(57)【要約】【課題】本発明の課題は、駆動回路の昇圧回路の負担を抑制しながら、一行程中に複数回の噴射が可能な駆動シーケンスを提供することにあり、特に燃料噴射弁の可動子と弁体が互いに相対運動可能なものについて大きな効果を得ようとするものである。【解決手段】内燃機関の一行程中に複数回の噴射を行わせるための燃料噴射弁への昇圧電源から供給される駆動電圧の印加シーケンスを、一回目と二回目以降で異ならせ、一回目の噴射時には二回目以降のいずれかの噴射よりも、昇圧電源からの消費電力が小さくなるように設定する。【選択図】  図４
2011112008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と当接することによって燃料通路を閉じ弁座から離れることによって燃料通路を開く弁体と、前記弁体との間で力を伝達して開閉弁動作を行わせる可動子と、前記可動子の駆動手段として設けられコイル及び磁気コアを有する電磁石と、前記弁体を前記駆動手段による駆動力の向きとは逆向きに付勢する付勢手段とを有する電磁式燃料噴射弁の駆動回路であって、前記コイルにバッテリ電圧より高い電圧に昇圧された電圧を印加する能力を備えた電磁式燃料噴射弁の駆動回路において、
前記電磁式燃料噴射弁が内燃機関の一行程中に少なくとも二回の燃料噴射を行うように駆動電流を与える場合に、第一回目の噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力が、二回目以降のいずれかの噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力よりも小さくなるように、第一回目と二回目以降のいずれかの噴射時における昇圧された電圧の印加シーケンスが異なって設定されたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁の駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁の駆動回路において、第一回目と二回目以降のいずれかの噴射時における昇圧された電圧の印加時間が、第一回目に短くなるように設定することで、第一回目の噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力が、二回目以降のいずれかの噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力よりも小さくなるように設定されたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁の駆動回路。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁の駆動回路において、第一回目の噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力が、二回目以降のいずれかの噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力よりも小さくなるように設定する方法として、第一回目の昇圧電源による電流のピーク値が第二回目以降のいずれかの電流のピーク値よりも小さくなるように目標電流値が設定されたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁の駆動回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射弁の駆動回路において、第一回目の噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力が、二回目以降のいずれかの噴射時に印加する昇圧された電圧による消費電力よりも小さくなるように設定する方法として、第一回目の昇圧電源からの電圧印加を、スイッチングして供給することを特徴とする電磁式燃料噴射弁の駆動回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射弁の駆動回路の駆動方法において、前記駆動回路が内蔵する駆動ＩＣは、第一回目の噴射時と第二回目以降のいずれかの噴射の間に、該駆動ＩＣとは別のマイコンと通信を行うことによって、昇圧電源からの電圧印加シーケンスを異ならせることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の駆動回路。