特許 7165044 燃料噴射弁駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-25

(45)【発行日】2022-11-02

(54)【発明の名称】燃料噴射弁駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 51/06 20060101AFI20221026BHJP

   F02D 41/20 20060101ALI20221026BHJP

   F02D 41/30 20060101ALI20221026BHJP

   F02M 65/00 20060101ALI20221026BHJP

【ＦＩ】

F02M51/06 M

F02D41/20

F02D41/30

F02M65/00 306A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018234459

(22)【出願日】2018-12-14

(65)【公開番号】P2020094570

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】520133916

【氏名又は名称】ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】小川 功史

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大顕

(72)【発明者】

【氏名】野村 賢吾

(72)【発明者】

【氏名】黒田 啓介

(72)【発明者】

【氏名】龍 隆

【審査官】楠永 吉孝

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１９１２６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１７４９１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２３４９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９３０４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ５１／０６

Ｆ０２Ｄ ４１／２０

Ｆ０２Ｄ ４１／３０

Ｆ０２Ｍ ６５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ソレノイドを有する燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動装置であって、
バッテリ電力を昇圧する昇圧回路と前記ソレノイドの一端との間に配置される第１スイッチング素子と、
バッテリと前記ソレノイドの一端との間に配置される第２スイッチング素子と、
前記ソレノイドの他端とグランドとの間に配置される第３スイッチング素子と、
前記ソレノイドの一端とグランドとの間に配置される第４スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の開閉状態を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記燃料噴射弁の閉弁を検出する閉弁検知期間に前記第４スイッチング素子を開状態とすると共に、前記ソレノイドの他端の電圧変化に基づいて前記燃料噴射弁の閉弁を検知する
ことを特徴とする燃料噴射弁駆動装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出した後に、前記第４スイッチング素子を閉状態から開状態とすることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁駆動装置。

【請求項3】

前記制御部が、前記第４スイッチング素子を開状態から閉状態となったことを検出した後に、上記第１スイッチング素子または、上記第２スイッチング素子を閉状態から開状態とする
ことを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁駆動装置。

【請求項4】

前記第４スイッチング素子が電界効果トランジスタであり、前記制御部が、前記第４スイッチング素子のゲート電圧に基づいて前記第４スイッチング素子が閉状態となったことを検出する
ことを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載の燃料噴射弁駆動装置。

【請求項5】

前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子と共通に接続されたソレノイド側の配線の電圧に基づいて上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出する
ことを特徴とする請求項１～４いずれか一項に記載の燃料噴射弁駆動装置。

【請求項6】

前記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が電界効果トランジスタであり、前記制御部が、前記第１スイッチング素子のゲート端子と上記第２スイッチング素子のゲート端子とに接続された配線の電圧に基づいて前記第１スイッチング素子あるいは前記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出する
ことを特徴とする請求項１～４いずれか一項に記載の燃料噴射弁駆動装置。

【請求項7】

前記第１スイッチング素子のソース端子と前記第２スイッチング素子のソース端子との接続箇所と、前記ソレノイドの一端と前記第４スイッチング素子のドレイン端子との接続箇所との間に配置された過電流検知用抵抗器を備えることを特徴とする請求項１～６いずれか一項に記載の燃料噴射弁駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料噴射弁駆動装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、ソレノイドを有する燃料噴射弁を備える内燃機関の制御装置が開示されている。このような特許文献１に開示された制御装置は、燃料噴射弁のソレノイドを駆動することにより内燃機関を制御するものであり、昇圧回路やバッテリからソレノイドへの電力供給状態を切り替えるための複数のスイッチング素子を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６３８３７６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、ソレノイドへ供給される電流の遮断により前記弁体が前記弁座と接触する時期を、前記ソレノイドの接地電位側端子と接地電位との間の電圧に基づいて検知している。ところが、特許文献１では、ソレノイドから出力される逆起電流を、グランドからダイオードを介してソレノイドに還流するための還流経路を有しており、この還流経路には、ダイオードが設置されている。このため、ダイオードのＶｆが逆起電流及び温度等の環境要因により変動することにより、ソレノイドの接地電位側端子と接地電位との間の電圧が変動し、正確な閉弁検知を行うことができない。

