(57)【要約】【課題】電磁弁駆動装置において、電磁弁のコイルのフライバックエネルギーを放電用コンデンサに回収する時に発生する過渡的サージによるエミッションノイズを低減する。【解決手段】駆動期間の間、インジェクタ（電磁弁）のコイル２１ａの下流側に設けられたスイッチング素子（以下、スイッチ）１３をオンすると共に、駆動期間の開始時には、スイッチ１１もオンして、コンデンサＣ１に充電された高電圧をコイル２１ａに印加してピーク電流を流し、その後は駆動期間の終了時まで、スイッチ１２をオン／オフ制御してコイル２１ａに一定電流を流し、更に、スイッチ１３のオフ時に発生するコイル２１ａのフライバックエネルギーをダイオードＤ１を通してコンデンサＣ１に回収する燃料噴射制御装置において、ダイオードＤ１としてショットキーバリア型ダイオードを用い、コンデンサＣ１と並列に、そのコンデンサＣ１よりも充電速度の速いコンデンサＣ２を設ける。【選択図】図１
2008063993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁弁のコイルに電流を流すための通電経路上において、前記コイルよりも下流側に直列に設けられ、前記コイルに通電すべき駆動期間の間、オンされることにより、前記コイルに電流を流して前記電磁弁を作動させる駆動用スイッチング素子と、
電源電圧から該電源電圧よりも高い高電圧を生成して放電用コンデンサを充電する充電手段と、
前記駆動期間の開始時にオンされて、前記放電用コンデンサを前記通電経路における前記コイルよりも上流側に接続させることにより、前記放電用コンデンサから前記コイルへ前記電磁弁を速やかに作動状態へと移行させるためのピーク電流を供給する放電用スイッチング素子と、
前記放電用スイッチング素子がオフされて前記ピーク電流の供給が終了してから、前記駆動期間が終了するまでの間、前記通電経路における前記コイルよりも上流側から前記コイルへ前記ピーク電流よりも小さい一定電流を供給することにより、前記電磁弁の作動状態を保持する定電流供給手段と、
前記駆動用スイッチング素子のオフに伴い発生する前記コイルのフライバックエネルギーを、前記コイルの下流側から前記放電用コンデンサへと回収させるエネルギー回収手段と、
を備えた電磁弁駆動装置において、
前記エネルギー回収手段は、
前記コイルの下流側と前記放電用コンデンサとを結ぶエネルギー回収用経路と、
前記エネルギー回収用経路上に、カソードを前記放電用コンデンサ側にして設けられたダイオードとを備えると共に、
前記ダイオードは、ＰＮ接合型ダイオードよりも順方向回復特性の優れたダイオードであること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁弁駆動装置において、
前記ダイオードは、ショットキーバリア型ダイオードであること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁弁駆動装置において、
前記エネルギー回収手段は、前記エネルギー回収用経路上に直列に設けられたスイッチング素子であって、オフすることにより前記エネルギー回収用経路を切断する経路切断用スイッチング素子を更に備えており、
前記経路切断用スイッチング素子は、前記駆動用スイッチング素子がオフされた時、或いは前記駆動用スイッチング素子がオンされてからオフされるまでの間にオンされ、前記フライバックエネルギーを前記放電用コンデンサへと回収させるべき回収期間が終了するとオフされること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項４】
電磁弁のコイルに電流を流すための通電経路上において、前記コイルよりも下流側に直列に設けられ、前記コイルに通電すべき駆動期間の間、オンされることにより、前記コイルに電流を流して前記電磁弁を作動させる駆動用スイッチング素子と、
電源電圧から該電源電圧よりも高い高電圧を生成して放電用コンデンサを充電する充電手段と、
前記駆動期間の開始時にオンされて、前記放電用コンデンサを前記通電経路における前記コイルよりも上流側に接続させることにより、前記放電用コンデンサから前記コイルへ前記電磁弁を速やかに作動状態へと移行させるためのピーク電流を供給する放電用スイッチング素子と、
前記放電用スイッチング素子がオフされて前記ピーク電流の供給が終了してから、前記駆動期間が終了するまでの間、前記通電経路における前記コイルよりも上流側から前記コイルへ前記ピーク電流よりも小さい一定電流を供給することにより、前記電磁弁の作動状態を保持する定電流供給手段と、
前記駆動用スイッチング素子のオフに伴い発生する前記コイルのフライバックエネルギーを、前記コイルの下流側から前記放電用コンデンサへと回収させるエネルギー回収手段と、
を備えた電磁弁駆動装置において、
前記エネルギー回収手段は、
前記コイルの下流側と前記放電用コンデンサとを結ぶエネルギー回収用経路と、
前記エネルギー回収用経路上に直列に設けられ、オフすることにより前記エネルギー回収用経路を切断する電流方向制御用スイッチング素子とを備え、
前記電流方向制御用スイッチング素子は、前記駆動用スイッチング素子がオフされた時にオンされ、前記フライバックエネルギーを前記放電用コンデンサへと回収させるべき回収期間が終了するとオフされること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の電磁弁駆動装置において、
前記エネルギー回収手段は、
前記エネルギー回収用経路に一端が接続され、他端が前記高電圧よりも低い電位に接続されたコンデンサであって、前記放電用コンデンサよりも充電速度の速い１次回収用コンデンサを更に備えていること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項６】
