JPH1026030A - 電気負荷の通電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つのコンデンサへの充電電圧と直流電源か
らの出力とを利用して電磁弁を高速に開閉させる装置に
おいて、電源電圧低下時にも、電磁弁を確実に開弁でき
るようにする。 【解決手段】 チャージ回路３０によりコンデンサ２
１，２２を電源電圧よりも高い高電圧まで充電してお
き、燃料のパイロット噴射時及びメイン噴射時には、イ
ンジェクタのソレノイド６に、定電流回路２８を介して
通電すると同時に、コンデンサ２１及び２２の充電電圧
を夫々印加して、インジェクタを高速駆動するようにし
た燃料噴射制御装置２において、エンジンの始動に伴い
電源電圧＋Ｂが著しく低下しているときの燃料噴射時に
は、ソレノイド６に２つのコンデンサ２１，２２から同
時に給電する。この結果、電源電圧の低下に伴い定電流
回路２８からの出力電流が低下しても、インジェクタを
開弁してエンジンを始動できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばソレノイド
への通電により開弁する電磁弁等，所定の電気負荷への
通電・非通電を高速に切り換えるのに好適な電気負荷の
通電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、燃料噴射用の電磁弁
（以下、インジェクタともいう）を開弁してディーゼル
エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射制御装置では、
ディーゼルエンジンの運転に必要な燃料を供給するメイ
ン噴射に先だって、微小量の燃料を噴射供給するパイロ
ット噴射を実行することにより、気筒内での初期燃焼を
緩慢にして、騒音を低減することが行なわれている。

【０００３】また、このようにディーゼルエンジンへの
燃料供給を、パイロット噴射とメイン噴射との２回の燃
料噴射によって実現する装置では、インジェクタを内燃
機関の回転に同期して高速に開閉する必要があり、しか
もインジェクタの開弁に要する時間も極力短くする必要
がある。そこで、従来では、コンデンサを、車載バッテ
リ等の直流電源からの電源電圧よりも高い電圧にまで充
電しておき、インジェクタの開弁時には、このコンデン
サに充電された高電圧にてソレノイドへの通電を行なう
ことにより、インジェクタのソレノイドに大電流を流し
て、インジェクタを速やかに開弁させ、しかも、インジ
ェクタ開弁用の高電圧を蓄えるコンデンサとして、パイ
ロット噴射用とメイン噴射用との２つのコンデンサを設
け、パイロット噴射時とメイン噴射時とで各コンデンサ
の充電電圧を順にインジェクタに印加することにより、
パイロット噴射とメイン噴射との２回の燃料噴射を確実
に実行できるようにしている。

【０００４】また、このようにコンデンサへの充電電圧
を利用して、インジェクタを順に開閉する場合、コンデ
ンサに蓄積されたエネルギのみでインジェクタを燃料噴
射量に見合った時間開弁できればよいが、このために
は、コンデンサに膨大なエネルギを蓄積できるようにす
る必要があり、コンデンサの充電回路が大型化すると
か、コンデンサの容量アップ、耐圧アップのためにコン
デンサが大型化するといった問題が生じる。このため、
従来では、コンデンサに蓄えたエネルギのみでインジェ
クタを開弁させるのではなく、インジェクタの開弁時に
は、直流電源からソレノイドへも電流を流すことによ
り、インジェクタの開弁初期時には、電源電圧よりも高
いコンデンサの充電電圧にてインジェクタを高速に開弁
させ、その後は直流電源からソレノイドに電流を流し
て、インジェクタの開弁状態を保持することも行なわれ
ている。つまり、このようにすれば、コンデンサに蓄積
するエネルギは、インジェクタを開弁させるのに必要な
エネルギだけでよく、その開弁状態を保持するエネルギ
は直流電源から供給できるので、コンデンサ及びコンデ
ンサを充電する充電回路を小型化できるようになるので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
コンデンサへの充電電圧と直流電源からの出力電圧とを
利用してソレノイドへの通電を実行するようにした場
合、直流電源からの出力電圧（つまり電源電圧）が低下
すると、たとえコンデンサを所望電圧まで充電できてい
たとしても、通電開始後に直流電源から電気負荷に供給
される電流量が低下してしまうため、インジェクタを開
弁状態に保持することができなくなり、場合によっては
ディーゼルエンジンを運転できなくなる。

【０００６】例えば、ディーゼルエンジンの始動時、特
に低温始動時には、スタータモータの駆動により電源電
圧が通常時よりも著しく低下するが、こうした電源電圧
の低下時には、インジェクタを良好に開弁できずに、デ
ィーゼルエンジンを始動できなくなってしまう。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、上述したディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
等、直流電源からの出力電圧と、その電圧よりも高い電
圧まで充電したコンデンサの充電電圧とを利用して、電
気負荷への通電を行ない、且つ電気負荷への通電・非通
電を高速に切り換えるために２つのコンデンサを備えた
装置において、電源電圧が低下しても電気負荷への通電
を確実に行ない、電気負荷の通電による所望の動作を確
実に実行できるようにすること、を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の電気負荷の通電制御装置
においては、充電回路が、第１コンデンサ及び第２コン
デンサを電源電圧よりも高い所定電圧まで充電する。そ
して、電気負荷の通電時には、通電制御手段が、主スイ
ッチング素子をオンして、直流電源から電気負荷への通
電経路を導通させることにより、通電経路に設けられた
電流制御回路を介して、直流電源から電気負荷に対して
電流制御回路にて制御された電流を流す。

