JP2013002475A

JP2013002475A - 電磁弁駆動装置

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Publication number: JP2013002475A
Application number: JP2011131430A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Watanabe; 博渡辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】電磁弁のコイルのインダクタンスや電気抵抗に温度ばらつきや個体ばらつきなどがあっても、開弁に必要な一定のエネルギーをコイルに供給できるようにする。
【解決手段】放電用のコンデンサＣ１０は、昇圧回路５０により規定電圧に充電される。気筒♯１のインジェクタ１０１のコイル１０１ａへの放電開始タイミングでマイコン１３０からの駆動信号ＩＪＴ１がＨレベルになると、放電用トランジスタＴ１２及び気筒選択トランジスタＴ１０が共にオンしてコンデンサＣ１０からコイル１０１ａへの放電が開始される。積分器３３は、電流検出抵抗Ｒ１０を流れる電流の積分によりコンデンサＣ１０からの放出電荷Ｑｍを算出し、放出電荷Ｑｍが放出電荷閾値Ｑｏに到達すると、比較器３５の出力がＬレベル、ＡＮＤ回路３９の出力がＬレベルとなって、放電用トランジスタＴ１２がオフされ、コンデンサＣ１０からコイル１０１ａへの放電が停止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁を駆動する装置に関し、特に、電源電圧よりも高電圧の電気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ようにした装置に関する。

従来、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インジェクタ（燃料噴射弁）としては、コイル（電磁ソレノイド）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、このようなインジェクタ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（通電開始タイミング及び通電時間）を制御することにより、内燃機関への燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御している。

また、こうした燃料噴射制御装置としては、インジェクタの開弁応答を早めるために、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路により直流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蓄積しておいた高電圧のエネルギー（電気エネルギー）をインジェクタのコイルに放電して規定の大電流（いわゆるピーク電流）を流すことにより、そのインジェクタ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（いわゆる保持電流）を流して、インジェクタを開弁状態に保持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。）。

駆動期間の開始時にインジェクタを開弁させるためには、放電用コンデンサから所定のエネルギーをコイルへ放電する必要があるが、特許文献１に記載されている技術では、放電開始後のコイルに流れる電流（以下「駆動電流」とも言う）が所定の閾値Ｉｏに達したことをもって所定のエネルギーを放電できたものと判断するようにしている。

より具体的には、放電用コンデンサからコイルへの通電経路に、この通電経路を導通・遮断するためのスイッチとしてのトランジスタを設けると共に、この通電経路を流れる電流を検出するための電流検出抵抗を設ける。そして、トランジスタのオンにより放電用コンデンサからの放電を開始し、その後、電流検出抵抗による駆動電流の検出値が閾値Ｉｏに達したら、トランジスタを再びオフする。

そして、トランジスタのオフ後（放電終了後）は、昇圧回路を動作させて放電用コンデンサを所望の電圧まで充電させることにより、次の駆動（放電）に備える。

特許第３５７３００１号公報

しかし、上記のように駆動電流が閾値Ｉｏに達するまで放電用コンデンサからの放電によるピーク電流の通電を行うようにする方法では、コイルのインダクタンスや電気抵抗（電線自体の持つ電気抵抗とコア材質による損失）の温度ばらつきや個体ばらつきによって、放電用コンデンサから放出（放電）されるエネルギーのばらつきが生じる。そして、上記温度ばらつきや個体ばらつきが大きいと、インジェクタの開弁に必要なエネルギーに対し、放出されるエネルギーのばらつきも大きくなる。

この放出エネルギーのばらつきについて、図５を用いてより具体的に説明する。図５（ａ）は、インジェクタ駆動時にコイルに流れる電流の一例を示すものであって、ケースＡ〜ケースＣの三種類のケースを示している。いずれのケースにおいても、時刻ｔ０の駆動開始時に放電用コンデンサからコイルへの放電が開始され、これによりコイルに流れる駆動電流は急上昇していく。そして、その駆動電流が所定の放電電流検出閾値Ｉｏに到達したら、放電用コンデンサからの放電は停止され、その後駆動期間が終了するまでは保持電流が流れる。

例えばケースＡの場合、時刻ｔ１にて駆動電流が放電電流検出閾値Ｉｏに達するため、時刻ｔ０〜ｔ１の間に放電用コンデンサからの放電が行われることになる。このケースＡは、コイルのインダクタンスや電気抵抗が設計値と同等であり、よって、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１で駆動電流が放電電流検出閾値Ｉｏに達したとき、放電用コンデンサから放出されたエネルギーがちょうどインジェクタの開弁に最低限必要なエネルギーＥｏとなっている。つまり、開弁のために必要なエネルギーが過不足なく放出されてインジェクタが開弁されることになる。

しかし、コイルのインダクタンスや電気抵抗には、上述したように温度ばらつきや個体ばらつきなどがあり、例えばコイルの温度が高いほどそのインダクタンスや電気抵抗も大きくなる。そのため、放電用コンデンサの充電電圧が一定であっても、上記各ばらつきによって、駆動電流が放電電流検出閾値Ｉｏに達するまでの時間にばらつきが生じる。例えば、コイルの温度が高いほど、駆動電流が放電電流検出閾値Ｉｏに達するまでの時間は長くなる。

図５（ａ）において、ケースＢは、ケースＡよりも高温であること等によってコイルのインダクタンスや電気抵抗が大きく、よって放電電流検出閾値Ｉｏに到達するのがケースＡの時刻ｔ１よりも遅い時刻ｔ３となる場合を示しており、ケースＣは、ケースＢよりもさらにコイルのインダクタンスや電気抵抗が大きく、よって放電電流検出閾値Ｉｏに到達するのがケースＢの時刻ｔ３よりもさらに遅い時刻ｔ４となる場合を示している。

そして、このように放電電流検出閾値Ｉｏに到達するまでの時間が長くなればなるほど、放電用コンデンサからは過剰なエネルギーが放出されてしまうことになる。例えばケースＢの場合、図５（ｂ）に示すように、放電電流検出閾値Ｉｏに到達する前の時刻ｔ２にて、開弁に最低限必要なエネルギーＥｏが供給されることになるが、放電用コンデンサからの放電は時刻ｔ３まで継続されるため、時刻ｔ２〜時刻ｔ３までに放出されるエネルギーは、開弁のために本来必要ではない過剰なエネルギーとなる。

ケースＣの場合も同様であり、放電電流検出閾値Ｉｏに到達する前の時刻ｔ３にて、開弁に最低限必要なエネルギーＥｏが供給されることになるが、放電用コンデンサからの放電は時刻ｔ４まで継続されるため、時刻ｔ３〜時刻ｔ４までに放出されるエネルギーは、開弁のために本来必要ではない過剰なエネルギーとなる。

このように、放電開始後の駆動電流が放電電流検出閾値Ｉｏに到達したときに放電を停止させるような従来の方法では、コイルのインダクタンスや電気抵抗のばらつきによって放電用コンデンサからのエネルギー放出が過剰になってしまうおそれがある。そして、エネルギー放出が過剰になればなるほど、放電用コンデンサを再び一定電圧まで充電するために必要な充電エネルギーも大きくなる。

