JPH1130147A

JPH1130147A - インジェクタ駆動装置

Info

Publication number: JPH1130147A
Application number: JP18409097A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Mizutani; 彰利水谷; Michiyasu Moritsugu; 通泰森次; Mikio Kumano; 幹夫熊野; Kazutoshi Nishimura; 和利西村
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】インジェクタのソレノイド通電によるフライバ
ックエネルギーの回収機能を有するインジェクタ駆動装
置において、１回の通電によるフライバックエネルギー
回収効率を向上することができるようにする。【解決手段】三方電磁弁はソレノイド４７が非通電状態
ではスプリングの付勢力により閉弁状態となっている。
コンデンサ６８，６９にはソレノイド４７への通電を終
了した時に発生するフライバックエネルギーが蓄積され
る。マイコン６１は、三方電磁弁の開弁開始時において
ＭＯＳトランジスタ６７ａ〜６７ｄをオンしてコンデン
サ６８，６９に蓄積したエネルギーを三方電磁弁のソレ
ノイド４７に供給して三方電磁弁を開弁させる。また、
三方電磁弁の開弁後の開弁保持期間において、ＭＯＳト
ランジスタ６７ａ〜６７ｄを繰り返しオン・オフしてフ
ライバックエネルギーをコンデンサ６８，６９に蓄積さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インジェクタ
（電磁式燃料噴射弁）の駆動時に発生するフライバック
エネルギーを回収し、それをインジェクタ駆動に利用す
るインジェクタ駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関用燃料噴射装置において、昨
今、エンジン性能を高めるためにインジェクタを高電
圧、大電流駆動して、高速にインジェクタを開弁して燃
料を噴射するニーズがあり、コンデンサにチャージした
高電圧をインジェクタ開弁時に放電して電流を急峻に立
ち上げる方法が提案されている。コンデンサを高電圧に
チャージする方法として、特開平６−２９９８９０号公
報においては、インジェクタの閉弁期間中にスイッチン
グ素子を複数回スイッチングすることにより発生するフ
ライバックエネルギーを利用している。つまり、インジ
ェクタの閉弁期間にインジェクタが開弁しない程度の電
流をインジェクタのソレノイドに通電し、そこで発生す
るフライバックエネルギーを回収している。また、イン
ジェクタの閉弁全期間、全気筒に対し常時インジェクタ
のソレノイドを通電している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、１回の通電
によるフライバックエネルギー回収効率は十分とは言え
ない。また、インジェクタの閉弁全期間、全気筒に対し
常時インジェクタのソレノイドを通電し続けているた
め、ソレノイド（コイル）が発熱しやすく、さらに、閉
弁期間中の開弁誤動作の発生確率が比較的高くなりやす
い。

【０００４】そこで、この発明の目的は、インジェクタ
のソレノイド通電によるフライバックエネルギーの回収
機能を有するインジェクタ駆動装置において、１回の通
電によるフライバックエネルギー回収効率を向上するこ
とができるようにする。加えて、ソレノイドの発熱を抑
制するとともに誤動作の発生を抑制することができるよ
うにする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のインジ
ェクタ駆動装置によれば、第１のスイッチング素子制御
手段は、インジェクタ用電磁弁の開弁開始時においてス
イッチング素子をオンして充電手段に蓄積したエネルギ
ーをインジェクタ用電磁弁のソレノイドに供給してイン
ジェクタ用電磁弁を開弁させる。そして、第２のスイッ
チング素子制御手段は、インジェクタ用電磁弁の開弁後
の開弁保持期間において、スイッチング素子を繰り返し
オン・オフしてフライバックエネルギーを充電手段に蓄
積させる。

【０００６】このように、インジェクタ用電磁弁の開弁
保持期間中に閉弁電流値よりも高い電流をインジェクタ
用電磁弁のソレノイドに通電し、スイッチング素子の駆
動終了時点に発生するフライバックエネルギーを充電手
段（コンデンサ等）に回収して、次回のインジェクタ用
電磁弁の駆動時に充電手段（コンデンサ等）に蓄えたエ
ネルギーを利用することができる。

【０００７】よって、開弁保持期間にインジェクタ用電
磁弁のソレノイドをパルス通電することにより、比較的
大電流をソレノイドに投入することができるためスイッ
チング素子のオン／オフの１回に発生するフライバック
エネルギーは、特開平６−２９９８９０号公報に示され
た装置に比べ増大する。従って、特開平６−２９９８９
０号公報に示された装置よりも少ないパルス数で、短期
間に充電手段（コンデンサ等）を満充電させることが可
能となり、効率的なものとなる。

【０００８】また、請求項３に記載のように、第２のス
イッチング素子制御手段は、インジェクタ用電磁弁の開
弁後の開弁保持期間にのみ、スイッチング素子を繰り返
しオン・オフする。すると、インジェクタ用電磁弁の駆
動期間を開弁期間に限定しているため、特開平６−２９
９８９０号公報に示された装置に比べ、インジェクタ用
電磁弁の発熱も低く抑えることが可能となる。さらに、
特開平６−２９９８９０号公報に示された装置のように
常時、インジェクタ用電磁弁を駆動しないので、インジ
ェクタ用電磁弁の誤動作の発生確率も低くなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。本実施形態において
は、本発明のインジェクタ駆動装置をコモンレール式燃
料噴射制御装置（ディーゼルエンジン燃料噴射システ
ム）に具体化しており、図１には、コモンレール式燃料
噴射制御装置の全体構成を示す。本装置（システム）は
自動車に搭載される。つまり、車載用ディーゼルエンジ
ンに適用されるものである。

