JP4062821B2 - 電磁負荷の駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用エンジンの電磁駆動式のインジェクタに設けられるソレノイドなどの電磁負荷について、応答を早めて駆動するめの電磁負荷の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電磁負荷の応答を早めるために、昇圧回路により昇圧され蓄積されたエネルギーを放出する電磁負荷の駆動装置や、電磁負荷の通電遮断時の逆起電力エネルギー（フライバックエネルギー）を回収して利用する電磁負荷の駆動装置が公知である（例えば特公平７−７８３７４号公報、特許第２５９８５９５号公報）。
【０００３】
この種の電磁負荷の駆動装置としては、電磁駆動式のインジェクタを駆動する装置が知られており、従来技術におけるインジェクタ駆動回路を図１５に示す。図１５において、インダクタ３０１、スイッチ３０２、ダイオード３０３及びコンデンサ３０４により昇圧回路が構成されており、スイッチ３０２のオン／オフに伴いコンデンサ３０４にはバッテリ電圧＋Ｂよりも高い電圧が充電される。コンデンサ３０４にはスイッチ３０５を介してインジェクタ内のソレノイド３０６の一端が接続され、ソレノイド３０６の他端はスイッチ３０７及び抵抗３０８を介して接地されている。ソレノイド３０６には、定電流駆動用のスイッチ３０９が接続されている。スイッチ３０７のオン時にソレノイド３０６が通電されると、インジェクタの図示しない弁体が開弁位置に移動する。ソレノイド３０６のローサイドにはエネルギー回収用のダイオード３１０が接続されている。駆動用ＩＣ３１１は、各スイッチ３０２，３０５，３０７，３０９をオン又はオフに制御する。
【０００４】
上記インジェクタ駆動回路の動作を図１６のタイムチャートに従い説明する。図１６には、インジェクタによるメイン噴射と、それに先立って実施されるパイロット噴射とが実施される様子を示す。
【０００５】
パイロット噴射に際し、駆動用ＩＣ３１１からの噴射信号に従いスイッチ３０７がオンすると、それと同時にスイッチ３０５が一定時間だけオンし、コンデンサ３０４の充電電圧がソレノイド３０６に対して放出される。これにより、インジェクタの開弁当初に大電流が流れ、インジェクタの開弁応答性が向上する。コンデンサ３０４の放電後には、スイッチ３０２がオン／オフされてコンデンサ３０４が充電される。その後、抵抗３０８により検出されるインジェクタ電流に応じてスイッチ３０９がオン／オフされ、ソレノイド３０６が定電流駆動される。また、パイロット噴射終了時には、ソレノイド３０６に発生する逆起電力エネルギーがダイオード３１０を介してコンデンサ３０４に回収される。
【０００６】
一方、メイン噴射時には同様に、その当初にスイッチ３０５がオンしてコンデンサ３０４の充電電圧がソレノイド３０６に対して放出され、その後、ソレノイド３０６が定電流駆動される。コンデンサ３０４の放電後には、スイッチ３０２がオン／オフされてコンデンサ３０４が充電される。また、メイン噴射終了時には、ソレノイド３０６に発生する逆起電力エネルギーがダイオード３１０を介してコンデンサ３０４に回収される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１５及び図１６で説明した従来技術の場合、以下に示す問題が生じる。すなわち、図１６のパイロット噴射時とメイン噴射時とを比べると、各噴射に要する噴射時間が異なる等の理由から、噴射終了時におけるコンデンサ３０４の充電電圧に差異が生じ（Ｖａ＜Ｖｂ）、その差異により通電遮断時におけるコンデンサ３０４への逆起電力エネルギーの回収時間が変化する。そのため、インジェクタ駆動電流の減衰量が変化し、インジェクタの閉弁時間（通電遮断時からインジェクタが閉じるまでの応答遅れ時間）にも差異が発生する。従って、エンジン運転状態に対応するインジェクタの開弁時間（燃料噴射時間）に誤差が生じ、エンジンへの燃料噴射量が変動して排ガスの浄化性が悪化する等の問題を招く。
【０００８】
上記の通り、電磁負荷の通電遮断時におけるエネルギー回収を利用してコンデンサ等にエネルギーを蓄積する場合には、回収先のエネルギー蓄積状態が異なると、エネルギー回収時間が変化し、電磁負荷が動作状態から非動作状態へ移行する迄の応答遅れ時間が変化する。それ故、電磁負荷が安定動作しないという問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、通電遮断時に電磁負荷が動作状態から非動作状態へ移行する時間のばらつきを解消し、ひいては電磁負荷を安定して駆動させることができる電磁負荷の駆動装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、負荷駆動用のスイッチング手段のオン／オフに伴い電磁負荷が通電又は通電遮断の状態となる。エネルギー供給手段は、電磁負荷の通電に際し、エネルギー供給用のスイッチング手段をオンし、エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを電磁負荷に供給する。また、電磁負荷の通電遮断時に発生する逆起電力エネルギーは、回収手段にて回収されると共にエネルギー蓄積手段に蓄積される。エネルギー量検出手段は、エネルギー蓄積手段に蓄えられているエネルギー量を検出し、タイミング調整手段は、電磁負荷への通電を遮断する前の前記検出したエネルギー量に応じて電磁負荷の通電遮断タイミングを調整する。
【００１１】
上記の通り通電遮断のタイミングを調整することで、電磁負荷の通電遮断に際し、エネルギー蓄積手段のエネルギー量に応じてエネルギー回収に要する時間がばらついても、それに関係なく、通電遮断後に電磁負荷が実際に非動作状態になるタイミングはばらつくことがない。その結果、電磁負荷を安定して駆動させることができる。
【００１２】
この場合、請求項２に記載したように、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど電磁負荷の通電遮断タイミングが遅くなるよう調整するとよい。つまり、エネルギー蓄積手段のエネルギー量が少ない時は、通電遮断後のエネルギー回収が比較的長引くため、通電遮断タイミングを早くし、エネルギー蓄積手段のエネルギー量が多い時は、通電遮断後のエネルギー回収が比較的早いため、通電遮断タイミングを遅くする。これにより、エネルギー蓄積手段のエネルギー量に関係なく、通電遮断後、所望のタイミングで電磁負荷を非動作状態に移行させることができる。
【００１３】
ここで、電磁負荷を通電遮断する前のエネルギー蓄積手段のエネルギー量が変わると、通電遮断から非動作状態になるまでの電磁負荷の応答遅れ時間が変わるため、その応答遅れ時間の変化に拘わらず電磁負荷を本来必要な動作時間通りに制御するには、前記タイミング調整手段を請求項３〜８のように構成するとよい。以下、図１４を参照しながら請求項３〜８の発明を説明する。なお、図１４（ａ）は請求項３，４に対応する動作波形を、図１４（ｂ）は請求項５，６に対応する動作波形を、図１４（ｃ）は請求項７，８に対応する動作波形を示し、通電指令信号のオン／オフにより電磁負荷が動作／非動作（オン／オフ）の状態に切り替えられるとする。
【００１４】
つまり、請求項３に記載の発明によれば、前記タイミング調整手段は、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量に応じて通電遮断時の電磁負荷の応答遅れ時間（図１４のｔ１０１）を求めると共に、本来必要な電磁負荷の動作時間（図１４のｔ１０２）から前記求めた応答遅れ時間（ｔ１０１）を減算して電磁負荷の通電遮断タイミング、すなわち図１４中、通電指令信号がオフに立ち下がるタイミングを決定する。この場合、通電指令信号がオフとなる電磁負荷の通電遮断から応答遅れ時間（ｔ１０１）が経過したタイミングで、実際に電磁負荷が非動作状態となり、この非動作となるタイミングがばらつきなく調整されるので、電磁負荷の安定した駆動が実現できる。
【００１５】