電磁弁のコイルに電流を流すための通電経路上において、前記コイルよりも下流側に直列に設けられ、前記コイルに通電すべき駆動期間の間、オンされることにより、前記コイルに電流を流して前記電磁弁を作動させる駆動用スイッチング素子と、
電源電圧から該電源電圧よりも高い高電圧を生成して放電用コンデンサを充電する充電手段と、
前記駆動期間の開始時にオンされて、前記放電用コンデンサを前記通電経路における前記コイルよりも上流側に接続させることにより、前記放電用コンデンサから前記コイルへ前記電磁弁を速やかに作動状態へと移行させるためのピーク電流を供給する放電用スイッチング素子と、
前記放電用スイッチング素子がオフされて前記ピーク電流の供給が終了してから、前記駆動期間が終了するまでの間、前記通電経路における前記コイルよりも上流側から前記コイルへ前記ピーク電流よりも小さい一定電流を供給することにより、前記電磁弁の作動状態を保持する定電流供給手段と、
前記駆動用スイッチング素子のオフに伴い発生する前記コイルのフライバックエネルギーを、前記コイルの下流側から前記放電用コンデンサへと回収させるエネルギー回収手段と、
を備えた電磁弁駆動装置において、
前記エネルギー回収手段は、
前記コイルの下流側と前記放電用コンデンサとを結ぶエネルギー回収用経路と、
前記エネルギー回収用経路に一端が接続され、他端が前記高電圧よりも低い電位に接続されたコンデンサであって、前記放電用コンデンサよりも充電速度の速い１次回収用コンデンサとを備えていること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の電磁弁駆動装置において、
前記コイルの下流側は、当該装置の出力端子を介して前記駆動用スイッチング素子に接続されると共に、前記エネルギー回収用経路は、前記出力端子と前記放電用コンデンサとを結ぶように設けられており、
当該装置を構成する回路基板において、前記エネルギー回収用経路を成す配線のうち、前記出力端子から前記１次回収用コンデンサまでの配線は、前記出力端子から前記放電用コンデンサまでの配線よりも短いこと、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁を駆動する装置に関し、特に、放電用コンデンサに充電した高電圧のエネルギーを電磁弁のコイルに放電して、その電磁弁の作動応答性を向上させると共に、コイルへの通電遮断時に生じるフライバックエネルギーを放電用コンデンサへ回収するようにした電磁弁駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば車両に搭載された内燃機関の各気筒にそれぞれ燃料を噴射供給する燃料噴射弁としては、コイルへの通電により開弁する電磁弁が使用されている。そして、このような燃料噴射弁を駆動して燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置は、コイルへの通電時間や通電タイミングを制御することにより、内燃機関への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している。
【０００３】
また、こうした燃料噴射制御装置としては、昇圧回路により電源電圧を昇圧して放電用コンデンサを充電すると共に、コイルに通電すべき駆動期間の開始時には、その放電用コンデンサに充電しておいた高電圧のエネルギーを燃料噴射弁のコイルに放電して所定の大電流（いわゆるピーク電流）を流すことにより、燃料噴射弁を速やかに開弁状態へ移行させ、その後は、駆動期間が終了するまで、コイルに一定電流を流して、燃料噴射弁を開弁状態に保持し、更に、コイルへの通電遮断時に生じるフライバックエネルギー（逆起電力エネルギー）をダイオードを介して上記放電用コンデンサへ回収するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、この種の燃料噴射制御装置の具体的構成例について、図８を用い説明する。
尚、図８の燃料噴射制御装置１００は、例えば車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射供給する電磁ソレノイド式ユニットインジェクタ（以下単に、電磁弁という）の各々を駆動するものであるが、図８では、各気筒毎の電磁弁のうちの１つのみを図示し、以下では、その１つの電磁弁２１の駆動に関して説明する。また、この例において、スイッチング素子として使用している各トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴであり、以下、それらのスイッチング素子をスイッチという。
【０００５】
まず、電磁弁２１は、コイル２１ａを有した常閉式（ノーマルクローズタイプ）の電磁弁であり、そのコイル２１ａに通電されると、図示しない弁体がリターンスプリングの付勢力に抗して開弁位置に移動し、燃料噴射が行われる。また、コイル２１ａの通電が遮断されると、弁体が元の閉弁位置に戻り、燃料噴射が停止される。
【０００６】
そして、燃料噴射制御装置１００は、電磁弁２１のコイル２１ａの一端（上流側）が接続される出力端子Ｐ１と、コイル２１ａの他端（下流側）が接続される出力端子Ｐ２と、一端がグランドライン（ＧＮＤ＝０Ｖ）に接続された電流検出用抵抗Ｒ１の他端と出力端子Ｐ２との間に直列に設けられた電磁弁駆動用のスイッチ１３と、電源電圧としての車載バッテリの電圧（バッテリ電圧）ＶＢが供給される電源ラインに一方の出力端子が接続されたスイッチ１２と、そのスイッチ１２の他方の出力端子にアノードが接続され、カソードが出力端子Ｐ１に接続された逆流防止用のダイオードＤ２と、電磁弁２１を速やかに開弁状態へ移行させるためのピーク電流をコイル２１ａに流すためのコンデンサＣ１と、バッテリ電圧ＶＢを昇圧して、そのバッテリ電圧ＶＢよりも高い高電圧を生成し、その高電圧をダイオードＤ４を介してコンデンサＣ１に供給することにより、そのコンデンサＣ１を充電するＤＣＤＣコンバータ２３と、コンデンサＣ１の正極側（グランドライン側とは反対側）を出力端子Ｐ１に接続させるスイッチ１１と、アノードがグランドラインに接続され、カソードが出力端子Ｐ１に接続されたダイオードＤ３と、スイッチ１１〜１３及びＤＣＤＣコンバータ２３を制御するマイコン等からなる制御回路２５とを備えている。
