JP2018127949A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧回路を共通化してサイズを抑制しながら、燃料噴射弁及び他のアクチュエータを性能良く駆動制御できるようにした電子制御装置を提供する。【解決手段】昇圧回路１４は、昇圧駆動用の昇圧スイッチＴａ、ピエゾインジェクタ５１〜５４の駆動用及びポンプ４，減圧弁９の駆動用にそれぞれ設けられた複数の充電コンデンサＣ１，Ｃ２、及び、昇圧スイッチＴａがオン・オフされることで複数の充電コンデンサＣ１，Ｃ２に充放電するための共通コイルＬａを用いて構成される。昇圧切替スイッチＴｂは、共通コイルＬａと複数の充電コンデンサＣ１，Ｃ２との間の複数の通電経路途中に少なくとも１つ以上接続されている。制御ＩＣ１３は、昇圧切替スイッチＴｂをオン又はオフに制御し複数の充電コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの１又は複数の充電コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧を選択的に昇圧制御する。制御ＩＣ１３は、複数の充電コンデンサに充電された複数の昇圧電圧源を用いて、ピエゾインジェクタ５１〜５４、ポンプ４、及び、減圧弁９をそれぞれ駆動制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、噴射弁を制御すると共に他のアクチュエータを駆動する電子制御装置に関する。

従来より、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁を備えるインジェクタが知られているが、この種の電子制御装置はインジェクタを駆動するために、電源電圧と当該電源電圧（例えばバッテリ電圧）を昇圧した高電圧を用いている。また、この電子制御装置は、さらに他のアクチュエータを駆動するためにも用いられているが、この他のアクチュエータを駆動するときにも電源電圧を昇圧した高電圧を用いることがある。

特開２０１３−９９１６９号公報

例えば、燃料圧力を増加又は減少するためのディスチャージ式ポンプ、減圧弁などの他のアクチュエータを駆動するときにも電源電圧を昇圧した高電圧を用いるが、これらの燃料噴射弁や他のアクチュエータを性能良く駆動するためには昇圧電圧値をそれぞれ変更しなければならないことがある。このため、これまでそれぞれ個別に昇圧回路を設け、異なる昇圧電圧値を生成していたが、発明者はこれらの昇圧回路を共通化することで電子制御装置の小型化を試みている。しかしながら、燃料噴射弁や他のアクチュエータを駆動制御するときには、必要な昇圧電圧値を必要なタイミングで供給することが望まれていることから、単純に昇圧回路を共通化するだけでは、不具合を生じる虞がある。

本発明の開示の目的は、昇圧回路を共通化してサイズを抑制しながら、燃料噴射弁及びその他のアクチュエータを性能良く駆動制御できるようにした電子制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、昇圧回路は昇圧駆動用の昇圧スイッチ、燃料噴射弁の駆動用及びアクチュエータの駆動用にそれぞれ設けられた複数の充電コンデンサ、及び、昇圧スイッチがオン・オフされることで複数の充電コンデンサに充放電するための共通コイルを用いて構成されている。このため、共通コイルを用いて昇圧回路を共通化することができ回路サイズを極力抑制できる。

昇圧制御部が、昇圧回路の昇圧切替スイッチをオン又はオフに制御し複数の充電コンデンサのうちの１又は複数の充電コンデンサの電圧を選択的に昇圧制御しているため、必要な電圧を必要なタイミングで生成できるようになり、駆動制御部により燃料噴射弁及び燃料噴射弁以外のアクチュエータを性能良く駆動制御できる。

第１実施形態における燃料噴射システムの構成例 第１実施形態における電子制御装置の電気的構成図 第１実施形態における動作を概略的に説明するタイミングチャート 第１実施形態の始動時における動作を概略的に説明するタイミングチャート 第１実施形態の始動時の処理を概略的に説明するフローチャート 第１実施形態のフラグ設定処理を概略的に説明するフローチャート 第１実施形態の通常時の処理を概略的に説明するフローチャート 第２実施形態における動作を概略的に説明するタイミングチャート 第３実施形態における動作を概略的に説明するタイミングチャート

以下、電子制御装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付している。そして、第２実施形態以降の説明では、その前の実施形態で説明した同一又は類似の構成及び同一又は類似の動作については必要に応じて説明を省略する。

（第１実施形態）
図１から図７は第１実施形態の説明図を示している。図１は燃料噴射システム１の構成例を示している。この燃料噴射システム１は、電子制御装置（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））２を備え、コモンレール３に燃料を供給する燃料供給ポンプ（以下、ポンプと略す）４、Ｎ気筒分の燃料噴射弁としてのピエゾインジェクタ５１〜５４を接続して構成される。

電子制御装置２は、例えば自動車などの車両に搭載されたディーゼルエンジンなどの内燃機関６に燃料を噴射供給するＮ個の例えばピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動する。図２に示すように、ピエゾ式インジェクタ５１〜５４はピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ４を備えるが、このピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ４はそれぞれ容量特性を備える。このため当該インジェクタ５１〜５４の駆動／非駆動は電荷の充放電により行われる。この図２に示す電子制御装置２は、ピエゾインジェクタ５１〜５４のピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ４に電荷を充放電させるように回路構成され、これにより、ピエゾインジェクタ５１〜５４による燃料の噴射タイミングを制御する。本実施形態では、Ｎ＝４気筒の例を示しているが、本開示の内容は４気筒に限られることなく適用できる。

図１に示すように、ポンプ４は燃料タンク８から燃料を汲み上げるように構成され、コモンレール３の内部に燃料を蓄積、加圧する。電子制御装置２は、ポンプ４の燃料吸入部に設けられた電磁駆動式の吸入調量弁（図示せず）を電磁コイル７１（図２参照）への通電に応じて制御し、この結果、ポンプ４によりコモンレール３の圧力を所定範囲の圧力に制御する。また、コモンレール３には電磁駆動式の減圧弁９が設置されている。この減圧弁９はコモンレール３の内部の燃料圧力を減圧制御するために設けられたプレッシャディスチャージバルブである。ここで、ポンプ４及び減圧弁９は燃料噴射弁以外のアクチュエータとして構成される。

電子制御装置２は、コモンレール３に設置された圧力センサ１０により燃料圧力を検知し、コモンレール３の内部の燃料圧力が規定値を超えたときには、電磁コイル７２（図２参照）への通電制御に応じて減圧弁９を開弁することで、コモンレール３の内部の燃料をリターン配管（図示せず）に戻して所定範囲内の圧力に戻すように制御する。

内燃機関６には、運転状態を検出するためのセンサとして、クランクが所定角度回転する度にクランク角信号を出力するクランク角センサ１１が設置されており、電子制御装置２は、クランク角センサ１１のクランク角信号に応じてエンジン回転数を算出可能になっている。また図示していないが、車両内には、運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度を検出するアクセルセンサ、各種媒体（例えば冷却水、吸入空気）の温度を検出するための温度センサ、が設置され、電子制御装置２は、これらのセンサ信号Ｓを入力し、このセンサ信号Ｓに基づいて制御処理を実行する。

さて図２に示すように、電子制御装置２は、マイコン１２、制御ＩＣ１３、バッテリ（図示せず）による電源電圧（基準電圧相当）ＶＢを昇圧してピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動するための電圧を生成する昇圧回路１４を備える。

昇圧回路１４は、共通コイルＬａ、昇圧駆動用の昇圧スイッチＴａ、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、及び、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２を備えた昇圧型のＤＣＤＣコンバータにより構成される。この昇圧回路１４は、電源電圧ＶＢを昇圧した電圧を複数の昇圧電圧源として生成して複数の第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２にそれぞれ蓄積し、共通コイルＬａと複数の第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２との間の複数の通電経路のうちの１つに昇圧切替スイッチＴｂを接続して構成されている。