上記請求項３の発明では、請求項４に記載したように、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど、前記通電遮断時の電磁負荷の応答遅れ時間（図１４のｔ１０１）を短くするとよい。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明によれば、前記タイミング調整手段は、エネルギー蓄積手段のエネルギー量がゼロの時の電磁負荷の応答遅れ時間を当該応答遅れ時間の基準値（図１４のｔ１０３）として、応答遅れ時間を前記エネルギー量に応じて基準値から減じさせるための補正値（図１４のｔ１０４）を求め、その補正値に応じて電磁負荷の通電遮断タイミングを調整する。この場合、通電指令信号がオフとなる電磁負荷の通電遮断から応答遅れ時間（（ｔ１０３−ｔ１０４）の時間）が経過したタイミングで、実際に電磁負荷が非動作状態となり、この非動作となるタイミングがばらつきなく調整されるので、電磁負荷の安定した駆動が実現できる。
【００１７】
上記請求項５の発明では、請求項６に記載したように、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど、前記応答遅れ時間の補正値（図１４のｔ１０４）を大きくするとよい。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明によれば、前記タイミング調整手段は、電磁負荷の通電指令信号として、本来必要な電磁負荷の動作時間（図１４のｔ１０５）よりも応答遅れの基準時間（図１４のｔ１０６）だけ短い信号を取り込み且つ、該信号による通電遮断のタイミングから、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量に応じた時間（図１４のｔ１０７）だけ電磁負荷の通電を継続させる。この場合、時間ｔ１０７の経過後の通電遮断から、更に応答遅れ時間（（ｔ１０６−ｔ１０７）の時間）が経過したタイミングで、実際に電磁負荷が非動作状態となり、この非動作となるタイミングがばらつきなく調整されるので、電磁負荷の安定した駆動が実現できる。
【００１９】
上記請求項７の発明では、請求項８に記載したように、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど、通電指令信号による通電終了から通電を継続する時間（図１４のｔ１０７）を長くするとよい。
【００２０】
因みに、上記図１４（ａ）〜（ｃ）では、通電遮断タイミングの調整方法は各々異なるが、本来必要な電磁負荷の動作時間が同じであれば、何れも負荷通電が遮断されるタイミング、並びに電磁負荷が非動作（オフ）になるタイミングが一致する。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、前記エネルギー蓄積手段による電磁負荷へのエネルギー供給後、次のエネルギー回収までの期間で当該エネルギー蓄積手段へのエネルギー蓄積を禁止し、その禁止期間にて前記エネルギー量検出手段によるエネルギー量の検出を行う。本構成により、エネルギー蓄積手段のエネルギー供給後、そのエネルギー状態が保持されて、その状態でエネルギー量が正しく検出される。
【００２２】
請求項１０に記載の発明では、前記エネルギー量検出手段は、エネルギー蓄積手段からのエネルギーの供給、並びにエネルギー蓄積手段へのエネルギーの回収が行われていない時点でのエネルギー量を基準に、電磁負荷の通電遮断までのエネルギー供給量とエネルギー回収量とから、通電遮断直前のエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギー量を推定する。また、前記タイミング調整手段は、前記推定したエネルギー量に応じて電磁負荷の通電遮断タイミングを調整する。
【００２３】
この場合、１回の電磁負荷の通電時におけるエネルギー供給量とエネルギー回収量とは既知であるため、蓄積エネルギー量の推定が可能となる。従って、電磁負荷の駆動毎にエネルギー蓄積手段のエネルギー量を検出する必要はなく、エネルギー量の検出時間が不足してもエネルギー量が正しく把握できる。それ故に、電磁負荷が適正に駆動できる。
【００２４】
上記請求項１０の発明は、請求項１１に記載したように、前記エネルギー量検出手段は、電磁負荷の通電遮断までのエネルギー蓄積手段のエネルギー供給量と、同エネルギー蓄積手段のエネルギー回収量と、昇圧手段によるエネルギー蓄積量とから、通電遮断直前のエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギー量を推定するように構成してもよい。
【００２５】
また、請求項１２に記載したように、前記エネルギー量の推定に係わるエネルギー供給及び回収が行われる期間では、前記昇圧手段によるエネルギー蓄積手段へのエネルギー蓄積を禁止するとよい。この場合、仮に電源電圧の変動等により昇圧手段によるエネルギーの蓄積量が影響を受けても、エネルギー量が誤って推定されることはなく、その推定値の信頼度が増し、電磁負荷が適正に駆動できるようになる。
【００２６】
請求項１３に記載の発明では、前記エネルギー蓄積手段は、電源エネルギーよりも高いレベルでエネルギーを蓄積するので、電磁負荷の動作時にはこの高いレベルのエネルギーが電磁負荷に供給され、電磁負荷の応答性が向上する。この場合、請求項１４に記載したように、エネルギー蓄積手段には電源電圧を昇圧したエネルギーが蓄積されるとよい。
【００２７】
本発明は、請求項１５に記載したように、前記エネルギー供給手段によるエネルギー蓄積手段のエネルギー供給後、電磁負荷に対して電源電圧を供給して通電状態を継続することで、前記エネルギー供給後における電磁負荷の動作状態を持続させることができる。
【００２８】
また、請求項１６に記載したように、電磁負荷を、エンジンに燃料を供給するための燃料噴射用電磁弁のソレノイドとして構成することで、エンジンへの燃料噴射に際し、燃料噴射用電磁弁を好適に制御し、所望の燃料噴射動作を実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車載用４気筒ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして具体化されるものであり、同燃料噴射システムにおいてコモンレール内で蓄圧された高圧燃料は、インジェクタの駆動に伴いディーゼルエンジンの各気筒に対して噴射供給される。また本実施の形態では、１回の燃焼行程に際して複数回の燃料噴射動作を行わせる多段噴射と、同時に２つのインジェクタを駆動させて各々燃料噴射を行わせる多重噴射とを実施する。
【００３０】
図１は、本実施の形態におけるインジェクタ駆動装置を示す電気回路図である。図１の装置は、エンジンの各気筒に対して燃料噴射を行う燃料噴射用電磁弁としてのインジェクタ１０１，１０２，１０３，１０４と、これらインジェクタ１０１〜１０４を駆動する駆動回路（ＥＤＵ：Electric Driver Unit）１００と、この駆動回路１００に接続されるＥＣＵ（電子制御装置）２００とを備える。ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、各種メモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＣＣ、エンジン水温ＴＨＷなど、各種センサにて検出されるエンジン運転情報に基づき気筒毎に噴射信号を生成して駆動回路１００に出力する。
【００３１】
インジェクタ１０１〜１０４は常閉式の電磁弁にて構成され、電磁負荷としてのソレノイド１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａを個々に備える。この場合、各ソレノイド１０１ａ〜１０４ａが通電されると、図示しない弁体がリターンスプリングの付勢力に抗して開弁位置に移動し、燃料噴射が行われる。また、各ソレノイド１０１ａ〜１０４ａの通電が遮断されると、弁体が元の閉弁位置に戻り、燃料噴射が停止される。
【００３２】
本実施の形態では、全４気筒のインジェクタ１０１〜１０４を２気筒ずつに分け、インジェクタ１０１と１０３を同じ噴射グループとして駆動回路１００の共通端子ＣＯＭ１に接続し、インジェクタ１０２と１０４を同じ噴射グループとして駆動回路１００の共通端子ＣＯＭ２に接続している。なお、同時に駆動されることがないインジェクタで各々の噴射グループを構成することとし、そのグループ分けはどの気筒間で多重噴射を実施させるか等のエンジンの設計仕様によって決定されればよい。また、４気筒以外の、例えば６気筒エンジンの場合には、各気筒のインジェクタを３気筒ずつの噴射グループに分ければよい。
【００３３】
インダクタＬ１１は一端がバッテリ電源ライン（＋Ｂ）に接続され、他端がトランジスタＴ００に接続されている。トランジスタＴ００のゲート端子には自励式の発振回路１１０が接続され、この発振回路１１０の出力に応じてトランジスタＴ００がオン／オフする。トランジスタＴ００とＧＮＤとの間には電流検出抵抗Ｒ００が接続されている。
