JP5880296B2 - 燃料噴射弁の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁の駆動装置に関する。

内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁は、電磁弁にて構成されており、電磁弁を構成するソレノイドへの通電により開弁する。このため、燃料噴射弁を開弁して燃料噴射を実施させる駆動装置は、燃料噴射弁（詳しくはソレノイド）への通電電流を制御する。

つまり、燃料噴射弁の駆動装置は、燃料噴射弁の開弁開始直後には、燃料噴射弁に高電圧を印加して、通電電流を速やかに上昇させることで、弁体の開方向への移動を速やかに開始させ、その後は、弁体の開方向への移動（引き上げ）、若しくは、弁体の開弁状態での保持、に必要な目標電流となるよう、燃料噴射弁への通電電流を制御する（例えば、特許文献１、２参照）。

このため、燃料噴射弁２の駆動装置には、通常、図６（ａ）に例示するように、燃料噴射弁２への通電経路を形成する駆動回路４、バッテリ電圧ＶＢを昇圧して駆動回路４に供給する昇圧回路６、及び、駆動回路４を介して燃料噴射弁２への通電電流を制御する制御回路１０が備えられている。

そして、制御回路１０は、エンジン制御用のマイクロコンピュータ（マイコン）から噴射信号が入力されると、駆動回路４内のトランジスタＴ１をオン状態にすることで、昇圧回路６にて生成された高電圧を、燃料噴射弁２に印加し、燃料噴射弁２への通電を開始する。

また、駆動回路４において、トランジスタＴ１から燃料噴射弁２に至る通電経路は、トランジスタＴ２及びダイオードＤ１を介してバッテリ電圧ＶＢの電源ラインが接続されると共に、ダイオードＤ２を介してグランドラインに接地されている。

なお、ダイオードＤ１は、電源ラインから燃料噴射弁２側に流れ込む電流が順方向となるよう、アノードがトランジスタＴ２を介して電源ラインに接続され、カソードが燃料噴射弁２の通電経路に接続されている。また、ダイオードＤ２は、アノードがグランドラインに接地され、カソードが燃料噴射弁２の通電経路に接続されている。

次に、燃料噴射弁２への高電圧の印加によって燃料噴射弁２に流れる電流が上昇し、所定の最大電流に達すると、制御回路１０は、トランジスタＴ１をオフ状態に戻し、その後、燃料噴射弁２に流れる平均電流が所定の目標電流となるようにトランジスタＴ２をオン・オフさせる、スイッチング制御を実行する。

また、駆動回路４において、燃料噴射弁２のトランジスタＴ１、Ｔ２とは反対側（換言すれば下流側）の通電経路には、その通電経路を導通・遮断するトランジスタＴ３及び電流検出用の抵抗Ｒｄが設けられている。

そして、制御回路１０は、エンジン制御用のマイコンから噴射信号が入力されている間（換言すれば燃料噴射期間中）、トランジスタＴ３をオン状態にして、燃料噴射弁２への通電経路を形成する。

また、制御回路１０は、トランジスタＴ３をオン状態にして燃料噴射弁２への通電経路を形成する際には、その通電経路に流れる電流を抵抗Ｒｄの両端電圧にて検出し、その検出電圧と通電制御用の基準電圧Ｖｔｈとをヒステリシス付きのコンパレータ（ＣＯＭＰ）等を用いて比較することで、トランジスタＴ２のオン・オフ状態を切り換える。

このため、図６（ａ）に示した従来の駆動装置においては、図６（ｂ）に示すように、エンジン制御用のマイコンから噴射信号が入力されると、まず、トランジスタＴ１がオン状態となって、昇圧回路６から抵抗Ｒｄに至る経路で、開弁用の電流ｉ１が流れる。

そして、この電流ｉ１が上昇して、最大電流に達すると、トランジスタＴ１がオフ状態に切り換えられる。そして、このとき、燃料噴射弁２のソレノイドには、エネルギが蓄積されているので、そのエネルギにより、燃料噴射弁２からトランジスタＴ３、抵抗Ｒｄ、ダイオードＤ２を介して燃料噴射弁２に至る還流経路で電流ｉ３が流れる。

また、その後は、抵抗Ｒｄの両端電圧が基準電圧Ｖｔｈを中心とする所定範囲内になるようトランジスタＴ２がスイッチング制御されることから、燃料噴射弁２には、トランジスタＴ２のオン・オフ状態に応じて、電源ラインから抵抗Ｒｄに至る経路で流れる電流ｉ２と、上記還流経路で流れる電流ｉ３とが、交互に流れることになる。

