JP2010216278A - 燃料噴射弁駆動用昇圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁駆動用の電圧を生成する昇圧回路において、バッテリ電圧の低下によってスイッチング素子の駆動電圧が低下し、エンジンの始動性が低下するのを防止する。
【解決手段】昇圧用コイル１２への通電電流を抵抗１６にて検出し、その電流値がしきい値に達するまでスイッチング素子１４をオンし、しきい値に達するとオフすることで、昇圧用コイル１２に高電圧を発生させ、この高電圧にてコンデンサ１８を充電することで燃料噴射弁の駆動電圧を生成する回路において、スイッチング素子１４を駆動するバッファ回路２６には、バッテリ電圧＋Ｂと、電源部３０にて昇圧電圧から生成した電源電圧とを供給する。この結果、バッテリ電圧が極低電圧であっても、スイッチング素子１４のオン時に昇圧用コイル１２にしきい値電流を流し、昇圧電圧の生成に要する時間が長くなるのを防止することができ、延いては、エンジンの始動性を確保できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチング素子を介して昇圧用コイルの通電経路を導通・遮断することにより、燃料噴射弁の駆動に必要な高電圧を生成する燃料噴射弁駆動用昇圧回路に関する。

従来、自動車等に搭載された内燃機関（以下、エンジンともいう）の燃料噴射制御装置には、車載バッテリから供給される電源電圧（バッテリ電圧）を昇圧する昇圧回路を備え、この昇圧回路により生成された高電圧を燃料噴射弁の駆動電圧として利用するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。

そして、こうした燃料噴射弁駆動用の昇圧回路としては、通常、図５に示すようなチョッパ式の昇圧回路が使用される。
図５に示すように、この昇圧回路は、昇圧用コイル１２を備えたＤＣＤＣ回路１０と、このＤＣＤＣ回路１０を駆動する昇圧制御部２０と、から構成されている。

ＤＣＤＣ回路１０において、昇圧用コイル１２の一端は、バッテリ（図示せず）の正極側からバッテリ電圧＋Ｂが供給された電源ラインに接続されており、他端は、トランジスタ（図ではＭＯＳＦＥＴ）からなるスイッチング素子１４、及び、電流検出用の抵抗１６を介して、グランドラインに接地されている。なお、このグランドラインは、バッテリの負極側に接続されている。

このため、ＤＣＤＣ回路１０において、スイッチング素子１４をオンすると、昇圧用コイル１２に電流が流れ、スイッチング素子１４をオフすると、通電により昇圧用コイル１２に蓄積されたエネルギによって、昇圧用コイル１２とスイッチング素子１４との接続部分に高電圧が発生する。

そして、ＤＣＤＣ回路１０には、その高電圧を燃料噴射弁の駆動電圧として利用できるようにするために、電荷蓄積用のコンデンサ１８が設けられており、このコンデンサ１８には、逆流防止用のダイオード１７を介して、昇圧用コイル１２とスイッチング素子１４との接続部分が接続されている。

つまり、ダイオード１７は、アノードが、昇圧用コイル１２とスイッチング素子１４との接続部分に接続され、カソードが、コンデンサ１８の一端（正極側）に接続されている。また、コンデンサ１８の他端は、グランドラインに接地されている。

このため、コンデンサ１８は、スイッチング素子１４がターンオフした際に昇圧用コイル１２に発生した高電圧にて充電され、コンデンサ１８には、燃料噴射弁駆動用の高電圧（昇圧電圧）が蓄積されることになる。

一方、昇圧制御部２０には、ＤＣＤＣ回路１０に設けられた抵抗１６の両端電圧を、昇圧用コイル１２に流れた電流の検出信号として取り込み、その検出信号と予め設定されたしきい値と比較するコンパレータ２２と、コンパレータ２２の出力に基づきスイッチング素子１４を駆動するか否かを表す制御信号を出力する駆動信号制御回路２４と、駆動信号制御回路２４から出力された制御信号がスイッチング素子１４の駆動指令であるとき、スイッチング素子１４の制御端子（図ではＭＯＳＦＥＴのゲート）に駆動信号（電圧）を出力することで、スイッチング素子１４を駆動（オン）するバッファ回路２６と、が設けられている。