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射弁の駆動回路において、前記駆動回路が内蔵する駆動ＩＣは、第一回目の噴射時と第二回目以降のいずれかの噴射に用いる電圧印加シーケンスを夫々記憶できる機能を備えたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石によって弁体を駆動する電磁式燃料噴射弁の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００８−２８０８７６号公報には、開弁状態から通電を終了して弁体が閉弁状態になった直後からコイルに通電を再開し、閉弁方向に付勢されている弁体および可動子を吸引する方向の磁気吸引力を、再開弁に備えて予め発生させておくことで、複数回の噴射を比較的短い時間間隔で行わせる方法が開示されている。
【０００３】
特開平５−２９６１２０号公報には、従来技術として複数回の噴射時に対して同じ電圧印加シーケンスを行い、一回目と二回目の噴射時で駆動に用いられる電流値が変化する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８０８７６号公報
【特許文献２】特開平５−２９６１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、再開弁を素早く行わせるために、閉弁直後に通電を再開して可動子の動作を安定させる方法が開示されている。しかしながら、内燃機関の使用状態に鑑みると、一行程中の噴射回数が複数回に及ぶと、燃料噴射弁に対して昇圧された電力源（昇圧電源）からの通電回数が増え、また昇圧電源からの消費電力が増大してしまうという課題がある。
【０００６】
昇圧電源は、一般的には誘導素子とスイッチング素子からなる昇圧回路と、昇圧された電力を蓄えるコンデンサから構成されている。昇圧電源から燃料噴射弁に通電する場合は、コンデンサからの放電によって電力が供給される。このため、昇圧電源から通電するとコンデンサは放電によって電圧が降下してしまう。
【０００７】
コンデンサは放電後に、電力が昇圧回路によってチャージされ、昇圧された所定の電圧に復帰するが、複数回の噴射を比較的短時間に行う場合には、二回目以降の噴射にチャージが間に合わないことがある。また、一行程に複数回噴射を行うと、前述のように昇圧電源からの消費電力が増大し、したがって昇圧回路からチャージするために要する電力も増大してしまう。
【０００８】
このため、スイッチング素子の発熱が増大して設計上の困難さを引き起こしたり、あるいは冷却のためにレイアウト性を犠牲にする必要が生じることがあった。また、電圧降下の影響を抑制するために、コンデンサの容量を大きくする方法も考えられるが、やはりレイアウト性の問題が生じやすく、なおかつ高コストになってしまうという課題がある。
【０００９】
従来技術においては、このような駆動回路に係る課題とそれを回避する方法について十分な配慮がなされていなかった。また、特開平５−２９６１２０号公報に開示されているように、複数回噴射時に一回目と二回目の電圧印加シーケンスを異ならせる方法は開示されているが、複数回噴射時に二回目以降の噴射を高速に行わせ、なおかつ駆動回路の負荷を軽減する方法については十分な配慮がなされていなかった。
【００１０】
一方で、燃料噴射弁の本体は、閉弁後の弁体のバウンド抑制や、最小噴射量の制御性向上のために、特開２００８−２８０８７６号に示されているように可動子と弁体が互いに相対運動可能なような構成にすることがある。
【００１１】
このような構成においては、閉弁後に弁体およびアンカは直ちには運動を停止せず、アンカは振動的な運動を継続することがある。アンカと弁体が互いに相対運動可能である構成では、弁体が弁座に衝突して閉弁した後にも、アンカは弁体と相対的に運動を継続する。その後、アンカが再び開弁可能な状態に復帰するまでには時間を要する場合があった。