【0005】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ソレノイドを有する燃料噴射弁駆動装置において、ソレノイドの一方側の端子の電圧変化で、より正確に燃料噴射弁の閉弁を検知可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

【0007】

第１の発明は、ソレノイドを有する燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動装置であって、バッテリ電力を昇圧する昇圧回路と上記ソレノイドの一端との間に配置される第１スイッチング素子と、バッテリと上記ソレノイドの一端との間に配置される第２スイッチング素子と、上記ソレノイドの他端とグランドとの間に配置される第３スイッチング素子と、上記ソレノイドの一端とグランドとの間に配置される第４スイッチング素子と、上記第１スイッチング素子、上記第２スイッチング素子、上記第３スイッチング素子及び上記第４スイッチング素子の開閉状態を制御する制御部とを備え、上記制御部が、上記燃料噴射弁の閉弁を検出する閉弁検知期間に上記第４スイッチング素子を開状態とすると共に、上記ソレノイドの他端の電圧変化に基づいて上記燃料噴射弁の閉弁を検知するという構成を採用する。

【0008】

第２の発明は、上記第１の発明において、上記制御部が、上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出した後に、上記第４スイッチング素子を閉状態から開状態とするという構成を採用する。

【0009】

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記制御部が、上記第４スイッチング素子を開状態から閉状態となったことを検出した後に、上記第１スイッチング素子または、上記第２スイッチング素子を閉状態から開状態とするという構成を採用する。

【0010】

第４の発明は、上記第１～第３いずれかの発明において、上記第４スイッチング素子が電界効果トランジスタであり、上記制御部が、上記第４スイッチング素子のゲート電圧に基づいて上記第４スイッチング素子が閉状態となったことを検出するという構成を採用する。

【0011】

第５の発明は、上記第１～第４いずれかの発明において、上記第１スイッチング素子と上記第２スイッチング素子と共通に接続されたソレノイド側の配線の電圧に基づいて上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出するという構成を採用する。

【0012】

第６の発明は、上記第１～第４いずれかの発明において、上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が電界効果トランジスタであり、上記制御部が、上記第１スイッチング素子のゲート端子と上記第２スイッチング素子のゲート端子とに接続された配線の電圧に基づいて上記第１スイッチング素子あるいは上記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出するという構成を採用する。

【0013】

第７の発明は、上記第１～第６いずれかの発明において、上記第１スイッチング素子のソース端子と上記第２スイッチング素子のソース端子との接続箇所と、上記ソレノイドの一端と上記第４スイッチング素子のドレイン端子との接続箇所との間に配置された過電流検知用抵抗器を備えるという構成を採用する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを閉状態とし、第４スイッチング素子を開状態とすることによって、ソレノイドに発生した逆起電流をソレノイドに還流させることができ、さらにはソレノイドの一端側がグランドの基準電位にクランプされる。この結果、一端側が基準電位にクランプされない場合と比較して、より正確に燃料噴射弁の閉弁を検知することが可能となる。したがって、本発明によれば、ソレノイドを有する燃料噴射弁駆動装置において、ソレノイドの一方側の端子の電圧変化で、より正確に燃料噴射弁の閉弁を検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態における燃料噴射弁駆動装置の概略構成図である。

【図2】ソレノイドの他端の電圧変化を示すグラフである。

【図3】（ａ）が、第４半導体スイッチを開状態から閉状態に切り替えると共に第２半導体スイッチを閉状態から開状態とする場合における電圧変化を示すタイミングチャートであり、（ｂ）が、第２半導体スイッチを開状態から閉状態に切り替えると共に第４半導体スイッチを閉状態から開状態とする場合における電圧変化を示すタイミングチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明に係る燃料噴射弁駆動装置の一実施形態について説明する。

【0017】

図１は、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓの概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓは、燃料噴射弁のソレノイドＬを駆動する駆動装置であり、外部のバッテリから供給される電力を外部から入力される指令信号に基づいてソレノイドＬに供給することによって、燃料噴射弁を駆動する。

