JP2018096229A - 噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧回路のコンデンサの電圧が必要以上に高くなる過昇圧状態の発生を抑制しつつ、昇圧回路を構成する部品の故障を防ぐ。【解決手段】噴射制御装置１は、昇圧回路４、電圧検出部５、電流検出部６および昇圧制御部７を備える。昇圧回路４は、直流電源線Ｌｄから与えられるバッテリ電圧＋Ｂを昇圧することによりピーク電流の供給を行うための昇圧電圧Ｖｐを生成するものであり、昇圧コイルＬ１、トランジスタＱ１、Ｑ２および昇圧コンデンサＣ１を備えた同期整流型スイッチング電源回路からなる。電圧検出部５は、昇圧コンデンサＣ１の端子電圧を検出する。電流検出部６は、昇圧コンデンサＣ１から直流電源線Ｌｄへと至る経路に流れる電流を検出する。昇圧制御部７は、昇圧回路４の動作を制御するもので、電圧検出部５の検出値が過昇圧閾値に達すると、トランジスタＱ２をオフするとともにトランジスタＱ１をオンする回生動作を開始する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁の駆動を制御する噴射制御装置に関する。

内燃機関に燃料を噴射するインジェクタの電磁弁の駆動を制御する噴射制御装置は、インジェクタの通電電流を制御することにより電磁弁を開閉し、その開弁期間や開閉タイミングを制御するようになっている（例えば、特許文献１参照）。このような噴射制御装置は、バッテリ電圧を昇圧してコンデンサ（以下、昇圧コンデンサと呼ぶ）に充電する昇圧回路を備えている。噴射制御装置は、設定された駆動期間の開始時、昇圧コンデンサに充電された昇圧電圧を電磁弁に印加して大電流、つまりピーク電流を流すことにより、電磁弁を速やかに開弁させる。

上記構成の昇圧回路において、昇圧コンデンサへの充電が過度になると、昇圧コンデンサの電圧が必要以上に高くなる過昇圧状態となる。昇圧コンデンサへの充電が過度になる原因としては、例えば、ピーク電流が流れている際に通電が停止され且つ昇圧回路が充電動作中である場合などが考えられる。また、昇圧コンデンサの容量が小さい場合、上記過昇圧状態が生じる可能性が一層高まることになる。

特開２００８−１１５８４８号公報

過昇圧状態が生じると、電磁弁への印加電圧が高くなり過ぎてしまい、ピーク電流による投入エネルギーが過大なものとなり、電磁弁の開閉タイミングが想定したタイミングよりも早くなるおそれがある。また、過昇圧状態が生じると、昇圧コンデンサなどの部品に対し、その耐圧を超える電圧が印加される可能性があり、そうすると、それらの部品が故障するおそれがある。

特許文献１には、昇圧コンデンサの電圧が所定の閾値電圧よりも高くなった場合に放電スイッチ素子を通電させることにより昇圧コイル経由でバッテリへ放電電流を流し、それにより上記過昇圧状態を解消する、といった技術が開示されている。しかし、特許文献１記載の技術では、過昇圧状態となって放電スイッチがオンされると、その状態は昇圧コンデンサの電圧が所定の電圧に低下するまで継続される。そのため、特許文献１記載の技術では、バッテリへの放電電流が過大に上昇する可能性があり、放電電流が、その流れる経路に存在する部品の最大定格電流を超えた場合には、その部品が故障するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇圧回路のコンデンサの電圧が必要以上に高くなる過昇圧状態の発生を抑制しつつ、昇圧回路を構成する部品の故障を防ぐことができる噴射制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の噴射制御装置（１、２１、３１）は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁（２、２２）に対し、設定された駆動期間の開始時に噴射弁を速やかに開弁させるためのピーク電流を供給するピーク電流制御を行い、噴射弁の駆動を制御するものであり、昇圧回路（４）、電圧検出部（５）、電流検出部（６、３２）および昇圧制御部（７）を備えている。昇圧回路は、直流電源から与えられる直流電圧を昇圧することによりピーク電流の供給を行うための昇圧電圧を生成するものであり、同期整流型スイッチング電源回路からなる。

すなわち、昇圧回路は、コイル、直流電源からコイルへの通電を行うための通電用スイッチング素子、同期整流を行うための整流用スイッチング素子およびコイルを介して流れる電流により充電されるコンデンサを備えている。電圧検出部は、コンデンサの端子電圧を検出する。電流検出部は、コンデンサから直流電源へと至る経路に流れる電流を検出する。

昇圧制御部は、昇圧回路の動作を制御する。具体的には、昇圧制御部は、電圧検出部の検出値が所定の過昇圧閾値に達すると、通電用スイッチング素子をオフするとともに整流用スイッチング素子をオンする回生動作を開始する。このようにすれば、コンデンサへの充電が過度になり、その端子電圧が過昇圧閾値に達するまで上昇すると、上記回生動作が実行されることにより、コンデンサから整流用スイッチング素子およびコイルを通じて直流電源へと放電電流が流れる。このような放電電流が流れることにより、コンデンサの端子電圧が低下し、過昇圧状態が解消される。