そして、このスイッチング制御では、燃料噴射弁２に流れる電流が所定範囲内で変化するので、制御回路１０は、その平均電流が目標電流となるよう、燃料噴射弁２の通電電流を制御することになり、燃料噴射弁２の開度は、その目標電流に対応した開度に制御される。

従って、燃料噴射弁２の駆動装置において、トランジスタＴ２のスイッチング制御が正常に実施されていれば、燃料噴射弁２からの燃料噴射量は、噴射信号の入力時間（つまり、燃料噴射弁２の開弁時間）に対応して、適正に制御される。

なお、図６（ａ）に示す駆動装置においては、トランジスタＴ１〜Ｔ３が全てＭＯＳＦＥＴにて構成されている。これは、ＭＯＳＦＥＴはバイポーラトランジスタに比べて、スイッチング速度が高く、オン抵抗が小さいからである。

特開平１−１９０５８号公報 特許第４４１８６１６号公報

ところで、上述した従来の駆動装置においては、バッテリ電圧ＶＢが低下すると、回路抵抗の制約によって、スイッチング制御の際に燃料噴射弁２へ供給可能な最大電流が低下する。

そして、バッテリ電圧ＶＢがある下限電圧ＶＢlimit を下回ると、最大電流がスイッチング制御の電流上限値を越えられなくなって、スイッチング動作が停止するという問題があった。

例えば、図７は、図６（ａ）に示した燃料噴射弁２の駆動装置において、昇圧回路６からの高電圧の印加によって、燃料噴射弁２の弁体を開弁方向に移動させた後、バッテリ電圧を用いたスイッチング制御によって、弁体の全開位置までの引き上げ、及び、弁体の開弁位置への保持、を段階的に行った場合に、燃料噴射弁２に流れる電流の変化を表している。

そして、バッテリ電圧ＶＢが、弁体の引き上げ時にスイッチング制御を正常に実施可能な下限電圧ＶＢlimit 以上であれば、図７の拡大図に実線で示すように、トランジスタＴ２が周期的にオン・オフされて、燃料噴射弁２に流れる平均電流が目標電流に制御される。

しかし、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ると（ＶＢ＜ＶＢlimit ）、燃料噴射弁２に流れる電流が、スイッチング制御の電流上限値に達しない。
このため、燃料噴射弁２への通電電流は、図７の拡大図に一点鎖線で示すように、電流上限値よりも若干低い電流値まで上昇し、最終的には、その電流値に保持されてしまうことになる。

そして、この場合には、燃料噴射弁２に流れる電流が、スイッチング制御実行時の電流上・下限値の間の平均電流値よりも高くなることから、燃料噴射弁の開度が正常時よりも大きくなり、内燃機関に対し、正常時よりも多い燃料が噴射されてしまう。

また、バッテリ電圧ＶＢが更に低下すると、燃料噴射弁２への通電電流が、スイッチング制御実行時の電流下限値付近まで低下し、燃料噴射弁の開度が正常時よりも小さくなって、内燃機関に対し、内燃機関の運転に要する燃料を供給できないこともある。

つまり、従来の駆動装置においては、図８に示すように、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回って、トランジスタＴ２のスイッチング制御を実施できなくなると、燃料噴射弁２に流れる電流は、バッテリ電圧ＶＢと回路抵抗とで決まる一定電流に収束するため（図８に示す「従来の電流変化」参照）、その電流値が、スイッチング制御実行時の平均電流値よりも大きく（場合によっては小さく）なり、内燃機関に対する燃料噴射を正常に実行できないことがある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、燃料噴射弁の駆動装置において、バッテリ電圧が、トランジスタのスイッチング制御によって弁開度を調整可能な下限電圧を下回った際に、燃料噴射弁に流れる電流を定電流制御することにより、スイッチング制御の停止に伴い生じる燃料噴射弁からの燃料噴射誤差を低減することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の燃料噴射弁の駆動装置においては、外部から噴射要求が入力されると、開弁制御手段が、所定期間、第１スイッチング素子をオン状態にすることで、前記高電圧による前記燃料噴射弁への通電を行い、前記燃料噴射弁を開弁させる。

また、開弁制御手段による第１スイッチング素子の駆動が終了すると、スイッチング制御手段が、電流検出手段により検出される電流値が所定範囲内となるよう、第２スイッチング素子をオン・オフさせる、スイッチング制御を行う。

また、本発明の駆動装置には、バッテリ電圧が、スイッチング制御手段がスイッチング制御を実施可能な下限電圧を下回ると、その旨を検知して、スイッチング制御手段による第２スイッチング素子の駆動を禁止する電圧低下検知手段が設けられている。

