JP2015130763A - 燃料噴射弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁駆動装置の部品点数を減らす。
【解決手段】燃料噴射弁駆動装置１は、バッテリ電圧ＶＢを昇圧してコンデンサ２１を充電する昇圧回路２３を備える。コンデンサ２１の充放電経路には、コンデンサ２１に直列に電流経路切替用のスイッチ２７が設けられている。コイル１３の上流側には、コンデンサ２１からコイル１３に放電電流を流す役割と、バッテリ電圧ＶＢを電源としてコイル１３に一定の電流を流す役割との、両方を果たすスイッチ２５を備える。この装置１では、コイル１３に放電電流を流す第１期間では、スイッチ２７をオンすることで、スイッチ２５のオンによりコンデンサ２１からコイル１３に放電電流が流れるようにし、コイル１３に一定の電流を流す第２期間では、スイッチ２７をオフすることで、スイッチ２５のオンによりコイル１３の上流側に昇圧用コイル３１及び充電用ダイオード３５を介してバッテリ電圧ＶＢが供給されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射弁を駆動する装置に関する。

車両のエンジン（内燃機関）に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）としては、コイルへの通電により開弁する電磁式のものがある。このような燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動装置は、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、燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御している。

また、この種の燃料噴射弁駆動装置は、バッテリ電圧を昇圧してコンデンサを充電する昇圧回路を備えると共に、コイルの下流側に１つのローサイドスイッチを備え、コイルの上流側には２つのハイサイドスイッチを備える。

ローサイドスイッチは、通電対象のコイル（換言すれば、駆動対象の燃料噴射弁）を選択するためのスイッチである。
また、２つのハイサイドスイッチのうち、一方は、コンデンサの高電位側端子をコイルの上流側に接続してコンデンサからコイルに放電電流を流すための放電用スイッチである。そして、他方は、コイルの上流側に電源としてバッテリ電圧を供給する給電状態と電源を供給しない非給電状態とを切り替えるためのスイッチであって、コイルに開弁状態保持用の一定の電流を流すためにオン／オフされる定電流用スイッチである。更に、定電流用スイッチとコイルの上流側との間には、アノードを定電流用スイッチの方にして、ダイオードが設けられる。そのダイオードは、放電用スイッチがオンされているときに、コンデンサから定電流用スイッチを介してバッテリ電圧のラインへ電流が回り込まないようにするためのダイオードであり、以下では、定電流ダイオードという。

この種の燃料噴射弁駆動装置では、コイルに電流を流すべき通電期間の間、ローサイドスイッチをオンさせると共に、通電期間の開始時から所定の期間は、放電用スイッチをオンすることで、コンデンサからコイルに放電電流を流す。そして、放電用スイッチをオフした後の残りの通電期間は、コイルに一定の電流が流れるように、定電流用スイッチをオン／オフさせる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３３６５６８号公報

従来の燃料噴射弁駆動装置では、コンデンサからコイルに放電電流を流すための放電用スイッチと、バッテリ電圧を電源としてコイルに一定の電流を流すための定電流用スイッチとを、別々に設けている。更に、前述の定電流ダイオードも必要となる。このため、部品点数が多くなってしまう。

そこで、本発明は、燃料噴射弁駆動装置の部品点数を少なくすることを目的としている。

第１発明の燃料噴射弁駆動装置は、燃料噴射弁のコイルに放電する電気エネルギーが蓄積されるコンデンサと、電源電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧でコンデンサを充電する昇圧回路と、を備える。この燃料噴射弁駆動装置は、コイルに電流を流す通電期間の開始時から所定の期間である第１期間は、コイルにコンデンサから放電電流を流し、第１期間が終了した後の残りの通電期間である第２期間は、コイルに一定の電流が流れるように、コイルの上流側に電源として前記電源電圧を供給する給電状態とコイルの上流側に電源を供給しない非給電状態とを切り替える。そして、コイルに前記放電電流と前記一定の電流とを流すことにより、燃料噴射弁を開弁状態に駆動する。

特に、この燃料噴射弁駆動装置は、コイルに前記放電電流と前記一定の電流とを流すために、コイルの上流側に設けられた電流制御用スイッチと、スイッチ共用化手段とを備える。スイッチ共用化手段は、第１期間においては、電流制御用スイッチのオンによりコンデンサの高電位側端子がコイルの上流側に接続されてコイルに放電電流が流れるようにし、第２期間においては、電流制御用スイッチのオン／オフにより給電状態と非給電状態とが切り替わるようにする。

