JP2014020287A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタの特性の検出精度を向上させる。
【解決手段】燃料噴射制御装置１１は、インジェクタ１５のコイル１７の下流側にトランジスタ（以下、Ｔ０）を備え、コイル１７の上流側に電源電圧を印加する手段として２つのトランジスタ（以下、Ｔ１，Ｔ２）を備え、更に、グランド側からコイル１７に電流を還流させるダイオード３１と、インジェクタ１５の駆動期間が終了して、Ｔ１，Ｔ２のうちのオンされていた方がオフに切り替えられると共に、Ｔ０がオンからオフに切り替えられるときに、コイル１７の逆起電力を速やかに消失させるためのツェナーダイオード３３とを備える。そして、この装置１１では、マイコン３７が、インジェクタ１５の特性を検出するために、駆動期間の終了時から減少するコイル１７の電流Ｉを測定する場合には、Ｔ０〜Ｔ２を駆動する回路３５が、Ｔ０のオフタイミングを駆動期間の終了時から遅らせて電流Ｉの減少を緩やかにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルへの通電によって開弁する電磁ソレノイド式のインジェクタを駆動する燃料噴射制御装置に関する。

車両に搭載された内燃機関の気筒に燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）としては、コイルへの通電により駆動されて開弁する電磁ソレノイド式のインジェクタが知られている。そして、このようなインジェクタを駆動して内燃機関への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置は、コイルに電流を流すための通電動作を開始するタイミングである駆動開始タイミングと、そのタイミングから通電動作を継続する時間である駆動時間とを制御することにより、燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御している。

また、この種の燃料噴射制御装置においては、インジェクタの特性を検出し、その検出値に応じて（例えば、その検出値の基準値からのずれ量に応じて）、インジェクタの上記駆動時間などを補正することが考えられる。

そして、インジェクタの特性を検出する技術として、例えば、特許文献１には、インジェクタに相当する電磁弁の閉過程の開始時（上記駆動時間の終了時に相当）から減少していくコイルの電流を微分して、その微分値から、インジェクタの閉弁タイミングを検出し、閉過程の開始時から閉弁タイミングまでの時間（閉時間）を、インジェクタの特性として算出することが記載されている。更に、その特許文献１には、算出した閉時間を使用して、駆動制御持続時間（上記駆動時間に相当）を求めることにより、所望の噴射量を実現することが記載されている。

特表２０１０−５３２４４８号公報

一般に、燃料噴射制御装置では、インジェクタの駆動時間の終了時（即ち、コイルへの通電動作を停止した時）からインジェクタを速やかに閉弁させるために、コイルに蓄積されていたエネルギーによる逆起電力を消弧手段により速やかに消費して消失させることにより、コイルに流れる電流（以下、インジェクタ電流ともいう）を急減少させるようにしている。

このため、この種の燃料噴射制御装置について、インジェクタ電流の減少波形を解析する、という上記特許文献１の思想を適用しようとすると、インジェクタ電流の減少期間（即ち、測定対象の波形の時間長でもある）が短いため、インジェクタの特性を検出することにおいて、十分な検出精度が得られない可能性がある。測定対象の波形が、インジェクタの特性の違いに応じてあまり変わらないからである。

尚、インジェクタ電流の減少期間において、電流波形の特徴の検出精度（延いては、インジェクタの特性の検出精度）を上げるための手法として、インジェクタ電流をＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）する間隔を短くすることが考えられるが、その手法では、高速動作可能なＡ／Ｄ変換器が必要になり、延いてはコスト増加を招くことから、実用的ではない。

本発明は、こうした問題に鑑み、インジェクタの特性の検出精度を向上させることを目的としている。

本発明の燃料噴射制御装置では、インジェクタのコイルに電流を流すための通電経路において、コイルよりも下流側に、下流側スイッチング素子が直列に設けられている。また、前記通電経路におけるコイルよりも上流側には、電源供給手段によって電源電圧が印加されるが、その電源供給手段は、電源電圧を印加する給電状態と、電源電圧を印加しない非給電状態とに、切り替え可能な手段である。

そして、この燃料噴射制御装置には、下流側スイッチング素子がオンしている状態で電源供給手段が給電状態から非給電状態に切り替えられたときに、下流側スイッチング素子の下流側からコイルの上流側に電流を還流させる還流手段と、電源供給手段が給電状態から非給電状態に切り替えられると共に、下流側スイッチング素子がオンからオフされるときに、コイルに発生する逆起電力を消失させる消弧手段と、インジェクタの駆動期間を設定する設定手段と、電源供給手段及び下流側スイッチング素子を制御する駆動制御手段とが、備えられている。

駆動制御手段は、設定手段により設定された駆動期間の開始時に、電源供給手段を給電状態にすると共に、下流側スイッチング素子をオンさせることにより、コイルへの通電を開始してインジェクタを開弁させ、駆動期間が終了すると、電源供給手段を非給電状態にすると共に、下流側スイッチング素子をオフさせることにより、コイルへの通電を停止してインジェクタを閉弁させる。

そして、駆動期間の終了時であって、駆動制御手段により、電源供給手段が非給電状態にされると共に、下流側スイッチング素子がオフされるときには、コイルに発生する逆起電力が消弧手段により速やかに消失するため、コイルに流れる電流（インジェクタ電流）がすぐに減少して、インジェクタが速やかに閉弁することとなる。