また電子制御装置２は、ピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動するため、充電スイッチＴ１、Ｔ２及び放電スイッチＴ３、Ｔ４、及び気筒選択スイッチＴ５〜Ｔ８を備える。また、電子制御装置２は、ポンプ４及び減圧弁９の電磁コイル７１、７２を駆動するため、通電スイッチＴ９及び定電流制御用スイッチ（以下、定電流スイッチと称す）Ｔ１０、及び、通電制御スイッチＴ１１、Ｔ１２を主構成として備える。

また電子制御装置２は、これらの主構成に付随する周辺回路、例えば、充放電コイルＬ１、Ｌ２、及び、ダイオードＤ１〜Ｄ４などを備える。充放電コイルＬ１、Ｌ２は、ピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動するときのコイル抵抗成分を補い、充放電電荷量を制限するために設けられる。

マイコン１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなど（何れも図示せず）を備えており、前述のセンサ信号Ｓを入力して各種指令信号（例えば昇圧開始指令信号、噴射指令信号及び圧力調整指令信号）を生成して制御ＩＣ１３に出力する。制御ＩＣ１３は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）による集積回路装置であり、例えばロジック回路、ＣＰＵなどによる制御主体と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの記憶部、を備え、ハードウェア及びソフトウェアに基づいて各種制御を実行するように構成され、特にマイコン１２から各種指令信号を受けて制御を実行するものであり、昇圧制御部、駆動制御部、として構成される。

＜ブロック結線説明＞
２気筒分のピエゾインジェクタ５１、５３のピエゾ素子Ｐ１、Ｐ３は、それぞれ電子制御装置２の上流端子２ａ、２ｃに接続されているが、これらの上流端子２ａ、２ｃは同一の一のコモンラインＣＬ１に接続されている。この一のコモンラインＣＬ１には、昇圧回路１４の第１充電コンデンサＣ１、一の充電スイッチＴ１、一の放電スイッチＴ３、及び、充放電コイルＬ１が電気的に接続されている。

また他の２気筒分のピエゾインジェクタ５２、５４のピエゾ素子Ｐ２、Ｐ４は、それぞれ電子制御装置２の上流端子２ｂ、２ｄに接続されているが、これらの上流端子２ｂ、２ｄは同一の他のコモンラインＣＬ２に接続されている。この他のコモンラインＣＬ２には、前述の昇圧回路１４の第１充電コンデンサＣ１と共に、他の充電スイッチＴ２、及び、他の放電スイッチＴ４、及び、充放電コイルＬ２が電気的に接続されている。

また、ポンプ４及び減圧弁９の駆動用の電磁コイル７１、７２は、それぞれ電子制御装置２の上流端子２ｅ、２ｆに接続されているが、これらの上流端子２ｅ、２ｆは同一の他のコモンラインＣＬ３に接続されている。この他のコモンラインＣＬ３には、昇圧回路１４の第２充電コンデンサＣ２、通電スイッチＴ９、及び、定電流スイッチＴ１０が電気的に接続されている。

＜上流側構成の具体的な結線説明＞
前述したように、昇圧回路１４は、共通コイルＬａ、昇圧スイッチＴａ、昇圧切替スイッチＴｂ、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、及び、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２を備える。昇圧スイッチＴａは、例えばボディダイオード付きのＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。電源電圧ＶＢの供給ノードＮＢとグランドノードＮＳとの間には、共通コイルＬａ、及び、昇圧スイッチＴａを構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間が直列接続されている。

共通コイルＬａと昇圧スイッチＴａとの共通接続ノードＮｍには、ダイオードＤａ１のアノードが接続されており、ダイオードＤａ１のカソードのノードＮ１とグランドノードＮＳとの間には第１充電コンデンサＣ１が接続されている。このため、共通コイルＬａから第１充電コンデンサＣ１への通電経路は電気的に直結されている。

また、共通コイルＬａと昇圧スイッチＴａとの共通接続ノードＮｍとグランドノードＮＳとの間には昇圧切替スイッチＴｂが構成されている。この昇圧切替スイッチＴｂは、例えばボディダイオード付きのＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。昇圧切替スイッチＴｂが、共通コイルＬａとダイオードＤａ２との間に介在しているため、共通コイルＬａから第２充電コンデンサＣ２への通電経路は電気的に直結されているわけではない。

第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1は、ピエゾインジェクタ５１〜５４の駆動用に用意されており、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2はポンプ４及び減圧弁９の駆動用に用意されている。電圧Ｖboost1は電圧Ｖboost2より大幅に高くなるように設定されている。このとき共通コイルＬａから第１充電コンデンサＣ１への最も高電圧側の通電経路が電気的に直結されていることになる。最も高電圧側の通電経路を電気的に直結することで、ノードＮｍに昇圧切替スイッチを別途設けることなく最少の部品点数で回路を構成できる。共通コイルＬａと昇圧スイッチＴａとの共通接続ノードＮｍとグランドノードＮＳとの間には、昇圧切替スイッチＴｂを構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間、ダイオードＤａ２、及び、第２充電コンデンサＣ２が直列接続されている。

第１充電コンデンサＣ１は例えばアルミ電解コンデンサにより構成され、共通コイルＬａからダイオードＤａ１を通じて供給される電力を充電する。また制御ＩＣ１３には第１充電コンデンサＣ１の端子間電圧が入力されており、これにより制御ＩＣ１３は第１充電コンデンサＣ１の充電電圧、すなわち昇圧電圧Ｖboost1を検出可能になっている。このときダイオードＤａ１は、ノードＮｍから第１充電コンデンサＣ１への一方向に通電するように接続されているため、この逆方向への電流の逆流を防ぐことができる。

他方、第２充電コンデンサＣ２もまた例えばアルミ電解コンデンサにより構成され、昇圧切替スイッチＴｂがオン制御されていることを条件として、共通コイルＬａからダイオードＤａ２を通じて通電される電力を充電する。また制御ＩＣ１３には第２充電コンデンサＣ２の端子間電圧が入力されており、これにより、制御ＩＣ１３は第２充電コンデンサＣ２の充電電圧、すなわち昇圧電圧Ｖboost2を検出可能になっている。このときダイオードＤａ２は、ノードＮｍから第２充電コンデンサＣ２への一方向に通電するように接続されており、この逆方向への電流の逆流を防ぐことができる。

前述したように、第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1は、通常、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2よりも高く保持されることになるが、ダイオードＤａ１が第１充電コンデンサＣ１の充電電圧ノードからノードＮｍへの逆流を防ぐため、第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1を電圧Ｖboost2よりも高く保持できる。

＜コモンラインＣＬ１に接続される上流側構成の結線説明＞
第１充電コンデンサＣ１の後段には充電スイッチＴ１が接続されている。この充電スイッチＴ１は、第１充電コンデンサＣ１と充放電コイルＬ１との間に接続され、例えばボディダイオード付きのＰチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。この充電スイッチＴ１は第１充電コンデンサＣ１の蓄積電荷を充放電コイルＬ１を介してピエゾインジェクタ５１又は５３のピエゾ素子Ｐ１又はＰ３に充電切替可能になっている。

この充電スイッチＴ１を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは、制御ＩＣ１３に入力されており、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御可能になっている。また充放電コイルＬ１は放電スイッチＴ３のドレインと各上流端子２ａ及び２ｃとの間に接続されている。

また、充電スイッチＴ１と充放電コイルＬ１との間の共通接続ノードとグランドノードＮＳとの間には、放電スイッチＴ３が接続されている。この放電スイッチＴ３は、例えばボディダイオード付きのＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。この放電スイッチＴ３は、ピエゾインジェクタ５１、５３のピエゾ素子Ｐ１、Ｐ３に蓄積された電荷を放電するために設けられており、ピエゾ素子Ｐ１、Ｐ３から蓄積電荷を放電するときに制御ＩＣ１３によりオン制御される。

＜コモンラインＣＬ２に接続される上流側構成の結線説明＞
また、第１充電コンデンサＣ１の後段には充電スイッチＴ２が接続されている。この充電スイッチＴ２は、第１充電コンデンサＣ１と充放電コイルＬ２との間に接続され、例えばボディダイオード付きのＰチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。この充電スイッチＴ２は、第１充電コンデンサＣ１の蓄積電荷を充放電コイルＬ２を介してピエゾインジェクタ５２又は５４のピエゾ素子Ｐ２又はＰ４に充電切替可能になっている。