そして、電圧低下検知手段が、スイッチング制御手段による第２スイッチング素子の駆動を禁止すると、定電流制御手段が、電流検出手段により検出される電流値が、スイッチング制御実行時に燃料噴射弁に流れる平均電流に対応した一定電流値となるよう、燃料噴射弁に流れる電流を定電流制御する。

従って、請求項１に記載の燃料噴射弁の駆動装置によれば、バッテリ電圧の低下に伴い、スイッチング制御手段による第２スイッチング素子のスイッチングが停止すると、定電流制御による定電流制御が開始されることになる。

このため、請求項１に記載の燃料噴射弁の駆動装置によれば、図８に示すように、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回り、第２スイッチング素子のスイッチング制御を実施できなくなっても、上記定電流制御によって、燃料噴射弁に流れる電流が、スイッチング制御実行時に流れる平均電流から外れるのを防止し（図８の「本発明の電流変化」参照）、燃料噴射弁の開度（延いては、燃料噴射量）を、適正に制御することができる。

ここで、定電流制御手段の制御目標である一定電流値は、例えば、バッテリ電圧から、その電流値に対応した一定電圧を生成することにより設定するようにしてもよい。
しかし、スイッチング制御手段のスイッチング制御によって燃料噴射弁に流れる平均電流は、スイッチング制御手段の制御特性や燃料噴射弁を含む通電経路の回路特性等で決まることから、定電流制御手段の制御目標である一定電流値をこの平均電流に対応した値に設定するには、その値を、スイッチング制御手段や駆動回路の回路特性に応じて適宜設定変更できるようにすることが望ましい。

このため、本発明の燃料噴射弁の駆動装置においては、請求項２に記載のように、定電流制御手段の制御目標である一定電流値が、内燃機関の制御に用いられるマイコンにて設定されるようにすることが望ましい。

つまり、このようにすれば、マイコンのメモリに書き込む制御データを適宜変更することで、定電流制御手段の制御目標である一定電流値を、スイッチング制御実行時に燃料噴射弁に流れる平均電流と対応させることができるので、その設定作業を簡単に行うことができる。

また次に、電圧低下検知手段は、内燃機関の制御に用いられるマイコンの一機能として実現するようにしてもよいが、このようにすると、マイコンにおいて、バッテリ電圧の低下を監視する処理を周期的に実行する必要があり、マイコンの処理負荷が増大することが考えられる。

このため、請求項３に記載のように、電圧低下検知手段には、バッテリ電圧若しくはバッテリ電圧相当値と、下限電圧若しくは下限電圧相当値とを比較する電圧比較回路を設け、電圧比較回路にてバッテリ電圧が下限電圧よりも低いと判定されると、スイッチング制御手段による第２スイッチング素子の駆動を禁止するように構成するとよい。

また、電圧低下検知手段は、必ずしもバッテリ電圧を直接監視するように構成する必要はなく、請求項４に記載のように、スイッチング制御手段によるスイッチング制御の停止が所定時間以上継続すると、バッテリ電圧が下限電圧よりも低いと判定して、スイッチング制御手段による第２スイッチング素子の駆動を禁止するように構成してもよい。

つまり、バッテリ電圧の低下に伴いスイッチング制御手段によるスイッチング制御が停止すると、第２スイッチング素子がオン状態に保持され、オフ状態への切り換えが停止されることから、この停止時間から、バッテリ電圧の低下に伴うスイッチング制御の停止を検出するのである。

そして、このようにしても、バッテリ電圧を直接監視するようにした場合と同様、バッテリ電圧の低下に伴いスイッチング制御手段によるスイッチング制御が停止した際に、定電流制御による定電流制御を開始することができる。

第１実施形態の燃料噴射弁の駆動装置全体の構成を表す回路図である。 ＶＢ監視回路内のコンパレータの動作を説明する説明図である。 第２実施形態の燃料噴射弁の駆動装置全体の構成を表す回路図である。 第３実施形態の燃料噴射弁の駆動装置全体の構成を表す回路図である。 第３実施形態のエンジンＥＣＵにて実行される燃料噴射弁駆動制御処理を表すフローチャートである。 従来の燃料噴射弁の駆動装置の構成及び動作を説明する説明図である。 バッテリ電圧正常時及び低下時に燃料噴射弁に流れる電流を表す説明図である。 バッテリ電圧の低下に伴い生じる電流制御の変化を従来技術と本発明とを比較して表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、本実施形態の燃料噴射弁の駆動装置は、駆動回路４と、昇圧回路６と、制御回路１０と、ＶＢ監視回路３０と、から構成されている。

駆動回路４は、図６に示した従来のものと同様、ＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＴ１〜Ｔ３と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、電流検出用の抵抗Ｒｄとを備え、制御回路１０によりトランジスタＴ１〜Ｔ３のオン・オフ状態が切り換えられることで、燃料噴射弁２への通電を行うものである。