更に、この燃料噴射制御装置には、駆動期間の終了時から減少していくコイルの電流を測定し、その測定結果からインジェクタの所定の特性を検出する検出手段が備えられている。

そして特に、駆動制御手段は、その検出手段が前記電流の測定を行う場合には、下流側スイッチング素子をオフさせるタイミング（以下、オフタイミングともいう）を、駆動期間の終了時から遅らせるように構成されている。

そして、駆動制御手段が下流側スイッチング素子のオフタイミングを駆動期間の終了時から遅らせると、下流側スイッチング素子がオンしている状態で電源供給手段が給電状態から非給電状態に切り替えられることとなる。よって、その場合には、消弧手段が機能することなく、コイルには還流手段を介して電流が還流することとなる。

このため、下流側スイッチング素子が駆動期間の終了と同時にオフされる通常の場合と比較すると、コイルの電流が緩やかに減少することとなり、その電流が０になるまでの減少期間が長くなる。

よって、検出手段が測定する電流の波形（減少していく電流の波形）は、インジェクタの特性の違いに応じて変わりやすくなり、その結果、検出手段によるインジェクタの特性の検出精度を向上させることができる。また、高速動作可能なＡ／Ｄ変換器を用いる必要が無くなるため、装置のコスト増加を回避することができる。

実施形態の燃料噴射制御装置を示す構成図である。 駆動制御回路の基本動作を説明するタイムチャートである。 駆動制御回路の動作を表すフローチャートである。 駆動制御回路の特性検出モードの動作を説明するタイムチャートである。 マイコンが行う特性検出処理を表すフローチャートである。

以下に、本発明が適用された実施形態の燃料噴射制御装置について、図面に従い説明する。
図１に示す本実施形態の燃料噴射制御装置１１は、車両に搭載された多気筒（例えば４気筒）内燃機関（以下、エンジンという）１３の各気筒に燃料を噴射供給する各インジェクタ１５を駆動するものである。

そして、インジェクタ１５は、開弁用のアクチュエータとしてソレノイドを備えた周知のソレノイド式インジェクタである。つまり、インジェクタ１５では、内蔵されたソレノイドのコイル１７に通電されると、電磁力により弁体が開弁位置に移動して当該インジェクタ１５が開弁状態となり、燃料噴射が行われる。また、コイル１７への通電が停止されると、弁体が閉弁位置に戻って当該インジェクタ１５が閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。

このため、燃料噴射制御装置１１は、各インジェクタ１５のコイル１７への通電時間及び通電タイミングを制御することにより、エンジン１３の各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。

但し、図１では、複数のインジェクタ１５のうち、例えば第１気筒に対応する１つのインジェクタ１５だけを示しており、以下では、その第１気筒のインジェクタ１５の駆動を例に挙げて説明する。また、本実施形態において、オン／オフさせるスイッチング素子として使用しているトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴであるが、バイポーラトランジスタ等の他の種類のスイッチング素子でも良い。

図１に示すように、燃料噴射制御装置１１は、インジェクタ１５のコイル１７の一端（上流側）が接続される端子２１と、コイル１７の他端（下流側）が接続される端子２３と、端子２３に一方の出力端子が接続された下流側スイッチング素子としてのトランジスタＴ０と、トランジスタＴ０の他方の出力端子とグランドライン（グランド電位のライン）との間に接続されたインジェクタ電流検出用の抵抗２５と、を備えている。

尚、図示を省略しているが、実際には、端子２１は、各気筒のインジェクタ１５について共通の端子となっており、その端子２１に、各インジェクタ１５のコイル１７がそれぞれ接続されている。そして、端子２３及びトランジスタＴ０は、各インジェクタ１５のコイル１７毎にそれぞれ備えられている。また、トランジスタＴ０は、駆動対象のインジェクタ１５を選択するスイッチとしての役割を果たすことから、気筒選択スイッチとも呼ばれる。一方、本実施形態では、トランジスタＴ０として、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いている。

また、燃料噴射制御装置１１は、車載バッテリの電圧であるバッテリ電圧ＶＢが供給される電源ラインＬ１に一方の出力端子が接続された定電流供給用のトランジスタＴ１と、そのトランジスタＴ１の他方の出力端子にアノードが接続され、カソードが端子２１に接続された逆流防止用のダイオード２７と、バッテリ電圧ＶＢを昇圧して、インジェクタ１５を速やかに開弁させるための電圧ＶＣ（＞ＶＢ）を出力する昇圧回路２９と、昇圧回路２９からの電圧ＶＣが供給される電源ラインＬ２に一方の出力端子が接続され、他方の出力端子が端子２１に接続された突入電流供給用のトランジスタＴ２と、を備えている。尚、本実施形態では、トランジスタＴ１，Ｔ２として、例えばＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いている。

更に、燃料噴射制御装置１１は、アノードがグランドラインに接続されると共に、カソードが端子２１に接続された還流用のダイオード３１と、カソードが端子２３及びトランジスタＴ０のドレインに接続され、アノードがトランジスタＴ０のゲートに接続された消弧用のツェナーダイオード３３と、上記各トランジスタＴ０，Ｔ１，Ｔ２及び昇圧回路２９を制御する駆動制御回路３５と、マイコン（マイクロコンピュータ）３７と、を備えている。

ダイオード３１は、トランジスタＴ０がオンしている状態で、トランジスタＴ１，Ｔ２のうちのオンされていた方がオフに切り替えられたときに、トランジスタＴ０の下流側であるグランドラインからコイル１７の上流側へと電流を還流させるダイオードである。

