(57)【要約】【課題】  インジェクタの作動回数を増加させた場合であっても、駆動スイッチ部が大型化してしまうことを抑制する。【解決手段】  インジェクタ駆動装置２０は、車両に搭載されたバッテリ５０から電力供給を受けてバッテリ５０の電圧よりも高い電圧を生成する電源ユニット３０と、電源ユニット３０から電力供給を受けてインジェクタ１０を駆動する駆動部４２、及び駆動部４２を収納するハウジング４４を有するＥＤＵ４０とを備えている。そして特に、電源ユニット３０は、ＥＤＵ４０の外部、すなわちハウジング４４の外部に配置されている。【選択図】図１
2008019852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置であって、
バッテリから電力供給を受けて前記バッテリの電圧よりも高い電圧を生成する第１電源部と、
前記第１電源部から電力供給を受けてインジェクタを駆動する駆動手段、及び前記駆動手段を収納するハウジングを有する駆動スイッチ部とを備え、
前記第１電源部は、前記駆動スイッチ部の外部に配置されていることを特徴とするインジェクタ駆動装置。
【請求項２】
前記バッテリから電力供給を受けて前記バッテリの電圧よりも高い電圧を生成する第２電源部を備えており、
前記第２電源部は、前記ハウジング内に収納されていることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項３】
前記ハウジングには、前記第１電源部からの電力が入力される入力端子が設けられており、
前記駆動手段は、前記入力端子に直接的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項４】
内燃機関に燃料を噴射供給するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置であって、
バッテリから電力供給を受けて前記インジェクタを駆動する駆動手段、及び前記駆動手段を収納するハウジングを有する駆動スイッチ部と、
前記ハウジングに設けられ、前記バッテリからの電力が入力される入力端子とを備え、
前記駆動手段は、前記入力端子に直接的に接続されていることを特徴とするインジェクタ駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のインジェクタ駆動装置と、
燃料を噴射するインジェクタとを備え、
前記インジェクタは、圧電素子が伸縮することにより作動することを特徴とするインジェクタ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置、及びインジェクタ駆動システムに関するもので、特に、ディーゼルエンジン等の内燃機関を駆動源とする車両、又は内燃機関と電動モータとを組み合わせて走行する、いわゆるハイブリッド車両に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
インジェクタ駆動装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源部、及びこの電源部から電力供給を受けてインジェクタを駆動するインジェクタ駆動部等からなる駆動スイッチ部を有して構成されており、電源部では、バッテリから供給される電圧（２４Ｖ）を数十〜数百Ｖの高電圧まで昇圧してインジェクタ駆動部に供給している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年では、排出ガスに含まれる有害物質を低減すべく、きめ細かに燃料噴射を制御する必要があり、これに伴い、インジェクタの作動回数（燃料噴射回数）を増加させる必要がある。
【０００４】
そして、インジェクタの作動回数を増加させると、必然的にインジェクタを駆動するためのエネルギーが増大するので、電源部の容量を大きくせざるを得なく、電源部での発熱量が増大してしまう。
【０００５】
また、電源部は、通常、駆動スイッチ部を構成するハウジング内に収納されており、電源部やインジェクタ駆動部で発生した熱は、ハウジングを介して大気中に放熱されるので、電源部の発熱量が増大した場合には、この増大した発熱量に応じてハウジングを大きくして必要な放熱能力を確保する必要がある。
【０００６】
したがって、インジェクタの作動回数を増加させるべく、電源部の容量を大きくすると、ハウジング、つまり駆動スイッチ部が大型化してしまうという問題が発生する。
本発明は、こうした問題点に鑑みなされたものであり、インジェクタの作動回数を増加させた場合であっても、駆動スイッチ部が大型化してしまうことを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置であり、バッテリから電力供給を受けてバッテリの電圧よりも高い電圧を生成する第１電源部と、第１電源部から電力供給を受けてインジェクタを駆動する駆動手段、及び駆動手段を収納するハウジングを有する駆動スイッチ部とを備え、第１電源部は、駆動スイッチ部の外部に配置されている。
【０００８】
このように請求項１に記載の発明では、第１電源部が駆動スイッチ部の外部、つまりハウジングの外部に配置されているので、第１電源部で発生した熱をハウジングを介して大気中に放熱する必要がない。
【０００９】
したがって、インジェクタの作動回数を増加させるべく、第１電源部の容量を大きくして第１電源部の発熱量が増大しても、ハウジングを大型化する必要がないので、駆動スイッチ部が大型化してしまうことを抑制することができる。
【００１０】
なお、請求項１に記載の発明は、請求項２に記載のように、バッテリからの電力供給を受けてバッテリの電圧よりも高い電圧を生成する第２電源部がハウジング内に収納されている場合、及び第２電源部がハウジング内に収納されていない場合の両方を含む発明である。
【００１１】
ところで、駆動手段は少なくとも第１電源部から電力供給を受けるので、請求項２に記載のように、第２電源部がハウジング内に収納されている場合において、インジェクタの作動回数を増加させる場合には、第１電源部の容量を大きくすることで必要とするエネルギー（電力）を賄うようにすればよい。