さらに、上記構成では、昇圧制御部は、回生動作を開始した後、電流検出部の検出値が所定の回生終了閾値に達すると回生動作を停止する。このようにすれば、直流電源への放電電流が過大に上昇することがなくなる。その結果、放電電流が、その流れる経路に存在する整流用スイッチング素子、コイルなどの部品の最大定格電流を超えることが抑制される。したがって、上記構成によれば、昇圧回路のコンデンサの電圧が必要以上に高くなる過昇圧状態の発生を抑制しつつ、昇圧回路を構成する部品の故障を防ぐことができるという優れた効果が得られる。

第１実施形態に係る噴射制御装置の構成を模式的に示す図 第１実施形態に係る噴射制御装置の各部の動作波形を模式的に示すタイミングチャート 第１実施形態に係る昇圧制御部による制御の内容を模式的に示す図 第２実施形態に係る噴射制御装置の構成を模式的に示す図 第３実施形態に係る噴射制御装置の構成を模式的に示す図

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。

図１に示す噴射制御装置１は、車両に搭載される複数の電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）のうちの１つであるエンジンＥＣＵに設けられている。エンジンＥＣＵは、車両の様々な運転状態における各種センサ信号に基づいて各種アクチュエータを統合的に制御し、最適なエンジン状態での動作を実現するものである。

噴射制御装置１は、例えば車両に搭載された内燃機関に相当するエンジンの気筒内に高圧に圧縮された燃料を噴射供給するインジェクタの駆動を制御する。噴射制御装置１は、上記インジェクタが備える電磁ソレノイド式の電磁弁２への通電電流を制御して噴射弁に相当する電磁弁２を開閉駆動する。なお、図１では１つの電磁弁２だけを図示しているが、実際には、エンジンの気筒数に応じた数の電磁弁が存在しており、噴射制御装置１には、それら複数の電磁弁を駆動するための構成が設けられている。

この場合、噴射制御装置１は、設定された駆動期間の開始時、電磁弁２に対してピーク電流を供給するピーク電流制御を行い、電磁弁２を速やかに開弁させる。その後、噴射制御装置１は、駆動期間が終了するまで定電流制御を行い、電磁弁２の開弁状態を保持する。電磁弁２は、ソレノイドを備えており、そのソレノイドに通電されると、弁体が開弁位置からリターンスプリングの付勢力に抗して開弁位置に変位して燃料噴射が行われる。また、上記ソレノイドが断電されると、リターンスプリングの付勢力により弁体が閉弁位置に復帰して燃料噴射が停止する。

噴射制御装置１は、駆動制御部３、昇圧回路４、電圧検出部５、電流検出部６、昇圧制御部７、駆動回路８などを備えている。駆動制御部３は、インジェクタの駆動要求時、図示しない上位の制御装置から、電磁弁２について開弁および閉弁を指令するための駆動要求信号、電磁弁２に流す電流値を指令するための要求電流値などを受信する。駆動制御部３は、駆動要求のあるインジェクタに対応した電磁弁２に要求電流値に基づいた電流を供給する。

噴射制御装置１には、図示しない車載バッテリから出力されるバッテリ電圧＋Ｂが直流電源線Ｌｄを通じて供給されている。なお、上記車載バッテリは、直流電源に相当し、バッテリ電圧＋Ｂは直流電圧に相当する。噴射制御装置１の端子Ｐ１と端子Ｐ２の間には、電磁弁２が接続されている。

駆動開始直後に電磁弁２を高速に開弁させるため、昇圧回路４は、電磁弁２にピーク電流を流すための昇圧電圧Ｖｐを生成する。なお、昇圧電圧Ｖｐは、バッテリ電圧＋Ｂを昇圧して生成される。昇圧回路４は、同期整流型スイッチング電源回路として構成されており、昇圧コイルＬ１、トランジスタＱ１、Ｑ２および昇圧コンデンサＣ１を備えている。なお、昇圧コイルＬ１はコイルに相当し、昇圧コンデンサは、そのコイルを介して流れる電流により充電されるコンデンサに相当する。

トランジスタＱ１、Ｑ２は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、そのドレイン・ソース間にはソース側をアノードとして接続されたボディダイオードが存在する。トランジスタＱ１は、同期整流を行うための整流用スイッチング素子に相当する。トランジスタＱ１のソースは、ノードＮ１に接続されている。ノードＮ１は、昇圧コイルＬ１および電流検出部６を構成するシャント抵抗Ｒｓ１を介して直流電源線Ｌｄに接続されている。トランジスタＱ１のドレインは、昇圧電圧Ｖｐを出力するための出力電源線Ｌｏに接続されている。