また、ツェナーダイオード３３は、トランジスタＴ１，Ｔ２のうちのオンされていた方がオフに切り替えられると共に、トランジスタＴ０がオンからオフに切り替えられるときに、コイル１７に発生する逆起電力を速やかに消費して消失させるために設けられている。つまり、そのときには、駆動制御回路３５からトランジスタＴ０のゲートに出力される駆動信号ＳＤ０がハイからローになって、トランジスタＴ０はオンからオフに移行しようとするが、コイル１７に蓄積されていた電磁エネルギーにより、バッテリ電圧ＶＢよりも大きいフライバック電圧（逆起電圧）が端子２３に発生し、そのフライバック電圧により、ツェナーダイオード３３のカソード側からアノード側へツェナー電流が流れる。そして、そのツェナー電流が流れることによりトランジスタＴ０のゲート電圧が上昇して、トランジスタＴ０が能動領域でオンし、コイル１７にはトランジスタＴ０を介して引き続き上記電磁エネルギーによる電流が流れることとなり、このことにより、上記電磁エネルギーによる逆起電力が主にトランジスタＴ０で消費される。このため、逆起電力が速やかに消失して、コイル１７に流れる電流（インジェクタ電流）Ｉは急減少することとなる。尚、ツェナーダイオード３３のツェナー電圧を「Ｖｚ」とし、トランジスタＴ０がオンし始めるゲート電圧の閾値を「Ｖｔｈ」とすると、ツェナーダイオード３３によってトランジスタＴ０が能動領域でオンする場合に、端子２３の電圧である下流端子電圧Ｖ２は、図４の最下段における点線で示すように、「Ｖｚ＋Ｖｔｈ」となる。

一方、マイコン３７は、プログラムを実行するＣＰＵ４１、実行対象のプログラムが記憶されたＲＯＭ４２、ＣＰＵ４１による演算結果等が記憶されるＲＡＭ４３及びＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）４４等を備えている。

ここで、マイコン３７には、エンジン１３を制御するための信号として、エンジン１３を始動させる条件が成立するとハイレベルになるスタート信号、エンジン１３のクランク軸の回転に応じてクランクセンサから出力されるクランクセンサ信号、エンジンのカム軸の回転に応じてカムセンサから出力されるカムセンサ信号、エンジンの冷却水温を検出する水温センサからの信号（水温センサ信号）、及びエンジン１３の吸入空気量を検出するエアフロメータからの信号（エアフロメータ信号）等が入力される。

また、燃料噴射制御装置１１では、車両の運転者が所定のスイッチ操作を行うことにより車両がイグニッションオンの状態になると、上記電源ラインＬ１にバッテリ電圧ＶＢが供給され、そのバッテリ電圧ＶＢから、図示しない電源回路により、マイコン３７や駆動制御回路３５等の各部が動作するための一定電圧（例えば５Ｖ）が生成される。このため、マイコン３７は、車両がイグニッションオンの状態になると動作を開始することとなる。尚、イグニッションオンの状態とは、車両におけるイグニッション電源のラインにバッテリ電圧ＶＢが供給される状態である。

そして、マイコン３７は、動作を開始した後、スタート信号がハイレベルになったことを検知すると、各気筒の燃料噴射タイミングを決定するために、クランクセンサ信号とカムセンサ信号とに基づいて気筒判別（クランク軸の回転位置の特定）を行う。尚、気筒判別の手法は様々なものが既知であり、また、その手法はどのようなものでも良いため、ここでは説明を省略する。

そして、マイコン３７は、気筒判別が完了したならば、燃料噴射制御処理を実行することにより、気筒判別結果や、クランクセンサ信号に基づき算出されるエンジン回転数や、水温センサ信号及びエアフロメータ信号などに基づき検出される他の運転情報に基づいて、各気筒のインジェクタ１５を、駆動制御回路３５を介して制御する。

具体的に説明すると、マイコン３７は、各気筒について、多段噴射を行うか否かを決定すると共に、多段噴射を行うならばその多段噴射での噴射回数を決定し、更に、各燃料噴射についての噴射開始タイミングと噴射時間を決定する。そして、その決定した噴射開始タイミング及び噴射時間に基づいて、インジェクタ１５への通電を指示する通電指令信号を生成して駆動制御回路３５に出力する。

その通電指令信号は、当該信号がアクティブレベルの間だけインジェクタ１５を駆動する（つまり、インジェクタ１５のコイル１７に通電する）、という意味を持っている。また、噴射開始タイミングは、インジェクタ１５の駆動開始タイミングに該当し、噴射時間は、インジェクタ１５の駆動時間に該当する。このため、通電指令信号は、決定された噴射開始タイミングから、決定された噴射時間だけアクティブレベル（本実施形態では例えばハイ）にされる。よって、マイコン３７は、エンジン回転数などの運転情報に基づいて、気筒毎に、インジェクタ１５の駆動期間（駆動開始タイミング及び駆動時間）を設定し、その駆動期間だけ、該当する気筒の通電指令信号をハイにしていると言える。

尚、多段噴射とは、気筒における１回の燃焼に必要な燃料を、複数回に分割してインジェクタ１５から噴射させることである。また、本実施形態で説明しているマイコン３７の動作は、マイコン３７におけるＣＰＵ４１がＲＯＭ４２内のプログラムを実行することで実現されるものである。