このような燃料噴射弁駆動装置では、１つの電流制御用スイッチを、コンデンサからコイルに放電電流を流すための放電用スイッチと、コイルに一定の電流を流すための定電流用スイッチとの、両方として共用している。また、放電用スイッチと定電流用スイッチとを別々に設ける構成ではないため、前述の定電流ダイオードも不要となる。このため、燃料噴射弁駆動装置の部品点数を少なくすることができる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の燃料噴射制御装置を示す構成図である。 第１実施形態の駆動制御回路の動作を説明する説明図である。 第２実施形態の燃料噴射制御装置を示す構成図である。 比較例の燃料噴射制御装置を示す構成図である。

以下に、本発明が適用された実施形態の燃料噴射弁駆動装置としての燃料噴射制御装置について、図面を用い説明する。尚、本実施形態の燃料噴射制御装置（以下単に、制御装置という）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に燃料を噴射する４個の燃料噴射弁を駆動する。そして、制御装置は、各燃料噴射弁のコイル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への燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御する。また、本実施形態において、スイッチとして使用しているスイッチング素子は、例えばＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であるが、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の他種類のスイッチング素子でも良い。

［第１実施形態］
図１に示すように、制御装置１が駆動する４個の燃料噴射弁１１（尚、各々を区別する場合は符号として１１−１〜１１−４を用いる）は、２つの燃料噴射弁１１−１，１１−４からなる第１グループと、他の２つの燃料噴射弁１１−２，１１−３からなる第２グループとに分けられている。例えば、燃料を噴射する気筒の順番が「第１気筒＃１→第２気筒＃２→第４気筒＃４→第３気筒＃３」であるとすると、第１グループの燃料噴射弁１１−１，１１−４は、第１気筒＃１と第４気筒＃４の燃料噴射弁である。そして、第２グループの燃料噴射弁１１−２，１１−３は、第２気筒＃２と第３気筒＃３の燃料噴射弁である。つまり、燃料噴射弁１１は、燃料噴射を実施する期間が重なる可能性がないのもの同士でグループ化されている。

燃料噴射弁１１では、それのコイル１３に通電されると、図示しない弁体（いわゆるノズルニードル）が開弁位置に移動して、燃料噴射が行われる。また、コイル１３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。尚、各燃料噴射弁１１−１〜１１−４のコイル１３を区別する場合、それらの符号として１３−１〜１３−４を用いる。

各燃料噴射弁１１のコイル１３の上流側と下流側は、それぞれ車両内配線（いわゆるワイヤハーネス）を介して制御装置１に接続されている。そして、第１グループの各コイル１３−１，１３−４の上流側は、制御装置１の内部において、共通の電流出力ライン１５−１に接続されている。同様に、第２グループの各コイル１３−２，１３−３の上流側は、制御装置１の内部において、共通の電流出力ライン１５−２に接続されている。

制御装置１は、各コイル１３の下流側と、基準電位（この例では０Ｖ）のラインであるグランドラインとの間の各々に、スイッチング素子である気筒選択スイッチ１７を備える。尚、各気筒選択スイッチ１７を区別する場合、それらの符号として１７−１〜１７−４を用いる。

気筒選択スイッチ１７−ｎ（ｎは１〜４の何れか）がオンすることで、その気筒選択スイッチ１７−ｎに対応するコイル１３−ｎへの通電が可能になり、延いては、燃料噴射弁１１−ｎによる気筒＃ｎへの燃料噴射が可能になる。気筒選択スイッチ１７は、通電対象のコイル１３（換言すれば、駆動対象の燃料噴射弁１１）を選択するためのスイッチである。

また、気筒選択スイッチ１７−１，１７−４のコイル１３−１，１３−４側の端子（この例ではドレイン）とは反対側の端子（この例ではソース）とグランドラインとの間には、コイル１３−１，１３−４に流れる電流を検出するための電流検出抵抗１９−１が設けられている。同様に、気筒選択スイッチ１７−２，１７−３のコイル１３−２，１３−３側の端子（ドレイン）とは反対側の端子（ソース）とグランドラインとの間には、コイル１３−２，１３−３に流れる電流を検出するための電流検出抵抗１９−２が設けられている。

そして、制御装置１は、コイル１３に放電する電気エネルギーが蓄積されるコンデンサ２１と、電源電圧としてのバッテリ電圧（車載バッテリの電圧）ＶＢを昇圧し、その昇圧した昇圧電圧でコンデンサ２１を充電する昇圧回路２３と、第１グループのコイル１３−１，１３−４に電流を流すために、コイル１３−１，１３−４の上流側に設けられた電流制御用スイッチ２５−１と、第２グループのコイル１３−２，１３−３に電流を流すために、コイル１３−２，１３−３の上流側に設けられた電流制御用スイッチ２５−２と、を備える。

