JP2016160784A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増加を抑制しつつ、上流端子がグランドショートしたときにも電磁負荷への通電が可能な燃料噴射制御装置を提供すること。【解決手段】燃料噴射制御装置１０において、駆動スイッチ２４のオフにより対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに生じる逆起電力エネルギは、該ソレノイドに対応する回収スイッチ２５の寄生ダイオードを通じてコンデンサ２０へ回収される。すべてのソレノイドの上流側と電気的に接続される上流端子Ｐ１にグランドショートが生じると、制御部２７は、すべての駆動スイッチをオフさせるとともに、ソレノイドを駆動させるタイミングで、該ソレノイドに回収スイッチを通じてコンデンサに蓄積されたエネルギを供給するように、回収スイッチをオンさせる。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射のための複数の電磁負荷の駆動を制御する燃料噴射制御装置に関する。特に、すべての電磁負荷の上流側と電気的に接続される上流端子を備える燃料噴射制御装置に関する。

特許文献１に記載のように、内燃機関の燃料噴射のための電磁負荷の駆動を制御する燃料噴射制御装置として、すべての電磁負荷の上流側と電気的に接続される上流端子を備えるものが知られている。

この燃料噴射制御装置（電磁弁制御装置）は、電磁負荷であるソレノイド（コイル）の駆動を制御する。ソレノイドは、２気筒エンジンの各気筒に設けられたインジェクタに用いられる。２つのインジェクタの上流側は、同じ上流端子（出力端子）に接続されている。また、放電スイッチ（放電ドライバ）や定電流スイッチ（定電流ドライバ）も、２つのソレノイドで共通となっている。

このように、上流端子を備える燃料噴射制御装置は、たとえば２気筒や３気筒エンジンを搭載する車両において廉価なシステムを実現するために採用されている。

特開２０１３−１６０３０５号公報

しかしながら、上記した構成では、すべて（２つ）のソレノイドの上流側が上流端子を介して、互いに電気的に接続されるため、上流端子がグランドショートすると、すべてのソレノイドに通電することができなくなる。

これに対し、上流端子を採用せず、２つのソレノイドの上流側が互いに電気的に分離される構成とすれば、一方のソレノイドの上流側でグランドショートが生じても、他方のソレノイドに通電することができる。しかしながら、放電スイッチや定電流スイッチなどの増加によって製造コストが嵩み、廉価なシステムを実現することができなくなる。

本発明は上記問題点に鑑み、製造コストの増加を抑制しつつ、上流端子がグランドショートしたときにも電磁負荷への通電が可能な燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひと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、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、内燃機関の燃料噴射のための複数の電磁負荷（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の駆動を制御する燃料噴射制御装置であって、
すべての電磁負荷の上流側と電気的に接続される上流端子（Ｐ１）と、
コンデンサ（２０）と、
電源電圧を昇圧してコンデンサを充電する充電回路（２１）と、
コンデンサと上流端子との間に配置され、オンすることで上流端子に対してコンデンサに蓄積されたエネルギを供給する放電スイッチ（Ｑ２２）と、
上流端子に対して上流側に配置され、オンすることで上流端子に対して電源電圧を供給する定電流スイッチ（Ｑ２３）と、
電磁負荷のそれぞれに対応して設けられるとともに対応する電磁負荷の下流側に配置され、オンすることで対応する電磁負荷の下流側をグランドに接続する複数の駆動スイッチ（２４）と、
電磁負荷のそれぞれに対応して設けられるとともに、対応する電磁負荷の下流側とコンデンサとの間に配置された回収スイッチ（２５）と、
充電回路の駆動、放電スイッチのオンオフ、定電流スイッチのオンオフ、駆動スイッチのオンオフ、及び回収スイッチのオンオフを制御する制御手段（２７）と、
を備え、
駆動スイッチのオフにより電磁負荷に生じる逆起電力エネルギは、該電磁負荷に対応する回収スイッチの寄生ダイオードによってコンデンサへ回収され、
制御手段は、上流端子の電圧をモニタしており、
上流端子にグランドショートが生じると、すべての駆動スイッチをオフさせるとともに、電磁負荷を駆動させるタイミングで、該電磁負荷に回収スイッチを通じてコンデンサに蓄積されたエネルギを供給するように、回収スイッチをオンさせ、
上流端子にグランドショートが生じていない通常制御時には、回収スイッチをオフさせることを特徴とする。