この充電スイッチＴ２を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは、制御ＩＣ１３に入力されており、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御可能になっている。充放電コイルＬ２は、放電スイッチＴ４のドレインと各上流端子２ｂ及び２ｄとの間に接続されている。

また充電スイッチＴ２と充放電コイルＬ２との間の共通接続ノードとグランドノードＮＳとの間には放電スイッチＴ４が接続されている。この放電スイッチＴ４は、例えばボディダイオード付きのＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。この放電スイッチＴ４は、ピエゾインジェクタ５２、５４のピエゾ素子Ｐ２、Ｐ４に蓄積された電荷を放電するために設けられており、ピエゾ素子Ｐ２、Ｐ４から蓄積電荷を放電するときに、制御ＩＣ１３によりオン制御される。

＜コモンラインＣＬ３に接続される上流側構成の結線説明＞
また、第２充電コンデンサＣ２の後段には通電スイッチＴ９が接続されている。この通電スイッチＴ９は、第２充電コンデンサＣ２と上流端子２ｅ及び２ｆとの間に接続され、例えばボディダイオード付きのＰチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。この通電スイッチＴ９は、第２充電コンデンサＣ２の充電電圧Ｖboost2を電磁コイル７１及び７２に供給可能になっている。この通電スイッチＴ９を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは制御ＩＣ１３に入力されており、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御可能になっている。

また、電源電圧ＶＢの供給ノードＮＢと上流端子２ｅ、２ｆとの間には、定電流スイッチＴ１０とダイオードＤ１とが直列接続されている。この定電流スイッチＴ１０は、例えばボディダイオード付きのＰチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。定電流スイッチＴ１０を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは制御ＩＣ１３に接続されており、ソースは電源電圧ＶＢの供給ノードＮＢに接続され、またドレインはダイオードＤ１のアノードカソード間及びコモンラインＣＬ３を通じて上流端子２ｅ及び２ｆに接続されている。また、この上流端子２ｅ及び２ｆとグランドノードＮＳとの間には還流用のダイオードＤ２が逆方向接続されている。

＜電子制御装置２の外部接続構成の結線説明＞
電子制御装置２の上流端子２ａ、２ｃと下流端子２ａａ、２ｃｃとのそれぞれの間には、駆動対象となるピエゾインジェクタ５１、５３のピエゾ素子Ｐ１、Ｐ３がそれぞれ接続されている。ここで、一のコモンラインＣＬ１に対して一対のピエゾインジェクタ５１、５３のピエゾ素子Ｐ１、Ｐ３が接続されている。

同様に、電子制御装置２の上流端子２ｂ、２ｄと下流端子２ｂｂ、２ｄｄとのそれぞれの間には、駆動対象となるピエゾインジェクタ５２、５４のピエゾ素子Ｐ２、Ｐ４がそれぞれ接続されている。ここで、一のコモンラインＣＬ２に対して一対のピエゾインジェクタ５２、５４のピエゾ素子Ｐ２、Ｐ４が接続されている。

また、電子制御装置２の上流端子２ｅ、２ｆと下流端子２ｅｅ、２ｆｆとのそれぞれの間には、駆動対象となるポンプ４の電磁コイル７１及び減圧弁９の電磁コイル７２がそれぞれ接続されている。ここで、一のコモンラインＣＬ３に対してポンプ４及び減圧弁９の駆動用の電磁コイル７１、７２が接続されている。

＜電子制御装置２の下流側構成の結線説明＞
電子制御装置２の下流端子２ａａ〜２ｄｄとグランドノードＮＳとの間には、気筒選択スイッチＴ５〜Ｔ８がそれぞれ構成されている。これらの気筒選択スイッチＴ５〜Ｔ８は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成されている。

気筒選択スイッチＴ５及びＴ７を構成するＭＯＳトランジスタは、そのドレインがそれぞれ下流端子２ａａ、２ｃｃに接続されており、そのソースがグランドノードＮＳに接続されている。また、気筒選択スイッチＴ６及びＴ８を構成するＭＯＳトランジスタは、そのドレインがそれぞれ下流端子２ｂｂ、２ｄｄに接続されており、そのソースがグランドノードＮＳに接続されている。

また、電子制御装置２の下流端子２ｅｅ、２ｆｆとグランドノードＮＳとの間には、通電制御スイッチＴ１１、Ｔ１２がそれぞれ構成されている。これらの通電制御スイッチＴ１１、Ｔ１２もまた例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。この通電制御スイッチＴ１１、Ｔ１２を構成するＭＯＳトランジスタは、そのドレインがそれぞれ下流端子２ｅｅ、２ｆｆに接続されており、そのソースがグランドノードＮＳに接続されている。

下流端子２ｅｅと第２充電コンデンサＣ２のノードＮ２との間には、ダイオードＤ３が順方向接続されている。このため、下流端子２ｅｅの電圧が、第２充電コンデンサＣ２のノードＮ２の電圧よりダイオードＤ３の順方向電圧Ｖｆ以上に上昇すると、電流がダイオードＤ３を通じて第２充電コンデンサＣ２に流されることになり、第２充電コンデンサＣ２を充電できる。

また、下流端子２ｆｆと第２充電コンデンサＣ２のノードＮ２との間にも、ダイオードＤ４が順方向接続されている。このため、下流端子２ｆｆの電圧が、第２充電コンデンサＣ２のノードＮ２の電圧よりダイオードＤ４の順方向電圧Ｖｆ以上に上昇するときには、電流がダイオードＤ４を通じて第２充電コンデンサＣ２に流されることになり、第２充電コンデンサＣ２を充電できる。これらのダイオードＤ３、Ｄ４はフライバック電流に応じたエネルギを回収する回収回路として用いられる。

これらの構成において、制御ＩＣ１３は、昇圧スイッチＴａ、充電スイッチＴ１、Ｔ２、放電スイッチＴ３、Ｔ４、通電スイッチＴ９、定電流スイッチＴ１０、及び、気筒選択スイッチＴ５〜Ｔ８、及び、通電制御スイッチＴ１１、Ｔ１２をオン・オフ制御することで各種制御を実行する。特に、制御ＩＣ１３が第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２を昇圧制御するときには、昇圧切替スイッチＴｂをオンまたはオフに制御し、複数の第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２のうちの何れか一つ以上の電圧Ｖboost1又は／及びＶboost2を昇圧制御する。そして制御ＩＣ１３は、電圧Ｖboost1及びＶboost2の昇圧電圧源を用いて、ピエゾインジェクタ５１〜５４、ポンプ４、及び減圧弁９を駆動制御するように構成されている。

前述構成の動作を説明する。
＜基本的な噴射制御処理の説明＞
本実施形態では、始動時及び通常時における昇圧動作に特徴を備えるが、この動作説明を行う前に、まず基本的な噴射制御処理及びポンプ４及び減圧弁９の駆動制御処理について図２の電気的構成及び図３のタイミングチャートを参照しながら説明する。

ここでは、ピエゾインジェクタ５１を駆動し燃料を噴射制御するときの動作説明を行う。通常通り電源電圧ＶＢが投入されると、制御ＩＣ１３はマイコン１２と協働して噴射制御処理する。電子制御装置２が、ピエゾインジェクタ５１から燃料を噴射するときには、マイコン１２が、図３のタイミングｔ１においてピエゾインジェクタ５１に対応した噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を制御ＩＣ１３に出力する。制御ＩＣ１３は、この噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を受け付けると、気筒選択スイッチＴ５をオン制御し、その後、充電スイッチＴ１をオン・オフするチョッパ制御を開始する。

