JP4062822B2

JP4062822B2 - 電磁負荷の駆動装置

Info

Publication number: JP4062822B2
Application number: JP18348799A
Authority: JP
Inventors: 克佳白木; 真一前田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2001014044A

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、特開平９−１１５７２７号）。
【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３に示す。図３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４のタイムチャートに従い説明する。図４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３及び図４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４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（ｔａ＞ｔｂとなり、等しくない）。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補充する場合には、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。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。エネルギー調整手段は、エネルギー放出用のスイッチング手段をオンしてエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを電磁負荷に放出し、該エネルギー蓄積手段のエネルギーレベルを次の逆起電力エネルギー回収までに所定のエネルギーレベルに調整する。
【００１１】
上記の通り、次の逆起電力エネルギー回収時、すなわち次の電磁負荷の通電遮断時までにエネルギー蓄積手段のエネルギーレベルが所定レベルに調整されることで、電磁負荷の通電遮断に際し、エネルギー回収に要する時間が均一化される。それ故、通電遮断時には、電磁負荷の通電電流が一定の割合で減衰し、電磁負荷が動作状態から非動作状態に移行するまでの時間のばらつきが解消される。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】
なお請求項２に記載の発明によれば、エネルギー調整手段によるエネルギー蓄積手段のエネルギー放出後は、当該エネルギー蓄積手段が電源のエネルギーレベルに調整される。これにより、通電遮断時には、常に電源のエネルギーレベル状態のエネルギー蓄積手段に対して逆起電力エネルギーが回収され、エネルギー回収時間のばらつきが解消される。
【００１３】
請求項１の発明としてより具体的には、請求項３に記載したように、前記エネルギー蓄積手段はコンデンサからなり、前記エネルギー調整手段は、前記コンデンサの電圧レベルが次の逆起電力エネルギー回収までに所定の電圧レベルになるようコンデンサに蓄えられたエネルギーを調整するものであればよい。
【００１４】
一方、請求項４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。第１エネルギー蓄積手段には電源エネルギーよりも高いレベルでエネルギーが蓄積される。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、第１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。このとき、高いレベルのエネルギー供給により電磁負荷の応答性が向上する。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第２エネルギー蓄積手段に蓄積される。エネルギー調整手段は、エネルギー放出用のスイッチング手段をオンして第２エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを電磁負荷に放出し、該第２エネルギー蓄積手段のエネルギーレベルを次の逆起電力エネルギー回収までに所定のエネルギーレベルに調整する。
【００１５】
上記の通り、次の逆起電力エネルギー回収時、すなわち次の電磁負荷の通電遮断時までに第２エネルギー蓄積手段のエネルギーレベルが所定レベルに調整されることで、電磁負荷の通電遮断に際し、エネルギー回収に要する時間が均一化される。それ故、通電遮断時には、電磁負荷の通電電流が一定の割合で減衰し、電磁負荷が動作状態から非動作状態に移行するまでの時間のばらつきが解消される。その結果、電磁負荷を安定して駆動させることができる。
【００１６】
なお請求項５に記載の発明によれば、エネルギー調整手段による第２エネルギー蓄積手段のエネルギー放出後は、当該第２エネルギー蓄積手段が電源のエネルギーレベルに調整される。これにより、通電遮断時には、常に電源のエネルギーレベル状態の第２エネルギー蓄積手段に対して逆起電力エネルギーが回収され、エネルギー回収時間のばらつきが解消される。
【００１７】
請求項４の発明としてより具体的には、請求項６に記載したように、前記第１エネルギー蓄積手段は電源電圧よりも高い電圧レベルのエネルギーを蓄積する第１コンデンサ、前記第２エネルギー蓄積手段は逆起電力エネルギーを蓄積する第２コンデンサであり、前記エネルギー調整手段は、前記第２コンデンサの電圧レベルが次の逆起電力エネルギー回収までに所定の電圧レベルになるよう第２コンデンサに蓄えられたエネルギーを調整するものであればよい。
【００１８】
ここで、前記エネルギー調整手段は、以下の請求項７又は請求項８のように、第２エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを放出する。つまり、
