７で、電磁弁５は、開いた状態から閉じる方向に動き始める。電磁弁５が動くと、電磁弁５内部のコイルの磁束が変化し、その磁束変化により、電磁弁５に逆起電圧が発生する。電磁弁５が動いている限り、磁束は変化し続け、逆起電圧も発生し続ける。逆起電圧は、電磁弁５の両端に発生する電圧であるが、電磁弁流入端子電圧Ｓ５がグランド電位に固定されているため、電磁弁流出端子電圧Ｓ６に現れる。つまり、電磁弁流出端子電圧Ｓ６が低下している最中に逆起電圧が加算されるため、電磁弁５が動き始めたタイミング（つまり、時刻Ｔ７）で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６の変化曲線に、変曲点が現れる。

時刻Ｔ８で、電磁弁５が閉じ、燃料の噴射が止まる。電磁弁５が閉じると、電磁弁５の動きが停止するため、電磁弁５内部のコイルの磁束の変化が止まり、電磁弁５における逆起電圧の発生も止まる。逆起電圧が無くなるため、電磁弁５が停止したタイミング（つまり、時刻Ｔ８）で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６の変化曲線に、変曲点が現れる。

時刻Ｔ９で、初期状態に戻すために、タイミング生成回路３１は、タイミング信号を出力することにより、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂ、スイッチング素子２３ｂ、並びに、下側スイッチング素子２４をオフさせる。その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５と電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、プルアップ電源Ｖ３の電圧Ｖ３になる。

図３の「電磁弁開度」に示されるように、電磁弁開閉指令信号Ｓ１がハイレベル（開指令）からローレベル（閉指令）に切り換わる時刻Ｔ５から、電磁弁５が閉じる時刻Ｔ８までは、電磁弁５は開いた状態を維持し、燃料は噴射状態が維持される。よって、時刻Ｔ５から時刻Ｔ８までの時間を正しく検知し、次回以降の電磁弁開閉指令信号Ｓ１の制御タイミングを補正することにより、所望の燃料噴射量により近づけることができる。マイコン１１にとって、閉指令のタイミングである時刻Ｔ５は自明であるため、現実に電磁弁５が閉じたタイミング（閉弁タイミング）である時刻Ｔ８を正しく検知することが重要になる。閉弁タイミングである時刻Ｔ８を正しく検知するために、本実施の形態に係る電磁弁駆動制御回路３０に閉弁検知回路３６が設けられている。以下、図４を用いて閉弁検知回路３６の動作を説明する。

図４は、実施の形態１に係る閉弁検知回路３６の動作を示すタイミングチャートである。本図では、閾値電圧選択回路３９で選択されて比較器３８の非反転入力端子に入力される「閾値電圧Ｓ４」、信号電圧として比較器３８の反転入力端子に入力される「電磁弁流出端子電圧Ｓ６」、比較器３８の出力を示す「比較器出力信号Ｓ３」についての状態変化が示されている。また、本図の時刻Ｔ５〜時刻Ｔ８は、それぞれ、図３における同じ時刻に対応する。

初期状態（時刻Ｔ５の直前）では、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、グランド電位である。閾値電圧選択回路３９において、分割抵抗３９ａ（１）と分割抵抗３９ａ（２）との接続点がスイッチ回路３９ｂで選択され、閾値電圧選択回路３９から比較器３８に出力される閾値電圧Ｓ４は、最大値となっている。閾値電圧Ｓ４よりも電磁弁流出端子電圧Ｓ６の方が小さいため、比較器出力信号Ｓ３は、ハイレベルになっている。測定回路３７は、まだ動作していない。

時刻Ｔ５で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、昇圧電源Ｖ２から還流ダイオード２６ａの順方向電圧分だけ上昇した電圧（Ｖ２＋１ｄｉｏｄｅ）になる。閾値電圧Ｓ４は最大値のままである。その結果、閾値電圧Ｓ４よりも電磁弁流出端子電圧Ｓ６の方が大きくなるため、比較器出力信号Ｓ３はローレベルに切り換わる。測定回路３７は、まだ動作していない。

時刻Ｔ６で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、低下し始める。閾値電圧Ｓ４は最大値であり、比較器出力信号Ｓ３はローレベルのままである。測定回路３７は、まだ動作していない。時刻ｔ１まで、この状態が継続する。

