JPH1162677A - 電磁弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】単一のチャージ回路を用いて電磁弁の連続動作
を適正に行う。 【解決手段】電磁弁駆動回路５は、電源電圧から所定の
定電流を生成する定電流回路41と、電源電圧よりも高い
電圧を蓄えるコンデンサ37を有するチャージ回路33とを
備える。ディーゼルエンジンに燃料を噴射供給する燃料
噴射弁に設けられた電磁弁17は、定電流回路41及びチャ
ージ回路33に接続され、ソレノイドコイル30の通電にて
駆動される。電磁弁17（燃料噴射弁）は、コンデンサ37
の充電完了時間に満たないような短い時間間隔で駆動さ
れてメイン噴射とそれに先立つパイロット噴射とを実施
する。この場合、パイロット噴射時には、チャージ回路
33によるソレノイドコイル30の通電を禁止して定電流回
路41だけで電磁弁17を駆動すると共に、メイン噴射時に
は、チャージ回路33によるソレノイドコイル30の通電を
許可しチャージ回路33と定電流回路41とを併用して電磁
弁17を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁駆動装置に
係り、例えば内燃機関（ディーゼルエンジン）の燃料噴
射装置に適用されてメイン噴射やそれに先立つパイロッ
ト噴射を行う場合など、比較的短い時間間隔で電磁弁を
連続駆動する電磁弁駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、電磁弁は、ソレノイドコイ
ルの通電時に発生する電磁吸引力を利用して弁体を開閉
作動させるものであり、ディーゼルエンジンのコモンレ
ール式燃料噴射装置（蓄圧式燃料噴射装置）に適用され
る場合など、特に高い応答性が要求される場合には通電
当初に高電流を印加して開弁速度を速める工夫が施され
ている。

【０００３】ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料
噴射装置を例に説明すれば、同燃料噴射装置では、吸
気，圧縮，爆発，排気の１サイクル中に燃料噴射弁から
燃料を複数回に分けて噴射し、それによりエンジン騒音
の低下や排ガスの改善を行っている。例えば先ず少量の
噴射で気筒内に火種を作るパイロット噴射を実施し、そ
の後に本来の仕事に必要な燃料量に対応するメイン噴射
を実施する。メイン噴射時には、パイロット噴射によっ
て作られた火種に引き続き燃料が燃焼する。こうした燃
焼により１サイクル中での急激な燃焼を抑えることで燃
焼時の爆発音や窒素酸化物（ＮＯx ）の低減を実現して
いる。しかし、このような非常に時間の短い１サイクル
中での噴射、さらには高圧力下での噴射を実現するに
は、燃料噴射弁を高速に作動させる必要がある。

【０００４】燃料噴射弁すなわち電磁弁を高速駆動する
手法として、電磁弁を動作させるタイミングでチャージ
回路内に設けたコンデンサの充電エネルギーを電磁弁の
ソレノイドコイルに放電する手法がある。これは、車両
のバッテリ電圧の印加だけでは電磁弁のソレノイドコイ
ルにおける磁束（＝力）の立ち上がりが遅く制御に間に
合わないが、コンデンサにバッテリ電圧以上の高電圧を
蓄えておき、ソレノイドコイルに対しコンデンサからの
放電を行うことで磁束を急激に立ち上げて電磁弁の高速
なる開弁動作を行うものである。また一般には、チャー
ジ回路と定電流回路とが併用され、通電当初にはチャー
ジ回路で高電流を供給して電磁弁を開弁させ、それに引
き続いて定電流回路による所定の定電流で電磁弁の開弁
状態を保持するようにしている。

【０００５】より詳しくは、燃料噴射装置において、パ
イロットとメインの噴射間隔は１ｍｓｅｃ以下に短縮す
ることもあり、パイロット噴射の駆動に用いるコンデン
サのエネルギー放出後にメイン噴射の駆動に用いるコン
デンサへの充電を完了しておくことは時間的に難しい。
つまり、パイロット噴射とメイン噴射とが実施される場
合には、コンデンサの充電完了時間に満たないような短
い時間間隔で電磁弁（燃料噴射弁）が開閉駆動される。
そこで、パイロット噴射用コンデンサとメイン噴射用コ
ンデンサとを用意して個々にチャージ回路を設け、１サ
イクル中に２つのチャージ回路のエネルギーを使用して
次のサイクルでの燃料噴射までに再充電を完了するよう
にしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したパ
イロット噴射とメイン噴射のように、時間間隔の短い多
段噴射を実施する場合には、その噴射回数分だけチャー
ジ回路が必要となる。またさらに、パイロットとメイン
の噴射に加えてメイン噴射後のポスト噴射を行う際に
は、そのポスト噴射用のチャージ回路（コンデンサ）も
併せて必要となることが考えられる。この場合、チャー
ジコンデンサを連続して複数回用いることで発熱量が増
加したり、チャージ回路を複数設けることで、回路設置
のスペースの確保が強いられたり、コストアップしたり
するなどの諸問題が生じる。