制御ＩＣ１３が、図３の期間Ｔｚ１に示すようにチョッパ制御を行うことによりピエゾ素子Ｐ１にはピエゾ駆動電流が繰り返しパルス状に印加される。これにより、ピエゾ素子Ｐ１の端子電圧は徐々に上昇する。このとき、ピエゾ素子Ｐ１の端子電圧が徐々に上昇することに伴い、ピエゾインジェクタ５１のノズルは徐々に開放しノズルが最大位置まで開放される。所定の充電停止条件が成立すると、制御ＩＣ１３はチョッパ制御を停止し充電スイッチＴ１をオフ状態に保持する。この所定の充電停止条件は、ピエゾ素子Ｐ１の充電処理が十分に行われる条件を考慮すれば、様々な条件を適用できるものであり、その説明を省略する。そして制御ＩＣ１３は、噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として受け付けるまで、気筒選択スイッチＴ５をオン制御したまま、充電スイッチＴ１をオフする状態を保持する。これにより、燃料が内燃機関６の気筒内に噴射される。

この後、マイコン１２が、図３のタイミングｔ２において噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として制御ＩＣ１３に出力すると、制御ＩＣ１３はこの噴射指令信号のノンアクティブレベルを受け付ける。すると、制御ＩＣ１３は放電スイッチＴ３のオン・オフによるチョッパ制御を開始する。

制御ＩＣ１３が、チョッパ制御を行うことによりピエゾ素子Ｐ１に蓄積された電荷が放電されるようになる。このとき制御ＩＣ１３は、図３の期間Ｔｚ２において放電スイッチＴ３のゲートに繰り返しパルス状にオン・オフ制御信号を印加するため、ピエゾ素子Ｐ１に蓄積された電荷はパルス状に放電されるようになり、ピエゾインジェクタ５１のノズルは徐々に閉塞する。

放電スイッチＴ３がオンしたときには当該放電スイッチＴ３を通じてピエゾ素子Ｐ１の両端子間に蓄積された電荷が放電されるものの、当該放電スイッチＴ３がオフしたタイミングでは充放電コイルＬ１の両端子間に流れている電流が瞬時に遮断される。このため、充放電コイルＬ１に生じている誘導起電圧に応じた電流が充電スイッチＴ１のボディダイオードを通じて第１充電コンデンサＣ１に流れ込むことになり、ピエゾ素子Ｐ１の蓄積電荷のエネルギを第１充電コンデンサＣ１に回収できる。このとき、図３のタイミングｔ２以降に示すように、第１充電コンデンサＣ１の電圧の上昇度は上昇する。

そして所定の放電停止条件が成立すると、制御ＩＣ１３は放電スイッチＴ３をオフ制御することでチョッパ制御を停止する。これにより燃料の噴射処理を停止できる。この所定の放電停止条件としては、ピエゾ素子Ｐ１の放電が十分に行われる条件を考慮すれば様々な条件を適用できるものであり、その説明を省略する。

本実施形態における４気筒の内燃機関６では各気筒に設けられたピストンがクランク角１８０°ＣＡの位相差を備えて運動する。このとき、噴射制御処理はこのクランク角１８０°ＣＡの間に所定回数（例えば５回：例えばパイロット噴射Ｆ１、プレ噴射Ｆ２、メイン噴射Ｆ３、アフター噴射Ｆ４、ポスト噴射Ｆ５）行うことで多段噴射する。その他、プレ噴射Ｆ２、ポスト噴射Ｆ５を除く３回に分けても良いし、単発噴射でも良く、回数は限られない。

＜ポンプ４（又は減圧弁９）の制御内容の説明＞
他方、電子制御装置２は、圧力センサ１０のセンサ信号Ｓによりコモンレール３の内部の燃料圧力を検出し、この検出結果に応じてポンプ４又は減圧弁９によりコモンレール３内の燃料圧力を一定範囲内の圧力値となるようにフィードバックする。この燃料圧の調整処理は、クランク角１８０°ＣＡ毎に１回行われる。以下、ポンプ４を用いた燃料圧調整処理の内容を説明する。電子制御装置２のマイコン１２はコモンレール３の燃料圧を圧力センサ１０により検出すると、この検出圧力に応じて燃料圧を調整するように制御ＩＣ１３に指令する。このときマイコン１２は、圧力調整指令信号として加圧指令信号又は減圧指令信号を制御ＩＣ１３に出力する。ここでは、マイコン１２が燃料圧を加圧するポンプ４を駆動させる加圧指令信号を制御ＩＣ１３に出力する形態を説明する。

マイコン１２が、加圧指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を制御ＩＣ１３に出力すると、制御ＩＣ１３はマイコン１２からこの信号を受け付ける。するとまず、制御ＩＣ１３は、図３のタイミングｔ３においてポンプ４を駆動選択するための通電制御スイッチＴ１１をオン制御し、その後、通電スイッチＴ９をオン制御して電磁コイル７１に通電する。その後、制御ＩＣ１３は、図示しない電流検出抵抗の端子電圧を検出することで予め定められた所定のピーク電流閾値に達することが検知されると、通電スイッチＴ９をオフ制御し、電磁コイル７１の通電電流を遮断する。

このとき、電磁コイル７１には誘導起電力を生じるが、この誘導起電力は還流ダイオードＤ２を通じて電磁コイル７１に流れ続ける。また、端子２ｅｅの電圧が第２充電コンデンサＣ２に充電された電圧Ｖboost2−ダイオードＤ３の順方向電圧Ｖｆより高いときには、ダイオードＤ３を通じて第２充電コンデンサＣ２にエネルギが回収される。

その後、制御ＩＣ１３は、図３の期間Ｔｚ３において定電流スイッチＴ１０をオン・オフ繰り返し制御することでポンプ４の駆動を保持して加圧状態を保持するように電磁コイル７１に定電流制御する。これにより、コモンレール３の内部の燃料圧力を上昇させるように制御できる。マイコン１２が圧力センサ１０のセンサ信号Ｓを検知することで所望の圧力に達したことを検知すると、図３のタイミングｔ４において加圧指令信号のノンアクティブレベル「Ｌ」を制御ＩＣ１３に指令する。すると、制御ＩＣ１３は定電流スイッチＴ１０及び通電制御スイッチＴ１１をオフ制御することでポンプ４の駆動を停止する。

なお、マイコン１２がポンプ４を駆動させる加圧指令信号を制御ＩＣ１３に出力しコモンレール３内の燃料圧を加圧させる形態を示したが、マイコン１２が減圧弁９を駆動させる減圧指令信号を制御ＩＣ１３に出力してコモンレール３の内の燃料圧を減圧するときにはポンプ４を駆動させる処理と同様の電気的駆動処理を電磁コイル７２に対して実行することになる。

すなわち、減圧弁９を開弁してリターン配管に燃料を戻してコモンレール３の内部の燃料圧力を低下させるときに電磁コイル７２に電流を通電することでコモンレール３の内部の燃料圧力を低下させることができる。このときの電気的駆動処理は、前述のポンプ４の駆動用のスイッチＴ９、Ｔ１０、Ｔ１１にそれぞれ代わる減圧弁９の駆動用のスイッチＴ９、Ｔ１０、Ｔ１２をオン・オフ制御することで実現できる。

＜始動時及び通常時における特徴的動作説明＞
前述したように、燃料噴射処理と燃料圧調整処理とは独立して実行可能になっているが、燃料噴射処理や燃料圧調整処理が行われると、第１又は第２充電コンデンサＣ１又はＣ２の蓄積エネルギが消費されるため、当該充電コンデンサＣ１又はＣ２の充電電圧が低下する。図３に示したように、燃料噴射処理及び燃料圧調整処理は並行して行われるため、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の充電方法を工夫することが望ましい。このため、本実施形態では昇圧制御に関し、下記のように実行する。

＜始動時の昇圧制御に係る特徴的動作説明＞
図４は始動時の動作をタイミングチャートにより概略的に示しており、図５及び図６はフローチャートを示している。イグニッションスイッチ等の電源スイッチ（図示せず）がオンされると、マイコン１２及び制御ＩＣ１３にはバッテリによる電源電圧ＶＢが供給される。マイコン１２及び制御ＩＣ１３に電源電圧ＶＢが供給されると、マイコン１２が昇圧開始指令信号を制御ＩＣ１３に送信する。