特に昇圧回路がＤＣ−ＤＣコンバータによって構成されている場合、トランジスタのオン・オフ動作によって直流電圧を昇圧する構成であることから、充電すべきエネルギーが大きいほど（即ち放出されたエネルギーが大きいほど）、トランジスタのオン・オフ動作回数が多くなる。そのため、昇圧回路の発熱量が増大し、燃料の噴射頻度に制約を受けるなど、発熱量増大に起因する各種問題が生じる。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電磁弁駆動装置において、電磁弁のコイルのインダクタンスや電気抵抗に温度ばらつきや個体ばらつきなどがあっても、開弁に必要な一定のエネルギーをコイルに供給できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、電磁弁のコイルに供給する電気エネルギーが蓄積されるコンデンサと、直流電源の直流電圧をその直流電圧よりも高い高電圧に昇圧してその昇圧した高電圧によってコンデンサを充電する充電手段と、コンデンサからコイルへの通電経路を導通・遮断するためにその通電経路に設けられたスイッチ手段と、コンデンサからコイルへの放電開始タイミングを設定する設定手段と、この設定手段により設定された放電開始タイミングが到来した時にスイッチ手段をオンさせて通電経路を導通させることによりコンデンサからコイルへ放電させるスイッチ制御手段と、を備え、コンデンサからコイルへの放電によって電磁弁を作動（開弁又は閉弁）させるように構成された電磁弁駆動装置である。

充電手段は、コンデンサを、その充電電圧が予め設定された規定電圧となるように充電するよう構成されている。また、スイッチ制御手段によるスイッチ手段のオン後、コンデンサからコイルへ放出された電荷を検出する放出電荷検出手段を備えている。そして、スイッチ制御手段は、スイッチ手段のオン後、放出電荷検出手段により検出された電荷が予め設定された放出電荷閾値以上となった場合に、スイッチ手段をオフさせて通電経路を遮断させることによりコンデンサからコイルへの放電を停止させる。

このように構成された電磁弁駆動装置では、放電開始タイミングの到来によりスイッチ手段がオンされた後、そのオン後にコンデンサからコイルへ放出された電荷（オンされてからの放出電荷の総量）を検出する。そして、その検出された電荷が放出電荷閾値以上となった場合に、コンデンサからコイルへの放電を停止する。

つまり、従来は駆動電流が所定の閾値に到達したことをもって放電を停止させていたのに対し、本発明では、コンデンサを規定電圧に充電するようにした上で、コンデンサからコイルに放出された電荷によって放電期間を制御するのである。コンデンサの充電電圧が略一定（上記規定電圧又はその近傍）であれば、コンデンサから放出される電気エネルギーはコンデンサからの放出電荷に略比例するため、放出電荷をもとに放出エネルギーを判断することができる。

従って、請求項１に記載の電磁弁駆動装置によれば、電磁弁のコイルのインダクタンスや電気抵抗に温度ばらつきや個体ばらつきなどがあっても、その影響を受けることなく、開弁に必要な一定のエネルギーをコイルに供給することができる。

尚、放出電荷閾値を具体的にどのような値に設定するかについては適宜決めることができるが、例えば、電磁弁の作動に最低限必要な電気エネルギーに対応した電荷の値に設定すれば、コイルのインダクタンスや電気抵抗のばらつきの影響を受けることなく電磁弁作動に必要な一定の電気エネルギーを過不足なく供給することができる。

そして、放出電荷閾値を適切に設定して電気エネルギーの過剰な放出をできる限り抑えることによって、放電停止後に再びコンデンサを規定電圧に充電させるための充電エネルギーをより低く抑えることができる。

放出電荷検出手段の具体的構成は種々考えられ、例えば請求項２に記載のように、コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、スイッチ手段のオン後、電流検出手段により検出された電流を積分することによりその積分値をコイルへ放出された電荷として検出する積分手段と、を備えた構成とすることができる。

電荷は電流を積分（時間積分）したものであるため、コンデンサからの放電時にコイルに流れる電流を検出してこれを積分すれば、コンデンサからコイルへ放出された電荷を検出することができる。

次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電磁弁駆動装置であって、放出電荷閾値を可変設定する放出電荷閾値設定手段を備えていることを特徴とする。
このように、放出電荷閾値を可変設定できるようにすることで、電磁弁の作動に必要な電気エネルギーが変動するような場合であっても、その必要な電気エネルギーに応じて放出電荷閾値を適切な値に設定することができる。

より具体的には、例えば請求項４に記載のように、電磁弁が、所定の圧力に蓄圧された流体を開弁により流出させるために設けられ、閉弁時における流体の蓄圧時の圧力が大きいほど開弁に必要な前記電気エネルギーが大きくなるように構成されている場合、放出電荷閾値設定手段は、その流体の蓄圧時の圧力が大きいほど放出電荷閾値が大きくなるように、その圧力に応じて連続的又は段階的に放出電荷閾値を設定するようにするとよい。

上記のような、流体の蓄圧時の圧力によって開弁に必要な電気エネルギーが変動するようなケースなど、電磁弁の利用形態によっては、電磁弁の作動に必要なエネルギーが変動するようなケースが種々考えられる。そのような場合に、放出電荷閾値がある１つの固定値であったとすると、状況によっては、電気エネルギーの過剰な供給或いは供給不足が生じるおそれがある。

そこで、請求項３又は請求項４に記載のように放出電荷閾値を可変設定できるように構成することで、放出電荷閾値を、電磁弁の利用形態（必要な電気エネルギー）に応じたより適切な値に設定（可変設定）することができる。

次に、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電磁弁駆動装置であって、スイッチ手段のオン後、所定の判定タイミングにて、放出電荷検出手段により検出された電荷を取得する電荷取得手段と、この電荷取得手段により取得された電荷が予め設定された異常判定閾値以上であるか否か判断し、異常判定閾値以上ではない場合に当該電磁弁駆動装置が異常である旨の判定を行う異常判定手段と、を備えている。

コンデンサからコイルへの通電経路が正常であれば、スイッチ手段のオン後は、放出電荷検出手段によって電荷が検出されるはずであるが、仮にその通電経路に断線やショート等の何らかの異常が生じてコンデンサからコイルへ正常に電流が流れない状態になっていたとすると、スイッチ手段のオン後も放出電荷検出手段によって電荷が正常に検出されなくなる。

そこで、スイッチ手段のオン後、所定の判定タイミングで、放出電荷検出手段による検出電荷が異常判定閾値以上であるか否かを判断することで、通電経路が正常か否かの判定を行うことができる。つまり、エネルギー供給量を一定にするために設けられた放出電荷検出手段による検出結果を、スイッチ手段のオフタイミングの設定のためだけでなく、通電経路の異常診断にも併用することができる。