【００１２】
このため、噴射間隔を短縮して一行程に複数回噴射しようとするときに、制約になる場合があった。一行程中で複数回の噴射を行い、かつ噴射間隔を短縮することができない場合、噴射していない期間が長くなるため、必然的に一回あたりの噴射量を増やすか、合計の噴射量を減らすか、あるいは複数回噴射を行うエンジンの回転数範囲を低く設定するかのいずれかを行う必要がある。
【００１３】
一回あたりの噴射量を増やす場合、噴射された燃料の微粒化性能の低下や、制御可能な最小噴射量の増大などが起こる場合がある。合計の噴射量を減らすと、エンジンのトルクを低下させざるを得なくなってしまう。また、エンジンの回転数範囲の制約は、複数回噴射のメリットを享受できる回転数範囲に制約がかかり、充分な性能を発揮させることが難しくなることがある。
【００１４】
本発明の課題は、駆動回路の昇圧回路の負担を抑制しながら、一行程中に複数回の噴射が可能な駆動シーケンスを提供することにあり、特に燃料噴射弁の可動子と弁体が互いに相対運動可能なものについて大きな効果を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、一回目の噴射時は二回目の噴射時よりも昇圧電源からの通電は少ない電力で行われるように、一回目と二回目以降の噴射時の電圧印加シーケンスを変える。一回目の噴射時には昇圧電源からの電力供給が少なくなるようにすることで、昇圧電源からの消費電力を抑制し、駆動回路に生じる負担を軽減する。一方で、二回目の噴射時には充分な電力を昇圧電源から供給することで、再開弁が素早く行われるようにする。一行程中において、一回目の噴射より前の期間は、比較的長い噴射休止期間であり、このためパルスの印加開始から短いタイミングで開弁が開始される必要はない。したがって、昇圧電源からの電力供給を少なくすることで、パルス印加から実際に弁体が開弁するまでの遅れ時間が大きくなったとしても、大きな実害を生じずに済む。一方で、二回目の噴射時には一回目との噴射間隔を短縮する必要があるため、再開弁が素早く行われるように充分な電力を昇圧電源から供給する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、弁体が閉弁した後に燃料噴射弁が開弁可能となるまでの時間を短縮しながら、駆動回路の負担を軽減することができる。これにより、例えば内燃機関の一行程中に複数回の燃料噴射を行うような場合においても、短い間隔で燃料噴射を行わせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁の可動子及び弁体の衝突部近傍を拡大した断面図である。
【図３】従来技術による燃料噴射弁の可動子及び弁体の運動の様子を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁の駆動電流および可動子の運動を示すタイムチャートである。
【図５】本発明に係る駆動回路の例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第二実施例に係る燃料噴射弁の駆動電流および可動子の運動を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第三実施例に係る燃料噴射弁の駆動電流および可動子の運動を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明に係る燃料噴射弁の断面図であり、図２は可動子の近傍の拡大図である。
【００２０】
燃料噴射弁１は、大径部１０７ａと、小径部１０７ｂと、大径部１０７ａと小径部１０７ｂとの間をつなぐ縮径部１０７ｃとを有するハウジング１０７を有する。ハウジング１０７の大径部１０７ａの内側には、磁気コア１０１（固定コア，可動鉄心或いは単にコアとも言う），可動子１０２（可動コア或いは可動鉄心とも言う），第１のロッドガイド１０４，付勢バネ１０６，ゼロ位置バネ１０８，バネ押さえ１１４が収容されている。ハウジング１０７の小径部１０７ｂの先端部には、弁座１１０と噴射孔１１１とが形成されたノズル１１２が固定され、ノズル１１２の内側に第２のロッドガイド１１３が収容されている。また、ハウジング１０７の大径部１０７ａと小径部１０７ｂとにまたがって弁体１０３が収容されている。