そして、本実施形態の駆動回路４には、スイッチング制御に用いられるトランジスタＴ２のゲートとグランドラインとの間に、抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路が設けられている。
この抵抗Ｒ１、Ｒ２は、その間に印加する駆動電圧を制御することで、トランジスタＴ２（延いては、燃料噴射弁２）に流れる電流ｉを制御できるようにするためのものである。

つまり、本実施形態では、トランジスタＴ２を、燃料噴射弁２への通電経路を形成するスイッチング素子として利用するだけでなく、その通電経路に流れる通電電流を制御可能な電流制御素子として利用できるようにされている。

次に、ＶＢ監視回路３０は、バッテリ電圧ＶＢを監視し、バッテリ電圧ＶＢが予め設定された下限電圧ＶＢlimit よりも低下して、燃料噴射弁２に流すことのできる最大電流が、制御回路１０がトランジスタＴ２のスイッチング制御を行う際の電流上限値に達しなくなったこと（換言すれば、スイッチング制御によるトランジスタＴ２のスイッチングが停止したこと）を検知するためのものである。

このため、ＶＢ監視回路３０には、バッテリ電圧ＶＢを分圧する抵抗Ｒ７及びＲ８、レギュレータ９にて生成された一定の電源電圧ＶＣを分圧することで下限電圧ＶＢlimit に対応した閾値電圧を生成する抵抗Ｒ９及びＲ１０、及び、これら各抵抗による分圧電圧を比較し、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit 以上であるときハイレベル、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit 未満であるときローレベルの信号を出力するコンパレータ（ＣＯＭＰ）３２、が設けられている。

このコンパレータ３２は、オペアンプにて構成されており、抵抗Ｒ７及びＲ８にて分圧されたバッテリ電圧ＶＢの分圧電圧が入力される非反転入力端子（＋）の入力経路には、抵抗Ｒ１３が設けられ、非反転入力端子（＋）と出力端子との間には、抵抗Ｒ１４が設けられている。

このため、コンパレータ３２は、ヒステリシス付きのコンパレータ（所謂シュミットトリガ）として機能する。
つまり、図２に示すように、コンパレータ３２からの出力は、バッテリ電圧ＶＢの低下時には、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ったときに、ハイレベル（Ｈｉ）からローレベル（Ｌｏ）に変化し、バッテリ電圧ＶＢの上昇時には、バッテリ電圧ＶＢが、下限電圧ＶＢlimit に所定電圧αを加えた電圧値（ＶＢlimit ＋α）を越えたときに、ローレベル（Ｌｏ）からハイレベル（Ｈｉ）に変化する。

従って、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit 付近にあるとき、コンパレータ３２の出力が頻繁に変化するのを防止できる。
なお、レギュレータ９は、内燃機関制御用の電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵという）８を駆動するための電源電圧ＶＣを生成するためのものである。

つまり、エンジンＥＣＵ８は、内燃機関の運転状態に応じて、燃料噴射弁２からの燃料噴射量や燃料噴射時期等を制御するためのものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイコンを中心に構成されている。

このため、レギュレータ９は、エンジンＥＣＵ８を構成するマイコンに一定の電源電圧を供給するために用いられる。
次に、エンジンＥＣＵ８は、内燃機関の運転状態に基づき演算した燃料噴射時期に、内燃機関に供給すべき燃料噴射量に対応した燃料噴射時間の間、制御回路に噴射信号を出力することで、燃料の噴射要求を行う。

すると、制御回路１０は、エンジンＥＣＵ８から噴射信号が入力されている間、駆動回路４を介して燃料噴射弁２に電流を流し、燃料噴射弁２を開弁させることで、燃料噴射弁２から燃料を噴射させる。

このため、制御回路１０には、エンジンＥＣＵ８からの噴射信号の入力直後に、駆動回路４内のトランジスタＴ１及びＴ３をオン状態にして燃料噴射弁２に昇圧回路６からの高電圧ＶＡを印加し、燃料噴射弁２を開弁させる開弁制御部１２と、駆動回路４内の電流検出用抵抗Ｒｄの両端電圧を増幅する差動増幅器（ＡＭＰ）１４と、この差動増幅器（ＡＭＰ）からの出力電圧（換言すれば電流検出電圧）Ｖｉと燃料噴射弁２に流す目標電流に対応した閾値電圧とを比較するコンパレータ（ＣＯＭＰ）１６と、このコンパレータ１６からの出力に従い、駆動回路４のトランジスタＴ２をオン・オフさせるスイッチング制御部１８と、が備えられている。