実施形態のＥＣＵ（燃料噴射制御装置）の構成を表す構成図である。駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイムチャートである。放出電荷判定閾値設定処理を表すフローチャートである。異常判定処理を表すフローチャートである。電磁弁のコイルのインダクタンスや電気抵抗のばらつきに起因して生じる問題（放出エネルギーの過剰供給発生）を説明するための説明図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
まず図１は、本実施形態の燃料噴射制御装置（以下、ＥＣＵという）の構成を表す構成図である。

図１に示すように、本実施形態のＥＣＵ１００は、車両に搭載された多気筒（この例では４気筒）エンジンの各気筒♯１〜♯４に燃料を噴射供給する４個のインジェクタ（電磁弁）１０１，１０２，１０３，１０４を駆動するものであり、詳しくは、その各インジェクタ１０１〜１０４のコイル１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａへの通電開始タイミング及び通電時間を制御することにより、各気筒♯１〜♯４への燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する。

尚、本実施形態のエンジンはディーゼルエンジンであって、高圧燃料をコモンレール（蓄圧室）に蓄圧してこれを各インジェクタから各気筒に噴射するよう構成された、いわゆるコモンレールシステムが構築されており、このコモンレールシステムがＥＣＵ１００によって制御される。コモンレールシステムはよく知られているため、ここではその詳細についての説明及び図示は省略する。

また、各インジェクタ１０１〜１０４は、常閉式の電磁弁により構成されており、コイル１０１ａ〜１０４ａに通電されると開弁して燃料噴射を行う。また、コイル１０１ａ〜１０４ａへの通電が遮断されると閉弁して燃料噴射を停止する。

ここで、本実施形態では、全４気筒分のインジェクタ１０１〜１０４を２気筒ずつ２つのグループに分け、気筒♯１，♯３の各インジェクタ１０１，１０３を第１グループとして、それらのコイル１０１ａ，１０３ａの上流側の一端をＥＣＵ１００の第１コモン端子ＣＯＭ１に接続し、気筒♯２，♯４の各インジェクタ１０２，１０４を第２グループとして、それらのコイル１０２ａ，１０４ａの上流側の一端をＥＣＵ１００の第２コモン端子ＣＯＭ２に接続している。尚、各グループは、同時に駆動されることがないインジェクタ同士で構成している。

各コイル１０１ａ〜１０４ａの下流側の端部は、ＥＣＵ１００の端子ＩＮＪ１，ＩＮＪ２，ＩＮＪ３，ＩＮＪ４を介して気筒選択用のトランジスタ（以下「気筒選択トランジスタ」という）Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ３０，Ｔ４０の一方の出力端子にそれぞれ接続されている。そして、それら各気筒選択トランジスタＴ１０〜Ｔ４０の他方の出力端子は、インジェクタの各グループ毎に電流検出抵抗Ｒ１０，Ｒ２０を介してグランドラインに接続（接地）されている。

このため、気筒♯１，♯３に対応した各気筒選択トランジスタＴ１０，Ｔ３０を介してインジェクタ１０１，１０３のコイル１０１ａ，１０３ａに流れる電流が、電流検出抵抗Ｒ１０に生じる電圧として検出され、気筒♯２，♯４に対応した各気筒選択トランジスタＴ２０，Ｔ４０を介してインジェクタ１０２，１０４のコイル１０２ａ，１０４ａに流れる電流が、電流検出抵抗Ｒ２０に生じる電圧として検出される。尚、この例において、ＥＣＵ１００内にスイッチング素子として設けられているトランジスタは、全てＭＯＳＦＥＴである。

また、ＥＣＵ１００には、上記各気筒選択トランジスタＴ１０〜Ｔ４０及び各電流検出抵抗Ｒ１０，Ｒ２０に加えて、定電流制御用のトランジスタ（以下「定電流トランジスタ」という）Ｔ１１，Ｔ２１と、放電用のトランジスタ（以下「放電用トランジスタ」という）Ｔ１２，Ｔ２２と、４つのダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２と、２つのコンデンサ（放電用コンデンサ）Ｃ１０，Ｃ２０と、直流電源としての車載バッテリ１０の直流電圧（バッテリ電圧）ＶＢ（本例では例えば１２Ｖ）を昇圧して、そのバッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧を生成して各コンデンサＣ１０，Ｃ２０を充電する昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）５０と、上記各トランジスタ及び昇圧回路５０を制御する制御回路が搭載された駆動用ＩＣ１２０と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる周知のマイコン（マイクロコンピュータ）１３０とが備えられている。尚、マイコン１３０は、その内部にＡＤ変換器（アナログ−デジタル変換器）２０を備えている。

マイコン１３０は、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＣＣ、エンジン水温ＴＨＷ、コモンレール内の燃料の圧力であるレール圧Ｐｒなど、各種センサにて検出されるエンジンの運転情報に基づいて、各気筒♯１〜♯４毎の駆動信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を生成して駆動用ＩＣ１２０に出力する。この駆動信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４は、その信号のレベルがハイレベル（Ｈレベル）の間だけインジェクタ１０１〜１０４のコイル１０１ａ〜１０４ａに通電する（つまり、インジェクタ１０１〜１０４を開弁させる）、という意味を持っている。

そして、駆動用ＩＣ１２０は、マイコン１３０からの各駆動信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に基づき、各気筒選択トランジスタＴ１０〜Ｔ４０のゲートへ、対応する駆動信号と同じ論理レベルの気筒選択信号ＴＱ１〜ＴＱ４を出力する。例えば、気筒♯１に対応した駆動信号ＩＪＴ１がローレベル（Ｌレベル）の間は、駆動用ＩＣ１２０は対応する気筒選択トランジスタＴ１０へＬレベルの気筒選択信号ＴＱ１を出力してこの気筒選択トランジスタＴ１０をオフさせ、逆にその駆動信号ＩＪＴ１がＨレベルの間は、駆動用ＩＣ１２０は対応する気筒選択トランジスタＴ１０へＨレベルの気筒選択信号ＴＱ１を出力してこの気筒選択トランジスタＴ１０をオンさせる。

また、マイコン１３０は、駆動用ＩＣ１２０へ、第１グループ及び第２グループの各グループ毎に個別に放出電荷判定閾値Ｖｏ（デジタル値）を出力し、駆動用ＩＣ１２０は、マイコン１３０へ、各グループ毎に個別に放出電荷モニタ電圧Ｖｍ（アナログ値）を出力するが、これら放出電荷判定閾値Ｖｏ及び放出電荷モニタ電圧Ｖｍの詳細については後で詳述する。

尚、図１では、マイコン１３０と駆動用ＩＣ１２０との間で入出力される各種信号等について、第１グループに対応した４種類の信号等（ＩＪＴ１，ＩＪＴ３，Ｖｍ，Ｖｏ）のみ図示しているが、第２グループについても、具体的な図示は省略したものの、第１グループと同様に上記４種類の信号等が入出力される。