【００１０】本システムには１シリンダ方式のサプライ
ポンプ（高圧ポンプ）１が備えられている。サプライポ
ンプ１にはドライブシャフト２が設けられ、このドライ
ブシャフト２は４気筒ディーゼルエンジン３のクランク
シャフト４と駆動連結されている。また、ドライブシャ
フト２には三角形状のカム５が固定されている。さら
に、サプライポンプ１にはシリンダ６が設けられ、シリ
ンダ６内にはカム５のカム面を接触しながら摺動するプ
ランジャー７が配置されている。そして、カム５の回転
に伴うプランジャー７の下動によりシリンダ６内のプラ
ンジャー室（加圧室）８にフィードポンプ（低圧ポン
プ）９を介してタンク１０内の燃料が吸入される。

【００１１】シリンダ６の上部にはノーマルオープンタ
イプの電磁式吐出量制御弁（ＰＣＶ）１１が配置され、
同吐出量制御弁１１はフィードポンプ９からの燃料の供
給通路を開閉するものである。つまり、吐出量制御弁１
１は弁体１２とスプリング１３とソレノイド（電磁コイ
ル）１４とを備えており、ソレノイド１４の通電により
それまでの開弁状態からスプリング１３の付勢力に抗し
て弁体１２を移動させて閉じる。そして、吐出量制御弁
１１を閉じた状態でプランジャー７が上動するとプラン
ジャー室８で燃料の加圧動作（圧送動作）が行われる。
この加圧動作中での吐出量制御弁１１の閉弁時期を調節
することにより燃料吐出量が調節できるようになってい
る。

【００１２】また、サプライポンプ１のプランジャー室
８は燃料供給管１５により各気筒共通の高圧蓄圧配管、
いわゆるコモンレール１６が接続されている。燃料供給
管１５のポンプ側端部には逆止弁１７が設けられ、この
逆止弁１７によりサプライポンプ１側からコモンレール
１６側への燃料の供給が許容され、かつ、コモンレール
１６側からサプライポンプ１側への燃料の通過が規制さ
れる。

【００１３】コモンレール１６には各分岐管１８により
ディーゼルエンジン３の各気筒毎のインジェクタ（燃料
噴射弁）１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが接続されて
いる。また、インジェクタ１９ａ〜１９ｄにはノーマル
クローズタイプの三方電磁弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，
２０ｄが設けられ、この三方電磁弁２０ａ〜２０ｄを制
御することによりインジェクタ１９ａ〜１９ｄからコモ
ンレール１６からの高圧燃料を各気筒に噴射できるよう
になっている。

【００１４】図２には、インジェクタ１９ａ，１９ｂ，
１９ｃ，１９ｄの断面図を示す。図２に示すように、イ
ンジェクタの弁ケーシング２１内には、弁体摺動孔２２
及び燃料溜り室２３が形成され、ケーシング２１の先端
には上記燃料溜り室２３に連通するノズル孔２４が形成
されている。燃料溜り室２３には流路２５を介して前記
コモンレール１６より高圧燃料が供給されるようになっ
ている。

【００１５】上記弁体摺動孔２２には、ノズルニードル
２６の大径部２７が摺動自在に嵌挿されている。このノ
ズルニードル２６の大径部２７の上部には連結部２８
が、同じく下部には小径部２９及び弁体部３０が一体形
成され、この弁体部３０によりノズル孔２４が開閉され
るようになっている。

【００１６】上記ノズルニードル２６の連結部２８の上
端には、フランジ３１、ピストンピン３２及びピストン
３３が一体的に連結されている。上記フランジ３１とハ
ウジング３４との間には、圧縮コイルスプリング３５が
配設されており、この圧縮コイルスプリング３５のばね
力によりノズルニードル２６が常時閉弁方向（図の下方
向）に付勢されている。

【００１７】上記ピストン３３は、ハウジング３４に設
けられたシリンダ３６内に摺動自在に嵌挿されており、
シリンダ３６と共に作動室３７を形成している。作動室
３７の上部に設けた高圧燃料の流出入口３８には、オリ
フィス３９を有するプレート体４０が当接され、該プレ
ート体４０はピストン３３の上端面で支持されたばね体
４１の付勢力により押圧されている。

【００１８】図３は三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの詳細な
構成を示す断面図である。同図（ａ）に示すように、三
方電磁弁２０ａ〜２０ｄの弁本体４２には摺動孔４３が
形成されており、同摺動孔４３内には第１弁体４４が摺
動可能に配設されている。この第１弁体４４は、スプリ
ング４５の付勢力により第１弁座４６に着座し、ソレノ
イド（電磁コイル）４７を励磁することにより図の上方
向に摺動して第１弁座４６から離間するように構成され
ている。さらに、弁本体４２には、前記摺動孔４３に連
通し、コモンレール１６より高圧燃料を吸入するための
吸入孔４８と、同じく摺動孔４３に連通し、燃料タンク
４９へ燃料を排出するための排出孔５０と、前記第１弁
座４６を介して前述の流出入口３８（図２参照）に連通
する第１接続孔５１とが形成されている。