時刻ｔ１で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６が閾値電圧Ｓ４に到達する（閾値電圧Ｓ４よりも低下する）ので、比較器出力信号Ｓ３は、ハイレベルに切り換わる。その結果、比較器出力信号Ｓ３を受けた測定回路３７では、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して閾値選択カウンタ４９に入力され、閾値選択カウンタ４９から閾値電圧選択回路３９に閾値選択信号Ｓ９が出力される。これにより、閾値電圧選択回路３９のスイッチ回路３９ｂにおいて分割抵抗３９ａ（２）と分割抵抗３９ａ（３）（図示せず）との接続点が選択され、閾値電圧選択回路３９から、直前の閾値電圧Ｓ４よりも１段階下の閾値電圧Ｓ４が比較器３８に出力される。すると、閾値電圧Ｓ４よりも電磁弁流出端子電圧Ｓ６の方が大きくなるため、比較器出力信号Ｓ３は、再びローレベルに切り換わる。また、測定回路３７では、時刻ｔ１から、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して今回測定値保持回路４３ａに入力されることにより、今回測定値保持回路４３ａにおいて、時刻ｔ１を開始時刻とする時間間隔の測定が開始される。

時刻ｔ２で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６が閾値電圧Ｓ４に到達するので、比較器出力信号Ｓ３は、ハイレベルに切り換わる。その結果、比較器出力信号Ｓ３を受けた測定回路３７では、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して閾値選択カウンタ４９に入力され、閾値選択カウンタ４９から閾値電圧選択回路３９に閾値選択信号Ｓ９が出力される。これにより、閾値電圧選択回路３９のスイッチ回路３９ｂにおいて、次の接続点、つまり、分割抵抗３９ａ（３）（図示せず）と分割抵抗３９ａ（４）（図示せず）との接続点が選択され、閾値電圧選択回路３９から、直前の閾値電圧Ｓ４よりもさらに１段階下の閾値電圧Ｓ４が比較器３８に出力される。すると、閾値電圧Ｓ４よりも電磁弁流出端子電圧Ｓ６の方が大きくなるため、比較器出力信号Ｓ３は、再びローレベルに切り換わる。また、測定回路３７では、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して今回測定値保持回路４３ａに入力されることにより、今回測定値保持回路４３ａにおいて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間間隔に相当する測定値（今回測定値）が保持されるとともに、時刻ｔ２を開始時刻とする時間間隔の測定が開始される。

時刻ｔ３で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６が閾値電圧Ｓ４に到達するので、比較器出力信号Ｓ３は、ハイレベルに切り換わる。その結果、比較器出力信号Ｓ３を受けた測定回路３７では、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して閾値選択カウンタ４９に入力され、閾値選択カウンタ４９から閾値電圧選択回路３９に閾値選択信号Ｓ９が出力される。これにより、閾値電圧選択回路３９のスイッチ回路３９ｂにおいて、次の接続点、つまり、分割抵抗３９ａ（４）（図示せず）と分割抵抗３９ａ（５）（図示せず）との接続点が選択され、閾値電圧選択回路３９から、直前の閾値電圧Ｓ４よりもさらに１段階下の閾値電圧Ｓ４が比較器３８に出力される。すると、閾値電圧Ｓ４よりも電磁弁流出端子電圧Ｓ６の方が大きくなるため、比較器出力信号Ｓ３は、再びローレベルに切り換わる。また、測定回路３７では、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して今回測定値保持回路４３ａに入力されることにより、今回測定値保持回路４３ａにおいて、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間間隔に相当する測定値（今回測定値）が保持されるとともに、時刻ｔ３を開始時刻とする時間間隔の測定が開始される。さらに、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間間隔に相当する測定値（１回前測定値）が今回測定値保持回路４３ａから１回前測定値保持回路４３ｂに転送されて１回前測定値保持回路４３ｂに保持される。

時刻ｔ４で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６が閾値電圧Ｓ４に到達するので、比較器出力信号Ｓ３は、ハイレベルに切り換わる。その結果、比較器出力信号Ｓ３を受けた測定回路３７では、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して閾値選択カウンタ４９に入力され、閾値選択カウンタ４９から閾値電圧選択回路３９に閾値選択信号Ｓ９が出力される。これにより、閾値電圧選択回路３９のスイッチ回路３９ｂにおいて、次の接続点、つまり、分割抵抗３９ａ（５）（図示せず）と分割抵抗３９ａ（６）（図示せず）との接続点が選択され、閾値電圧選択回路３９から、直前の閾値電圧Ｓ４よりもさらに１段階下の閾値電圧Ｓ４が比較器３８に出力される。すると、閾値電圧Ｓ４よりも電磁弁流出端子電圧Ｓ６の方が大きくなるため、比較器出力信号Ｓ３は、再びローレベルに切り換わる。また、測定回路３７では、比較器出力信号Ｓ３がエッジ検出回路４２を介して今回測定値保持回路４３ａに入力されることにより、今回測定値保持回路４３ａにおいて、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間間隔に相当する測定値（今回測定値）が保持されるとともに、時刻ｔ４を開始時刻とする時間間隔の測定が開始される。さらに、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間間隔に相当する測定値（１回前測定値）が今回測定値保持回路４３ａから１回前測定値保持回路４３ｂに転送されて１回前測定値保持回路４３ｂに保持され、さらに、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間間隔に相当する測定値（２回前測定値）が１回前測定値保持回路４３ｂから２回前測定値保持回路４３ｃに転送されて２回前測定値保持回路４３ｃに保持される。