【０００７】本発明は、上記問題点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、単一のチャー
ジ回路を用いて電磁弁の連続動作を適正に行うことがで
きる電磁弁駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁弁駆動装置
では、電源電圧から所定の定電流を生成する定電流回路
と、電源電圧よりも高い電圧を蓄えるチャージコンデン
サを有するチャージ回路とを備える。この電磁弁駆動装
置によれば、ソレノイドコイルの通電当初にはチャージ
回路内のコンデンサの充電エネルギーを電磁弁のソレノ
イドコイルに放電することで、電磁弁が高速駆動され、
それに引き続いて定電流回路の定電流がソレノイドコイ
ルに流れることで、電磁弁の動作状態が維持される。

【０００９】そして、請求項１に記載の発明では、チャ
ージコンデンサの充電完了時間に満たないような短い時
間間隔で電磁弁が連続駆動される際において、その駆動
毎にチャージ回路によるソレノイドコイルの通電許可と
通電禁止とを繰り返し行わせる。この場合、チャージ回
路によるソレノイドコイルの通電を連続して毎回実施す
るのではないため、単一のチャージ回路でも電磁弁の連
続駆動が可能となる。つまり、 ・チャージコンデンサを連続して複数回用いることで発
熱量が増加したり、 ・チャージ回路を複数設けることで回路設置スペースが
増大したり、コストアップしたりするなど、従来装置の
不都合が回避でき、単一のチャージ回路を用いて電磁弁
の連続動作を適正に行うことができるようになる。

【００１０】上記請求項１の発明は、請求項２や請求項
３のように具体化できる。請求項２に記載の発明では、
電源電圧が所定のしきい値電圧（常用域）よりも高い場
合にのみ、前記電磁弁を短い時間間隔で連続駆動させる
と共に、前記チャージ回路によるソレノイドコイルの通
電禁止を行わせる。電源電圧の低下時に定電流回路だけ
で電磁弁を駆動させると、電磁弁の応答性が悪化するお
それがあるため、チャージコンデンサの充電完了時間に
満たないような短い時間間隔で電磁弁を連続駆動させる
こと自体を禁止し、チャージ回路によるソレノイドコイ
ルの通電禁止を行わせないようにする（チャージ回路に
よる通電を許可する）。この場合、電源電圧の電圧レベ
ルに応じて電磁弁の駆動方法を切替えることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、電磁弁の駆動
間隔がチャージコンデンサの充電完了時間よりも長いか
どうかを判定し、電磁弁の駆動間隔が前記コンデンサの
充電完了時間よりも長ければ、チャージ回路によるソレ
ノイドコイルの通電を許可する。つまり、電磁弁の駆動
間隔がチャージコンデンサの充電完了時間よりも長い場
合には、単一のチャージ回路を連続使用して電磁弁の連
続駆動が可能となる。

【００１２】一方、本発明の電磁弁駆動装置は、電磁弁
の通電に伴い高圧燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴
射装置に適用でき、チャージコンデンサの充電完了時間
に満たないような短い時間間隔で電磁弁を開閉駆動して
メイン噴射とそれに先立つパイロット噴射とを実施する
装置として具体化される。

【００１３】そこで、請求項４に記載の発明では、パイ
ロット噴射時には、チャージ回路によるソレノイドコイ
ルの通電を禁止し、メイン噴射時には、チャージ回路に
よるソレノイドコイルの通電を許可するようにしてい
る。この場合、パイロットとメインの噴射に際し、チャ
ージ回路によるソレノイドコイルの通電を連続して行わ
ないため、単一のチャージ回路でも電磁弁の連続駆動が
可能となる。より具体的には、１段目のパイロット噴射
時には定電流回路のみでソレノイドコイルを通電し、２
段目のメイン噴射時にはチャージ回路により、或いはチ
ャージ回路と定電流回路との併用によりソレノイドコイ
ルを通電する。つまり、 ・チャージコンデンサを連続して複数回用いることで発
熱量が増加したり、 ・チャージ回路を複数設けることで回路設置スペースが
増大したり、コストアップしたりするなど、従来装置の
不都合が回避でき、単一のチャージ回路を用いて電磁弁
の連続動作を適正に行うことができるようになる。

【００１４】上記請求項４の発明は、請求項５〜請求項
７のように具体化できる。請求項５に記載の発明では、
電源電圧が所定のしきい値電圧よりも高い場合にのみ、
前記パイロット噴射を行わせるようにしている。これ
は、電源電圧の低下時において、パイロット噴射を行わ
ないこと、すなわちチャージコンデンサの充電完了時間
に満たないような短い時間間隔では電磁弁を連続駆動さ
せないことを意味する。この場合、電源電圧の電圧レベ
ルに応じて電磁弁の駆動方法を切替えることができる。