制御ＩＣ１３は、マイコン１２から昇圧開始指令信号を受け付けると、図５に示す処理を実行する。この図５に示すように、制御ＩＣ１３は、Ｓ１においてフラグ設定処理する。図６にフラグ設定処理の概要を示すように、制御ＩＣ１３は、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の電圧Ｖboost1、Ｖboost2を検出する。制御ＩＣ１３は、Ｓ２１において第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が第１制御電圧の下限値Ｖtd1以下となっているか否かを判定し下限値Ｖtd1以下のときにはＳ２２において第１充電要求フラグをオンとする。また、制御ＩＣ１３は、Ｓ２３において第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が第１制御電圧の上限値Ｖth1以上となっているか否かを判定し上限値Ｖth1以上となっているときにはＳ２４において第１充電要求フラグをオフとする。また、制御ＩＣ１３は、Ｓ２５において第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2が第２制御電圧の下限値Ｖtd2以下となっているか否かを判定し下限値Ｖth2以下となっているときにはＳ２６において第２充電要求フラグをオンとする。また制御ＩＣ１３は、Ｓ２７において第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2が第２制御電圧の上限値Ｖth2以上となっているか否かを判定し上限値Ｖth2以上となっているときにはＳ２８において第２充電要求フラグをオフとする。

始動時には、電圧Ｖboost1、Ｖboost2はそれぞれ制御電圧の下限値Ｖtd1、Ｖtd2以下となっているため、第１及び第２充電要求フラグの何れもオンに設定される。制御ＩＣ１３が、図６に示されるフラグ設定処理を終了すると、図５のＳ２において第１又は第２充電要求フラグがオンとなっているか否かを判定する。

始動時には第１及び第２充電要求フラグが共にオンされているため、制御ＩＣ１３はＳ３において昇圧制御を開始する。その後、制御ＩＣ１３は、Ｓ４において第２充電要求フラグがオンされているか否かを判定する。第２充電要求フラグがオンされているときには、制御ＩＣ１３は、Ｓ５において昇圧切替スイッチＴｂをオン制御し、Ｓ６において第２制御電圧の上限値に達するまで昇圧スイッチＴａをオン・オフ制御することで昇圧制御し続ける。

制御ＩＣ１３は、Ｓ３において昇圧制御を開始しているため昇圧スイッチＴａをオン・オフ制御し続ける。昇圧スイッチＴａがオンしたときには、共通コイルＬａはエネルギを蓄積し、昇圧スイッチＴａがオフしたときには、共通コイルＬａのエネルギが両充電コンデンサＣ１及びＣ２に充電される。昇圧切替スイッチＴｂがオンされているため、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２は電気的に並列接続されることになる。このため、昇圧スイッチＴａがオン・オフに繰り返し制御されると、図４のタイミングｔ１１〜ｔ１２に示すように、電圧Ｖboost1、Ｖboost2が共に上昇する。

そして、図５のＳ６において充電コンデンサＣ２に充電される電圧Ｖboost2が第２制御電圧の上限値Ｖth2に達すると、制御ＩＣ１３は、Ｓ６でＮＯと判定し、Ｓ７において第２充電要求フラグをオフし、Ｓ８において昇圧切替スイッチＴｂをオフ制御する。図４のタイミングｔ１２参照。これにより、第２充電コンデンサＣ２に充電される電圧Ｖboost2が制御電圧の上限値Ｖth2に達する。

また制御ＩＣ１３は、処理をＳ１に戻してフラグ設定処理し、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２に充電される電圧Ｖboost1、Ｖboost2が共に制御電圧の上限値Ｖth1、Ｖth2に達するまで昇圧制御を繰り返す。すなわち、制御ＩＣ１３は、前述のＳ７において第２充電要求フラグをオフとしたものの、第１充電要求フラグがオンとされている間、Ｓ２にてＹＥＳと判定し、Ｓ３において昇圧制御し続ける。

このとき、制御ＩＣ１３は、Ｓ４において第２充電要求フラグがオフであるためＮＯと判定するものの、Ｓ９にて第１充電要求フラグがオンであるか判定したときにＹＥＳと判定する。このため制御ＩＣ１３は、Ｓ１０において電圧Ｖboost1が第１制御電圧の上限値Ｖth1に達していないときにはＳ１０においてＹＥＳと判定し、電圧Ｖboost1が当該制御電圧の上限値Ｖth1に達するまで昇圧制御し続ける。図４のタイミングｔ１２〜ｔ１３参照。

電圧Ｖboost1が制御電圧の上限値Ｖth1に達すると、制御ＩＣ１３は、Ｓ１０においてＮＯと判定し、Ｓ１１において第１充電要求フラグをオフしてＳ１のフラグ設定処理に処理を戻す。図４のタイミングｔ１３参照。

制御ＩＣ１３が図６に示すフラグ設定処理を実行すると、第１及び第２充電要求フラグが共にオフとされるようになり、図５のＳ２においてＮＯと判定される。すると、制御ＩＣ１３は、昇圧スイッチＴａをオフに保持することでＳ１２にて昇圧制御を停止する。これにより制御ＩＣ１３は、内燃機関６の各気筒に燃料を噴射する前の事前準備として、予め昇圧回路１４に昇圧動作を行わせることで第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２を満充電できる。

＜通常時の昇圧制御に係る特徴的動作説明＞
図７は通常時の処理内容をフローチャートにより概略的に示している。図７には図５の始動時の処理と同様の処理を行うステップについては同一符号を付して必要に応じて説明を省略する。

制御ＩＣ１３が始動時の処理を実行することで、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２をそれぞれ上限値Ｖth1、Ｖth2まで満充電した後、噴射制御処理に移行する。マイコン１２は、前述した各種センサのセンサ信号Ｓを取得し、この噴射タイミング及び燃料圧調整タイミングを演算して噴射指令信号を出力する。また、マイコン１２は、圧力調整指令信号として加圧指令信号又は減圧指令信号を制御ＩＣ１３に出力する。制御ＩＣ１３が噴射指令信号を入力すると、この噴射指令信号に基づいて前述した噴射制御処理を実行し、加圧指令信号又は減圧指令信号を入力すると前述したポンプ４又は減圧弁９の制御処理を実行する。

制御ＩＣ１３が噴射指令信号のアクティブレベルを入力し噴射制御処理を実行すると、ピエゾインジェクタ（ここでは５１とする）にエネルギを通電する。エネルギがピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１に充電されるため、第１充電コンデンサＣ１の充電電圧が低下する。このとき第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が第１制御電圧の下限値Ｖtd1以下になると、制御ＩＣ１３は、図７のＳ１、図６のＳ２１、Ｓ２２に示すように第１充電要求フラグをオンする。

すると、制御ＩＣ１３は図７のＳ２、Ｓ３において昇圧回路１４により第１充電コンデンサＣ１を昇圧制御する。図３のタイミングｔ２１ａ参照。このとき、制御ＩＣ１３は、図７のＳ３１において昇圧切替スイッチＴｂをオフに制御してからＳ３において昇圧制御するため、第２充電コンデンサＣ２よりも優先的に第１充電コンデンサＣ１を充電制御することになる。

このとき、図７のＳ９、Ｓ５ａ、Ｓ１０、Ｓ３に示すように、制御ＩＣ１３は第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が上限値Ｖth1に達するまで昇圧制御を繰り返す。このとき、制御ＩＣ１３はＳ５ａにおいて昇圧切替スイッチＴｂをオフ制御しているため、第２充電コンデンサＣ２よりも優先的に第１充電コンデンサＣ１を充電制御する状態を保持する。