【０００９】また通電制御手段は、電気負荷の通電時
に、電源電圧検出手段にて検出された電源電圧が予め設
定された判定電圧以上である場合には、主スイッチング
素子と共に、第１スイッチング素子及び第２スイッチン
グ素子のいずれか一方をオンして、電気負荷に第１コン
デンサ又は第２コンデンサの充電電圧を電気負荷に印加
し、電源電圧が判定電圧よりも低い場合には、主スイッ
チング素子と共に、第１及び第２スイッチング素子を同
時にオンして、電気負荷に第１及び第２コンデンサの充
電電圧を印加する。

【００１０】即ち、本発明の電気負荷の通電制御装置に
おいては、通電により電気負荷に所定の動作を実行させ
るに当って、直流電源からの出力電圧（電源電圧）が判
定電圧以上であり、電流制御回路を介して電気負荷に所
望電流を供給できる通常時には、第１コンデンサ及び第
２コンデンサに蓄積されたエネルギの一方にて電気負荷
に大電流を流し、その後、電流制御回路を介して直流電
源から供給される電流にて電気負荷を駆動し、逆に、電
源電圧が判定電圧よりも低くなって、電流制御回路を介
して電気負荷に所望電流を供給できない電圧低下時に
は、第１コンデンサと第２コンデンサとに蓄積されたエ
ネルギを合成した合成エネルギにて、電気負荷に通常時
よりも更に大きな電流を流し、その後、電流制御回路を
介して直流電源から供給される電流にて電気負荷を駆動
する。

【００１１】このため本発明によれば、電源電圧が判定
電圧以上の通常時には、充電回路により所定電圧まで充
電された第１コンデンサ及び第２コンデンサの充電電圧
を交互に利用して、電気負荷の通電開始直後に電気負荷
に大電流を流すことができるので、通電開始直後の初期
駆動時に大電流が必要な電気負荷に対する通電・非通電
を高速に切り換えることが可能になる。また、電源電圧
が判定電圧よりも低い電圧低下時には、第１コンデンサ
及び第２コンデンサの充電電圧を交互に利用して、電気
負荷の通電・非通電を高速に切り換えることはできない
ものの、一回の通電動作時に、第１コンデンサ及び第２
コンデンサの充電電圧を利用するので、電気負荷の通電
開始直後に電気負荷に大電流を流すだけでなく、コンデ
ンサから電気負荷への通電期間を長くすることができ
る。従って、電源電圧の低下に伴い直流電源から電流制
御回路を介して電気負荷に供給される電流が通常時より
も小さくなっても、電気負荷にはその駆動に必要なエネ
ルギを供給できるようになり、電源電圧の低下によって
電気負荷が正常動作できなくなるのを防止することが可
能になる。

【００１２】ここで、本発明の通電制御装置を適用可能
な電気負荷としては、前述のインジェクタを構成する電
磁弁等、通電電流が大きいほど高速に動作し、且つ、一
旦動作した後は通電電流が低くてもその動作を保持可能
な電磁アクチュエータ等を挙げることができる。

【００１３】そして、特に、本発明の通電制御装置を、
燃料噴射用の電磁弁を高速に開閉弁して、ディーゼルエ
ンジンへの燃料供給を、パイロット噴射とメイン噴射と
の２回に分けて実行する燃料噴射制御装置に適用すれ
ば、エンジンの低温始動時等に電源電圧が著しく低下し
て、ディーゼルエンジンを始動できなくなるといったこ
とを防止できる。

【００１４】なお、この場合には、通電制御装置を、請
求項２に記載のように構成し、通電制御手段において、
燃料噴射用の電磁弁を開弁して、ディーゼルエンジンに
燃料を噴射供給する際には、まず判定手段にて、電源電
圧が判定電圧よりも低いか否かを判断し、判定手段にて
電源電圧が判定電圧以上である判断された場合には、通
常時制御手段によって、主スイッチング素子と第１スイ
ッチング素子、又は主スイッチング素子と第２スイッチ
ング素子を、同時にオンして、電磁弁からパイロット噴
射又はメイン噴射のための燃料噴射を実行させ、逆に、
判定手段にて電源電圧が判定電圧よりも低いと判断され
た場合には、電圧低下時制御手段によって、主スイッチ
ング素子と第１及び第２のスイッチング素子とを同時に
オンして、電磁弁から燃料噴射を実行させるようにすれ
ばよい。

【００１５】そしてこのように構成すれば、エンジンの
低温始動時等に電源電圧が低下しても、電圧低下時制御
手段の動作によって、インジェクタを確実に開弁して、
ディーゼルエンジンへの燃料供給を行なうことができる
ようになるため、ディーゼルエンジンを運転できなくな
るのを防止できる。