【００１５】請求項６に記載の発明では、電磁弁の開弁
に伴う噴射間隔が前記コンデンサの充電完了時間よりも
長いかどうかを判定し、電磁弁による噴射間隔が前記コ
ンデンサの充電完了時間よりも長ければ、メイン噴射に
続くポスト噴射にてチャージ回路によるソレノイドコイ
ルの通電を許可する。つまり、電磁弁の駆動間隔がチャ
ージコンデンサの充電完了時間よりも長い場合には、単
一のチャージ回路を連続使用し、それによりメイン噴射
やポスト噴射時における電磁弁の連続駆動が可能とな
る。

【００１６】請求項７に記載の発明では、燃料噴射回数
にかかわらず、その噴射回数のうちの所定回の噴射時に
前記チャージコンデンサの放電でソレノイドコイルを作
動させる。これは、ポスト噴射の回数によっては、チャ
ージ回路によるソレノイドコイルの通電を禁止すること
をも意味する。これにより、チャージコンデンサによる
発熱量に制限を設けることができる。

【００１７】

【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。本実施の形態におい
ては、多気筒ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料
噴射装置に具体化しており、コモンレールに蓄えられた
高圧燃料は電磁弁の通電又は通電遮断に従い燃料噴射弁
（インジェクタ）からエンジン燃焼室に噴射供給され
る。電磁弁は、定電流回路及びチャージ回路を備える電
磁弁駆動回路により駆動され、同電磁弁の開閉駆動によ
りメイン噴射とそれに先立つパイロット噴射などが適宜
実施されるようになっている。以下に燃料噴射装置の詳
細を説明する。

【００１８】図１には、ディーゼルエンジンのコモンレ
ール式燃料噴射装置の全体構成を示す。図１のコモンレ
ール式燃料噴射装置は、燃料を加圧する高圧ポンプ１
と、高圧ポンプ１にて加圧された高圧燃料を蓄えるコモ
ンレール２と、コモンレール２からの高圧燃料を噴射す
る燃料噴射弁３と、論理演算回路からなる周知のマイク
ロコンピュータ（以下、マイコンという）４と、マイコ
ン４の指令により燃料噴射弁３を開閉駆動する電磁弁駆
動回路５とから構成されている。燃料噴射弁３は多気筒
ディーゼルエンジンにおける各気筒にそれぞれ設けられ
ている。

【００１９】電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）
３２は、マイコン４と電磁弁駆動回路５とにより構成さ
れている。またマイコン４には、図示しない各種センサ
群からアクセル開度信号、エンジン回転数信号、水温信
号、バッテリ電圧信号などが入力される。

【００２０】ここで、マイコン４は、エンジン回転数や
エンジン負荷状態（アクセル開度）等のエンジン運転情
報に基づき、最適な燃料噴射量や燃料噴射時期を演算
し、その演算結果を電磁弁駆動信号として電磁弁駆動回
路５に送信する。電磁弁駆動回路５はその電磁弁駆動信
号を受けて駆動に必要な電圧を燃料噴射弁３に供給し、
同燃料噴射弁３の電磁弁１７（本実施の形態では、三方
電磁弁）を開弁させる。またマイコン４は、バッテリ電
圧をその電圧値よりも高電圧に昇圧するためのチャージ
パルス信号や、後述するチャージ回路による充電エネル
ギーの放電を適宜禁止するための放電禁止信号を電磁弁
駆動回路５に対して送信する。なお、電磁弁駆動回路５
（後述するチャージ回路）内のコンデンサの電圧値はマ
イコン４により逐次監視されるようになっている。

【００２１】高圧ポンプ１は、ハウジング６内にドライ
ブシャフト７が回転可能に支持され、このドライブシャ
フト７はディーゼルエンジンの出力軸と駆動連結されて
いる。ドライブシャフト７にはカム８が偏心した状態で
固定され、カム８のカム面（外周面）にはバネ１０によ
りピストン９が押圧付勢されている。ピストン９はシリ
ンダ１１内に摺動可能に支持され、ドライブシャフト７
の回転に伴うカム８の回転により図の上下方向に摺動す
る。このとき、ピストン９の下動に伴い燃料タンク１２
から燃料がシリンダ１１内に導入されると共に、ピスト
ン９の上動に伴いシリンダ１１内の燃料が加圧され、加
圧された燃料が逆止弁１３を介してコモンレール２に供
給される。

【００２２】マイコン４は、コモンレール２に設けられ
た圧力センサ１４にてコモンレール２内の燃料圧力を監
視しつつ、高圧ポンプ１に設けられた電磁弁１５を開閉
制御して加圧燃料をタンク１２側にスピルさせる。これ
により、コモンレール２内の燃料の圧力が一定値に保持
されるようになっている。