【００１２】
このようにすれば、第２電源部の大型化、つまり駆動スイッチ部の大型化を抑制しながら、インジェクタの作動回数を増加させることができる。
また、ハウジング内に第２電源部を収納しない場合には、請求項３に記載のように、駆動手段を入力端子に直接的に接続するとよい。
【００１３】
ところで、数十〜数百Ｖの高電圧を出力するバッテリが車両に搭載されている場合には、高電圧を生成する電源部を別途設ける必要がない。
そこで、請求項４に記載の発明は、内燃機関に燃料を噴射供給するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置であって、バッテリから電力供給を受けてインジェクタを駆動する駆動手段、及び駆動手段を収納するハウジングを有する駆動スイッチ部と、ハウジングに設けられ、バッテリからの電力が入力される入力端子とを備え、駆動手段は、入力端子に直接的に接続されていることを特徴としている。
【００１４】
このように請求項４に記載の発明では、駆動手段はバッテリから直接的に電力供給を受けるので、駆動手段に対して高電圧を生成する電源部を別途設ける必要がない。
したがって、インジェクタの作動回数を増加させたとしても、駆動スイッチ部が大型化してしまうのを抑制することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載のインジェクタ駆動システムは、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のインジェクタ駆動装置と、燃料を噴射するインジェクタとを備え、インジェクタは、圧電素子が伸縮することにより作動するようにされている。
【００１６】
このような請求項５に記載のインジェクタ駆動システムによれば、請求項１に記載の発明と同様に第１電源部が駆動スイッチ部の外部に配置されている、又は、請求項４に記載の発明と同様に駆動手段はバッテリから直接的に電力供給を受けるので、駆動スイッチ部が大型化してしまうことを抑制することができる。
【００１７】
ところで、圧電素子が伸縮することにより作動する、いわゆるピエゾインジェクタは、ソレノイドコイルに通電されることにより作動する、いわゆるソレノイドインジェクタに比べて、応答性がよく、噴射燃料の圧力を高くすることができることから、近年実用化されてきているが、ソレノイドインジェクタに比べて作動時に必要とする電力が大きいので、請求項５に記載の発明のように、インジェクタとしてピエゾインジェクタを適用すると、特に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本実施形態は、本発明に係るインジェクタ駆動システムを、車両に搭載されるインジェクタ駆動装置に適用したものであり、以下に本実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
１．インジェクタ駆動システム１の全体構成
図１は、第１実施形態のインジェクタ駆動システム１の構成を説明する説明図である。
【００１９】
インジェクタ駆動システム１は、ディーゼルエンジン（図示省略）を駆動源とする車両に搭載されており、このインジェクタ駆動システム１は、図１に示すように、ディーゼルエンジンに燃料を噴射するインジェクタ１０と、インジェクタ１０を駆動するインジェクタ駆動装置２０とを備えている。
【００２０】
インジェクタ駆動装置２０は、車両に搭載されたバッテリ５０から電力供給を受けてバッテリ５０の電圧よりも高い電圧を生成する電源ユニット３０と、ＥＤＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ｕｎｉｔ）４０とを備えている。
【００２１】
なお、本実施形態において、バッテリ５０は１２Ｖの電圧を生成し、電源ユニット３０は数十〜数百Ｖの高電圧を生成する。また、電源ユニット３０、ＥＤＵ４０及びバッテリ５０は、ディーゼルエンジンが収納されるエンジンルームに配置されている。
【００２２】
電源ユニット３０は、ＥＤＵ４０の外部、すなわちハウジング４４の外部に配置されており、この電源ユニット３０は、コイルＬ１及びコンデンサＣ１からなるフィルタ３２と、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２と、フィルタ３２及びＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２を収納するハウジング３４とを備えている。なお、ハウジング３４は、アルミニウムや樹脂等にて構成された周知のものである。
【００２３】
フィルタ３２のコイルＬ１の一端側は、ハウジング３４に設けられた端子Ｔ１を介してバッテリ５０の正極側端子に接続され、他端側は、ハウジング３４に設けられた端子Ｔ２を介してＥＤＵ４０に接続されている。
【００２４】
フィルタ３２のコンデンサＣ１の一端側は、コイルＬ１とＥＤＵ４０との接続点に接続され、他端側は、接地されるとともに端子Ｔ３を介してＥＤＵ４０に接続されている。
ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の負極側は、コンデンサＣ１とＥＤＵ４０との接続点に接続され、正極側は、ハウジング３４に設けられた端子Ｔ４を介してＥＤＵ４０に接続されている。
【００２５】
ＥＤＵ４０は、電源ユニット３０から電力供給を受けてインジェクタ１０を駆動する駆動部４２と、後述する充電スイッチＳＷ１及び放電スイッチＳＷ２のオン／オフを制御する制御ＩＣ４３と、駆動部４２を収納するハウジング４４とを備えている。
【００２６】
ＥＤＵ４０のハウジング４４には、電源ユニット３０に接続される端子Ｔ５〜Ｔ７と、インジェクタ１０に接続される端子Ｔ８、Ｔ９と、車両のエンジン制御を行うＥＣＵ５２に接続される端子Ｔ１０とが設けられている。なお、ハウジング４４は、アルミニウムや樹脂等にて構成された周知のものである。