【００１６】なお、このように一回の燃料噴射時に、パ
イロット噴射用及びメイン噴射用の２つのコンデンサに
充電されたエネルギを同時に利用するようにした場合、
次の燃料噴射までに２つのコンデンサを所定電圧まで充
電しておく必要があるが、エンジンの高回転時には、コ
ンデンサを充電可能な時間が短くなるので、パイロット
噴射とメイン噴射との間に２つのコンデンサを充電する
ことは難しく、燃料噴射を、パイロット噴射とメイン噴
射との２回に分けて実行するのは困難になる。しかし、
電源電圧が低下するのは、通常、ディーゼルエンジンを
始動するスタータモータが動作しているときだけであ
り、こうしたエンジン始動時には、エンジンは極低速で
回転しており、２つのコンデンサを充電するのに要する
時間を充分確保することができる。また、一般に、エン
ジン始動時には、パイロット噴射を実行する必要はな
く、１回の燃料噴射（メイン噴射）のみでよい。従っ
て、電源電圧の低下時に、燃料噴射実行後次の燃料噴射
を行うまでの間に２つのコンデンサを所定電圧まで充電
しておくことは充分可能である。このため、本発明によ
れば、ディーゼルエンジンの運転に悪影響を与えること
なく、始動性を向上した優れた燃料噴射制御装置を実現
できる。

【００１７】またこのように本発明をディーゼルエンジ
ンの燃料噴射用電磁弁の通電制御に利用する際には、請
求項３に記載のように、通電制御手段に、電圧低下時制
御手段の動作をディーゼルエンジンの始動時にのみ許可
し、ディーゼルエンジンの始動後は通常時制御手段の動
作によってディーゼルエンジンへの燃料供給を実行させ
る電圧低下時制御許可手段を設けることが好ましい。

【００１８】つまり、上述したように、ディーゼルエン
ジン始動後で特に高回転時にパイロット噴射を行う場
合、コンデンサの充電可能な時間が短くなるため、電圧
低下時制御手段を動作させると、パイロット噴射時に２
つのコンデンサに充電されたエネルギを同時に利用して
しまうため、パイロット噴射は実現できても、メイン噴
射までの極短い時間に２つのコンデンサを再び充電する
ことは不可能であり、コンデンサのエネルギ不足で重要
なメイン噴射が不能となり、エンジン停止に至る虞があ
る。

【００１９】しかし、通電制御装置を請求項３に記載の
ように構成すれば、ディーゼルエンジン始動後は、電圧
低下時制御手段は動作しないため、このようなエンジン
停止を確実に避けることが可能になる。また一般に、エ
ンジン始動後に電源電圧が低下するのは、オルタネータ
故障時等、エンジンの充電系が故障した場合であるた
め、異常時と判断して、別途異常時処置をとるのが得策
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は本発明が適用されたディーゼルエン
ジンの燃料噴射制御装置２の概略構成図である。

【００２１】燃料噴射制御装置２は、バッテリ４から電
源供給を受けて動作し、ディーゼルエンジンの運転状態
に応じて、エンジン各気筒（図では１気筒分のみを示
す）に設けられた図示しない燃料噴射用電磁弁（インジ
ェクタ）を開弁することにより、エンジン各気筒に燃料
を噴射供給するためのものであり、ディーゼルエンジン
の運転状態に応じてインジェクタ駆動用の制御パルスを
生成するマイクロコンピュータ１０を備える。

【００２２】また燃料噴射制御装置２には、アクセル開
度やエンジン回転数等，ディーゼルエンジンの運転状態
を検出する各種センサ類からの入力、及びキースイッチ
やスタータスイッチ等の各種スイッチ類からの入力を、
夫々、適切な電気信号に変換してマイクロコンピュータ
１０に受け渡すバッファ１２、バッテリ電圧＋Ｂを所定
の直流定電圧Ｖcc（例えば５Ｖ）に変換して、マイクロ
コンピュータ１０を始めとする装置内各部に電源供給を
行なう電源回路１４、バッテリ電圧＋Ｂを適切なレベル
に変換してマイクロコンピュータ１０に受け渡す、電源
電圧検出手段としてのバッテリ電圧監視回路１６、及
び、マイクロコンピュータ１０から出力される制御パル
スに従いインジェクタのソレノイド６を通電することに
より、インジェクタを開弁させる駆動回路２０が備えら
れている。

【００２３】ここで、マイクロコンピュータ１０は、Ｃ
ＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）等から
構成されており、バッファ１２を介して入力されるディ
ーゼルエンジンの運転状態を表わす各種検出信号に基づ
き、エンジン各気筒に噴射供給する燃料噴射量や燃料噴
射時期を演算し、その演算結果に従いインジェクタの開
閉弁時期（つまり燃料噴射の開始及び終了タイミング）
を決定すると共に、ディーゼルエンジンの運転状態が、
燃料噴射をパイロット噴射とメイン噴射との２回に分け
て実行すべき運転状態であれば、演算した燃料噴射量及
び燃料噴射時期に基づき、パイロット噴射及びメイン噴
射のためのインジェクタの開閉弁時期（つまりパイロッ
ト噴射の開始及び終了タイミングとメイン噴射の開始及
び終了タイミング）を決定する。そして、その決定した
燃料噴射の開始及び終了タイミングに応じて、チャージ
パルスＣＰ、ソレノイド通電パルスＤＰ、パイロット噴
射用切り離しパルスＰＳ、メイン噴射用切り離しパルス
ＭＳを発生する。