なお、図３のタイミングｔ２１ａ〜ｔ２２に示すように、第１充電コンデンサＣ１を充電制御している間に図３のタイミングｔ２においてピエゾインジェクタ５１の噴射制御信号がノンアクティブレベルになると、制御ＩＣ１３は、充電スイッチＴ１をオフ制御してから放電スイッチＴ３をオン・オフ制御し、ピエゾ素子Ｐ１に蓄積された電荷を放電スイッチＴ３を通じて徐々に放電する。このとき制御ＩＣ１３が放電スイッチＴ３をオン・オフ制御する途中において、放電スイッチＴ３をオフしたときに充放電コイルＬ１に生じている誘導起電圧が充電スイッチＴ１のボディダイオードを通じて第１充電コンデンサＣ１に回生される。これにより、第１充電コンデンサＣ１の充電度が上昇することになる。昇圧回路１４が単に第１充電コンデンサＣ１を充電処理するときの充電度を第１充電度とし、この充電処理中に充電スイッチＴ１のボディダイオードを通じて誘導起電圧が第１充電コンデンサＣ１に回生するときの充電度を第２充電度とすると、第１充電度よりも第２充電度の方が高くなる。

第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が第１制御電圧の上限値Ｖth1に達すると、制御ＩＣ１３は、図７のＳ１０でＮＯと判定し、Ｓ１１に示すように第１充電要求フラグをオフする。すると、制御ＩＣ１３はＳ２においてＮＯと判定しＳ１２において昇圧回路１４の昇圧制御を停止する。図３に示すように、複数の噴射制御処理Ｆ１〜Ｆ５が繰り返されたとしても、その度に、制御ＩＣ１３は第１充電コンデンサＣ１を充電制御することになる。

また、第１充電要求フラグがオフとされているときのポンプ４又は減圧弁９の駆動時の動作を説明する。制御ＩＣ１３は加圧指令信号又は減圧指令信号を入力すると圧力調整ポンプ４又は減圧弁９を駆動するが、例えばポンプ４を駆動するときには、エネルギがポンプ４の電磁コイル７１に給電されるため、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2が低下し下限値Ｖtd2に達する。すると制御ＩＣ１３がこの下限値Ｖth2以下になったことを検知すると、図６のＳ２５、Ｓ２６に示すように第２充電要求フラグをオンする。

制御ＩＣ１３は、図７のＳ２、Ｓ３１、Ｓ３、Ｓ９、Ｓ４、Ｓ６を通じた処理を行うが、Ｓ６にて第２制御電圧の上限値Ｖth2を下回っている間はＹＥＳと判定する、このため制御ＩＣ１３は、Ｓ５において昇圧切替スイッチＴｂをオン制御し、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2が上限値Ｖth2に達するまで昇圧制御を継続する。そして、制御ＩＣ１３は、図７のＳ６にてＮＯと判定したときにＳ７において第２充電要求フラグをオフすると共にＳ８において昇圧切替スイッチＴｂをオフする。すると制御ＩＣ１３は、Ｓ２にて第１及び第２充電要求フラグがオフされたと判定することになり、Ｓ１２において昇圧制御を停止する。

ここで、第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1の昇圧制御と第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2の昇圧制御とは独立して動作するが、図３のタイミングｔ２３〜ｔ２４の間のタイミングｔ２５に示すように、第２充電コンデンサＣ２を充電している最中に第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が下限値Ｖtd1に達したときには、図７のＳ３において昇圧制御を繰り返している最中にＳ６にてＹＥＳと判定するものの、Ｓ５の昇圧切替スイッチＴｂのオン制御処理、Ｓ１ａのフラグ設定処理を行うことになり、Ｓ１ａのフラグ設定処理において図６のＳ２１、Ｓ２２にて第１充電要求フラグをオンすることから、次回のＳ９においてＹＥＳと判定されるようになる。

このとき制御ＩＣ１３は、Ｓ５ａにおいて昇圧切替スイッチＴｂをオフ制御し、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2の昇圧制御を停止した上で第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1を優先的に昇圧制御する。図３のタイミングｔ２５〜ｔ２４参照。このタイミングｔ２５〜ｔ２４の間、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2は保持される。

このため、第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1を優先的に昇圧制御できる。このようにしている理由は、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2の使用回数がクランク角１８０°ＣＡに一回で、第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1の使用回数に比較して少ない回数となるためであり、第２充電コンデンサＣ２の昇圧制御の優先度を低くしても問題を生じる可能性を低くできるためである。

制御ＩＣ１３が、第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1を優先的に充電制御することで電圧Ｖboost1が上限値Ｖth1に達すると、制御ＩＣ１３は、図７のＳ４、Ｓ６、Ｓ５の処理を行うことで昇圧切替スイッチＴｂを再度オン制御し電圧Ｖboost2を再度充電し始める。図３のタイミングｔ２４〜ｔ２６参照。これにより、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2が上限値Ｖth2に達するまで充電される。

また、次のクランク周期１８０°ＣＡにおいて、制御ＩＣ１３が、図３のｔ３１〜ｔ３２に示す期間中にマイコン１２から加圧指令信号を入力すると、ポンプ４を駆動し第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2が下限値Ｖtd2に達したときに当該電圧Ｖboost2を昇圧制御する。

制御ＩＣ１３は、電圧Ｖboost2を昇圧制御している間においても、プレ噴射Ｆ２、メイン噴射Ｆ３等の噴射制御処理を実行することで第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が下限値Ｖtd1に達すると電圧Ｖboost1を優先的に昇圧制御し、電圧Ｖboost1が上限値に達すると電圧Ｖboost2を再度充電する。図３のタイミングｔ３３〜ｔ３８参照。これらの処理が行われることにより、クランク角１８０°ＣＡのうちに噴射制御処理、燃料圧調整処理が行われたとしても、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の電圧Ｖboost1、Ｖboost2を共に適切な値（すなわち上限値Ｖth1、Ｖth2）まで充電できるようになり、内燃機関６のサイクルを性能良く継続できる。

＜本実施形態に係る概念的なまとめ＞
本実施形態によれば、制御ＩＣ１３は、昇圧回路１４の昇圧切替スイッチＴｂをオン又はオフに制御し、複数の充電コンデンサＣ１及びＣ２の電圧Ｖboost1及びＶboost2を選択的に昇圧制御し、これらの複数の電圧Ｖboost1及びＶboost2を複数の昇圧電圧源として用いて、ピエゾインジェクタ５１〜５４、ポンプ４、及び減圧弁９をそれぞれ駆動制御するようにしている。このため、共通コイルＬａを共通化した昇圧回路１４を構成することで電子制御装置２のサイズを抑制できる。

しかも、制御ＩＣ１３は、昇圧切替スイッチＴｂをオンまたはオフに制御することで複数の充電コンデンサＣ１及びＣ２の電圧Ｖboost1及びＶboost2を１又は複数だけ選択的に昇圧制御しているため、必要な電圧Ｖboost1、Ｖboost2を必要なタイミングで生成できるようになり、ピエゾインジェクタ５１〜５４、ポンプ４、及び減圧弁９を性能良く駆動制御できる。

共通コイルＬａから第１充電コンデンサＣ１への通電経路には昇圧切替スイッチＴｂが設けられることなく電気的に直結されているため、昇圧切替スイッチＴｂを必要以上に設けることなく構成でき、電子制御装置２のサイズを抑制できる。特に、共通コイルＬａから第１充電コンデンサＣ１への最も高電圧側の通電経路には昇圧切替スイッチＴｂを設けていないもののダイオードＤａ１が一方向に通電するように接続されている。このため、たとえ第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2よりも高くなったとしても、電流の逆流を防ぐことができる。

例えば、通常時において、第１充電コンデンサＣ１に対する第１充電要求フラグがオフとされている（図７のＳ９でＮＯ）ときに、第２充電要求フラグがオンされるときには（図７のＳ４でＹＥＳ）、制御ＩＣ１３は、昇圧切替スイッチＴｂをオン制御し（Ｓ５）、充電コンデンサＣ２及びＣ１の電圧を全て昇圧制御するようにしているため、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2を昇圧制御しながら第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1を高く保持できる。