【００２３】燃料噴射弁３は、燃料噴射弁本体１６と電
磁弁１７とからなり、コモンレール２からの高圧燃料が
燃料噴射弁本体１６及び電磁弁１７に供給されるように
なっている。燃料噴射弁本体１６において、燃料室１８
内にはニードル弁１９が配置されている。ニードル弁１
９はピストン２０と連結され、バネ２１により噴射口を
閉じる方向に付勢されている。

【００２４】電磁弁１７はハウジング２２を備え、その
内部孔２２ａにはアウタバルブ２３が図の上下方向に摺
動可能に支持されている。ハウジング２２には、第１ポ
ート（燃料吸入ポート）２４、第２ポート２５及びドレ
インポート２６が設けられており、第１ポート２４はコ
モンレール２に、第２ポート２５はピストン２０の上面
空間に、ドレインポート２６はドレインタンク２７に、
それぞれ接続されている。アウタバルブ２３には第１ポ
ート２４に対応するポート２８と、第２ポート２５に対
応するポート２９とが設けられている。

【００２５】ハウジング２２の上側にはソレノイドコイ
ル３０が設けられている。ここで、アウタバルブ２３は
バネ３１により下方に付勢されており、ソレノイドコイ
ル３０の非通電状態では、ハウジング２２の第１ポート
２４とアウタバルブ２３のポート２８とが連通すると共
にハウジング２２の第２ポート２５とアウタバルブ２３
のポート２９とが連通する。かかる場合、コモンレール
２からの高圧燃料がこれらポート２４，２８，２９，２
５及びアウタバルブ２３の内部孔２３ａを介してピスト
ン２０の上面に印加され、この圧力によりニードル弁１
９が下方に押し付けられて噴射口が閉鎖状態で保持され
る（図示の状態）。

【００２６】ソレノイドコイル３０の通電時には、アウ
タバルブ２３が吸引上昇し、ポート２４が塞がれてポー
ト２５及び２６が連通するため、ピストン２０に加わる
圧力はポート２５及び２６を経てドレインタンク２７側
（低圧側）にリークする。このため、ニードル弁１９が
燃料室１８の高圧燃料により上昇し、燃料噴射弁３は噴
射口を開いて燃料を噴射する。

【００２７】一方、ソレノイドコイル３０の非通電時に
は、アウタバルブ２３に対して下向きにコモンレール２
からの高圧燃料とバネ３１の付勢力とが作用しており、
ポート２５及び２６が連通しコモンレール２内の高圧燃
料を噴射するためにはアウタバルブ２３の下向きの力
「Ｆ」に打ち勝つだけの吸収エネルギが必要になるばか
りでなく、アウタバルブ２３を吸引する動作を高速で行
わないとポート２５及び２６が連通し燃料がドレインタ
ンク２７に抜けてしまう。さらに、噴射開始時期を精密
に制御する上からもアウタバルブ２３の吸引動作は極め
て高速に行わなければならない。

【００２８】そこで、最高１５０ＭＰａにも達する燃料
圧力に逆らって電磁弁１７の動作を迅速に行うために、
電磁弁駆動回路５により、車載用の直流電源であるバッ
テリの電圧（本実施の形態では、１２ボルト）を越える
高電圧を発生させて電磁弁１７のソレノイドコイル３０
の通電時に放電して電磁弁１７に高電圧を供給するよう
にしている。このような高電圧の供給に伴う急激な立ち
上がりの電流により磁束が急増し高い燃料圧力下でも高
い応答を可能にしている。

【００２９】図２は、電磁弁駆動回路５の具体的構成を
説明するための電気回路図である。電磁弁駆動回路５に
はチャージ回路３３が設けられ、そのチャージ回路３３
において、バッテリ＋Ｂにはトランス３４の一次コイル
３４ａと昇圧用スイッチング素子としてのトランジスタ
３５とが直列に接続されている。マイコン４からのチャ
ージパルス信号はトランジスタ３５に対して送信され
る。トランス３４の二次コイル３４ｂにはダイオード３
６とコンデンサ３７とが直列に接続されている。

【００３０】ダイオード３６とコンデンサ３７との間の
接続点Ａには、チャージ回路断続用スイッチング素子と
してのトランジスタ３８を介してダイオード３９と、電
磁弁１７のソレノイドコイル３０と、電磁弁駆動用スイ
ッチング素子としてのトランジスタ４０とが直列に接続
されている。この場合、トランジスタ３８をＯＮするこ
とでコンデンサ３７とソレノイドコイル３０との間の電
気経路が閉じられ、トランジスタ３８をＯＦＦすること
でコンデンサ３７とソレノイドコイル３０との間の電気
経路が開放されるようになっている。電磁弁駆動用のト
ランジスタ４０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁３
（電磁弁１７）に対応してそれぞれに設けられている。
各トランジスタ４０のベース端子はマイコン４に接続さ
れており、マイコン４からの電磁弁駆動信号により各ト
ランジスタ４０をＯＮすることでソレノイドコイル３０
が通電される。