ここで、コンパレータ２２は、スイッチング素子１４がオン状態にあるときに昇圧用コイル１２への通電電流を監視して、その電流値がしきい値よりも低いときには、ハイレベルの信号を出力し、その電流値が所定のしきい値に達すると、昇圧用コイル１２に昇圧用のエネルギが蓄積されたと判断して、出力をローレベルに反転させる。

また、駆動信号制御回路２４は、コンパレータ２２からの出力がハイレベルであるとき（昇圧用コイル１２に流れる電流値がしきい値よりも低いとき）、スイッチング素子１４をオンさせ、コンパレータ２２からの出力がローレベルであるとき、スイッチング素子１４をオフさせるための制御信号を発生する。

また、バッファ回路２６は、バッテリから昇圧用コイル１２への通電経路上に設けられたスイッチング素子１４を駆動するためのものであることから、電源電圧としてバッテリ電圧＋Ｂを受けて動作するようになっている。

そして、駆動信号制御回路２４からの制御信号に従いスイッチング素子１４をオンさせる際には、バッテリ電圧＋Ｂに対応した駆動信号をスイッチング素子１４の制御端子（図ではＭＯＳＦＥＴのゲート）に出力し、スイッチング素子１４をオフさせる際には、駆動信号の出力を停止する。

このように構成された従来の昇圧回路においては、図６（ａ），（ｂ）に示すように、エンジンのイグニッションキーがオンされることにより、昇圧回路にバッテリ電圧＋Ｂが投入され（時点ｔ１）、昇圧制御部２０が動作を開始すると（時点ｔ２）、駆動信号制御回路２４が、スイッチング素子１４をオンして、昇圧用コイル１２への通電電流をしきい値まで上昇させ、通電電流がしきい値に達すると、スイッチング素子１４を一旦オフして、昇圧用コイル１２に蓄積されたエネルギにてコンデンサ１８を充電させ、スイッチング素子１４を再度オンする、といった手順で、スイッチング素子１４を周期的にオン・オフさせる。

こうした駆動信号制御回路２４の昇圧動作によって、コンデンサ１８には電荷が徐々に蓄積され、コンデンサ１８の充電電圧（昇圧電圧）は徐々に増加するが、駆動信号制御回路２４は、その昇圧電圧が燃料噴射弁の駆動に必要な設定電圧に達すると（時点ｔ３）、昇圧動作を停止して、スイッチング素子１４をオフ状態に保持する。

そして、その後、エンジンの始動に伴い、燃料噴射弁からの燃料噴射が実行され、コンデンサ１８から燃料噴射弁へと電源供給がなされて、昇圧電圧が低下すると（時点ｔ４，ｔ５，ｔ６，…）、駆動信号制御回路２４は上述の昇圧動作を実行して、昇圧電圧を設定電圧まで復帰させる。

従って、エンジンへの燃料噴射時には、コンデンサ１８から燃料噴射弁に、昇圧電圧の設定電圧で決まる所定の高電圧（例えば２５０Ｖ）が印加され、燃料噴射弁が速やかに開弁されることになる。

特開２００１−７３８５０号公報 特開２００２−１３６１５６号公報

ところで、バッテリは、通常、エンジンにより駆動されるオルタネータによって充電されることから、エンジン始動後のバッテリ電圧＋Ｂは所定の高電圧になるが、エンジン始動前は、バッテリ電圧＋Ｂが低くなっていることがある。

そして、図６（ｂ）に示すように、エンジン始動時にバッテリ電圧＋Ｂが低いときには、バッテリ電圧＋Ｂが高いときに比べて（図６（ａ）参照）、スイッチング素子１４のオン時に昇圧用コイル１２に流れる電流の上昇速度が遅くなり、駆動信号制御回路２４による昇圧動作によって昇圧電圧が所定の設定電圧に達するのに要する時間（時点ｔ２−ｔ３間の時間）が長くなる。

なお、この場合、エンジン始動後は、オルタネータの発電によりバッテリ電圧＋Ｂが上昇するため、コンデンサ１８の昇圧速度は上昇し、燃料噴射後に昇圧電圧を設定電圧に復帰させるのに要する時間は短くなる。