第２充電コンデンサＣ２に対する第２充電要求フラグがオンのとき（Ｓ２５でＹＥＳ、Ｓ２６）、且つ、他の第１の充電要求フラグがオンのとき（Ｓ２１でＹＥＳ、Ｓ２２）には、制御ＩＣ１３は、昇圧切替スイッチＴｂをオン制御して（Ｓ３、Ｓ４でＹＥＳ、Ｓ６でＹＥＳ、Ｓ９でＹＥＳ、Ｓ１０でＹＥＳ）、複数の充電コンデンサＣ１及びＣ２を全て充電制御するため、当該充電コンデンサＣ１及びＣ２の電圧Ｖboost1及びＶboost2を同時に昇圧制御することができ極力素早く上限値Ｖth1、Ｖth2まで昇圧できる。この制御処理は、電源投入後の噴射開始前の始動時において特に有効である。

例えば、通常時において、制御ＩＣ１３は、ポンプ４、減圧弁９の電磁コイル７１、７２に印加するための第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2の昇圧制御よりも、ピエゾインジェクタ５１〜５４に印加するための第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1を優先的に昇圧制御するようにしているため、電圧Ｖboost1を素早く昇圧制御することができ、ピエゾインジェクタ５１〜５４を性能良く駆動制御できるようになる。

ピエゾインジェクタ５１〜５４のピエゾ素子Ｐ１〜Ｐ４に蓄積されたエネルギを第１充電コンデンサＣ１に回収するように回路構成されているため、充電度を第１充電度から第２充電度に上げることができ、電圧Ｖboost1を上限値Ｖth1まで極力素早く昇圧制御できる。

（第２実施形態）
図８は第２実施形態の追加説明図を示している。第１実施形態では、通常時には第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1の昇圧制御を優先的に実施した形態を示しているが、通常時においても制御ＩＣ１３が昇圧切替スイッチＴｂをオン制御することで第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の充電処理を同時に行うようにしても良い。例えば、始動時に限られず、通常時にも図５に示す処理を実行するようにしても良い。

第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2は、ポンプ４及び減圧弁９の駆動用であるため、その上限値Ｖth2は、ピエゾインジェクタ５１〜５４の駆動用の第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1の上限値Ｖth1より大幅に小さい。このようなときには、制御ＩＣ１３が電圧Ｖboost1及びＶboost2を同時に昇圧制御したとしても、図４に示すように、電圧Ｖboost2が電圧Ｖboost1よりも先に昇圧完了する。

例えば、図８のタイミングｔ４３、ｔ４４に示すように、第２充電要求フラグが第１充電要求フラグよりも先にオンされることで、図８のタイミングｔ４３において昇圧切替スイッチＴｂをオン制御しポンプ駆動用の第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2を昇圧制御開始した後、第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1が図８のタイミングｔ４４において下限値Ｖtd1に達し第１充電要求フラグがオンされ電圧Ｖboost1を昇圧制御開始する場合であっても、電圧Ｖboost2の昇圧制御を継続したまま電圧Ｖboost1を昇圧制御開始できるようになる。このように電圧Ｖboost1及びＶboost2の昇圧制御に優先順位を付けなくても良い。

＜本実施形態の概念的なまとめ＞
以上説明したように本実施形態によれば、制御ＩＣ１３は、ピエゾインジェクタ５１〜５４に印加するための第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1と、ポンプ４及び減圧弁９に印加するための第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2と、を同時に昇圧制御するようにしているため、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の電圧Ｖboost1及びＶboost2を同時に昇圧制御することができ極力素早く上限値Ｖth1、Ｖth2まで昇圧できる。

（第３実施形態）
図９は第３実施形態の追加説明図を示している。第１実施形態で説明した図３のタイミングｔ２３〜ｔ２４の期間中には、５回に分けた噴射処理のうちポスト噴射Ｆ５の処理中に第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の充電制御処理が重なり、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2の昇圧制御の優先度を低くする形態を示しているが、ポスト噴射Ｆ５は触媒に燃料を送出する役割を果たしていることが多く、精密な噴射制御が要求されることは少ない。この場合、図９のタイミングｔ２３〜ｔ２４に示すように、第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2を優先的に昇圧制御するようにしても良い。これにより、電圧Ｖboost1及びＶboost2を適切に昇圧制御できる。

この場合、昇圧切替スイッチＴｂは、共通コイルＬａのノードＬｍから第２充電コンデンサＣ２への通電経路に加えて、共通コイルＬａのノードＮｍから第１充電コンデンサＣ１への通電経路に設けても良く、この昇圧切替スイッチＴｂを制御ＩＣ１３によってオン・オフ制御すると良い。

＜本実施形態の概念的なまとめ＞
以上説明したように本実施形態によれば、制御ＩＣ１３は、ピエゾインジェクタ５１〜５４に印加するための第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1よりも、ポンプ４及び減圧弁９に印加するための第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2を優先的に昇圧制御するようにしているため、電圧Ｖboost2を素早く昇圧制御することができる。しかも、ポスト噴射Ｆ５の処理の意義に合わせて昇圧制御できる。

（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。前述した複数の実施形態を組み合わせて構成することができる。

昇圧切替スイッチＴｂは、共通コイルＬａのノードＮｍから第１充電コンデンサＣ１への通電経路に設けても良く、この昇圧切替スイッチＴｂを制御ＩＣ１３によってオン・オフ制御すると良い。

＜始動時の昇圧制御に係る特徴的動作説明＞において、電圧Ｖboost2が先に充電完了し昇圧電圧Ｖboost1が後で充電完了する形態について説明したが、これに限らず、電圧Ｖboost1が先に充電完了し電圧Ｖboost2が後に充電完了する形態でも同様に処理できる。

パイロット噴射Ｆ１、プレ噴射Ｆ２、メイン噴射Ｆ３、アフター噴射Ｆ４、ポスト噴射Ｆ５の５段階の噴射処理を実行する形態を示したが、これに限定されるものではなく、プレ噴射Ｆ２、ポスト噴射Ｆ５を除いた３段階の噴射処理に適用することも可能であり、その他の単発噴射にも適用でき、噴射処理の回数は前述に限られるものではない。

ピエゾインジェクタ５１〜５４による燃料噴射弁、ポンプ４などの他のアクチュエータを駆動するために、共通コイルＬａから第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２へ２つの通電経路を通じて２つの充電コンデンサＣ１及びＣ２を用いた形態を説明したが、３つ以上の複数の充電コンデンサを接続した形態でも同様に適用できる。この場合、最も高電圧側の電圧を充電するための通電経路（例えばピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動するための充電コンデンサへの通電経路）には昇圧切替スイッチＴｂを設けなくても良い。

マイコン１２、制御ＩＣ１３に代えて各種の制御装置を用いても良い。この制御装置が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェア、ハードウェア、あるいはそれらの組み合わせによって提供することができる。例えば制御装置がハードウェアである電子回路により提供される場合、１又は複数の論理回路を含むデジタル回路、または、アナログ回路により構成できる。また、例えば制御装置がソフトウェアにより各種制御を実行する場合には、記憶部にはプログラムが記憶されており、制御主体がこのプログラムを実行することで当該プログラムに対応する方法が実施される。

制御ＩＣ１３は、第１充電コンデンサＣ１の制御範囲の下限値Ｖtd1以下となったことを条件として第１充電要求フラグをオフからオンして第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1の昇圧制御を開始するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、制御ＩＣ１３は、噴射指令信号を受け付けたときに噴射開始直後と判定したタイミングで第１充電要求フラグをオンして第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1の昇圧制御を開始するようにしても良い。

噴射弁としては、ピエゾ式インジェクタを適用した形態を示したが、例えばソレノイド式のインジェクタ等の他の噴射弁を用いても良い。この場合においても同様の作用効果を奏する。アクチュエータとしては、ポンプ４、減圧弁９を適用した形態を示したが、その他のアクチュエータに適用しても良い。この場合においても同様の作用効果を奏する。