【００２１】
ハウジング１０７の大径部１０７ａの外側には、コイル１５と、このコイル１０５を取り囲むようにヨーク１０９とが設けられている。
【００２２】
図１に示した燃料噴射弁１は、通常時閉型の電磁弁（電磁式燃料噴射弁）であり、コイル１０５に通電されていない状態では付勢バネ１０６によって弁体１０３のシート部１０３ｂ（図２参照）がノズル１１２の弁座１１０に密着させられ、弁は閉じた状態になっている。なお、シート部１０３ｂは弁体１０３に構成されたロッド部１０３ａの先端部に設けられている。この閉弁状態においては、可動子１０２はゼロ位置バネ１０８によって弁体１０３の衝突面１０３ｃ側に密着せられ、可動子１０２とコア１０１との間には隙間がある状態となっている（図２参照）。弁体１０３の衝突面１０３ｃは、ロッド部１０３ａの、シート部１０３ｂが形成された先端部とは反対側の端部に設けられている。
【００２３】
第１のロッドガイド１０４は弁体１０３を内包するハウジング１０７の大径部１０７ａの内側に固定されており、第１のロッドガイド１０４は弁体１０３がそのストローク方向に移動可能なように、ロッド部１０３ａをガイドしている。また、この第１のロッドガイド１０４はゼロ位置バネ１０８のバネ座を構成している。第１のロッドガイド１０４は、弁体１０３のストローク方向において、可動子１０２よりもノズル１１２側に配置されている。
【００２４】
ハウジング１０７の小径部１０７ｂの先端部には第２のロッドガイド１１３が設けられており、ロッド部１０３ａの先端側（シート部１０３ｂ側）で弁体１０３をそのストローク方向に移動可能なようにガイドしている。
【００２５】
付勢バネ１０６はコア１０１の内径部に設けられており、その付勢力は、コア１０１の内径部に固定されるバネ押さえ１１４の押し込み量によって組み立て時に調整されている。
【００２６】
可動子１０２の内径部には弁体１０３のロッド部１０ａが貫通しており、可動子１０２は弁体１０３のストローク方向（ロッド部１０３ａの軸方向）に弁体１０３に対して相対変位可能に組み付けられている。
【００２７】
コイル１０５とコア１０１及び可動子１０２とは弁体１０３の駆動手段となる電磁石を構成する。第１の付勢手段となる付勢バネ１０６は駆動手段による駆動力の向きとは逆向き（閉弁方向）に弁体１０３を付勢する。また第２の付勢手段となるゼロ位置バネ１０８は付勢バネ１０６による付勢力よりも小さい付勢力で可動子１０２を駆動力の向き（閉弁方向）に付勢する。
【００２８】
コイル１０５に電流が流れると、コア１０１，可動子１０２，ヨーク１０９から構成される磁気回路に磁束が生じ、可動子１０２とコア１０１の間の隙間にも磁束が通過する。この結果、可動子１０２には磁気吸引力が作用し、生じた磁気吸引力が付勢バネ１０６による力を超えたときに可動子１０２はコア１０１の側に変位する。可動子１０２が変位する際には、可動子側の衝突面１０２ａと弁体側の衝突面１０３ｃとの間で力を伝達し（図２参照）、弁体１０３も同時に変位することで、弁体は開弁状態となる。この開弁状態における弁体１０３のリフト量は、弁体側の衝突面１０３ｃと弁座１１０に接触する弁体１０３のシート部１０３ｂとの距離Ｌ（図２参照）によって調整されている。
【００２９】
開弁状態からコイル１０５に流れている電流を停止すると、磁気回路を流れる磁束が減少し、可動子１０２とコア１０１との間で働く磁気吸引力が低下する。ここで、弁体１０３にはたらく付勢バネ１０６による力は、弁体１０３から弁体側の衝突面１０３ｃおよび可動子側の衝突面１０２ａを介して可動子１０２に伝達される。このため、磁気吸引力を付勢バネ１０６による力が上回ると可動子１０２および弁体１０３は閉弁方向に変位し、弁体１０３は閉弁状態となる。
【００３０】
弁体１０３が閉弁状態となって弁体１０３の運動が停止した後においても、弁体１０３との間で相対運動が可能な可動子１０２は、運動を継続する。図３は、この様子を、可動子１０２及び弁体１０３の変位量で示したタイムチャートである。