これによれば、電磁負荷に生じる逆起電力エネルギを回収するために回収スイッチを採用し、上流端子にグランドショートが生じると回収スイッチをオンさせるため、上流端子がグランドショートしたとしても、電磁負荷に通電することができる。したがって、放電スイッチや定電流スイッチを複数備える構成に較べて、製造コストの増加を抑制しつつ、上流端子がグランドショートしたときにも電磁負荷へ通電することができる。

第１実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を示す図である。 開弁動作を説明するタイミングチャートである。 通常制御期間において、ソレノイドに生じる逆起電力エネルギの還流経路を示す図である。 グランドショート発生期間において、ソレノイドへの通電経路を示す図である。 グランドショート発生期間において、ソレノイドに生じる逆起電力エネルギの還流経路を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を説明する。本実施形態において、燃料噴射制御装置は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成されている。以下においては、エンジンＥＣＵとしての機能のうち、インジェクタの駆動を制御する機能について説明する。

図１に示す燃料噴射制御装置１０は、車両のエンジンルームに配置されており、エンジン（内燃機関）の各気筒に設けられたインジェクタ（燃料噴射用電磁弁）を制御する。本実施形態では、直噴型３気筒ガソリンエンジンの各気筒（＃１，＃２，＃３）に設けられた３つのインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを制御する。

３つのインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれに設けられたソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（コイル）の通電時には、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃが生じる電磁力によって開放され、燃料を噴射するようになっている。また、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃへの非通電時には、それぞれに設けられた図示しないバネの付勢力により閉鎖されるようになっている。なお、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、特許請求の範囲に記載の電磁負荷に相当する。

ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側は、燃料噴射制御装置１０の上流端子Ｐ１に接続されている。上流端子Ｐ１は、すべてのソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側と電気的に接続される端子である。本実施形態では、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれに対応して３つの上流端子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃが設けられている。ソレノイド１２ａの上流側が上流端子Ｐ１ａに接続され、ソレノイド１２ｂの上流側が上流端子Ｐ１ｂに接続されている。ソレノイド１２ｃの上流側が上流端子Ｐ１ｃに接続されている。ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側は、上流端子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを介して、互いに電気的に接続されている。詳しくは、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側が、上流端子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを介して、燃料噴射制御装置１０内の配線により、互いに電気的に接続されている。

一方、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの下流側は、燃料噴射制御装置１０の下流端子Ｐ２に接続されている。詳しくは、下流端子Ｐ２として、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれに対応して３つの下流端子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃが設けられている。ソレノイド１２ａの下流側が下流端子Ｐ２ａに接続され、ソレノイド１２ｂの下流側が下流端子Ｐ２ｂに接続されている。ソレノイド１２ｃの下流側が下流端子Ｐ２ｃに接続されている。下流端子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃは、互いに電気的に分離されている。

燃料噴射制御装置１０は、コンデンサ２０と、充電回路２１と、放電スイッチＱ２２と、定電流スイッチＱ２３と、駆動スイッチ２４と、回収スイッチ２５と、制御部２７と、を備えている。

コンデンサ２０は、電解コンデンサである。コンデンサ２０は、開弁駆動時にソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに印加するエネルギを蓄える。

充電回路２１は、バッテリ電圧ＶＢを昇圧して、コンデンサ２０を充電する回路である。充電回路２１は、インダクタＬ２１（コイル）と、トランジスタＱ２１と、抵抗Ｒ２１と、ダイオードＤ２１と、を有している。なお、バッテリ電圧ＶＢが、特許請求の範囲に記載の電源電圧に相当する。

燃料噴射制御装置１０の電源端子Ｐ３にはバッテリ電圧ＶＢが供給される。この電源端子Ｐ３には、電源ライン３０が接続されている。インダクタＬ２１の一端は電源ライン３０に接続されており、インダクタＬ２１の他端には、トランジスタＱ２１が接続されている。本実施形態では、トランジスタＱ２１としてｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用しており、ドレインがインダクタＬ２１に接続されている。トランジスタＱ２１のソースは、抵抗Ｒ２１を介してグランドに接続されている。