電流制御用スイッチ２５−１は、昇圧回路２３を構成する後述の充電用ダイオード３５のカソードと、電流出力ライン１５−１のコイル１３−１，１３−４側とは反対側の端部との間に直列に設けられている。同様に、電流制御用スイッチ２５−２は、上記充電用ダイオード３５のカソードと、電流出力ライン１５−２のコイル１３−２，１３−３側とは反対側の端部との間に直列に設けられている。

電流制御用スイッチ２５−１は、第１グループのコイル１３−１，１３−４に、コンデンサ２１からの放電電流を流す役割と、バッテリ電圧ＶＢを電源として一定の電流を流す役割とを兼ねる。同様に、電流制御用スイッチ２５−２は、第２グループのコイル１３−２，１３−３に、コンデンサ２１からの放電電流を流す役割と、バッテリ電圧ＶＢを電源として一定の電流を流す役割とを兼ねる。尚、２つの電流制御用スイッチ２５−１，２５−２を特に区別しない場合、それらの符号として２５を用いる。

また、コンデンサ２１は、充電用ダイオード３５のカソードとグランドラインとの間の経路（充放電経路）上に直列に設けられており、その経路上において、コンデンサ２１に対して直列に、スイッチング素子である電流経路切替用スイッチ２７が設けられている。

本実施形態において、電流経路切替用スイッチ２７は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、それの寄生ダイオード２７ａの順方向が、コンデンサ２１を充電する電流方向と同じになるように（コンデンサ２１の放電電流方向とは逆になるように）、設けられている。尚、この例では、電流経路切替用スイッチ２７をコンデンサ２１の上流側に設けているが、電流経路切替用スイッチ２７はコンデンサ２１の下流側に設けても良い。

昇圧回路２３は、ＤＣＤＣコンバータであり、バッテリ電圧ＶＢが一端に供給される昇圧用コイル３１と、昇圧用コイル３１の他端とグランドラインとの間の経路上に直列に設けられたスイッチング素子である昇圧用スイッチ３３と、昇圧用コイル３１の上記他端と昇圧用スイッチ３３の昇圧用コイル３１側の端子（この例ではドレイン）とを結ぶ経路にアノードが接続された充電用ダイオード３５と、を備える。

この昇圧回路２３では、昇圧用スイッチ３３がオン／オフされることによって、昇圧用コイル３１のバッテリ電圧ＶＢ側とは反対側に、バッテリ電圧ＶＢよりも大きい逆起電圧が生じ、その逆起電圧が充電用ダイオード３５のカソードから、コンデンサ２１を充電するための昇圧電圧として出力される。そして、コンデンサ２１は、充電用ダイオード３５からの昇圧電圧によって充電される。尚、コンデンサ２１には、電流経路切替用スイッチ２７がオフであっても、その電流経路切替用スイッチ２７の寄生ダイオード２７ａを介して充電電流が流れる。

更に、制御装置１は、アノードがグランドラインに接続され、カソードが電流出力ライン１５−１に接続された電流還流用のダイオード３７−１と、アノードがグランドラインに接続され、カソードが電流出力ライン１５−２に接続された電流還流用のダイオード３７−２と、各気筒選択スイッチ１７、各電流制御用スイッチ２５、電流経路切替用スイッチ２７及び昇圧用スイッチ３３を制御することで各コイル１３に電流を流し、延いては各燃料噴射弁１１を開弁させる駆動制御回路４１と、マイコン（マイクロコンピュータ）４３と、を備える。

マイコン４３は、エンジン回転数（ＮＥ）、アクセル開度（ＡＣＣ）、エンジン水温（ＴＨＷ）など、各種センサ（図示省略）にて検出されるエンジンの運転情報に基づいて、各燃料噴射弁１１−ｎ（ｎは１〜４の何れか）に対応する噴射指令信号Ｓ＃ｎを生成して駆動制御回路４１に出力する。噴射指令信号Ｓ＃ｎは、その信号のレベルがアクティブレベル（本実施形態では例えばハイ）の間だけ燃料噴射弁１１−ｎのコイル１３−ｎに通電する（つまり、燃料噴射弁１１−ｎを開弁させる）、という意味を持っている。このため、マイコン４３は、エンジンの運転情報に基づいて、燃料噴射弁１１毎に（換言すれば、気筒毎に）、コイル１３への通電期間を設定し、その通電期間だけ噴射指令信号をハイにしていると言える。尚、マイコン４３が制御装置１とは別の装置に設けられ、その別の装置から駆動制御回路４１に噴射指令信号Ｓ＃ｎが与えられる構成でも良い。