トランジスタＱ２は、直流電源線Ｌｄから昇圧コイルＬ１への通電を行うための通電用スイッチング素子に相当する。トランジスタＱ２のソースは、回路の基準電位となるグランド電位（０Ｖ）が与えられるグランド線Ｌｇに接続されている。トランジスタＱ２のドレインは、ノードＮ１に接続されている。トランジスタＱ１、Ｑ２の各ゲートには昇圧制御部７から出力される駆動信号が与えられており、トランジスタＱ１、Ｑ２の駆動は、昇圧制御部７により制御される。出力電源線Ｌｏおよびグランド線Ｌｇの間には、昇圧コイルＬ１を介して流れる電流により充電される昇圧コンデンサＣ１が接続されている。

電圧検出部５は、出力電源線Ｌｏおよびグランド線Ｌｇの間の電圧、つまり昇圧コンデンサＣ１の端子電圧（以下、昇圧コンデンサ電圧と呼ぶ）を検出し、昇圧コンデンサ電圧の検出値に対応した電圧検出信号Ｓｖを出力する。電圧検出部５から出力される電圧検出信号Ｓｖは、昇圧制御部７に与えられる。

電流検出部６は、昇圧コンデンサＣ１から昇圧コイルＬ１を介して直流電源線Ｌｄへと至る経路に流れる電流（以下、昇圧コイル電流と呼ぶ）を検出し、昇圧コイル電流の検出値に対応した電流検出信号Ｓｉを出力する。電流検出部６から出力される電流検出信号Ｓｉは、昇圧制御部７に与えられる。

電流検出部６は、前述したシャント抵抗Ｒｓ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびＯＰアンプＯＰ１を備えている。シャント抵抗Ｒｓ１の下流側端子、つまりシャント抵抗Ｒｓ１と昇圧コイルＬ１の相互接続ノードＮ２の電圧は、抵抗Ｒ１を介してＯＰアンプＯＰ１の非反転入力端子に与えられている。ＯＰアンプＯＰ１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ２を介してグランド線Ｌｇに接続されている。ＯＰアンプＯＰ１の反転入力端子は、抵抗Ｒ３を介してグランド線Ｌｇに接続されるとともに、抵抗Ｒ４を介してその出力端子に接続されている。

上記構成において、シャント抵抗Ｒｓ１は、昇圧コンデンサＣ１から直流電源線Ｌｄへと至る経路に直列に介在する検出抵抗に相当する。また、ＯＰアンプＯＰ１は、シャント抵抗Ｒｓ１の端子電圧を増幅して出力する検出アンプに相当する。このように、電流検出部６は、シャント抵抗Ｒｓ１の端子電圧に基づいて昇圧コイル電流を検出する構成となっている。この場合、ＯＰアンプＯＰ１の出力信号が、昇圧コイル電流の検出値に対応した電流検出信号Ｓｉとなる。

なお、本実施形態では、昇圧コイル電流について、直流電源線Ｌｄから昇圧コンデンサＣ１へと流れる向きを正方向とし、昇圧コンデンサＣ１から直流電源線Ｌｄへと流れる向きを負方向とする。したがって、昇圧コイル電流の検出値としては、正方向に流れる電流はプラスの値となり、負方向に流れる電流はマイナスの値となる。

昇圧制御部７は、Ａ／Ｄ変換器９により電圧検出信号Ｓｖおよび電流検出信号ＳｉをＡ／Ｄ変換し、昇圧コンデンサ電圧の検出値を取得するとともに、昇圧コイル電流の検出値を取得する。昇圧制御部７は、それらの検出値などに基づいて、以下のように昇圧回路４の動作を制御する。

すなわち、昇圧制御部７は、上記検出値に基づいて、昇圧コンデンサ電圧、つまり昇圧電圧Ｖｐが所望する目標値に一致するようにトランジスタＱ１、Ｑ２の駆動を制御する。具体的には、図２に示すように、昇圧制御部７は、昇圧コンデンサ電圧が昇圧電圧Ｖｐの目標値まで昇圧されるように、昇圧コイル電流の検出値が充電開始閾値に達するとトランジスタＱ１をオフ駆動するとともにトランジスタＱ２をオン駆動し、上記検出値が充電電流閾値に達するとトランジスタＱ１をオン駆動するとともにトランジスタＱ２をオフ駆動する。

このように、トランジスタＱ１、Ｑ２は相補的にオンオフされるが、トランジスタＱ１、Ｑ２が同時にオンする期間ができないようにするため、双方のトランジスタＱ１、Ｑ２がオフする期間、つまりデッドタイムが設けられている。このような制御により、昇圧コイルＬ１に蓄積されたエネルギーがトランジスタＱ１を通して昇圧コンデンサＣ１に移され、昇圧動作が行われる。

昇圧制御部７は、昇圧コンデンサ電圧の検出値が過昇圧閾値に達すると、トランジスタＱ２をオフ駆動するとともにトランジスタＱ１をオン駆動する回生動作を開始する。昇圧制御部７は、回生動作を開始した後、昇圧コイル電流の検出値が回生終了閾値に達すると、回生動作を停止する。昇圧制御部７は、回生動作を停止した後、昇圧コイル電流の検出値が回生開始閾値に達すると、回生動作を再開する。