【００３４】
インダクタＬ１１とトランジスタＴ００との間には、トランジスタＴ１３と逆流防止用のダイオードＤ１３とを介してコンデンサＣ１０の一端が接続されると共に、トランジスタＴ２３と逆流防止用のダイオードＤ２３とを介してコンデンサＣ２０の一端が接続されている。これらコンデンサＣ１０，Ｃ２０の他端はトランジスタＴ００と電流検出抵抗Ｒ００との接続点に接続されている。
【００３５】
なお、コンデンサＣ１０は、ＣＯＭ１側の噴射グループであるインジェクタ１０１，１０３専用のエネルギー蓄積コンデンサであり、コンデンサＣ２０は、ＣＯＭ２側の噴射グループであるインジェクタ１０２，１０４専用のエネルギー蓄積コンデンサである。
【００３６】
上記インダクタＬ１１、トランジスタＴ００、電流検出抵抗Ｒ００、発振回路１１０、トランジスタＴ１３，Ｔ２３、ダイオードＤ１３，Ｄ２３及びコンデンサＣ１０，Ｃ２０によりＤＣ−ＤＣコンバータ回路が構成され、このうち、インダクタＬ１１、トランジスタＴ００、電流検出抵抗Ｒ００及び発振回路１１０からなる回路部分が本発明の昇圧手段に相当する。
【００３７】
トランジスタＴ１３，Ｔ２３は駆動用ＩＣ１２０により駆動が制御され、トランジスタＴ１３，Ｔ２３がオンした状態でトランジスタＴ００がオン／オフされると、ダイオードＤ１３，Ｄ２３を通じてコンデンサＣ１０，Ｃ２０が充電される。これにより、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０がバッテリ電圧＋Ｂよりも高い電圧に充電される。かかる場合、電流検出抵抗Ｒ００により充電電流がモニタされつつ、駆動用ＩＣ１２０からの指示に従い発振回路１１０によりトランジスタＴ００がオン／オフされることで、コンデンサＣ１０，Ｃ２０が効率の良い周期で充電される。コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧は、例えば１００Ｖである。
【００３８】
駆動用ＩＣ１２０には、＃１〜＃４の入力端子が接続され、駆動用ＩＣ１２０はこの各端子を通じてＥＣＵ２００から第１気筒（＃１）〜第４気筒（＃４）の各噴射信号を取り込む。
【００３９】
トランジスタＴ１２，Ｔ２２は、＃１〜＃４の噴射信号がオフ（論理ローレベル）からオン（論理ハイレベル）に反転するタイミングで一時的にオンとなり、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の蓄積エネルギーをインジェクタ１０１〜１０４に供給するためのトランジスタである。より詳しくは、トランジスタＴ１２はコンデンサＣ１０と共通端子ＣＯＭ１との間に設けられ、駆動用ＩＣ１２０によりトランジスタＴ１２がオンされると、コンデンサＣ１０の蓄積エネルギーがＣＯＭ１側のインジェクタ１０１，１０３に供給される。また、トランジスタＴ２２はコンデンサＣ２０と共通端子ＣＯＭ２との間に設けられ、駆動用ＩＣ１２０によりトランジスタＴ２２がオンされると、コンデンサＣ２０の蓄積エネルギーがＣＯＭ２側のインジェクタ１０２，１０４に供給される。こうしたコンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー供給により、インジェクタの駆動電流として大電流が流れ、それに伴いインジェクタの開弁応答性が向上する。
【００４０】
各インジェクタ１０１〜１０４のローサイドには、駆動回路１００の端子ＩＮＪ１，ＩＮＪ２，ＩＮＪ３，ＩＮＪ４を介してトランジスタＴ１０，Ｔ２０，Ｔ３０，Ｔ４０が接続されており、駆動用ＩＣ１２０から＃１〜＃４の噴射信号が各々供給されると、その論理ハイレベルの噴射信号により当該トランジスタＴ１０〜Ｔ４０がオンとなる。トランジスタＴ１０，Ｔ３０とトランジスタＴ２０，Ｔ４０とは、各々同一の噴射グループを構成するものであり、それら各トランジスタはグループ毎に電流検出抵抗Ｒ１０，Ｒ２０を介して接地されている。電流検出抵抗Ｒ１０，Ｒ２０によりインジェクタ１０１〜１０４に流れる駆動電流が検出され、その検出結果が駆動用ＩＣ１２０に取り込まれる。
【００４１】
ＣＯＭ１，ＣＯＭ２端子はそれぞれ、ダイオードＤ１１，Ｄ２１とトランジスタＴ１１，Ｔ２１とを介してバッテリ電源ライン（＋Ｂ）に接続されている。かかる場合、駆動用ＩＣ１２０は、インジェクタ１０１〜１０４に流れる駆動電流に応じてトランジスタＴ１１，Ｔ２１をオン／オフ制御する。これにより、＋Ｂからインジェクタ１０１〜１０４に定電流が供給される。ダイオードＤ１２，Ｄ２２は定電流制御のための帰還ダイオードであり、トランジスタＴ１１，Ｔ２１のオフ時にインジェクタ１０１〜１０４に流れる電流はダイオードＤ１２，Ｄ２２を介して還流される。
【００４２】
実際の動作に際しては、駆動指令である噴射信号の立ち上がりと同時に先ずトランジスタＴ１２又はＴ２２がオンされ、インジェクタ１０１〜１０４の駆動電流としてコンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー供給により大電流が流れた後、引き続き、トランジスタＴ１１又はＴ２１を通じて定電流が流れ、噴射信号の立ち下がりに伴い同駆動電流が遮断される。なお、ダイオードＤ１１，Ｄ２１は、コンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー供給に際し、高電位となるＣＯＭ１，ＣＯＭ２端子から＋Ｂ側への回り込みを防止するためのダイオードである。
【００４３】
また、各インジェクタ１０１〜１０４のうち、一方の噴射グループを構成するインジェクタ１０１，１０３は、ダイオードＤ１０，Ｄ３０を介してコンデンサＣ１０に接続されており、通電遮断に伴い当該インジェクタ１０１，１０３に発生する逆起電力エネルギーはダイオードＤ１０，Ｄ３０を介してコンデンサＣ１０に回収される。また、他方の噴射グループを構成するインジェクタ１０２，１０４は、ダイオードＤ２０，Ｄ４０を介してコンデンサＣ２０に接続されており、通電遮断に伴い当該インジェクタ１０２，１０４に発生する逆起電力エネルギーはダイオードＤ２０，Ｄ４０を介してコンデンサＣ２０に回収される。
【００４４】
コンデンサＣ１０の電圧は、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６とコンデンサＣ１５により分圧及びフィルタ処理が施された後、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１４０に取り込まれる。また、コンデンサＣ２０の電圧は、抵抗Ｒ２５，Ｒ２６とコンデンサＣ２５により分圧及びフィルタ処理が施された後、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１４０に取り込まれる。Ａ／Ｄコンバータ１４０では、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧をＡ／Ｄ変換し、その変換結果をＥＣＵ２００に出力する。
【００４５】
なお本実施の形態では、コンデンサＣ１０，Ｃ２０が本発明のエネルギー蓄積手段に、トランジスタＴ１０〜Ｔ４０が負荷駆動用のスイッチング手段に、トランジスタＴ１２，Ｔ２２がエネルギー供給用のスイッチング手段に、ダイオードＤ１０〜Ｄ４０が回収手段に相当する。また、駆動用ＩＣ１２０がエネルギー供給手段に相当する。更に、Ａ／Ｄコンバータ１４０及びＥＣＵ２００がエネルギー量検出手段に相当し、ＥＣＵ２００がタイミング調整手段に相当する。
【００４６】
次に、本実施の形態における作用を図２のタイムチャートを用いて説明する。図２では多段噴射と多重噴射との動作例を示しており、多段噴射としては、メイン噴射に先立つプレ噴射とパイロット噴射、並びにメイン噴射後のアフター噴射が実施される。ここで、プレ噴射は主に筒内活性化のために実施され、パイロット噴射は主にＮＯｘや燃焼音の低減のために実施される。アフター噴射は主に煤の再燃焼のために実施される。また、多重噴射を実現するためのポスト噴射は、主に触媒活性化のために実施される。つまり、これら各噴射は、排気エミッションの向上を目的として、エンジン運転状態等に応じて適宜実施される。
【００４７】