一方、昇圧回路２９は、例えば、コイル（インダクタ）をチョッパ制御して、そのコイルに生じるフライバック電圧によりコンデンサを充電する周知の昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータである。

そして、駆動制御回路３５は、例えば、マイコン３７からの各気筒の通電指令信号が全てローの場合（即ち、インジェクタ１５を駆動しない期間中）に、昇圧回路２９の出力電圧ＶＣ（上記コンデンサの充電電圧）が一定の目標電圧（例えば８０Ｖ）となるように昇圧回路２９に昇圧動作をさせる。

次に、駆動制御回路３５の基本動作を、図２のタイムチャートを用いて説明する。尚、前述したように、駆動制御回路３５には、マイコン３７から各気筒の通電指令信号がそれぞれ入力されるが、以下では、第１気筒を例に挙げて説明する。

図２に示すように、マイコン３７から駆動制御回路３５への第１気筒の通電指令信号Ｓ＃１がローからハイになると、駆動制御回路３５は、第１気筒に対応するトランジスタＴ０への駆動信号ＳＤ０をハイにすることにより、そのトランジスタＴ０をオンさせ、これと同時に、インジェクタ電流制御用のトランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御を開始する。

ここで、インジェクタ電流制御用のトランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御は、下記（１）の突入電流制御と、下記（２）の定電流制御からなる。
尚、本実施形態において、トランジスタＴ１は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであるため、駆動制御回路３５は、トランジスタＴ１への駆動信号ＳＤ１をローにすることにより、トランジスタＴ１をオンさせ、駆動信号ＳＤ１をハイにすることにより、トランジスタＴ１をオフさせる。同様に、トランジスタＴ２もＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴであるため、駆動制御回路３５は、トランジスタＴ２への駆動信号ＳＤ２をローにすることにより、トランジスタＴ２をオンさせ、駆動信号ＳＤ２をハイにすることにより、トランジスタＴ２をオフさせる。

（１）突入電流制御
駆動制御回路３５は、通電指令信号Ｓ＃１がローからハイになると、突入電流制御を開始して、まず、トランジスタＴ２をオンさせる。

すると、昇圧回路２９からの電圧ＶＣが端子２１に印加されてインジェクタ１５のコイル１７にも印加され、これにより、コイル１７への通電が開始される。そして、このとき、コイル１７には、図２の最下段（「インジェクタ電流Ｉ」の段）に示すように、インジェクタ１５を速やかに開弁させるための突入電流が流れる。

そして、駆動制御回路３５は、トランジスタＴ２をオンさせた後において、インジェクタ電流Ｉを、抵抗２５に生じる電圧（詳しくは、抵抗２５の両端の電位差）Ｖｉに基づき検出し、その検出したインジェクタ電流Ｉが、予め当該駆動制御回路３５に設定されているピーク値ｉｐに達したことを検知すると、トランジスタＴ２をオフさせる。

このような突入電流制御により、コイル１７への通電開始時には、トランジスタＴ２がオンして、コイル１７の上流側にバッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧ＶＣが電源電圧として印加されることにより、インジェクタ１５の開弁応答が早まる。

（２）定電流制御
また、駆動制御回路３５は、通電指令信号Ｓ＃１がローからハイになると、コイル１７に一定電流を流すための定電流制御も開始する。その定電流制御は、抵抗２５に生じる電圧Ｖｉに基づき検出されるインジェクタ電流Ｉが、上記ピーク値ｉｐよりも小さい開弁維持用の一定電流となるように、定電流供給用のトランジスタＴ１をオン／オフさせる制御であり、具体的には、下記のような制御である。

即ち、定電流制御では、図２の３段目と最下段に示すように、インジェクタ電流Ｉが下側閾値ｉｃＬ以下になるとトランジスタＴ１をオンさせ、インジェクタ電流Ｉが上側閾値ｉｃＨ以上になるとトランジスタＴ１をオフさせる、という制御を行う。尚、下側閾値ｉｃＬと、上側閾値ｉｃＨと、ピーク値ｉｐとの関係は、「ｉｃＬ＜ｉｃＨ＜ｉｐ」である。

このため、トランジスタＴ２のオフに伴い、インジェクタ電流Ｉがピーク値ｉｐから低下して下側閾値ｉｃＬ以下になると、以後は、定電流制御によりトランジスタＴ１のオン／オフが繰り返されて、インジェクタ電流Ｉの平均値が、上側閾値ｉｃＨと下側閾値ｉｃＬとの間の一定電流に制御されることとなる。尚、トランジスタＴ１のオン時には、コイル１７の上流側にバッテリ電圧ＶＢが電源電圧として印加され、コイル１７へは、トランジスタＴ１とダイオード２７を介して電流が流れる。また、トランジスタＴ１のオフ時には、グランドライン側からダイオード３１を介して電流（即ち、還流電流）が流れる。