本実施形態では、充電開始閾値および回生開始閾値は、同一の値に設定されており、例えばゼロ（０Ａ）に設定されている。また、充電電流閾値および回生終了閾値は、昇圧コイル電流の上限を規定するものであり、使用する昇圧コイルＬ１の特性（定格電流、飽和電流など）に応じて適宜設定すればよい。また、過昇圧閾値は、昇圧コンデンサ電圧の上限を規定するものであり、使用する昇圧コンデンサＣ１の特性（定格電圧など）に応じて適宜設定すればよい。

駆動回路８は、トランジスタＱ３〜Ｑ５、ダイオードＤ１〜Ｄ３およびシャント抵抗Ｒｓ２を備えている。トランジスタＱ３〜Ｑ５は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、そのドレイン・ソース間にはソース側をアノードとして接続されたボディダイオードが存在する。

トランジスタＱ３のドレインは出力電源線Ｌｏに接続され、そのソースは端子Ｐ１に接続されている。トランジスタＱ４のドレインは直流電源線Ｌｄに接続され、そのソースは、ダイオードＤ１を順方向に介して端子Ｐ１に接続されている。ダイオードＤ２のカソードは端子Ｐ１に接続され、そのアノードはグランド線Ｌｇに接続されている。

トランジスタＱ５のドレインは端子Ｐ２に接続され、そのソースはシャント抵抗Ｒｓ２を介してグランド線Ｌｇに接続されている。シャント抵抗Ｒｓ２は、電磁弁２に流れる電流（電磁弁電流）を検出するためのものであり、その端子電圧は駆動制御部３に与えられている。ダイオードＤ３のアノードは端子Ｐ２に接続され、そのカソードは出力電源線Ｌｏに接続されている。ダイオードＤ３は、電磁弁２への通電が終了してトランジスタＱ３、Ｑ４がオフされたときに電磁弁２に流れる電流を昇圧コンデンサＣ１に還流させるように作用するものであり、電磁弁２への通電終了後に電磁弁２側から昇圧コンデンサＣ１へとエネルギーを回生する第１回生部に相当する。

トランジスタＱ３〜Ｑ５の各ゲートには駆動制御部３から出力される駆動信号が与えられており、トランジスタＱ３〜Ｑ５の駆動は、駆動制御部３により制御される。駆動制御部３は、前述したピーク電流制御の際、トランジスタＱ３およびＱ５をオン駆動するとともに、トランジスタＱ４をオフ駆動する。駆動制御部３は、定電流制御の際、トランジスタＱ３をオフ駆動するとともにトランジスタＱ５をオン駆動したうえで、トランジスタＱ４をオンオフ駆動する。

次に、上記構成の作用について説明する。
昇圧制御部７は、過昇圧状態の発生を抑制するため、図３に示すような内容の処理を実行する。まず、ステップＳ１０１では、昇圧コンデンサ電圧が過昇圧閾値以上であるか否かが判断される。昇圧コンデンサ電圧が過昇圧閾値未満である場合、ステップＳ１０１で「ＮＯ」となり、再びステップＳ１０１が実行される。

昇圧コンデンサ電圧が過昇圧閾値以上である場合、ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、トランジスタＱ１がオンされるとともにトランジスタＱ２がオフされる。なお、このとき、既にトランジスタＱ２がオフされている場合には、そのオフ状態が維持されることになる。このようなステップＳ１０２が実行されることにより、回生動作が開始される。回生動作が開始されると、昇圧コンデンサＣ１からトランジスタＱ１および昇圧コイルＬ１を通じて直流電源線Ｌｄへと放電電流が流れるため、昇圧コンデンサ電圧が低下し始める。

続くステップＳ１０３では、昇圧コンデンサ電圧が低下して充電完了閾値に達したか否かが判断される。なお、充電完了閾値は、昇圧電圧Ｖｐの目標値に設定されている。昇圧コンデンサ電圧が充電完了閾値に達した場合、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、トランジスタＱ１がオフされる。ステップＳ１０４が実行されることにより、回生動作が停止される。ステップＳ１０４の実行後は、ステップＳ１０１に戻る。

昇圧コンデンサ電圧が充電完了閾値に達していない場合、ステップＳ１０３で「ＮＯ」となり、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、昇圧コイル電流が回生終了閾値以下であるか否かが判断される。昇圧コイル電流が回生終了閾値を超える場合、つまり昇圧コイル電流が回生終了閾値に達していない場合、ステップＳ１０５で「ＮＯ」となり、再びステップＳ１０５が実行される。

昇圧コイル電流が回生終了閾値以下である場合、つまり昇圧コイル電流が回生終了閾値に達している場合、ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、トランジスタＱ１がオフされる。ステップＳ１０６が実行されることにより、回生動作が停止される。