一方、昇圧回路５０は、インダクタＬ００と、充電用のトランジスタ（以下「充電用トランジスタ」という）Ｔ００と、この充電用トランジスタＴ００を駆動する充電制御回路１１０とを備えている。インダクタＬ００は、一端がバッテリ電圧ＶＢの供給される電源ラインＬｐに接続され、他端が充電用トランジスタＴ００の一方の出力端子（ドレイン）に接続されている。また、充電用トランジスタＴ００の他方の出力端子（ソース）とグランドラインとの間には、電流検出用の抵抗Ｒ００が接続されている。そして、充電用トランジスタＴ００のゲート端子には充電制御回路１１０が接続され、この充電制御回路１１０の出力に応じて充電用トランジスタＴ００がオン／オフされる。

更に、インダクタＬ００と充電用トランジスタＴ００との接続点に、逆流防止用の第１のダイオードＤ１３を介して第１のコンデンサＣ１０の一端（正極側端子）が接続され、同じくその接続点に、逆流防止用の第２のダイオードＤ２３を介して第２のコンデンサＣ２０の一端（正極側端子）が接続されている。そして、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０の他端（負極側端子）は、充電用トランジスタＴ００のソースと抵抗Ｒ００との接続点に接続されている。

この昇圧回路５０においては、充電用トランジスタＴ００がオン／オフされると、インダクタＬ００と充電用トランジスタＴ００との接続点に、バッテリ電圧ＶＢよりも高いフライバック電圧（逆起電圧）が発生し、そのフライバック電圧により、各ダイオードＤ１３，Ｄ２３を通じて各コンデンサＣ１０，Ｃ２０が充電される。

これにより、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０がバッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧に充電される。そして、充電制御回路１１０は、駆動用ＩＣ１２０からの充電許可信号がアクティブレベル（例えばハイレベル）になると、充電用トランジスタＴ００をオン／オフさせるが、その際に、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０の正極側端子の電圧（各コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電電圧）をモニタして、その充電電圧が予め設定された目標の規定電圧（充電目標電圧であり、本実施形態では例えば５０Ｖ）になるか、上記充電許可信号が非アクティブレベルになると、充電用トランジスタＴ００をオフのままにして、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電を止める。

充電時における充電用トランジスタＴ００のオン／オフの回数（以下「充電動作回数」ともいう）は、充電対象の各コンデンサＣ１０，Ｃ２０を上記規定電圧に充電するために必要な充電エネルギーに依存し、必要な充電エネルギーが大きいほど充電動作回数も多くなる。そして、充電動作回数が多いほど、充電用トランジスタＴ００の発熱も大きくなり、延いては昇圧回路５０全体の発熱も大きくなる。

また、ＥＣＵ１００において、第１の放電用トランジスタＴ１２は、第１のコンデンサＣ１０から第１コモン端子ＣＯＭ１に接続されている第１グループのコイル１０１ａ，１０３ａへ放電させるために設けられており、その第１の放電用トランジスタＴ１２がオンされると、第１のコンデンサＣ１０の正極側端子（高電圧側の端子）が第１コモン端子ＣＯＭ１に接続される。

同様に、第２の放電用トランジスタＴ２２は、第２のコンデンサＣ２０から第２コモン端子ＣＯＭ２に接続されている第２グループのコイル１０２ａ，１０４ａへ放電させるために設けられており、その第２のトランジスタＴ２２がオンされると、第２のコンデンサＣ２０の正極側端子が第２コモン端子ＣＯＭ２に接続される。

更に、ＥＣＵ１００において、第１の定電流トランジスタＴ１１は、第１コモン端子ＣＯＭ１に接続された第１グループのコイル１０１ａ，１０３ａに一定の電流（保持電流）を流すために設けられており、気筒♯１に対応した気筒選択トランジスタＴ１０又は気筒♯３に対応した気筒選択トランジスタＴ３０の何れかがオンされている状態で、その第１の定電流トランジスタＴ１１がオンされると、各気筒選択トランジスタＴ１０，Ｔ３０のうちでオンされている方に接続されているコイル（１０１ａ又は１０３ａ）に、電源ラインＬｐから逆流防止用のダイオードＤ１１を介して電流が流れる。尚、ダイオードＤ１２は、コイル１０１ａ、１０３ａに対する定電流制御のための帰還ダイオードであり、各気筒選択トランジスタＴ１０，Ｔ３０の何れかがオンされている状態で第１の定電流トランジスタＴ１１がオンからオフされた時に、コイル１０１ａ，１０３ａに電流を還流させるものである。

同様に、第２の定電流トランジスタＴ２１は、第２コモン端子ＣＯＭ２に接続された第２グループのコイル１０２ａ，１０４ａに一定の電流（保持電流）を流すために設けられており、気筒♯２に対応した気筒選択トランジスタＴ２０又は気筒♯４に対応した気筒選択トランジスタＴ４０の何れかがオンされている状態で、その第２の定電流トランジスタＴ２１がオンされると、各気筒選択トランジスタＴ２０，Ｔ４０のうちでオンされている方に接続されているコイル（１０２ａ又は１０４ａ）に、電源ラインＬｐから逆流防止用のダイオードＤ２１を介して電流が流れる。尚、ダイオードＤ２２は、コイル１０２ａ、１０４ａに対する定電流制御のための帰還ダイオードであり、各気筒選択トランジスタＴ２０，Ｔ４０の何れかがオンされている状態で第２の定電流トランジスタＴ２１がオンからオフされた時に、コイル１０２ａ，１０４ａに電流を還流させるものである。

尚、各定電流トランジスタＴ１１，Ｔ２１は、それぞれ駆動用ＩＣ１２０に備えられた定電流制御回路によってオン／オフ制御され、このオン／オフ制御により上記保持電流が流れる。

そして、駆動用ＩＣ１２０は、第１グループに対応した回路構成要素として、マイコン１３０からの、気筒♯１及び気筒♯３に対応した各駆動信号ＩＪＴ１，ＩＪＴ３がそれぞれ入力されてその両者の論理和が出力されるＯＲ回路３１と、第１のコンデンサＣ１０から第１グループの各コイル１０１ａ，１０３ａの何れかに放電されて電流が流れている間にその電流を積分することにより、その間に第１のコンデンサＣ１０から放出された放出電荷Ｑｍを示す放出電荷モニタ電圧Ｖｍを演算する積分器３３と、マイコン１３０から出力された放出電荷判定閾値Ｖｏをアナログ値に変換するＤＡ変換器（デジタル−アナログ変換器）３７と、このＤＡ変換器３７から出力される放出電荷判定閾値Ｖｏ（アナログ値）と積分器３３からの放出電荷モニタ電圧Ｖｍとを比較してその比較結果に応じたＨレベル又はＬレベルの二値出力を行う比較器３５と、この比較器３５の出力及びＯＲ回路３１の出力が入力されて両者の論理積が出力されるＡＮＤ回路３９と、第１グループに対応した第１の定電流トランジスタＴ１１を制御する定電流制御回路４１と、ＯＲ回路３１の出力信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がる立ち下がりタイミングを検出してその検出時に所定期間だけＨレベルの信号（積分クリア信号）を出力するワンショット回路４３と、を備えている。