【００１９】一方、第１弁体４４には、第２弁体５２を
摺動可能に嵌挿するための摺動孔５３と摺動孔５３に連
通する圧力室５４とが形成されている。圧力室５４の内
壁には、前記第２弁体５２を着座させるための第２弁座
５５が形成されている。また、第１弁体４４には、圧力
室５４と吸入孔４８とを連通する連通孔５６と、第２弁
体５２及び第２弁座５５の間隙を介して当該圧力室５４
と第１接続孔５１とを連通する第２接続孔５７とが穿設
されている。

【００２０】この三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの動作を説
明すると、図３（ａ）に示すように、ソレノイド４７が
励磁されていないとき（非通電時）にはスプリング４５
の付勢力により第１弁体４４が第１弁座４６に着座し
て、第１接続孔５１と排出孔５０とが遮断されている。
このとき、吸入孔４８及び連通孔５６を介して圧力室５
４に高圧燃料が吸入されるため、その作用圧力により第
２弁体５２が図の上方に押し上げられ、第２弁体５２と
第２弁座５５とが離間される。そして、第２弁体５２の
上端が規制部５８に当接するまで当該弁体５２が移動す
る。これにより、連通孔５６、圧力室５４及び第２接続
孔５７を介して吸入孔４８と第１接続孔５１とが連通さ
れ、図２の作動室３７に高圧燃料が供給される。かかる
場合には、ノズルニードル２６が押し下げされることと
なり、燃料噴射が停止状態で保持される。

【００２１】このように、インジェクタ用電磁弁として
の三方電磁弁２０ａ〜２０ｄは、ソレノイド４７が非通
電状態ではスプリング４５の付勢力により閉弁状態とな
っている。

【００２２】これに対して、同図（ｂ）に示すように、
ソレノイド４７が励磁されると（通電時には）このソレ
ノイド４７はスプリング４５の付勢力に抗して第１弁体
４４を引き上げ、第１弁体４４と第１弁座４６とが離間
される。このとき、第１弁体４４が移動して、第２弁体
５２が第２弁座５５に着座する。これにより、吸入孔４
８と第１接続孔５１との間が遮断される。また、第１接
続孔５１と排出孔５０とが連通され、図２の作動室３７
から燃料が排出される。この結果、図２の流路２５を介
して供給される高圧燃料によりノズルニードル２６が開
弁方向に移動されて、燃料噴射が実行される。即ち、燃
料溜り室２３内の燃料の圧力により生じる開弁方向の力
が、作動室３７内の燃料の圧力により生じる閉弁方向の
力とスプリング３５等による付勢力との総和を上回った
時、ノズルニードル２６が開弁方向に移動する。

【００２３】このように本実施形態における各インジェ
クタ１９ａ〜１９ｄは三方電磁弁２０ａ〜２０ｄを有
し、この三方電磁弁２０ａ〜２０ｄのソレノイド４７を
通電することにより当該三方電磁弁２０ａ〜２０ｄが開
弁し、これに伴いノズルニードル２６が移動して（イン
ジェクタ１９ａ〜１９ｄが開弁して）燃料が噴射され
る。

【００２４】図１において、電子制御ユニット（以下、
ＥＣＵという）６０は、マイクロコンピュータ（以下、
マイコンという）６１と駆動回路６２を備え、マイコン
６１はクランク角センサ６３、気筒判別センサ６４及び
アクセル開度センサ６５によりエンジン回転数とアクセ
ル開度の情報が入力される。ここで、気筒判別センサ６
４は、ポンプのドライブシャフト２に固定されるギヤ６
４ａを有しており、ドライブシャフト２の回転に伴うギ
ヤ６４ａの通過の際にパルス信号が生成される。そし
て、マイコン６１は、これらの信号により判断されるエ
ンジン状態に応じて決定される最適の噴射時期および噴
射量となるよう駆動回路６２を介して三方電磁弁２０ａ
〜２０ｄを駆動制御するようになっている。

【００２５】より詳しくは、マイコン６１はディーゼル
エンジン３の運転状態（エンジン回転数とアクセル開
度）に応じた時期及び量の燃料を噴射すべくインジェク
タ１９ａ〜１９ｄの三方電磁弁２０ａ〜２０ｄを開閉制
御してコモンレール１６内の燃料をディーゼルエンジン
３の各気筒に噴射する。ここで、本例では各気筒での燃
料噴射の際には、メイン噴射とそれに先立つパイロット
噴射を行う。つまり、図５においてインジェクタの駆動
信号（噴射パルス）として、パイロット噴射信号Ｐとメ
イン噴射信号Ｍが生成される。

【００２６】さらに、図１のマイコン６１には駆動回路
６２を介して吐出量制御弁１１のソレノイド１４が接続
され、ソレノイド１４を通電あるいは非通電状態にして
吐出量制御弁１１を開閉制御することができるようにな
っている。また、マイコン６１はコモンレール１６に設
けたコモンレール圧センサ６６からのコモンレール圧検
出信号を入力し、コモンレール圧がアクセル開度や回転
数に応じた最適値となるように吐出量制御弁１１を制御
してサプライポンプ１の吐出量を調整する。