【０００７】
更に、出力端子Ｐ２とコンデンサＣ１の正極側との間には、コイル２１ａの下流側からコンデンサＣ１へフライバックエネルギーを回収するためのエネルギー回収用経路２２が設けられており、そのエネルギー回収用経路２２上には、カソードをコンデンサＣ１側にして電流方向制御用のダイオードＤ１が設けられている。
【０００８】
尚、実際には、出力端子Ｐ１は、複数の気筒の電磁弁について共通の端子となっており、その出力端子Ｐ１に、各電磁弁のコイルがそれぞれ接続されている。また、出力端子Ｐ２及びスイッチ１３は、各電磁弁のコイル毎にそれぞれ備えられている。
【０００９】
一方、ＤＣＤＣコンバータ２３は、バッテリ電圧ＶＢの電源ラインとグランドラインとの間に直列に設けられたインダクタ及びスイッチを備えており、そのスイッチがオン／オフされることでインダクタに発生するフライバック電圧によりダイオードＤ４を通じてコンデンサＣ１を充電する周知のものである。
【００１０】
次に、上記のように構成された燃料噴射制御装置１００の作用を、図９のタイムチャートを用いて説明する。
まず、制御回路２５は、エンジン回転数やアクセル開度などのエンジン運転情報に基づいて、各気筒毎に、電磁弁のコイルに通電すべき駆動期間を設定し、その駆動期間だけ、該当する気筒の電磁弁に対応するスイッチ１３をオンする。
【００１１】
また、制御回路２５は、各電磁弁の駆動期間が始まる前に、ＤＣＤＣコンバータ２３を作動させて、コンデンサＣ１を、そのコンデンサの充電電圧（正極側の電圧）が目標電圧Ｖｃ１になるまで充電させる。
【００１２】
そして、図９に示すように、制御回路２５は、何れかの電磁弁の駆動期間の開始タイミングになると、その電磁弁に対応するスイッチ１３をオンし、それと同時にスイッチ１１もオンする。尚、この例では、スイッチ１１と共にスイッチ１２もオンしている。
【００１３】
すると、コンデンサＣ１の正極側がスイッチ１１を介して出力端子Ｐ１に接続されて、コンデンサＣ１に充電されていたエネルギーがコイル２１ａに放出され、これにより、そのコイル２１ａへの通電が開始される。そして、このとき、コイル２１ａには、コンデンサＣ１の放電により、電磁弁２１を速やかに開弁状態へと移行させるための大電流（ピーク電流）が流れる。
【００１４】
尚、図９において、点線で示している「出力端子Ｐ２電流」は、コイル電流（コイル２１ａに流れる電流）を示している。また、このようなコンデンサＣ１の放電に際し、高電位となる出力端子Ｐ１側からバッテリ電圧ＶＢの電源ライン側への回り込みは、ダイオードＤ２によって防止される。また更に、スイッチ１３がオンされても、コンデンサＣ１の正極側からエネルギー回収用経路２２を介してスイッチ１３へ直接電流が流れてしまうことは、ダイオードＤ１により防止される。
【００１５】
そして、制御回路２５は、スイッチ１１をオンした後において、コイル電流を抵抗Ｒ１に生じる電圧により検出し、そのコイル電流がピーク電流の目標電流値になると、スイッチ１１をオフする。尚、スイッチ１１を一定時間だけオンする構成もある。
【００１６】
このようにして、駆動期間の開始時には、スイッチ１１がオンされて、コンデンサＣ１の蓄積エネルギーがコイル２１ａに放出され、これにより、そのコイル２１ａに大電流が流れて、電磁弁２１の開弁応答が早まる。
【００１７】
また、制御回路２５は、スイッチ１１をオンしている間は、コンデンサＣ１からの放電電流を安定させるために、ＤＣＤＣコンバータ２３によるコンデンサＣ１の充電動作を禁止する。
【００１８】
そして、制御回路２５は、スイッチ１１をオフした後は、抵抗Ｒ１に生じる電圧により検出されるコイル電流が、上記ピーク電流の目標電流値よりも小さい一定電流となるように、スイッチ１２のオン／オフ制御を行う。このため、コイル電流がピーク電流の目標電流値に達した後は、スイッチ１２のオン／オフが繰り返されて、コイル電流の平均値が一定電流に制御されることとなる。
【００１９】
このようなスイッチ１２による定電流制御により、スイッチ１１のオフ後は、バッテリ電圧ＶＢの電源ラインから、スイッチ１２及びダイオードＤ２を介して、コイル２１ａに一定電流が流れ、その一定電流により、電磁弁２１が開弁状態に保持される。
【００２０】
また、ダイオードＤ３は、スイッチ１３がオンしている状態で、スイッチ１１又はスイッチ１２がオフされた時に、グランドライン側からコイル２１ａに電流を還流させるための電流還流用ダイオードである。このため、スイッチ１１がオフされてからスイッチ１２のオン／オフ制御が開始されるまでと、スイッチ１２のオン／オフ制御中に該スイッチ１２がオフされた際とにおいて、コイル２１ａに流れる電流は、そのダイオードＤ３を介して還流する電流である。尚、図９の例では、スイッチ１１をオンしている間、スイッチ１２もオンしているが、スイッチ１２は、スイッチ１１のオン中はオフさせる構成でも良い。
【００２１】
その後、駆動期間が終了すると、制御回路２５は、スイッチ１３をオフすると共に、スイッチ１２のオン／オフ制御（即ち、定電流制御）を終了して、そのスイッチ１２もオフ状態に保持する。すると、コイル２１ａへの通電が停止して電磁弁２１が閉弁し、その電磁弁２１による燃料噴射が終了される。
【００２２】
また、スイッチ１３及びスイッチ１２がオフされると、コイル２１ａにフライバックエネルギーが発生するが、そのフライバックエネルギーは、コイル２１ａの下流側からエネルギー回収用経路２２上のダイオードＤ１を通じてコンデンサＣ１へ、電流の形で回収される。
【００２３】