【００３１】
図３で示されたように、通電が完了（ｔ3）した後に閉弁が開始され、閉弁が完了（ｔ4）した後にも可動子１０２が運動を継続する。可動子１０２が運動を継続している間では、可動子１０２と磁気コア１０１の距離が大きく、弁体１０３と可動子１０２が当接する面が離れているため、可動子１０２が運動を継続している期間に再び通電を開始しても磁気吸引力が充分に大きくなるまでに時間を要してしまう。このため、近接して複数回の燃料噴射を行わせるためには、噴射終了後に一定の待ち時間が必要になることがある。また、急速に大電流を投入することで複数回噴射の間隔を短縮することも可能であるが、筒内噴射エンジンに用いられる燃料噴射弁では、大電流を投入するためには高い電圧が必要であり、この高い電圧は非噴射期間に昇圧されてコンデンサに蓄えた高圧電源によって供給される。この高い電圧は高圧電源から電荷を放出（コンデンサからの放電）することによって得られるため、近接した時間内に複数回の噴射を行う場合には、前に開弁した際の放電の後に行う蓄電が間に合わず、十分な効果を得にくい場合がある。また、エンジンの一行程中に複数回の噴射を行わせると、高圧電源からの充放電の回数が増加することになり、したがって昇圧回路の動作回数や動作時間及び消費電力が増加し、素子の発熱も大きくなってしまう。
【００３２】
このような問題に対応するように駆動回路を製作すると、電圧降下を抑制するためにコンデンサの容量を大きくしたり、あるいは大きい消費電力に耐える電子素子の選定や放熱構造を採用する必要が生じて、結果としてコストの上昇を招いたり、あるいは実装が困難になってしまうことがあった。
【００３３】
そこで、本実施例では、高圧電源からの電圧印加シーケンスを一回目の噴射と二回目以降の噴射で異ならせ、一回目の噴射は二回目の噴射よりも高圧電源の消費電力が小さくなるように設定する。
【００３４】
図４は、本発明にかかる燃料噴射弁の駆動シーケンスを示す図である。図４に示した駆動シーケンスでは、高圧電源からの供給時間を、一回目の噴射時には、二回目の噴射時よりも短く設定することで、一回目の噴射時の高圧電源の消費電力が二回目よりも小さくなるように設定されている。図４においては、最初の高電圧印加４０２（ｔ12〜ｔ13）の方が、二回目の高電圧印加４０８（ｔ15〜ｔ16）よりも短い印加時間になるように設定されており、この結果高電圧印加に投入される電力が少なく済むようになっている。
【００３５】
一回目の噴射時には、図４の電圧印加４０１のように、始めに昇圧されていないバッテリ電圧からの電圧印加を所定の期間（ｔ10〜ｔ12）行い、所定の電流値に制御しながら行う。この電圧印加４０１によって生じる電流４０３では、燃料噴射弁の可動子１０２は変位を開始せず、したがって開弁しない。このように、予め燃料噴射弁１の磁気回路中に開弁にはやや不足する程度の磁気吸引力を発生させておくことで、高圧電源からの電流４０４およびその電力供給が少ない場合においても燃料噴射弁１の開弁が可能になる。また、予め電流４０３によって燃料噴射弁１の磁気回路中に磁束を生じさせておくと、コイル１０５のインダクタンスが低下して電流４０４の立ち上がりが二回目の噴射時の高電圧印加による電流４０９よりも素早くなる。この結果、高電圧印加４０２の時間が短い場合においても、電流４０４を急速に立ち上げて開弁に必要な電流を供給することができるようになる。
【００３６】
また、一般に高電圧印加終了後にはダイオード等によって逆電圧を発生させ、電流の立ち下りを高速に行わせることが、印加電圧４１１および４１２のように行われる。ここで、一回目の噴射時には高電圧印加４０２の終了後の逆電圧４１１印加までの間に、電圧を印加せずに電流をコイルの両端間で還流させる期間４１０を設けると良い。急速に電流を立ち下げずに電流を還流させることによって、高電圧印加による電流４０４を有効に活用し、電流値の降下を緩やかにすることによって、電流よりも遅れて立ち上がる磁気吸引力の上昇を補助することができる。このようにすることによって、高電圧印加４０２の期間が短い場合であっても、開弁をより安定して行わせることができる。