【００３１】また、バッテリ＋Ｂには定電流回路４１が
接続され、定電流回路４１にて生成された定電流がダイ
オード４２を介してソレノイドコイル３０に供給される
ようになっている。

【００３２】上記構成の電磁弁駆動回路５において、チ
ャージ回路断続用のトランジスタ３８がＯＮされた状態
で、電磁弁駆動用のトランジスタ４０がＯＮされると、
ソレノイドコイル３０には先ずコンデンサ３７の充電電
圧による高電流が流れ、そのに引き続いて定電流回路４
１による定電流が流れる。こうして電磁弁３７の急峻な
開弁動作が実現できると共に、その開弁状態が所望の噴
射時間内で保持できるようになっている。

【００３３】次に、上記の如く構成された燃料噴射装置
の作用を説明する。図３は電磁弁１７（燃料噴射弁３）
の駆動制御ルーチンを示し、同ルーチンは各気筒の燃料
噴射毎（例えば６気筒であれば、１２０°ＣＡ毎）にマ
イコン４により実行される。

【００３４】さて、図３のルーチンがスタートすると、
マイコン４は、先ずステップ１０１でチャージ回路３３
や定電流回路４１に電流を供給するためのバッテリ電圧
（電源電圧）Ｖｂを読み込み、続くステップ１０２で前
記読み込んだバッテリ電圧Ｖｂが所定のしきい値電圧Ｖ
ｓよりも大きいか否かを判別する。Ｖｂ＞Ｖｓの場合、
マイコン４はステップ１０２を肯定判別してステップ１
０３に進み、今回の燃料噴射が１回で実施されるか否
か、すなわちパイロット噴射が実施されずに１段噴射で
あるか否かを判別する。

【００３５】ここで、パイロット噴射が実施されるか否
かの判定は、エンジン回転数やエンジン負荷（アクセル
開度）といったエンジン運転情報に基づき行われる。例
えば図４に示す特性を基に、パイロット噴射の要否が判
定される。つまり、エンジンの低中回転・低中負荷域で
はパイロット噴射を含む多段噴射が実施され、エンジン
の高回転域若しくは高負荷域ではパイロット噴射が実施
されずにメイン噴射のみ（１段噴射）が実施されるよう
になっている。

【００３６】ステップ１０３が肯定判別されると、マイ
コン４はステップ１０４に進み、燃料噴射弁３による１
段噴射を実施する。すなわち、チャージ回路３３と定電
流回路４１とを併用し、１回だけソレノイドコイル３０
を通電して電磁弁１７を駆動する。但し、この１段噴射
の際には、チャージ回路３３を用いずに定電流回路４１
のみで電磁弁１７を駆動させてもよい。定電流回路４１
のみで電磁弁１７を駆動する場合には、急峻な高電流が
得られないため、その分だけ早めに電磁弁駆動信号をＯ
Ｎするとよい。

【００３７】また、ステップ１０３が否定判別される
と、マイコン４はステップ１０５以降の処理で多段噴射
を実施する。詳細には、マイコン４は、ステップ１０５
で定電流回路４１のみでソレノイドコイル３０を通電し
て１段目のパイロット噴射を行わせると共に、チャージ
回路３３と定電流回路４１との併用によりソレノイドコ
イル３０を通電して２段目のメイン噴射を行わせる。定
電流回路４１のみによるパイロット噴射時には、チャー
ジ回路断続用のトランジスタ３８がＯＦＦされる。ま
た、チャージ回路３３との併用によるメイン噴射時に
は、前記トランジスタ３８がＯＮされる。

【００３８】その後、マイコン４は、ステップ１０６〜
１０８でメイン噴射に続くポスト噴射（３段目以降の噴
射）を実施する。ポスト噴射は、燃料（ＨＣ分）を触媒
の還元剤として用いるために実施され、回転数や負荷か
ら予測されるＮＯx 生成量に応じた量の燃料を噴射す
る。この燃料量は微量なため、毎回ポスト噴射を実施す
る必要はない（ポスト噴射が実施されない場合には、ス
テップ１０６〜１０８が実施されずに、ステップ１０５
の処理後そのままルーチンが終了される）。