駆動制御回路４１は、各気筒選択スイッチ１７、各電流制御用スイッチ２５及び電流経路切替用スイッチ２７を制御する電流制御部４１ａと、コンデンサ２１の電圧（以下、コンデンサ電圧という）Ｖｃが所定の目標電圧（例えば５０Ｖ）となるように昇圧用スイッチ３３を制御する充電制御部４１ｂと、を備える。

次に、駆動制御回路４１の電流制御部４１ａ及び充電制御部４１ｂの動作について、図２を用い説明する。尚、ここでは、第１グループの燃料噴射弁１１−１が駆動される場合を例に挙げて説明する。また、燃料噴射の開始前において、コンデンサ電圧Ｖｃは目標電圧になっているものとする。

図２に示すように、マイコン４３から駆動制御回路４１への噴射指令信号Ｓ＃ｎのうち、例えば、燃料噴射弁１１−１に対応する噴射指令信号Ｓ＃１がローからハイになると、電流制御部４１ａは、気筒選択スイッチ１７−１〜１７−４のうち、燃料噴射弁１１−１に対応する気筒選択スイッチ１７−１をオフからオンさせる。そして、電流制御部４１ａは、噴射指令信号Ｓ＃１がハイになっている間、気筒選択スイッチ１７−１をオンさせ続ける。

更に、電流制御部４１ａは、噴射指令信号Ｓ＃１がハイになると、電流経路切替用スイッチ２７をオンさせると共に、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２のうち、燃料噴射弁１１−１が所属する第１グループに対応する方の電流制御用スイッチ２５−１をオンさせる。

すると、コンデンサ２１の高電位側端子（プラス端子）が燃料噴射弁１１−１のコイル１３−１の上流側に接続されて、コンデンサ２１からコイル１３−１に放電される。つまり、「コンデンサ２１→電流経路切替用スイッチ２７→電流制御用スイッチ２５−１→コイル１３−１→気筒選択スイッチ１７−１→電流検出抵抗１９−１→グランドライン」の経路で放電電流が流れる。そして、その放電電流により、燃料噴射弁１１−１が開弁する。

また、電流制御部４１ａは、コイル１３−１に流れる電流（燃料噴射弁１１−１の駆動電流でもあり、以下、コイル電流ともいう）を、電流検出抵抗１９−１に生じる電圧に基づき検出する。

そして、電流制御部４１ａは、電流経路切替用スイッチ２７及び電流制御用スイッチ２５−１をオンした後において、コイル電流が放電電流の目標最大値Ｉｐになったと判定すると、電流経路切替用スイッチ２７をオフさせると共に、電流制御用スイッチ２５−１もオフさせる。

すると、コンデンサ２１からコイル１３−１への放電が終了し、コイル１３−１には、グランドライン側からダイオード３７−１を介してフライバック電流が流れる（還流する）。このため、コイル電流は徐々に低下していく。

尚、この例において、通電期間の開始時から、コンデンサ２１からの放電を終了するまでの第１期間は、コイル電流が目標最大値Ｉｐに達するまでの期間であるが、他の例として、その第１期間は、例えば通電期間の開始時から一定時間の期間でも良い。

そして、電流制御部４１ａは、電流経路切替用スイッチ２７と電流制御用スイッチ２５−１との両方をオフしてから、通電期間が終了するまで（噴射指令信号Ｓ＃１がローになるまで）の第２期間は、コイル電流が上記目標最大値Ｉｐよりも小さい一定の電流となるように、電流制御用スイッチ２５−１をオン／オフさせる定電流制御を行う。

定電流制御は、電流経路切替用スイッチ２７をオフしたまま実施される。そして、電流経路切替用スイッチ２７がオフの状態で、電流制御用スイッチ２５−１がオンされると、通電対象のコイル１３−１の上流側に昇圧用コイル３１及び充電用ダイオード３５を介してバッテリ電圧ＶＢが供給される。また、電流制御用スイッチ２５−１がオフされると、コイル１３−１の上流側にバッテリ電圧ＶＢが供給されなくなる。

定電流制御が実施される第２期間において、コイル１３−１へは、電流制御用スイッチ２５−１のオン時には、昇圧用コイル３１及び充電用ダイオード３５を介して供給されるバッテリ電圧ＶＢを電源として電流が流れ、電流制御用スイッチ２５−１のオフ時には、グランドライン側からダイオード３７−１を介してフライバック電流が還流する。