【００２７】より詳しくは、ディーゼルエンジン３の始
動によりサプライポンプ１のカム５が回転し、この回転
に伴いプランジャー７が往復動してフィードポンプ９か
らの燃料がサプライポンプ１に供給されるとともに高圧
燃料が燃料供給管１５を通してコモンレール１６に供給
され、コモンレール１６に燃料が蓄圧される。ここで、
マイコン６１はコモンレール圧センサ６６によるコモン
レール圧がアクセル開度や回転数に応じた最適値となる
ようにサプライポンプ１の吐出量を制御する。

【００２８】以下、前述のマイコン６１と駆動回路６２
とからなるＥＣＵ６０を説明する。図４には、ＥＣＵ６
０の具体的構成を示す。概略を説明すると、燃料噴射制
御用のマイコン６１と、三方電磁弁２０ａ〜２０ｄのソ
レノイド（電磁コイル）４７と、このソレノイド４７を
通電するためのＭＯＳトランジスタ６７ａ，６７ｂ，６
７ｃ，６７ｄと、このトランジスタ６７ａ，６７ｂ，６
７ｃ，６７ｄをスイッチングした時のフライバックエネ
ルギーを蓄積するコンデンサ６８，６９等を備えてい
る。この蓄積されたエネルギーを使いインジェクタの三
方電磁弁２０ａ〜２０ｄが駆動される。

【００２９】バッテリー端子ＶB には、吐出量制御弁１
１のソレノイド１４とＭＯＳトランジスタ７０が直列に
接続されている。また、バッテリー端子ＶB には、ダイ
オードＤ１と三方電磁弁２０ａのソレノイド４７とＭＯ
Ｓトランジスタ（インジェクタ駆動素子）６７ａとが直
列に接続されるとともに、同じくダイオードＤ１と三方
電磁弁２０ｃのソレノイド４７とＭＯＳトランジスタ
（インジェクタ駆動素子）６７ｃとが直列に接続されて
いる。同様に、バッテリー端子ＶB には、ダイオードＤ
２と三方電磁弁２０ｂのソレノイド４７とＭＯＳトラン
ジスタ（インジェクタ駆動素子）６７ｂが直列に接続さ
れるとともに、同じくダイオードＤ２と三方電磁弁２０
ｄのソレノイド４７とＭＯＳトランジスタ（インジェク
タ駆動素子）６７ｄが直列に接続されている。このよう
に、スイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタ６７
ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄは、三方電磁弁２０ａ〜２
０ｄのソレノイド４７と直列接続され、かつ、この直列
回路の一端に電源としてのバッテリー端子ＶB が接続さ
れ、オン動作にてソレノイド４７が通電されるようにな
っている。

【００３０】また、各ソレノイド４７と各トランジスタ
６７ａ〜６７ｄとの間の接続点ａ1，ａ2 ，ａ3 ，ａ4
は、ダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を介してメイン
噴射用コンデンサ６８及びパイロット噴射用コンデンサ
６９が接続されている。さらに、前述のメイン噴射用コ
ンデンサ６８にはメイン放電用ＭＯＳトランジスタ７１
を通して各三方電磁弁２０ａ〜２０ｄのソレノイド４７
がそれぞれ並列に接続されている。同様に、パイロット
噴射用コンデンサ６９にはパイロット放電用ＭＯＳトラ
ンジスタ７２を通して各三方電磁弁２０ａ〜２０ｄのソ
レノイド４７がそれぞれ並列に接続されている。

【００３１】このように、充電手段としてのコンデンサ
６８，６９は、三方電磁弁２０ａ〜２０ｄのソレノイド
４７に接続され、ソレノイド４７への通電を終了した時
に発生するフライバックエネルギーを三方電磁弁２０ａ
〜２０ｄの駆動源として蓄積できるようになっている。

【００３２】また、メイン噴射用コンデンサ６８には分
圧抵抗７３，７４が接続され、接続点ｂはコンデンサ電
圧に応じた電位となる。接続点ｂには比較器７５が接続
され、比較器７５において分圧抵抗７６，７７による所
定電圧と比較される。そして、メイン噴射用コンデンサ
６８の電圧が予め設定した所定電位（満充電電圧の１１
８ボルト）よりも高くなると比較器７５の出力がＨレベ
ルとなる。同様に、パイロット噴射用コンデンサ６９に
は分圧抵抗７８，７９が接続され、接続点ｃはコンデン
サ電圧に応じた電位となる。接続点ｃには比較器８０が
接続され、比較器８０において分圧抵抗７６，７７によ
る予め設定した所定電圧と比較される。そして、パイロ
ット噴射用コンデンサ６９の電圧が予め設定した所定電
位（満充電電圧の１１８ボルト）よりも高くなると比較
器８０の出力がＨレベルとなる。比較器７５，８０の出
力端子はアンドゲート８１を通してマイコン６１に接続
され、メイン噴射用コンデンサ６８の電圧とパイロット
噴射用コンデンサ６９の電圧が共に所定電圧（満充電電
圧の１１８ボルト）よりも高くなるとＨレベル信号がマ
イコン６１に出力される。マイコン６１はこの信号ライ
ン（アンドゲート８１の出力レベル）の電位によりコン
デンサ６８，６９の電圧が１１８ボルトより高くなって
いないかを検知する。