【００３７】
一方で、二回目の噴射パルス４０７による電圧印加時には、高電圧印加４０８の期間を最初の噴射時の高電圧印加４０２よりも長くとる。このようにすることで、駆動電流４０９を可能な限り高速に投入できるようになり、可動子が一回目の噴射終了後に運動を継続していても、可動子を磁気吸引力によって引き戻して再噴射させることができる。
【００３８】
このように設定した場合、パルス４０６による通電開始から噴射開始までの開弁遅れ時間が一回目の噴射時には長くなってしまうが、この問題は予め噴射パルスを開弁遅れ時間が長くなってしまう分だけ早いタイミングで与えることで解消できる。一方で、一回目の噴射後に二回目の噴射を行う時点では、高圧電源からの電力を一回目よりも多く使うことができ、したがって一回目と二回目の噴射間隔を短くしても安定した噴射動作が可能になる。
【００３９】
一回目と二回目の噴射間隔を短くできることで、エンジンの一行程中で噴射を行えない時間を少なくすることができる。このような分割噴射をエンジンの高負荷領域で行う場合においても、噴射可能期間が短くなるより高回転まで分割噴射を行わせることができるようになる。
【００４０】
このように、一回目の噴射時に昇圧電圧を印加する期間を二回目よりも短くすることで、エンジンの一行程中に複数回の噴射を行ったとしても、昇圧電源の消費電力が著しく大きくなってしまうのを抑制することができる。この結果、大きいコンデンサや冷却構造及び高価な電子素子などを使用しなくても分割噴射を行わせることができたり、あるいは分割噴射が可能なエンジンの運転範囲を拡大することができる。
【００４１】
上述のように一回目と二回目の高電圧の印加シーケンスを変える方法としては、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と燃料噴射弁１の駆動ＩＣ（駆動のための集積回路）との間の通信を、一回目の噴射パルスの開始後に行って、二回目の噴射までの間に設定値を変えることで行っても良い。
【００４２】
図５に例を示すように、燃料噴射弁１の駆動ＩＣ５０３は燃料噴射弁１への電圧印加シーケンスを制御する集積回路で、ＥＣＵから入力された噴射パルスに対して、予めＥＣＵとの通信によって設定された駆動シーケンスに基づいた電圧印加および駆動電流制御を行うように、燃料噴射弁１に接続されたＦＥＴやトランジスタなどのスイッチング素子５０４，５０５や、昇圧回路５０２を制御するものである。駆動シーケンスとして設定できる値としては、高電圧を印加する前のバッテリ電圧印加時間や、その電流値、高電圧印加時の最大電流値およびその保持時間、開弁状態を保持するための保持電流値が設定できるようになっていると良い。
【００４３】
このようなＩＣを用いる場合には、噴射パルスを入力すると予め設定した駆動シーケンスを行ってしまうので、一回目と二回目の噴射を区別することができない。そこで、前述のように一回目の噴射パルス開始後に設定値を変える通信をＥＣＵが行い、二回目の噴射より前に設定が変更されるようにＥＣＵがプログラムされていると良い。特に噴射間隔が短いことが望ましいエンジンの高負荷条件下では、噴射期間を比較的長く取ることが可能なので、上記のような通信を行うことが比較的簡単にできる。
【００４４】
図５の駆動回路について、さらに詳細に説明する。燃料噴射弁１のコイルの一方の端子にはスイッチング素子５０４を介してコンデンサ５０１が接続され、コンデンサ５０１には昇圧回路５０２が接続されている。燃料噴射弁１のコイルの他方の端子はスイッチング素子５０５，抵抗５０６を介して接地されている。スイッチング素子５０４，５０５のベースには駆動ＩＣ５０３からの信号線５１１が接続され、駆動ＩＣ５０３からの信号によってスイッチング素子５０４，５０５が個別にＯＮ，ＯＦＦされるように構成されている。駆動ＩＣ５０３と制御ユニットであるＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５１０との間には通信線５１２が設けられ、さらにＥＣＵ５１０からは信号線５１３によって噴射パルスが駆動ＩＣ５０３に指令されるように構成されている。