具体的に説明すると、電流制御部４１ａは、例えば、コンデンサ２１からの放電を終了させた時点（第１期間の終了時）から、一定の時間Ｔａが経過するまでの間は、コイル電流が第１下側閾値Ｉｃ１Ｌ以下になったことを検知すると電流制御用スイッチ２５−１をオンさせ、コイル電流が第１上側閾値Ｉｃ１Ｈ以上になったことを検知すると電流制御用スイッチ２５−１をオフさせる、という制御を行う。そして、電流制御部４１ａは、上記時間Ｔａが経過した時点（以下、定電流値切替時点という）から噴射指令信号Ｓ＃１がローになるまでの間は、コイル電流が第２下側閾値Ｉｃ２Ｌ以下になったことを検知すると電流制御用スイッチ２５−１をオンさせ、コイル電流が第２上側閾値Ｉｃ２Ｈ以上になったことを検知すると電流制御用スイッチ２５−１をオフさせる、という制御を行う。

第１上側閾値Ｉｃ１Ｈは、第１下側閾値Ｉｃ１Ｌよりも大きく、第２上側閾値Ｉｃ２Ｈは、第２下側閾値Ｉｃ２Ｌよりも大きい。また、第１上側閾値Ｉｃ１Ｈは、第２上側閾値Ｉｃ２Ｈよりも大きく、第１下側閾値Ｉｃ１Ｌは、第２下側閾値Ｉｃ２Ｌよりも大きい。

このような定電流制御により、コイル電流が目標最大値Ｉｐから低下して第１下側閾値Ｉｃ１Ｌ以下になると、電流制御用スイッチ２５−１のオン／オフが繰り返されて、上記定電流値切替時点が到来するまでは、コイル電流の平均値が、Ｉｃ１ＨとＩｃ１Ｌとの間の第１一定電流に維持される。そして、定電流値切替時点から噴射指令信号Ｓ＃１がローになるまでは、コイル電流の平均値が、Ｉｃ２ＨとＩｃ２Ｌとの間の第２一定電流に維持される。第１一定電流は、燃料噴射弁１１を確実に開弁状態にするための電流（いわゆるピックアップ電流）であり、第２一定電流は、燃料噴射弁１１の開弁状態を維持するために必要な最小限の電流（いわゆるホールド電流）である。尚、この例では、コイル１３に流す一定の電流を、２段階に切り替えているが、２段階に切り替えない構成でも良い。

その後、マイコン４３からの噴射指令信号Ｓ＃１がハイからローになると、電流制御部４１ａは、気筒選択スイッチ１７−１をオフすると共に、電流制御用スイッチ２５−１のオン／オフ制御（定電流制御）を終了して、その電流制御用スイッチ２５−１もオフ状態に保持する。すると、コイル１３−１への通電が停止して燃料噴射弁１１−１が閉弁し、気筒＃１への燃料噴射が終了する。

また、図２の下から２段目に示すように、定電流制御が実施される第２期間において、コンデンサ電圧Ｖｃは、電流制御用スイッチ２５−１がオンからオフされる毎に上昇する。これは、電流制御用スイッチ２５−１がオンからオフされる毎に、昇圧用コイル３１に逆起電圧が発生し、その逆起電圧により、コンデンサ２１が、充電用ダイオード３５と電流経路切替用スイッチ２７の寄生ダイオード２７ａとを介して充電されるからである。

一方、充電制御部４１ｂは、マイコン４３からの噴射指令信号Ｓ＃ｎが全てローになっている期間（即ち、燃料噴射を実施していない期間）において、コンデンサ電圧Ｖｃをモニタし、そのコンデンサ電圧Ｖｃが目標電圧となるように、昇圧用スイッチ３３をオン／オフさせる。尚、充電制御部４１ｂは、コンデンサ２１を充電する場合に、電流経路切替用スイッチ２７をオンさせるように構成しても良い。コンデンサ２１の充電は、燃料噴射を実施していない期間に行うため、電流経路切替用スイッチ２７をオンしても燃料噴射弁１１の制御に影響はない。

また、電流制御部４１ａは、第１グループの他方の燃料噴射弁１１−４を駆動する場合には、燃料噴射弁１１−１を駆動する場合と比較すると、気筒選択スイッチ１７−１ではなく、気筒選択スイッチ１７−４をオンさせることとなる。