図２中、「＃１」は第１気筒の噴射信号を、「＃２」は第２気筒の噴射信号を示し、第１気筒（＃１）の多段噴射について、期間ｔ１ではプレ噴射が、期間ｔ２ではパイロット噴射が、期間ｔ３ではメイン噴射が、期間ｔ４ではアフター噴射が、それぞれ実施される。また、期間ｔ５では、第１気筒のメイン噴射に重複して第２気筒（＃２）に対しポスト噴射が実施される。４気筒エンジンの場合、例えば＃１の噴射信号として、１８０°ＣＡ内にプレ、パイロット、メイン及びアフターの各噴射（多段噴射）の信号が出力され、その噴射信号に重複して＃２の噴射信号として、ポスト噴射（多重噴射）の信号が出力される。
【００４８】
さて、図２のプレ噴射前において、コンデンサＣ１０，Ｃ２０は満充電の状態にあり、期間ｔ１で＃１の噴射信号がオンに立ち上げられると、トランジスタＴ１０がオンすると共に、それと同時にトランジスタＴ１２がオンし、インジェクタ１０１によるプレ噴射が開始される。トランジスタＴ１２は、プレ噴射の開始当初の一定時間ｔ１１だけオンし、コンデンサＣ１０の蓄積エネルギーがソレノイド１０１ａに供給される。これにより、ソレノイド１０１ａに大電流が流れ、インジェクタ１０１の開弁応答が早まる。
【００４９】
コンデンサＣ１０のエネルギー供給後は、それに引き続いてトランジスタＴ１１がオン／オフ制御され、ダイオードＤ１１を介してソレノイド１０１ａに定電流が供給される。すなわち、電流検出抵抗Ｒ１０により検出した駆動電流（ＩＮＪ１電流）に応じて駆動用ＩＣ１２０がトランジスタＴ１１をオン／オフし、その駆動電流を所定値に保持する。これにより、インジェクタ１０１は開弁状態で保持される。
【００５０】
その後、＃１の噴射信号がオフされると、トランジスタＴ１０がオフし、ソレノイド１０１ａの通電遮断時に発生する逆起電力エネルギーがダイオードＤ１０を通じてコンデンサＣ１０に回収される。このとき、噴射開始時にエネルギー供給を行ったのと同じコンデンサＣ１０でエネルギーが回収される。通電遮断後、インジェクタの駆動電流（ＩＮＪ１電流）がリターンスプリングの付勢力に打ち負ける所定レベルまで減衰すると、インジェクタ１０１が閉弁し、同インジェクタ１０１によるプレ噴射が終了される。
【００５１】
また、プレ噴射の開始から終了後、更にソレノイド１０１ａの逆起電力エネルギー回収に必要な時間ｔ１２が経過するまでの期間では、トランジスタＴ１３がオフされ、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるコンデンサＣ１０の充電が禁止される。そして、逆起電力エネルギーの回収が完了すると、トランジスタＴ１３がオン、トランジスタＴ００がオン／オフしてＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるコンデンサＣ１０の充電が開始される。
【００５２】
なおここで、駆動用ＩＣ１２０からの信号に従い発振回路１１０が制御され、その発振回路１１０からの信号にてトランジスタＴ００が動作する。すなわち、トランジスタＴ００は、トランジスタＴ１３又はＴ２３の何れかがオンされている時にのみオン／オフする。
【００５３】
それ以降、期間ｔ２のパイロット噴射、期間ｔ３のメイン噴射、期間ｔ４のアフター噴射においても同様の動作が行われる。すなわち、＃１の噴射信号がオンとなる各噴射の開始当初においてコンデンサＣ１０の蓄積エネルギーがソレノイド１０１ａに供給され、それに引き続いて、ソレノイド１０１ａが定電流駆動される。その後、＃１の噴射信号がオフされてＩＮＪ１電流が減衰すると、インジェクタ１０１による各噴射が終了される。コンデンサＣ１０では、ソレノイド１０１ａへのエネルギー供給後、通電遮断時に発生する逆起電力エネルギーが回収され、更にその後、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路により充電される。
【００５４】
次に、多重噴射について説明する。図２では、＃１の噴射信号（ｔ３のメイン噴射）に＃２の噴射信号（ｔ５のポスト噴射）が重複しており、インジェクタ１０１，１０２が同時に駆動される。このとき、インジェクタ１０１，１０２は別々の噴射グループに属するため、それらは互いに無関係で制御され、仮に噴射時期が重複しても互いの影響を受けることなく燃料噴射が実施される。
【００５５】
詳しくは、期間ｔ５で＃２の噴射信号がオンに立ち上げられると、トランジスタＴ２０がオンすると共に、それと同時にトランジスタＴ２２が一定時間ｔ１１だけオンし、コンデンサＣ２０の蓄積エネルギーがソレノイド１０２ａに供給される。これにより、ポスト噴射の開始当初において、ソレノイド１０２ａに大電流が流れ、インジェクタ１０２の開弁応答が早まる。コンデンサＣ２０によるエネルギー供給後は、それに引き続き、電流検出抵抗Ｒ２０により検出した駆動電流（ＩＮＪ２電流）に応じてトランジスタＴ２１がオン／オフ制御され、ダイオードＤ２１を介してソレノイド１０２ａに定電流が供給される。これにより、インジェクタ１０２は開弁状態で保持される。
【００５６】
その後、＃２の噴射信号がオフされると、トランジスタＴ２０がオフし、ソレノイド１０２ａの通電遮断時に発生する逆起電力エネルギーがダイオードＤ２０を通じてコンデンサＣ２０に回収される。このとき、噴射開始時にエネルギー供給を行ったのと同じコンデンサＣ２０でエネルギーが回収される。通電遮断後、インジェクタの駆動電流（ＩＮＪ２電流）が減衰すると、インジェクタ１０２が閉弁し、同インジェクタ１０２によるプレ噴射が終了される。
【００５７】
この場合にも既述の通り、ポスト噴射の開始から終了後、更にソレノイド１０２ａの逆起電力エネルギーの回収が完了するまでの期間では、トランジスタＴ２３がオフされ、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるコンデンサＣ２０の充電が禁止される。そして、逆起電力エネルギーの回収が完了すると、トランジスタＴ２３がオン、トランジスタＴ００がオン／オフしてＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるコンデンサＣ２０の充電が開始される。
【００５８】
以上、一連の燃料噴射動作を説明したが、既述の通り、ソレノイド１０１ａ〜１０４ａの通電遮断時に、逆起電力エネルギーの回収先となるコンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧が相違すると、エネルギー回収時間が変わり、インジェクタ１０１〜１０４の閉弁タイミングがばらついてしまう。すなわち、上記＃１〜＃４の噴射信号に従い各インジェクタ１０１〜１０４が開弁及び閉弁動作するが、実際には、噴射信号がオフされてもソレノイド１０１ａ〜１０４ａに残留するエネルギーにより直ぐには閉弁せず、幾分の閉弁遅れ時間ｔｄを経て閉弁する。この場合、逆起電力エネルギーの回収先となるコンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧に応じて閉弁遅れ時間ｔｄが変化し、傾向として当該充電電圧が小さいほど閉弁遅れ時間ｔｄが長くなる。そこで本実施の形態では、インジェクタ１０１〜１０４の閉弁タイミングのばらつきを解消すべく、ＥＣＵ２００から出力される噴射信号を以下の如く補正する。
【００５９】
図５には、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧と閉弁遅れ時間ｔｄ〔μｓ〕との関係を示す。ここで、コンデンサ充電電圧がゼロの時の閉弁遅れ時間を「ｔ２２」、コンデンサ充電電圧に応じて変化する閉弁遅れ時間の補正時間を「α」とすると、閉弁遅れ時間ｔｄはコンデンサ充電電圧が高いほど次第に短くなり、例えばコンデンサ充電電圧がＶｘであれば、ｔｄ＝ｔ２２−αとなる。
【００６０】
従って、図３のタイムチャートにおいて、その時々の所望の燃料噴射量を得るために本来必要なインジェクタの開弁時間を「ｔ２１」とした場合、上記＃１〜＃４の噴射信号によるインジェクタの開弁時間は、ｔ２１よりも閉弁遅れ時間ｔｄ（＝ｔ２２−α）だけ短い時間であればよいことになる。そこで、コンデンサ充電電圧に応じて閉弁遅れ時間ｔｄを可変に設定し、インジェクタの開弁時間ｔ２１から閉弁遅れ時間ｔｄを減算してインジェクタの通電遮断タイミングを決定する。
【００６１】
噴射信号のオン時刻（通電開始時刻）をＴ１、同信号のオフ時刻（通電終わり時刻）をＴ３とする場合、ｎ番目のＮＥ信号（回転数パルス信号）を基準に時刻Ｔ１がセットされ、同じくｎ番目のＮＥ信号を基準とする後述のＮＥ割込み処理により時刻Ｔ３がセットされる。時刻Ｔ１は、インジェクタの弁体が開弁位置に移動する時刻であり、時刻Ｔ３は、インジェクタの通電が遮断される時刻である。そして、時刻Ｔ３での通電遮断後、閉弁遅れ時間ｔｄが経過する時刻Ｔ５で、インジェクタが実際に閉弁する。因みに、図３には噴射信号のオン時刻Ｔ１とインジェクタ開弁時刻とを一致させているが、厳密には極僅かにインジェクタ開弁時刻が遅れる。