また、このように、スイッチング素子１４のオン時に昇圧用コイル１２の通電電流の上昇速度が遅くなっても、その電流値がしきい値に達する場合は、特に問題ないが、バッテリ電圧＋Ｂが更に低下すると、スイッチング素子１４の駆動電圧（ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ）も低下して、昇圧用コイル１２への通電電流（ＭＯＳＦＥＴのドレイン電流Ｉｄ）がしきい値に達しないことがある。

つまり、スイッチング素子１４がＭＯＳＦＥＴである場合、図７に示すＶｇｓ−Ｉｄ特性から明らかなように、ドレイン電流Ｉｄの上限は、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓにより決まる。

そして、そのドレイン電流Ｉｄの上限は、図６（ａ）に示したバッテリ電圧＋Ｂの高電圧時（高＋Ｂ時）には、通電電流のしきい値に対して充分高く、図６（ｂ）に示したバッテリ電圧＋Ｂの低電圧時（低＋Ｂ時）には、通電電流のしきい値と略同じになる。

しかし、バッテリ電圧＋Ｂが更に低下した極低電圧時（極低＋Ｂ時）には、ドレイン電流Ｉｄの上限が、通電電流のしきい値よりも低くなってしまい、スイッチング素子１４をオンしても、昇圧用コイル１２の通電電流がしきい値に達しないようになるのである。

特に、昇圧回路では、昇圧用コイル１２への通電を遮断した際に発生する高電圧がスイッチング素子１４に印加されることから、スイッチング素子１４に高耐圧のものが使用される。従って、スイッチング素子１４を駆動（オン）するのに必要な駆動信号の要求電圧も、低耐圧のスイッチング素子に比べて高くなり、上記問題が発生し易い。

一方、上記のように、昇圧用コイル１２の通電電流がしきい値に達しない場合でも、図８に示すように、スイッチング素子１４を周期的にオン・オフさせることができれば、コンデンサ１８には徐々に電荷が蓄積されるため、コンデンサ１８の充電電圧（昇圧電圧）を上昇させることができる。

そして、このように、バッテリ電圧＋Ｂの低下時にスイッチング素子１４を強制的にオン・オフさせるためには、図５に示すように、昇圧制御部２０内に、時間制限回路２８と、ＡＮＤ回路２７を設けることが考えられる。

つまり、時間制限回路２８は、コンパレータ２２からの出力がハイレベルであるとき（換言すれば、スイッチング素子１４がオン状態であるとき）に時間を計時し、その計時時間が予め設定された上限時間となると、出力をローレベルに反転させて、計時時間をクリアし、その後、出力をハイレベルに戻すように、タイマ回路等にて構成する。

また、ＡＮＤ回路２７には、時間制限回路２８からの出力と、コンパレータ２２からの出力とを入力することで、これら各出力が共にハイレベルであるとき、駆動信号制御回路２４にハイレベルの信号を出力して、スイッチング素子１４をオンさせるようにする。

このように、昇圧制御部２０内に、時間制限回路２８とＡＮＤ回路２７を設けるようにすれば、バッテリ電圧＋Ｂが低く、昇圧用コイル１２の通電電流がしきい値に達しないような場合であっても、スイッチング素子１４を強制的にオン・オフさせて、コンデンサ１８の充電電圧（昇圧電圧）を上昇させることはできる。

しかし、この場合、スイッチング素子１４のスイッチング１回当たりの充電エネルギは低くなるため、昇圧電圧を設定電圧に上昇させるのに要するスイッチング回数が増えて、昇圧電圧を設定電圧まで上昇させるのに必要な時間（時点ｔ２−ｔ３間の時間）が更に長くなり、エンジン始動時（時点ｔ４）までに充分昇圧できずに、燃料噴射弁を正常に駆動（開弁）できなくなって、エンジン始動性を確保できなくなることがある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、スイッチング素子を介して昇圧用コイルの通電経路を導通・遮断することにより、燃料噴射弁の駆動に必要な高電圧を生成する燃料噴射弁駆動用昇圧回路において、エンジン始動時のバッテリ電圧の低下によって、スイッチング素子の駆動電圧が低下し、エンジンの始動性が低下するのを防止することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路においては、電流検出手段が、昇圧用コイルの通電経路に流れる電流値を検出し、制御手段が、その検出された電流値としきい値とを比較する。そして、制御手段は、電流検出手段にて検出された電流値がしきい値よりも低い場合に、スイッチング素子をオンして、バッテリから昇圧用コイルでの通電経路を形成し、電流値が前記しきい値に達すると、スイッチング素子をオフして、その通電経路を遮断する。