以後、上記同様の動作が繰り返され、時刻ｔｎのタイミングで、時刻ｔ（ｎ−１）から時刻ｔｎまでの時間間隔に相当する測定値（今回測定値）が今回測定値保持回路４３ａに保持され、時刻ｔ（ｎ−２）から時刻ｔ（ｎ−１）までの時間間隔に相当する測定値（１回前測定値）が１回前測定値保持回路４３ｂに保持され、時刻ｔ（ｎ−３）から時刻ｔ（ｎ−２）までの時間間隔に相当する測定値（２回前測定値）が２回前測定値保持回路４３ｃに保持される。

ここで、測定回路３７における閉弁タイミングの検知処理を説明する。

図５は、実施の形態１に係る測定回路３７による閉弁タイミングの検知処理を示すフローチャートである。測定回路３７では、電磁弁開閉指令信号Ｓ１が閉指令を示した後、比較器出力信号Ｓ３が入力される度に、次の処理が行われる。

つまり、図４を用いて説明したように、比較器出力信号Ｓ３が入力される度に、シフトレジスタを構成する今回測定値保持回路４３ａ、１回前測定値保持回路４３ｂ及び２回前測定値保持回路４３ｃには、連続する最新の３つの測定値が記憶される（Ｓ１０）。つまり、今回測定値が今回測定値保持回路４３ａに保持され、１回前測定値が１回前測定値保持回路４３ｂに保持され、２回前測定値が２回前測定値保持回路４３ｃに保持される。

選択回路４４は、１回前測定値保持回路４３ｂに保持された１回前測定値と、２回前測定値保持回路４３ｃに保持された２回前測定値とのうち、大きい測定値を選択し、過去測定値として、減算回路４５に出力する（Ｓ１１）。

減算回路４５は、選択回路４４で選択された過去測定値から、今回測定値保持回路４３ａに保持された今回測定値を減算し、得られた差分（つまり、測定値の減少分）を比較回路４６に出力する（Ｓ１２）。

比較回路４６は、減算回路４５から出力された差分と、時間設定回路４１に保持された時間設定信号Ｓ７が示す設定時間とを比較することで、差分が設定時間を超えたか否かを判定する（Ｓ１３）。

その結果、差分が設定時間を超えたと判定した場合には、比較回路４６は、そのことを示す信号を閉弁タイミング測定タイマ４７に出力する。閉弁タイミング測定タイマ４７は、エッジ検出回路４０から信号が入力されたとき（つまり、電磁弁開閉指令信号Ｓ１が閉指令を示したとき）から、比較回路４６からの信号が入力されるまでの時間を測定し、測定した時間を閉弁測定値保持回路４８に出力する。閉弁測定値保持回路４８は、閉弁タイミング測定タイマ４７から入力された時間を保持するとともに、その時間を閉弁タイミング信号Ｓ２に変換（例えば、パラレルシリアル変換等）してマイコン１１に出力する（Ｓ１４）。

なお、以降のタイミングにおいては、電磁弁流出端子電圧Ｓ６の低下に伴い、比較器３８に入力される閾値電圧Ｓ４は最小値まで低下する。最終的には、閾値電圧Ｓ４よりも電磁弁流出端子電圧Ｓ６の方が小さくなるため、比較器出力信号Ｓ３はハイレベルで固定される（時刻ｔ１３参照）。そして、閉弁検知回路３６は、閉弁（時刻Ｔ８）から充分時間が経過した時刻Ｔ９（図３参照）のタイミングで、初期状態（図３及び図４の時刻Ｔ５の直前における状態）に戻り、次回の閉弁検知に備える。

このように、測定回路３７において、今回測定値が１回前測定値及び２回前測定値のうちの大きい測定値（つまり、過去測定値）よりも設定時間以上減少した時点が閉弁タイミングと判定され、電磁弁開閉指令信号Ｓ１が閉指令を示したときから閉弁タイミングまでの時間を示す閉弁タイミング信号Ｓ２が測定回路３７からマイコン１１に通知される。