【００６２】
また換言すれば、本実施の形態においては、コンデンサ充電電圧がゼロの時の閉弁遅れ時間を示す「ｔ２２」が当該閉弁遅れ時間ｔｄの基準値であり、この基準値（時間ｔ２２）からその時々のコンデンサ充電電圧に応じた補正時間αを減算し、「ｔ２２−α」に応じてインジェクタの通電遮断タイミングを調整している。
【００６３】
図４は、ＥＣＵ２００によるＮＥ割り込み処理を示すフローチャートであり、本処理によれば、＃１の噴射信号についてそのオフ時刻Ｔ３が設定される。なお、図４の処理は、コンデンサＣ１０のエネルギー供給後、コンデンサＣ１０の充電電圧が安定するタイミングで割り込み発生が設定される。
【００６４】
詳しくは、先ずステップＳ１１では、コンデンサＣ１０の充電電圧をＡ／Ｄコンバータ１４０によりＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ値を取り込む。このとき、燃料噴射の最中にはコンデンサＣ１０への充電が禁止されているので、コンデンサ充電電圧は変化のない状態でＡ／Ｄ変換される。図２中にはそのＡ／Ｄ変換タイミングを示す。
【００６５】
続くステップＳ１２では、例えば図５の関係を用い、前記Ａ／Ｄ変換したコンデンサＣ１０の充電電圧に基づいて補正時間αを求める。このとき、閉弁遅れ時間ｔｄは「ｔ２２−α」となり、噴射信号のオフ時刻Ｔ３を、
時刻Ｔ３＝時刻Ｔ１＋（ｔ２１−（ｔ２２−α））
として求める。噴射信号はそのオン時間が「ｔ２１−（ｔ２２−α）」の信号となる。
【００６６】
更に、ステップＳ１３では、アウトプットコンペアレジスタ（ＯＣＲ）に時刻Ｔ３をセットし、本処理を終了する。図４の処理後、アウトプットコンペアレジスタのセット時間が経過すると、噴射信号がオフに立ち下げられてトランジスタＴ１０がオフとなり、更にその後、閉弁遅れ時間ｔｄ（＝ｔ２２−α）が経過すると、インジェクタ１０１が閉弁する。なお図示及び説明は省略するが、＃１の噴射信号以外についても別途同様の処理が実施される。
【００６７】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（イ）ソレノイド１０１ａ〜１０４ａの通電遮断前におけるコンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧（エネルギー量）に応じてインジェクタ１０１〜１０４の閉弁遅れ時間ｔｄ（電磁負荷の応答遅れ時間）を求め、その閉弁遅れ時間ｔｄにより噴射信号のオフ時刻（通電遮断タイミング）を調整するようにしたので、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧に応じて通電遮断時のエネルギー回収に要する時間がばらついても、それに関係なく、通電遮断後のインジェクタ１０１〜１０４の閉弁タイミング、すなわち噴射切れのタイミングはばらつくことがない。その結果、インジェクタ１０１〜１０４を安定して駆動させてエンジンに供給される燃料噴射量を望み通りに制御し、ひいては排ガスの浄化性能や車両の乗り心地を改善することができる。
【００６８】
（ロ）通電遮断前のコンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧が高いほど、インジェクタ１０１〜１０４の閉弁遅れ時間ｔｄを短くして通電遮断タイミングを遅らせるので、実用上好ましいインジェクタ駆動装置が提供できる。
【００６９】
（ハ）コンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー供給後、次のエネルギー回収が終わるまでの期間で当該コンデンサＣ１０，Ｃ２０への充電を禁止し、その禁止期間にてコンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧を検出するので、その充電電圧が正しく検出される。
【００７０】
次に、本発明における第２，第３の実施の形態を説明する。但し、以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。
【００７１】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、ＥＣＵ２００によるソフト処理によりインジェクタの閉弁遅れ時間を補正し、その補正によりインジェクタの閉弁タイミングのばらつきを解消したが、本実施の形態では、ハード構成によりインジェクタの閉弁遅れ時間を補正することとする。
【００７２】
図６は、本実施の形態におけるインジェクタ駆動装置を示す電気回路図である。図６は前記図１に置き換わるものであり、その相違点として、駆動用ＩＣ１２０内の構成が大きく異なる。本実施の形態では、駆動用ＩＣ１２０が本発明のタイミング調整手段に相当する。
【００７３】
駆動用ＩＣ１２０には、補正回路１２１，１２２，１２３，１２４が設けられ、これら補正回路１２１〜１２４には＃１〜＃４の噴射信号が各々入力される。また、補正回路１２１，１２３にはコンデンサＣ１０の充電電圧が入力され、補正回路１２２，１２４にはコンデンサＣ２０の充電電圧が入力される。各補正回路１２１〜１２４の構成は何れも同様であるため、以下には＃１の噴射信号を取り込む補正回路１２１についてその内部構成と作用を説明する。
【００７４】
補正回路１２１において、コンデンサＣ１０の充電電圧は抵抗Ｒ５１及びＲ５２で分圧された後、オペアンプＯＰ５１でインピーダンス変換され、更にオフセット回路６１に入力される。オフセット回路６１は、前記入力されるコンデンサＣ１０の充電電圧に対して必要なオフセット電圧Ｖｒｅｆを付与する。このとき、オフセット回路６１の出力は、「コンデンサＣ１０の充電電圧＋Ｖｒｅｆ」となる。
【００７５】
オフセット回路６１には、ｐチャネルトランジスタＴ５１を介してコンデンサＣ５１が接続されており、同トランジスタＴ５１のオン時に、オフセット回路６１の電圧がコンデンサＣ５１に充電される。また、コンデンサＣ５１には、ｎチャネルトランジスタＴ５２を介して定電流回路Ｉ５１が接続されると共に、比較器ＣＭＰ５１の＋入力端子が接続されている。比較器ＣＭＰ５１は、コンデンサＣ５１の充電電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、コンデンサＣ５１の充電電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを越える時に論理ハイレベルの信号を出力する。トランジスタＴ５１，Ｔ５２のゲート端子にはインバータＧ５１を介して＃１の噴射信号が印加される。
【００７６】
一方、ＯＲ回路Ｇ５２は、＃１の噴射信号と比較器ＣＭＰ５１の出力とを入力してＯＲ処理し、入力信号の何れかが論理ハイレベルの時にハイレベル信号を出力してトランジスタＴ１０をオンさせる。
【００７７】
次に、上記補正回路１２１の作用を図７のタイムチャートを参照しながら説明する。時刻Ｔ３１では、＃１の噴射信号が論理ハイレベルに立ち上げられてＯＲ回路Ｇ５２の出力が論理ハイレベル（オン）となり、それと同時にトランジスタＴ１２がオンして、コンデンサＣ１０の充電電圧がインジェクタ１０１のソレノイド１０１ａに供給される。これにより、インジェクタ１０１が開弁位置にリフトし、燃料噴射が始まる。また、この時刻Ｔ３１では、トランジスタＴ５１がオン、トランジスタＴ５２がオフする。
【００７８】
補正回路１２１にはコンデンサＣ１０の充電電圧が取り込まれ、時刻Ｔ３１以降、コンデンサＣ５１が、コンデンサＣ１０の充電電圧にオフセットＶｒｅｆを加えた電圧値に充電される。つまり、＃１の噴射信号がオンの間、コンデンサＣ１０の充電電圧がトランジスタＴ５１を経由してコンデンサＣ５１でモニタされる。例えば、コンデンサＣ１０の放電に伴い、その充電電圧が「Ｖ１」まで低下する場合、コンデンサＣ５１は「Ｖ１＋Ｖｒｅｆ」に充電される。
【００７９】
その後、時刻Ｔ３２で＃１の噴射信号がオフすると、トランジスタＴ５１がオフ、トランジスタＴ５２がオンし、コンデンサＣ５１が定電流回路Ｉ５１に接続される。このとき、コンデンサＣ５１の充電電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上であり、比較器ＣＭＰ５１の出力が論理ハイレベルであるため、＃１の噴射信号がオフされてもＯＲ回路Ｇ５２の出力が論理ハイレベル（オン）のまま保持される。つまり、トランジスタＴ１０がオンのまま保持され、ソレノイド１０１ａの通電が継続される。