また、このようにスイッチング素子がオン・オフされると、スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り変わるターンオフ時に、昇圧用コイルに蓄積されたエネルギにより高電圧が発生する。この高電圧は、逆流防止用のダイオードを介してコンデンサに印加され、コンデンサは、この高電圧により充電される。そして、このコンデンサへの充電電圧は、内燃機関の燃料噴射弁駆動用の電源電圧として使用される。

また、本発明の燃料噴射弁駆動用昇圧回路には、スイッチング素子駆動用の電源電圧として、制御手段がスイッチング素子をオンした際に、スイッチング素子にしきい値以上の電流が流れるのを許容する電源電圧を生成する電源部が設けられており、この電源部にて生成された電源電圧が、スイッチング素子駆動用の電源電圧として制御手段に供給される。

つまり、本発明の昇圧回路においては、図５に示した従来の昇圧回路のように、スイッチング素子駆動用の電源電圧として、バッテリ電圧を制御手段に供給するのではなく、電源部にて生成された電源電圧を制御手段に供給することで、制御手段がスイッチング素子をオンした際に、スイッチング素子にしきい値以上の電流が流れるようにする。

このため、本発明によれば、内燃機関の始動時に、バッテリ電圧が図８に示した極低電圧になっていても、スイッチング素子のオン時には、昇圧用コイルへの通電電流がしきい値まで上昇して、スイッチング素子がオフされることになり、スイッチング素子のオン時に昇圧用コイルに蓄積されるエネルギ（換言すればスイッチング１回当たりの充電エネルギ）が低下して、昇圧電圧を設定電圧に上昇させるのに要するスイッチング回数が増えるのを防止できる。

従って、本発明によれば、従来の昇圧回路に比べて、内燃機関始動時のバッテリ電圧が極低電圧になっているときに、内燃機関始動時までに燃料噴射弁の駆動電圧を充分昇圧できず、燃料噴射弁を正常に駆動できなくなるのを抑え、内燃機関の始動性を向上することができるようになる。

ここで、電源部は、請求項２に記載のように、コンデンサに充電された高電圧を利用して、スイッチング素子駆動用の電源電圧を生成するようにしてもよく、或いは、請求項３に記載のように、内燃機関の始動前に通電される誘導性負荷に発生したフライバッグ電圧を利用して、スイッチング素子駆動用の電源電圧を生成するようにしてもよい。

そして、請求項２に記載のように電源部を構成すれば、スイッチング素子駆動用の電源電圧を生成するのに、コンデンサに充電されている高電圧を利用するので、電源電圧を生成するのに電圧発生源を別途設ける必要がなく、電源部を簡単に構成できる。

また、請求項３に記載のように電源部を構成した場合には、内燃機関の始動前に通電される誘導性負荷からフライバッグ電圧を取得するための高電圧線路が必要になるが、専用の電圧発生源を別途設ける必要がないため、電源部を簡単に構成できる。

なお、内燃機関の始動前に通電される誘導性負荷としては、例えば、内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を供給するのに使用されるモータや電磁弁等のアクチュエータを利用することができる。

また、本発明（請求項１〜３）では、制御手段には、スイッチング素子駆動用の電源電圧として、制御部にて生成された電源電圧を供給するが、制御部にて生成される電源電圧が低くなってしまうと、バッテリ電圧が高い場合であっても、スイッチング素子のオン時にしきい値電流以上の電流を流すことができなくなる。

このため、本発明（請求項１〜３）においては、更に、請求項４に記載のように、電源部からの電源電圧の出力ラインと、バッテリからバッテリ電圧が供給されたバッテリ電圧ラインとを、それぞれ、逆流防止用のダイオードを介して並列接続し、制御回路には、その並列接続された各ラインからスイッチング素子駆動用の電源電圧を供給するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、例えば、請求項２に記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路において、内燃機関の始動時にコンデンサが放電されていて、制御部にて生成される電源電圧が低くなっている場合や、請求項３に記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路において、内燃機関の始動前に通電される誘導性負荷からフライバック電圧を充分得られず、制御部にて生成される電源電圧が低くなっている場合に、バッテリ電圧を利用して、スイッチング素子を正常に駆動できることがあり、内燃機関を始動できなくなる確率を低減できる。