燃料噴射弁１とスイッチング素子５０４との間には、ダイオード５１４を介してバッテリ電圧５１５が接続されている。ダイオード５１４とバッテリ電圧５１６との間の配線部と燃料噴射弁１とスイッチング素子５０５との間の配線部はスイッチング素子５０７を介して接続されている。なお、ダイオード５１４とバッテリ電圧５１５との間の配線部とスイッチング素子５０７との間にはダイオード５１５が設けられている。また、スイッチング素子５０７と燃料噴射弁１との間の配線部と、スイッチング素子５０５と抵抗５０６との間の配線部とが、ツェナーダイオード５０８を介して接続されている。スイッチング素子５０７のベースには駆動ＩＣ５０３からの信号線５１１の一本が接続され、駆動ＩＣ５０３からの信号によってスイッチング素子５０７が他のスイッチング素子５０４，５０５とは個別にＯＮ，ＯＦＦされるように構成されている。
【００４５】
コンデンサ５０１には昇圧回路５０２から電荷が蓄えられる。図４のｔ10からｔ12までの期間は燃料噴射弁１にバッテリ電圧５１６が印加される。この場合、スイッチング素子５０４はＯＦＦされ、スイッチング素子５０５がＯＮされる。特に、ｔ11からｔ12の期間では、スイッチング素子５０５のＯＮ，ＯＦＦを繰り返すことによって、駆動電流４０３が第１の設定値に維持される。ｔ12からｔ13の期間では、スイッチング素子５０４とスイッチング素子５０５の両方がＯＮされる。ｔ13でスイッチング素子５０４はＯＦＦされ、ｔ14までの期間は駆動電流が第２の設定値に維持されるよう（４０５）、スイッチング素子５０５のＯＮ，ＯＦＦを繰り返す。ｔ14からｔ15の期間は、スイッチング素子５０４，５０５は共にＯＦＦされる。
【００４６】
噴射制御パルス４０７に対応して、ｔ15からｔ16の期間は、スイッチング素子５０４，５０５は共にＯＮされ、燃料噴射弁１のコイルには電圧４０８が印加される。ｔ16からｔ17の期間は、スイッチング素子５０４はＯＦＦされ、駆動電流が第２の設定値に維持されるよう（４１３）、スイッチング素子５０５のＯＮ，ＯＦＦを繰り返す。
【００４７】
図５に示すように、燃料噴射弁１の駆動はスイッチング素子５０４及び５０５を用いることによって行わせることができるが、燃料噴射弁１の駆動電流値を一定に保つ場合のように駆動電流を急峻に変化させたくない場合と、噴射制御パルスの停止する場合のように駆動電流を急峻に変化させたい場合とがある。これを制御するために、スイッチング素子５０７を用いる。
【００４８】
通常、スイッチング素子５０５により、燃料噴射弁１への駆動電流を遮断した時には、スイッチング素子５０５の上流５０９の電位は著しく上昇する。このようなフライバック電圧への対処法としては、燃料噴射弁１へ還流させることでフライバック電圧を抑える方法と、ツェナーダイオードなどによって逆電圧をかけながら接地させる方法がある。
【００４９】
図５において、スイッチング素子５０７をＯＮにした状態では、フライバック電圧は燃料噴射弁１へ還流されるため、燃料噴射弁１の両端の電位差は逆電圧とはならず、電流変化は緩やかになる。一方で、スイッチング素子５０７をＯＦＦにした状態では大きなフライバック電圧が生じ、点５０９の電位が上昇する。ここで、フライバック電圧によってスイッチング素子５０５が破損しないようにするため、ツェナーダイオード５０８を用いると良い。スイッチング素子５０７がＯＦＦの状態でスイッチング素子５０５がＯＦＦになると、ツェナーダイオード５０８のツェナー電圧が点５０９の電位となり、燃料噴射弁１には逆電圧がかかった状態となり、電流を素早く変化させることができる。
【００５０】
本実施例に係る燃料噴射弁及びその駆動方法を用いることによって、エンジンの一行程中に複数回の燃料噴射を行わせることが容易となり、高負荷でのすすの低減や、始動や暖機時の弱成層運転による未燃炭化水素成分の排出抑制などを図ることができる。
【００５１】
なお、一行程中に３回以上の噴射を行わせる場合には、二回目以降のいずれかの噴射時の昇圧電源からの消費電力より、一回目の噴射時の昇圧電源からの消費電力が小さくなるように設定すると良い。特に、噴射の時間間隔が短くなるタイミングで、大きい電力を投入するようにすることで、最小の噴射時間間隔を短く設定できるようになる。