【００３９】３段目以降のポスト噴射が実施される場合
において、マイコン４は、ステップ１０６で電磁弁１７
の連続駆動による燃料噴射の時間間隔（以下、単に噴射
間隔という）がチャージ回路３３内のコンデンサ３７の
充電完了時間（以下、チャージＵＰ時間という）よりも
長いか否かを判別する。なおここで、メイン噴射と最初
のポスト噴射との間や複数回実施されるポスト噴射間の
噴射間隔は、予め設定されている微小なクランク角度を
時間換算したものであって、例えばエンジンの高回転域
ではチャージＵＰ時間よりも短くなることが想定され
る。

【００４０】噴射間隔がチャージＵＰ時間よりも長い場
合、マイコン４はステップ１０７に進み、チャージ回路
３３と定電流回路４１との併用によりポスト噴射の要求
回数だけ、ソレノイドコイル３０を通電して電磁弁１７
を駆動する（１回でもよい）。また、噴射間隔がチャー
ジＵＰ時間よりも短い場合、マイコン４はステップ１０
８に進み、定電流回路４１のみでポスト噴射の要求回数
だけ、ソレノイドコイル３０を通電して電磁弁１７を駆
動する（１回でもよい）。

【００４１】一方、バッテリ電圧Ｖｂが低下し、前記ス
テップ１０２においてＶｂ≦Ｖｓである旨が判別される
と、マイコン４はステップ１０９に進む。そして、マイ
コン４は、ステップ１０９で噴射間隔がチャージＵＰ時
間よりも長いか否かを判別する。

【００４２】ステップ１０９で噴射間隔がチャージＵＰ
時間よりも長いと判別された場合（ステップ１０９がＹ
ＥＳの場合）、マイコン４はステップ１１０でチャージ
回路３３と定電流回路４１を併用して要求回数だけ、ソ
レノイドコイル３０を通電して電磁弁１７を駆動する。
例えばエンジンの低温始動時には、ステップ１０９が肯
定判別されてステップ１１０で多段噴射が行われる。こ
のエンジン始動時の多段噴射ではメイン噴射前にいわゆ
る「スプリット噴射」が実施され、このスプリット噴射
は、同じプレ噴射でも前記パイロット噴射よりもメイン
噴射との間の噴射間隔が比較的長く、多段の噴射間には
チャージＵＰ時間が確保できるようになっている。

【００４３】また、前記ステップ１０９で噴射間隔がチ
ャージＵＰ時間よりも短いと判別された場合（ステップ
１０９がＮＯの場合）、マイコン４はステップ１１１に
進み、１段噴射を実施する。つまり、チャージ回路３３
と定電流回路４１との併用により１回だけ、ソレノイド
コイル３０を通電して電磁弁１７を駆動する。

【００４４】図５は、電磁弁１７（燃料噴射弁３）の制
御動作をより具体的に説明するためのタイムチャートで
ある。同図には多段噴射が実施される事例を示し、図中
の期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３はそれぞれ、パイロット噴射，
メイン噴射，ポスト噴射を実行するために電磁弁駆動信
号がＯＮされる期間を示す。つまり、図５は、前記図３
のフローチャートにおけるステップ１０５〜１０８の動
作を詳細に示すタイムチャートに相当する。

【００４５】図５において、先ず期間Ｔ１では１段目の
パイロット噴射が実施される。このとき、放電禁止信号
（ＯＦＦ信号）によりチャージ回路断続用のトランジス
タ３８がＯＦＦされるため、定電流回路４１のみで電磁
弁１７が駆動される。そして、コイル電流が開弁作動電
流に達した時点で燃料噴射弁３が開弁され、燃料噴射が
開始される。このとき、チャージ回路３３から電磁弁１
７に高電流が供給されることはなく、コンデンサ電圧は
満充電状態のまま保持される。

【００４６】その後、期間Ｔ２ではメイン噴射が実施さ
れる。かかる場合には、放電禁止信号（ＯＮ信号）によ
りチャージ回路断続用のトランジスタ３８がＯＮされる
ため、チャージ回路３３と定電流回路４１とを併用して
電磁弁１７が駆動される。このとき、コンデンサ３７の
充電電圧が一気に放電され、コイル電流が急峻に立ち上
がる。そして、メイン噴射（期間Ｔ２）の終了に伴いコ
ンデンサ３７の充電が開始される。

【００４７】さらにその後、期間Ｔ３ではポスト噴射が
実施される。このとき、例えば図示のようのパイロット
噴射とポスト噴射との間の時間間隔（図のＴａ）がチャ
ージＵＰ時間よりも短ければ、放電禁止信号がＯＦＦさ
れる。従って、この期間Ｔ３では、定電流回路４１のみ
で電磁弁１７が駆動される。