尚、これら第１グループに対応した各種回路等は、第２グループに対しても全く同様に設けられているが、その動作は第１グループに対応したものと基本的に同じである。そのため、駆動用ＩＣ１２０が有する第２グループに対応した各種回路等は図１では図示を省略する。そして、以下の説明では、駆動用ＩＣ１２０については、特に断りのない限り、第１グループに対応した各種回路等について説明する。

駆動用ＩＣ１２０が備える積分器３３は、オペアンプ５３と、入力抵抗Ｒ３０と、コンデンサＣ３０とを備えた周知の回路構成となっている。即ち、オペアンプ５３の反転入力端子（−入力端子）に入力抵抗Ｒ３０の一端が接続され、オペアンプ５３の反転入力端子と出力端子の間にコンデンサＣ３０が接続されている。また、オペアンプ５３の非反転入力端子（＋入力端子）には所定の正の積分用基準電圧が入力されている。そして、入力抵抗Ｒ３０の他端に、積分対象の信号である、電流検出抵抗Ｒ１０を流れる電流値（実際にはその電流値を示す電圧値）が、積分入力スイッチ５１を介して入力される。尚、積分入力スイッチ５１は、ＡＮＤ回路３９からの出力信号によってオン・オフされる。具体的には、ＡＮＤ回路出力信号がＬレベルの間はオフされ、ＡＮＤ回路出力信号がＨレベルの間にオンする。

また、コンデンサＣ３０の両端には、積分値をクリア（リセット）するための積分クリアスイッチ５５が接続されている。この積分クリアスイッチ５５は、ワンショット回路４３から入力される積分クリア信号によってオン・オフされる。具体的には、積分クリア信号がＬレベルの間はオフされ、積分クリア信号がＨレベルの間にオンする。

このような構成により、積分入力がない（積分値がクリアされている）初期状態においては、積分器３３からの出力である放出電荷モニタ電圧Ｖｍは、オペアンプ５３の非反転入力端子に入力されている積分用基準電圧に対応した初期値Ｖａとなる。これは即ち、第１のコンデンサＣ１０からの放出電荷Ｑｍがゼロであることを意味する。

そして、第１グループの各気筒選択トランジスタＴ１０，Ｔ３０の何れかがオンされると共に第１の放電用トランジスタＴ１２がオンされることにより第１のコンデンサＣ１０から第１グループの何れかのコイルへの放電（電荷放出）が開始され、これと同時に積分入力スイッチ５１がオンされると、電流検出抵抗Ｒ１０によってその放電電流が検出され、その検出値が積分器３３に入力されて積分が開始される。

尚、この積分器３３による積分が行われるのは、第１グループのコイル１０１ａ，１０３ａの通電期間中における、第１の放電用トランジスタＴ１２がオンされて第１のコンデンサＣ１０から第１グループのコイル１０１ａ，１０３ａに電流が流れている間、即ち、第１のコンデンサＣ１０から第１グループのコイルへ電気エネルギーが放出（電荷が放出）されている間である。そのため、この積分器３３は、実質的には第１のコンデンサＣ１０から放出された放出電荷Ｑｍを演算するものであり、その放出電荷Ｑｍを示す放出電荷モニタ電圧Ｖｍを出力するように構成されている。

また、本実施形態の積分器３３は、オペアンプ５３の−入力端子に積分対象の信号が入力されて＋入力端子に所定の正の積分用基準電圧が入力される構成であることから、その積分出力（放出電荷モニタ電圧Ｖｍ）は、積分開始前の初期状態では上記の通り初期値Ｖａ（正の値）であり、積分が開始されるとその初期値Ｖａから徐々に低下していくこととなる。つまり、積分が進むほど積分値が減少していくような構成の積分器である。

勿論、このような構成の積分器を用いるのはあくまでも一例であり、これとは逆に、積分が進むほどその出力値が増加していくような積分器を用いて、同様の機能を発揮する駆動用ＩＣ１２０を構成するようにしても良い。

比較器３５は、その反転入力端子に入力される放出電荷モニタ電圧Ｖｍ（放出電荷Ｑｍ）と、非反転入力端子に入力される放出電荷判定閾値Ｖｏ（詳しくはそのアナログ値）とを比較するものである。

放出電荷判定閾値Ｖｏは、第１のコンデンサＣ１０の充電電圧が略一定、即ち上記規定電圧又はその近傍の値に充電されているという前提のもと、その第１のコンデンサＣ１０からの放出電荷Ｑｍが、インジェクタの開弁に最低限必要な電荷である放出電荷閾値Ｑｏに到達したか否かを判定するためのものであり、換言すれば、第１のコンデンサＣ１０から放出されたエネルギー（電気エネルギー）が、インジェクタの開弁に最低限必要なエネルギーＥｏに到達したか否かを判定するためのものである。

放電開始前の第１のコンデンサＣ１０の充電電圧が略一定であれば、第１のコンデンサＣ１０から放出される電気エネルギーは放出電荷に略比例するため、その放出電荷を、放出エネルギーを示す情報として扱うことができる。尚、本実施形態では、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０は大容量のアルミ電解コンデンサを用いているため、１回の放電（インジェクタの作動）による充電電圧の変化（降下）は、小さくて無視しうる（規定電圧又はその近傍に維持されているとして扱える）ものである。但し、放電による充電電圧の変化（降下）が無視できない程度のものであっても、放電開始前の充電電圧が常に上記規定電圧（又はその近傍）となるように充電を制御すれば、放出電荷をもって放出エネルギーと捉えることができる。

次に、駆動用ＩＣ１２０の動作について、図２を用いてより具体的に説明する。図２は、一例として、第１グループの気筒♯１への燃料噴射が行われる際の動作例を示すものである。

マイコン１３０は、各気筒♯１〜♯４の各コイルへの通電開始タイミング（放電開始タイミング）及び通電時間を制御することにより、各インジェクタ１０１〜１０４を所定の順序でそれぞれ所定期間（上記通電時間）開弁させる。そのため、気筒♯１のインジェクタを開弁させるタイミングが到来すると、マイコン１３０は、その気筒♯１に対応した駆動信号ＩＪＴ１をＨレベルにする。

気筒♯１，♯３に対応した駆動信号ＩＪＴ１，ＩＪＴ３がいずれもＬレベルのとき、即ち気筒♯１，♯３への燃料噴射が行われていない間は（図２の時刻ｔ２よりも前）、ＯＲ回路３１の出力はＬレベルであり、よってＡＮＤ回路３９の出力はＬレベル、ワンショット回路４３の出力はＬレベル、積分入力スイッチ５１及び積分クリアスイッチ５５はオフである。また、積分器３３への入力は０であるため、積分器３３の出力（放出電荷モニタ電圧Ｖｍ）は初期値Ｖａであり、比較器３５における比較用の放出電荷判定閾値Ｖｏよりも高い状態にある。そのため、比較器３５の出力はＨレベルである。また、ＡＮＤ回路３９の出力がＬレベルであるため、第１の放電用トランジスタＴ１２はオフされている。