また、インダクタＬ２１とトランジスタＱ２１との接続点には、逆流阻止用のダイオードＤ２１のアノードが接続されている。トランジスタＱ２１と抵抗Ｒ２１との接続点と、ダイオードＤ２１のカソードとの間には、コンデンサ２０が配置されている。コンデンサ２０の正極がダイオードＤ２１のカソードに接続され、負極がトランジスタＱ２１と抵抗Ｒ２１との接続点に接続されている。

放電スイッチＱ２２は、コンデンサ２０と上流端子Ｐ１との間に配置され、オンすることで、コンデンサ２０に蓄積されたエネルギを、上流端子Ｐ１を介してソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに放電させるスイッチである。放電スイッチＱ２２は、３つのソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに共通のスイッチとなっている。本実施形態では、放電スイッチＱ２２として、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。

放電スイッチＱ２２のソースは、ダイオードＤ２１とコンデンサ２０との接続点、すなわちコンデンサ２０の正極に接続され、ドレインは、上流端子Ｐ１を介してソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側に接続されている。

定電流スイッチＱ２３は、上流端子Ｐ１に対して上流側に配置され、オンすることで、上流端子Ｐ１を介してソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃにバッテリ電圧ＶＢを供給するスイッチである。定電流スイッチＱ２３は、３つのソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに共通のスイッチとなっている。本実施形態では、定電流スイッチＱ２３として、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。

定電流スイッチＱ２３のソースは電源ライン３０に接続されており、ドレインは、逆流阻止用のダイオードＤ２２及び上流端子Ｐ１を介して、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側に接続されている。ダイオードＤ２２のアノードが定電流スイッチＱ２３のドレインに接続され、カソードが放電スイッチＱ２２のドレインに接続されている。ダイオードＤ２２と放電スイッチＱ２２の接続点Ｎ１と、グランドとの間には、ダイオードＤ２３がアノードをグランド側にして配置されている。

図１に示すように、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側（上流端子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ）を互いに電気的に接続するための配線の接続点Ｎ２は、ダイオードＤ２２と放電スイッチＱ２２の接続点Ｎ１と、上流端子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃとの間に設けられている。配線における接続点Ｎ１，Ｎ２の間には、図示しない抵抗が配置されている。

駆動スイッチ２４は、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれに対応して設けられるとともに対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの下流側に配置され、オンすることで、対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの下流側をグランドに接続させる。また、本実施形態では、上流端子Ｐ１がグランドショートしたときに、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに生じる逆起電力エネルギを還流させる機能も有している。この駆動スイッチ２４は、ソレノイド１２ａに対応するトランジスタＱ２４ａと、ソレノイド１２ｂに対応するトランジスタＱ２４ｂと、ソレノイド１２ｃに対応するトランジスタＱ２４ｃと、を有している。本実施形態では、トランジスタＱ２４ａ，Ｑ２４ｂ，Ｑ２４ｃとして、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。

トランジスタＱ２４ａのソースは、電流検出用の抵抗Ｒ２２を介してグランドに接続されており、ドレインは、下流端子Ｐ２ａを介してソレノイド１２ａの下流側に接続されている。トランジスタＱ２４ｂのソースは、抵抗Ｒ２２を介してグランドに接続されており、ドレインは、下流端子Ｐ２ｂを介してソレノイド１２ｂの下流側に接続されている。トランジスタＱ２４ｃのソースは、抵抗Ｒ２２を介してグランドに接続されており、ドレインは、下流端子Ｐ２ｃを介してソレノイド１２ｃの下流側に接続されている。

回収スイッチ２５は、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれに対応して設けられるとともに、対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの下流側とコンデンサ２０との間に配置されている。回収スイッチ２５は、上流端子Ｐ１にグランドショートが生じていない通常制御期間において、駆動スイッチ２４のオフによりソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに生じる逆起電力エネルギを、コンデンサ２０に回収する機能を有している。また、上流端子Ｐ１にグランドショートが生じたときには、オンすることでソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに通電する機能も有している。