図４におけるタイミングチャートでは、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの時間間隔が今回測定値として測定されたタイミングで、はじめて、今回測定値が１回前測定値（時刻ｔ７から時刻ｔ８までの時間間隔）及び２回前測定値（時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間間隔）のうちの大きい測定値（ここでは、１回前測定値）よりも設定時間以上減少することになるので、今回測定値の測定時間（時刻ｔ８から時刻ｔ９）において閉弁タイミングＴ８が存在すると検知される。具体的には、Ｔ５からｔ９までの時間が、閉弁測定値として保持される。

以上のように、本実施の形態に係る電磁弁駆動制御回路３０は、電磁弁５に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路２０を制御する回路であって、外部から入力される、電磁弁５の開閉を指令する制御信号（つまり、電磁弁開閉指令信号Ｓ１）に従って、駆動回路２０を構成するスイッチング素子のオンオフを制御するタイミング信号を生成して出力するタイミング生成回路３１と、タイミング生成回路３１が閉弁を指令するタイミング信号を出力した後に、電磁弁５が有する電流を流すための２つの端子の少なくとも一方（本実施の形態では、電磁弁５の流出端子５ｂ）における電圧に依存して定まる信号電圧（本実施の形態では、電磁弁流出端子電圧Ｓ６）を監視することにより、電磁弁５が閉弁するタイミングである閉弁タイミングを検知する閉弁検知回路３６とを備え、閉弁検知回路３６は、複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択して出力する閾値電圧選択回路３９と、閾値電圧選択回路３９から順に出力される閾値電圧と信号電圧とを比較する比較器３８と、比較器３８からの出力に基づいて、信号電圧が閾値電圧選択回路３９から順に出力される閾値電圧に達する各タイミングを検知し、各タイミングにおける時間間隔を測定することで得られる測定値の変化が所定条件を満たす場合に、閉弁タイミングを示す信号を出力する測定回路３７とを有する。

これにより、閉弁検知回路３６により、電磁弁５が有する電流を流すための２つの端子の少なくとも一方における電圧に依存して定まる信号電圧を監視することにより、電磁弁５が閉弁するタイミングである閉弁タイミングが検知されるので、特許文献１のように、電磁弁のコイル電流を緩やかに減少させ、コイル電流の減少から閉弁タイミングを検知する技術に比べ、駆動期間の終了時から電磁弁が閉弁するまでの遅れ時間を短くできる。

また、測定回路３７により、信号電圧が閾値電圧選択回路３９から順に出力される閾値電圧に達する各タイミングにおける時間間隔を測定することで得られる測定値の変化が所定条件を満たす場合に閉弁タイミングを示す信号が出力されるので、閉弁タイミングにおいて信号電圧の変化曲線に変曲点が現れることを利用して閉弁タイミングが検知され、閉弁タイミングが正しく検知される。

よって、駆動期間の終了時から電磁弁５が閉弁するまでの遅れ時間を短くでき、かつ、閉弁タイミングを正しく検知できる電磁弁駆動制御回路３０が実現される。

また、タイミング生成回路３１は、閉弁を指令するタイミング信号を出力するときに、電磁弁５が有する電流を流すための２つの端子のうちの一方（本実施の形態では、電磁弁５の流入端子５ａ）がグランド電位又は任意の固定電位になるように、タイミング信号を出力し、閉弁検知回路３６は、２つの端子のうちの他方（本実施の形態では、電磁弁５の流出端子５ｂ）における電圧（本実施の形態では、電磁弁流出端子電圧Ｓ６）を信号電圧として監視する。

これにより、電磁弁５が有する電流を流すための２つの端子のうちの一方の電圧を監視するだけで、閉弁タイミングが検知されるので、簡易な回路構成で閉弁タイミングが検知される。

また、上記所定条件は、測定によって得られる今回測定値と、ｎ（ｎは１以上の整数）回以上前の測定によって得られた過去測定値との差分が、任意に設定される設定時間よりも大きいことである。

これにより、今回測定値と過去測定値との差分が、任意に設定される設定時間よりも大きいタイミングが閉弁タイミングと検知されるので、特許文献１のように、今回測定値が過去測定値よりも少しでも小さい場合に閉弁タイミングと検知する技術に比べ、ノイズ等の外乱による信号電圧の変動に対するマージンを設けることができ、ノイズ等の外乱に対して安定して閉弁タイミングが検知される。