また、駆動用ＩＣ１２０は、第１コンデンサＣ１０又は第２コンデンサＣ２０の何れかからの放電が行われる毎に、その放電停止後、次の放電が開始されるまでの間に、昇圧回路５０への充電許可信号をアクティブレベルとして、昇圧回路５０による各コンデンサＣ１０，Ｃ２０の充電を行わせ、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０を規定電圧まで充電する。

そのため、気筒♯１への通電が開始される前の、各コンデンサＣ１０，Ｃ２０が規定電圧に充電された状態では、図２の最下段に示すように、充電用トランジスタＴ００のオン／オフ動作（充電動作）は停止されている。

マイコン１３０からの、気筒♯１に対応した駆動信号ＩＪＴ１がＨレベルになると（時刻ｔ２）、駆動用ＩＣ１２０は、上述したように気筒♯１に対応した気筒選択信号ＴＱ１をＨレベルにすることで、対応する気筒選択トランジスタＴ１０をオンさせる。

また、駆動信号ＩＪＴ１がＨレベルになったことで、ＯＲ回路３１の出力もＬレベルからＨレベルに立ち上がり、そのＨレベル信号がＡＮＤ回路３９の一方の入力端子に入力される。このとき、ＡＮＤ回路３９の他方の入力端子には比較器３５からのＨレベル信号が入力されているため、ＡＮＤ回路３９の出力はＨレベルとなり、第１の放電用トランジスタＴ１２がオンすると共に、積分入力スイッチ５１もオンする。

これにより、第１のコンデンサＣ１０から気筒♯１のインジェクタ１０１のコイル１０１ａへの放電が開始される。そして、その放電開始によってコイル１０１ａに流れる電流が電流検出抵抗Ｒ１０により検出され、その検出値が積分器３３において積分される。

第１のコンデンサＣ１０からの放電が開始されると、その放電電流、即ちコイル１０１ａに流れる電流（インジェクタ駆動電流）は図２の最上段に示すように上昇していく（ピーク電流）。これに伴い、積分器３３への入力値も上昇していき、よって積分器３３の出力である放出電荷モニタ電圧Ｖｍ（放出電荷Ｑｍ）は、積分が進むにつれて減少していく。

時刻ｔ２における放電開始後、積分器３３による積分が進んで放出電荷モニタ電圧Ｖｍが初期値Ｖａから減少していき、やがて放出電荷判定閾値Ｖｏに到達すると（即ち放出電荷Ｑｍが放出電荷閾値Ｑｏに到達すると）（時刻ｔ３）、比較器３５の出力がＬレベルとなり、これによりＡＮＤ回路３９の出力もＬレベルとなる。

そのため、第１の放電用トランジスタＴ１２がオフされて第１のコンデンサＣ１０からの放電が停止されると共に、積分入力スイッチ５１がオフされる。
時刻ｔ３の時点で、気筒♯１のインジェクタ１０１のコイル１０１ａには、開弁のために最低限必要な電荷Ｑｏが放出されており、換言すれば開弁に最低限必要なエネルギーＥｏがコイル１０１ａへ供給されたことになる。そのため、気筒♯１のインジェクタ１０１は、必要最小限のエネルギー供給を受けて確実に開弁されることとなる。

第１のコンデンサＣ１０からの放電が停止された後は、定電流制御回路４１が定電流トランジスタＴ１１をオン／オフ制御することで、コイル１０１ａへ保持電流を通電させて開弁状態を保持させる。

また、第１のコンデンサＣ１０からの放電が停止された後は、駆動用ＩＣ１２０から充電制御回路１１０への充電許可信号がアクティブレベルとなることで、昇圧回路５０による昇圧動作（充電動作）、即ち充電用トランジスタＴ００のオン／オフ動作が開始され、規定電圧に充電されるまでその充電動作が継続される。尚、充電許可信号は、少なくとも、放電用の各コンデンサＣ１０，Ｃ２０の何れかから放電されている放電期間は非アクティブレベルとなって充電が禁止される。

そして、時刻ｔ４にて、所定の燃料噴射時間（コイル１０１ａへの通電期間）が経過したことによってマイコン１３０からの駆動信号ＩＪＴ１がＬレベルになると、駆動用ＩＣ１２０は、定電流制御回路４１の動作を停止させると共に気筒♯１に対応した気筒選択信号ＴＱ１をＬレベルにすることで、対応する気筒選択トランジスタＴ１０をオフさせ、コイル１０１ａへの通電を停止させる。

またこの時刻ｔ４では、駆動信号ＩＪＴ１がＬレベルになることで、ＯＲ回路３１の出力がＨレベルからＬレベルに転じるため、ワンショット回路４３の出力が一定期間Ｈレベルとなる。そのため、そのワンショット回路４３の出力がＨレベルとなる一定期間、積分クリアスイッチ５５がオンされて、積分器３３の積分値（放出電荷モニタ電圧Ｖｍ）が初期値Ｖａにクリアされ、比較器３５の出力もＨレベルに戻る。

このようにして、気筒♯１のインジェクタ１０１による一回の燃料噴射が行われるのである。他の各気筒♯２〜♯４の各インジェクタ１０１の動作についても同様である。また、本実施形態においても、特許文献１に記載されている技術と同様、多段噴射や多重噴射が行われるが、いずれにおいても、個々の噴射（一回の噴射）の動作内容は、図２に示したものと同様である。

ところで、マイコン１３０は、エンジンの動作状態に応じて、コモンレール内のレール圧Ｐｒを適切な値に制御し、これにより噴射圧を適切に制御している。つまり、エンジンの動作状態に応じてレール圧Ｐｒは変化する。一方、各インジェクタ１０１〜１０４は、コモンレールから供給される燃料の圧力に応じて（即ちレール圧Ｐｒに応じて）、開弁に必要なエネルギー（コイルに供給すべきエネルギー）が異なる構成であり、レール圧が大きいほど、開弁のために大きなエネルギーをコイルに供給する必要がある。そのため、放出電荷判定閾値Ｖｏ（放出電荷閾値Ｑｏ）をある１つの固定値とすると、レール圧Ｐｒによっては、放電用のコンデンサＣ１０，Ｃ２０から、結果的に過剰なエネルギーを供給してしまうおそれがある。

そこで本実施形態では、マイコン１３０が、レール圧Ｐｒに応じて放出電荷判定閾値Ｖｏ（放出電荷閾値Ｑｏ）を可変設定するように構成されている。具体的には、放出電荷判定閾値Ｖｏ（放出電荷閾値Ｑｏ）として２種類の値を用意し、レール圧Ｐｒに応じて何れか一方の値を設定する。

マイコン１３０が実行する、放出電荷判定閾値Ｖｏ（放出電荷閾値Ｑｏ）を設定するための放出電荷判定閾値設定処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。この図３の放出電荷判定閾値設定処理は、気筒♯１〜♯４の何れかのインジェクタが開弁される毎にその開弁前の所定のタイミングで実行されるものである。即ち、気筒♯１については、図２に示すように、開弁動作（コイル１０１ａへの通電）が開始される時刻ｔ２よりも所定時間前の時刻ｔ１にて実行される。そして、遅くともコイル１０１ａへの通電が開始される時刻ｔ２までには、当該処理が終了して放出電荷判定閾値Ｖｏ（放出電荷閾値Ｑｏ）が設定され、その設定値が駆動用ＩＣ１２０のＤＡ変換器３７を介して比較器３５へ入力された状態となるようにしている。