また、電源部にて生成される電源電圧が低くなると、スイッチング素子のオン時に昇圧用コイルに流れる電流がしきい値に達しなくなり、制御手段によりスイッチング素子をターンオフさせることができなくなることが考えられる。

そこで、この問題を防止するには、請求項５に記載のように、制御手段に、スイッチング素子のオン時に電流値がしきい値に達しないときには、スイッチング素子を一旦オフさせ、その後、スイッチング素子をオン状態に復帰させる駆動制限手段を設けるとよい。

つまり、このようにすれば、制御手段は、スイッチング素子を必ずオン・オフさせることができるようになる。そして、この昇圧動作時に、電源部にて生成される電源電圧が正規の電圧値に復帰すれば、昇圧用コイルに所望のエネルギを蓄積させて、スイッチング素子をターンオフさせることができるようになるため、従来の昇圧回路に比べて、内燃機関始動時に燃料噴射弁を駆動できなくなる確率を低減することができる。

なお、この駆動制限手段としては、請求項６に記載のように、スイッチング素子のオン時間を計時し、その計時時間が予め設定された制限時間を超えると、スイッチング素子を一旦オフさせるように構成するとよい。そして、このようにすれば、駆動制限手段を、タイマ回路等を用いて簡単に構成できる。

但し、駆動制限手段は、スイッチング素子のオン時に、スイッチング素子に流れる電流が、スイッチング素子の駆動電圧により制限されて、しきい値に達しなくなったことを検出できればよいことから、例えば、電流検出手段にて検出される電流値の変化から、スイッチング素子に流れる電流（換言すれば昇圧用コイルへの通電電流）が飽和したことを検出して、スイッチング素子を一旦オフするように構成してもよい。

実施形態の内燃機関の燃料噴射システム全体の構成を表す概略構成図である。 実施形態の燃料噴射弁駆動用昇圧回路の構成を表す回路図である。 実施形態の昇圧回路におけるバッテリ極低電圧時の昇圧動作を説明するタイムチャートである。 燃料噴射弁駆動用昇圧回路の変形例を表す回路図である。 従来の燃料噴射弁駆動用昇圧回路の構成を表す回路図である。 従来の昇圧回路におけるバッテリ高電圧時及び低電圧時の昇圧動作を説明するタイムチャートである。 スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）のＶｇｓ−Ｉｄ特性を表す説明図である。 従来の昇圧回路におけるバッテリ極低電圧時の昇圧動作を説明するタイムチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
まず、図１は、燃料噴射弁駆動用昇圧回路が使用される内燃機関の燃料噴射システム全体の構成を表す概略構成図である。

本実施形態の燃料噴射システムは、自動車用のディーゼル機関５０（図では４気筒エンジン）に燃料を供給するためのものであり、高圧燃料を蓄えるコモンレール６０と、コモンレール６０より供給される高圧燃料をディーゼル機関５０の各気筒の燃焼室に噴射する燃料噴射弁７０と、本システムを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）８０とを備える。

また、燃料噴射システムには、コモンレール６０に燃料を供給するために、燃料タンク５２から燃料を汲み上げるフィードポンプ５４と、フィードポンプ５４から供給された燃料を加圧してコモンレール６０に供給する高圧ポンプ５６とが備えられている。

高圧ポンプ５６は、カムシャフトのカムの回転に伴いプランジャが往復移動することにより加圧室に吸入した燃料を加圧する公知のポンプである。そして、この高圧ポンプ５６には、吸入行程でフィードポンプ５４から吸入する燃料量を調量するための調量弁５８が設けられている。

また、コモンレール６０には、内部の燃料圧力（コモンレール圧）を検出する圧力センサ６２、及び、内部の燃料を燃料タンク５２側へ溢流させることで内部の燃料圧力を減圧する減圧弁６４が設けられている。

また、ディーゼル機関５０には、その運転状態を検出するセンサとして、ディーゼル機関５０の所定の回転角度（本実施形態では３０°ＣＡ）毎に回転角信号（パルス信号）を出力する回転速度センサ７２、運転者によるアクセル操作量（アクセル開度ＡＣＣ）を検出するアクセルセンサ７４、冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ７６、吸入空気の温度（吸気温ＴＡ）を検出する吸気温センサ７８、等が設けられている。