また、過去測定値は、異なる測定によって得られた複数の過去測定値から選択された値である。例えば、過去測定値は、今回測定値に対応する測定より１回前の測定によって得られた１回前測定値、及び、今回測定値に対応する測定より２回前の測定によって得られた２回前測定値のうち、大きい値である。

これにより、今回測定値と比較される過去測定値として複数の過去測定値が用いられるので、特許文献１のように、今回測定値と直前の１回前測定値だけとを比較する技術に比べ、ノイズ等の外乱に対して安定して閉弁タイミングが検知され、検知ミスが抑制される。特に、信号電圧の変化曲線における変曲点付近（図４のｔ６〜ｔ１０）では信号電圧が緩やかに低下するために、ノイズ等の外乱によって信号電圧が変動した場合には、特許文献１の技術では、今回測定値と直前の１回前測定値だけとを比較するので検知ミスを生じやすいが、実施の形態によれば、今回測定値と比較される過去測定値は複数の過去測定値から選択された大きいほうの測定値が用いられるので、検知ミスが削減される。

また、閾値電圧選択回路３９は、外部から入力される、閾値電圧の切替間隔を指令する制御信号（閾値切替間隔指令信号Ｓ８）に従って、複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択するときの順序を変更する。

これにより、外部から入力される、閾値電圧の切替間隔を指令する制御信号に従って、複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択するときの順序が変更されるので、比較器３８に順に入力される閾値電圧の変化の度合い（変化の刻み）を制御することで、閉弁タイミングを検知する精度（つまり、時間分解能）を制御できる。

また、本実施の形態に係る電磁弁駆動装置１２は、電磁弁５に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路２０と、駆動回路２０を制御する電磁弁駆動制御回路３０とを備える。

これにより、電磁弁駆動装置１２には、上記特徴を有する電磁弁駆動制御回路３０が備えられるので、電磁弁駆動制御回路３０と同様に、駆動期間の終了時から電磁弁が閉弁するまでの遅れ時間を短くでき、かつ、閉弁タイミングを正しく検知できる電磁弁駆動装置が実現される。

また、本実施の形態に係る燃料噴射装置１３は、車両等の輸送機器のエンジンへの燃料噴射を行うための電磁弁５と、電磁弁５の駆動制御を行う上記の電磁弁駆動装置１２とを備える。

これにより、電磁弁駆動装置１２には、上記特徴を有する電磁弁駆動制御回路３０が備えられるので、電磁弁駆動制御回路３０と同様に、駆動期間の終了時から電磁弁が閉弁するまでの遅れ時間を短くでき、かつ、閉弁タイミングを正しく検知できる燃料噴射装置が実現される。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る燃料噴射装置について説明する。

図６は、実施の形態２に係る燃料噴射装置１３ａの構成を示す回路図である。燃料噴射装置１３ａは、車両等の輸送機器のエンジンへの燃料噴射を行うための電磁弁５と、電磁弁５の駆動制御を行う電磁弁駆動装置１２ａとを備える。ここでは、実施の形態１と同様に、マイコン１１を備えるＥＣＵ１０ａ内に本実施の形態に係る電磁弁駆動装置１２ａが組み込まれた構成例が示されている。

電磁弁駆動装置１２ａは、電磁弁５を駆動する装置であり、駆動回路２０と、電磁弁駆動制御回路３０ａとで構成される。電磁弁駆動制御回路３０ａは、基本的な機能構成として、タイミング生成回路３１ａ、及び、閉弁検知回路３６ａで構成される点で実施の形態１と同じであるが、タイミング生成回路３１ａ及び閉弁検知回路３６ａの具体的な回路構成が実施の形態１と異なる。以下、実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

本実施の形態では、電磁弁駆動制御回路３０ａは、電磁弁流入端子電圧Ｓ５と電磁弁流出端子電圧Ｓ６との差の電圧を信号電圧として閾値電圧Ｓ４と比較することで閉弁タイミングを検知する点で、電磁弁流出端子電圧Ｓ６を信号電圧として閾値電圧Ｓ４と比較する実施の形態１と異なる。

そのために、閉弁検知回路３６ａは、実施の形態１の構成に加えて、差動増幅器５０を備える。差動増幅器５０は、電磁弁流入端子電圧Ｓ５と電磁弁流出端子電圧Ｓ６との差の電圧を算出し、算出した差の電圧を、信号電圧として、比較器３８の非反転入力端子に出力するアンプである。