なお、図４において、差動増幅器１４は、非反転入力端子及び反転入力端子がＲ３、Ｒ５を介して、電流検出用抵抗Ｒｄの両端に接続されると共に、非反転入力端子が抵抗Ｒ４を介してグランドラインに接地され、反転入力端子と出力端子とが抵抗Ｒ６を介して接続されたオペアンプにて構成されている。

また、コンパレータ１６は、図６に示した制御回路１０内のコンパレータ（ＣＯＭＰ）と同様、ヒステリシス付きのコンパレータ（所謂シュミットトリガ）である。このため、コンパレータ１６からの出力は、差動増幅器１４からの出力電圧Ｖｉに対応した電流値が電流上限値を越えると、ローレベルからハイレベルに反転し、差動増幅器１４からの出力電圧Ｖｉに対応した電流値が電流下限値を下回ると、ハイレベルからローレベルに反転する。

また、この電流上限値及び電流下限値の基となる基準電圧は、エンジンＥＣＵ８から出力される制御データにより設定される。
つまり、エンジンＥＣＵ８を構成するマイコンのＲＯＭ内には、スイッチング制御部１８によるスイッチング制御の制御目標として、当該駆動装置の動作特性に対応した基準電圧が予め記憶されている。

そして、エンジンＥＣＵ８は、制御回路１０に噴射信号を出力する際には、ＲＯＭから基準電圧データを読み出し、制御回路１０内のＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１５に出力する。
この結果、制御回路１０では、エンジンＥＣＵ８から出力された基準電圧データが、Ｄ／Ａ変換器１５にて基準電圧に変換され、コンパレータ１６に入力される。

なお、図７に示したように、燃料噴射弁２の弁体の開弁位置までの引き上げ制御と、弁体の開弁位置への保持制御とを、段階的に行う際には、エンジンＥＣＵ８は、弁体の引き上げ時間が経過した時点で、基準電圧データを、引き上げ制御用の基準電圧データから、保持制御用の基準電圧データへと変更することで、スイッチング制御の制御目標（目標電流）を切り換える。

次に、スイッチング制御部１８は、開弁制御部１２によるトランジスタＴ１の駆動が停止したときに、開弁制御部１２から出力される信号により起動し、その後、エンジンＥＣＵ８からの噴射信号の出力が停止されて、開弁制御部１２がトランジスタＴ３の駆動を停止するまで、コンパレータ１６からの出力に応じて、トランジスタＴ２をオン・オフさせるスイッチング制御を実施する。

つまり、スイッチング制御部１８は、燃料噴射弁２に流れる電流が低下し、コンパレータ１６からの出力がローレベルであるとき、駆動回路４にローレベルの信号を出力することで、トランジスタＴ２をオン状態にし、燃料噴射弁２に流れる電流が上昇して、コンパレータ１６からの出力がハイレベルになると、駆動回路４にハイレベルの信号を出力することで、トランジスタＴ２をオフ状態に切り換える。

このため、本実施形態の駆動装置によれば、図６に示す従来の駆動装置と同様、昇圧回路６からの高電圧とトランジスタＴ１とを利用して燃料噴射弁２を速やかに開弁させた後、トランジスタＴ２のスイッチング制御により、弁体の引き上げ制御や保持制御を行うことができる。

なお、開弁制御部１２は、エンジンＥＣＵ８から噴射信号が入力されて、トランジスタＴ１、Ｔ３をオン状態にした後は、差動増幅器１４からの出力電圧Ｖｉに基づき燃料噴射弁２に流れる電流を監視する。

そして、出力電圧Ｖｉが所定の上限電圧に達し、燃料噴射弁２に流れる電流が最大電流になると、トランジスタＴ１をターンオフさせて、高電圧による燃料噴射弁２への通電を停止させ、スイッチング制御部１８に起動用の信号を出力する。

また、開弁制御部１２は、エンジンＥＣＵ８からの噴射信号の入力が停止されると、トランジスタＴ３をターンオフさせることで、燃料噴射弁２への通電経路を遮断し、スイッチング制御部１８の動作を停止させる。

次に、制御回路１０には、スイッチング制御部１８から駆動回路４内の抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点に至るスイッチング制御用の信号経路に、この信号経路を遮断して、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点を差動増幅器（ＡＭＰ）２０の出力に接続する切換スイッチ２２が設けられている。

そして、この切換スイッチ２２は、ＶＢ監視回路３０からの出力がハイレベルであるとき（換言すればバッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit （若しくはＶＢlimit ＋α）以上であるとき）、スイッチング制御部１８側に切り換えられ、ＶＢ監視回路３０からの出力がローレベルであるとき（換言すればバッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit （若しくはＶＢlimit ＋α）未満であるとき）、差動増幅器２０側に切り換えられる。