一方また、制御回路２５は、スイッチ１１をオフした後、或いは、スイッチ１３をオフした後に、ＤＣＤＣコンバータ２３によるコンデンサＣ１の充電を再開させる。これは、次回の電磁弁駆動に備えるためである。尚、以上のような燃料噴射制御装置１００の構成及び作用は、例えば特許文献１にも詳しく記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１５３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、上記従来の燃料噴射制御装置１００において、ダイオードＤ１としては、ＰＮ接合型ダイオードが使用されているが、ＰＮ接合型ダイオードの場合、順方向回復特性が良好ではない。
【００２５】
尚、順方向回復特性とは、逆方向（カソードからアノードの方向）に電圧がかかっているオフ状態から、順方向（アノードからカソードの方向）に電圧がかかるオン状態に変化した時（以下、オフからオンへの変化時ともいう）に、順方向電圧が定常値よりも高い値を示し、時間経過とともに定常値へと減少していく特性のことである。そして、その順方向回復特性の優れたダイオードほど、オフからオンへの変化時において、順方向電圧が定常値になるまでの応答遅れが短い。
【００２６】
このため、図９における点線の楕円内に示すように、スイッチ１３がオフされてダイオードＤ１がオフ状態からオン状態へ変化する時には、そのダイオードＤ１の順方向電圧が定常値よりも大きくなり、その状態が少し続くため、その間は、コイル２１ａのフライバックエネルギーにより出力端子Ｐ２に発生する高電圧サージがコンデンサＣ１へと十分に吸収されなくなる。よって、出力端子Ｐ２には、過渡的に吸収しきれない高電圧サージが発生し、この高電圧サージに応じた量のエミッションノイズが発生してしまう。
【００２７】
また更に、上記従来の燃料噴射制御装置１００において、コンデンサＣ１としては、電磁弁の駆動に大きなエネルギーが必要になることから、大容量化が容易なアルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサ等が使用されている。
【００２８】
しかし、そのような種類のコンデンサは、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が大きいため、スイッチ１３がオフされて出力端子Ｐ２側からコンデンサＣ１へコイル２１ａのフライバックエネルギーによる回収電流が流れ出した直後では、そのコンデンサＣ１のインピーダンスが大きくなる。よって、このような理由からも、図９における点線の楕円内に示すように、スイッチ１３のオフ直後において、出力端子Ｐ２には、コンデンサＣ１へと吸収しきれない高電圧サージが発生し、この高電圧サージに応じた量のエミッションノイズが発生してしまう。
【００２９】
尚、こうしたエミッションノイズを抑制するための手法として、例えば、スイッチ１３のスルーレート増加させる（即ち、スイッチ１３を緩やかにオフ状態へと移行させる）ことが考えられるが、そのようにすると、スイッチ１３の電力損失が大きくなって発熱量が増加してしまうため、実用的ではない。特に、高温環境下に置かれる車載装置では素子の発熱を極力低減したいのが実情である。また、この手法では、電磁弁の閉弁速度の低下を招くこととなるため、燃料噴射精度を悪化させてしまうという欠点もある。
【００３０】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、電磁弁駆動装置において、電磁弁のコイルのフライバックエネルギーを放電用コンデンサに回収する時に発生する過渡的サージによるエミッションノイズを低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記目的を達成するためになされた請求項１の電磁弁駆動装置では、電磁弁のコイルに電流を流すための通電経路上において、そのコイルよりも下流側に、駆動用スイッチング素子が直列に設けられており、コイルに通電すべき駆動期間の間、その駆動用スイッチング素子がオンされることにより、コイルに電流を流して電磁弁を作動させる。
【００３２】
また、充電手段が、電源電圧から該電源電圧よりも高い高電圧を生成して放電用コンデンサを充電する。そして、駆動期間の開始時に、放電用スイッチング素子がオンされて、その放電用スイッチング素子が放電用コンデンサを前記通電経路におけるコイルよりも上流側に接続させることにより、放電用コンデンサからコイルへ電磁弁を速やかに作動状態へと移行させるためのピーク電流を供給する。
【００３３】
更に、放電用スイッチング素子がオフされてピーク電流の供給が終了してから、駆動期間が終了するまでの間、定電流供給手段が、前記通電経路におけるコイルよりも上流側からコイルへ前記ピーク電流よりも小さい一定電流を供給することにより、電磁弁の作動状態を保持する。
【００３４】
そして、エネルギー回収手段が、駆動用スイッチング素子のオフに伴い発生するコイルのフライバックエネルギーを、コイルの下流側から放電用コンデンサへと回収させる。
ここで特に、請求項１の電磁弁駆動装置において、エネルギー回収手段は、コイルの下流側と放電用コンデンサとを結ぶエネルギー回収用経路と、そのエネルギー回収用経路上に、カソードを放電用コンデンサ側にして設けられたダイオードとを備えると共に、そのダイオードは、ＰＮ接合型ダイオードよりも順方向回復特性の優れたダイオードである。
【００３５】
このような請求項１の電磁弁駆動装置によれば、駆動用スイッチング素子がオフされて、エネルギー回収用経路上のダイオードがオフ状態からオン状態へ変化する時には、そのダイオードの順方向電圧がＰＮ接合型ダイオードよりも早く定常値となる。
【００３６】