そして、このような定電流制御により、トランジスタＴ２のオフ後は、コイル１７に一定電流が流れ、その一定電流により、インジェクタ１５が開弁状態に保持される。
尚、図２の３段目に示すように、通電指令信号Ｓ＃１がハイになったときから少しの間だけトランジスタＴ１がオンされているのは、この定電流制御によるものである。つまり、トランジスタＴ１は、通電指令信号Ｓ＃１がハイになってからインジェクタ電流Ｉが上側閾値ｉｃＨに到達するまではオンし続けられるためである。但し、バッテリ電圧ＶＢよりも昇圧回路２９からの電圧ＶＣの方が高いため、トランジスタＴ２がオンしている間は、たとえトランジスタＴ１がオンしても、コイル１７へは電圧ＶＣを電源として電流が流れることとなる。このため、定電流制御は、突入電流制御によってトランジスタＴ２がオフされてから、インジェクタ電流Ｉが下側閾値ｉｃＬにまで低下したときに、開始されるようになっていても、結果は同じである。

また、図２では、下側閾値ｉｃＬ及び上側閾値ｉｃＨが常に一定であって、インジェクタ電流Ｉを１種類の一定電流に制御する場合を例示しているが、例えば、コイル１７への通電開始時から一定時間が経過すると、下側閾値ｉｃＬ及び上側閾値ｉｃＨを、それまでよりも小さい値に切り替えて、インジェクタ電流Ｉを、より低い一定電流にする、といった切替制御を行っても良い。

以上が、インジェクタ電流制御用のトランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御である。
その後、マイコン３７からの通電指令信号Ｓ＃１がハイからローになると、駆動制御回路３５は、トランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御を終了して、トランジスタＴ１，Ｔ２をオフ状態のままにし、これと同時に、トランジスタＴ０への駆動信号ＳＤ０をローにして、トランジスタＴ０をオフさせる。

すると、コイル１７への通電が停止してインジェクタ１５が閉弁し、そのインジェクタ１５による燃料噴射が終了する。
また、通電指令信号Ｓ＃１がハイからローになって、駆動制御回路３５が、トランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御を終了すると共に、トランジスタＴ０をオフさせるときには、トランジスタＴ１，Ｔ２のうちのオンされていた方がオフに切り替えられると共に、トランジスタＴ０がオンからオフに切り替えられることとなる。よって、そのときには、前述したように、トランジスタＴ０がツェナーダイオード３３により能動領域でオンして、コイル１７の逆起電力を速やかに消費することとなる。

次に、本実施形態の燃料噴射制御装置１１における特有の内容について説明する。
図１に示すように、駆動制御回路３５には、マイコン３７からのモード切替信号が入力される。そして、駆動制御回路３５は、そのモード切替信号が、通常モードを指示する方のレベル（例えばロー）である場合には、前述の基本動作を行う。また、駆動制御回路３５は、モード切替信号が、インジェクタ１５の特性を検出するための動作モード（以下、特性検出モードという）を指示する方のレベル（例えばハイ）である場合には、前述の基本動作とは少し異なる動作を行う。

そこで、以上のことを踏まえて、駆動制御回路３５の動作を、図３を用い説明する。
図３に示すように、駆動制御回路３５は、マイコン３７からの通電指令信号Ｓ＃１がローからハイになったことを検知すると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、トランジスタＴ０をオンさせると共に、インジェクタ電流制御用のトランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御（突入電流制御及び定電流制御）を開始する（Ｓ１２０，Ｓ１３０）。

その後、駆動制御回路３５は、通電指令信号Ｓ＃１がハイからローになったことを検知すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、マイコン３７からのモード切替信号が特性検出モードを指示する方のレベルであるか否かを判定する（Ｓ１５０）。

そして、駆動制御回路３５は、モード切替信号が特性検出モードを指示する方のレベルでなく、通常モードを指示する方のレベルであれば（Ｓ１５０：ＮＯ）、トランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御を終了して、トランジスタＴ１，Ｔ２をオフ状態のままにし、同時に、トランジスタＴ０をオフさせる（Ｓ１６０）。

つまり、図３におけるＳ１１０〜Ｓ１４０及びＳ１６０の動作が、通常モードの動作であり、前述の基本動作である。
一方、駆動制御回路３５は、通電指令信号Ｓ＃１がハイからローになったことを検知した時点で（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、モード切替信号が特性検出モードを指示する方のレベルであった場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、トランジスタＴ０をオフさせることなく、トランジスタＴ１，Ｔ２の駆動制御を終了して、トランジスタＴ１，Ｔ２をオフ状態のままにする（Ｓ１８０）。そして、通電指令信号Ｓ＃１がローになった時点から所定時間ｔｄが経過したなら（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、トランジスタＴ０をオフさせる（Ｓ２００）。

つまり、駆動制御回路３５は、モード切替信号が特性検出モードを指示する方のレベルである場合には、図４に示すように、トランジスタＴ０をオフさせるタイミング（本実施形態では、駆動信号ＳＤ０をハイからローにするタイミングであり、以下、オフタイミングともいう）を、通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミング（インジェクタ１５の駆動期間の終了時に相当）から、所定時間ｔｄだけ遅らせるようになっている。

そして、駆動制御回路３５がトランジスタＴ０のオフタイミングを通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミングから遅らせると、トランジスタＴ０がオンしている状態で、トランジスタＴ１，Ｔ２のうちのオンされていた方がオフに切り替えられることとなる。よって、ツェナーダイオード３３が機能することなく、コイル１７にダイオード３１を介して電流が還流することとなる。