また、差動増幅器２０は、差動増幅器１４からの出力電圧Ｖｉと、レギュレータ９にて生成された一定電圧ＶＣを抵抗Ｒ１１、Ｒ１２で分圧することにより得られる基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差（Ｖｉ−Ｖｒｅｆ）に応じた制御信号を出力することで、トランジスタＴ２を介して燃料噴射弁２に流れる電流を、基準電圧Ｖｒｅｆに対応した一定電流値ｉconst に制御するためのものである。

つまり、基準電圧Ｖｒｅｆは、差動増幅器１４の増幅率Ａ１と、電流検出用抵抗Ｒｄの抵抗値と、燃料噴射弁２に流すべき一定電流値ｉconst とに基づき、予め一定電圧（Ｖｒｅｆ＝Ａ１・Ｒｄ・ｉconst ）となるよう設定されている。

また、一定電流値ｉconst には、バッテリ電圧ＶＢが、スイッチング制御部１８がスイッチング制御を正常に実行可能な下限電圧ＶＢlimit にあるとき、スイッチング制御によって燃料噴射弁２に流れる平均電流を実験的に導出した電流値が設定されている。

このため、本実施形態の燃料噴射弁の駆動装置によれば、バッテリ電圧ＶＢが、スイッチング制御部１８がスイッチング制御を実行可能な下限電圧ＶＢlimit を下回ると、スイッチング制御部１８によるトランジスタＴ２のスイッチング制御が禁止されて、差動増幅器２０による定電流制御が実行されることになる。

そして、差動増幅器２０による定電流制御は、差動増幅器１４からの出力電圧Ｖｉが基準電圧Ｖｒｅｆとなるよう、トランジスタＴ２を介して燃料噴射弁２に流れる電流をフィードバック制御するものであるため、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ったときには、燃料噴射弁２に流れる電流が、基準電圧Ｖｒｅｆに対応した一定電流値ｉconst に制御されることになる。

また、この一定電流値ｉconst は、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit であるときにスイッチング制御部１８の動作によって制御される平均電流に設定されているため、バッテリ電圧ＶＢが低下して下限電圧ＶＢlimit を下回っても、燃料噴射弁２を、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit 以上であるときと同様に開弁させ、燃料噴射弁２からの燃料噴射量をエンジンＥＣＵ８からの噴射信号に対応した燃料噴射量に制御することができる。

なお、本実施形態においては、電流検出用の抵抗Ｒｄ及び差動増幅器１４が、本発明の電流検出手段に相当し、トランジスタＴ１が、本発明の第１スイッチング素子に相当し、トランジスタＴ２が、本発明の第２スイッチング素子に相当し、開弁制御部１２が、本発明の開弁制御手段に相当し、コンパレータ１６及びスイッチング制御部１８が、本発明のスイッチング制御手段に相当し、ＶＢ監視回路３０が、本発明の電圧低下検知手段に相当し、差動増幅器２０が、本発明の定電流制御手段に相当する。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図３に示すように、本実施形態の燃料噴射弁の駆動装置は、基本的には第１実施形態のものと同様の構成をしており、第１実施形態と異なる点は、ＶＢ監視回路３０に代えてＶＢ検出回路３４が設けられている点、及び、差動増幅器２０の基準電圧Ｖｒｅｆが、エンジンＥＣＵ８からの出力データをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１９にて設定される点、の２点である。

以下、この相違点について説明する。
図３に示すように、ＶＢ検出回路３４は、バッテリ電圧ＶＢを分圧する２つの抵抗Ｒ７、Ｒ８にて構成されており、この抵抗Ｒ７、Ｒ８により分圧された電圧は、エンジンＥＣＵ８に入力される。

エンジンＥＣＵ８は、その入力された電圧を、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）８ａを介して取り込み、第１実施形態のコンパレータ３２と同様の機能を実現するＶＢ判定処理を実行する。

つまり、エンジンＥＣＵ８は、マイコンによる演算処理の一つとして、ＶＢ判定処理を実行することで、Ａ／Ｄ変換器８ａを介して取り込んだ電圧と下限電圧ＶＢlimit に対応した閾値電圧とを比較し、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ったか否かを判定する。そして、ＶＢ判定処理にて、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ったと判断されると、切換スイッチ２２を差動増幅器２０側に切り換える。

また、ＶＢ判定処理では、その後、バッテリ電圧ＶＢが上昇して、「下限電圧ＶＢlimit ＋α」以上となったか否かを判断し、バッテリ電圧ＶＢが「下限電圧ＶＢlimit ＋α」以上になると、切換スイッチ２２をスイッチング制御部１８側に戻す。