【００２７】
ＥＤＵ４０の駆動部４２は、端子Ｔ６との間に抵抗等の回路素子を介することなく端子Ｔ６に直接的に接続されており、この駆動部４２は、充電スイッチＳＷ１、放電スイッチ
ＳＷ２、充放電用コイルＬ２及びダイオードＤ１〜Ｄ４を備えている。
【００２８】
また、制御ＩＣ４３は、ＥＣＵ５２から端子Ｔ１０を介して入力される噴射信号に基づいて、充電スイッチＳＷ１及び放電スイッチＳＷ２のオン／オフを制御することにより、駆動部４２にインジェクタ１０を駆動させる。
【００２９】
充電スイッチＳＷ１の一端側は、端子Ｔ６及び端子Ｔ４を介してＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の正極側に接続されており、他端側は、充放電用コイルＬ２の一端側に接続されている。
【００３０】
放電スイッチＳＷ２の一端側は、充電スイッチＳＷ１と充放電用コイルＬ２との接続点に接続され、他端側は接地されている。
ダイオードＤ１は、充電スイッチＳＷ１に対して並列に設けられており、このダイオードＤ１のアノードは、充電スイッチＳＷ１の充放電用コイルＬ２側に接続され、カソードは、充電スイッチＳＷ１の電源ユニット３０側に接続されている。
【００３１】
ダイオードＤ２は、放電スイッチＳＷ２に対して並列に設けられており、このダイオードＤ２のアノードは、放電スイッチＳＷ２の接地側に接続され、カソードは、放電スイッチＳＷ２の充電スイッチＳＷ１側に接続されている。
【００３２】
ダイオードＤ３のアノードは、端子Ｔ５及び端子Ｔ２を介して、フィルタ３２のコイルＬ１及びコンデンサＣ１に接続され、カソードは、ダイオードＤ４のカソードに接続されている。
【００３３】
また、ダイオードＤ４のアノードは、端子Ｔ７及び端子Ｔ３を介してＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の負極側及びフィルタ３２のコンデンサＣ１に接続され、かつ、端子Ｔ９を介してインジェクタ１０に接続されている。
【００３４】
また、ダイオードＤ３のカソードとダイオードＤ４のカソードとの接続点は、端子Ｔ８を介してインジェクタ１０に接続され、かつ、充放電用コイルＬ２の他端側（充電スイッチＳＷ１側とは反対側）に接続されている。
【００３５】
インジェクタ１０は、圧電素子Ｐが伸縮することにより作動する、いわゆるピエゾインジェクタであり、このインジェクタ１０は、圧電素子Ｐ、ＥＤＵ４０の端子Ｔ８、Ｔ９に接続されるコネクタＴ１１、Ｔ１２、及びコネクタを保護するコネクタケース（図示省略）を備えている。
【００３６】
圧電素子Ｐの一端側は、コネクタＴ１２及びＥＤＵ４０の端子Ｔ９を介してダイオードＤ４のアノードに接続され、かつ、コネクタＴ１２、ＥＤＵ４０の端子Ｔ９、Ｔ７及び電源ユニット３０の端子Ｔ３を介して、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の負極側及びフィルタ３２のコンデンサＣ１に接続されている。
【００３７】
一方、圧電素子Ｐの他端側は、コネクタＴ１１、及びＥＤＵ４０の端子Ｔ８を介して、充放電用コイルＬ２の他端側（充電スイッチＳＷ１側とは反対側）に接続されている。
なお、図１では、インジェクタ１０及びＥＤＵ４０が１つしか記載されていないが、本実施形態では、インジェクタ１０及びＥＤＵ４０がエンジンの気筒（４つ）毎に配置されており、インジェクタ１０及びＥＤＵ４０の各々は並列に接続されている。また、この接続関係は、後述する第２及び第４実施形態（図２及び図６）についても同様である。
【００３８】
２．インジェクタ駆動システム１の作動
図２は、インジェクタ駆動システム１の作動を説明するタイムチャートであり、本実施形態では、図２に示すように、ＥＣＵ５２からの噴射信号がＥＤＵ４０に入力された場合に、ＥＤＵ４０がインジェクタ１０を駆動する。また、ＥＤＵ４０の制御ＩＣ４３は電源ユニット３０の電圧を監視しており、ＥＤＵ４０は、インジェクタ１０を駆動していない時間においては、電源ユニット３０の電圧を昇圧する。
【００３９】
２．１．電源ユニット３０の昇圧動作
本実施形態では、放電スイッチＳＷ２が、電源ユニット３０の電圧を昇圧するための昇圧用スイッチとして作用するとともに、充放電用コイルＬ２が、電源ユニット３０の電圧（ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の電圧）を昇圧するための昇圧用コイルとして作用する。
【００４０】
そして、本実施形態では、ＥＤＵ４０が放電スイッチＳＷ２のオン／オフを繰り返し行うことで、充放電用コイルＬ２にエネルギーが蓄積され、その蓄積されたエネルギーがＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２に供給される。これにより、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２に電荷が蓄積されて電源ユニット３０の電圧が昇圧していく。
【００４１】
ここで、ＥＤＵ４０が行う電源ユニット３０の昇圧動作（放電スイッチＳＷ２のオン／オフ動作）は、図２に示す時刻ｔ１にてＥＤＵ４０が昇圧動作を開始してから、時間ＴＡが経過した時刻ｔ２にて、電源ユニット３０の電圧が所定の電圧Ｖ１に達するまでの間、実施される。
【００４２】
また、インジェクタ１０の駆動や自然放電などにより、電源ユニット３０の電圧が所定の電圧Ｖ２より低下した場合には（図２に示す時刻ｔ６参照）、上述した昇圧動作が開始される。ここで、所定の電圧Ｖ２は、上記所定の電圧Ｖ１より低い値に設定されている。これにより、インジェクタ駆動システム１では、電源ユニット３０に対して常時略一定な高電圧電源を供給することが可能となる。
【００４３】
２．２．インジェクタ１０の駆動動作
本実施形態では、図２に示す時刻ｔ３にて、ＥＣＵ５２からの噴射信号がＥＤＵ４０に入力されると、ＥＤＵ４０が、放電スイッチＳＷ２をオフした状態で充電スイッチＳＷ１のオン／オフを繰り返し行う。
【００４４】