【0018】

図１に示すように、燃料噴射弁駆動装置Ｓは、昇圧回路１と、第１半導体スイッチ２（第１スイッチング素子）と、第２半導体スイッチ３（第２スイッチング素子）と、第３半導体スイッチ４（第３スイッチング素子）と、第４半導体スイッチ５（第４スイッチング素子）と、電流検出用抵抗器６と、逆流防止ダイオード７と、制御部８と、昇圧回生ダイオード１０と、過電流検知用抵抗器１１とを備えている。

【0019】

昇圧回路１は、車両に搭載されたバッテリから入力される電力を所定の目標電圧に昇圧するチョッパ回路である。この昇圧回路１は、昇圧比が例えば二～十程度であり、制御部８内の昇圧制御部８ａによって制御される。

【0020】

第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３、第３半導体スイッチ４及び第４半導体スイッチ５は、電界効果トランジスタであり、制御部８にゲート端子が接続され、制御部８によって開閉状態が制御可能とされている。本実施形態において第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３、第３半導体スイッチ４及び第４半導体スイッチ５は、ＭＯＳトランジスタを用いており、図１に示すように、各々が寄生ダイオードを有している。

【0021】

第１半導体スイッチ２は、昇圧回路１の出力端とソレノイドＬの一端（より正確にはソレノイドコイルの一端）との間に配置されている。すなわち、この第１半導体スイッチ２において、ドレイン端子は昇圧回路１の出力端に接続され、ソース端子はソレノイドＬの一端に接続され、またゲート端子は制御部８のＩｐｅａｋ制御部８ｂに接続されている。このような第１半導体スイッチ２は、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂによって開閉状態が制御される。

【0022】

第２半導体スイッチ３は、バッテリとソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）との間に配置されている。すなわち、この第２半導体スイッチ３において、ドレイン端子は逆流防止ダイオード７を介してバッテリに接続され、ソース端子はソレノイドＬの一端に接続され、またゲート端子は制御部８のＩｈｏｌｄ制御部８ｃに接続されている。このような第２半導体スイッチ３は、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃによって開閉状態が制御される。

【0023】

第３半導体スイッチ４は、ソレノイドＬの他端（ソレノイドコイルの他端）とグランドＧ（基準電位）との間に配置されている。すなわち、この第３半導体スイッチ４において、ドレイン端子はソレノイドＬの他端に接続され、ソース端子は電流検出用抵抗器６を介してグランドＧに接続され、またゲート端子は制御部８のＩＮＪスイッチ制御部８ｄに接続されている。このような第３半導体スイッチ４は、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄによって開閉状態が制御される。

【0024】

第４半導体スイッチ５は、ソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）とグランドＧとの間に配置されている。すなわち、この第４半導体スイッチ５において、ドレイン端子はソレノイドＬの一端に接続され、ソース端子はグランドＧに接続され、ゲート端子は制御部８の還流制御部８ｅに接続されている。このような第４半導体スイッチ５は、還流制御部８ｅによって開閉状態が制御される。

【0025】

電流検出用抵抗器６は、一端が第３半導体スイッチ４のソース端子に接続され、他端がグランドＧに接続された電流検出用の抵抗器である。すなわち、電流検出用抵抗器６は、第３半導体スイッチ４を介してソレノイドＬ（ソレノイドコイル）に直列接続されており、ソレノイドＬに通電される駆動電流が流れる。このような電流検出用抵抗器６は、電流検出用抵抗器６の一端と他端との間に流れる駆動電流の大きさに応じた電圧（検出電圧）が発生する。

【0026】

また、逆流防止ダイオード７は、カソード端子が第２半導体スイッチ３のドレイン端子に接続され、アノード端子がバッテリの出力端に接続されている。この逆流防止ダイオード７は、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が何れも開状態になった場合に、第２半導体スイッチ３を介して、または、第２半導体スイッチ３のみＯＦＦ状態（閉状態）であっても第２半導体スイッチ３の寄生ダイオード介して、昇圧回路１の出力電流がバッテリの出力端に流入することを防止するために設けられる補助部品である。