また、電流制御部４１ａは、第２グループの燃料噴射弁１１−２，１１−３の何れかを駆動する場合には、コイル１３−２，１３−３に流れる電流を、電流検出抵抗１９−２に生じる電圧に基づき検出する。そして、電流制御部４１ａは、燃料噴射弁１１−２を駆動する場合には、燃料噴射弁１１−１を駆動する場合と比較すると、気筒選択スイッチ１７−１ではなく、気筒選択スイッチ１７−２をオンさせ、電流制御用スイッチ２５−１ではなく、電流制御用スイッチ２５−２の方をオンさせることとなる。同様に、電流制御部４１ａは、燃料噴射弁１１−３を駆動する場合には、燃料噴射弁１１−１を駆動する場合と比較すると、気筒選択スイッチ１７−１ではなく、気筒選択スイッチ１７−３をオンさせ、電流制御用スイッチ２５−１ではなく、電流制御用スイッチ２５−２の方をオンさせることとなる。

ここで、図４に比較例の制御装置（以下、比較例装置ともいう）６１を示す。比較例装置６１では、バッテリ電圧ＶＢのラインと電流出力ライン１５−１との間に、第１グループのコイル１３−１，１３−４に一定の電流を流すためにオン／オフされる定電流用スイッチ６３−１が設けられている。同様に、バッテリ電圧ＶＢのラインと電流出力ライン１５−２との間に、第２グループのコイル１３−２，１３−３に一定の電流を流すためにオン／オフされる定電流用スイッチ６３−２が設けられている。更に、定電流用スイッチ６３−１と電流出力ライン１５−１との間には、アノードを定電流用スイッチ６３−１の方にして、ダイオード６５−１が設けられており、定電流用スイッチ６３−２と電流出力ライン１５−２との間にも、アノードを定電流用スイッチ６３−２の方にして、ダイオード６５−２が設けられている。また、比較例装置６１では、電流経路切替用スイッチ２７がなく、コンデンサ２１の高電位側端子は充電用ダイオード３５のカソードに常時接続されている。

この比較例装置６１において、電流制御用スイッチ２５は、コンデンサ２１から通電対象のコイル１３に放電させる専用のスイッチとして用いられる。そして、通電対象のコイル１３にバッテリ電圧ＶＢを電源として一定の電流を流すためには、定電流用スイッチ６３−１，６３−２の何れかががオン／オフされる。また、ダイオード６５−１，６５−２は、前述の定電流ダイオードに相当するものであり、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２がオンされているときに、コンデンサ２１から定電流用スイッチ６３−１，６３−２を介してバッテリ電圧ＶＢのラインへ電流が回り込んでしまうことを防止する。尚、比較例装置６１においては、ダイオード６５−１，６５−２がないと、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２がオンのときに、定電流用スイッチ６３−１，６３−２がオフであっても、定電流用スイッチ６３−１，６３−２の寄生ダイオード（図示省略）を通してコンデンサ２１からバッテリ電圧ＶＢのラインへ電流が流れてしまう。

本実施形態の制御装置１によれば、比較例装置６１（図４）と比較すると、電流経路切替用スイッチ２７を設けているが、定電流用スイッチ６３−１，６３−２とダイオード６５−１，６５−２を削減することができる。特に、本実施形態の制御装置１及び比較例装置６１では、１つのコンデンサ２１を２系統の電流出力ライン１５−１，１５−２で共用している。このため、比較例装置６１では、各電流出力ライン１５−１，１５−２に対して、定電流用スイッチ６３−１，６３−２とダイオード６５−１，６５−２を設けなければならないが、本実施形態の制御装置１では、その２つの定電流用スイッチ６３−１，６３−２とダイオード６５−１，６５−２とを削減できる。

以上のように、本実施形態の制御装置１では、コンデンサ２１から通電対象のコイル１３に放電する第１期間においては、電流制御用スイッチ２５のオンによりコンデンサ２１の高電位側端子がコイル１３の上流側に接続されてコイル１３にコンデンサ２１から放電電流が流れるようにしている。そして、バッテリ電圧ＶＢを電源としてコイル１３に一定の電流を流す第２期間においても、電流制御用スイッチ２５のオン／オフにより、コイル１３の上流側にバッテリ電圧ＶＢが供給される給電状態と、コイル１３の上流側にバッテリ電圧ＶＢが供給されない非給電状態とが切り替わるようにしている。つまり、電流制御用スイッチ２５を、コンデンサ２１からコイル１３に放電電流を流すための放電用スイッチと、コイル１３に一定の電流を流すための定電流用スイッチとの、両方として共用している。