【００３３】第１および第２のスイッチング素子制御手
段としてのマイコン６１は前述のトランジスタ７０，６
７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ，７１，７２と接続さ
れ、マイコン６１は各トランジスタをオン・オフ制御す
る。つまり、トランジスタ７０をオンすることによりソ
レノイド１４を通電して吐出量制御弁１１を閉弁する。
また、各インジェクタに対応するトランジスタ６７ａ〜
６７ｄをオンすることによりコンデンサ６８，６９のう
ちのいずれかのエネルギーを三方電磁弁２０ａ〜２０ｄ
のいずれかのソレノイド４７に供給してインジェクタ１
９ａ〜１９ｄから燃料を噴射できる。このとき、トラン
ジスタ７１と７２のうちのいずれかをオンすることによ
りコンデンサを選択する。つまり、メイン噴射用コンデ
ンサ６８、パイロット噴射用コンデンサ６９にエネルギ
ーが蓄えられた状態から、メイン放電用トランジスタ７
１をオンにした状態でいずれかの三方電磁弁２０ａ〜２
０ｄのソレノイド４７にコンデンサ電圧を供給してイン
ジェクタ１９ａ〜１９ｄから燃料のメイン噴射を行う。
また、パイロット放電用トランジスタ７２をオンにした
状態でいずれかの三方電磁弁２０ａ〜２０ｄのソレノイ
ド４７にコンデンサ電圧を供給してインジェクタ１９ａ
〜１９ｄから燃料のパイロット噴射を行う。

【００３４】ここで、トランジスタ６７ａ〜６７ｄをオ
ン・オフ制御することによりソレノイド４７への通電を
終了した時に発生するフライバックエネルギーをコンデ
ンサ６８，６９に蓄積できる。つまり、コンデンサ６８
にメイン噴射のためのエネルギーが蓄えられ、コンデン
サ６９にパイロット噴射のためのエネルギーが蓄えられ
る。

【００３５】また、各三方電磁弁２０ａ〜２０ｄのソレ
ノイド４７にはダイオードＤ１，Ｄ２を介して開弁保持
のための定電流（２アンペア）がバッテリ端子ＶB から
供給されるようになっている。

【００３６】次に、このように構成したディーゼルエン
ジン燃料噴射システムの作用を説明する。図５には、サ
プライポンプ１のカムリフト、吐出量制御弁１１の開閉
状態、吐出量制御弁１１の駆動パルス、吐出量制御弁１
１のソレノイド通電電流、各三方電磁弁２０ａ〜２０ｄ
の駆動パルス（インジェクタ駆動信号）、インジェクタ
の通電電流、パイロット用充電電圧、メイン用充電電
圧、パイロット放電用トランジスタ７２の駆動信号、メ
イン放電用トランジスタ７１の駆動信号を示す。

【００３７】図５において、カムリフトに伴いサプライ
ポンプ１の燃料吸入行程は、ポンプ１に設置された吐出
量制御弁１１を開弁して燃料タンク１０内から燃料を吸
入する。その後のカムリフトにてサプライポンプ１は燃
料圧送行程に入る。燃料圧送行程は、ポンプ１内の燃料
を圧送カム５により所望の燃料圧力まで上昇させる。そ
して、マイコン６１は、エンジン回転数等により規定さ
れる燃料吸入・圧送タイミングで（図５のｔ１〜ｔ２の
期間）図４のトランジスタ７０をオンする。これによ
り、吐出量制御弁１１のソレノイド１４が通電されて吐
出量制御弁１１が図５のｔ１’〜ｔ２’の期間、閉弁す
る。これにより、所定量の加圧燃料がサプライポンプ１
からコモンレール１６に圧送される。

【００３８】また、図４のマイコン６１は、コモンレー
ル１６での燃料が所望の圧力まで上昇した時点で、エン
ジン運転状態（エンジン回転数等）に応じた燃料量をイ
ンジェクタ１９ａ〜１９ｄから噴射すべく、インジェク
タの駆動用トランジスタ６７ａ〜６７ｄの駆動信号およ
び放電用トランジスタ７１，７２の駆動信号を出力す
る。この駆動信号により、図５のｔ３〜ｔ５の期間、お
よびｔ６〜ｔ８の期間、燃料噴射対象気筒に対応するト
ランジスタ６７ａ〜６７ｄをオンして三方電磁弁２０ａ
〜２０ｄのソレノイド４７を通電して三方電磁弁２０ａ
〜２０ｄを開弁する。これにより、燃料噴射対象気筒の
インジェクタ１９ａ〜１９ｄが開弁してパイロットおよ
びメイン噴射が行われる。

【００３９】このインジェクタ１９ａ〜１９ｄの駆動処
理を、図６のフローチャートに基づいて詳細に説明す
る。この処理は、インジェクタ１９ａ〜１９ｄを駆動し
たときに発生するフライバックエネルギーをコンデンサ
６８，６９に回収する処理を含む。