これにより、充電スイッチＳＷ１のオン時には、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２からの電流が圧電素子Ｐに流れるとともに充放電用コイルＬ２にエネルギーが蓄積され、一方、充電スイッチＳＷ１のオフ時には、充放電用コイルＬ２に蓄積されたエネルギーにより圧電素子Ｐに電流が流れるので、圧電素子Ｐに電荷が充電されて圧電素子Ｐが伸長し、燃料の噴射が行われる。
【００４５】
また、時刻ｔ３から時間ＴＢが経過した時刻ｔ４にて、噴射信号がＥＤＵ４０に入力されなくなると、ＥＤＵ４０は、充電スイッチＳＷ１をオフした状態で放電スイッチＳＷ２のオン／オフを繰り返し行う。
【００４６】
これにより、放電スイッチＳＷ２のオン時には、圧電素子Ｐの正極側、すなわち充放電用コイルＬ２側から電流が流れるとともに充放電用コイルＬ２にエネルギーが蓄積され、放電スイッチＳＷ２のオフ時には、充放電用コイルＬ２に蓄積されたエネルギーにより、回生電流がＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２に流れるので、圧電素子Ｐに蓄積された電荷が放電されて圧電素子Ｐが収縮し、燃料の噴射が終了する。
【００４７】
なお、制御ＩＣ４３は、圧電素子Ｐの正極側の電圧を監視しており、本実施形態では、圧電素子Ｐの正極側の電圧が所定の電圧Ｖ３以下になったことを制御ＩＣ４３が検出した場合（図２に示す時刻ｔ５参照）に、放電スイッチＳＷ２のオン／オフ作業を停止する。
【００４８】
３．本実施形態に係るインジェクタ駆動システム１の特徴
本実施形態では、電源ユニット３０がＥＤＵ４０の外部、つまりハウジング４４の外部に配置されているので、電源ユニット３０で発生した熱をＥＤＵ４０のハウジング４４を介して大気中に放熱する必要がない。
【００４９】
したがって、インジェクタ１０の作動回数を増加させるべく、電源ユニット３０の容量を大きくして電源ユニット３０の発熱量が増大しても、ＥＤＵ４０のハウジング４４を大型化する必要がないので、ＥＤＵ４０が大型化してしまうことを抑制することができる。
【００５０】
また、ＥＤＵ４０と電源ユニット３０とが別体にて構成されているので、ＥＤＵ４０を標準化することができ、車両の仕様に合わせて電源ユニット３０を交換するだけで、インジェクタ１０の作動回数を増加させたり減少させたりすることができる。
【００５１】
また、「課題を解決するための手段」で説明したように、ピエゾインジェクタは、ソレノイドインジェクタに比べて、応答性がよく、噴射燃料の圧力を高くすることができるが、ソレノイドインジェクタに比べて作動時に必要とする電力が大きいので、本発明をピエゾインジェクタに適用した本実施形態は、特に効果的である。
【００５２】
４．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、電源ユニット３０が特許請求の範囲に記載された第１電源部に相当し、駆動部４２が特許請求の範囲に記載された駆動手段に相当し、ＥＤＵ４０が特許請求の範囲に記載された駆動スイッチ部に相当し、ＥＤＵ４０の端子Ｔ６が特許請求の範囲に記載された入力端子に相当する。
【００５３】
［第２実施形態］
第１実施形態では、バッテリ５０の電力を電源ユニット３０に直接的に供給するようにしていたが、本実施形態は、バッテリ５０の電力を、ＥＤＵ４０を介して電源ユニット３０に供給するようにしたものである。
【００５４】
１．インジェクタ駆動システム２の全体構成
図３は、第２実施形態のインジェクタ駆動システム２の構成を説明する説明図である。なお、以下の説明において、第１実施形態のインジェクタ駆動システム１と同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。また、この説明の省略は、後述する第３及び第４実施形態についても同様である。
【００５５】
図３に示すように、本実施形態のインジェクタ駆動システム２は、第１実施形態のインジェクタ駆動システム１と比較すると、フィルタ３２が電源ユニット３０ではなく、ＥＤＵ４０に設けられている。
【００５６】
フィルタ３２の接続関係を説明すると、フィルタ３２のコンデンサＣ１の一端側は、フィルタ３２のコイルＬ１の一端側に接続され、他端側は、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の負極側と、ダイオードＤ４のアノードと、圧電素子Ｐの充放電用コイルＬ２側とは反対側の端部と、バッテリ５０の負極側端子とに接続されている。
【００５７】
また、フィルタ３２のコイルＬ１の他端側は、ＥＤＵ４０の端子Ｔ５を介してバッテリ５０の正極側端子に接続されている。
これにより、本実施形態のインジェクタ駆動システム２では、バッテリ５０の電力が、インジェクタ１０及びＥＤＵ４０を介して電源ユニット３０に供給される。
【００５８】
２．本実施形態に係るインジェクタ駆動システム２の特徴
本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、インジェクタ１０の作動回数を増加させるべく、電源ユニット３０の容量を大きくして電源ユニット３０の発熱量が増大しても、ＥＤＵ４０のハウジング４４を大型化する必要がないので、ＥＤＵ４０が大型化してしまうことを抑制することができる。
【００５９】
また、フィルタ３２のコイルＬ１及びコンデンサＣ１がＥＤＵ４０と一体構成となるので、電源ユニット３０の電圧を昇圧するときの放電スイッチＳＷ２のオン／オフにより流れる通電電流、コイルＬ１からダイオードＤ３、充放電用コイルＬ２を経由して放電スイッチＳＷ２へ流れる電流が、ＥＤＵ４０の外部を流れることがない。
【００６０】
したがって、放電スイッチＳＷ２のオン／オフにより発生するノイズを低減することができる。
［第３実施形態］
上述した第１及び第２実施形態では、インジェクタ１０毎にＥＤＵ４０を備えていたが、本実施形態は、１つのＥＤＵ７０が複数（４つ）のインジェクタ９０を駆動するようにされたものである。