前述実施形態では、説明の簡略化のため、４気筒分のピエゾインジェクタ５１〜５４を表記して説明を行ったが、６気筒などの他気筒の場合においても同様の内容を実施できる。

各種のスイッチＴ１〜Ｔ１２、Ｔａ、Ｔｂは、ボディダイオード付きのＭＯＳトランジスタにより構成した形態を示したが、他種のトランジスタ等を用いることができる。
特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前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。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。

また本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、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、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、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

図面中、２は電子制御装置、４は燃料供給ポンプ（アクチュエータ）、９は減圧弁（アクチュエータ）、１３は制御ＩＣ（昇圧制御部、駆動制御部）、１４は昇圧回路、Ｌａは共通コイル、Ｔａは昇圧スイッチ、Ｔｂは昇圧切替スイッチ、ＶＢは電源電圧（基準電圧）、Ｃ１は第１充電コンデンサ（第１の充電コンデンサ）、Ｃ２は第２充電コンデンサ（第２の充電コンデンサ）、Ｔｂは昇圧切替スイッチ、を示す。

Claims (14)

1. 昇圧駆動用の昇圧スイッチ（Ｔａ）、燃料噴射弁（５１〜５４）の駆動用及び前記燃料噴射弁以外のアクチュエータ（４，９）の駆動用にそれぞれ設けられた複数の充電コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）、及び、前記昇圧スイッチがオン・オフされることで前記複数の充電コンデンサに充放電するための共通コイル（Ｌａ）を用いて構成され、基準電圧（ＶＢ）を昇圧した電圧（Ｖboost1，Ｖboost2）を複数の昇圧電圧源として生成して前記複数の充電コンデンサにそれぞれ蓄積し、前記共通コイルと前記複数の充電コンデンサとの間の複数の通電経路に少なくとも１つ以上の昇圧切替スイッチ（Ｔｂ）を接続して構成される昇圧回路（１４）と、
   前記昇圧回路の昇圧切替スイッチをオン又はオフに制御し前記複数の充電コンデンサのうちの１又は複数の充電コンデンサの電圧を選択的に昇圧制御する昇圧制御部（１３）と、
   前記昇圧制御部により前記複数の充電コンデンサに充電された前記複数の昇圧電圧源を用いて、燃料噴射弁、及び、前記アクチュエータをそれぞれ駆動制御する駆動制御部（１３）と、
   を備える電子制御装置。
2. 前記共通コイルから前記複数の充電コンデンサへの複数の通電経路のうち１つ以上の通電経路は電気的に直結されている請求項１記載の電子制御装置。
3. 前記複数の通電経路のうち最も高電圧側の通電経路が電気的に直結されている請求項２記載の電子制御装置。
4. 前記昇圧制御部は、
   前記複数の第１及び第２の充電コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）を充電するためにそれぞれ設けられた第１及び第２の充電要求フラグの何れかがオンとされているときに前記昇圧回路により前記第１及び第２の充電コンデンサの少なくとも一つ以上の電圧（Ｖboost1，Ｖboost2）を昇圧制御する（Ｓ２１〜Ｓ２８、Ｓ２、Ｓ３）ように構成され、
   前記昇圧切替スイッチが通電経路に接続された前記第２の充電コンデンサ（Ｃ２）に対する前記第２の充電要求フラグがオフとされているときには前記昇圧切替スイッチをオフ制御し（Ｓ１、Ｓ３１、Ｓ４でＮＯ）、
   前記第１の充電コンデンサ（Ｃ１）に対する前記第１の充電要求フラグがオフとされており（Ｓ９でＮＯ）、且つ、前記第２の充電要求フラグがオンされているときには（Ｓ４でＹＥＳ）、前記昇圧切替スイッチをオン制御し（Ｓ５）、前記充電コンデンサの電圧を昇圧制御する（Ｓ３）請求項１から３の何れか一項に記載の電子制御装置。
5. 前記昇圧制御部は、
   前記複数の第１及び第２の充電コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）を充電するためにそれぞれ設けられた第１及び第２の充電要求フラグの何れかがオンとされているときに前記昇圧回路により前記複数の充電コンデンサの少なくとも一つ以上の電圧（Ｖboost1，Ｖboost2）を昇圧制御するように構成され、
   前記昇圧切替スイッチが通電経路に接続された前記第２の充電コンデンサ（Ｃ２）に対する前記第２の充電要求フラグがオンのとき（Ｓ２５でＹＥＳ、Ｓ２６）、且つ、他の第１の充電要求フラグがオンのとき（Ｓ２１でＹＥＳ、Ｓ２２）には、前記昇圧切替スイッチをオン制御して（Ｓ５）、前記複数の充電コンデンサを全て充電制御する請求項１から３の何れか一項に記載の電子制御装置。
6. 前記昇圧制御部は、
   電源投入後の噴射開始前の始動時には前記第１及び第２の充電要求フラグをオンして前記複数の充電コンデンサを全て充電制御する請求項５記載の電子制御装置。
7. 前記昇圧制御部は、
   噴射開始直後または前記充電コンデンサの制御範囲の下限値（Ｖtd1，Ｖtd2）以下となったときに前記充電要求フラグをオンさせ、前記充電コンデンサの制御範囲の上限値（Ｖth1，Ｖth2）以上となったときに前記充電要求フラグをオフさせる請求項４から６の何れか一項に記載の電子制御装置。
8. 前記昇圧制御部は、
   前記他のアクチュエータに印加するための前記充電コンデンサ（Ｃ２）の電圧（Ｖboost2）の昇圧制御よりも、前記燃料噴射弁に印加するための前記充電コンデンサ（Ｃ１）の電圧（Ｖboost1）を優先的に昇圧制御する請求項１から７の何れか一項に記載の電子制御装置。
9. 前記昇圧制御部は、
   前記他のアクチュエータに印加するための前記充電コンデンサ（Ｃ２）の電圧（Ｖboost2）と、前記燃料噴射弁に印加するための前記充電コンデンサ（Ｃ１）の電圧（Ｖboost1）と、を同時に昇圧制御する請求項１から７の何れか一項に記載の電子制御装置。
10. 前記昇圧制御部は、
    前記燃料噴射弁に印加するための前記充電コンデンサ（Ｃ１）の電圧（Ｖboost1）の昇圧制御よりも、前記他のアクチュエータに印加するための前記充電コンデンサ（Ｃ２）の電圧（Ｖboost2）を優先的に昇圧制御する請求項１から７の何れか一項に記載の電子制御装置。
11. 前記駆動制御部は、前記燃料噴射弁を駆動制御するときにポスト噴射（Ｆ５）を含む多段噴射を実行するように構成され、
    前記昇圧制御部は、前記ポスト噴射（Ｆ５）を実行する期間中には、前記燃料噴射弁に印加するための前記充電コンデンサ（Ｃ１）の電圧（Ｖboost1）の昇圧制御よりも、前記他のアクチュエータを駆動制御するための前記充電コンデンサ（Ｃ２）を優先的に昇圧制御する請求項１０記載の電子制御装置。
12. 前記燃料噴射弁は、ピエゾ素子（Ｐ１〜Ｐ４）を備えたピエゾインジェクタ（５１〜５４）により構成され、
    前記駆動制御部は、前記充電コンデンサの電圧（Ｖboost1）を前記ピエゾインジェクタのピエゾ素子（Ｐ１〜Ｐ４）に印加することで当該ピエゾインジェクタを駆動制御するように構成される請求項１から１１の何れか一項に記載の電子制御装置。
13. 前記ピエゾインジェクタのピエゾ素子に蓄積されたエネルギを前記充電コンデンサ（Ｃ１）に回収するように回路構成されている請求項１２記載の電子制御装置。
14. 前記他のアクチュエータは、燃料圧を加圧するためのポンプ（４）又は燃料圧を減圧するための減圧弁（９）により構成される請求項１から１３の何れか一項に記載の電子制御装置。
    

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