この結果、本実施形態では、本発明の電圧低下検知手段としての機能が、ＶＢ検出回路３４と、エンジンＥＣＵ８にて実行されるＶＢ判定処置にて実現されることになる。
また次に、エンジンＥＣＵ８は、上記実施形態と同様、制御回路１０の開弁制御部に噴射信号を出力しているときに、ＤＡＣ１５に、スイッチング制御の制御目標となる基準電圧を表す基準電圧データを出力するが、上記判定処理にてバッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ったと判断されると、ＤＡＣ１９に、定電流制御の制御目標となる基準電圧Ｖｒｅｆを表す基準電圧データを出力する。

この基準電圧データは、エンジンＥＣＵ８内のマイコンが実行する各種制御プログラムと共に、エンジンＥＣＵ８内のメモリ（ＲＯＭ若しくは不揮発性ＲＡＭ）に格納されており、エンジンＥＣＵ８からは、そのメモリに記憶された基準電圧データが出力される。

このため、本実施形態の燃料噴射弁の駆動装置においては、差動増幅器２０の動作によって実現される定電流制御の目標電流である一定電流値が、エンジンＥＣＵ８を構成するマイコンにて設定されることになる。

従って、スイッチング制御部１８によるスイッチング制御によって燃料噴射弁２に流れる平均電流が、駆動回路４や制御回路１０の回路特性によりばらついたとしても、マイコンのメモリに書き込む基準電圧データを適宜変更することで、定電流制御の制御目標である一定電流値を、スイッチング制御によって燃料噴射弁２に流れる平均電流と容易に対応させることができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図４に示すように、本実施形態の燃料噴射弁の駆動装置は、基本的には第２実施形態のものと同様の構成をしており、第２実施形態と異なる点は、エンジンＥＣＵ８に対し、ＶＢ検出回路３４からのバッテリ電圧ＶＢの検出信号（分圧電圧）に代えて、コンパレータ１６からの出力が入力され、エンジンＥＣＵ８が、その入力されたコンパレータ１６からの出力に基づき、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ったか否かを判断して、切換スイッチ２２を切り換える点である。

そこで、本実施形態では、エンジンＥＣＵ８において実行される燃料噴射弁駆動制御処理について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
この燃料噴射弁駆動制御処理は、エンジンＥＣＵ８において、内燃機関の運転中、繰り返し実行される処理であり、処理が開始されると、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、切換スイッチ２２をスイッチング制御部１８側に設定し、続くＳ１２０にて、燃料噴射要求が発生したか否かを判断する。

そして、燃料噴射要求が発生していなければ、再度Ｓ１２０の処理を実行することで、燃料噴射要求が発生するのを待ち、燃料噴射要求が発生すると、Ｓ１３０に移行して、その燃料噴射要求に対応した噴射時間の間、制御回路１０の開弁制御部１２に噴射信号を出力する。

Ｓ１３０にて、噴射信号の出力を開始すると、上述した制御回路１０の動作によって、開弁制御部１２による開弁制御、及び、スイッチング制御部１８によるスイッチング制御が順次実行されることから、続くＳ１４０では、噴射信号の出力期間中、コンパレータ１６からの出力を取り込み、その出力がスイッチング制御によって変動しているか否かを判断する。

そして、Ｓ１４０にて、噴射信号の出力期間中、コンパレータ１６からの出力は変動していると判断されると、再度Ｓ１１０に移行して、Ｓ１１０〜Ｓ１４０の処理を実行する。

一方、Ｓ１４０にて、コンパレータ１６からの出力は変動していないと判断された場合には、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回って、スイッチング制御によるトランジスタＴ２のスイッチングが停止したと判断し、Ｓ１５０に移行する。

そして、Ｓ１５０では、差動増幅器１４からの出力電圧（つまり電流検出電圧）Ｖｉを取り込み、続くＳ１６０にて、その取り込んだ出力電圧Ｖｉに基づき、差動増幅器２０の基準電圧Ｖｒｅｆが、スイッチング制御によるトランジスタＴ２のスイッチングが停止する直前の出力電圧Ｖｉとなるように設定する。

また続くＳ１７０では、Ｓ１６０にて設定された基準電圧Ｖｒｅｆを表す基準電圧データをＤ／Ａ変換器１９に出力することで、差動増幅器２０に対し、Ｓ１６０で設定した基準電圧Ｖｒｅｆを入力させる。

そして、続くＳ１８０では、切換スイッチ２２を差動増幅器２０側に切り換え、Ｓ１２０に移行する。
従って、本実施形態の燃料噴射弁の駆動装置によれば、第１実施形態及び第２実施形態の駆動装置のように、バッテリ電圧ＶＢを検出して、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を下回ったか否かを判定することなく、バッテリ電圧ＶＢの低下を検知して、切換スイッチ２２をスイッチング制御部１８側から差動増幅器２０側へと切り換えることができるようになる。