【００６１】
１．インジェクタ駆動システム３の全体構成
図４は、第３実施形態のインジェクタ駆動システム３の構成を説明する説明図である。
図４に示すように、本実施形態のインジェクタ駆動システム３は、電源ユニット６０及びＥＤＵ７０を有するインジェクタ駆動装置８０と、インジェクタ駆動装置８０により駆動されるインジェクタ９０とを備えている。
【００６２】
電源ユニット６０は、ＥＤＵ７０の外部、すなわちハウジング７６の外部に配置されており、この電源ユニット６０は、フィルタ３２、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２、昇圧用コイルＬ３、ダイオードＤ５、昇圧用スイッチＳＷ３及びハウジング６２を備えている。
【００６３】
電源ユニット６０のハウジング６２には、フィルタ３２、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２、昇圧用コイルＬ３、ダイオードＤ５及び昇圧用スイッチＳＷ３が収納されている。
フィルタ３２のコイルＬ１の一端側は、ハウジング６２に設けられた端子Ｔ１３を介してバッテリ５０の正極側端子に接続され、他端側は、昇圧用コイルＬ３の一端側に接続されている。
【００６４】
また、昇圧用コイルＬ３の他端側は、一端が接地された昇圧用スイッチＳＷ３の他端側に接続されており、昇圧コイルＬ３と昇圧用スイッチＳＷ３との接続点は、ダイオードＤ５のアノードに接続されている。そして、ダイオードＤ５のカソードは、ハウジング６２に設けられた端子Ｔ１４を介してＥＤＵ７０に接続されている。
【００６５】
フィルタ３２のコンデンサＣ１の一端側は、コイルＬ１と昇圧用コイルＬ３との接続点に接続され、他端側は接地されている。
ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の正極側は、ダイオードＤ５とＥＤＵ７０との接続点に接続
され、負極側は接地されている。
【００６６】
ＥＤＵ７０は、電源ユニット７２と、駆動部７４と、気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤと、ハウジング７６とを備えており、ＥＤＵ７０のハウジング７６には、電源ユニット７２、駆動部７４及び気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤが収納されている。
【００６７】
ＥＤＵ７０の電源ユニット７２は、バッテリ５０から電力供給を受けてバッテリ５０の電圧よりも高い電圧を生成するものであり、この電源ユニット７２は、コイルＬ４及びコンデンサＣ３からなるフィルタ７８と、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ４と、昇圧用コイルＬ５と、ダイオードＤ６と、昇圧用スイッチＳＷ４とを備えている。
【００６８】
フィルタ７８のコイルＬ４の一端側は、ハウジング７６に設けられた端子Ｔ１５を介してバッテリ５０の正極側端子に接続され、他端側は、昇圧用コイルＬ５の一端側に接続されている。
【００６９】
また、昇圧用コイルＬ５の他端側は、一端が接地された昇圧用スイッチＳＷ４の他端側が接続されており、昇圧用コイルＬ５と昇圧用スイッチＳＷ４との接続点は、ダイオードＤ６のアノードが接続されている。そして、ダイオードＤ６のカソードは、充電スイッチＳＷ１の一端側に接続されている。
【００７０】
また、ダイオードＤ６と充電スイッチＳＷ１との接続点は、負極側が接地されたＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の正極側に接続され、かつ、ハウジング７６に設けられた端子Ｔ１６及び端子Ｔ１４を介して、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の正極側、及びダイオードＤ５のカソードに接続されている。
【００７１】
駆動部７４は、電源ユニット６０及び電源ユニット７２から電力供給を受けてインジェクタ９０を駆動するものであり、この駆動部７４は、充電スイッチＳＷ１と、放電スイッチＳＷ２と、充放電用コイルＬ２と、充電スイッチＳＷ１及び放電スイッチＳＷ２のオン／オフを制御する制御ＩＣ（図示省略）と、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ７とを備えている。
【００７２】
充電スイッチＳＷ１の一端側は、上述したように、ダイオードＤ６のカソード、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ４の正極側、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２の正極側、及びダイオードＤ５のアノードに接続され、他端側は、充放電用コイルＬ２の一端側に接続されている。
【００７３】
そして、充放電用コイルＬ２の他端側は、ハウジング７６に設けられた端子Ｔ１７を介して、各気筒毎に配置されたインジェクタ９０に接続されており、充放電用コイルＬ２とインジェクタとの接続点は、アノードが接地されたダイオードＤ７のカソードが接続されている。
【００７４】
放電スイッチＳＷ２の一端側は、充電スイッチＳＷ１と充放電用コイルＬ２との接続点に接続され、他端側は接地されている。
ダイオードＤ１は、充電スイッチＳＷ１に対して並列に設けられており、このダイオードＤ１のアノードは充電スイッチＳＷ１の充放電用コイルＬ２側に接続され、カソードは充電スイッチＳＷ１の電源ユニット７２側に接続されている。
【００７５】
ダイオードＤ２は、放電スイッチＳＷ２に対して並列に設けられており、このダイオードＤ２のアノードは放電スイッチＳＷ２の接地側に接続され、カソードは放電スイッチＳＷ２の充放電用コイルＬ２側に接続されている。
【００７６】