この回収スイッチ２５は、ソレノイド１２ａに対応するトランジスタＱ２５ａと、ソレノイド１２ｂに対応するトランジスタＱ２５ｂと、ソレノイド１２ｃに対応するトランジスタＱ２５ｃと、を有している。本実施形態では、トランジスタＱ２５ａ，Ｑ２５ｂ，Ｑ２５ｃとして、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。トランジスタＱ２５ａ，Ｑ２５ｂ，Ｑ２５ｃは、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタＱ２６ａ，Ｑ２６ｂ，Ｑ２６ｃにより駆動される。

トランジスタＱ２５ａのソースは、コンデンサ２０の正極に接続され、ドレインは下流端子Ｐ２ａを介してソレノイド１２ａの下流側に接続されている。また、トランジスタＱ２５ａのゲートは、抵抗Ｒ２３ａを介してバイポーラトランジスタＱ２６ａのコレクタに接続されている。バイポーラトランジスタＱ２６ａのエミッタはグランドに接続されており、ベースには後述する駆動ＩＣ２７ｂから駆動信号が入力される。抵抗Ｒ２３ａとゲートの接続点とソースが、抵抗Ｒ２４ａを介して接続されている。

同様に、トランジスタＱ２５ｂのソースは、コンデンサ２０の正極に接続され、ドレインは下流端子Ｐ２ｂを介してソレノイド１２ｂの下流側に接続されている。また、トランジスタＱ２５ｂのゲートは、抵抗Ｒ２３ｂを介してバイポーラトランジスタＱ２６ｂのコレクタに接続されている。バイポーラトランジスタＱ２６ｂのエミッタはグランドに接続されており、ベースには後述する駆動ＩＣ２７ｂから駆動信号が入力される。抵抗Ｒ２３ｂとゲートの接続点とソースが、抵抗Ｒ２４ｂを介して接続されている。

また、トランジスタＱ２５ｃのソースは、コンデンサ２０の正極に接続され、ドレインは下流端子Ｐ２ｃを介してソレノイド１２ｃの下流側に接続されている。また、トランジスタＱ２５ｃのゲートは、抵抗Ｒ２３ｃを介してバイポーラトランジスタＱ２６ｃのコレクタに接続されている。バイポーラトランジスタＱ２６ｃのエミッタはグランドに接続されており、ベースには後述する駆動ＩＣ２７ｂから駆動信号が入力される。抵抗Ｒ２３ｃとゲートの接続点とソースが、抵抗Ｒ２４ｃを介して接続されている。

制御部２７は、充電回路２１の駆動、すなわちトランジスタＱ２１のオンオフを制御する。また、制御部２７は、放電スイッチＱ２２のオンオフ、定電流スイッチＱ２３のオンオフ、駆動スイッチ２４のオンオフ、及び回収スイッチ２５のオンオフを制御する。この制御部２７は、マイコン２７ａと、駆動ＩＣ２７ｂと、を有している。制御部２７が、特許請求の範囲に記載の制御手段に相当する。

マイコン２７ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、及びＩ／Ｏポートなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。たとえば、マイコン２７ａは、エンジンが出力すべき目標トルクを算出する。また、エンジンが要求される目標トルクを生じるために、図示しないスロットルバルブを適切な開度に制御するとともに、エンジンの燃料噴射量及び点火タイミングを制御する。

マイコン２７ａは、エンジン回転数、アクセル開度など、図示しない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、各インジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対応する噴射信号ＴＱを生成し、駆動ＩＣ２７ｂに出力する。マイコン２７ａは、開弁を指示する期間において、噴射信号ＴＱとして電圧レベルがＨレベルの信号を出力し、閉弁を指示する期間において、噴射信号ＴＱとしてＬレベルの信号を出力する。

駆動ＩＣ２７ｂは、噴射信号ＴＱに基づき、放電スイッチＱ２２のオンオフ、定電流スイッチＱ２３のオンオフ、及び駆動スイッチ２４のオンオフを制御するとともに、バイポーラトランジスタＱ２６ａ，Ｑ２６ｂ，Ｑ２６ｃを通じて回収スイッチ２５のオンオフを制御する。また、トランジスタＱ２１のオンオフを制御することで、コンデンサ２０を充電する。