マイコン１３０は、この放出電荷判定閾値設定処理を開始すると、まずＳ１１０にて、レール圧Ｐｒをモニタ（取得）する。そして、Ｓ１２０にて、そのモニタしたレール圧Ｐｒが予め設定されている圧力基準値以上であるか否か判断する。

そして、レール圧Ｐｒが圧力基準値以上ならば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０にて、放出電荷判定閾値Ｖｏを所定のＶｏ１に設定する。即ち、放出電荷閾値Ｑｏを所定のＱｏ１に設定する。逆に、レール圧Ｐｒが圧力基準値より低ければ（Ｓ１２０：ＮＯ）、Ｓ１４０にて、放出電荷判定閾値Ｖｏを所定のＶｏ２（＞Ｖｏ１）に設定する。即ち、放出電荷閾値Ｑｏを所定のＱｏ２（＜Ｑｏ１）に設定する。

つまり、レール圧Ｐｒが高くて開弁のために必要なエネルギーが大きい場合には、放出電荷閾値Ｑｏを高い値（Ｑｏ１）に設定してコイルへのエネルギー供給量を大きくし（Ｓ１３０）、逆に、レール圧Ｐｒが低くて開弁のために必要なエネルギーが小さい場合には、放出電荷閾値Ｑｏを低い値（Ｑｏ２）に設定してコイルへのエネルギー供給量を小さくする（Ｓ１４０）。

そして、Ｓ１３０又はＳ１４０で放出電荷判定閾値Ｖｏを設定すると、Ｓ１５０にて、その設定した放出電荷判定閾値Ｖｏを駆動用ＩＣ１２０へ出力する。これにより、比較器３５には、レール圧Ｐｒに応じた適切な値の放出電荷判定閾値Ｖｏが入力されることとなる。

更に、本実施形態のマイコン１３０は、駆動用ＩＣ１２０から放出電荷モニタ電圧Ｖｍを取得し、これに基づいて各コイル１０１ａ〜１０４ａの通電経路の異常判定を行う。具体的には、各コイル１０１ａ〜１０４ａのそれぞれの通電期間中における、コンデンサからの放電開始タイミングから所定時間が経過した判定タイミング（図２の時刻ｔ３１。通電経路が正常ならば保持電流が正常に通電されているタイミング。）にて、図４に示す異常判定処理を実行する。

マイコン１３０は、この異常判定処理を開始すると、まずＳ２１０にて、放電開始からの放出電荷Ｑｍをモニタする。この放出電荷Ｑｍのモニタは、具体的には、駆動用ＩＣ１２０からの放出電荷モニタ電圧Ｖｍを取得することにより行う。

そして、Ｓ２２０にて、その取得した放出電荷モニタ電圧Ｖｍが予め設定した異常判定閾値Ｖｘ以下であるか否か、即ち、放出電荷Ｑｍが所定の閾値Ｑｘ以上であるか否かを判断する。この異常判定閾値Ｖｘは、図２に示すように、積分器３３の初期値Ｖａよりは小さく、且つ放出電荷判定閾値Ｖｏよりは大きい値である。

例えば気筒♯１のコイル１０１ａにおいて、その通電経路が正常であれば、通電開始後（即ち第１のコンデンサＣ１０からの放電開始後）、電流検出抵抗Ｒ１０に電流が流れて、その電流が積分器３３によって積分されるため、その出力値である放出電荷モニタ電圧Ｖｍは図２に示すように徐々に低下していき、やがて（時刻ｔ３）にて放出電荷判定閾値Ｖｏに到達するはずである。しかし、通電経路に断線やショート等の異常が生じていて、第１の放電用トランジスタＴ１２及び気筒選択トランジスタＴ１０が共にオンしても電流検出抵抗Ｒ１０で正常な電流が検出されない状態になっていると、放出電荷モニタ電圧Ｖｍは、初期値Ｖａから変化しないか或いは低下するとしても正常な傾きで低下しないおそれがある。

そこでマイコン１３０は、通電経路が正常であれば判定タイミング（時刻ｔ３１）までには必ず到達するような異常判定閾値Ｖｘを適宜設定し、放出電荷モニタ電圧Ｖｍがこの異常判定閾値Ｖｘ以下になるか否かをもって、通電経路の異常の有無を判定する。

Ｓ２２０の処理において、放出電荷モニタ電圧Ｖｍが異常判定閾値Ｖｘ以下ならば（即ち、放出電荷Ｑｍが所定の閾値Ｑｘ以上ならば）（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、通電経路は正常であるものとして、この異常判定処理を終了する。一方、放出電荷モニタ電圧Ｖｍが異常判定閾値Ｖｘより大きい状態ならば（即ち、放出電荷Ｑｍが所定の閾値Ｑｘに到達していないならば）（Ｓ２２０：ＮＯ）、通電経路に何らかの異常が生じているものと判断して、Ｓ２３０に進み、例えば警報出力やダイアグ記録などの所定の異常時処理を行う。

以上説明したように、本実施形態のＥＣＵ１００では、昇圧回路５０により放電用のコンデンサＣ１０，Ｃ２０に蓄積されたエネルギーを放出する制御を、従来のような電流値に基づく制御ではなく、充電電圧略一定のもと（即ち規定電圧又はその近傍に充電された状態で放電開始するという前提条件のもと）、放出電荷Ｑｍに基づいて制御している。

インジェクタの開弁タイミングは、コンデンサからコイルに供給されるエネルギーに依存し、通電（電荷放出）開始からの総供給エネルギーが必要エネルギーＥｏに到達することで開弁する。そのため、コンデンサからの放出エネルギーを一定に制御できれば、確実に開弁させることができ、且つ無駄なエネルギー放出を防止することができる。そこで本実施形態では、コンデンサの充電電圧を略一定とし、その上で、放出電荷Ｑｍを一定に制御（つまり結果として供給エネルギーを一定に制御）するようにしている。より詳しくは、開弁のために最低限必要な電荷Ｑｏが放出された時点でコンデンサからの放電を停止するようにしている。

そのため、温度や個体差等に起因するコイルのインダクタンスや電気抵抗のばらつきの影響を受けることなく、常に一定の開弁エネルギーを供給（放出）することができ、これにより電磁弁の開弁性能に影響を与えることなく、昇圧回路５０の充電動作回数を抑えられるため、充電動作により生じる発熱量を抑えることができ、その分、例えばインジェクタの作動頻度を向上できるなど、発熱量増大に伴う制約を回避できる。

特に本実施形態では、昇圧回路５０がＤＣ−ＤＣコンバータによって構成されているため、充電すべきエネルギーが大きいほど（即ちコンデンサから放出されたエネルギーが大きいほど）、充電動作即ちトランジスタのオン・オフ動作回数が多くなる。そのため、昇圧回路５０の発熱量が増大し、燃料噴射頻度に制約を受けるなど、発熱量増大に起因する各種問題が生じる。