【００２４】一方、駆動回路２０は、パイロット噴射用
のコンデンサ２１と、メイン噴射用のコンデンサ２２
と、マイクロコンピュータ１０からチャージパルスＣＰ
を受けて、各コンデンサ２１，２２をバッテリ電圧＋Ｂ
よりも高い所定電圧まで充電するチャージ回路３０と、
バッテリ４からインジェクタのソレノイド６に至る通電
経路上に設けられ、マイクロコンピュータ１０からソレ
ノイド通電パルスＤＰを受けて通電経路を導通させる通
電制御回路２４と、同じくソレノイド６の通電経路上に
設けられ、通電制御回路２４がオン状態であるときにバ
ッテリ＋Ｂからソレノイド６に流れる電流を一定電流に
制御する定電流回路２８と、マイクロコンピュータ１０
からのパイロット噴射用切り離しパルスＰＳによりオン
状態となって、パイロット噴射用コンデンサ２１とソレ
ノイド６とを接続し、ソレノイド６にパイロット噴射用
コンデンサ２１に充電された高電圧を印加するパイロッ
ト噴射用切り離し回路２５と、マイクロコンピュータ１
０からのメイン噴射用切り離しパルスＭＳによりオン状
態となって、メイン噴射用コンデンサ２２とソレノイド
６とを接続し、ソレノイド６にメイン噴射用コンデンサ
２２に充電された高電圧を印加するメイン噴射用切り離
し回路２６とから構成されている。

【００２５】なお、本実施例では、通電制御回路２４が
本発明の主スイッチング素子に相当し、定電流回路２８
が本発明の電流制御回路に相当し、パイロット噴射用コ
ンデンサ２１及びメイン噴射用コンデンサ２２が本発明
の第１コンデンサ及び第２コンデンサに夫々相当し、チ
ャージ回路３０が本発明の充電回路に相当し、パイロッ
ト噴射用切り離し回路２５及びメイン噴射用切り離し回
路２６が本発明の第１スイッチング素子及び第２スイッ
チング素子に夫々相当し、マイクロコンピュータ１０が
本発明の通電制御手段に相当する。そして、図１では、
パイロット噴射用及びメイン噴射用の切り離し回路２
５，２６を開閉スイッチとして記載しているが、実際に
は、これら各切り離し回路２５，２６は、トランジスタ
等のスイッチング素子（所謂アナログスイッチ）にて構
成される。

【００２６】次に図２は、上記駆動回路２０の詳細構成
を表わす電気回路図であり、図３は、マイクロコンピュ
ータ１０から出力される制御パルスＣＰ、ＤＰ、ＰＳ、
ＭＳに基づく駆動回路２０の動作を表わすタイムチャー
トである。以下、図２及び図３を用いて、駆動回路２０
の構成及びマイクロコンピュータ１０と駆動回路２０の
基本動作を説明する。

【００２７】図２に示す如く、まず駆動回路２０内のチ
ャージ回路３０は、チャージ用トランス４０を備え、バ
ッテリ４をチャージ用の電源として、このトランス４０
の一次側コイルをチャージパルスＣＰに同期して通電・
非通電させることにより、二次側コイルにバッテリ電圧
＋Ｂを昇圧した高電圧を発生させ、この高電圧によりパ
イロット噴射用及びメイン噴射用のコンデンサ２１，２
２を充電する、所謂フライバック方式のＤＣ−ＤＣコン
バータとして構成されている。

【００２８】即ち、チャージ回路３０は、一方の入力端
にチャージパルスＣＰが入力され、他方の入力端にソレ
ノイド通電パルスＤＰが反転入力されるアンドゲート３
２、ベースが抵抗器Ｒ１を介してアンドゲート３２の出
力端に接続されると共に抵抗器Ｒ２を介して接地され、
コレクタが抵抗器Ｒ３を介して電源回路１４からの電源
電圧Ｖccが供給された電源ラインに接続され、エミッタ
が接地されたＮＰＮトランジスタ３４、及び、ゲートが
抵抗器Ｒ５，Ｒ６を介してＮＰＮトランジスタ３４のコ
レクタに接続され、ドレインがチャージ用トランス４０
の一次側コイルのバッテリ４とは反対側端部に接続さ
れ、ソースが抵抗器Ｒ７を介して接地されたＮチャネル
ＭＯＳＦＥＴ３８を備える。

【００２９】そして、マイクロコンピュータ１０から
は、所定周期でレベルが反転する高周波信号がチャージ
パルスＣＰとして出力される（図３（ａ）参照）。この
ため、チャージ回路３０内では、マイクロコンピュータ
１０から出力されるソレノイド通電パルスＤＰがLow レ
ベルであるとき（つまりソレノイド６の非通電時）、チ
ャージパルスＣＰに同期してＮＰＮトランジスタ３４，
延いてはＭＯＳＦＥＴ３８がオン・オフして、チャージ
用トランス４０の一次コイルの通電・非通電が切り換え
られ、チャージ用トランス４０の二次コイルから、パイ
ロット噴射用及びメイン噴射用の両コンデンサ２１，２
２に電荷が転送されて、各コンデンサ２１，２２がバッ
テリ電圧＋Ｂよりも高い高電圧に充電されることになる
（図３（ｃ），（ｄ）参照）。