【００４８】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。 （ａ）本実施の形態では、多段噴射を行う際のパイロッ
ト噴射時において、チャージ回路３３によるソレノイド
コイル３０の通電を禁止して定電流回路４１だけで電磁
弁１７を駆動すると共に、メイン噴射時において、チャ
ージ回路３３によるソレノイドコイル３０の通電を許可
しチャージ回路３３と定電流回路４１とを併用して電磁
弁１７を駆動するようにした。この場合、パイロットと
メインの噴射時に、チャージ回路３３によるソレノイド
コイル３０の通電を連続して行わないため、単一のチャ
ージ回路３３でも電磁弁１７の連続駆動が可能となる。
つまり、 ・チャージコンデンサを連続して複数回用いることで発
熱量が増加したり、 ・チャージ回路を複数設けることで回路設置スペースが
増大したり、コストアップしたりするなど、従来装置の
不都合が回避でき、単一のチャージ回路３３を用いて電
磁弁１７の連続動作を適正に行うことができるようにな
る。

【００４９】（ｂ）バッテリ電圧Ｖｂが所定のしきい値
電圧Ｖｓよりも高い場合にのみ、パイロット噴射を行わ
せるようにした。これは、バッテリ電圧Ｖｂの低下時に
おいて、パイロット噴射を行わないこと、すなわちコン
デンサ３７の充電完了時間に満たないような短い時間間
隔では電磁弁１７を連続駆動させないことを意味する。
この場合、バッテリ電圧Ｖｂの電圧レベルに応じて電磁
弁１７の駆動方法を切替えることができる。

【００５０】（ｃ）電磁弁１７の開弁に伴う噴射間隔が
コンデンサ３７のチャージＵＰ時間（充電完了時間）よ
りも長いかどうかを判定し、噴射間隔がチャージＵＰ時
間よりも長ければ、メイン噴射に続くポスト噴射にてチ
ャージ回路３３によるソレノイドコイル３０の通電を許
可するようにした。つまり、噴射間隔とチャージＵＰ時
間との比較に応じて単一のチャージ回路３３の使用を許
可又は禁止することで、メイン噴射やポスト噴射時にお
ける電磁弁１７の好適な連続駆動が実現できる。

【００５１】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。上記実施の形態における燃料
噴射装置では、前記図３のフローチャートで説明したよ
うに、パイロット噴射、メイン噴射、ポスト噴射及びス
プリット噴射を必要に応じて使い分ける構成としたが、
噴射間隔が比較的短いパイロット噴射とメイン噴射だけ
が実施される構成において本発明を具体化してもよい
（ポスト噴射やスプリット噴射にかかる構成は省略でき
る）。

【００５２】燃料噴射回数にかかわらず、その噴射回数
のうちの所定回の噴射時にチャージ回路３３（コンデン
サ３７）の放電でソレノイドコイル３０を作動させる。
これは、ポスト噴射の回数によっては、チャージ回路３
３によるソレノイドコイル３０の通電を禁止することを
も意味する。これにより、チャージコンデンサ３７によ
る発熱量に制限を設けることができる。

【００５３】バッテリ電圧Ｖｂ（電源電圧）が常に所定
のしきい値電圧Ｖｓ以上に確保できることを前提に、バ
ッテリ電圧Ｖｂに応じた電磁弁駆動方法の切替えを実施
しないようにしてもよい。かかる場合にも、多段噴射の
実施に際し、パイロット噴射時にはチャージ回路による
ソレノイドコイルの通電を禁止すると共に、メイン噴射
時にはチャージ回路によるソレノイドコイルの通電を許
可することで、単一のチャージ回路を用いて電磁弁の連
続動作を適正に行うといった本発明の主たる目的が達せ
られる。

【００５４】前記図３のフローチャートでは、ステップ
１０４，１０５，１０７，１１０，１１１において、チ
ャージ回路３３と定電流回路４１との併用によりソレノ
イドコイル３０を通電して燃料噴射を行うとしたが、上
記各ステップにおいてチャージ回路３３だけでソレノイ
ドコイル３０を通電して燃料噴射を行うようにしてもよ
い。例えば１回の燃料噴射量が少ない場合には、こうし
たチャージ回路３３だけの電磁弁駆動でも所望の燃料噴
射量が得られることになる。かかる実施の形態では、前
記図２の定電流回路４１とソレノイドコイル３０との間
に定電流回路断続用のスイッチング素子を設け、定電流
回路４１を使用しない時にはスイッチング素子を遮断状
態にすればよい。

【００５５】上記実施の形態では、３つの通路（ポー
ト）を切換えを行う三方電磁弁１７に本発明を具体化し
たが、これを変更し、２つの通路（ポート）の切換えを
行う二方電磁弁に本発明を適用することもできる。

【００５６】また、この発明は、ディーゼルエンジンの
燃料噴射装置のみならず、短時間のうちに連続して開閉
動作を行わせる他の電磁弁駆動装置に具体化できる。こ
の場合、チャージコンデンサの充電完了時間に満たない
ような短い時間間隔で電磁弁が連続駆動される際に、そ
の駆動毎にチャージ回路によるソレノイドコイルの通電
許可と通電禁止とを行わせるものであればよく、ソレノ
イドコイルの通電許可と通電禁止は「通電禁止→通電許
可」の順に行うのが望ましいが、これに限定されずどち
らが先であってもよい。