このため、図４の比較例装置６１では必要であった定電流用スイッチ６３−１，６３−２とダイオード６５−１，６５−２が不要となり、部品点数を少なくすることができる。
また、本実施形態の制御装置１では、電流制御用スイッチ２５を、放電用スイッチと定電流用スイッチとの両方として共用するための構成として、充電用ダイオード３５のカソードとグランドラインとの間の経路上において、コンデンサ２１に対して直列に電流経路切替用スイッチ２７を設けている。そして、電流制御部４１ａが、第１期間では、電流経路切替用スイッチ２７をオンすることで、電流制御用スイッチ２５のオンによりコンデンサ２１からコイル１３に放電電流が流れるようにし、第２期間では、電流経路切替用スイッチ２７をオフすることで、電流制御用スイッチ２５のオン／オフにより上記給電状態と上記非給電状態とが切り替わるようにしている。具体的には、第２期間では、電流制御用スイッチ２５のオンにより、コイル１３の上流側に昇圧用コイル３１及び充電用ダイオード３５を介してバッテリ電圧ＶＢが供給され、電流制御用スイッチ２５のオフにより、コイル１３へのバッテリ電圧ＶＢの供給が停止されるようにしている。

このため、コイル１３の上流側にバッテリ電圧ＶＢを供給するための経路や手段を別途設ける必要がない。
しかも、コイル１３に一定の電流を流す第２期間では、コイル１３の上流側に昇圧用コイル３１を介してバッテリ電圧ＶＢを供給することになるため、定電流制御におけるコイル電流の増加速度を遅くすることができる。

例えば、コイル１３のインダクタンスが１７０μＨ（マイクロヘンリー）で、昇圧用コイル３１のインダクタンスが３６μＨであるとする。その場合、コイル１３の上流側に昇圧用コイル３１を介さずバッテリ電圧ＶＢを供給する構成（図４の比較例装置６１）と比較すると、コイル電流の増加速度は２０％ほど遅くなる。電流経路のインダクタンスが１．２倍になるからである。このため、定電流制御の実施によって発生するノイズを抑制することができる。

また、コイル電流の増加速度が遅くなることから、定電流制御において電流制御用スイッチ２５をオン／オフさせる回数が少なくなる。よって、電流制御用スイッチ２５のスイッチング時に発生する損失を低減するこができる。

尚、本実施形態の制御装置１では、何れかのコイル１３に通電している燃料噴射実施中には、昇圧回路２３の動作を停止させることとなり、コンデンサ２１の充電を積極的に行うことはできないが、例えば新興国など排ガス規制が厳しくない地域で採用されるエンジンシステムでは、多段噴射の回数が少ない傾向にあるため十分に適用することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の制御装置について説明する。尚、第１実施形態と同様の構成要素については、第１実施形態と同じ符号を用いる。

図３に示すように、第２実施形態の制御装置５１は、第１実施形態の制御装置１と比較すると、下記（１）〜（３）の点が異なる。
（１）電流経路切替用スイッチ２７がなく、コンデンサ２１の高電位側端子は充電用ダイオード３５のカソードに常時接続されている。

（２）コンデンサ２１の高電位側端子と、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２との間に、切替回路５３が設けられている。
切替回路５３は、第１状態と第２状態とに切り替わる。切替回路５３は、第１状態では、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２の電流出力ライン１５−１，１５−２側とは反対側の端子（以下、上流側端子という）に、コンデンサ２１の高電位側端子を接続させる。また、切替回路５３は、第２状態では、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２の上流側端子に、バッテリ電圧ＶＢを供給する。

（３）駆動制御回路４１の電流制御部４１ａは、第１期間では、第１実施形態の電流経路切替用スイッチ２７をオンさせることに代えて、切替回路５３を第１状態にする。このため、第１期間では、電流制御用スイッチ２５のオンにより、コンデンサ２１から通電対象のコイル１３に放電される。また、電流制御部４１ａは、第２期間では、第１実施形態の電流経路切替用スイッチ２７をオフさせることに代えて、切替回路５３を第２状態にする。このため、第２期間では、電流制御用スイッチ２５のオン／オフにより、通電対象のコイル１３に対するバッテリ電圧ＶＢの供給／非供給が切り替えられて、そのコイル１３に一定の電流が流れる。

切替回路５３は、例えば、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２の上流側端子とコンデンサ２１の高電位側端子との、接続／非接続を切り替える第１スイッチと、電流制御用スイッチ２５−１，２５−２の上流側端子とバッテリ電圧ＶＢとの、接続／非接続を切り替える第２スイッチと、によって構成することができる。