ここで、図４において、点線で示す波形は、駆動制御回路３５が基本動作を行った場合（通常モードの場合）の波形である。そして、その場合には、駆動信号ＳＤ０がハイからローにされた直後において、ツェナーダイオード３３によりトランジスタＴ０が能動領域でオンして、コイル１７の逆起電力が速やかに消失するため、インジェクタ電流Ｉは急激に減少することとなる。尚、前述したように、下流端子電圧Ｖ２が「Ｖｚ＋Ｖｔｈ」になっている期間が、トランジスタＴ０が能動領域でオンしている期間である。

これに対して、図４における実線の波形で示すように、駆動制御回路３５がトランジスタＴ０のオフタイミングを通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミングから遅らせた場合には、上記基本動作の場合と比較すると、インジェクタ電流Ｉが緩やかに減少することとなる。よって、通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミングからインジェクタ電流Ｉが０になるまでの減少期間が長くなる。そして、本実施形態において、上記所定時間ｔｄは、通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミングからインジェクタ電流Ｉが０になるまでの最長時間よりも長い時間に設定されている。このため、図４に示すように、駆動信号ＳＤ０がハイからローにされる時点（トランジスタＴ０がオフされる時点）では、インジェクタ電流Ｉは０になっている。

尚、図４において、「上流端子電圧Ｖ１」とは、端子２１の電圧である。
また、図４は、インジェクタ１５の駆動時間が非常に短い場合であって、通電指令信号Ｓ＃１がハイになってからインジェクタ電流Ｉがピーク値ｉｐになる前に、通電指令信号Ｓ＃１がローにされた場合を示している。このため、図４の例では、通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミングにて、トランジスタＴ２がオンからオフされ、その時点から所定時間ｔｄが経過したときに、トランジスタＴ０がオフされている。これに対して、もし、前述の定電流制御によってトランジスタＴ１がオン／オフされている期間中に（尚、この時点でトランジスタＴ２は既にオフされている）、通電指令信号Ｓ＃１がローにされた場合には、通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミングにて、定電流制御が終了してトランジスタＴ１がオンされなくなり、その時点から所定時間ｔｄが経過したときに、トランジスタＴ０がオフされることとなる。

一方、マイコン３７は、前述した燃料噴射制御処理と共に、インジェクタ１５の特性を検出するための処理として、図５に示す特性検出処理を行う。尚、この特性検出処理は、例えば、燃料噴射の開始直前であって、通電指令信号をハイにする直前毎に実行される。そして、この図５についても、第１気筒のインジェクタ１５を例に挙げて説明するため、ここでは、通電指令信号Ｓ＃１がハイになる直前に図５の特性検出処理が実行された場合を例に挙げて説明する。

図５に示すように、マイコン３７は、特性検出処理を開始すると、まずＳ３１０にて、今回の燃料噴射の実施時においてインジェクタ１５の特性検出を行うか否かを判定し、インジェクタ１５の特性検出を行うと判定しなかった場合には、Ｓ３１５に進む。

Ｓ３１５では、駆動制御回路３５へのモード切替信号を、前述の通常モードを指示する方のレベルにすることにより、駆動制御回路３５の動作モードを通常モードに設定し、その後、当該特性検出処理を終了する。

一方、Ｓ３１０にて、インジェクタ１５の特性検出を行うと判定した場合には、Ｓ３２０に進み、モード切替信号を、前述の特性検出モードを指示する方のレベルにすることにより、駆動制御回路３５の動作モードを特性検出モードに設定する。

そして、次のＳ３３０にて、今回ハイにする通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミング（通電指令信号Ｓ＃１をハイからローに戻すタイミングであり、インジェクタ１５の駆動期間の終了時）が到来するまで待ち、通電指令信号Ｓ＃１の立ち下がりタイミングが到来したなら、Ｓ３４０に進む。

Ｓ３４０では、インジェクタ電流Ｉのサンプリングを開始する。具体的には、本実施形態では、抵抗２５に生じる電圧Ｖｉをインジェクタ電流Ｉとして検出しているため、その電圧ＶｉをＡ／Ｄ変換器４４により一定時間毎にＡ／Ｄ変換すると共に、各Ａ／Ｄ変換値をＲＡＭ４３に順次記憶することを、開始する。

尚、このようなインジェクタ電流Ｉのサンプリングは、インジェクタ電流Ｉが０になったと判定するまで続けるが、他の例として、例えば、前述の所定時間ｔｄが経過するまで続けるようになっていても良い。また、このようなインジェクタ電流Ｉのサンプリングにより、インジェクタ１５の駆動期間の終了時から減少していくインジェクタ電流Ｉが測定されることとなる。

そして、マイコン３７は、インジェクタ電流Ｉが０になると、サンプリングを終了して、Ｓ３５０に進む。
Ｓ３５０では、ＲＡＭ４３に記憶された各Ａ／Ｄ変換値（即ち、インジェクタ１５の駆動期間の終了時から減少していくインジェクタ電流Ｉの各サンプリング値）に基づいて、インジェクタ１５の特性を演算により検出し、その後、当該特性検出処理を終了する。

Ｓ３５０の処理について説明すると、本実施形態では、例えば、ＲＡＭ４３に記憶された各Ａ／Ｄ変換値を積分することにより、インジェクタ電流Ｉの減少期間における積分値を求め、その積分値から、インジェクタ１５の特性として、インダクタンス（詳しくは、コイル１７のインダクタンス）を検出する。