【００３０】また、チャージ回路３０には、これら両コ
ンデンサ２１，２２の両端電圧を、抵抗器Ｒ８とＲ９、
及び抵抗器Ｒ１０とＲ１１により夫々分圧する抵抗分圧
回路４５，４６と、これら各抵抗分圧回路４５，４６に
て分圧された各コンデンサ２１，２２の両端電圧が予め
設定された判定電圧に達したか否かをコンパレータ５
２，５４にて判定し、各コンデンサ２１，２２の両端電
圧が判定電圧に達しているときにアンドゲート５６を介
してハイレベルの信号（チャージ完了判定信号：図３
（ｂ）参照）を発生するチャージ完了判定回路５０と、
チャージ完了判定回路５０からのチャージ完了判定信号
を受けてＮＰＮトランジスタ３４のコレクタを接地する
チャージ停止用のＮＰＮトランジスタ３６が備えられて
いる。

【００３１】このため、チャージ用トランス４０の一次
側コイルの通電・非通電によりパイロット噴射用及びメ
イン噴射用のコンデンサ２１，２２の充電電圧が所定の
判定電圧（判定電圧＞バッテリ電圧＋Ｂ）に達すると、
ＭＯＳＦＥＴ３８は、チャージパルスＣＰによりオン・
オフされるＮＰＮトランジスタ３４の状態にかかわらず
オフ状態に保持される（図３（ａ）〜（ｄ）参照）。

【００３２】なお、ＭＯＳＦＥＴ３８をオフ状態に保持
するＮＰＮトランジスタ３６は、コレクタがＮＰＮトラ
ンジスタ３４のコレクタに接続され、ベースが抵抗器Ｒ
４を介して接地されると共にチャージ完了判定回路のア
ンドゲート５６の出力端に抵抗器Ｒ０を介して接続さ
れ、エミッタが接地されている。また、ＭＯＳＦＥＴ３
８のドレインと、そのゲートに接続された抵抗器Ｒ６と
の間には、ＭＯＳＦＥＴ３８を過電圧から保護するため
に、ツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ２とから
なる過電圧保護回路４２が設けられている。

【００３３】次に、通電制御回路２４は、コレクタがソ
レノイド６の一端（定電流回路２８が接続されるバッテ
リ４の電源ラインとは反対側端部）に接続され、エミッ
タが電流検出用抵抗器Ｒｉを介して接地され、ベースに
ソレノイド通電パルスＤＰを受けるＮＰＮトランジスタ
から構成されている。このため、通電制御回路２４は、
ソレノイド通電パルスＤＰがハイレベルであるときオン
状態となって、ソレノイド６の通電経路を形成する。

【００３４】また、通電制御回路２４と電流検出用抵抗
器Ｒｉとの接続点電圧は、定電流回路２８に入力され
る。そして、定電流回路２８は、ソレノイド通電パルス
ＤＰがハイレベルであるとき（つまりソレノイド６の通
電によりインジェクタを開弁する必要があるとき）、電
流検出用抵抗器Ｒｉからの入力電圧が所定電圧となるよ
うに出力電流を制御することにより、ソレノイド６に定
電流を供給する。

【００３５】一方、マイクロコンピュータ１０は、燃料
噴射をパイロット噴射とメイン噴射との２回に分けて行
なう通常時には、ソレノイド通電パルスＤＰとして、パ
イロット噴射用とメイン噴射用との２つのパルス信号
（ハイレベル）を順次出力する（図３（ｇ）参照）。ま
た、マイクロコンピュータ１０は、この２つのパルス信
号の内、パイロット噴射用のソレノイド通電パルスＤＰ
の出力時には、パイロット噴射用切り離しパルスＰＳ
を、メイン噴射用のソレノイド通電パルスＤＰの出力時
には、メイン噴射用切り離しパルスＭＳを、同時に出力
する（図３（ｅ），（ｆ）参照）。

【００３６】この結果、ソレノイド通電パルスＤＰがハ
イレベルとなって、通電制御回路２４内のＮＰＮトラン
ジスタがオンした際には、パイロット噴射用切り離し回
路２５又はメイン噴射用切り離し回路２６も同時にオン
状態となり、パイロット噴射又はメイン噴射のための通
電初期時、ソレノイド６には、パイロット噴射用コンデ
ンサ２１又はメイン噴射用コンデンサ２２からの出力電
圧により、ピーク状の大電流（以下、開弁電流という）
ＩP が流れ、その後、定電流回路２８から供給される定
電流（以下、保持電流という）ＩH が流れることになる
（図３（ｈ）参照）。従って、パイロット噴射及びメイ
ン噴射のためにインジェクタを開弁する際には、ソレノ
イド６に開弁電流ＩP が流れてインジェクタが速やかに
開弁し、その後、保持電流ＩH によって、その開弁状態
が保持される。