このような制御装置５１によれば、図４の比較例装置６１と比べると、２つのスイッチからなる切替回路５３を設ける代わりに、２つの定電流用スイッチ６３−１，６３−２と２つのダイオード６５−１，６５−２を削減することがきる。よって、少なくともダイオード６５−１，６５−２の分は部品点数を少なくすることができる。

以上、本発明の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ことなく、種々の形態を採り得る。また、前述の数値も一例であり他の値でも良い。
例えば、駆動制御回路４１の役割を、マイコン４３あるいはマイコン４３とは別のマイコンに実施させても良い。また、エンジンは、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの何れでもよい。また、コイル１３に対する電流出力ライン１５−１，１５−２の数も、２に限らず、１や３以上であっても良い。また、電源電圧は、バッテリ電圧ＶＢ以外の電圧であっても良い。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

また、上述した燃料噴射弁駆動装置としての制御装置の他、当該制御装置を構成要素とするシステム、当該制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、燃料噴射弁の駆動方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１１（１１−１〜１１−４）…燃料噴射弁、１３（１３−１〜１３−４）…コイル、２１…コンデンサ、２３…昇圧回路、２５（２５−１，２５−２）…電流制御用スイッチ、２７…電流経路切替用スイッチ、４１ａ…電流制御部、５３…切替回路

Claims (2)

1. 燃料噴射弁（１１）のコイル（１３）に放電する電気エネルギーが蓄積されるコンデンサ（２１）と、電源電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧で前記コンデンサを充電する昇圧回路（２３）と、を備え、
   前記コイルに電流を流す通電期間の開始時から所定の期間である第１期間は、前記コイルに前記コンデンサから放電電流を流し、前記第１期間が終了した後の残りの前記通電期間である第２期間は、前記コイルに一定の電流が流れるように、前記コイルの上流側に電源として前記電源電圧を供給する給電状態と前記コイルの上流側に電源を供給しない非給電状態とを切り替え、前記コイルに前記放電電流と前記一定の電流とを流すことにより前記燃料噴射弁を開弁状態に駆動する燃料噴射弁駆動装置であって、
   前記コイルに前記放電電流と前記一定の電流とを流すために、前記コイルの上流側に設けられた電流制御用スイッチ（２５）と、
   前記第１期間においては、前記電流制御用スイッチのオンにより前記コンデンサの高電位側端子が前記コイルの上流側に接続されて前記コイルに前記放電電流が流れるようにし、前記第２期間においては、前記電流制御用スイッチのオン／オフにより前記給電状態と前記非給電状態とが切り替わるようにする、スイッチ共用化手段（２７，４１ａ，５３）と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射弁駆動装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁駆動装置において、
   前記昇圧回路は、
   前記電源電圧が一端に供給される昇圧用コイル（３１）と、
   前記昇圧用コイルの他端と前記電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に直列に設けられた昇圧用スイッチ（３３）と、
   前記昇圧用コイルの前記他端と前記昇圧用スイッチの前記昇圧用コイル側の端子とを結ぶ経路にアノードが接続され、カソードから、前記コンデンサを充電するための前記昇圧電圧を出力する充電用ダイオード（３５）と、
   を備え、前記昇圧用スイッチのオン／オフに伴い前記昇圧用コイルに生じる逆起電圧を前記充電用ダイオードのカソードから前記昇圧電圧として出力する、ＤＣＤＣコンバータであり、
   前記コンデンサは、前記充電用ダイオードのカソードと前記基準電位との間の経路上に直列に設けられ、
   前記電流制御用スイッチは、前記充電用ダイオードのカソードと前記燃料噴射弁のコイルの上流側との間の経路上に直列に設けられ、
   前記スイッチ共用化手段（２７，４１ａ）は、
   前記充電用ダイオードのカソードと前記基準電位との間の経路上において、前記コンデンサに対して直列に設けられた電流経路切替用スイッチ（２７）と、
   前記第１期間では、前記電流経路切替用スイッチをオンすることで、前記電流制御用スイッチのオンにより前記コンデンサから前記燃料噴射弁のコイルに前記放電電流が流れるようにし、前記第２期間では、前記電流経路切替用スイッチをオフすることで、前記電流制御用スイッチのオンにより前記燃料噴射弁のコイルの上流側に前記昇圧用コイル及び前記充電用ダイオードを介して前記電源電圧が供給されて前記給電状態となり、前記電流制御用スイッチのオフにより前記非給電状態となるようにする切替制御手段（４１ａ）と、を備えること、
   を特徴とする燃料噴射弁駆動装置。

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