【００８０】
時刻Ｔ３２以後、コンデンサＣ５１の電荷がトランジスタＴ５２及び定電流回路Ｉ５１を経由して放出され、コンデンサＣ５１の充電電圧が一定の傾斜で下降する。
【００８１】
そして、時刻Ｔ３３で、コンデンサＣ５１の充電電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以下になると、比較器ＣＭＰ５１の出力が論理ローレベルに反転し、ＯＲ回路Ｇ５２が論理ローレベルになる。これにより、トランジスタＴ１０がオフしてソレノイド１０１ａの通電が遮断され、ソレノイド１０１ａに発生する逆起電力エネルギーがダイオードＤ１０を介してコンデンサＣ１０に回収される。そして、インジェクタ電流（ＩＮＪ１電流）が所定の閉弁レベルＩｔｈ（リターンスプリングに打ち負けるレベル）にまで低下する時刻Ｔ３４で、インジェクタ１０１が閉弁する。
【００８２】
ここで、その時々の所望の燃料噴射量を得るために本来必要なインジェクタの開弁時間を「ｔ２１」とする場合、ＥＣＵ２００は、予め所定時間ｔ２２だけの閉弁遅れ時間ｔｄを考慮して開弁時間ｔ２１を設定している。つまり、＃１の噴射信号は「ｔ２１−ｔ２２」の時間だけ論理ハイレベル（オン）となり、同噴射信号のオフ後、ｔ２２経過後にインジェクタが閉弁するようになっている。かかる場合、「ｔ２２」は、コンデンサ充電電圧を「０」とした時の閉弁遅れ時間ｔｄであり、ｔ２２相当の閉弁遅れ時間とは、噴射信号のオフ後、実際に通電遮断される迄の時間と、その通電遮断後、ソレノイドの残留エネルギーが所定の閉弁レベルまで低下してインジェクタが閉弁する迄の時間との和である。
【００８３】
図７の事例では、＃１の噴射信号のオフ後、コンデンサＣ５１の充電電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに降下する迄の時間α１が経過するタイミングで、ソレノイド１０１ａの通電が遮断される（Ｇ５２出力がオフ）。また、ソレノイド１０１ａの通電遮断後、ＩＮＪ１電流がＩｔｈレベルまで低下する迄の時間ｔ２３が経過するタイミングで、インジェクタ１０１が閉弁する。
【００８４】
時刻Ｔ３５以降は、２段目の燃料噴射が実施される。その際、コンデンサＣ１０の充電電圧が「Ｖ２」まで低下するものとすれば（Ｖ２＜Ｖ１）、コンデンサＣ５１は「Ｖ２＋Ｖｒｅｆ」に充電される。＃１の噴射信号がオフされた後（時刻Ｔ３６後）、コンデンサＣ５１の充電電圧は一定の傾斜で下降する。時刻Ｔ３６〜Ｔ３７の期間では、＃１の噴射信号のオフ後、コンデンサＣ５１の充電電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに降下する時間α２が経過する迄は、ソレノイド１０１ａの通電が継続される。
【００８５】
その後、時刻Ｔ３７では、コンデンサＣ５１の充電電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以下になり、ＯＲ回路Ｇ５２が論理ローレベルに反転してトランジスタＴ１０がオフし、ソレノイド１０１ａの通電が遮断される。通電遮断に伴い、ソレノイド１０１ａに発生する逆起電力エネルギーがダイオードＤ１０を介してコンデンサＣ１０に回収される。そして、ＩＮＪ１電流が所定の閉弁レベルＩｔｈにまで低下する時刻Ｔ３８で、インジェクタ１０１が閉弁する。時間ｔ２４は、ソレノイド１０１ａへの通電遮断後、インジェクタ１０１が閉弁する迄の時間である。
【００８６】
上記時刻Ｔ３１〜Ｔ３４での１段目の燃料噴射と、時刻Ｔ３５〜Ｔ３８での２段目の燃料噴射とを比べると、通電遮断時におけるエネルギー回収先であるコンデンサＣ１０の電圧レベルが相違し、これにより、逆起電力エネルギーの回収時間（図の時間ｔ２３，ｔ２４に相当）が自ずと変わる。実際には、１段目の燃料噴射時の方がコンデンサＣ１０の充電電圧が高いため、エネルギー回収時間が短く、インジェクタ１０１の閉弁が早い。それ故、噴射信号のオフ後に通電遮断する迄の時間、すなわち噴射信号のオフ後、ソレノイド通電を継続するための時間α１，α２を、コンデンサＣ１０の充電電圧に応じて可変にし、α１＞α２とする。
【００８７】
こうしたコンデンサＣ１０の充電電圧に応じた各時間は、図８の関係を満たす。図８によれば、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧が高いほど、噴射信号のオフ後の通電継続を長引かせ（α１＞α２とし）、実質上の閉弁遅れ時間ｔｄを短くするような関係が与えられる。なお、図示及び詳細な説明は省略するが、＃１の噴射信号以外についても別途同様の処理が実施される。
【００８８】
以上第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧に応じて通電遮断時のエネルギー回収に要する時間がばらついても、それに関係なく、通電遮断後のインジェクタ１０１〜１０４の閉弁タイミングはばらつくことがない。その結果、インジェクタ１０１〜１０４を安定して駆動させてエンジンに供給される燃料噴射量を望み通りに制御し、ひいては排ガスの浄化性能や車両の乗り心地を改善することができる。
【００８９】
（第３の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧をＡ／Ｄコンバータ１４０を介してＥＣＵ２００に取り込み、そのＡ／Ｄ値を使って噴射信号を補正したが、本実施の形態ではこの手法を変更し、各噴射毎にコンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧（エネルギー量）を推定し、この推定値に応じて噴射信号を補正することとする。本実施の形態では、前記図１の回路構成を流用することとし、ＥＣＵ２００がエネルギー量検出手段及びタイミング調整手段に相当する。
【００９０】
本実施の形態におけるインジェクタ駆動装置の動作を、図９〜図１２により説明する。なお、以下の説明では便宜上、第１気筒（＃１）の燃料噴射について説明するが、他の気筒についても同様に動作する。図９はＮＥ信号と＃１の噴射信号とを示すタイムチャート、図１０はＮＥ割り込み処理を示すフローチャート、図１１はプレ噴射時刻の設定処理を示すフローチャート、図１２はパイロット噴射時刻の設定処理を示すフローチャートである。
【００９１】
図９において、＃１の噴射信号は、その立ち上がり及び立ち下がり出力がアウトプットコンペアレジスタにて設定され、その設定時刻に至ると駆動用ＩＣ１２０に出力される。つまり、プレ、パイロット、メイン、アフターの各々の噴射開始時刻及び噴射終了時刻は後述するＮＥ割り込みに応じて設定され、その設定時刻にて噴射信号が出力される。図中、時刻Ｔ４１〜Ｔ４２ではプレ噴射が、時刻Ｔ４３〜Ｔ４４ではパイロット噴射が、時刻Ｔ４５〜Ｔ４６ではメイン噴射が、時刻Ｔ４７〜Ｔ４８ではアフター噴射が、それぞれ実施される。但し、それら各時刻Ｔ４１〜Ｔ４８は、ソレノイド１０１ａ〜１０４ａの通電開始時刻及び通電終了時刻を示す。
【００９２】
図１０のＮＥ割り込み処理はＥＣＵ２００により実行され、同割り込み処理では、要求噴射開始タイミングから何番目のＮＥでどの噴射信号を設定するかを算出し（ステップＳ２１）、今回が該当するＮＥ信号であれば、各噴射の噴射信号時刻の設定処理を実行する（ステップＳ２２）。
【００９３】
図１１のプレ噴射時刻の設定処理について説明する。先ずその時々のエンジン運転状態に応じた本来必要なプレ噴射時間を基に、プレ噴射開始角度とＮＥナンバーによる余り角度とを時間に換算し、噴射開始時刻Ｔ４１を算出する（ステップＳ３１）。
【００９４】
次に、コンデンサＣ１０の充電電圧に応じた補正時間βを算出する（ステップＳ３２）。詳しくは、プレ噴射の前にはＤＣ−ＤＣコンバータ回路の昇圧動作によりコンデンサＣ１０が満充電されているため、満充電相当のエネルギーからプレ噴射による１回のエネルギー供給分を差し引いてコンデンサＣ１０のエネルギー量を推定し、そのエネルギー量の電圧換算値を、プレ噴射終了時におけるコンデンサＣ１０の充電電圧とする。そして、例えば図１３の関係を用い、コンデンサＣ１０の充電電圧から補正時間βを算出する。閉弁遅れ時間ｔｄは「ｔ２２−β」となる。
【００９５】
ステップＳ３３では、プレ噴射時間から閉弁遅れ時間ｔｄ（＝ｔ２２−β）を減算し、その値に噴射開始時刻Ｔ４１を加えることで噴射終了時刻Ｔ４２を算出する。最後に、ステップＳ３４では、ＯＣＲ（アウトプットコンペアレジスタ）に時刻Ｔ４１，Ｔ４２を設定する。