次に、図２〜図５に基づき、駆動ＩＣ２７ｂによる通常制御と、上流端子Ｐ１にグランドショートが生じたときの制御について説明する。

上記したように、配線における接続点Ｎ１，Ｎ２の間には、図示しない抵抗が配置されている。駆動ＩＣ２７ｂは、上記抵抗の両端の電圧、すなわち上流端子Ｐ１の電圧をモニタしており、この両端電圧に基づいて、上流端子Ｐ１にグランドショートが生じているか否かを判定する機能を有している。なお、接続点Ｎ２から、各ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側までの経路に生じたグランドショートを、上流端子Ｐ１に生じたグランドショートと称する。

駆動ＩＣ２７ｂは、たとえばコンデンサ２０の正極側の電圧、すなわちコンデンサ２０の充電電圧をモニタしている。駆動ＩＣ２７ｂは、この充電電圧が目標電圧まで昇圧されるように、充電回路２１（トランジスタＱ２１）の駆動を制御する。駆動ＩＣ２７ｂは、充電電圧が目標電圧まで昇圧されるように、たとえば抵抗Ｒ２１に流れる電流が下限電流値に達するとトランジスタＱ２１をオンし、上限電流値に達するとトランジスタＱ２１をオフさせる。これにより、インダクタＬ２１に蓄積されたエネルギが、ダイオードＤ２１を通じてコンデンサ２０に移る。この昇圧動作は、たとえば、通常制御期間、グランドショートが生じたときの制御期間のいずれにおいても実行される。

先ず、通常制御について説明する。

通常制御は、上流端子Ｐ１にグランドショートが生じていない期間において実行される。通常制御期間において、駆動ＩＣ２７ｂに、噴射信号ＴＱとして開弁を指示するＨレベルの信号が入力されると、噴射信号ＴＱに対応するインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを開弁すべく、駆動ＩＣ２７ｂは、開弁させるインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃのソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応する駆動スイッチ２４をオンさせる。駆動ＩＣ２７ｂは、噴射信号ＴＱがＨレベルの期間中、すなわち駆動期間中、図２に示すように、対応する駆動スイッチ２４（トランジスタＱ２４ａ，Ｑ２４ｂ，Ｑ２４ｃ）をオンさせる。たとえば、インジェクタ１１ａの噴射信号ＴＱがＨレベルの期間においては、トランジスタＱ２４ａをオンさせる。また、噴射信号ＴＱがＬレベルの期間において、対応するトランジスタＱ２４ａ，Ｑ２４ｂ，Ｑ２４ｃをオフさせる。図２では、便宜上、トランジスタＱ２４ａ，Ｑ２４ｂ，Ｑ２４ｃのオンオフをまとめて図示している。

また、噴射信号ＴＱがＨレベルになると、駆動ＩＣ２７ｂは、放電スイッチＱ２２をオンさせる。上記した駆動期間のうち、放電スイッチＱ２２がオンされる放電期間では、コンデンサ２０に蓄積されたエネルギが上流端子Ｐ１に印加され、噴射信号ＴＱに対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに電流が流れる。この駆動電流は、コンデンサ２０からの放電エネルギにより急激に立ち上がり、これによって対応するインジェクタ１１が開弁する。図２では、ソレノイド１２ａの駆動電流をＩａ、ソレノイド１２ｂの駆動電流をＩｂ、ソレノイド１２ｃの駆動電流をＩｃと示している。

そして、抵抗Ｒ２２により検出される駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが目標ピーク電流に達すると、駆動ＩＣ２７ｂは、放電スイッチＱ２２をオフさせる。駆動ＩＣ２７ｂは、放電期間が終了してから駆動期間が終了するまでの定電流期間において、対応するインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを開弁状態に保つべく、駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが目標ピーク電流よりも小さい値で一定となるように定電流スイッチＱ２３のオンオフを制御する。