また、タイミング生成回路３１ａを構成するタイミング制御回路３２ａは、閉弁検知動作中にスイッチング素子２３ｂをオフさせるタイミング信号を生成する。他のタイミング信号の生成については、タイミング制御回路３２ａは、実施の形態１と同様である。

図７は、実施の形態２に係る電磁弁駆動装置１２ａの動作を示すタイミングチャートであり、実施の形態１の図３に対応する図である。本図では、実施の形態１の図３に示された各信号に加えて、差動増幅器５０の出力信号である「差電圧（Ｓ６−Ｓ５）」も示されている。

時刻Ｔ５までは、電磁弁駆動装置１２ａにおいて、実施の形態１と同様の動作が行われる。ただし、比較器３８では、差動増幅器５０の出力信号（「差電圧（Ｓ６−Ｓ５）」）と閾値電圧Ｓ４とが比較される。

時刻Ｔ５で、電磁弁開閉指令信号Ｓ１は、ハイレベル（開指令）からローレベル（閉指令）に切り換わる。この時、タイミング生成回路３１ａは、タイミング信号を出力することにより、上側スイッチング素子２２ａ及び２２ｂ、スイッチング素子２３ｂ、並びに、下側スイッチング素子２４をオフさせる。

その結果、電磁弁流入端子電圧Ｓ５は、グランド電位から還流ダイオード２３ａの順方向電圧だけ下がった電圧（図７における「−１ｄｉｏｄｅ」）になり、その後（時刻Ｔ６以降）、プルアップ電源Ｖ３の電圧Ｖ３に向けて徐々に上昇していく。一方、電磁弁流出端子電圧Ｓ６は、実施の形態１と同様に、昇圧電源Ｖ２の電圧Ｖ２から還流ダイオード２６ａの順方向電圧分だけ上昇した電圧（図７における「Ｖ２＋１ｄｉｏｄｅ」）になり、その後（時刻Ｔ６以降）、プルアップ電源Ｖ３の電圧Ｖ３に向けて徐々に低下していく。

よって、電磁弁流入端子電圧Ｓ５と電磁弁流出端子電圧Ｓ６との差の電圧を算出する差動増幅器５０の出力は、時刻Ｔ５で、電圧「Ｖ２＋２ｄｉｏｄｅ」になり、その後（時刻Ｔ６以降）、ゼロ電位に向けて徐々に低下していく（「差電圧（Ｓ６−Ｓ５）」参照）。

図８は、実施の形態２に係る閉弁検知回路３６ａの動作を示すタイミングチャートであり、実施の形態１の図４に対応する図である。本図では、実施の形態１の図４に示された各信号において、「電磁弁流出端子電圧Ｓ６」に代えて、「差電圧（Ｓ６−Ｓ５）」が示されている。

図８では、「差電圧（Ｓ６−Ｓ５）」の初期値が負である点で、実施の形態１の図４における「電磁弁流出端子電圧Ｓ６」（ここでは、初期値がゼロ）と異なるが、他の箇所及び他の信号については、実施の形態１の図４と同様である。

つまり、測定回路３７において、今回測定値が１回前測定値及び２回前測定値のうちの大きい測定値（つまり、過去測定値）よりも設定時間以上減少した時点が閉弁タイミングと判定され、電磁弁開閉指令信号Ｓ１が閉指令を示したときから閉弁タイミングまでの時間を示す閉弁タイミング信号Ｓ２が測定回路３７からマイコン１１に通知される。

以上のように、本実施の形態では、閉弁検知回路３６は、電磁弁５が有する電流を流すための２つの端子の一方における電圧と他方における電圧との差を信号電圧として検知する差動増幅器５０を有する。

これにより、電磁弁５の両端における差の電圧が信号電圧として閾値電圧Ｓ４と比較することで閉弁タイミングが検知されるので、電磁弁５の両端から差動増幅器５０までの信号伝送において高い同相信号除去比が確保され、ノイズ等の外乱に対して安定して閉弁タイミングが検知される。特に、車両においては、電磁弁駆動装置１２ａと電磁弁５とは長く引き回されるハーネスで接続され、電磁弁流入端子電圧Ｓ５及び電磁弁流出端子電圧Ｓ６にはノイズが混入し易いが、本実施の形態によれば、同相信号のノイズが除去され、安定して閉弁タイミングが検知される。

よって、本実施の形態に係る電磁弁駆動制御回路３０ａ及び電磁弁駆動装置１２ａによれば、実施の形態１の効果に加えて、より安定して閉弁タイミングが検知されるという効果も奏される。