気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤは、エンジンの各気筒毎に配置されたインジェクタ９０の中から駆動対象となるインジェクタ９０を選択するためのものであり、エンジンの気筒の数だけ（４つ）設けられている。また、各気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤの一端側は接地されており、他端側は、ハウジング７６に設けられた端子Ｔ１８〜Ｔ２１のうち１つの端子を介して、その気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤに対応するインジェクタ９０に接続されている。
【００７７】
インジェクタ９０は、圧電素子Ｐが伸縮することにより作動するピエゾインジェクタである。
また、インジェクタ９０は、エンジンの気筒の数だけ（４つ）設けられており、インジェクタ９０の一端側は、ＥＤＵ７０、すなわちハウジング７６の端子Ｔ１７を介して、充放電用コイルＬ２及びダイオードＤ７のカソードに接続されている。
【００７８】
また、インジェクタ９０の他端側は、端子Ｔ１８〜Ｔ２１のうち１つの端子を介して、このインジェクタ９０に対応する気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤに接続されている。
２．インジェクタ駆動システム３の作動
以上のような構成のインジェクタ駆動システム３では、１つのＥＤＵ７０にて４つのインジェクタ９０を駆動するように構成されているので、上述した第１及び第２実施形態に対して、インジェクタ９０から燃料を噴射させる際、すなわち圧電素子Ｐを充電させる際に、このインジェクタ９０に対応する気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤをオンするようにしている。
【００７９】
すなわち、ＥＤＵ７０には、４つのインジェクタ９０の中から燃料を噴射させるインジェクタ９０を特定するための噴射信号が入力され、その噴射信号がＥＤＵ８０に入力されると、まずは、その噴射信号により特定されるインジェクタ９０に対応する気筒選択スイッチＳＷＡ〜ＳＷＤをオンする。その後は、上述した第１及び第２実施形態と同様に、放電スイッチＳＷ２をオフした状態で充電スイッチＳＷ１のオン／オフを繰り返し行うことで、噴射信号により特定されるインジェクタ９０の圧電素子Ｐが伸長して燃料の噴射が行われる。
【００８０】
なお、圧電素子Ｐに蓄積された電荷の放電については、第１及び第２実施形態と同じである。
３．本実施形態に係るインジェクタ駆動システム３の特徴
ところで、１つのＥＤＵ７０が複数（４つ）のインジェクタ９０を駆動する場合には、上述した第１及び第２実施形態と比べて、１つのＥＤＵ７０がインジェクタ９０を駆動するのに要する電力が大きくなる。
【００８１】
このため仮に、ＥＤＵ７０の電源ユニット７２だけでインジェクタ９０駆動用の電力を賄う場合には、電源ユニット７２の容量を大きくしてＥＤＵ７０を大型化しなければならない。
【００８２】
しかし、本実施形態では、電源ユニット６０をＥＤＵ４０の外部に配置し、駆動部７４は少なくとも電源ユニット６０からの電力供給を受けるようにしている。
このため、本実施形態のように、電源ユニット７２がＥＤＵ７０のハウジング７６内に収納されている場合、かつ、１つのＥＤＵ７０が複数のインジェクタ９０を駆動するとと
もにインジェクタ９０の作動回数を増加させる場合には、電源ユニット６０の容量を大きくすることで必要とするエネルギー（電力）を賄うようにすればよい。
【００８３】
ここで、本実施形態における電源ユニット６０と電源ユニット７２とは同じ機能を有しており、本実施形態では、上記第１実施形態のインジェクタ駆動システム１と同様の昇圧動作が行われる。
【００８４】
本実施形態の電源ユニット６０では、昇圧用スイッチＳＷ３のオン／オフが繰り返し行われることで、昇圧用コイルＬ３にエネルギーが蓄積され、その蓄積されたエネルギーがＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２に供給される。これにより、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ２に電荷が蓄積されて電源ユニット６０の電圧が昇圧していく。
【００８５】
また、電源ユニット７２についても同様に、昇圧用スイッチＳＷ４のオン／オフが繰り返し行われることで、昇圧用コイルＬ５にエネルギーが蓄積され、その蓄積されたエネルギーがＤＣ−ＤＣコンデンサＣ４に供給される。これにより、ＤＣ−ＤＣコンデンサＣ４に電荷が蓄積されて電源ユニット７２の電圧が昇圧していく。
【００８６】
ここで、電源ユニット６０及び電源ユニット７２は、同じタイミングで昇圧動作を開始する。そして、この昇圧動作は、上記第１実施形態と同様に（図２参照）、図５に示す時刻ｔ７にて開始されてから、時間ＴＣが経過した時刻ｔ８にて、電源ユニット６０及び電源ユニット７２の電圧が所定の電圧Ｖ１に達するまでの間実施される。
【００８７】
また、インジェクタ１０の駆動や自然放電などにより、電源ユニット３０の電圧が所定の電圧Ｖ２より低下した場合には（図５に示す時刻ｔ９参照）、上述した昇圧動作が開始される。ここで、所定の電圧Ｖ２は、上記所定の電圧Ｖ１より低い値に設定されている。これにより、インジェクタ駆動システム１では、電源ユニット３０に対して常時略一定な高電圧電源を供給することが可能となる。
【００８８】
さらに、電源ユニット６０と電源ユニット７２とは互いに独立して動作するため、コンデンサＣ２とコンデンサＣ４とは共通な電圧となり、この共通の電圧が低下するとほぼ同時に動作する。
【００８９】
このようにすれば、電源ユニット７２の大型化、つまりＥＤＵ７０の大型化を抑制しながら、インジェクタ９０の作動回数を増加させることができる。
また、本実施形態においても、上述した第１及び第２実施形態と同様に、インジェクタ９０の作動回数を増加させるべく、電源ユニット６０の容量を大きくして電源ユニット６０の発熱量が増大しても、ＥＤＵ７０のハウジング７６を大型化する必要がないので、ＥＤＵ７０が大型化してしまうことを抑制することができる。