駆動ＩＣ２７ｂは、駆動期間が終了する、すなわち噴射信号ＴＱが閉弁を指示するＬレベルの信号になると、定電流スイッチＱ２３及び噴射信号ＴＱに対応する駆動スイッチ２４をオフさせる。すると、駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが流れていたソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに逆起電力エネルギが生じる。この逆起電力エネルギにともなう還流電流は、図３に実線矢印で示すように、対応する回収スイッチ２５（トランジスタＱ２５ａ，Ｑ２５ｂ，Ｑ２５ｃ）の寄生ダイオードを通じて、コンデンサ２０に還流される。これにより、コンデンサ２０が充電される。図３では、ソレノイド１２ａの逆起電力エネルギにともなう還流電流が、対応するトランジスタＱ２５ａの寄生ダイオードを通じて、コンデンサ２０に還流される還流経路の例を示している。この還流経路は、グランド→ダイオードＤ２３→上流端子Ｐ１ａ→ソレノイド１２ａ→下流端子Ｐ２ａ→トランジスタＱ２５ａの寄生ダイオード→コンデンサ２０→抵抗Ｒ２１→グランドとなっている。駆動ＩＣ２７ｂは、通常制御期間中、トランジスタＱ２５ａ，Ｑ２５ｂ，Ｑ２５ｃをオフさせる。すなわち、すべての回収スイッチ２５の駆動を停止させる。

次に、上流端子Ｐ１にグランドショートが生じたときの制御について説明する。

駆動ＩＣ２７ｂは、上流端子Ｐ１のグランドショートを検出すると、グランドショートが検出される期間、すなわちグランドショート発生期間において、図２に示すようにすべての駆動スイッチ２４（トランジスタＱ２４ａ，Ｑ２４ｂ，Ｑ２４ｃ）をオフさせる。加えて、駆動ＩＣ２７ｂは、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側に配置された放電スイッチＱ２２及び定電流スイッチＱ２３をオフさせる。このように、放電スイッチＱ２２、定電流スイッチＱ２３、及び駆動スイッチ２４の駆動を停止させる。

一方、グランドショート発生期間において、駆動ＩＣ２７ｂに、噴射信号ＴＱとしてＨレベルの信号が入力されると、噴射信号ＴＱに対応するインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを開弁すべく、駆動ＩＣ２７ｂは、開弁させるインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃのソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応する回収スイッチ２５を駆動させる。ここで、回収スイッチ２５の駆動とは、回収スイッチ２５を通じてコンデンサ２０に蓄積されたエネルギをソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに供給するように、回収スイッチ２５をオンさせることである。これにより、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃを駆動させるタイミングで、回収スイッチ２５を通じてコンデンサ２０に蓄積されたエネルギをソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに供給することができる。回収スイッチ２５のオンにより、図４に実線矢印で示すように、ソレノイド１２ａ，１２，１２ｂへ通電することができる。図４では、一例として、コンデンサ２０に蓄積されたエネルギが、トランジスタＱ２５ａを通じて、ソレノイド１２ａに供給される通電経路を示している。この通電経路は、グランド→抵抗Ｒ２１→コンデンサ２０→トランジスタＱ２５ａ→下流端子Ｐ２ａ→ソレノイド１２ａ→上流端子Ｐ１ａ→グランドとなっている。

本実施形態において、駆動ＩＣ２７ｂは、通常制御期間と同様の駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが流れるように、回収スイッチ２５のオンオフを制御する。グランドショート発生期間において、噴射信号ＴＱがＨレベルになると、駆動ＩＣ２７ｂは、対応する回収スイッチ２５をオンさせる。駆動ＩＣ２７ｂは、上記した放電期間に対応して、回収スイッチ２５をオンさせる。これにより、コンデンサ２０に蓄積されたエネルギが下流端子Ｐ２に印加され、噴射信号ＴＱに対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが流れる。この駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、通常制御期間の駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと逆向きに流れる。駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、コンデンサ２０からの放電エネルギにより急激に立ち上がり、これによって対応するインジェクタ１１が開弁する。

駆動ＩＣ２７ｂは、抵抗Ｒ２１により検出される電流が目標ピーク電流に達すると、回収スイッチ２５をオフさせる。駆動ＩＣ２７ｂは、上記した定電流期間において、対応するインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを開弁状態に保つべく、駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが一定となるように回収スイッチ２５のオンオフを制御する。