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、コモンレール６０に設けられた圧力センサ６２や、ディーゼル機関５０に設けられた各種センサ７２，７４，７６，７８…から検出信号を取り込み、コモンレール圧や燃料噴射弁７０からの燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。

また、ＥＣＵ８０は、こうした燃料噴射制御の実行時には、燃料噴射弁７０に内蔵されたアクチュエータ（例えばピエゾアクチュエータ）を駆動し、その駆動タイミング（燃料噴射時期）や駆動時間（燃料噴射量）を制御する。

そして、ＥＣＵ８０には、このように燃料噴射弁７０を駆動するのに必要な駆動電圧を生成するための燃料噴射弁駆動用昇圧回路が内蔵されており、この昇圧回路にて生成された駆動電圧を、上記駆動タイミングで燃料噴射弁７０に印加する。

次に、図２は、ＥＣＵ８０に内蔵された本実施形態の燃料噴射弁駆動用昇圧回路の構成を表す回路図である。
図２に示すように、本実施形態の燃料噴射弁駆動用昇圧回路は、基本的には、図５に示した従来の燃料噴射弁駆動用昇圧回路と同一構成をしており、従来のものと異なる点は、電源部３０が設けられている点である。

そこで、本実施形態では、図５に示した従来の燃料噴射弁駆動用昇圧回路と異なる点を中心に説明し、他の部分については、図２に図５と同じ符号を付与することで、詳細な説明は省略する。

図２に示すように、電源部３０には、ＤＣＤＣ回路１０内のコンデンサ１８（詳しくは正極側）に一端が接続された抵抗３６、この抵抗３６を介してコンデンサ１８から入力される電流により充電されるコンデンサ３７、このコンデンサ３７の充電電圧の上限を所定の一定電圧（本実施形態では、バッテリ電圧＋Ｂの許容変動範囲（５〜１６Ｖ程度)の中間の電圧：８Ｖ）に制限するツェナーダイオード３８、及び、このコンデンサ３７の充電電圧を、燃料噴射弁駆動用の電源電圧としてバッファ回路２６に供給する逆流防止用のダイオード３４が設けられている。

この逆流防止用のダイオード３４は、コンデンサ３７側がアノードに接続され、カソードがバッファ回路２６の電源ラインに接続されることにより、バッファ回路２６側からコンデンサ３７に電流が流れ込むのを防止するものである。

そして、この逆流防止用のダイオード３４のカソード側には、ダイオード３２のカソードが接続されている。このダイオード３２のアノードは、バッテリからの電源ライン（バッテリ電圧ライン）に接続されている。

このため、このダイオード３２は、ダイオード３４からの出力がバッテリ電圧＋Ｂよりも低いときに、バッテリ電圧＋Ｂをバッファ回路２６に供給し、ダイオード３４からの出力がバッテリ電圧＋Ｂよりも高いときに、電源ライン側に電流が逆流するのを防止する逆流防止用のダイオードとして機能する。

このように、本実施形態の燃料噴射弁駆動用昇圧回路には、昇圧電圧を蓄積するコンデンサ１８から電源供給を受けて、バッファ回路２６を駆動するための電源電圧を生成する電源部３０が設けられている。

そして、この電源部３０にて生成される電源電圧は、ツェナーダイオード３８のツェナー電圧により、バッテリ電圧＋Ｂの許容変動範囲の中間電圧（例えば８Ｖ）に設定されることから、ディーゼル機関５０の始動時にバッテリ電圧＋Ｂが前述の極低電圧まで低下していても、コンデンサ１８に蓄積された昇圧電圧がツェナー電圧（例えば８Ｖ）よりも高くなっていれば、その電圧が電源電圧としてバッファ回路２６に供給されることになる。

従って、本実施形態の昇圧回路によれば、図３に示すように、ディーゼル機関５０の停止時に、バッテリ電圧＋Ｂが極低電圧になっていても、イグニッションキーがオンされ（時点ｔ１）、昇圧制御部２０の駆動信号制御回路２４が昇圧動作を開始すると（時点ｔ２）、スイッチング素子１４のオン時に、昇圧用コイル１２に流れる電流がしきい値に達するようになる。