【0027】

制御部８は、上位制御系から入力される指令信号に基づいて昇圧回路１、第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３、第３半導体スイッチ４及び第４半導体スイッチ５を制御する集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）である。この制御部８は、機能部として、昇圧制御部８ａと、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂと、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃと、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄと、還流制御部８ｅと、電流検出部８ｆと、電圧検出部８ｇと、閉弁検知部８ｈとを有している。

【0028】

昇圧制御部８ａは、昇圧回路１の動作を制御するための昇圧制御信号（ＰＷＭ信号）を生成して昇圧回路１に出力する。Ｉｐｅａｋ制御部８ｂは、第１半導体スイッチ２を制御するための第１ゲート信号を生成し、第１半導体スイッチ２のゲート端子に第１ゲート信号を出力する。Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、第２半導体スイッチ３を制御するための第２ゲート信号を生成し、第２半導体スイッチ３のゲート端子に第２ゲート信号を出力する。ＩＮＪスイッチ制御部８ｄは、第３半導体スイッチ４を制御するための第３ゲート信号を生成し、第３半導体スイッチ４のゲート端子に第３ゲート信号を出力する。還流制御部８ｅは、第４半導体スイッチ５を制御するための第４ゲート信号を生成し、第４半導体スイッチ５のゲート端子に第４ゲート信号を出力する。

【0029】

電流検出部８ｆは、一対の入力端を備え、一方の入力端が電流検出用抵抗器６の一端に接続され、他方の入力端が電流検出用抵抗器６の他端に接続されている。すなわち、この電流検出部８ｆには、電流検出用抵抗器６で発生した検出電圧が入力される。このような電流検出部８ｆは、検出電圧に基づいて駆動電流の大きさを検出（演算）する。

【0030】

電圧検出部８ｇは、第４半導体スイッチ５のゲート端子と接続されており、第４半導体スイッチ５のゲート電圧を検出する。電圧検出部８ｇは、第４半導体スイッチ５のゲート電圧をＩｐｅａｋ制御部８ｂ及びＩｈｏｌｄ制御部８ｃに出力する。また、図１に示すように、第１半導体スイッチ２のソース端子と第２半導体スイッチ３のソース端子とが接続され、ソレノイドＬの一端に接続された共通配線部９が設けられている。電圧検出部８ｇは、共通配線部９と接続されており、共通配線部９の電圧を検出する。電圧検出部８ｇは、共通配線部９の電圧を還流制御部８ｅに出力する。

【0031】

昇圧回生ダイオード１０は、カソードを昇圧回路１の出力端に接続され、アノードは第３半導体スイッチ４のドレイン端子及びソレノイドＬの他端に接続される。過電流検知用抵抗器１１は、共通配線部９の途中部位に配置されている。より詳細には、過電流検知用抵抗器１１は、共通配線部９上であって、第１半導体スイッチ２のソース端子と第２半導体スイッチ３のソース端子との接続箇所と、ソレノイドＬの一端と第４半導体スイッチ５のドレイン端子との接続箇所との間に配置されている。このような過電流検知用抵抗器１１を設置することで、過電流検知用抵抗器１の両端の電圧差に基づいて、第４半導体スイッチ５のショート故障検知、や、インジェクタ一端側（ソレノイドＬの一端側）の地絡検知が可能となる。

【0032】

閉弁検知部８ｈは、ソレノイドＬの他端に接続されており、閉弁検知期間において、ソレノイドＬの他端の電圧変化に基づいて、燃料噴射弁の閉弁を検知する。図２は、ソレノイドＬに対しての駆動電流の供給が停止された後におけるソレノイドＬの他端の電圧変化を示すグラフである。ソレノイドＬへの駆動電流の供給が停止されると、ソレノイドＬにて逆起電力が発生し、ソレノイドＬの両端に電圧差（逆起電圧）が生じる。