【００９６】
一方、図１２のパイロット噴射時刻の設定処理では、先ずその時々のエンジン運転状態に応じた本来必要なパイロット噴射時間を基に、パイロット噴射開始角度とＮＥナンバーによる余り角度とを時間に換算し、噴射開始時刻Ｔ４３を算出する（ステップＳ４１）。
【００９７】
次に、コンデンサＣ１０の充電電圧に応じた補正時間βを算出する（ステップＳ４２）。詳しくは、コンデンサＣ１０の満充電相当のエネルギーからプレ噴射及びパイロット噴射による２回のエネルギー供給分を差し引き、その値にプレ噴射終了時のエネルギー回収分と、プレ噴射終了時からパイロット噴射開始までのＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるエネルギー蓄積分とを加えてコンデンサＣ１０のエネルギー量を推定し、そのエネルギー量の電圧換算値を、パイロット噴射終了時におけるコンデンサＣ１０の充電電圧とする。そして、例えば図１３の関係を用い、コンデンサＣ１０の充電電圧から補正時間βを算出する。
【００９８】
その後、ステップＳ４３では、パイロット噴射時間から閉弁遅れ時間ｔｄ（＝ｔ２２−β）を減算し、その値に噴射開始時刻Ｔ４３を加えることで噴射終了時刻Ｔ４４を算出する。最後にステップＳ４４では、ＯＣＲ（アウトプットコンペアレジスタ）に時刻Ｔ４３，Ｔ４４を設定する。
【００９９】
図示は省略するが、メイン噴射及びアフター噴射の設定処理においても同様の処理が行われる。その相違点としては、メイン噴射では、コンデンサＣ１０の満充電相当のエネルギーからプレ噴射、パイロット噴射及びメイン噴射による３回のエネルギー供給分を差し引き、その値にプレ噴射及びパイロット噴射終了時の２回のエネルギー回収分と、その後のＤＣ−ＤＣコンバータ回路による２回のエネルギー蓄積分とを加えてコンデンサＣ１０のエネルギー量を推定し、そのエネルギー量の電圧換算値を、メイン噴射終了時におけるコンデンサＣ１０の充電電圧とする。
【０１００】
また、アフター噴射では、コンデンサＣ１０の満充電相当のエネルギーからプレ噴射、パイロット噴射、メイン噴射及びアフター噴射による４回のエネルギー供給分を差し引き、その値にプレ噴射、パイロット噴射及びアフター噴射終了時の３回のエネルギー回収分と、その後のＤＣ−ＤＣコンバータ回路による３回のエネルギー蓄積分とを加えてコンデンサＣ１０のエネルギー量を推定し、そのエネルギー量の電圧換算値を、アフター噴射終了時におけるコンデンサＣ１０の充電電圧とする。そして、例えば図１３の関係を用い、各噴射の終了前におけるコンデンサＣ１０の充電電圧から補正時間βを算出する。
【０１０１】
なお因みに、コンデンサＣ１０の満充電相当のエネルギー量、各噴射開始時のエネルギー供給量、各噴射終了時のエネルギー回収量及び、各噴射間のＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるエネルギー蓄積量は何れも既知のデータとしてＥＣＵ２００に設定されている。
【０１０２】
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の昇圧動作によるエネルギーの蓄積量は電源電圧の変動等により影響を受けやすいので、エネルギー量の推定に係わるエネルギー供給及び回収が行われる期間では、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるコンデンサＣ１０，Ｃ２０へのエネルギー蓄積を禁止されるよう構成してもよい。すなわち、連続する多段噴射に際しては、例えばプレ噴射の開始からアフター噴射の終了時までＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるエネルギー蓄積を禁止する。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路によるエネルギー蓄積分を加算せずに、エネルギー量を推定すればよい（例えば、図１２のステップＳ４２）。この構成によれば、エネルギー量が誤って推定されることはなく、その推定値の信頼度が向上する。
【０１０３】
また、他の方法として、プレ噴射やパイロット噴射のように噴射時間が比較的短く、Ａ／Ｄ変換の実施が困難な場合等は、時間的に余裕のあるプレ噴射前に行ったＡ／Ｄ値からの推定エネルギー量で噴射信号の補正を実施し、これに対し、その後、噴射時間が比較的長いメイン噴射では、そのメイン噴射中のＡ／Ｄ値からの推定エネルギー量で噴射信号の補正を実施してもよい。更にその後のアフター噴射では、メイン噴射での推定エネルギー量を用いて噴射信号の補正を実施してもよい。
【０１０４】
以上第３の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧に応じて通電遮断時のエネルギー回収に要する時間がばらついても、それに関係なく、通電遮断後のインジェクタ１０１〜１０４の閉弁タイミングはばらつくことがない。その結果、インジェクタ１０１〜１０４を安定して駆動させてエンジンに供給される燃料噴射量を望み通りに制御し、ひいては排ガスの浄化性能や車両の乗り心地を改善することができる。また特に本実施の形態では、コンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー量（充電電圧）を噴射毎にＡ／Ｄ変換して検出する必要はなく、噴射間隔が接近して検出時間が不足してもエネルギー量が正しく把握できる。それ故に、インジェクタ１０１〜１０４が適正に駆動できる。
【０１０５】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
連続する多段噴射に際し、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の１回当たりのエネルギー供給量を制限し、常に要求レベルを満たす十分なエネルギーをソレノイドに供給できるように構成する。より具体的には、例えばエネルギー供給時におけるインジェクタの駆動電流をモニタする。そして、その駆動電流が所定値に達した時に、コンデンサＣ１０，Ｃ２０の１回分のエネルギー供給を停止させ、残りのエネルギーは次段の燃料噴射の蓄えとする。なおコンデンサＣ１０，Ｃ２０には、複数回分のエネルギーを備蓄させておく。この場合、連続する多段噴射時にも供給エネルギーが不足することはなく、各噴射が良好に実施できる。
【０１０６】
上記図１又は図６の構成において、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の昇圧動作によりコンデンサＣ１０，Ｃ２０にエネルギーを蓄積させるための構成を省略しても良い。かかる場合、例えば第３の実施の形態のように、コンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー量をＥＣＵ２００により推定する場合には、コンデンサＣ１０の満充電相当のエネルギー量と、各噴射開始時のエネルギー供給量と、各噴射終了時のエネルギー回収量とからコンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー量を推定すればよい。
【０１０７】
上記各実施の形態では、コンデンサＣ１０，Ｃ２０からのエネルギー供給後、トランジスタＴ１１，Ｔ２１をオン／オフ制御してソレノイド１０１ａ〜１０４ａを定電流駆動したが、この構成を変更する。つまり、コンデンサＣ１０，Ｃ２０からのエネルギー供給後は、バッテリ電圧によりソレノイド１０１ａ〜１０４ａを直接駆動するようにしてもよい。
【０１０８】
上記各実施の形態では、ディーゼルエンジンの全４気筒を２つの噴射グループに分け、多重噴射を行う構成としたが、多重噴射を実施しないインジェクタ駆動装置への適用も可能である。この場合、ソレノイドへの通電開始当初にエネルギー供給を行うためのコンデンサを１個にしてもよい。また、コスト等の制約がなければ、コンデンサを気筒数分設けてもよい。
【０１０９】