このため、コイルのフライバックエネルギーを放電用コンデンサに回収する時に、エネルギー回収用経路上のダイオードの応答遅れ（順方向電圧が定常値になるまでの遅れ）に起因して発生していた過渡的な高電圧サージを低減することができ、延いては、その高電圧サージによるエミッションノイズを低減することができる。
【００３７】
尚、エネルギー回収用経路上のダイオードとしては、請求項２に記載のように、ショットキーバリア型ダイオードが考えられる。ショットキーバリア型ダイオードであれば、オフからオンへの変化時に順方向電圧が即座に定常値となるからである。
【００３８】
また、エネルギー回収用経路上のダイオードとして、ショットキーバリア型ダイオードを用いる場合には、請求項３の構成を採ることが好ましい。
即ち、請求項３の電磁弁駆動装置では、エネルギー回収手段が、エネルギー回収用経路上に直列に設けられたスイッチング素子であって、オフすることによりエネルギー回収用経路を切断する経路切断用スイッチング素子を更に備えている。そして、その経路切断用スイッチング素子は、駆動用スイッチング素子がオフされた時、或いは駆動用スイッチング素子がオンされてからオフされるまでの間にオンされ、コイルのフライバックエネルギーを放電用コンデンサへと回収させるべき回収期間が終了するとオフされるようになっている。
【００３９】
このような請求項３の電磁弁駆動装置によれば、ショットキーバリア型ダイオードを用いる場合に問題となる可能性がある、リーク電流を遮断することができる。
つまり、ショットキーバリア型ダイオードには、ＰＮ接合型ダイオードと比較すると、逆方向漏れ電流が大きいという特徴もあるため、例えば、図８の例において、ダイオードＤ１をショットキーバリア型ダイオードとした場合、フライバックエネルギーのコンデンサＣ１（放電用コンデンサに相当）への回収が終了してから、スイッチ１３（駆動用スイッチング素子に相当）が次にオンされるまでの間に、コンデンサＣ１の正極側からダイオードＤ１のカソード→アノードを経由して、エネルギー回収用経路２２と隣接する他の配線等へ電流がリークする可能性がある。そこで、請求項３のように構成すれば、そのような電流のリークを確実に防止して、放電用コンデンサに蓄積した電荷を無駄にしないようにすることができる。
【００４０】
また、図８の例において、ダイオードＤ１をショットキーバリア型ダイオードとした場合には、スイッチ１３がオンされてからオフされるまでの駆動期間中に、コンデンサＣ１の正極側からダイオードＤ１のカソード→アノード→スイッチ１３→グランドラインという経路で電流がリークすることも考えられる。
【００４１】
このため、経路切断用スイッチング素子は、駆動用スイッチング素子がオフされた時にオンするように構成するのが最も好ましい。但し、経路切断用スイッチング素子のオン応答遅れを考慮するならば、経路切断用スイッチング素子は、駆動用スイッチング素子がオフされる直前にオンするように構成するのが好ましい。
【００４２】
尚、経路切断用スイッチング素子は、エネルギー回収用経路上において、ダイオードのカソード側とアノード側とのどちらに設けても良いが、ダイオードのカソード側であって、特に放電用コンデンサの近くに設ける方が、エネルギー回収用経路と隣接する他の配線への電流リークを一層確実に防止できるという点で有利である。
【００４３】
次に、請求項４の電磁弁駆動装置は、請求項１の電磁弁駆動装置と同様の、駆動用スイッチング素子、放電用コンデンサ、充電手段、放電用スイッチング素子、定電流供給手段、及びエネルギー回収手段を備えている。
【００４４】
そして特に、請求項４の電磁弁駆動装置において、エネルギー回収手段は、電磁弁のコイルの下流側と放電用コンデンサとを結ぶエネルギー回収用経路と、そのエネルギー回収用経路上に直列に設けられ、オフすることにより該エネルギー回収用経路を切断する電流方向制御用スイッチング素子とを備えており、その電流方向制御用スイッチング素子は、駆動用スイッチング素子がオフされた時にオンされ、コイルのフライバックエネルギーを放電用コンデンサへと回収させるべき回収期間が終了するとオフされるようになっている。
【００４５】
つまり、請求項４の電磁弁駆動装置では、エネルギー回収用経路上に、ダイオードではなく電流方向制御用スイッチング素子を設け、コイルのフライバックエネルギーを放電用コンデンサに回収する回収期間だけ、その電流方向制御用スイッチング素子をオンしてエネルギー回収用経路を有効化することにより、コイルの下流側から放電用コンデンサへの方向にのみ電流が流れるようにしている。
【００４６】
このような請求項４の電磁弁駆動装置によっても、コイルのフライバックエネルギーを放電用コンデンサに回収する時に、エネルギー回収用経路上のダイオードの応答遅れに起因して発生していた過渡的な高電圧サージを低減することができ、延いては、その高電圧サージによるエミッションノイズを低減することができる。また、エネルギー回収用経路上のダイオードとして、ショットキーバリア型ダイオードを用いた場合に問題となる可能性がある、前述のリーク電流も心配する必要が無くなる。
【００４７】
次に、請求項５の電磁弁駆動装置では、請求項１〜４の電磁弁駆動装置において、エネルギー回収手段は、エネルギー回収用経路に一端が接続され、他端が前記高電圧（即ち、充電手段が生成して放電用コンデンサを充電する電圧）よりも低い電位に接続されたコンデンサであって、放電用コンデンサよりも充電速度の速い（換言すれば、充電特性の優れた）１次回収用コンデンサを更に備えている。
【００４８】
このような請求項５の電磁弁駆動装置において、駆動用スイッチング素子がオフされた際に発生するコイルのフライバックエネルギーは、まず、放電用コンデンサよりも充電速度の速い１次回収用コンデンサに回収（１次回収）され、次いで、残りのエネルギーが放電用コンデンサに回収（２次回収）されることとなる。
【００４９】