定電流期間において、回収スイッチ２５をオンからオフに切り替えると、対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに逆起電力エネルギが生じる。この逆起電力エネルギは、駆動スイッチ２４の寄生ダイオードを通じて、図５に実線矢印で示す還流経路により還流される。図５では、ソレノイド１２ａの逆起電力エネルギにともなう還流電流が、対応するトランジスタＱ２４ａの寄生ダイオードを通じて還流される還流経路の例を示している。この還流経路は、グランド→トランジスタＱ２４ａの寄生ダイオード→下流端子Ｐ２ａ→ソレノイド１２ａ→上流端子Ｐ１ａ→グランドとなっている。駆動ＩＣ２７ｂは、抵抗Ｒ２２により検出される電流が一定となるように、回収スイッチ２５のオンオフを制御する。

次に、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０の効果について説明する。

本実施形態によれば、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに生じる逆起電力エネルギを回収するために回収スイッチ２５（トランジスタＱ２５ａ，Ｑ２５ｂ，Ｑ２５ｃ）を採用している。そして、グランドショート発生期間において、駆動ＩＣ２７ｂは回収スイッチ２５を駆動させる。これにより、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれに通電することができる。したがって、放電スイッチＱ２２や定電流スイッチＱ２３を複数備える構成に較べて、製造コストの増加を抑制しつつ、上流端子Ｐ１がグランドショートしたときにも各ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃへ通電することができる。これにより、たとえば退避走行が可能となる。

また、駆動ＩＣ２７ｂは、グランドショート発生期間において、放電スイッチＱ２２及び定電流スイッチＱ２３をオフさせる。すなわち、放電スイッチＱ２２及び定電流スイッチＱ２３の駆動を停止させる。これにより、コンデンサ２０の充電電圧による過電流から放電スイッチＱ２２を保護することができる。また、バッテリ電圧ＶＢによる過電流から定電流スイッチＱ２３を保護することができる。

さらには、グランドショート発生期間において、駆動ＩＣ２７ｂは、抵抗Ｒ２１により検出される電流が目標ピーク電流に達するまでの所定時間、回収スイッチ２５をオンさせる。そして、目標ピーク電流に達した後の定電流期間において、駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが一定となるように回収スイッチ２５のオンオフを制御する。このオンオフ制御時には、駆動スイッチ２４の寄生ダイオードにより、回収スイッチ２５のオフにともなって対応するソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに生じる逆起電力エネルギを還流させることができる。この還流経路には、電流検出用の抵抗Ｒ２２が配置されており、駆動ＩＣ２７ｂは、抵抗Ｒ２２により検出される電流が一定となるように、回収スイッチ２５のオンオフを制御する。したがって、グランドショート発生期間においても、通常制御期間同様、インジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる燃料噴射に適した電流をソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに供給することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

燃料噴射制御装置１０が、エンジンＥＣＵとして構成され、駆動ＩＣ２７ｂに加えてマイコン２７ａも有する例を示した。しかしながら、ＥＣＵがマイコン２７ａを備え、ＥＤＵ（Electronic Drive Unit）が、駆動ＩＣ２７ｂなど、上記した燃料噴射制御装置１０のマイコン２７ａ以外の要素を備える構成としてもよい。

上記実施形態では、３気筒の直噴型ガソリンエンジンに適用される燃料噴射制御装置１０の例を示したが、これに限定されない。すべてのソレノイドの上流側と電気的に接続される上流端子Ｐ１と、複数のソレノイドに共通の放電スイッチと、複数のソレノイドに共通の定電流スイッチを備える燃料噴射制御装置に適用することができる。たとえば、２気筒の直噴型ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置に適用することもできる。また、ディーゼルエンジンにも適用することができる。

内燃機関の燃料噴射のための電磁負荷としては、インジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃのソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃに限定されない。燃料圧送ポンプ用電磁弁のソレノイドにも適用できる。たとえば、複数のソレノイドの一部を燃料圧送ポンプ用電磁弁のソレノイドとし、残りをエンジンの各気筒に設けられたインジェクタのソレノイドとしてもよい。