【0033】

このような逆起電力は、グランドＧ、第４半導体スイッチ５と第４半導体スイッチ５の寄生ダイオード、ソレノイドＬ、昇圧回生ダイオード１０、昇圧回路１及びバッテリを介してグランドＧに還流電流が流れ、主に熱として消費されることにより、時間と共に減少し、一定時間の経過後に消滅する。このような電圧差が消滅するまでに、開弁されていた燃料噴射弁の弁体が弁座に衝突して閉弁され、弁体が弁座に衝突する際に当該電圧差の減少勾配が変化する。このため、図２のグラフの屈曲点（点線部で示す）を検出することによって、閉弁検知部８ｈは、燃料噴射弁の閉弁を検知する。本実施形態では、弁体が弁座に衝突する瞬間の想定時刻を含めた前後の一定期間を閉弁検知期間とし、この期間中、還流制御部８ｅが第４半導体スイッチ５を開状態とする。この結果、ソレノイドＬの一端が第４半導体スイッチ５を介してグランドＧに接続されて基準電圧にクランプされ、図２に示すように、上記電圧差がソレノイドＬの他端側のみで生じる。このため、ソレノイドＬの他端側での電圧変化が大きくなることで屈曲点が急峻となり、閉弁検知部８ｈで正確に燃料噴射弁の閉弁を検知することが可能となる。なお、還流制御部８ｅは、電圧検出部８ｇの検出結果に基づいて、共通配線部９の電圧が低くなっている（第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉じている）ことを検出してから、第４半導体スイッチ５を開状態とする。

【0034】

ただし、第４半導体スイッチ５の設置によって、第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３と第４半導体スイッチ５とが両方とも開状態となることに起因する貫通電流の発生懸念が生じる。そこで、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓでは、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂ及びＩｈｏｌｄ制御部８ｃは、電圧検出部８ｇから入力される第４半導体スイッチ５のゲート電圧に基づいて、第４半導体スイッチ５が開状態から閉状態となったことを検出した後に、第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３を閉状態から開状態とする。

【0035】

図３（ａ）は、第４半導体スイッチ５を開状態から閉状態に切り替えると共に第２半導体スイッチ３を閉状態から開状態とする場合における、共通配線部９と、第４半導体スイッチ５のゲート電圧と、第２半導体スイッチ３のゲート電圧との時間変化を示したタイミングチャートである。なお、図３（ａ）の説明において、第１半導体スイッチ２は常時閉状態であるものとする。また、図３（ａ）は、半導体スイッチがオフし始めた状態と半導体スイッチがオフした状態の極めて短い時間を表した図である。Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、電圧検出部８ｇから入力される第４半導体スイッチ５のゲート電圧が、第４半導体スイッチ５が閉状態となったことを示す第１基準電圧まで低下した場合には、予め定められた一定のデッドタイムが経過するのを待ってから第２半導体スイッチ３を開状態とする。なお、第４半導体スイッチ５を開状態から閉状態に切り替えると共に第１半導体スイッチ２を閉状態から開状態とする場合には、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂは、ここで説明したＩｈｏｌｄ制御部８ｃと同様の動作をする。

【0036】

図３（ｂ）は、第２半導体スイッチ３を開状態から閉状態に切り替えると共に第４半導体スイッチ５を閉状態から開状態とする場合における、共通配線部９と、第４半導体スイッチ５のゲート電圧と、第２半導体スイッチ３のゲート電圧との時間変化を示したタイミングチャートである。なお、図３（ｂ）の説明において、第１半導体スイッチ２は常時閉状態であるものとする。また、図３（ｂ）は、半導体スイッチがオフし始めた状態と半導体スイッチがオフした状態の極めて短い時間を表した図である。還流制御部８ｅは、電圧検出部８ｇから入力される共通配線部９の電圧（すなわち第２半導体スイッチ３のソース電圧）が第２基準電圧まで低下した場合には、予め定められた一定のデッドタイムが経過するのを待ってから第４半導体スイッチ５を開状態とする。なお、第１半導体スイッチ２を開状態から閉状態に切り替えると共に第４半導体スイッチ５を閉状態から開状態とする場合には、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂは、ここで説明したＩｈｏｌｄ制御部８ｃと同様の動作をする。