このため、大容量の放電用コンデンサのみでフライバックエネルギーを回収する従来構成に比べて、放電用コンデンサの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が大きいことに起因して発生していた過渡的な高電圧サージを低減することができ、延いては、その高電圧サージによるエミッションノイズを低減することができる。つまり、放電用コンデンサの等価直列インダクタンスが大きくても、駆動用スイッチング素子がオフされた直後のフライバックエネルギーは１次回収用コンデンサに回収され、コイルの下流側に急峻な高電圧サージが発生するのを防止することができるからである。
【００５０】
次に、請求項６の電磁弁駆動装置は、請求項１の電磁弁駆動装置と同様の、駆動用スイッチング素子、放電用コンデンサ、充電手段、放電用スイッチング素子、定電流供給手段、及びエネルギー回収手段を備えている。
【００５１】
そして特に、請求項６の電磁弁駆動装置において、エネルギー回収手段は、電磁弁のコイルの下流側と放電用コンデンサとを結ぶエネルギー回収用経路と、そのエネルギー回収用経路に一端が接続され、他端が前記高電圧（即ち、充電手段が生成して放電用コンデンサを充電する電圧）よりも低い電位に接続されたコンデンサであって、放電用コンデンサよりも充電速度の速い１次回収用コンデンサとを備えている。
【００５２】
このような請求項６の電磁弁駆動装置によれば、請求項５の電磁弁駆動装置について述べた効果と同じ効果を得ることができる。
次に、請求項７の電磁弁駆動装置では、請求項５，６の電磁弁駆動装置において、電磁弁のコイルの下流側は、当該装置の出力端子を介して駆動用スイッチング素子に接続されると共に、エネルギー回収用経路は、その出力端子と放電用コンデンサとを結ぶように設けられている。そして更に、当該装置を構成する回路基板において、エネルギー回収用経路を成す配線のうち、前記出力端子から１次回収用コンデンサまでの配線は、前記出力端子から放電用コンデンサまでの配線よりも短くなっている。
【００５３】
この構成によれば、出力端子から放電用コンデンサまでの配線よりも、出力端子から１次回収用コンデンサまでの配線の方が、インピーダンスを低くすることができるため、駆動用スイッチング素子がオフされた直後のフライバックエネルギーを確実に１次回収用コンデンサへと回収して、コイルの下流側（換言すれば、出力端子）に急峻な高電圧サージが発生するのを確実に防止することができる。更に、このため、出力端子から放電用コンデンサまでの配線と放電用コンデンサの配置との自由度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下に、本発明が適用された実施形態の電磁弁駆動装置としての燃料噴射制御装置について、図面に従い説明する。
尚、本実施形態の燃料噴射制御装置は、図８の燃料噴射制御装置１００と同様に、車両用多気筒ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射供給する電磁弁（電磁ソレノイド式ユニットインジェクタ）の各々を駆動するものであり、その各電磁弁は周知のコモンレールに蓄圧された高圧の燃料を開弁することで噴射する。そして、本実施形態においても、各気筒毎の電磁弁のうちの１つのみを図示し、その１つの電磁弁の駆動に関して説明する。また、以下に説明する各図において、図８に示した構成要素と同じものについては、同一の符号を付しているため説明を省略する。そして、以下では、図８の燃料噴射制御装置１００と異なる点のみ説明する。また、本実施形態においても、スイッチング素子をスイッチと称し、そのスイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴを用いている。
［第１実施形態］
まず図１に示すように、第１実施形態の燃料噴射制御装置１０は、図８の燃料噴射制御装置１００と比較すると、下記（１−１）及び（１−２）の点が異なっている。
【００５５】
（１−１）ダイオードＤ１として、ＰＮ接合型ダイオードではなく、それよりも順方向回復特性の優れたダイオード（本実施形態では、ショットキーバリア型ダイオード）を用いている。
【００５６】
（１−２）コンデンサＣ１と並列にコンデンサＣ２が追加されている。より詳しく説明すると、コンデンサＣ２の一端は、エネルギー回収用経路に２２におけるダイオードＤ１よりもコンデンサＣ１側に接続され、コンデンサＣ２の他端は、ＤＣＤＣコンバータ２３によるコンデンサＣ１の充電目標電圧Ｖｃ１よりも低い電位のグランドラインに接続されている。
【００５７】
そして、コンデンサＣ１がアルミ電解コンデンサ又はフィルムコンデンサであるのに対して、コンデンサＣ２は、そのコンデンサＣ１よりも等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が小さくて充電速度の速い種類のコンデンサ（本実施形態では、積層セラミックコンデンサ）を用いている。
【００５８】
更に、当該装置１０を構成する回路基板（図示省略）において、エネルギー回収用経路２２を成す配線のうち、出力端子Ｐ２からコンデンサＣ２までの配線は、図１の通り、出力端子Ｐ２からコンデンサＣ１までの配線よりも短くなっている。
【００５９】
以上のような第１実施形態の燃料噴射制御装置１０によれば、スイッチ１３がオフされてコイル２１ａのフライバック電圧が発生し、エネルギー回収用経路２２上のダイオードＤ１がオフ状態（逆方向に電圧がかかっている状態）からオン状態（順方向に電圧がかかっている状態）へ変化する時には、そのダイオードＤ１の順方向電圧がＰＮ接合型ダイオードよりも早く定常値となる。
【００６０】
そして更に、スイッチ１３のオフに伴い発生するコイル２１ａのフライバックエネルギーは、ダイオードＤ１を通して、まずコンデンサＣ１よりも充電速度の速いコンデンサＣ２に回収（１次回収）され、次いで、残りのエネルギーがコンデンサＣ１に回収（２次回収）されることとなる。つまり、コンデンサＣ１の等価直列インダクタンスが大きくても、スイッチ１３がオフされた直後のフライバックエネルギーは充電速度の速いコンデンサＣ２に回収される。