【００３７】なお、チャージ用トランス４０の二次コイ
ルから各コンデンサ２１，２２に至る充電経路、各コン
デンサ２１，２２から切り離し回路２５，２６を介して
ソレノイド６に至る高電圧給電経路、及び定電流回路２
８からソレノイド６に至る通電経路には、夫々、逆流防
止用のダイオードＤ３〜Ｄ７が設けられている。

【００３８】ところで上記のように、パイロット噴射時
には、マイクロコンピュータ１０側からパイロット噴射
用切り離しパルスＰＳとソレノイド通電パルスＤＰを出
力し、メイン噴射時には、マイクロコンピュータ１０側
からメイン噴射用切り離しパルスＭＳとソレノイド通電
パルスＤＰを出力するというように、インジェクタを開
弁させて燃料噴射を実行する際に、パイロット噴射用コ
ンデンサ２１に蓄積されたエネルギと、メイン噴射用コ
ンデンサ２２に蓄積されたエネルギとのいずれか一方を
利用して、インジェクタを開弁するようにした場合、低
温時のエンジン始動時等、バッテリ電圧＋Ｂが著しく低
下しているときに、定電流回路２８の電流供給能力が低
下して、インジェクタを開弁できなくなることがある。

【００３９】即ち、ソレノイド６の抵抗値をＲ、定電流
回路２８がソレノイド６に供給する定電流をＩｏとした
場合、電流検出用抵抗器Ｒｉの抵抗値を無視すれば、バ
ッテリ電圧＋Ｂは、これらの乗算値（Ｒ・Ｉｏ）以上で
ある必要がある。しかし、バッテリ電圧＋Ｂが低下し、
この条件を満足できなくなれば、定電流回路２８から定
電流Ｉｏを供給できなくなってしまい、＋Ｂ＜Ｒ・Ｉｏ
の条件下では、保持電流ＩH は、バッテリ電圧＋Ｂの低
下に伴い減少することになる（図４参照）。

【００４０】従って、バッテリ電圧＋Ｂの低下時に、イ
ンジェクタを開弁して燃料噴射を実行する際には、たと
えコンデンサ２１，２２を判定電圧まで充電できていた
としても、ソレノイド６に対して、インジェクタを開弁
してその開弁状態を保持するためのエネルギを供給でき
ず、インジェクタからディーゼルエンジンに燃料を噴射
供給できなくなることがある。

【００４１】つまり、燃料噴射時に、コンデンサ２１及
び２２の充電電圧の内の一方を利用してソレノイド６に
通電するようにしていると、バッテリ電圧の正常時に
は、図５に実線で示すように、ソレノイド６に、インジ
ェクタを開弁してその開弁状態を保持するための電流を
流して、インジェクタのバルブを正常に開弁できても、
バッテリ電圧の低下時には、図５に点線で示すように、
定電流回路２８から供給可能な保持電流ＩH が低下する
ので、インジェクタのバルブを開弁できず、ディーゼル
エンジンを正常に運転できなくなってしまうのである。

【００４２】なお、こうした問題は、コンデンサ２１，
２２からの放電による開弁電流ＩPのみでインジェクタ
を確実に開弁できるようにすれば解決できるが、このた
めには、チャージ完了判定回路５０にて充電完了が判定
されるコンデンサの充電電圧Ｖを上げるか、或は、コン
デンサ２１，２２の容量を増加することにより、充電時
にコンデンサ２１，２２に蓄積されるエネルギＥ（Ｅ＝
Ｃ×Ｖ² ／２，Ｃはコンデンサ容量，Ｖはチャージ電
圧）を増加する必要がある。そしてこの場合には、コン
デンサ２１，２２への充電をより高速に行なう必要があ
るので、チャージ回路３０の大型化を招き、コンデンサ
２１，２２の体格アップ、コストアップにつながる。

【００４３】そこで本実施例では、バッテリ電圧＋Ｂが
低下した場合は、図６に示す如く、燃料噴射のためにマ
イクロコンピュータ１０側から駆動回路２０に制御パル
スを出力する際、ソレノイド通電パルスＤＰと共に、パ
イロット噴射用切り離しパルスＰＳとメイン噴射用切り
離しパルスＭＳとを同時に出力することで、インジェク
タを確実に開弁できるようにしている。以下、このため
にマイクロコンピュータ１０において実行される制御処
理について説明する。

【００４４】図７は、マイクロコンピュータ１０におい
て、ディーゼルエンジンの運転状態に応じて燃料噴射量
や燃料噴射時期を演算して、インジェクタの開閉弁タイ
ミングを決定する制御量演算処理とは別に、所定時間毎
の割込み処理として実行される制御パルス出力処理を表
わすフローチャートである。

【００４５】この図に示すように、マイクロコンピュー
タ１０は、上記制御パルスＣＰ，ＰＳ，ＭＳ，ＤＰを出
力するに当って、まずＳ１００（Ｓはステップを表わ
す）にて、例えば、スタータスイッチがオン状態で、ス
タータモータが動作しているか否かを判断することによ
り、現在、ディーゼルエンジンの始動中であるか否かを
判断する。