続くステップＳ１０７では、昇圧コイル電流が回生開始閾値以上であるか否かが判断される。昇圧コイル電流が回生開始閾値未満である場合、つまり昇圧コイル電流が回生開始閾値に達していない場合、ステップＳ１０７で「ＮＯ」となり、再びステップＳ１０７が実行される。昇圧コイル電流が回生開始閾値以上である場合、つまり昇圧コイル電流が回生開始閾値に達している場合、ステップＳ１０７で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０２に戻る。ステップＳ１０２が実行されることにより、回生動作が再開される。

続いて、過昇圧状態が生じた後、昇圧制御部７が上記制御を実行することにより、その過昇圧状態が解消されるまでの一連の動作状態について図２を参照して説明する。図２に示すように、期間Ｔ１では、ピーク電流制御が実行されているため、昇圧動作が実行されているにもかかわらず、昇圧コンデンサ電圧が低下している。

その後の期間Ｔ２では定電流制御が実行されているとともに、昇圧動作が実行されているため、昇圧コンデンサ電圧は上昇している。定電流制御、つまり電磁弁２への通電が終了すると、電磁弁２側からダイオードＤ３を通じて昇圧コンデンサＣ１へと還流電流が流れるため、昇圧コンデンサ電圧は目標値を超えて上昇する。つまり、過昇圧状態が発生する。

このように昇圧コンデンサ電圧が上昇して過昇圧閾値に達すると、昇圧制御部７は、トランジスタＱ１をオン駆動して回生動作を開始する。これにより、昇圧コンデンサＣ１からトランジスタＱ１および昇圧コイルＬ１を通じて直流電源線Ｌｄへと放電電流が流れるため、昇圧コンデンサ電圧が低下に転じる。このような回生動作は、昇圧コンデンサ電圧が低下して充電完了閾値に達するまで継続される。

回生動作の実行中、昇圧コイル電流が回生終了閾値に達すると、昇圧制御部７は、トランジスタＱ１をオフ駆動して回生動作を停止する。回生動作が停止されると、昇圧コンデンサ電圧は低下せずに一定の値に維持され、昇圧コイル電流は低下に転じる。なお、この場合の低下とは、プラス方向への変化のことである。

回生動作が停止された後、昇圧コイル電流が低下して回生開始閾値に達すると、昇圧制御部７は、トランジスタＱ１をオン駆動して回生動作を再開する。これにより、昇圧コンデンサ電圧が再び低下し始める。その後、昇圧コンデンサ電圧が充電完了閾値に達すると、昇圧制御部７は、トランジスタＱ１をオフ駆動して回生動作を停止する。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
昇圧制御部７は、昇圧コンデンサ電圧の検出値が過昇圧閾値に達すると、トランジスタＱ２をオフするとともにトランジスタＱ１をオンする回生動作を開始する。このようにすれば、昇圧コンデンサＣ１への充電が過度になり、その端子電圧が過昇圧閾値に達するまで上昇すると、上記回生動作が実行されることにより、昇圧コンデンサＣ１からトランジスタＱ１および昇圧コイルＬ１を通じて直流電源線Ｌｄへと放電電流が流れる。このような放電電流が流れることにより、昇圧コンデンサＣ１の端子電圧が低下し、過昇圧状態が解消される。

さらに、本実施形態では、昇圧制御部７は、回生動作を開始した後、昇圧コイル電流の検出値が回生終了閾値に達すると回生動作を停止する。このようにすれば、昇圧コイルＬ１を通じて流れる放電電流が過大に上昇することがなくなる。その結果、放電電流が、その流れる経路に存在するトランジスタＱ１、昇圧コイルＬ１などの部品の最大定格電流を超えることが抑制される。したがって、本実施形態によれば、昇圧コンデンサＣ１の端子電圧が必要以上に高くなる過昇圧状態の発生を抑制しつつ、昇圧回路４を構成する各部品の故障を防ぐことができるという優れた効果が得られる。

本実施形態の駆動回路８は、電磁弁２の下流側端子に接続される端子Ｐ２と出力電源線Ｌｏの間に端子Ｐ２側をアノードとして接続されたダイオードＤ３を備えている。このダイオードＤ３は、電磁弁２への通電が終了したときに電磁弁２に流れる電流を昇圧コンデンサＣ１に還流させるように作用する。このような構成では、電磁弁２への通電終了後、昇圧コンデンサＣ１への充電が過度になり、昇圧コンデンサ電圧が必要以上に高くなる過昇圧状態が生じ易い。特に、ピーク電流制御の途中で電磁弁２への通電が停止されると、電磁弁２からの還流電流が大きなものとなるため、過昇圧状態が発生する可能性が極めて高くなる。このように、電磁弁２への通電終了後に電磁弁２側からエネルギーを回収する構成であっても、昇圧制御部７の上記制御により、過昇圧状態の発生を確実に抑制することができる。

昇圧制御部７は、回生動作を停止した後、昇圧コイル電流が回生開始閾値に達すると回生動作を再開するようになっている。このようにすれば、昇圧コイル電流が過大に上昇しない範囲で、昇圧コンデンサＣ１の電圧を低下させるための回生動作を実行することが可能となり、過昇圧状態の発生を抑制しつつ各部品の故障を防ぐという効果を確実に得ることができる。