・請求項７に記載の発明では、エネルギー供給手段による第１エネルギー蓄積手段のエネルギー供給後、電磁負荷に対する電源からの給電により通電状態が継続される時に、第２エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを電磁負荷に放出する。
・請求項８に記載の発明では、エネルギー供給手段による第１エネルギー蓄積手段のエネルギー供給後に定電流供給手段から電磁負荷に定電流が供給されるのに合わせて、第２エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを電磁負荷に放出する。
【００１９】
上記請求項７，８の発明によれば、第１エネルギー蓄積手段のエネルギー供給後において、第２エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーが電磁負荷に放出されて当該電磁負荷への通電エネルギーとして再利用される。この場合、電磁負荷の駆動に影響を与えることなく、第２エネルギー蓄積手段のエネルギー調整が好適に実現できる。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明では、第１エネルギー蓄積手段には、昇圧手段により電源電圧を昇圧したエネルギーが蓄積されるので、第１エネルギー蓄積手段でのエネルギー供給及び蓄積の動作が好適に実施される。
【００２１】
本発明は、請求項１０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。
【００２２】
かかる場合、請求項１１に記載したように、同時に駆動することのないソレノイドにより共通の噴射グループを構成し、この噴射グループ毎に前記逆起電力エネルギー回収のためのエネルギー蓄積手段を設けるとよい。例えば、同時に燃料噴射が行われることがあり得る２つの噴射グループに、エネルギー蓄積手段を各１個ずつ設ける。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一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。
【００２４】
因みに、本実施の形態で言う多段噴射としては、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ある。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。多重噴射に際しては、２つの気筒の燃料噴射が重複し、各気筒のインジェクタが同時に駆動される。例えば第１気筒のメイン噴射途中に第２気筒のポスト噴射が実施される場合などがそれである。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
インダクタＬ１１とトランジスタＴ００との間には、逆流防止用のダイオードＤ１３を介してコンデンサＣ１０の一端が接続されると共に、逆流防止用のダイオードＤ２３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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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Ｃ３０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Ｃ３０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Ｃ４０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Ｃ４０に回収される。
【００３９】
コンデンサＣ３０の一端はトランジスタＴ１４を介してＣＯＭ１端子に接続され、他端はトランジスタＴ１０，Ｔ３０と電流検出抵抗Ｒ１０との間に接続されている。また、コンデンサＣ４０の一端はトランジスタＴ２４を介してＣＯＭ２端子に接続され、他端はトランジスタＴ２０，Ｔ４０と電流検出抵抗Ｒ２０との間に接続されている。従って、インジェクタ駆動時に、駆動用ＩＣ１２０によりトランジスタＴ１４又はＴ２４がオンされると、コンデンサＣ３０又はＣ４０の充電電圧がトランジスタＴ１４又はＴ２４を介してインジェクタ１０１〜１０４に供給される。
【００４０】
なお本実施の形態では、コンデンサＣ１０，Ｃ２０が本発明の第１エネルギー蓄積手段に相当し、コンデンサＣ３０，Ｃ４０が第２エネルギー蓄積手段に相当する。また、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、トランジスタＴ１４，Ｔ２４がエネルギー放出用のスイッチング手段に、トランジスタＴ１１，Ｔ２１が定電流供給手段に相当する。更に、ダイオードＤ１０〜Ｄ４０が回収手段に相当し、駆動用ＩＣ１２０がエネルギー供給手段及びエネルギー調整手段に相当する。
【００４１】
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中、「＃１」は第１気筒の噴射信号を示し、期間ｔ１ではパイロット噴射が、期間ｔ２ではメイン噴射がそれぞれ実施される。
【００４２】
さて、図２のパイロット噴射前において、コンデンサＣ１０は満充電の状態にあり、コンデンサＣ３０には所定電圧が充電されている。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、パイロット噴射の開始当初において、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。
【００４３】
なお、コンデンサＣ１０によるエネルギー供給後は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路のトランジスタＴ００のオン／オフに伴い、当該コンデンサＣ１０の充電が開始される。
【００４４】