【実施例２】
【００５２】
図６は、本発明に係る燃料噴射弁の駆動方法の実施形態の例であって、一回目の噴射と二回目以降いずれかの噴射の電圧印加シーケンスを変化させる方法として、昇圧電源によって投入される電流値のピーク値が、一回目の噴射時には二回目以降いずれかの噴射時より小さくなるように設定する。
【００５３】
図６において、一回目の噴射時の昇圧電源による印加電圧６０３の噴射期間（ｔ12〜ｔ13′）は、一回目のピーク電流の目標値６０５に昇圧電源からの投入電流６０７達するまでの期間で定まるように設定されている。
【００５４】
回路上は、図５におけるシャント抵抗５０６の電位を駆動ＩＣ５０３に入力し、設定値との比較を駆動ＩＣ５０３が行うことによって昇圧電源電圧の印加時間を決定する。
【００５５】
二回目の噴射時には、ピーク電流の目標値を目標値６０６のように一回目の噴射時よりも大きく設定することで、一回目の噴射時には二回目の噴射時よりも少ない消費電力で開弁できるように設定する。
【００５６】
このように、ピーク電流の目標値６０５及び６０６を用いることによって、一回目と二回目以降の電圧印加シーケンスを異ならせることができる。
【００５７】
スイッチング素子５０４，５０５，５０７のＯＮ，ＯＦＦは実施例１と同様に行われる。
【実施例３】
【００５８】
図７は、本発明に係る燃料噴射弁の駆動方法の実施形態の例であって、一回目の噴射時に印加する昇圧電源からの電圧印加７０３を、スイッチングすることによって、二回目以降の電圧印加７０４よりも消費電力を低減させた例である。
【００５９】
このように、昇圧電源から供給した電圧をスイッチングして印加することによって、一回目のピーク電流７０５を一定値に保ちながら弁体を開弁させることができる。
【００６０】
スイッチングすることにより、昇圧電源によって投入される電流が過剰になるのを防ぎながら、なおかつ磁気吸引力が十分に立ち上がるのを待って開弁ｓなせることができるため、一回目の噴射をより安定して行わせられる。
【００６１】
特に、過剰な電流値に到達するのを防げるため、一回目の噴射量が微小であっても、これを正確に計量して噴射することを行わせやすくなる。
【００６２】
図７のｔ10からｔ21までの期間は燃料噴射弁１にバッテリ電圧５１５が印加される。この場合、スイッチング素子５０４はＯＦＦされ、スイッチング素子５０５がＯＮされる。ｔ21からｔ22の期間では、スイッチング素子５０４がＯＮされ、スイッチング素子５０５のＯＮ，ＯＦＦを繰り返す。ｔ22からｔ24の期間はスイッチング素子５０４はＯＦＦされ、駆動電流が設定値に維持されるよう、スイッチング素子５０５のＯＮ，ＯＦＦを繰り返す。移行は、実施例１または実施例２と同様である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１  磁気コア
１０２  可動子（アンカ）
１０２ａ  可動子側の衝突面
１０３  弁体
１０３ｃ  弁体側の衝突面
１０４  第１のロッドガイド
１０５  コイル
１０６  付勢バネ
１０７  ハウジング
１０８  ゼロ位置バネ
１０９  ヨーク
１１０  弁座
１１１  噴射孔
１１２  ノズル
１１３  第２のロッドガイド
４０１  バッテリ電圧の印加
４０２  一回目の昇圧電圧印加
４０３  電流
４０４，４０９  昇圧電源による電流
４０５  保持電流
４０６，４０７，６０１，６０２，７０１，７０２  駆動パルス
４０８  二回目の昇圧電圧印加
４１０  電流の還流期間
４１１，４１２  急峻立ち下げの逆電圧印加
５０１  コンデンサ
５０２  昇圧回路
５０３  駆動ＩＣ
５０４，５０５  スイッチング素子
５０６  シャント抵抗
６０３，６０４，７０３，７０４  昇圧電源からの電圧印加
６０５，６０６  ピーク電流目標値
６０７，６０８，７０５，７０６  昇圧電源からの駆動電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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