回生動作を再開するための閾値となる回生開始閾値は、昇圧動作で用いられる充電開始閾値と同一の値に設定されている。このようにすれば、昇圧制御部７が実行する制御で用いられる閾値を少なくすることが可能となり、その処理内容を簡素化することができる。なお、このように回生開始閾値と充電開始閾値を同一の値とする場合、ゼロ（０Ａ）とすることが望ましい。

仮に、上記閾値がプラスの値に設定されると、次のような問題が生じる。すなわち、昇圧コイル電流が回生終了閾値に達して回生動作が停止されると、昇圧コイル電流はマイナス側からプラス側に向けて上昇するものの、ゼロを超えて上昇することはない。そのため、回生開始閾値がプラスの値であると、回生動作が再開されなくなる。また、上記閾値がマイナスの値に設定されると、次のような問題が生じる。すなわち、昇圧動作時、昇圧コイル電流はゼロ未満にまで低下することはないため、一度放電されると、その後、昇圧コイル電流がマイナスの充電開始閾値に達することはなく、トランジスタＱ２がオンされなくなくなる。そのため、充電開始閾値がマイナスの値であると、通常の昇圧動作が実行できなくなる。このようなことから、本実施形態では、回生開始閾値および充電開始閾値をゼロとしている。

電流検出部６は、昇圧コンデンサＣ１から直流電源線Ｌｄへと至る経路に介在するシャント抵抗Ｒｓ１の端子電圧に基づいて昇圧コイル電流を検出する構成となっている。このようにすれば、昇圧コイル電流の検出精度が高まり、その電流の検出値に基づいて行われる各種処理について、所望する内容を確実に実現することが可能となる。

また、電流検出部６は、シャント抵抗Ｒｓ１の端子電圧を増幅して出力するＯＰアンプＯＰ１を備え、その出力信号に基づいて昇圧コイル電流を検出する構成となっている。このような構成によれば、Ａ／Ｄ変換器９の分解能を高めることなく、シャント抵抗Ｒｓ１として抵抗値の小さいものを用いることができる。そのため、上記構成によれば、シャント抵抗Ｒｓ１による電力損失を低減しつつ、昇圧コイル電流の検出精度を高めることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図４を参照して説明する。
本実施形態の噴射制御装置２１は、ピーク電流制御の際に昇圧電圧Ｖｐを印加するとともに定電流制御の際にバッテリ電圧＋Ｂが印加される昇圧駆動の電磁弁２の駆動を制御するとともに、バッテリ電圧＋Ｂだけが印加されるバッテリ駆動の電磁弁２２の駆動も制御する。

噴射制御装置２１は、第１実施形態の噴射制御装置１に対し、駆動制御部３に代えて駆動制御部２３を備えている点、駆動回路８に代えて駆動回路２４を備えている点などが異なる。駆動回路２４は、駆動回路８が備える構成に加え、トランジスタＱ２１、Ｑ２２、ダイオードＤ２１、Ｄ２２およびシャント抵抗Ｒｓ２１を備えている。

トランジスタＱ２１、Ｑ２２は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、そのドレイン・ソース間にはソース側をアノードとして接続されたボディダイオードが存在する。トランジスタＱ２２のドレインは直流電源線Ｌｄに接続され、そのソースは端子Ｐ２１に接続されている。ダイオードＤ２１のカソードは端子Ｐ２１に接続され、そのアノードはグランド線Ｌｇに接続されている。

トランジスタＱ２２のドレインは端子Ｐ２２に接続され、そのソースはシャント抵抗Ｒｓ２１を介してグランド線Ｌｇに接続されている。シャント抵抗Ｒｓ２１は、電磁弁２２に流れる電流を検出するためのものであり、その端子電圧は駆動制御部２３に与えられている。端子Ｐ２１と端子Ｐ２２の間には、電磁弁２２が接続されている。

ダイオードＤ２２のアノードは端子Ｐ２２に接続され、そのカソードは出力電源線Ｌｏに接続されている。ダイオードＤ２２は、昇圧電圧Ｖｐとは異なる電圧であるバッテリ電圧＋Ｂにより通電される電磁弁２２への通電が終了したときに電磁弁２２に流れる電流を昇圧コンデンサＣ１に還流させるように作用する。つまり、ダイオードＤ２２は、電磁弁２２への通電終了後に電磁弁２２側から昇圧コンデンサＣ１へとエネルギーを回生する第２回生部に相当する。

トランジスタＱ２１、Ｑ２２の各ゲートには駆動制御部２３から出力される駆動信号が与えられており、トランジスタＱ２１、Ｑ２２の駆動は、駆動制御部２３により制御される。駆動制御部２３は、電磁弁２２への通電を行う際、トランジスタＱ２１、Ｑ２２をオン駆動する。