【００９０】
４．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、電源ユニット６０が特許請求の範囲に記載された第１電源部に相当し、電源ユニット７２が特許請求の範囲に記載された第２電源部に相当する。また、駆動部７４が特許請求の範囲に記載された駆動手段に相当し、ＥＤＵ７０が特許請求の範囲に記載された駆動スイッチ部に相当し、ＥＤＵ７０の端子Ｔ１６が特許請求の範囲に記載された入力端子に相当する。
【００９１】
［第４実施形態］
上述した第１〜第３実施形態では、インジェクタ駆動システム１〜３が、ディーゼルエンジンを駆動源とする車両に搭載されていたが、本実施形態は、ディーゼルエンジンと電
動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド車両に、インジェクタ駆動システム４を適用したものである。
【００９２】
１．インジェクタ駆動システム４の全体構成
図６は、第４実施形態のインジェクタ駆動システム４の構成を説明する説明図である。
図６に示すように、本実施形態のインジェクタ駆動システム４は、ハイブリッド車両のディーゼルエンジンに燃料を噴射するインジェクタ１００と、インジェクタ１００を駆動するインジェクタ駆動装置１１０とを備えている。
【００９３】
インジェクタ駆動装置１１０は、ハイブリッド車両に搭載された走行用の電動モータに電力を供給するバッテリ５４から電力供給を受けてインジェクタ１００を駆動する駆動部１２２、及び駆動部１２２を収納するハウジング１２４を有するＥＤＵ１２０を備えている。
【００９４】
ここで、バッテリ５４は、ハイブリッド車両に搭載された走行用の電動モータに電力を供給するものであるため、このバッテリ５４は数十から数百Ｖの高電圧を生成する。
ＥＤＵ１２０のハウジング１２４には、バッテリ５４の正極側端子に接続される端子Ｔ２２と、バッテリ５４の負極側端子に接続される端子Ｔ２３と、インジェクタ１００に接続される端子Ｔ２４〜Ｔ２６と、ＥＣＵ５２に接続される端子Ｔ２７とが設けられている。
【００９５】
駆動部１２２は、端子Ｔ２７との間に回路素子を介することなく端子Ｔ２７に直接的に接続されており、この駆動部１２２は、充電スイッチＳＷ１、放電スイッチＳＷ２及びダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ８を備えている。
【００９６】
充電スイッチＳＷ１の一端側は、端子Ｔ２２を介してバッテリ５４の正極側端子に接続されており、他端側は、端子Ｔ２４を介してインジェクタ１００に接続されている。
放電スイッチＳＷ２の一端側は、充電スイッチＳＷ１とインジェクタ１００との接続点に接続され、他端側は接地されている。
【００９７】
ダイオードＤ１は、充電スイッチＳＷ１に対して並列に設けられており、このダイオードＤ１のアノードは充電スイッチＳＷ１のバッテリ５４側に接続され、カソードは充電スイッチＳＷ１のインジェクタ１００側に接続されている。
【００９８】
ダイオードＤ２は、放電スイッチＳＷ２に対して並列に設けられており、このダイオードＤ２のアノードは放電スイッチＳＷ２の接地側に接続され、カソードは放電スイッチＳＷ２の充電スイッチＳＷ１側に接続されている。
【００９９】
ダイオードＤ８のアノードは、端子Ｔ２３を介してバッテリ５４の負極側端子に接続され、かつ、端子Ｔ２６を介してインジェクタ１００の圧電素子Ｐの一端側に接続されている。また、ダイオードＤ８のカソードは、端子Ｔ２５を介してインジェクタ１００の圧電素子Ｐの他端側に接続されている。
【０１００】
インジェクタ１００は、上述した第１実施形態と同様に、圧電素子Ｐ、充放電用コイルＬ２、ＥＤＵ１２０の端子Ｔ２９〜Ｔ３１に接続されるコネクタ（図示省略）、及びコネクタケース（図示省略）を備え、このインジェクタ１００はＥＤＵ１２０に一体化されている。
【０１０１】
圧電素子Ｐの一端側は、端子Ｔ２６を介してダイオードＤ８のアノードに接続され、かつ、端子Ｔ２６及び端子Ｔ２３を介してバッテリ５４の負極側端子に接続されており、他端側は、充放電用コイルＬ２の一端側に接続されている。そして、充放電用コイルＬ２の他端側は、端子Ｔ２４を介して充電スイッチＳＷ１と放電スイッチＳＷ２との接続点に接続されている。
【０１０２】
また、圧電素子Ｐと充放電用コイルＬ２との接続点は、端子Ｔ２５を介してダイオードＤ８のカソードに接続されている。
２．本実施形態に係るインジェクタ駆動システム４の特徴
本実施形態では、バッテリ５４が数十〜数百Ｖの高電圧を出力することができることから、高電圧を生成する電源ユニットを別途設ける必要がない。このため、ハイブリッド車両のインジェクタ駆動システムと内燃機関のみで走行する通常車両用のインジェクタシステムとを共用化することができる。
【０１０３】
すなわち、本実施形態のインジェクタ駆動システム４を通常車両に適用する場合には、例えば上述した第１実施形態のように、ＥＤＵ４０の外部に別途電源ユニット３０を設ければよい。また、インジェクタ駆動システム４をハイブリッド車両に適用する場合には、本実施形態のように、電源ユニットをインジェクタ駆動装置１１０に設けることなく、バッテリ５４の正極側端子を端子Ｔ２２に接続すればよい。
【０１０４】
したがって、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様にＥＤＵ１２０の大型化を抑制しつつ、ハイブリッド車両のインジェクタ駆動システムと通常車両用のインジェクタ駆動システムとを共用化しながら、インジェクタ１００の作動回数増大に対しても対応することができる。
【０１０５】
３．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、駆動部１２２が特許請求の範囲に記載された駆動手段に相当し、ＥＤＵ１２０が特許請求の範囲に記載された駆動スイッチ部に相当し、ＥＤＵ１２０の端子Ｔ２２が特許請求の範囲に記載された入力端子に相当する。