【0037】

次に、このように構成された燃料噴射弁駆動装置Ｓの動作について、図４を参照して説明する。

【0038】

本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓで燃料噴射弁を閉弁状態から開弁状態に駆動する場合、制御部８は、図４に示すように、駆動開始時の初期期間Ｔ１において昇圧回路１が生成する昇圧電圧をソレノイドＬに供給し、上記初期期間Ｔ１後の保持期間Ｔ２においてはバッテリ電圧をソレノイドＬに供給させる。

【0039】

すなわち、初期期間Ｔ１では、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂが第１ゲート信号を第１半導体スイッチ２に出力することによって昇圧回路１が生成する昇圧電圧をソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）に供給すると共に、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄが第３半導体スイッチ４に第３ゲート信号を出力することによって、電流検出用抵抗器６を介してソレノイドＬの他端（ソレノイドコイルの他端）をグランドＧに接続させる。

【0040】

この結果、初期期間Ｔ１では、高い電圧の昇圧電圧がソレノイドＬに供給され、よってピーク状の立ち上がり電流がソレノイドＬに流れる。このようなピーク状の立ち上がり電流は、燃料噴射弁の開弁動作を高速化するものである。

【0041】

そして、保持期間Ｔ２では、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃが第２ゲート信号を第２半導体スイッチ３に出力することによってバッテリ電力をソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）に供給すると共に、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄが第３半導体スイッチ４に第３ゲート信号を出力することによって、電流検出用抵抗器６を介してソレノイドＬの他端（ソレノイドコイルの他端）をグランドＧに接続させる。

【0042】

この結果、保持期間Ｔ２では、バッテリ電圧がソレノイドＬに供給される。ここで、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、所定のデューティ比のＰＷＭ信号を第２ゲート信号として第２半導体スイッチ３に供給するので、バッテリ電圧はソレノイドＬに対して断続的に供給される。また、上記デューティ比は電流検出部８ｆが検出した駆動電流の大きさに基づいて設定される。すなわち、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、電流検出部８ｆが検出した駆動電流の大きさに基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を設定することにより駆動電流の大きさが所定の目標値を維持するようにフィードバック制御する。

【0043】

この結果、所定の目標値を維持する保持電流がソレノイドＬに供給され、以て燃料噴射弁の開弁状態が保持される。また、保持期間Ｔ２において上記デューティ比を２段階に変更することによって、保持電流を段階的に変化させることが可能である。

【0044】

また、初期期間Ｔ１及び保持期間Ｔ２において、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３がいずれも閉状態である期間（第１ゲート信号及び第２ゲート信号がいずれもロー状態すなわち半導体スイッチが閉となる電圧以下である期間）において、第４半導体スイッチ５が開状態とされる。なお、第３半導体スイッチ４は開状態が維持される。この結果、ソレノイドＬで発生する逆起電流が、グランドＧ、第４半導体スイッチ５と第４半導体スイッチ５の寄生ダイオード、ソレノイドＬ第３半導体スイッチ４、電流検出用抵抗器６を介してグランドＧに流れる。

【0045】

さらに、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓでは、ソレノイドＬへの駆動電流の供給後における一定期間を閉弁検知期間とし、この期間中において、第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３及び第３半導体スイッチ４がいずれも閉状態とされ、第４半導体スイッチ５が開状態とされる。この間、ソレノイドＬの他端の電圧が時間と共に変化するため、制御部８の閉弁検知部８ｈは、ソレノイドＬの他端の電圧変化に基づいて燃料噴射弁の閉弁を検知する。

【0046】

以上のような本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、第１半導体スイッチ２と第２半導体スイッチ３とを閉状態とし、第４半導体スイッチ５を開状態とすることによって、ソレノイドＬに発生した逆起電流をソレノイドＬに還流させることができ、さらにはソレノイドＬの一端側がグランドの基準電位にクランプされる。この結果、ソレノイドＬにおける電圧変化がソレノイドＬの他端側のみで生じ、一端側が基準電位にクランプされない場合と比較して、より正確に燃料噴射弁の閉弁を検知することが可能となる。