本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態の噴射制御装置２１は、昇圧駆動の電磁弁２だけでなく、バッテリ駆動の電磁弁２２の駆動も制御する構成となっている。また、駆動回路２４は、電磁弁２２の下流側端子に接続される端子Ｐ２２と出力電源線Ｌｏの間に端子Ｐ２２側をアノードして接続されたダイオードＤ２２を備えている。このダイオードＤ２２は、電磁弁２２への通電が終了したときに電磁弁２２に流れる電流を昇圧コンデンサＣ１に還流させるように作用する。

上記構成では、昇圧駆動の電磁弁２が駆動されずに、バッテリ駆動の電磁弁２２だけが駆動されるといった期間では、昇圧コンデンサＣ１は放電されることなく、充電だけが行われ続けることになる。その結果、昇圧コンデンサＣ１への充電が過度になり、昇圧コンデンサ電圧が必要以上に高くなる過昇圧状態が生じることになる。このように、上記構成では、第１実施形態の構成に比べ、昇圧コンデンサＣ１の過昇圧状態が生じ易くなっている。そのため、本実施形態では、昇圧制御部７による各部品の故障を防ぎつつ過昇圧状態の発生を抑制するための制御が一層効果的なものとなる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図５を参照して説明する。
本実施形態の噴射制御装置３１は、第１実施形態の噴射制御装置１に対し、電流検出部６に代えて電流検出部３２を備えている点が異なる。電流検出部３２は、シャント抵抗Ｒｓ３１、分圧回路３３、３４およびＯＰアンプＯＰ３１を備えている。

シャント抵抗Ｒｓ３１は、ノードＮ１とトランジスタＱ１のソースの間に接続されている。この場合、ノードＮ１は昇圧コイルＬ１を介して直流電源線Ｌｄに接続されている。シャント抵抗Ｒｓ３１の一方の端子、つまりノードＮ１の電圧は分圧回路３３により分圧されてからＯＰアンプＯＰ３１の非反転入力端子に与えられている。

シャント抵抗Ｒｓ３１の他方の端子、つまりトランジスタＱ１のソースの電圧は分圧回路３４により分圧されてからＯＰアンプＯＰ３１の反転入力端子に与えられている。分圧回路３３、３４は、例えば抵抗による分圧回路として構成されており、その分圧比は同一に設定されている。

上記構成において、シャント抵抗Ｒｓ３１は、昇圧コンデンサＣ１から直流電源線Ｌｄへと至る経路に直列に介在する検出抵抗に相当する。また、ＯＰアンプＯＰ３１は、シャント抵抗Ｒｓ３１の端子電圧を増幅して出力する検出アンプに相当する。このように、電流検出部３２は、シャント抵抗Ｒｓ３１の端子電圧に基づいて昇圧コイル電流を検出する構成となっている。この場合、ＯＰアンプＯＰ３１の出力信号が、昇圧コイル電流の検出値に対応した電流検出信号Ｓｉとなる。

本実施形態によっても、第１実施形態と同様、過昇圧状態の発生を抑制しつつ、昇圧回路４を構成する各部品の故障を防ぐことができるといった効果が得られる。また、上記構成においても、電流検出部３２は、昇圧コンデンサＣ１から直流電源線Ｌｄへと至る経路に介在するシャント抵抗Ｒｓ３１の端子電圧を増幅して出力するＯＰアンプＯＰ３１の出力信号に基づいて昇圧コイル電流を検出する構成となっている。そのため、上記構成によっても、シャント抵抗Ｒｓ３１による電力損失を低減しつつ、昇圧コイル電流の検出精度を高めることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
電流検出部６、３２は、昇圧コイル電流を検出する構成であれば適宜変更可能である。例えば、電流検出部６におけるＯＰアンプＯＰ１および抵抗Ｒ１〜Ｒ４を省略してもよい。この場合、シャント抵抗Ｒｓ１の端子電圧に基づいて昇圧コイル電流を検出する構成とすればよい。また、電流検出部３２におけるＯＰアンプＯＰ３１および分圧回路３３、３４を省略してもよい。この場合、昇圧制御部７は、シャント抵抗Ｒｓ３１の端子電圧に基づいて昇圧コイル電流を検出することになる。このようにすれば、電流検出部６、３２を構成する回路コストを低減することができる。

上述した電流検出部６、３２の変形例に対し、さらにシャント抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ３１を省略することも可能である。この場合、昇圧コイルＬ１の端子電圧に基づいて昇圧コイル電流を検出する構成とすればよい。つまり、この場合、昇圧コイルＬ１の抵抗成分が検出抵抗として機能することになる。このようにすれば、電流検出部６、３２を構成する回路コストを一層削減することができる。

充電開始閾値と回生開始閾値は、互いに異なる値に設定してもよく、回生開始閾値が充電開始閾値より小さい値に設定されていてもよい。例えば、充電開始閾値をゼロに設定するとともに、回生開始閾値をマイナスの所定値に設定するとよい。このようにすれば、充電開始閾値がゼロに設定されているため、通常の昇圧動作を確実に実行することができる。また、この場合、回生開始閾値がマイナスの所定値に設定されているため、回生開始閾値がゼロに設定されている場合に比べ、回生動作が再開されるタイミングが早くなり、その結果、昇圧コンデンサＣ１の過昇圧状態が一層早く解消される。