【００４０】まず、パイロット噴射について説明する。
マイコン６１はステップ１０１で燃料噴射対象気筒にお
けるパイロット噴射のためのいずれかのインジェクタ１
９ａ〜１９ｄ（ここでは説明上、インジェクタ１９ａと
する）の開弁タイミングか否か判定し、開弁タイミング
であるとステップ１０２で図４のトランジスタ６７ａに
対し始動用のワンショット信号（パイロット噴射オン信
号）を出力するとともに、パイロット放電用トランジス
タ７２にオン信号を出力する。このとき、パイロット噴
射用コンデンサ６９には後述する昇圧処理により十分に
充電がされており、コンデンサ電圧は満充電電圧の１１
８ボルトになっている。よって、トランジスタ６７ａお
よびパイロット放電用トランジスタ７２が、図５のｔ３
のタイミングにてオンすると、パイロット噴射用コンデ
ンサ６９の充電電圧により三方電磁弁２０ａのソレノイ
ド４７が通電して三方電磁弁２０ａが開弁しパイロット
噴射が開始される。つまり、予め充電されていたコンデ
ンサ電圧が三方電磁弁２０ａのソレノイド４７に印加さ
れ、当該ソレノイド４７には大電流が投入され燃料噴射
対象気筒のインジェクタ１９ａが開弁する。

【００４１】ここで、この開弁始動時におけるソレノイ
ド４７での最大通電電流値を「Ｉ1max」とし、最小通電
電流値を「Ｉ1min」とする。なお、Ｉ1maxとは、例えば
８アンペア程度である。また、始動用のワンショット信
号によるトランジスタ６７ａのオン時間は数ｍｓｅｃ以
内である。

【００４２】また、インジェクタ１９ａが開弁状態に移
った後、直ちにトランジスタ６７ａおよび放電用トラン
ジスタ７２がオフ状態にされる（図５のｔ４のタイミン
グ）。このオフ状態になる瞬間に１回目のフライバック
エネルギーが発生する。この時のフライバックエネルギ
ーは図４のダイオードＤ３を通じて充電用コンデンサ６
８，６９に回収される。

【００４３】そして、マイコン６１は図６のステップ１
０３で開弁保持期間に入ったか否か判定し、開弁保持期
間であるとステップ１０４に移行する。そして、マイコ
ン６１はステップ１０４でコンデンサ電圧が１１８ボル
ト以上となっていないか確認する。ここで、コンデンサ
電圧が１１８ボルト以上となっていると、以後の昇圧
（充電）処理は行わない。

【００４４】ステップ１０４においてコンデンサ電圧が
１１８ボルト未満であると、マイコン６１はステップ１
０５で昇圧のための駆動パルスを出力する。この駆動パ
ルスにより、燃料噴射対象気筒に対応するトランジスタ
６７ａがオン・オフを繰り返してコンデンサ６８，６９
へのフライバックエネルギーが蓄積される。ここで、こ
の昇圧のためのオン・オフ制御において、ソレノイド４
７での最大通電電流値を「Ｉ2max」とし、最小通電電流
値を「Ｉ2min」とする。

【００４５】つまり、図５のｔ４〜ｔ５の開弁保持期間
において、バッテリー電圧ＶB を電流源として、トラン
ジスタ６７ａを複数回のパルス制御する。このパルス制
御仕様は、三方電磁弁２０ａ（インジェクタ１９ａ）の
開弁状態を保持するため、最小値Ｉ2minとして三方電磁
弁２０ａが閉弁しない程度の電流値とする。即ち、最大
値Ｉ2maxから最小値Ｉ2minへの移行時間を管理してパル
スオフ時間を定めるが、この際、パルスオフ時間として
三方電磁弁２０ａが閉弁しない範囲のソレノイド通電電
流に対応する時間とする。

【００４６】そして、マイコン６１は図６のステップ１
０６，１０７においてコンデンサ電圧が１１８ボルト未
満であり、かつ、開弁終了タイミングｔ５（図５参照）
でないと、ステップ１０８で前述の昇圧（充電）処理を
継続する。

【００４７】このようにして開弁保持期間に複数回パル
ス制御が行われ、この時のフライバックエネルギーが全
てコンデンサ６８，６９に回収される。そして、マイコ
ン６１はステップ１０６においてコンデンサ電圧が１１
８ボルトに達すると、ステップ１０９に移行して前述の
昇圧（充電）処理を終了する。これにより、昇圧のため
のパルス駆動信号の出力が停止され、トランジスタ６７
ａは開弁終了時期までオンされる。また、マイコン６１
はステップ１０７において開弁終了タイミングｔ５であ
ると、ステップ１０９に移行して昇圧（充電）処理を終
了する。

【００４８】このようにしてパイロット噴射が行われ、
その後にメイン噴射が行われる。このメイン噴射におい
ては、以下のようになる。マイコン６１は図６のステッ
プ１０１でメイン噴射のためのインジェクタ１９ａの開
弁タイミングか否か判定し、図５のｔ６にて示す開弁タ
イミングであるとステップ１０２でトランジスタ６７ａ
に対し始動用のワンショット信号（メイン噴射オン信
号）を出力するとともに、メイン放電用トランジスタ７
１にオン信号を出力する。このとき、メイン噴射用コン
デンサ６８には昇圧処理により十分に充電がされてお
り、コンデンサ電圧は満充電電圧の１１８ボルトになっ
ている。よって、トランジスタ６７ａおよびメイン放電
用トランジスタ７１がオンすると、メイン用コンデンサ
６８の充電電圧により三方電磁弁２０ａのソレノイド４
７が通電して三方電磁弁２０ａが開弁しメイン噴射が開
始される。ここで、このメイン噴射での開弁始動時にお
けるソレノイド４７での最大通電電流値を「Ｉ1max」と
し、最小通電電流値を「Ｉ1min」とする。