コンデンサＣ１０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Ｒ１０により検出した駆動電流（ＩＮＪ１電流）に応じてトランジスタ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。これにより、インジェクタ１０１は開弁状態で保持される。
【００４５】
ソレノイド１０１ａの定電流駆動に際し、トランジスタＴ１１のオン／オフに同期してトランジスタＴ１４がオン／オフされる。よって、このトランジスタＴ１４のオン時にコンデンサＣ３０の蓄積エネルギーがソレノイド１０１ａに放出され、結果としてコンデンサＣ３０の充電電圧が＋Ｂ電圧まで低下する。
【００４６】
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Ｃ３０に回収され、蓄積される。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の閉弁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によるパイロット噴射が終了される。
【００４７】
それ以降、期間ｔ２のメイン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メイン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インジェクタ１０１のソレノイド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。定電流駆動時には、トランジスタＴ１４がオン／オフされてコンデンサＣ３０の蓄積エネルギーがソレノイド１０１ａに放出され、結果としてコンデンサＣ３０の充電電圧が＋Ｂ電圧まで低下する。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によるメイン噴射が終了される。このとき、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Ｃ３０に回収され、蓄積される。
【００４８】
コンデンサ３０の逆起電力エネルギー回収時には、回収先のコンデンサＣ３０の充電電圧が常に一定の＋Ｂ電圧となるため、エネルギー回収時間が均一となり、インジェクタ１０１の駆動電流が一定の割合で減衰する。従って、例えば上記パイロット噴射とメイン噴射とを比べた場合、通電遮断時におけるインジェクタ１０１の閉弁時間が一致し、燃料噴射量のばらつきが解消される。
【００４９】
また、図示は省略するが、第３気筒（＃３）については通電遮断時の逆起電力エネルギーがコンデンサＣ３０にて回収され、第２，第４気筒（＃２，＃４）については通電遮断時の逆起電力エネルギーがコンデンサＣ４０にて回収される。この場合にも、逆起電力エネルギーの回収時には、その回収先となるコンデンサＣ３０，Ｃ４０が＋Ｂ電圧になっているので、エネルギー回収時間が均一化される。
【００５０】
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）エネルギー回収専用のコンデンサＣ３０，Ｃ４０を設け、次の逆起電力エネルギー回収までに、コンデンサＣ３０，Ｃ４０のエネルギーレベルを＋Ｂレベルに調整するので、インジェクタ１０１〜１０４が閉弁状態になるまでの時間のばらつきが解消される。その結果、インジェクタ１０１〜１０４の噴射切れのタイミングがずれることがなく、同インジェクタ１０１〜１０４を安定して駆動させることができる。
【００５１】
（ロ）コンデンサＣ１０，Ｃ２０のエネルギー供給後に、ソレノイド１０１ａ〜１０４ａへの定電流の供給に合わせて、コンデンサＣ３０，Ｃ４０が蓄積エネルギーをソレノイド１０１ａ〜１０４ａに放出するので、コンデンサＣ３０，Ｃ４０の蓄積エネルギーがソレノイド１０１ａ〜１０４ａへの通電エネルギーとして再利用される。この場合、ソレノイド１０１ａ〜１０４ａの駆動に影響を与えることなく、コンデンサＣ３０，Ｃ４０のエネルギー調整が好適に実現できる。
【００５２】
（ハ）逆起電力エネルギー回収用のコンデンサＣ３０，Ｃ４０を噴射グループ毎に設けたので、各噴射グループでのエネルギー回収及び放出が適切に実施できる。
【００５３】
（ニ）インジェクタ１０１〜１０４のソレノイド１０１ａ〜１０４ａを好適に駆動させることができる本インジェクタ駆動装置によれば、エンジンに対して安定し且つ高精度な燃料供給が実現できる。それ故に、燃料噴射量の制御精度が向上し、排ガスの浄化性能や車両の乗り心地が改善される。
【００５４】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態では、次の逆起電力エネルギー回収までにコンデンサＣ３０，Ｃ４０のエネルギーレベルを＋Ｂ電圧に調整したが、この構成を変更し、コンデンサＣ３０，Ｃ４０のエネルギーレベルを別の固定値に調整するようにしてもよい。かかる場合にも、通電遮断時におけるエネルギー回収に要する時間が均一化され、インジェクタの閉弁時間のばらつきが解消されることに変わりない。またこの場合、＋Ｂ電圧の変動の影響を受けずに、コンデンサＣ３０，Ｃ４０のエネルギーレベルが調整できるといったメリットもある。
【００５５】
上記実施の形態では、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。そして、このバッテリ電圧による駆動時に、コンデンサＣ３０，Ｃ４０の蓄積エネルギーをソレノイド１０１ａ〜１０４ａに放出する。この場合にも、コンデンサＣ３０，Ｃ４０の蓄積エネルギーがソレノイド１０１ａ〜１０４ａへの通電エネルギーとして再利用できる。
【００５６】
上記実施の形態では、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（第１エネルギー蓄積手段）と、通電遮断時の逆起電力エネルギーを回収するためのコンデンサ（第２エネルギー蓄積手段）とをそれぞれ１個にしてもよい。また、コスト等の制約がなければ、前記した各コンデンサを気筒数分設けてもよい。
【００５７】