昇圧制御部７による過昇圧状態を解消するための制御は、電磁弁２、２２への通電が終了したときに電磁弁２、２２に流れる電流を昇圧コンデンサＣ１に還流させる機能を有する構成に対して特に有益なものとなる。しかし、このような機能を有さない構成であっても、過昇圧状態が生じる可能性は十分にある。そのため、昇圧制御部７による過昇圧状態を解消するための制御を、上記機能を有さない構成に適用してもよい。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

１、２１、３１…噴射制御装置、２、２２…電磁弁、４…昇圧回路、５…電圧検出部、６、３２…電流検出部、７…昇圧制御部、Ｃ１…昇圧コンデンサ、Ｄ３、Ｄ２２…ダイオード、Ｌ１…昇圧コイル、ＯＰ１、ＯＰ３１…ＯＰアンプ、Ｑ１、Ｑ２…トランジスタ、Ｒｓ１、Ｒｓ３１…シャント抵抗。

Claims (10)

1. 内燃機関に燃料を噴射する噴射弁（２、２２）に対し、設定された駆動期間の開始時に前記噴射弁を速やかに開弁させるためのピーク電流を供給するピーク電流制御を行い、前記噴射弁の駆動を制御する噴射制御装置（１、２１、３１）であって、
   直流電源から与えられる直流電圧を昇圧することにより前記ピーク電流の供給を行うための昇圧電圧を生成するものであり、コイル（Ｌ１）、前記直流電源から前記コイルへの通電を行うための通電用スイッチング素子（Ｑ２）、同期整流を行うための整流用スイッチング素子（Ｑ１）および前記コイルを介して流れる電流により充電されるコンデンサ（Ｃ１）を備えた同期整流型スイッチング電源回路からなる昇圧回路（４）と、
   前記コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出部（５）と、
   前記コンデンサから前記直流電源へと至る経路に流れる電流を検出する電流検出部（６、３２）と、
   前記昇圧回路の動作を制御する昇圧制御部（７）と、
   を備え、
   前記昇圧制御部は、
   前記電圧検出部の検出値が所定の過昇圧閾値に達すると、前記通電用スイッチング素子をオフするとともに前記整流用スイッチング素子をオンする回生動作を開始し、
   前記回生動作を開始した後、前記電流検出部の検出値が所定の回生終了閾値に達すると前記回生動作を停止する噴射制御装置。
2. さらに、前記噴射弁への通電終了後に前記噴射弁側から前記コンデンサへとエネルギーを回生する第１回生部（Ｄ３）を備える請求項１に記載の噴射制御装置。
3. さらに、前記昇圧電圧とは異なる別の電圧により通電される前記噴射弁への通電終了後に前記噴射弁側から前記コンデンサへとエネルギーを回生する第２回生部（Ｄ２２）を備える請求項１または２に記載の噴射制御装置。
4. 前記昇圧制御部は、
   前記回生動作を停止した後、前記電流検出部の検出値が所定の回生開始閾値に達すると前記回生動作を再開する請求項１から３のいずれか一項に記載の噴射制御装置。
5. 前記昇圧制御部は、前記通電用スイッチング素子および前記整流用スイッチング素子を相補的にオンオフすることにより前記昇圧コンデンサを充電する昇圧動作を実行する際、前記電流検出部の検出値が充電開始閾値に達すると前記通電用スイッチング素子をオンするようになっており、
   前記充電開始閾値は、前記回生開始閾値と同一の値に設定されている請求項４に記載の噴射制御装置。
6. 前記充電開始閾値および前記回生開始閾値は、ゼロに設定されている請求項５に記載の噴射制御装置。
7. 前記昇圧制御部は、前記通電用スイッチング素子および前記整流用スイッチング素子を相補的にオンオフすることにより前記コンデンサを充電する昇圧動作を実行する際、前記電流検出部の検出値が充電開始閾値に達すると前記通電用スイッチング素子をオンするようになっており、
   前記回生開始閾値は、前記充電開始閾値より小さい値に設定されている請求項４に記載の噴射制御装置。
8. 前記充電開始閾値は、ゼロに設定されている請求項７に記載の噴射制御装置。
9. 前記電流検出部は、
   前記コンデンサから前記直流電源へと至る経路に直列に介在する検出抵抗（Ｒｓ１、Ｒｓ３１）を備え、
   前記検出抵抗の端子電圧に基づいて前記電流を検出する請求項１から８のいずれか一項に記載の噴射制御装置。
10. 前記電流検出部は、
    さらに、前記検出抵抗の端子電圧を増幅して出力する検出アンプ（ＯＰ１、ＯＰ３１）を備え、
    前記検出アンプの出力信号に基づいて前記電流を検出する請求項９に記載の噴射制御装置。

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