以上、本発明が適用された３つの実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。

例えば、第１実施形態では、図７に示したように、燃料噴射弁２の弁体の開弁位置までの引き上げ制御と、弁体の開弁位置への保持制御とを段階的に行う場合の、エンジンＥＣＵ８の基準電圧データの出力動作について説明したが、本発明は、昇圧回路６にて昇圧された高電圧ＶＡの印加によって燃料噴射弁２を所望の開弁位置まで引き上げることができ、高電圧ＶＡの印加後、保持制御に速やかに移行する駆動装置（特許文献１に記載の装置）であっても、上記実施形態と同様に適用できる。

また、第２実施形態及び第３実施形態では、バッテリ電圧ＶＢが下限電圧ＶＢlimit を低下したか否かの判定と、差動増幅器２０の基準電圧Ｖｒｅｆの設定とを、エンジンＥＣＵ８が行うものとして説明したが、このうちの何れか一方をエンジンＥＣＵ８が行い、他方は第１実施形態と同様、一定電圧ＶＣの分圧若しくはＶＢ監視回路３０による判定で実現するようにしてもよい。

２…燃料噴射弁、４…駆動回路、６…昇圧回路、８…エンジンＥＣＵ、８ａ…Ａ／Ｄ変換器、９…レギュレータ、１０…制御回路、１２…開弁制御部、１４…差動増幅器、１５…Ｄ／Ａ変換器、１６…コンパレータ、１８…スイッチング制御部、１９…Ｄ／Ａ変換器、２０…差動増幅器、２２…切換スイッチ、３０…ＶＢ監視回路、３２…コンパレータ、３４…ＶＢ検出回路、Ｔ１〜Ｔ３…トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、Ｒｄ…抵抗（電流検出用）、Ｒ１〜Ｒ１４…抵抗。

Claims (4)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁への通電経路に設けられ、前記燃料噴射弁に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   バッテリ電圧を昇圧することにより、前記燃料噴射弁開弁用の高電圧を生成する昇圧回路と、
   前記昇圧回路にて生成された高電圧を、前記通電経路に印加する第１スイッチング素子と、
   前記バッテリ電圧を、前記通電経路に印加する第２スイッチング素子と、
   外部から噴射要求を受けると、所定期間、第１スイッチング素子をオン状態にすることで、前記高電圧による前記燃料噴射弁への通電を行い、前記燃料噴射弁を開弁させる開弁制御手段と、
   前記開弁制御手段による前記第１スイッチング素子の駆動が終了すると、前記電流検出手段により検出される電流値が所定範囲内となるよう、前記第２スイッチング素子をオン・オフさせる、スイッチング制御を行うスイッチング制御手段と、
   前記バッテリ電圧が、前記スイッチング制御手段が前記スイッチング制御を実施可能な下限電圧を下回ると、その旨を検知して、前記スイッチング制御手段による前記第２スイッチング素子の駆動を禁止する電圧低下検知手段と、
   前記電圧低下検知手段が前記スイッチング制御手段による前記第２スイッチング素子の駆動を禁止すると、前記電流検出手段により検出される電流値が、前記スイッチング制御実行時に前記燃料噴射弁に流れる平均電流に対応した一定電流値となるよう、前記燃料噴射弁に流れる電流を定電流制御する定電流制御手段と、
   を備え、
   前記定電流制御手段は、前記電流検出手段にて検出された電流値と前記平均電流に対応した一定電流値との差に応じた制御信号を出力する差動増幅器を備え、該差動増幅器の出力により前記第２スイッチング素子を介して前記燃料噴射弁に流れる電流をフィードバック制御するよう構成されていることを特徴とする燃料噴射弁の駆動装置。
2. 前記定電流制御手段の制御目標である前記一定電流値は、前記内燃機関の制御に用いられるマイクロコンピュータにて設定されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁の駆動装置。
3. 前記電圧低下検知手段は、前記バッテリ電圧若しくはバッテリ電圧相当値と、前記下限電圧若しくは前記下限電圧相当値とを比較する電圧比較回路を備え、
   該電圧比較回路にて前記バッテリ電圧が前記下限電圧よりも低いと判定されると、前記スイッチング制御手段による前記第２スイッチング素子の駆動を禁止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁の駆動装置。
4. 前記電圧低下検知手段は、
   前記スイッチング制御手段による前記スイッチング制御の停止が所定時間以上継続すると、前記バッテリ電圧が前記下限電圧よりも低いと判定して、前記スイッチング制御手段による前記第２スイッチング素子の駆動を禁止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁の駆動装置。

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