【００６１】
このため、図２（特に点線の楕円内）に示すように、スイッチ１３がオフしてコイル２１ａのフライバックエネルギーをコンデンサＣ１に回収する時において、コンデンサＣ１の等価直列インダクタンスが大きいこととエネルギー回収用経路２２上のダイオードの応答遅れとに起因して発生していた過渡的な高電圧サージを低減することができ、延いては、その高電圧サージによるエミッションノイズを低減することができる。
【００６２】
また、前述したように、この燃料噴射制御装置１０の回路基板において、出力端子Ｐ２からコンデンサＣ２までの配線は、出力端子Ｐ２からコンデンサＣ１までの配線よりも短くなっているため、出力端子Ｐ２からコンデンサＣ１までの配線よりも、出力端子Ｐ２からコンデンサＣ２までの配線の方が、インピーダンスを低くすることができる。
【００６３】
このため、スイッチ１３がオフされた直後のフライバックエネルギーを確実にコンデンサＣ２へと回収して、コイル２１ａの下流側である出力端子Ｐ２に急峻な高電圧サージが発生するのを確実に防止することができる。更に、このため、出力端子Ｐ２からコンデンサＣ１までの配線やコンデンサＣ１の配置の自由度を向上させることができる。
【００６４】
尚、本実施形態では、スイッチ１３が駆動用スイッチング素子に相当し、コンデンサＣ１が放電用コンデンサに相当し、ＤＣＤＣコンバータ２３が充電手段に相当し、スイッチ１１が放電用スイッチング素子に相当し、スイッチ１２が定電流供給手段に相当し、エネルギー回収用経路２２及びダイオードＤ１がエネルギー回収手段に相当し、コンデンサＣ２が一次回収用コンデンサに相当している。
［第２実施形態］
次に、図３に示すように、第２実施形態の燃料噴射制御装置２０は、第１実施形態の燃料噴射制御装置１０と比較すると、下記（２−１）及び（２−２）の点が異なっている。
【００６５】
（２−１）エネルギー回収用経路に２２におけるダイオードＤ１よりも出力端子Ｐ２側とグランドラインとの間に、コンデンサＣ１よりも等価直列インダクタンスが小さくて充電速度の速い種類のコンデンサＣ３が設けられている。
【００６６】
（２−２）エネルギー回収用経路に２２におけるダイオードＤ１よりも出力端子Ｐ２側とバッテリ電圧ＶＢの電源ラインとの間に、コンデンサＣ１よりも等価直列インダクタンスが小さくて充電速度の速い種類のコンデンサＣ４が設けられている。
【００６７】
尚、本実施形態では、コンデンサＣ３，Ｃ４も、コンデンサＣ２と同種の積層セラミックコンデンサである。そして、コンデンサＣ２〜Ｃ４が一次回収用コンデンサに相当している。
【００６８】
このような第２実施形態の燃料噴射制御装置２０において、スイッチ１３がオフされた時のフライバックエネルギーは、まずコンデンサＣ２〜Ｃ４の各々に回収（１次回収）され、次いで、残りのエネルギーがコンデンサＣ１に回収（２次回収）されることとなる。
【００６９】
そして、コンデンサＣ３，Ｃ４を設けることにより、コンデンサＣ１よりも先にフライバックエネルギーを回収する回収先の静電容量を増やすことができるため、出力端子Ｐ２に生じる過渡的な高電圧サージ及びその高電圧サージによるエミッションノイズを一層確実に低減することができる。
【００７０】
尚、変形例として、静電容量が十分であるならば、コンデンサＣ２〜Ｃ４のうちの少なくとも１つ又は２つだけを設けるようにしても良い。また例えば、コンデンサＣ４をコンデンサＣ３と並列に設けたり、コンデンサＣ３をコンデンサＣ４と並列に設けるようにしても良い。そして、こうした各変形は、後述する他の実施形態についても同様に適用できる。
［第３実施形態］
次に、図４に示すように、第３実施形態の燃料噴射制御装置３０は、第２実施形態の燃料噴射制御装置２０と比較すると、下記（３−１）の点が異なっている。
【００７１】
（３−１）エネルギー回収用経路２２上（この例では、コンデンサＣ２とコンデンサＣ１との間の経路上）に直列に、オフすることでそのエネルギー回収用経路２２を切断するスイッチ１４が設けられている。そして、そのスイッチ１４も、制御回路２５によって制御される。尚、本実施形態では、スイッチ１４が経路切断用スイッチング素子に相当している。
【００７２】
そして、図５に示すように、スイッチ１４は、例えばスイッチ１３がオンされるとオンされ、コイル２１ａのフライバックエネルギーをコンデンサＣ１へと回収させるべき回収期間が終了するとオフされる。尚、スイッチ１４をオフさせるタイミングは、例えば、スイッチ１３がオフされてから一定時間Ｔｏが経過した時でも良いし、出力端子Ｐ２の電圧をモニタして、その電圧が規定値Ｖｏ（＜Ｖｃ１）まで低下した時でも良い。そして、上記一定時間Ｔｏや規定値Ｖｏは、スイッチ１３がオフされてから回収期間が終了すると考えられる時点に該当する値を、予め実験的に求めて設定すれば良い。
【００７３】
このような第３実施形態の燃料噴射制御装置３０によれば、ダイオードＤ１として、ショットキーバリア型ダイオードを用いる場合に問題となる可能性がある、リーク電流を遮断することもできるようになる。
【００７４】
つまり、ショットキーバリア型ダイオードには、ＰＮ接合型ダイオードと比較すると、逆方向漏れ電流が大きいという特徴もあるため、フライバックエネルギーのコンデンサＣ１への回収が終了してから、スイッチ１３が次にオンされるまでの間に、コンデンサＣ１の正極側からダイオードＤ１のカソード→アノードを経由して、エネルギー回収用経路２２と隣接する他の配線等へ電流がリークする可能性がある。そこで、本第３実施形態のように構成すれば、そのような電流のリークを確実に防止して、コンデンサＣ１に蓄積した電荷を無駄にしないようにすることができる。
【００７５】
また、スイッチ１３がオンされてからオフされるまでの駆動期間中に、コンデンサＣ１の正極側からダイオードＤ１のカソード→アノード→スイッチ１３→グランドラインという経路で電流がリークすることも考えられる。