このため、本実施形態の昇圧回路によれば、スイッチング素子１４のオン時に昇圧用コイル１２に蓄積されるエネルギ（換言すればスイッチング１回当たりの充電エネルギ）が低下して、昇圧電圧を設定電圧に上昇させるのに要するスイッチング回数が増えるのを防止することができ、従来の昇圧回路に比べて、ディーゼル機関５０の始動性を向上することが可能となる。

また、本実施形態では、バッファ回路２６には、電源電圧として、電源部３０にて生成された電源電圧とバッテリ電圧＋Ｂとの内、電圧値が高い方が供給され、しかも、昇圧制御部２０内には時間制限回路２８及びＡＮＤ回路２７が設けられている。

このため、駆動信号制御回路２４の昇圧動作開始時に、昇圧電圧を蓄積するコンデンサ１８が完全放電されていたとしても、図３に示すように、スイッチング素子１４のターンオフ時の通電電流を、しきい値まで段階的に増加させ、最終的には、その通電電流をしきい値に制御することができる。

つまり、バッテリ電圧＋Ｂが極低電圧で、コンデンサ１８が完全放電されていても、駆動信号制御回路２４は、時間制限回路２８の動作によって、通常の昇圧動作（スイッチング素子１４のオン・オフ）を実行することができる。

そして、この昇圧動作によって、コンデンサ１８に電荷が蓄積されることから、バッファ回路２６に供給される電源電圧は、バッテリ電圧＋Ｂから徐々に増加し、昇圧用コイル１２に正規のしきい値電流を流すことができるようになるのである。

よって、本実施形態の昇圧回路によれば、電源部３０の電圧源としてコンデンサ１８に蓄積された昇圧電圧を利用し、そのコンデンサ１８が完全に放電されていたとしても、従来の昇圧回路に比べて、ディーゼル機関５０の始動性を向上することが可能となる。

なお、本実施形態においては、昇圧用コイル１２への通電経路上に設けられた抵抗１６が、本発明の電流検出手段に相当し、昇圧制御部２０（特にコンパレータ２２、駆動信号制御回路２４及びバッファ回路２６）が、本発明の制御手段に相当し、昇圧制御部２０内の時間制限回路２８及びＡＮＤ回路２７が、本発明の駆動制限手段に相当する。

以上、本発明の一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るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、電源部３０は、ＤＣＤＣ回路１０内の昇圧電圧蓄積用のコンデンサ１８から電源供給を受けてバッファ回路２６の電源電圧を生成するものとして説明したが、図４に示すように、ディーゼル機関５０の始動前に誘導性負荷（コイル，ソレノイド等）４２を駆動する誘導性負荷駆動回路４０から、誘導性負荷４２の通電経路に設けられたスイッチング素子４４をオフした際に発生する高電圧（フライバック電圧）を取り込み、バッファ回路２６の電源電圧を生成するように構成してもよい。

なお、誘導性負荷駆動回路４０においてもスイッチング素子４４が用いられることから、バッテリ電圧＋Ｂの極低電圧時には、スイッチング素子１４の駆動電圧が低くなり、負荷電流の許容範囲が狭くなる。

しかし、誘導性負荷駆動回路４０では、燃料噴射弁駆動用の昇圧回路に比べて、低耐圧のスイッチング素子が用いられることから、バッテリ電圧＋Ｂの極低電圧時でも比較的大きな駆動電流を流すことができ、スイッチング素子１４をオフした際に発生する高電圧（フライバック電圧）が高くなる。

よって、このフライバック電圧を利用すれば、電源部３０において、バッファ回路２６の駆動に必要な電源電圧を速やかに生成することができるようになる。
また、この場合、誘導性負荷駆動回路４０としては、図１に示したフィードポンプ５４を構成するモータのコイルや、調量弁５８、減圧弁６４等を構成するソレノイドを通電制御するために、ＥＣＵ８０内に設けられた駆動回路を利用することができる。

そして、このようにすれば、ＥＣＵ８０単体で電源部３０を動作させることができることから、バッテリとは別に外部電源を設ける場合に比べて、装置構成を簡単にすることができる。