【００４９】また、インジェクタ１９ａが開弁状態に移
った後、直ちにトランジスタ６７ａおよび放電用トラン
ジスタ７１がオフ状態にされる（図５のｔ７のタイミン
グ）。このオフ状態になる瞬間にフライバックエネルギ
ーが発生する。この時のフライバックエネルギーは図４
のダイオードＤ３を通じて充電用コンデンサ６８，６９
に回収される。

【００５０】そして、マイコン６１はステップ１０３で
開弁保持期間に入ったか否か判定し、図５にｔ７で示す
開弁保持期間に入るとステップ１０４に移行し、コンデ
ンサ電圧が１１８ボルト以上となっていないか確認した
上でステップ１０５で昇圧のための駆動パルスを出力す
る。この駆動パルスによりトランジスタ６７ａがオン・
オフを繰り返してコンデンサ６８，６９へのフライバッ
クエネルギーが蓄積される。つまり、図５にｔ７〜ｔ８
に示す開弁保持期間において、バッテリー電圧ＶB を電
流源として、トランジスタ６７ａを複数回のパルス制御
する。このパルス制御仕様は、三方電磁弁２０ａ（イン
ジェクタ１９ａ）の開弁状態を保持するため、最小値Ｉ
2minとして三方電磁弁２０ａが閉弁しない程度の電流値
とする。即ち、最大値Ｉ2maxから最小値Ｉ2minへの移行
時間を管理してパルスオフ時間を定めるが、この際、パ
ルスオフ時間として三方電磁弁２０ａが閉弁しない範囲
のソレノイド通電電流に対応する時間とする。

【００５１】そして、マイコン６１は図６のステップ１
０６，１０７においてコンデンサ電圧が１１８ボルト未
満であり、かつ、開弁終了タイミングｔ８（図５参照）
でないと、ステップ１０８で前述の昇圧（充電）処理を
継続する。

【００５２】そして、マイコン６１はステップ１０６，
１０７においてコンデンサ電圧が１１８ボルトに達した
り開弁終了タイミングｔ５であると、ステップ１０９に
移行して昇圧（充電）処理を終了する。

【００５３】ここで、フライバックエネルギー量につい
て説明する。（i ）図５のｔ３〜ｔ４、ｔ６〜ｔ７の期間；コンデン
サからの放電によるインジェクタ１９ａのフライバック
エネルギーＱ１（単位Ｊ：ジュール）は、ソレノイドイ
ンダクタンスＬとソレノイド通電最大電流Ｉ1maxと通電
最小電流Ｉ2minにより、次の式で求められる。Ｑ１＝１／２×Ｌ×（Ｉ1max−Ｉ2min）² （ii）図５のｔ４〜ｔ５、ｔ７〜ｔ８の期間；開弁保持
期間中のフライバックエネルギーＱ２（単位Ｊ：ジュー
ル）は、ソレノイドインダクタンスＬとソレノイド通電
最大電流Ｉ2maxと通電最小電流Ｉ2minと駆動パルス周波
数ｆにより、次の式で求められる。Ｑ２＝１／２×Ｌ×（Ｉ2max−Ｉ2min）²×ｆ（iii ）図５のｔ３〜ｔ８の期間；パイロット噴射、メ
イン噴射の２回にわたり行われるため、１気筒当たりの
総合フライバックエネルギーＱtotal （単位Ｊ：ジュー
ル）は次式のようになる。ただし、Ｉ1min＝Ｉ2min（開
弁保持電流）。Ｑtotal ＝２×（１／２×Ｌ×（Ｉ1max−Ｉ2min）²＋
１／２×Ｌ×（Ｉ2max−Ｉ2min）²×ｆ）この総合フライバックエネルギーＱtotal が次回のイン
ジェクタ駆動に必要なエネルギーになる。

【００５４】このようにして今回の燃料噴射気筒に該当
するインジェクタ１９ａにてパイロットおよびメイン噴
射が当該気筒に対して行われ、以後同様にして次の燃料
噴射対象気筒におけるパイロットおよびメイン噴射が行
われる。つまり、第１気筒目において、インジェクタ１
９ａの駆動が終了した時点で充電用コンデンサ６８，６
９には、第２気筒目のインジェクタ（例えば、インジェ
クタ１９ｂ）の駆動に必要なエネルギーが充電されてい
る。第２気筒目のパイロット噴射、メイン噴射が１気筒
目と同じように噴射駆動が行われ、その時のフライバッ
クエネルギーがまた充電用コンデンサ６８，６９に蓄え
られる。そのエネルギーが第３気筒目のインジェクタ
（例えば、インジェクタ１９ｃ）の駆動に利用される。
以下、同様にこの動作が全気筒に対し順次繰り返され
る。