【００４６】そして、現在、エンジン始動中でなけれ
ば、Ｓ１１０にて、パイロット噴射或はメイン噴射のた
めに、制御量演算処理にて決定されたインジェクタの開
閉弁タイミングに従い、ソレノイド通電パルスＤＰと共
に、パイロット噴射用切り離しパルスＰＳとメイン噴射
用切り離しパルスＭＳとのいずれか一方を出力する、通
常制御を実行する。なお、この通常制御では、コンデン
サ２１，２２の充電のためのチャージパルスＣＰを所定
周期で繰り返し出力するチャージパルスＣＰの出力制御
も同時に実行する。

【００４７】一方、Ｓ１００にて、現在、エンジン始動
中であると判断されると、Ｓ１２０にて、バッテリ電圧
監視回路１６から入力されるバッテリ電圧＋Ｂを読み込
み、Ｓ１３０にて、この読み込んだバッテリ電圧＋Ｂが
正常時の電圧（例えば１２Ｖ）よりも著しく低い判定電
圧（例えば８Ｖ）未満であるか否かを判定し、バッテリ
電圧＋Ｂがこの判定電圧以上であれば、Ｓ１１０にて通
常制御を実行し、逆にバッテリ電圧＋Ｂが判定電圧未満
であれば、Ｓ１４０に移行する。

【００４８】そして、Ｓ１４０では、制御量演算処理に
て決定されたインジェクタの開閉弁タイミングに従い、
ソレノイド通電パルスＤＰと、パイロット噴射用切り離
しパルスＰＳと、メイン噴射用切り離しパルスＭＳとを
同時に出力する、始動時制御を実行する。なお、この始
動時制御においても、上記Ｓ１１０と同様、コンデンサ
２１，２２の充電のためのチャージパルスＣＰを所定周
期で繰り返し出力するチャージパルスＣＰの出力制御も
同時に実行する。

【００４９】この結果、本実施例によれば、エンジン始
動時にスタータモータの動作によってバッテリ電圧＋Ｂ
が著しく低下した場合であっても、ソレノイド６にイン
ジェクタの開弁に必要なエネルギを供給して、インジェ
クタを確実に開弁させることができる。

【００５０】つまり、本実施例によれば、バッテリ電圧
＋Ｂが判定電圧よりも低い場合に、ソレノイド６への通
電を、コンデンサ２１，２２に蓄積されたエネルギの合
成値と、定電流回路２８からの出力電流とにより行うよ
うにしているので、バッテリ電圧＋Ｂに関係なく、常
に、コンデンサ２１，２２の一方に充電されたエネルギ
と定電流回路２８からの供給電流とによってソレノイド
６に通電する従来装置のように、エンジン始動時に、バ
ッテリ電圧＋Ｂの低下によって、ソレノイド６に充分な
電流を流すことができず、インジェクタのバルブを開弁
できなくなる、といったことはなく、エンジン始動時に
バッテリ電圧＋Ｂが低下しても、ソレノイド６に開弁に
必要な電流を流して、インジェクタのバルブを確実に開
弁することができるようになるのである（図８参照）。

【００５１】従って、本実施例によれば、エンジン始動
時に、バッテリ電圧＋Ｂの低下によって、ディーゼルエ
ンジンを始動できなくなる、といったことはなく、ディ
ーゼルエンジンの始動性を向上することが可能になる。
なお、上記のように、一回の燃料噴射に対して、パイロ
ット噴射用コンデンサ２１とメイン噴射用コンデンサ２
２とに充電されたエネルギを同時に利用するようにした
場合、次の燃料噴射までに２つのコンデンサ２１，２２
を所定電圧まで充電しておく必要があり、エンジンの高
回転時には、コンデンサへの充電時間が短くなるので、
燃料噴射を、パイロット噴射とメイン噴射との２回に分
けて実行するのは困難である。しかし、既述したよう
に、バッテリ電圧が低下するのは、通常、スタータモー
タが作動する始動時だけであり、この場合、エンジン回
転数は極低回転であり、２つのコンデンサを充電するの
に要する時間を充分確保できる。また、エンジン始動時
には、パイロット噴射を実行する必要はなく、１回の燃
料噴射（メイン噴射）のみでよい。従って、、燃料噴射
実行後、次の燃料噴射を行うまでの間に、コンデンサ２
１，２２を所定電圧まで充電しておくことは充分可能で
あり、本実施例によれば、エンジン始動時にバッテリ電
圧＋Ｂが低下しても、ディーゼルエンジンンジンを確実
に始動させることができる。

【００５２】そして、本実施例では、上記のようにマイ
クロコンピュータ１０にて実行される制御パルス出力処
理のうち、Ｓ１００にて実行されるエンジン始動中の判
定処理が本発明の電圧低下時制御許可手段に相当し、Ｓ
１３０にて実行されるバッテリ電圧＋Ｂの判定処理が本
発明の判定手段に相当し、Ｓ１１０にて実行される通常
制御が本発明の通常時制御手段に相当し、Ｓ１４０にて
実行される始動時制御が本発明の電圧低下時制御手段に
相当する。

【００５３】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は、こうした実施例に限定されるものではな
く、種々の態様を取ることができる。例えば、上記実施
例では、メイン噴射に先だってパイロット噴射を行うデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に本発明を適用し
た場合について説明したが、本発明は、電磁弁のソレノ
イド等、通電開始直後に大電流が必要な電気負荷に対す
る通電・非通電を高速に切り換えるために、大電流供給
用の２つのコンデンサを備えた装置であれば、上記実施
例と同様に適用して、電源電圧低下時の電気負荷の駆動
特性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の燃料噴射制御装置の構成を表わす概
略構成図である。