上流端子Ｐ１として、３つの上流端子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを有し、燃料噴射制御装置１０内の配線により、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側が互いに電気的に接続される例を示した。しかしながら、上流端子Ｐ１を１つのみ有し、同じ上流端子Ｐ１に対して、ソレノイド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上流側が接続される構成を採用することもできる。

１０…燃料噴射制御装置、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…インジェクタ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…ソレノイド、２０…コンデンサ、２１…充電回路、２４…駆動スイッチ、２５…回収スイッチ、２７…制御部、２７ａ…マイコン、２７ｂ…駆動ＩＣ、３０…電源ライン、Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３…ダイオード、Ｌ２１…インダクタ、Ｎ１，Ｎ２…接続点、Ｐ１，Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ…上流端子、Ｐ２，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ…下流端子、Ｐ３…電源端子、Ｑ２１…トランジスタ、Ｑ２２…放電スイッチ、Ｑ２３…定電流スイッチ、Ｑ２４ａ，Ｑ２４ｂ，Ｑ２４ｃ，Ｑ２５ａ，Ｑ２５ｂ，Ｑ２５ｃ…トランジスタ、Ｑ２６ａ，Ｑ２６ｂ，Ｑ２６ｃ…バイポーラトランジスタ、Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３ａ，Ｒ２３ｂ，Ｒ２３ｃ，Ｒ２４ａ，Ｒ２４ｂ，Ｒ２４ｃ…抵抗

Claims (3)

1. 内燃機関の燃料噴射のための複数の電磁負荷（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の駆動を制御する燃料噴射制御装置であって、
   すべての前記電磁負荷の上流側と電気的に接続される上流端子（Ｐ１）と、
   コンデンサ（２０）と、
   電源電圧を昇圧して前記コンデンサを充電する充電回路（２１）と、
   前記コンデンサと前記上流端子との間に配置され、オンすることで前記上流端子に対して前記コンデンサに蓄積されたエネルギを供給する放電スイッチ（Ｑ２２）と、
   前記上流端子に対して上流側に配置され、オンすることで前記上流端子に対して前記電源電圧を供給する定電流スイッチ（Ｑ２３）と、
   前記電磁負荷のそれぞれに対応して設けられるとともに対応する前記電磁負荷の下流側に配置され、オンすることで対応する前記電磁負荷の下流側をグランドに接続する複数の駆動スイッチ（２４）と、
   前記電磁負荷のそれぞれに対応して設けられるとともに、対応する前記電磁負荷の下流側と前記コンデンサとの間に配置された回収スイッチ（２５）と、
   前記充電回路の駆動、前記放電スイッチのオンオフ、前記定電流スイッチのオンオフ、前記駆動スイッチのオンオフ、及び前記回収スイッチのオンオフを制御する制御手段（２７）と、
   を備え、
   前記駆動スイッチのオフにより前記電磁負荷に生じる逆起電力エネルギは、該電磁負荷に対応する前記回収スイッチの寄生ダイオードによって前記コンデンサへ回収され、
   前記制御手段は、前記上流端子の電圧をモニタしており、
   前記上流端子にグランドショートが生じると、すべての前記駆動スイッチをオフさせるとともに、前記電磁負荷を駆動させるタイミングで、該電磁負荷に前記回収スイッチを通じて前記コンデンサに蓄積されたエネルギを供給するように、前記回収スイッチをオンさせ、
   前記上流端子にグランドショートが生じていない通常制御時には、前記回収スイッチをオフさせることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記制御手段は、前記上流端子にグランドショートが生じると、前記放電スイッチ及び前記定電流スイッチをオフさせることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記上流端子にグランドショートが生じたときに、前記回収スイッチのオンからオフへの切り替えにともなって前記電磁負荷に生じる逆起電力エネルギは、該電磁負荷に対応する前記駆動スイッチの寄生ダイオードを通じて還流され、
   前記制御手段は、前記上流端子にグランドショートが生じると、前記電磁負荷を駆動させるタイミングにおいて、前記回収スイッチを所定時間オンさせた後、前記電磁負荷に流れる電流が一定となるように回収スイッチを周期的にオンオフさせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射制御装置。

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