これに対し、本実施形態では、開弁に最小限必要なエネルギーＥｏ（電荷Ｑｏ）が放出されたことをもってコンデンサからの放電を停止することで、エネルギーの過剰放出を抑制している。これにより、インジェクタの開弁性能・噴射性能に影響を与えることなく、昇圧回路５０の充電動作回数を必要最小限に抑えることができ、その発熱量を最小限に抑えることができる。そのため、発熱量が大きいことにより生じる各種の制約の発生を抑えることができ、インジェクタの作動頻度を向上することが可能となる。

また、本実施形態では、レール圧Ｐｒに応じて放出電荷判定閾値Ｖｏを可変設定できるように構成されている。そのため、レール圧Ｐｒに応じたより適切なエネルギーをコイルに放出させることができる。

更に、本実施形態では、放出電荷モニタ電圧Ｖｍを利用して、放電開始後の所定の判定タイミングで図４に示した異常判定処理を実行することにより、通電経路の異常の有無を判断するようにしている。つまり、コンデンサからの放電の停止タイミングを制御するために演算される放出電荷モニタ電圧Ｖｍを、通電経路の異常診断にも併用しているのであり、よって、回路規模の増大を抑えつつより高性能なＥＣＵ１００の実現が可能となる。

尚、本実施形態において、昇圧回路５０は本発明の充電手段に相当し、各放電用トランジスタＴ１２，Ｔ２２は本発明のスイッチ手段に相当し、マイコン１３０は本発明の設定手段及び放出電荷閾値設定手段に相当し、駆動用ＩＣ１２０は本発明のスイッチ制御手段に相当し、積分器３３は本発明の積分手段に相当し、各電流検出抵抗Ｒ１０，Ｒ２０は本発明の電流検出手段に相当する。また、図４の異常判定処理において、Ｓ１２０の処理は本発明の電荷取得手段が実行する処理に相当し、Ｓ１３０の処理は本発明の異常判定手段が実行する処理に相当する。

［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、レール圧Ｐｒに応じて放出電荷判定閾値Ｖｏ（放出電荷閾値Ｑｏ）を２種類の何れかに可変設定する構成であったが、このように２種類の何れかに設定する構成はあくまでも一例であり、レール圧Ｐｒに応じた適切なエネルギーを供給できる限り、放出電荷判定閾値Ｖｏ（放出電荷閾値Ｑｏ）をどのように可変設定するかは適宜決めることができる。例えば、レール圧Ｐｒに応じてより多段階（三種類以上）に可変設定するようにしてもよいし、レール圧Ｐｒに基づく所定の演算を行うことにより上記閾値を演算するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、常閉式の電磁弁に対して本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、常開式であってコイルへの通電によって閉弁するような構成の電磁弁に対しても適用できる。

１０…車載バッテリ、２０…ＡＤ変換器、３１…ＯＲ回路、３３…積分器、３５…比較器、３７…ＤＡ変換器、３９…ＡＮＤ回路、４１…定電流制御回路、４３…ワンショット回路、５０…昇圧回路、５１…積分入力スイッチ、５３…オペアンプ、５５…積分クリアスイッチ、１０１〜１０４…インジェクタ、１０１ａ〜１０４ａ…コイル、１１０…充電制御回路、１２０…駆動用ＩＣ、１３０…マイコン、Ｃ１０…第１のコンデンサ、Ｃ２０…第２のコンデンサ、Ｃ３０…コンデンサ、ＣＯＭ１…第１コモン端子、ＣＯＭ２…第２コモン端子、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３…ダイオード、Ｌ００…インダクタ、Ｌｐ…電源ライン、Ｒ００…抵抗、Ｒ１０，Ｒ２０…電流検出抵抗、Ｒ３０…入力抵抗、Ｔ００…充電用トランジスタ、Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ３０，Ｔ４０…気筒選択トランジスタ、Ｔ１１，Ｔ２１…定電流トランジスタ、Ｔ１２，Ｔ２２…放電用トランジスタ

Claims

電磁弁のコイルに供給する電気エネルギーが蓄積されるコンデンサと、
直流電源の直流電圧をその直流電圧よりも高い高電圧に昇圧し、その昇圧した高電圧によって前記コンデンサを充電する充電手段と、
前記コンデンサから前記コイルへの通電経路を導通・遮断するためにその通電経路に設けられたスイッチ手段と、
前記コンデンサから前記コイルへの放電開始タイミングを設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記放電開始タイミングが到来した時に、前記スイッチ手段をオンさせて前記通電経路を導通させることにより前記コンデンサから前記コイルへ放電させるスイッチ制御手段と、
を備え、前記コンデンサから前記コイルへの放電によって前記電磁弁を作動させるように構成された電磁弁駆動装置において、
前記充電手段は、前記コンデンサを、その充電電圧が予め設定された規定電圧となるように充電するよう構成されており、
前記スイッチ制御手段による前記スイッチ手段のオン後、前記コンデンサから前記コイルへ放出された電荷を検出する放出電荷検出手段を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記スイッチ手段のオン後、前記放出電荷検出手段により検出された電荷が予め設定された放出電荷閾値以上となった場合に、前記スイッチ手段をオフさせて前記通電経路を遮断させることにより前記コンデンサから前記コイルへの放電を停止させる
ことを特徴とする電磁弁駆動装置。
請求項１に記載の電磁弁駆動装置であって、
前記放出電荷検出手段は、
前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記スイッチ手段のオン後、前記電流検出手段により検出された電流を積分することによりその積分値を前記コイルへ放出された電荷として検出する積分手段と、
を備えていることを特徴とする電磁弁駆動装置。
請求項１又は請求項２に記載の電磁弁駆動装置であって、
前記放出電荷閾値を可変設定する放出電荷閾値設定手段を備えていることを特徴とする電磁弁駆動装置。
請求項３に記載の電磁弁駆動装置であって、
前記電磁弁は、所定の圧力に蓄圧された流体を開弁により流出させるために設けられ、閉弁時における前記流体の前記蓄圧時の圧力が大きいほど開弁に必要な前記電気エネルギーが大きくなるように構成されており、
前記放出電荷閾値設定手段は、前記流体の前記蓄圧時の圧力が大きいほど前記放出電荷閾値が大きくなるように、その圧力に応じて連続的又は段階的に前記放出電荷閾値を設定する
ことを特徴とする電磁弁駆動装置。
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電磁弁駆動装置であって、
前記スイッチ手段のオン後、所定の判定タイミングにて、前記放出電荷検出手段により検出された電荷を取得する電荷取得手段と、
前記電荷取得手段により取得された電荷が予め設定された異常判定閾値以上であるか否か判断し、前記異常判定閾値以上ではない場合に当該電磁弁駆動装置が異常である旨の判定を行う異常判定手段と、
を備えていることを特徴とする電磁弁駆動装置。