【００５７】燃料噴射装置以外での具体化に際し、 ・電源電圧が所定のしきい値電圧よりも高い場合にの
み、電磁弁を短い時間間隔で連続駆動させると共に、チ
ャージ回路によるソレノイドコイルの通電禁止を行わせ
たり、 ・電磁弁の駆動間隔がコンデンサの充電完了時間よりも
長いかどうかを判定し、電磁弁の駆動間隔がコンデンサ
の充電完了時間よりも長ければ、チャージ回路によるソ
レノイドコイルの通電を毎回許可するようにしたりして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態におけるディーゼルエンジン
のコモンレール式燃料噴射装置の概要を示す全体構成
図。

【図２】電磁弁駆動回路の構成を示す電気回路図。

【図３】電磁弁の駆動制御ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図４】パイロット噴射（多段噴射）の実施領域を示す
特性図。

【図５】実施の形態における作用を説明するためのタイ
ムチャート。

【符号の説明】

３…燃料噴射弁、４…マイコン（マイクロコンピュー
タ）、５…電磁弁駆動回路、１７…電磁弁、３０…ソレ
ノイドコイル、３３…チャージ回路、３７…コンデンサ
（チャージコンデンサ）、４１…定電流回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３１０ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３１０Ａ // Ｈ０１Ｆ 7/18 Ｈ０１Ｆ 7/18 Ｄ (72)発明者 近藤 利雄 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源電圧から所定の定電流を生成する定電
   流回路と、電源電圧よりも高い電圧を蓄えるチャージコ
   ンデンサを有するチャージ回路とを備え、 前記定電流回路及びチャージ回路に接続されソレノイド
   コイルの通電にて駆動される電磁弁を、前記コンデンサ
   の充電完了時間に満たないような短い時間間隔で連続的
   に開閉駆動する電磁弁駆動装置において、 前記電磁弁の連続駆動に際し、その駆動毎に前記チャー
   ジ回路によるソレノイドコイルの通電許可と通電禁止と
   を繰り返し行わせることを特徴とする電磁弁駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電磁弁駆動装置におい
   て、 電源電圧が所定のしきい値電圧よりも高い場合にのみ、
   前記電磁弁を短い時間間隔で連続駆動させると共に、前
   記チャージ回路によるソレノイドコイルの通電禁止を行
   わせる電磁弁駆動装置。
3. 【請求項３】前記電磁弁の駆動間隔が前記コンデンサの
   充電完了時間よりも長いかどうかを判定する手段を備
   え、 前記電磁弁の駆動間隔が前記コンデンサの充電完了時間
   よりも長ければ、前記チャージ回路によるソレノイドコ
   イルの通電を許可する請求項１又は請求項２に記載の電
   磁弁駆動装置。
4. 【請求項４】電源電圧から所定の定電流を生成する定電
   流回路と、電源電圧よりも高い電圧を蓄えるチャージコ
   ンデンサを有するチャージ回路と、前記定電流回路及び
   チャージ回路に接続されソレノイドコイルの通電にて駆
   動される電磁弁とを備え、 前記電磁弁の通電に伴い高圧燃料を内燃機関に噴射供給
   する燃料噴射装置に適用され、前記コンデンサの充電完
   了時間に満たないような短い時間間隔で前記電磁弁を開
   閉駆動してメイン噴射とそれに先立つパイロット噴射と
   を実施する電磁弁駆動装置において、 パイロット噴射時には、前記チャージ回路によるソレノ
   イドコイルの通電を禁止し、メイン噴射時には、前記チ
   ャージ回路によるソレノイドコイルの通電を許可するこ
   とを特徴とする電磁弁駆動装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の電磁弁駆動装置におい
   て、 電源電圧が所定のしきい値電圧よりも高い場合にのみ、
   前記パイロット噴射を行わせる電磁弁駆動装置。
6. 【請求項６】前記電磁弁の開弁に伴う噴射間隔が前記コ
   ンデンサの充電完了時間よりも長いかどうかを判定する
   手段を備え、 前記電磁弁による噴射間隔が前記コンデンサの充電完了
   時間よりも長ければ、メイン噴射に続くポスト噴射にて
   前記チャージ回路によるソレノイドコイルの通電を許可
   する請求項４又は請求項５に記載の電磁弁駆動装置。
7. 【請求項７】請求項４に記載の電磁弁駆動装置におい
   て、 燃料噴射回数にかかわらず、その噴射回数のうちの所定
   回の噴射時にを前記チャージコンデンサの放電でソレノ
   イドコイルを作動させる電磁弁駆動装置。