上記実施の形態では、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、エネルギー回収用に設けられたコンデンサは、次回の通電遮断時までにエネルギーレベルが調整され、通電遮断時における逆起電力エネルギーの回収時間が均一化される。これにより、上記各電磁弁が安定して駆動される。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明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】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４】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エネルギー調整手段としての駆動用ＩＣ、Ｃ１０，Ｃ２０…第１エネルギー蓄積手段（第１コンデンサ）としてのコンデンサ、Ｃ３０，Ｃ４０…第２エネルギー蓄積手段（第２コンデンサ）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、Ｔ１４，Ｔ２４…エネルギー放出用のスイッチング手段としてのトランジスタ、Ｔ１１，Ｔ２１…定電流供給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

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、
電磁負荷の通電遮断時に発生する逆起電力エネルギーを回収させる回収手段と、
前記回収手段にて回収させた逆起電力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放出用のスイッチング手段と、
前記エネルギー放出用のスイッチング手段をオンして前記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放出させ、該エネルギー蓄積手段のエネルギーレベルを次の逆起電力エネルギー回収までに所定のエネルギーレベルに調整するエネルギー調整手段と、
を備えることを特徴とする電磁負荷の駆動装置。
前記負荷駆動用のスイッチング手段は、電源からの動作エネルギーを電磁負荷に供給するものであり、前記エネルギー調整手段は、前記エネルギー蓄積手段にて蓄積されたエネルギーレベルを前記電源のエネルギーレベルに調整する請求項１に記載の電磁負荷の駆動装置。
前記エネルギー蓄積手段はコンデンサからなり、
前記エネルギー調整手段は、前記コンデンサの電圧レベルが次の逆起電力エネルギー回収までに所定の電圧レベルになるようコンデンサに蓄えられたエネルギーを調整する請求項１に記載の電磁負荷の駆動装置。
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第１エネルギー蓄積手段と、
前記第１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回収させる回収手段と、
前記回収手段にて回収させた逆起電力エネルギーを蓄積する第２エネルギー蓄積手段と、
前記第２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放出用のスイッチング手段と、
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前記第１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、
前記エネルギー放出用のスイッチング手段をオンして前記第２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放出させ、該第２エネルギー蓄積手段のエネルギーレベルを次の逆起電力エネルギー回収までに所定のエネルギーレベルに調整するエネルギー調整手段と、
を備えることを特徴とする電磁負荷の駆動装置。
前記負荷駆動用のスイッチング手段は、電源からの動作エネルギーを電磁負荷に供給するものであり、前記エネルギー調整手段は、前記第２エネルギー蓄積手段にて蓄積されたエネルギーレベルを前記電源のエネルギーレベルに調整する請求項４に記載の電磁負荷の駆動装置。
前記第１エネルギー蓄積手段は電源電圧よりも高い電圧レベルのエネルギーを蓄積する第１コンデンサ、前記第２エネルギー蓄積手段は逆起電力エネルギーを蓄積する第２コンデンサであり、
前記エネルギー調整手段は、前記第２コンデンサの電圧レベルが次の逆起電力エネルギー回収までに所定の電圧レベルになるよう第２コンデンサに蓄えられたエネルギーを調整する請求項４に記載の電磁負荷の駆動装置。
請求項４に記載の電磁負荷の駆動装置において、
前記エネルギー調整手段は、前記エネルギー供給手段による第１エネルギー蓄積手段のエネルギー供給後、電磁負荷に対する電源からの給電により通電状態が継続される時に、第２エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを電磁負荷に放出する電磁負荷の駆動装置。
請求項４に記載の電磁負荷の駆動装置において、
電源からの給電により定電流を生成し、電磁負荷に供給するための定電流供給手段を備え、
前記エネルギー調整手段は、前記エネルギー供給手段による第１エネルギー蓄積手段のエネルギー供給後に前記定電流供給手段から電磁負荷に定電流が供給されるのに合わせて、第２エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを電磁負荷に放出する電磁負荷の駆動装置。
電源に接続され、電源電圧を昇圧する昇圧手段を備え、
前記第１エネルギー蓄積手段には、前記昇圧手段により電源電圧を昇圧したエネルギーが蓄積される請求項４に記載の電磁負荷の駆動装置。
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１〜９の何れかに記載の電磁負荷の駆動装置。
請求項１０に記載の電磁負荷の駆動装置において、
複数のソレノイドを駆動するものであり、同時に駆動することのないソレノイドにより共通の噴射グループを構成し、この噴射グループ毎に前記逆起電力エネルギー回収のためのエネルギー蓄積手段を設けた電磁負荷の駆動装置。