【０１０６】
［その他の実施形態］
第３実施形態では、ＥＤＵ７０の内部と外部とに電源ユニット６０，７２が設けられていたが、この場合、ＥＤＵ７０は、インジェクタ９０を駆動する際、電源ユニット６０及び電源ユニット７２のうち、少なくとも電源ユニット６０から電力供給を受けていればよく、電源ユニット７２は使用されなくてもよい。
【０１０７】
また、ＥＤＵ７０はＥＣＵ５２と一体化されていてもよい。
また、第４実施形態では、ディーゼルエンジンと電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド車両に本発明を適用したが、ハイブリッド車両は内燃機関と電動モータとを組み合わせて走行するものであれば何でもよく、例えばガソリンと電動モータとを組み合わせて走行するものでもよい。
【０１０８】
また、数十〜数百Ｖの高電圧を生成するバッテリが車両に搭載されている場合、その車両のインジェクタ駆動システムとして第４実施形態のインジェクタ駆動システムを採用してもよい。
【０１０９】
また、特許請求の範囲でいう「駆動手段が入力端子に直接的に接続されている」とは、
第１実施形態のようにＥＤＵ４０の駆動部４２が端子Ｔ６に直接に接続されている場合は当然の如く、駆動部４２の作動に影響を与えないような抵抗等の回路素子が、端子Ｔ６と駆動部４２との間に配置されている場合も含むものである。
【０１１０】
また、上記実施形態における放電スイッチＳＷ２のオン／オフ作業では、圧電素子Ｐの正極側の電圧が所定の電圧Ｖ３以下になった場合に停止するようにしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放電スイッチＳＷ２のオン／オフ動作を開始してから所定時間経過したときに、このオン／オフ動作を停止するようにしてもよい。なお、上記所定時間は、圧電素子Ｐによる電荷の放電が終了する時間よりも長い時間になるように設定するとよい。
【０１１１】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】第１実施形態のインジェクタ駆動システムの構成を説明する説明図である。
【図２】同実施形態のインジェクタ駆動システムの作動を説明するタイムチャートである。
【図３】第２実施形態のインジェクタ駆動システムの構成を説明する説明図である。
【図４】第３実施形態のインジェクタ駆動システムの構成を説明する説明図である。
【図５】同実施形態のインジェクタ駆動システムの作動を説明するタイムチャートである。
【図６】第４実施形態のインジェクタ駆動システムの構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１〜４…インジェクタ駆動システム、１０，９０，１００…インジェクタ、２０，８０，１１０…インジェクタ駆動装置、３０，６０，７２…電源ユニット、３２…フィルタ、３４，６２…ハウジング、４２，７４，１２２…駆動部、４０，７０…ＥＤＵ、４３…制御ＩＣ、４４，７６…ハウジング、５０，５４…バッテリ、７８…フィルタ、１２４…ハウジング、Ｃ１…コンデンサ、Ｃ２，Ｃ４…ＤＣ−ＤＣコンデンサ、Ｃ３…コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８…ダイオード、Ｌ１〜Ｌ５…コイル、Ｐ…圧電素子、ＳＷ１…充電スイッチ、ＳＷ２…放電スイッチ、ＳＷ３，ＳＷ４…昇圧用スイッチ、ＳＷＡ〜ＳＷＤ…気筒選択スイッチ、Ｔ１〜Ｔ３０…端子。
【図１】
2008019852.tif 000003
【図２】
2008019852.tif 000004
【図３】
2008019852.tif 000005
【図４】
2008019852.tif 000006
【図５】
2008019852.tif 000007
【図６】
2008019852.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月16日(2007.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
また、インジェクタ１０の駆動や自然放電などにより、電源ユニット３０の電圧が所定の電圧Ｖ２より低下した場合には（図５に示す時刻ｔ９参照）、上述した昇圧動作が開始される。ここで、所定の電圧Ｖ２は、上記所定の電圧Ｖ１より低い値に設定されている。これにより、インジェクタ駆動システム３では、電源ユニット３０に対して常時略一定な高電圧電源を供給することが可能となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
インジェクタ１００は、上述した第１実施形態と同様に、圧電素子Ｐを備え、ＥＤＵ１２０の端子Ｔ２４、Ｔ２５、Ｔ２６に接続されるコネクタＴ２８、Ｔ２９、Ｔ３０、及びコネクタを保護するコネクタケース（図示省略）を備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
圧電素子Ｐの一端側は、コネクタＴ３０、端子Ｔ２６を介してダイオードＤ８のアノードに接続され、かつ、端子Ｔ２６及び端子Ｔ２３を介してバッテリ５４の負極側端子に接続されており、他端側は、コネクタＴ２８、端子Ｔ２４を介して充放電用コイルＬ２の一端側に接続されている。そして、充放電用コイルＬ２の他端側は、充電スイッチＳＷ１と放電スイッチＳＷ２との接続点に接続されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
また、圧電素子Ｐと充放電用コイルＬ２との接続点は、コネクタＴ２９、端子Ｔ２５を介してダイオードＤ８のカソードに接続されている。
２．本実施形態に係るインジェクタ駆動システム４の特徴
本実施形態では、バッテリ５４が数十〜数百Ｖの高電圧を出力することができることから、高電圧を生成する電源ユニットを別途設ける必要がない。このため、ハイブリッド車両のインジェクタ駆動システムと内燃機関のみで走行する通常車両用のインジェクタシステムとを共用化することが出来る。