また、上記実施形態では、スイッチング素子１４は、ＭＯＳＦＥＴにて構成されるものとして説明したが、スイッチング素子１４をバイポーラトランジスタにて構成した場合でも、バッテリ電圧＋Ｂが低下した際には、バイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧が低下して、コレクタ電流（延いては昇圧用コイル１２への通電電流）が低下する。このため、スイッチング素子１４がバイポーラトランジスタにて構成された燃料噴射弁駆動用昇圧回路であっても、本発明を適用して、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、ディーゼル機関５０の燃料噴射弁を駆動するのに用いられる昇圧回路について説明したが、本発明は、ガソリンエンジンの燃料噴射弁を駆動するのに用いられる昇圧回路であっても、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

また更に、上記実施形態では、駆動制限手段として、タイマ回路等にて構成される時間制限回路２８を用いるものとして説明したが、この時間制限回路２８に代えて、スイッチング素子１４のオン時に、抵抗１６を介して検出される電流値の変化を監視し、その電流値がしきい値に達するまでに変化しなくなったとき（換言すれば電流値が略一定値に飽和したとき）に、アンド回路２７への出力を一時的にローレベルに反転させる電流変化監視回路を設けてもよい。

つまり、このようにしても、スイッチング素子１４のオン時に昇圧用コイル１２への通電電流がしきい値に達しないことを検出して、スイッチング素子１４を強制的にオフさせ、コンデンサ１８への充電動作を継続することができる。

１０…ＤＣＤＣ回路、１２…昇圧用コイル、１４…スイッチング素子、１６…抵抗、１７…ダイオード、１８…コンデンサ、２０…昇圧制御部、２２…コンパレータ、２４…駆動信号制御回路、２６…バッファ回路、２７…ＡＮＤ回路、２８…時間制限回路、３０…電源部、３２，３４…ダイオード、３６…抵抗、３７…コンデンサ、３８…ツェナーダイオード、４０…誘導性負荷駆動回路、４２…誘導性負荷、４４…スイッチング素子、５０…ディーゼル機関、５４…フィードポンプ、５８…調量弁、６４…減圧弁、７０…燃料噴射弁。

Claims (6)

1. 昇圧用コイルと、
   バッテリから前記昇圧用コイルへの通電経路上に設けられたスイッチング素子と、
   前記通電経路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された電流値と予め設定されたしきい値とを比較し、前記電流値が前記しきい値よりも低い場合に、前記スイッチング素子をオンさせ、前記電流値が前記しきい値に達すると、前記スイッチング素子をオフさせる制御手段と、
   前記スイッチング素子のターンオフ時に前記昇圧用コイルに発生する高電圧にてコンデンサを充電する逆流防止用のダイオードと、
   を備え、前記コンデンサに充電された高電圧を、内燃機関の燃料噴射弁駆動用の電源電圧として出力する燃料噴射弁駆動用昇圧回路において、
   前記スイッチング素子駆動用の電源電圧として、前記制御手段が前記スイッチング素子をオンした際に、前記スイッチング素子に前記しきい値以上の電流が流れるのを許容する電源電圧を生成する電源部を設け、
   前記電源部にて生成された電源電圧を前記制御手段に供給するよう構成してなることを特徴とする燃料噴射弁駆動用昇圧回路。
2. 前記電源部は、前記コンデンサに充電された高電圧を利用し、前記電源電圧を生成することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路。
3. 前記電源部は、内燃機関の始動前に通電される誘導性負荷に発生したフライバッグ電圧を利用し、前記電源電圧を生成することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路。
4. 前記電源部からの電源電圧の出力ラインと、前記バッテリからバッテリ電圧が供給されたバッテリ電圧ラインとは、それぞれ、逆流防止用のダイオードを介して並列接続されており、
   前記制御回路には、その並列接続された前記各ラインから前記スイッチング素子駆動用の電源電圧が供給されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路。
5. 前記制御手段は、
   前記スイッチング素子のオン時に前記電流値が前記しきい値に達しないときには、前記スイッチング素子を一旦オフさせ、その後、前記スイッチング素子をオン状態に復帰させる駆動制限手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路。
6. 前記駆動制限手段は、前記スイッチング素子のオン時間を計時し、その計時時間が予め設定された制限時間を超えると、前記スイッチング素子を一旦オフさせることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射弁駆動用昇圧回路。

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