【0047】

また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、制御部８は、第４半導体スイッチ５が開状態から閉状態となったことを検出した後に、第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３を閉状態から開状態としている。このため、第４半導体スイッチ５を開状態から閉状態に切り替えると共に第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３を閉状態から開状態とする場合に、昇圧回路１あるいはバッテリからグランドＧに貫通電流が流れることを防止することができる。

【0048】

また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、第４半導体スイッチ５が電界効果トランジスタであり、制御部８が、第４半導体スイッチ５のゲート電圧に基づいて第４半導体スイッチ５が開状態から閉状態となったことを検出している。このため、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓによれば、確実に第４半導体スイッチ５の開閉状態を検出することが可能となる。

【0049】

また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、制御部８は、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉状態となったことを検出した後に、第４半導体スイッチ５を閉状態から開状態とする。このため、第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３を開状態から閉状態に切り替えると共に第４半導体スイッチ５を閉状態から開状態とする場合に、昇圧回路１あるいはバッテリからグランドＧに貫通電流が流れることを防止することができる。

【0050】

また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が電界効果トランジスタであり、制御部８が、第１半導体スイッチ２のソース端子と第２半導体スイッチ３のソース端子とに接続された共通配線部９の電圧に基づいて第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉状態となったことを検出する。共通配線部９の電圧は、第１半導体スイッチ２と第２半導体スイッチ３との両方が閉状態となった場合に低くなる。このため、このような共通配線部９の電圧に基づくことによって、第１半導体スイッチ２と第２半導体スイッチ３との両方が確実に閉状態であることを検出することができる。

【0051】

また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓによれば、第４半導体スイッチ５が開状態となることによって、ソレノイドＬの一端が基準電位にクランプされる。このため、ソレノイドＬの電圧変化が生じる他端と基準電位とを取り込むシングルエンドアンプを制御部８に内蔵し、このシングルエンドアンプからの出力によって閉弁検知を行うことができる。例えば、上述の特許文献１では、より正確な閉弁検知のために制御部の外部に、高耐圧の大型の差動アンプを設置してアクティブフィルタを構成している。これに対して、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓによれば、制御部８に内蔵されたシングルエンドアンプで正確な閉弁検知が可能となり、制御部８と別に大型の差動アンプを設置する必要がないため、装置の小型化を実現することができる。

【0052】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な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ないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部品の組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0053】

例えば、上記実施形態においては、還流経路にある昇圧回生ダイオード１０及びソレノイドＬ等により逆起電力が主に熱として消費される。尚、第３半導体スイッチ４のドレイン端子とゲート端子間に設けたツェナーダイオード及びダイオードにて構成されるアクティブクランプ回路でも可能である。

【0054】

なお、図２のグラフの屈曲点はソレノイドの部材や諸形状により勾配が変化する。

【0055】

また、共通配線部９の電圧が低くなっている（第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉じている）ことを検出してから、第４半導体スイッチ５を開状態としているが、第１半導体スイッチ２のゲート電圧及び第２半導体スイッチのゲート電圧が半導体スイッチを閉とする電圧以下より低くなっている（第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉じている）ことを検出してから、第４半導体スイッチ５を開状態としてもよい。

【0056】

例えば、上記実施形態の図４のＴ２期間において、ソレノイドに接続される弁の跳ね返りにより、弁が閉じることを防止する比較的大きい電流と弁が開状態を保持するための必要な比較的小さい電流を切り替えているが、ソレノイドに接続される弁の跳ね返りにより弁が閉じることを防止する比較的大きい電流の一種類の電流であってもよい。

【符号の説明】

【0057】

１……昇圧回路、２……第１半導体スイッチ（第１スイッチング素子）、３……第２半導体スイッチ（第２スイッチング素子）、４……第３半導体スイッチ（第３スイッチング素子）、５……第４半導体スイッチ（第４スイッチング素子）、６……電流検出用抵抗器、７……逆流防止ダイオード、８……制御部、Ｇ……グランド、Ｌ……ソレノイド、Ｓ……燃料噴射弁駆動装置、１０……昇圧回生ダイオード、１１……過電流検知用抵抗器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】