上記各実施の形態では、本発明をディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに具体化したが、他の装置への適用も可能である。例えば、分配型燃料噴射ポンプを用いて構成され、同ポンプにて高圧化された燃料がエンジンに噴射供給されるディーゼルエンジンの燃料噴射システムや、高圧燃料がエンジンの各気筒に直接噴射される直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射システムに具体化する。何れにしても、エネルギー供給用に設けられたコンデンサの蓄積エネルギーが、電磁スピル弁やインジェクタといった燃料噴射用電磁弁のソレノイドに供給され、それら各電磁弁がその通電開始当初に高速に駆動される。また、ソレノイドの通電遮断前におけるコンデンサのエネルギー量に応じてソレノイドの通電遮断タイミングが調整される。これにより、通電遮断後の前記各電磁弁の噴射切れのタイミングはばらつくことがなく、電磁弁を安定して駆動させてエンジンに供給される燃料噴射量を望み通りに制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるインジェクタ駆動装置の概要を示す電気回路図。
【図２】インジェクタ駆動装置の動作説明のためのタイムチャート。
【図３】噴射信号のオン及びオフ時刻を示すタイムチャート。
【図４】ＥＣＵによるＮＥ割り込み処理を示すフローチャート。
【図５】コンデンサ充電電圧と閉弁遅れ時間との関係を示す図。
【図６】第２の実施の形態においてインジェクタ駆動装置の電気回路図。
【図７】インジェクタ駆動装置の動作説明のためのタイムチャート。
【図８】コンデンサ充電電圧と閉弁遅れ時間との関係を示す図。
【図９】噴射信号のオン及びオフ時刻を示すタイムチャート。
【図１０】ＥＣＵによるＮＥ割り込み処理を示すフローチャート。
【図１１】プレ噴射時刻の設定処理を示すフローチャート。
【図１２】パイロット噴射時刻の設定処理を示すフローチャート。
【図１３】コンデンサ充電電圧と閉弁遅れ時間との関係を示す図。
【図１４】発明の説明に用いるタイムチャート。
【図１５】従来技術におけるインジェクタ駆動回路の電気回路図。
【図１６】動作説明のためのタイムチャート。
【符号の説明】
１００…駆動回路、１０１〜１０４…燃料噴射用電磁弁としてのインジェクタ、１０１ａ〜１０４ａ…電磁負荷としてのソレノイド、１１０…発振回路、１２０…エネルギー供給手段及びタイミング調整手段としての駆動用ＩＣ、１４０…エネルギー量検出手段としてのＡ／Ｄコンバータ、２００…エネルギー量検出手段及びタイミング調整手段としてのＥＣＵ、Ｃ１０，Ｃ２０…エネルギー蓄積手段としてのコンデンサ、Ｄ１０〜Ｄ４０…回収手段としてのダイオード、Ｔ１０〜Ｔ４０…負荷駆動用のスイッチング手段としてのトランジスタ、Ｔ１２，Ｔ２２…エネルギー供給用のスイッチング手段としてのトランジスタ、Ｌ１１…インダクタ、Ｔ００…トランジスタ、Ｒ００…電流検出抵抗。

Claims (16)

1. 電磁負荷と、電磁負荷に接続された負荷駆動用のスイッチング手段とを備え、該スイッチング手段をオン／オフして電磁負荷への通電を制御する電磁負荷の駆動装置において、
   電磁負荷に供給するためのエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、
   前記エネルギー蓄積手段と電磁負荷との間に設けられるエネルギー供給用のスイッチング手段と、
   電磁負荷の通電遮断時に発生する逆起電力エネルギーを前記エネルギー蓄積手段に回収させるための回収手段と、
   前記負荷駆動用のスイッチング手段による電磁負荷の通電に際し、前記エネルギー供給用のスイッチング手段をオンしてエネルギー蓄積手段にて蓄積されたエネルギーを電磁負荷に供給するエネルギー供給手段と、
   前記エネルギー蓄積手段に蓄えられているエネルギー量を検出するエネルギー量検出手段と、
   電磁負荷への通電を遮断する前の前記検出したエネルギー量に応じて電磁負荷の通電遮断タイミングを調整するタイミング調整手段と、
   を備えることを特徴とする電磁負荷の駆動装置。
2. 前記タイミング調整手段は、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど電磁負荷の通電遮断タイミングが遅くなるよう調整する請求項１に記載の電磁負荷の駆動装置。
3. 前記タイミング調整手段は、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量に応じて通電遮断時の電磁負荷の応答遅れ時間を求めると共に、本来必要な電磁負荷の動作時間から前記求めた応答遅れ時間を減算して電磁負荷の通電遮断タイミングを決定する請求項１に記載の電磁負荷の駆動装置。
4. 請求項３に記載の電磁負荷の駆動装置において、
   電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど、前記通電遮断時の電磁負荷の応答遅れ時間を短くする電磁負荷の駆動装置。
5. 前記タイミング調整手段は、エネルギー蓄積手段のエネルギー量がゼロの時の電磁負荷の応答遅れ時間を当該応答遅れ時間の基準値として、応答遅れ時間を前記エネルギー量に応じて基準値から減じさせるための補正値を求め、その補正値に応じて電磁負荷の通電遮断タイミングを調整する請求項１に記載の電磁負荷の駆動装置。
6. 請求項５に記載の電磁負荷の駆動装置において、
   電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど、前記応答遅れ時間の補正値を大きくする電磁負荷の駆動装置。
7. 前記タイミング調整手段は、電磁負荷の通電指令信号として、本来必要な電磁負荷の動作時間よりも応答遅れの基準時間だけ短い信号を取り込み且つ、該信号による通電遮断のタイミングから、電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量に応じた時間だけ電磁負荷の通電を継続させる請求項１に記載の電磁負荷の駆動装置。
8. 請求項７に記載の電磁負荷の駆動装置において、
   電磁負荷を通電遮断する前におけるエネルギー蓄積手段のエネルギー量が多いほど、通電指令信号による通電終了から通電を継続する時間を長くする電磁負荷の駆動装置。
9. 前記エネルギー蓄積手段による電磁負荷へのエネルギー供給後、次のエネルギー回収までの期間で当該エネルギー蓄積手段へのエネルギー蓄積を禁止し、その禁止期間にて前記エネルギー量検出手段によるエネルギー量の検出を行う請求項１〜８の何れかに記載の電磁負荷の駆動装置。
10. 前記エネルギー量検出手段は、エネルギー蓄積手段からのエネルギーの供給、並びにエネルギー蓄積手段へのエネルギーの回収が行われていない時点でのエネルギー量を基準に、電磁負荷の通電遮断までのエネルギー供給量とエネルギー回収量とから、通電遮断直前のエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギー量を推定し、
    前記タイミング調整手段は、前記推定したエネルギー量に応じて電磁負荷の通電遮断タイミングを調整する請求項１〜８の何れかに記載の電磁負荷の駆動装置。
11. 請求項１０に記載の電磁負荷の駆動装置において、
    前記エネルギー蓄積手段からのエネルギー供給後、電源電圧を昇圧したエネルギーをエネルギー蓄積手段に蓄積するための昇圧手段を備え、
    前記エネルギー量検出手段は、電磁負荷の通電遮断までのエネルギー蓄積手段のエネルギー供給量と、同エネルギー蓄積手段のエネルギー回収量と、前記昇圧手段によるエネルギー蓄積量とから、通電遮断直前のエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギー量を推定する電磁負荷の駆動装置。
12. 請求項１１に記載の電磁負荷の駆動装置において、
    前記エネルギー量の推定に係わるエネルギー供給及び回収が行われる期間では、前記昇圧手段によるエネルギー蓄積手段へのエネルギー蓄積を禁止する電磁負荷の駆動装置。
13. 前記エネルギー蓄積手段は、電源エネルギーよりも高いレベルでエネルギーを蓄積するものである請求項１〜８の何れかに記載の電磁負荷の駆動装置。
14. 前記エネルギー蓄積手段には電源電圧を昇圧したエネルギーが蓄積される請求項１３に記載の電磁負荷の駆動装置。
15. 前記エネルギー供給手段によるエネルギー蓄積手段のエネルギー供給後、電磁負荷に対して電源電圧を供給して通電状態を継続する請求項１〜１４の何れかに記載の電磁負荷の駆動装置。
16. 電磁負荷は、エンジンに燃料を供給するための燃料噴射用電磁弁のソレノイドである請求項１〜１５の何れかに記載の電磁負荷の駆動装置。

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