【００７６】
このため、スイッチ１４は、図５の最下段における点線で示すように、スイッチ１３がオフされた時にオンするように構成するのが最も好ましい。但し、スイッチ１４のオン応答遅れを考慮するならば、スイッチ１４は、スイッチ１３がオフされる直前にオンするように構成すれば良い。
【００７７】
以上のことから、スイッチ１４は、スイッチ１３がオフされた時、或いはスイッチ１３がオンされてからオフされるまでの間にオンし、フライバックエネルギーの回収期間が終了するとオフするように構成すれば良い。
【００７８】
尚、スイッチ１４は、エネルギー回収用経路２２上において、ダイオードＤ１のカソード側とアノード側とのどちらに設けても良いが、ダイオードＤ１のカソード側であって、特にコンデンサＣ１の近くに設ける方が、エネルギー回収用経路２２と隣接する他の配線への電流リークを一層確実に防止できるという点で有利である。
［第４実施形態］
次に、図６に示すように、第４実施形態の燃料噴射制御装置４０は、第２実施形態の燃料噴射制御装置２０と比較すると、下記（４−１）の点が異なっている。
【００７９】
（４−１）エネルギー回収用経路２２上には、ダイオードＤ１に代えて、オフすることによりそのエネルギー回収用経路２２を切断するスイッチ１５が直列に設けられている。そして、そのスイッチ１５も、制御回路２５によって制御される。尚、本実施形態では、スイッチ１５が電流方向制御用スイッチング素子に相当している。
【００８０】
そして、図７に示すように、スイッチ１５は、スイッチ１３がオフされた時にオンされ、コイル２１ａのフライバックエネルギーをコンデンサＣ１へと回収させるべき回収期間が終了するとオフされる。
【００８１】
尚、第３実施形態のスイッチ１４と同様に、スイッチ１５をオフさせるタイミングは、例えば、スイッチ１３がオフされてから一定時間Ｔｏが経過した時でも良いし、出力端子Ｐ２の電圧をモニタして、その電圧が規定値Ｖｏ（＜Ｖｃ１）まで低下した時でも良い。そして、上記一定時間Ｔｏや規定値Ｖｏは、スイッチ１３がオフされてから回収期間が終了すると考えられる時点に該当する値を、予め実験的に求めて設定すれば良い。
【００８２】
つまり、第４実施形態の燃料噴射制御装置４０では、フライバックエネルギーの回収期間だけ、スイッチ１５をオンしてエネルギー回収用経路２２を有効化することにより、コイル２１ａの下流側からコンデンサＣ１への方向にのみ電流が流れるようにしている。
【００８３】
そして、このような燃料噴射制御装置４０によっても、コイル２１ａのフライバックエネルギーをコンデンサＣ１に回収する時において、エネルギー回収用経路上のダイオードの応答遅れに起因して発生していた過渡的な高電圧サージを低減することができ、延いては、その高電圧サージによるエミッションノイズを低減することができる。また、エネルギー回収用経路２２上のダイオードとして、ショットキーバリア型ダイオードを用いた場合に問題となる可能性がある、前述のリーク電流も心配する必要が無くなる。尚、スイッチ１５は、エネルギー回収用経路２２上の何れの位置に設けても良い。
【００８４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００８５】
例えば、ダイオードＤ１は、ショットキーバリア型ダイオードに限らず、他の種類のダイオードでも良い。また、コンデンサＣ２〜Ｃ４は、積層セラミックコンデンサに限らず、他の種類のコンデンサでも良い。また、前述した各スイッチ１１〜１５は、バイポーラトランジスタ等の他の種類のトランジスタでも良い。
【００８６】
また、コンデンサＣ１を充電する昇圧回路としてのＤＣＤＣコンバータ２３としては、インダクタのフライバック電圧を利用して昇圧するものに限らず、例えば、チャージポンプ式の昇圧回路を用いても良い。
【００８７】
また、本発明は燃料噴射制御装置に限らず、電磁弁を駆動する装置であれば同様に適用することができる。また、電磁弁は、コイルへの通電により閉弁する常開式（ノーマルオープンタイプ）の電磁弁でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態の燃料噴射制御装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の動作及び作用を表すタイムチャートである。
【図３】第２実施形態の燃料噴射制御装置の構成図である。
【図４】第３実施形態の燃料噴射制御装置の構成図である。
【図５】第３実施形態の動作及び作用を表すタイムチャートである。
【図６】第４実施形態の燃料噴射制御装置の構成図である。
【図７】第４実施形態の動作及び作用を表すタイムチャートである。
【図８】従来の燃料噴射制御装置の構成図である。
【図９】従来装置の動作及び課題を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１０，２０，３０，４０…燃料噴射制御装置、１１〜１５…スイッチ（スイッチング素子）、２１…電磁弁（インジェクタ）、２１ａ…コイル、２２…エネルギー回収用経路、２３…ＤＣＤＣコンバータ、２５…制御回路、Ｃ１…放電用コンデンサ、Ｃ２〜Ｃ４…１次回収用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード、Ｐ１，Ｐ２…出力端子、Ｒ１…電流検出用抵抗
【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】
2008063993.tif 000009
【図８】
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【図９】
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