更に具体的に説明すると、ＲＯＭ４２には、例えば、インジェクタ１５の駆動時間（通電指令信号をハイにする時間）と、インジェクタ電流Ｉの減少期間における積分値とから、インジェクタ１５のインダクタンスを算出するためのインダクタンス算出用データマップが記憶されている。そして、Ｓ３５０では、そのインダクタンス算出用データマップに、今回のインジェクタ１５の駆動時間と、算出した積分値とを当てはめ、また更に補間演算等をすることにより、インダクタンスを算出する。

尚、インジェクタ１５のインダクタンスが同じであっても、インジェクタ１５の駆動期間の終了時におけるインジェクタ電流Ｉが異なれば、積分値は変わり、また、インジェクタ１５の駆動時間が変われば、駆動期間の終了時におけるインジェクタ電流Ｉが変わるため、本実施形態では、積分値だけでなく、インジェクタ１５の駆動時間も、インダクタンスを算出するためのパラメータとしている。また、インダクタンス算出用データマップは、理論計算あるいは実験により設定することができる。

一方、変形例として、インダクタンスを算出するためのパラメータとしては、駆動時間に代えて、駆動期間の終了時におけるインジェクタ電流Ｉとしても良い。その場合には、インダクタンス算出用データマップとして、駆動期間の終了時におけるインジェクタ電流Ｉと、インジェクタ電流Ｉの減少期間における積分値とから、インダクタンスを算出するためのデータマップを用意すれば良い。そして、マイコン３７は、上記Ｓ３４０でインジェクタ電流Ｉのサンプリングを開始したときの、最初のＡ／Ｄ変換値を、駆動期間の終了時おけるインジェクタ電流Ｉとして記憶し、その記憶したインジェクタ電流Ｉと、算出した積分値とを、インダクタンス算出用データマップに当てはめることにより、インダクタンスを算出すれば良い。

また、インジェクタ１５の特性検出を行う場合に、駆動期間の終了時におけるインジェクタ電流Ｉが一定であることが保証されているのであれば、インダクタンス算出用データマップとしては、駆動時間をパラメータとして持つ必要はなく、インジェクタ電流Ｉの減少期間における積分値からインダクタンスを算出するデータマップで良い。

ここで、インジェクタ１５では、インダクタンスが変われば、他の特性として、例えば、駆動期間の終了時から閉弁するまでの遅れ時間（閉弁遅れ時間）が変わる。
このため、本実施形態において、ＲＯＭ４２には、インダクタンスから、閉弁遅れ時間を算出するための閉弁遅れ時間算出用データマップが記憶されている。尚、閉弁遅れ時間算出用データマップも、理論計算あるいは実験により設定することができる。

そして、マイコン３７は、その閉弁遅れ時間算出用データマップに、特性検出処理のＳ３５０で算出したインダクタンスを当てはめ、また更に補間演算等をすることにより、インジェクタ１５の閉弁遅れ時間を算出する。

そして更に、マイコン３７は、燃料噴射制御処理において、例えば、第１気筒について、インジェクタ１５の駆動時間（噴射時間）を決定する際には、エンジン回転数などの運転情報に基づき算出した駆動時間の基本値を、その第１気筒のインジェクタ１５について算出した閉弁遅れ時間を用いて補正することにより、目標の燃料噴射量を実現するための駆動時間を算出する。具体的な手法としては、例えば、算出した閉弁弁遅れ時間ｔｃと、閉弁遅れ時間の基準値ｔｒとの差（ｔｃ−ｔｒ）を求め、その差（即ち、閉弁遅れ時間の個体誤差）の分だけ、駆動時間の基本値を短くした値を、実際にインジェクタ１５の駆動に用いる駆動時間（即ち、通電指令信号をハイにする時間）とする。

尚、以上のことは、第１気筒以外のインジェクタ１５についても同様である。
本実施形態の燃料噴射制御装置１１によれば、マイコン３７がインジェクタ１５の特性を検出するために駆動期間の終了時から減少していくインジェクタ電流Ｉをサンプリングする場合には、駆動制御回路３５がトランジスタＴ０のオフタイミングを駆動期間の終了時から遅らせるため、通常時よりも、インジェクタ電流Ｉが緩やかに減少して、インジェクタ電流Ｉが０になるまでの減少期間が長くなる。

よって、マイコン３７がサンプリングにより測定するインジェクタ電流Ｉの波形は、インジェクタ１５の特性の違いに応じて変わりやすくなり、本実施形態の例では、インジェクタ電流Ｉの積分値が、インジェクタ１５のインダクタンスに応じて変わりやすくなる。その結果、インダクタンスの検出精度を向上させることができる。また、Ａ／Ｄ変換器４４として、高速動作可能なＡ／Ｄ変換器を用いる必要が無くなるため、当該装置１１のコスト増加を回避することができる。

ところで、マイコン３７は、図５の特性検出処理におけるＳ３１０では、例えば、実施する全ての燃料噴射について、インジェクタ１５の特性検出を行うと判定する（つまり、毎回、特性検出を行うと判定する）ように構成することができる。

また、マイコン３７は、上記Ｓ３１０では、例えば、多段噴射のうちの一部の噴射を実施する場合に、インジェクタ１５の特性検出を行うと判定するように構成することができる。そして、このように構成すれば、以下の点で好ましい。