【図２】 実施例の駆動回路の詳細を表わす電気回路図
である。

【図３】 パイロット噴射及びメイン噴射の実行時にマ
イクロコンピュータから出力される制御パルスと駆動回
路の動作を説明するタイムチャートである。

【図４】 バッテリ電圧と定電流回路からの出力電流
（保持電流）との関係を説明する説明図である。

【図５】 バッテリ電圧低下時に生じる従来の問題を説
明する説明図である。

【図６】 バッテリ電圧低下時にマイクロコンピュータ
から出力される制御パルスと駆動回路の動作を説明する
タイムチャートである。

【図７】 マイクロコンピュータにて実行される制御パ
ルス出力処理を表わすフローチャートである。

【図８】 実施例におけるバッテリ電圧低下時のソレノ
イド電流とインジェクタのバルブ状態との関係を従来技
術と比較して説明する説明図である。

【符号の説明】

２…燃料噴射制御装置 ４…バッテリ ６…ソレノ
イド １０…マイクロコンピュータ １２…バッファ １
４…電源回路 １６…バッテリ電圧監視回路 ２０…駆動回路 ２１…パイロット噴射用コンデンサ ２２…メイン噴
射用コンデンサ ２４…通電制御回路 ２５…パイロット噴射用切り離
し回路 ２６…メイン噴射用切り離し回路 ２８…定電流回路 ３０…チャージ回路 ＣＰ…チャージパルス ＤＰ…ソレノイド通電パルス ＭＳ…メイン噴射用切
り離しパルス ＰＳ…パイロット噴射用切り離しパルス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源から電気負荷への通電経路上に
   設けられた主スイッチング素子と、 前記通電経路に設けられ、前記主スイッチング素子のオ
   ン時に前記直流電源から前記電気負荷に流れる電流を制
   御する電流制御回路と、 充電用の第１コンデンサ及び第２コンデンサと、 該第１及び第２コンデンサを前記直流電源の電源電圧よ
   りも高い所定電圧まで充電する充電回路と、 前記第１及び第２コンデンサを夫々前記通電経路に接続
   して、各コンデンサに蓄積されたエネルギを前記電気負
   荷に供給する第１スイッチング素子及び第２スイッチン
   グ素子と、 前記電気負荷の通電時には、前記主スイッチング素子を
   オンすると共に、前記第１及び第２スイッチング素子の
   いずれか一方をオンして、前記電流制御回路にて制御さ
   れる前記直流電源からの出力電流と前記第１又は第２コ
   ンデンサの充電電圧とにより前記電気負荷への通電を行
   なう通電制御手段と、 を備えた電気負荷の通電制御装置において、 前記直流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段を
   設け、 前記通電制御手段を、該検出された電源電圧が予め設定
   された判定電圧よりも低い場合には、前記電気負荷の通
   電時に、前記主スイッチング素子と前記第１及び第２ス
   イッチング素子とをオンして、前記電流制御回路にて制
   御される前記直流電源からの出力電流と前記第１及び第
   ２コンデンサの充電電圧とにより、前記電気負荷への通
   電を行なうように構成してなることを特徴とする電気負
   荷の通電制御装置。
2. 【請求項２】 前記電気負荷は、ソレノイドへの通電に
   より開弁してディーゼルエンジンに燃料を噴射供給する
   燃料噴射用の電磁弁であり、 前記第１コンデンサ及び第２コンデンサは、前記電磁弁
   からの燃料噴射をパイロット噴射とメイン噴射との２回
   に分けて行うために、パイロット噴射用及びメイン噴射
   用のエネルギを夫々蓄積するコンデンサであり、 前記通電制御手段は、 前記電磁弁を開弁して前記ディーゼルエンジンに燃料を
   噴射供給する際、前記電源電圧が前記判定電圧よりも低
   いか否かを判断する判定手段と、 該判定手段にて前記電源電圧が前記判定電圧以上である
   判断された場合に、前記主スイッチング素子と第１スイ
   ッチング素子、又は前記主スイッチング素子と第２スイ
   ッチング素子を、同時にオンして、前記電磁弁から前記
   パイロット噴射又は前記メイン噴射のための燃料噴射を
   実行させる通常時制御手段と、 前記判定手段にて前記電源電圧が前記判定電圧よりも低
   いと判断された場合に、前記主スイッチング素子と第１
   及び第２のスイッチング素子とを同時にオンして、前記
   電磁弁から燃料噴射を実行させる電圧低下時制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電気負荷の
   通電制御装置。
3. 【請求項３】 前記通電制御手段は、前記電圧低下時制
   御手段の動作を、前記ディーゼルエンジンの始動時にの
   み許可し、前記ディーゼルエンジンの始動後は、前記通
   常時制御手段の動作によって前記ディーゼルエンジンへ
   の燃料供給を実行させる電圧低下時制御許可手段を備え
   たことを特徴とする請求項２に記載の電気負荷の通電制
   御装置。