以上、本発明の電磁弁駆動制御回路、電磁弁駆動装置及び燃料噴射装置について、実施の形態１及び２に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態１及び２に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態１及び２に施したものや、実施の形態１及び２における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、電磁弁駆動制御回路３０は、タイマ、ラッチ、コンパレータ等の論理回路でハードウェア的に実現されたが、プログラムが格納されたＲＯＭ、一時的にデータを保持するＲＡＭ、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行するプロセッサ、及び、周辺回路と信号のやりとりをする入出力回路等で構成されるマイコン（マイクロコンピュータ）でソフトウェア的に実現されてもよい。

つまり、本発明は、次のような電磁弁駆動制御方法によって実現されてもよい。その電磁弁駆動制御方法は、電磁弁５に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路２０を制御する方法であって、外部から入力される、電磁弁５の開閉を指令する制御信号に従って、駆動回路２０を構成するスイッチング素子のオンオフを制御するタイミング信号を生成して出力するタイミング生成ステップと、閉弁を指令するタイミング信号を出力した後に、電磁弁５が有する電流を流すための２つの端子の少なくとも一方における電圧に依存して定まる信号電圧を監視することにより、電磁弁５が閉弁するタイミングである閉弁タイミングを検知する閉弁検知ステップとを含み、閉弁検知ステップでは、複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択して出力するステップ（閾値電圧選択回路３９によるステップ）と、順に出力される閾値電圧と信号電圧とを比較するステップ（比較器３８によるステップ）と、比較結果に基づいて、信号電圧が閾値電圧選択回路３９から順に出力される閾値電圧に達する各タイミングを検知し、各タイミングにおける時間間隔を測定することで得られる測定値の変化が所定条件を満たす場合に、閉弁タイミングを示す信号を出力するステップ（測定回路３７によるステップ）とを含む。

そして、そのような電磁弁駆動制御方法は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムとして実現されてもよい。

また、上記実施の形態では、測定回路３７において、今回測定値と比較される過去測定値として、１回前測定値及び２回前測定値から選択された大きい測定値が用いられたが、これに限られない。過去測定値として、ｎ（ｎは１以上の整数）回前測定値だけ、又は、３以上の異なるｎ（ｎは１以上の整数）回前測定値から選択された最も大きい測定値が用いられてもよい。過去測定値としていかなる測定値に設定するかは、求められる閉弁タイミング信号Ｓ２の精度及び安定性を勘案して適宜決定すればよい。

また、上記実施の形態では、測定回路３７において、過去測定値と今回測定値との差分と比較される設定時間は、マイコン１１から入力される時間設定信号Ｓ７によって定まったが、このような方式に限られず、測定回路３７内で決定された固定値であってもよい。

また、上記実施の形態では、駆動回路２０を構成するスイッチング素子を駆動するバッファアンプ３３ａ〜３３ｄは、電磁弁駆動制御回路３０に設けられたが、このような実装形態に限られず、駆動回路２０に設けられてもよい。

また、上記実施の形態では、車両のＥＣＵに適用された電磁弁駆動制御回路及び電磁弁駆動装置が説明されたが、本発明に係る電磁弁駆動制御回路及び電磁弁駆動装置は、これに限られず、航空機等の他の種類の装置が備えるエンジンへの燃料噴射のための電磁弁を制御する回路に適用されてもよいし、燃料噴射とは異なる他の流体の流量を正確に制御することが求められる電磁弁の制御回路及び駆動装置に適用されてもよい。

本発明は、電磁弁駆動制御回路、電磁弁駆動装置及び燃料噴射装置として、特に、駆動期間の終了時から電磁弁が閉弁するまでの遅れ時間を短くでき、かつ、閉弁タイミングを正しく検知できる電磁弁駆動制御回路、電磁弁駆動装置及び燃料噴射装置として、例えば、車両等のエンジンへの燃料噴射のための電磁弁駆動装置等として有用である。