【００５５】このように本実施形態におけるインジェク
タ駆動装置は、下記の特徴を有する。（イ）マイコン６１は図６のステップ１０１，１０２の
処理にて三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの開弁開始時におい
てＭＯＳトランジスタ６７ａ〜６７ｄをオンしてコンデ
ンサ６８，６９に蓄積したエネルギーを三方電磁弁２０
ａ〜２０ｄのソレノイド４７に供給して三方電磁弁２０
ａ〜２０ｄを開弁させ、引き続き、ステップ１０３〜１
０９の処理にて、この開弁後の開弁保持期間において、
ＭＯＳトランジスタ６７ａ〜６７ｄを繰り返しオン・オ
フしてフライバックエネルギーをコンデンサ６８，６９
に蓄積させる。

【００５６】このように、三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの
開弁保持期間中に閉弁電流値よりも高い電流を三方電磁
弁２０ａ〜２０ｄのソレノイド４７に通電し、ＭＯＳト
ランジスタ６７ａ〜６７ｄの駆動終了時点に発生するフ
ライバックエネルギーをコンデンサ６８，６９に回収し
て、次回の三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの駆動時にコンデ
ンサ６８，６９に蓄えたエネルギーを利用することがで
きる。よって、開弁保持期間に三方電磁弁２０ａ〜２０
ｄのソレノイド４７をパルス通電することにより、比較
的大電流をソレノイド４７に投入することができるため
ソレノイド４７のオン／オフの１回に発生するフライバ
ックエネルギーは、特開平６−２９９８９０号公報の装
置に比べ増大する。従って、特開平６−２９９８９０号
公報の装置よりも少ないパルス数で、短期間にコンデン
サ６８，６９を満充電させることが可能となり、効率的
な装置となる。（ロ）マイコン６１は、三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの開
弁後の開弁保持期間にのみ、ＭＯＳトランジスタ６７ａ
〜６７ｄを繰り返しオン・オフする。このように三方電
磁弁２０ａ〜２０ｄの駆動期間を開弁期間に限定してい
るため、特開平６−２９９８９０号公報の装置に比べ、
三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの発熱も低く抑えることが可
能となる。さらに、特開平６−２９９８９０号公報の装
置のように常時、三方電磁弁２０ａ〜２０ｄを駆動しな
いので、三方電磁弁２０ａ〜２０ｄの誤動作の発生確率
も低くなる。

【００５７】これまで説明してきた実施の形態以外にも
下記のように実施してもよい。これまでの説明において
は４気筒エンジンを想定したが、単気筒エンジン、２気
筒エンジン、３気筒エンジン、あるいは５気筒以上の気
筒数のエンジンに具体化してもよい。

【００５８】また、メイン噴射に先立つパイロット噴射
を行うシステムに適用したが、パイロット噴射を行わな
いシステムに適用してもよい。また、インジェクタの駆
動制御方法としてマイコンによる演算処理（ソフト）を
行ったが、ハード構成にて同様な処理を行わせてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射
制御装置の全体構成図。

【図２】インジェクタの具体的構成を示す断面図。

【図３】三方電磁弁の動作説明のための断面図。

【図４】ＥＣＵの具体的構成図。

【図５】動作説明のためのタイミングチャート。

【図６】作用を説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…インジェクタ、２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…三方電磁弁、４５…スプ
リング、４７…ソレノイド、６１…マイコン、６７ａ，
６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ…ＭＯＳトランジスタ、６８…
メイン噴射用コンデンサ、６９…パイロット噴射用コン
デンサ、ＶB …バッテリ端子。

フロントページの続き (72)発明者熊野幹夫愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者西村和利愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソレノイドが非通電状態ではスプリング
の付勢力により閉弁状態となっているインジェクタ用電
磁弁と、前記インジェクタ用電磁弁のソレノイドと直列接続さ
れ、かつ、この直列回路の一端に電源が接続され、オン
動作にて該ソレノイドが通電されるスイッチング素子
と、前記インジェクタ用電磁弁のソレノイドに接続され、前
記ソレノイドへの通電を終了した時に発生するフライバ
ックエネルギーを前記インジェクタ用電磁弁の駆動源と
して蓄積する充電手段と、前記インジェクタ用電磁弁の開弁開始時において前記ス
イッチング素子をオンして前記充電手段に蓄積したエネ
ルギーを前記電磁弁のソレノイドに供給して前記電磁弁
を開弁させる第１のスイッチング素子制御手段と、前記インジェクタ用電磁弁の開弁後の開弁保持期間にお
いて、前記スイッチング素子を繰り返しオン・オフして
前記フライバックエネルギーを前記充電手段に蓄積させ
る第２のスイッチング素子制御手段と、を備えたことを
特徴とするインジェクタ駆動装置。
【請求項２】前記第２のスイッチング素子制御手段
は、スイッチング素子のオフ時間として、前記インジェ
クタ用電磁弁が閉弁しない範囲のソレノイド通電電流に
対応する時間とした請求項１に記載のインジェクタ駆動
装置。
【請求項３】前記第２のスイッチング素子制御手段
は、前記インジェクタ用電磁弁の開弁後の開弁保持期間
にのみ、前記スイッチング素子を繰り返しオン・オフす
る請求項１に記載のインジェクタ駆動装置。