即ち、インジェクタ１５の特性検出のためにインジェクタ電流Ｉのサンプリングが実施される場合には、インジェクタ電流Ｉの減少が緩やかになる分、駆動期間の終了時からインジェクタ１５が閉弁するまでの遅れ時間が通常よりも長くなり、その分、実際の燃料噴射量が多くなる。このため、多段噴射のうち、インジェクタ１５の特性検出を行わない他の噴射については、インジェクタ１５の駆動時間を短く補正して、多段噴射による総燃料噴射量が、特性検出を行わない場合と同じになるようにすることができる。つまり、特性検出を行うことによってエンジン１３の燃焼及びエミッションに影響が出ないようにすることできる。

また特に、マイコン３７は、図５の特性検出処理におけるＳ３１０では、多段噴射のうちの最後の噴射を実施する場合に、インジェクタ１５の特性検出を行うと判定するように構成すると、より好ましい。

多段噴射の最後の噴射であれば、同じ気筒に対する次の燃料噴射までの時間が、多段噴射の間隔よりも格段に長いため、インジェクタ１５の特性検出を行うためにインジェクタ電流Ｉの減少期間が長くなっても、次の燃料噴射には影響が無いからである。

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。

例えば、検出するインジェクタ１５の特性としては、インダクタンスに限らず、他の種類の特性であっても良い。
一例として、インジェクタ１５の特性としての閉弁遅れ時間を、インダクタンスからではなく、直接的に検出する例を説明する。

一般に、インジェクタ１５では、インジェクタ電流Ｉが閉弁タイミングにおいて急減少することが知られている。このため、例えば、図５のＳ３５０では、ＲＡＭ４３に記憶された各Ａ／Ｄ変換値の時間微分値を算出し、その微分値（即ち、インジェクタ電流Ｉの波形を微分した値）のうち、変化傾向が増加又は０から減少に転じた微分値に該当する時点を、インジェクタ１５の閉弁タイミングとして検出することができる。そして、駆動期間の終了時から、その検出した閉弁タイミングまでの時間を、インジェクタ１５の閉弁遅れ時間として算出することができる。

また、消弧手段としては、例えば、カソードが端子２３及びトランジスタＴ０のドレインに接続され、アノードがトランジスタＴ０のソース又はグランドラインに接続されたツェナーダイオード、を用いても良い。その場合、コイル１７の逆起電力は、そのツェナーダイオードで消費されることとなる。

一方、上記実施形態では、コイル１７の上流側に電源電圧を印加する電源供給手段として、２つのトランジスタＴ１，Ｔ２を有し、そのトランジスタＴ１，Ｔ２の何れかがオンすることが、給電状態に該当し、トランジスタＴ１，Ｔ２の両方がオフすることが、非給電状態に相当していた。これに対して、トランジスタＴ１，Ｔ２の何れか一方だけを備える構成（換言すれば、電源電圧が１種類である構成）であっても、本発明は同様に適用することができる。

１１…燃料噴射制御装置、１３…エンジン、１５…インジェクタ、１７…コイル、２９…昇圧回路、３１…ダイオード、３３…ツェナーダイオード、３５…駆動制御回路、３７…マイコン、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２…トランジスタ

Claims (3)

1. インジェクタ（１５）のコイル（１７）に電流を流すための通電経路において、前記コイルよりも下流側に直列に設けられた下流側スイッチング素子（Ｔ０）と、
   前記通電経路における前記コイルよりも上流側に電源電圧を印加する給電状態と、前記上流側に電源電圧を印加しない非給電状態とに、切り替え可能な電源供給手段（Ｔ１，Ｔ２）と、
   前記下流側スイッチング素子がオンしている状態で、前記電源供給手段が前記給電状態から前記非給電状態に切り替えられたときに、前記下流側スイッチング素子の下流側から前記コイルの上流側に電流を還流させる還流手段（３１）と、
   前記電源供給手段が前記給電状態から前記非給電状態に切り替えられると共に、前記下流側スイッチング素子がオンからオフされるときに、前記コイルに発生する逆起電力を消失させる消弧手段（３３）と、
   前記インジェクタの駆動期間を設定する設定手段（３７）と、
   前記設定手段により設定された駆動期間の開始時に、前記電源供給手段を前記給電状態にすると共に、前記下流側スイッチング素子をオンさせることにより、前記コイルへの通電を開始して前記インジェクタを開弁させ、前記駆動期間が終了すると、前記電源供給手段を前記非給電状態にすると共に、前記下流側スイッチング素子をオフさせることにより、前記コイルへの通電を停止して前記インジェクタを閉弁させる駆動制御手段（３５）と、
   前記駆動期間の終了時から減少していく前記コイルの電流を測定し、その測定結果から前記インジェクタの所定の特性を検出する検出手段（３７，Ｓ３４０，Ｓ３５０）と、を備え、
   前記駆動制御手段は、前記検出手段が前記電流の測定を行う場合には、前記下流側スイッチング素子をオフさせるタイミングを、前記駆動期間の終了時から遅らせるように構成されていること、
   を特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記インジェクタは、開弁することで内燃機関（１３）の気筒に燃料を噴射するものであり、
   当該燃料噴射制御装置は、前記気筒における１回の燃焼に必要な燃料を、複数回に分割して前記インジェクタから噴射させるようになっており、
   前記検出手段は、前記複数回の噴射のうちの一部の噴射が実施される場合に、前記電流の測定を行うこと、
   を特徴とする燃料噴射制御装置。
3. 請求項２に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記検出手段は、前記複数回の噴射のうちの最後の噴射が実施される場合に、前記電流の測定を行うこと、
   を特徴とする燃料噴射制御装置。

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