５ 電磁弁
５ａ 流入端子
５ｂ 流出端子
１０、１０ａ ＥＣＵ
１１ マイコン
１２、１２ａ 電磁弁駆動装置
１３、１３ａ 燃料噴射装置
２０ 駆動回路
２１ 逆流防止ダイオード
２２ａ、２２ｂ 上側スイッチング素子
２３ 上側クランプ回路
２３ａ 還流ダイオード
２３ｂ スイッチング素子
２４ 下側スイッチング素子
２５ 検出抵抗
２６ 下側クランプ回路
２６ａ 還流ダイオード
３０、３０ａ 電磁弁駆動制御回路
３１、３１ａ タイミング生成回路
３２、３２ａ タイミング制御回路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ バッファアンプ
３４ プルアップ抵抗
３５ 電流検出回路
３６、３６ａ 閉弁検知回路
３７ 測定回路
３８ 比較器
３９ 閾値電圧選択回路
３９ａ（１）〜３９ａ（ｎ） 分割抵抗
３９ｂ スイッチ回路
４０ エッジ検出回路
４１ 時間設定回路
４２ エッジ検出回路
４３ａ 今回測定値保持回路
４３ｂ １回前測定値保持回路
４３ｃ ２回前測定値保持回路
４４ 選択回路
４５ 減算回路
４６ 比較回路
４７ 閉弁タイミング測定タイマ
４８ 閉弁測定値保持回路
４９ 閾値選択カウンタ
５０ 差動増幅器
Ｖ１ バッテリ電源（供給電圧Ｖ１）
Ｖ２ 昇圧電源（供給電圧Ｖ２）
Ｖ３ プルアップ電源（供給電圧Ｖ３）
Ｖ４ 固定電源（供給電圧Ｖ４）
Ｓ１ 電磁弁開閉指令信号
Ｓ２ 閉弁タイミング信号
Ｓ３ 比較器出力信号
Ｓ４ 閾値電圧
Ｓ５ 電磁弁流入端子電圧
Ｓ６ 電磁弁流出端子電圧
Ｓ７ 時間設定信号
Ｓ８ 閾値切替間隔指令信号
Ｓ９ 閾値選択信号
Ｉ１ 電磁弁電流

Claims (9)

1. 電磁弁に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路を制御する電磁弁駆動制御回路であって、
   外部から入力される、前記電磁弁の開閉を指令する制御信号に従って、前記スイッチング素子のオンオフを制御するタイミング信号を生成して出力するタイミング生成回路と、
   前記タイミング生成回路が閉弁を指令するタイミング信号を出力した後に、前記電磁弁が有する前記電流を流すための２つの端子の少なくとも一方における電圧に依存して定まる信号電圧を監視することにより、前記電磁弁が閉弁するタイミングである閉弁タイミングを検知する閉弁検知回路とを備え、
   前記閉弁検知回路は、
   複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択して出力する閾値電圧選択回路と、
   前記閾値電圧選択回路から順に出力される閾値電圧と前記信号電圧とを比較する比較器と、
   前記比較器からの出力に基づいて、前記信号電圧が前記閾値電圧選択回路から順に出力される閾値電圧に達する各タイミングを検知し、前記各タイミングにおける時間間隔を測定することで得られる測定値の変化が所定条件を満たす場合に、前記閉弁タイミングを示す信号を出力する測定回路とを有する
   電磁弁駆動制御回路。
2. 前記タイミング生成回路は、前記閉弁を指令するタイミング信号を出力するときに、前記２つの端子のうちの一方がグランド電位又は任意の固定電位になるように、前記タイミング信号を出力し、
   前記閉弁検知回路は、前記２つの端子のうちの他方における電圧を前記信号電圧として監視する
   請求項１記載の電磁弁駆動制御回路。
3. 前記閉弁検知回路は、さらに、前記２つの端子の一方における電圧と他方における電圧との差を、前記信号電圧として、検知する差動増幅器を有する
   請求項１記載の電磁弁駆動制御回路。
4. 前記所定条件は、前記測定によって得られる今回測定値と、ｎ（ｎは１以上の整数）回以上前の測定によって得られた過去測定値との差分が、任意に設定される設定時間よりも大きいことである
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁弁駆動制御回路。
5. 前記過去測定値は、異なる測定によって得られた複数の過去測定値から選択された値である
   請求項４記載の電磁弁駆動制御回路。
6. 前記過去測定値は、前記今回測定値に対応する前記測定より１回前の測定によって得られた１回前測定値、及び、前記今回測定値に対応する前記測定より２回前の測定によって得られた２回前測定値のうち、大きい値である
   請求項５記載の電磁弁駆動制御回路。
7. 前記閾値電圧選択回路は、外部から入力される、前記閾値電圧の切替間隔を指令する制御信号に従って、前記複数の閾値電圧から順に閾値電圧を選択するときの順序を変更する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁弁駆動制御回路。
8. 電磁弁に電流を流すスイッチング素子で構成される駆動回路と、
   前記駆動回路を制御する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁弁駆動制御回路と
   を備える電磁弁駆動装置。
9. 輸送機器のエンジンへの燃料噴射を行うための電磁弁と、
   前記電磁弁の駆動制御を行う請求項８記載の電磁弁駆動装置と
   を備える燃料噴射装置。

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